机械制造技术基础(第5章).ppt

第五章 机械加工工艺规程设计,本章提要,概述 机械加工工艺规程设计 机械加工工序设计 机械产品设计的机械加工工艺性评价 成组机械加工工艺规程设计 计算机辅助工艺规程设计,5.1 概述,机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的技术文件。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过零件的工艺规程来体现。工艺规程是指导生产的重要文件，也是组织和管理生产的基本依据。一个良好的工艺规程可以促使产品达到优质、高效、低成本的目的。它要求设计者必须具备一定的生产实践经验和机械制造工艺基础理论知识。,5.1 概述,5、1 概述 生产过程与工艺过程,生产过程是指产品制造时，由原材料或半成品进厂到转变为成品的各有关劳动过程的总和,生产过程中，按一定顺序逐渐改变生产对象的形状（铸造、锻造等）、尺寸（机械加工）、位置（装配）和性质（热处理），使其成为预期产品的这部分主要过程称为工艺过程,生产过程,工艺过程,机械加工工艺过程,5.1 概述 生产纲领与生产类型,生产纲领决定生产类型，生产类型决定机械加工工艺过程,生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划期为一年的生产纲领称为年生产纲领。零件的年生产纲领计算公式为：N=Q*n(1+a%)(1+b%)（件/年）式中，Q产品的年产量（台/年）；n每台产品中该零件的数量（件/台)；a%备品的百分率；b%废品的百分率。,5.1 概述 生产纲领与生产类型,生产类型是对企业生产规模的分类。根据零件的结构尺寸、特征、生产纲领和批量，生产类型可分为单件生产、成批生产和大量生产三种：,5.1 概述 机械加工工艺规程的作用,机械加工工艺规程是连接产品设计和制造过程的桥梁，是企业组织生产活动和进行生产管理的重要依据。机械加工工艺规程的作用：工艺规程是指导生产的主要技术文件 工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据 工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料,5.1 概述 机械加工工艺规程的制定步骤,确定零件的生产纲领和生产类型，分析研究产品的装配图和零件图，进行零件的结构工艺性分析。确定毛坯，包括选择毛坯类型及其制造方法，确定毛坯尺寸。拟定工艺过程，包括划分工艺过程的组成、选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序和组合工序等。工序设计，包括选择机床和工艺装备、确定加工余量、计算工序尺寸及其公差、确定切削用量及计算工时定额等。进行技术经济分析，选择最佳方案。填写工艺文件。,5.2 机械加工工艺规程设计,5.2 机械加工工艺规程设计 机械加工工艺规程的组成,组成机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序是工时定额、配备工人及机床设备、安排作业计划和进行质量检验的基本单元。毛坯顺次通过这些工序就变成了成品或半成品。工序又是由安装、工位、工步及走刀组成的。工序 是指一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工序内容可繁、可简，需根据被加工零件的批量及生产条件而定,5.2 机械加工工艺规程设计 工序,5.2 机械加工工艺规程设计 安装,安装是指在一道工序中，工件在一次定位夹紧下所完成的加工。一道工序中工件的安装可能是一次，也可能要装夹数次,5.2 机械加工工艺规程设计 工位,为了减少工件的装夹次数，常采用各种回转工作台、回转夹具或移动夹具，使工件在一次装夹中，可先后位于几个不同的位置进行加工。在工件的一次安装中，工件在相对机床所占据一固定位置中完成的那部分工作称为一个工位,工位装卸工件；工位钻孔；工位扩孔；工位铰孔,5.2 机械加工工艺规程设计 工步,在一个安装或工位中，在被加工的表面、切削用量、切削刀具均保持不变的情况下所连续完成的那一部分工序，称工步。