第五章 机械加工工艺规程制订

第五章机械加工工艺规程的制订第一节基本概念第二节定位基准的选择第三节工艺路线的拟定第四节加工余量及工序间尺寸的确定第五节工艺尺寸链的计算第六节时间定额及劳动生产率第七节典型零件工艺第一节基本概念一．生产过程：将原材料转变成机械产品的全部劳动过程直接生产过程：被加工对象的尺寸、形状或性能产生一定的变化。如：零件的机械加工、热处理、装配等。间接生产过程：不使加工对象产生直接变化。如：工装夹具的制造、工件的运输、设备的维护等。二、工艺过程：改变生产对象的形状、尺寸、相互位置和性质，使其成为成品或半成品的过程。毛坯制造工艺过程用机械加工的方法，改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使其成为合格品的过程。机械加工工艺过程机器装配工艺过程将合格的机器零件和外购件、标准件装配成组件、部件和机器的过程。三、机械加工工艺过程的组成1.工序：一个或一组工人，在一台机床或一个工作地点对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。划分工序的要点是工人、工作地点及工件三不变并加上连续作业。只要工人、工作地点及工件这三者中改变了一个或不是连续完成的，则构成下一个工序。三、机械加工工艺过程的组成2.工步：以同样的工具，同样的切削用量加工同一个或同一组表面的那部分工作称一个工步。构成工步的要素：加工面、刀具、切削用量（不包括切深ap）均不变。三、机械加工工艺过程的组成3.安装：工件经一次装夹后所完成的那一部分工序，称一次安装。三、机械加工工艺过程的组成4.工位：为了完成一定的工序部分，一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。1.工件的装夹：直接找正装夹划线找正装夹夹具装夹四、获得加工尺寸的方法：单件、小批量2.获得加工尺寸的方法：试切法：调整法：定尺寸刀具法：自动获得法：（主动测量法）静调整法：用对刀块、样件来调整刀具位置，精度低。动调整法：(尺寸调整法)按试切零件进行调整，精度高。五、生产纲领与生产类型1.生产纲领：(N)某种零件的年产量称为该零件的年生产纲领N=Qn(1+α+β)Q：产品的年产量（台/年）n：每台产品中该零件的数量（件/台）α：备品百分率β：废品百分率五、生产纲领与生产类型2.生产纲领与生产类型的关系单件、小批量生产成批生产大批大量生产设备要求低高工人技术水平高低低高生产率生产成本高低生产类型的工艺特征工艺特征单件小批量成批生产大批大量毛坯自由锻、木模手工造型；精度低、余量大模锻、金属模精度和余量中等模锻、机器造型精度高，余量小机床通用机床机群式布置通用机床、部分专机按零件类别分工段排列自动机床，专用机床生产流水线排列工装通用工装专用工装高效专用工装工艺文件简单工艺过程卡详细工艺过程卡详细工艺过程卡工序卡、调整卡发展趋势成组技术、数控技术加工中心柔性制造系统（FMS）计算机集成制造系统（CIMS）六、机械加工工艺规程“规定产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件”1.制订工艺规程的意义与作用①工艺规程的作用：指导、组织生产；生产准备、计划调度的主要依据；车间设计、布置的依据。②工艺规程的主要内容：毛坯的选择；拟订工艺路线；计算切削用量、加工余量及工时定额。2.制订工艺规程的步骤：①分析研究零件图纸；②选择毛坯；③选择定位基准；④拟订工艺流程；⑤工序设计；（选择机床，工艺装备，工序余量，工序尺寸，切削用量，工时定额等）⑥填写工艺文件。第二节定位基准的选择一．基准:用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点、线、面基准设计基准：工艺基准在工序图上用以指定加工表面位置的基准在加工中用做定位的基准在工件上用以测量已加工表面位置的基准装配时用以确定零件在产品中位置的基准设计图样上所采用的基准工序基准：定位基准：测量基准：装配基准：二、定位基准的选择：一般性原则：选择最大尺寸的表面为安装面，选择最长距离的表面为导向面，选择最小尺寸的表面为支承面；首先考虑保证位置精度，再考虑保证尺寸精度；应尽量选择零件的主要表面为定位基准；定位基准应便于夹紧，在加工中稳定可靠。