第十四章機(jī)械制造

制定工藝規(guī)程的原則、步驟和內(nèi)容工藝規(guī)程的作用一、工業(yè)規(guī)程的作用：1.工藝規(guī)程是組織生產(chǎn)的主要技術(shù)文件。生產(chǎn)的計(jì)劃和調(diào)度、工人的操作和質(zhì)量檢查等都是以工藝規(guī)程為依據(jù)的，一切生產(chǎn)人員都不能違反工藝規(guī)程。2.工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的依據(jù)。在產(chǎn)品投產(chǎn)以前，要作大量的技術(shù)準(zhǔn)備和生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。如刀具、夾具和量具的設(shè)計(jì)與制造（或采購(gòu)）；原材料的供應(yīng)及毛坯的制造；必要的設(shè)備改裝或添置等。3.工藝規(guī)程是新建和擴(kuò)建加工車間時(shí)的主要技術(shù)文件。二、工藝規(guī)程的制定原則可靠地保證零件圖紙上所有技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)。在規(guī)定的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)批量下，一般要求工藝成本最低。3.充分利用工廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件。4.盡量減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。表14–4各種生產(chǎn)類型的工藝特點(diǎn)工藝規(guī)程的格式三、工藝規(guī)程制定的步驟和內(nèi)容1.閱讀裝配圖和零件圖了解產(chǎn)品的用途、性能和工作條件，熟悉零件在產(chǎn)品中的作用。2.工藝審查；找出主要技術(shù)要求和分析關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題；審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性。3.熟悉或確定毛坯根據(jù)零件在產(chǎn)品中的作用和生產(chǎn)綱領(lǐng)確定毛坯。4.擬定機(jī)械加工工藝路線其主要內(nèi)容有：⑴選擇定位基準(zhǔn)；⑵確定加工方法；⑶安排加工順序⑷安排熱處理⑷檢驗(yàn)等。（5）確定滿足各工序要求的工藝裝備（包括機(jī)床、夾具、刀具和量具等），對(duì)需要改裝或重新設(shè)計(jì)的專用工藝裝備應(yīng)提出具體設(shè)計(jì)任務(wù)書。（6）確定各主要工序的技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法。（7）確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸和公差。（8）確定切削用量（9）確定時(shí)間定額。（10）填寫工藝文件。第二節(jié)工件加工時(shí)的定位與基準(zhǔn)一、工件的定位六點(diǎn)定位原理

2.定位概念應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：⑴工件定位即通過(guò)定位保證工件所在的位置可以對(duì)加工表面進(jìn)行準(zhǔn)確的加工；⑵定位不等于加緊。二、完全定位和不完全定位1.完全定位：需要限制6個(gè)自由度的定位稱作完全定位。

2.不完全定位：僅需要限制少于6個(gè)自由度的定位稱作不完全定位。在球體上加工通孔限制一個(gè)Z向移動(dòng)在球體加工通孔平面限制兩個(gè)自由度：X向和Y向的移動(dòng)在長(zhǎng)方體上加工上平面限制三個(gè)自由度：Z向移動(dòng)，X和Y向轉(zhuǎn)動(dòng)在軸上銑槽，限制四個(gè)自由度：X向、Z向移動(dòng)，X和Z向轉(zhuǎn)動(dòng)在平面上銑通槽，限制五個(gè)自由度：X向、Z向移動(dòng)，X、Y和Z向轉(zhuǎn)動(dòng)在平面上銑不通槽，限制六個(gè)自由度三、欠定位和過(guò)定位1.欠定位：根據(jù)工件加工面位置尺寸要求必須限制的自由度沒有得到全部限制，或者說(shuō)在完全定位和不完全定位中，約束點(diǎn)不足，這樣的定位稱為欠定位。加工中不允許欠定位2.過(guò)定位：工件在定位時(shí)，同一個(gè)自由度被兩個(gè)或兩個(gè)以上定位點(diǎn)限制，這樣的定位被稱為過(guò)定位。過(guò)定位是否允許，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析。在圖中，應(yīng)該采用三個(gè)支承釘，限制、三個(gè)自由度，但卻采用了四個(gè)支承釘，出現(xiàn)了過(guò)定位情況。若工件的定位面尚未經(jīng)過(guò)機(jī)械加工，表面仍然粗糙，則該定位面實(shí)際上只可能與三個(gè)支承釘接觸，究竟與哪些個(gè)支承釘接觸，與重力、夾緊力和切削力都有關(guān)，定位不穩(wěn)。如果在夾緊力作用下強(qiáng)行使工件定位面與所有支承釘都接觸，就只能使工件變形，產(chǎn)生加工誤差。為了避免上述過(guò)定位情況的發(fā)生，可以將支承釘改為球頭支承釘，重新布置3個(gè)球頭支承釘?shù)奈恢?。也可以其中一個(gè)支承釘改為輔助支承。輔助支承只起支承作用而不起定位作用如果工件的定位面已經(jīng)過(guò)機(jī)械加工，并且很平整，4個(gè)平頭支承釘頂面又準(zhǔn)確地位于同一個(gè)平面內(nèi)，則上述過(guò)定位不僅允許而且能增強(qiáng)支承剛度，減小工件的受力變形，這時(shí)還可以將支承釘改為支承板如圖所示零件以平面3和兩個(gè)短V形塊1、2進(jìn)行定位，試分析該定位方案是否合理?各定位元件應(yīng)分別限制哪些自由度？如何改進(jìn)？