,5.2 机械加工工艺规程设计 走刀,有些工步由于余量太大，或由于其他原因，需要同一刀具在相同转速和进给量下（背吃刀量可能略有不同）对同一表面进行多次切削。这时，刀具对工件的每一次切削称为一次走刀。,5.2 机械加工工艺规程设计 机械加工工艺规程组成,机械加工工艺过程,工序1,工序2,工序n,安装1,安装2,工位1,工位2,工步1,工步2,工步1,工步1,工步2,工步1,走刀1,走刀2,走刀1,走刀2,走刀3,5.2 机械加工工艺规程设计 机械加工工艺过程卡片,5.2 机械加工工艺规程设计 机械加工工序卡片,5.2 机械加工工艺规程设计 所需原始资料,产品的全套装配图及零件图。产品验收的质量标准。产品的生产纲领及生产类型。毛坯生产和供应条件。现有生产条件和资料。国内外生产技术的发展情况。各种有关手册、标准及指导性文件。,5.2 机械加工工艺规程设计 基本要求（设计原则）,制订的工艺规程应能保证零件加工质量，可靠地达到设计图纸规定的各项技术要求。在保证加工质量的基础上，使工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。了解国内外本行业工艺技术的发展水平，积极采用先进的工艺技术和工艺装备。尽量减轻工人的劳动强度，保证安全生产，创造良好和文明的劳动条件。在一定的生产条件下，可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案，此时应通过核算或相互对比，选择经济上最合理的方案，并要注重减少能源和原材料消耗，符合环境保护要求，实现绿色制造。,5.2 机械加工工艺规程设计 设计步骤和内容,分析研究产品的装配图和零件图根据零件的年生产纲领确定生产类型 确定毛坯，包括选择毛坯类型及其制造方法 拟订工艺路线 确定各工序的机床设备及工艺装备 确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差 确定各工序的切削用量和工时定额 确定各主要工序的技术要求及检验方法 技术经济分析填写工艺文件,5.2 机械加工工艺规程设计 工艺路线的拟定,工艺路线制订的主要工作：选择定位基准 划分加工阶段 确定工序的集中和分散程度 确定工序内容和加工顺序 这项工作与生产纲领有密切关系，是制订工艺规程的关键，常常需要先提出几个方案，然后进行分析比较最终确定一个方案。,5.2 机械加工工艺规程设计 选择定位基准,基准：零件上用来确定点、线、面位置时，作为参考的其它点、线、面。,5.2 机械加工工艺规程设计 选择定位基准,精基准的选择原则：基准重合原则 基准统一原则 自为基准原则 互为基准原则 保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则,5.2 机械加工工艺规程设计 选择定位基准,基准重合原则：选择加工表面的设计基准作为定位基准称为基准重合。为避免基准不重合而引起的误差，保证加工精度应遵循基准重合原则。在对加工面位置尺寸和位置关系有决定性影响的工序中，特别是当位置公差要求较严时，一般不应违反这一原则。另外，在最后精加工时，为保证精度，更应该注意这个原则，这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差。,5.2 机械加工工艺规程设计 选择定位基准,基准统一原则：在工件的加工过程中尽可能地采用统一的一组定位基准加工工件上尽可能多的表面，称为基准统一。采用基准统一原则的优点：可以保证所加工的各个表面之间具有正确的相对位置关系。简化了工艺过程，使各工序所用夹具比较统一，从而减少了夹具种类与设计和制造夹具的时间和费用。可减少基准转换带来的误差，有利于保证加工精度。可在一次装夹中加工出较多的表面，提高了生产率。,5.2 机械加工工艺规程设计 选择定位基准,自为基准原则：当某些表面精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，在加工时就应尽量选择被加工表面自身作为精基准，即遵循自为基准原则,磨削机床导轨面,5.2 机械加工工艺规程设计 选择定位基准,互为基准原则：当工件上两个加工表面之间的位置精度以及它们自身尺寸和形状精度要求都很高时，则可采取两个加工表面互为基准的方法进行加工,以齿面定位加工孔,5.2 机械加工工艺规程设计 选择定位基准,保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则 所选精基准应能保证工件定位准确、稳定、夹紧可靠。