機械加工工藝規(guī)程

機械制造工藝與裝備,課題一 對機械加工工藝規(guī)程的認(rèn)識,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,知識點,機械加工工藝規(guī)程 機械加工工藝過程的組成 生產(chǎn)類型及工藝特征 基準(zhǔn)選擇 機械加工工藝規(guī)程,技能點,了解機械加工的生產(chǎn)類型及工藝特征 掌握編制機械加工工藝規(guī)程的原則,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,一、任務(wù)引入,圖4-1為某動力裝置階梯軸加工簡圖，45鋼，數(shù)量50件，試分析其生產(chǎn)類型、工藝特征和制訂加工藝規(guī)程的步驟，并說明選用何種毛坯？,圖4-1 階梯軸簡圖,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,二. 任務(wù)分析,在零件的加工前，應(yīng)先分析結(jié)構(gòu)特點和加工精度，基本確定各表面加工方法；然后根據(jù)其生產(chǎn)類型，考慮毛坯的制造方法、選用機床設(shè)備和工藝裝備等，制訂加工工藝規(guī)程；最后后實施加工。本課題主要學(xué)習(xí)機械加工工藝規(guī)程的基礎(chǔ)知識和制訂加工藝規(guī)程的步驟。,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,1.生產(chǎn)過程 生產(chǎn)過程是指從原材料或半成品到產(chǎn)品制造出來的各有關(guān)勞動過程的總和。 產(chǎn)品的生產(chǎn)過程包括： 原材料的運輸和保管，生產(chǎn)的技術(shù)準(zhǔn)備工作，毛坯的制造，零件的機械加工與熱處理，產(chǎn)品的裝配、檢驗、油漆和包裝等一系列過程。 提示 生產(chǎn)過程往往由許多工廠或工廠的許多車間聯(lián)合完成，這有利于專業(yè)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。,（一）生產(chǎn)過程及機械加工工藝過程,三. 相關(guān)知識,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,2工藝過程 生產(chǎn)過程中直接改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀、和性能以及相對位置關(guān)系的過程，稱為工藝過程，又稱工藝路線或工藝流程。 將零件裝配成部件或產(chǎn)品的過程，稱為裝配工藝過程。,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,7,機械加工工藝過程,2機械加工工藝過程 用機械加工的方法直接改變毛坯形狀、尺寸和機械性能等，使之變?yōu)楹细窳慵倪^程，稱為機械加工工藝過程，又稱工藝路線或工藝流程。 將零件裝配成部件或產(chǎn)品的過程，稱為裝配工藝過程。,（二） 機械加工工藝過程組成,機械加工工藝過程是由一個或若干個依次排列的工序所組成，毛坯依次通過這些工序就變成了成品或半成品。每一個工序又可分為若干個安裝、工位和工步。,一個(或一組)工人，在一臺機床(或其它設(shè)備及工作地)上，對一個(或同時對幾個)工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為一個工序。 區(qū)分工序的主要依據(jù)是工作地(或設(shè)備)是否變動，零件加工的工作地變動后，即構(gòu)成另一工序。,1工序,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,例如圖4-1所示的階梯軸，當(dāng)單件小批生產(chǎn)時，其加工工藝及工序劃分如表4-1所示。當(dāng)中批生產(chǎn)時，其工序劃分如表4-2所示。 工序不僅是制訂工藝過程的基本單元，也是制訂勞動定額、配備工人、安排作業(yè)計劃和進行質(zhì)量檢驗的基本單元。,圖4-1階梯軸簡圖,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,表4-1 階梯軸加工工藝過程(單件小批生產(chǎn)),表4-2 階梯軸加工工藝過程(中批量生產(chǎn)),模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,工件在加工之前,在機床或夾具上需要占據(jù)正確的位置(定位)，然后再予以夾緊的過程稱為安裝。在一個工序內(nèi)，工件的加工可能只需要安裝一次，也可能需要安裝幾次。 例如，表4-2的工序3，一次安裝即銑出鍵槽，而工序2中，為了車削全部外圓表面則最少需兩次安裝。工件加工中應(yīng)盡量減少安裝次數(shù)，因為多一次安裝就多一次誤差。而且還增加了安裝工件的輔助時間。,3安裝與工位,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,為了減少工件安裝的次數(shù)，常采用各種回轉(zhuǎn)工作臺、回轉(zhuǎn)夾具或移位夾具，使工件在一次安裝中先后在幾個不同位置進行加工。此時，工件在機床上占據(jù)的每一個加工位置稱為工位。圖4-4 所示用回轉(zhuǎn)工作臺在一次安裝中按順序完成裝卸工件、鉆孔、擴孔和鉸孔四個工位加工。,圖4-4 多工位加工 工位I-裝卸工件 工位-鉆孔 工位-擴孔，工位-鉸孔,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,在一個工序中，往往需要采用不同的刀具和切削用量，對不同的表面進行加工。為了便于分析和描述工序的內(nèi)容，工序還可以進一步劃分工步。工步是指加工表面、切削工具和切削用量中的切削速度與進給量均不變的條件下所完成的那部分工藝過程。一個工序可包括幾個工步，也可只包括一個工步。