機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)-第七章工藝設(shè)計(jì)

第七章工藝規(guī)程設(shè)計(jì)概述工藝尺寸鏈

零件的工藝性分析

定位基準(zhǔn)的選擇機(jī)械加工工藝路線(xiàn)的擬定機(jī)床加工工序的設(shè)計(jì)

加工工藝過(guò)程的生產(chǎn)率與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析裝配工藝規(guī)程設(shè)計(jì)7.1概述一、生產(chǎn)過(guò)程和機(jī)械加工工藝過(guò)程生產(chǎn)過(guò)程：原材料成品售后服務(wù)

形狀、尺寸工藝過(guò)程：生產(chǎn)對(duì)象成品、半成品

位置、性質(zhì)

機(jī)加工

機(jī)械加工工藝過(guò)程：毛坯零件形狀、位置、尺寸、性質(zhì)裝配工藝過(guò)程：零件機(jī)器二、機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成基本單元：工序。工序又是由安裝、工位、工步及走刀組成的。工序：是指一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過(guò)程。

工作地、工人、零件和連續(xù)作業(yè)是構(gòu)成工序的四個(gè)要素，其中任一要素的變更即構(gòu)成新的工序。工序是制定勞動(dòng)定額、配備工人及機(jī)床設(shè)備、安排作業(yè)計(jì)劃和進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的基本單元。二、機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成安裝：是工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序。在一個(gè)工序中，有的工件只需裝夾一次；也有需要多次裝夾的。二、機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成工位：當(dāng)應(yīng)用轉(zhuǎn)位（或移位）加工的機(jī)床（或夾具）進(jìn)行加工時(shí)，在一次裝夾中，工件（或刀具）相對(duì)于機(jī)床要經(jīng)過(guò)幾個(gè)位置依次進(jìn)行加工，在每一個(gè)工作位置上所完成的那一部分工序。二、機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成工步：是加工表面、切削刀具和切削用量（僅指主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量）都不變的情況下所完成的那一部分工藝過(guò)程。變化其中的一個(gè)就是另一個(gè)工步。走刀：

在一個(gè)工步中，如果要切掉的金屬層很厚，可分幾次切削，每切削一次就稱(chēng)為一次走刀。二、機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成復(fù)合工步：有時(shí)為了提高生產(chǎn)率，把幾個(gè)待加工表面用幾把刀具同時(shí)加工，這也可看作一個(gè)工步。三、生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類(lèi)型 生產(chǎn)綱領(lǐng)：企業(yè)計(jì)劃期應(yīng)當(dāng)產(chǎn)量進(jìn)度計(jì)劃 零件：N=Q（1+a%）（1+6%）n件/年Q：產(chǎn)量生產(chǎn)類(lèi)型（專(zhuān)業(yè)化程度）：大量生產(chǎn)，成批生產(chǎn)， 單件生產(chǎn) 安裝1

工序1 工位1—工步1—走刀1

安裝2— 工步1走刀1

機(jī)械工位1 工步2—

加工工序2工位2 工位2…… 走刀2

工藝……

過(guò)程 工位M 工步P ……

工序N工序：工人、工作地（機(jī)床）零件、連續(xù)作業(yè)（四要素）組成工藝過(guò)程的基本單元。批量劃分內(nèi)容多少。安裝：一次裝夾后完成的工序內(nèi)容。裝夾：誤差，時(shí)少工位：工件相對(duì)于刀具的每一個(gè)位置。工步：加工表面，工具不變所連續(xù)完成的工序內(nèi)容復(fù)合工步走刀：切層厚，分幾刀加工。四、機(jī)械加工工藝規(guī)程工藝規(guī)程：是規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造過(guò)程和操作方法等的工藝文件，它是企業(yè)生產(chǎn)中的指導(dǎo)性技術(shù)文件。機(jī)械加工工藝規(guī)程的種類(lèi)

機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片機(jī)械加工工序卡片檢驗(yàn)工序卡片機(jī)床調(diào)整卡片工藝規(guī)程的地位：指導(dǎo)性技術(shù)文件，工藝工作中心，生產(chǎn)程序、方法的具體反映。作用：1）組織車(chē)間生產(chǎn)

