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机械加工工艺规程的制订


第5 章

机械加工工艺规程的制订

课堂讨论:产品是先销售还是先生产?

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.1基本概念
1.生产过程
生产过程:从原材料或半成品到成品制造出来的各有关劳动过程的总和称为 工厂的生产过程。 一台产品的生产过程包括的内容有: 1)原材料(或半成品、元器件、标准

件、工具、工装、设备)的购置、运 输、检验、保管;

2)生产准备工作:如编制工艺文件,专用工装及设备的设计与制造等;
3)毛坯制造; 4)零件的机械加工及热处理;

5)产品装配与调试、性能试验以及产品的包装、发运等工作。

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.1基本概念
2.工艺过程
在生产过程中凡直接改变生产对象的尺寸、形状、性能(包括 物理性能、化学性能、机械性能等)以及相对位置关系的过程。

3.机械加工工艺过程
采用机械加工方法,直接改变毛坯形状、尺寸、相对位置和 性质等,使其转变为成品的过程(以下简称工艺过程) 。

4.工艺路线
零件依次通过的全部加工过程也可称为工艺路线或工艺流程, 它表明先做什么后做什么的工作顺序。

5.工艺规程
以工艺文件的形式确定下来的机械加工工艺过程称为机械加

工工艺规程。

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.1基本概念
6.生产纲领
某种产品(或零件)的年产量称为该产品(或零件)的生产纲领。

N=Qn(1+α)(1+β) 或N=Qn(1+α+β)
N——零件的生产纲领(件) Q ——产品的年产量(台) n ——每台产品中该零件的数量(件/台) α——备品率(%) β——废品率(%)

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.1基本概念
6.生产类型
生产类型是指生产单位(企业、车间、工段、班组工作地)生

产专业化程度的分类。一般分三种生产类型。

(1)单件生产
生产中单个地生产不同结构和尺寸的产品,很少重复或不重复, 这种生产称为单件生产。

(2)成批生产
一年中分批轮流地制造几种不同的产品,每种产品有一定的数 量,工作地点的加工对象周期性重复出现,称为成批生产。

(3)大量生产
同一产品的生产数量很大,大多数工作地点重复地进行某一道 工序的加工称为大量生产。

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.1基本概念
6.生产类型
产 品 年 产 量

生产类型

工作地点 每月担负 的工序数
不作规定 >20~40 >10~20 >1~10 1

重 型 (零件质量 大于2000Kg)
<5 5~100 100~300 300~1000 >1000

中 型 (零件质量 100~2000Kg)
<20 20~200 200~500 500~5000 >5000

轻 型 (零件质量 小于100Kg)
<100 100~500 500~5000 5000~50000 >50000

单件生产 小批生产 中批生产 大批生产 大量生产

小批生产的工艺特点接近单件生产,常将两者合称为单件小批生产。
大批生产的工艺特点接近大量生产,常合称为大批大量生产。

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.2机械加工工艺规程
1.机械加工工艺过程的组成
机械加工工艺过程是由一个或者若干个顺序排列的工序组成 的。每一个工序又可以分为若干个安装、工位、工步和走刀。

(1)工序
工序是指一个(或一组)工人,在一个工作地点对同一个(或同

时对几个)工件所连续完成的那一部分工艺过程。
划分工序的依据是“三不变,一连续”。工人(操作者)、工作 地点(机床)和工件(加工对象)三个要素中任一要素的变更即构成 新的工序:连续是指工序内对一个工件的加工内容必须连续完成,否 则即构成另一工序。

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.2机械加工工艺规程
1.机械加工工艺过程的组成 (1)工序
对同一个零件,同样的加工内容可以有不同的工序安排
工序号 1 工序名称 加工小端面,钻小端面中心孔,粗车小外圆,对小端倒角。 加工大端面,钻大端面中心孔,粗车大外圆,对大端倒角。 精车外圆。 铣键槽, 手工去毛刺。 加工设备 车床 铣床 钳工台

2 3

工序号 1 2 3 4 5

工序名称 加工小端面,钻小端面中心孔,粗车小外圆,对小端倒角。 加工大端面,钻大端面中心孔,粗车大外圆,对大端倒角。 精车外圆。 铣键槽, 手工去毛刺。

加工设备 车床 车床 车床 铣床 钳工台

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.2机械加工工艺规程
1.机械加工工艺过程的组成 (2)安装
在同一个工序中,工件每定位和夹紧一

次所完成的那部分加工称为一个安装。在一
个工序中,工件可能只需要安装一次,也可 能需要安装几次。
工序号 安装号 1 1 工序内容 车小端面,钻小端面中心孔,粗车小端外圆,倒角。 设备

2
3 4 1

车大端面,钻大端面中心孔,粗车大端外圆,倒角。
精车大端外圆。 精车小端外圆。 铣键槽 手工去毛刺。

车床

2 3

铣床 钳工台

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.2机械加工工艺规程
1.机械加工工艺过程的组成 (3)工位
在工件的一次安装中,通过分度(或移位)装置,使工件相对于机床

床身变换加工位置,我们把每一个加工位置上所完成的工艺过程称为工
位。在一个安装中,可能只有一个工位,也可能需要有几个工位。

如果一个工序只有一个安装, 并且该安装中只有一个工位,则 工序的内容就是安装的内容,同 时也就是工位的内容。

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.2机械加工工艺规程
1.机械加工工艺过程的组成 (4)工步
在一个工位中,加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的

情况下所完成的加工,称为一个工步。
如果有几把刀具同时参与切削,该工序称为复合工步。

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.2机械加工工艺规程
1.机械加工工艺过程的组成 (5)走刀
在一个工步内,若被加工表面要切去的金属层很厚,需要几次切削, 则每进行一次切削所完成的那部分工艺过程称为一次走刀。 一个工步可包括一次或几次走刀。

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.2机械加工工艺规程
2.机械加工工艺规程的作用
(1)机械加工工艺规程是组织车间生产的主要技术文件 (2)机械加工工艺规程是生产准备和计划调度的主要依据

(3)机械加工工艺规程是新建或改扩建工厂、车间的基本技术文件

3.机械加工工艺规程的内容及格式
零件的机械加工工艺规程包括的内容有:加工的工艺路线,各工序 工步的加工内容,操作方法及要求,所采用的机床和刀夹量具,零件的 检验项目及方法,切削用量及工时定额等。

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.2机械加工工艺规程
3.机械加工工艺规程的内容及格式
机械加工工艺规程(工艺文件)主要有三种基本形式: 机械加工工艺过程卡

机械加工工艺卡
机械加工工序卡

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.2机械加工工艺规程
3.机械加工工艺规程的内容及格式
(1)工艺过程卡片

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.2机械加工工艺规程
3.机械加工工艺规程的内容及格式
(2)工艺卡片

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.2机械加工工艺规程
3.机械加工工艺规程的内容及格式
(3)工序卡片

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.2机械加工工艺规程
4.机械加工工艺规程的设计原则
1 )保证零件加工质量,达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。 2 )在保证加工质量的基础上,应使工艺过程有较高的生产效率和较低

的成本。
3 )应充分考虑和利用现有生产条件,尽可能做到平衡生产。 4 )尽量减轻工人劳动强度,保证安全生产,创造良好、文明劳动条件。 5 )积极采用先进技术和工艺,力争减少材料和能源消耗,并应符合环 境保护要求。

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.2机械加工工艺规程
5.机械加工工艺规程的原始资料
1)产品的全套装配图及零件图。 2)产品验收质量标准。

