機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第六章 機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)

機(jī)械制造及自動化系第5章機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)FUNDAMENTALSOFMACHINERYMANUFACTURINGTECHNOLOGY

MachiningProcessPlanning1生產(chǎn)過程與原材料進(jìn)廠——產(chǎn)品制成相關(guān)的勞動和運(yùn)輸?shù)目偤汀苍稀a(chǎn)準(zhǔn)備—毛坯—加工—裝配—檢測—包裝〕工藝過程與原料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品直接有關(guān)的過程工藝規(guī)程以文件形式規(guī)定下來的工藝過程工序一個(gè)〔或一組〕工人在一臺機(jī)床〔或工作地點(diǎn)〕上對一個(gè)〔或同時(shí)幾個(gè)〕工件進(jìn)行加工，所連續(xù)完成的那一局部工藝過程〔四大要素〕工序是機(jī)械加工工藝過程的根本單元，也是生產(chǎn)組織和方案的根本單元5.1制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟和方法5.1.1概述2一個(gè)工序中每次裝夾后所完成的那一局部工藝過程〔如：車一個(gè)工件的一端外圓并倒角后立即再車其另一端外圓并倒角，是一個(gè)工序，兩次安裝〕一次裝夾中，工件相對于機(jī)床〔刀具〕每占據(jù)一個(gè)確切位置所完成的那一局部工藝過程〔轉(zhuǎn)位工作臺，轉(zhuǎn)位夾具〕加工外表、切削用量、切削速度和進(jìn)給量都不變的情況下，所完成的那一局部工藝過程。一個(gè)工步中，切削層很厚，可分幾次走刀切削，每次切削稱一次走刀，〔只改變切削深度〕〔誤差復(fù)映中存在〕注意：〔1〕連續(xù)是指未插入其它加工，而并不是停止地加工〔2〕車完一個(gè)工件的一端后立即掉頭車另一端，只能算一個(gè)工序〔3〕車完一批工件的一端后再掉頭車另一端，兩序安裝工位工步走刀3式中

Q——

機(jī)器數(shù)；n——每機(jī)零件數(shù)

α——備品率；β——廢品率。

生產(chǎn)綱領(lǐng)

生產(chǎn)類型

單件大批成批中批小批大量年產(chǎn)量p.164采用機(jī)械加工方法直接改變毛坯的形狀、尺寸、各外表間相互位置及外表質(zhì)量，使之成為合格零件的過程機(jī)械加工工藝過程

機(jī)械加工工藝規(guī)程包括：機(jī)械加工工藝過程卡、工序卡、檢驗(yàn)工序卡、機(jī)床調(diào)整卡等工藝規(guī)程（作用）是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù)是新（擴(kuò)）建機(jī)械制造廠（車間）的基本技術(shù)文件一切生產(chǎn)人員必須嚴(yán)格地執(zhí)行工藝規(guī)程，不得違反工藝紀(jì)律55.1.2機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)原那么必須保證加工質(zhì)量力求高效率、低本錢充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件保障文明生產(chǎn)和平安生產(chǎn)力爭先進(jìn)性，符合可持續(xù)開展5.1.3制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程所需的原始資料產(chǎn)品的裝配圖及零件圖產(chǎn)品的驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型毛坯的生產(chǎn)情況本廠的生產(chǎn)條件各種手冊、標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)資料國內(nèi)外先進(jìn)工藝和技術(shù)p.171-65.1.4機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容p.172-〔1〕分析零件的工作圖和產(chǎn)品裝配圖〔2〕工藝審查〔3〕確定毛坯種類及制造方法〔4〕擬訂機(jī)械加工工藝路線〔5〕確定各工序所需的機(jī)床和工藝裝備〔6〕工序設(shè)計(jì)〔7〕評價(jià)工藝路線〔8〕形成工藝文件確定各工序的加工余量計(jì)算各工序尺寸確定各工序的切削用量確定各工序的工時(shí)定額選擇定位基準(zhǔn)確定加工方法安排加工順序安排輔助工序表5.4p.173〔本廠提供〕完整性，正確性，工藝性功能要求，經(jīng)濟(jì)性75.1.5零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析p.62-影響結(jié)構(gòu)工藝性的因素零件結(jié)構(gòu)工藝性的基本要求（1）服從整機(jī)工藝性（2）零件造型盡可能簡單（減少加工面及面積、標(biāo)準(zhǔn)件、相同形狀和相同元素）（3）加工經(jīng)濟(jì)性，尤其是加工技術(shù)要求（4）盡量減少加工余量、降低生產(chǎn)成本（5）合理選擇零件材料，（加工性及成本）（6）環(huán)保（省能源、再利用）8〔1〕零件機(jī)械加工結(jié)構(gòu)工藝性p.62-從難易性與加工本錢角度出發(fā)。機(jī)加工藝性的其它具體要求〔1〕零件設(shè)計(jì)要有足夠空間〔如：退刀槽、越程槽〕〔2〕便于加工〔如：不能在斜面上鉆孔〕〔3〕減少加工面積〔如：大平面或長孔加空刀〕〔4〕盡理使用結(jié)構(gòu)相似要素〔如：退刀槽、越程槽規(guī)格相同、凸臺同一高度〕〔5〕便于安裝與夾緊尺寸標(biāo)注注意基準(zhǔn)，減少基準(zhǔn)不重合誤差。9p.62-10p.62-11p.62-12p.62-〔2〕零件的裝配結(jié)構(gòu)工藝性參見:p66評定機(jī)器裝配好壞的一個(gè)重要標(biāo)志：裝配周期短、勞動量少、操作方便、容易到達(dá)裝配精度要求13p.62-將結(jié)構(gòu)分成假設(shè)干個(gè)獨(dú)立單元〔可縮短裝配周期〕〔1〕便于部件規(guī)格化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化〔2〕有利于機(jī)器質(zhì)量不斷提高〔便于改進(jìn)〕〔3〕便于協(xié)作生產(chǎn)〔衛(wèi)星式工廠：如轎車〕〔4〕重型機(jī)器包裝運(yùn)輸〔5〕流水線生產(chǎn)減少裝配時(shí)的修配與機(jī)械加工〔修配適用于單件小批〕盡量使裝配和拆卸方便14p.62-15p.62-16p.62-175.2定位基準(zhǔn)的選擇5.2.1精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)考慮的主要因素保證加工精度便于準(zhǔn)確裝夾精基準(zhǔn)的選擇原則

