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1、第四章第四章 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计6-1 6-1 概述概述6-2 6-2 工艺路线的拟订工艺路线的拟订6-3 6-3 加工余量、工序尺寸及公差的确定加工余量、工序尺寸及公差的确定6-4 6-4 工艺尺寸链工艺尺寸链6-5 6-5 时间定额和提高生产率的工艺途径时间定额和提高生产率的工艺途径6-6 6-6 工艺方案的比较与技术经济分析工艺方案的比较与技术经济分析主要内容主要内容4-1 4-1 概述概述一、机械加工工艺规程及其在生产中的作用一、机械加工工艺规程及其在生产中的作用1.机械加工工艺规程机械加工工艺规程 把工艺过程和操作方法等按一定的格式用文件的形式规定下来形成的工艺
2、文件，称之为工艺规程。工艺规程要满足技术和经济两方面的要求。2.机械加工工艺规程的文件形式机械加工工艺规程的文件形式 由于生产类型的不同，工艺文件的形式多种多样，有繁有简。主要有：工艺过程卡工艺过程卡、工序卡工序卡、调整卡调整卡、检验工序卡检验工序卡等。表表1 机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡 机械加工工艺机械加工工艺过程卡过程卡 片片材料牌号毛坯种类产品型号产品名称45#零件图号零件名称工序号工序名称工序内容10203040铣平面铣平面铣上平面铣下平面车间工段设 备工艺装备工时（min）准终单件机15X62W平口虎钳3010设计审核标准化会签毛坯外形尺寸毛坯件数每台件数锻造11C6132
3、普通车床压板01-09-05 以工序为单位，简要说明零件工艺过程。包括各工序号、工序内容、工艺过程所经过的车间、每工序所使用的机床及工艺装备、工时定额等。（厂名）机械加工工序卡产品名称及型号零件名称零件图号工序名称工序号第 页 C6132压板铣上平面10共 页车间工段材料名称材料牌号力学性能同时加工件 数每料件数技术等级单件时间（min）准备终结时间（min）设备名称设备编号夹具名称夹具编号工作液工步号工步内容计算数据（mm）走刀次数切削用量工时定额(min)刀具、量具及辅助工具直径或长度进给长度单边余量背吃刀量进给量切削速度基本时间辅助时间工作地服务时间名称规格编号数量编制抄写校对审核批准表
4、表2 机械加工工序卡机械加工工序卡BH2A 以工序为单位，详细说明零件工艺过程。包括工序简图、工步内容、切削用量、余量、工时定额、刀具、量具及辅助工具等。机械加工工序卡机械加工工艺过程卡12产品型号 机械加工工艺过程卡类似于一本书的目录。3.机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程的作用（1）是组织生产和计划管理的重要资料，是生产安排和调度、规定工序要求和质量检查等的重要依据；（2）是新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据；（3）在设计新厂（车间）或扩建、改建旧厂（车间）时，可作为设备、人员、车间面积和投资额等的原始资料；（4）先进的工艺规程还起着交流及推广先进经验的作用。二、制订机械加工工艺
5、规程的步骤和内容二、制订机械加工工艺规程的步骤和内容 1.制订工艺规程的原始资料（1）零件工作图及必要的产品装配图（2）零件的生产纲领及投产批量（3）本厂生产条件（4）毛坯的生产和供应条件（5）国内外同类产品的生产情况（6）产品验收的质量标准 2.制订机械加工工艺过程的步骤 在一定的生产条件下，以最少的劳动消耗和最低成本，按在一定的生产条件下，以最少的劳动消耗和最低成本，按计划加工出符合图纸要求的零件，是制订机械加工工艺规程的计划加工出符合图纸要求的零件，是制订机械加工工艺规程的基本原则。基本原则。（1）分析研究部件装配图样和审查零件图样。分析被加工零件的结构特点结构形状、尺寸大小、刚度和硬度
6、等。目的：明确机加工工艺特点。分析零件的各项技术要求需要加工的表面及尺寸、形位公差，表面质量，热处理等。审查零件的机械加工工艺性技术要求的合理性、结构工艺性等。（2）熟悉毛坯的种类和制造方法。（3）拟订工艺路线零件在生产过程中由毛坯到成品所经过的工序及先后顺序。包括：选择定位基准及定位夹紧方案。各表面的加工方法及方案。安排加工顺序等。（4）确定各工序所采用的设备及工艺装备。（5）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。（6）确定各工序的切削用量和工时定额。（7）确定各主要工序的检验要求和方法。（8）编制工艺文件。零件结构工艺性零件结构工艺性（1 1）零件结构工艺性概念）零件结构工艺性概念 所
