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LOGOs数控机床拆装实习数控设备应用与维护教研组数控工程系工艺规程设计培训数控设备应用与维护专业数控工程系2012年12月12日工艺规程设计❖定义：规定产品或零部件制造过程和操作方法的工艺文件❖分类：机械加工工艺规程、装配工艺规程、特种和专业工艺规程机械加工工艺

规程内容❖机械加工工艺过程卡以工序为单位简要说明产品和零部件加工过程的工艺文件，主要确定工件的加工流向，是制定其他工艺文件的基础，也是进行生产准备、编制作业计划和组织生产的依据❖加工工序卡在工艺过程卡的基础上，按每道工序所编制的工艺文件，对该工序的每个工步的加工内容、工艺参数

、操作要求及所用设备进行详细说明，指导工人生产。常见格式常见格式常见格式检验卡片工艺规程作用❖指导生产的主要技术文件❖生产组织管理和生产准备的依据❖新设计和扩建工厂的技术依据制定工艺规程的原则❖技术上先进❖经济上合理❖环境上适宜综上所述：在一定条件下，在保证质量和

生产进度的前提下，能够获得最佳的经济效益所需原始资料❖产品的装配图及零件图❖验收产品的质量标准❖产品的（年）生产纲领❖本厂的生产环境、生产条件❖国内外先进工艺及生产技术的发展状况工艺路线制定❖图样分析❖毛坯选择❖工序划分❖机床选择❖夹具选

择❖刀具选择❖量具选择❖工步设计分析零件图和产品装配图❖熟悉产品的性能、用途、工作条件❖结合总装图、部装图，了解零件在产品中的功用、工作条件❖掌握零件上影响产品性能的关键加工部位和关键技术要求❖审查图样正确性、合理性（视图、尺

寸、技术要求、材料）❖审查零件结构工艺性❖掌握零件的外形轮廓❖掌握零件的材料性能设计的零件在满足使用前提下，制造的可行性和经济性毛坯选择因素❖零件的材料及对零件力学性能的要求❖零件的结构形状与外形尺寸❖生产类型❖生产条件❖充分考虑利用新工艺、新技术、新材料零件的材料及对零件力学性能的要

求☆零件的材料是铸铁、青铜只能用铸造毛坯☆零件的材料是钢材，力学性能要求较高时，不管形状简单与复杂，都应选择锻件☆当零件力学性能无过高要求可选型材或铸钢件零件的结构形状与外形尺寸☆钢质的一般用途是阶梯轴，如果台阶直径相差不大可用棒料☆钢质的一般用途是阶梯轴，若台阶直径相差大，宜用

锻件☆大型零件一般用自由锻和砂型铸造☆中小型零件可根据需要选用模锻和各种先进铸造方法生产类型☆大批量，宜选用毛坯精度和生产效率都高的先进的毛坯制造方法☆单件、小批量宜选毛坯精度和生产效率低的一般毛坯制造方法生

产条件☆能外协不自制◇主要考虑经济性充分考虑利用新工艺、新技术、新材料☆精铸☆精锻☆冷轧☆冷挤压☆粉末冶金☆工程塑料确定毛坯（形状）❖铸件砂型铸造、精密压铸、熔模铸造、离心铸造❖锻件自由锻、模锻❖焊接件氩弧焊、气焊、手工焊、机械焊❖型钢圆钢、方钢、工字

钢、H型钢❖后续加工件确定毛坯（材料）金属材料黑色金属有色金属粉末冶金碳素钢铸铁合金钢重金属贵金属轻金属稀有金属钢的分类钢碳素钢合金钢碳素工具钢碳素结构钢合金结构钢合金工具钢特殊性能钢优质碳素结构钢碳素结构

钢低合金结构钢合金结构钢工序划分机械加工工艺过程是由一个或者若干个顺序排列的加工过程组成，整个工艺过程的每一个加工过程就是一个工序。※定义：一个人或一组人在一台机床上或一个工地，对一个或者同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程。※注：区分工序的依据，工作地是否变动；加工是否连续工序划