圖中心軸對(duì)工件定位限制了工件的哪些自由度？基準(zhǔn)基準(zhǔn)的概念：用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素之間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面，稱為基準(zhǔn)。2.基準(zhǔn)的分類：（1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖紙中所標(biāo)注的設(shè)計(jì)尺寸起點(diǎn)，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。

（2）工藝基準(zhǔn)在工藝過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)稱為工藝基準(zhǔn)。

1）裝配基準(zhǔn)：裝配時(shí)用來(lái)確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對(duì)位置所依據(jù)的基準(zhǔn)。2）測(cè)量基準(zhǔn)：測(cè)量時(shí)所采用的基準(zhǔn)。3）工序基準(zhǔn)：在工序圖上用來(lái)確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)。

4）定位基準(zhǔn)：在加工中用作定位的基準(zhǔn)。

第三節(jié)工藝路線的制定一、定位基準(zhǔn)的選擇

1.定位基準(zhǔn)的類型：粗基準(zhǔn)：用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)，這種定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)：經(jīng)過(guò)加工的面作為定位的基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。2.精基準(zhǔn)的選擇：保證加工精度；裝夾方便。⑴盡量遵循“基準(zhǔn)重合”原則。應(yīng)盡量以零件上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。這樣可以避免因基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差。⑵采用“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。當(dāng)工件以某一基準(zhǔn)定位，可以較方便地加工其他各表面時(shí)，應(yīng)使盡可能多的表面的加工都用該精基準(zhǔn)定位。⑶要求加工余量小而均勻的工序，可選加工面本身作為精基準(zhǔn)。⑷所選的基準(zhǔn)，應(yīng)能保證工件的裝夾穩(wěn)定可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。

3.粗基準(zhǔn)的選擇（1）應(yīng)首先選擇重要表面作為粗基準(zhǔn)，以保證加工余量均勻。

（2）如果在設(shè)計(jì)上要求保證加工表面與某不加工表面之間的相互位置精度，則應(yīng)選此不加工面作粗基準(zhǔn)。

（3）選作粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡可能平整和光潔，不能有飛邊、澆口、冒口或其他缺陷，以便定位準(zhǔn)確，夾緊可靠。

（4）粗基準(zhǔn)一般只在第一工序中使用一次，應(yīng)盡量避免重復(fù)使用。

二、表面加工方法的選擇1.應(yīng)選擇相應(yīng)的能獲得經(jīng)濟(jì)精度的加工方法。2.要考慮工件材料的性質(zhì)。3.要考慮工件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的大小。4.要考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的要求。5.要考慮工廠或車間現(xiàn)有設(shè)備情況和技術(shù)條件。三、加工順序的安排加工順序包括：切削加工工序熱處理工序其他輔助工序