精基准应该是精度较高、表面粗糙度值较小、支撑面积较大的表面。当用夹具装夹时，选择的精基准表面还应使夹具结构简单、操作方便。,5.2 机械加工工艺规程设计 选择定位基准,粗基准的选择原则：保证工件的加工面与不加工面之间的相互位置要求的原则 合理分配加工余量的原则 粗基准应避免重复使用的原则 保证定位准确、夹紧可靠的原则,5.2 机械加工工艺规程设计 选择定位基准,保证工件的加工面与不加工面之间的相互位置要求的原则：为保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面为粗基准,5.2 机械加工工艺规程设计 选择定位基准,合理分配加工余量的原则：若工件必须保证某些重要表面余量均匀，则应选该表面为粗基准,5.2 机械加工工艺规程设计 选择定位基准,粗基准应避免重复使用的原则：在同一尺寸方向上（即同一自由度方向上），粗基准通常只允许使用一次,5.2 机械加工工艺规程设计 表面加工法的选择,同一种表面可以选择不同的加工方法，但每一种加工方法所获得的加工质量、加工时间和费用是不一样的。选择加工方法的基本原则是既要满足零件的加工质量，同时也要兼顾生产率和经济性。为了正确选择加工方法，应了解各种加工方法的特点、加工经济精度及经济粗糙度的概念。,5.2 机械加工工艺规程设计 表面加工法的选择,加工经济精度：在正常的加工条件下（使用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人、合理的工时定额）所能达到的加工精度和表面粗糙度,虽然精度要求很低，但成本也不能无限降低，其最低成本的极限值为S。,当零件加工精度要求稍高时，零件成本将要提高很多，甚至成本再提高，其精度也不能再提高了，存在着一个极限的加工精度，其误差为0。,该阶段加工成本越高，加工误差越小，加工精度也能相应提高。AB段位加工经济精度,5.2 机械加工工艺规程设计 表面加工法的选择,典型表面加工方法所能达到的加工经济精度和表面粗糙度：外圆加工 孔加工 平面加工,5.2 机械加工工艺规程设计 表面加工方法的选择,加工方法的经济精度和表面粗糙度要与零件加工表面的技术要求相适应加工方法要与零件材料的切削加工性相适应加工方法要与零件的结构形状相适应加工方法要与零件的生产类型相适应加工方法要与工厂（或车间）的现有生产条件相适应,表面加工方法的选择应考虑如下几个方面：,5.2 机械加工工艺规程设计 加工阶段的划分,加工阶段的划分 粗加工阶段 半精加工阶段 精加工阶段 光整加工阶段划分加工阶段的目的 保证加工质量 便于及时发现毛坯的缺陷，避免后续精加工的经济损失 有利于合理安排加工设备和操作工人 便于安排热处理工序，使冷、热加工工序配合得更好 便于组织生产,5.2 机械加工工艺规程设计 工序的集中与分散,制订工艺路线时，选定了各表面的加工方法和划分加工阶段之后，就可将同一阶段中的各加工表面的加工组合成若干工序。在一般情况下，根据工步本身的性质（例如，车外圆、铣平面等）、加工阶段的划分、定位基准的选择和转换等，进行工序组合。设计工序时，有两种思路，一种是工序分散原则，另一种是工序集中的原则,5.2 机械加工工艺规程设计 工序的集中与分散,工序集中：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，即工序数少而各工序的加工内容多。采用工序集中的原则，应尽可能在一次安装中加工许多表面，或尽可能在同一台设备上连续完成较多的加工，因而使总的工序数目减少。工序分散：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，即工序数目多而各工序的加工内容少，最少时每道工序仅一个简单工步。,5.2 机械加工工艺规程设计 工序的集中与分散,工件装夹次数减少，在一次安装中加工多个表面，易于保证相互位置精度。