机械制造工艺学 第3版 教学课件 ppt 作者 郑修本 1_ 第三章 机械加工工艺规程的制订和工艺尺寸链.pptx

第三章 机械加工工艺规程的制 订和工艺尺寸链,第一节 概述 第二节 零件结构工艺性分析 第三节 确定毛坯 第四节 定位基准的选择 第五节 工艺路线的拟订 第六节 确定加工余量、工序尺寸及其公差 第七节 时间定额和提高劳动生产率工艺途径 第八节 工艺过程的技术经济性分析 第九节 工艺尺寸链 第十节 数控加工工艺,第一节 概 述,一、工艺规程的概念、作用、类型及格式 1、工艺规程的概念 工艺规程：规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程 2、工艺规程的作用 工艺规程是在总结实践经验的基础上，依据科学的理论和必要的工艺试验后制订的，反映了加工中的客观规律其中，规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程工艺规程也不是一成不变的3、工艺规程的类型及格式 根据GB／T24737.5—2009《工艺管理导则 第5部分：工艺规程设计》中规定的工艺规程的类型有： (1)专用工艺规程 专用工艺规程是指针对某一个产品和零件所设计的工艺规程 (2)通用工艺规程 1)典型工艺规程是指为一组结构特征和工艺特征相似的零部件所设计的通用工艺规程 2)成组工艺规程是指按成组技术原理将零件分类成组，针对每一组零件所设计的通用工艺规程。

 (3)标准工艺规程 标准工艺规程是指已纳入标准的工艺规程二、制订工艺规程的基本要求、主要依据和制订步骤 1、制订工艺规程的基本要求 制订工艺规程的基本要求是，在保证产品质量的前提下，尽量提高生产率和降低成本同时，还应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验，并保证良好的劳动条件2、制订工艺规程的主要依据(即原始资料),1)产品的装配图样和零件图样 2)产品的生产纲领 3)现有生产条件和资料，它包括毛坯的生产条件或协作关系、工艺装备及专用设备的制造能力、有关机械加工车间的设备和工艺装备的条件、技术工人的水平以及各种工艺资料和标准等 4)国内、外同类产品的有关工艺资料等3、制订工艺规程的步骤,1) 熟悉和分析制订工艺规程的主要依据，确定零件的生产纲领和生产类型，进行零件的结构工艺性分析 2)确定毛坯，包括选择毛坯类型及其制造方法 3)拟订工艺路线这是制订工艺规程的关键一步 4)确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差 5)确定各主要工序的技术要求及检验方法 6)确定各工序的切削用量和时间定额 7)进行技术经济分析，选择最佳方案 8)填写工艺文件第二节 零件结构工艺性分析,一、零件结构工艺性的概念 零件结构工艺性：零件结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。

它包括零件的各个制造过程中的工艺性，有 零件结构的铸造、锻造、冲压、焊接、 热处理、切削加工等工艺性在不同的生产类型和生产条件下， 同样结构的制造可行性和经济性 可能不同图3-1,二、合理标注零件的尺寸、公差和表面粗糙度 零件图样上的尺寸标注既要满足设计要求，又要便于加工满足设计要求的尺寸，部分要通过装配尺寸链的分析来标注，其余的尺寸(而且是大多数尺寸)则应按工艺要求标注，具体有以下三个方面：,(1)按照加工顺序标注尺寸，避免多尺寸同时保证；,图3-2,(2)由定位基准或调整基准标注尺寸，避免基准不重合误差； (3)由形状简单和易接近的轮廓要素为基准标注尺寸，避免尺寸换算图3-3,图3-4,三、零件要素的工艺性 零件要素：零件要素是指组成零件的各加工面 零件要素的切削加工工艺性归纳起来有以下三点要求：,1)各要素的形状应尽量简单，面积应尽量小，规格应尽量标准和统一 2)能采用普通设备和标准刀具进行加工，且刀具易进入、退出和顺利通过加工表面 3)加工面与非加工面应明显分开，加工面之间也应明显分开四、零件整体结构的工艺性 零件是各要素、各尺寸组成的一个整体，所以更应考 虑零件整体结构的工艺性，具体有以下五点要求：,1)尽量采用标准件、通用件、借用件和相似件。

