1、,本部分学习目的什么是机械加工工艺规程? 为什么要制定它?机械加工工艺规程主要包括哪些内容?制订它要做哪些工作?制订工艺路线应考虑哪三个问题?粗基准、精基准的选用原则是什么？选择加工方法应该考虑哪些问题？选择加工顺序应该考虑哪些问题？怎样确定工序尺寸及工序尺寸公差?余量公差一般是怎样标注的?影响工序余量的因素有哪些?,第四章机械加工工艺规程设计4-1 概述,第一章 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程规定产品或零部件机械加工工艺过程及操作方法，所用设备、刀具的工艺文件第一节 概述,一、机械加工工艺规程的作用准备、指导、计划,机械加工工艺过程卡片,二、机械加工工艺规程的格式： （1）单件小批生产
2、机械加工工艺过程卡片,机械加工工艺卡片,（2）中批生产机械加工工艺卡片,机械加工工序卡片,(3)大批大量生产机械加工工序卡片,三、机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容,(一) 设计原则 1、保证图纸规定的所有技术要求的实现。如发现不当，只能建议，不能修改2、在规定的生产纲领和生产批量下，一般要求工艺成本最低 3、充分利用现有生产条件,并满足生产纲领要求4、尽量减轻劳动强度,步骤和内容,(二) 设计步骤和内容 1分析零件图和产品装配图，,熟悉产品的性能、用途、工作条件了解零件的作用以及装配关系找出零件的主要技术要求和关键技术问题,2. 工艺审查 审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、
3、统一 审查零件的结构工艺性,步骤和内容结构工艺性,步骤和内容结构工艺性,步骤和内容,3熟悉或确定毛坯4拟订工艺路线制定规程的核心，包括定基准、确定加工方法、安排加工顺序5. 确定各工序的工艺装备（包括机床、刀具、夹具、量具等）6确定各主要工序的技术要求和检验方法7确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差8确定各工序的切削用量及工时定额9填写工艺文件,4-2 工艺路线的制定 一、定位基准的选择,制定工艺路线应考虑的主要问题：（1）选择定位基准；（2）确定加工方法；（3）安排加工顺序一、定位基准的选择 （一）粗基准的选择 粗基准的选择将影响到加工面与不加工面的相互位置,或加工余量的分配,一般应遵
4、循下列原则:1.保证相互位置要求的原则以不加工面为粗基准，可保证该不加工面与加工面之间的相互位置要求 2. 保证加工表面加工余量合理分配的原则选择要求加工余量均匀的表面为粗基准,（一）粗基准的选择,（一）粗基准的选择,3. 便于工件装夹的原则粗基准尽可能平整、光洁和有足够大的尺寸 4. 粗基准一般不得重复使用的原则 但有时使用粗基准来限制某些自由度,不属于重复使用粗基准,加工左图工件 孔，工序安排及定位夹紧方案见b、c图，试分析是否合理？可怎样改进？,（一）粗基准的选择,划线装夹有时可兼顾这四条原则,但夹具装夹则不能同时兼顾,因此应分析零件图,抓住主要矛盾,解决主要问题,加工左图工件26孔，
5、15H7及上平面已加工，试分析定位方案是否合理？是怎样实现夹紧的？,（二）精基准的选择,(二)精基准的选择精基准的选择应遵循下列原则:1. 基准重合原则尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，否则将产生基准不重合误差 2. 统一基准原则 选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准, 并应尽早地将该基准面加工出来, 以便后续较多工序可以以它为精基准 3. 互为基准原则某些位置度精度要求很高的表面,常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求 4. 自为基准原则精加工或光整加工中,要求加工余量尽量小且均匀，常以加工面本身为基准进行加工 5. 便于装夹原则是始终不能违反的原则,（二）精基准的选择
6、,二、加工经济精度与加工方法的选择(一) 加工经济精度,二、加工经济精度与加工方法的选择(一) 加工经济精度在正常加工条件下(采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人,不延长加工时间)所能保证的加工精度和表面粗糙度 (二)加工方法的选择选择加工方法应考虑因素: 1） 零件加工表面及零件的结构特点；2）零件精度要求和加工经济精度；3) 生产率要求（生产批量或生产类型）；4）零件材料的可加工性； 5) 本企业的生产条件和加工成本,三、典型表面的加工路线(一) 外圆表面的加工路线,三、典型表面的加工路线（复习机械制造基础有关内容）(一) 外圆表面的加工路线 1.粗车半精车精车； 加工精度
7、等于或低于IT7,表面粗糙度Ra0.8m的外圆表面2.粗车半精车粗磨精磨：加工精度等于或低于IT6，表面粗糙度Ra0.16m的外圆表面,特别是要求淬火的工件3. 粗车半精车精车一金刚石车：主要适用于加工不宜采用磨削加工的有色金属(如铜、铝)4. 粗车半精车粗磨精磨研磨（超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光 ）,(二) 孔的加工路线,(二) 孔的加工路线1. 钻粗拉精拉 多用于大批大量生产盘套类零件的圆孔、单键孔和花键孔加工 2. 钻扩铰手铰 应用最广泛的加工路线,适于各种生产类型,多用于中、小孔加工 3. 钻或粗镗半精镗精镗浮动镗或金刚镗,注意：以微米为单位的特小孔加工,需要采用特种加工方法,4.
