第3章 機械加工工藝規(guī)程

第3章機械加工工藝規(guī)程的制定3.1根本概念3.2毛坯的選擇3.3零件構(gòu)造工藝性3.4定位基準的選擇3.5工藝道路的擬定3.6工序設(shè)計3.7工藝尺寸鏈3.8提高勞動消費率1NJUST機械工程學(xué)院本章的學(xué)習(xí)要求(1)

掌握工藝過程的根本概念、組成；(2)

了解消費綱領(lǐng)、消費類型及其工藝特點；(3)

掌握工藝規(guī)程的制定步驟；(4)

掌握工藝規(guī)程制定中的毛坯選擇、構(gòu)造工藝性、基準選擇、加工方法與加工順序確實定、加工余量確實定、工序尺寸計算；(5)掌握工藝尺寸鏈的概念與計算；(6)了解勞動消費率和加工經(jīng)濟性的概念。重點和難點：工藝過程的概念與組成工藝規(guī)程的制定工藝尺寸鏈的概念與計算2NJUST機械工程學(xué)院機械制造系統(tǒng)：整體目的使系統(tǒng)能有效全面完成產(chǎn)品的機械加工義務(wù)，相當(dāng)于一個車間。消費系統(tǒng)：整個工廠就是具有輸入和輸出的消費系統(tǒng)，不僅要組織產(chǎn)品消費，還要進展企業(yè)運營管理，獲得經(jīng)濟效益和社會效益。3.1根本概念3.1.1機械加工工藝系統(tǒng)和消費系統(tǒng)機械加工工藝系統(tǒng)：由機床、夾具、刀具和工件組成3NJUST機械工程學(xué)院3.1.2消費過程和工藝過程消費過程：將原資料轉(zhuǎn)變?yōu)閺U品的相關(guān)聯(lián)的全過程。包括原資料的運輸、保管，消費預(yù)備、毛坯制造、零件加工、熱處置、裝配、檢驗、調(diào)試、油漆、包裝等。工藝過程和工藝流程工藝過程：按一定順序逐漸改動消費對象的外形、尺寸、位置和性質(zhì)，使之成為預(yù)期產(chǎn)品的主要過程。主要包括熱加工、冷加工及裝配等過程。工藝流程：零件依次經(jīng)過的全部加工過程，又稱為工藝道路。4NJUST機械工程學(xué)院工藝過程的組成〔1〕工序：一個或一組工人利用同一機床或在同一地點對一個或幾個工件所延續(xù)完成的那部分工藝過程。〔2〕工步：加工外表、切削工具、切削用量〔切削速度和進給量〕不變時延續(xù)完成的那部分工藝過程?！?〕走刀：切削刀具在加工外表切削一次完成的工藝過程?！?〕安裝：工件在機床上定位夾緊一次成為一次安裝?！?〕工位：一次裝夾后，工件與夾具或機床的可動部分一同相對機床固定部分所占據(jù)的每個任務(wù)位置。通常多工位、多刀具加工被看作一個工步，稱為復(fù)合工步。5NJUST機械工程學(xué)院零件年消費綱領(lǐng)：N=Q×n×(1+α)×(1+β)Q---產(chǎn)品年消費綱領(lǐng)，n---產(chǎn)品中該零件件數(shù)α---備品率β---廢品率3.1.3消費綱領(lǐng)和消費類型消費類型：根據(jù)產(chǎn)品大小、特征和消費綱領(lǐng)劃分。消費綱領(lǐng)：根據(jù)國家方案〔市場需求〕和企業(yè)消費才干編制的企業(yè)在方案期〔通常是一年〕內(nèi)該當(dāng)消費的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度方案。