7、谓零件结构工艺性零件结构工艺性是指所在满足使用要求的前提下，制造、维修零件的可行性和经济性。产品及零部件设计的工艺性工艺性包括：毛坯制造、热处理、机械加工、装配和维修的结构工艺性；原材料及毛坯的选择、制造方法、质量和技术要求、标准化、生产类型和批量、产品的继承性等。零件加工表面形状应尽量简单（2）零件结构工艺性的实例分析零件结构工艺性的实例分析键槽键槽 保证能以高生产率加工 尽量采用平面、外圆柱表面、内圆柱表面等。尽量减少表面的加工面积 减少零件加工时的安装次数键槽 将复杂零件分解成若干个简单零件分体加工（电子束焊接工艺）保证刀具正常工作和改善刀具的工作条件；223 2操纵箱操纵箱箱体箱体（3
8、 3）装配结构工艺性）装配结构工艺性 减少装配时的修配和机械加工 机器结构应能分解成独立的装配单元3.3.机器结构应便于装配和拆卸机器结构应便于装配和拆卸4.4.连接配合要可靠连接配合要可靠 4.2 工艺路线的拟订工艺路线的拟订 确定零件加工工艺方案的一般原则：质量第一原则：不管一个零件的加工方案有多少种，每一方案必须满足零件精度和 技术要求的需要，应积极采用先进的工艺和工艺装备。效益优先原则：在一定的生产条件下，可能会出现几个能保证零件技术要求的工艺方 案，此时应全面考虑方案的经济、社会效益，合理地选择方案。效率争先原则：制订零件工艺方案时，要充分考虑现有的人员、设备条件，保证工人在良好而安
9、全的状况下工作，提高生产效率。优质、高产、低消耗。一、定位基准的选择一、定位基准的选择 拟订零件加工方案的首要任务是选择基准。粗基准粗基准采用未加工面为基准 精基准精基准采用加工过的面为基准 定位基面定位基面作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在（例如：孔的中心线、轴心线、对称面等），而常由某些具体的表面来体现，这些表面就可称为基面。例如，在车床上用三爪卡盘夹持一根短圆轴，实际定位表面（基准）是外圆柱表面，而它所体现的定位基准是这根短圆轴的轴心线。因此，选择定位基准的问题就是选择定位基准的问题就是选择恰当的定位基面的问题选择恰当的定位基面的问题。工件在V型块上定位。工件与V型块的接触为：两
10、条母线体现的是工件中心线1.粗基准的选择原则粗基准的选择原则 选用粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的选用粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，不加工表面的尺寸、位置精度符合图样要求，因此，选择余量，不加工表面的尺寸、位置精度符合图样要求，因此，选择精基准的原则是：精基准的原则是：（1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准；如果工件上有好几个不需加工的表面，则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准，以保证加工表面与不加工表面间的相互位置精度。选择不需要加工的外圆毛面作粗基准，此时虽然镗孔时切去的余量不均匀
11、，但可获得与外圆具有较高的同轴度的内孔，且壁厚均匀、外形对称。（2）如果必须首先保证工件上某重要表面的余量均匀，就应选择该表面作为粗基准。余量均匀（3）应该选用尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基准，使加工后各加工表面对各不加工表面的尺寸精度、位置精度更容易符合图纸要求。（4）在同一尺寸方向上，粗基准通常只允许使用一次，不得重复使用。2.精基准的选择精基准的选择 选用精基准时，考虑的重点是如何减少误差，提选用精基准时，考虑的重点是如何减少误差，提高定位精度。因此，选择精基准的原则是：高定位精度。因此，选择精基准的原则是：即应尽可能选用设计基准作为定位基准。工艺路线的拟订（1）基准重合原则
12、 特别是在最后精加工时，为保证精度，更应注意这个原则。这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差。H2H3H1设计基准 例如，加工车床主轴，采用中心孔作为统一基准加工各外圆表面，不但能在一次装夹中加工大多数表面，而且保证了各级外圆表面的同轴度要求以及端面与轴心线的垂直度要求等。中心孔中心孔工艺路线的拟订（2）基准统一原则 即应尽可能选用统一的基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度。工艺路线的拟订（3）自为基准原则 某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，可选择加工表面本身作为定位基准。余量均匀 例如机床床身的导轨面淬火后进行磨削，为了保证导轨面上淬硬层的厚度及均匀性，则可用导轨面本身找正定位进行
