机械加工工序设计.

1例：如图所示方头小轴，中批生产，材料为20Cr，要求φ12h7mm段渗碳（深0.8mm~1.1mm）、淬火硬度为50HRC~55HRC，试拟定其工艺路线。拟定工艺路线举例21.分析零件图;2.确定加工方法;3.拟定工艺路线。拟定工艺路线举例3方头小轴工艺路线下料：20Cr圆棒22mm×470mm若干段粗加工1车车右端面及右端外圆，留磨余量每面0.2mm(7mm不车)，按长度切断，每段切留余量(2~3)mm。2车夹右端圆柱段，车左端面，留余量2mm；车左端外圆至20mm。3检验4渗碳半精加工5车夹左端20mm段，车右端面，留余量1mm，打中心孔；车7mm、12mm圆柱段。6车夹12部分，车左端面至尺寸，打中心孔。7铣铣削17mm×17mm方头。8检验9淬火HRC=50~60。精加工10研中心孔粗糙度Ra0.4m11磨磨12h7mm外圆，达到图纸要求。12检验13清洗、油封、包装41.7机械加工工序设计1.7.1机床与工艺装备的选择1．机床的选择原则①机床的加工范围应与工件的外廓尺寸相适应②机床的精度应与工序加工要求的精度相适应③机床的生产率应与零件的生产纲领相适应单批小批生产一般选择通用机床大批大量生产广泛采用专用机床和组合机床④机床的选择应与现有设备条件相匹配52.工艺装备的选择①夹具单件小批生产应尽量选用通用夹具和组合夹具中、大批量生产应设计制造专用夹具采用成组工艺应设计使用成组夹具②刀具主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的加工精度和表面粗糙度、生产率及经济性等一般应尽可能采用标准刀具必要时可采用复合刀具和其它专用刀具③量具主要是根据生产类型和要求检验的精度单件小批生产尽量采用通用量具量仪大批大量生产应采用各种专用量规和高生产率的专用检验仪器和检验夹具等6复合刀具在加工主轴承档的两个侧面时，采用的是复合加工刀具，即将多片3面刃铣刀安装在机床刀具主轴上，可以在一次进给中，完成多档主轴承孔两个侧平面的加工7工艺装备的选择注意事项在小批量生产时，应尽量选用通用、标准的工艺装备。刀具选择主要取决于工序采用的机床；加工件硬度；加工表面尺寸、精度和表面粗糙度；生产率和经济性等因素。刀具尺寸规格尽可能采用标准的。在大批生产时，应根据所检验的尺寸，设计专用量具，如卡规、样柱、界规、量规及各种专用检验夹具。8设计机床专用夹具时，应提出设计任务书，其内容有：（1）产品名称和零件名称、编号和产量；绘出工序简图；注出加工表面和工序尺寸公差；说明加工技术要求。（2）提出工件定位和夹紧方式；同时加工工件数量；建议采用的夹具形式、操作方法和必须注意的事项。（3）说明使用的机床、刀具、辅具和切削条件等。辅助工具是用来装夹刀具，如夹持钻头、丝锥、铰刀的各种夹头、接套；夹持成形刀具的专用刀夹；专用铿杆等。它们也分标准和特制两种。选择原则大致与刀具选择相同。91.7.2加工余量及工序尺寸的确定1.有关尺寸和加工余量的概念（1）设计尺寸、工艺尺寸和工序尺寸设计尺寸——标注在零件图上，为加工的最终要求工艺尺寸——工艺规程中给出，在工艺过程中使用工序尺寸——某工序加工中应达到的尺寸要求不仅与设计尺寸有关，还与加工过程有关10（2）有关尺寸和加工余量的概念加工余量——在加工过程中从被加工表面上切除的金属层厚度单边余量平面加工即实际切除的金属层厚度双边余量轴、孔加工实际切除的金属层厚度为加工余量的一半工序（步）余量工序（步）余量iZ加工总余量niiZZ1s1）加工总余量Z0（毛坯余量）其中：Z1与毛坯的制造精度有关（参看毛坯余量手册）其余工序余量Zi——由相关工序的加工误差确定（上工序和本工序）niinZZZZZ1210（2）有关尺寸和加工余量的概念2)工序余量Zi——相邻两工序基本尺寸之差；即上工序基本尺寸与本工序基本尺寸之差。