2)有便于装夹的基准 3)有位置要求或同方向 的表面能在一次装夹中 加工出来图3-5,4)零件要有足够的刚性，便于采用高速和多刀切削 5)节省材料，减轻质量图3-6,五、零件结构工艺性的评定指标 近来，有关部门正在探讨和研究评价结构工艺性的定 量指标如GB／T24737.3—2009《工艺管理导则 产品结 构工艺性审查》中推荐的部分主要指标项目有：,1)加工精度系数Kac 2)结构继承性系数Ks 3)结构标准化系数Kst 4)结构要素统一化系数Ke 5)材料利用系数Km,第三节 确定毛坯,毛坯类型有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等 确定毛坯时要考虑的因素如下：,1)零件的材料及其力学性能 2)零件的形状和尺寸 3)生产类型 4)具体生产条件 5)充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性第四节 定位基准的选择,定位基准的选择是一个很重要的工艺理论问题 用未经加工的毛坯表面作定位基准，这种基准称为粗基准；用加工过的表面作定位基准，则称为精基准 在选择定位基准时，是从保证工件精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序就应从精基准到粗基准一)精基准的选择 1.基准重合原则 基准重合：采用设计基准作为定位基准称为基准重合。

为避免基 准不重合而引起 的基准不重合误 差，保证加工精 度应遵循基准重 合原则图3-7,图3-8,2.基准统一原则 基准统一原则：在工件的加工过程中尽可能地采用统一的定位基准，称为基准统一原则(也称基准单一原则或基准不变原则)图3-9,3.自为基准原则 自为基准原则：当某些表面精加工要求加工余量小而均匀时，选择加工表面本身作为定位基准称为自为基准原则图3-10,4.互为基准原则 为了使加工面间有较高的位置精度，又为了使其加工余量小而均匀，可采取反复加工、互为基准的原则 5.保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则 所选精基准应能保证工件定位准确、稳定，夹紧可靠图3-11,(二)粗基准的选择 1)为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选非加工面为粗基准图3-12,2)合理分配各加工面的余量在分配余量时，应考虑以下两点： ①为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准 ②为了保证重要加工面的余量均匀，应选重要加工面为粗基准图3-14,图3-13,3)粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上(即同一自由度方向上)，通常只允许用一次图3-15,4)选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造浇冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保证定位准确、夹紧可靠。

当用夹具装夹时，选择的粗基准面还应使夹具结构简单、操作方便一、表面加工方法的选择 1、加工经济精度和经济表面粗糙度的概念 由统计资料表明，各种 加工方法的加工误差和加工 成本之间的关系呈负指数函 数曲线形状第五节 工艺路线的拟订,图3-16,加工经济精度是指在正常加工条件下(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 经济表面粗糙度的概念类同于经济精度的概念 经济精度的数值不是一成不变的2、选择加工方法时考虑的因素 选择加工方法时常常根据经验或查表来确定，再根据实际情况或通过工艺试验进行修改选择时还应考虑下列因素： 1)工件材料的性质 2)工件的形状和尺寸 3)生产类型及考虑生产率和经济性问题 4)具体生产条件 5)充分考虑利用新工艺、新技术的可能性，提高工艺水平 6)特殊要求二、加工顺序的安排 (一)机械加工工序的安排原则 1、先加工基准面 2、划分加工阶段 (1)各加工阶段的主要任务 1)粗加工阶段是从坯料上切除较多余量，所能达到的精度和表面质量都比较低的加工过程 2)半精加工阶段是在粗加工和精加工之间所进行的切削加工过程 3)精加工阶段是从工件上切除较少余量，所得精度和表面质量都比较高的加工过程。

