【文档说明】机械制造技术基础第六章.pptx，共(77)页，655.332 KB，由精品优选上传

转载请保留链接：https://www.ichengzhen.cn/view-260767.html

以下为本文档部分文字说明：

第六章工艺规程设计第一节概述第二节机械加工工艺规程设计第三节加工余量与工序尺寸第四节工艺尺寸链第五节机械加工工艺的技术经济性分析第六节机械装配工艺规程设计第七节机械产品设计的工艺性评价机器的生产过程是将原材料转变为成品的全过程。在生产过程中，凡是改变生产对象的

形状、尺寸、位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺过程，机械制造工艺过程一般是指零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程的总和。其它过程则称为辅助过程，例如运

输、第一节概述一、生产过程与工艺过程工序是组成加工工艺过程的基本单元。一个工序是指一个（或一组）工人，在一台机床（或一个工作地点），对同一工件（或同时对几个工件）所连续完成的那一部分工艺过程。制订机械加工工艺过程，必须确定该工件要经过几道工序以及工序进行的先后顺序。仅列出主要工序名称及其

加工顺序工步是在加工表面不变、加工工具不变、切削用量不变的条件下所连续完成的那部分工序。工作行程也叫进给，是加工工具在加工表面上加工一次所完成的工步。二、机械加工工艺过程的组成1.工序、工步和工作行程2.装夹和工位为完成零件的加工，必

须对工件进行装夹，它是由定位和夹紧过程组成，这一功能是由夹具完成的。采用转位或移位夹具、回转工作台或多轴机床上加工时，工件在机床上一次装夹后，要经过若干个位置依次进行加工。工件在机床上所占据的每一个位置上所完成的那一部

分工序就称为工位。1.零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。2.位置精度（平行度、垂直度、同轴度等）的获得与工件的装夹方式和加工方法有关。当需要多次装夹加工时，有关表面的位置精度依赖夹具的正确定位来保证；如果工件一次装夹加工多个表面时，各表面的位置精度则依靠机床

的精度来保证，如数控加工中主要靠机床的精度保证工件三、零件获得加工精度的方法3.尺寸精度的获得方法(1)试切法(2)定尺寸刀具法(3)(4)自动控制法生产类型的划分依据是产品或零件的年生产纲领，产品的年生

产纲领就是产品的年生产量。四、机械加工工艺与生产类型1.N=Qn(1+a%)(1+b%)式中N——零件的年产纲领(件/年)Q——n——每台产品中该零件的数量（件/a%——b%——大批量生产往往是由自动生产线、专用生产线来完成的，单件、小批生产往往是由通用设备，靠工人的技术或技

艺来完成的。数控技术及设备的智能化改善了这一状况，使单件小批生产也接近大批生产的效率及成本。单件、小批生产时，往往采用多工序集中在一起。大批量生产时，一个零件往往分成了许多工序，在流水线上协调完成加工任务。大批量生产时，产品的开

发过程和大批量制造过程中间往往还有小批量试制阶段，以避免市场风险及完善生产准备工作。2.企业组织产品的生产可以有多种模式：1)2)生产一部分关键的零部件，其余的由其它3)完全不生产零部件，只负责设计及销售。2.1.工艺规程设计须

遵循的原则1)所设计的工艺规程应能保证机器零件的加工质量(或机器的装配质量)，达到设计图样上规定的2)应使工艺过程具有较高的生产率，使产品尽3)4)注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。五、工艺规程的设计原则及原始资料2.设计工艺规程必须具备的原始资料1)2)3)4)5)制造厂的生产条件，包括

机床设备和工艺装备的规格、性能和现在的技术状态、工人的技术水平、工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气6)工艺规程设计、工艺装备设计所需要的设计7)第二节机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步

骤1.2.3.由年生产纲领研究确定零件生产类型。4.5.6.确定各工序所用机床设备和工艺装备(含刀具、夹具、量具、辅具等)7.8.9.10.(1)精基准的选择原则1)基准重合原则应尽可能选择被加工表面的设计基准作为精基准，这样可以避免由于基准2)统一基准原则应尽可能选择用同一组精基准加工工件上

尽可能多的表面，以保证各加工表面之间的相对位置精度。3)互为基准原则当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。4)自为基准原则一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身作为精基准。二、工艺路线的拟订1.(

2)粗基准的选择原则1)保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则被加工零件上如有不加工表面，应选不加工面作粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置关系。2)合理分配加工余量的原则从保证重要表面加工余量均匀考虑，应选择重要表面作