例如，在表42的工序2中，包括有粗、精車各外圓表面及切槽等工步，而工序3當(dāng)采用鍵槽銑刀銑鍵槽時，就只包括一個工步。,2工步與走刀,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,構(gòu)成工步的任一因素(加工表面、刀具或切削用量中的切削速度和進給量)改變后，一般即變?yōu)榱硪还げ?。但是對于那些在一次安裝中連續(xù)進行的若干個相同的工步，為簡化工序內(nèi)容的敘述，通常多看作一個工步。例如圖4-2所示零件上四個15mm孔的鉆削，可寫成一個工步鉆4-15mm孔。若有幾把刀同時切削，該工步稱為-復(fù)合工步（教材圖1-4）,圖4-2 包括四個相同表面加工的工步,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,為了提高生產(chǎn)率，用幾把刀具同時加工一個零件的幾個表面的工步，稱為復(fù)合工步(見圖4-3)。在工藝文件上，復(fù)合工步應(yīng)視為一個工步。,圖4-3 復(fù)合工步,在一個工步內(nèi)，若被加工表面需切去的金屬層很厚，需要分幾次切削，則每進行一次切削就是一次走刀。一個工步可包括一次或幾次走刀。,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,由于零件機械加工的工藝過程與其所采用的生產(chǎn)組織形式是密切相關(guān)的，所以在制訂零件的機械加工工藝過程時，應(yīng)首先確定零件機械加工的生產(chǎn)組織形式。,（三）機械加工的生產(chǎn)類型及工藝特征,通常先依據(jù)零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)選取合適的生產(chǎn)類型，然后再根據(jù)所選用的生產(chǎn)類型來確定零件機械加工的生產(chǎn)組織形式。,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對零件加工過程和生產(chǎn)組織起著重要的作用，它決定了各工序所需專業(yè)化和自動化的程度，決定了所應(yīng)選用的工藝方法和工藝裝備。 年生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計算： N=Q.n(1+a%+b%) 式中N 零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng),(N)為件； Q 機械產(chǎn)品的年產(chǎn)量,(Q)為臺年； n 每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量,(n)為件臺； a% 備品的百分率； b% 廢品的百分率。,1生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算 某種零件(包括備品和廢品在內(nèi))的年產(chǎn)量稱為該零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)。,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,2生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的關(guān)系 在生產(chǎn)上，一般按照生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小選用相應(yīng)規(guī)模的生產(chǎn)類型。機械制造業(yè)的生產(chǎn)可分為三種類型：單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)。 （1）單件生產(chǎn) 每種產(chǎn)品僅制造一個或少數(shù)幾個，而且很少再重復(fù)生產(chǎn)。例如，重型機械產(chǎn)品制造和新產(chǎn)品試制都屬于單件生產(chǎn)。 （2）成批生產(chǎn) 一年中分批地生產(chǎn)相同的零件，生產(chǎn)呈周期性重復(fù)。每批投入或產(chǎn)出同一零件的數(shù)量稱為批量。成批生產(chǎn)又可分為小批、中批、大批生產(chǎn)三種類型。 （3）大量生產(chǎn) 長期重復(fù)地進行某一零件某一工序的加工。例如汽車、拖拉機、軸承和自行車等產(chǎn)品及零件的制造多屬于大量生產(chǎn)。,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,表4-3 生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的關(guān)系,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,21,基準(zhǔn)是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面。它是幾何要素之間位置尺寸標(biāo)注、計算和測量的起點。根據(jù)基準(zhǔn)的應(yīng)用場合和功用的不同，可分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。,（一） 基準(zhǔn)及其分類,1-2. 基準(zhǔn)選擇,22,1設(shè)計基準(zhǔn) 設(shè)計圖樣上所采用的基準(zhǔn)稱為設(shè)計基準(zhǔn)。設(shè)計基準(zhǔn)是根據(jù)零件(或產(chǎn)品)的工作條件和性能要求而確定的。在設(shè)計圖樣上，以設(shè)計基準(zhǔn)為依據(jù)，標(biāo)出一定的尺寸或相互位置要求。如圖4-9所示的軸套零件，各外圓和孔的設(shè)計基準(zhǔn)是零件的軸線，左端面是階臺端面和右端面的設(shè)計基準(zhǔn)，孔D的軸線是外圓表面徑向圓跳動的設(shè)計基準(zhǔn)。