机械制造工艺学第四章机械加工工艺规程设计-2011.ppt

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1、第四章 机械加工工艺规程设计,工艺规程：把工艺过程和操作方法按一定格式用文件形式固定下来用以指导生产的技术文件。 一、工艺规程的作用 1、工艺规程是指导车间生产的重要技术文件。 2、工艺规程是组织和管理生产的主要依据。 如生产准备和计划调度。在新产品试制中，根据工艺规程进行技术准备和生产准备（刀具、量具、夹具设计制造和采购）原材料、毛坯、半成品供应，外购外协件采购，人员、成本核算等。 3、是新建和扩建工厂车间的基本技术文件。 在新建或扩建工厂时，可根据工艺规程和生产纲领确定设备、人员、车间面积和投资总额。,第一节 概述,工艺规程的要求： 从本厂生产实际情况出发，充分利用现有设备，挖掘企业潜力，

2、并结合具体生产条件，采用国外先进技术，工艺规程也不是一程不变的。 二、机械加工工艺规程的格式 工艺规程以表格形式填写。虽然国家没有对工艺规程表格进行统一的规定，但基本内容是相同的。详细程度与产品的生产类型有关。 小批生产：只需填写简单的机械加工工艺过程卡 中批生产：采用详细的机械加工工艺卡 大量生产：各工序要填写工序卡（调整卡和检验卡）。 数控工序填数控加工工序卡,三、工艺规程的设计原则、步骤和内容 1、设计原则 1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。 2）必须满足生产纲领要求，提高劳动生产率。 3）人力和物力损耗少，降低生产成本。 4）减轻工人劳动强度，并有良好的工作

3、环境，保障安全生产。 5) 积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。,几种零件的结构工艺性举例,几种零件的结构工艺性举例,几种零件的结构工艺性举例,几种零件的结构工艺性举例,几种零件的结构工艺性举例,依据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生产批量等。 毛坯类型： 铸件，锻件、型材、焊接件和冲压件。 熟悉毛坯特点： 铸件，要了解其分型面、浇口和冒口的位置、拔模斜度等. 同种毛坯可能有多种制造方法。铸件有砂型铸造、离心铸造、压力铸造和精密铸造；锻造有自由锻、模锻和精密锻。 选择毛坯种类和制造方法时，一般希望毛坯的尺寸形状尽量接近成品，以减少

4、加工余量、提高材料的利用率、缩短加工时间、降低加工成本，但是，毛坯精度越高，会相应增加毛坯的制造成本。,3）确定毛坯,选择毛坯时应考虑以下因素： （1）生产批量；批量大，可选择高精度高生产率的毛坯制造方法，批量小可选择低成本的毛坯制造方法。 （2）工件的结构形状和尺寸大小； 复杂和薄壁零件一般不同用金属型铸造，大尺寸零件不能用模锻、压铸和精铸。外型复杂的小零件，由于加工困难，可用精密毛坯制造方法，如：压铸、熔模铸造，可省去机械加工。 （3）零件的机械性能； 同种材料，不同毛坯制造方法其机械性能不同。如：金属型浇注的毛坯比砂型浇注的毛坯强度高；而离心浇注和压力浇注又高于金属型。一般强度要求高的零

5、件应采用锻件，但有时也可采用球墨铸铁。,第二节、工艺路线的制订,工艺过程设计包括两个步骤： 零件加工的工艺路线制订和工序设计。 1）工艺路线制订主要是设计零件从毛坯到成品的整个工艺过程；包括定位基准的确定、表面加工方法的选择、加工顺序的安排和组合工序等。 2）工序设计主要是设计各工序的具体内容；包括加工余量、工序尺寸的计算、机床、刀具的选择、工时定额等。 两者紧密联系，设计工艺路线时，应考虑有关工序设计的问题；设计工序时反过来可能又要修改工艺路线。一般应多提出几种方案进行分析比较。,一、定位基准的选择,正确选择定位基准对保证零件加工精度、合理安排加工顺序有非常重要的作用。基准选择是制订工艺规程

6、需要解决的首要问题。 （一）基准的种类 定位基准分为粗基准、精基准和辅助基准。 1、粗基准：在第一道工序中，用未经加工的毛坯表面作定位基准，这种表面称为粗基准。 注意：粗基准一般只允许使用一次。 2、精基准：用已加工的表面作为定位基准称精基准。 3、辅助基准：当零件没有合适表面作定位基准时，需要在零件上加工出专门的定位基准，这种基准称辅助基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等。,（二）粗基准的选择,选择粗基准考虑的重点是：如何保证加工表面有足够的余量，不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。 这两个方面有时是相互矛盾的，在选择时首先应明确哪一方面是主要