有利于采用高效的专用机床和工艺装备，可以大大提高生产率。所用机器设备的数量少，减少了生产的占地面积和操作工人数。工序数目减少，缩短了工艺路线，简化了生产计划工作，易于管理。加工时间减少，减少了运输路线，缩短了加工周期。专用机床和工艺装备成本高，机床结构通常较为复杂，其调整、维修费时费事，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。,工序集中的特点：,5.2 机械加工工艺规程设计 工序的集中与分散,设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，生产准备工作量少，生产工人也便于掌握操作技术，容易适应产品更换。有利于选择合理的切削用量，又易于平衡工序时间。设备数量多，占地面积大，工人数量也多。工序数目较多，工艺路线长，生产周期长。,工序分散的特点：,5.2 机械加工工艺规程设计 工序的集中与分散,对于大批大量生产。使用专用机床和工艺装备组成的传统的流水线、自动线生产多采用工序分散的原则组织生产；使用多刀、多轴自动机床、加工中心，可采用工序集中的原则组织生产。对于多品种、中小批量生产，为便于转换和管理，多采用工序集中的原则。对于单件、小批生产，如果使用通用设备组织生产，采用工序分散的原则；如果采用数控机床、加工中心、柔性制造单元等，可以采用工序集中的原则。零件尺寸、重量较大，不易运输和安装的，应采用工序集中的原则。,工序集中与分散的选用原则：,5.2 机械加工工艺规程设计 工序顺序的安排,工序顺序的安排原则：,先基准面,后其他面（基准先行）先主要表面,后次要表面（先主后次）先主要平面,后主要孔（先面后孔）先粗加工工序,后精加工工序（先粗后精）,5.2 机械加工工艺规程设计 工序顺序的安排,热处理的目的在于改变工件材料的性能和消除内应力.目的不同,热处理的内容及其在工艺过程中的位置不一样.为了改善工件材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），应安排在粗加工前。为了消除内应力而进行的热处理工序（如退火、人工时效等），最好安排在粗加工之后、精加工之前进行。有时为了减少车间之间的运输工作量，也可安排在切削加工之前进行。为了改善工件材料的机械性能而进行的热处理工序（如调质、渗碳、淬火和氮化等）通常安排在粗加工后、精加工前进行 为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、发蓝、发黑等）一般都安排在机械加工完毕后进行,5.2 机械加工工艺规程设计 工序顺序的安排,辅助工序包括工件的检验、去毛刺、清洗、防锈、去磁和平衡等。检查工序的安排不同加工阶段的前后，如粗加工结束精加工前；精加工后精密加工前。重要工序前后。送往外车间加工的前后。全部加工工序完成后。,5.2 机械加工工艺规程设计 典型表面的加工路线,外圆表面的典型加工路线,5.2 机械加工工艺规程设计 典型表面的加工路线,孔的典型加工路线,5.2 机械加工工艺规程设计 典型表面的加工路线,平面的典型加工路线,5.3 机械加工工序的设计,5.3 机械加工工序的设计,零件的工艺过程拟订以后，就应进行工序设计。工序设计的内容主要为：选择机床和工艺装备 确定加工余量 工序尺寸和公差，确定切削用量 工时定额及工人技术等级,5.3 机械加工工序的设计 机床设备的选择,选择机床应遵循的原则：机床设备的尺寸规格应与零件的外轮廓尺寸相适应。机床设备的精度应与零件在该工序的加工要求的精度相适应。机床设备的自动化程度和生产效率应与零件的生产类型相适应。与现有加工条件相适应，如设备负荷的平衡状况等。选用机床设备应立足于国内，优先选用国产机床设备。,5.3 机械加工工序的设计 工艺装备的选择,夹具的选择 刀具的选择 量具的选择,5.3 机械加工工序的设计 加工余量,加工余量的概念加工余量是指加工过程中，从加工表面切除的金属层厚度。加工余量可分为工序加工余量和总加工余量。工序加工余量是指某一表面在一道工序中所切除的金属层厚度，它取决于同一表面相邻两工序的工序尺寸之差。工序余量有单边余量和双边余量之分。