第3章 機(jī)械加工工藝規(guī)程

第3章機(jī)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(zhǔn)的選擇3.5工藝道路的擬定3.6工序設(shè)計(jì)3.7工藝尺寸鏈3.8提高勞動(dòng)消費(fèi)率1NJUST機(jī)械工程學(xué)院本章的學(xué)習(xí)要求(1)

掌握工藝過(guò)程的根本概念、組成；(2)

了解消費(fèi)綱領(lǐng)、消費(fèi)類型及其工藝特點(diǎn)；(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(zhǔn)選擇、加工方法與加工順序確實(shí)定、加工余量確實(shí)定、工序尺寸計(jì)算；(5)掌握工藝尺寸鏈的概念與計(jì)算；(6)了解勞動(dòng)消費(fèi)率和加工經(jīng)濟(jì)性的概念。重點(diǎn)和難點(diǎn)：工藝過(guò)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(jì)算2NJUST機(jī)械工程學(xué)院機(jī)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(jī)械加工義務(wù)，相當(dāng)于一個(gè)車間。消費(fèi)系統(tǒng)：整個(gè)工廠就是具有輸入和輸出的消費(fèi)系統(tǒng)，不僅要組織產(chǎn)品消費(fèi)，還要進(jìn)展企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理，獲得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。3.1根本概念3.1.1機(jī)械加工工藝系統(tǒng)和消費(fèi)系統(tǒng)機(jī)械加工工藝系統(tǒng)：由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成3NJUST機(jī)械工程學(xué)院3.1.2消費(fèi)過(guò)程和工藝過(guò)程消費(fèi)過(guò)程：將原資料轉(zhuǎn)變?yōu)閺U品的相關(guān)聯(lián)的全過(guò)程。包括原資料的運(yùn)輸、保管，消費(fèi)預(yù)備、毛坯制造、零件加工、熱處置、裝配、檢驗(yàn)、調(diào)試、油漆、包裝等。工藝過(guò)程和工藝流程工藝過(guò)程：按一定順序逐漸改動(dòng)消費(fèi)對(duì)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(guò)程。主要包括熱加工、冷加工及裝配等過(guò)程。工藝流程：零件依次經(jīng)過(guò)的全部加工過(guò)程，又稱為工藝道路。4NJUST機(jī)械工程學(xué)院工藝過(guò)程的組成〔1〕工序：一個(gè)或一組工人利用同一機(jī)床或在同一地點(diǎn)對(duì)一個(gè)或幾個(gè)工件所延續(xù)完成的那部分工藝過(guò)程?！?〕工步：加工外表、切削工具、切削用量〔切削速度和進(jìn)給量〕不變時(shí)延續(xù)完成的那部分工藝過(guò)程?！?〕走刀：切削刀具在加工外表切削一次完成的工藝過(guò)程?！?〕安裝：工件在機(jī)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(jī)床的可動(dòng)部分一同相對(duì)機(jī)床固定部分所占據(jù)的每個(gè)任務(wù)位置。通常多工位、多刀具加工被看作一個(gè)工步，稱為復(fù)合工步。5NJUST機(jī)械工程學(xué)院零件年消費(fèi)綱領(lǐng)：N=Q×n×(1+α)×(1+β)Q---產(chǎn)品年消費(fèi)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(fèi)綱領(lǐng)和消費(fèi)類型消費(fèi)類型：根據(jù)產(chǎn)品大小、特征和消費(fèi)綱領(lǐng)劃分。消費(fèi)綱領(lǐng)：根據(jù)國(guó)家方案〔市場(chǎng)需求〕和企業(yè)消費(fèi)才干編制的企業(yè)在方案期〔通常是一年〕內(nèi)該當(dāng)消費(fèi)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度方案。

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

是組織消費(fèi)的主要技術(shù)文件l

工藝規(guī)程是消費(fèi)預(yù)備任務(wù)的根據(jù)l

是新建和擴(kuò)建加工車間時(shí)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(fèi)綱領(lǐng)l

毛坯的消費(fèi)情況l

工廠現(xiàn)有消費(fèi)條件l

先進(jìn)工藝及消費(fèi)技術(shù)的開(kāi)展情況7NJUST機(jī)械工程學(xué)院4〕制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟l

計(jì)算年消費(fèi)綱領(lǐng)，確定消費(fèi)類型l

對(duì)零件進(jìn)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(zhǔn)、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(jī)床效率與消費(fèi)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(jì)算工序尺寸及公差l

確定各工序的切削用量l

確定時(shí)間定額l

填寫工藝文件8NJUST機(jī)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?！簿?xì)〕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(jī)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(jī)械性能〔2〕消費(fèi)綱領(lǐng)的大小〔3〕工廠毛坯的消費(fèi)條件和技術(shù)程度及能夠性、經(jīng)濟(jì)性。10NJUST機(jī)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(píng)價(jià)零件構(gòu)造優(yōu)劣的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jì)性；〔3〕資料的利用率；〔4〕加工面積的大小和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工的能夠性。l

