機械制造工藝3機械工程師資格考試培訓陳開源

1、1第四部分 機械制造工藝陳開源 博士手機13760983055E-mail:24.7機械加工工藝規(guī)程設計（要求熟悉和掌握） 定位基準選擇定位基準選擇4.7.4機械加工工藝規(guī)程的基本概念機械加工工藝規(guī)程的基本概念4.7.1工藝規(guī)程設計的依據(jù)和步驟工藝規(guī)程設計的依據(jù)和步驟4.7.2產(chǎn)品結構工藝性審查產(chǎn)品結構工藝性審查4.7.3 工藝路線的設計工藝路線的設計4.7.5加工余量、工序尺寸和公差的確定加工余量、工序尺寸和公差的確定4.7.6尺寸鏈和工藝尺寸計算尺寸鏈和工藝尺寸計算4.7.7典型零件工藝設計典型零件工藝設計4.7.834.7.1機械加工工藝規(guī)程的基本概念n用機械加

2、工的方法直接改變毛坯形狀、尺寸和機械性能等，使之變?yōu)楹细窳慵倪^程，稱為機械加工工藝過程。n機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。它集中體現(xiàn)了生產(chǎn)工藝水平的高低和解決各種工藝問題的方法和手段。 44.7.1機械加工工藝規(guī)程的基本概念n將原材料或半成品轉變?yōu)槌善返娜^程稱為生產(chǎn)過程。主要包括：n（1）產(chǎn)品投產(chǎn)前的生產(chǎn)技術準備過程n（2）毛坯的制造過程n（3）零件的加工過程n（4）產(chǎn)品的裝配過程n（5）各種生產(chǎn)服務活動1生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程54.7.1機械加工工藝規(guī)程的基本概念n機械加工工藝過程是由一個或幾個按順序排列的工序組成。n（1）工序n工序是一個或一組工人，在同一

3、個工作地點，對同一個或同時對幾個零件進行加工，所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。n區(qū)分工序的主要依據(jù)是：工作地點（或加工設備）是否變動和加工是否連續(xù)。n每一個工序又可以分為安裝、工位、工步和走刀。2工藝過程及其組成工藝過程及其組成 64.7.1機械加工工藝規(guī)程的基本概念74.7.1機械加工工藝規(guī)程的基本概念2工藝過程及其組成工藝過程及其組成 （2）安裝 零件加工前，使其在機床或夾具中相對刀具占據(jù)正確位置并給予固定的過程，稱為裝夾。（裝夾包括定位和夾緊兩過程）。零件通過一次裝夾后所完成的那一部分工序稱為安裝。 84.7.1機械加工工藝規(guī)程的基本概念2工藝過程及其組成工藝過程及其組成 （3）工位 為了

4、減少零件裝夾次數(shù)，在零件的一次安裝中，使零件與夾具或設備的可動部分一起，相對于刀具或設備的固定部分所占據(jù)的每一個位置稱為工位。 94.7.1機械加工工藝規(guī)程的基本概念2工藝過程及其組成工藝過程及其組成 （4）工步 在一個工位中，工步是在加工表面、切削刀具、切削速度和進給量都不變的情況下所連續(xù)完成的那一部分工序，稱為工步。工步是構成工序的基本單元 104.7.1機械加工工藝規(guī)程的基本概念2工藝過程及其組成工藝過程及其組成 （5）走刀 有些工步，由于加工余量較大，需要對同一表面分幾次切削，刀具從被加工表面每切下一層金屬層即稱為一次走刀(或稱為一個工作行程)。每個工步可以包括一次走刀或幾次走刀。 1

5、14.7.1機械加工工藝規(guī)程的基本概念3生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型 （1）生產(chǎn)綱領 企業(yè)在計劃期內應生產(chǎn)的產(chǎn)品的年生產(chǎn)量稱為生產(chǎn)綱領。（2）生產(chǎn)類型 企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類稱為生產(chǎn)類型。單件小批生產(chǎn)、成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)124.7.2工藝規(guī)程設計的依據(jù)和步驟1工藝規(guī)程的作用工藝規(guī)程的作用 工藝規(guī)程的作用體現(xiàn)在以下方面： （1）工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的重要技術文件。 （2）工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)管理的依據(jù)。 （3）工藝規(guī)程是新建或擴建工廠或車間主要技術資料。134.7.2工藝規(guī)程設計的依據(jù)和步驟2制定工藝規(guī)程的基本原則制定工藝規(guī)程的基本原則 （1）必須可靠保