总加工余量即毛坯余量，是指毛坯尺寸与零件设计尺寸之差，也就是指零件从毛坯变为成品的整个加工过程中，某一表面所被切除的金属层的总厚度。总加工余量等于各工序加工余量之和,5.3 机械加工工序的设计 加工余量,以上为不含公差在内的加工余量的基本尺寸,而实际的加工尺寸都有误差,那么上述尺寸就有最大值和最小值.最大余量Zmax=上工序的最大尺寸本序的最小尺寸 最小余量Zmin=上工序的最小尺寸本序的最大尺寸,4.3 机械加工工序的设计 加工余量,加工外表面 Zmax=LamaxLbmin Zmin=LaminLbmax TZ=ZmaxZminTa+Tb 加工内表面 Zmax=LbmaxLamin Zmin=LbminLamax TZ=ZmaxZminTa+Tb 无论是加工外表面还是加工内表面,本工序余量公差总和等于上工序和本工序两工序尺寸公差之和.,5.3 机械加工工序的设计 加工余量,工序尺寸的公差,一般按“入体原则”标注,被包容的尺寸（轴类）,上偏差为“0”,包容尺寸（孔类）,下偏差为“0”.,5.3 机械加工工序的设计 影响加工余量的因素,加工表面上的表面粗糙度和表面缺陷层的深度 加工前或上工序的尺寸公差 加工前或上工序各表面间相互位置的空间偏差 本工序加工时的装夹误差,5.3 机械加工工序的设计 加工余量的计算,分析计算法 经验估计法查表修正法,5.3 机械加工工序的设计 工序尺寸及公差的确定,工序尺寸是加工过程中各个工序应保证的加工尺寸，其公差即为工序尺寸公差。正确地确定工序尺寸及其公差，是制订工艺规程的重要工作之。零件的加工过程，是通过切削加工使毛坯逐步向成品过渡的过程。在加工过程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不断地变化，其中一些工序尺寸在零件图纸上往往不标出或不存在，需要在制订工艺过程时予以确定。基准重合时，各工序的加工余量确定后，就可确定各工序尺寸，按各种加工方法的经济精度确定相应的工序尺寸的公差值，并且按照“入体原则”确定上、下偏差。基准不重合时，必须应用尺寸链的原理确定工序尺寸。,5.3 机械加工工序的设计 尺寸链的概念,在零件加工过程中，为了加工和测量的方便，需要进行一些工艺尺寸的计算。为了计算工艺尺寸，由若干互相关联的尺寸以一定顺序首尾相接形成一个封闭的尺寸组，称为工艺尺寸链,5.3 机械加工工序的设计 尺寸链的概念,尺寸链的组成：,（1）环:组成尺寸链的每一个尺寸都叫环；（2）封闭环:间接获得的尺寸环 特点:a.只有一个 b.不一定为未知 c.自然形成的（间接保证）（3）组成环:除封闭环以外的其他环 a.增环:尺寸链中,其余组成环不变,当某一组成环增大时,封闭环也随着增大的环 b.减环:尺寸链中,其余组成环不变,当某一组成环增大时,封闭环随着减小的环,5.3 机械加工工序的设计 尺寸链的概念,尺寸链的特征：,关联性:尺寸链组成的尺寸间相互联系,一个变化必然引起另一个变化；封闭性:各相互关联的尺寸构成一个封闭的尺寸组合.,5.3 机械加工工序的设计 尺寸链的建立,封闭环的确定 首先正确地确定封闭环，如果封闭环错了，整个尺寸链的解也将是错误的。封闭环是随着组成环的变化而变化的。封闭环在工艺尺寸链中表现为尺寸是间接获得的，即封闭环的尺寸是由其他环的尺寸确定后间接形成（或保证）的。在多数情况下，封闭环可能是零件设计尺寸中的一个尺寸，或者是加工余量。组成环的查找 在封闭环确定之后，从封闭环两端面起，分别循着邻近加工尺寸查找出该尺寸的另一端面，再顺着找别的端面，查找它邻近加工尺寸的另一端面，直至两边汇合为止。此时，形成的全封闭的图形即是所建的尺寸链。,5.3 机械加工工序的设计 尺寸链的分类,直线尺寸链：由彼此平行的直线尺寸组成。平面尺寸链：由位于一个或几个平行平面内但相互都不平行的尺寸组成。空间尺寸链：由位于几个不平行平面内的尺寸组成。,5.3 机械加工工序的设计 尺寸链的计算方法,尺寸链计算有极值法与统计法两种：极值法 是按误差综合最不利的情况,即各增环均为最大（或最小）极限尺寸而减环均为最小（或最大）极限尺寸,来计算封闭环极限尺寸的.这种计算方法是考虑各组成环同时出现极值，是一种很难出现的机会，因此比较保守，但计算比较简单，因此应用较为广泛。