机械制造工艺学 第四章 机械加工工艺规程的制订

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第一节概述规定产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件一、工艺规程的概念二、制订工艺规程的作用与格式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、工艺规程的主要格式：表格（卡片）的形式机械加工工艺过程卡机械加工工序卡典型零件的工艺过程卡三、制订工艺规程的步骤①分析研究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：选择毛坯类型及其制造方法；③拟订工艺路线；是制定工艺规程的核心，主要包括：选择定位基准、确定加工方法、安排加工顺序以及安排热处理、检验和其他工序等。④工序设计：（选择机床，工艺装备，工序余量，工序尺寸及公差，切削用量，时间定额等）⑤填写工艺文件。第二节工艺路线的制定•选择定位基准•确定加工方法•安排加工顺序和热处理、检验工序一、定位基准的选择粗基准的选择精基准的选择1、粗基准的选择原则1)保证相互位置要求的原则212)保证加工表面加工余量合理分配的原则3)便于工件装夹的原则4)粗基准一般不得重复使用的原则2、精基准的选择原则1）基准重合原则－设计基准保证各加工表面相互位置要求，避免基准转换带来的误差。简化夹具的设计与制造，缩短生产准备周期。轴类零中加工采用中心孔和箱体类零中加工采用一面两孔。2)基准统一原则尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度。注意：基准统一原则常常会带来基准不重合的问题，此时应综合考虑。3）互为基准原则－位置度要求很高的表面4)自为基准原则对于某些精加工或光整加工工序，因为这些工序要求余量小而均匀，以保证表面加工的质量并提高生产率，此时应选择加工表面本身作为精基准。如：注意：采用自为基准仅能提高表面质量，不能提高形位精度，该加工表面与其它表面之间形位精度则应由先行工序保证。5）便于装夹原则保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方便二、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；2、加工经济精度：指在正常的加工条件下（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），所能达到的加工精度和表面粗糙度。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Ra0.2~0.025②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IT7~6Ra0.8~0.2三、加工顺序的安排1、机械加工顺序的安排（1）先基准后其他（2）先主要后次要（3）先粗后精（4）先面后孔2、热处理工序的安排热处理作用：提高材料的力学性能、改善金属的加工性能、消除残余应力。预备热处理:位于粗加工前后。改善加工性能，为最终热处理作好准备和消除残余应力。退火、正火、时效最终热处理：位于精加工前后。提高材料的物理力学性能淬火+回火、渗碳、渗氮、表面处理3、其它工序的安排1）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，④全部加工工序完成后。2）内部质量检验：X射线检查、超声波探伤，一般都安排在工艺过程的开始。3）表面质量检验：如磁力探伤等检查工件的表面质量，一般都安排在精加工阶段。4）密封性检验验、工件的平衡和重量检验，一般都安排在工艺过程最后进行。5）去毛刺：切削加工之后。6）清洗：清洗残留切屑、砂粒、去磁四、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五、加工阶段的划分粗加工阶段：切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准。高生产率。半精加工阶段：减小粗加工中的误差，为零件主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。精加工阶段：确保尺寸、形状和位置精度达到或基本达到图纸的精度和表面粗糙度。光整加工阶段：珩磨、研磨、精密磨、超精加工、金刚石车1、划分加工阶段的原因有利于合理使用设备和技术工人便于保证加工质量及时发现毛坯缺陷便于安排热处理工序避免已加工表面磕伤2、各阶段的主要任务第三节加工余量及工序间尺寸的确定一、加工余量的概念在加工过程中．从被加工表面上切除的金属层厚度。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总加工余量分：工序余量和加工总余量(毛坯余量)二种。总余量和工序余量的关系：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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)(22baaaabRHTZ对双边余量：对单边余量：2.查表法3.经验法五．工序尺寸及公差的确定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.确定各工序的加工经济精度及表面粗糙度按“入体原则”分配工序尺寸的偏差查表: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．工序间尺寸及公差的确定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..00.39φ51.51256第四节工艺尺寸链计算一．尺寸链的概念在零件的机械加工过程中和机器装配过程中，常常遇到彼此首尾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；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三、尺寸链的计算1、极值法1n1miim1ii0AAA1n1miminim1imaximax0AAA1n1mimaxim1iminimin0AAA1n1miim1ii0AEIAESESA1n1miim1ii0AESAEIEIA1n1ii0TATAm：增环数，n：尺寸链总环数2、概率法1n1miim1ii0AAA正态分布：1n1i2i0TATA非正态分布：1n1i2i2i0TAkTAki=1.2~1.7平均尺寸标注组成环的平均尺寸：封闭环的平均尺寸：2EIAESAA2AAAiiiminimaxiiM2EIAESAA2AAA000min0max0M02TAAA2TAAAAAAiiMi0M001n1miiMm1iiMM03、计算形式正计算：已知各组成环的尺寸Ai，求A0反计算：已知A0，求各组成环尺寸Ai中间计算：已知A0及部分Ai，求其余的组成环四、计算举例验证：能否满足设计尺寸的要求。正计算：253560AAAAA211n1miim1ii04.0)2.0(2.0AEIAESESA1n1miim1ii0000AESAEIEIA1n1miim1ii04.0TA25A040.000设计尺寸如图所示，加工过程如下：①以A为基准铣B面，达到工序尺寸：②以A为基准铣C面，达到工序尺寸：20.00160A020.0235A四、计算举例反计算已知：35.0TA25A040.005.00求：A1、A2的尺寸①求各组成环的平均公差：175.01335.01nTATA0平均②根据平均公差和制造工