机械加工工艺规程制订

1. 机械加工工艺规程制订

2. 10.4 工序设计 10.4.1 加工余量的确定 1.加工余量的基本概念：加工余量是指加工时从加工表面上切除的金属层总厚度。 加工余量可分为工序余量和总余量。 (1) 工序余量。工序余量是指某一表面在一道工序中切除的金属层厚度，即相邻两工序的尺寸之差。 对于外表面 Zb＝a－b， 对于内表面 Zb＝b－a。

3. 上述表面的加工余量为非对称的单边加工余量，旋转表面（外圆和孔）的加工余量是对称加工余量。上述表面的加工余量为非对称的单边加工余量，旋转表面（外圆和孔）的加工余量是对称加工余量。 对于轴2Zb＝da－db， 对于孔2Zb＝db－da。

4. 最大余量 Zbmax＝amax－bmin 最小余量 Zbmin＝amin－bmax 余量公差 TZb＝Ta+Tb

5. (2)加工总余量 加工总余量是指零件从毛坯变为成品的整个加工过程中某一表面所切除金属层的总厚度，也即零件上同一表面毛坯尺寸与零件设计尺寸之差，也等于各工序加工余量之和。 • Z总=

6. 2.影响加工余量的因素 ⑴ 前工序加工面（或毛坯）的表面质量， ⑵ 前工序（或毛坯）的工序尺寸公差； ⑶ 前工序的各表面相互位置的空间偏差， ⑷ 本工序的安装误差，如定位误差和夹紧误差； ⑸ 热处理后出现的变形。 3.确定加工余量的方法 (1)经验估计法 (2)查表修正法 (3) 分析计算法。

7. 10.4.2 工序尺寸及其公差的确定 工艺基准与设计基准重合时工序尺寸的计算步骤为 ⒈ 确定毛坯总加工余量和工序余量。 ⒉ 确定工序公差。最终工序尺寸公差等于设计尺寸公差，其余工序公差按经济精度确定，查有关手册。 ⒊ 求工序基本尺寸。从零件图上的设计尺寸开始，一直往前推算到毛坯尺寸，某工序基本尺寸等于后道工序基本尺寸加上或减去后道工序余量。 ⒋ 标注工序尺寸公差。最后一道工序的公差按设计尺寸标注，其余工序尺寸公差按入体原则标注，毛坯尺寸公差为双向分布。

10. 例题10-1 某零件孔的设计要求100 mm，粗糙度Ra值为0.8μm，毛坯为铸铁件，其加工工艺路线为：毛坯－粗镗－半精镗－精镗－浮动镗。 求各工序尺寸。 解：通过查表或凭经验确定毛坯总加工余量与其公差、工序余量以及工序的经济精度和公差值(见表10-14)，计算工序基本尺寸，结果列于表10-14中。

11. 工序名称 工序加工余量 基本工序 尺寸 工序加工精度等级及工序 尺寸公差 工序尺寸及公差 浮动镗 0.1 100 H7（ ） 100 精镗 0.5 100－0.1 ＝99.9 H8（ ） 99.9 半精镗 2.4 99.9－0.5 ＝99.4 H10（ ） 99.4 粗 镗 5 99.4－2.4 ＝97 H13（ ） 97 毛 坯 8 97－5＝92 ±1.2 92±1.2 数据确定方法 查表确定 第一项为图样规定尺寸,其余计算得到 第一项图样规定,毛坯公差查表,其余按经济加工精度及入体原则定

12. 10.4.3 工艺尺寸链的计算 1.工艺尺寸链的基本概念 ： (1)工艺尺寸链的定义和特征。在零件加工（测量）或机械的装配过程中，经常遇到的不是一些孤立的尺寸，而是一些相互联系的尺寸。这些关联尺寸，按一定顺序连接成封闭形式的尺寸组合称为工艺尺寸链。 工艺尺寸链的主要特征是：封闭性和关联性。