4)光整加工阶段是精加工后，从工件上不切除或切除极薄金属层，用以获得很光洁表面或强化其表面的加工过程 5)超精密加工阶段是按照超稳定、超微量切除等原则，实现加工尺寸误差和形状误差在0.1μm以下的加工技术 (2)划分加工阶段的原因 1)保证加工质量 2)有利于合理使用设备 3)便于安排热处理工序，使冷、热加工工序配合得 更好 4)便于及时发现毛坯缺陷 5)精加工、光整加工安排在后，可保护精加工和光整加工过的表面少受磕碰损坏3、先面后孔 4、次要表面可穿插在各阶段间进行加工 综上所述，一般机械加工的顺序是：加工精基准→粗加工主要面→精加工主要面→光整加工主要面→超精密加工主要面，次要表面的加工穿插在各阶段之间进行 (二)热处理工序的安排 1、最终热处理 2、预备热处理,(三)辅助工序的安排 辅助工序的安排不难掌握，问题是常被遗忘 辅助工序很重要，检验工序更是必不可少的工序，它对保证质量、防止产生废品起到重要作用除了工序中自检外，需要在下列场合单独安排检验工序：,1)粗加工阶段结束后 2)重要工序前后 3)送往外车间加工的前后，如热处理工序前后 4)全部加工工序完成后,三、确定工序集中与分散的程度 工序集中与工序分散，是拟订工艺路线时确定工序数 目(或工序内容多少)的两种不同的原则，它和设备类型 的选择有密切的关系。

(一)工序集中和工序分散的概念 工序集中：工序集中就是将工件的加工集中在少数 几道工序内完成 工序集中可采用技术上的措施集中，称为机械集中； 也可采用人为的组织措施集中，称为组织集中 工序分散：工序分散就是将工件的加工分散在较多 的工序内进行二)工序集中和工序分散的特点 1、工序集中的特点(指机械集中) 1)采用高效专用设备及工艺装备，生产率高 2)工件装夹次数减少，易于保证表面间位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期 3)工序数目少，可减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可简化生产计划和生产组织工作(本特点也适用于组织集中) 4)因采用结构复杂的专用设备及工艺装备，使投资大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时2、工序分散的特点 1)设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，工人容易掌握，生产准备工作量少，又易于平衡工序时间，易适应产品更换 2)可采用最合理的切削用量，减少基本时间 3)设备数量多，操作工人多，占用生产面积也大 (三)工序集中与工序分散的选用 工序集中与工序分散各有利弊，应根据生产类型、 现有生产条件、工件结构特点和技术要求等进行综合分 析后选用。

目前的发展趋热是倾向于工序集中四、设备与工艺装备的选择 (一)设备的选择 确定了工序集中或工序分散的原则后，基本上也就确 定了设备的类型此外，选择设备时还应考虑： 1)机床精度与工件精度相适应 2)机床规格与工件的外形尺寸相适应 3)与现有加工条件相适应，如设备负荷的平衡状况等二)工艺装备的选择 工艺装备选择的合理与否，将直接影响工件的加工 精度、生产效率和经济性应根据生产类型、具体加工 条件、工件结构特点和技术要求等选择工艺装备 1、夹具的选择 2、刀具的选择 3、量具的选择,一、加工余量的概念 加工余量：加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度 余量有工序余 量和加工总余量(毛 坯余量)之分 工序余量是相 邻两工序的工序尺寸 之差，加工总余量(毛 坯余量)是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差第六节 确定加工余量、工序尺寸及其公差,图3-17,图3-18,二、加工余量的影响因素 (一)上工序的各种表面缺陷和误差的因素 1、表面粗糙度Ra和缺陷层Da,图3-19,2、上工序的尺寸公差Ta 3、上工序的几何误差(也称空间误差)ρa,图3-20,(二)本工序加工时的装夹误差εb 装夹误差εb的数值，可 通过先分别求出定位误差、夹 紧误差和夹具的装夹误差后再 相加而得。

εb也具有矢量性质 综上所述，加工余。