新版第六章.

1机械制造技术基础第6章工艺规程设计FUNDAMENTALSOFMACHINERYMANUFACTURINGTECHNOLOGYMachiningProcessPlanning26.1概述6.1.1机械加工工艺规程及其作用机械加工工艺规程按一定的格式（表格或图表）和要求描述机械加工工艺过程的指令性技术文件包括：机械加工工艺过程卡、工序卡、检验工序卡、机床调整卡等工艺规程是指导生产的主要技术文件是生产准备和计划调度的主要依据是新（扩）建机械制造厂（车间）的基本技术文件一切生产人员必须严格地执行工艺规程，不得违反工艺纪律36.1.2制订机械加工工艺规程的原则和步骤必须保证加工质量力求高效率、低成本充分利用现有生产条件保障文明生产和安全生产力求技术先进性符合可持续发展基本原则所需资料产品的装配图及零件图产品的验收质量标准产品的生产纲领毛坯及其生产情况本厂的加工设备和生产条件各种手册、标准等技术资料国内外先进工艺和技术4制订机械加工工艺规程的步骤及内容（1）分析零件的工作图和产品装配图工艺审查（2）确定毛坯种类及制造方法（3）拟订机械加工工艺路线（4）工序设计（5）评价工艺路线（6）形成工艺文件选择机床和工装确定各工序的加工余量计算各工序尺寸确定各工序的切削用量确定各工序的工时定额选择定位基准确定加工方法安排加工顺序安排辅助工序完整性，正确性，工艺性零件功用，技术要求技术经济分析，优化工艺方案各类图、卡6.36.63.86.26.45实例：CA6140车床拨叉（中批量生产）HT2006实例：CA6140车床拨叉（中批量生产）HT200选择机床和工装确定各工序的加工余量计算各工序尺寸确定各工序的切削用量确定各工序的工时定额选择定位基准确定加工方法安排加工顺序安排辅助工序拟定工艺路线工序设计工艺审查76.2机械加工工艺过程设计6.2.1定位基准的选择1.粗基准的选择保证加工余量均匀分配应考虑的主要因素利于装夹保证加工面与非加工面的位置要求粗基准的选择原则（1）保证相互位置以与加工面位置精度要求较高的不加工面为粗基准（2）余量均匀分配以在精加工中要求余量均匀的表面的毛坯面为粗基准（4）便于工件装夹以尽可能平整、光洁、面积大的表面为粗基准（3）尽量使用一次避免在同一方向上重复使用同一粗基准而带来较大的位置误差（要分清主次）8应考虑的主要因素保证加工精度便于准确装夹精基准的选择原则（1）基准重合尽量避免基准不重合误差（2）基准统一尽量减少基准转换，便于装夹方案设计（5）便于装夹尽量选用面积大、精度高的定位基准面（3）互为基准相互定位、反复加工以减少位置误差（4）自为基准保证精加工表面加工余量小而且均匀（要分清主次）2.精基准的选择96.2.2工艺路线的拟订1.加工方法的选择力求优质、高效、低成本、绿色应考虑的主要因素加工的经济精度和表面粗糙度工件的结构形状和尺寸大小工件的材料、可加工性、热处理要求生产率和经济性现有设备、人员和技术条件分析比较择优选择10（1）常用的加工方法车、铣、刨、磨、拉、研磨、刮削（研）、抛光车、磨、研磨、珩磨、砂带磨、抛光、滚压钻、扩、铰、镗、拉、磨、珩磨、研磨、挤压车、攻（套）、铣、磨、滚压平面加工：外圆加工：孔加工：螺纹加工：齿形加工：铣、拉、插、滚、剃、珩、磨成形表面加工：成形刀具加工、简单刀具加工11（2）典型表面的加工工艺路线1）外圆表面的加工工艺路线122）内孔表面的加工工艺路线133）平面的加工工艺路线142.加工阶段的划分粗加工阶段半精加工阶段精加工阶段精密和超精密加工阶段主要去除各表面的大部分加工余量，并加工出精基准完成一般精度表面的加工，为主要表面的精加工做准备使主要表面的加工达到设计的加工精度和表面粗糙度为少数需要精密加工或光整加工的表面做准备达到高精度表面的加工精度和表面粗糙度要求15划分加工阶段的原因有利于保证零件的加工质量合理安排加工设备和操作工人可以及时发现毛坯的缺陷便于组织生产修正误差，粗精分开及时报废，减少损失人尽其才，物尽其用热处理，生产环境划分加工阶段是针对零件加工的整个过程而言，不能以某一表面的加工和某一工序的加工来判断。划分加工阶段应考虑的因素零件的技术要求合理选择加工工艺路线生产纲领和生产条件根据生产类型合理安排工序工序集中，工序分散毛坯情况高质量毛坯有利于加工163.工序的集中与分散工序集中在每个工序中加工内容很多，尽可能在一次安装中加工许多表面，或尽量在同一台设计上连续完成较多的加工要求。工序少工艺路线短工序分散每个工序安排的加工内容很少工序多工艺路线长17工序的集中与分散各有特点在制订工艺规程时，应根据生产类型、零件的结构特点和技术要求、机床设备等具体情况，通过综合经济技术分析后决定采用哪种工艺路线。一般情况下，工序分散在较大批量生产时采用。传统流水线、自动线多品种、生产批量较小时，多采用工序集中。随着数控机床以及柔性制造系统的技术进步，现代生产工艺多趋于采用工序集中方式。184.加工顺序的安排力求：优质、高效、低成本、绿色一般原则先基准后其它先加工基准，利于装夹，便于测量先主后次一般先安排主要表面的加工，后安排次要表面的加工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体和支架类零件的加工（1）机械加工顺序的安排19（2）热处理及表面处理工序的安排预备阶段热处理改善工件毛坯材料的切削性能，去应力处理中间热处理粗、精加工之间的去应力、时效处理等最终阶段热处理改善工件材料的力学物理性能，如调质、淬火等表面处理改善耐磨、耐蚀、装饰性，如电镀、氧化、发黑、发蓝、滚压强化等（3）检验与辅助工序的安排检验操作者自检（粗加工后）专门检查（精加工前、专业车间前后、重要工序后）去毛刺、清洗、防锈、平衡、去磁等工序一般在工艺过程最后20题1：试简要安排图示零件的加工工艺过程（小批量）工艺审查序号工序内容定位基准加工设备1平端面打中心孔端面、外圆车床2车外圆中心孔车床3粗磨外圆中心孔外圆磨床4热处理热处理设备5修研中心孔两端Ø60外圆中心孔磨床•精磨外圆中心孔外圆磨床•钳修钳工台21题2：简要安排中批量加工图示零件的机械加工工序，选择各工序加工时的定位基准并说明理由。