13. (2)工艺尺寸链的组成。 工艺尺寸链中各尺寸简称环。根据各环在尺寸链中的作用，可分为封闭环和组成环两种。 1)封闭环（终结环），是尺寸链中唯一的一个特殊环，是在加工、测量或装配等工艺过程完成时最后形成的。封闭环用A0表示。 2)组成环。是尺寸链中除封闭环以外的各环。同一尺寸链中的组成环，一般以同一字母加下标表示，如A1、A2、A3等。 ①增环是在其它组成环不变的条件下，此环增大时，封闭环随之增大，则此组成环称为增环， ②减环是在其它组成环不变的条件下，此环增大时，封闭环随之减小，则此组成环称为减环，

15. 2.工艺尺寸链计算的基本公式 (1)基本尺寸间的关系 A0＝ － (2)极限尺寸间的关系

16. 3.工艺尺寸链的分析与计算 解尺寸链的步骤一般是：画尺寸链图；确定封闭环、增环和减环；进行尺寸链计算。要使计算正确，必须正确地确定封闭环、增环和减环，尤其是封闭环的确定。 (1)测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算。 例10-2 如图10-19a所示 套筒零件，两端面已加工 完毕，加工孔底面C时， 要保证尺寸 mm，因该 尺寸不便测量，试标出测量尺寸。

17. 解：画尺寸链图 b),16为封闭环。 16 = 60 – x → x = 44 mm 0 = 0 - EI（x） → EI（x）= 0 -0.35 = -0.17- ES（x） → ES（x）= +0.18mm 讨论： 1.测量精度提高0.35 → 0.18 1.假废品。44.2，60 →15.8

18. (2)定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算。(2)定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算。 例10-3 如图10-20a所示零件，孔D的设计基准为C面。镗孔前，表面A、B、C已加工。镗孔时，为了使工件装夹方便，选择表面A为定位基准，并按工序尺寸A3进行加工，试求工序尺寸A3及其公差。

19. 解：列尺寸链如图b)所示，A0为封闭环。用画箭头方法判断出A2、A3为增环，A1为减环。则尺寸A3的计算如下：解：列尺寸链如图b)所示，A0为封闭环。用画箭头方法判断出A2、A3为增环，A1为减环。则尺寸A3的计算如下： 按式(10-1)求基本尺寸：A0=A3+A2-Al A3=A0+A1-A2=(100+280-80)mm=300mm 则 A3=300mm 按式(10-4)求上偏差：ESA0=ESA3+ESA2-EIA1 ESA3=+0.15-0+0=+0.15 mm 按式(10-5)求下偏差：EIA0=EIA3+EIA2-ESA1 EIA3=-0.15-(-0.05)+0.1=0 则工序尺寸A3= ㎜

20. 【例 10-4】

22. 10.4.4 机床及工艺装备的选择 1.机床的选择 (1)机床的主要规格尺寸应与加工零件的轮廓尺寸相适应； (2)机床的的精度应与工序要求的加工精度相适应； (3)机床的生产率应与加工零件的生产类型相适应； (4)机床选择还应和现有生产条件相适应。 2.工艺装备的选择 (1)夹具的选择。单件小批生产，应尽量选用通用夹具和组合夹具；大批大量生产，应使用专用夹具。 (2)刀具的选择。刀具的选择与每个工序的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度及表面粗糙度、生产率和经济性等有关。 (3)量具的选择。单件小批生产应使用通用量具、量仪，大批大量生产应使用各种量规等高效率的专用检测量具。

23. 10.4.5切削用量的确定 切削用量的确定原则是：在综合考虑有关因素的基础上，先尽量取大的背吃刀量，其次取较小的进给量，最后取合适的切削速度。 10 . 4 . 6 时间定额的确定 定额是指在一定生产条件下，规定完成单件产品（如一个零件）或某项工作（如一个工序）所需的时间。时间定额不仅是衡量劳动生产率的指标，也是安排生产计划、计算生产成本的重要依据，还是新建或扩建企业（或车何）时计算设备和工人数量的依据。