8、钻(或粗镗)粗磨半精磨精磨研磨或珩磨：主要用于淬硬零件加工或精度要求高的孔加工,主要应用于下列情况： 1) 单件小批生产中的箱体孔系； 2) 位置精度要求很高的孔系； 3) 在各种生产类型中,直径比较大的孔 4) 有色金属材料,要保证其尺寸、形状精度以及表面粗糙度的要求,镗床加工照片,(三) 平面的加工路线,(三) 平面的加工路线1.粗铣半精铣精铣高速铣 2. 粗刨半精刨精刨宽刀精刨（刮研或研磨） 宽刀精刨多用于大平面或机床床身导轨面加工,其加工精度和表面粗糙度都比较好 3. 粗铣(刨)半精铣(刨)粗磨精磨研磨（精密磨、砂带磨或抛光）：被加工平面有淬火要求时 4. 粗拉精拉： 主要用于大批大量
9、生产中5. 粗车半精车精车金刚石车： 主要用于有色金属回转类零件的平面加工,四、工序顺序的安排,四、工序顺序的安排(一) 工序顺序的安排原则先加工基准面,再加工其它表面 注意：当加工面的精度要求很高时,精加工前一般应先精修一下精基准 2. 一般情况下,先加工平面,后加工孔因以平面定位较稳定可靠毛坯上钻孔易偏 3. 先加工主要表面,后加工次要表面 主要表面设计基准面,装配基准面或主要工作面 次要表面键槽、螺孔等表面 4. 先安排粗加工工序,后安排精加工工序 注意： “后加工”的含义并不一定是整个工艺过程的最后,(二) 热处理工序及表面处理工序的安排,(二) 热处理工序及表面处理工序的安排,改善切
10、削性能的预先热处理（退火、正火、调质等）安排在切削加工之前消除内应力的热处理工序(人工时效、退火、正火等)最好安排在粗加工之后提高表面硬度的热处理（淬火、渗碳淬火等）安排在半精加工之后,精加工之前提高零件尺寸稳定性的冷处理安排在淬火后。 (如量块、量规、铰刀、样板、精密丝杠、精密齿轮等)提高零件表面耐磨性或耐腐蚀性或以装饰为目的热处理安排工艺过程的最后。,四、工序顺序的安排,(三) 其它工序的安排 1、检查、检验工序 ： 下列情况下应安排检验工序:零件加工完毕之后；从一个车间转到另一个车间的前后；工时较长或重要的关键工序的前后 检查和检验工序包括：1） 尺寸和形位误差检查；2）工件( 毛坯)内
11、部的质量检查（用X 射线检查、超声波探伤检查等）；3）工件表面质量的检验（磁力探伤、萤光检验）；4）密封性检验、零件的平衡、零件的重量检验； 2、切削加工之后，应安排去毛刺处理 3、工件在进入装配之前,一般都应安排清洗,五、工序的集中与分散,五、工序的集中与分散 1、工序集中每道工序中包括工步内容多, 零件加工工艺路线短、工序少、夹具数目和工件的安装次数减少,特点： 1）使用的设备和夹具比较简单； 2）机床调整、对刀比较容易,对操作工人的技术水平要求较低； 3）可以实现高生产率生产，但适应性较差, 转产较困难；,特点： 1）有利于保证各加工面间的相互位置精度要求； 2）有利于减少机床数量,节省
12、装夹工件次数和辅助时间； 3）生产适应性强,转产相对容易,但设备价格昂贵（数控机床、加工中心等高效机床）；,2、工序分散将零件加工内容分散在较多的工序中,工艺路线长，每道工序的工步少,工序多,六、加工阶段的划分,六、加工阶段的划分 1、根据精度要求的不同,加工阶段可以划分为: 1) 粗加工阶段以提高生产率为主 2) 半精加工阶段减小粗加工中留下的误差,为精加工做好准备。 3) 精加工阶段以保证达到图纸要求为主要目的，兼顾加工生产率。 4) 精密、超精密或光整加工阶段针对精度要求很高的零件,2、不划分加工阶段有下列弊端： 1) 难以保证高精度要求零件的质量； 2）后续加工容易把已加工好的加工面划
