项目一机械加工工艺规程制定.ppt

项目二 机械加工工艺规程制订,毛坯选择,04,零件的工艺分析,03,工艺规程制订的原则、原始资料及步骤,02,机械加工概述,01,项目二 机械加工工艺规程制订,工序尺寸及其公差的确定,08,确定加工余量,07,工艺路线的拟定,06,定位基准选择,05,机床、工艺装备及其它参数的选择,09,课题一 机械加工概述,一、机械生产过程和工艺过程1、生产过程 生产过程是指产品由原材料到成品之间的各个相互联系的劳动过程的总和。对于机器生产而言，它包括：(1)原材料的运输和保管(2)生产的技术准备工作(3)毛坯的制造(4)零件的机械加工与热处理(5)部件和产品的装配、检验、油漆和包装等,课题一 机械加工概述,2、工艺过程(1)工艺过程:在机械产品的生产过程中，对于那些与原材料变为成品直接有关的过程，如毛坯制造、机械加工、热处理和装配等。(2)机械加工工艺过程:采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之成为产品零件的过程。二、机械加工工艺过程及其组成 机械加工工艺就是用切削的方法改变毛坯的形状尺寸和材料的物理机械性质，成为具有所需的一定精度、粗糙度等的零件。,1、工序(1)工序 一个（或一组）工人，在一台机床（或其它设备及工作地）上，对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那部分工艺过程，称为一个工序。(2)区分工序的主要依据 工人、工件及工作地（或设备）是否变动，只要工人、工件及工作地（或设备）有一个发生变动，即构成另一工序。,课题一 机械加工概述,课题一 机械加工概述,例：图示阶梯轴，根据生产批量，可按表中两种形式划分工序；,课题一 机械加工概述,课题一 机械加工概述,2、工步（1）指加工表面、切削工具和切削用量中的切削速度与进给量均不变条件下所完成的那部分工艺过程。（2）一个工序可包括几个工步，也可只包括一个工步。（3）构成工步的任一因素改变后，一般即变为另一工步。,图2-2包括四个相同表面加工的工步,（4）复合工步指用几把刀具同时加工几个表面的工步。在工艺文件上，复合工步应视为一个工步。,课题一 机械加工概述,图2-3复合工步,课题一 机械加工概述,3、走刀 在一个工步内，若被加工表面需切去的金属很厚，需要分几次切削，则每进行一将切削就是一次走刀。一个工步可包括一次或几次走刀，走刀是构成工艺过程的最小单元。4、安装 工件在加工之前，在机床或夹具上先占据一正确的位置（定位），然后再予以夹紧的过程称为安装。,课题一 机械加工概述,5、工位 为了减少工件安装的次数，常采用各种回转工作台、回转夹具或移位夹具，使工件在一次安装中先后处于几个不同位置进行加工。此时，工件在机床上占据的每一个加工位置称为工位。,图2-4多工位加工,课题一 机械加工概述,三、生产纲领、生产类型及工艺特点,在制订零件的机械加工工艺过程时，应首先确定零件机械加工的生产组织形式。零件的年生产纲领 生产类型 生产组织形式。,1、生产纲领（1）生产纲领指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划，计划期通常定为一年。（2）年生产纲领指某种零件(包括备品和废品在内)的年产量。,课题一 机械加工概述,式中 N零件的年生产纲领，（N）为件；Q机械产品的年产量，（Q）为台/年；n每台产品中该零件的数量，（n）为件/台；a%备品的百分率；b%废品的百分率。,2、生产类型(1)生产类型是指企业生产专业化程度的分类。(2)机械制造业的生产可分为三种类型：单件生产、成批生产和大量生产。单件生产 成批生产 大量生产,课题一 机械加工概述,课题一 机械加工概述,课题一 机械加工概述,3、工艺特点 一般在大量生产时采用自动线；在成批生产时采用流水线；在单件小批生产时则采用机群式的工艺规程。四、工艺规程的概念、作用、格式1、工艺规程的概念 规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。,课题一 机械加工概述,2、机械加工工艺规程的作用（1）按照工艺规程组织生产，可以保证产品的质量和较高的生产效率和经济效益。（2）工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据（3）工艺规程式是新建或扩建工厂或车间的基本资料,课题一 机械加工概述,五、工艺规程的格式 将工艺规程的内容，填入一定格式的卡片，即成为生产准备和施工依据的工艺文件。各种工艺规程的格式如下：（1）工艺的过程综合卡片 见表2-4。