7、的。,1）保证相互位置要求的原则 为保证加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应选择不加工表面作为粗基准。 如果工件上有好几个不加工表面。则应以其中与加工表面位置精度要求较高的表面为粗基准。 如果零件上每个表面都要加工则应以加工余量最小的表面作为粗基准。,粗基准的选择原则如下：,2）保证加工表面余量合理分配的原则,如果必须保证某加工表面余量均匀，则应选择该表面为粗基准。,3）便于工件装夹原则 作为粗基准的表面尽可能平整、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。也不允许选用铸造分型面作粗基准。 4）粗基准一般不得重复使用的原则 在同一尺寸方向上粗基准只允许使用一次，以后

8、加工都要选已经加工过的表面作为精基准。因为粗基准表面粗糙，多次使用同一粗基准会产生较大的定位误差。,粗基准重复使用错误示例及改进,（三）精基准的选择 选择精基准考虑的重点：如何减少定位误差，提高定位精度，装夹准确方便。 1）基准重合原则 尽量选用设计基准作为定位基准。可避免因基准不重合而引起的基准不重合误差。,在实际生产中，经常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（端面和孔）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

9、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。此时应具体分析，根据实际情况选择精基准。,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，,3）互为基准原则。 对位置精度要求很高的表面可采用互为基准反复加工的方法来达到位置要求。如齿面淬火齿轮，要求磨齿面和内孔。,4）自为基准的原则。 某些精加工序要求加工余量小而均匀，常以加工表面本身作为定位基准，即。如以磨床导轨本身为基准来找正 ，连杆小孔的金刚镗。,浮动镗刀块 1工件 2镗刀块 3镗杆,5）便于夹紧原则。 选择的精基准应使定位准

10、确，夹紧可靠。因此，应选择具有较大长度和宽度的面作为精基准，以提高定位精度。,外圆研磨示意图,三、经济加工精度和加工方法选择,1、经济加工精度 各种加工方法所能达到的加工精度和表面粗糙度都有一定范围。加工精度越高，所耗费的时间和成本增加。 加工精度用加工误差来表示,加工精度越高，加工误差越小。 加工误差与加工成本成反比关系。当加工误差小到一定程度后，加工成本会显著提高。 如 经济加工精度：是指在正常加工条件下（机床、工工艺装备，标准技术等级工人，不延长加工时间），某种加工方法所能获得的加工精度和表面粗糙度。 随着制造技术的发展，加工精度在不断提高。,2、加工方法的选择,根据加工表面形状和技术要

11、求确定加工方法。 无论多么复杂的零件，都是由若干个简单的几何表面（如外园、平面、孔等）组成，根据表面的加工要求和零件的结构特点可以选用相应的加工方法。 对具有一定技术要求的表面，一般都不是只用一次加就能达到图纸要求的，精密零件的主要表面，往往要经过几次加工逐步达到精度要求，而达到同一精度要求所采用的加工方法也是多种多样的。 具体方法: 根据零件的结构特点、主要表面的技术要求(包括从工艺角度提出来的)和工厂的具体条件，首先选择最终加工方法，然后再逐一选择前道工序的加工方法，选择主要表面的加工方法以后，再选择次要表面的加工方法。,如：直径50，精度6级、表面粗糙度为0.8外园表面 精磨,前道工序分

12、别为粗车、半精车、粗磨、半精磨. 选择加工方法时应考虑如下因素: 1）加工方法的经济加工精度；同一精度有多种方法获得,如7级外圆. 2）材料的性质. 淬火钢磨削;有色金属金刚镗或高速精车（因为磨削加容易堵塞砂轮） 3）工件的形状和尺寸大小； 4）生产类型，即生产率和经济性。 5）本厂现有设备情况，应不断改进现有加工方法，采用新设备和新技术，另外还应考虑生产负荷的平衡。 最终选择的加工方案应是在保证零件达到图纸要求方面是稳定可靠的、在生产率和加工成本方面是最经济合理的。,三、机床的选择,选择原则 机床的加工范围与零件的尺寸大小相适应； 机床的加工精度与零件的精度要求相适应； 机床的生产效率与零件

13、的生产纲领相适应。 产品变换周期短、生产批量大宜选用数控机床； 复杂的曲线曲面加工宜选用数控机床； 产品基本不变生产批量很大，宜选用专用组合机床。 选择加工中心时需要考虑企业经济实力和投资回收期限。 如果本厂没有合适的设备，应考虑采用外协加工方式；可以是零件外协，也可以是工序外协。,1）粗车-半精车-精车 （应用最广，适于低于8级表面） 2）粗车-半精车-粗磨-精磨 （适于有淬火要求的表面） 3）粗车-半精车-精车-金刚石车 （适于有色金属） 4）粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨、超精加工,三、典型表面加工路线,1、外圆表面的加工路线（4条）,（1）研磨 研磨是一种光整加工和精密加工方法。将研磨

