第三章 机械加工工艺规程的制订 本章提要 本章所要解决的重点是: 在现有的生产条件 下如何采用经济有效的加工方法，并将若干加工方 法以合理路径安排以获得符合产品要求的零件。 学习本章，首先需要掌握工序与安装、工位、 工步、走刀、基准、生产过程与机械加工过程等概 念，在此基础上将重点学习机械加工工艺规程的作 用、内容及编制方法。 后退 3.1 机械加工工艺过程 3.2 工艺规程 3.3 定位基准的选择 3.4 工艺路线的拟定 3.5 加工余量的确定 3.6 工序尺寸的计算 3.7 时间定额及经济分析 后退 3.1 机械加工的工艺过程 一、概念： （一） 生产过程 生产过程包括： 产品设计、生产准备、原材料的运输和保管、毛坯制造、机 械加工、热处理、装配和调试、检验和试车、喷漆和包装等。 （二）工艺过程 零件的机械加工工艺过程（工艺路线或工艺流程）： 指用机械加工的方法，直接改变原材料或毛坯的形状、尺寸 和性能等，使之变为合格零件的过程。 将零件装配成部件或产品的过程，称为装配工艺过程。 后退 二、 工艺过程的组成 工艺过程是由一个或若干个依次排列的工序所组成。每个 工序又可细分为安装、工位、工步、走刀。 （一）工序 一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点（一台机床 或一个钳工台），对一个（或同时对几个）工件所连续完成的 那部分工艺过程，称为工序。它是工艺过程的基本单元，又是 生产计划和成本核算的基本单元。 工序的四个基本要素：工作地、工人、工件、连续作业 后退.
Download ReportTranscript 第三章 机械加工工艺规程的制订 本章提要 本章所要解决的重点是: 在现有的生产条件 下如何采用经济有效的加工方法，并将若干加工方 法以合理路径安排以获得符合产品要求的零件。 学习本章，首先需要掌握工序与安装、工位、 工步、走刀、基准、生产过程与机械加工过程等概 念，在此基础上将重点学习机械加工工艺规程的作 用、内容及编制方法。 后退 3.1 机械加工工艺过程 3.2 工艺规程 3.3 定位基准的选择 3.4 工艺路线的拟定 3.5 加工余量的确定 3.6 工序尺寸的计算 3.7 时间定额及经济分析 后退 3.1 机械加工的工艺过程 一、概念： （一） 生产过程 生产过程包括： 产品设计、生产准备、原材料的运输和保管、毛坯制造、机 械加工、热处理、装配和调试、检验和试车、喷漆和包装等。 （二）工艺过程 零件的机械加工工艺过程（工艺路线或工艺流程）： 指用机械加工的方法，直接改变原材料或毛坯的形状、尺寸 和性能等，使之变为合格零件的过程。 将零件装配成部件或产品的过程，称为装配工艺过程。 后退 二、 工艺过程的组成 工艺过程是由一个或若干个依次排列的工序所组成。每个 工序又可细分为安装、工位、工步、走刀。 （一）工序 一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点（一台机床 或一个钳工台），对一个（或同时对几个）工件所连续完成的 那部分工艺过程，称为工序。它是工艺过程的基本单元，又是 生产计划和成本核算的基本单元。 工序的四个基本要素：工作地、工人、工件、连续作业 后退.
第三章 机械加工工艺规程的制订 本章提要 本章所要解决的重点是: 在现有的生产条件 下如何采用经济有效的加工方法，并将若干加工方 法以合理路径安排以获得符合产品要求的零件。 学习本章，首先需要掌握工序与安装、工位、 工步、走刀、基准、生产过程与机械加工过程等概 念，在此基础上将重点学习机械加工工艺规程的作 用、内容及编制方法。 后退 3.1 机械加工工艺过程 3.2 工艺规程 3.3 定位基准的选择 3.4 工艺路线的拟定 3.5 加工余量的确定 3.6 工序尺寸的计算 3.7 后退 时间定额及经济分析 3.1 机械加工的工艺过程 一、概念： （一） 生产过程 生产过程包括： 产品设计、生产准备、原材料的运输和保管、毛坯制造、机 械加工、热处理、装配和调试、检验和试车、喷漆和包装等。 （二）工艺过程 零件的机械加工工艺过程（工艺路线或工艺流程）： 指用机械加工的方法，直接改变原材料或毛坯的形状、尺寸 和性能等，使之变为合格零件的过程。 将零件装配成部件或产品的过程，称为装配工艺过程。 后退 二、 工艺过程的组成 工艺过程是由一个或若干个依次排列的工序所组成。每个 工序又可细分为安装、工位、工步、走刀。 （一）工序 一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点（一台机床 或一个钳工台），对一个（或同时对几个）工件所连续完成的 那部分工艺过程，称为工序。它是工艺过程的基本单元，又是 生产计划和成本核算的基本单元。 工序的四个基本要素：工作地、工人、工件、连续作业 后退 图3.1阶梯轴零件图 若生产批量比较小则其加工工艺过程可由五个工序组成， 如表3．1所示。 后退 表3.1 阶梯轴加工工艺过程 工序号 工序名称 工作地点 1 车端面，钻中心孔 车床 2 车外圆 车床 3 铣键槽 立式铣床 4 磨外圆 磨床 5 去毛刺 钳工台 同样加工图3．l所示零件，若生产批量比较大，此时可将工序1变为 两个工序: a）每个毛坯在一台车床上由一个工人车削一端面和钻其上的中心孔。 b） 卸下来转移到另一台车床上由另一个工人调头车削另一端面和 钻中心孔. 