《機械制造技術(shù) 第2版》課件 -張善文 第5-7章 工藝規(guī)程設(shè)計、典型零件加工、特種加工、先進制造技術(shù)

學習指南:

本章首先介紹制訂機械加工工藝規(guī)程的步驟和方法；然后重點討論機械加工工藝過程設(shè)計中的主要問題，包括定位基準的選擇，加工路線的擬訂，工序尺寸及公差的確定,數(shù)控加工工藝及計算機輔助工藝設(shè)計等。學習本章內(nèi)容，應(yīng)牢牢把握住機械加工工藝過程設(shè)計的基本原理、原則和方法（如選擇定位基準的原則，選擇加工方法的原則，工序劃分及工序順序安排的原則，確定余量的原則和方法，工序尺寸及公差的確定方法，工藝尺寸鏈原理及應(yīng)用等），并通過一定的實踐掌握制訂機械加工工藝規(guī)程的步驟和方法。在此基礎(chǔ)上掌握數(shù)控加工工藝。

1.生產(chǎn)過程指把原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。

機械工廠的生產(chǎn)過程一般包括原材料的驗收、保管、運輸，生產(chǎn)技術(shù)準備，毛坯制造，零件加工（含熱處理），產(chǎn)品裝配，檢驗以及涂裝等。第一節(jié)概述一、生產(chǎn)過程和工藝過程企業(yè)組織產(chǎn)品生產(chǎn)的模式：

1）生產(chǎn)全部零部件、組裝機器。2）生產(chǎn)一部分關(guān)鍵的零部件，其余的由其它企業(yè)供應(yīng)。

3）完全不生產(chǎn)零部件，自己只負責設(shè)計與銷售。

2.工藝過程

把生產(chǎn)過程中改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和物理、力學性能等，使其成為成品或半成品的過程稱為工藝過程。

工藝過程可根據(jù)其具體工作內(nèi)容分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機械加工、熱處理、表面處理、裝配等不同的工藝過程。

一個或一組工人在一個工作地點，對一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程叫工序。例如二、機械加工工藝過程及其組成

機械加工工藝過程是指用機械加工方法（主要是切削加工方法）逐步改變毛坯的形態(tài)（形狀、尺寸以及表面質(zhì)量），使其成為合格零件所進行的全部過程。它一般由工序、工步、走刀等不同層次的單元所組成。1.工序階梯軸

安裝是工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序。2.安裝3.工位

工件在一次安裝后，工件與夾具或設(shè)備的可動部分一起相對于刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個位置上所完成的那一部分工藝過程稱為工位。如圖所示

多工位加工4.工步與復(fù)合工步

在加工表面、切削刀具和切削用量（僅指轉(zhuǎn)速和進給量）都不變的情況下，所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為一個工步。例如圖所示底座零件底孔加工工序復(fù)合工步

有時為了提高生產(chǎn)效率，經(jīng)常把幾個待加工表面用幾把刀具同時進行加工，這可看作為一個工步，并稱為復(fù)合工步，如圖所示。5.走刀

在一個工步內(nèi)，有些表面由于加工余量太大，或由于其它原因，需用同一把刀具以及同一切削用量對同一表面進行多次切削。這樣刀具對工件的每一次切削就稱為一次走刀。

一個零件的加工工藝由多個工序組成一個工序可分幾次安裝一次安裝可分幾個工步一個工步可分幾次走刀1.生產(chǎn)綱領(lǐng)三、生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)就是產(chǎn)品的年生產(chǎn)量。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)按下列公式計算：

N=Qn(1+a)(1+b)式中N——零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，單位為件／年；

Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量，單位為臺／年；

n——每臺產(chǎn)品中所含該零件的數(shù)量，單位為件／臺；

a——零件的備品百分率；

b——零件的廢品百分率。2.生產(chǎn)類型的劃分

根據(jù)產(chǎn)品投入生產(chǎn)的連續(xù)性，可大致分為三種不同的生產(chǎn)類型。1.單件生產(chǎn)

產(chǎn)品品種不固定，每一品種的產(chǎn)品數(shù)量很少，大多數(shù)工作地點的加工對象經(jīng)常改變。例如，重型機械、造船業(yè)等一般屬于單件生產(chǎn)。2.大量生產(chǎn)

產(chǎn)品品種固定，每種產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點的加工的對象固定不變。例如，汽車、軸承制造等一般屬于大量生產(chǎn)。

在成批生產(chǎn)中，根據(jù)批量大小可分為小批、中批和大批生產(chǎn)。小批生產(chǎn)的特點接近于單件生產(chǎn)的特點，大批生產(chǎn)的特點接近于大量生產(chǎn)的特點，中批生產(chǎn)的特點介于單件和大量生產(chǎn)特點之間。因此生產(chǎn)類型可分為：單件小批生產(chǎn)，大批大量生產(chǎn)，中批生產(chǎn)。各種生產(chǎn)類型的工藝特點見下表所示。

3.成批生產(chǎn)

產(chǎn)品品種基本固定，但數(shù)量少，品種較多，需要周期性地輪換生產(chǎn)，大多數(shù)工作地點的加工對象是周期性的變換。表劃分生產(chǎn)類型的參考數(shù)據(jù)生產(chǎn)類型同類零件的年產(chǎn)量/件重型零件（零件質(zhì)量＞50kg）中型零件（零件質(zhì)量15～50kg）輕型零件（零件質(zhì)量＜15kg）單件生產(chǎn)5以下10以下100以下成批生產(chǎn)小批5～10010～200100～500中批100～300200～500500～5000大批300～100500～50005000～50000大量生產(chǎn)1000以上5000以上50000以上表各種生產(chǎn)類型的工藝特點項目單件、小批生產(chǎn)中批生產(chǎn)大批大量生產(chǎn)加工對象

不固定、經(jīng)常換

周期性地變換

固定不變機床設(shè)備和布置采用通用設(shè)備、按機群式布置采用通用和專用設(shè)備、按工藝路線成流水線布置或機群式布置廣泛采用專用設(shè)備、全按流水線布置，廣泛采用自動線工藝裝備廣泛采用通用夾具、量具和刀具廣泛采用專用或成組夾具、通用刀具和萬能量具，部分采用專用刀具、專用量具廣泛采用高效率夾具、量具或自動檢測裝置，高效復(fù)合刀具毛坯制造廣泛采用木模手工造型、自由鍛造毛坯精度低，加工余量大部分采用金屬模造型、模鍛等，部分采用木模手工造型、自由鍛造毛坯精度中等廣泛采用金屬模機器造型、模鍛等毛坯精度高，加工余量小裝夾方法通用夾具裝夾，找正裝夾夾具裝夾高效專用夾具尺寸獲得方法試切法調(diào)整法調(diào)整法、自動化加工零件互換性

廣泛采用鉗工修配大部分零件具有互換性，同時還保留某些鉗工修配工作

全部互換，高精度偶件采用分組裝配、配磨對工人的技術(shù)要求需要技術(shù)熟練的工人需要一定熟練程度的技術(shù)工人對操作工人的技術(shù)要求較低，對調(diào)整工人的技術(shù)要求較高工藝文件只有工藝過程卡一般有工藝過程卡，重要工序由工序卡工藝過程卡片，工序卡，檢驗卡片

它是以工序為單位說明一個零件全部加工過程的工藝卡片。這種卡片包括零件各個工序的名稱、工序內(nèi)容，經(jīng)過的車間、工段、所用的機床、刀具、夾具、量具，工時定額等。主要用于單件小批生產(chǎn)以及生產(chǎn)管理中。四、機械加工工藝規(guī)程文件（1）機械加工工藝過程卡片工藝過程卡

它是根據(jù)工藝卡片的每一道工序制訂的，主要用來具體指導(dǎo)操作工人進行生產(chǎn)的一種工藝文件。多用于大批大量生產(chǎn)或成批生產(chǎn)中比較重要的零件。該卡片中附有工序簡圖，并詳細記載了該工序加工所需的資料，如定位基準選擇、工序尺寸及公差以及機床、刀具、夾具、量具、切削用量和工時定額等。（2）機械加工工序卡機械加工工序卡1.工藝規(guī)程的作用（1）工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件（2）工藝規(guī)程是組織生產(chǎn)和管理工作的基本依據(jù)（3）工藝規(guī)程是新建或擴建工廠或車間的基本資料第二節(jié)機械加工工藝規(guī)程設(shè)計

