項(xiàng)目二機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(四

1、課題四課題四 工序設(shè)計(jì)工序設(shè)計(jì)知識點(diǎn)知識點(diǎn)技能點(diǎn)技能點(diǎn)l掌握工序設(shè)計(jì)步驟和方法掌握工序設(shè)計(jì)步驟和方法項(xiàng)目項(xiàng)目2 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)l加工余量的確定加工余量的確定l工序尺寸及其公差的確定工序尺寸及其公差的確定l工藝尺寸鏈的計(jì)算工藝尺寸鏈的計(jì)算l機(jī)床及工藝裝備的選擇機(jī)床及工藝裝備的選擇l切削用量的確定切削用量的確定l時間定額的確定時間定額的確定一一. 課題分析課題分析工序設(shè)計(jì)是制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的具體內(nèi)容，做好工序設(shè)計(jì)是制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的具體內(nèi)容，做好定位基準(zhǔn)選擇、加工表面方法的確定、加工順序的安排等定位基準(zhǔn)選擇、加工表面方法的確定、加工順序的安排等內(nèi)容后，在具體制訂機(jī)

2、械加工工藝卡片時還要做以下工作：內(nèi)容后，在具體制訂機(jī)械加工工藝卡片時還要做以下工作：確定加工表面的加工余量、確定的工序尺寸及其公差（計(jì)確定加工表面的加工余量、確定的工序尺寸及其公差（計(jì)算工藝尺寸鏈）、選擇機(jī)床及工藝裝備、確定切削用量、算工藝尺寸鏈）、選擇機(jī)床及工藝裝備、確定切削用量、確定時間定額。這些工作內(nèi)容要跟根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的具體情確定時間定額。這些工作內(nèi)容要跟根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的具體情況結(jié)合起來，確保加工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性。況結(jié)合起來，確保加工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性。1.加工余量的確定加工余量的確定 加工余量的確定是機(jī)械加工中很重要的問題，合理地確定加工余加工余量的確定是機(jī)械加工中很重要的問題，合理地確定加工余量

3、具有很大的經(jīng)濟(jì)意義。余量過大，不但浪費(fèi)材料，而且增加機(jī)械加量具有很大的經(jīng)濟(jì)意義。余量過大，不但浪費(fèi)材料，而且增加機(jī)械加工的切削工作量，降低勞動生產(chǎn)率，增加產(chǎn)品的成本。余量太小，一工的切削工作量，降低勞動生產(chǎn)率，增加產(chǎn)品的成本。余量太小，一方面會提高毛坯的制造精度，使毛坯制造困難，另一方面還會造成表方面會提高毛坯的制造精度，使毛坯制造困難，另一方面還會造成表面加工困難，甚至因毛坯表面缺陷未能完全切除即達(dá)到尺寸要求而使面加工困難，甚至因毛坯表面缺陷未能完全切除即達(dá)到尺寸要求而使工件報廢。工件報廢。（1）加工余量的基本概念）加工余量的基本概念 加工余量分為工序加工余量分為工序(加工加工)余量和總余量

4、和總(加工加工)余量。余量。 某一表面在一道工序中所切除的金屬層厚度，稱為該表面的工序某一表面在一道工序中所切除的金屬層厚度，稱為該表面的工序余量。工序余量也就是同一表面相鄰的前后工序尺寸之差。按照基本余量。工序余量也就是同一表面相鄰的前后工序尺寸之差。按照基本尺寸計(jì)算出的工序余量稱為基本余量。尺寸計(jì)算出的工序余量稱為基本余量。 （一）加工余量的確定（一）加工余量的確定二二. 相關(guān)知識相關(guān)知識（2 2）影響加工余量的因素）影響加工余量的因素 為了保證加工工件的表面層質(zhì)量，工序余量必須保為了保證加工工件的表面層質(zhì)量，工序余量必須保證本工序完成后，不再留有前工序的加工痕跡和缺陷。證本工序完成后，不

5、再留有前工序的加工痕跡和缺陷。因此，在確定加工余量時，應(yīng)考慮以下幾方面的因素：因此，在確定加工余量時，應(yīng)考慮以下幾方面的因素： 1 1）前工序）前工序( (或毛坯或毛坯) )表面的加工痕跡和缺陷層表面的加工痕跡和缺陷層 2 2）前工序的尺寸公差）前工序的尺寸公差 3 3）前工序的相互位置公差）前工序的相互位置公差 4 4）本工序加工時的安裝誤差）本工序加工時的安裝誤差 5 5）熱處理變形量）熱處理變形量 6 6）工序的特殊要求）工序的特殊要求（3）確定加工余量的方法）確定加工余量的方法 1）分析計(jì)算法）分析計(jì)算法 由于工藝研究不夠，缺少可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料，計(jì)算由于工藝研究不夠，缺少可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)