非对称表面，单边余量。(图a)对称表面，双边余量。(图b)轴、孔的双边余量。(图c、d)iiillZ1iiillZ12iiiddZ1212iiiDDZ3)工序余量公差（TZ）——余量的变动范围Ta——上工序的基本尺寸公差Tb——本工序的基本尺寸公差图被包容件…abZTTZZTminmax4)工序尺寸的公差按“入体原则”标注轴类(被包容件)：最大尺寸为基本尺寸，上偏差为零（单向偏差）。孔类(包容件)：最小尺寸为基本尺寸，下偏差为零（单向偏差）。毛坯：双向对称偏差形式（或双向非对称偏差形式）。与零件公差的选择与标注有区别。（零件公差的选择与标注按：公差等级、配合种类来确定上下偏差）。工序余量示意图1）轴类尺寸，毛坯2）孔类尺寸：毛坯：17平面和回转面加工时的工序余量18以外表面加工为例：试切原理（极值法）本工序的基本余量本工序的最大余量本工序的最小余量本工序余量的公差babAAZminbmaxamaxbAAZmaxbminaminbAAZbaminbmaxbbTTTAAZZZ误差复映原理（调整法）本工序的基本余量本工序的最大余量本工序的最小余量本工序余量的公差babAAZmaxbmaxamaxbAAZminbminaminbAAZbaminbmaxbbTTTAAZZZ单件或小批量生产时多用极值法计算较大批量生产和生产稳定时可用调整法计算2.影响加工余量的因素：1)上工序的尺寸公差（工序1余量与毛坯精度有关）2)上工序的粗糙度Ry和缺陷层Ha3)上工序的空间误差ea（形状位置误差）例：轴线弯曲造成的余量不均匀误差。各项位置误差造成的影响4)本工序的装夹误差εb包括定位误差、夹紧误差。5)余量计算公式由于空间位置误差和装夹误差的方向性，所以用矢量相加表示。单边余量双边余量bayaminaeHRTZ2/bayaminaeHRTZ213.加工余量的确定方法（1）经验法根据工厂的加工经验确定余量往往偏大，故一般多用于单件小批生产（2）查表法查阅有关工艺设计手册中的加工余量表是目前工厂中广泛应用的方法（3）分析计算法在了解和分析影响加工余量基本因素的基础上加以综合计算来确定余量的大小baaaminb)(缺TRaZ式中：——上工序加工后的表面粗糙度——上工序加工后产生的表面缺陷层厚度——上工序加工后形成的表面形状及空间位置误差——本工序工件的装夹误差最小余量aRaa缺Tab1.7.3工序尺寸和公差的确定同一表面基准重合（或基准不变）多次加工时的工序尺寸和公差。1、确定余量（查表等）2、计算各工序的基本尺寸3、按经济加工精度确定工序公差。4、填写工序尺寸和公差（入体原则）。例题：某轴直径φ50mm，其尺寸精度为IT5,表面粗糙度为Ra0.04μm,并要求高频淬火，毛坯为锻件。其工艺路线为：粗车－半精车－高频淬火－粗磨－精磨－研磨，计算轴的各工序尺寸及公差解:加工余量：由工艺手册确定。工序尺寸：研磨工序尺寸即零件的设计尺寸50-0.011、Ra0.04μm其它各工序基本尺寸的确定：上工序基本尺寸等于本工序尺寸加上本工序余量。以零件设计尺寸50-0.011、Ra0.04开始，计算的各工序。（注：区分轴类或孔类尺寸）工序公差的确定：查表确定公差等级，查表确定公差值，按“入体”标注为单向偏差。251.7.3工序尺寸与公差的确定◆各工序定位基准与设计基准重合时的表面的多次加工，工序尺寸和公差的计算较简单，例题。◆当基准不重合时，或零件在加工过程中需要多次转换工序基准时，或工序尺寸尚需从继续加工的表面标注时，计算较复杂，需要应用尺寸链原理进行分析和计算。263.