粗基准。3)便于装夹的原则为使工件定位稳定、夹紧可靠，要求所选用的粗基准尽可能平整、光洁，不允许有锻造飞边、铸造浇冒口切痕或其它缺陷，并有足够的支承面积。4)粗基准一般不得重复使用的原则在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用

一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间的位置误差会相当(2)粗基准的选择原则2.在分析研究零件图的基础上，确定加工方法1)首先要根据每个加工表面的技术要求，确2)确定加工方法时要考虑被加工

材料的性质。如，淬火钢用磨削的方法加工；而非铁金属则磨削困难，一般采用金刚镗或高速精密车削的方法3)确定加工方法要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经济性的问题。大批大量可采用专用高效率的设备，单件小批生产通常采用通用设备4)确定加工方法要考虑本厂（本车间）

的现有设备和技术条件，应该充分利用现有设备，挖掘企业潜力。(1)粗加工阶段高效地切除加工表面上的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成(2)半精加工阶段切除粗加工后留下的误差，使被加工工件达到一定精度，为精加工作准备，并完成一些次要表

面的加工(如钻孔、攻螺纹、铣键槽等)(3)精加工阶段保证各主要表面达到零件(4)光整加工阶段对于精度要求很高(IT5以上)、表面粗糙度值要求很小(Ra0.2μm以下)的表面，还需安排光整加工阶段，其主要任务是减小表面粗糙度或进一步提高尺寸精度和形状精度，但一般不能纠正表面间位置误差。

3.4.工序的集中与分散(1)按工序集中原则组织工艺过程就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一个集中工序。工序集中的的极端情况，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。(2)按工序分散原则组织工艺过程就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些，5.工序顺序的安排(1)机械加工工序

的安排1)2)3)4)先加工平面，后加工孔。(2)热处理工序及表面处理工序的安排为改善工件材料切削性能安排的热处理工序，例如退火、正火、调质等，应在切削加工之前进行。(3)其它工序的安排为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序：

1)粗加工全部结束之后；2)送往外车间加工的前后；3)工时较长和重要工序的前后；4)最终加工之后。除了安排几何尺寸检验工序之外，有的零件还要安排探伤、密封、称重、平5.工序顺序的安排6.机床设备与工艺装备的选择正确选择机床设备是一件很重要的工作，它不

但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。所选机床设备的尺寸规格应与工件的形状尺寸相适应，精度等级应与本工序加工要求相适应，电机功率应与本工序加工所需功率相适应，机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造

成本，应根据不同情况适当选择。在中小批生产条件下，应首先考虑选用通用工艺装备(包括夹具、刀具、量具和辅具)；在大批大量生产中，可根据加工要求设6.机床设备与工艺装备的选择第三节加工余量与工序尺寸一、加工余量及其影响因素1.总余量Z0与工序余量ZiZ0＝∑Zini＝1式中n——某一

表面所经历的工序数。对于非对称表面，其加工余量用单边余量Zb表示:图6-7单边余量Zb＝la-lb式中Zb——本工序的工序lb——本工序的基本la——上工序的基本尺寸。图6-7双边余量对于外圆与内孔这样的对称表面

，其加工余量用双边余量2Zb表示，对于外圆表面(图b)有：2Zb＝da-db对于内孔表面(图c)有：2Zb＝Da-Db2.影响加工余量的因素(1)上工序留下的表面粗糙度值Ry(表面轮廓最大高度)和表面缺陷层深

度Ha(2)上工序的尺寸公差Ta(3)Ta值没有包括的上工序留下的空间位置误差ea(4)本工序的装夹误差εb3.加工余量的确定(1)计算法在掌握影响加工余量的各种因素具体数据的条件下，用计算法确定加工余量是比较科学的。(2)经

验估计法加工余量由一些有经验的工程技术人员或工人根据经验确定。由于主观上有怕出废品的思想，故所估加工余量一般都偏大，此法只用于单件小批生产。(3)查表法此法以工厂生产实践和实验研究积累的经验为基础制成的各种表格数据为依据，再结合实际加工情况加以修正。1.基

准重合时的情况对于加工过程中基准面没有变换的情况，工序尺寸的确定比较简单。在决定了各工序余量和工序所能达到的经济精度之后，就可以由最后一二、工序尺寸及其公差的确定2.基准面在加工时经过转换的情况在复杂零件的加工过程中，常常出现定位基准不重合或加工过程中需要多次转换工艺基准时