后退 （2）安装 工件在加工前，需进行装夹，一次装夹所完成的那 部分工作称为安装。安装是工序的一部分。 每一个工序可能有一次安装，也可能有几次安装。 在同一工序中，安装次数应尽量少，既可以提高生 产效率，又可以减少由于多次安装带来的加工误差。 后退 （3）工位 为减少工序中的装夹次 数，常采用回转工作台或回转 夹具，使工件在一次安装中， 可先后在机床上占有不同的位 置进行连续加工，每一个位置 所完成的那部分工序，称一个 工位。 采用多工位加工 ，可以 提高生产率和保证被加工表面 间的相互位置精度。 后退 图3－2 多工位加工 （4）工步 工步是工序的组成单位。在被加工的表面、切削用量（指切 削速度、背吃刀量和进给量）、切削刀具均保持不变的情况下所 完成的那部分工序，称工步。 当其中有一个因素变化时，则为另一个工步。 当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合工步。 图3－3 转塔自动车床的不同工步 后退 图3－4 复合工步 （5）走刀 被加工的某一表面，由于余量较大或其它原因，在切削 用量不变的条件下，用同一把刀具对它进行多次加工，每加 工一次，称一次走刀。 棒料制造阶梯轴 后退 3.2 工艺规程 “工艺规程”是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。 工艺规程的内容因生产类型不同而详略不一，批量越大 越详细具体。 一、工艺规程的作用： ： （1）工艺规程是指导工人操作的主要技术文件 （2）工艺规程是生产组织和管理工作的依据 （3）工艺规程是新建、扩建或改建机械制造厂的主要技术资料。 后退 二、 常用的工艺文件 （一）机械加工工艺过程卡片 它是以工序为单位简单说明一个零件全部加工过 程的工艺卡片。 它概述了加工过程的全貌，是制订其他工艺文件 的基础。主要用于单件小批生产以及生产管理中。 （二）机械加工工序卡片 它为零件工艺过程中的每一道工序而制订，详细 说明各工序的详细工艺资料并附有工序简图。 多用于大批大量生产和重要零件的成批生产。 后退 （三）机械加工工艺卡片 它是以工序为单位说明工艺过程，详细规定了每 一工序及其工位和工步的工作内容。 工艺卡的详细程度介于工艺过程卡和工序卡之间， 用来指导生产和管理加工过程，广泛用于成批生产 或重要零件的小批生产。 三、制订工艺规程的原始资料 •产品整套装配图、零件图 •质量验收标准 •生产纲领、生产类型 •毛坯情况 •本厂现有生产条件 •先进技术、工艺 •有关手册、图册 后退 四、制订工艺规程的原则及步骤 （一）原则 （1）保证加工质量 （3）较低制造成本 （2）保证生产效率 （4）良好劳动条件 （二）步骤 •1、通过图纸分析被加工零件； 首先明确零件在产品中的作用、地位和工作条件， 并找出其主要的技术要求和规定它的依据，然后对零件 图进行工艺审查(结构工艺性及各项技术要求)。 如果在审查过程中认为不合理或者是错误及遗漏， 可提出修改意见。 后退 后退 后退 后退 2、根据零件的生产纲领确定零件的生产类型 零件的生产纲领可按下式计算： N零= N·n（1＋ a）·（1十β ） 式中 N零—零件的生产纲领（件／年）； N—产品的生产纲领（台／年）； n—每台产品中包含该零件的数量（件／台）； a—该零件备件的百分率； β—该零件废品的百分率。 划分生产类型的参考数据表 后退 3、选择毛坯的种类 毛坯选择考虑的因素： • • • • 设计图纸规定的材料和机械性能； 零件的结构形状和外形尺寸； 现有企业的生产条件； 新工艺、新技术及新材料的利用。 后退 毛坯的种类 铸件 包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。铸件毛坯的 形状可以相当复杂，尺寸可以相当大，且吸振性能较好，但铸 件的机械性能较低，箱体零件的毛坯多用铸件。 锻件 机械性能较好，有较高的强度和冲击韧性，但毛坯的形状 不宜复杂，如轴类和齿轮类零件的毛坯常用锻件。 型材 焊接件 工程塑料 包括各种断面形状的棒料、管料及板料。棒料常用在普通 车床、六角车床及自动和半自动车床上加工轴类、盘类及套 类等中小型零件。板料常用冷冲压的方法制成零件，但毛坯 的厚度不宜过大。 对尺寸较大、形状较复杂的毛坯，可采用型钢或锻件焊接 成毛坯，但焊接件吸振性能差，容易变形，尺寸误差大。 它是近年来在机械制造业中普遍推广的一种毛坯，其 形状可以很复杂，尺寸精度高，但机械性能差。 后退 常见零件毛坯的选择 1) 轴类零件毛坯的选择： 普通轴：锻造毛坯（中碳调质钢、合金结构钢） 异形断面或弯曲轴：球墨铸铁铸造毛坯； 2) 盘盖类零件毛坯的选择： 视情况可选： 型材锻造、铸钢毛坯、球墨铸铁毛坯、灰铸铁 毛坯等； 3) 箱体、叉架类零件毛坯的选择： 选铸铁或铸钢毛坯 单件小批生产也可采用焊接件毛坯 后退 4、拟定零件加工的工艺路线 内容包括：定位基准的选择； 确定零件各表面的加工方法、划分加工阶段； 安排各表面的加工顺序和组合工序； 安排其它辅助工序（如清洗、去毛刺、倒角等） 5、工序设计 包括：选择工序要求的工艺设备(机床 夹具 刀具 量具)； 确定加工余量、计算工序尺寸及其公差； 确定切削用量，计算工时定额等。 