6、證加工出符合圖樣及所有技術要求的產(chǎn)品或零件。 （2）保證最低的生產(chǎn)成本和最高的生產(chǎn)效率。 （3）保證良好的安全工作條件。 （4）保證工藝技術的先進性。144.7.2工藝規(guī)程設計的依據(jù)和步驟3制定工藝規(guī)程所需的原始資料制定工藝規(guī)程所需的原始資料主要有：產(chǎn)品裝配圖、零件圖；產(chǎn)品驗收質量標準；產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領；毛坯材料與毛坯生產(chǎn)條件；工廠的生產(chǎn)條件；工藝規(guī)程設計、工藝裝備設計所用設計手冊和有關標準；國內外先進制造技術資料等。154.7.2工藝規(guī)程設計的依據(jù)和步驟4制定工藝規(guī)程的步驟制定工藝規(guī)程的步驟（1）研究產(chǎn)品的裝配圖和零件圖，進行工藝 分析。（2）由零件生產(chǎn)綱領確定零件生產(chǎn)類型。（3）確定毛坯的

7、種類、技術要求和制造方法。16n毛坯的種類毛坯的種類 模具零件所用的毛坯種類主要有：型材、鑄件、鍛件和半成品件四種。 n選擇毛坯的原則（1）零件材料對加工工藝性能和力學性能的要求。（2）零件的形狀結構和尺寸。（3）生產(chǎn)類型。（4）生產(chǎn)條件。174.7.2工藝規(guī)程設計的依據(jù)和步驟4制定工藝規(guī)程的步驟制定工藝規(guī)程的步驟（4）擬訂零件加工工藝路線。（5）確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及其公差。（6）確定各工序的技術要求及檢驗方法。（7）選擇各工序使用的機床設備及刀具、夾具、量具和輔助工具等工藝裝備。（8）確定各工序的切削用量及時間定額。（9）填寫工藝文件。184.7.3產(chǎn)品結構工藝性審查1零件結

8、構的工藝性分析零件結構的工藝性分析 零件結構的工藝性是指所設計的零件在滿足使用性能要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟性。當某個零件的結構形狀在現(xiàn)有的工藝條件下，既能方便地制造，又有較低的制造成本，這種零件結構的工藝性就好。194.7.3產(chǎn)品結構工藝性審查2零件的技術要求分析零件的技術要求分析 零件的技術要求包括：尺寸精度、幾何形狀精度、各表面的相互位置精度、表面質量、零件材料、熱處理及其它要求。分析時應注意以下兩點：（1）零件的技術要求既要滿足設計要求，又要便于加工。（2）在滿足產(chǎn)品使用性能的條件下，零件圖上標注的尺寸精度等級和表面粗糙度要求應取最經(jīng)濟值。204.7.4定位基準選擇1基準的概念基準

9、的概念基準是在零件圖上或實際的零件上，用來確定其它點、線、面位置時所依據(jù)的那些點、線、面?；鶞拾雌涔τ貌煌煞譃樵O計基準和工藝基準。（1）設計基準 在零件圖上用來確定其它點、線、面位置的基準，稱為設計基準。214.7.4定位基準選擇1基準的概念基準的概念224.7.4定位基準選擇1基準的概念基準的概念（2）工藝基準 在加工、測量和裝配過程中使用的基準，稱為工藝基準。工藝基準按用途不同可分為工序基準、定位基準、測量基準和裝配基準。 在加工時，為了使零件相對于機床和刀具占據(jù)的正確位置（即將零件定位），所使用的基準稱為定位基準。 234.7.4定位基準選擇1基準的概念基準的概念244.7.4定位基準