14、剂涂 （干式）或浇注在研具与工件间，工件与研具在一定压力下作不断变更方向的相对运动，磨粒在工件表面切除微量的金属层。研具材料：铸铁、铜、铝等 研磨剂：由磨粒和研磨液（煤油或机油）组成 磨粒：氧化铝、碳化硅、金刚石和碳化硼等 研磨可获得很高的尺寸精度和形状精度。 精度达5级以上，粗糙度Ra0.16um,手工研磨和机械研磨 研磨的工艺特点 1）研磨速度低，塑性变形小，切削热量小，变形层薄。 2）研磨不但可改善加工表面的表面质量，还可以得到很高的尺寸精度和形状精度，但不能改善加工表面的位置精度。 3）劳动量大，生产效率低。 4）对设备条件要求不高。 5）既可加工金属材料也可加工非金属材料。,（2）超

15、精加工 超精加工是用细粒度的磨条，在一定压力和切削速度下压在被加工表面上并作轴向往复振荡，从而进行微量切除的光整加工方法。包括三种运动：工件回转、磨条轴向进给和磨条往复振摆运动。 超精加工用于内外园柱面、园锥面和滚动轴承套的沟道，其表面粗糙度可达Ra0.12um。如阀芯与阀体,分为四个阶段： 1）强烈切削阶段：开始时表面粗糙凸峰处 比压大，切削作用强磨粒易产生破碎脱落，磨粒切刃锋利。 2）正常切削阶段：粗糙部分磨去后，油石磨粒不易破碎脱落，但仍有切削作用，随着加工的进行，工件表面逐渐平滑。 3）微弱切削阶段：此时磨粒进变钝，切削作用微弱，切下的微细切屑嵌在油石中起抛光作用。 4）自动停止切削阶

16、段：表面磨平后，单位面积上的压力极低，磨条与工件之间形成油膜，切削作用停止。,超精加工的特点 1）与磨削比，压力和速度均比较低，表面几乎不产生变质层。 2）稍有修正上道工序几何形状误差和振动波纹的能力，但修正尺寸误差的能力差。 3）加工效率高，一般零件几分钟可完成，太长时间对加工质量不会有好处。 4）油石与工件没有刚性联系，故所机床简单。,（3）砂带磨削 高速运动的砂带，对缓慢进给的工件进行磨削加工的方法。磨削效率高，主要用于降低表面粗糙度，具有抛光作用，粗糙度可达Ra0.02 （4）镜面磨削 用经精细修整的砂轮对工件表面进行精密磨削的加工方法。所得的表面粗糙度及小Ra0.01，既可以降低表面

17、粗糙度，也可以提高尺寸精度、形状和位置精度。 （5）抛光 是利用高速旋转布轮或布盘等软的研具，涂上抛光膏接触工件表面，或者工件高速回转用细粒度砂带或涂有抛光膏的砂带与工件接触，磨粒在工件表面上切去粗糙的凸峰，使工件表面获得光泽。 抛光不能修正工件的尺寸和形状误差，只能减小表面粗糙度提高表面质量。,孔的典型加工工艺路线,2、孔的加工路线（4条）,1）钻-粗拉-精拉 多用于大批量生产盘套类零件的圆孔、异形孔和花键孔的加工，可达7级精度。 2）钻-扩-铰-手铰 应用最广，多用于中小尺寸孔的加工。扩孔具有纠正位置误差的能力；铰孔可提高尺寸、形状精度降低表面粗糙度，但不能提高位置精度。 3）钻或粗镗-半

18、精镗-精镗-浮动镗或金刚镗 多用于箱体孔的加工；尺寸大的孔的加工；有色金属孔的精加工用金刚镗，如连杆的小头孔。 4）钻或粗镗-粗磨-半精磨-精磨-研磨或珩磨 多用于需要淬火且精度要求很高的孔。如连杆的大头孔加工。,珩磨 是利用安装在珩磨头园周上的若干砂条（油石），由膨开机构将砂条沿径向胀开，压向工件孔壁，同时珩磨头作回转运动和直线往复运动，以实现对孔的低速磨削和摩擦抛光。(应用实例：气缸套） 珩磨时应使用冷却润滑液，以冲去切屑和磨粒碎末，冷却加工表面，常用煤油加入少量（2030%）锭子油。 为使整个孔壁能得到均匀加工砂条在孔的两端都要伸出一段越程量，伸出量大小产生腰鼓形误差，伸出量太大产生喇叭

19、口误差。,3、平面的加工路线,1）粗铣-半精铣-精铣-高速铣 铣是平面加工的主要方法，铣的生产效率高 2）粗刨-半精刨-精刨-宽刃精刨、刮研 多用于单件小批生产，适于窄长表的加工 3）粗铣（刨）-半精铣（刨）-粗磨-精磨-研磨 如果有淬火要求，淬火在粗磨之前进行 4）粗拉-精拉 主要用于大批量生产中平面的加工，刀具成本高 5）粗车-半精车-精车-金刚石车 主要用于有色金属零件的平面加工，如果是黑色金属，精车后可安排精密磨。,（1）刮研 （2）宽刃精刨,四、机械加工顺序的安排,1、加工顺序安排原则： 1）先加工基准面，再加工其他表面（基准优先原则） 首先安排基准面的加工，因为后续工序要用它作精基

