機(jī)械工程學(xué)第6章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

6.3加工余量與工序尺寸第6章工藝規(guī)程設(shè)計(jì)本章要點(diǎn)6.1概述6.2機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)6.4工藝尺寸鏈6.6機(jī)械裝配工藝6.5機(jī)械加工工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析6.1概述一、生產(chǎn)過(guò)程與工藝過(guò)程1、生產(chǎn)過(guò)程：1）原材料的購(gòu)置、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、保管；2）生產(chǎn)準(zhǔn)備工作；3）毛坯制造；4）零件的機(jī)械加工及熱處理；5）產(chǎn)品裝配與調(diào)試、性能試驗(yàn)以及產(chǎn)品的包裝、發(fā)運(yùn)等工作。2、工藝過(guò)程：分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機(jī)械加工、裝配等工藝過(guò)程.6.1概述一、生產(chǎn)過(guò)程與工藝過(guò)程二、機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成1.定義：2.機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成1）工序2）安裝3）工位4）工步

5）走刀

（1）工序階梯軸簡(jiǎn)圖2）安裝3）工位4）工步

5）走刀復(fù)合工步工位Ⅰ-裝卸工位工位Ⅱ-鉆孔工位Ⅲ-擴(kuò)孔工位Ⅳ-鉸孔

多工位加工6.1概述一、生產(chǎn)過(guò)程與工藝過(guò)程二、機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成三、零件獲得加工精度的方法1.形狀精度2.位置精度3.尺寸精度6.1概述一、生產(chǎn)過(guò)程與工藝過(guò)程二、機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成三、零件獲得加工精度的方法四、機(jī)械加工工藝與生產(chǎn)類型1.生產(chǎn)綱領(lǐng)：

N零=N·n(1＋α)·(1＋β)

2.生產(chǎn)類型：

1）單件生產(chǎn)2）成批生產(chǎn)（小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)、大批生產(chǎn)）3）大量生產(chǎn)另一種劃分方法：

1)單件小批生產(chǎn)

2)成批生產(chǎn)

3)大批大量生產(chǎn)

6.1概述一、生產(chǎn)過(guò)程與工藝過(guò)程二、機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成三、零件獲得加工精度的方法四、機(jī)械加工工藝與生產(chǎn)類型五、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)原則及原始資料

（1）零件圖紙上所有技術(shù)要求（2）經(jīng)濟(jì)上的合理性（3）安全工作條件；（4）從實(shí)際出發(fā)。（5）不斷修訂完善。工藝規(guī)程設(shè)計(jì)原則

（1）裝配圖、零件圖；（2）驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；（3）年生產(chǎn)綱領(lǐng)；（4）毛坯材料與毛坯生產(chǎn)條件；（5）制造廠的生產(chǎn)條件；

（6）設(shè)計(jì)手冊(cè)和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；

（7）國(guó)內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)資料等。工藝規(guī)程設(shè)計(jì)所需原始資料6.2機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)一、機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟1.分析圖樣；

2.工藝審查；

3.零件生產(chǎn)類型；

4.毛坯種類；

5.工藝路線；6.機(jī)床設(shè)備和工藝裝備。

7.加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差；

8.技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法；

9.切削用量和工時(shí)定額；

10.編制工藝文件。6.2機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)一、機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟二、工藝路線的擬定1.定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)精基準(zhǔn)附加基準(zhǔn)

在實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的統(tǒng)一基準(zhǔn)形式有：

1）軸類零件；

2）箱體類零；

3）盤套類零件；

4）套類零件。

采用統(tǒng)一基準(zhǔn)原則好處：

1）有利于保證各加工表面之間的位置精度；

2）可以簡(jiǎn)化夾具設(shè)計(jì)，減少工件搬動(dòng)和翻轉(zhuǎn)次數(shù)。

（1）精基準(zhǔn)的選擇◆基準(zhǔn)重合原則◆統(tǒng)一基準(zhǔn)原則

◆互為基準(zhǔn)原則軸徑軸徑錐孔主軸零件精基準(zhǔn)選擇【例】主軸零件精基準(zhǔn)選擇（1）精基準(zhǔn)的選擇◆自為基準(zhǔn)原則

【例1】床身導(dǎo)軌面磨削加工

導(dǎo)軌磨削基準(zhǔn)選擇

浮動(dòng)鏜刀塊1—工件2—鏜刀塊3—鏜桿外圓研磨示意圖【例2】鉸孔、拉孔、研磨（1）精基準(zhǔn)的選擇【例3】浮動(dòng)鏜刀塊鏜孔a）b）c）（2）粗基準(zhǔn)的選擇◆保證相互位置要求原則粗基準(zhǔn)選擇比較圖3床身粗基準(zhǔn)選擇比較工序1工序1工序2工序2