在这种卡片中，由于各工序说明不够具体，故一般不能直接指导工人操作，而多作为生产管理方面使用。在单件小批生产中，通常不编制其它较详细的工艺文件，而是以这种卡片指导生产。,课题一 机械加工概述,(2)机械加工工艺卡片 见表2-5，工艺卡片是以工序为单位详细说明整个工艺过程的工艺文件。它是用来指导工人生产和帮助车间管理人员和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要技术文件。广泛用于成批生产的零件和小批生产的重要零件。（3）机械加工工序卡片 见表2-6，这种卡片则更详细地说明零件的各个工序应如何进行加工的。在零件批量较大时都要采用这种卡片。,课题二 工艺规程式制订原则、原始资料及步骤,一、制订工艺规程的原则 制订工艺规程式的原则是，在一定的生产条件下，应以最少的劳动量和最低的成本，在规定的期间内，可靠地加工符合图样及技术要求的零件。在制订工艺规程式时，应注意以下问题：1、技术上的先进性 2、经济上的合理性 3、有良好的劳动条件,课题二 工艺规程式制订原则、原始资料及步骤,二、制订工艺规程的原始资料 在制订工艺规程时，通常应具备下列原始资料：1、产品的全套装配图和零件的工作图。2、产品验收的质量标准。3、产品的生产纲领（年产量）。4、毛坯资料。5、现场的生产条件。6、国内外工艺技术的发展情况。7、有关的工艺手册及图册。,课题二 工艺规程式制订原则、原始资料及步骤,三、制订工艺规程的步骤 制订零件机械加工工艺规程的主要步骤大致如下：1、分析零件图和产品装配图。2、确定毛坯的制造方法和形状。3、拟定工艺路线。4、确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差。5、确定各工序的设备、刀、夹、量具和辅助工具。6、确定切削用量和工时定额。7、确定各主要工序的技术要求及检验方法。8、填写工艺文件。,课题三 零件的工艺分析,一、零件结构工艺性的概念 零件结构工艺性，是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。二、零件的结构及其工艺性分析 零件图是制订工艺规程最主要的原始资料。在对零件的工艺分析时，要注意以下问题 1、机器零件的结构,由于使用要求不同而具有各种形状和尺寸。但是，各种零件都是由一些基本表面和特形表面组成的。,课题三 零件的工艺分析,2、在研究具体零件的结构特点时，首先要分析该零件是由哪些表面组成的，因为表面形状是选择加工方法的基本因素。3、在分析零件的结构时，不仅要注意零件的各个构成表面本身的特征，而且还要注意这些表面的不同组合.在机械制造业中，通常按照零件结构和工艺过程的相似性，将各种零件大致分为轴类零件、套筒类零件、盘环类零件、叉架类零件以及箱体等。,课题三 零件的工艺分析,4、在研究零件的结构时，还要注意审查零件的结构工艺性。三、零件的技术要求分析 零件技术要求包括下列几个方面：1、加工表面的尺寸精度；2、主要加工表面的形状精度；3、主要加工表面之间的相互位置精度；,课题三 零件的工艺分析,4、各加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其它要求；5、热处理要求及其它要求。根据零件结构特点，在认真分析了零件主要的技术要求之后，对制订零件加工工艺规程即可有一初步的轮廓。四、结构工艺常见实例分析 根据下表列出的零件机械加工工艺性对比实例。在对零件的工艺分析时，如发现图样上的视图、尺寸标准、技术要求有错误或遗漏，或结构工艺性不好时，应提出修改意见。但修改时必须征得设计人员的同意，并经过一定的手续。,课题三 零件的工艺分析,课题四 毛坯选择,一、机械加工中常见毛坯的种类1、铸件 形状复杂的毛坯，宜采用铸造方法制造，目前生产中的铸件大多数是用砂型铸造。2、锻件 自由锻造锻件的加工余量大，锻件精度低，生产率不高，适用于单件和小批生产，以及大型号锻件。模锻件的加工余量较小，锻件精度高，生产率高，适用于产量较大的中小型锻件。,课题四 毛坯选择,3、型材 型材有热轧和冷拉两类。4、焊接件焊接的零件变形较大，需经时效处理后才能进行机械加工。二、毛坯的选择原则1、零件材料及其力学性能；2、零件的结构形状与外形尺寸；3、生产纲领的大小；4、现有生产条件。,课题四 毛坯选择,三、毛坯形状和尺寸的确定 毛坯上某些表面需留有一定的加工余量，以便通过机械加工来达到零件的质量要求。毛坯制造尺寸和零件尺寸的差值称为毛坯加工余量。毛坯加工余量确定后，毛坯的形状和尺寸，除了将毛坯加工余量附加在零件相应的加工表面之外，还要考虑到毛坯制造、机械加工以及热处理等许多工艺因素的影响。