機械加工工藝規(guī)程簡稱為工藝規(guī)程，是指導(dǎo)機械加工的主要技術(shù)文件。一、機械加工工藝規(guī)程制訂的原則、步驟及原始資料2.制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料產(chǎn)品整套裝配圖、零件圖、質(zhì)量標準生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型、毛坯情況本廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件先進技術(shù)、工藝、有關(guān)手冊、圖冊3.機械加工工藝規(guī)程制定的原則1）保證加工質(zhì)量2）保證生產(chǎn)效率3）較低制造成本4）良好勞動條件

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)品中的地位和作用，明確零件的主要技術(shù)要求。2)工藝審查

審查圖紙上的尺寸、視圖和技術(shù)要求是否完整、正確、統(tǒng)一，分析主要技術(shù)要求是否合理、適當，審查零件結(jié)構(gòu)工藝性。3)熟悉或確定毛坯

確定毛坯的依據(jù)是零件在產(chǎn)品中的作用、零件本身的結(jié)構(gòu)特征與外形尺寸、零件材料工藝特性以及零件生產(chǎn)批量等。常用的毛坯種類有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件、型材等。4.機械加工工藝規(guī)程設(shè)計步驟4.選擇定位基準5.擬定加工路線6.確定滿足各工序要求的工藝裝備包括機床、夾具、刀具、量具、輔具等。工藝裝備的選擇在滿足零件加工工藝的需要和可靠地保證零件加工質(zhì)量的前提下，應(yīng)與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍相適應(yīng)，并應(yīng)充分利用現(xiàn)有條件，以降低生產(chǎn)準備費用。對必須改裝或重新設(shè)計的專用或成組工藝裝備，應(yīng)在進行經(jīng)濟性分析和論證的基礎(chǔ)上提出設(shè)計任務(wù)書。確定各工序加工余量，計算工序尺寸和公差確定切削用量確定時間定額編制數(shù)控加工程序（對數(shù)控加工）評價工藝路線

對所制定的工藝方案應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟分析，并應(yīng)對多種工藝方案進行比較，或采用優(yōu)化方法，以確定出最優(yōu)工藝方案。12.填寫或打印工藝文件二、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析

1．結(jié)構(gòu)工藝性的概念

指所設(shè)計的零件在滿足要求的前題下，制造的可行性和經(jīng)濟性。2．影響結(jié)構(gòu)工藝性的因素

影響結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝性的因素主要有：生產(chǎn)類型、制造條件和工藝技術(shù)的發(fā)展三個方面。

對于零件機械加工結(jié)構(gòu)工藝性，主要從零件加工的難易性和加工成本兩方面考慮。鑄件：便于造型、拔模斜度璧厚均勻、無尖邊、尖角鍛件：形狀簡單、無尖邊、尖角、飛刺，便于出模在毛坯制造方面在裝配方面便于裝配、減少修配量在加工方面合理標注零件的技術(shù)要求便于加工、減少加工數(shù)控加工工藝性分析結(jié)構(gòu)工藝性內(nèi)容減輕零件重量保證加工的可行性、經(jīng)濟性零件尺寸、規(guī)格、結(jié)構(gòu)要素標準化正確標注圖紙尺寸及加工技術(shù)要求。在裝配方面在加工方面便于分解獨立裝配單元便于平行、流水作業(yè)調(diào)整方便、減輕裝配勞動便于達到裝配精度提高零件結(jié)構(gòu)工藝性措施工藝條件對零件結(jié)構(gòu)工藝性的影響1．生產(chǎn)批量對零件結(jié)構(gòu)工藝性的影響箱體零件的結(jié)構(gòu)工藝性2．數(shù)控加工對零件結(jié)構(gòu)工藝性的影響(1)用通用機床加工時，要求設(shè)計制造復(fù)雜的專用夾具或需很長調(diào)整時間的零件加工；(2)小批量生產(chǎn)（100件以下）的零件的加工；(3)輪廓形狀復(fù)雜、加工精度高或必須用數(shù)學方法決定的復(fù)雜曲線、曲面零件的加工；(4)要求精密復(fù)制的零件的加工；(5)預(yù)備多次改型設(shè)計的零件的加工；(6)鉆、鏜、鉸、锪、攻絲及銑削工序聯(lián)合進行加工的零件，如箱體零件的加工；(7)價值高的零件或要求百分之百檢驗的零件的加工。3．特種加工對零件結(jié)構(gòu)工藝性的影響三、毛坯的的選擇

1．毛坯種類的確定常用毛坯的種類有：鑄件、鍛件、型材、焊接件、沖壓件、粉末冶金和工程塑料等

各類毛坯的特點及應(yīng)用見下表表各類毛坯的特點及適用范圍

毛坯種類制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形狀機械性能適用生產(chǎn)類型型材型材焊接件砂型鑄造自由鍛造普通模鍛鋼模鑄造精密鍛造壓力鑄造熔模鑄造沖壓件粉末冶金件

工程塑料件

13級以下13級以下11～1510～128～118～117～108～107～9

9～11大一般大大一般較小較小小很小小很小

較小各種材料鋼材鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼材為主鋼,鍛鋁,銅等鑄鋁為主鋼材,鍛鋁等鑄鐵,鑄鋼,青銅鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼鐵,銅,鋁基材料工程塑料小型大、中型各種尺寸各種尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型為主各種尺寸中、小尺寸

中、小尺寸簡單較復(fù)雜復(fù)雜較簡單一般較復(fù)雜較復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜較復(fù)雜復(fù)雜較好有內(nèi)應(yīng)力差好好較好較好較好較好好一般

一般各種類型單件單件小批單件小批中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量大批量中、大批量

中、大批量2．毛坯形狀和尺寸的確定

現(xiàn)代機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢之一，就是通過毛坯的精化。即：使毛坯的形狀和尺寸盡量接近于零件，以減少機械加工的勞動量，力求實現(xiàn)少、無切削加工。有些零件為了加工時安裝方便，常在其毛坯上做出工藝凸臺。

圖具有工藝凸臺的活塞毛坯1—頂面2—工藝凸臺為了保證加工質(zhì)量和加工方便，常將分離零件做成一個整體毛坯，加工到一定階段后再切割分離。下圖為車床進給系統(tǒng)中的開合螺母外殼。

定位基準1、粗基準2、精基準四、定位基準選擇采用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準。采用經(jīng)過加工的表面作為定位基準。（一）精基準選擇1、基準重合原則

重點考慮：減少定位誤差保證加工精度（1）設(shè)計基準與定位基準不重合誤差只發(fā)生在用調(diào)整法獲得加工尺寸的情況。（2）基準不重合誤差值等于設(shè)計基準與定位基準之間尺寸的變化量。（3）基準不重合一般發(fā)生在下列情況：

①用設(shè)計基準定位不可能或不方便；

②在選擇精基準時優(yōu)先考慮了基準統(tǒng)一原則。（4）設(shè)計基準與測量基準不重合也會產(chǎn)生基準不重合誤差。（5）基準不重合誤差不僅指尺寸誤差，而且對位置誤差也要考慮。即選擇設(shè)計基準和工序基準作為定位基準。設(shè)計基準

若本道工序的加工精度為δ，則只要δ≤δA2，即可滿足加工要求例：圖示零件加工臺階面切削平面δ（本道工序加工精度）（定位基準）設(shè)計基準定位基準若要滿足加工精度必須有：－稱為基準不重合誤差2、基準統(tǒng)一原則①有利于保證各加工表面間的相互位置關(guān)系，避免基準轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的誤差。②簡化夾具的設(shè)計與制造。即各道工序都采用相同的定位基準。