20、准。如：轴类零件先加工端面和中心孔，箱体类零件先加工厂出一个面和两个孔。 在重要表面加工之前，应修整精基准，以保证重要表面的加工精度.如轴淬火后，应在精磨之前，研磨中心孔。 在单件小批生产中，对于复杂铸件要安排划线，以便加工精基准时按划线找正工件。,2）先加工平面，后加工孔（先面后孔原则） 对箱体支架等零件，平面轮廓尺寸大，定位比较稳定，因此选平面作精基准，再以平面定位加工孔。 为防止在毛面上钻孔引起钻头引偏，应将面加工以后再加工孔。 3）先加工主要表面，后加工次要表面（先主后次原则） 主要表面是指工作表面、装配表面；次要表面指非工作面。次要表面加工工作量小，次要表面一般放在主要表面的主要加工

21、结束之后，而在最后精加工之前。如钻孔、攻丝等。 对于和主要表面有位置要求的表面，如箱体主轴孔端面的螺钉孔，与主轴有位置要求，可安排在主轴孔精加工之后，因为这些次要表面的加工面积小，切削力小，不会影响其它已加工表面的精度。,4）先粗加工后精加工（先粗后精原则） 粗半精精光整，对于精度和表面质量要求高的表面，其粗精加工应分开，主要表面的精加工放在最后进行，以免损伤主要表面。 对于易出现废品的工序，应安排在前面加工，次要表面可放在后面，以免造成工时损失。 安排加工顺序时应注意退刀槽、倒角等工作的安排 有的零件为保证质量要求最终精加工放在装配之后进行。如连杆小头孔铜套的加工。,2、热处理工序的安排,热

22、处理工序安排，影响零件的加工质量和材料的使用性能。 1）退火与正火（预备热处理） 安排在机械加工之前，以降低硬度、均匀组织、细化晶粒，改善切削性能，同时可以消除毛坯制造时的内应力。 含碳量大于0.5%碳钢退火 ,降低硬度 含碳量小于0.5%碳钢正火 ,提高硬度，改善切削性能。 对于锻造毛坯，一般用正火，消除表面软硬不均匀，以利于切削。对于铸造毛坯一般用退火（如铸铁，退火可消除白口）。 调质处理能得到组织细密均匀的回火索氏体，有时也作预备处理.,2）时效处理 时效处理的目的：消除残余应力。 残余应力的存在，会引起工件变形，破坏原先获得的加工精度。 时效处理包括：人工时效和自然时效。 自然时效：把

23、铸件或焊接件露天放置几个月或几年。 人工时效：把铸件或焊接件以501000C/h的速度加热至5005500C保温一段时间，然后从200500C /h的速度随炉冷却。 目前机床铸件大多采用人工时效代替自然时效，但对于精密机床铸件来说仍以自然时效为好。,对于尺寸大、结构复杂的铸件，需要粗加工前安排时效处理，在粗加工后精加工前，还要安排一次时效处理，进一步消除毛坯的内应力，同时消除粗加工产生的内应力。 而对于一般铸件，一般只按排一次。可在粗加工之前，也可在粗加工之后进行。通常安排在粗加工之后精加工之前进行，但有时为减少运输，对精度要求不太高的零件，可安排在机加之前进行。 对于精度要求特别高的铸件，可

24、在半精加工后，还要安排一次时效处理，如坐标镗床箱体二次； 6级精密丝杆3次。 对于精密零件（如精密丝杆、轴承、量具等）为消除残余奥氏体，使尺寸稳定不变还采用冷处理，温度为零下负80度，冷处理又称定性处理。,3）淬火,淬火用于提高材料的强度和硬度。淬火后，塑性韧性差，内应力大、易于开裂，组织不稳定，所以淬火后必须回火以取得所需要的组织和硬度。淬火一般在半精加工以后，精加工以前（磨削前）。 注意：铣槽、钻孔、攻丝去毛刺等工序，应在淬火之前完成。以防淬硬后无法加工。 4）渗碳与氮化 渗碳：温度高，9000C，易变形，安排在精加工前。 煤油，不需渗碳的表面用镀铜或预留加工余量的方法来保护。 氮化：提高

25、硬度和疲劳性能，温度低，5000C，变形小，氮化深度0.5 mm，安排在粗磨后精磨前， 氨气，不需氮化的表面镀镍保护。氮化前一般应安排调质处理。,注意：当工件需要渗碳处理时，由于工件渗碳变形大，常将渗碳工序放在次要表面加工前进行，在次要表面加工以后再淬硬。 5）表面处理： 目的：提高耐磨性，抗腐蚀能力和导电率等。 常用表面处理方法：金属镀层（铬、锌、铜），形成氧化膜（发蓝，镁合金，氧化，铝合金阳极化），表面处理安排在最后进行。 3、其他工序安排 包括检验、去毛刺、退磁、清洗、涂防锈油和特种检验等,1）检验,检验工序一般安排在粗加工之后，重要工序之后，零件从一个车间转另一个车间时（如转热处理车间