,圖4-9軸套的設(shè)計基準(zhǔn),23,對于一個零件來說，在各個方向往往只有一個主要的設(shè)計基準(zhǔn)。如圖4-10所示的零件，徑向的主要設(shè)計基準(zhǔn)是外圓mm的軸線，軸向的主要設(shè)計基準(zhǔn)是端面M。習(xí)慣上把標(biāo)注尺寸最多的點、線、面作為零件的主要設(shè)計基準(zhǔn)。,圖4-10主要設(shè)計基準(zhǔn),24,2工藝基準(zhǔn) 工藝過程中所采用的基準(zhǔn)稱為工藝基準(zhǔn)。在機械加工中，按其用途不同，工藝基準(zhǔn)分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)。 （1）工序基準(zhǔn) 在工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)稱為工序基準(zhǔn)。圖4-11所示為某零件鉆孔工序的工序簡圖，圖和b分別選用端面M及N作為確定被加工孔軸線位置的工序基準(zhǔn)。由于工序基準(zhǔn)不同，工序尺寸也不同。,圖4-9 軸套的設(shè)計基準(zhǔn),25,（2）定位基準(zhǔn) 在加工中用作定位的基準(zhǔn)稱為定位基準(zhǔn)，確定工件在機床上或夾具中的正確位置。在使用夾具時，其定位基準(zhǔn)就是工件與夾具定位元件相接觸的點、線、面。 圖4-12所示為鏜削某發(fā)動機機體軸承孔時的兩種定位情形：按圖所示定位時，表面B-B是定位基準(zhǔn)；按圖b所示定位時，表面A-A是定位基準(zhǔn)。,圖4-12 鏜削發(fā)動機機體軸承孔時的定位基準(zhǔn),26,（3）測量（度量）基準(zhǔn) 測量時所采用的基準(zhǔn)稱為測量基準(zhǔn)。它是以已加工表面的某些點、線、面作為測量尺寸的起始點。圖4-13所示為測量被加工平面的位置時，分別以小圓柱面的上素線A和大圓柱面的下素線B作為測量基準(zhǔn)。選擇測量基準(zhǔn)與工序尺寸標(biāo)注的方法關(guān)系密切，通常情況下測量基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)是重合的。,27,1工件的定位方法 工件在機床上定位有以下三種方法： （1）直接找正法 此法是用百分表、劃針或目測在機床上直接找正工件，使其獲得正確位置的一種方法。直接找正法的定位精度和找正的快慢，取決于找正精度、找正方法、找正工具和工人的技術(shù)水平。用此法找正工件往往要花費較多的時間，故多用于單件和小批生產(chǎn)或位置精度要求特別高的工件。,（二）定位基準(zhǔn)的選擇,28,29,（2）劃線找正法 在機床上用劃針按已在毛坯或半成品上所劃的線對工件進行找正，使其獲得正確位置的一種方法。由于受到劃線精度和找正精度的限制，此法多用于批量較小、毛坯精度較低以及大型零件等不便使用夾具的粗加工中。,30,（3）采用夾具定位 將工件裝在夾具上，使工件的某一表面與夾具的定位元件相接觸，從而使工件被加工表面對機床、刀具保持正確的相對位置,稱為用夾具定位。,圖4-16工件用夾具定位 1-定位鍵 2-夾具體 3-對刀塊 4-偏心輪5-支承套 6、7-V形塊,31,在各加工工序中，保證被加工表面的尺寸和位置精度的方法是制定工藝過程的重要任務(wù),而定位基準(zhǔn)的作用主要是保證工件各表面之間的相互位置精度。因此，在研究和選擇各類工藝基準(zhǔn)時，首先應(yīng)選擇定位基準(zhǔn)。 （1）定位基準(zhǔn)選擇的基本原則 1）應(yīng)保證定位基準(zhǔn)的穩(wěn)定性和可靠性,以確保工件相互位置表面之間的精度。 2）力求與設(shè)計基準(zhǔn)重合，也就是盡可能從相互間有直接位置精度要求的表面中選擇定位基準(zhǔn)，以減小因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。 3）應(yīng)使實現(xiàn)定位基準(zhǔn)的夾具結(jié)構(gòu)簡單，工件裝卸和夾緊方便。,2定位基準(zhǔn)的選擇,32,（2）定位基準(zhǔn)的分類 按照工序性質(zhì)和作用不同，定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)兩類。 在最初的切削工序中，只能采用毛坯上未經(jīng)加工的表面來定位，這種定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。在以后的工序中，均采用已加工表面作為定位基準(zhǔn)表面，這種定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn) 。,33,（3）粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)，應(yīng)該保證所有加工表面都有足夠的加工余量，而且各加工表面對不加工表面具有一定的位置精度。選擇時應(yīng)遵循下列原則： 1）對于不需加工全部表面的零件，應(yīng)采用始終不加工的表面作為粗基準(zhǔn)，這樣可以較好地保證加工表面對不加工表面的相互位置要求，并有可能在一次安裝中把大部分表面加工出來。,圖4-17 選擇不加工表面作粗基準(zhǔn),34,2)選取加工余量小而且要求均勻的表面作為粗基準(zhǔn)，在加工時可以保證該表面余量均勻。例如車床床身(圖4-18)要求導(dǎo)軌面耐磨性好，希望在加工時只切除較小且均勻的一層余量，使其表面保留均勻一致的金相組織，具有較高的物理和力學(xué)性能。為此應(yīng)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床腿的底平面(圖)，然后以床腿的底平面為基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面(圖)。