下面仅从机械加工工艺角度来分析一下，在确定毛坯形状和尺寸时应注意的几个问题。,1、为使加工时工件安装稳定，有些铸件毛坯需要铸出工艺搭子，如图25所示。工艺搭子在零件加工后一般均应切除。,课题四 毛坯选择,图2-5具有工艺搭子的刀架毛坯,课题四 毛坯选择,2、在机械加工中，有时会遇到象磨床主轴部件中的三块瓦轴承，平衡砂轮用的平衡块以及车床走刀系统中的开合螺母外壳等零件。为了保证这些零件的加工质量和加工方便，常将这些分离零件先做成一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切割分离。,图2-6车床开合螺母外壳简图,3、对于一些需锻造的小零件，可以将若干零件先合锻成一件毛坯，经平面和两侧的斜面加工后再切割分离成单个零件。显然，在确定毛坯的长度L时，应考虑切割零件所用锯片铣刀的厚度B和切割的零件数n.,课题四 毛坯选择,图2-7 滑键的零件图及毛坯图,4、为提高生产率和在加工过程中便于装夹，对一些垫圈类零件，也应将多件合成一个毛坯。图28为一垫圈零件，毛坯可取一长管料，其内径要小于垫圈内径。在车削时，用卡爪夹住外圆一端，另一端用顶尖顶住，这时可以车外圆、切槽。然后，用三爪卡盘夹住外圆较长的一部分，用16mm的钻头钻孔，然后切割成若干个垫圈零件。,课题四 毛坯选择,图2-8 垫圈的整体毛坯及加工,课题五 定位基准选择,一、基准及其分类 机械零件表面间的相对位置包括两方面的要求：表面间的距离尺寸精度和相对位置精度（如同轴度、平行度、垂直度和圆跳动等），如图29所示。研究零件表面间的相对位置关系是离不开基准的，不明确基准就无法确定表面的位置。基准就其一般意义来说，就是零件上用以确定其它点、线、面的位置所依据的点、线、面。,课题五 定位基准选择,图2-9 零件的位置精度示例,课题五 定位基准选择,1、设计基准 在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。作为设计基准的点、线、面在工件上不一定具体存在。例如孔的中心、轴心线、基准中心平面等，而常常由某些具体表面来体现，这些表面可称为基面。2、工艺基准 零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、定位基准和工序基准。,课题五 定位基准选择,（1）装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准称为装配基准。（2）测量基准 零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准，称为测量基准。例如图a所示零件，当以内孔为基准（套在检验心轴上）去检验40h6外圆的径向圆跳动和端面B的端面圆跳动时，内孔即测量基准。（3）定位基准 加工时，使工件在机床或夹具中占据一正确位置所用的基准，称为定位基准。,（4）工序基准 在工艺文件上用以标定加工表面位置的基准，称为工序基准。例如图b所示的零件，两个孔在水平位置方向的尺寸为l2，设计基准为左侧面。钻孔时如果从工艺上考虑需要按l3 加工，则B面即工序基准，加工尺寸l3 叫做工序尺寸。二、工件定位的概念及定位方法1、工件定位的概念与要求 加工前，工件在机床或夹具中占据某一正确位置的过程叫做定位。工件定位时有以下两点要求：（1）为了保证加工表面与设计基准间的相对位置精度，工件定位时应使加工表面的设计基准相对机床占据一正确的位置。,课题五 定位基准选择,课题五 定位基准选择,图2-10 工件定位的“正确位置”实例,课题五 定位基准选择,通过以上实例可以看出，为了保证加工表面的相对位置精度，工件定位时，必须使加工表面的设计基准相对机床主轴的轴线或工作台的直线运动方向占据某一正确的方位，此即工件定位的基本要求。（2）为了保证加工表面与其设计基准间的距离尺寸精度，当采用调整法进行加工时，位于机床或夹具上的工件，相对刀具必须有一确定的位置。表面间距离尺寸精度的获得方法通常有两种：试切法和调整法。试切法是一种通过试切一测量加工尺寸一调整刀具位置一再试切的反复过程来获得尺寸精度的方法。如图a。,调整法是一种加工前按规定尺寸调整好刀具与工件的相对位置，并在一批工件加工的过程中保持这种位置的加工方法。图b中是通过三爪反装和挡铁来确定工件与刀具的相对位置；图c中是通过夹具中定位元件与导向元件的既定位置来确定工件与刀具的相对位置。,课题五 定位基准选择,图2-11 获取距离尺寸精度方法示例,课题五 定位基准选择,2、工件定位的方法工件在机床上定位有以下三种方法：（1）直接找正法 此法是用百分表、划针或目测在机床上直接找正工件，使其获得正确位置的一种方法。