26、），特种性能检验（密封性、磁力探伤）之前，全部加工以后。 2）特种检验 X射线、超声波探伤检查工件材料内部质量，安排在工艺过程开始。荧光检验、磁力探伤主要检查工件的表面质量，通常安排在精加工阶段。荧光检验也可安排在机加工前检查毛坯的裂纹。 3）清洗、涂防锈油 一般安排在最后工序。 一般用丙酮、无水乙醇去油污。,五、工序的集中与分散,同一工件，相同的加工内容，可以按不同的方式制订工艺规程。 根据工艺规程加工内容和组织形式的不同：分为工序集中与工序分散。 工序集中：使每道工序包含尽可能多的工步而组成一个复杂的工序。 工序分散：使每道工序包含尽可能少的工步而形成一个较简单的工序。 最大限度的工序分散

27、就是每个工序欠包括一个工步。,工序集中的特点 1）有利于采用高效的专用设备和工艺装备，显著提高生产率。 2）减少工序数目、缩短工艺过程，减少了运输工作量、缩短生产周期。 3）减少了设备台数，从而减少了操作工人、生产面积。 4）减少工件的装夹次数、缩短 辅助时间，而且在一次装夹下加工了多个表面，易于保证表面间位置精度 5）因采用专用设备和专用工艺装备，生产准备工作大，机床、设备调整、维修费时，对产品更新适应性差。,工序分散的特点 1）机床、刀具、夹具等结构简单，调整方便，对工人水平要求低。 2）有利于选用最合理的切削用量，减少机动工时。 3）生产准备的工作量小、容易转换产品。 4）设备数量多、工

28、人多、生产面积大，工艺路线长。 工序集中与分散各有特点。应根据生产规模、零件结构、技术要求和机床设备等具体条件来选择。 单位小批生产按工序集中组织生产 大量批大量生产可按工序人造集中也可按工序分散 成批生产同上，用多刀半自动 根据目前形势和今后发展来看，一般多采用工序集中的原则来组织生产。,六、加工阶段的划分 加工零件各表面时，往往不是一次加工到位，而是将表面的粗精加工分开进行，因此一般需要将加工工艺过程划分为几个加工阶段。 按加工性质和作用的不同、加工阶段分为： 1）粗加工阶段：切除各表面大部分加工余量，使毛坯的尺寸形状接近成品，为半精加工提供定位基准。考虑的主要问题是生产率。 2）半精加工

29、阶段：消除粗加工误差，为精加工作准备，并完成一些次要表面的加工。 3）精加工阶段：保证各主要表面达到图纸规定的技术要求。 4）光整加工阶段：用于加工精度高粗糙度极小的零件。主要是提高尺寸精度，降低表面粗糙度。但它一般不能提高形状精度和位置精度。,对于毛坯余量特别大，表面特别粗糙的零件，在粗加工前可以增加去皮加工阶段（荒加工阶段）。,划分加工阶段的原因 1）粗加工的加工余量大，切削力、切削热大、功率消耗多需要的夹紧力也大，加工变形大。粗精分开，可逐步修正前道工序的加工误差，消除内应力，保证加工质量。 2）合理使用加工设备。 粗加工：功率大、精度低的高效率设备 精加工：高精度设备 3）便于安排热处

30、理工序。如精密主轴,粗加工后时效,半精加工后淬火 4）及早发现毛坯缺陷，以便及时处理，避免浪费工时。如气孔 5）有利于保护精加工表面免受损伤。,加工阶段的划分也不是绝对的。当质量要求不高，工件刚性好，毛坯质量高，加工余量小时可以不划分加工阶段。对于重型零件，由于安装运输费时费工，一般也不划分加工阶段，为减少夹紧变形对加工精度的影响，粗加工后应松开夹紧机构，再用较小的夹紧力进行精加工。 加工阶段是对零件的整个加工过程而言，而不能以某一表面的加工来判断。,第三节、加工余量与工序尺寸及公差的确定,一、加工余量的概念 零件的尺寸形状和位置要求是经多道工序达到的，在每道工序中，它们是不相同的。因此需要确

31、定每道工序应达到的尺寸，即工序尺寸。 工序尺寸：是指某工序加工时应达到的尺寸。 工序尺寸的确定与设计尺寸和加工余量有关。 1、加工总余量和工序余量 1）加工余量：是指在加工过程中从被加工面上切除的金属层厚度。 加工余量分为：工序余量和加工总余量。 工序余量：完成某工序所需切除的金属层的厚度称为该工序的工序余量。 加工总余量：工件表面从毛坯到成品切除金属层的总厚度。它等于各工序余量的总和。,工序余量等于相邻工序尺寸之差。 Zi=li-1-li 加工余量:分单边余量和双边余量。 对于非对称表面是单边余量，它等于实际切除金属层厚度。对称表面为双边余量，实际切除金属层厚度，是工序余量的一半。 2Zi=