,圖4-18 選擇加工余量要求均勻的表面作粗基準(zhǔn),35,3）對于所有表面都需要加工的零件,應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn),這樣可以避免加工余量不足而造成廢品。如圖4-19所示的零件毛坯，表面的余量比的余量大，因此，應(yīng)選擇外圓表面為粗基準(zhǔn)。,圖4-19 選擇加工余量小的表面,36,4）選擇毛坯制造中尺寸和位置可靠、穩(wěn)定，平整、光潔，具有一定精度的或面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，這樣可以減小定位誤差和使工件裝夾可靠穩(wěn)定。 粗基準(zhǔn)只能使用一次，不允許重復(fù)使用。,37,（4）精基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)時必須遵循以下原則： 1）基準(zhǔn)重合原則 盡可能選用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免因定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差。 如圖4-20所示某車床主軸箱，設(shè)計要求車床主軸中心高為H12050.lmm(主軸支承孔軸線至床頭箱底面M的距離），設(shè)計基準(zhǔn)是底面M。,圖4-21 工藝尺寸鏈,38,得H的尺寸及其偏差為 mm,鏜削主軸支承孔時，如果以底面M為定位基準(zhǔn)，定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，鏜孔時高度尺寸H1的誤差控制在0.1mm范圍內(nèi)即可。由于主軸箱底面M有凸緣不平整，批量生產(chǎn)時，為方便定位裝夾，常以頂面N為定位基準(zhǔn)鏜孔，這時孔的高度尺寸為H。由于定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，主軸中心高H1須由主軸箱高度H2和H共同保證。尺寸H1、H2和H之間的關(guān)系可通過相關(guān)的尺寸鏈用極值法確定。 因為 H1max=H2max-Hmin H1min=H2min-Hmax 所以 Hmin=H2max-H1max=322.12-205.1117.02mm Hmax=H2min-H1min=322204.9117.1mm,計算結(jié)果表明：由于設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的定位誤差（即H2的誤差0.12mm），使鏜孔時H的允許誤差必須縮小到0.08mm以下。,39,2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 即選擇同一定位基準(zhǔn)來加工盡可能多的表面，以保證各加工表面的相互位置精度，避免產(chǎn)生因基準(zhǔn)變換所引起的誤差。 例如，加工較精密的階臺軸時，通常采用兩中心孔作定位基準(zhǔn)，這樣在同一定位基準(zhǔn)下加工的各檔外圓表面及端面容易保證高的位置精度，如圓跳動、同軸度、垂直度等。采用同一定位基準(zhǔn)，還可以使各工序的夾具結(jié)構(gòu)單一化，便于設(shè)計制造。,40,3）互為基準(zhǔn)原則 對于零件上兩個相互位置精度要求較高的表面，采取互相作為定位基準(zhǔn)、反復(fù)進行加工的方法來保證達到精度要求。 4）自為基準(zhǔn)原則 以被加工表面本身作為定位基準(zhǔn)進行精加工、光整加工，可以使加工余量小而且均勻，易于獲得較高的表面加工質(zhì)量，但被加工表面的相互位置精度應(yīng)由前道工序保證。浮動鉸孔、珩磨內(nèi)孔等均采用自為基準(zhǔn)的原則。,41,如選擇M面作為定位基準(zhǔn)，所引起的基準(zhǔn)不重合定位誤差為0.2mm； 如選N面作為定位基準(zhǔn)，所引起的基準(zhǔn)不重合定位誤差為0.20.2=0.4mm。 因此應(yīng)選擇M面作為定位基準(zhǔn)。,5）基準(zhǔn)不重合誤差最小條件 當(dāng)實際生產(chǎn)中不宜選擇設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)時，則應(yīng)選擇因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差最小的表面作定位基準(zhǔn)。,圖4-23 基準(zhǔn)不重合誤差最小條件,42,（5）輔助定位基準(zhǔn) 生產(chǎn)實際中，有時工件上找不到合適的表面作為定位基準(zhǔn)，為便于工件安裝和保證獲得規(guī)定的加工精度，可以在制造毛坯時或在工件上允許的部位增設(shè)和加工出定位基準(zhǔn)，如工藝凸臺、工藝孔、中心孔等，這種定位基準(zhǔn)稱為輔助定位基準(zhǔn)，它在零件的工作中不起作用，只是為了加工的需要(夾緊剛性和加工穩(wěn)定)而設(shè)置的。除不影響零件正常工作而保留的外，增設(shè)的輔助定位基準(zhǔn)在零件全部加工后，還必須將其切除。,機械加工工藝規(guī)程是指導(dǎo)工人操作和用于生產(chǎn)、工藝管理的各種技術(shù)文件稱為工藝文件。它是機械制造廠最主要的技術(shù)文件之一。它一般應(yīng)包括下列內(nèi)容：,1-3機械加工工藝規(guī)程,工件加工工藝路線及所經(jīng)過的車間和工段； 各工序的內(nèi)容及所采用的機床和工藝裝備； 工件的檢驗項目及檢驗方法； 切削用量； 工時定額及工人技術(shù)等級等。,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,（3）工藝規(guī)程是新建或擴建工廠或車間的基本資料 在新建或擴建工廠或車間時，只有依據(jù)工藝規(guī)程和生產(chǎn)綱領(lǐng)才能正確地確定：生產(chǎn)所需要的機床的種類、規(guī)格和數(shù)量；車間的面積；機床的布置；生產(chǎn)工人的工種、技術(shù)等級等。