6、據(jù)資料，計(jì)算困難，因此目前應(yīng)用極少。困難，因此目前應(yīng)用極少。 2）查表修正法）查表修正法 是根據(jù)以工廠生產(chǎn)實(shí)踐中統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)和試驗(yàn)研究積累是根據(jù)以工廠生產(chǎn)實(shí)踐中統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)和試驗(yàn)研究積累的關(guān)于加工余量的資料數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)編制的加工余量標(biāo)準(zhǔn)，的關(guān)于加工余量的資料數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)編制的加工余量標(biāo)準(zhǔn)，考慮不同加工方法和加工條件，在機(jī)械加工工藝手冊中查考慮不同加工方法和加工條件，在機(jī)械加工工藝手冊中查找，查得的數(shù)據(jù)再結(jié)合實(shí)際加工情況進(jìn)行修正，最后確定找，查得的數(shù)據(jù)再結(jié)合實(shí)際加工情況進(jìn)行修正，最后確定合理的加工余量。合理的加工余量。 3）經(jīng)驗(yàn)估算法）經(jīng)驗(yàn)估算法 是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定加工余量，為了防止余量不足而產(chǎn)生是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)

7、確定加工余量，為了防止余量不足而產(chǎn)生廢品。廢品。表表4-11 粗車及半精車外圓加工余量及公差粗車及半精車外圓加工余量及公差零件基本尺寸零件基本尺寸直徑余量直徑余量直徑公差直徑公差粗粗 車車半半 精精 車車長長 度度荒荒 車車粗粗 車車200200400200200400101.51.70.81.0IT14IT121310181.51.71.01.318302.02.21.31.330502.02.21.41.550802.32.51.51.8801202.52.81.51.81201802.52.81.82.01802502.83.02.02.32503153.03.32.02.3表4-12

8、半精車后磨外圓加工余量及公差零件基本尺寸零件基本尺寸直徑余量直徑余量直徑公差直徑公差粗粗 磨磨半精磨半精磨半精車半精車粗磨粗磨100.20.1IT11IT910180.20.118300.20.130500.250.1550800.30.2801200.30.21201800.50.31802500.50.32503150.50.3 工序尺寸及其公差的確定與工序余量的大小和工序工序尺寸及其公差的確定與工序余量的大小和工序基準(zhǔn)的選擇有關(guān)。這里只介紹工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合基準(zhǔn)的選擇有關(guān)。這里只介紹工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時工序尺寸及其公差的確定方法。時工序尺寸及其公差的確定方法。 1工序尺寸的確定工

9、序尺寸的確定 當(dāng)工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時，被加工表面的最終當(dāng)工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時，被加工表面的最終工序的尺寸及公差一般可直接按零件圖樣規(guī)定的尺寸和工序的尺寸及公差一般可直接按零件圖樣規(guī)定的尺寸和公差確定。中間各工序的尺寸則根據(jù)零件圖樣規(guī)定的尺公差確定。中間各工序的尺寸則根據(jù)零件圖樣規(guī)定的尺寸依次加上寸依次加上(對于外表面對于外表面)或減去或減去(對于內(nèi)表面對于內(nèi)表面)各工序的各工序的加工余量求得，計(jì)算的順序是由后向前推算，直到毛坯加工余量求得，計(jì)算的順序是由后向前推算，直到毛坯尺寸。尺寸。（二）工序尺寸及其公差的確定（二）工序尺寸及其公差的確定 圖圖4-254-25為加工外表面時各工序?yàn)榧?/p>

10、工外表面時各工序尺寸之間的關(guān)系。其中為最終工序尺寸之間的關(guān)系。其中為最終工序尺寸。由圖示關(guān)系可知：對于外表尺寸。由圖示關(guān)系可知：對于外表面，本工序的工序尺寸加上本工序面，本工序的工序尺寸加上本工序的加工余量，即為前工序的工序尺的加工余量，即為前工序的工序尺寸。計(jì)算方法如下：寸。計(jì)算方法如下： 確定工序尺寸時，應(yīng)注意內(nèi)、外表確定工序尺寸時，應(yīng)注意內(nèi)、外表面的區(qū)別和單面余量與雙面余量的面的區(qū)別和單面余量與雙面余量的區(qū)分。區(qū)分。圖4-25工序尺寸之間的關(guān)系2工序尺寸公差的確定工序尺寸公差的確定 工序尺寸公差主要根據(jù)加工方法、加工精度和經(jīng)工序尺寸公差主要根據(jù)加工方法、加工精度和經(jīng)濟(jì)性確定。一般均按該工