在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的統(tǒng)一基準形式有：

1）軸類零件常使用兩頂尖孔作統(tǒng)一基準；

2）箱體類零件常使用一面兩孔（一個較大的平面和兩個距離較遠的銷孔）作統(tǒng)一基準；

3）盤套類零件常使用止口面（一端面和一短圓孔）作統(tǒng)一基準；

4）套類零件用一長孔和一止推面作統(tǒng)一基準。

采用統(tǒng)一基準原則好處：

1）有利于保證各加工表面之間的位置精度；

2）可以簡化夾具設(shè)計，減少工件搬動和翻轉(zhuǎn)次數(shù)?！镒⒁猓翰捎媒y(tǒng)一基準原則常常會帶來基準不重合問題。此時，需針對具體問題進行具體分析，根據(jù)實際情況選擇精基準。3、互為基準圖

當兩個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，可以采取互為基準的原則。軸徑軸徑錐孔圖主軸零件精基準選擇【例】主軸零件精基準選擇圖以齒形表面定位加工

1－卡盤；2－滾柱；3－齒輪4、自為基準圖浮動鏜刀塊1—工件2—鏜刀塊3—鏜桿圖外圓研磨示意圖【例】鉸孔、拉孔、研磨【例】浮動鏜刀塊鏜孔圖床身導(dǎo)軌面自為基準5、定位夾緊可靠方便

所選擇的精基準，應(yīng)能保證工件定位準確、可靠，并盡可能使夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。圖

搖桿零件圖φ40φ12H7鑄造圓角R3其余倒角1×45°60±0.059.5φ20H71.63.23.23.21.64018M83.2R12710±0.1ABDC1545【例5-1】選擇如圖所示搖桿零件的定位基準。零件材料為HT200，毛坯為鑄件，生產(chǎn)批量：5000件。

（二）粗基準選擇

1.選擇不加工表面作為粗基準，以保證不加工表面與加工表面間的位置精度，若有幾個不加工表面，選其中與加工表面位置精度要求高的一個。

重點考慮：加工表面與不加工表面的相對位置精度；各加工表面有足夠的余量a）b）c）圖粗基準選擇比較2.為保證某重要表面余量均勻，則選擇該重要表面本身作為粗基準。3.若每個表面都加工，則以余量最小的表面作為粗基準，以保證各表面都有足夠的余量。4.粗基準應(yīng)平整、光滑，無澆冒口、飛邊等，定位、夾緊可靠。5.粗基準應(yīng)避免重復(fù)使用。在同一尺寸方向上，粗基準通常只允許使用一次，以免產(chǎn)生較大的定位誤差。五、機械加工工藝路線的擬定1.表面加工方法選擇(1)根據(jù)加工表面的技術(shù)要求，盡可能采用經(jīng)濟加工精度方案。（2）根據(jù)工件材料的性質(zhì)及熱處理，選用相應(yīng)的加工方法。（3）考慮工件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。（4）結(jié)合生產(chǎn)類型考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。（5）考慮本廠（或本車間）的現(xiàn)有設(shè)備狀況和技術(shù)條件。

圖加工精度與加工成本的關(guān)系

δACAδBCB研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂帶磨IT5Ra0.01～0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08拋光Ra0.008~1.25金剛石車IT5～6Ra0.02~1.25滾壓IT6～7Ra0.16~1.25精磨IT6～7Ra0.16~1.25精車IT7～8Ra1.25～5粗磨IT8～9Ra1.25～10半精車IT10～11Ra2.5～12.5粗車IT12～13Ra10～80外圓表面的典型加工工藝路線孔的典型加工工藝路線珩磨IT5～6Ra0.04~1.25研磨IT5～6Ra0.008~0.63粗鏜IT12～13Ra5～20鉆IT10～13Ra5～80半精鏜IT10～11Ra2.5～10粗拉IT9～10Ra1.25～5擴IT9～13Ra1.25~40精鏜IT7～9Ra0.63～5粗磨IT9～11Ra1.25～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.25餃IT6～9Ra0.32~10金剛鏜IT5～7Ra0.16~1.25精磨IT7～8Ra0.08~0.63滾壓IT6～8Ra0.01~1.25手餃IT5Ra0.08~1.25平面典型加工工藝路線拋光Ra0.008?1.25研磨IT5～6Ra0.008?0.63精密磨IT5～6Ra0.04?0.32半精銑IT8～11Ra2.5?10精銑IT6～8Ra0.63～5高速精銑IT6～7Ra0.16?1.25導(dǎo)軌磨IT6Ra0.16?1.25精磨IT6～8Ra0.16?1.25寬刀精刨IT6Ra0.16?1.25粗磨IT8～10Ra1.25?10精刨IT6～8Ra0.63～5半精刨IT8～11Ra2.5～10半精車IT8～11Ra2.5～10粗銑IT11～13Ra5～20粗刨IT11～13Ra5～20砂帶磨IT5～6Ra0.01?0.32金剛石車IT6Ra0.02?1.25刮研Ra0.04?1.25精車IT6～8Ra1.25～5粗車IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.5粗拉IT10～11Ra5～20

粗加工階段——主要任務(wù)是盡可能多地去除加工面多余的材料

半精加工階段——完成次要表面的加工；使主要加工面達到一定的加工精度，為精加工作好余量準備

精加工階段——使主要加工面精度和表面粗糙度達到要求

光整加工階段——對于特別精密的零件，安排此階段，以確保零件的精度要求

有利于保證零件的加工精度；有利于設(shè)備的合理使用和精密機床的精度保持；可及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，以減少損失。避免重要表面損傷。2.加工階段的劃分加工階段劃分的意義

形狀復(fù)雜、加工面多、加工量大、生產(chǎn)批量較小的零件（如批量較小的復(fù)雜箱體類零件）數(shù)控加工的合理選用

普通機床無法加工或需使用復(fù)雜工裝才能加工的零件（如復(fù)雜輪廓面或復(fù)雜空間曲面）加工精度要求高的零件（如某些徑向尺寸和軸向尺寸精度要求均很高的軸類零件）零件上某些尺寸難以測量和控制的情況（如具有不開敞內(nèi)腔加工面的殼體或盒型零件）零件一次裝夾，可完成銑、鏜、鉆、鉸、攻絲等多種操作圖各類機床適應(yīng)的加工范圍專用機床數(shù)控機床通用機床零件復(fù)雜程度零件批量

加工過程嚴格按程序指令自動進行——數(shù)控加工工藝設(shè)計要求詳細、具體和完整。如工件在機床（或夾具）上裝夾位置、工序內(nèi)工步的安排、刀具選用、切削用量、走刀路線等，都必須在工藝設(shè)計中認真考慮和明確規(guī)定數(shù)控加工工藝特點

自行調(diào)整能力較差——數(shù)控加工工藝設(shè)計應(yīng)十分嚴密、準確，必須注意到加工中的每一個細節(jié)，如每個坐標尺寸的計算、對刀點和換刀點的確定、攻絲時的排屑動作等。程序須經(jīng)驗證正確后，方可進行正式加工多采用工序集中原則，一次裝夾可完成多個表面加工刀具（相對工件）運動路徑對生產(chǎn)率、加工精度影響很大，需合理規(guī)劃使用夾具相對簡單

使每個工序中包括盡可能多的工步內(nèi)容，從而使總的工序數(shù)目減少優(yōu)點：

1）有利于保證工件各加工面之間的位置精度；

2）有利于采用高效機床，可節(jié)省工件裝夾時間，減少工件搬運次數(shù)；

3）可減小生產(chǎn)面積，并有利于管理。工序集中3.工序集中與分散

使每個工序的工步內(nèi)容相對較少，從而使總的工序數(shù)目較多工序分散優(yōu)點：每個工序使用的設(shè)備和工藝裝備相對簡單，調(diào)整、對刀比較容易，對操作工人技術(shù)水平要求不高工序分散

傳統(tǒng)的流水線、自動線生產(chǎn)，多采用工序分散的組織形式（個別工序亦有相對集中的情況）工序集中與工序分散的應(yīng)用

由于市場需求的多變性，對生產(chǎn)過程的柔性要求越來越高，加之加工中心等先進設(shè)備的采用，工序集中將越來越成為生產(chǎn)的主流方式

多品種、中小批量生產(chǎn)，為便于轉(zhuǎn)換和管理，多采用工序集中方式4.加工順序的安排

基面先行——先加工基準面，再加工其它表面；

先主后次——有兩層含義：

1）次要表面和主要表面之間有位置關(guān)系要求時，應(yīng)先主要表面加工，再以主要表面定位加工次要表面。

2）先安排主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常從加工方便與經(jīng)濟角度出發(fā)進行安排；先面后孔——有兩層含義：