3)产品的生产纲领及生产类型。
4)本厂(车间)的生产条件。应全面了解工厂设备的种类、规格和精

度状况,工人的技术水平,现有的刀、夹、量具规格,以及专用设备、工艺
装备的设计制造能力 等等。 5)各种有关手册、标准等技术资料。

6)国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况。

5.1机械加工工艺过程概述 ?5.1.2机械加工工艺规程
6.机械加工工艺规程的设计步骤和内容
1. 分析零件工作图和产品 2. 工艺审查 3. 确定毛坯的种类及制造方法 4. 拟定机械加工工艺路线 5. 确定各工序所需的机床和工艺装备 6. 确定各工序的加工余量,计算工序尺寸和公差。 7. 确定切削用量。 8. 确定各工序工时定额。 9. 评价工艺路线 10. 填写或打印工艺文件。

5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择 ?5.2.1零件的结构工艺性分析
1.零件的结构工艺性
零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下,制造的 可行性和经济性。

2.零件机械加工结构工艺性的分析
1)零件结构必须符合标准规定 2)合理标注零件的尺寸、公差和表面粗糙度 合理标注尺寸应从以下几个方面考虑: 1)按加工顺序标注尺寸,避免多尺寸同时保证。 2)尽可能由定位基准或工序基准标注尺寸,避免基准不重合误差。 3)零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的标注。应根据零件的功 能,经济合理地决定。过高的要求会增加制造难度,过低的要求会影响工 作性能。 3)有便于安装的定位基准和夹紧表面 4)保证刀具正常工作和能以较高的生产率加工。

5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择 ?5.2.1零件的结构工艺性分析
3.零件的结构工艺性分析实例
序 号 零件结构 工艺性不好 工艺性好 ① 加长箱耳,不需加 长钻头可钻孔;② 只 要使用上允许,将箱 耳设计在某一端,则 不需加长箱耳,也可 方便加工 留有退刀槽,可使螺 纹清根,操作相对容 易,可避免打刀

孔离箱壁太近:① 钻 头在圆角处易引偏;② 1 箱壁高度尺寸大,需加 长钻头才能钻孔

车螺纹时,螺纹根部易 2 打刀;工人操作紧张, 且不能根除

3

插键槽时,底部无退刀 空间,易打刀

流出退刀空间,避免 打刀

5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择 ?5.2.1零件的结构工艺性分析
3.零件的结构工艺性分析实例
序 号 零件结构 工艺性不好 工艺性好 大齿轮可滚齿或插齿 加工,小齿轮可以插 齿加工

无退刀空间,小齿轮无 4 法加工

5 斜面钻孔,钻头易引偏

只要结构允许,留出 平台,避免钻头引偏

加工面设计在箱体内部, 6 加工时调整刀具不便, 也不好观察。

加工面设计在箱体外 部,方便加工

5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择 ?5.2.1零件的结构工艺性分析
3.零件的结构工艺性分析实例
序 号 零件结构 工艺性不好 工艺性好 加工面在同一高度, 一次调整刀具就可加 工两个平面。

加工面高度不同,需要 7 两次调整刀具加工,影 响生产率。

三个空刀槽的宽度有三 8 种尺寸,需用三种不同 尺寸刀具加工

同一宽度尺寸的空刀 槽,使用一把刀具就 可加工。 加工面减小,节省工 时,减少刀具损耗, 并且容易保证平面度 要求。

加工面大,加工时间长, 9 并且零件尺寸越大,平 面度误差越大

5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择 ?5.2.1零件的结构工艺性分析
3.零件的结构工艺性分析实例
序 号 零件结构 工艺性不好 工艺性好 两个键槽设置在同一 方向上,一次安装就 可对两个键槽进行加 工。

10

键槽设置在90°方向上, 需要两次安装加工。

钻孔越深,加工时间越 11 长,钻头损耗越大,并 且钻头容易偏斜。

钻孔的一端留空刀, 钻孔时间短,钻头的 寿命长,并且钻头不 易偏斜。

5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择 ?5.2.2毛坯的选择
1.毛坯的种类
(1)机械零件常用毛坯种类 铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件以及粉末冶金件和工程塑料件等。 (2)选用时应考虑下列因素: ① 零件的材料及其机械性能 ② 零件的结构形状和外形尺寸 ③ 生产类型 ④ 毛坯车间的生产条件 ⑤ 利用新工艺、新技术、新材料的可能性

5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择 ?5.2.2毛坯的选择
2.确定毛坯的形状
从减少机械加工工作量和节约金属材料,毛坯应尽可能接近零件形状。 最终确定的毛坯形状除取决于零件形状、各加工表面总余量和毛坯种类外, 还应考虑: 1)是否需要制出工艺凸台以利于工件的装夹; 2)是一个零件制成一个毛坯还是多个零件合制成一个毛坯; 3)哪些表面不要求制出(如孔、槽、凹坑等); 4)铸件分型面、拔模斜度及铸造圆角;锻件敷料、分模面、模锻斜度 及圆角半径等。

5.2零件的结构工艺性分析及毛坯的选择 ?5.2.2毛坯的选择
2.确定毛坯的形状

3.绘制毛坯-零件综合图
毛坯-零件综合图用来反映确定的毛坯的结构特征及各项技术条件。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
1.基准的概念
基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、 面。 设计时零件尺寸的标注、制造时工件的定位、检查时尺寸的测量以及装 配时零、部件的装配位置等都要用到基准的概念。 从设计和工艺两个方面看,可把基准分为两大类,即设计基准和工艺基 准。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
1.基准的概念
(1)设计基准 设计图样上标注设计尺寸所采用的基准称为设计基准。

设计基准

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
1.基准的概念
(2)工艺基准 零件在加工和装配过程中所采用的基准,称为工艺基准。 1) 工序基准 2) 定位基准

3) 测量基准
4) 装配基准

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
1.基准的概念
(2)工艺基准
1)工序基准

工序基准是在工序图上用以确定
该工序所加工表面加工后的尺寸、形 状、位置的基准。它是某一工序所要

达到的加工尺寸(即工序尺寸)的起点。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
1.基准的概念
(2)工艺基准
2)定位基准 工件在装夹过程中用作定位 的基准叫定位基准。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
1.基准的概念
(2)工艺基准 3) 测量基准 工件在加工中或加工后,测量尺寸和形位误差时所依据的基准,称为测 量基准。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
1.基准的概念
(2)工艺基准 4) 装配基准

在装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所依据的基准,称为装
配基准。 基准分析注意事项: 1)作为基准的点、线、面在工件上不一定能具体找到,而是由某些具

体表面来体现,这些表面叫基面。
2)除了尺寸关系的基准问题外,表面角度位置精度(平行度,垂直度等) 的关系,也同样具有基准关系。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
2.定位基准的选择
粗基准 在最初的工序中只能选择未经加工的毛坯表面(即铸造、锻造

或轧制等表面)作为定位基准,这种基准称为粗基准。
精基准 使用已加工过的表面作定位基准称为精基准。另外,有时为了

满足工艺需要在工件上专门设计的定位面,称为辅助基准。
辅助基准 零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作 轴类零件定位的顶尖孔,用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台

等。。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
2.定位基准的选择
(1)粗基准的选择 1)若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀,则应选该

表面为粗基准。
2)在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下,若零件上

每个表面都要加工,则应以加工余量最小的表面作为粗基准。
3)在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下,若零件有 的表面不需要加工时,则应以不加工表面中与加工表面的位置精度 要求较高的表面为粗基准。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
2.定位基准的选择
(1)粗基准的选择 4)选作粗基准的表面,应尽可能平整和光洁,不能有飞边、浇

口、冒口及其它缺陷,以便定位准确,装夹可靠。

5)粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次,否则定位误 差太大。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
2.定位基准的选择
(1)粗基准的选择

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
2.定位基准的选择
(1)粗基准的选择

工序1

工序1

工序2

工序2

床身粗基准选择比较

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
2.定位基准的选择
(2)精基准的选择
1)基准重合原则——选用被加工面设计基准作为精基准 2)“基准统一”原则

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
2.定位基准的选择
(2)精基准的选择
2)“基准统一”原则