（要分清主次）（1）基準(zhǔn)重合盡量避免基準(zhǔn)不重合誤差（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一盡量減少基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，便于裝夾方案設(shè)計(jì)（5）便于裝夾盡量選用面積大、精度高的定位基準(zhǔn)面（3）互為基準(zhǔn)相互定位、反復(fù)加工以減少位置誤差（4）自為基準(zhǔn)保證精加工表面加工余量小而且均勻粗基準(zhǔn)：未加工過表面精基準(zhǔn)：已經(jīng)加工過的表面輔助基準(zhǔn)：專供定位用185.2.2粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)考慮的主要因素保證加工余量均勻分配利于裝夾保證加工面與非加工面的位置要求粗基準(zhǔn)的選擇原則（要分清主次）（1）保證相互位置以與加工面位置精度要求較高的不加工面為粗基準(zhǔn)（2）余量均勻分配以在精加工中要求余量均勻的表面的毛坯面為粗基準(zhǔn)（3）便于工件裝夾以盡可能平整、光潔、面積大的表面為粗基準(zhǔn)（4）盡量使用一次避免重復(fù)使用同一粗基準(zhǔn)而帶來較大的位置誤差195.3工藝路線的擬訂分析比較擇優(yōu)選擇5.3.1加工方法的選擇力求優(yōu)質(zhì)、高效、低成本應(yīng)考慮的主要因素加工的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度書表p.178-工件的形狀和尺寸工件的材料、可加工性、熱處理要求生產(chǎn)類型現(xiàn)有設(shè)備、人員和技術(shù)條件書表p.180-工藝路線的擬訂：選擇加工方法、確定加工順序、劃分加工工序20一、常用的加工方法車、銑、刨、磨、拉、研磨、刮削〔研〕、拋光車、磨、研磨、珩磨、砂帶磨、拋光、滾壓鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、拉、磨、珩磨、研磨、擠壓車、攻〔套〕、銑、磨、滾壓平面加工：外圓加工：孔加工：螺紋加工：齒形加工：銑、拉、插、滾、剃、珩、磨成形外表加工：成形刀具加工、簡單刀具加工21二、典型外表的加工工藝路線1.外圓外表的加工工藝路線p.182-222.內(nèi)孔外表的加工工藝路線233.平面的加工工藝路線245.3.2加工階段的劃分粗加工階段主要去除各外表的大局部加工余量，并加工出精基準(zhǔn)半精加工階段完成一般精度外表的加工，為主要外表的精加工做準(zhǔn)備精加工階段使主要外表的加工到達(dá)設(shè)計(jì)的加工精度和外表粗糙度為少數(shù)需要精密加工或光整加工的外表做準(zhǔn)備光整加工階段到達(dá)高精度外表的加工精度和外表粗糙度要求劃分加工階段的原因有利于保證零件的加工質(zhì)量修正誤差，粗精分開可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷及時(shí)報(bào)廢，減少損失合理安排加工設(shè)備和操作工人人盡其才，物盡其用便于組織生產(chǎn)熱處理（在兩序間），生產(chǎn)環(huán)境p.187-25劃分加工階段應(yīng)考慮的因素生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)條件根據(jù)生產(chǎn)類型合理安排工序工序分散，工序集中毛坯情況高質(zhì)量毛坯有利于加工5.3.3加工順序的安排力求：優(yōu)質(zhì)、高效、低成本一般原則先基準(zhǔn)后其它先加工基準(zhǔn)，利于裝夾，便于測量（第1序一定是在為后序加工精基準(zhǔn)）