例如在磨床上磨削一个与外圆表面有同轴度要求的内孔时，加工前将工件装在四爪卡盘上，用百分表直接找正外圆表面，即可使工件获得正确的位置（图212a）；,如在牛头刨床上加工一个同工件底面与右侧有平行度要求的槽时，用百分表找正工件的右侧面，即可使工件获得正确的位置。槽与底面的平行度要求，由机床的几何精度予以保证（图212b）。直接找正法多用于单件和小批生产或位置精度要求特别高的工件。,课题五 定位基准选择,图2-12 直接找正法示例,（2）划线找正法 此法是在机床上用划针按毛坯或半成品上所划的线找正工件，使其获得正确位置的一种方法（图213）。由于受到划线精度和找正精度的限制，此法多用于批量较小、毛坯精度较低以及大型零件等不便使用夹具的粗加工中。,课题五 定位基准选择,图2-13 划线找正法示例,课题五 定位基准选择,（3）采用夹具定位三、六点定位原理 任何一个未被约束的刚体，在空间都是一个自由体，它可以向任何方向移动和转动。为了便于研究其运动规律，我们将它放到由OX、OY、OZ轴所确定的空间直角坐标系中，如图所示。从力学运动分解的原理可知，刚体在空间的任何运动都可看成是相对于该坐标的六种运动的合成。我们把这六种运动的可能性称为六个自由度。,课题五 定位基准选择,工件在定位以前，也象一个物体在空间的情况一样，具有六个自由度，即沿X、Y、Z三个轴方向的移动，以及绕X、Y、Z三个轴的转动。要使工件在空间处于相对固定不变的位置，就必须限制其六个自由度。限制的方法如下图所示，用相当于六个支承点的定位元件与工件的定位基准面“接触”来限制。,课题五 定位基准选择,图中 工件上的这个A面称为主要定位基准。一般选择工件上大而平整的表面作为主要定位基准。工件上的表面B是与夹具上的两个支承点相接触，所以把B面称为导向定位基准。一般都选择工件上的窄长表面作为导向定位基准，C面就称为止动定位基准。,图2-15 工件的六点定位,课题五 定位基准选择,我们还要分清“定位”和“夹紧”这两个概念。“定位”只是使工件在夹具中得到某一正确的位置。而要使工件受力的相对于刀具的位置不变，则还须“夹紧”。因此，“定位”和“夹紧”是不相同的。通常把按一定规律分布的六个支承点能消除工件六个自由度的方法，称为“六点定位原理”。必须指出：在生产中，工件的定位不一定限制六个自由度，这要根据工件的具体加工要求而定，一般只要相应地限制那些对加工精度有影响的自由度就行了。,课题五 定位基准选择,四、定位基准的选择 在零件的加工过程中，各工序定位基准的选择，首先应根据工件定位时要限制的自由度个数来确定定位基面的个数，然后再根据基准选择的规律正确选择每个定位基面。1、工件定位基面数的确定 工件定位时，究竟需要几个表面定位，要根据加工表面的位置精度要求和对工件应限制的自由度来确定。分析图29(b)所示的支承块,课题五 定位基准选择,2、粗基准的选择 在起始工序中，工件定位只能选择未经加工的毛坯表面，这种定位表面称为粗基准。粗基准选择的好坏，对以后各加工表面的加工余量的分配，以及工件上加工表面和不加工表面的相对位置均有很大影响。因此，必须十分重视粗基准的选择。粗基准选择总的要求是为后续工序提供必要的定位基面，具体选择时应考虑下列原则：,课题五 定位基准选择,（1）保证相互位置要求的原则。对于具有不加工表面的工件，为保证不加工表面与加工表面之间的相对位置要求，一般应选择不加工表面为粗基准。例如 图2-16 所示的套类零件，外圆表面为不加工表面，为了保证镗孔后壁厚均匀（即内外圆表面的偏心较小），应选择外圆表面1为粗基准。,图2-16 套的粗基准选择,又如图示的箱体零件，箱体内壁A面和B面均为不加工表面。为了防止位于孔轴心线上齿轮的外圆装配时和箱体内壁A面相碰，设计时已考虑留有间隙，并由加工尺寸a、b予以保证。,课题五 定位基准选择,图2-17 箱体零件简图,课题五 定位基准选择,加工上图所示的箱体时，如果先选择A面为粗基准加工C面,然后以 C 面为精基准加工孔，先后分别保证加工尺寸a和b，则间隙可间接获得，保证齿轮外圆不与A面相碰。反之，如果先选择B面为粗基准加工D面，然后以D面为精基准加工C面，最后以C面定位加工孔，先后顺次获得加工尺寸d、c和b，则尺寸a 会因尺寸d、c的加工误差而增大，当尺寸a大到使间隙为负值时，则齿轮装配时必然和A面相碰。显然，后面这一加工方案的粗基准选择是不正确的。这也表明，当零件上存在若干个不加工表面时，应选择与加工表面的相对位置有紧密联系的不加工表面作为粗基准。,课题五 定位基准选择,（2）保证加工表面加工余量合理分配的原则。对于具有较多加工表面的工件，粗基准的选择，应合理分配各加工表面的加工余量。