在工艺尺寸链中基本上都用极值法。统计法 应用概率论原理来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系。此法适用于大批大量自动化生产及半自动化生产，以及组成环数较多、封闭环公差较小的装配过程。,5.3 机械加工工序的设计 尺寸链的计算形式,正计算 已知各组成环的基本尺寸及其公差，求封闭环的基本尺寸及其公差。反计算 已知封闭环的基本尺寸及其公差和各组成环的基本尺寸，求各组成环公差。这种情况实际上是将封闭环的公差值合理地分配给各组成环。中间计算 已知封闭环的基本尺寸及公差和部分组成环的基本尺寸及公差，求其余组成环的基本尺寸及公差。,5.3 机械加工工序的设计 极值法解尺寸链,工艺尺寸的三种表示方法：用基本尺寸（A）与上偏差（ES）、下偏差（EI）表示 用最大极限尺寸（Amax）与最小极限尺寸（Amin）表示 用基本尺寸（A）、中间偏差（）与公差（T）表示,基本尺寸、极限偏差、公差与中间偏差关系,5.3 机械加工工序的设计 极值法解尺寸链,工艺尺寸的三种表示方法：用基本尺寸（A）与上偏差（ES）、下偏差（EI）表示 用最大极限尺寸（Amax）与最小极限尺寸（Amin）表示 用基本尺寸（A）、中间偏差（）与公差（T）表示,基本尺寸、极限偏差、公差与中间偏差关系,5.3 机械加工工序的设计 极值法解尺寸链,封闭环的基本尺寸A0封闭环的基本尺寸等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和，即,Ai各组成环的基本尺寸；Ap各增环的基本尺寸；Aq各减环的基本尺寸；i各组成环的传递系数，对于增环i=+1、减环i=1m，k组成环的环数、增环的环数。,5.3 机械加工工序的设计 极值法解尺寸链,封闭环的极限偏差封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和；同理封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和，即,ES0，EI0封闭环的上、下偏差；ESp，EIp各增环的上、下偏差；ESq，EIq各减环的上、下偏差。,5.3 机械加工工序的设计 极值法解尺寸链,封闭环的公差T0,封闭环的公差等于各组成环公差之和，即,Ti 各组成环公差。,5.3 机械加工工序的设计 几种工艺尺寸链的分析与计算,测量基准与设计基准不重合 定位基准与设计基准不重合 工序基准是待加工表面 靠火花磨削时的尺寸换算 零件需要表面工艺处理 零件需要渗碳、氮处理,5.3 机械加工工序的设计 测量基准与设计基准不重合,解：1）确定封闭环：小孔深度是通过测量大孔深度间接保证的，是封闭环用A表示；2）确定组成环：套筒总长（A1），大孔深度（A3）与封闭环尺寸相关联，是组成环；3）绘制尺寸链图，判断增减环（增环：A1，减环：A3）4）计算大孔深度的基本尺寸和上下偏差 5）验算,5.3 机械加工工序的设计 测量基准与设计基准不重合,总结：,如能直接测量小孔深度,现测大孔深度，,公差减小,加工难度加大.,原因？,存在基准不重合误差,5.3 机械加工工序的设计 定位基准与设计基准不重合,图示工件，以底面A 定位，加工台阶面B，保证尺寸，试确定工序尺寸A2及平行度公差Ta2。,5.3 机械加工工序的设计 作为工序基准是待加工表面,1)拉内孔至；,2)插键槽，保证尺寸x；,试确定尺寸 x 的大小及公差。,3)热处理,4)磨内孔至，同时保证尺寸。,5.3 机械加工工序的设计 靠火花磨削时的尺寸换算,靠火花磨削是一种比较特殊的加工方法,加工人员依靠经验,看火花的大小来判断磨削余量,而不测量工件的尺寸,也就是间接保证工件的尺寸.,4.3 机械加工工序的设计 零件需要表面工艺处理,有些零件需要外形美观的,进行镀铬、铜、锌等,这个没有精度要求,靠感觉掌握一下就可以了,而有些情况下就需要控制镀层的厚度,这就要进行尺寸换算.,5.3 机械加工工序的设计 零件需要渗碳、氮处理,零件表面渗碳、氮后,由于工件变形较大,因此要后序的磨削加工,但还必须保证渗层的厚度.,5.3 机械加工工序的设计 时间定额的估算,时间定额概念：在一定的技术和生产组织条件下，规定生产一件产品或完成某一道工序所需要的时间。