当工件以某一组精基准定位可以较方便的加工其它各表面时,应尽
可能在多数工序中采用该组精基准定位。 ① 箱体零件用一个较大的平面和两个距离较远的孔作精基准(没有

孔时用大平面及两个与大平面垂直的边作精基准,或者专门加工出两个
工艺孔); ② 轴类零件用两个顶尖孔作精基准; ③ 圆盘类零件(如齿轮等)用其端面和内孔作精基准。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
2.定位基准的选择
(2)精基准的选择
2)“基准统一”原则 ① 箱体零件用一个较大的平面和两个距离较远的孔作精基准(没有 孔时用大平面及两个与大平面垂直的边作精基准,或者专门加工出两个 工艺孔);

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
2.定位基准的选择
(2)精基准的选择
2)“基准统一”原则 ② 轴类零件用两个顶尖孔作精基准;

③ 圆盘类零件(如齿轮等)用其端面和内孔作精基准。

采用统一基准原则好处: 1)有利于保证各加工表面之间的位置精度; 2)可以简化夹具设计,减少工件搬动和翻转次数。 采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时,需针对具体 问题进行具体分析,根据实际情况选择精基准。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
2.定位基准的选择
(2)精基准的选择
2)“基准统一”原则 ① 箱体零件用一个较大的平面和两个距离较远的孔作精基准(没有

孔时用大平面及两个与大平面垂直的边作精基准,或者专门加工出两个
工艺孔); ② 轴类零件用两个顶尖孔作精基准; ③ 圆盘类零件(如齿轮等)用其端面和内孔作精基准。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
2.定位基准的选择
(2)精基准的选择
3)“自为基准”原则 当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时,应选择加工表

面本身作为精基准。

以加工表面本身为精基准

以齿形表面定位磨内孔

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.1 定位基准的选择
2.定位基准的选择
(2)精基准的选择
4) “互为基准”原则 当两个加工面相互位置精度要求较高时,以两个需加工的表面相互

作为基准反复加工以获得均匀的加工余量和较高的位置精度。

导轨磨削基准选择
5)精基准应保证定位准确可靠,装夹方便。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.2 零件表面加工方法的选择
1.加工经济精度
加工经济精度是指在正常的加工条件下(使用符合质量标准的设备、工 艺装备和标准技术等级的工人、合理的工时定额)所能达到的加工精度和表 面粗糙度。

经济精度随年代增长和技术进步而不断提高

加工误差与加工成本的关系

加工精度与年代的关系

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.2 零件表面加工方法的选择
1.加工经济精度
各种外圆加工方法的加工经济精度和表面粗糙度
加工方法 车 加工情况 粗车 半精车 精车 金刚石车(镜面车) 粗铣 半精铣 精铣 粗磨 半精磨 精磨 精密磨(精修整砂轮) 镜面磨 粗研 精研 精密研 精 精密 加工精度(IT) 12~13 10~11 7~8 5~6 12~13 11~12 8~9 8~9 7~8 6~7 5~6 5 5~6 5 5 5 5 表面粗糙度Ra/μm 10~80 2.5~10 1.25~5 0.02~1.25 10~80 2.5~10 1.25~5 1.25~10 0.63~2.5 0.16~1.25 0.08~0.32 0.008~0.08 0.008~1.25 0.16~0.63 0.04~0.32 0.008~0.08 0.08~0.32 0.01~0.16



外磨

抛光 研磨 超精加工

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.2 零件表面加工方法的选择
1.加工经济精度
各种孔加工方法的加工经济精度和表面粗糙度
加工方法 钻 扩 加工情况 φ以下 φ以上 粗扩 一次扩孔(铸孔或冲孔) 精扩 半精铰 精铰 手铰 粗拉 一次拉孔(铸孔或冲孔) 精拉 半精推 精推 粗镗 半精镗 精镗(浮动镗) 金刚镗 粗磨 半精磨 精磨 精密磨(精修整砂轮) 粗珩 精珩 粗研 精研 精密研 加工精度(IT) 11~13 10~12 12~13 11~12 9~11 8~9 6~7 5 9~10 10~11 7~9 6~8 6 12~13 10~11 7~9 5~7 9~11 9~10 7~8 6~7 5~6 5 5~6 5 5 表面粗糙度Ra/μm 5~80 20~80 5~20 10~40 1.25~10 1.25~10 0.32~5 0.08~1.25 1.25~5 0.32~2.5 0.16~0.63 0.32~1.25 0.08~0.32 5~20 2.5~10 0.63~5 0.16~1.25 1.25~10 0.32~1.25 0.08~0.63 0.04~0.16 0.16~1.25 0.04~0.32 0.16~0.63 0.04~0.32 0.008~0.08



拉 推



内磨

珩 研磨

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.2 零件表面加工方法的选择
1.加工经济精度
各种平面加工方法的加工经济精度和表面粗糙度
加工方法 周铣 加工情况 粗铣 半精铣 精铣 粗铣 半精铣 精铣 半精车 精车 细车(金刚石车) 粗刨 半精刨 精刨 宽刀精刨 加工精度(IT) 11~13 8~11 6~8 11~13 8~11 6~8 8~11 6~8 6 11~13 8~11 6~8 6 表面粗糙度Ra/μm 5~20 2.5~10 0.63~5 5~20 2.5~10 0.63~5 2.5~10 1.25~5 0.02~1.25 5~20 2.5~10 0.63~5 0.16~1.25 2.5~20 粗拉(铸造或冲压表面) 精拉 粗磨 半精磨 精磨 精密磨 粗研 精研 精密研 10~11 6~9 8~10 8~9 6~8 6 6 5 5 5~20 0.32~2.5 1.25~10 0.63~2.5 0.16~1.25 0.04~0.32 0.16~0.63 0.04~0.32 0.008~0.08

端铣





插 拉

平磨

研磨

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.2 零件表面加工方法的选择
1.加工经济精度
各种机床加工的形位精度(括号内的数字是新机床的精度标准)
机床类型 ≤400 普通车床 最大加工直径 mm ≤800 ≤1200 圆度mm 0.02(0.01) 0.03(0.015) 0.04(0.02) 圆柱度mm/mm长 直线度mm/mm直 度 径 0.03(0.015)/200 0.015(0.01)/100 0.04(0.02)/300 0.05(0.025)/400 0.05(0.03)/300 0.06(0.03)/500 0.08(0.04)/600 0.12(0.06)/800 0.06(0.04)/300 0.16(0.08)/1000

提高精度车床
≤200 外圆磨床 最大磨削直径 mm ≤400 ≤800

0.01(0.005)
0.006(0.004) 0.008(0.005) 0.012(0.007)

0.02(0.01)/150
0.011(0.007)/500 0.02(0.01)/1000 0.025(0.015)/全长

0.02(0.01)/200

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.2 零件表面加工方法的选择
1.加工经济精度
各种机床加工的形位精度(括号内的数字是新机床的精度标准)
钻孔的偏斜度/(mm/mm长度) 机床类型 划线法 立式钻床 摇臂钻床 机床类型 ≤100 卧式镗床 镗杆直径 mm ≤160 >160 最大直径 mm ≤50 ≤200 圆度mm 外圆0.05(0.025) 孔0.04(0.02) 外圆0.05(0.03) 孔0.05(0.025) 外圆0.05(0.03) 孔0.05(0.025) 0.008(0.005)① 0.015(0.008)① 0.008(0.005) 0.3/100 0.3/100 圆柱度 mm/mm长度 0.04(0.02)/200 0.05(0.03)/300 0.06(0.04)/400 0.008(0.005)/2 00 0.015(0.008)/2 00 0.02(0.01)/300 0.009(0.005)