32、li-1-li,Z0=Z1 +Z2 +Z3+Zi Z1为第一道粗加工工序的加工余量,与毛坯制造精度有关,毛坯精度高则加工余量小，精度低则加工余量大。,由于工序尺寸有公差，故各工序余量的实际大小是变化的。因此余量又分最大工序余量和最小工序余量。 外表面余量计算的基本公式： 工序余量=上工序基本尺寸-本工序基本尺寸 工序最大余量=上工序最大极限尺寸-本工序最小极限尺寸 工序最小余量=上工序最小极限尺寸-本工序最大极限尺寸 内表面余量计算(略) 工序余量的公差 TZ=Zmax-Zmin=Tb+Ta,工序尺寸标注 一般按“入体原则”标注极限偏差。 对于外表面(被包容面)：工序尺寸公差带取上偏差为零，即

33、加工后基本尺寸等于最大极限尺寸。对于内表面(包容面)：工序尺寸公差带取下偏差为零，加工后基本尺寸等于极限尺寸。 孔10+0.2 轴 30-0.14,孔距尺寸：按对称偏差标注 毛坯尺寸：也常取对称偏差标注,2、工序余量的影响因素,加工余量的大小对制订工艺过程有一定影响。余量不够则不能保证加工质量，余量过大不仅增加机械加工的劳动量而且增加材料、电力、工具等的损耗，从而增加制造成本。 加工总余量的数值一般与毛坯的制造精度有关，同样的毛坯制造方法，总余量的大小又与生产类型有关，批量大总余量就可小一些。 精加工工序要求有一个合适的余量范围，加工余量过大会使精加工工时过长，甚至不能达到精加工的目的，（因为

34、破坏了精度和表面质量）；加工余量过小会使工件的某些部位加工不出来。此外加余量不均匀，会产生复印误差影响加工精度，所以精加工时必须保证工序余量的大小和均匀性。,工序余量的影响因素：,）上工序的尺寸公差Ta ：由于上道工序加工后，表面存在尺寸误差和形状误差，为了使加工表面不残留上工序的这些误差，本工序的加工余量应包括Ta这一项 ）上道工序产生的表面粗糙度Ry 因尺寸测量是在表面粗糙度的高峰上进行，本工序必须把上工序留下的表面粗糙度全部切除，以降低表面粗糙度。 ）上道工序的表面缺陷层a 因为切削加工都在表面上留下一层塑性变形层，这层组织已经破坏，必须在本工序中全部切除。 在光整加工阶段，上工序的表面

35、粗糙度和表面破坏层是组成加工余量的主要因素。,4）上工序的空间误差a ：工件上有些形状和位置误差不包括在尺寸公差范围内，但这些误差又须在加工中加以纠正，否则上道工序留下的表面粗糙度和表面破坏层无法切除。如直线度、位置度、同轴度及平行度等，热处理变形对加工余量也有影响。 5）本工序的安装误差b ：如果本工序有安装误差（包括定位、夹紧误差）则在确定加工余量时应增加抵消这个误差余量，否则不能切除上工序的表面粗糙度和表面破坏层。 综上所述，最小加工余量的计算公式 (单边余量) Zbmin=a+Ry+T缺a+ | a+ b| 双边余量 Zbmin=a/2+Ry+T缺a+ | a+ b|,二、加工余量的确

36、定,三种方法：计算法、查表法、经验法。 、计算法 比较准确，但必需有相关统计资料。同时根据具体情况进行简化计算。 1)对于浮动镗、拉、浮动铰，由于不能纠正位置误差，故最小余量为： Zbmin=Ta/2+ Ry+H缺a 2)对于无心外圆磨，没有装夹误差 Zbmin=a+Ry+T缺a+ | a| 3)对于研磨，珩磨、抛等光整加工，主要切除粗糙度 Zbmin=Ry,、查表法 根据工艺设计手册中的数据,并结合实际加工情况进行修正，确定加工余量； 需要指出的是，目前国内各种手册所给的余量多数为基本余量，基本余量等于最小余量与上一工序尺寸公差之和，即基本余量中包含了上一工序尺寸公差，此点在应用时需加以注意

37、。 、经验法 根据工艺人员的设计经验确定加工余量，由于主观上怕了废品，一般余量比较大，多用于单件小批生产。,三、工序尺寸与公差的确定,计算工序尺寸的步骤 1）确定各工序的加工余量 2）从最终工序开始，根据加工余量，逐一推导前一工序的工序基本尺寸； 3）除最终工序取设计尺寸公差外，其余工序按采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差； 4）填写工序尺寸，并按入体原则标注。,例：某轴直径为45，公差5级，表面粗糙度Ra0.04，并要求高频淬火，毛坯为锻件，确定各工序的工序尺寸 加工路线：粗车，半精车，高频淬火，粗磨、精磨、研磨。 查表（工艺设计手册）确定各工序的加工余量 计算工序尺寸并按入