它是安排生产计划、计算产品成本和企业经济核算的重要依据之一，也是新设计或扩建工厂或车间时决定设备和人员数量的重要资料。时间定额主要是通过查找实践积累的统计资料以及进行部分计算来确定。制定的时间定额要防止过紧和过松两种倾向，应该具有平均先进水平，并随着生产水平的发展而及时修订。,5.3 机械加工工序的设计 时间定额的估算,时间定额组成：基本时间Tb 辅助时间Ta 布置工作地时间Ts 休息和自然需要的时间Tr 准备和终结时间Te,单件时间Tp是：Tp=Tb+Ta+Ts+Tr 成批生产时，单件时间定额为：Tc=Tp+Te/N=Tb+Ta+Ts+Tr+Te/N 在大量生产中，单件时间定额为：Tc=Tp,5.3 机械加工工序的设计 时间定额的估算,时间定额的制定方法：由定额员、工艺人员和工人相结合，通过总结过去的经验，并参考有关的技术资料直接估计确定。以同类产品的工件或工序的时间定额为依据，进行对比分析后推算出来。可通过对实际操作时间的测定和分析来确定。,5.3 机械加工工序的设计 工艺方案的比较与技术经济分析,工艺方案的多种性经济分析的必要性生产成本和工艺成本工艺方案的技术经济分析内容,5.3 机械加工工序的设计 工艺方案的比较与技术经济分析,工艺成本的组成（1）可变费用V:与产量有关,生产越多耗费越大,如材料费（毛坯费）、工人工资、通用机床的折旧费、维修费、通用夹具、刀具费、万能夹具费.（2）不变费用C:与产量无关的费用,生产多少也得把这些加上,专用机床折旧费、维修费、专用夹具等等.零件加工全年工艺成本：S=V*N+C 单件工艺成本：St=V+C/N,5.3 机械加工工序的设计 工艺方案的比较与技术经济分析,工艺成本与年产量的关系,零件加工全年工艺成本与年产量的关系,单件工艺成本与年产量N的关系,5.3 机械加工工序的设计 工艺方案的比较与技术经济分析,工艺方案的经济比较1）两种方案的基本投资相近,单件工艺成本比较图,全年工艺成本比较图,5.3 机械加工工序的设计 工艺方案的比较与技术经济分析,工艺方案的经济比较2）两种方案的基本投资相差较大,在考虑工艺成本的同时,还应考虑基本投资回收期限,（1）回收期应小于专用设备或工艺装备的使用年限；（2）回收期应小于该产品由于结构性能或市场需求因素决定的生产年限；（3）回收期应小于国家所规定的标准回收期,专用工艺装备的为23年,专用机床的为46年.,回收期限（年）；K两种方案的基本投资差额（元）；S 两种方案的全年工艺成本差额（元年）,=(K1K2)/(S2S1)=K/S,4.4 机械产品设计的机械加工工艺性评价,4.4 机械产品设计的机械加工工艺性评价,产品在满足功能性能的前提下要优质、高效、低成本。许多功能完全相同而结构工艺性不同的零件，它们的加工方法和制造成本往往有很大的差别。这样产品的设计就应具有良好的结构工艺性。良好的零件结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题，工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。一个优秀的设计师必须是一个出色的工艺师。,4.4 机械产品设计的机械加工工艺性评价,零件结构及尺寸应标准化和规格化 尽量采用标准件和通用件 合理标注零件的尺寸、公差和表面粗糙度 保证加工的可能性和经济性 加工面的尺寸、形状及位置应便于加工,4.4 机械产品设计的机械加工工艺性评价 保证加工的可能性和经济性,被加工表面的形状应尽量简单，面积应尽可能小，规格应尽量标准和统一。零件的结构应保证能采用普通设备和标准刀具进行加工，且刀具易进入、退出和顺利通过加工表面。加工面与非加工面应明显分开，加工面之间也应明显分开。尽量减小加工面积。这样既减小了加工工作量，又保证接触良好。零件的结构应能尽量减少加工时的装夹以及换刀次数。零件的结构形状应能定位准确、夹紧可靠、便于加工、便于测量。有位置要求或同方向的表面能在一次装夹中加工出来。零件要有足够的刚性，便于采用高速和多刀切削。