24. 单件时间定额 t 单件就是完成单件产品或一个工序所消耗的时间，它由下列各部分组成。 • （ 1 ）基本时间t基本。它是指直接改变工件的形状、尺寸、相对位置与表面质量等所需的时间，即切除金属层耗费的时间。它包括刀具的趋近、切入、切削、切出等时间。 • （ 2 ）辅助时间t辅助。它是为完成工艺过程所用于各种辅助动作而消耗的时间。它包括装卸工件、开停机床、改变切削用量、对刀、试切和测量等所消耗的时间。

25. （3）工作地服务时间t服务。指工人在工作时为照管工作地点及保持正常工作状态所消耗的时间。例如，在加工过程中调整更换和刃磨刀具、润滑和擦拭机床、清除切屑等所消耗的时间。工作地时间可取基本时间和辅助时间之和的 2 ％一 7 ％。 • （4）休息与生理需要时间t休息。指工人在工作时间内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间。一般可取基本时间和辅助时间之和的 2 ％。

26. 上述时间的总和称为单件时间，即 • t单件＝ t基本＋ t辅助＋ t服务＋ t休息 • （5）准备终结时间t准终。指工人为了生产一批产品或零、部件，进行准备和结束工作所消耗的时间。因该时间对一批产品或零、部件（批量为 N ）只消耗一次，故分摊到每个零件上的时间为 t准终／ N 。所以，成批生产时，时间定额为： • t定额＝ t基本＋ t辅助＋ t服务＋ t休息+ t准终／ N • 在大量生产时，因 N 极大，时间定额为： • t定额＝ t单件＝ t基本＋ t辅助＋ t服务＋ t休息

27. 10 .5 工艺方案的技术经济分析 • 制定机械加工工艺规程时，在满足加工质量的前提下，要特别注重其经济性。一般情况下，满足同一质量要求的加工方案可以有多种，这些方案中，必然有一个是经济性最好的方案。所谓经济性好，就是指在机械加工中能用最低的成本制造出合格的产品。这样，就需要对不同的工艺方案进行技术经济分析，从技术上和生产成本等方面进行比较。 • 制造一个零件或产品所消耗的费用总和叫生产成本。生产成本可分为两类费用：一类是与工艺过程直接有关的费用，称为工艺成本。工艺成本约占生产成本的 70 ％一 75 ％。另一类是与工艺过程没有直接关系的费用，如行政人员的开支、厂房折旧费、取暖费等。

28. 10 · 5 . 1 工艺成本的组成 • 按照工艺成本与零件产量的关系，可分为两部分费用。 • （l）可变费用。与零件年产量直接有关，并与之成正比变化的费用。它包括：毛坯材料及制造费、操作工人工资、通用机床折旧费和修理费、通用工艺装备的折旧费和修理费以及机床电费等。 • （2）不变费用。与零件年产量无直接关系，不随着年产量的变化而变化的费用。它包括：专用机床和专用工艺装备的折旧费和修理费、调整工人的工资等。

29. 10 . 5 . 2 工艺方案的比较 • 一批零件的全年工艺成本可用下式表示： • E ＝VN + S • 式中 E ― 全年工艺成本（元／年） ； • N ― 全年产量（件）； • V ―可变费用（元／件）； • S ― 不变费用（元／件）。 • 每个零件的工艺成本为 • E 单 = Ed = V＋S/N （元／件） • 式中E 单一单件工艺成本（元／件）。

30. 全年工艺成本与年产量的关系如图 10 - 24 所示，E与N 成线性关系，说明年工艺成本随着年产量的变化而成正比地变化。 • 单件工艺成本与年产量是双曲线的关系，如图 10 - 25 所示。 E 单= V＋S/N E ＝VN + S E ＝VN + S

