1、第二节 机械加工工艺规程设计,一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤 二、工艺路线的拟订 （一）选择定位基准 （二）零件表面加工方法的选择 （三）加工阶段的划分,（四）工序的集中与分散 确定加工方法之后，就要按零件的生产类型和工厂具体条件确定工艺过程的工序数。确定零件加工过程工序数有两种迥然不同的原则，一种是工序集中原则，另一种是工序分散原则，这是拟定工艺路线的原则问题。 按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些,组成一个集中工序。,1. 按工序集中原则组织工艺过程的特点 1）有利于采用自动化程度较高的高效率机床和工艺装备，生产效率高。 2）工序数少，设备数少，可相应减
2、少操作工人数和生产面积。 3）装夹次数少，既可缩短辅助时间，又利于保证各加工表面间的相互位置精度。,按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些。 2. 按工序分散原则组织工艺过程的特点 1）所用机床和工艺装备简单，易于调整。 2）对操作工人的技术水平要求不高。 3）工序数多，设备数多，操作工人多，占用生产面积大。,按工序集中原则和工序分散原则组织工艺过程各有特点，生产上都有应用。 以专用机床、组合机床为主体组建的流水线、自动线基本是按工序分散原则组织工艺过程的。 采用数控机床和加工中心加工零件都按工序集中原则组织工艺过程的。,（五）工序先后顺序的安排 1. 机械加工工序
3、的安排 1）先加工定位基准面，后加工其它表面。 2）先加工主要表面，后加工次要表面。 3）先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 4）先加工平面，后加工孔。,先基准后其他,先主后次,先粗后精,先面后孔,安排数控加工顺序，尚须考虑以下情况： 1）在换刀时间大于工作台转位时间时，宜按刀具集中原则安排加工顺序。 2）在换刀时间小于工作台转位时间时，采用工位集中加工原则安排加工顺序。 3）对于位置精度要求很高的孔系，宜在同一工位中安排该孔系相关表面的加工工作。,2. 热处理工序及表面处理工序的安排 1）为改善工件材料切削性能安排的热处理工序，应在切削加工之前进行。 2）为消除工件内应力安排的热处理工序，
4、要根据工件的加工精度要求，安排在粗加工阶段之前或之后进行。对于结构较为复杂的铸件，在粗加工前后均须安排时效处理工序使材料组织稳定，日后不再有较大的变形产生。,3）为提高工件材料表面硬度等物理力学性能的热处理工序，一般都安排在半精加工和精加工之间进行。在淬火处理进行之前，需将铣槽、钻孔、攻丝、去毛刺等次要表面的加工进行完毕。 4）为提高工件表面耐腐蚀性或装饰性而安排的热处理工序，例如镀铬、镀锌、发蓝等，一般都安排在工艺过程最后阶段进行。,3. 其它工序的安排 为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序： 1）粗加工全部结束之后。 2）送往外车间加工的前后。 3）工时较长工序和重要
5、工序的前后。 4）最终加工之后。,除了安排几何尺寸检验工序之外，有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。 零件的毛刺对机器装配质量影响很大，切削加工之后，应安排去毛刺工序。 零件在进入装配之前，一般都应安排清洗工序。 在用磁力夹紧的工序之后，要安排去磁工序，不让带有剩磁的工件进入装配线。,（六）机床设备与工艺装备的选择 正确选择机床设备是一件很重要的工作，它不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。 在选择机床设备时应注意： 1）机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应。,2）机床精度等级应与本工序加工要求相适应。 3）机床电动机功率应与本工序加工所需功率相适
6、应。 4）机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。 如果没有现成的机床设备可供选择时，可以考虑采用自制专用机床。,工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造成本。 机床夹具的选择主要考虑生产类型。 在大批量生产中，各工序所使用的机床夹具，多数为高效的专用机床夹具。 在多品种、中小批量生产条件下，可采用可调机床夹具或成组夹具。,刀具的选择主要取决于表面的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、切削用量及工序的加工要求等。 一般情况下应尽量选择标准刀具。 在组合机床及其自动线上加工时，可采用专用的复合刀具。使用数控机床加工，宜选用不重磨刀具和高耐磨性刀具，以节省时间，且所用刀