，工序尺寸的计算就复杂多了，不能用上面所述的反推计算法，而是需要借助尺寸链的分析和计算，并对工序余量进行验算以校核工序尺寸及其上下偏差，在下节详述。3.孔系坐标尺寸的计算孔系的坐标尺寸，通常在零件图上已标注清楚。对于是未标注清楚的，就要计算孔系的坐标尺寸，这类问题

，可以运用尺寸链原理，作为平面尺寸链问题进行解算。第四节工艺尺寸链一、尺寸链及尺寸链计算公式1.在工件加工和机器装配过程中，由相互连接的尺寸形成的封闭尺寸组，称为尺寸链。图6-10尺寸链示例图6-11平面尺寸链示例1.2.尺寸链的分类(1)直线尺寸链直线尺寸链由彼此平行的直线尺

寸所组成。(2)平面尺寸链平面尺寸链由位于一个或几个平行平面内但相互间不都平行的尺寸组成。(3)空间尺寸链空间尺寸链由位于几个不平行平面内的尺寸组成。3.已知组成环求封闭环的计算方式称作正计算；已知封闭环求组成环称作反计算；已知封闭环及部分组

成环，求其余的一个或几个组成环，称为中间计算。三种类型两种方法用极值法解尺寸链是从尺寸链各环均处于极限条件下来求解封闭环尺寸或组成环尺寸之间关系的。用统计法解尺寸链则是运用概率论理论来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。4.极值法解尺寸链的计算公式图6-12基本尺寸、极限

偏差、公差与中间偏差(1)封闭环基本尺寸A0等于所有增环基本尺寸(Ap)之和减去所有减环基本尺寸(Aq)A0＝∑Ap-∑Aq式中m——k——kp＝1mq＝k+1(2)环的极限尺寸：Amax＝A+ESAmin＝A-EI4

.极值法解尺寸链的计算公式(3)ES＝Amax-AEI＝A-Amin(4)封闭环的中间偏差：Δ0＝∑Δp-∑Δqkp＝1mq＝k+1式中Δp——Δq——4.极值法解尺寸链的计算公式(5)封闭环公差：T0＝∑Timi＝1(6)组成环中间偏差：Δi＝(ESi+EIi)/24.极

值法解尺寸链的计算公式(7)封闭环极限尺寸：A0max＝∑Apmax-∑Aqminkp＝1mq＝k+1A0min＝∑Apmin-∑Aqmaxkp＝1mq＝k+1(8)封闭环极限偏差：ES0＝∑ESp-∑EIqkp＝1mq＝K+1EI0＝∑EIp

-∑ESqkp＝1mq＝K+14.极值法解尺寸链的计算公式5(1)封闭环中间偏差：Δ0＝∑(Δp+epTp/2)-∑(Δq+eqTq/2)kp＝1mq＝K+1(2)封闭环公差：T0＝∑kT1k0mi＝12i2i√式中ei——第ieiTi/2——第i组成环尺寸分布中心相对于公差带的偏k0——ki——

第i二、工艺尺寸链分析与计算的实例例6-1加工如图6-13a所示零件，设1面已加工好，现以1面定位加工3面和2面，其工序简图如图b所示，试求工序尺寸A1与A2图6-13工序尺寸公差计算实例解由该尺寸链可解出A2A0＝A1-A

2∴A2＝A1-A0＝(30-10)mm＝20mmES0＝ES1-EI2EI2＝ES1-ES0＝(0-0.3)mm＝-0.3mmEI0＝EI1-ES2∴ES2＝EI1-EI0＝［-0.2-(-0.3)］mm＝0.1mm第五节机械加工工艺的技术经济性分析一、时间定额

1.基本时间tmtm＝il+l1+l2nf式中i——z/apz——加工余量(mm)ap——背吃刀量(mm)n——机床主轴转速(r/min)，n＝1000v/πDf——进给量(mm/r)v——切削速度(m/min)D——加工直径(mm)l——加工长度(mm)l1——刀

具切入长度(mm)l2——刀具切出长度(mm)2.辅助时间ta3.布置工作地时间ts4.休息和生理需要时间tr5.准备与终结时间tbe一、时间定额式中N——V——C——不变成本。二、工艺成本1.零件加工全年工艺成本S与单件工艺成本StS＝VN+CSt＝V+CN

图6-17全年工艺成本与年产量N的关系图6-18单件工艺成本与年产量N的关系1.2.(1)当需评比的工艺方案均采用现有设备或其基本投资相近时，可用工艺成本评比各方案经济性的优劣。1)两加工方案中少数工序不同，多数