钻模法 0.1/100 0.1/100 孔轴心线的 平行度 mm/mm长度 孔与端面的 垂直度 mm/mm长度

直线度(凹入 ) mm/mm直径 0.04(0.02)/30 0 0.05(0.03)/50 0

0.05(0.03)/30 0

0.05(0.03)/30 0

0.015(0.008)


内圆磨床

0.013(0.008)


0.018(0.01)① 0.03(0.02)/30 0

立式金刚镗床

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.2 零件表面加工方法的选择
1.加工经济精度
各种机床加工的形位精度(括号内的数字是新机床的精度标准)
机床类型 卧式铣床 立式铣床 ≤2000 龙门铣床 最大加工宽度/mm >2000 ≤200 ≤500 插床 最大插削长度/mm ≤800 ≤1250 立轴矩台、卧轴矩台 卧轴矩台(提高精度) 平面磨床 卧轴圆台 立轴圆台 0.05(0.025)/300 0.05(0.03)/300 0.06(0.04)/500 0.07(0.05)/500 0.02(0.015)/1000 0.009(0.05)/500 0.02(0.01)/工作台 直径 0.03(0.02)/1000 0.01(0.005)/100 0.05(0.03)/1000 直线度mm/mm长 度 0.06(0.04)/300 0.06(0.04)/300 平行度(加工面对基 准面)mm/mm长度 0.06(0.04)/300 0.06(0.04)/300 0.05(0.03)/2000 0.07(0.05)/4000 0.10(0.06)/6000 0.13(0.08)/8000 垂直度

加工面对基准 面mm/mm长度
0.04(0.02)/150 0.04(0.02)/150

加工面相互间 mm/mm长度
0.05(0.03)/300 0.05(0.03)/300 0.06(0.04)/300 0.10(0.06)/500

0.05(0.025)/300 0.05(0.025)/300 0.05(0.03)/300 0.06(0.04)/500 0.07(0.05)/500 0.05(0.03)/300 0.06(0.04)/500 0.07(0.05)/500

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.2 零件表面加工方法的选择
2.加工方法的选择
在分析研究零件图的基础上,选择各表面的加工方法时,一般先选择零 件上精度要求最高的表面加工方法,这通常是指该表面的最终加工方法。主 要应考虑以下问题: (1)加工表面的精度和粗糙度要求

(2)零件的材料和热处理要求
(3)零件的生产类型 (4)本厂现有技术水平、生产条件等

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.2 零件表面加工方法的选择
3.典型表面的加工路线
(1) 外圆表面的加工路线
金 刚 石 车 IT5~6 Ra 0.02~1.25 滚 压 IT6~7 Ra 0.16~1.25 精 磨 IT6~7 Ra 0.16~1.25

研 磨 IT5 Ra 0.008~0.32
超 精 加 工 IT5 Ra 0.01~0.32 砂 带 磨 IT5 Ra 0.01~0.16 精 密 磨 削 IT5 Ra 0.008~0.08 抛 光 Ra 0.008~1.25

精 车 IT7~8 Ra1.2 5~5 粗 车 IT12~13 Ra 10~80 半 精 车 IT10~11 Ra 2.5~12.5 粗 磨 IT8~9 Ra 1.25~10

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.2 零件表面加工方法的选择
3.典型表面的加工路线
(2)孔的加工路线
扩 IT9~13 Ra 1.25~40 钻 IT10~13 Ra 5~80 半 精 镗 IT10~11 Ra 2.5~10 铰 IT6~9 Ra 0.32~10 精 镗 IT7~9 Ra 0.63~5 粗 磨 IT9~11 Ra1.25~10 精 拉 IT7~9 Ra0.16~0.63 推 IT6~8 Ra0.08~1.25 精 磨 IT7~8 Ra0.08~0.63 手铰 IT5 Ra0.08~1.25 滚 压 IT6~8 Ra0.01~1.25 金 刚 镗 IT5~7 Ra0.16~1.25 珩 磨 IT5~6 Ra0.04~1.25 研 磨 IT5~6 Ra0.008~0.63

粗 镗 IT12~13 Ra 5~20

粗 拉 IT9~10 Ra 1.25~5

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.2 零件表面加工方法的选择
3.典型表面的加工路线
(3) 平面的加工路线
粗 铣 IT11~13 Ra 5~20

半 精 铣 IT8~11 Ra 2.5? 10

精 铣 IT6~8 Ra 0.63~5
粗 磨 IT8~10 Ra 1.25? 10

高速精铣 IT6~7 Ra 0.16? 1.25
精 磨 IT6~8 Ra 0.16? 1.25 宽刀精刨 IT6 Ra 0.16? 1.25 刮 研 Ra 0.04? 1.25

抛 光 Ra0.008? 1.25 研 磨 IT5~6 Ra0.008? 0.63 导 轨 磨 IT6 Ra0.16? 1.25 砂 带 磨 IT5~6 Ra0.01? 0.32 精 密 磨 IT5~6 Ra 0.04? 0.32 金刚石车 IT6 Ra0.02? 1.25

粗 刨 IT11~13 Ra 5~20

半 精 刨 IT8~11 Ra 2.5~10

精 刨 IT6~8 Ra 0.63~5

粗 车 IT12~13 Ra 10~80
粗 拉 IT10~11 Ra 5~20

半 精 车 IT8~11 Ra 2.5~10
精 拉 IT6~9 Ra 0.32~2.5

精 车 IT6~8 Ra 1.25~5

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.3 加工阶段的划分
(1) 加工阶段的分类
粗加工阶段——主要任务是去除加工面多余的材料 半精加工阶段——使加工面达到一定的加工精度,为精加工作好准备 精加工阶段——使加工面精度和表面粗糙度达到要求 荒加工阶段——对精度和表面粗糙度较低的毛坯表面可以在粗加工之前 进行荒加工

光整加工阶段——对于特别精密的零件,安排此阶段

(2) 划分加工阶段的意义
有利于保证零件的加工精度;零件表面的精加工安排在最后,可防止或 减少表面损伤。 有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持;

有利于合理安排热处理、检验工序;
可及早发现毛坯缺陷,及时修补或报废,以减少损失。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.4 机械加工顺序的安排
1.机械加工表面顺序的安排
(1)先基准后其他——先加工基准面,再加工其他表面 (2)先面后孔——有两层含义: 1)当零件上有较大的平面可以作定位基准时,先将其加工出来, 再以面定位,加工孔,可以保证定位准确、稳定 2)在毛坯面上钻孔或镗孔,容易使钻头引偏或打刀,先将此面加

工好,再加工孔,则可避免上述情况的发生
(3)先主后次——也有两层含义: 1)先考虑主要表面加工,再安排次要表面加工,次要表面加工常

常从加工方便与经济角度出发进行安排
2)次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求,常常要求在主 要表面加工后,以主要表面定位进行加工 (4)先粗后精

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.4 机械加工顺序的安排
2.热处理和表面处理工序的安排
(1) 为了改善工件材料切削性能而进行的热处理工序(如退火、正火 等),应安排在切削加工之前进行。 ( 2 )为了消除内应力而进行的热处理工序(如退火、人工时效),最 好安排在粗加工之后,精加工之前进行;有时也可安排在切削加工之前进行。 ( 3 )为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序(如调质、

淬火等)通常安排在粗加工后、精加工前进行。其中渗氮淬火一般安排在切
削加工后,磨削加工前进行。而表面淬火和渗氮等变形小的热处理工序,允 许安排在精加工后进行。

( 4)为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以及以装
饰为目的的热处理工序或表面处理工序(如镀铬、镀锌、氧化、煮黑等)一 般放在工艺过程的最后。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.4 机械加工顺序的安排
3.辅助工序的安排
1) 重要工序的加工前后; 2) 不同加工阶段的前后,如粗加工结束、精加工前;精加工后,精密加 工前; 3) 工件从一个车间转到另一个车间前后; 4) 零件的全部加工结束后。