7、具寿命应保证至少能完成一个工件的加工。,量检具的选择主要是根据生产类型和要求的检验项目及其精度而定。 在单件小批生产类型中，广泛采用通用量具。 在大批大量生产类型时，多采用极限量规和主动检查仪，表面间的位置误差的检测多采用检验夹具等。 （七）实例,三、加工余量 （一） 概述 毛坯上留作加工用的材料层，称为加工余量。 加工余量有总余量和工序余量之分。 某一表面毛坯尺寸与零件设计尺寸的差值称为总余量，以Z0表示。每道工序切除的材料层厚度，即该表面加工相邻两工序的工序尺寸之差为本工序的工序余量 Zi。,总余量Z0和工序余量Zi之分的关系可用下式表示,（5-1）,工序余量有单边余量和双边余量之分。对于
8、非对称表面，其加工余量用单边余量表示,图5-11 单边余量与双边余量,（5-2）,式中 Zb本工序的工序余量； lb本工序的基本尺寸； la上工序的基本尺寸。,图5-11 单边余量与双边余量,对于外圆与内圆这样的对称表面，其加工余量用双边余量表示。,对于外圆表面（图5-11b）,对于内圆表面（图5-11c）,（5-3）,（5-4）,由于工序尺寸有偏差，故各工序实际切除的余量是变化的，因此工序余量有公称余量（简称余量Zb ）、最大余量 Zmax与最小余量 Zmin之分。,工序尺寸la有最大极限尺寸和最小极限尺寸,工序尺寸lb有最大极限尺寸和最小极限尺寸,工序余量Zb有最大余量Zmax和最小余量Z
9、min,工序尺寸的偏差一般按“入体原则”标注，即“偏差注向体内” 。对于被包容尺寸（如轴颈），取单向负偏差（h），上偏差为0，其工序基本尺寸等于最大极限尺寸；对于包容尺寸（如孔径、槽宽），取单向正偏差（H），下偏差为0，其工序基本尺寸等于最小极限尺寸。中心距或毛坯的尺寸公差取对称上、下偏差值。,对于图5-12所示被包容面加工情况，本工序加工的公称余量 Zb为 （5-5）,图5-12 被包容面工序余量及其变动量,图5-12 被包容面工序余量及其变动量,该公称余量的变动范围（本工序余量的公差）等于本工序尺寸的公差与上工序尺寸公差之和，即,（5-6）,正确规定加工余量的数值是十分重要的。若加工余量过
10、大，不仅浪费材料，而且耗费机时、刀具和电力；但加工余量也不能过小，否则本工序加工就不能完全切除上工序留在加工表面上的缺陷层，因而也就没有达到设置这道工序的目的。 此外，加工余量不均匀，还会产生误差复映，影响加工质量。,（二）影响加工余量的因素 （1）上工序留下的表面粗糙度值Rz（表面轮廓的最大高度）和表面缺陷层深度Ha。 （2）上工序的尺寸公差Ta 。 （3）Ta 值中没有包括的上工序留下的空间位置误差ea 。 （4）本工序的 装夹误差b 。,图5-13 轴线弯曲误差对加工余量的影响,由于ea与b都是向量，所以要用矢量相加取矢量和的模进行余量计算。 综上分析可知，本工序应设置的工序余量值 Zb
11、可用以下公式计算： 对于单边余量： （5-7） 对于双边余量： （5-8）,（三）加工余量的确定方法 1. 计算法 较科学，但计算困难，应用较少。 2. 经验估计法 根据经验确定，一般取 Z 值偏大，仅用于单件小批生产。 3. 查表法 以工厂生产实践和实验研究积累的数据为基础制定各种表格，再结合实际加工情况加以修正。该方法简便，比较接近实际，生产上广泛应用。,四、工序尺寸及其公差的确定 零件图上所标注的尺寸公差是零件加工最终所要求达到的尺寸要求，工艺过程中许多中间工序的尺寸及公差，必须在设计工艺规程中予以确定。 工序尺寸及其公差一般都是通过解算工艺尺寸链确定的。,（一）尺寸链及尺寸链计算公式
12、1. 尺寸链的定义 在工件加工和机器装配过程中，由相互连接的尺,寸形成的封闭尺寸组，称为尺寸链。 组成尺寸链的每一个尺寸，称为尺寸链的环。,图5-14 尺寸链示例,图5-14 尺寸链示例,工序1,工序2,工序尺寸 直接得到的尺寸,间接得到的尺寸,设计尺寸,设计尺寸,工序尺寸 直接得到的尺寸,工序1,工序2,间接得到的尺寸,封闭环,尺寸链中凡属间接得到（或保证）的尺寸称为封闭环，即在加工和装配过程中最后形成的尺寸，用Ao表示。,工序1,工序2,直接得到的尺寸,直接得到的尺寸,封闭环,组成环,组成环,尺寸链中凡属通过加工直接得到（或保证）的尺寸称为组成环，即除封闭环以外的其它环，用Ai表示。,组成环按其对封闭环的影响可分为增环和减环。 当其它组成环的大小不变，若封闭环随着某组成环的增大而增大，则此组成环就称为增环。 若封闭环随着某组成环的增大而减小，则此组成环就称为减环。,封闭环,组成环,组成环,增环,减环,判定增、减环多采用回路判别法。 凡与封闭环箭头方向一致的尺寸均为减环；与封闭环箭头方向相反的尺寸为增环。,