13、磨削。浮动镗刀镗孔、圆拉刀拉孔、珩磨及无心磨床磨外圆，都是采用自为基准原则进行零件表面加工的。工艺路线的拟订 又又：当主轴支承轴颈与主轴锥孔有很高同轴度要求时，也常常采用互为基准、反复加工的方法来达到。（4）互为基准、反复加工的原则 对于两个有相互位置公差要求的表面，可以彼此互为定位基准。如：如：加工精密齿轮，当齿面经高频淬火后，为消除淬火变形，提高齿面与内孔的位置精度，所以要先以齿面为基准磨内孔，再以内孔为基准磨齿面，如此多次反复加工，即可保证齿面与内孔有较高的位置精度。二、表面加工方法的选择二、表面加工方法的选择 机械产品的零件结构虽然多种多样，但它们都是由一些最基本的几何表面（外圆、孔、
14、平面等）组成的。实际上，机械零件的加工过程就是获得这些几何表面的过程。同一种表面可以选用各种不同同一种表面可以选用各种不同的加工方法而获得，但每种加工方法所能获得的加的加工方法而获得，但每种加工方法所能获得的加工质量、加工时间和成本却是各不相同的。工质量、加工时间和成本却是各不相同的。因此，应根据零件各表面所要求的加工精度、表面质量和零件的结构特点，选用相应的加工方法及方案，以保证零件稳定而可靠地达到图纸要求。所以，选择表面加工方案时，应考虑以下几点：工艺路线的拟订1.加工经济精度加工经济精度 工艺路线的拟订加工误差加工成本（1）加工经济精度的概念：）加工经济精度的概念：在正常加工条件下所能保
15、在正常加工条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。证的加工精度和表面粗糙度。正常加工条件：正常加工条件：符合质量标准的设备和工艺装备；符合质量标准的设备和工艺装备；标准技术等级的工人；标准技术等级的工人；不延长加工时间。不延长加工时间。（2）加工经济精度的统计特性及发展性）加工经济精度的统计特性及发展性 2加工方法的选择加工方法的选择例：例：大头外圆柱表面磨削精度：IT67粗糙度：0.631.25金刚石车精度：IT56粗糙度：0.040.63注：注：（1）加工表面与加工方法相适应（2）工件材料（3）企业现有条件（4）生产类型必须保证要求！（5）加工方法的组合 根据加工表面加工精度和表面粗糙度的要
16、求确定最根据加工表面加工精度和表面粗糙度的要求确定最终的加工方法。终的加工方法。（1）所选择的）所选择的终加工方法的终加工方法的经济加工精度经济加工精度和表面粗和表面粗糙度必须能可靠地保证加工要求。糙度必须能可靠地保证加工要求。（2）终加工前的工件，其尺寸精度及表面粗糙度一般终加工前的工件，其尺寸精度及表面粗糙度一般应有一定的要求，因此，应由预加工保证。应有一定的要求，因此，应由预加工保证。（3）某表面的）某表面的预加工、终加工方法应合理的组合，形预加工、终加工方法应合理的组合，形成加工方案。成加工方案。选择加工方案应进行多方案的比较。选择加工方案应进行多方案的比较。加工方案设计时，其加工方法
17、应从后往前推。加工方案设计时，其加工方法应从后往前推。外圆表面加工方案及其经济精度加工方案经济精度公差等级(IT)表面粗糙度Ra(m)适用范围粗车 半精车 精车 滚压（或抛光）1113208089510671.252.5670.040.32粗车半精车磨削 粗磨精磨 超精磨 670.631.25570.160.6350.020.16粗车半精车精车金刚石车560.040.63粗车半精车粗磨精磨镜面磨 精车精磨研磨 粗研抛光 适用于除淬火钢以外的金属材料 除不宜用于有色金属外，主要适用于淬火钢件的加工 主要用于有色金属 主要用于高精度要求的钢件加工5级以上5级以上5级以上0.010.040.010.
18、040.010.16工艺路线的拟订浮动镗精镗（或铰）粗镗（或扩）粗铰精铰钻扩 铰粗铰精铰铰精度要求很高的孔，若以研磨代替珩磨，精度可达6级以上，Ra可降低到0.160.010.040.32670.040.32670.040.32670.321.2578粗镗（或扩）半精镗磨削 粗磨精磨大批大量生产（精度可因拉刀而定）1.252.5782.55半精镗（或精扩）加工方案经济精度公差等级(IT)表面粗糙度Ra(m)适用范围内孔表面加工方案及其经济精度1113201011102071.252.5892.55钻（扩）粗铰精铰珩磨 拉珩磨粗镗半精镗精镗珩磨0.631.2579钻（扩）拉0.080.63 加工