此外,对于某些零件需要特殊检验,如 X 射线检查、超声波探伤检查,
应安排在工艺过程的开始。用于表面质量检验的磁力探伤荧光检验,安排在 精加工前后。密封性检验、平衡和重量检验等,通常安排在工艺过程的最后

阶段。
零件切削加工结束以后,若有合装加工在合装前应先安排去毛刺工序。 进入装配前应安排清洗工序。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.5 工序集中与分散
1.工序集中
工序数少而各工序的加工内容多,称之为工序集中。

工序集中的特点
( 1 )在一次安装中可加工出多个表面,不但减少了安装次数,而且易 于保证这些表面之间的位置精度;

(2)有利于采用高效的专用机床和工艺装备;
( 3 )所用机器设备的数量少,生产线的占地面积小,使用的工人也少, 易于管理; (4)机床结构通常较为复杂,调整和维修比较困难。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.5 工序集中与分散
2.工序分散
工序数多而各工序的加工内容少,称之为工序分散。

工序分散的特点
(1)使用的设备较为简单,易于调整和维护; (2)有利于选择合理的切削用量;

(3)使用的设备数量多,占地面积较大,使用的工人数量也多。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.6 加工设备及工装的选择
1.机床的选择
( 1 )机床的加工范围应与零件的外廓尺寸相适应;机床的主要规格尺 寸应与加工工件的外形轮廓尺寸相适应,即小工件应选小的机床,即大工件 应选大的机床,做到设备合理使用。 ( 2 )机床的精度应与工序加工要求的精度相适应;机床的精度应与要 求的加工精度相适应。对于高精度的工件,在缺乏精密设备时,可以通过设 备改装,以粗干精。

(3)机床的生产率应与零件的生产类型相适应。
(4)机床的选择应结合现场的实际情况。 (5)合理选用数控机床。

5.3机械加工工艺路线制订 ?5.3.6 加工设备及工装的选择
2.工艺装备的选择
(1) 夹具的选择 在单件小批生产中,应尽量选用通用夹具和组合夹具。在大批大量生产中,则 应根据工序加工要求设计制造专用夹具。在数控机床、加工中心上可选用组合夹具。 (2)刀具的选择 刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、

所要求的精度和表面粗糙度、生产率及经济性等,在选择时一般应尽可能采用标准
刀具,必要时可采用高生产率的复合刀具和其它一些专用刀具。 (3)量具的选择

量具的选择主要是根据生产类型和要求检验的精度。在单件小批生产中,应尽
量采用通用量具量仪,而在大批大量生产中则应采用各种量规和高效率的检验仪器 和检验夹具等。

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.1 各工序的加工余量确定
1.基本概念
在切削加工过程中,为了使零件得到所要求的形状、尺寸和表面质量,必须从 毛坯表面上切除的金属层厚度称为机械加工余量

(1)总加工余量
从毛坯表面切去全部多余的金属层厚度,此金属层厚度即为总加工余量。即毛 坯尺寸与零件图的设计尺寸之差。

(2)总加工余量
完成某一工序所切除的金属层厚度。即工件在某一工序前后尺寸之差。

Z总 ? Z1 ? Z 2 ? ? ? ? ? Z i ? ? ? ? ? Z n

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.1 各工序的加工余量确定
1.基本概念 工序加工余量有下面两 种情况: ( 1 )在平面上,加工 余量为非对称的单边余 量。 ( 2 )在回转表面(外 圆及孔)上,加工余量 为对称余量。
Z Z
Z Z

a

b

Z

db

da

da

db

a b

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.1 各工序的加工余量确定
2.加工余量的确定

非对称的单边余量 外表面 Zb=a-b 内表面 Zb=b-a

回转体表面(外圆和孔)上的加工余量 为对称的双边余量
轴 2Zb=da-db 孔 2Zb=db-da

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.1 各工序的加工余量确定
2.加工余量的确定
加工余量及其公差 加工余量有: 基本(或公称)加工余量 最大加工余量
前工序基本尺寸 本工序基本尺寸 最大加工余量 基本加工余量 最小加工余量

最小加工余量
被包容面(轴) 基本加工余量=前工序基本尺寸一本工序基本尺寸;

最小加工余量=前工序最小尺寸一本工序最大尺寸;
最大加工余量=前工序最大尺寸一本工序最小尺寸; 工序余量公差=前工序尺寸公差+本工序尺寸公差。 通常情况下,余量是指基本加工余量(公称加工余量)而言
本工序尺寸公差 前工序尺寸公差

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.1 各工序的加工余量确定
2.加工余量的确定

Z min ? Ry ? H a ? ? ea ? ? b ?

最小余量构成

式中 Ry——上一工序表面粗糙度; Ha——上一工序表面缺陷层; ea ——上一工序形位误差; εb——本工序装夹误差。 采用浮动镗刀块镗孔(不能矫正孔
的轴线歪斜和位置偏差)

Z min ? 2 ? Ry ? H a ?
最小加工余量构成

εb

ea

Ha

Ry

Z min ? 2 ? Ry ? H a ? ? 2 ? ea ? ? b ?

? 平面加工? ? 轴、孔加工?

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.1 各工序的加工余量确定
2.加工余量的确定
在加工过程中,实际切去的余量大小是变化 的。因此,加工余量又分为公称加工余量 Z 、最 大加工余量Zmax和最小加工余量Zmin。 最小加工余量,就是保证该工序加工表面的 精度和表面质量所需切除的金属层的最小深度。 最小加工余量Zmin :Zmin=amin-bmax
本工序基本尺寸b 前工序基本尺寸a

加工方向

最大加工余量Zmax :Zmax=amax-bmin
加工余量变化的公差则为 TZ=Zmax-Zmin=amax-amin+bmax-bmin=Ta+Tb
Tb

式中 TZ ——加工余量的公差;
Ta、Tb ——分别为上工序、本工序加工尺寸的公差。

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.1 各工序的加工余量确定
2.加工余量的确定 孔距和毛坯尺寸公差带常取对称公差带标注

对于某工序加工尺寸 (工序尺寸) 的公差,一般按“入体原则”标注,
(1)对被包容面(轴),最大加工尺寸就是基本尺寸,取上偏差为零; (2)对包容面(孔),最小加工尺寸就是基本尺寸,取下偏差为零。
前工序基本尺寸a

在图中,本工序的最大加工尺寸 为基本尺寸b,因此公称余量Zb为 Zb=amax-bmax = Zmin+Ta 即本工序的公称余量为本工序的最小 余量与上工序的加工尺寸公差之和。
Tb

本工序基本尺寸b

加工方向 Zb

Zmin

Ta

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.1 各工序的加工余量确定
3.确定加工余量的方法
(1)计算法 应用上述公式进行相应的余量计算,能确定最合理的加工余量,

节省金属,但必须有可靠的实验数据资料,否则较难进行,目前应用很少,有时在 大批量生产中应用。 (2)经验估算法 此法是根据经验确定加工余量的方法。为了防止工序余量不

够而产生废品,所估余量一般偏大,所以此法常用于单件小批生产、对毛坯总余量

必须保证切除毛坯制造时的缺陷;如铸造毛坯时有氧化层、脱碳层、高低不平、气
孔和裂纹的深度等。铸铁毛坯顶面缺陷为 1~6mm,底面和侧面为1~2mm;铸钢件缺 陷比铸铁件深1~2mm;碳钢锻件缺陷为0.5~1mm。其次是机械加工和热处理时所造

成的误差。在估算余量时,必须考虑上述因素。

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.1 各工序的加工余量确定
4.确定工序尺寸一般方法
1)确定各工序加工余量; 2)从最终加工工序开始,即从设计尺寸开始,逐次加上(对于被包容面)或减 去(对于包容面)每道工序的加工余量,可分别得到各工序的基本尺寸; 3)除最终加工工序取设计尺寸公差外,其余各工序按各自采用的加工方法所对 应的加工经济精度确定工序尺寸公差;