二、定位基准的选择：1.粗基准的选择：①以不加工表面为粗基准当零件存在多个不加工表面时，应选择与加工表面相互位置要求高的不加工表面为粗基准②选择毛坯上余量最小表面为粗基准③选择零件上重要表面为粗基准④粗基准应平整，无浇冒口、飞边等，以使定位可靠⑤粗基准只能使用一次二、定位基准的选择：2.精基准的选择：①基准重合的原则：即设计基准与定位基准重合。②基准统一的原则：应选择尽可能多的表面加工时都能使用的定位基准作为精基准。③互为基准的原则：④自为基准的原则：⑤精基准的选择应使定位准确，夹紧可靠。第三节工艺路线的拟定一．加工方法的选择：1.应考虑的主要问题：要求达到的精度、表面粗糙度；工件所用材料的性质和毛坯的质量及硬度；零件的结构形状和加工表面的尺寸；热处理情况；生产类型；现有设备的情况；一．加工方法的选择：2.经济精度：指在正常的加工条件下，以最有利的时间、消耗所能达到的加工精度同一种加工方法，精度越高，加工成本越大精度有一定极限，过A点后，即使再增加成本，精度提高也很少。成本也有一定极限，过B点后，成本基本不变。经济精度3.典型表面加工方法的选择：①外圆表面的加工方法：粗车IT13~11Ra25~12.5半精车IT10~9Ra6.3~3.2精车IT8~7Ra1.6~0.8粗磨IT8~7Ra0.8~0.4精磨IT6~5Ra0.4~0.2金刚石车IT6~5Ra0.8~0.02滚压IT7~6Ra0.2~0.1研磨IT5~4Ra0.1~0.01精密磨削IT5Ra0.1~0.012超精加工IT5Ra0.1~0.01沙带磨削IT6~5Ra0.2~0.012抛光Ra0.2~0.0253.典型表面加工方法的选择：②内圆表面的加工方法钻孔IT13~11Ra25~12.5粗镗IT13~11Ra25~12.5扩孔IT10~9Ra6.3~3.2半精镗IT10~9Ra6.3~3.2粗拉IT8~7Ra1.6~0.8精拉IT7~6Ra0.8~0.4粗铰IT8~7Ra3.2~1.6精铰IT7~6Ra0.8~0.4手铰IT7~6Ra0.4~0.2精镗IT8~7Ra1.6~0.8粗磨IT8~7Ra1.6~0.8精磨IT7~6Ra0.4~0.2金刚镗IT7~6Ra0.8~0.2珩磨IT6~4Ra0.4~0.05精密磨削IT5Ra0.2~0.025研磨IT6~5Ra0.1~0.01滚压IT7~6Ra0.2~0.13.典型表面加工方法的选择：③平面加工方法:粗铣IT13~11Ra25~12.5半精铣IT10~9Ra6.3~3.2粗刨IT13~11Ra25~12.5粗车IT13~11Ra25~12.5粗拉IT11~10Ra6.3~3.2精铣IT8~7Ra3.2~1.6半精刨IT10~9Ra6.3~3.2精刨IT8~7Ra3.2~1.6半精车IT10~9Ra6.3~3.2精车IT8~7Ra3.2~1.6精拉IT9~6Ra1.6~0.4粗磨IT8~7Ra1.6~0.4精磨IT7~6Ra0.4~0.2抛光Ra0.2~0.1研磨IT6~5Ra0.1~0.01导轨磨IT6Ra0.8~0.2沙带磨IT6~5Ra0.4~0.01金刚石车IT6Ra0.8~0.02精密磨IT6~5Ra0.2~0.01宽刀精刨IT6Ra0.8~0.4刮研Ra0.8~0.4高速精铣IT7~6Ra0.8~0.2二、加工阶段的划分：粗加工阶段半精加工阶段精加工阶段光整加工阶段目的：及时发现毛坯缺陷便于保证加工质量合理使用设备便于安排热处理工序三、工序的集中与分散：工序集中程度：指在一个工序中所完成的工作内容的多少。在每道工序中所安排的加工内容多，一个零件的加工只集中在少数几道工序中完成，则称工序集中。反之，称工序分散。