工序相同时，可通过计算少数不同工序的单件工序成本St1与St2St1＝V1+St2＝V2+C1NC2N图6-19单件工艺成本比较图2)两加工方案中，多数工序不同，少数工序相同时，则以该零件加工全年工艺成本(S1，S2)进S1＝NV1+C1S2＝NV2+C2

图6-20全年工艺成本比较2.(2)两种工艺方案的基本投资差额较大时，则在考虑工艺成本的同时，还要考虑基本投资差额的回收期限。投资回收期T可用下式求得：T＝＝式中ΔK——ΔS——ΔQ——由于采用先进设备促使产品上市快，工厂从产品销售中取得的全年增收总额。

K1-K2(S2-S1)+ΔQΔKΔS+ΔQ2.1.机械加工工艺过程卡片2.三、编制工艺规程文件工艺规程设计出来以后，还需以图表、卡片和文字材料的形式固定下来，以便贯彻执行。这些图表、卡片和文字材料统称为工艺文件。在生产中使用的工艺文件种类很多，这里只介绍两种最常用的工艺文

件。第六节机器装配工艺规程设计一、概述1.机器装配与装配工艺系统图根据规定的技术要求，将零件或部件进行配合和联接，使之成为半成品或成品的过程，称为装配。机器的装配是机器制造过程中最后一个环节，它包括装配

、调整、检验和试验等工作。装配过程使零件、套件、组件和部件间获得一定的相互位置关系，所以装配过程也是图6-21组件装配工艺系统图图6-22部件装配工艺系统图图6-23总装装配工艺系统图2.装配精度与装配尺寸链机

器的装配精度是根据机器的使用性能要求提出的，例如，CA6140型卧式车床的主轴回转精度要求为0.0lmm，CM6132型精密车床主轴回转精度要求就是lμm，而中国航空精密机械研究所研制的CTC-l型超精密车床的主轴

回转精度要求则高达0.05μm。机器的装配精度，不仅关系到产品质量，也关系到制造的难易和产品的成本。在装配尺寸链中，通过装配后最终形成的尺寸是装配尺寸链的封闭环，这是不同于加工工艺尺寸链的地方。装配尺寸链的

封闭环一般代表装图6-241—主轴箱2—尾座3—底板4—床身2.装配精度与装配尺寸链二、保证装配精度的4种装配方法1.采用互换法装配时，被装配的每一个零件不需作任何挑选、修配和调整就能达到规定的装配精度要求。用互换法装配，其装配精度主要取决于零件

的制造精度。根据零件的互换程度，互换法装配可分为完全互换法装配和统计互换法装配。2.采用分组装配法装配时，组成环按加工经济精度制造，然后测量组成环的实际尺寸并按尺寸范围分成若干组，装配时被装零件按对应组进行装配，以保证每组都能达到装配精度要求。3.修配装配法在单件、小批生产中装配那

些装配精度要求高、组成环数又多的机器结构时，常用修配法装配。采用修配法装配时，各组成环均按该生产条件下经济精度加工，装配时封闭环所积累的误差，势必会超出规定的装配精度要求，装配时通过修配装配尺寸链中某一组成环的尺寸(此组成环称为修配环

)，最终保证装配精度4.调整装配法装配时用改变调整件在机器结构中的相对位置或选用合适的调整件来达到装配精度的装配方法，称为调整装配法。调整装配法与修配装配法的原理基本相同。在以装配精度要求为封闭环建立的装配尺寸链中，除调整环外各组成环均以加工经济精度制造，由于扩大组成环制造公差累积造成的封

闭环过大的误差，通过调节调整件相对位置的方法消除，最后达到装配精度要求。调节调整件相对位置的方法有可动调整法、固定调整法和误差抵消调整法等3审核产品图样的完整性、正确性；对产品结构进行装配尺寸链分析，对机器主要装配技术条件要逐一进行研究分析，包括保

证装配精度的装配工艺方法、零件图相关尺寸的精度设计等；对产品结构进行结构工艺性分析，如发现问题，应及时提出，并同有关工程技术人员商讨图样修改方案，报主管领导审批。三、装配工艺规程设计1.研究产品装配图和装配技术条件2.确定装

配的组织形式(1)固定式装配固定式装配是全部装配工作都在固定工作地进行。根据生产规模，固定式装配又可分为集中式固定装配和分散式固定装配。(2)移动式装配被装配产品(或部件)不断地从一个工作地移到另一个工作