19、未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属主要用于有色金属0.160.322.5589781.252.51113102089670.631.25粗镗半精镗精镗金刚镗主要用于淬火钢，不宜用于有色金属67主要用于精度要求高的有色金属67工艺路线的拟订 值得注意的是，表中的数据都是生产实际中的统计资料，这是在一般情况下可能达到的精度和表面粗糙度，在具体条件下是会有差别的。随着生产技术的发展、工艺水平的提高，同一种加工方法所能达到的精度和表面粗糙度也会提高。例如例如：在普通外圆磨床上精磨外圆，可达到：精度：IT6级表面粗糙度：Ra0.32m提高磨床精度以及改进磨削工艺后，可达到：精度：IT5级以上
20、表面粗糙度：0.160.02m 三、加工阶段划分三、加工阶段划分（1）粗加工阶段）粗加工阶段 主要任务是去除各表面的大部分余量，使毛坯在主要任务是去除各表面的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上尽量接近成品，因此，此阶段的主要问形状和尺寸上尽量接近成品，因此，此阶段的主要问题是如何获得高的生产率。题是如何获得高的生产率。（2）半精加工阶段）半精加工阶段 其任务是达到一般的技术要求，使一些次要表面其任务是达到一般的技术要求，使一些次要表面达到图样要求，并为主要表面的精加工作准备。达到图样要求，并为主要表面的精加工作准备。（3）精加工阶段）精加工阶段 保证各主要表面达到规定的质量要求。保证各主要表面达
21、到规定的质量要求。（4）光整加工阶段）光整加工阶段 加工质量要求很高时，安排光整加工。加工质量要求很高时，安排光整加工。工艺路线的拟订 划分加工阶段的主要原因是：划分加工阶段的主要原因是：a.保证零件加工质量。保证零件加工质量。b.有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理。有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理。c.有利于合理利用机床设备。有利于合理利用机床设备。d.有利于保护精加工过的表面少受损伤或不受损有利于保护精加工过的表面少受损伤或不受损伤。伤。上述阶段的划分并不是绝对的！当零件的加工质量不高、工件刚性足够、毛坯质量较高、加工余量较小时，可以不划分加工阶段。工艺路线的拟订1机械加工工序顺序安
22、排机械加工工序顺序安排 （1）先粗后精）先粗后精（2）先主后次）先主后次（3）先面后孔）先面后孔（4）基准先行）基准先行 加工一开始，总是先把精基面加工出来。如果精基加工一开始，总是先把精基面加工出来。如果精基面不止一个，则应该按照基面转换的顺序和逐步提高面不止一个，则应该按照基面转换的顺序和逐步提高加工精度的原则来安排基面和主要表面的加工。而对加工精度的原则来安排基面和主要表面的加工。而对于一般的零件，平面所占的轮廓尺寸比较大，用平面于一般的零件，平面所占的轮廓尺寸比较大，用平面定位比较稳定可靠，因此，在拟订工艺过程时总是选定位比较稳定可靠，因此，在拟订工艺过程时总是选用平面作为定位基面，因
23、而先加工平面后加工孔。用平面作为定位基面，因而先加工平面后加工孔。工艺路线的拟订四、工序顺序的安排四、工序顺序的安排 2热处理工序及表面处理工序顺序的安排热处理工序及表面处理工序顺序的安排（1）为改善工件材料切削性能安排的热处理工序，例）为改善工件材料切削性能安排的热处理工序，例如退火、正火、调质等，应在切削加工之前进行。如退火、正火、调质等，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，例如人工）为消除工件内应力安排的热处理工序，例如人工时效、退火等，最好安排在粗加工阶段之后进行。时效、退火等，最好安排在粗加工阶段之后进行。（3）为改善工件材料机械性能的热处理工序，例如淬）为
24、改善工件材料机械性能的热处理工序，例如淬火、渗碳淬火等，一般都安排在半精加工和精加工之火、渗碳淬火等，一般都安排在半精加工和精加工之间进行。间进行。（4）为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工）为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序，例如镀铬、序以及以装饰为目的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。镀锌、发蓝等，一般都安排在工艺过程最后阶段进行。工艺路线的拟订五、工序的集中与分散五、工序的集中与分散 加工方法确定以后，就要按零件的生产类型和工厂（车间）具体条件确定工艺过程的工序数。确定工艺过程的工序数有两种迥然