4)除最终工序外,其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差;
5)毛坯余量通常由毛坯图给出,故第1工序余量由计算确定。

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
1.尺寸链
(1)尺寸链基本概念
互相联系、并按一定顺序排列成封闭图形的尺寸组合,称为尺寸链。

在机械加工过程中,每道工序所应保证的尺寸叫工序尺寸,其公差即工序尺寸公差。

(2)尺寸链的种类
按应用范围分 由单个零件在工艺过程中的有关尺寸所组成的尺寸链称为工艺尺寸链,

在机器的设计和装配的过程中,由有关的零(部)件上的有关尺寸所组成的尺寸链,
称为装配尺寸链。 按尺寸链各环的几何特征分 长度尺寸链——尺寸链中各环均为长度量。 角度尺寸链 ——尺寸链中各环均为角度量。由于平行度和垂直度分别相当于 0? 和90? ,因此角度尺寸链包括了平行度和垂直度的尺寸链。 按各组成环所在的空间位置分:线性尺寸链 和 平面尺寸链

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
1.尺寸链 (3)尺寸链的特点

【例 】 工艺尺寸链示例:工件A、C面已加工好,现以A 面定位用调整法加工B面,要求保证B、C面距离A0
0.05 A C A0 B a1 A a) A2 b) c) a0 0.1 C

工艺尺寸链

尺寸链特点: ?封闭性 ?关联性

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
1.尺寸链 (4)尺寸链的组成
0.05 A C A0 B a1 A a) A2 a0 b) c) 0.1 C

工艺尺寸链

封闭环——在零件加工过程或机器装配过程中最终形成的环(或间接得到的环) 组成环——尺寸链中除封闭环以外的各环。对于工艺尺寸链来说,组成环的尺寸 一般是由加工直接得到的 ? 增环——该环变动(增大或减小)引起封闭环同向变动(增大或减小)的环 ? 减环——该环变动(增大或减小)引起封闭环反向变动(减小或增大)的环

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
1.尺寸链 (5)判别尺寸链的增减环
0.05 A

C A0 B a1 a0 b) c) 0.1 C

A 判别增减环

a)

可在绘制尺寸链图时,用首尾相接的单向箭头顺序表示各环。方法为从封闭环 开始任意规定一个方向,然后沿此方向,绕尺寸链依次给各组成环画出箭头。凡是 与封闭环箭头方向相反者为增环,相同者为减环。

A2

工艺尺寸链

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
1.尺寸链 (5)判别尺寸链的增减环
0.05 A

C A0 B a1 a0 b) c) 0.1 C

A

a)

图示尺寸链中,尺寸A0是加工过程间接保证的,因而是尺寸链的封闭环;尺寸 A1和A2是在加工中直接获得的,因而是尺寸链的组成环。其中, A1为增环, A2为 减环。

A2

工艺尺寸链

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
1.尺寸链 (6)尺寸链极值计算方法
尺寸链的计算可以用极值法(极大极小法)或概率法(统计法),目前生产中 一般采用极值法,概率法主要用于生产批量大的自动化及半自动化生产,以及环数 较多的装配过程。

?封闭环基本尺寸计算公式

i ?1 i ? m ?1 尺寸链封闭环的基本尺寸,等于各增环的基本尺寸之和减去各减环基本尺寸 之和。

A0 ? ? Ai ?

m

? Ai

n ?1

封闭环极限尺寸计算公式

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
1.尺寸链 (6)尺寸链极值计算方法 ?封闭环基本尺寸计算公式
n ?1

i ?1 i ? m ?1 封闭环的基本尺寸,等于各增环的基本尺寸之和减去各减环基本尺寸之和。

A0 ? ? Ai ?
m

m

? Ai
n ?1

封闭环极限尺寸计算公式

A 0 max ?

A 0 min ?

i ?1 m

? A i max ? ? A i min

i ?1

? A i min ? ? A i max
i ?m ?1

i ?m ?1 n ?1

封闭环的最大值等于所有增环的最大值之和减去所有减环的最小值之和;
封闭环的最小值等于所有增环的最小值之和减去所有减环的最大值之和。

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
1.尺寸链 (6)尺寸链极值计算方法 ?封闭环上下偏差计算公式
ES ( A 0 ) ?
m i ?1
m

? ES ( A i ) ? ? EI ( A i )
i ?m ?1
n ?1 ? ?

?

n ?1

?

EI ( A 0 ) ?

i ?1

? EI ( A i ) ? ? ES ( A i )
i ?m ?1

封闭环的上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之和。 封闭环的下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之和。

?公差计算公式
T( A 0 ) ? ? T( A i )
i ?1 n ?1

封闭环公差等于各组成环公差之和。

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
1.尺寸链 (7)尺寸链概率计算方法
?封闭环公差与各组成环公差之间的关系
n ?1 i ?1

T( A 0 ) ?

? T( A i )

2

在组成环公差不变时,由概率法计算出的封闭环公差要小于极值法计算的结果

尺寸链的计算形式
正计算 求解封闭环 验证设计的正确性以及审核图纸 反计算 求各组成环公差 封闭环的公差值合理地分配 产品设计、装配和加工 给各组成环

中间计算 已知封闭环的尺寸及公差和部分组成环的尺寸及公差, 求某一组成环的公差。各种尺寸链计算

5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定 ?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
2.工序尺寸及其公差的确定 (1)简单工序尺寸及其公差的确定
? 0.035 ? 100 0 的设计要求为:
工序名称 加工余量 (查)

主轴孔工序尺寸及公差的确定,加工过程:粗镗→半精镗→精镗→浮动镗,孔

加工方法的经济精度确定
加工经济精度(IT) (查) 工序尺寸及公差 (查)入体原则 表面 粗糙度 (查)

工序基本尺寸 (计算)

浮动镗 精镗 半精镗 粗镗 毛坯孔

0.1
0.5 2.4 5

100
100-0.1=99.9 99.9-0.5=99.4 99.4-2.4=97 97- 5 =92

7
8 10 12
+2 -1

? 0.035 ?1000 ? 0.054 ?99.90
? 0.14 ?99.40 ? 0.35 ?970

Ra 0.8 Ra 1.6 Ra 3.2 Ra 6.3

2 ?92 ? ?1

5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定 ?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
2.工序尺寸及其公差的确定 (2)基准不重合时的尺寸换算

例: 图示工件 ,以底面A定位,加工台阶面B, ?0.25 保证尺寸 A0 ? 25 0 ,试确定工序尺寸A2。
0.05 A

A1 ? 60?0 0.1

C
B 0.1 C a1 A0 a0 b) c)

A

a)

工艺尺寸链示例

A2

5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定 ?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
2.工序尺寸及其公差的确定 (2)基准不重合时的尺寸换算
0.05 A C B 0.1 C a1 A a) A0 a0 b) c)

A

(1)画出尺寸链如图b)所示;

(2)判断封闭环和组成环及其增减性;
封闭环是A0;组成环是A1和A2,其中A1是增环、 A2是减环

A2

5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定 ?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
2.工序尺寸及其公差的确定 (2)基准不重合时的尺寸换算
0.05 A C B 0.1 C a1 A a) A0 a0 b) c)

A

(3)根据极值法计算

A0=A1-A2

A2=A1-A0=60-25=35
EI ( A0 ) ? ? EI ( A) ? ? ES( A)

ES( A0 ) ? ? ES( A) ? ? EI ( A)

+0.25=0-EI(A2)
EI(A2)=0-0.25=-0.25
0.1 0 A 2 ? 35? ? 34 . 9 ? 0.25 ? 0.15

A2

0=-0.1-ES(A2) ES(A2)=-0.1

5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定 ?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
2.工序尺寸及其公差的确定 (2)基准不重合时的尺寸换算
极值法竖式计算