構(gòu)造工藝性是相對(duì)的，與消費(fèi)規(guī)模、設(shè)備條件、技術(shù)程度等要素親密相關(guān)11NJUST機(jī)械工程學(xué)院3.2.2切削加工對(duì)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(qiáng)度等條件下減輕零件的分量和體積，以節(jié)省資料，方便儲(chǔ)運(yùn)。詳細(xì)設(shè)計(jì)方法：合理運(yùn)用加強(qiáng)筋等?！?〕有利于保證加工的能夠性和經(jīng)濟(jì)性，保證加工質(zhì)量，提高加工效率。詳細(xì)設(shè)計(jì)方法：簡(jiǎn)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(jī)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(jiǎn)化工藝配備〔刀具、夾具、量具及輔具等〕。〔4〕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(guò)程。〔5〕把先進(jìn)的工藝方法與工廠實(shí)踐消費(fèi)條件結(jié)合起來(lái)。13NJUST機(jī)械工程學(xué)院圖例：便于加工14NJUST機(jī)械工程學(xué)院圖：刀具構(gòu)造影響15NJUST機(jī)械工程學(xué)院3.3.3裝配工藝對(duì)零件構(gòu)造工藝性的要求l

改善機(jī)器構(gòu)造的裝配工藝性的原那么〔1〕機(jī)器構(gòu)造應(yīng)能分解成為獨(dú)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?！?〕應(yīng)便于裝配和調(diào)整、減輕勞動(dòng)量?！?〕零件數(shù)量、規(guī)格減小，簡(jiǎn)化裝配構(gòu)造?！?〕有利于到達(dá)和提高裝配質(zhì)量要求。16NJUST機(jī)械工程學(xué)院3.4定位基準(zhǔn)的選擇3.4.1基準(zhǔn)的概念及分類：基準(zhǔn)：用來(lái)確定消費(fèi)對(duì)象上幾何要素間的幾何關(guān)系所根據(jù)的點(diǎn)、線、面?；?基準(zhǔn)不一定詳細(xì)可見(jiàn)〔如孔的中心線等〕，在零件上通常是經(jīng)過(guò)有關(guān)詳細(xì)外表表現(xiàn)出來(lái)的，這些外表稱為基面?；鶞?zhǔn)的分類：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：圖樣上標(biāo)注的起點(diǎn)。工藝基準(zhǔn)：裝配基準(zhǔn)、丈量基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)：工序圖中用來(lái)確定本工序加工外表外形、尺寸、位置的基準(zhǔn)。按基準(zhǔn)面情況分：粗基準(zhǔn)：未加工外表作為基準(zhǔn)精基準(zhǔn)：到達(dá)一定精度的加工外表為基準(zhǔn)17NJUST機(jī)械工程學(xué)院l

粗基準(zhǔn)的選擇選擇原那么：1〕選重要外表為粗基準(zhǔn)，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(zhǔn)，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(zhǔn)，保證各外表有足夠的加工余量。3.4.2定位基準(zhǔn)的選擇4〕選寬大平整的外表為粗基準(zhǔn)，保證安裝穩(wěn)定可靠。5〕粗基準(zhǔn)只能運(yùn)用一次〔同一尺寸方向〕。18NJUST機(jī)械工程學(xué)院l

精基準(zhǔn)的選擇原那么保證加工精度，同時(shí)思索安裝準(zhǔn)確可靠和方便，夾具構(gòu)造簡(jiǎn)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(zhǔn)，一方面減小基準(zhǔn)位移誤差，另一方面方便于裝夾?！?〕基準(zhǔn)重合原那么：定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)〔工序〕基準(zhǔn)重合，以防止基準(zhǔn)不重合誤差?！?〕互為基準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)，一方面減小基準(zhǔn)位移誤差，另一方面方便于裝夾?！?〕基準(zhǔn)一致原那么：多個(gè)外表的加工采用同一個(gè)定位基準(zhǔn)，保證各外表間的位置精度?！?〕自為基準(zhǔn)原那么：以加工外表本身為定位基準(zhǔn)。普通用于精度較高而余量較小的場(chǎng)所及拉削加工〔維護(hù)拉刀〕等。19NJUST機(jī)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(jì)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(fèi)率和經(jīng)濟(jì)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(jī)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(shí)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(jī)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(yàn)和特種檢驗(yàn)〔2〕平衡〔3〕清洗等22NJUST機(jī)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(diǎn)〔1〕機(jī)床、刀具、夾具等構(gòu)造簡(jiǎn)單，調(diào)整方便；〔2〕消費(fèi)預(yù)備任務(wù)量小，加工過(guò)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(zhǎng)，操作工人數(shù)量多，消費(fèi)面積大。23NJUST機(jī)械工程學(xué)院l