在分配加工余量时应注意以下各点：1）应保证各加工表面都有足够的加工余量；2）对于某些重要的表面应尽可能使其加工余量均匀，对导轨面且要求加工余量尽可能小一些，以便能获得硬度和耐磨性更好的表面；3）使工件上各加工表面总的金属切除量最小。,课题五 定位基准选择,为了保证第一项要求，粗基准应选择毛坯上加工余量最小的表面。如图2-19所示的阶梯轴，应选择55mm外圆表面作粗基准，因其加工余量较小。如选108mm的外圆表面为粗基准加工55mm表面，当两个外圆表面的偏心为3mm时，则加工后的50mm外圆表面，因一侧加工余量不足而出现部分毛面，使工件报废。,图2-19 阶梯轴粗基准选择,课题五 定位基准选择,为了保证第二项要求，应选择那些重要表面为粗基准。例如对于图220所示的床身零件，应选择导轨面为粗基准。以导轨面定位加工与床腿的连接面，可消除较大的毛坯误差，使连接面与导轨毛面基本平行。当以连接面为精基准加工导轨面时，导轨面的加工余量就比较均匀，而且可以比较小。,课题五 定位基准选择,图2-20 床身基准选择,课题五 定位基准选择,为了保证第三项要求，应选择工件上那些加工面积较大，形状比较复杂，加工劳动量较大的表面为粗基准。仍以图220所示零件为例进行分析。（3）便于夹紧的原则。作为粗基准的表面应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其它表面缺陷，以便使工件定位可靠，夹紧方便。（4）粗基准不重复使用的原则。由于毛坯表面比较粗糙且精度较低，一般情况下同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次。否则，因重复使用所产生的定位误差会引起相应加工表面间出现较大的位置误差。,课题五 定位基准选择,图221所示的小轴，如重复使用毛坯表面B定位去分别加工表面A和C，必然会使此两加工表面产生较大的同轴度误差。,图2-21 重复使用粗基准示例,课题五 定位基准选择,3、精基准选择 在最终工序和中间工序中，应采用已加工表面定位，这种定位表面称为精基准。选择精基准的原则如下：（1）基准重合原则。为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度，应选择加工表面的设计基准为定位基准。例如图222所示的零件，当零件表面间的尺寸按图222a标注时，表面B和表面C的加工，从“基准重合”原则出发，应选择表面A（设计基准）为定位基准。,课题五 定位基准选择,按调整法加工表面B和表面C时，由于工艺系统中许多工艺因素的影响，尺寸a和b仍会产生误差，这种误差叫做加工误差。在基准重合的条件下，只要这种误差不大于尺寸a和b 的公差，加工零件即不会产生废品。,图2-22 图示零件的两种尺寸方法,课题五 定位基准选择,当零件表面间的尺寸标注如图222b所示时，如果仍选择表面A为定位基准，并按调整法分别加工表面B和C，对于表面B来说，是符全“基准重合”原则的，对表面C则不符合。表面C的加工情况如图2-23a所示，加工后尺寸C的误差分布见图2-23b。由图b中可明显看出：在加工尺寸C 中，不仅包含有本工序的加工误差，,而且还包含有由于基准不重合所带来的设计基准B与定位基准A间的尺寸误差，这个误差叫做基准不重合误差，其最大允许值为定位基准与设计基准间位置尺寸a的公差。为了保证加工尺寸C的精度要求，上述两个误差之和应小于或等于尺寸C的公差（暂不考虑夹具的有关误差）。即,课题五 定位基准选择,图2-23 基准不重合误差示例（a）表面c的加工情况（b）加工后尺寸c的误差分布,课题五 定位基准选择,从上式可以看出，在 为一定值时，由于 的出现，势必要缩小 的值，即需要提高本工序的加工精度。因此，选择定位基准时应尽可能遵守“基准重合”原则。（2）便于装夹的原则。定位基准的选择应便于工件的安装与加工，并使夹具的结构简单。例如图222b所示零件，当加工表面C时，如果采用“基准重合”原则，则应选择表面B为定位基准，工件的安装如图224所示。,课题五 定位基准选择,图2-24 基准重合工件安装示意图 A夹紧表面；B定位表面；C加工面,课题五 定位基准选择,当加工尺寸的公差值较大，而加工表面B、C的加工误差又比较小时，即 时，应优先考虑工件安装的要求，选择表面A为定位基准。当加工尺寸的公差 较小，而加工表面B、C的加工误差又比较大时，即 时，可考虑以下三种方案：,1)改变加工方法或采取其它工艺措施，提高表面B和C的加工精度，即减小 和 的数值，使，这样可仍选择A面为定位基准。2)以表面B定位，消除基准不重合误差，这样往往要采用结构比较复杂的夹具。为了保证加工精度，有时不得不采取这种方案。