环 增环A1 减环A2 封闭环A0
? 0.25 250

基本尺寸

ES

EI

600 ? 0.1

60 -35 25

0 +0.25 +0.25 A2=35

-0.1 +0.1 0

★增环:上、下偏差照抄; ★减环:上、下偏差对调变号 ★减环的基本尺寸前冠以负号 ★三列的数值作代数和,得到封闭环的基本 尺寸、上偏差及下偏差。

EI(A2)=-0.25 ES(A2)=-0.1

A 2 ? 35

? 0.1 ? 0.25

5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定 ?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
2.工序尺寸及其公差的确定 (3)工序尺寸余量的工序尺寸链
例5-2:如图5-31a所示为某小轴工件轴向尺寸的加工工艺过程。其加工工序为: 工序Ⅰ,粗车小端外圆、肩面及端面,直接获得尺寸A1= 工序Ⅱ,车大端外圆及端面,直接得尺寸A3= 20.5?0.1
0

52?0.5 220 ?0.3和A2=
0 和 A5 = 200 50 ?0.1 ?0.2

0

工序Ⅲ,精车小端外圆、肩面及端面,直接得尺寸人A4=
试检查轴向余量。

5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定 ?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
2.工序尺寸及其公差的确定 (3)工序尺寸余量的工序尺寸链 ES EI 基本尺寸 A1 22 0 -0.3 A3 -20.5 +0.1 0
Z3 1.5 基本尺寸 A3 20.5 A4 -20 Z4 0.5 基本尺寸 A2 52 A3 20.5 A1 -22 A5 -50 Z5 0.5 +0.1 ES 0 +0.1 +0.1 ES 0 0 +0.3 +0.2 +0.5 -0.3 EI -0.1 0 -0.1 EI -0.5 -0.1 0 0 -0.6

Z3= 1.5?0.3 , Z3max=1.6, Z3min=1.2 Z4=0.5±0.1 Z4max=0.6 Z4min=0.4

?0.1

Z3、Z4、Z5为封闭环

?0.5 Z5= 0.5 ?0.6 Z5max=1 Z5min=-0.1为负不合适

5.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定 ?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
2.工序尺寸及其公差的确定 (3)工序尺寸余量的工序尺寸链
从计算结果检查余量的最大值和最小值是否合适,余量过大浪费材料及工时, 过小余量又会造成工件表面缺陷层去除不掉,因此 Z3 和 Z4 的余量是合适的,而 Z5min出现负值,说明精车时可能没有余量,这是不允许的,必须重新调整前面有关

工序尺寸或公差。
若改

A1 ? 21.7 0 ?0.2
ES 0 0 +0.2 +0.2 +0.4

A2 ? 520 ?0.3
EI -0.3 -0.1 0 0 -0.4

基本尺寸 A2 52 A3 20.5 A1 -21.7 A5 -50 Z5 0.8

Z5=0.8±0.4, Z5max=1.2, Z5min=0.4 余量就合适了

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
2.工序尺寸及其公差的确定 (4)以需继续加工表面标注的工序尺寸及其公差的计算

【例】 图示键槽孔加工过程如下: 0.03 1) 拉内孔至 D1 ? ?57.75?0 ; 2) 插键槽,保证尺寸x;3) 热处理 0.03 0.25 4) 磨内孔至 D2 ? ? 58?0 ,同时保证尺寸 H ? 62?0 。 试确定尺寸 x 的大小及公差。 【解】 建立尺寸链如 图b 所示,H是间 接保证的尺寸, 因而是封闭环。 计算该尺寸链, D1 可得到:
x H

x

0.235 x ? 61.875? ?0.015 0.22 ? 61.89?0

D2

R2

R1

H

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
2.工序尺寸及其公差的确定 (4)以需继续加工表面标注的工序尺寸及其公差的计算

? 讨论:在前例中,认为镗孔与磨孔同轴,实际上存在偏 心。若两孔同轴度允差为 φ0.05 ,即两孔轴心偏心为 e = ±0.025。将偏心 e 作为组成环加入尺寸链
0.025

e

H1

x

x
H2 R2 R1 H

D1

D2
0.21 ?0.17 重新进行计算,可得到:x ? 61.875? ? 61.905 ?0.04 0

0.025

5.4

加工余量、工序尺寸及其公差的确定

?5.4.2 工序尺寸及其公差的确定
2.工序尺寸及其公差的确定 (4)以需继续加工表面标注的工序尺寸及其公差的计算 拉键槽保证尺寸x,这时的工序尺寸只能从留有磨削余量的内孔下母 线注出,就是说标注工序尺寸的基准是还需要继续加工的设计基准。 为了简化,热处理后可以认为内孔没有变形误差

? 重要说明:
? ①半径尺寸和公差是直径的尺寸和公差的一半;

r ? ?r ?
?

d ?d ? 2 2

②同轴度写成对称形式,基本尺寸为0,位置没有规定,可以在拉小孔半径上,也 可以在磨大孔半径上,与计算结果没有影响,但是它是增环还是减环随着所放置位

置的不同而不同。

(5)保证渗氮、渗碳层深度的工序尺寸计算
【例 】
如图所示偏心零件,表面 A 要求渗碳处理,渗碳层深度规 定为 0.5~0.8mm。与此有关的加工过程如下: 1) 精车A面,保证直径 D1 ? ? 38.4?0 ; 0.1 2) 渗碳处理,控制渗碳层深度H1; 3) 精磨A面保证直径尺寸D2 ? ? 38?0 0.016 ,同时保证规定的渗碳层深度。 试确定H1的数值。 在该尺寸链中,H0 是 最终的渗碳层深度, 是间接保证的,因而 是封闭环。
渗碳层深度可以写成:
? 0.3 H 0 ? 0.50 mm

【解】建立尺寸链,如图 b,

A
H1 D2 D1 R1 H0 b) R2

H0 a)

计算该尺寸链,可得到:
0.25 H1 ? 0.7 ? ? 0.008 mm

渗碳层深度尺寸换算

H1

(6)表面一次加工后需要同时 保证多个设计尺寸及公差
【例 】 图示阶梯轴, A面是轴向的主要设计基准,
A
B

直接从它标注的有两个设计尺寸:AB 和AC。
? 0.1 AB ? 400 mm AC ? 160 ? 0.15mm

C

加工有关的工序和工序尺寸是: 1 )以精车过的 A 面为测量基准精车 B 面,保证工
L1 车削 L2

序尺寸Ll ;以精车过的 B面为测量基准精车 C 面,
保证工序尺寸L2; 2)热处理后对A面进行磨削,控制尺寸 接保证。 试确定工序尺寸L2及其公差。
磨削

L3

?0.1 L3 ? 400

L0
L3 L0 L2

另一个设计尺寸160±0.15mm则作为封闭环L0被间

(6)表面一次加工后需要同时 保证多个设计尺寸及公差
A B C



根据工艺过程可建立以设计尺寸

L0=160±0.15mm 为封闭环的尺寸链。 ?0.1 在该尺寸链中,已知: L3 ? 400 mm L0=160±0.15mm , 可 求 出 ( 极 值 算 法):
车削
L1

L2

L2 ? 120.050 ?0.2 mm

L3

磨削
L3

L0

L2 L0

(7)靠火花磨削的工序尺寸计算
【例 】 图示阶梯轴, 其加工顺序为:工序1:以 A面定位,精车B、C端面,得到尺寸L1和L2,工 序2:以A面定位,靠火花磨削B面,保证尺寸AB 和BC。求精车时的工序尺寸L1和L2。