13、伤； 3) 不利于及时发现毛坯的缺陷； 4）不利于合理地使用设备； 5) 不利于合理地使用技术工人；,高精度零件的中间热处理工序,自然地把工艺过程划分为几个加工阶段,零件的加工精度要求比较高时,常需把工艺过程划分为不同的加工阶段（粗加工半精加工精加工精密加工）,此时,工序必然比较分散,4-3 加工余量、工序间尺寸及公差的确定,一、加工余量的概念(一) 加工总余量(毛坯余量)与工序余量 1、加工总余量毛坯尺寸与零件设计尺寸之差 2、工序余量每一工序所切除的金属层厚度,1) 加工总余量和工序余量的关系: Z0 Z1 Z2 Zn Zi Z0加工总余量； Zi工序余量； n机械加工工序数目,2) 工序
14、余量与相邻工序基本尺寸的关系为相邻两工序基本尺寸之差 单边余量非对称表面，其加工余量为单边余量 Zi=li-1-li 双边余量对称表面,其加工余量为双边余量 2Zi=li-1-li,一、加工余量的概念(一) 加工总余量与工序余量,3、加工余量的公差： 1) 工序余量公差与相邻工序尺寸公差的关系 ： TzZmax-Zmin Tb 十 Ta Tz工序余量公差； Zmax 工序最大余量； Zmin工序最小余量； Tb本道工序的工序尺寸公差； Ta上道工序的工序尺寸公差,2）工序尺寸公差的布置按“入体原则”标注,(一) 加工总余量与工序余量,(二)影响工序余量 Zb 的因素1上道工序的尺寸公差 Ta
15、该公差包含了上道工序加工中可能产生的各种尺寸、形状、位置误差 2. 上道工序产生的表面粗糙度Ry(轮廓最大高度)和表面缺陷层深度 Ha 3. 上道工序留下的需要单独考虑的空间误差, 4. 本工序的装夹误差b,本道工序的加工余量的计算： 1） 单边余量： Zmin Ta RyHa|eab| 2) 双边余量： Zmin Ta /2 Ry Ha|eab|,(一) 加工总余量与工序余量,二、加工余量的确定,二、加工余量的确定三种方法 计算法：计算公式：Zmin（Ta）RyHa十|eab| 或Zmin（Ta /2 ）RyHa十|eab|实际应用时，应针对具体的加工方法对计算公式进行一些修正：采用浮动镗刀
16、块镗孔或采用浮动铰刀铰孔或采用拉刀拉孔, 不能纠正孔的位置误差，且无装夹误差： Zmin （Ta/2）HaRy无心外圆磨床磨外圆，无装夹误差： Zmin （Ta/2）HaRy |ea|研磨、珩磨、超精加工、抛光等加工方法 目的是提高尺寸及形状精度时: Zmin （Ta/2） Ry目的仅用于减小工件表面粗糙度值时： ZminRy 2. 查表法工艺手册 3. 经验法 一般会偏大,三、工序尺寸与公差的确定 假设设计基准与工艺基准重合时 1）确定各工序的加工余量； 2)计算各工序基本尺寸(包括毛坯尺寸) 从设计尺寸开始, 逐次加上每道加工工序余量 ； 3)确定工序尺寸公差各加工工序按各自所采用加工方法
17、的加工经济精度确定(终加工工序的公差按设计要求确定)； 4)标注工序尺寸公差按“入体原则” 标注。毛坯按对称公差标注,三、工序尺寸与公差的确定,2）计算各加工工序基本尺寸 精磨 5Omm 十 0.01mm=50.01mm 粗磨 50.01mm+0.1mm=50.11mm半精车 50.11mm 十 0.3mm=50.41mm 粗车 50.41mm+1.1mm=51.51mm 毛坯 51.51mm 十 4.49mm=56mm,3）确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度： 研磨后为IT5，Ra0.04m(零件的设计要求)；精磨后：IT6 ；粗磨后：IT8,；半精车后：IT11；粗车后：IT13； 查工