3)采用组合铣削，以A面定位同时加工表面B和表面C，如图225所示。这样可使表面B、C间的位置精度（平行度）和尺寸精度都与工件定位无关。两表面间的尺寸精度主要取决于两铣刀直径的差值。,课题五 定位基准选择,课题五 定位基准选择,图2-25 组合铣削加工 A定位面；B、C加工面,（3）基准统一原则。当工件以某一组精基准定位比较方便地加工其它各表面时，应尽可能在多数工序中采用此同一组精基准定位。采用“基准统一”原则有以下优点：1）简化了工艺过程，使各工序所用夹具比较统一，从而减少了设计和制造夹具的时间和费用。2）采用“基准统一”，可减少基准变换所带来的基准不重合误差。,课题五 定位基准选择,课题五 定位基准选择,（4）自为基准原则。某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，可选择加工表面本身作为定位基准。加工表面的位置精度应由前工序保证。例如磨削床身的导轨面时，就是以导轨面找正定位（图226）。此外，采用浮动铰刀铰孔，用圆拉刀拉孔以及用无心磨磨削外圆表面等，都是以加工面本身作为定位基准的实例。,课题五 定位基准选择,（5）互为基准原则,图2-26 以加工面本身找定位,课题五 定位基准选择,4、辅助基准的应用 有些零件的加工，为了安装方便或易于实现基准统一，人为地造成一种定位基准，如图25所示零件上的工艺搭子和轴类零件加工所用的顶尖孔等。这些表面不是零件上的工作表面，在零件的工作中不起任何作用，只是由于工艺上的需要才作出的，这种基准称为辅助基准。此外，零件上的某些次要的自由表面（非配合表面），因工艺上宜作为定位基准，而提高其加工精度和表面质量备定位时使用，这种表面也属于辅助基准。,课题六 工艺路线的拟定,一、表面加工方法和加工方案的选择 在拟定零件的工艺路线时，首先要确定各个表面的加工方法和加工方案。选择表面加工方法时要考虑下面的主要因素：1、工件的加工精度、表面粗糙度和其它技术要求；2、工件材料的性质；3、工件的形状和尺寸；,课题六 工艺路线的拟定,4、生产类型、生产率和经济性；5、本厂设备和人员情况。加工经济精度：指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备、标准技术等级的工人、不延长加工时间等），所能保证的加工精度。,课题六 工艺路线的拟定,二、零件各表面加工顺序的确定 在拟定工艺路线时，为确定各表面的加工顺序和工序的数目，生产中已总结出一些指导性原则及具体安排中应注意的问题，现分述如下：1、工艺过程划分阶段原则 对于加工质量要求较高的零件，工艺过程应分阶段进行施工。机械加工工艺过程一般可分以下几个阶段：,课题六 工艺路线的拟定,（1）粗加工阶段：切除各加工表面上的大部分加工余量，使毛坯在形状和尺寸上尽量接近成品。（2）半精加工阶段：完成一些次要表面的加工，并为主要表面的精加工作好准备。（3）精加工阶段：保证各主要表面达到规定的质量要求。（4）光整加工阶段：即尺寸精度达到IT6级以上且表面粗糙度值小于0.32m.（5）超精密加工阶段：尺寸与形状误差都小于0.1m.,课题六 工艺路线的拟定,工艺过程分阶段的主要原因是：（1）保证加工质量（2）合理使用设备（3）便于安排热处理工序。（4）便于及时发现毛坯的缺陷。,课题六 工艺路线的拟定,拟定零件的工艺路线时，一般应遵循划分加工阶段这一原则，但具体运用时要灵活掌握，不能绝对化。例如，对于一些毛坯质量高，加工余量小，加工精度要求较低而刚性又较好的零件，即不必划分阶段。又如对于一些刚性好的重型零件，由于装夹吊运很费工时，往往不划分阶段，而在一次安装完成表面的粗精加工。应当指出：工艺路线的划分阶段，是指零件加工的整个过程来说的，不能从某一表面的加工或某一工序的性质来判断。,课题六 工艺路线的拟定,2、工序集中程度的确定 在每道工序中所安排的加工内容多，则一个零件的加工只集中在少数几道工序里完成，这时工艺路线短、工序少，称为工序集中。在每道工序中所安排的加工内容少，则一个零件的加工分散在很多工序里完成，这时工艺路线长、工序多，称为工序分散。前者说明工序集中程度高，后者说明工序集中程度低。,课题六 工艺路线的拟定,工序集中具有以下特点：（1）工件的一次安装，可以完成其多个表面的加工。（2）可以减少机床的数量，并相应地减少操作工人，节省车间面积，简化生产计划和生产组织工作。工序分散具有以下特点：（1）机床设备及工夹具比较简单，调整比较容易，能较快地更换所生产的产品。（2）生产工人易于掌握生产技术，对工人的技术水平要求也较低。