◆便于工件裝夾原則◆粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用原則

（2）粗基準(zhǔn)的選擇◆余量均勻分配原則6.2機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)一、機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟二、工藝路線的擬定1.定位基準(zhǔn)的選擇2.表面加工方法的選擇（1）各種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度（2）加工方法和加工方案的選擇

（1）各種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度圖13加工誤差與成本關(guān)系CΔ0AB

經(jīng)濟(jì)精度隨年代增長(zhǎng)和技術(shù)進(jìn)步而不斷提高

在正常加工條件下，一種加工方法所能保證的加工精度和表面粗糙度（圖AB段）加工經(jīng)濟(jì)精度加工誤差（μm）196010-110-210-319202000102101100年代圖14加工精度與年代的關(guān)系一般加工精密加工超精密加工（2）加工方法和加工方案的選擇

1）根據(jù)加工表面的技術(shù)要求，確定加工方法和加工方案2）被加工材料的性質(zhì)3）生產(chǎn)綱領(lǐng)4）本廠的現(xiàn)有設(shè)備和生產(chǎn)條件

外圓表面、孔及平面加工方案

典型表面加工路線研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂帶磨IT5Ra0.01～0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08拋光Ra0.008~1.25金剛石車IT5～6Ra0.02~1.25滾壓IT6～7Ra0.16~1.25精磨IT6～7Ra0.16~1.25精車IT7～8Ra1.25～5粗磨IT8～9Ra1.25～10半精車IT10～11Ra2.5～12.5粗車IT12～13Ra10～80圖15外圓表面的典型加工工藝路線

圖16孔的典型加工工藝路線珩磨IT5～6Ra0.04~1.25研磨IT5～6Ra0.008~0.63粗鏜IT12～13Ra5～20鉆IT10～13Ra5～80半精鏜IT10～11Ra2.5～10粗拉IT9～10Ra1.25～5擴(kuò)IT9～13Ra1.25~40精鏜IT7～9Ra0.63～5粗磨IT9～11Ra1.25～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.25餃IT6～9Ra0.32~10金剛鏜IT5～7Ra0.16~1.25精磨IT7～8Ra0.08~0.63滾壓IT6～8Ra0.01~1.25手餃IT5Ra0.08~1.25圖17平面典型加工工藝路線拋光Ra0.008?1.25研磨IT5～6Ra0.008?0.63精密磨IT5～6Ra0.04?0.32半精銑IT8～11Ra2.5?10精銑IT6～8Ra0.63～5高速精銑IT6～7Ra0.16?1.25導(dǎo)軌磨IT6Ra0.16?1.25精磨IT6～8Ra0.16?1.25寬刀精刨IT6Ra0.16?1.25粗磨IT8～10Ra1.25?10精刨IT6～8Ra0.63～5半精刨IT8～11Ra2.5～10半精車IT8～11Ra2.5～10粗銑IT11～13Ra5～20粗刨IT11～13Ra5～20砂帶磨IT5～6Ra0.01?0.32金剛石車IT6Ra0.02?1.25刮研Ra0.04?1.25精車IT6～8Ra1.25～5粗車IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.5粗拉IT10～11Ra5～206.2機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)一、機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟二、工藝路線的擬定1.定位基準(zhǔn)的選擇2.表面加工方法的選擇3.加工階段的劃分粗加工階段半精加工階段精加工階段光整加工階段2）劃分目的(1)保證零件加工質(zhì)量；(2)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷；(3)合理利用機(jī)床設(shè)備。(4)穿插熱處理工序保護(hù)精加工過(guò)的表面少受磕碰損壞。6.2機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)一、機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟二、工藝路線的擬定1.定位基準(zhǔn)的選擇2.表面加工方法的選擇3.加工階段的劃分4.工序的集中與分散工序集中工序分散4.工序集中與工序分散

傳統(tǒng)的流水線、自動(dòng)線應(yīng)用

由于市場(chǎng)需求的多變性，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的柔性要求越來(lái)越高，加之加工中心等先進(jìn)設(shè)備的采用，工序集中將越來(lái)越成為生產(chǎn)的主流方式

多品種、中小批量生產(chǎn)6.2機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)一、機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟二、工藝路線的擬定1.定位基準(zhǔn)的選擇2.表面加工方法的選擇3.加工階段的劃分4.工序的集中與分散5.工序順序的安排5.加工順序的安排

先基準(zhǔn)后其他先粗后精先主后次——有兩層含義：

1）先考慮主要表面加工，再安排次要表面加工

2）次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位進(jìn)行加工先面后孔——有兩層含義：

1）當(dāng)零件上有較大的平面可以作定位基準(zhǔn)時(shí)，先將其加工出來(lái)，再以面定位，加工孔，可以保證定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定

2）在毛坯面上鉆孔或鏜孔，容易使鉆頭引偏或打刀，先將此面加工好，再加工孔，則可避免上述情況的發(fā)生

（1）機(jī)械加工工序的安排退火：正火：調(diào)質(zhì)：預(yù)備熱處理最終熱處理去除內(nèi)應(yīng)力處理位置：粗加工前目的：改善切削性能，消除內(nèi)應(yīng)力位置：半精加工后，精加工前目的：提高強(qiáng)度、硬度