25、不同的原则：1.工序集中原则：就是使每个工序所包含的加工内容尽量多些，即把许多加工内容组成一个集中工序。最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。2.工序分散原则：就是使每个工序所包含的加工内容尽量少些。最大限度的工序分散，就是每个工序只包含一个简单工步。工艺路线的拟订 工序的集中与分散各有特点，生产上都有应用。传统的流水线、自动线生产基本是按工序分散原则组织工艺过程的，这种组织方式可以实现高生产率生产，但对产品改型的适应较差，转产比较困难。采用数控机床、加工中心按工序集中原则组织工艺过程，生产适应性反而要好，转产相对容易，虽然设备的一次性投资较高，但由于有足够的柔性，仍然受
26、到愈来愈多的重视。工艺路线的拟订4-3 加工余量、工序尺寸及公差的确定加工余量、工序尺寸及公差的确定内容：内容：确定加工余量、工序尺寸及公差等。一、加工余量和工序尺寸的确定一、加工余量和工序尺寸的确定1.加工余量的概念加工余量的概念 在加工过程中，从某一表面上切除的金属层厚度在加工过程中，从某一表面上切除的金属层厚度称为加工余量。称为加工余量。总余量总余量 z0：在由毛坯加工成成品的过程中，某加工表面上切除的金属层的总厚度，即某一表面的毛坯公称尺寸与零件公称尺寸之差，称为该表面的总余量。工序余量工序余量 zi：每道工序切除的金属层厚度，即相邻工序的每道工序切除的金属层厚度，即相邻工序的工序尺寸
27、之差称为该表面的工序余量。工序尺寸之差称为该表面的工序余量。加工总余量与工序余量的关系 工序余量的影响因素：a)上工序的尺寸误差；b)上工序产生的表面粗糙度；c)上工序留下的空间误差（轴线的直线度误差、位置误差等）d)本工序的装夹误差。加工余量的确定有：加工余量的确定有：经验法、查表法 分析计算法 一般企业都参考有关手册推荐的资料、按经验估计确定（机械加工手册机械加工手册）。单边余量与双边余量轴轴包容尺寸包容尺寸孔孔双边余量被包容尺寸被包容尺寸 双边余量双边余量：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，即加工余量在直径方向上是对称分布的，实际所切除的金属层厚度是直径上加工余量的一
28、半，故称为对称余量（即双边余量）。单边余量单边余量：对于平面的加工，余量则是单边余量，它等于实际所切除的金属层厚度。L1L2加工余量2.工序尺寸及余量公差工序尺寸及余量公差 由于各工序尺寸都有公差，故各工序实际切除的余由于各工序尺寸都有公差，故各工序实际切除的余量是变化的。量是变化的。工序尺寸偏差一般规定工序尺寸偏差一般规定“向体（入体）内向体（入体）内”方向。方向。所以，对于包容尺寸：工序余量=本工序基本尺寸上工序基本尺寸最大工序余量=本工序最大极限尺寸上工序最小极限尺寸最小工序余量=本工序最小极限尺寸上工序最大极限尺寸孔例如：某工件镗孔。上工序为钻孔，工序尺寸为：孔对于被包容面：工序余量=
29、上工序基本尺寸本工序基本尺寸最大工序余量=上工序最大极限尺寸本工序最小极限尺寸最小工序余量=上工序最小极限尺寸本工序最大极限尺寸轴例如：某工件磨外圆。上工序为半精车外圆，工序尺寸为 所以，磨外圆的余量为：对于距离尺寸，一般取对称偏差。例：二、二、工序尺寸及公差的确定工序尺寸及公差的确定 零件图上所标注的尺寸公差是零件加工最终所需达到的尺寸要求。而工艺过程中许多中间工序的尺寸及公差，必须在设计过程中予以确定。1.基准重合的工序尺寸计算基准重合的工序尺寸计算 对于简单的工序尺寸（工艺基面不变换的情况），在决定了各工序余量和工序所能达到的精度之后，就可以计算各工序的尺寸和公差，此时计算的顺序应由最后
30、一道工序开始往前推算。例：某车床主轴箱箱体的主轴孔的设计要求是：试确定孔加工的加工方案及工序尺寸。解解：孔的最终要求可确定孔的终加工方法。经济精度公差等级(IT)1113897867表面粗糙度Ra(m)10202.551.252.50.631.25加工方案粗镗（或扩）半精镗（或精扩）精镗（或铰）浮动镗浮动镗精镗（或铰）粗镗（或扩）粗铰精铰钻扩 铰粗铰精铰铰精度要求很高的孔，若以研磨代替珩磨，精度可达6级以上，Ra可降低到0.160.010.040.32670.040.32670.040.32670.321.2578粗镗（或扩）半精镗磨削 粗磨精磨大批大量生产（精度可因拉刀而定）1.252.57
31、82.55半精镗（或精扩）加工方案经济精度公差等级(IT)表面粗糙度Ra(m)适用范围内孔表面加工方案及其经济精度1113201011102071.252.5892.55钻（扩）粗铰精铰珩磨 拉珩磨粗镗半精镗精镗珩磨0.631.2579钻（扩）拉0.080.63 加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属除淬火钢以外的各种铸铁、钢料、有色金属0.160.322.5589781.252.51113102089670.631.25粗镗半精镗精镗金刚镗主要用于淬火钢，不宜用于有色金属67主要用于精度要求高的有色金属67工序名称工序间双边余量（mm）工序达到的公差等级及公差值最小极限尺寸（mm