,课题六 工艺路线的拟定,3、工序顺序的安排（1）机械加工工序的安排 在安排加工顺序时，应注意以下几点：1）先主后次 2）先粗后精 3）先面后孔 4）基面先行,课题六 工艺路线的拟定,（2）热处理工序的安排 机械零件常采用的热处理工艺有：退火、正火、调质、时效、淬火、渗碳及氮化等。按照热处理的目的，将上述热处理工艺大致分为两大类：预备热处理和最终热处理。,课题六 工艺路线的拟定,1）预备热处理退火和正火 退火和正火常安排在毛坯制造之后粗加工之前。调质 调质即淬火后进行高温回火。调质处理常置于粗加工之后和半精加工之前。时效处理 时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。,课题六 工艺路线的拟定,2）最终热处理 最终热处理包括各种淬火、回火、渗碳和氮化处理等。这类热处理的目的主要是提高零件材料的硬度和耐磨性，常安排在精加工前后。,课题六 工艺路线的拟定,淬火 淬火分为整体淬火和表面淬火两种，其中表面淬火因变形、氧化及脱碳较小而应用较多。渗碳淬火 渗碳淬火适用于低碳钢和低合金钢。渗碳处理按渗碳部位分整体渗碳和局部渗碳两种。渗碳时一般渗碳层深度为0.52mm，所以渗碳淬火工序常置于半精加工和精加工之间。,课题六 工艺路线的拟定,氮化处理 氮化是表面处理的一种热处理工艺，其目的是通过氮原子的渗入使表层获得含氮化全物，以提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。（3）辅助工序的安排 辅助工序包括工件的检验、去毛剌、清洗和涂防锈油等，其中检验工序是主要的辅助工序。,课题七 确定加工余量,一、加工余量的基本概念 加工余量是指加工过程中从加工表面切去的金属层厚度。加工余量可分为工序（工步）加工余量和总加工余量。工序（工步）加工余量是指某一表面在一道工序（工步）中所切除的金属层厚度，它取决于同一表面相邻工序（工步）前后工序（工步）尺寸之差。,课题七 确定加工余量,图227 加工余量 a)外表面的工序加工余量；b)内表面的工序加工余量；c)轴的直径上的加工余量；d)孔的直径上的加工余量。,课题七 确定加工余量,课题七 确定加工余量,课题七 确定加工余量,课题七 确定加工余量,由图看出：公称加工余量是相邻两工序基本尺寸之差；最小加工余量是前工序最小工序尺寸和本工序最大工序尺寸之差；最大加工余量是前工序最大工序尺寸和本工序最小工序尺寸之差。工序加工余量的变动范围（最大加工余量与最小加工余量的差值）等于前工序与本工序两工序尺寸公差之和。,图228 加工余量及其公差,工序尺寸的公差带，一般规定在零件的“入体”方向，故对于被包容表面（轴），基本尺寸即最大工序尺寸；而对于包容面（孔），则是最小工序尺寸。毛坯尺寸的公差一般采用双向标注。,课题七 确定加工余量,课题七 确定加工余量,二、影响加工余量大小的因素 已知，零件加工表面的总加工余量等于各工序加工余量之和，而工序加工余量（通常指公称加工余量）又是由最小工序加工余量和前工序的工序尺寸公差所构成。由此可见，为正确地确定加工余量的大小，必须先确定最小工序加工余量。确定工序最小加工余量的基本要求：各工序所留最小工序加工余量，应能保证前工序产生的形位误差和表面层缺陷被相邻后续工序切除。,课题七 确定加工余量,课题七 确定加工余量,图228 加工余量及其公差(a)一个需要镗孔的零件；(b)形位误差及表面缺陷；(c)同轴度误差,课题七 确定加工余量,课题七 确定加工余量,在明确了影响最小工序加工余量的因素之后，考虑到前工序的尺寸公差（Ta），通常已包括了形状误差，所以影响工序加工余量的因素可归纳为以下几项：1、前工序的表面质量；2、前工序的工序尺寸公差（Ta）；3、前工序的位置误差；4、本工序工件的安装误差。,课题七 确定加工余量,对不同的零件和不同的工序，上述误差的数值与表现形式也各有不同。在决定工序加工余量时应区别对对待。例如，细长轴工序加工余量应适当放大。对采用浮动铰刀等工具以加工表面本身定位进行加工的工序，则可不考虑安装误差 的影响，工序加工余量可相应减小。主要用来降低表面粗糙度的精加工及抛光等工序，工序加工余量的大小仅仅与表面粗糙度Ra有关。,课题七 确定加工余量,三、确定加工余量的方法1、经验估计法此法是根据工艺人员的经验确定加工余量的方法。2、查表修正法此法是以工厂生产实践和试验研究积累的有关加工余量的资料数据为基础，并结合实际加工情况进行修订来确定加工余量的方法。3、分析计算法此法是根据一定的试验资料和计算公式，对影响加工余量的各项因素进行分析和综合计算来确定加工余量的方法。,课题八 工序尺寸及其公差的确定,一、工艺尺寸链 工序尺寸在零件加工的每个工序应保证的尺寸。