,1機械加工工藝規(guī)程的作用,（1）工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件 按照工藝規(guī)程組織生產(chǎn)，可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和較高的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。因此，生產(chǎn)中一般應(yīng)嚴(yán)格地執(zhí)行既定的工藝規(guī)程。但是，工藝規(guī)程也不應(yīng)不斷地予以改進和完善，以便更好地指導(dǎo)生產(chǎn)。,（2）工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù) 在生產(chǎn)管理中，原材料及毛坯的供應(yīng)，專用工藝裝備的設(shè)計和制造，生產(chǎn)計劃的編排，勞動力的組織，以及生產(chǎn)成本的核算等，都要以工藝規(guī)程作為基本依據(jù)的。,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,1制訂工藝規(guī)程的原則 制訂工藝規(guī)程的原則是，在一定的生產(chǎn)條件下，應(yīng)保證優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本。即保證質(zhì)量的前提下，爭取最好的經(jīng)濟效益。在制訂工藝規(guī)程時，應(yīng)注意以下問題： （1）保證零件圖樣技術(shù)要求，同時追求技術(shù)上的先進性 要了解當(dāng)時國內(nèi)外本行業(yè)工藝技術(shù)的發(fā)展水平，通過必要的工藝試驗，積極采用適用的先進工藝和工藝裝備。 （2）經(jīng)濟上的合理性 通過核算或相互對比，選擇經(jīng)濟上最合理的方案，使產(chǎn)品的能源、原材料消耗和成本最低。 （3）有良好的勞動條件（安全、實際） 要注意保證本廠工人在操作時有良好而安全的工作條件。 （4）與時俱進性,（五） 工藝規(guī)程制訂的原則和步驟,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,2制訂工藝規(guī)程的步驟 制訂零件機械加工工藝規(guī)程的主要步驟大致如下： 1）分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖。 2）對圖樣進行工藝審查。 3）零件綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類型。 4）確定毛坯的種類。 5）擬定工藝路線。 6）確定各工序的機床設(shè)備和工藝裝備。 （設(shè)備、刀、夾、量具和輔助工具）。 7）確定各工序的加工余量，計算工序尺寸和公差。 8）確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法。 9）確定切削用量和工時定額。 10）填寫工藝文件。,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,（1）工藝過程綜合卡片 卡片列出了整個零件加工所經(jīng)過的工藝路線(包括毛坯、機械加工和熱處理等)。各工序的說明不夠具體，一般不能直接指導(dǎo)工人操作。 （2）機械加工工藝卡片 卡片是以工序為單位詳細說明整個工藝過程的工藝文件。它是用來指導(dǎo)工人生產(chǎn)和幫助車間管理人員和技術(shù)人員掌握整個零件加工過程的一種主要技術(shù)文件，廣泛用于成批生產(chǎn)的零件和小批生產(chǎn)中的重要零件。 （3）機械加工工序卡片 卡片更詳細地說明零件的各個工序應(yīng)如何進行加工的。要畫出工序圖，注明該工序的加工表面及應(yīng)達到的尺寸和公差、工件的裝夾方式、刀具的類型和位置、進刀方向和切削用量等。,2工藝文件的格式,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,表4-5 機械加工工藝過程卡片,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,表4-7 機械加工工序卡片,小 結(jié),1、生產(chǎn)過程及機械加工工藝過程 2、機械加工工藝過程組成 3、機械加工的生產(chǎn)類型及工藝特征 4、機械加工工藝規(guī)程,模塊四 機械加工工藝規(guī)程制訂,51,當(dāng)工序基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時，工序尺寸及其公差的確定，需要通過解尺寸鏈才能獲得。 1尺寸鏈概念 （1）工藝尺寸鏈的概念 1）定義 在機器的裝配和零件的加工過程中，互相聯(lián)系且按一定順序排列的封閉尺寸組合，稱為尺寸鏈。其中，由單個零件在加工過程中的各有關(guān)工藝尺寸所組成的尺寸鏈，稱為工藝尺寸鏈。,1-4工藝尺寸鏈的計算,52,如圖4-28a所示，圖中尺寸 、 為設(shè)計尺寸，先以底面定位加工上表面，得到尺寸 ，在加工凹槽時，為了使定位穩(wěn)定可靠并簡化夾具，以底面定位，按尺寸 加工凹槽，于是該零件上在加工時并直接予以保證的尺寸 就隨之確定。這樣相互聯(lián)系的尺寸 - - - 就構(gòu)成一個如圖4-28b所示的封閉尺寸組合，即工藝尺寸鏈。,圖4-28 定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合的工藝尺寸鏈,53,如圖4-29a所示，圖中尺寸 、 為設(shè)計尺寸，在加工過程中，因尺寸 不便直接測量，若以面1為測量基準(zhǔn)，按容易測量的 尺寸 加工，也就間接保證了尺寸 ，這樣相互聯(lián)系的尺寸 - - - 就構(gòu)成一個如圖4-29b所示的封閉尺寸組合，即工藝尺寸鏈。