32、）工序尺寸及偏差孔的加工方案为：粗镗孔的加工方案为：粗镗半精镗半精镗精镗精镗浮动镗浮动镗精镗孔浮动镗半精镗孔粗镗孔毛坯孔 IT7 T=0.040.60.2 179.993 IT6 T=0.0253.2 IT9 T=0.106 IT11 T=0.25 179.800 179.200 176.000 168.000 T=30.20.63.26+0.018-0.007+0.0400+1-20+0.1000+0.25工序尺寸及余量关系图2.基准不重合的工序尺寸计算基准不重合的工序尺寸计算工艺基面有变换，此时需用尺寸链原理来计算。C一、尺寸链的定义及组成一、尺寸链的定义及组成 加工C面，以A面定位。在高
33、度方向，C面的设计基准为B面，设计尺寸为H0。H2为A、B面距离的设计尺寸。H1为加工C面的工序尺寸。BA 在工件加工或机器装配过程在工件加工或机器装配过程中，由相互连接的尺寸形成的中，由相互连接的尺寸形成的封闭尺寸组合，称为尺寸链。封闭尺寸组合，称为尺寸链。1.尺寸链的定义尺寸链的定义4.4 工艺尺寸链工艺尺寸链压板A3A0A2A12.尺寸链的组成尺寸链的组成 组成尺寸链的每一个尺寸，称为尺寸链的环。（1）封闭环:尺寸链中，凡属间接得到的尺寸（或自然形成的尺寸）称为封闭环。（2）组成环:尺寸链中，除封闭环以外的其它环，称为组成环。图中，尺寸H1、H2 就是组成环。增环增环：当其它组成环不变，
34、而这个环增大使封闭环也增大者。尺寸不变尺寸不变 减环减环：当其它组成环不变，而这个环增大使封闭环反而减小者。可表达：A2A0A3A1A2A0A3A1尺寸链的特征尺寸链的特征 封闭性按一定顺序排列的封闭尺寸组合。关联性组成环的尺寸变化将影响封闭的环的尺寸变化。A2A0A3A1A0封闭环A2、A3 为增环A1为减环H2H0二、尺寸链的分类二、尺寸链的分类 按尺寸链在空间分布的位置关系，可分为：A1A2A3 平面尺寸链2.平面尺寸链：由位于一个或几个平行平面内但相互间不都平行的尺寸组成。3.空间尺寸链由位于几个不平行平面内的尺寸组成。1.直线尺寸链：由彼此平行的直线尺寸所组成。直线尺寸链三、三、尺寸
35、链的计算公式尺寸链的计算公式（极解法）1.基本尺寸的计算（1）A4A5A6A3A0A1A2A4A5A6A3A0A1A22.极限尺寸的计算（）（）3.偏差的计算（1）（2）（4）（5）4.封闭环公差的计算（）（5）（4）封闭环的公差等于各组成环的公差之和。封闭环的公差等于各组成环的公差之和。封闭环的公差等于各组成环的公差之和。封闭环的公差等于各组成环的公差之和。（1）（2）（3）（4）（5）（6）1定位基准与设计基准不重合时工序尺寸的计算定位基准与设计基准不重合时工序尺寸的计算例例1 1：加工如图所示的零件，设A面已加工好，现用调整法以A面定位加工B面和C面，其工序简图如图所示，试求工序尺寸H1
36、、H2。Bo1CH3o2AH4100.30BH2AH1AC四、工序尺寸的计算四、工序尺寸的计算BH2AH1AC(2)由于加工C面时定位基准与设计基准不重合，因此工序尺寸H1需进行换算求得。尺寸链解：(1)由于加工B面时定位基准与设计基准重合，因此工序尺寸H2就等于设计尺寸，即：H2H0H0为该尺寸链的封闭环。H0=100.30mmH1为该尺寸链的减环。H2为该尺寸链的增环。求解，H1的基本尺寸：H1的下偏差：H1的上偏差：H1的工序尺寸：尺寸链H2H0H1的上偏差求解方法二?100.30H1的上偏差求解方法二又：尺寸链H2H0例例 2：图所示为某机床的变速箱结构简图，其孔心线的设计基准为底面1
37、，设计尺寸为3500.30，顶面高为6000.40。为了使镗孔夹具能安置中间导向支承，加工孔时常把箱体倒置，用顶面2为定位基准（图(b)）。当采用调整法加工孔时，孔心线设计尺寸由上工序尺寸6000.40和本工序尺寸H保证，试确定本工序尺寸A及上下偏差。3500.30212镗模支承(a)(b)1A600 0.403500.30A600 0.40解：加工孔时定位基准与设计基准重合，因此工序尺寸需换算。（1）建立工序尺寸链，确定封闭环及组成环 尺寸链如图所示，其中3500.30是由6000.40和A间接保证间接的，故：3500.30为封闭环，6000.40为增环，A为减环。3500.30A600 0