18、艺手册可得锻造毛坯公差为士2mm。 4）按入体原则标注工序尺寸公差,例：某轴直径为5Omm,其尺寸精度要求为IT5,表面粗糙度要求为Ra0.04m,并要求高频摔火,毛坯为锻件。,1. 确定工艺路线： 粗车半精车高频淬火粗磨精磨研磨。2. 计算各工序的工序尺寸及公差1）用查表法确定加工余量：由工艺手册查得：研磨：0.01mm,精磨：0.1mm,粗磨：0.3mm,半精车：1.1mm,粗车：4.5mm,则加工总余量：6.01mm,取加工总余量：6mm,把粗车余量修正为4.49mm。,-5 时间定额和提高生产率的工艺途径一、时间定额,一、时间定额 1、时间定额在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一
19、道工序所需消耗的时间。是产品成本和经济核算的主要依据。 2、时间定额的组成 1）基本时间 t基：即机动时间，直接用于切削的时间，可以用计算方法求出。 2）辅助时间t辅 ：工序中为完成基本工艺工作而需做的辅助动作所耗费的时间 基本时间和辅助时间的总和称为操作时间。 3）布置工作地时间t布置 ：一般按操作时间的2%7%来计算。 4）休息时间t休：一般按操作时间的2%来计算 5）准备与终结时间 t准终：为生产一批产品和零、部件,进行准备和结束工作所消耗的时间，当生产批量很大时, t准终可忽略不计,一、时间定额,3.单件时间和单件工时定额计算：(1)单件时间的计算: T单件 =t 基十 t 辅 +t
20、布置十 t 休(2)单件工时定额的计算: T 定额 =T 单件十 T 准终 /n大量生产中, T 准终 /n 可忽略，则: T 定额=T 单件,大量生产中，因为每个工作地只有一个固定的工序，所以在单件工时定额中不计算准备终结时间,二、提高生产率的算途径(一) 缩短基本时间,二、提高生产率的工艺途径(一) 缩短基本时间 1. 提高切削用量主要途径是进行新型刀具材料的研究与开发。 2. 采用复合工步几个加工表面的基本时间重叠 （1）多刀单件加工,(一) 缩短基本时间,（2）单刀多件或多刀多件加工 工件串联装夹加工、并联装夹加工、串并联加工。,（二）减少辅助时间,（二）减少辅助时间1. 减少辅助时间
21、(1) 采用先进夹具或自动上、下料装置减少装、卸工件的时间。(2) 提高机床操作的机械化与自动化水平 2. 使辅助时间与基本时间重叠(1)采用可换夹具或可换工作台 (2)采用多位夹具或多位工作台 (3)采用在线检测的方法,（三）减少布置工作地时间,（三）减少布置工作地时间 主要在减少对刀和更换刀具的时间上采取措施。 （四）减少准备与终结时间 注重工艺设计和工艺装备设计，适当采用成组工艺和夹具,1-5 工艺方案的比较与技术经济分析 一、工艺方案比较,一、工艺方案比较 质量和生产率指标都能满足要求的几种工艺方案，通过经济评比加以选择 1、生产成本：制造一个零件或一台产品所必须的一切费用的总和。2、
22、工艺成本：与工艺过程直接有关的生产成本，占生产成本的70-75% 工艺方案比较仅考虑工艺成本 1）全年工艺成本： Sn=VN+Cn,V每个零件的可变费用(元/件)； N零件的年生产纲领(件)； Cn全年的不变费用(元),2) 单个零件的工艺成本Sd ：,一、工艺方案比较,3、工艺方案比较 1) 当需评比的工艺方案均采用现有设备 ,或其基本投资相近时,工艺成本可作为衡量各种工艺方案经济性的依据，方案的取舍与加工零件的年生产纲领有密切关系 临界年产量Nj：,当NNj2时,宜采用专用机床；（Nj2为10003000件；重型机械零件小于几百件。）,数控机床介于两者之间 ；,一、工艺方案比较,2) 当需