1）當零件上有較大的平面可以作定位基準時，先將其加工出來，再以面定位，加工孔，可以保證定位準確、穩(wěn)定

2）在毛坯面上鉆孔或鏜孔，容易使鉆頭引偏或打刀，先將此面加工好，再加工孔，則可避免上述情況的發(fā)生。

先粗后精

（1）機械加工工序的安排（2）熱處理工序的安排退火：用于高碳鋼、合金鋼等，降低硬度，便于切削；正火：用于低碳鋼，提高硬度，便于切削；調(diào)質(zhì)：淬火后高溫回火預(yù)備熱處理最終熱處理去除內(nèi)應(yīng)力處理位置：粗加工前目的：改善切削性能，消除內(nèi)應(yīng)力位置：半精加工后，精加工前目的：提高強度、硬度

位置：粗加工前、后，半精加工后，精加工前目的：消除內(nèi)應(yīng)力，防止變形、開裂。淬火、滲碳、氮化等自然時效人工時效（3）輔助工序的安排金屬鍍層非金屬鍍層氧化膜表面處理工序檢驗工序其它工序安排位置：工藝過程最后目的：美觀

位置：去毛刺、倒鈍銳邊應(yīng)在淬火前目的：安全

位置：粗加工后、關(guān)鍵工序后、送往外車間加工前后、零件全部加工結(jié)束之后目的：質(zhì)量控制。質(zhì)量檢驗特種檢驗（無損探傷、磁力探傷、水壓、超速試驗）去毛刺、倒鈍銳邊去磁清洗涂防銹油六、加工余量及工序尺寸的確定（1）總加工余量（3）總余量為各工序余量之和（2）工序余量1.加工余量概念總加工余量是指零件加工過程中，某加工表面所切去的金屬層總厚度。是毛坯尺寸與零件圖樣的設(shè)計尺寸之差。工序余量是一道工序內(nèi)切除的金屬層厚度，為相鄰兩工序的工序尺寸之差。加工表面達到所需精度和表面質(zhì)量而應(yīng)切除的金屬表層。

◎

對于被包容表面◎

對于包容表面a）b）c）d）Zbab圖工序加工余量ZbbabaZb2Zb2Zb2Zb2ab式中Zb——本工序余量；

a——前工序尺寸；

b——本工序尺寸。加工余量計算

總加工余量式中ZS——總加工余量；

Zi——第i道工序加工余量；

n——該表面加工工序數(shù)。

最大余量

最小余量（被包容尺寸）（包容尺寸）（被包容尺寸）（包容尺寸）

式中Zmax，Zmin，Zm——最大、最小、平均余量；

TZ

——余量公差；

amax，amin，am——上工序最大、最小、平均尺寸；

bmax，bmin，bm——本工序最大、最小、平均尺寸；

Ta——上工序尺寸公差；

Tb——本工序尺寸公差。

平均余量（被包容尺寸）（包容尺寸）

余量公差（被包容尺寸與包容尺寸）公稱余量是指相鄰兩工序的基本尺寸之差。

公稱余量工序余量用經(jīng)驗法估算或查表法、分析計算法確定余量大小對加工精度、生產(chǎn)率、經(jīng)濟性都有影響（1）上工序的表面粗糙度和表面缺陷層（圖）（3）上工序各表面間相互位置的空間偏差（圖）（2）上工序的尺寸公差（圖）2.影響加工余量的因素（4）本工序安裝誤差（圖）圖加工表面的粗糙度與缺陷層

1－缺陷層；2－正常組織圖上工序留下的形狀誤差圖軸的彎曲對加工余量的影響圖三爪卡盤上的裝夾誤差最小余量構(gòu)成（圖）◎

采用浮動鏜刀塊鏜孔式中Ry——上一工序表面粗糙度；

Ha——上一工序表面缺陷層；

ea

——上一工序形位誤差；

εb——本工序裝夾誤差?！?/p>

無心磨床磨外圓◎

研磨、拋光平面RyHaeaεb圖最小加工余量構(gòu)成3.確定加工余量的方法（1）分析計算法加工外圓和孔時：

加工平面時：（2）查表法

查表法是根據(jù)《機械加工工藝手冊》提供的資料查出各表面的總余量以及不同加工方法的工序余量，方便迅速，使用廣泛。（3）經(jīng)驗法

經(jīng)驗法是由一些有經(jīng)驗的工藝設(shè)計人員或工人根據(jù)經(jīng)驗確定余量。這種方法大都用于單件小批生產(chǎn)。4.工序尺寸與公差的確定

工序尺寸是零件在加工過程中各工序應(yīng)保證的加工尺寸，通常為加工面至定位基準面之間的尺寸。（1）無需進行尺寸換算時工序尺寸的確定（2）需進行尺寸換算時工序尺寸的確定確定工序尺寸一般方法1）確定各工序加工余量；2）從最終加工工序開始，即從設(shè)計尺寸開始，逐次加上（對于被包容面）或減去（對于包容面）每道工序的加工余量，可分別得到各工序的基本尺寸；3）除最終加工工序取設(shè)計尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所對應(yīng)的加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸公差；4）除最終工序外，其余各工序按“入體原則”標注工序尺寸公差；5）毛坯余量通常由毛坯圖給出，故第1工序余量由計算確定。表主軸孔工序尺寸及公差的確定浮動鏜

0.11007Ra0.8

精鏜0.5100-0.1=99.98Ra1.6半精鏜2.499.9-0.5=99.410Ra3.2

粗鏜599.4-2.4=9713Ra6.3毛坯孔100-8=92工序名稱加工余量工序基本尺寸加工經(jīng)濟精度(IT)工序尺寸及公差表面粗糙度

主軸孔工序尺寸及公差的確定，加工過程：粗鏜→半精鏜→精鏜→浮動鏜尺寸要求:【例】3.機床的規(guī)格與加工工件的尺寸相適應(yīng)5、合理選用數(shù)控機床。2.機床的生產(chǎn)率與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。1.機床的精度應(yīng)與要求的加工精度相適應(yīng).七.機床及工藝裝備的選擇4、機床的選擇應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的實際情況。一般：單件小批：通用機床、工裝；大批、大量：專機、組機、專用工裝數(shù)控機床：可用于各種生產(chǎn)類型。刀具盡可能用標準的。（1）選擇機床設(shè)備的基本原則1、單件小批生產(chǎn)：采用各種通用夾具和機床附件，如卡盤、虎鉗、分度頭等。有組合夾具站的，可采用組合夾具。3、多品種中、小批生產(chǎn)可采用可調(diào)夾具或成組夾具。2、大批大量生產(chǎn)為提高勞動生產(chǎn)率應(yīng)采用專用高效夾具。（2）工藝裝備的選擇4、采用數(shù)控加工時夾具要敞開，其定位、夾緊元件不能影響加工走刀（如碰撞等）。夾具的選擇1、一般優(yōu)先采用標準刀具。3、刀具的類型、規(guī)格和精度等級應(yīng)符合加工要求。2、若采用工序集中時，應(yīng)采用各種高效的專用刀具、復(fù)合刀具和多刃刀具等。4、數(shù)控加工對刀具的剛性及壽命要求較普通加工嚴格。應(yīng)合理選擇各種刀具、輔具（刀柄、刀套、夾頭等）。刀具的選擇1、單件小批生產(chǎn)應(yīng)廣泛采用通用量具，如游標卡尺、百分尺和千分表等。3、量具的精度必須與加工精度相適應(yīng)。2、大批大量生產(chǎn)應(yīng)采用各種量規(guī)和高效的專用檢驗夾具和量儀等。量具的選擇第三節(jié)工藝尺寸鏈一、尺寸鏈的基本概念1.尺寸鏈的定義尺寸鏈就是在零件加工或機器裝配過程中，由相互聯(lián)系且按一定順序連接的封閉尺寸組合。（1）在加工中形成的尺寸鏈——工藝尺寸鏈A2A1A01.加工面2.定位面3.設(shè)計基準（2）在裝配中形成的尺寸鏈——裝配尺寸鏈A1A2A02.特征3.組成

