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第四章机械加工工艺规程设计•教学目的与要求:掌握定位基准的选择原则，加工方法选择，掌握加工余量的概念及其确定方法，工序尺寸及公差的确定方法、掌握直线工艺尺寸链的相关计算方法、了解时间定额及提高生产率的途径•教学重点：定位基准的选择原则，加工方法选择，加工余量的确定方法，工序尺寸及公差的确定方法、直线工艺尺寸链的相关计算方法、•教学重点的解决办法:利用课件图片讲解.•本章作业：P2144-11、4-12、4-13、4-14、P2154-16、4-17第四章机械加工工艺规程设计第一节概述第二节工艺路线的拟定第三节加工余量及工序间尺寸的确定第四节工艺尺寸链的计算第五节时间定额及劳动生产率机械加工工艺规程：规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等内容的工艺文件。对待机械加工工艺规程的态度严肃认真；协商修订。第一节概述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。第一节概述2.机械加工工艺规程的格式表格或卡片的形式。表格形式可不同，但其基本内容是相同的。单件小批生产中：过程卡大批生产：工序卡中批生产：工艺卡工艺规程形式（工艺过程卡、工序卡、工艺卡）工艺规程形式（工艺过程卡、工序卡、工艺卡）工艺规程形式（工艺过程卡、工序卡、工艺卡）3、机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容（一）机械加工工艺规程的设计原则1.须可靠地保证零件图纸上所有的技术要求的实现。2.在规定的生产纲领和生产批量下，一般要求工艺成本最低。3.充分利用现有生产条件，少花钱，多办事。4.尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全，创造良好、文明的劳动条件。（二）机械加工工艺规程设计步骤和内容1.阅读装配图和零件图了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。2.工艺审查审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一；分析主要技术要求是否合理、适当；审查零件结构工艺性。确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等。铸件考虑：分型面、浇、冒口位置、铸造方法、毛坯精度等。锻件考虑：锻件公差、模锻斜度、锻造方法等。焊接件考虑：材料可焊性、焊接方法、焊条或焊剂、坡口等。冲压件考虑：冲裁模具、间隙、设备等。常用毛坯的特点及应用见表。3．熟悉或确定毛坯毛坯种类制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形状机械性能适用生产类型型材型材焊接件砂型铸造自由锻造普通模锻钢模铸造精密锻造压力铸造熔模铸造冲压件粉末冶金件工程塑料件13级以下13级以下11～1510～128～118～117～108～107～99～11大一般大大一般较小较小小很小小很小较小各种材料钢材铸铁,铸钢,青铜钢材为主钢,锻铝,铜等铸铝为主钢材,锻铝等铸铁,铸钢,青铜铸铁,铸钢,青铜钢铁,铜,铝基材料工程塑料小型大、中型各种尺寸各种尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型为主各种尺寸中.小尺寸中.小尺寸简单较复杂复杂较简单一般较复杂较复杂复杂复杂复杂较复杂复杂较好有内应力差好好较好较好较好较好好一般一般各种类型单件单件小批单件小批中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量各类毛坯的特点及适用范围木模砂型手工造型铸件重量不受限制，毛坯的尺寸精度低，加工余量大，生产效率低，多用于单件小批生产。金属模砂型机器造型铸件最大重量可达250Kg，毛坯的尺寸精度高，加工余量小，生产效率高，多用于大批大量生产。金属型铸造铸件重量小于100Kg，毛坯的尺寸精度高，机械性能好，多用于大批大量生产。熔模铸造多用于形状复杂小型零件的毛坯，尺寸精度高，无需或少许机械加工，生产周期长，成本高。压力铸造•多用外形复杂或薄壁零件的大批大量生产。自由锻锻件的形状简单，尺寸精度低，加工余量大。模锻可锻出复杂形状，锻件的纤维组织好，尺寸精度高，加工余量小。型材冲压挤压件4.选择定位基准.5.拟定加工路线.6.确定满足各工序要求的工艺装备.包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。（1）机床选择原则：■单件小批选通用机床，大批大量选专用或自动机床；■机床规格与零件外形相符合；■机床精度与工序精度相符合；■机床生产率与生产类型相符合；■机床主轴转速、范围、走刀量及动力与切削用量相符合；■机床选用与现有设备相符合。对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。（2）刀具的选择•一般优先采用标准刀具•若采用工序集中时，应采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。•刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。•数控加工对刀具的刚性及寿命要求较普通加工严格。应合理选择各种刀具、辅具（刀柄、刀套、夹头等）。（3）夹具的选择•单件小批生产：采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、虎钳、分度头等。有组合夹具站的，可采用组合夹具。•大批大量生产为提高劳动生产率应采用专用高效夹具。•多品种中、小批生产可采用可调夹具或成组夹具。•采用数控加工时夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工走刀（如碰撞等）（4）量具的选择•在单件小批量生产中，应广泛采用通用量具如游标卡尺、百分尺和千分表等。•大批大量生产应采用各种量规和高效的专用检验夹具和量仪等。•量具的精度必须与加工精度相适应。7.确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差8.确定切削用量切削用量三要素含：切削速度v，纵向进刀量f及背吃刀量ap粗加工切削用量的选择：按ap，f,v顺序选择。尽可能一次切去全部加工余量。半精加工切削用量的选择：按ap，f,v顺序选择。单边余量大于2mm时，分两次切。精加工切削用量的选择：按ap，f,v顺序选择。切削深度等于单边余量。9.确定时间定额10.编制数控加工程序11.评价工艺路线对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案。12.填写或打印工艺文件第二节工艺路线的制定•一、定位基准的选择选择定位基准主要是为了保证零件加工表面之间以及加工表面与未加工表面之间的相互位置精度。定位基准粗基准精基准辅助基准以未加工过的表面进行定位的基准称粗基准，也就是第一道工序所用的定位基准为粗基准。以已加工过的表面进行定位的基准称精基准。该基准在零件的装配和使用过程中无用处，只是为了便于零件的加工而设置的基准称辅助基准，如轴加工用的顶尖孔等。（一）粗基准的选择1.保证相互位置要求原则——如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，应以不加工面作为粗基准。2.余量均匀分配原则——如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。3.便于工件装夹原则——要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。4.粗基准一般不得重复使用原则（二）精基准的选择原则1.基准重合原则——选用被加工面设计基准作为精基准。2.统一基准原则——当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工。主轴箱零件精基准选择在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准；2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准；3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准；4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。采用统一基准原则好处：1）有利于保证各加工表面之间的位置精度；2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。★注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。3.互为基准原则：某些位置精度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的方法来达到位置度要求。主轴零件精基准选择4.自为基准原则：为减少表面粗糙度、减少加工余量和保持加工余量均匀的工序，常以加工面本身作为基准进行加工。床身导轨面磨削加工5.便于装夹原则：所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。二、加工经济精度与加工方法的选择１.加工经济精度：指在正常的加工条件下(设备、工装、工人、时间），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２.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；三、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Ra0.2~0.025２.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、表面处理五、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六、加工阶段的