6NJUST機械工程學(xué)院1〕工藝文件3.1.4機械加工工藝規(guī)程2〕工藝規(guī)程的作用l

是組織消費的主要技術(shù)文件l

工藝規(guī)程是消費預(yù)備任務(wù)的根據(jù)l

是新建和擴建加工車間時的主要技術(shù)文件3〕制定工藝規(guī)程的原始資料l

零件的零件圖和產(chǎn)品的裝配圖l

產(chǎn)品的年消費綱領(lǐng)l

毛坯的消費情況l

工廠現(xiàn)有消費條件l

先進工藝及消費技術(shù)的開展情況7NJUST機械工程學(xué)院4〕制定機械加工工藝規(guī)程的步驟l

計算年消費綱領(lǐng)，確定消費類型l

對零件進展工藝分析l

確定零件的毛坯種類、外形、尺寸和精度l

擬定工藝道路：選基準、確定加工方法、加工順序l

確定確定工序所用設(shè)備：〔1〕加工范圍與工件尺寸相順應(yīng)〔2〕加工精度與工序要求相順應(yīng)〔3〕機床效率與消費類型相順應(yīng)l

確定工序的工藝配備：選擇夾具、刀具、量具和輔具l

確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差l

確定各工序的切削用量l

確定時間定額l

填寫工藝文件8NJUST機械工程學(xué)院3.2毛坯的選擇3.2.1確定毛坯種類l

常用毛坯〔1〕型材：棒料、管材、異型材、板材等〔2〕鑄件：砂鑄、永久型鑄、離心鑄造、熔模〔精細〕鑄造、壓鑄等〔3〕鍛件：自在鍛、模鍛、精鍛〔4〕焊接件〔5〕沖壓件〔6〕冷擠壓件〔7〕粉末冶金件9NJUST機械工程學(xué)院l

選擇毛坯應(yīng)思索的要素3.2.2確定毛坯的外形毛坯外形應(yīng)力求接近零件外形毛坯外形還要便于加工，保證加工質(zhì)量〔1〕零件的資料及其機械性能〔2〕消費綱領(lǐng)的大小〔3〕工廠毛坯的消費條件和技術(shù)程度及能夠性、經(jīng)濟性。10NJUST機械工程學(xué)院3.3零件構(gòu)造工藝性3.3.1零件構(gòu)造工藝性的根本概念l

零件構(gòu)造工藝性：零件制造、裝配、維修的難易程度，是評價零件構(gòu)造優(yōu)劣的重要技術(shù)經(jīng)濟目的。l

衡量零件構(gòu)造工藝性的根據(jù)〔1〕零件構(gòu)造通用化、規(guī)范化、系列化的程度；〔2〕零件加工工藝復(fù)雜程度及經(jīng)濟性；〔3〕資料的利用率；〔4〕加工面積的大小和實現(xiàn)自動化加工的能夠性。l

構(gòu)造工藝性是相對的，與消費規(guī)模、設(shè)備條件、技術(shù)程度等要素親密相關(guān)11NJUST機械工程學(xué)院3.2.2切削加工對零件構(gòu)造工藝性要求l

提高零件構(gòu)造工藝性的原那么

〔1〕在保證零件剛度、強度等條件下減輕零件的分量和體積，以節(jié)省資料，方便儲運。詳細設(shè)計方法：合理運用加強筋等?！?〕有利于保證加工的能夠性和經(jīng)濟性，保證加工質(zhì)量，提高加工效率。詳細設(shè)計方法：簡化構(gòu)造、減小加工面積、工件便于安裝定位、加工和丈量、滿足工種工藝的要求等。例如：螺紋退刀槽、砂輪越程槽、刨、插退刀槽刀具外形影響：鉆孔頂角、不能在斜面上鉆孔，出口也不能是斜面、孔軸線必需是直線；銑刀圓弧，內(nèi)凹處不能是尖角。12NJUST機械工程學(xué)院l

提高零件構(gòu)造工藝性的原那么

〔3〕零件構(gòu)造要素規(guī)范化、系列化，以簡化工藝配備〔刀具、夾具、量具及輔具等〕?！?〕合理規(guī)定尺寸精度、外表粗糙度要求及主要件的性能參數(shù)，以縮短加工過程?！?〕把先進的工藝方法與工廠實踐消費條件結(jié)合起來。13NJUST機械工程學(xué)院圖例：便于加工14NJUST機械工程學(xué)院圖：刀具構(gòu)造影響15NJUST機械工程學(xué)院3.3.3裝配工藝對零件構(gòu)造工藝性的要求l