AB ? 800 ? 0.11 mm BC ? 1400 ? 0.12 mm
靠火花磨削是一种 定量磨削,是指 在磨削工件端面时,由工人凭经验根据

精车

L1

L2

砂轮磨工件时产生的 火花大小来判断磨 Z 80 去余量多少 ,磨削时不再测量工序尺寸, 从而间接保证加工尺寸的一种磨削方法。

L1

L2
1400 ? 0.12

0 ? 0.11

Z L1 Z

L2
1400 ? 0.12

800 ? 0.11

(7)靠火花磨削的工序尺寸计算
解:
根据工艺过程可建立以经过靠火花磨 削以后得到的两个尺寸 800 和 ? 0.11
0 ? 0.12
Z
L1

140

mm为封闭环的两个尺寸链。

L2
1400 ? 0.12

可求出(极值算法): 靠火花磨削余量按照经验取

800 ? 0.11

Z

Z ? 0.1 ? 0.02mm
0.02 0 L1 ? 80.1? ? 80 . 08 ? 0.09 ? 0.07 mm

L 2 ? 139.9

? 0.02 ? 0.10

? 139.88

0 ? 0.08

mm

5.6 生产率与经济性分析 ?5.6.1 时间定额的估算
1.相关定义 劳动生产率是指工人在单位时间内制造的合格产品的数量,或者指制造单位产
品所耗费的劳动时间。劳动生产率一般通过时间定额来衡量。

时间定额是指在一定生产条件下,规定完成一件产品或完成一道工序所需消耗
的时间。时间定额不仅是衡量劳动生产率的指标,也是安排生产计划,计算生产成 本的重要依据,还是新建或扩建工厂(或车间)时计算设备和工人数量的依据。 完成零件一道工序的时间定额,称为单件时间定额。

5.6 生产率与经济性分析 ?5.6.1 时间定额的估算
单件时间定额包括下列组成部分 ?基本时间:直接改变生产对象的性质,使其成为合格产 品或达到工序要求所需时间(包括切入、切出时间) ?辅助时间:为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作时 间,如装卸工件、启停机床、改变切削用量及进退刀等 ?布置工作地时间:包括更换刀具、润滑机床、清理切屑、 收拾工具等。 ?休息和生理需要时间:工人在工作班内,为恢复体力和 满足生理需要所需时间 ?准备终结时间:如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、 调整机床、发送成品等

5.6 生产率与经济性分析 ?5.6.1 时间定额的估算
基本时间 指直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置与表面质量等所耗费的时 间。对机械加工来说,则为切除金属层所耗费的时间(包括刀具的切入和切 出时间),又称机动时间。

T基本 ?

L ? L1 ? L2 ? ? D( L ? L1 ? L2 ) Z b ?i ? ? n? f 1000 vf ap

L——零件加工表面长度(mm); L1、L2——刀具的切入和切出长度(mm); n——工件每分钟转数(r/min); f——进给量(mm/r); i——进给次数(切削余量Zb/背吃刀量ap); v——切削速度(m/min)。

5.6 生产率与经济性分析 ?5.6.2 提高劳动生产率的途径
1.缩短基本时间 提高切削用量v、f、ap,减少切削长度L和加工余量Z都可以缩短基本时 间。 2.缩短辅助时间 直接缩短辅助时间 采用先进的高效夹具可缩短工件的装卸时间。
使辅助时间与基本时间重合 采用两工位或多工位的加工方法,使辅助时间与基

本时间重合。当一工位上的工件在进行加工时,同时在另一工位的夹具中装卸工件。 同时缩短基本时间和辅助时间 采用多件加工,机床在一次装夹下同时加工几个 工件,从而使分摊到每个工件上的基本时间与辅助时间都能够缩短。

5.6 生产率与经济性分析 ?5.6.2 提高劳动生产率的途径
3.缩短准备终结时间 采用可换刀架和刀夹。 采用刀具的微调机构和对刀的辅助工具。 采用准备终结时间少的先进加工设备。这类机床的特点是所需的准备终 结时间很短,可以灵活改变加工对象。 在成批生产中,除设法减少安装刀具、调整机床等时间外,应尽量扩大 制造零件的批量,减少分摊到每一个零件上的准备终结时间。 因此设法使零件通用化和标准化,采用成组工艺是缩减准备终结时间的 好途径。

5.6 生产率与经济性分析 ?5.6.2 提高劳动生产率的途径
4.采用先进的工艺方法 采用先进工艺方法是提高劳动生产率极为有效的手段。主要有下面几种: 1) 采用先进的毛坯制造 2) 采用少、无切屑新工艺 3) 采用特种加工 4) 改进加工方法

5.6 生产率与经济性分析 ?5.6.3 工艺方案的技术经济分析
1.生产成本与工艺成本 生产成本 制造一个零件或一台产品必需的一切费用的总和,就是零件或产品的生 产成本。 这种费用实际上可以分为与工艺过程有关的费用和与工艺过程无关的费 用两类。与工艺过程无关的那部分成本,如职工固定工资、厂房折旧费和维 修费、照明空调费等在不同方案的分析评比中均是相等的,因而可以略去。 工艺成本 而与工艺过程有关的那部分成本,即工艺成本。占生产成本的 70%~75 %。对不同方案进行经济分析和评比时,就只需分析、评比这部分费用。

5.6 生产率与经济性分析 ?5.6.3 工艺方案的技术经济分析
2.可变费用与不变费用 工艺成本按照与年产量的关系,分为可变费用V和不变费用S两部分。 可变费用

可变费用V是与年产量直接有关,随年产量的增减而成比例变动的费用。
它包括:材料和毛坯费、操作工人工资、机床电费、通用机床的折旧费和维 修费、以及通用工装(夹具、刀具、量具和辅具等)的折旧费和维修费等,

单位为元/件。 不变费用
不变费用S与年产量无直接关系,不随年产量的增减而变化的费用。包 括:调整工人工资、专用机床的折旧费和维修费,以及专用工装的折旧费和

维修费,单位是元/年。

5.6 生产率与经济性分析 ?5.6.3 工艺方案的技术经济分析
2.可变费用与不变费用 一种零件(或一道工序)的全年工艺成本E可有下式表示: E=VN+S (元 /年 )

式中:E——零件的全年工艺成本; V——可变费用(元/件); S——不变费用(元/件); N——生产纲领(件/年)。 因此,单件工艺(或工序)成本Ed就是

Ed=V+S/N

(元 /件 )

式中:Ed——单件工艺(或工序)成本(元/ 件)。

5.6 生产率与经济性分析 ?5.6.3 工艺方案的技术经济分析
2.可变费用与不变费用

全年工艺成本与年产量的关系

单件工艺成本与年产量的关系

5.6 生产率与经济性分析 ?5.6.3 工艺方案的技术经济分析
3.不同方案评比 ? 比较投资回收期 :当对比的工艺方案基本投资额相差较大时,应考 虑不同方案基本投资额的回收期。
??

式中 τ——投资回收期; CY ΔK——基本投资差额(元); ΔE—— 全年工艺成本差额(元 / 年)。
τ愈小,则经济效益愈好。但τ至少应满足: 1) 回收期应小于采用设备或工艺装备的使用年 限; CN2 0 ΔCY

K 1 ? K 2 ?K ? E 2 ? E1 ?E

方案1

方案2

2) 回收期应小于市场对该产品的需要年限;
3) 回收期应小于国家规定的标准。例如新夹具 的标准回收期为2~3年,新机床为4~6年。

NC

NCC

N

考虑追加投资的临界年产量

5.6 生产率与经济性分析 ?5.6.3 工艺方案的技术经济分析
3.不同方案评比

零件全年工艺成本(式中 N 为零件年产量):
E=VN+S (元/年)

零件单件工艺成本:
Ed=V+S/N (元/件)

E

方案1

? 比较工艺成本 :需评价工艺 方案均采用现有设备,或其基 本投资相近,直接比较其工艺 成本。各方案的临界年产量NC (如图)计算如下: S2 ? S1 Nc ? V1 ? V2

方案2
SN2

0

Nk

N

全年工艺成本比较与临界年产量


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