6、技术经济分析 7、整理完善并编制工艺文件 后退 3.3 定位基准的选择 基准： 在零件图上或实际的零件上，用来确定一些几何 元素位置时所依据的点、线、面 一、 基准的分类 根据基准的用途，基准可分为两大类： 设计基准 工艺基准 后退 （一） 设计基准 设计人员在零件图上标注尺寸或相互位置关系时所依据 的那些点、线、面称为设计基准。如下图端面C是端面A.、 B的设计基准；中心线是两外圆柱面的设计基准；中心O是E 面的设计基准。 后退 （二）工艺基准 零件在加工或装配过程中所使用的基准 ，称为工艺基准 （也称制造基准）。工艺基准按用途又可分为： 1、工序基准 在工序图上标注被加工表面尺寸（称工序尺寸）和相互位 置关系时，所依据的点、线、面称为工序基准。如上图的零件， 若加工端面 B时的工序图为下图，工序尺寸为L4，则工序基准 为A，而其设计基准是端面C。 后退 2、定位基准 工件在机床上加工时，在工件上用以确定被加工表面相对 机床、夹具、刀具位置的点、线、面称为定位基准。如下图： 定位基准常用的是‘” 面”，所以也称为定位面， 常以符号“ ”表示， 其尖端指向定位面。如图为 加工齿轮时的定位基准表示 法。 定位基准表示法 后退 3、测量基准 在工件上用以测量已加工表面位置时所依据的点、线、面 称为测量基准。一般情况下常采用设计基准作为测量基准。 但当以设计基准为测量基准不方便或不可能时，也可采用 其它表面作为测量基准。 4、装配基准 在装配时，用来确定零件或部件在机器中的位置时所依据 的点、线、面称为装配基准。 如齿轮装在轴上，内孔是它的装配基准； 轴装在箱体孔上，则轴外圆柱面是装配基准； 主轴箱体装在床身上，则箱体的底面是装配基准。 后退 二、 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 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。 精基准 以已加工过的表面进行定位的基 准称精基准。 辅助基准 后退 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 要遵循以下几个原则： 重点考虑： •加工表面与不加工表面的 相对位置精度； •各加工表面有足够的余量 •便于工件装夹 1、 为保证加工表面与不加工表面的位置要求，选不加工表 面作为粗基准，若有几个不加工表面，选其中与加工表面位 置精度要求高的一个，以保证两者的位置精度。 2、为保证某重要表面余量均匀，则选择该重要表面本身作 为粗基准。 3、若每个表面都加工，则以余量最小的表面作为粗基准， 以保证各表面都有足够的余量。 后退 4、尽量选用位置可靠、平整光洁表面作粗基准；避免用有浇 口、冒口和飞边的表面作粗基准，以保证安全、可靠、误差小 5、粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常 只允许使用一次，以免产生较大的定位误差。 例1：加工车床导轨时，粗基准的选择。 车床导轨面是床身的主要工作表面，不仅精度要求高，而 且导轨面要有均匀的金相组织和较高的耐磨性，因此希望加工 时导轨面去除余量要小而均匀。 所以要以导轨面为粗基准 后退 床身加工粗基准的选择 加工时，应先选取导轨面为粗基准加工床脚的底平面，如图（a），再以床脚的 底平面为精基准加工导轨面，此时导轨面的加工余量可以小而均匀，见图b。 若先以床脚底平面为粗基准加工导轨面，如图C则床脚底平面误差全部反映到 导轨面上，使其加工余量不均匀。此时，在余量较大处，会把要保留的机械性能较 好的一层金属切掉，而且由于余量不均匀而影响了加工精度。 后退 例2： 为保证内孔2的加工余量 均匀，选内孔2为粗基准， 但它与外圆1不同轴 ，加工 后壁厚不均匀 （a） 后退 为保证零件的壁厚均匀， 即内孔与外圆同轴，应以不加 工的外圆表面A为粗基准镗内 孔。 但加工余量不均匀。 （b） （二） 精基准的选择 重点考虑： •减少定位误差 •保证加工精度 要遵循以下几个原则： 1、基准重合的原则 2、基准不变的原则 3、互为基准，反复加工的原则 4、自为基准的原则 5、应能使工件装夹稳定可靠、夹具简单。 后退 1、基准重合的原则 尽量选择工序基准（或设计基准）为定位基准。这 样可以减少由于基准不重合引起的加工误差。 (a)工序图 后退 （b） （c） 2、基准统一的原则 尽可能使各个工序的定位基准相同。如轴类零件的整个加 工过程中大部分工序都以两个顶尖孔为定位基准；齿轮加工的 工艺过程中大部分工序以内孔和端面为定位基准； 基准统一的好处： （1）可使各工序所用的夹具统一，从而减少了设计和制造夹 具的时间和费用，加速了生产准备工作，降低了生产成本； （2）多数表面用同一组定位基准进行加工，避免因基准转换 过多带来的误差，有利于保证其相互位置精度； （3）在一次装夹中加工许多表面，可避免由于多次装夹带来 的装夹误差和减少多次装夹工件的辅助时间，有利于提高生产 率。 后退 3、互为基准，反复加工的原则 当两个表面相互位置精度要求较高时，则两个表面 互为基准反复加工，可以不断提高定位基准的精度，保 证两个表面之间相互位置精度。 如加工套筒类，当内、外圆柱表面的同轴度要求较 高时，先以孔定位加工外圆，再以外圆定位加工孔，反 复加工几次就可大大提高同轴度精度。 后退 4、自为基准的原则 当精加工或光整加工工序要求余量小而均匀时，可选择 加工表面本身为精基准，以保证加工质量和提高生产率。 