改善機器構(gòu)造的裝配工藝性的原那么〔1〕機器構(gòu)造應(yīng)能分解成為獨立裝配單元，以便于組織平行的流水裝配作業(yè)，縮短裝配周期。〔2〕應(yīng)便于裝配和調(diào)整、減輕勞動量?！?〕零件數(shù)量、規(guī)格減小，簡化裝配構(gòu)造?！?〕有利于到達和提高裝配質(zhì)量要求。16NJUST機械工程學(xué)院3.4定位基準的選擇3.4.1基準的概念及分類：基準：用來確定消費對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所根據(jù)的點、線、面。基面:基準不一定詳細可見〔如孔的中心線等〕，在零件上通常是經(jīng)過有關(guān)詳細外表表現(xiàn)出來的，這些外表稱為基面?；鶞实姆诸悾涸O(shè)計基準：圖樣上標注的起點。工藝基準：裝配基準、丈量基準、定位基準工序基準：工序圖中用來確定本工序加工外表外形、尺寸、位置的基準。按基準面情況分：粗基準：未加工外表作為基準精基準：到達一定精度的加工外表為基準17NJUST機械工程學(xué)院l

粗基準的選擇選擇原那么：1〕選重要外表為粗基準，保證各重要加工外表加工余量均勻。2〕選不加工外表為粗基準，保證加工外表與不加工外表之間的相互位置精度。3〕選余量最小的外表為粗基準，保證各外表有足夠的加工余量。3.4.2定位基準的選擇4〕選寬大平整的外表為粗基準，保證安裝穩(wěn)定可靠。5〕粗基準只能運用一次〔同一尺寸方向〕。18NJUST機械工程學(xué)院l

精基準的選擇原那么保證加工精度，同時思索安裝準確可靠和方便，夾具構(gòu)造簡單。應(yīng)選尺寸精度與形位精度高，外表粗糙度較低，面積較大的面為精基準，一方面減小基準位移誤差，另一方面方便于裝夾?！?〕基準重合原那么：定位基準與設(shè)計〔工序〕基準重合，以防止基準不重合誤差?！?〕互為基準原那么：為了使加工外表間有較高的位置精度，采用相應(yīng)的外表為基準反復(fù)加工?！?〕應(yīng)選尺寸精度與形位精度高，外表粗糙度較低，面積較大的面為精基準，一方面減小基準位移誤差，另一方面方便于裝夾?！?〕基準一致原那么：多個外表的加工采用同一個定位基準，保證各外表間的位置精度。〔3〕自為基準原那么：以加工外表本身為定位基準。普通用于精度較高而余量較小的場所及拉削加工〔維護拉刀〕等。19NJUST機械工程學(xué)院3.5工藝道路的擬定3.5.1外表加工方法選擇思索的主要要素：l

應(yīng)選擇相應(yīng)的獲得經(jīng)濟精度的加工方法l要思索工件資料的性質(zhì)l

要思索工件的構(gòu)造外形和尺寸大小l

要思索消費率和經(jīng)濟性的要求l

要思索工廠的現(xiàn)有設(shè)備情況和技術(shù)條件20NJUST機械工程學(xué)院3.5.2加工順序的安排l

切削加工工序的安排〔1〕加工階段的劃分，且應(yīng)遵照先粗后精的原那么加工階段：粗加工階段、半精加工階段、精加工階段、光整加工階段劃分加工階段的目的：保證加工質(zhì)量，提高加工效率；及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷并及時處置；便于合理選用設(shè)備；便于熱處置工序的安排?！?〕先基面后其它外表〔3〕先面后孔〔4〕先主后次21NJUST機械工程學(xué)院l

熱處置工序的安排〔1〕預(yù)處置〔2〕中間熱處置〔3〕最終熱處置〔4〕化學(xué)處置和外表處置l

輔助工序的安排〔1〕檢驗和特種檢驗〔2〕平衡〔3〕清洗等22NJUST機械工程學(xué)院3.5.3工序的集中于分散l工序分散的特點〔1〕機床、刀具、夾具等構(gòu)造簡單，調(diào)整方便；〔2〕消費預(yù)備任務(wù)量小，加工過程中調(diào)整少；〔3〕可以選用最有利的切削用量；〔4〕工序數(shù)目多，工序加工內(nèi)容少，設(shè)備數(shù)目多，工藝道路長，操作工人數(shù)量多，消費面積大。23NJUST機械工程學(xué)院l