工序集中的特点：①有利于保证加工表面间相互位置精度；②有利于采用高生产率的机床；③工序数目少，设备数量少；④专用设备多，调整维修困难；工序分散的特点：①机床和工装简单，易调整；②有利于采用合理的切削用量;③工序数目多，设备数量大，生产组织工作较复杂；④生产适应性好，转产容易；①工艺上可行；②生产节拍允许；③调整能够实现；采用工序集中应注意的问题四、工序的安排：1.加工顺序的安排：①先加工基准面，后加工功能表面；②先加工平面，后加工内孔；③先加工主要表面，后加工次要表面；④先粗加工，后精加工。2.热处理工序的安排：预备热处理：退火、正火、时效、调质最终热处理：淬火、回火、渗碳、渗氮、表面处理第四节加工余量及工序间尺寸的确定一．加工余量的概念：使加工表面达到所需的精度和表面质量而应切除的金属层1.总余量和工序余量：零件上表面的毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差称为加工总余量相邻两工序的工序尺寸之差称为工序余量n1iin21ZZZZZ总一．加工余量的概念：2.单边余量与双边余量)(baZb外表面加工)(abZb内表面加工)(ddZ2bab轴)(ddZ2abb孔二．加工余量和工序尺寸的关系：对于被包容面：Z=上工序基本尺寸-本工序基本尺寸对于包容面：Z=本工序基本尺寸-上工序基本尺寸baminbmaxaminTTZTZZTZZ二．加工余量和工序尺寸的关系：三．影响加工余量的因素：1.上道工序加工表面的表面质量2.上道工序的尺寸公差Ta3.上道工序的位置误差ρa4.本道工序的安装误差εb四．加工余量的确定：1.分析计算法：baaaabRHTZ2)(2baaaabRHTZ对双边余量：对单边余量：2.查表法：3.经验法：五．工序间尺寸公差的确定1.拟定加工路线：粗车半精车淬火粗磨精磨研磨2.确定各工序的加工余量：查表法：研磨：0.01mm，粗磨：0.3mm，精磨：0.1mm半精车：1.1mm，粗车：4.5mm可得：Z总=6.01mm圆整取：Z总=6mm则取粗车余量：4.49mm五．工序间尺寸公差的确定3.确定各工序的经济精度及表面粗糙度:按“入体原则”分配偏差查表:研磨：m.Ra)h(IT.0405500110m.Ra)h(IT.206600160m.Ra)h(IT.808800390m.Ra)h(IT.3611110160m.Ra)h(IT.51213130390精磨：粗磨：半精车：粗车：毛坯：±2mm五．工序间尺寸公差的确定4.计算工序间尺寸、公差研磨：50精磨：50+0.01=50.01粗磨：50.01+0.1=50.11半精车：50.11+0.3=50.41粗车：50.41+1.1=51.51锻造毛坯：51.51+4.49=560011050.001600150..003901150..01604150..039.051.51256第五节工艺尺寸链计算一．尺寸链的概念：在零件的加工过程中和机械装配过程中，常常遇到彼此互相连接并构成封闭图形的一组尺寸，其中有一个尺寸的精度决定于其他所有尺寸的精度。这样的一组尺寸构成所谓的尺寸链。工艺尺寸链：装配尺寸链：二、工艺尺寸链的组成：工艺尺寸链由一个封闭环和若干个组成环构成1.封闭环：在加工过程中最后形成（间接获得）的尺寸。记为：A0注意：一个尺寸链中只能有一个封闭环；封闭环的精度决定于其他环的精度；要求保证的尺寸(设计尺寸)为封闭环或不要求保证的尺寸(非设计尺寸)为封闭环的说法都是错误的；设计尺寸封闭环设计尺寸封闭环二、工艺尺寸链的组成：2.组成环：在加工过程中直接获得的尺寸。记为：Ai①增环：在组成环中，当某组成环的尺寸增加，使得封闭环的尺寸增加，则该环为增环。记为：iA②减环：在组成环中，当某组成环的尺寸增加，使得封闭环的尺寸减少，则该环为减环。记为：iA判别方法：在尺寸链图上，按连续的单箭头来表示，箭头方向与封闭环相同则为减环，相反则为增环。A0A2A1举例:L2’L2ZbZbL1L1’封闭环封闭环三、尺寸链的计算方法：1.极值法：1n1miim1ii0AAA