第一章 机械加工工艺规程的制订 1.1 基本概念 1.2 毛坯的选择 1.3 零件结构工艺性 1.4 定位基准的选择 1.5 工艺路线的拟定 1.6 工序设计 1.7工艺尺寸链 1.8 提高劳动生产率 1襄阳汽院 机械制造系统：整体目的使系统能有效全面完成产品 的机械加工任务，相当于一个车间。 生产系统：整个工厂就是具有输入和输出的生产系统， 不仅要组织产品生产，还要进行企业经营管理，获得经 济效益和社会效益。 1.1 基本概念 1.1.1 机械加工工艺系统和生产系统 机械加工工艺系统：由机床、夹具、刀具和工件组成 。 2襄阳汽院 1.1.2 生产过程和工艺过程 生产过程：将原材料转变为成品的相关联的全过程。 包括原材料的运输、保管，生产准备、毛坯制造、零 件加工、热处理、装配、检验、调试、油漆、包装等。 工艺过程和工艺流程 工艺过程：按一定顺序逐渐改变生产对象的形状、尺寸 、位置和性质，使之成为预期产品的主要过程。主要包括 热加工、冷加工及装配等过程。 工艺流程：零件依次通过的全部加工过程，又称为工 艺路线。 3襄阳汽院 工艺过程的组成 （1）工序：一个或一组工人利用同一机床或在同一地点对一个 或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程。 （2）工步：加工表面、切削工具、切削用量（切削速度和进给 量）不变的情况下所连续完成的那部分工艺过程。 （3）走刀：切削刀具在加工表面切削一次完成的工艺过程。 （4）安装：工件在机床或夹具上占据某一正确度位置并被夹紧 的过程。定位夹紧一次成为一次安装。 （5）工位：工件在一次安装下相对于机床或刀具每占据一个正 确位置（移动部分相对于固定部分）所完成的那部分工艺过程。 通常多工位、多刀具加工被看作一个工步，称为复合工步 。 4襄阳汽院 零件年生产纲领： N=Qn (1+) (1+) Q-产品年生产纲领，n-产品中该零件件数 -备品率 -废品率 1.1.3 生产纲领和生产类型 生产类型：根据产品大小、特征和生产纲领划分。 生产纲领：根据国家计划（市场需求）和企业生产能 力编制的企业在计划期（通常是一年）内应当生产的产 品产量和进度计划。 5襄阳汽院 1） 工艺文件 1.1.4 机械加工工艺规程 2） 工艺规程的作用 l 是组织生产的主要技术文件 l 工艺规程是生产准备工作的依据 l 是新建和扩建加工车间时的主要技术文件 3） 制订工艺规程的原始资料 l 零件的零件图和产品的装配图 l 产品的年生产纲领 l 毛坯的生产情况 l 工厂现有生产条件 l 先进工艺及生产技术的发展情况 6襄阳汽院 4） 制订机械加工工艺规程的步骤 l 计算年生产纲领，确定生产类型 l 对零件进行工艺分析 l 确定零件的毛坯种类、形状、尺寸和精度 l 拟定工艺路线：选基准、确定加工方法、加工顺序 l 确定确定工序所用设备： （1）加工范围与工件尺寸相适应 （2）加工精度与工序要求相适应 （3）机床效率与生产类型相适应 l 确定工序的工艺装备：选择夹具、刀具、量具和辅 具 l 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差 l 确定各工序的切削用量 l 确定时间定额 l 填写工艺文件 7襄阳汽院 1.2 毛坯的选择 1.2.1 确定毛坯种类 l 常用毛坯 （1）型材：棒料、管材、异型材、板材等 （2）铸件：砂铸、永久型铸、离心铸造、熔模（精密）铸造、压 铸等 （3）锻件：自由锻、模锻、精锻 （4）焊接件 （5）冲压件 （6）冷挤压件 （7）粉末冶金件 8襄阳汽院 l 选择毛坯应考虑的因素 1.2.2 确定毛坯的形状 毛坯形状应力求接近零件形状 毛坯形状还要便于加工，保证加工质量 （1）零件的材料及其机械性能 （2）生产纲领的大小 （3）工厂毛坯的生产条件和技术水平及可能性、经济性。 9襄阳汽院 1.3 零件结构工艺性 1.3.1零件结构工艺性的基本概念 l 零件结构工艺性：零件制造、装配、维修的难易程 度，是评价零件结构优劣的重要技术经济指标。 