地，每个工作地重复地完成某一固定的装配工作。移动式装配又有自由移动式和强制移动式两种，前者适于在大批大量生产中装配那些尺寸和重量都不大的产品或部件；强制移动式装配又可分为连续移动和间歇移动两种方式，连续移动式装配不适于装配那些装配精度要求较高的产品。3.在划分装配单元确定装配基准零

件之后即可安排装配顺序，并以装配工艺系统图的形式表示出来。安排装配顺序的原则是:先下后上，先内后外，先难后易，先精密后一般。图6-31床身部件装配工艺系统图图6-30车床床身部件图4.划分装配工序、进行工序设计的主要任务是：1)2

)确定各工序所需设备及工具，如需专用夹3)制订各工序装配操作规范，例如过盈配合的压入力、装配温度以及拧动紧固件的额定扭矩4)5)确定各工序的时间定额，平衡各工序的装5．编制装配工艺文件单件小批生产时，通常只绘

制装配工艺系统图，装配时按产品装配图及装配工艺系统图规定成批生产时，通常还编制部装、总装工艺卡，按工序标明工序工作内容、设备名称、工夹具名在大批量生产中，不仅要编制装配工艺卡，还要编制装配工序卡，指导工人进行装配工作。此外，还应按产品装配要求，制订检验卡、试验卡等工艺文件

。对机械产品设计进行工艺性评价须与具体生产条件相联系，在大批量生产中认为图a所示箱体同轴孔系结构是工艺性好的结构；在单件小批生产中则认为图b所示同轴孔系结构是工艺性好的结构。这是因为在大批大量生产中采用专用双面组合镗床加工，此机床可以从箱体两端向中

间进给镗孔。采用专用组合镗床，一次性投资虽然很高，但因产量大，分摊到每个零件上的工艺成本并不多，经济上仍是合理的。第七节机械产品设计的工艺性评价一、概述图6-32箱体同轴孔系结构1.零件结构要素必须符合标准规定零件结构要素：螺纹、花键、齿轮、中心孔

、空刀槽等的结构和尺寸都应符合国家标准规定。2.尽量采用标准件和通用件3.在满足产品使用性能的条件下，零件图上标注的尺寸精度等级和表面粗糙度要求二、机械产品设计的机械加工工艺性评价4.5.有便于装夹的定位基准和夹紧表面6.保证能以较高的生产率加工(1)被加工表面形状

应尽量简单图6-33两种键槽结构形状二、机械产品设计的机械加工工艺性评价(2)尽量减少加工面积图6-34气缸套工作表面结构图6-35箱体零件耳座结构二、机械产品设计的机械加工工艺性评价(3)尽量减少加工过程的装夹次数图6-36零件螺孔结构设计二、机械产品设计

的机械加工工艺性评价(4)尽量减少工作行程次数图6-37零件平面结构二、机械产品设计的机械加工工艺性评价7.图a所示结构，孔的入口端和出口端都是斜面或曲面，钻孔时钻头两个刃受力不均，容易引偏，而且钻头也容易损坏，宜改用图b所示结构。图ｃ所示孔结构，入口是平的，但出口都是曲面，宜改用图d所示结

构。图6-38零件孔结构设计二、机械产品设计的机械加工工艺性评价8.加工时工件应有足够的刚性图6-39增设加强筋提高零件刚性图b所示结构有加强筋，零件刚性好，加工时不易产生变形，其工艺性就比图a所示结构好。二、机械产品设计的机械加工工艺性评价1)便于组织平行装配流水作业，可以缩短装

配周期；2)便于组织厂际协作生产，便于组织专业化生产；3)有利于机器的维护修理和运输。三、机械产品设计的装配工艺性评价1.机器结构应能划分成几个独立的装配单元2.尽量减少装配过程中的修配劳动量和机械加工劳动量图a所示结构，车床主轴箱以山形导轨作为装配基准装在床身上，装配时，装配基准面的修刮劳动量大

。图b所示结构，车床主轴箱以平导轨作装配基准，装配时，装配基准面的修刮劳动量显著减少，图b就是图6-41车床主轴箱与床身的两种不同装配结构形式在机器设计中，采用调整法装配代替修配法装配可以从根本上减少修配工作量。图6-42车床

溜板箱后压板两种不同结构2.尽量减少装配过程中的修配劳动量和机械加工劳动量3.图6-441—壳体2—轴承座3、5—轴承4—齿轮轴图6-45轴承外圈装配的两种设计方案3.