2）生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃，調(diào)度

3）新（擴(kuò)）建廠(chǎng)房、車(chē)間

4）技術(shù)交流制訂原則：優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、好勞動(dòng)條件、不斷完善原始資料：產(chǎn)品技術(shù)文件、毛坯圖、生產(chǎn)條件、技術(shù)資料

（手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)等）步驟：工藝性生產(chǎn)綱領(lǐng)、類(lèi)型毛坯工藝過(guò)程 工序設(shè)計(jì)工藝文件7.2工藝尺寸鏈尺寸鏈：在零件加工或機(jī)器裝配過(guò)程中，相互聯(lián)系并按一定順序排列的封閉尺寸組合。工藝尺寸鏈：在機(jī)械加工過(guò)程中，由同一個(gè)零件有關(guān)工序尺寸組成的尺寸鏈。裝配尺寸鏈：在機(jī)器設(shè)計(jì)及裝配過(guò)程中，由有關(guān)零件設(shè)計(jì)尺寸所組成的尺寸鏈。7.2工藝尺寸鏈尺寸鏈的環(huán)：組成尺寸鏈的每一個(gè)尺寸。封閉環(huán)：在零件加工或裝配過(guò)程中，間接得到或最后形成的環(huán)。組成環(huán)：尺寸鏈中除封閉環(huán)以外的各環(huán)。尺寸鏈的計(jì)算方法本節(jié)僅介紹目前計(jì)算工藝尺寸鏈常用的方法——極值法。此法是按誤差綜合最不利的情況，即各增環(huán)均為最大（或最?。O限尺寸而減環(huán)均為最小（或最大）極限尺寸，來(lái)計(jì)算封閉環(huán)極限尺寸的。此法簡(jiǎn)便、可靠，其缺點(diǎn)是當(dāng)封閉環(huán)公差較小、組成環(huán)數(shù)目較多時(shí)，會(huì)使組成環(huán)的公差過(guò)于嚴(yán)格。尺寸鏈的計(jì)算，有以下三種情況：

（1）已知組成環(huán)，求封閉環(huán)

（2）已知封閉環(huán)，求組成環(huán)

（3）已知封閉環(huán)及部分組成環(huán)，求其余組成環(huán)。尺寸鏈的計(jì)算方法機(jī)械制造中的尺寸及公差要求，通常是用基本尺寸（A）及上、下偏差（ESA、EIA）來(lái)表示的。在尺寸鏈計(jì)算中，各環(huán)的尺寸及公差要求，還可以用最大極限尺寸（Amax）和最小極限尺寸（Amin）或用平均尺寸（AM）和公差（TA）來(lái)表示。封閉環(huán)的最大極限尺寸公式封閉環(huán)的最小極限尺寸尺寸鏈的計(jì)算方法封閉環(huán)的上偏差ES0

封閉環(huán)的下偏差EI0封閉環(huán)的公差：

尺寸鏈的計(jì)算方法封閉環(huán)的平均尺寸反計(jì)算中的公差分配等公差法是將封閉環(huán)的公差平均分配給各個(gè)組成環(huán)：等精度法是按照等精度原則來(lái)分配封閉環(huán)公差。即認(rèn)為各組成環(huán)公差具有相同的公差等級(jí)，按此計(jì)算出公差等級(jí)系數(shù)，再求出各組成環(huán)的公差。等精度法工藝上比較合理，當(dāng)各組成環(huán)加工方法相同，但基本尺寸相差較大時(shí)，應(yīng)考慮采用。

反計(jì)算中的公差分配實(shí)際可行性分配法：當(dāng)各組成環(huán)的加工方法不同時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用實(shí)際可行性分配法來(lái)決定各組成環(huán)的公差。

反計(jì)算中的公差分配

工藝尺寸鏈的計(jì)算1.基準(zhǔn)不重合時(shí)的尺寸換算

1）

定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)的尺寸換算

假?gòu)U品問(wèn)題：假?gòu)U品的出現(xiàn)，給生產(chǎn)、質(zhì)量管理帶來(lái)很多麻煩，因此，除非不得已，不要使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合。

2）測(cè)量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)的尺寸換算2.標(biāo)注工序尺寸的基準(zhǔn)是尚待加工的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)時(shí)的尺寸計(jì)算3.