先主后次一般先安排主要表面的加工，后安排次要表面先粗后精先安排各表面的粗加工，后安排精加工先面后孔一般用于箱體和支架類零件的加工p.189-26毛坯熱處理改善工件材料的切削性能，去應(yīng)力處理外表熱處理改善耐磨、耐蝕、裝飾性，如電鍍、氧化、發(fā)黑等輔助工序的安排檢驗(yàn)（操作者自檢、專門檢查）去毛刺、清洗、平衡、去磁等工序集中多品種、中小批量生產(chǎn)，便于轉(zhuǎn)換和管理工序分散傳統(tǒng)流水線、自動線大批量生產(chǎn)，高效率、低成本組織形式27例：鑄件毛坯，零件軸承座，加工要求如圖，試分析粗精基準(zhǔn)應(yīng)如何選擇？〔1〕加工內(nèi)孔及端面：獲尺寸100，50，130，15及垂直度，一次裝夾完成〔粗基準(zhǔn)：小端外圓及法蘭左端面〕；〔2〕加工法蘭缺口：獲尺寸125〔精基準(zhǔn)：50內(nèi)孔及右端面〕；〔3〕加工座孔：獲尺寸15及3-10.工序2與工序3符合基準(zhǔn)重合和統(tǒng)一原那么。28例：試制定其加工工藝規(guī)程？〔工序安排〕工序工序名稱加工設(shè)備平端面打中心孔中心孔機(jī)床車外圓車床粗磨外圓外圓磨床熱處理熱處理設(shè)備精磨外圓外圓磨床鉗修鉗工臺2930315.4加工余量、工序尺寸5.4.1加工余量的概念加工余量——在加工過程中從被加工外表上切除的金屬層厚度單邊余量雙邊余量工序（步）余量p.190-工序（步）余量加工總余量1.有關(guān)加工余量的基本術(shù)語及其含義32根本余量——前工序與本工序根本尺寸之差最大余量余量公差被包容面包容面被包容尺寸包容尺寸最小余量被包容尺寸包容尺寸平均余量被包容尺寸包容尺寸對調(diào)整法加工時(shí)余量公式作概念性解釋如：Zbmax=amax-bmaxZbmin=amin-bmin33342.加工余量及工序尺寸公差對機(jī)械加工的影響p.192-加工余量的影響過大：增加加工量，降低生產(chǎn)效率，增加加工本錢過?。翰荒鼙ＷC消除前序的各種誤差和外表變質(zhì)層工序尺寸公差的影響過大：使余量變動量增大，影響裝夾精度和加工質(zhì)量過?。禾岣吖ば蚓?，增加工序加工本錢35影響工序余量的因素前工序留下的外表粗糙度Ry和外表缺陷層深度Ha表5.9p.193前工序的尺寸公差Ta前工序留下的需單獨(dú)考慮的空間誤差εa本工序的裝夾誤差εb矢量，按模計(jì)算工序余量的計(jì)算公式單邊余量雙邊余量5.4.2確定加工余量的方法1.分析計(jì)算法36簡化公式1〕采用浮動鏜刀、浮動鉸刀、拉刀加工孔，不能糾正位置誤差2〕無心磨床加工外圓，無裝夾誤差3〕研磨、珩磨、超精加工，僅去掉上工序的加工痕跡〔單邊〕4〕拋光，僅降低外表粗糙度〔單邊〕372.查表法根據(jù)?機(jī)械加工工藝手冊?提供的資料，再根據(jù)工廠的具體情況修正3.經(jīng)驗(yàn)法由一些有經(jīng)驗(yàn)的工藝人員或工人確定余量。多用于單件小批生產(chǎn)5.4.3僅與加工余量有關(guān)的工序尺寸及其公差的確定確定工序尺寸及其公差的過程1.確定該加工表面的總余量，再根據(jù)加工路線確定各工序的基本余量，并核對第一道工序的加工余量是否合理2.自終加工工序起，即從設(shè)計(jì)尺寸開始，至第一道工序，逐次加上（對被包容面）或減去（對包容面）各工序的基本余量，便可得到各道工序的基本工序尺寸3.除終加工工序外，根據(jù)各工序的加工方法及其經(jīng)濟(jì)加工精度，確定其工序公差和表面粗糙度4.按“入體原則”以單向偏差方式標(biāo)注工序尺寸，并作適當(dāng)調(diào)整書例5.1p.19538395.5工藝尺寸鏈及相關(guān)工序尺寸的計(jì)算工藝尺寸鏈——在零件加工過程中，由同一零件有關(guān)工序尺寸所形成的尺寸鏈直線尺寸鏈角度尺寸鏈平面尺寸鏈空間尺寸鏈5.5.1尺寸鏈概述組成環(huán)及封閉環(huán)的確定組成環(huán)——互不影響而各自獨(dú)立的直接尺寸（增環(huán)，減環(huán)）封閉環(huán)——由各組成環(huán)所共同形成的尺寸（間接尺寸）直接尺寸本序中由加工或測量直接得到的尺寸前序已獲得的尺寸按某條件直接規(guī)定、不再受本鏈中其它環(huán)影響的尺寸在其它鏈中決定的封閉環(huán)分類：405.5.2尺寸鏈的根本計(jì)算方法極值法公差計(jì)算式根本尺寸計(jì)算式偏差計(jì)算式極限尺寸計(jì)算式p.198-也可豎式法求解：但思想仍是極值41p.198-也可豎式法求解：但思想仍是極值〔例5.2〕環(huán)的名稱基本尺寸上偏差（增環(huán)上偏差）下偏差（增環(huán)下偏差）