,圖4-29 測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合的工藝尺寸鏈,54,3）工藝尺寸鏈的組成,把組成工藝尺寸鏈的各個尺寸稱為環(huán)，為便于分析計算把它們可分為兩種：,封閉環(huán) 加工中最后自然形成的環(huán)， 稱為封閉環(huán)。尺寸均為封閉環(huán)，一個工藝尺寸鏈中只有一個封閉環(huán)。,組成環(huán) 工藝尺寸鏈中除封閉環(huán)以外的其它環(huán)，稱為組成環(huán)。根據(jù)其對封閉環(huán)的影響不同，組成環(huán)又可分為增環(huán)和減環(huán)。,增環(huán)是當(dāng)其它組成環(huán)不變，該環(huán)增大(或減小)使封閉環(huán)隨之增大(或減小)的組成環(huán)。 減環(huán)是當(dāng)其它組成環(huán)不變，該環(huán)增大(或減小)使封閉環(huán)隨之減小(或增大)的組成環(huán)。,55,組成環(huán)的判別 為了迅速判別增、減環(huán)，可采用下述方法：在工藝尺寸鏈圖上，先給封閉環(huán)任定一方向并畫出箭頭，然后沿此方向環(huán)繞尺寸鏈回路，依次給每一組成環(huán)畫出箭頭，凡箭頭方向和封閉環(huán)相反的則為增環(huán)，相同的則為減環(huán)。,圖4-31 內(nèi)孔與鍵槽加工尺寸換算示意圖,56,封閉環(huán)的基本尺寸： Ai:增環(huán) Aj:減環(huán) 封閉環(huán)的極限尺寸： 封閉環(huán)的上、下偏差： 封閉環(huán)的公差：,（2）尺寸鏈的計算公式,57,2概率法計算（教材P15） 3工藝尺寸鏈的分析與計算 例1-1 如圖示套筒，兩端面加工完畢，加工孔底面時，要保證尺寸： 160-0.35，因該尺寸，不便測量，試標(biāo)出測量尺寸。 16=60-A2，A2=44. 0=0-EI（A2），EI（A2）=0. -0.35=-0.17-ES（A2），ES（A2=+0.18. 所以測量尺寸A2=44+0.180 結(jié)論： 1、壓縮公差 2、假“報廢”（假廢品）,58,例題1-2,59,例1-3,60,61,在擬定零件的工藝路線時，首先要確定各個表面的加工方法和加工方案。表面加工方法和方案的選擇，應(yīng)同時滿足加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性等方面的要求。 表面加工方法的選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一精度及表面粗糙度的加工方法往往有若干種，實際選擇時還要結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小以及材料和熱處理的要求全面考慮。例如對于IT7級精度的孔，采用鏜削、鉸削、拉削和磨削均可達到加工要求。但箱體上的孔，一般不宜選擇拉孔和磨孔，而常選擇鏜孔或鉸孔；孔徑大時選鏜孔，孔徑小時取鉸孔。對于一些需經(jīng)淬火的零件，熱處理后應(yīng)選磨孔；對于有色金屬的零件，為避免磨削時堵塞砂輪，則應(yīng)選擇高速鏜孔。,四、擬定工藝路線 1、表面加工方法的確定,62,表面加工方法的選擇，除了首先保證質(zhì)量要求外，還須考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的要求。 大批量生產(chǎn)時，應(yīng)盡量采用高效率的先進工藝方法，如內(nèi)孔與平面的拉削、同時加工幾個表面的組合銑削或磨削等。這些方法都能大幅度的提高生產(chǎn)率，取得很好的經(jīng)濟效果，但是在年產(chǎn)量不大的生產(chǎn)條件下，如盲目采用高效率的加工方法及專用設(shè)備，則會因設(shè)備利用率低，造成經(jīng)濟上的較大損失。 此外，任何一種加工方法，可以獲得的加工精度和表面質(zhì)量均有一個相當(dāng)大的范圍，但只有在一定的精度范圍內(nèi)才是經(jīng)濟的，這種一定范圍的加工精度即為該種加工方法的經(jīng)濟精度。選擇加工方法時，應(yīng)根據(jù)工件的精度要求選擇與經(jīng)濟精度相適應(yīng)的加工方法。例如，對于IT7級精度、表面粗糙度為0.4m的外圓，通過精心車削雖也可以達到要求，但在經(jīng)濟上就不及磨削合理。表面加工方法的選擇還要考慮現(xiàn)場的實際情況，如設(shè)備的精度狀況、設(shè)備的負荷以及工藝裝備和工人技術(shù)水平等。,63,表4-8 外圓加工方案,64,表4-9 孔加工方案,65,表4-10 平面加工方案,66,選擇表面的加工方法應(yīng)從以下幾方面加以考慮： （1）首先根據(jù)每個加工表面的技術(shù)要求，確定加工方法及分幾次加工。一般可按表4-8表4-10選擇較合理的加工方案。 （2）考慮被加工材料的性質(zhì)。如經(jīng)淬火的鋼制件，精加工必須采用磨削的方法加工，而有色金屬制件則采用精車、精銑、精鏜、滾壓等方法，很少采用磨削進行精加工。 （3）根據(jù)生產(chǎn)類型，即考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟性等問題。單件小批量生產(chǎn)，一般采用通用設(shè)備和工藝裝備及一般的加工方法；大批量生產(chǎn)，盡可能采用專用的高效率設(shè)備和專用工藝裝備，毛坯生產(chǎn)也應(yīng)采用高效的方法制造，如壓鑄、模鍛、熱軋、精密鑄造、粉末冶金等。 （4）根據(jù)本企業(yè)(或本車間)的現(xiàn)有設(shè)備情況和技術(shù)水平，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，挖掘企業(yè)潛力。