工序集中的特點〔1〕有利于采用高效公用機床和工藝配備，消費效率高?！?〕工序數(shù)目少，工藝道路短，便于消費方案和管理?！?〕設(shè)備數(shù)量少，相應(yīng)地操作工人少，消費面積小?！?〕工件裝夾次數(shù)少，節(jié)省了輔助時間，提高了加工面間的位置精度?！?〕公用設(shè)備、工藝配備投資大，消費預(yù)備任務(wù)量大，產(chǎn)品調(diào)整困難。24NJUST機械工程學(xué)院l

單邊余量：非對稱外表如平面等的加工余量。本道工序的余量公差等于本道工序與上道工序的尺寸公差之和。TZ=Ts+Tbl

雙邊余量：回轉(zhuǎn)體外表的加工余量。工序尺寸的公差，普通規(guī)定按“向體原那么〞單向標注，而在毛坯的尺寸公差普通采用雙向標注。3.6工序設(shè)計3.6.1加工余量確實定加工余量：指加工過程中從加工外表切除的金屬層厚度。毛坯總余量：毛坯尺寸與零件圖設(shè)計尺寸之差。工序余量：相鄰兩工序的尺寸之差。25NJUST機械工程學(xué)院影響加工余量的要素l上道工序留下的外表粗糙度Ra和外表缺陷層Da，本工序必需切除。l

上道工序的尺寸公差Tal

工件各外表相互位置的空間偏向ρ0l

本道工序的安裝誤差b確定加工余量的方法l

計算法l

閱歷估計法l

查表法26NJUST機械工程學(xué)院工序尺寸確實定基準重合時工序尺寸和公差確實定l

確定各工序的加工余量l

計算各工序的尺寸〔逆推法〕l

確定各工序的尺寸公差及外表粗糙例：某機床主軸孔要求為100+0.035〔Ra0.8〕，毛坯為鑄造孔，確定表中各工序尺寸及偏向。工序名稱工序余量工序所能達精度工序尺寸工序尺寸及偏差浮動鏜孔0.1精鏜孔0.5半精鏜孔2.4粗鏜孔5毛坯孔總余量827NJUST機械工程學(xué)院基準不重合時工序尺寸及其公差確實定采用尺寸鏈進展分析計算圖表跟蹤法28NJUST機械工程學(xué)院3.7工藝尺寸鏈3.7.1工藝尺寸鏈的定義和特征l

工藝尺寸鏈：由相互聯(lián)絡(luò)的尺寸按一定順序首尾相接陳列的尺寸封鎖圖l

工藝尺寸鏈的特征：封鎖性關(guān)聯(lián)性尺寸鏈的組成及尺寸鏈圖l

尺寸鏈的組成29NJUST機械工程學(xué)院l

尺寸鏈圖作法：〔1〕找封鎖環(huán)(一個尺寸鏈只需一個)；〔2〕從封鎖環(huán)開場按零件相關(guān)外表間的聯(lián)絡(luò)畫出各組成環(huán)，構(gòu)成封鎖圖形。留意要求其組成環(huán)的數(shù)量最少；〔3〕從封鎖環(huán)開場用箭頭首尾相接各尺寸環(huán)；〔4〕標明各尺寸環(huán)的性質(zhì)，與封鎖環(huán)同向的為減環(huán)，與封鎖環(huán)反向的為增環(huán)。30NJUST機械工程學(xué)院圖示工件加工時，先加工工件長度，再加工小孔，最后加工大孔，控制大孔深度，而小孔深度是由加工工件總長和大孔深度決議的，故小孔的深度即為封鎖環(huán)。丈量時，小孔的深度無法直接檢測，普通先檢測工件長度和大空深度，小孔深度為自然獲得尺寸，故同樣小孔深度為封鎖環(huán)。31NJUST機械工程學(xué)院3.7.2尺寸鏈的根本計算式計算方法有極值法和概率法兩種，要求掌握極值法計算。根本公式為：l