38、.40（2）计算基本尺寸 A的基本尺寸为：（3）确定A的公差及偏差 由给定条件，3500.30A600 0.40也无法保证设计尺寸350在允许的公差范围之内，这时就必须重新调整该零件的制造公差。由尺寸链计算公式：T(350)=T(600)+T(A)=0.6 组成环公差按平均公差法调整，即：T(600)=T(A)=0.3 则顶面高尺寸为：6000.15 A的工序尺寸为：2500.15 显然，T(350)T(600)+T(A)，无法满足工艺尺寸链的基本计算式的关系，即使本工序的加工公差为零，即：T(A)=03500.30A600 0.40 组成环公差按经验法调整，即：T(A)=0.2，T(600)
39、=0.4 则顶面高尺寸为：6000.20 A的工序尺寸为：2500.10 等精度法调整，即：尺寸600的制造精度等级大致与尺寸A的制造精度等级一样。假设：则顶面高尺寸为：6000.16 A的工序尺寸为：2500.14 A2例例3 某一套筒零件轴向设计尺寸如图所示。设零件的内、外圆及端面已加工合格，本道工序为钻径向小孔，试计算以1、2、3面作为定位基准时，钻孔的工序尺寸分别是多少？解：（1）当以2面作为定位基准钻孔时，由于定位基准与设计基准重合，故钻孔工序尺寸A2等于其设计尺寸，即：123200.04 A1200.04（2）当以1面作为定位基准钻孔时，由于定位基准与设计基准不重合，故钻孔工序尺寸
40、A1为小孔中心线到1面间的距离。A1（2）若以1面作为定位基准，此时定位基准与设计基准不重合，其工序尺寸A1为小孔中心线到1面间的距离。A1200.04 解尺寸链得：故封闭环：200.04 增环：A1减环：（3）若以3面作为定位基准，其工序尺寸A3为小孔中心线到3面间的距离。200.04 增环：减环：A3、解尺寸链得：123200.04 A3A3封闭环：200.04 在这三种定位方案中，以2面作为定位基准，由于定位基准与设计重合，没有定位误差，其工序尺寸与设计尺寸一致。但以1、3面作为定位基准，定位基准与设计不重合，产生定位误差，因此，工序尺寸的公差要求就较严。2多尺寸保证的工序尺寸计算多尺寸
41、保证的工序尺寸计算 在零件加工中，有些工序的工序基准是后续工序的加工表面。当后续工序加工该表面时，不仅要保证该后续工序的尺寸及位置公差要求，而且还需保证其它表面的设计要求。例例4 一带有键槽的内孔要淬火及磨削，其设计尺寸如图所示，其键槽的加工顺序是：插键槽至尺寸A；A热处理：淬火磨内孔，同时保证内孔直径和键槽深度两个设计尺寸的要求。求工序尺寸A？AA解：（1）建立尺寸链。AA（2）封闭环、组成环AA封闭环：增环：A、减环：或 竖式计算法介绍竖式计算法介绍环基本尺寸ESEI 增环 减环 封闭环封闭环：增环：A、减环：上例中，+环基本尺寸ESEI A+-19.8 43.60-(+0.05)0.02
42、5 0.340 0.3150.315 0.05 0.05结果，或 尺寸链由尺寸链计算公式：口诀：增环、封闭环照抄，增环、封闭环照抄，减环上、下偏差对调、变号。减环上、下偏差对调、变号。4343.4 43测量基准与设计基准不重合时尺寸换算例例例例如图为一套筒零件，其轴向设计尺寸如图所示，该零件已加工完毕，现需检验孔底厚度尺寸是否合格。由于不能直接检验，故只有通过测量L尺寸间接衡量孔底厚度尺寸是否合格。试求L的尺寸范围。L解：封闭环：增环：减环：L（1）建立尺寸链。（2）假废品问题）假废品问题套长合格的尺寸范围为99.9100底厚合格的尺寸范围为14.715合格品区85.085.20.20.184
43、.985.30.1当测量L时，若其尺寸在85.285.3范围内时，由上述计算可知，该零件孔底厚度尺寸不能保证。但我们可注意到：当L在85.285.3范围内时，孔底厚度尺寸有可能是合格的，例如，L=85.3，若此时套长尺寸刚好为100（套长合格的尺寸范围为99.9100），则孔底厚度尺寸为，显然，孔底厚度尺寸是合格的。合格品区85.085.20.2假废品区0.184.985.30.1假废品区假废品问题同理，当L在84.985范围内时，孔底厚度尺寸也有可能是合格的。例如，L=84.9，若此时套长尺寸刚好为：99.9，则：所以，当测量L，若其尺寸在85.285.3或者在84.985范围内时，应再重新
44、测量套长尺寸，看其实际尺寸为多少，方可确定该零件是否为真正废品。由于L处在85.285.3和84.985范围内时，零件不一定是废品，所以，把85.285.3和84.985这两个区域称为假废品区。ADBC 一套筒零件，其轴向设计尺寸如图所示。除缺口B外，其余表面均已加工。由于工艺原因，加工缺口B时，以A面作为定位基准，问：加工缺口的工序尺寸及偏差为多少时，才能保证设计尺寸？15分钟完成！（1）工序尺寸的确定（2）尺寸链的建立（3）封闭环的确定（4）尺寸链计算DCAB工序尺寸与加工余量计算的追踪法 图示零件，轴向有关表面的工艺安排如下：I.A面定位初车D面，保证尺寸L1(留余量3mm)；以 D面定