分原则❖按加工阶段划分❖工序集中原则❖工序分散原则❖按加工设备❖按加工刀具划分加工阶段的原因❖保证加工质量的需求❖合理使用机床设备的需求❖热处理工序的干涉❖粗加工阶段可及早的发现毛坯缺陷按加工阶段划分❖粗加工❖半精加工❖热处理❖精加工❖光整加工工序集中❖每个工序包括较多的工步，完成较多的表面

的加工任务，而整个工艺过程由较少的工序组成❖特点：工序数目少，设备数量少，减少人数和生产面积工件装夹次数少，缩短辅助时间，加工精度高利于采用高效专机和工艺设备，生产效率高生产准备工作量大，调整费时，对产品更新的适应性

差工序分散❖每个工序包含较少工步，甚至一个工步，整个过程都由较多的工序组成❖特点：工序数目多，设备数目多，人多，生产面积大可以选用最有利的切削用量机床、刀具、夹具等结构简单，调整方便生产准备工作量小，改变生产对象容易，产品适应性好工序顺序安排❖机加工

序安排基准先型先粗后精先主后次先面后孔热处理工序安排❖热处理的意义：提高工件材料的力学性能，改善工件材料的切削性能，消除工件材料内部应力❖预备热处理❖退火、正火改善切削加工性能和消除内应力，含碳量≥0.5%为了降低硬度便于切削，采用退火；含碳量≤0.3%为了避免硬度

过低切削时粘刀，采用正火提高硬度，退火、正火常安排在毛坯制造后粗加工前❖调质处理淬火后高温回火，能获得均匀细致的索氏体组织，为日后表面淬火和渗氮做组织准备，用于预备处理时，常置于粗加工之后❖时效处理消除毛坯制造和机

械加工中产生的内应力，稳定零件的加工精度时效分为自然时效和人工时效将铸件在露天放置几个月，甚至几年将铸件在入时效炉内，以50-100℃/h的速度加热到500-550℃，保温3-5h，然后以20-50℃/h的速度随炉冷却最终热处理❖主要提高零件材料的硬度、耐磨性，主要的

热处理措施有，淬火、渗碳淬火、渗氮及液体碳氮共渗❖淬火后表面产生氧化层且有一定变形，故一般安排在半精加工和精加工之间，但在淬火前需将铣槽、钻孔、攻丝、去毛刺等次要表面要加工完毕❖渗碳淬火是使零件表层增加含

碳量，淬火后表层硬度增加，芯部仍保持较高韧性❖渗氮、液体碳氮共渗根据零件的加工要求安排在粗、精磨之间或精磨后，用于装饰及防锈表面的电镀、发蓝处理，一般安排在机械加工完毕后进行外圆面加工方案序号加工方法经济精度经济粗造度适用范围1粗车IT13-1150-12.5非淬火钢的

各种金属2粗车-半精车IT10-86.3-3.23粗车-半精车-精车IT8-708-1.64粗车-半精车-精车-滚压IT8-70.2-0.02555粗车-半精车-磨削IT8-70.8-0.4淬火钢，不宜加工有色金属6

粗车-半精车-粗磨-精磨IT7-60.4-0.17粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工IT50.1-0.0128粗车-半精车-精车-金刚车IT7-60.4-0.025有色金属9粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨IT5以上0.1-0.012极高精度内圆柱面加工

方案平面加工机床选择❖根据粗精加工粗加工：老旧机床、未经磨合新机床精加工：正常耗损机床❖根据工艺内容车、铣、刨、磨、钻、镗等❖根据生产规模小规模通用机床大规模专用机床自由度及定位❖工件自由度❖六点定位原

理❖定位和夹紧❖定位类型欠定位、过定位、完全定位、不完全定位基准相关概念❖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❖分类：根据作用和应用场合而言分为设计基准工艺基准测量基准工序基准定位基准装

配基准基准❖设计基准：零件图上用以确定零件上某些点、线、面所依据的点、线、面❖工序基准：工序图上用来标注本工序加工尺寸和形位公差的基准❖定位基准：加工中工件在机床上或夹具中占据正确位置所依据的基准❖测量基准：工件在加工中和加工后测量所用的基准

❖装配基准：装配时用以确定零件在部件或产品中的相对位置所采用的基准定位基准分类❖粗基准：零件开始加工时，所有表面均未加工，以毛坯面作的定位基准❖精基准：已加工过的表面做的定位基准粗基准的选择原则❖加工余量最小的面❖不加工面❖重要表面