11、序加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度濟(jì)性確定。一般均按該工序加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度選定。選定。 最終工序的公差，當(dāng)工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時，最終工序的公差，當(dāng)工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時，一般就是零件圖樣規(guī)定的尺寸公差；毛坯尺寸公差按一般就是零件圖樣規(guī)定的尺寸公差；毛坯尺寸公差按照毛坯制造方法或根據(jù)所選型材的品種規(guī)格確定。照毛坯制造方法或根據(jù)所選型材的品種規(guī)格確定。 當(dāng)工序基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合當(dāng)工序基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時，工序尺寸及其公差的確定，需要通過解尺寸鏈才能獲時，工序尺寸及其公差的確定，需要通過解尺寸鏈才能獲得。得。1 1工藝尺寸鏈工藝尺寸鏈（1 1）工藝尺寸鏈

12、的概念）工藝尺寸鏈的概念 1 1）定義）定義 在機(jī)器的裝配和零件的加工過程中，互相聯(lián)在機(jī)器的裝配和零件的加工過程中，互相聯(lián)系且按一定順序排列的封閉尺寸組合，稱為尺寸鏈。其中，系且按一定順序排列的封閉尺寸組合，稱為尺寸鏈。其中，由單個零件在加工過程中的各有關(guān)工藝尺寸所組成的尺寸由單個零件在加工過程中的各有關(guān)工藝尺寸所組成的尺寸鏈，稱為工藝尺寸鏈。鏈，稱為工藝尺寸鏈。（三）工藝尺寸鏈的計(jì)算（三）工藝尺寸鏈的計(jì)算 尺寸鏈的計(jì)算公式尺寸鏈的計(jì)算公式 封閉環(huán)的基本尺寸：封閉環(huán)的基本尺寸： 封閉環(huán)的極限尺寸：封閉環(huán)的極限尺寸： 封閉環(huán)的上、下偏差：封閉環(huán)的上、下偏差： 封閉環(huán)的公差：封閉環(huán)的公差：111n

13、mjjmiiAAAminmaxmaxjiAAAmaxminminjiAAA)()()(jiissAEAEAE)()()(jsiiiAEAEAE)()()(jiATATAT1機(jī)床的選擇機(jī)床的選擇在選擇機(jī)床時應(yīng)注意下述幾點(diǎn)：在選擇機(jī)床時應(yīng)注意下述幾點(diǎn)：（1）機(jī)床的主要規(guī)格尺寸應(yīng)與加工零件的外廓尺寸相適應(yīng)。）機(jī)床的主要規(guī)格尺寸應(yīng)與加工零件的外廓尺寸相適應(yīng)。即小零即小零件應(yīng)選小的機(jī)床，大零件應(yīng)選大的機(jī)床，做到設(shè)備合理使用。對于大件應(yīng)選小的機(jī)床，大零件應(yīng)選大的機(jī)床，做到設(shè)備合理使用。對于大型零件，在缺之大型設(shè)備時，可采用型零件，在缺之大型設(shè)備時，可采用“螞蟻啃骨頭螞蟻啃骨頭”的辦法，以小干的辦法，以小干

14、大。大。（2）機(jī)床的精度應(yīng)與工序要求的加工精度相適應(yīng)。）機(jī)床的精度應(yīng)與工序要求的加工精度相適應(yīng)。對于高精度的零對于高精度的零件加工，在缺少精密設(shè)備時，可通過設(shè)備改裝，以粗干精。件加工，在缺少精密設(shè)備時，可通過設(shè)備改裝，以粗干精。（3）機(jī)床的生產(chǎn)率與加工零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。）機(jī)床的生產(chǎn)率與加工零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。單件小批生產(chǎn)選單件小批生產(chǎn)選擇通用設(shè)備，大批大量生產(chǎn)選擇高生產(chǎn)率專用設(shè)備。擇通用設(shè)備，大批大量生產(chǎn)選擇高生產(chǎn)率專用設(shè)備。（4）機(jī)床選擇還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況。）機(jī)床選擇還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況。例如設(shè)備的類型、規(guī)格及例如設(shè)備的類型、規(guī)格及精度狀況，設(shè)備負(fù)荷的平衡狀況以及設(shè)備的分布排列情