10、選擇1基準的概念基準的概念定位基準可分為粗基準和精基準。加工工件時，選用已加工過的工件表面作為定位基準，該基準稱為精基準。選用未經(jīng)加工過的毛坯表面作為定位基準，該基準稱為粗基準。254.7.4定位基準選擇2精基準的精基準的選擇原則選擇原則（1）基準重合原則選擇定位基準與設計基準重合。264.7.4定位基準選擇2精基準的精基準的選擇原則選擇原則（2）基準統(tǒng)一原則盡可能采用同一組基準定位來加工零件上盡可能多的表面，稱為基準統(tǒng)一原則。例：加工軸類零件時采用兩中心孔定位加工各外圓表面加工箱體零件常采用一面兩孔（一個較大的平面和兩個距離較遠的銷孔）定位進行加工。齒輪的齒坯和齒形加工常采用齒輪的內孔及一端

11、定位進行加工。274.7.4定位基準選擇2精基準的精基準的選擇原則選擇原則（3）自為基準原則當有些表面的加工精度要求很高、加工余量小而均勻時，可利用被加工表面本身作為精基準。例：磨削車床導軌面時。284.7.4定位基準選擇2精基準的精基準的選擇原則選擇原則（4）互為基準原則當對工件上兩個相互位置精度要求很高的表面進行加工時，需要用兩個表面互相作為基準，反復進行加工，以保證位置精度要求。例：要保證精密齒輪的圓跳動精度，在齒面淬硬后，先以齒面定位磨內孔，再以內孔定位磨齒面，就是互為基準加工。為保證套類工件內、外圓柱面具有較高的同軸度，可先以內孔為定位基面加工外圓，再以外圓為定位基面加工內孔，反復多

12、次，就可使兩者達到較高的同軸度。294.7.4定位基準選擇3粗基準的選擇原則粗基準的選擇原則1）為了保證加工表面與不加工表面之間的位置精度要求，應選不加工表面作粗基準。2）如果需要保證某重要加工表面的加工余量均勻，應選該表面作粗基準。 304.7.4定位基準選擇3粗基準的選擇原則粗基準的選擇原則 3）對于有較多加工面的零件，為了保證各加工表面都有足夠的加工余量，應選擇毛坯余量小的表面作粗基準。 4）選作粗基準的表面，應盡可能平整，不能有飛邊、澆口、冒口或其它缺陷，以確保零件定位準確、夾緊可靠。 5）一般情況下粗基準不重復使用。314.7.5工藝路線的設計 0.選擇定位基準 1.表面加工方法的選

13、擇 加工是一個由粗到精的過程，滿足加工要求的加工方法可能有多種，在設計工藝路線時，應根據(jù)技術要求先選定最終加工方法，然后逐一選定前道工序的加工方法，比較確定最合理的工藝路線。 表面加工方法的選擇應遵循的原則：324.7.5工藝路線的設計1.表面加工方法的選擇表面加工方法的選擇應遵循的原則：1）經(jīng)濟加工精度應與加工表面的要求相適應。2）應與加工面幾何形狀精度和表面相互位置精度要求相適應。注意：拉削、無心磨削、珩磨、超精加工等方法不能提高加工面位置精度。334.7.5工藝路線的設計1.表面加工方法的選擇表面加工方法的選擇應遵循的原則：3）應與零件材料的可加工性相適應。4）應與零件的生產(chǎn)類型相適應。

14、5）與企業(yè)的現(xiàn)有生產(chǎn)條件相適應。344.7.5工藝路線的設計2. 加工階段的劃分 通常將高精零件的加工劃分為幾個加工階段:1)粗加工2)半精加工3)精加工4)光整加工354.7.5工藝路線的設計2. 加工階段的劃分劃分加工階段的主要原因：1）保證零件的加工質量2）便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷3）便于安排熱處理工序4）合理安排加工設備和操作工人364.7.5工藝路線的設計3. 加工順序的安排1)機械加工工序的安排先粗后精先基面后其他先主后次先面后孔374.7.5工藝路線的設計3. 加工順序的安排1)機械加工工序的安排先粗后精先基面后其他：先安排精基準面的加工。先主后次：主要表面，再次要表面。先面后孔38