工序尺寸的计算步骤：1确定各工序余量和毛坯总加工余量：查手册2确定工序尺寸公差：中间工序按经济精度确定3求工序基本尺寸从成品到毛坯的各工序反推。4标注工序尺寸公差：按“入体原则”标注。下面先就图所示两零件在加工和测量中有关尺寸的关系，来建立工艺尺寸链的概念。,课题八 工序尺寸及其公差的确定,图2-31 两零件加工和测量中的尺寸关系(a)定位面(b)加工面(c)三者关系的工艺尺寸链简图,(a),(b),(c),（）,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,1、工艺尺寸链的概念尺寸链由相互联系、按一定顺序首尾相接排列的尺寸封闭图叫作尺寸链.根据用途不同分为工艺尺寸链和装配尺寸链工艺尺寸链由单个零件在工艺过程中有关尺寸形成；装配尺寸链指机器在装配过程中由相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链。尺寸链的特征封闭性、关联性,课题八 工序尺寸及其公差的确定,封闭环：间接获得的尺寸A称为封闭环；组成环：加工过程中直接获得的尺寸如A1、A2；增环：它增大将使封闭环随之增大的组成环如A1；减环：它增大反使封闭环随之减小的组成环如A2；A1和A2是在加工过程中直接获得，尺寸A是间接保证的；A1、A2 和A构成一个封闭的尺寸组，都叫尺寸链的环。,课题八 工序尺寸及其公差的确定,尺寸链计算的步骤：找封闭环 根据工艺过程，找出间接保证的尺寸A 封闭环。作尺寸链图 从封闭环起，按照零件表面间的联系依次画出各组成环，直至尺寸形成一个封闭的图形。确定增环和减环 从封闭环开始，给每一个环画出箭头，最后再回到封闭环，像电流一样形成回路。凡箭头方向与封闭环方向相反者为增环（如A1），箭头方向与封闭环方向相同者为减环（如A2）。,课题八 工序尺寸及其公差的确定,2、工艺尺寸链计算的基本公式工艺尺寸链的计算方法有两种：极大极小法和概率法。生产中一般多采用极大极小法。,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,二、工序尺寸及其公差的确定1、工序基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差的确定 零件上外圆和内孔的加工多属这种情况，当表面需经多次加工时，各工序的加工尺寸及公差取决于各工序的加工余量及所采用加工方法的经济加工精度，计算的顺序是由最后一道工序向前推算。,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,2、工艺基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的确定 零件上的表面最终加工时，为了便于测量或工件定位，工艺基准（定位或测量基准）与设计基准不重合，此时应通过换算改注有关工序的尺寸公差。(1）测量基准和设计基准不重合的尺寸换算 在零件加工中，有时会遇到一些表面加工之后，按设计尺寸不便（或无法）直接测量的情况。因此需要在零件上另选一易于测量的表面作测量基准进行加工，以间接保证设计尺寸要求。此时，即需要进行工艺换算。,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,从上述三组尺寸的换算可以看出：通过尺寸换算来间接保证封闭环的要求，必须要提高组成环的加工精度。当封闭环的公差较大时（如第一组设计尺寸），仅需要提高本工序（车端面C）的加工精度；当封闭环的公差等于甚至小于一个组成环的公差时（如第二组或第三组设计尺寸），则不仅要提高本工序尺寸x的加工精度，而且要提高前工序（或工步）的工序尺寸 的加工精度。,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,（2）定位基准和设计基准不重合的尺寸换算 零件加工中，当加工表面的定位基准与设计基准不重合时，也需要进行一定的尺寸换算。,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,3、从尚需继续加工表面标注工序尺寸的计算 在零件加工中，有些加工表面的测量基面或定位基面是一些尚需继续加工的表面。当加工这些基面时，不仅要保证本工序对该加工表面的一些精度要求，而且同时还要保证原加工表面的要求，即一次加工后要同时保证两个尺寸的要求。此时即需要进行工艺上的尺寸换算。,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,课题八 工序尺寸及其公差的确定,4、保证渗氮、渗碳层深度的工艺计算 产品中有些零件的表面