38、体原则标注,在加工过程中，工序尺寸不断变化，其中一些工序尺寸并不在零件图上标出，需要在制订工艺规程时确定。在确定各工序尺寸时，需要用尺寸链原理进行分析。 1、尺寸链定义和特征 尺寸链：相互联系尺寸按一定顺序首尾相接形成封闭的尺寸组。 工艺尺寸链：由单个零件在工艺过程中的有关尺寸形成的尺寸链。,第四节 工艺尺寸链,特征： 1）封闭性：应有一个间接获得的尺寸和若干直接保证的尺寸。 2）关联性：间接保证尺寸的大小受直接获得尺寸的精度影响。 2、尺寸链组成 尺寸环：尺寸链中的各尺寸称为尺寸环 封闭环：加工或装配后间接获得的尺寸环A0 组成环：加工或装配直接获得的尺寸环Ai 增环：在其它组成环不变时，某

39、组成环的增大导致封闭环增大，则该环为增环。 用Ai表示 减环：在其它组成环不变时，某组成环的增大导致封闭不减小，则该环这减环. 用Ai表示,3、尺寸链图的作法： 1）找出间接保证的尺寸定为封闭环（注意一个尺寸链只有一个封闭环） 2）从封闭环起,按零件表面间的联系,依次画出直接获得的尺寸作为组成环，直至尺寸的终端回到封闭环的起端,形成一个封闭图形，注意要使组成环的环数最少。 3）按各尺寸首尾相接的原则，可顺着一个方向在各尺寸线的终端画箭头，凡是箭头方向与封闭环箭头方向相同的尺寸就是减环，箭头方向与封闭环方向相反的尺寸就是增环。,一、直线尺寸链 1、基本计算公式 尺寸链的解法：一个是极值法，一种是

40、概率法。,1）极值法解尺寸链 （1）封闭环的基本尺寸 封闭环的基本尺寸等增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和。 （2）封闭环的极限尺寸 封闭环的最大极限尺寸等于增环最大极限尺寸之和减去减环最小极限尺寸之和。 （3）封闭环的上下偏差 最大极限尺寸减去基本尺寸为上偏差ES。 最小极限尺寸减去基本尺寸为下偏差EI。,（4）封闭环的公差 封闭环的公差等于组成环的公差之和。 由此可知封闭环的公差比任何一个组成的公差都要大，为了减少封闭环的公差就应使组成环的环数尽量少，这就是尺寸链的最短原则。,封闭环的上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之和 封闭环的下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之和,2)

41、概率法计算公式,将尺寸链中的各尺寸环改为平均尺寸标注，公差变为对称标注形式。 各组成环的平均尺寸为： 封闭环的平均尺寸为：,2、工艺尺寸链的计算,计算方法 1）正计算：已知组成环求封闭环，用于验算设计能否满足要求 2）反计算：已知封闭环求组成环，用于产品设计。 3）中间计算：已知部组成环和封闭环，求其余组成环。可用于设计计算、工艺计算、也可用于验算 解尺寸链时会碰到两种情况 （1）求出组成环的公差为零值或负值，即其余组成环的公差大于封闭环的公差。 应根据工艺可能性重新决定组成环的公差，即缩小他们的制造公差，提高加工精度。 （2）根据封闭环的公差决定组成环的公差。,1)按等值原则平均分配封闭环的

42、公差 2)按等公差等级的原则分配组成环的公差，即各组成环的公差根据其基本尺寸的大小，按比例分配或按公差表中的尺寸分段及某一公差等级规定组成环的公差，应使组成环的公差符合下列条件，最后加以适当调整，此方法较合理。 3)组成环的公差按具体情况来分配，这与工作经验有关 .,尺寸链计算方法的应用 1）测量基准与设计基准不重合的尺寸换算,例： 作工艺尺寸链简图 确定增减环；A1为增环，A2为减环。 因为 A0 = A1 A2 所以 A2=A1-A0=50-10=40 因为 ESA0 = ESA1 EIA2 EIA2 = ESA1 ESA0=0-0=0 因为 EIA0 = EIA1 ESA2 ESA2 =

43、 EIA1 EIA0=-0.2+0.4=0.2 故A2=40+0.2 注意：当A2超差时，A0不一定超差。例如：当A2=40.4时为超差品，但如果此时A1=50，A0的实际尺寸为9.6,仍符合要求，这种废品称假废品。出现假废品时，应检查相关尺寸。,2）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算 采用调整法加工一批零件时，如果定位基准与零件的设计基准不重合，为了经济合理地达到零件的设计要求, 需要重新规定或校验零件上相关尺寸的上下偏差 。并将计算所得的工序尺寸标注在工序图上。 例1： 作工艺尺寸链简图 确定增环和减环；A2与A3为增环，A1为减环。 因为 A0M = A3M +A2M -A1M 所以 A