15、4.7.5工藝路線的設計3. 加工順序的安排2)熱處理工序的安排熱處理工序應穿插在整個機械加工過程中。預備熱處理：正火、退火、時效等，應安排在粗加工前或粗加工后、半精加工前。最終熱處理：淬火、滲碳、滲氮等。常安排在精加工（磨削）之前。3）輔助工序的安排394.7.5工藝路線的設計4. 工序的合理組合1)工序集中原則將盡可能多的表面加工集中在一道工序內進行，使總工序數(shù)減少。這樣就減少了安裝次數(shù)，減少裝夾時間，減少夾具數(shù)目，有利于采用高生產(chǎn)率的機床（多軸機床、數(shù)控機床等）。404.7.5工藝路線的設計4. 工序的合理組合2)工序分散原則將加工細化以簡化工序內容，因而增加了工序的數(shù)目。這樣可使每個工

16、序所使用的設備、刀具、夾具等比較簡單，機床調整工作簡化，對操作工人的技術要求低。41工藝路線擬定實例：磨床油缸42工藝路線擬定實例：磨床油缸434.7.6加工余量、工序尺寸和公差的確定1. 加工余量的概念為了保證零件的質量，在加工過程中，需要從加工表面上切除的金屬層厚度，稱為加工余量，一般用字母Z表示?？偧庸び嗔浚饔嗔浚┕ば蛴嗔?44.7.6加工余量、工序尺寸和公差的確定2. 影響加工余量的因素（1）上道工序后的表面粗糙度和表面缺陷層深度。（2）上道工序的尺寸公差。（3）上道工序各表面之間相互位置的空間誤差。（4）本工序加工時的安裝誤差。（5）熱處理產(chǎn)生的變形454.7.6加工余量、工序尺

17、寸和公差的確定3. 確定加工余量的方法（1）分析計算法 以一定的實驗數(shù)據(jù)資料和計算公式為依據(jù)。（2）經(jīng)驗估計法 依靠經(jīng)驗采用類比法估算確定加工余量的大小。（3）查表修正法 以有關工藝手冊和資料所推薦的加工余量為基礎。464.7.6加工余量、工序尺寸和公差的確定3. 確定工序尺寸和公差的方法（1）工序尺寸的確定計算方法如下：D2D1Z1D3D2Z 2D1Z 1Z 2D4D3Z 3D1Z 1Z 2Z 3D5D4Z 4D1Z 1Z 2Z 3Z 4 474.7.6加工余量、工序尺寸和公差的確定3. 確定工序尺寸和公差的方法（2）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)濟性確定。一般

18、均按該工序加工方法的經(jīng)濟加工精度選定（可以從機械加工手冊中查得），按“入體原則”標注。當工序基準與設計基準重合時，最終工序的公差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，一般雙向對稱布置。 484.7.6加工余量、工序尺寸和公差的確定3. 確定工序尺寸和公差的方法（2）工序尺寸公差的確定入體原則：所謂“入體原則”是指標注工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標注。就是軸的基本尺寸為其最大實體尺寸，即其上偏差為0；孔的基本尺寸為其最小實體尺寸，既其下偏差為0；長度尺寸的公差帶為對稱分布。但對于磨損后無變化的尺寸，一般標注雙向偏差。 494.7.6加工余

19、量、工序尺寸和公差的確定3. 確定工序尺寸和公差的方法（2）工序尺寸公差的確定入體原則：簡言之：對于軸，其尺寸越加工越小這樣對于軸，其尺寸上偏差取0，下偏差為負是為“入體”（即入材料體），即其尺寸越來越??； 對于孔，其尺寸越加工越大這樣對于孔，其尺寸下偏差為0，上偏差為正是為“入體”（即入材料體），即尺寸越來越大。 504.7.6加工余量、工序尺寸和公差的確定3. 確定工序尺寸和公差的方法例題：某軸直徑為50mm,長度為200mm，尺寸精度為IT5，表面粗糙度Ra為0.04um，要求高頻淬火，毛坯為鍛件。其加工工藝路線為：粗車-半精車-粗磨-精磨-研磨。試確定各工序尺寸及公差。512011年考