34. 10.6 提高机械加工生产率的工艺措施 • 10.6.1 缩短基本时间 • ⑴提高切削用量n、f、ap • ⑵减小切削长度

36. 10.6.2 缩短辅助时间 ⑴采用先进高效夹具 ⑵采用多工位连续加工 ⑶采用主动检验或数字显示自动测量装置 ⑷采用两个相同夹具交替工作的方法。

37. 10.6.3缩短布置工作地时间 • 缩短布置工作地时间的主要途径是：缩短刀具的调整时间和每次更换刀具的时间，或提高砂轮和刀具的耐用度，在实际中使用不重磨刀片、专业对刀样板、自动换到装置。 • 10.6.4缩短准备和终结时间 • 缩短准备和终结时间的主要方法是减少机床、夹具和刀具的调整时间。可采用可调夹具、可换刀架或刀夹，采用刀具的微调机构和对刀辅助工具等。 • 10.6.5高效及自动化加工 • 对于大批量生产，采用流水线、自动线的生产方式，以及广泛采用专业自动机床、组合机床和工件运输装置，可达到很高的生产率。

38. 小结 • 1. 加工余量、尺寸链的计算方法 • 2. 工艺装备、确定切削参数的选择 • 3. 工艺方案经济性分析 • 4. 提高加工生产率的措施 • 作业 • 10-12

39. 习题课1 某轴直径尺寸为 mm（精度IT6），粗糙度为Ra0.8μm。若采用加工方法为：粗车--半精车--粗磨--精磨。试确定各加工工序的工序尺寸及公差。 1.用查表法确定加工余量 由工艺手册查得：精磨余量--0.1mm，粗磨余量--0.3mm，半精车余量--1.1 mm，粗车余量--4.5 mm。 2.计算各工序基本尺寸 精磨基本尺寸为50mm，粗磨基本尺寸为50+0.1=50.1mm，半精车基本尺寸为50.1+0.3=50.4mm，粗车基本尺寸:为50.4+1.1=51.5mm，毛坯基本尺寸为51.5+4.5=56mm。

40. 3.确定各工序加工精度和表面粗糙度 查有关表格可确定：精磨精度-IT6，Ra0.4μm，粗磨精度- IT8，Ra1.6μm，半精车精度- IT11，Ra3.2μm，粗车精度- IT13，Ra12.5μm，锻件毛坯公差为±2 mm。4.根据经济加工精度查公差表，并将公差按"入体原则"标注在工序基本尺寸上。计算结果汇总于下表。

41. 10-13．图10-34（习题13图）所示零件的尺寸要求，其加工过程为：10-13．图10-34（习题13图）所示零件的尺寸要求，其加工过程为： • (1)在铣床上铣底平面； • (2)在另一铣床上铣K面； • (3)在钻床上钻、扩、铰20H8孔，保证尺寸 • 125±0.1mm； • (4)在铣床上加工M面，保证尺寸165±0.3mm； • 试求以K面定位加工16H7孔的工序尺寸，分析以K面定位的优缺点。

43. 解：（1）画尺寸链如图所示，由于在加工16H7孔时是以K面为定位基准的，其工序尺寸为A，尺寸200属于间接保证的尺寸，为封闭环。解：（1）画尺寸链如图所示，由于在加工16H7孔时是以K面为定位基准的，其工序尺寸为A，尺寸200属于间接保证的尺寸，为封闭环。 • 解尺寸链得： • mm. • （2）由工序尺寸A可以看出，在加工孔16H7时，工序尺寸A的精度远高于设计尺寸，因此以K面定位时，出现基准不重合误差，使工序尺寸精度提高，加工变得困难。 • 但以K面定位时，便于设计一套专用夹具（钻模板）同时加工孔20H8孔及16H7孔。使专用夹具设计制造费用降低。