44、3M=A0M+A1M-A2M=300.08 因为 TA0=TA1+TA2+TA3 TA3=TA0-TA1-TA2=0.14 A3=300.08 0.07 如果将A0改为100 0.08 需要压缩A1和A2的公差。,例2，图示零件，加工过程为： 1）镗孔至尺寸 39.6+0.1 2）插键槽至工序尺寸A 3）热处理 4）磨内孔至 40+0.05，同时保证键槽的设计尺寸43.6+0.34 试计算插键槽时的工序尺寸A。,例3 如图所示零件，内孔表面要求渗氮，其渗氮层的深度为0.3至0.5mm，内孔表面的加工过程为： 1）粗磨内孔到 144.76+0.04 2）渗氮，其厚度为 ； 3）精磨内孔至 145

45、+0.04 ， 并保证渗氮深度要求。 试确定渗氮层的深度 解： 作尺寸链，确定增环和减环， 其中渗氮层的厚度为封闭环， 将其化为对称标注的形式0.4 0.1 并将其它尺寸化为对称标注的形式。 =0.520.08 =0.44至0.60,加工余量校核,例4, 图a所示零件，其加工过程为： 车大外圆，平端面3保证尺寸A1； 车端面1至尺寸80-0.2，车小外圆至49.5+0.3 热处理 磨端面2，至尺寸30-0.14 试校核端面的加工余量是否足够。 解 1）作工艺尺寸链简图 2）确定封闭环与增减环 因加工余量是间接得到的故为封闭环。 80为增环，49.5，30为减环。 3）计算工序尺寸 Z=A2-A

46、3-A4=80-30-49.5=0.5 Zmax= A2max-A3min-A4min =80-(30-0.14)-(49.5-0)=0.64,Zmin= A2min-A4max-A3max =(80-0.2)-(30-0)-(49.5+0.3)=0 由于最小余量为0，在磨端面时，有的零件磨不平，为此必须使Zmin加大。由于A2、A4为设计尺寸，不能改变，只有调整尺寸A3max，使其减小。 令Zmin=0.1 A3max = A2min-A4max - Zmin =(80-0.2)-(30-0)-0.1=49.7 所以工序尺寸A3应修改为 A3=49.5+0.2 注意:A3的基本尺寸不能修改,

47、否则尺寸链中的基本尺寸就不封闭了.,3、图表法解工艺尺寸链 (不作要求),二、平面尺寸链,平面尺寸链：尺寸链中的组成环和封闭环处于同一平面内或平行平面内，但其中某些组成环与封闭环不平行。 用于在坐标镗床或数控镗铣床加工模具、箱体类零件中的孔时的尺寸链计算。,1、平面尺寸链计算,需要将中心距换算成坐标尺寸，中心距与中心距在坐标方向上的投影构成平面尺寸链。中心距间接获得，为封闭环。 Lx=Lcosa Ly=Lsina L=Lxcosa+Lysina 封闭环公差 TL=TLxcosa+TLysina TLx=TLcosa TLy=TLsina,2、平面尺寸链计算举例,如图所示零件，O1与O2的中心距

48、为100 0.1 试计算孔2相对于孔1 的坐标尺寸Lx和 Ly,作尺寸链，L为封闭环，Lx、Ly为组成环，尺寸链为平面尺寸链。 Lx=Lcos30=86.6 Ly=Lsin30=50 TL=TLxcosa+Tlysina 设TLx=Tly 则 TLx=Tly=0.146 故 Lx=86.6 0.073 Ly=50 0.073,第五节 时间定额和提高劳动生产率的途径,一、时间定额 1、时间定额概念 时间定额是指在一定条件下，规定生产一件产品或完成某一道工序所需要的时间。 合理的时间定额能促进工人提高技术水平和熟练程度，调动工人的生产积极性，提高生产率。 时间定额是安排生产计划、核算生产成本的重要依据，也是设计和扩建工厂计算设备和人员数量的重要资料。 2、时间定额的组成 单件时间Tp：在一定生产条件下，生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。,1）基本时间 基本时间是直接改变加工对象的尺寸、形状、相对位置，表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。 对于切削加工，基本时间就是切除金属所消耗的时间。它可根据切削用量、单边余量和行程长度计算确定,2）辅助时间 是指在一道工序中为保证完成工艺工作需要做的辅助动作所消耗的时间。如装卸工件、开机停机，改变切削用量，测量工件尺寸手动进刀退刀等动作。 辅助时间的确定方法随生产类型的不同而不同，大量生产：将辅助动作分解再分别查表，最后综合。 成批生