1.切削加工順序應(yīng)遵循以下原則：（1）加工階段的劃分應(yīng)先粗后精。①粗加工階段：高效地切除各加工表面上的大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品；②半精加工階段：消除粗加工后留下的誤差，使工件達(dá)到一定的精度，并完成一些次要表面的加工（如鉆孔、攻絲、銑鍵槽等）；③精加工階段：保證各主要表面達(dá)到圖紙規(guī)定的質(zhì)量要求；④光整加工階段⑵先基面后其他⑶先面后孔⑷先主后次2.熱處理工序的安排⑴預(yù)備熱處理：在機(jī)械加工之前，其目的是改善切削性能、消除毛坯制造時(shí)的殘余應(yīng)力。⑵最終熱處理：在半精加工之后、精加工之前，主要用來(lái)提高材料的強(qiáng)度和硬度⑶消除殘余應(yīng)力的熱處理①精度要求不高的零件，在毛坯進(jìn)入機(jī)械加工車間之前進(jìn)行人工時(shí)效和退火處理。②精度要求高的鑄件，則半精加工后安排第二次時(shí)效處理，使精度穩(wěn)定；③精度特別高的零件，如精密絲杠和主軸等零件應(yīng)安排多次消除殘余應(yīng)力的處理。④某些精密零件，為了消除殘余奧氏體，穩(wěn)定尺寸，要在回火后采用冰冷處理，（冷卻到-70~-80℃，保持1~2h）。

表面裝飾性鍍層、發(fā)藍(lán)處理，一般在機(jī)械加工完畢以后進(jìn)行。3.輔助工序的安排輔助工序包括檢驗(yàn)、去毛刺、平衡及清洗工序等。第四節(jié)加工余量、工序間尺寸及公差的確定一、加工余量的概念1.加工總余量：毛坯尺寸與零件設(shè)計(jì)尺寸之差。2.工序余量：每一工序所切除的金屬層厚度（相鄰兩工序基本尺寸之差）。3.單邊余量：零件非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱表面，其加工余量一般為單邊余量

4.雙邊余量：零件對(duì)稱結(jié)構(gòu)的對(duì)稱表面，其加工余量為雙邊余量

5.加工余量的公差公差大小等于本道工序的工序尺寸公差與上道工序的工序尺寸公差之和。工序尺寸的公差規(guī)定：①被包容尺寸（軸的外徑），最大加工尺寸為基本尺寸，上偏差為零；②包容尺寸（孔的直徑、槽的寬度等），最小加工尺寸為基本尺寸，下偏差為零；③毛坯尺寸公差按雙向?qū)ΨQ偏差。二、工序余量的影響因素⑴上道工序的尺寸公差愈大，則本道工序的余量愈大。⑵上道工序產(chǎn)生的表面粗糙度Ry和表面缺陷層深度，在本道工序加工時(shí)，應(yīng)將它們切除掉。⑶上道工序留下的各種形位誤差。

⑷本工序的裝夾誤差①定位誤差②夾緊誤差。

單邊余量計(jì)算公式:雙邊余量計(jì)算公式:三、加工余量的確定確定加工余量的方法：計(jì)算法、查表法、經(jīng)驗(yàn)法。1.計(jì)算法：應(yīng)用公式計(jì)算時(shí)，根據(jù)加工的不同情況，可對(duì)公式進(jìn)行簡(jiǎn)化：⑴采用浮動(dòng)鏜刀塊鏜孔、浮動(dòng)鉸刀鉸孔或拉刀拉孔：

⑵無(wú)心外圓磨床磨外圓無(wú)裝夾誤差，公式可簡(jiǎn)化為：

⑶研磨、珩磨、超精加工、拋光公式可簡(jiǎn)化為：

四、工序尺寸與公差的確定

（1）確定各加工工序的加工余量；（2）從終加工工序開始（從設(shè)計(jì)尺寸開始），到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序余量，可分別得到各工序基本尺寸；（3）各加工工序按各自所采用加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度確定工序尺寸公差（終加工工序的公差按設(shè)計(jì)要求確定）；（4）填寫工序尺寸并標(biāo)注工序尺寸公差。