1、封閉性

2、關(guān)聯(lián)性。環(huán)——尺寸鏈中的每一個尺寸。它可以是長度或角度。封閉環(huán)——在零件加工或裝配過程中間接獲得或最后形成的環(huán)。組成環(huán)——尺寸鏈中對封閉環(huán)有影響的全部環(huán)。

組成環(huán)又可分為增環(huán)和減環(huán)。

增環(huán)——若該環(huán)的變動引起封閉環(huán)的同向變動，則該環(huán)為增環(huán)．

減環(huán)——若該環(huán)的變動引起封閉環(huán)的反向變動。則該環(huán)為減環(huán)。4.增、減環(huán)判別方法在尺寸鏈圖中用首尾相接的單向箭頭順序表示各尺寸環(huán)，其中與封閉環(huán)箭頭方向相反者為增環(huán),與封閉環(huán)箭頭方向相同者為減環(huán)。A1A0A2A3封閉環(huán)減環(huán)增環(huán)舉例：5.尺寸鏈的分類（1）按應(yīng)用范圍分類1）工藝尺寸鏈——全部組成環(huán)為同一零件工藝尺寸所形成的尺寸鏈。2）裝配尺寸鏈——全部組成環(huán)為不同零件設(shè)計尺寸所形成的尺寸鏈。3）零件尺寸鏈——全部組成環(huán)為同一零件設(shè)計尺寸所形成的尺寸鏈。4）設(shè)計尺寸鏈——裝配尺寸鏈與零件尺寸鏈，統(tǒng)稱為設(shè)計尺寸鏈。1）長度尺寸鏈—全部環(huán)為長度的尺寸鏈2）角度尺寸鏈—全部環(huán)為角度的尺寸鏈3）直線尺寸鏈——

全部組成環(huán)平行于封閉環(huán)的尺寸鏈。4）平面尺寸鏈——

全部組成環(huán)位于一個或幾個平行平面內(nèi)，但某些組成環(huán)不平行于封閉環(huán)的尺寸鏈。5）空間尺寸鏈——組成環(huán)位于幾個不平行平面內(nèi)的尺寸鏈。

（2）按幾何特征及空間位置分類6.尺寸鏈的建立（1）確定封閉環(huán)（2）組成環(huán)確定1、加工順序或裝配順序確定后才能確定封閉環(huán)。2、封閉環(huán)的基本屬性為“派生”，表現(xiàn)為尺寸間接獲得。

關(guān)鍵

關(guān)鍵

要領(lǐng)1、設(shè)計尺寸往往是封閉環(huán)。2、加工余量往往是封閉環(huán)（靠火花磨除外）。

關(guān)鍵

關(guān)鍵1、封閉環(huán)確定后才能確定。2、直接獲得。3、對封閉環(huán)有影響

1.極值法

（1）極值法各環(huán)基本尺寸之間的關(guān)系封閉環(huán)的基本尺寸A0等于增環(huán)的基本尺寸之和減去減環(huán)的基本尺寸之和，即（2）各環(huán)極限尺寸之間的關(guān)系封閉環(huán)的最大極限尺寸A0max等于增環(huán)的最大極限尺寸之和減去減環(huán)的最小極限尺寸之和，即二、尺寸鏈計算的基本公式

封閉環(huán)的最小極限尺寸A0min等于增環(huán)的最小極限尺寸之和減去減環(huán)的最大極限尺寸之和，即(3)

各環(huán)上、下偏差之間的關(guān)系封閉環(huán)的上偏差ES(A0)等于增環(huán)的上偏差之和減去減環(huán)的下偏差之和，即

封閉環(huán)的下偏差EI(A0)等于增環(huán)下偏差之和減去減環(huán)的上偏差之和，即

（4）各環(huán)公差之間的關(guān)系

封閉環(huán)的公差T(A0)等于各組成環(huán)的公差T(Ai)之和，即

極值法解算尺寸鏈的特點是：簡便、可靠，但當封閉環(huán)公差較小，組成環(huán)數(shù)目較多時，分攤到各組成環(huán)的公差可能過小，從而造成加工困難，制造成本增加，在此情況小，常采用概率法進行尺寸鏈的計算。

2.概率法特點：以概率論理論為基礎(chǔ)，計算科學、復(fù)雜，經(jīng)濟效果好，用于環(huán)數(shù)較多的大批大量生產(chǎn)中。(2)各環(huán)平均尺寸之間的關(guān)系

(1)各環(huán)公差之間的關(guān)系

(3)各環(huán)平均偏差之間的關(guān)系

當計算出各環(huán)的公差、平均尺寸、平均偏差之后，應(yīng)按將該環(huán)的公差對平均尺寸按雙向?qū)ΨQ分布，即寫成，然后將之改寫成上下偏差的形式，即假定各環(huán)尺寸按正態(tài)分布，且其分布中心與公差帶中心重合。

（1）正計算——已知各組成環(huán)，求封閉環(huán)。正計算主要用于驗算所設(shè)計的產(chǎn)品能否滿足性能要求及零件加工后能否滿足零件的技術(shù)要求。（2）反計算——已知封閉環(huán)，求各組成環(huán)。反計算主要用于產(chǎn)品設(shè)計、加工和裝配工藝計算等方面，在實際工作中經(jīng)常碰到。反計算的解不是唯一的。如何將封閉環(huán)的公差正確地分配給各組成環(huán)，這里有一個優(yōu)化的問題。

（3）中間計算——已知封閉環(huán)和部分組成環(huán)的基本尺寸及公差，求其余的一個或幾個組成環(huán)基本尺寸及公差（或偏差）。中間計算可用于設(shè)計計算與工藝計算，也可用于驗算。3.尺寸鏈計算的幾種情況1）

等公差原則按等公差值分配的方法來分配封閉環(huán)的公差時,各組成環(huán)的公差值取相同的平均公差值Tav：即極值法Tav=T0/（n-1）4.確定組成環(huán)公差大小的誤差分配方法

這種方法計算比較簡單，但沒有考慮到各組成環(huán)加工的難易、尺寸的大小，顯然是不夠合理的。概率法

2）按等精度原則按等公差級分配的方法來分配封閉環(huán)的公差時,各組成環(huán)的公差取相同的公差等級，公差值的大小根據(jù)基本尺寸的大小，由標準公差數(shù)值表中查得。3）按實際可行性分配原則按具體情況來分配封閉環(huán)的公差時,第一步先按等公差值或等公差級的分配原則求出各組成環(huán)所能分配到的公差，第二步再從加工的難易程度和設(shè)計要求等具體情況調(diào)整各組成環(huán)的公差。1)按“入體”原則標注公差帶的分布按“入體”原則標注時，對于被包容面尺寸可標注成上偏差為零、下偏差為負的形式（即-T）；對于包容面的尺寸可標注成下偏差為零、上偏差為正的形式（即+T）。2）按雙向?qū)ΨQ分布標注對于諸如孔系中心距、相對中心的兩平面之間的距離等尺寸，一般按對稱分布標注，即可標注成上、下偏差絕對值相等、符號相反形式（即

T/2）。當組成環(huán)是標準件時，其公差大小和分布位置按相應(yīng)標準確定。當組成環(huán)是公共環(huán)時，其公差大小和分布位置應(yīng)根據(jù)對其有嚴格要求的那個尺寸鏈來確定。5.工序尺寸的標注

工藝基準（工序、定位、測量等）與設(shè)計基準不重合，工序基準就無法直接取用零件圖上的設(shè)計尺寸，因此必須進行尺寸換算來確定其工序尺寸。三、工藝過程尺寸鏈的分析與解算1.基準不重合時的尺寸換算1）定位基準與設(shè)計基準不重合的尺寸換算A設(shè)計基準C定位基準例B例1:某零件如圖示，設(shè)計尺寸50-0.17、10-0.36，因10-0.36不好測量，而改為測量A2，試確定工序尺寸A2。A210-0.36A1=50-0.17A0封閉環(huán)A0A2A1解:1)確定封閉環(huán)、建立尺寸鏈、判別增減環(huán)。2）尺寸及偏差計算：A2=40+0.193）假廢品情況：當A2=40+0.36（按上述計算應(yīng)為超差）,此時A1=50,A0=10-0.36（合格）這種廢品為假廢品。2）測量基準與設(shè)計基準不重合的尺寸換算