多尺寸保證時(shí)工藝尺寸鏈的計(jì)算4.余量校核

5.零件進(jìn)行表面熱處理時(shí)的工序尺寸換算6.

圖解追蹤法確定工序尺寸

切磨加工數(shù)控加工（特）復(fù)雜曲線(xiàn)、曲面加工難，不好易，好方孔，小孔，窄縫不好好四、毛坯的選擇（制造方法）

1、種類(lèi)總成本=毛坯成本+機(jī)加工成本低鑄件：箱體、機(jī)座、復(fù)雜件、手工、機(jī)器、離心、熔、壓力鍛件：高強(qiáng)度、簡(jiǎn)單、自由鍛、模鍛精型材：圓、方、長(zhǎng)方、六角、管材、板材度焊件：支架、變形大、時(shí)效、周期短沖壓件：板料小零件、凸、高效冷擠壓件：簡(jiǎn)單、小件、精度高高粉末冶金件：刀具、高精度、無(wú)切削、銳角定位基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn):第一道工序中，毛坯上未經(jīng)加工的表面作為基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)的選擇：影響：1、不加工面與加工面間的相互位置精度；2、加工面的余量分配；3、夾具結(jié)構(gòu)若工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應(yīng)選擇該表面為粗基準(zhǔn)。在沒(méi)有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件上每個(gè)表面都要加工，則應(yīng)該以加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。在與上項(xiàng)相同的前提條件下，若零件上有的表面不需加工，則應(yīng)以不加工表面中與加工表面的位置精度要求較高的表面為粗基準(zhǔn)，以達(dá)到壁厚均勻，外形對(duì)稱(chēng)等要求。選用粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)盡量平整光潔，不應(yīng)過(guò)飛邊、澆口、冒口及其他缺陷，以減小定位誤差，并能保證零件夾緊可靠。粗基準(zhǔn)一般只使用一次。精基準(zhǔn)的選擇影響：加工精度（位置）、夾具結(jié)構(gòu)“基準(zhǔn)重合”原則：設(shè)計(jì)、工序=定位基準(zhǔn)=設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；中間工序：工序基準(zhǔn)=定位基準(zhǔn)。“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則：應(yīng)盡可能選擇加工工件多個(gè)表面時(shí)都能使用的定位基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，即遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則。保證各加工面間的相互位置精度，避免基準(zhǔn)變換所產(chǎn)生的誤差，簡(jiǎn)化夾具的設(shè)計(jì)和制造?！盎榛鶞?zhǔn)”原則：當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精度以及它們自身的尺寸與形狀精度都要求很高時(shí)，可以采取互為精基準(zhǔn)的原則，反復(fù)多次進(jìn)行精加工?！白詾榛鶞?zhǔn)”原則：有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，在加工時(shí)就應(yīng)盡量選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，即遵循自為基準(zhǔn)的原則，而該表面與其他表面之間的位置精度則由先行的工序保證。相互矛盾：保證了基準(zhǔn)的統(tǒng)一，就不一定符合基準(zhǔn)重合的原則。具體情況，綜合考慮，靈活掌握。

機(jī)械加工工藝路線(xiàn)的擬定一、表面加工方法的選擇：表面要經(jīng)過(guò)多次加工，有多種方法（組合）?？紤]：加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及表面粗糙度：在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)的工人，不延長(zhǎng)加工時(shí)間）所能保證的加工精度。