例：某軸直徑為50mm，尺寸精度要求為IT5，表面粗糙度要求為，并要求高頻淬火，毛坯為鍛件。其工藝路線為：粗車－半精車－高頻淬火－粗磨－精磨－研磨。計(jì)算各工序的工序尺寸及公差。先用查表法確定加工余量。由工藝手冊(cè)查得：研磨余量為0.01mm,精磨余量為0.1mm，粗磨余量為0.3mm，半精車余量為1.1mm，粗車余量為4.5mm，可得加工總余量為6.01mm，取加工總余量為6mm，把粗車余量修正4.49mm。計(jì)算各加工工序基本尺寸：研磨后工序基本尺寸為50mm（設(shè)計(jì)尺寸）；其他各工序基本尺寸依次為：精磨50mm＋0.01mm=50.01mm粗磨50.01mm＋0.1mm=50.11mm半精車50.11mm＋0.3mm=50.14mm粗車50.41mm＋1.1mm=51.51mm毛坯51.51mm＋4.49mm=56mm確定各工序的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度：研磨后為IT5，（零件的設(shè)計(jì)要求）；精磨后選定為IT6，；粗磨后選定為IT8，；半精車后選定為IT11；粗車后選定為IT13。查工藝手冊(cè)可得鍛造毛坯公差為。根據(jù)上述經(jīng)濟(jì)加工精度查公差表，將查得的公差數(shù)值按標(biāo)注在工序基本尺寸上。第五節(jié)工藝尺寸鏈一、工藝尺寸鏈的概念

1.藝尺寸鏈：將有關(guān)尺寸以一定順序排列成一封閉的尺寸系統(tǒng)，即構(gòu)成了零件的工藝尺寸鏈，簡(jiǎn)稱工藝尺寸鏈。

2.組成環(huán)：加工過(guò)程中直接獲得的基本尺寸。⑴自身增大使封閉環(huán)也隨之增大的組成環(huán)叫增環(huán).

⑵自身增大使封閉環(huán)反隨之減小的組成環(huán)叫減環(huán).3.封閉環(huán)：加工過(guò)程中間接獲得的派生尺寸。

二、工藝尺寸鏈的基本計(jì)算公式封閉環(huán)公稱尺寸2.封閉環(huán)極限尺寸3.封閉環(huán)上、下偏差

4.封閉環(huán)公差計(jì)算公式

三、工藝尺寸鏈解算1.測(cè)量基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的尺寸換算

例：（1）當(dāng)設(shè)計(jì)尺寸，時(shí)，求解車內(nèi)孔端面的尺寸及其公差公稱尺寸：

求上偏差：求下偏差：（2）當(dāng)設(shè)計(jì)尺寸，時(shí)，如仍采用上述工藝進(jìn)行加工，由于組成環(huán)的公差和封閉環(huán)的公差相等，X的公差為零，即尺寸要加工的絕對(duì)準(zhǔn)確，這實(shí)際上是不可能的。因此必須壓縮尺寸的公差。設(shè)（3）當(dāng)設(shè)計(jì)尺寸，時(shí)，，由于組成環(huán)的公差遠(yuǎn)大于封閉環(huán)的公差，根據(jù)封閉環(huán)公差，應(yīng)壓縮的公差.取在這個(gè)工藝尺寸鏈中，尺寸50-0.1取決于尺寸a與b，因而是封閉環(huán)。當(dāng)取心軸尺寸a＝80-0.02時(shí)，為保證尺寸50-0.1，卡板應(yīng)控制的尺寸b可計(jì)算如下：公稱尺寸：最大極限尺寸計(jì)算：最小極限尺寸計(jì)算：

2.定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的尺寸換算

鏜孔的工序尺寸計(jì)算：公稱尺寸：上偏差：下偏差：

鏜孔工序尺寸為：圖中：，求的尺寸與極限偏差3.需要繼續(xù)加工表面的標(biāo)注工序尺寸計(jì)算圖為一齒內(nèi)孔的簡(jiǎn)圖。內(nèi)孔為，鍵槽尺寸深度為。內(nèi)孔及鍵槽的加工順序如下：精鏜孔至；插鍵槽至尺寸A（通過(guò)工藝計(jì)算確定）；熱處理；磨內(nèi)孔至，同時(shí)間接保證鍵槽深度精鏜后的半徑，磨孔后的半徑以及鍵槽尺寸A都是直接獲得的，是組成環(huán)。鍵槽深度是間接獲得的，是封閉環(huán)。公稱尺寸：

上偏差：

下偏差：

插鍵槽工序尺寸：第六節(jié)時(shí)間定額和提高生產(chǎn)率的工藝途徑1、時(shí)間定額時(shí)間定額是指在一定生產(chǎn)條件下，生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時(shí)間。2、時(shí)間定額的組成（1）基本時(shí)間直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、相對(duì)位置以及表面狀態(tài)或材料性質(zhì)等的工藝過(guò)程所消耗的時(shí)間，稱