如浮动铰刀铰孔、圆拉刀拉孔、珩磨刀珩孔、无心磨床 磨外圆都是以加工表面作为定位精基准。 注： 应用这种精基准加工工件，只能提高加工表面的 尺寸精度，不能提高表面间的相互位置精度，后者应由先行 工序保证。 后退 5、应能使工件装夹稳定可靠、夹具简单 应选大而稳定的表 面作定位精基准 如加工箱体类和支架类零件时常选用装配基 准为精基准，因为装配基准多数面积大、装夹稳 定、方便，设计夹具也较简单。 后退 3·4 工艺路线的确定 一、 零件各表面加工方法及设备的选择 （一）加工方法的选择 1、加工经济精度 对于某一种特定的加工方法，都可以作出如图所示 的加工成本和加工误差之间的关系曲线。 所谓某种加工方法的经济精度，是指在正常的工作 条件下（包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准 的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用）所能达 到的加工精度。 与经济加工精度相似，各种加工方法所能达到的表 面粗糙度也有一个较经济的范围。 后退 2、加工方法的选择 （1）首先要根据每个加工表面的技术要求，选择能获得经 济加工精度的加工方法 各种加工方法可达到的经济加工精度和表面粗糙度可查 阅工艺设计手册，表3.7、3.8、3.9分别介绍了机器零件的三 种最基本的表面（外圆表面、内孔表面和平面）的较常用的 加工方案及其所能达到的经济精度和表面粗糙度。 （2）要考虑被加工材料的性质。 例如，淬火钢用磨削的方法加工；而有色金属则磨削困难， 一般采用金刚镗、车或高速精密车削的方法进行精加工。 后退 （3）要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经济性的问题。 在大批、大量生产中可采用专用的高效率设备和专用工 艺装备。 在单件小批生产中，就采用通用设备、通用工艺装备及 一般的加工方法。单件试制新产品时，甚至采用加工中心机 床等。 （4）还要考虑本厂（或本车间）的现有设备情况及技术条件。 应该充分利用现有设备，挖掘企业潜力，发挥工人群众的 积极性和创造性。有时虽有该项设备，但因负荷的平衡问题， 还得改用其它的加工方法。 此外，选择加工方法还应该考虑一些其它因素，例如， 工件的形状和质量以及加工方法所能达到的表面物理机械性 能等。 后退 例题 3.1 表格应用的举例：要求孔的加工精度为 IT7级，粗糙度 Ra＝1.6～3.2μm，确定孔的加工方法 查表3.8 可有下面四种加工方案： ①钻一扩一粗铰一精铰； 方案①用得最多，在大批、大量生产中常用在自动 机床或组合机床上，在成批生产中常用在立钻、摇臂钻、 六角车床等连续进行各个工步加工的机床上。该方案一 般用于加工小于 80mm的孔径，工件材料为未淬火钢 或铸铁，不适于加工大孔径，否则刀具过于笨重。 ②粗镗一半精镗一精镗； ③粗镗一半精镗一粗磨一精磨； ④钻（扩）一拉。 方案②用于加工毛坯本身有铸出或锻出的 孔，但其直径不宜太小，否则因镗杆太细容易 发生变形而影响加工精度，箱体零件的孔加工 常用这种方案。 方案③适用于淬火的工件。 方案④适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为 未淬火钢、铸铁及有色金属。 后退 （二） 设备的选择 各表面的加工方法确定以后，应选择适当的机床以满足各表面 的加工要求。机床设备的选择除考虑现有生产条件外，还要根据以 下四个方面考虑： ② ① ③ 机床工作区域的尺寸 应当与零件的外廓尺寸相 适应，也就是根据零件的 外廓尺寸来选择机床的形 式和规格，以便充分发挥 机床的使用性能。 机床的功率、刚度和工 作参数应该与最合理的切削 用量相适应。粗加工时选择 有足够功率和足够刚度的机 床，以免切削深度和进给量 的选用受限制；精加工时选 择有足够刚度和足够转速范 围的机床，以保证零件的加 工精度和粗糙度。 后退 机床的精度应该与工件要求 的加工精度相适应。机床精度过 低，不能满足工件加工精度的要 求；过高，则是一种浪费。 机床生产率应该与工 件的生产类型相适应。对 于大批、大量生产，宜采 用高效率机床、专用机床、 组合机床或自动机床；对 于单件小批生产，一般选 择通用机床。 ④ 二、 加工阶段的划分 对于加工精度要求较高和粗糙度值要求较低的零件，通常将工艺过程 划分为粗加工和精加工两个阶段； 对于加工精度要求很高、粗糙度值要求很低的零件，则常划分为粗加 工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和光整加工阶段。 是加工开始阶段，在这 个阶段中，尽量将零件各个 被加工表面的大部分余量从 毛坯上切除。这个阶段主要 问题是如何提高生产率。 粗加工阶段 半精加工阶段 精加工阶段 在这个阶段将切去很 少的余量，保证各主要表 面达到较高的精度和较低 的粗糙度值（精度7～10级， 0.8～3．2m）。 后退 这一阶段为主要表面的精加 工做好准备，切去的余量介于粗 加工和精加工之间，并达到一定 的精度和粗糙度值，为精加工留 有一定的余量。在此阶段还要完 成一些次要表面的加工，如钻孔、 攻丝、铣键槽等。 