,67,1加工階段的劃分 對于加工精度要求較高、結(jié)構(gòu)和形狀較復(fù)雜、剛性較差的零件，其切削加工過程常應(yīng)劃分階段。一般分為粗加工、半精加工、精加工三個階段。 （1）各加工階段主要任務(wù) 1）粗加工階段 切除工件各加工表面的大部分余量。在粗加工階段，主要問題是如何提高生產(chǎn)率,為以后的加工提供精基準(zhǔn)。 2）半精加工階段 達到一定的精度要求，完成次要表面的最終加工，并為主要表面的精加工作好準(zhǔn)備。 3）精加工階段 完成各主要表面的最終加工，使零件的加工精度和加工表面質(zhì)量達到圖樣規(guī)定的各項要求。在精加工階段，主要問題是如何確保零件的質(zhì)量。,2、 加工順序的安排,68,3、工序安排,先基面、后其他 先面后孔,69,1機床的選擇 在選擇機床時應(yīng)注意下述幾點： （1）機床的主要規(guī)格尺寸應(yīng)與加工零件的外廓尺寸相適應(yīng)。 即小零件應(yīng)選小的機床，大零件應(yīng)選大的機床，做到設(shè)備合理使用。對于大型零件，在缺之大型設(shè)備時，可采用“螞蟻啃骨頭”的辦法，以小于大。 （2）機床的精度應(yīng)與工序要求的加工精度相適應(yīng)。 對于高精度的零件加工，在缺少精密設(shè)備時，可通過設(shè)備改裝，以粗干精。 （3）機床的生產(chǎn)率與加工零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。 單件小批生產(chǎn)選擇通用設(shè)備，大批大量生產(chǎn)選擇高生產(chǎn)率專用設(shè)備。 （4）機床選擇還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的實際情況。 例如設(shè)備的類型、規(guī)格及精度狀況，設(shè)備負荷的平衡狀況以及設(shè)備的分布排列情況等。,（五）設(shè)計工序內(nèi)容,70,2工藝裝備的選擇 （1）夾具選擇 單件小批生產(chǎn)，應(yīng)盡量選用通用夾具。例如各種卡盤、虎鉗和回轉(zhuǎn)臺等。為提高生產(chǎn)率應(yīng)積極推廣使用組合夾具。大批大量生產(chǎn)，應(yīng)采用高生產(chǎn)率的電動、氣液傳動等的專用夾具。夾具的精度應(yīng)與加工精度相適應(yīng)。 （2）刀具的選擇 一般采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時也可采用各種高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具及其他一些專用刀具。刀具的類型、規(guī)格及精度等級應(yīng)符合加工要求。 （3）量具的選擇 單件小批生產(chǎn)中應(yīng)采用通用的量具，如游標(biāo)卡尺與百分表等。大批大量生產(chǎn)中應(yīng)采用各種量規(guī)和一些高生產(chǎn)率的專用量具。量具的精度必須與加工精度相適應(yīng)。,71,切削用量三要素的選擇，關(guān)系到工件的加工質(zhì)量，加工生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本，以及安全生產(chǎn)等問題。而制約切削用量三要素的因素又是多方面的，包括刀具耐用度，機床、夾具、刀具的強度與剛度，機床的動力，被加工工件的精度及粗糙度等等。由于在切削用量三要素中，切削速度對刀具耐用度的影響最大，所以，選擇切削用量的步驟一般是： 首先選取盡可能大的背吃刀量 ，其次根據(jù)機床動力和剛度限制條件，或工件已加工表面粗糙度的要求等，選取盡可能大的進給量 、最后利用切削用量手冊或通過有關(guān)公式計算出切削速度vc 。,（五）切削用量的確定,72,（1）選擇背吃刀量ap 背吃刀量ap選擇，決定于加工性質(zhì)和工件余量。 粗加工，表面粗糙度為Ra8010m，精度為IT12IT15時，應(yīng)盡可能一次切除全部加工余量。此時的制約因素主要應(yīng)考慮工藝系統(tǒng)的剛度和機床動力是否足夠。 半精加工，表面粗糙度為Ra101.25m、精度為IT8-IT9時，若單面余量h2mm，則應(yīng)分兩次走刀切除；第一次 ap (2/33/4)h；第二次 ap (1/31/4)h。若h2mm，則可一次切除。 精加工，表面粗糙度為Ra1.250.32,精度為IT6IT7時,應(yīng)一次定刀切除，即ap =h值的大小，可由切削用量手冊選取或按經(jīng)驗決定。,73,（2）選擇進給量 在背吃刀量值選定以后，進給量 f 的大小直接決定了切削層公稱橫截面積的大小，因而也就決定了切削力的大小。所以： 粗加工時增大進給量的制約因素主要是工藝系統(tǒng)的強度和剛度； 半精加工和精加工時，增大進給量的制約因素則主要是工件已加工表面組糙度的要求。 粗加工時，一般可取f =0.30.6mm/r；半精加工和精加工時，常取 f =0.080.3mm/r。 （3）選擇切削速度vc 背吃刀ap和進給量 f 選定以后，可根據(jù)預(yù)先選定的刀具耐用度T，用計算法、查表法確定切削速度，或者按照經(jīng)驗決定vc 。,74,確定勞動消耗工藝定額即勞動定額是工序設(shè)計中的內(nèi)容之一。勞動定額是勞動生產(chǎn)率的指標(biāo)。 勞動定額可用產(chǎn)量定額在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定每個工人在單位時間內(nèi)完成的合格品數(shù)量；或用時間定額在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時間來表示。目前工廠常用時間定額作為勞動定額指標(biāo)。 時間定額不僅是衡量勞動生產(chǎn)率的指標(biāo)，也是安排生產(chǎn)計劃，成本核算的主要依據(jù)。