15、況等。精度狀況，設(shè)備負(fù)荷的平衡狀況以及設(shè)備的分布排列情況等。（四）機(jī)床及工藝裝備的選擇（四）機(jī)床及工藝裝備的選擇2工藝裝備的選擇工藝裝備的選擇（1）夾具選擇）夾具選擇 單件小批生產(chǎn)，應(yīng)盡量選用通用夾具。例如各種卡盤、虎鉗和回單件小批生產(chǎn)，應(yīng)盡量選用通用夾具。例如各種卡盤、虎鉗和回轉(zhuǎn)臺等。為提高生產(chǎn)率應(yīng)積極推廣使用組合夾具。大批大量生產(chǎn)，應(yīng)轉(zhuǎn)臺等。為提高生產(chǎn)率應(yīng)積極推廣使用組合夾具。大批大量生產(chǎn)，應(yīng)采用高生產(chǎn)率的電動、氣液傳動等的專用夾具。夾具的精度應(yīng)與加工采用高生產(chǎn)率的電動、氣液傳動等的專用夾具。夾具的精度應(yīng)與加工精度相適應(yīng)。精度相適應(yīng)。（2）刀具的選擇）刀具的選擇 一般采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時也

16、可采用各種高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具及一般采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時也可采用各種高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具及其他一些專用刀具。刀具的類型、規(guī)格及精度等級應(yīng)符合加工要求。其他一些專用刀具。刀具的類型、規(guī)格及精度等級應(yīng)符合加工要求。（3）量具的選擇）量具的選擇 單件小批生產(chǎn)中應(yīng)采用通用的量具，如游標(biāo)卡尺與百分表等。大單件小批生產(chǎn)中應(yīng)采用通用的量具，如游標(biāo)卡尺與百分表等。大批大量生產(chǎn)中應(yīng)采用各種量規(guī)和一些高生產(chǎn)率的專用量具。量具的精批大量生產(chǎn)中應(yīng)采用各種量規(guī)和一些高生產(chǎn)率的專用量具。量具的精度必須與加工精度相適應(yīng)。度必須與加工精度相適應(yīng)。 切削用量三要素的選擇，關(guān)系到工件的加工質(zhì)量，加工生產(chǎn)率和生切削用量三要素的選擇，關(guān)

17、系到工件的加工質(zhì)量，加工生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本，以及安全生產(chǎn)等問題。而制約切削用量三要素的因素又是多方產(chǎn)成本，以及安全生產(chǎn)等問題。而制約切削用量三要素的因素又是多方面的，包括刀具耐用度，機(jī)床、夾具、刀具的強(qiáng)度與剛度，機(jī)床的動力，面的，包括刀具耐用度，機(jī)床、夾具、刀具的強(qiáng)度與剛度，機(jī)床的動力，被加工工件的精度及粗糙度等等。由于在切削用量三要素中，切削速度被加工工件的精度及粗糙度等等。由于在切削用量三要素中，切削速度對刀具耐用度的影響最大，所以，選擇切削用量的步驟一般是：對刀具耐用度的影響最大，所以，選擇切削用量的步驟一般是： 首先選取盡可能大的背吃刀量首先選取盡可能大的背吃刀量 ，其次根據(jù)機(jī)床動力和剛

18、度限制條，其次根據(jù)機(jī)床動力和剛度限制條件，或工件已加工表面粗糙度的要求等，選取盡可能大的進(jìn)給量件，或工件已加工表面粗糙度的要求等，選取盡可能大的進(jìn)給量 、最、最后利用切削用量手冊或通過有關(guān)公式計(jì)算出切削速度后利用切削用量手冊或通過有關(guān)公式計(jì)算出切削速度vc 。Paf（五）切削用量的確定（五）切削用量的確定（1）選擇背吃刀量）選擇背吃刀量ap 背吃刀量背吃刀量ap選擇，決定于加工性質(zhì)和工件余量。選擇，決定于加工性質(zhì)和工件余量。 粗加工，表面粗糙度為粗加工，表面粗糙度為Ra8010m，精度為，精度為IT12IT15時，應(yīng)時，應(yīng)盡可能一次切除全部加工余量。此時的制約因素主要應(yīng)考慮工藝系統(tǒng)盡可能一次切