（減環(huán)下偏差）

（減環(huán)上偏差）A3（增環(huán)）350-0.25A1（減環(huán)）-15+0.09（-（-0.09））-0.09（-（+0.09））A2（減環(huán)）-10+0.15（-（-0.15））0A0（封）10+0.24-0.34豎式法求解尺寸鏈解：書例5.2尺寸鏈如書圖5.25示，已知：A1=15±0.09mm，A2=，

A3=350-0.25mm，用概率法求解封閉環(huán)A0的大小和偏差。42概率法1）將已知尺寸改寫成雙向?qū)ΨQ偏差形式：A1=15±0.09mm；A2=9.925±0.075mm；A3=34.875±0.125mm2）求出封閉環(huán)的平均尺寸A0M=A3M–(A1M+A2M)=34.875–9.925–15=9.95mm解：書例5.3尺寸鏈如書圖5.25示，已知：A1=15±0.09mm，A2=，

A3=350-0.25mm，用概率法求解封閉環(huán)A0的大小和偏差。得：A0=9.95±0.17=3）求封閉環(huán)公差假定各環(huán)為正態(tài)分布T0=

≈0.34mm435.5.3工藝尺寸鏈的應(yīng)用1.基準(zhǔn)不重合時(shí)的尺寸換算①定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合書例5.4p.202批量加工B面，求對刀尺寸A2。定位基準(zhǔn)是：A面；設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是：C面44②測量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合書例5.5p.202求測量尺寸x，圖a。環(huán)為50〕公差之和〔0.17〕時(shí)，就可能出現(xiàn)假廢品〔x超差量為0.36-0.19=0.17〕為減少假廢品的出現(xiàn)，可采用專用量具進(jìn)行檢驗(yàn)，如圖b。制造并使用高精度的x2，通過檢測x1間接確定尺寸10的加工是否到達(dá)要求。設(shè)計(jì)尺寸為10和50，10不便測量，改測x，因此，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與測量基準(zhǔn)不重合在此范圍內(nèi)滿足要求，但超差時(shí)如x=40.36mm,認(rèn)為是廢品，結(jié)果不是，因此：只要測量尺寸x超差量小于或等于其他組成環(huán)〔組成452.中間工序尺寸計(jì)算①工序基準(zhǔn)是尚待加工的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)時(shí)的中間工序尺寸計(jì)算書例5.6p.203求工序尺寸A1。注意：當(dāng)尺寸鏈中的尺寸取原尺寸的一半時(shí)，根本尺寸及其公差〔偏差〕均取一半。46②多工序加工的工序尺寸計(jì)算書例5.7p.203求連桿小端銑薄的工序尺寸。工位2加墊片，如何加？注：473.余量校核書例5.8p.204工序尺寸確定后的余量校核。注意：按尺寸鏈計(jì)算知最小余量為零，需作適當(dāng)調(diào)整?！?〕半精車A，精車B，保證A1〔2〕調(diào)頭，A定位，半精車C，保證A2〔3〕熱處理〔4〕C定位，磨B，保證A3校核余量A2，A3不能調(diào)，調(diào)A1之公差，去掉0.1mm484.有外表處理工序的工序尺寸計(jì)算書例5.9p.205