只要測量尺寸的超差量小于或等于其余組成環(huán)尺寸公差之和，就有可能出現(xiàn)假廢品，為此應(yīng)對該零件各有關(guān)尺寸進行復(fù)檢和驗算，以免將實際合格的零件報廢而導(dǎo)致浪費。

假廢品的出現(xiàn)，給生產(chǎn)質(zhì)量管理帶來諸多麻煩，因此，不到非不得已，不要使工藝基準與設(shè)計基準不重合。假廢品的出現(xiàn)

為了減小假廢品出現(xiàn)的可能性，有時可采用專用量具進行檢驗，如圖所示。此時通過測量尺寸x1來間接確定尺寸。若專用量具尺寸

mm，則由尺寸鏈可求出：

mm。

可見采用適當?shù)膶Ｓ昧烤?，可使測量尺寸獲得較大的公差，并使出現(xiàn)假廢品可能性大為減小。

例2如圖所示軸套，其加工工序如圖所示，試校驗工序尺寸標注是否合理。2.多尺寸保證時的尺寸換算50-0.3415±0.210-0.3零件圖51-0.410車孔及端面50-0.3410.4-0.220車外圓及端面14.6±0.230鉆孔10-0.340磨外圓及臺階解:1）分析

從零件圖上看,設(shè)計尺寸有10-0.3mm、15±0.2mm以及50-0.34。根據(jù)工藝過程分析是否全部達到圖紙要求.其中10-0.3、50-0.34直接保證，15±0.2間接保證，為封閉環(huán)，必須校核。

2）查找組成環(huán)，建立尺寸鏈10.4-0.214.6±0.210-0.3A0封閉環(huán)3）計算尺寸及偏差求得A0=15-0.4+0.5(

超差)4）解決辦法:改變工藝過程，如將鉆孔改在工序40之后；提高加工精度，縮小組成環(huán)公差。5）重新標注尺寸，校核計算現(xiàn)將尺寸改為：10.4-0.1，14.6±0.1,10-0.1可求得:A0=15±0.2符合圖紙要求.3.校核工序間余量例3

一軸其軸向工藝過程如圖所示，現(xiàn)要校核工序30精車B面的余量。ABCA1A2A3ABCA5A4粗車端面A、B，直接得到A1=28-0.52

A2=35-0.34調(diào)頭，粗、精車C面，直接得到尺寸

A3=26-0.28調(diào)頭，精車A、B，直接得到A4=25-0.14A5=35-0.17解:根據(jù)工藝過程作軸向尺寸形成過程及余量分布圖，尋找封閉環(huán)，建立尺寸鏈求解。ABCA1A2A3A4A5Z為封閉環(huán)A0A3A2A4A5ZA0Z為封閉環(huán),求得，Zmin=0.38>0,合適。[思考題]加工一齒輪內(nèi)孔和鍵槽（圖示），設(shè)計尺寸為：mm，mm。有關(guān)加工工序如下：

1）鏜內(nèi)孔至mm；2）插鍵槽保證尺寸A1；3）熱處理；4）磨內(nèi)孔至圖紙尺寸mm。試用極值法求工序尺寸A1。解：根據(jù)題意可列出尺寸鏈，如圖b所示，

其中R1=D1/2，R2=D2/2，e為磨孔與鏜孔的軸線偏移量。若已知磨孔與鏜孔的同軸度誤差為0.03mm，則有：e=±0.015mm。

根據(jù)加工過程，可知鍵槽深度設(shè)計尺寸

mm是間接保證的，為封閉環(huán)；其余各尺寸為組成環(huán)。其中A1、R2、e為增環(huán)，R1為減環(huán)。H=（A1+R2+e）－R1,有43.3=（A1+20+0）－19.8

得到:A1=43.1

ESH=（ESA1+EIR2+ESe）－EIR10.2=（ESA1+0.0125+0.015）－0

得到:ESA1=0.1775

同理可得到:EIA1=0.04最后結(jié)果為：

4、跟蹤法建尺寸鏈

對于工件形狀復(fù)雜、工藝過程很長、工藝基準多次轉(zhuǎn)換、工藝尺寸鏈環(huán)數(shù)多時，就不容易迅速、簡便地列出相應(yīng)的工藝尺寸鏈來進行工序尺寸的換算，而且還容易出差錯。

采用跟蹤法，就能夠更直觀、更簡便地去解工藝尺寸鏈的問題。而且也便于利用計算機進行輔助工藝設(shè)計。1）跟蹤圖的繪制（1）在圖表的上方畫出零件的簡圖，標出有關(guān)設(shè)計尺寸，并將有關(guān)表面向下引出表面線；（2）按加工順序自上而下地填入工序號；（3）將工序基本余量填入表中；（5）為便于計算，按對稱偏差標注設(shè)計尺寸。（4）按規(guī)定符合標出定位基準、工序基準、加工表面、工序尺寸、加工余量、結(jié)果尺寸；2）符號說明CABA1A2A3A4A5Z為封閉環(huán)A0余量定位基準封閉環(huán)工序尺寸度量基準加工表面

3）舉例為封閉環(huán)A0CABA3A4Z4Z2A2A1Z1A5Z3Z5A03=36.25±0.25工序2以D面定位，精車A面，得A3；粗車C面，得A4D工序1以A面定位，粗車D面，得A1；車B面，保證A2＝A02=39.9±0.1A01=49.75±0.25工序3以D面定位，磨A面，保證工序尺寸

A5

＝；同時保證設(shè)計尺寸

4）尺寸鏈建立方法（1）找出間接保證的設(shè)計尺寸和余量作為封閉環(huán)；（2）沿封閉環(huán)兩端面豎線同步向前面各工序追蹤查找組成環(huán)；（3）在追蹤過程中，遇到箭頭拐彎，逆加工箭頭橫向追蹤到此尺寸的度量基準；（5）當兩邊豎線“匯交”到某一個度量基準為止。（4）沿度量基準所在的豎線繼續(xù)追蹤；A03=36.25±0.25A3A4A5以A03為封閉環(huán)得到的工藝尺寸鏈：第四節(jié)數(shù)控加工工藝

一、數(shù)控加工工藝概述

1.數(shù)控加工工藝的特點（1）工藝內(nèi)容詳細

數(shù)控加工工藝必須詳細到每一次車刀和每一個操作細節(jié)。

（2）工藝工作要求相當準確而嚴密

（3）采用多坐標聯(lián)動自動控制加工復(fù)雜表面（4）采用先進的工藝裝備（5）采用工序集中

2、數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容選擇適合在數(shù)控機床上加工的零件，確定工序內(nèi)容；分析被加工零件的圖紙，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求；確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線；加工工序的設(shè)計；數(shù)控加工程序的調(diào)整；首件試加工與現(xiàn)場問題處理；數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔。二、數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇

1．選擇適合數(shù)控加工的零件一般可按適應(yīng)程度將零件分為以下三類：

（1）最適應(yīng)類

1）形狀復(fù)雜，加工精度要求高，通用機床無法加工或很難保證加工質(zhì)量的零件；2）具有復(fù)雜曲線或曲面輪廓的零件；3）具有難測量、難控制進給、難控制尺寸型腔的殼體或盒型零件；4）必須在一次裝夾中完成任務(wù)銑、鏜、锪、鉸或攻絲等多道工序的零件。1）零件價值較高，在通用機床上加工時容易受人為因素干擾而影響加工質(zhì)量，從而造成較大經(jīng)濟損失的零件；2）在通用機床上加工時必須制造復(fù)雜專用工裝的零件；3）需要多次更改設(shè)計后才能定型的零件；4）在通用機床上加工需要做長時間調(diào)整的零件；5）用通用機床加工時，生產(chǎn)率很低或工人體力勞動強度很大的零件。（2）較適應(yīng)類