❖毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面❖在同一尺寸方向上只允许用一次精基准的选择原则❖基准重合❖基准统一❖自为基准❖互为基准❖装夹方便夹具作用❖较容易、较稳定保证精度❖提高劳动生产率❖扩大机床使用范围❖改善劳动条件、保证生产安全夹具组成❖定位元件❖夹紧装置❖夹

具体❖辅助元件❖对刀元件定位方式、定位元件及定位装置❖以平面定位支承钉、支承板、固定支承和浮动支承、固定支承与辅助支承❖以圆孔定位定位销、锥销❖以外圆柱面定位支承板、V型块、定位套、锥套夹具分类❖按应用范围通用夹具专用夹具组合夹具夹具分类❖按夹具动力源手动夹具气动夹具液压夹具电

动夹具磁力夹具夹具分类❖按使用机床车床夹具铣床夹具钻床夹具镗床夹具磨床夹具齿轮加工机床夹具其他机床夹具刀具选择在切削过程中，刀具的切削能力直接影响生产率、加工质量及加工成本刀具切削能力取决于：刀具材料刀具几何参数刀具材料应具备的性能❖高的硬度及耐磨性❖良好的强度及韧性❖良好的热硬性❖良

好的工艺性❖良好的经济性常用刀具材料❖高速钢以钨、铬、钒、钴为主要合金元素的高合金含量的合金工具钢❖常温硬度：63-70HRC，强度较高，韧性好，耐热温度：540-600℃❖常用牌号：W18Cr4V、W6Mo5C

r4V2❖应用：钻头、丝锥、成形刀具等复杂、小型、刚性差的低速切削刀具❖硬质合金以高硬度的难熔金属碳化物和金属粘结剂经粉末冶金制成❖常温硬度：80-90HRC，韧韧性差，强度低，耐热温度：800-1000℃❖常用牌号：YG3、YT14❖应用：YG类加工铸铁和有色金属，也适于加工不

锈钢、高温合金、钛合金等难加工材料；YT类用于钢料的连续切削；添加（胆）用于加工耐热钢、不锈钢❖陶瓷刀具AL2O3基陶瓷和SI3N4基陶瓷❖常温硬度：91-95HRC，化学稳定性好，抗粘结性好，耐热性：1200℃，强度差❖应用：高硬度材料精加工❖立方氮化硼由立方氮化硼经高温高压转变而成❖常温硬度

：96-105HRC，耐热性：1400℃，化学稳定性好，焊接性能差，抗弯强度低❖应用：高硬度、难加工材料的精加工❖金刚石通过合金触媒作用在高温高压下由石墨转化而成❖常温硬度：120HRC，耐热温度低，与铁族金属亲和作用大❖应用：有色金属、非金属材料刀具切削部分的组成❖前刀面❖主后刀面❖

副后刀面❖主切削忍❖副切削忍❖刀尖❖撗刃刀具参考平面❖基面Pr❖切削平面Ps❖正交平面Po刀具几何角度❖前角❖后角❖主偏角❖副偏角❖刃倾角刀具的分类❖整体刀具❖焊接刀具❖机夹刀具❖可转位刀具刀具的分类❖车刀❖铣刀❖镗刀❖滚刀❖钻头❖铰

刀量具选择❖通用量具游标卡尺、千分尺、内径量表❖专用量具环规、塞规等工序内容（工步）确定❖工步：一个人或一组人在同一个工作地点或同一台机床对同一个工件用同一把刀具在连续的时间内所完成的加工内容❖工步是工序的组成内容装夹找正❖直接找正❖划线找正❖用夹具找正加

工路线设计❖总原则：至上而下从外往里先开后合❖粗加工路线设计空行程最短进给行程最短逆铣❖精加工路线设计按轮廓轨迹来进行顺铣进给路线设计起刀点-刀补建立点-轮廓起点-轮廓重点-刀补取消点-刀具返回点G0/G1建立刀补切线切入切线切

出G0/G1取消刀补轮廓切削切削用量选择❖切削三要素：切削速度背吃刀量进给量切削三要素对刀具耐用度的影响❖影响程度背吃刀量进给量切削速度低高综合来看：先确定背吃刀量，其次进给量，最后确定切削速度选择原则❖在机床工艺系统刚性允许的前提下，选择极大