光整加工阶段 主要是为了得到更高的尺 寸精度和更低的粗糙度值（精 度5～9级），只从被加工表面 上切除极少的余量。 将工艺过程划分加工阶段的原因是： ①便于及时发现问题。（在粗加工阶段，由于切 除大量的多余金属，可以及早发现毛坯的缺陷裂纹、 气孔等），以便及时处理，避免过多浪费工时。） ②便于安排热处理工序，使冷、热加工工序组合合理。 如在粗加工之后进行去除内应力的时效处理；在半精加工 后进行淬火处理等。 ③可以合理使用机床。如粗加工阶段可以使 用功率大、精度较低的机床；精加工阶段可以使 用功率小、精度高的机床。这样有利于充分发挥 粗加工机床的动力，又有利于长期保持精加工机 床的精度。 ④精加工安排在最后，可防止或减少表面损伤 ⑤ 保证加工质量。因工件在加工时切削力、 切削热较大，而且夹紧力也大；所以产生变形、 误差，后续的加工阶段逐步修正原有的误差，从 而保证了加工精度。 后退 三、 工序的集中和分散 将工件的加工，集中在 少数几道工序内完成。每道 工序的加工内容较多。 工序集中 可以减少机床的数量，相应地减少工人的数量和机床的 占地面积。但所需要的设备复杂，操作和调整工作也较复杂。 将工件的加工，分散在较 多的工序内进行。每道工序 的加工内容很少，最少时每 道工序仅一个简单工步。 工序分散 工序分散可以使所需要的设备和工艺装备结构简单、 调整容易、操作简单，但专用性强。 后退 四、 工序的安排 （一） 加工顺序的确定 （二） 热处理及表面处理工序的安排 （三） 检验工序的安排 （四） 其它工序的安排 后退 （一） 加工顺序的确定 基面先行 先粗后精 先主后次 先面后孔 对于容易出现废品的工序，可适当提前 后退 (二) 热处理及表面处理工序的安排 为了改善工件材料的机械性能和切削性能，在加工过程中常常 需要安排热处理工序。热处理的方法、次数和位置应根据零件材料和 热处理的目的。 位置：粗加工前 目的：改善切削性能，消除内 应力 预备热处理 位置：半精加工后，精加工前 目的：提高强度、硬度、耐磨 性 最终热处理 位置：粗加工前、后，半 精加工后，精加工前 目的：消除内应力，防止 变形、开裂。 位置：工艺过程最后 目的：提高零件的抗腐蚀能力 、耐磨性、高温性 后退 •退火：用于高碳钢、 合金钢等，降低硬度， 便于切削； •正火：用于低碳钢， 提高硬度，便于切削； •调质：淬火后高温回 火，取得所需组织 •淬火、渗碳、氮化等 去除内应力处理 表面处理 •自然时效 •人工时效 •金属镀层 （三） 检验工序的安排 检验工序是保证产品质量和防止产生废品的重要措施。 位置：每道工序结束后自 行检验，另粗加工后、关键 工序 后、送往外车间加工前 后、 零件全部加工结束之后 目的：质量控制。 (四) 检验工序 •质量检验 •特种检验（无损探伤、 磁力探伤、水压、超 速试验） 其它工序的安排 位置：去毛刺、倒钝锐边 应在淬火前;清洗在装配前 ；去磁在磁力夹紧工件的 工序后。 后退 其它工序安排 •去毛刺、倒钝锐边 •去磁 •清洗 •涂防锈油 3.5 加工余量的确定 一、 加工余量的概念 （1）总加工余量 （2）工序余量 总加工余量是指零件加工过 程中，某加工表面所切去的金属层 总厚度。是毛坯尺寸与零件图样的 设计尺寸之差。 工序余量是一道工序内切除的金属层 厚度，为相邻两工序的工序尺寸之差。 （3）总余量为各工序余量之和 Z 总 Z1 Z 2 Z i Z n 式中n——加工该表面的工序（或工步）数目。 后退 （4）公称余量 公称余量是指相邻两 工序的基本尺寸之差。 （5）余量公差 Tz Z max Z min Ti Ti 1 最大工序 余量。 最小工序余 量 后退 本工序尺寸公 差 上工序尺寸 公差 二、 影响加工余量的因素 （一） 上工序表面粗糙度Ra和表面缺陷层ta（冷硬层、 氧化层、裂纹等） 加工表面的 粗糙度和缺 陷层 1－缺陷层 2－正常层 在上工序加工后的表面上或毛坯表面上，粗糙度值Ra和 表面缺陷层ta必须在本工序中切除。Ra的数值可参考表3.7， 3.8，3.9; ta的数值可参考表3.10 。 后退 表3-10 各种加工方法ta的数值（um） 后退 （二） 上工序形状公差（Ta）的影响 在各种几何形状误差如锥度、椭圆度、平面度等。T a 的大小 可根据选用的加工方法所能达到的经济精度，查阅《金属机械 加工工艺人员手册》确定。 上工序留下的形状误差 后退 （三） 上工序各表面相互位置空间偏差（ ）的影响 它包括轴线的直线度、位移及平行度；轴线与表面的垂直 度；阶梯轴内外圆的同轴度；平面的平面度等。 轴的弯曲对加工余量的影响 的数值与上工序的加工方法和零件的结构有关，可用 近似计算法或查有关资料确定。若存在两种以上的空间偏差时可 用向量和表示。 后退 （四） 本工序加工时装夹误差（εb）的影响 此误差包括定位和夹紧误差及夹具本身的制造误差，其 大小为三者的向量和。 装夹误差将直接影响被加工表面与刀具的相对位置，因 此有可能因余量不足而造成废品，所以必须给予余量补偿。 三爪卡盘上的装夹误差 后退 三、 确定加工余量的方法 （一） 计算法 对称表面（双边，如孔或轴）的基本余量为： Zb 或 Ta ( Ra t a ) (ρa b ) 2 2Zb Ta 2( Ra ta ) 2(ρa b ) 非对称表面（单边，如平面）的基本余量为： Z b Ta ( Ra t a ) (ρa b ) 后退 （二） 查表法 工厂中广泛应用这种方法，表格是以工厂的生产实践和试 验研究所积累的数据为基础，并结合具体加工情况加以修正 后制定的，如《金属机械加工工艺人员手册》。 （三） 经验法 主要用于单件小批生产，靠经验确定加工余量，因此 不够准确。为保证不出废品，余量往往偏大。 后退 3.6 工序尺寸的计算 一、工序尺寸 用工艺尺寸链计算 工序尺寸是零件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸， 通常为加工面至定位基准面之间的尺寸。 二、工艺尺寸链 （一）、尺寸链的定义及组成 1、定义 后退 尺寸链就是在零件加工或 机器装配过程中，由相互 联系且按一定顺序连接的 封闭尺寸组合。 （1）在加工中形成的尺寸链——工艺尺寸链 2.定位面 1.加工面 A0 A1 3.设计基准 A2 A1 A0 A2 后退 工艺尺寸链 （2）在装配中形成的尺寸链——装配尺寸链 A0 A2 装配尺寸链 后退 A1 1、封闭性 2、关联性。 2、特征 环——尺寸链中的每一个尺寸。它可以是长度或角度 3、 组成 封闭环——在零件加工或装配过程中间接获得或最后形 成的环。 组成环——尺寸链中对封闭环有影响的全部环。 组成环又可分为增环和减环。 增环——若该环的变动引起封闭环的同向变动， 则该环为增环． 减环——若该环的变动引起封闭环的反向变动。 则该环为减环。 后退 在尺寸链图中用首尾相接的单向 箭头顺序表示各尺寸环，其中与 封闭环箭头方向相反者为增环, 与封闭环箭头方向相同者为减环。 4、增、减环判别方法 举例： 增环 封闭环 A1 A0 A2 A0 A2 ( A3 A1 ) A2 A1 A3 A3 减环 尺寸链组成及增减环的判别 后退 (二)、尺寸链的分类 1、按功能/应用范围分类 1）工艺尺寸链——全部组成环为同一零件工艺尺 寸所形成的尺寸链。 2）设计尺寸链——装配尺寸链与零件尺寸链，统 称为设计尺寸链。 装配尺寸链——全部组成环为不同零件设计尺 寸所形成的尺寸链。 零件尺寸链——全部组成环为同一零件设计尺 寸所形成的尺寸链。 后退 2、按几何特征及空间位置分类 1） 长度尺寸链—全部环为长度的尺寸链 2） 角度尺寸链—全部环为角度的尺寸链 3）直线尺寸链—— 全部组成环平行于封闭 环的尺寸链。 4）平面尺寸链—— 全部组成环位于一个或 几个平行平面内，但某些组成环不平行于 封闭环的尺寸链。 5） 空间尺寸链——组成环位于几个不平行 平面内的尺寸链。 后退 (三 )、尺寸链的建立 1、加工顺序或装配顺序确定 关键 1、封闭环的确定 要领 后才能确定封闭环。 2、封闭环的基本属性为“派 生”，表现为尺寸间接获得。 1、设计尺寸往往是封闭环。 2、加工余量往往是封闭环 1、封闭环确定后才能确定。 2、组成环的确定 后退 关键 2、直接获得。 3、对封闭环有影响 （四）、尺寸链计算的基本公式 1.极值法 （1） 各环基本尺寸之间的关系 封闭环的基本尺寸A0等于增环的基本尺寸之和减去减环 的基本尺寸之和，即 A A m 0基 i 1 i基 A n 1 i m 1 i基 （2）各环极限尺寸之间的关系 封闭环的最大极限尺寸A0max等于增环的最大极限尺寸之和 减去减环的最小极限尺寸之和，即： A A n 1 m A 0 max 后退 i 1 i max i m 1 i min 封闭环的最小极限尺寸A0min等于增环的最小极限尺寸 之和减去减环的最大极限尺寸之和，即 A A n 1 m A 0 min i 1 i min i m 1 i max (3) 各环上、下偏差之间的关系 封闭环的上偏差ES(A0)等于增环的上偏差之和减去减 环的下偏差之和，即 ES ( A0 ) ES ( Ai ) m i 1 EI ( AI ) n 1 i m 1 封闭环的下偏差EI(A0)等于增环下偏差之和减去减环 的上偏差之和，即 EI ( A ) EI ( A ) ES ( A ) n 1 m 0 后退 i 1 i i m 1 i （4）各环公差之间的关系 封闭环的公差T(A0)等于各组成环的公差T(Ai)之和，即： T (A ) T (A ) T (A) T (A ) n 1 m 0 i 1 i i m 1 n 1 i i 1 i 极值法计算尺寸链的特点是：简便、可靠，但当封闭环公 差较小，组成环数目较多时，分摊到各组成环的公差可能过小， 从而造成加工困难，制造成本增加，在此情况小，常采用概率 法进行尺寸链的计算。 后退 2、 概率法 假定各环尺寸按正态分布，且其分布中心与公差带中心重合。 (1) 各环公差之间的关系 (2) 各 环 平 均 尺 寸 之 间 的 关 系 (3)各环平均偏差之间的关系 n 1 T ( A ) T ( A ) 0 2 i i 1 A A A A A A n 1 m 0 i i 1 i n 1 m 0 i m 1 i i 1 i m 1 i 当计算出各环的公差、平均尺寸、平均偏差之后，应按将该环的公 差对平均尺寸按双向对称分布，即写成 T ( A ) ，然后将之改写成上下 A 2 偏差的形式，即 i i 后退 ES Ai A T Ai EI Ai A T Ai i i 2 2 三、 工序尺寸的计算 （一）、 基准重合时工序尺寸计算 这种情况工序尺寸计算比较简单，不必列出尺寸链， 按工艺方法查表确定即可（略） （二）、 基准不重合时工序尺寸计算 1、定位基准与设计基准不重合时工序尺寸的计算 .