19、除全部加工余量。此時的制約因素主要應(yīng)考慮工藝系統(tǒng)的剛度和機(jī)床動力是否足夠。的剛度和機(jī)床動力是否足夠。 半精加工，表面粗糙度為半精加工，表面粗糙度為Ra101.25m、精度為、精度為IT8-IT9時，若時，若單面余量單面余量h2mm，則應(yīng)分兩次走刀切除；第一次，則應(yīng)分兩次走刀切除；第一次 ap (2/33/4)h；第二次第二次 ap (1/31/4)h。若。若h2mm，則可一次切除。，則可一次切除。 精加工，表面粗糙度為精加工，表面粗糙度為Ra1.250.32,精度為精度為IT6IT7時時,應(yīng)一次應(yīng)一次定刀切除，即定刀切除，即ap =h值的大小，可由切削用量手冊選取或按經(jīng)驗(yàn)決定。值的大小，可由切

20、削用量手冊選取或按經(jīng)驗(yàn)決定。（2）選擇進(jìn)給量）選擇進(jìn)給量 在背吃刀量值選定以后，進(jìn)給量在背吃刀量值選定以后，進(jìn)給量 f 的大小直接決定了切削層公的大小直接決定了切削層公稱橫截面積的大小，因而也就決定了切削力的大小。所以：稱橫截面積的大小，因而也就決定了切削力的大小。所以： 粗加工時增大進(jìn)給量的制約因素主要是工藝系統(tǒng)的強(qiáng)度和剛度；粗加工時增大進(jìn)給量的制約因素主要是工藝系統(tǒng)的強(qiáng)度和剛度； 半精加工和精加工時，增大進(jìn)給量的制約因素則主要是工件已半精加工和精加工時，增大進(jìn)給量的制約因素則主要是工件已加工表面組糙度的要求。加工表面組糙度的要求。 粗加工時，一般可取粗加工時，一般可取f =0.30.6mm

21、/r；半精加工和精加工時，；半精加工和精加工時，常取常取 f =0.080.3mm/r。（3）選擇切削速度）選擇切削速度vc 背吃刀背吃刀ap和進(jìn)給量和進(jìn)給量 f 選定以后，可根據(jù)預(yù)先選定的刀具耐用度選定以后，可根據(jù)預(yù)先選定的刀具耐用度T，用計(jì)算法、查表法確定切削速度，或者按照經(jīng)驗(yàn)決定用計(jì)算法、查表法確定切削速度，或者按照經(jīng)驗(yàn)決定vc 。 確定勞動消耗工藝定額即勞動定額是工序設(shè)計(jì)中的內(nèi)容之一。確定勞動消耗工藝定額即勞動定額是工序設(shè)計(jì)中的內(nèi)容之一。勞動定額是勞動生產(chǎn)率的指標(biāo)。勞動定額是勞動生產(chǎn)率的指標(biāo)。勞動定額可用產(chǎn)量定額勞動定額可用產(chǎn)量定額在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定每個工人在單在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)

22、定每個工人在單位時間內(nèi)完成的合格品數(shù)量；或用時間定額位時間內(nèi)完成的合格品數(shù)量；或用時間定額在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時間來表示。目前工廠常定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時間來表示。目前工廠常用時間定額作為勞動定額指標(biāo)。用時間定額作為勞動定額指標(biāo)。 時間定額不僅是衡量勞動生產(chǎn)率的指標(biāo)，也是安排生產(chǎn)計(jì)劃，成時間定額不僅是衡量勞動生產(chǎn)率的指標(biāo)，也是安排生產(chǎn)計(jì)劃，成本核算的主要依據(jù)。在生產(chǎn)組織過程中，是計(jì)算設(shè)備數(shù)量，布置車間、本核算的主要依據(jù)。在生產(chǎn)組織過程中，是計(jì)算設(shè)備數(shù)量，布置車間、計(jì)算工人數(shù)量的依據(jù)。時間定額由下述部分組成：計(jì)算工人數(shù)量

23、的依據(jù)。時間定額由下述部分組成：（六）時間定額的確定（六）時間定額的確定1基本時間基本時間 切削加工來說，就是直接用于切除工序余量所消耗切削加工來說，就是直接用于切除工序余量所消耗的時間的時間(包括刀具的切入和切出時間包括刀具的切入和切出時間)?；緯r間可由計(jì)算。基本時間可由計(jì)算公式求出。例如，車削的基本時間公式求出。例如，車削的基本時間Tm為：為： Tm基本時間，基本時間，min； 工作行程的計(jì)算長度，包括加工表面長度，刀具工作行程的計(jì)算長度，包括加工表面長度，刀具切入，切出長度切入，切出長度mm； z 工序余量，工序余量，mm ； n工件的轉(zhuǎn)速，工件的轉(zhuǎn)速，r/min； f 刀具的進(jìn)給量，刀