值❖粗加工效率至少❖精加工质量优先工艺链❖尺寸链的定义：一组相互关联的尺寸，组成封闭形式，如同链条一样环环相扣，为尺寸链❖尺寸链的组成封闭环增环减环❖尺寸链特性封闭性关联性注意：1、尺寸链计算必须首先确定封闭

环，封闭环错，一切计算全错2、确定封闭环的关键：间接获得或最后形成尺寸链的分类❖按场合分工艺尺寸链：全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链装配尺寸链：全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链零件尺寸链：全部组成环为同一零件设计尺寸所形成的尺寸链❖按环的空间位置分直线尺寸链：全部

组成环平行于封闭环的尺寸链平面尺寸链：全部组成环位于一个或几个平行平面内，其中某些组成环不平行于封闭环空间尺寸链：组成环位于几个不平行平面内的尺寸链尺寸链的计算❖直线尺寸链是工艺尺寸链的最常见形式，也是解决平面尺寸链和空间尺寸

链的基础❖尺寸链的计算方法：极值法概率法主要计算公式❖封闭环基本尺寸❖封闭环最大极限尺寸❖封闭环最小极限尺寸❖封闭环的上偏差❖封闭环的下偏差❖封闭环的公差测量基准和设计基准不重合加工尺寸链设计尺寸链A0A2A1A2A

0A1加工尺寸链计算❖加工时Ao的保证由A1和A2来实现的，即Ao为封闭环，A2为增环A1为减环❖计算关系式如下：A0=A2-A1Es0=ES2-Ei1Ei0=Ei2-ES1通过计算可得：A1=40Ei1=0Es1=0.19设计尺寸链计算

❖A0为封闭环，A2为增环，A1为减环❖计算关系如下：A0=A2-A1Es0=ES2-Ei1Ei0=Ei2-ES1计算结果：A0=40Ei0=0.17Es0=0.36分析、结论❖由此可见，测量基准和设计基准不重合，通过尺寸换算间接保证设计尺寸，零件的加工精度需要提高很多，因此在没有十

分必要时，尽量采用基准重合原则❖用换算间接保证设计尺寸只是保证设计尺寸合格的必要条件，而非充要条件，因此在换算尺寸超差时，尚需对有关尺寸进行复核，并计算间接保证尺寸的实际尺寸，才能判断该零件是否合格基准不统一ABL1=2.00280+L2=01.080−L0=1.01.0280−A、

B表示先加工表面，镗孔时为工件装夹方便以A为定位基准按工序尺寸L3进行加工尺寸链简图：注：L0为封闭环L1L2L0L3增环：L2、L3减环：L1计算如下：L3+L2-L1=L0ES3+ES2-Ei1=ES

0Ei3+Ei2-ES1=Ei0结果：L3=300ES3=+0.1Ei3=+0.2分析、结论❖此结果绝对不可能出现❖措施：改变定位方法重新分配工艺尺寸链公差❖说明当工艺基准与设计基准不重合时，通过尺寸链换算间接保证图样上某一设计尺

寸，必然要通过提高零件的加工精度来实现，若封闭环的公差大于组成环公差之和很多时刻只提高工序的加工精度来实现，若封闭环的公差小于或接近封闭环公差时，不仅改变本工序的精度还需改变其他组成环加工精度来实现，所以在工艺上认为必要时才选用基准不重合原则多尺寸同时保证工艺尺寸链计算❖零

件图上有时存在几个尺寸从同一基准面进行标注，且当该基准面精度和表面光洁度要求较高时，往往是在工艺过程中的精加工阶段进行最后加工2.004.902.004.90035.0085L1=L2=L3=1.006.842.004.90工件的加工顺序为❖半精铣孔至Ø❖插键槽至尺寸A❖淬火❖磨孔至Ø

同时间接保证键槽深度1.006.84035.00852.004.90求键槽深度A分析、计算❖封闭环：L1❖增环：A、L2/2❖减环：L3/2AL1L1/2L2/2尺寸链简图尺寸链分析计算结果❖A=90.2❖EsA=0.1825❖EiA=0.05Theend！