226.4.加工余量及工序尺寸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，对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23（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。（即每一道加工工序所切除的金属层厚度）。加工总余量——在由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面上切除的金属层的总厚度。（即所有加工工序所切除的金属层厚度的总和）。加工余量加工总余量iz32110zzzzznii24加工余量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单边余量：平面的加工余量称为单边余量。它等于实际所切除的金属层厚度。双边余量：对于外圆和孔等旋转表面而言，加工余量是从直径上考虑的，因此称为双边余量。即实际所切除的金属层厚度是直径上的加工余量的一半。25平面和回转面加工时的工序余量26（b）图6-2加工余量示意图（a）被包容面（轴）（a）（b）包容面（孔）从图中可以看出下列关系：27（a）被包容面（轴）（b）图6-9加工余量与工序尺寸示意图（a）（b）包容面（孔）28（1）加工总余量等于各工序间余量之和:32110zzzzznii（2）对于被包容面而言：工序间最大余量=上工序的最大极限尺寸－本工序的最小极限尺寸；工序间余量=上工序的基本尺寸－本工序的基本尺寸；工序间最小余量=上工序的最小极限尺寸－本工序的最大极限尺寸；29工序间余量=本工序的基本尺寸－上工序的基本尺寸；工序间最大余量=本工序的最大极限尺寸－上工序的最小极限尺寸；工序间最小余量=本工序的最小极限尺寸－上工序的最大极限尺寸；（3）对于被包容面而言对于包容面而言：上面所说的工序间余量都是计算基本工序尺寸用的，所以又称公称余量。303.影响加工余量的因素：（1）上工序的表面粗糙度（）由于尺寸测量是在表面粗糙度的高峰上进行的，任何后续工序都应降低表面粗糙度，因此在切削中首先要把上工序形成的表面粗糙度切去。yaRaD（2）上工序的表面破环层（）由于切削加工都在表面上留下一层塑性变形层（见图6-10），这一层金属的组织已遭破坏，必须在本工序中予以去掉。经过加工，上工序的表面粗糙度及表面破坏层切除了，又形成新的表面粗糙度和表面破坏层。图6-10表面粗糙度和表面破坏层31aT（3）上工序的尺寸公差（）从图6-9可以看出，在工序间余量内包括上工序的尺寸公差。图6-932a（4）需要单独考虑的误差（）零件上有一些形状和位置误差不包括在尺寸公差范围内，但这些误差又必须在加工中加以纠正，这时就必须单独考虑这类误差对加工余量的影响。例如，图6-11所示的轴类零件的轴线有直线度误差（），则加工余量必须至少增加（2）才能保证该轴在加工后消除弯曲的影响。图6-11轴的弯曲对加工余量的影响33（5）本工序的安装误差（）这一项误差包括定位误差（包括夹具本身的误差）和夹紧误差。例如图6-12所示，若用三爪自定心卡盘夹紧工件外圆磨内孔时，由于三爪自定心卡盘本身定心的不准确，因而使工件中心与机床回转中心偏移了一个e值，使内孔磨削余量不均匀。为了加工出内孔，就需要在磨削余量上增大2e值。b图6-12三爪自定心卡盘装夹误差34（4）由于（）和（）具有方向性，因此它们的合成应为向量和。根据以上分析，可以建立工序间最小余量的计算式：对于平面加工，单边最小余量为：对于外圆和内孔加工，双边最小余量为：当具体应用这种计算式时，还应考虑该工序的具体情况。如车削安装在两顶尖上的工件外圆时，其安装误差可取为零，此时直径上的双边最小余量为：abbaayaabDRTZmin])[(22minbaayaabDRTZ])[(22minaayaabDRTZ35对于浮动镗孔，由于加工中是以孔本身作为基准，不能纠正孔轴线的偏斜和弯曲，因此此时的直径双边最小余量为：对于研磨､珩磨､超精磨和抛光等光整加工工序，此时的加工要求主要是进一步减小上工序留下的表面粗糙度，因此其直径双边最小余量（仅减小表面粗糙度）为：计算中所需要的､､､的数值，可参阅有关的手册。yaRaDab)(22minayaabDRTZ)(22minayaabDRTZ36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372.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386.4工序尺寸链工艺尺寸链——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39尺寸链的主要特征：封闭性关联性尺寸的环：组成尺寸链的各个尺寸称为尺寸的环。（2）尺寸链的组成封闭环——根据尺寸链的封闭性，最终被间接保证精度的那个环称为封闭环。组成环——互不影响而各自独立的直接尺寸40组成环及封闭环的确定直接尺寸