例1：加工如图a所示工件，设1面已加工好，现以1面定位 加工3面和2面，其工序简图如图b所示，试求工序尺寸A1与A2 后退 解：由于加工3面时定位基准与设计基准重合，因此工序尺寸A1 取为设计尺寸，让 A1 30 00.2 mm 。工序尺寸A2由图C所列尺寸链计 算，其中A0是封闭环，A1、A2为组成环，A1为增环，A2为减环。 有： 所以： A0 A1 A2 A2 A1 A0 30 10 20mm 又： ES 0 ES1 EI 2 所以： EI 2 ES1 ES0 0 0.3 0.3mm 又有：EI 0 EI1 ES 2 所以：ES 2 EI1 EI 0 0.2 (0.3) 0.1mm 所以：A2 20 00..13 mm 19.7 00.4 mm 后退 2、定位基准与测量基准不重合时工序尺寸的计算 0 0 0 例2: 某零件如图示，设计尺寸 50 0.17 、10 0.36 ，因 10 0.36 不好 测量，而改为测量A2，试确定工序尺寸A2。 解: 1)确定封闭环、建立 尺寸链、判别增减环。 A0 A2 10 0 0.36 A1 A2 A1= 50 0 0.17 2）尺寸及偏差计算： ES 0 ES1 EI 2 EI 2 ES1 ES 0 0 0 0mm EI 0 EI1 ES 2 ES 2 EI1 EI 0 0.17 (0.36) 0.19mm 0.19 所以： A2 40 0 后退 3、一次加工满足多个设计尺寸时工序尺寸的计算 例3: 如图示一带键槽的内孔需淬火及磨削，内孔及键槽的加 工顺序是： （1）镗内孔至 39.6 00.1 mm （2）插键槽至尺寸A; （3）淬火；（4）磨内孔，同时保证内孔直径 40 00.05 mm 和 键槽深度43.6 00.34 mm 两个设计尺寸的要求。 试确定工序尺寸A及其公差 解:建立如图（b）所示尺寸 0.34 链，其中 43.6 0 是封闭环， 20 00.025 尺寸A、 是增环， 0.05 尺寸 19.6是减环。 0 后退 A 43.6 20 19.8 43.4mm 因 所以 ES (43.6) ES ( A) ES (20) EI (19.8) ES ( A) ES (43.6) ES (20) EI (19.8) 0.34 0.025 0 0.315mm 因 EI (43.6) EI ( A) EI (20) ES (19.8) 所以 EI ( A) EI (43.6) EI (20) ES (19.8) 0 0 0.05 0.05mm 所以 A 43.4 后退 0.315 0.05 mm 43.45 0.265 0 mm 练习1：教材P215 题4-13 后退 练习2：教材P215 题4-16 如下图 后退 3.7 工艺方案的技术经济分析 所谓技术经济分析，就是通过比较不同工艺方案的生产 成本，选出最经济的工艺方案。 生产成本 制造一个零件或一台产品的一切费用的总和。 工艺成本 与工艺过程直接有关的费用。 后退 工艺成本 可变费用+不变费用 可变费用 可变费用与零件（或产品）年产量有关，它包括 材料费或毛坯费、操作工人的工资、通用机床的 折旧费、维护费、万能机床和万能夹具及刀具的 折旧费。 不变费用 不变费用与零件（或产品）年产量无关，它是指专 用机床和专用夹具、刀具的折旧和维护费用等。 后退 一种零件（或一道工序）的全年工艺成本Sn（单位为 元）和单件工艺成本Sd（单位为元／件），可用下式表示： Sn＝ N.V＋ Cn S 式中 d Cn V N V——每个零件的可变费用，单位为元／件； N——工件的年产量，单位件； Cn——全年的不变费用，单位为元。 后退 工艺方案的经济评比 当需评比的工艺方案均采用现有设备，或其基本投资 相近时，工艺成本可作为衡量各种工艺方案经济性的 依据 若两种工艺过程方 案的基本投资差额较 大： Sn Sn1 Sn3 Cn3 Sn2 Cn2 Cn1 Nj1 Nj2 工艺成本与年产量之间关系 后退 这时，在考虑工艺 成本的同时还要考虑 基本投资差额的回收 期限。回收期愈短， 则经济效果愈好。 3.8 典型零件的加工工艺规程 一、 轴类零件的加工工艺 技术要求 尺寸精度 形状精度：圆度、圆柱度 位置精度：同轴度、垂直度 表面粗糙度：支承轴径：Ra：0.63-0.16；其他Ra： 2.5-0.63 材料 后退 常用45号钢 中等精度、转速较高可选：40Cr等合金结构钢 精度较高的轴：轴承钢、弹簧钢及低变形钢 高速重载轴：低合金钢或淡化钢 毛坯 圆棒料、锻件 大型复杂的用：铸件 热处理 后退 锻件：在加工前进行正火或退火处理 调质处理：安排在粗车前后，余量大在后，余量小在前 表面淬火：一般放在精加工之前 时效处理：高精度轴经局部淬火或粗磨后需要 一般工艺规程 备料并下料 精车、精车 后退 正火 淬火 车断面 钻中心孔 粗车 半 粗磨 次要表面加工 精磨 二、 箱体叉架类零件工艺规程 中小批生产 铸造毛坯 时效处理 油漆划线 粗、精加工基准面 粗、精加工各平面 粗、半精加工各主要孔 精加 工各主要孔 粗、精加工各次要孔 加工各螺纹、油 孔等 去毛刺 清洗 检验 大批生产 铸造毛坯 时效处理 油漆划线 粗、半精加工精基准 粗、半精加工各平面 精加工精基准 粗、半精加 工各主要孔 精加工各主要孔 粗、精加工各次要孔 （螺纹、油孔等） 精加工各平面 去毛刺 清洗 检验 后退 例：编制图示挂轮架轴的机械加工工艺过程。