l 衡量零件结构工艺性的依据 （1）零件 结构通用化、标准化、系列化的程度； （2）零件加工工艺复杂程度及经济性； （3）材料的利用率； （4）加工面积的大小和实现自动化加工的可能性。 l 结构工艺性是相对的，与生产规模、设备条件、技术水平等因 素密切相关 10襄阳汽院 1.2.2切削加工对零件结构工艺性要求 l 提高零件结构工艺性的原则 （1）在保证零件刚度、强度等条件下减轻零件的重量和体积， 以节省材料，方便储运。具体设计方法：合理运用加强筋等。 （2）有利于保证加工的可能性和经济性，保证加工质量，提高 加工效率。具体设计方法：简化结构、减小加工面积、工件便于安 装定位、加工和测量、满足工种工艺的要求等。 例如：螺纹退刀槽、砂轮越程槽、刨、插退刀槽 刀具形状影响：钻孔顶角、不能在斜面上钻孔，出口也不能是 斜面、孔轴线必须是直线；铣刀圆弧，内凹处不能是尖角。 11襄阳汽院 l 提高零件结构工艺性的原则 （3）零件结构要素标准化、系列化，以简化工艺装 备（刀具、夹具、量具及辅具等）。 （4）合理规定尺寸精度、表面粗糙度要求及主要件 的性能参数，以缩短加工过程。 （5）把先进的工艺方法与工厂 实际生产条件结合 起来。 12襄阳汽院 图例：便于加工 13襄阳汽院 图：刀具结构影响 14襄阳汽院 1.3.3装配工艺对零件结构工艺性的要求 l 改善机器结构的装配工艺性的原则 （1）机器结构应能分解成为独立装配单元，以便于组织平行的 流水装配作业，缩短装配周期。 （2）应便于装配和调整、减轻劳动量。 （3）零件数量、规格减小，简化装配结构。 （4）有利于达到和提高装配质量要求。 15襄阳汽院 1.4 定位基准的选择 1.4.1 基准的概念及分类： 基准：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依 据的点、线、面。 基面: 基准不一定具体可见（如孔的中心线等），在零 件上通常是通过有关具体表面表现出来的，这些表面称为 基面。 基准的分类： 设计基准：图样上标注的起点。 工艺基准：装配基准 测量基准 定位基准 工序基准：工序图中用来确定本工序加 工表面形状、尺寸、位置的基准。 16襄阳汽院 l 粗基准的选择选择原则： 1）选重要表面位为粗基准，保证各重要加工表面加工 余量均匀。 2）选不加工表面为粗基准，保证加工表面与不加工表面 之间的相互位置精度。 3）选余量最小的表面为粗基准，保证各表面有足够的加 工余量。 1.4.2 定位基准的选择 4）选宽大平整的表面为粗基准，保证安装稳定可靠。 5）粗基准只能使用一次（同一尺寸方向）。 17襄阳汽院 l 精基准的选择原则 保证加工精度，同时考虑安装准确可靠和方便，加剧结构 简单。应选尺寸精度与形位精度高，表面粗糙度较低，面积较大的 面为精基准，一方面减小基准位移误差，另一方面方便于装夹。 （1）基准重合原则：定位基准与设计（工序）基准重 合，以避免基准不重合误差。 （4）互为基准原则：为了使加工表面间有较高的位置精度，采 用相应的表面为基准反复加工。 （5）应选尺寸精度与形位精度高，表面粗糙度较低，面积较大的 面为精基准，一方面减小基准位移误差，另一方面方便于装夹。 （2）基准统一原则：多个表面的加工采用同一个定位基准，保 证各表面间的位置精度。 （3）自为基准原则：以加工表面自身为定位基准。一般用于精 度较高而余量较小的场合及拉削加工（保护拉刀）等。 18襄阳汽院 1.5 工艺路线的拟定 3.5.1 表面加工方法选择 考虑的主要因素： l 应选择相应的获得经济精度的加工方法 l 要考虑工件材料的性质 l 要考虑工件的结构形状和尺寸大小 l 要考虑生产率和经济性的要求 l 要考虑工厂的现有设备情况和技术条件 19襄阳汽院 1.5.2加工顺序的安排 l 切削加工工序的安排 （1）加工阶段的划分，且应遵循先粗后精的原则 加工阶段：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，提高加工效率； 及早发现毛坯缺陷并及时处理； 便于合理选用设备； 便于热处理工序的安排。 （2）先基面后其它表面 （3）先面后孔 （4）先主后次 20襄阳汽院 l 热处理工序的安排 （1）预处理 （2）中间热处理 （3）最终热处理 （4）化学处理和表面处理 l 辅助工序的安排 （1）检验和特种检验 （2）平衡 （3）清洗等 21襄阳汽院 1.5.3 工序的集中于分散 l 工序分散的特点 （1）机床、刀具、夹具等结构简单，调整方便； （2）生产准备工作量小，加工过程中调整少； （3）可以选用最有利的切削用量； （4）工序数目多，工序加工内容少，设备数目多，工 艺路线长，操作工人数量多，生产面积大。 22襄阳汽院 l 工序集中的特点 （1）有利于采用高效专用机床和工艺装备，生产效率 高。 （2）工序数目少，工艺路线短，便于生产计划和管理 。 （3）设备数量少，相应地操作工人少，生产面积小。 （4）工件装夹次数少，节省了辅助时间，提高了加工 面间的位置精度。 （5）专用设备、工艺装备投资大，生产准备工作量大 ，产品调整困难。 23襄阳汽院 l 单边余量 ：非对称表面如平面等的加工余量。 本道工序的余量公差等于本道工序与上道工序的尺寸公差之和。 TZ=Ts+Tb l 双边余量：回转体表面的加工余量。 工序尺寸的公差，一般规定按“向体原则”单向标注，而在毛坯 的尺寸公差一般采用双向标注。 1.6 工序设计 3.6.1 加工余量的确定 加工余量：指加工过程中从加工表面切除的金属层厚度。 毛坯总余量：毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。 工序余量：相邻两工序的尺寸之差。 24襄阳汽院 影响加工余量的因素 l 上道工序留下的表面粗糙度Ra和表面缺 陷层Da，本工序必须切除。 l 上道工序的尺寸公差Ta l 工件各表面相互位置的空间偏差0 l 本道工序的安装误差b 确定加工余量的方法 l 计算法 l 经验估计法 l 查表法 25襄阳汽院 工序尺寸的确定 基准重合时工序尺寸和公差的确定 l 确定各工序的加工余量 l 计算各工序的尺寸（逆推法） l 确定各工序的尺寸公差及表面粗糙 例：某机床主轴孔要求为100+0.035（Ra0.8），毛坯为铸造孔，确 定表中各工序尺寸及偏差。 工序名称工序余量工序所能达精度工序尺寸工序尺寸及偏差 浮动镗动镗 孔0.1 精镗镗孔0.5 半精镗镗孔2.4 粗镗镗孔5 毛坯孔总余量8 26襄阳汽院 基准不重合时工序尺寸及其公差的确定 采用尺寸链进行分析计算 图表跟踪法 27襄阳汽院 1.7 工艺尺寸链 1.7.1工艺尺寸链的定义和特征 l 工艺尺寸链：由相互联系的尺寸按一定顺序首尾相接排列的 尺寸封闭图 l 工艺尺寸链的特征： 封闭性 关联性 尺寸链的组成及尺寸链图 l 尺寸链的组成 28襄阳汽院 l 尺寸链图作法： （1） 找封闭环(一个尺寸链只有一个)； （2）从封闭环开始按零件相关表面间的联系画出 各组成环，形成封闭图形。注意要求其组成环的数量 最少； （3）从封闭环开始用箭头首尾相接各尺寸环； （4）标明各尺寸环的性质，与封闭环同向的为减 环，与封闭环反向的为增环。 29襄阳汽院 图示工件 加工时，先加工工件长度，再加 工小孔，最后加工大孔，控制大 孔深度，而小孔深度是由加工工 件总长和大孔深度决定的，故小 孔的深度即为封闭环。 测量时，小孔的深度无法直接检 测，一般先检测工件长度和大空 深度，小孔深度为自然获得尺寸 ，故同样小孔深度为封闭环。 设计时大孔的深度未标注，是由 工件长度核小孔的深度所决定。故 它就是封闭环。 30襄阳汽院 1.7.2 尺寸链的基本计算式 计算方法有极值法和概率法两种，要求掌握极值 法计算。基本公式为： l 封闭环的基本尺寸： l 封闭环的公差： l 封闭环的极限尺寸： l 封闭环的上、下偏差： 31