注意：外表處理分滲入類和鍍層類兩種；滲入類外表處理通常在精加工以前完成，精加工后應(yīng)是滲入層厚度符合設(shè)計(jì)要求，故設(shè)計(jì)要求的滲入層厚度為封閉環(huán)；鍍層類外表處理在大多數(shù)情況下是通過控制電鍍工藝參數(shù)來保證鍍層厚度的，故最后獲得的電鍍后的零件尺寸為封閉環(huán)。49例：軸套工件，其它尺寸在車床上已經(jīng)加工好，現(xiàn)以A面定位銑C，保證尺寸20〔0，-0.2〕，試計(jì)算銑此缺口時(shí)的工序尺寸。50提示：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位其準(zhǔn)不重合，20為間接獲得，封閉環(huán)。工序尺寸是什么意思？加工面到定位面之間的尺寸。51提示〔共有四個(gè)尺寸〕設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位其準(zhǔn)不重合，為間接獲得，封閉環(huán)。工序尺寸是什么意思？加工面到定位面之間的尺寸。例：圖所示的軸套類零件的外圓、內(nèi)孔及端面均已加工，現(xiàn)銑缺口，求以A和B為軸向定位基準(zhǔn)、M和N為徑向定位基準(zhǔn)時(shí)的工序尺寸。52提示：N為封閉環(huán)。例：要求在軸上銑鍵槽，加工順序：車外圓獲得A1=70.5〔0，-0.1〕；銑槽A2；磨外圓A3=70〔0，-0.06〕，要求磨外圓后保證N=62〔0，-0.3〕，求A2535.5.4工藝尺寸鏈的圖表法5.6計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)CAPP自修545.7工藝過程的經(jīng)濟(jì)性分析p.218-5.7.1生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)率常以生產(chǎn)時(shí)間來度量生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間——流水生產(chǎn)中每生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品的時(shí)間生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)勞動時(shí)間——生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品所需要的勞動時(shí)間勞動生產(chǎn)率

生產(chǎn)流程時(shí)間——產(chǎn)品從投料到最終產(chǎn)出的時(shí)間管理水平提高企業(yè)生產(chǎn)率增加勞動量勞動密集型經(jīng)濟(jì)發(fā)展遲緩提高勞動生產(chǎn)率技術(shù)密集型經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展55經(jīng)濟(jì)性——產(chǎn)品生產(chǎn)本錢的上下影響生產(chǎn)本錢的因素工人直接參加生產(chǎn)產(chǎn)品所消耗的勞動〔工資〕設(shè)備及其折舊工具的消耗及折舊材料消耗能源消耗生產(chǎn)管理565.7.2時(shí)間定額和提高生產(chǎn)效率的途徑1.時(shí)間定額根本時(shí)間〔機(jī)動時(shí)間〕輔助時(shí)間工作地效勞時(shí)間生理需要時(shí)間時(shí)間定額切入時(shí)間切削加工時(shí)間切出時(shí)間裝、卸工件開、停機(jī)床改變切削用量測量工件進(jìn)、退刀更換刀具調(diào)整機(jī)床清除切屑機(jī)床潤滑交接班工人自然需要花費(fèi)的時(shí)間在每一個(gè)工件上的分?jǐn)偡蓊~單件核算時(shí)間準(zhǔn)備——終結(jié)時(shí)間批零件數(shù)量熟悉圖紙和工藝文件、領(lǐng)料、安裝刀具夾具、調(diào)整機(jī)床572.提高生產(chǎn)效率的途徑〔1〕縮短根本時(shí)間1〕減少刀具實(shí)際切削的行程長度582〕減少切入和超出余程3）其它縮短基本時(shí)間的方法精化毛坯，減少加工總余量；提高切削用量59〔2〕縮短輔助時(shí)間1〕縮短輔助操作的耗時(shí)掌握根本技能，提高