機(jī)械加工工藝路線(xiàn)的擬定一、表面加工方法的選擇：表面要經(jīng)過(guò)多次加工，有多種方法（組合）?？紤]：加工表面的技術(shù)要求（包括由于基準(zhǔn)不重合而提高對(duì)某些表面的加工要求，以及由于被作為精基準(zhǔn)而可能對(duì)其提出的更高加工要求）。首先確定被加工零件主要表面的最終加工方法，然后再選擇前面一系列的加工方法和順序。各表面加工方法分別初定后，還應(yīng)綜合考慮為保證各加工表面位置精度要求而采取的工藝措施。生產(chǎn)類(lèi)型零件結(jié)構(gòu)、加工表面的特點(diǎn)和材料性質(zhì)等因素。箱體孔：不拉，磨 大孔：鏜小孔：鉸本廠(chǎng)的現(xiàn)有設(shè)備等生產(chǎn)條件。典型表面所采用的典型工藝路線(xiàn)。加工階段的劃分粗加工階段：主要任務(wù)是切除各加工表面上的大部分余量，并加工出精基準(zhǔn)。半精加工階段：主要目的是使主要表面消除粗加工后留下的誤差，使其達(dá)到一定的精度，為精加工做好準(zhǔn)備，并完成一些次要表面的加工（如鉆孔、攻絲、銑鍵槽等）。精加工階段：任務(wù)是保證各主要加工表面達(dá)到圖紙所規(guī)定的質(zhì)量要求。精加工切除的余量較少。光整加工階段：對(duì)于精度要求很高（IT5級(jí)以上）、表面粗糙度值要求很?。≧a0.2μm以下）的零件，必須有光整加工階段。典型方法有桁磨、研磨、超精密加工及鏡面磨削等。不但能降低表面粗糙度值，而且能提高尺寸精度和形狀精度，但多數(shù)都不能提高位置精度。加工階段的劃分劃分加工階段的必要性在于：

(1)保證加工質(zhì)量。由于粗加工階段的金屬較多，產(chǎn)生的切削力和切削熱也較大，同時(shí)也需要較大的夾緊力，而且粗加工后內(nèi)應(yīng)力會(huì)重新分布，在這些力的作用下，工件會(huì)產(chǎn)生較大的變形。因此，劃分加工階段，通過(guò)半精加工和精加工可使粗加工引起的誤差得到糾正。

(2)合理的使用機(jī)床設(shè)備。粗、精加工分開(kāi)，粗加工使用大功率機(jī)床，可充分發(fā)揮機(jī)床的效能；精加工使用精密機(jī)床，可以保證零件的精度要求。

(3)粗、精加工分開(kāi)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷（如氣沙、砂眼等），及時(shí)修補(bǔ)或報(bào)廢，避免工時(shí)浪費(fèi)。

(4)表面精加工安排在最后，可避免或減少在夾緊和運(yùn)輸過(guò)程中損傷已精加工過(guò)的表面。工序集中與分散工序集中：內(nèi)容多，工藝路線(xiàn)短，工序少。工序分散：內(nèi)容少，工藝路線(xiàn)長(zhǎng)，工序多。1.工序集中的特點(diǎn)

1）采用高效率專(zhuān)用設(shè)備和工藝設(shè)備，提高生產(chǎn)率、減少機(jī)床數(shù)量和生產(chǎn)面積。

2）減少了工序的裝夾次數(shù)。工件在一次裝夾中可加工多個(gè)表面，有利于保證這些表面之間的相互位置精度。減少裝夾次數(shù)，也可減少裝夾所造成的誤差。

3）減少工序數(shù)目，縮短了工藝路線(xiàn)，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)計(jì)劃和組織工作。

4）專(zhuān)用設(shè)備和工藝裝備較復(fù)雜，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，更換產(chǎn)品較困難。2.工序分散的特點(diǎn)

1）設(shè)備和工藝裝備比較簡(jiǎn)單，調(diào)整比較容易。

2）工藝路線(xiàn)長(zhǎng)，設(shè)備和工人數(shù)量多，占地面積大。

3）可采用最合理的切削用量，減少基本時(shí)間。

4）容易變換產(chǎn)品。工序順序的安排

1.機(jī)械加工工序的安排

1）先基準(zhǔn)面，后其他面。

2）先主要表面，后次要表面。

3）先主要平面，后主要孔。

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