23、评比的工艺方案基本投资差额较大时 ,单纯比较工艺成本难以全面评定经济性的 ,必须同时考虑不同方案的基本投资差额的回收期 回收期由于某方案工艺成本的降低，而收回该方案多花费的投资所需要的时间,投资回收期(年)；K基本投资差额(追加投资)（元）S全年生产费用节约额（元/年）,投资回收期必须满足以下要求： 1） 小于所采用设备或工艺装备的使用年限 2） 小于该产品由于结构性能或市场需求等因素所决定的生产年限 3） 应小于国家所规定的标准回收期，如新夹具的标准回收期常为23 年；新机床的标准回收期常为46年。,考虑追加投资后的临界年产量Nj的确定：,一、工艺方案比较,例：生产某机器上的变速箱轴，材料为
24、1Cr18Ni9Ti钢，年产量1000件，现有两个工方案可供选择（比较时只列出两者不同的工艺资料,其余相同部分可不予考虑）。方案I：毛坯：42mm104mm棒料，重量1.14, 毛坯成本10.8元，其余工序成本如下表,全年工艺成本 ：Sn1=V1N十C1=19.48N十192.75 V1包括毛坯成本与各工序可变成本,V1=19.48 C1=192.75,一、工艺方案比较,方案 : 毛坯:模锻件，每吨锻件成本(不包括锻模成本)12300元，毛坯成本5.445元 /件 。锻模价值8400元 ,使用寿命35000件 ,共计修磨6次 ,年不变费用2800元,V2=12.795 C2=3071.9（包括
25、用于锻模修磨的年不变费用2800元） 1、全年工艺成本 ： Sn2=V2N+C2=12.795N+3071.95 2、设锻模的回收期为5年,则追加投资年度补偿额：,3、方案的最低年产量,由于该零件年产量大于682件,所以选择方案是合理的。,二、技术经济指标,二、技术经济指标1、新建或扩建车间时, 通常要计算车间的技术经济指标单位产品所需劳动量(工时及台时)、单位工人年产量(台数、重量、产值或利润)、单位设备的年产量、单位生产面积的年产量等。在车间设计方案完成后,总是要将上述指标与国内外同类产品的加工车间的同类指标进行比较,以衡量其设计水平。2、现有车间制定工艺规程时,也计算一些技术经济指标劳动
26、量(工时及台时)、工艺装备系数(专用工、夹、量具与机床数量之比)、设备构成比(专用设备与通用设备之比)、工艺过程的分散与集中程度(用一个零件的平均工序数目来表示)等 例：某厂生产5种车床溜板箱,其结构基本相同,只是零件形状、尺寸有所不同。根据成组加工需要,将该部件分为短轴、长轴、箱体、板件四组。 方案 I 所用的设备均为通用设备,方案：按轴、箱体、板件组成四个成组单元,方案是柔性制造系统(FMS),方案：同样组成四个成组单元,复习、小结：机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容,(一) 设计原则 1、保证图纸规定的所有技术要求的实现。如发现不当，只能建议，不能修改2、在规定的生产纲领和生产批量下
27、，一般要求工艺成本最低 3、充分利用现有生产条件4、尽量减轻劳动强度,(二) 设计步骤和内容 1分析零件图和产品装配图，2. 工艺审查3熟悉或确定毛坯4拟订工艺路线5. 确定各工序的工艺装备（包括机床、刀具、夹具、量具等）6确定各主要工序的技术要求和检验方法7确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差8确定各工序的切削用量及工时定额9填写工艺文件,复习、小结：机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容,习 题1-18, 1-19,夹具图例,图1-5,夹具图例,图1-5,外拔顶尖,图1-34,车长轴和顶尖,定位夹紧符号,图1-21,基准不重合误差分析图例,图1-35,镗床加工照片,鸡心夹头和车床加工异型件图例,二向回转工作台,加工件照片,加工件照片,跟刀架,铰刀,拉刀,拉削加工表面,定位夹紧符号,图1-21,立式车床,