工序尺寸的确定工艺尺寸链——在零件加工过程中，由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链直线尺寸链角度尺寸链平面尺寸链空间尺寸链分类：（1）工艺尺寸链及其组成环、封闭环27组成环及封闭环的确定组成环——互不影响而各自独立的直接尺寸封闭环——由各组成环所共同形成的尺寸直接尺寸本序中由加工或测量直接得到的尺寸前序已获得的尺寸按某条件直接规定、不再受本链中其它环影响的尺寸在其它链中决定的封闭环28工序尺寸的极值解法----掌握110TTnkkAA公差计算式基本尺寸计算式偏差计算式11n1n0nnmjjmiiAAA1110EIESESnmjjmiiAAAminmjjiAAA1110ESEIEI极限尺寸计算式minmjjiAAA111minmaxmax0minmjjiAAA111maxminmin0（2）工艺尺寸链的计算式29尺寸按对称分布形式标注时：由，增环平均尺寸增环为即有，封闭环为减环平均尺寸2EIES2minmaxMiiiiiiAAAAAA2EIES2minmaxMjjjjjjAAAAAA则，封闭环平均尺寸2EIES2000min0max0M0AAAAAAminmjjiAA111MM2T0M0AA减环为2TMiiAA2TMjjAA30工序尺寸的概率解法(统计法)—了解11220TTnkkAA公差计算式平均尺寸计算式11M1M0MnmjjmiiAAA尺寸以双向对称偏差形式标注：20M00TAAA封闭环2MkkkTAAA组成环311）将已知尺寸改写成双向对称偏差形式：A1=15±0.09mm；A2=9.925±0.075mm；A3=34.875±0.125mm2）求出封闭环的平均尺寸A0M=A3M–(A1M+A2M)=34.875–9.925–15=9.95mm解：得：A0=9.95±0.17=mm1012.022.03）求封闭环公差假定各环为正态分布T0=≈0.34mm22225.015.018.0例图示尺寸链，已知：A1=15±0.09mm，A2=，A3=，用概率法求解封闭环A0mm10015.0mm35025.0A0A3A2A132（3）简单工序尺寸的确定同一表面需要经过多次加工时的工序尺寸计算确定该加工表面的总余量，再根据加工路线确定各工序的基本余量，并核对第一道序的加工余量是否合理。自终加工工序起，即从设计尺寸开始，至第一道工序，逐次加上（对被包容面）或减去（对包容面）各工序的基本余量，便可得到各道工序的基本工序尺寸。除终加工工序外，根据各工序的加工方法及其经济加工精度，确定其工序公差和表面粗糙度。按“入体原则”以单向偏差方式标注工序尺寸，并作适当调整33例：某连杆大头孔的设计尺寸为，表面粗糙度，毛坯为锻件，采用的加工路线为：粗镗——半精镗——精镗——细镗——滚压。试确定各工序尺寸。0.01805.61μm4.0Ra解：1）确定总余量查表并根据大头孔为剖分孔这一特点，确定大头孔直径总余量为4.5mm，毛坯尺寸偏差为。7.05.12）确定工序余量滚压工序余量：根据试验定为0.003mm;细镗余量：查表确定为0.3mm；精镗余量：由该厂资料定为0.7mm；半精镗余量：剖分孔，合装前余量定得较大，1.5mm；粗镗余量：为mm2003.03.07.05.15.434例：某连杆大头孔的设计尺寸为，表面粗糙度，毛坯为锻件，采用的加工路线为：粗镗——半精镗——精镗——细镗——滚压。试确定各工序尺寸。0.01805.61μm4.0aR解：3）确定各工序的加工经济精度滚压：目的是降低表面粗糙度；细镗：尺寸精度应达到设计要求，取工序公差为0.018mm;精镗：由细镗余量表，精镗必须达到IT9，公差0.046mm;半精镗:查表，其加工经济精度为IT11，公差0.19mm；粗镗：查表，其加工经济精度为IT12，公差0.4mm；4）确定工序尺寸根据以上数据，从最后工序向前推算各工序尺寸，并将工序公差以入体原则标注，视情况再作调整。350.01805.610.0180497.610.04602.610.01905.60滚压0.003/2精镗0.7/2半精镗1.5/20.4059粗镗2/20.71.5-57