45、位初车B面，保证尺寸L2。II.D面定位初车A面，保证尺寸L3(留磨削余量 0.2 mm)；III.以A面定位镗削C面，保证尺寸L4。IV.D面定位磨削A面，保证尺寸L5；制定工艺过程时需确定L1、L2、L3、L4、L5尺寸及公差。DCAB解：（1）磨削工序尺寸L5（2）车端面B工序尺寸L2（3）与设计尺寸有关的尺寸链DCAB磨削工序尺寸L5所以，粗车端面A工序尺寸:L4的基本尺寸因此，镗削C面序尺寸:（2）假废品问题）假废品问题套长合格的尺寸范围为99.9100底厚合格的尺寸范围为14.715合格品区85.085.20.20.184.985.30.16-4 工艺过程经济分析工艺过程经济分析在
46、制订零件工艺规程时，既应保证产品的质量，又要注意其经济性，采取措施提高劳动生产率和降低产品成本。一、时间定额一、时间定额 时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需时间。时间定额是安排生产计划、估算产品成本、确定设备数量和人员编制、规划生产面积的重要依据。时间定额由以下几部分组成：（1）基本时间Tb指直接用于改变生产对象的尺寸、形状、相互位置以及表面状态或性质等的工艺过程所消耗的时间。对切削加工而言，基本时间就是切除余量所花费的机动时间（包括刀具的切入、切出时间）。（2）辅助时间Ta指为实现工艺过程而必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。如装/卸工件、开/停机床、改变切削用
47、量、测量工件及进/退刀等。基本时间与辅助时间的总和称为作业时间作业时间。（3）布置工作地时间Ts指为使加工正常进行，工人照管工作地（如更换刀具、润滑机床、清理切屑）所消耗的时间。一般按作业时间的2%7%估算。（4）休息和生理需要时间Tr指工人在工作班内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间。一般按作业时间的2%估算。1.单件时间Tp工艺过程经济分析（5）准备与终结时间Tz指工人生产一批工件进行准备和结束工作所消耗的时间。2.单件时间定额Tpc 设一批工件数为N，则：则该批工件的准备与终结时间分摊到每件的时间为 。故Tpc可计算如下：加工一批工件的开始，需做以下工作：熟悉工艺文件，领加工一批工件的
48、开始，需做以下工作：熟悉工艺文件，领取毛坯材料，领取和安装刀具和夹具，调整机床及工艺装备等；取毛坯材料，领取和安装刀具和夹具，调整机床及工艺装备等；加工终了，拆下和归还工艺装备，送交成品等。加工终了，拆下和归还工艺装备，送交成品等。二、提高生产率的工艺途径二、提高生产率的工艺途径研究如何提高生产率，实际上是研究如何减少工时定额。1.缩短基本时间（1）提高切削用量（2）采用复合工步新型刀具材料新型刀具材料多刀单件加工、多刀单件加工、单刀多件加工、单刀多件加工、多刀多件加工。多刀多件加工。2.减少辅助时间（2）提高机床自动化水平考虑重点：减少对刀和换刀时间。考虑重点：减少对刀和换刀时间。（1）采用
49、先进夹具和自动上、下料机构（3）辅助时间与基本时间重叠3.减少布置工作地时间（1）对刀对刀块、样件、样板、微调机构、对刀仪等。（2）换刀研制新型刀具，提高使用寿命。4.减少准备与终结时间采用成组工艺及成组夹具。（1）成组技术（GT）研究如何识别和发掘生产活动中的有关事物的相似性，并充分利用它，即把相似性的问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，以得到最大的效益。（2）成组工艺 把功能结构和加工工艺等方面相似的零件分类成组，并按组制定加工工艺进行生产制造，这种方法，即为成组工艺。（1）按编码系统对零件编码（2）划分加工组（3）确定复合零件及工艺路线（4）编制工艺文件（5）设计、制造成
50、组夹具（1）定位分析及定位方案（2）夹紧方案一面一销一面一销螺旋夹紧螺旋夹紧（3）对刀导引（4）夹具体等钻套钻套工件夹具的组成定位元件夹紧机构对刀导引元件连接元件夹具体工艺系统各组成部分之间的联系？定位元件夹紧机构对刀导引元件连接元件夹具体工件刀具机床 夹具工艺系统各组成部分之间的联系三、工艺方案的比较与技术经济分析三、工艺方案的比较与技术经济分析制订某一的机械加工工艺规程时，在同样能满足被加工零件各项技术要求也同样满足产品交货期的条件下，经技术经济分析一般都可以拟订出几种不同的工艺方案，有些工艺方案的生产准备周期短，生产效率高，产品上市快，但设备投资大；另外一些工艺方案的设备投资少，但生产效