位置：粗加工前、后，半精加工后，精加工前目的：消除內(nèi)應(yīng)力，防止變形、開(kāi)裂。淬火、滲碳、氮化等時(shí)效去應(yīng)力退火5.加工順序的安排（2）熱處理和表面處理工序的安排金屬鍍層非金屬鍍層氧化膜表面處理工序檢驗(yàn)工序其它工序安排位置：工藝過(guò)程最后目的：美觀位置：去毛刺、倒鈍銳邊應(yīng)在淬火前目的：安全位置：粗加工后、關(guān)鍵工序后、送往外車間加工前后、零件全部加工結(jié)束之后質(zhì)量檢驗(yàn)特種檢驗(yàn)（無(wú)損探傷、磁力探傷、水壓、超速試驗(yàn)）去毛刺、倒鈍銳邊去磁清洗涂防銹油5.加工順序的安排（3）輔助工序的安排6.3加工余量與工序尺寸一、加工余量及其影響因素1.加工余量1.加工余量

加工余量——加工過(guò)程中從加工表面切去材料層厚度

工序（工步）余量——某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料層厚度◎?qū)τ诒话荼砻妫?-1）◎

對(duì)于包容表面（5-2）a）b）c）d）Zbab圖24工序加工余量ZbbabaZb2Zb2Zb2Zb2ab式中Zb——本工序余量；

a——前工序尺寸；

b——本工序尺寸。加工余量及其計(jì)算1加工余量

總加工余量——零件從毛坯變?yōu)槌善非谐牧蠈涌偤穸龋?-3）式中ZS——總加工余量；

Zi——第i道工序加工余量；

n——該表面加工工序數(shù)。

最大余量

最小余量（5-4）（被包容尺寸）（包容尺寸）（5-5）（被包容尺寸）（包容尺寸）

式中Zmax，Zmin，Zm——最大、最小、平均余量；

TZ

——余量公差；

amax，amin，am——上工序最大、最小、平均尺寸；

bmax，bmin，bm——本工序最大、最小、平均尺寸；

Ta——上工序尺寸公差；

Tb——本工序尺寸公差。

平均余量（5-6）（被包容尺寸）（包容尺寸）

余量公差（5-7）（被包容尺寸與包容尺寸）1加工余量6.3加工余量與工序尺寸一、加工余量及其影響因素1.加工余量2.影響加工余量的因素3.加工余量的確定2.影響加工余量的因素最小余量構(gòu)成（圖25）◎

采用浮動(dòng)鏜刀塊鏜孔式中Ry——上一工序表面粗糙度；

Ha——上一工序表面缺陷層；

ea

——上一工序形位誤差；

εb——本工序裝夾誤差。（5-8）◎

無(wú)心磨床磨外圓◎

研磨、拋光平面RyHaeaεb圖25最小加工余量構(gòu)成加工余量確定方法

計(jì)算法

經(jīng)驗(yàn)法

查表法3.加工余量的確定

需要指出的是，目前國(guó)內(nèi)各種手冊(cè)所給的余量多數(shù)為基本余量，基本余量等于最小余量與上一工序尺寸公差之和，即基本余量中包含了上一工序尺寸公差，此點(diǎn)在應(yīng)用時(shí)需加以注意。6.3加工余量與工序尺寸一、加工余量及其影響因素二、工序尺寸及其公差的確定1）確定各工序加工余量；2）從最終加工工序開(kāi)始，即從設(shè)計(jì)尺寸開(kāi)始，逐次加上（對(duì)于被包容面）或減去（對(duì)于包容面）每道工序的加工余量，可分別得到各工序的基本尺寸；3）除最終加工工序取設(shè)計(jì)尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所對(duì)應(yīng)的加工經(jīng)濟(jì)精度確定工序尺寸公差；4）除最終工序外，其余各工序按“入體原則”標(biāo)注工序尺寸公差；5）毛坯余量通常由毛坯圖給出，故第1工序余量由計(jì)算確定。表6-9

主軸孔工序尺寸及公差的確定工序名稱工序加工余量工序基本尺寸加工經(jīng)濟(jì)精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度浮動(dòng)鏜刀塊鏜0.11007Ra0.8精鏜0.5（100-0.1=）99.98Ra1.6半精鏜2.4（99.9-0.5=）99.410Ra3.2粗鏜5（99.4-2.4=）9712Ra6.3毛坯孔——（97-5=）92

——【例】表主軸孔工序尺寸及公差的確定浮動(dòng)鏜0.11007Ra0.8

精鏜0.5100-0.1=99.98Ra1.6半精鏜2.499.9-0.5=99.410Ra3.2

粗鏜599.4-2.4=9712Ra6.3毛坯孔100-8=92工序名稱加工余量