1）生產(chǎn)批量大的零件（不排除其中個別工序采用數(shù)控加工）；2）裝夾困難或完全靠找正定位來保證加工精度的零件；3）加工余量極不穩(wěn)定、且數(shù)控機床上無在線檢測系統(tǒng)可自動調(diào)整零件坐標位置的零件；4）必須用特定的工藝裝備協(xié)調(diào)加工的零件。（3）不適應(yīng)類1）普通機床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容；2）普通機床難加工，質(zhì)量也難保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點選擇內(nèi)容；3）普通機床加工效率低，工人手工操作勞動強度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機床尚有加工能力的基礎(chǔ)上進行選擇。2．確定數(shù)控加工的內(nèi)容

3．合理選用數(shù)控機床（1）不同類型的數(shù)控機床有著不同的用途數(shù)控機床通常最適合加工具有以下特點的零件：

1）多品種、小批量生產(chǎn)的零件或新產(chǎn)品試制中的零件；

2）輪廓形狀復(fù)雜，對加工精度要求較高的零件；

3）用普通機床加工時，需要有昂貴的工藝裝備（工具、夾具和模具）的零件；

4）需要多次改型的零件；

5）價值昂貴，加工中不允許報廢的關(guān)鍵零件；

6）需要最短生產(chǎn)周期的急需零件。（2）把握好技術(shù)經(jīng)濟尺度，合理選擇數(shù)控機床三、數(shù)控加工工藝性分析

1.零件圖分析1）尺寸標注方法分析2）零件圖的完整性與正確性分析3）零件技術(shù)要求分析4）零件材料分析

①零件的內(nèi)腔或外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸2.數(shù)控加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析

②內(nèi)槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，因而內(nèi)槽圓角半徑不應(yīng)太小。③銑槽底平面時，槽底圓角半徑r不要過大④應(yīng)采用統(tǒng)一的基準定位

四、數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計1．平面輪廓和曲面輪廓加工方法的選擇

平面輪廓常用的加工方法有數(shù)控銑、線切割及磨削等。

立體曲面加工方法主要是數(shù)控銑削，多用球頭銑刀，以“行切法”加工。2．工序劃分的方法

（1）按零件裝夾定位方式劃分工序

（2）按粗、精加工劃分工序（3）按所用刀具劃分工序3．數(shù)控加工工序與普通加工工序的銜接五、數(shù)控加工工序的設(shè)計

1.走刀路線和工步順序的確定

走刀路線是刀具在整個加工工序中相對于工件的運動軌跡。

工步順序是指同一道工序中，各個表面加工的先后次序。

加工凹槽的三種進給路線

a)行切法b)環(huán)切法c)先行切法后環(huán)切法1—工件凹槽輪廓2—銑刀(1)安裝的基本原則:力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準統(tǒng)一；減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾后，加工出全部待加工表面；避免采用占機人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。2．零件的安裝與夾具的選擇(2)選擇夾具的基本原則:1）保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定;2）協(xié)調(diào)零件和機床坐標系的尺寸關(guān)系3．數(shù)控加工刀具的選擇數(shù)控加工對刀具的要求更高，不僅要求精度高、強度大、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并合理選擇刀具結(jié)構(gòu)、幾何參數(shù)。4．切削用量的選擇

由于數(shù)控機床動力參數(shù)較高、速度參數(shù)范圍大，粗加工應(yīng)盡可能選取較大的背吃刀量以減少進給次數(shù)。精加工可選取較高切削速度和較低進給量，由于是無級變速，有可能達到最佳切削參數(shù)。六、對刀點與換刀點的確定“對刀點”就是數(shù)控加工時刀具相對工件運動的起點，又稱起刀點，也就是程序運行的起點。選擇對刀點的原則：1）選擇的對刀點便于數(shù)學處理和簡化程序編制。2）對刀點在機床上容易校準。3）加工過程中便于檢查。4）引起的加工誤差小。七、數(shù)控加工專用技術(shù)文件的編寫（1）數(shù)控加工編程任務(wù)書（2）數(shù)控加工工序卡片（3）機床調(diào)整單（4）數(shù)控加工刀具調(diào)整單（5）數(shù)控加工路線進給圖（6）數(shù)控加工程序單

八、數(shù)控加工程序編制

（一）數(shù)控編程概述數(shù)控編程過程（二）數(shù)控編程1．編程數(shù)值計算

數(shù)控機床具有直線和圓弧插補功能。當工件的輪廓是由直線和圓弧組成時，在數(shù)控程序中只要給出直線與圓弧的交點、切點（簡稱基點）坐標值;

當工件輪廓是由非圓曲線組成時，通常的處理方法是用直線段或圓弧段去逼近非圓曲線，通過計算直線段或圓弧段與非圓曲線交點（簡稱節(jié)點）的坐標值來體現(xiàn)逼近結(jié)果2．數(shù)控編程方法

手工編程自動編程

3．數(shù)控編程術(shù)語與標準1）數(shù)控加工程序的程序段格式2）子程序調(diào)用4.數(shù)控加工程序編制實例

解：選用直徑為φ20mm的立銑刀。切削用量：主軸轉(zhuǎn)速n=1000r/min,

垂直進給速度vf

=30mm/min

輪廓加工進給速度vf=50mm/min工件原點設(shè)定在工件的左下角，走刀路線為：P1→P2→P3→P4→P5→P6。

該工序的數(shù)控加工程序為（/*后為對程序段的說明）：O1234/*程序號N01G00X-15.0Y-15.0Z35.0;/*快速移至起刀點N02X0Y0Z22.5S1000M03;/*快速移至P1，主軸正轉(zhuǎn)N03G01Z10.0F30.0M08;/*以30mm/min的進給速度直線插補至Z=10mm處，開切削液N04X60.0F50;/*以50mm/min的進給速度直線插補至P2N05Y35.0;/*直線插補至P3，進給速度不變N06G03X35.0Y60.0I-15.0J0;/*逆時針圓弧插補至P4，進給速度不變，X、Y為圓弧的終點坐標，I、J為圓心相對于圓弧起點的坐標N07G01X0;/*直線插補至P5，進給速度不變N08Y0;/*直線插補至P6，進給速度不變N09Z22.5M09;/*刀具退離工件，關(guān)閉切削液N10G00X-15.0Y-15.0Z35.0;/*刀具快速回到起刀點N11M30;/*程序結(jié)束并返回至程序起點九、典型零件的數(shù)控加工工藝

1.數(shù)控車削加工工藝

圖示軸類零件，材料為45鋼，毛坯為φ70mm棒料。試對零件行數(shù)控車削工藝分析。

解（1）零件圖工藝分析零件表面由圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及螺紋等表面組成。（2）確定裝夾方案定位基準確定坯料軸線和左端大端面（設(shè)計基準）為定位基準。裝夾方法左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊，右端采用活動頂尖支承的裝夾方式。（3）確定加工順序及進給路線加工順序按由粗到精、由近到遠（由右到左）的原則確定。即先從右到左進行粗車（留0.25mm精車余量），然后從右到左進行精車，最后車削螺紋。（4）刀具選擇參見數(shù)控加工刀具卡片

（5）切削用量選擇產(chǎn)品名稱或代號xxx零件名稱典型軸零件圖號xxx序號刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥?T01φ5中心鉆1鉆φ5mm中心孔2T02硬質(zhì)合金90°外圓車刀1車端面及粗車輪廓右偏刀3T03硬質(zhì)合金90°外圓車刀1精車輪廓右偏刀4T04硬質(zhì)合金60°外螺紋車刀1車螺紋編制xxx審核xxx批準xxx共頁第頁數(shù)控加工刀具卡片典型軸類零件數(shù)控加工工藝卡片單位名稱xxx產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號xxx典型軸xxx工序號程序編號夾具名稱使用設(shè)備車間001xxx三爪卡盤和活動頂尖xxx數(shù)控中心工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格mm主軸轉(zhuǎn)速r./min進給速度mm/min背吃刀量mm備注1平端面T0225×25500手動2鉆中心孔T01φ5950手動3粗車輪廓T0225×255002003自動4精車輪廓T0325×2512001800.25自動5粗車螺紋T0425×253209600.4自動6精車螺紋T0425×253209600.1自動編制xxx審核xxx批準xxx年月日共頁第頁2.數(shù)控銑削加工工藝