在生產(chǎn)組織過程中，是計算設(shè)備數(shù)量，布置車間、計算工人數(shù)量的依據(jù)。時間定額由下述部分組成：,（六）時間定額的確定,75,1基本時間 切削加工來說，就是直接用于切除工序余量所消耗的時間(包括刀具的切入和切出時間)?；緯r間可由計算公式求出。例如，車削的基本時間Tm為： Tm基本時間，min； 工作行程的計算長度，包括加工表面長度，刀具切入，切出長度mm； z 工序余量，mm ； n工件的轉(zhuǎn)速，r/min； f 刀具的進給量，mm/r； ap 背叫刀量，mm 。,76,2輔助時間Ta 是為實現(xiàn)工藝過程所必須進行的各種輔助動作所消耗的時間。它包括：裝卸工件，開停機床、改變切削用量，手動進刀和退刀，測量工件等所消耗的時間。 3布置工作地時間Ts 是為使加工正常進行，工人照管工作地（如更換刀具、潤滑機床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的時間。一般按作業(yè)時間的2%7%計算(以百分率表示)。 4休息與生理需要時間Tr 是工人在工作班內(nèi)為恢復(fù)體力和滿足生理上的需要所消耗的時間。一般按作業(yè)時間的2%4%計算(以百分比表示)。 以上四部分時間的總和稱為單件時間，用Tp表示，即：,77,5準(zhǔn)備與終結(jié)時間（簡稱準(zhǔn)終時間）Te 準(zhǔn)終時間是工人為了生產(chǎn)一批產(chǎn)品或零部件，進行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所消耗的時間。 準(zhǔn)備終結(jié)時間對一批零件只需要一次。批量n越大，分?jǐn)偟矫總€工件上的時間Te/n越少。故單件和成批生產(chǎn)時單件時間定額TT為：,78,1.加工余量的確定 加工余量的確定是機械加工中很重要的問題，合理地確定加工余量具有很大的經(jīng)濟意義。余量過大，不但浪費材料，而且增加機械加工的切削工作量，降低勞動生產(chǎn)率，增加產(chǎn)品的成本。余量太小，一方面會提高毛坯的制造精度，使毛坯制造困難，另一方面還會造成表面加工困難，甚至因毛坯表面缺陷未能完全切除即達到尺寸要求而使工件報廢。 （1）加工余量的基本概念 加工余量分為工序(加工)余量和總(加工)余量。 某一表面在一道工序中所切除的金屬層厚度，稱為該表面的工序余量。工序余量也就是同一表面相鄰的前后工序尺寸之差。按照基本尺寸計算出的工序余量稱為基本余量。,（一）加工余量的確定,三. 相關(guān)知識,79,加工余量分為工序(加工)余量和總(加工)余量。 某一表面在一道工序中所切除的金屬層厚度，稱為該表面的工序余量。工序余量也就是同一表面相鄰的前后工序尺寸之差。按照基本尺寸計算出的工序余量稱為基本余量。如圖所示，本工序的基本余量：,對于外表面： 對于內(nèi)表面： 式中： 前工序的基本尺寸； 本工序的基本尺寸。,圖4-25 工序基本余量,a）外表面加工 b）內(nèi)表面加工,80,（2）影響加工余量的因素 為了保證加工工件的表面層質(zhì)量，工序余量必須保證本工序完成后，不再留有前工序的加工痕跡和缺陷。因此，在確定加工余量時，應(yīng)考慮以下幾方面的因素： 1）前工序(或毛坯)表面的加工痕跡和缺陷層 2）前工序的尺寸公差 3）前工序的相互位置公差 4）本工序加工時的安裝誤差 5）熱處理變形量 6）工序的特殊要求,81,（3）確定加工余量的方法 1）分析計算法 由于工藝研究不夠，缺少可靠的實驗數(shù)據(jù)資料，計算困難，因此目前應(yīng)用極少。 2）查表修正法 是根據(jù)以工廠生產(chǎn)實踐中統(tǒng)計的數(shù)據(jù)和試驗研究積累的關(guān)于加工余量的資料數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)編制的加工余量標(biāo)準(zhǔn)，考慮不同加工方法和加工條件，在機械加工工藝手冊中查找，查得的數(shù)據(jù)再結(jié)合實際加工情況進行修正，最后確定合理的加工余量。 3）經(jīng)驗估算法 是根據(jù)經(jīng)驗確定加工余量，為了防止余量不足而產(chǎn)生廢品。,82,表4-11 粗車及半精車外圓加工余量及公差,83,表4-12 半精車后磨外圓加工余量及公差,84,工序尺寸及其公差的確定與工序余量的大小和工序基準(zhǔn)的選擇有關(guān)。這里只介紹工序基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合時工序尺寸及其公差的確定方法。 1工序尺寸的確定 當(dāng)工序基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合時，被加工表面的最終工序的尺寸及公差一般可直接按零件圖樣規(guī)定的尺寸和公差確定。中間各工序的尺寸則根據(jù)零件圖樣規(guī)定的尺寸依次加上(對于外表面)或減去(對于內(nèi)表面)各工序的加工余量求得，計算的順序是由后向前推算，直到毛坯尺寸。,（二）工序尺寸及其公差的確定,85,圖4-25為加工外表面時各工序尺寸之間的關(guān)系。其中為最終工序尺寸。由圖示關(guān)系可知：對于外表面，本工序的工序尺寸加上本工序的加工余量，即為前工序的工序尺寸。計算方法如下：,圖4-25工序尺寸之間的關(guān)系,確定工序尺寸時，應(yīng)注意內(nèi)、外表面的區(qū)別和單面余量與雙面余量的區(qū)分。,86,2工序尺寸公差的確定 工序尺寸公差主要根據(jù)加工方法、加工精度和經(jīng)濟性確定。一般均按該工序加工方法的經(jīng)濟加工精度選定。 最終工序的公差，當(dāng)工序基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合時，一般就是零件圖樣規(guī)定的尺寸公差；毛坯尺寸公差按照毛坯制造方法或根據(jù)所選型材的品種規(guī)格確定。 下面學(xué)習(xí)教材示例：1-5,