20、題524.7.7尺寸鏈和工藝尺寸的計算1、工藝尺寸鏈的基本概念1）工藝尺寸鏈的定義在零件加工過程中，由相互聯(lián)系的一組尺寸所形成的尺寸封閉圖形稱為工藝尺寸鏈。534.7.7尺寸鏈和工藝尺寸的計算1、工藝尺寸鏈的基本概念2）工藝尺寸鏈的特征（1）封閉性（2）關聯(lián)性544.7.7尺寸鏈和工藝尺寸的計算1、工藝尺寸鏈的基本概念3）工藝尺寸鏈的組成組成工藝尺寸鏈的每一個尺寸稱為環(huán)。環(huán)可分為封閉環(huán)和組成環(huán)。（1）封閉環(huán)封閉環(huán)：在加工過程中，間接獲得、最后保證的尺寸。每個尺寸鏈中有且僅有一個封閉環(huán)。在零件的設計圖中，封閉環(huán)一般是未注的尺寸，也有可能是零件設計尺寸中的一個或者是加工余量值。554.7.7尺寸鏈

21、和工藝尺寸的計算1、工藝尺寸鏈的基本概念3）工藝尺寸鏈的組成（2）組成環(huán)組成環(huán)：加工過程中直接獲得的尺寸。按其對封閉環(huán)的影響不同又可分為增環(huán)和減環(huán)。增環(huán)：當該環(huán)變化引起封閉環(huán)同向變化時，稱為增環(huán)。減環(huán):當該環(huán)變化引起封閉環(huán)反向變化時，稱為減環(huán)。564.7.7尺寸鏈和工藝尺寸的計算2、工藝尺寸鏈的計算：極值法1）封閉環(huán)的基本尺寸：等于所有增環(huán)的基本尺寸之和減去所有減環(huán)的基本尺寸之和。2）封閉環(huán)的上下偏差：（1）封閉環(huán)的上偏差：等于所有增環(huán)的上偏差之和減去所有減環(huán)的下偏差之和。（2）封閉環(huán)的下偏差：等于所有增環(huán)的下偏差之和減去所有減環(huán)的上偏差之和。574.7.7尺寸鏈和工藝尺寸的計算注意：封閉環(huán)的

22、判斷1）每個尺寸鏈中有且僅有一個封閉環(huán)。2）在加工過程中，間接獲得、最后保證的尺寸。3）封閉環(huán)的公差比任何一個組成環(huán)的公差都大。584.7.7尺寸鏈和工藝尺寸的計算2、工藝尺寸鏈的計算：極值法例題1：習題4第13題同：2008真題第二單元第六題594.7.7尺寸鏈和工藝尺寸的計算例題2：如圖所示齒輪內孔的局部簡圖，設計要求為：孔徑 ， 鍵槽深度為其加工順序為：1）鏜內孔至2）插鍵槽至尺寸A3)淬火處理4）磨內孔，同時保證內孔直徑和鍵槽深度兩個設計尺寸的要求。試確定插鍵槽的工序尺寸A。0.050400.34043.60.106 .390.050400.34043.6604.7.7尺寸鏈和工藝尺寸

23、的計算例題3：如圖所示圓軸，其加工過程為：車外圓至 ，滲碳淬火，滲碳層深度為L，然后磨外圓至 。試計算保證磨后滲碳層深度為0.7-1.0mm時，滲碳工序的滲碳層深度L及其公差。00.04-20.600.02-2061例題4：如圖所示零件，加工時要求保證尺寸60.1mm，但該尺寸不便測量，只好通過尺寸X來間接保證，求工序尺寸X及其上、下偏差，。260.0500.05-36x60.14.7.7尺寸鏈和工藝尺寸的計算622009年真題，第二單元，第七題632007年真題，第二單元，第六題641、箱體件的加工工藝2、主軸的加工工藝3、圓柱齒輪的加工工藝4.7.8典型零件工藝設計651.工藝裝備概念2.工藝裝備選擇與