圖示泵蓋零件，材料為HT200，毛坯尺寸為長170mm、寬110mm、高30mm，小批量生產(chǎn)，試分析其數(shù)控銑削加工工藝過程。第五節(jié)工藝過程的生產(chǎn)率和經(jīng)濟性

一.時間定額

時間定額是在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時間。單件時間

完成一個工件的一個工序的時間稱為單件時間tdTd=tj+tf+tb+tx基本時間是指直接改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀、相對位置、表面狀態(tài)或材料性質(zhì)等工藝過程所消耗的時間。輔助時間是指為實現(xiàn)工藝過程所必須進行的各種輔助動作所消耗的時間。如裝卸工件。操作機床、改變切削用量、試切和測量工件、引進及退回刀具等動作所需時間都是輔助時間。布置工作地時間是為使加工正常進行，工人照管工作地（如換刀、潤滑機床、清理切屑、收拾工具等)所消耗的時間。一般按作業(yè)時間的2％～7％估算。休息和生理需要時間是指工人在工作班內(nèi)恢復(fù)體力和滿足生理上的需要所消耗的時間。一般按作業(yè)時間的2％估算。在成批生產(chǎn)中零件批量th＝td

＋tZ/N單件核算時間準備終結(jié)時間單件時間大批大量生產(chǎn)時，每個工作地始終完成某一固定工序，tZ/N≈0，故不考慮準備終結(jié)時間，即th＝td二、提高機械加工生產(chǎn)率的工藝措施

（1）縮短基本時間（2）縮減輔助時間、工作地點服務(wù)時間、準備終結(jié)時間（3）實行多臺機床看管（4）新工藝、特種工藝（5）應(yīng)用成組技術(shù)(1)提高切削用量，但受到刀具壽命和機床剛度的制約。(2)縮短工作行程長度(3)多件加工(l)直接縮減輔助時間(2)使輔助時間與基本時間重合(3)減少換刀次數(shù)，并縮減每次換刀所需時間(4)擴大零件的生產(chǎn)批量減少調(diào)整機床、刀具和夾具的時間

在單件小批生產(chǎn)中廣泛采用各種數(shù)控和柔性制造系統(tǒng)及推廣成組技術(shù)等，都可以縮短單件時間，有效地提高勞動生產(chǎn)率。多刀加工示例多件加工示例多工位連續(xù)加工示例

三、工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟分析

所謂技術(shù)經(jīng)濟分析，就是通過比較不同工藝方案的生產(chǎn)成本，選出最經(jīng)濟的工藝方案。生產(chǎn)成本工藝成本制造一個零件或一臺產(chǎn)品的一切費用的總和。與工藝過程直接有關(guān)的費用。1.工藝成本的組成及計算工藝成本可變費用(V)+不變費用(S)可變費用不變費用可變費用與零件（或產(chǎn)品）年產(chǎn)量有關(guān)，它包括材料費或毛坯費、操作工人的工資、通用機床的折舊費、維護費、萬能機床和萬能夾具及刀具的折舊費。不變費用與零件（或產(chǎn)品）年產(chǎn)量無關(guān)，它是指專用機床和專用夾具、刀具的折舊和維護費用，調(diào)整工人的工資等。

一種零件（或一道工序）的全年工藝成本E（單位為元）和單件工藝成本Ed（單位為元／件），可用下式表示：式中V——每個零件的可變費用，單位為元／件；

N——工件的年產(chǎn)量，單位為元／件；

S——全年的不變費用，單位為元。

比較工藝成本：需評價工藝方案均采用現(xiàn)有設(shè)備，或其基本投資相近，直接比較其工藝成本。各方案的臨界年產(chǎn)量Nk（圖7-50）計算如下：圖7-50全年工藝成本比較與臨界年產(chǎn)量0方案1S1S2NkNE方案22.工藝方案的經(jīng)濟評比方案1S1S20NkNE方案2ΔENkk圖7-51考慮追加投資的臨界年產(chǎn)量

比較投資回收期：當對比的工藝方案基本投資額相差較大時，應(yīng)考慮不同方案基本投資額的回收期。式中τ——投資回收期；

ΔK——基本投資差額；

ΔE——全年生產(chǎn)費用節(jié)約額。

考慮投資回收期的臨界年產(chǎn)量Nkk（圖7-51）：

這時，在考慮工藝成本的同時還要考慮基本投資差額的回收期限?；厥掌谟?，則經(jīng)濟效果愈好。

第六節(jié)計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計一、概述

計算機輔助工藝設(shè)計（CAPP）的優(yōu)點：（1）可以將工藝設(shè)計人員從繁瑣和重復(fù)性的勞動中解放出來，轉(zhuǎn)而從事新工藝的開發(fā)研究工作，促使制造工藝及質(zhì)量產(chǎn)生質(zhì)的變化；（2）可以大大縮短工藝準備周期，提高了產(chǎn)品對市場的快速響應(yīng)能力；（3）有助于對工藝設(shè)計人員的寶貴經(jīng)驗進行總結(jié)和繼承；（4）有利于工藝準備工作的最優(yōu)化和標準化；（5）為實現(xiàn)制造業(yè)信息化、集成化創(chuàng)造條件。1．成組技術(shù)的基本概念2．零件的分類編碼

Opitz分類編碼系統(tǒng)二、成組技術(shù)(GroupTechnology簡稱GT)

JLBM-1分類編碼系統(tǒng)名稱類別矩陣表（第一~二位）

第二位第一位01234567890回轉(zhuǎn)類零件輪盤類盤、蓋防護蓋法蘭盤帶輪手輪捏手離合器體分度盤刻度盤環(huán)滾輪活塞其他01環(huán)套類墊圈片環(huán)套螺母襯套軸套外螺紋套直管接頭法蘭套半聯(lián)軸節(jié)液壓缸氣缸其他12銷、桿軸類銷堵、短圓柱圓桿圓管螺桿螺栓螺釘閥桿閥芯活塞桿短軸長軸蝸桿絲桿手把手柄操縱桿其他23齒輪類圓柱外齒輪圓柱內(nèi)齒輪錐齒輪蝸輪鏈輪棘輪螺旋錐齒輪復(fù)合齒輪圓柱齒條其他34異形件異形盤套彎管接頭彎頭偏心件扇形件弓形件叉形接頭叉軸凸輪凸輪軸閥體其他45專用件其他56非回轉(zhuǎn)類零件桿條類桿、條杠桿擺桿連桿撐桿拉桿扳手鍵鑲（壓）條梁齒條撥叉其他67板塊類板、塊防護板、蓋板門板支承板墊板壓板連接板定位塊棘爪導(dǎo)向塊滑塊、板閥塊分油器凸輪板其他78座架類軸承座支座彎板底座機架支架其他89箱殼體類罩、蓋容器殼體箱體立柱機身工作臺其他9

回轉(zhuǎn)類零件分類表（第三~九位）碼位三四五六七八九特征外部形狀及加工內(nèi)部形狀及加工平面、曲面加工輔助加工（非同軸線孔、成形、刻線）項號基本形狀功能要素基本形狀功能要素外（端）面內(nèi)面0單一軸線光滑0無0無軸線孔0無0無0無0無1單向臺階1環(huán)槽1非加工孔1環(huán)槽1單一平面不等分平面1單一平面、不等分平面1均布孔軸向2雙向臺階2螺紋2通孔光滑單向臺階2螺紋2平行平面等分平面2平行平面、等分平面2徑向3球、曲面31+23雙向臺階31+23槽、鍵槽3槽、鍵槽3非均布孔軸向4正多邊形4錐面4盲孔單側(cè)4錐面4花鍵4花鍵4徑向5非圓對稱截面51+45雙側(cè)51+45齒形5齒形5傾斜孔6弓、扇形或4、5以外62+46球、曲面62+462+563+56各種孔組合7多軸線平行軸線71+2+47深孔71+2+473+5或4+574+57成形8彎曲、相交軸線8傳動螺紋8相交孔平行孔8傳動螺紋8曲面8曲面8機械刻線9其他9