封鎖環(huán)的根本尺寸：l

封鎖環(huán)的公差：l

封鎖環(huán)的極限尺寸：l

封鎖環(huán)的上、下偏向：32NJUST機械工程學(xué)院l

實例33NJUST機械工程學(xué)院l

豎式計算法：增環(huán)尺寸和偏向照抄，減環(huán)尺寸變號且上下偏向?qū)φ{(diào)、變號，最后求代數(shù)和得出封鎖環(huán)的尺寸及偏向。根本尺寸ESEI增環(huán)

減環(huán)

封鎖環(huán)

留意：當(dāng)計算封鎖環(huán)的公差小于各組成環(huán)公差之和時，那么不能保證設(shè)計尺寸，故需求調(diào)整各組成環(huán)的公差。500-0.17100-0.36-400-0.1934NJUST機械工程學(xué)院u

工藝尺寸鏈的運用基準不重合時尺寸換算，定位誤差分析計算；工序尺寸及偏向的分析計算；多工序尺寸換算；裝配尺寸計算。35NJUST機械工程學(xué)院例題1：圖中尺寸A2不能直接丈量，應(yīng)如何加工控制？根本尺寸ESEI增環(huán)A4減環(huán):A1A3封鎖環(huán)AΔA4=184ES(A4)=-0.2EI(A4)=-0.25-520.150-320.0501000-0.2536NJUST機械工程學(xué)院一批工件其部分工藝過程為：車外圓至；滲碳淬火；磨外圓至。計算為了保證滲碳層深度0.7~1mm的滲碳工序滲入深度t的尺寸范圍。根本尺寸ESEI增環(huán):A3A2減環(huán)A1封鎖環(huán)A因此滲碳深度t為：0.965~1.22mm例題2：200-0.015-20.250.0300.70.30A3=0.95ES(A3)=0.27EI(A3)=0.01537NJUST機械工程學(xué)院3.8提高勞動消費率3.8.1提高勞動消費率的根本途徑:l

改良產(chǎn)品的構(gòu)造設(shè)計〔1〕盡能夠減少零件的數(shù)量和分量〔2〕改善零件構(gòu)造工藝性〔3〕合理標注零件加工精度和外表質(zhì)量要求〔4〕盡能夠采用成熟的工藝和規(guī)范零部件l

采用先進工藝和新技術(shù)l改善消費組織管理〔1〕采用先進的消費組織方式：流水線、自動線、FML、FMS等。〔2〕改良消費管理：CIMS、JT〔矯捷制造或準時制造〕、精益消費、MRPⅡ〔物質(zhì)需求方案管理〕、并行工程等。38NJUST機械工程學(xué)院3.8.2提高勞動消費率的技術(shù)措施縮短根本工藝時間〔1〕提高切削用量，可降低切削時間，如：采用高速切削、強力切削等?！?〕減少切削行程長度少，即減加工外表長度及切入、切出長度?！?〕合并工步與合并走刀〔4〕減少毛坯的加工余量〔5〕改善切削條件縮短輔助時間〔1〕采用先進夾具〔2〕采用轉(zhuǎn)位夾具或回轉(zhuǎn)任務(wù)臺，可減少裝夾等輔助時間?！?〕采用延續(xù)加工：采用延續(xù)回轉(zhuǎn)任務(wù)臺、裝卸工件不停機?！?〕采用快速換刀或自動換刀安裝〔5〕采用自動檢驗或自動丈量安裝，減少停機丈量時間。39NJUST機械工程學(xué)院同時縮短根本工藝時間和輔助時間〔1〕多件加工〔2〕多刀或多刀的復(fù)合刀具切削加工縮短預(yù)備終結(jié)時間〔1〕使夾具、刀具調(diào)整通用化〔2〕采用微調(diào)機構(gòu)和對刀輔助工具〔3〕采用可換刀架或刀夾