,4.4 机械产品设计的机械加工工艺性评价 加工面的尺寸、形状及位置便于加工,零件的结构布局要合理加工面的位置应便于加工孔的位置应便于刀具接近加工表面减少加工面的尺寸和避免深孔加工,4.4 机械产品设计的机械加工工艺性评价,两种键槽的结构形状,4.4 机械产品设计的机械加工工艺性评价,箱体零件耳座结构,4.4 机械产品设计的机械加工工艺性评价,零件平面结构,4.4 机械产品设计的机械加工工艺性评价,零件孔的结构设计,4.4 机械产品设计的机械加工工艺性评价,增设加强筋提高零件刚度,4.5 成组机械加工工艺规程设计,4.5 成组机械加工工艺规程设计,成组技术的产生背景 机械制造业向生产种类更多但批量更小的方向发展 传统的小批量生产方式存在的问题：生产计划、组织管理复杂化。零件从投料至加工成品的总生产时间（生产周期）较长；生产准备工作量极大。产量小限制了先进生产技术的采用。因此，如何摆脱传统的小批量生产中由于品种多、产量小所造成的困境，而使之获得接近大批量生产的经济效益是一个很值得重视的技术经济问题。,4.5 成组机械加工工艺规程设计,成组技术的概念,成组技术（Group Technology，GT）是一门生产技术和管理技术相结合的科学，它研究如何识别和发展生产活动中有关事物的相似性，并充分利用它把各种问题按相似性归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，以取得所期望的经济效益。在机械产品生产中，成组技术是指：识别相似零件并将它们组合在一起形成零件族，每个零件族都具有相似的设计和加工特点，在设计和制造中充分利用它们的相似性。通过对相似零件的修改来完成零件设汁和工艺规程制定，根据给定零件族具有的相似工艺过程将生产设备分成加工组或加工单元，提高产品设计和制造的运行效率。,4.5 成组机械加工工艺规程设计,零件的分类编码方法 视检法 生产流程分析法 编码分类法,4.5 成组机械加工工艺规程设计,成组工艺的实施步骤 划分零件族 制定零件族的加工工艺规程 设计零件族的复合零件 设计复合零件的标准工艺,4.5 成组机械加工工艺规程设计,划分零件族的方法,零件的特征码位法分类,零件的码域法分类,4.5 成组机械加工工艺规程设计,制定零件族的加工工艺规程,成组工艺规程设计是在零件分类成组的基础上进行的，当零件已分为若干个零件族后，即可按零件族设计成组工艺，归纳起来，基本上有复合零件法和复合工艺法两种方法。复合零件法的思路是先按各零件族设计出能代表该族零件特征的复合零件，制定该复合零件的工艺规程，即为该零件族的成组工艺规程，再由成组工艺规程经过删减等处理产生该族各个零件的具体工艺规程。,4.5 成组机械加工工艺规程设计,设计零件族的复合零件,4.5 成组机械加工工艺规程设计,设计复合零件的标准工艺,4.5 成组机械加工工艺规程设计 机床的选择与布置,根据生产组织形式的4种布置方式：成组单机 成组制造单元 成组流水线 成组加工柔性制造系统,4.6 计算机辅助工艺规程设计,4.6 计算机辅助工艺规程设计,计算机辅助工艺规程设计（Computer Aided Process Planning，CAPP）是通过计算机技术辅助工艺设计人员，以系统的和科学的方法确定零件从毛坯到成品的整个技术过程，即工艺规程。,检索式CAPP系统 派生式CAPP系统 创成式CAPP系统 综合式CAPP系统,4.6 计算机辅助工艺规程设计 基于GT的派生式CAPP系统,系统的基本工作原理 这种系统用GT代码描述输入零件信息。系统要预先对现有零件进行分组，得到所谓的零件族或样件（可以是现实零件或虚构零件）。每个零件族或样件有一通用的制造过程，即样件的标准工艺规程。,4.6 计算机辅助工艺规程设计 基于GT的派生式CAPP系统,4.6 计算机辅助工艺规程设计 基于GT的派生式CAPP系统,系统的设计过程：零件编码 零件分组 样件的设计 设计标准工艺规程 标准工艺规程的表达与工艺规程筛选方法 建立工艺数据库 设计各种功能子程序或模块 CAPP系统集成,4.6 计算机辅助工艺规程设计 基于GT的派生式CAPP系统,系统的工作过程：用编码及零件信息输入模块，完成对所设计零件的描述与输入。根据检索模块查出该零件所属的零件组。对标准工艺进行删减及修改，形成该零件的工艺规程。对设计结果存储和输出。,本 章 完,