零 件材料：45钢，小批生产。技术要求： 2500..02 和 04 方头处淬火40～45HRC，未注倒角C1。 后退 挂轮架轴加工工艺过程 工序 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 工 序 内 容 下料（棒料） 热处理：正火 粗车端面、外圆、中心孔 热处理：调质 精车外圆、切槽、倒角 铣方头、两平面，修毛刺 车螺纹M16、M18,修毛刺 淬火 0.02 25 粗精磨 0.04 外圆 检验 后退 定位基准 外圆 一夹一顶 一夹一顶 一夹一顶 一夹一顶 例：编制图示双联齿轮单件小批生产的机械加工工艺 过程， 材料45钢，齿部淬火48HRC，精度等级766 （传递运动的准确性7级；传递运动的平稳性6级，载 荷的均匀性6级)，其中小齿轮Z=22，大齿轮Z=26。 后退 双联齿轮加工工艺过程 工序 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 工 序 内 容 毛坯锻造 热处理：正火 ①粗车端面、外圆、钻孔、切槽 ②精车大头端面（基准面）、镗孔、外圆、倒角 ③精车小头端面、外圆等 滚齿Z=26 插齿Z=22 倒角修毛刺 剃齿Z=26 剃齿Z=22 热处理：齿部淬火48HRC 锪孔 珩齿Z=26，珩齿Z=22 检验 后退 定位基准 大头外圆 小头外圆 内孔 大端面及内孔 大端面及内孔 大端面及内孔 大端面及内孔 小端面及内孔 大端面及内孔 表3.3 后退 工艺过程综合卡 表3.4 后退 机械加工工序卡片 表3.5 后退 机械加工工艺卡片 表3.6 划分生产类型的参考数据表 注：划分生产类型，既要根据生产纲领，同时还 要考虑零件的体积、质量等因素。 后退 Ⅰ段曲线表明成本的增加对精 度的提高影响很小； Ⅲ段曲线则表明，当加工误差 大到一定程度后，加工成本受到限 制。 A B Ⅱ段曲线加工方法与加工精度是 相互适应的，加工误差与成本基本 上是反比关系，可以较经济地达到 一定的精度，此段的精度范围就称 为这种加工方法的经济精度。 加工成本与加工误差的关系 后退 表3.7 外圆表面加工方法及相应加工经济精度 后退 表3.8 内孔表面加工方法及相应加工经济精度 后退 表3.9 平面加工方法及相应加工经济精度 后退 各环基本尺寸之间的关系 A。为封闭环，A1、A2、A5为增环，A3、A4为减环。各环的基本尺 寸分别以A1、A2…Ai表示。由图可知： A。＝A1＋ A2＋ A5—A3—A4 后退 作业：1、制订下述零件的机械加工工艺过程，具体条 件：45钢，圆料ф70，单件生产。 后退 工序号 工序名称 后退 工作地点 工序号 1 工序名称 粗车各外圆、端面、钻Φ14 、Φ30孔 工作地点 车床 精车Φ40外圆及端面； 以Φ40为基准面，精镗孔，精车Φ60及端面 铣键槽 钻4xΦ6孔 去毛刺 2 3 4 后退 立式铣床 钻床 钳工台 2、加工下述零件，要求保证孔的尺寸B＝30＋0.2，试画 出尺寸链，并求工序尺寸L及公差。 后退 3、下图零件加工时，图样要求保证尺寸6±0.1mm， 但这一尺寸不便于测量，只好通过度量L来间接保证。 试求工序尺寸L及其上下偏差。 后退 A、B、C面已加工。以A面定位镗孔，求工序尺寸A3及偏 差。 后退 • 解:①画尺寸链 • ②封闭环A0= 100 0.15 增环A2= 40 00.06 A3 减环A1= 24000.1 • ③计算封闭环基本尺寸： 100 = 40 + A3 - 240 ， ∴ A3=300 • 封闭环上偏差： 0.15 = 0 + ES3 - 0 ， ∴ ES3=0.15 • 封闭环下偏差： -0.15 =-0.06+EI3 - 0.1 ， ∴ EI3=0.01 A3 300 后退 0.15 0.01 后退 ◆零件分析 加工面: 底面、顶面、φ16H7孔、2-φ10孔、 直槽、圆弧槽 主要加工要求:φ16H7、对称度0.1、32±0.1 28±0.1 ◆基准分析——底面——顶面、φ16H7孔高度 方向的设计基准 φ16H7孔轴线——直槽、圆弧槽、2-φ10孔的 设计基准。 后退 ◆粗基准的选择： φ40外圆——限制4个自由度（ x y x y ） ①保证加工面与不加工面间的位置关系（φ16H7 与外圆壁厚均匀） ②定位稳定可靠、夹紧方便（定位面平整光洁、 可用三爪卡盘装夹） K面——限制1个自由度（ z ) ） 、 、 、 ①保证加工面与不加工面间的位置关系（保证尺寸12） ②定位方便（直接靠在三爪卡盘卡爪上）。 左边R10外缘——限制1个自由度（ z ） ①保证加工面与不加工面间的位置关系（φ10孔中心 与外圆对称） 后退 ◆精基准选择： z x y 底面——限制3个自由度 ①基准重合（底面是顶面、φ16H7孔高度方向的设计基准 ②基准统一（在大多数工序中使用） ③定位稳定可靠、夹具结构简单（定位面积大且平整）。 φ16H7孔——限制2个自由度 x y ①基准重合（直槽、圆弧槽、2-φ10孔的设计基准） ②基准统一（在大多数工序中使用） ③定位稳定可靠，夹具结构简单。 左边φ10孔——限制1个自由度 z 、 、 ①基准重合（与φ16H7中心连线是直槽、圆槽、右φ10夹角的 设计基准） ②基准统一（在大多数工序中使用） ③定位稳定可靠，离φ16H7中心远，转角误差小，夹具结构简 单 后退 后退