工序集中的特點(diǎn)〔1〕有利于采用高效公用機(jī)床和工藝配備，消費(fèi)效率高?！?〕工序數(shù)目少，工藝道路短，便于消費(fèi)方案和管理?！?〕設(shè)備數(shù)量少，相應(yīng)地操作工人少，消費(fèi)面積小?！?〕工件裝夾次數(shù)少，節(jié)省了輔助時(shí)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(fèi)預(yù)備任務(wù)量大，產(chǎn)品調(diào)整困難。24NJUST機(jī)械工程學(xué)院l

單邊余量：非對(duì)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(biāo)注，而在毛坯的尺寸公差普通采用雙向標(biāo)注。3.6工序設(shè)計(jì)3.6.1加工余量確實(shí)定加工余量：指加工過(guò)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(jì)尺寸之差。工序余量：相鄰兩工序的尺寸之差。25NJUST機(jī)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(jì)算法l

閱歷估計(jì)法l

查表法26NJUST機(jī)械工程學(xué)院工序尺寸確實(shí)定基準(zhǔn)重合時(shí)工序尺寸和公差確實(shí)定l

確定各工序的加工余量l

計(jì)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(jī)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(dá)精度工序尺寸工序尺寸及偏差浮動(dòng)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(jī)械工程學(xué)院基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸及其公差確實(shí)定采用尺寸鏈進(jìn)展分析計(jì)算圖表跟蹤法28NJUST機(jī)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(jī)械工程學(xué)院l

尺寸鏈圖作法：〔1〕找封鎖環(huán)(一個(gè)尺寸鏈只需一個(gè))；〔2〕從封鎖環(huán)開(kāi)場(chǎng)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(kāi)場(chǎng)用箭頭首尾相接各尺寸環(huán)；〔4〕標(biāo)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(jī)械工程學(xué)院圖示工件加工時(shí)，先加工工件長(zhǎng)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(zhǎng)和大孔深度決議的，故小孔的深度即為封鎖環(huán)。丈量時(shí)，小孔的深度無(wú)法直接檢測(cè)，普通先檢測(cè)工件長(zhǎng)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(jī)械工程學(xué)院3.7.2尺寸鏈的根本計(jì)算式計(jì)算方法有極值法和概率法兩種，要求掌握極值法計(jì)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(jī)械工程學(xué)院l

實(shí)例33NJUST機(jī)械工程學(xué)院l

豎式計(jì)算法：增環(huán)尺寸和偏向照抄，減環(huán)尺寸變號(hào)且上下偏向?qū)φ{(diào)、變號(hào)，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(jì)算封鎖環(huán)的公差小于各組成環(huán)公差之和時(shí)，那么不能保證設(shè)計(jì)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(jī)械工程學(xué)院u

工藝尺寸鏈的運(yùn)用基準(zhǔn)不重合時(shí)尺寸換算，定位誤差分析計(jì)算；工序尺寸及偏向的分析計(jì)算；多工序尺寸換算；裝配尺寸計(jì)算。35NJUST機(jī)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(jī)械工程學(xué)院一批工件其部分工藝過(guò)程為：車外圓至；滲碳淬火；磨外圓至。計(jì)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(jī)械工程學(xué)院3.8提高勞動(dòng)消費(fèi)率3.8.1提高勞動(dòng)消費(fèi)率的根本途徑:l

改良產(chǎn)品的構(gòu)造設(shè)計(jì)〔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(biāo)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(jìn)工藝和新技術(shù)l改善消費(fèi)組織管理〔1〕采用先進(jìn)的消費(fèi)組織方式：流水線、自動(dòng)線、FML、FMS等。〔2〕改良消費(fèi)管理：CIMS、JT〔矯捷制造或準(zhǔn)時(shí)制造〕、精益消費(fèi)、MRPⅡ〔物質(zhì)需求方案管理〕、并行工程等。38NJUST機(jī)械工程學(xué)院3.8.2提高勞動(dòng)消費(fèi)率的技術(shù)措施縮短根本工藝時(shí)間〔1〕提高切削用量，可降低切削時(shí)間，如：采用高速切削、強(qiáng)力切削等。〔2〕減少切削行程長(zhǎng)度少，即減加工外表長(zhǎng)度及切入、切出長(zhǎng)度。〔3〕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(shí)間〔1〕采用先進(jìn)夾具〔2〕采用轉(zhuǎn)位夾具或回轉(zhuǎn)任務(wù)臺(tái)，可減少裝夾等輔助時(shí)間?！?〕采用延續(xù)加工：采用延續(xù)回轉(zhuǎn)任務(wù)臺(tái)、裝卸工件不停機(jī)?！?〕采用快速換刀或自動(dòng)換刀安裝〔5〕采用自動(dòng)檢驗(yàn)或自動(dòng)丈量安裝，減少停機(jī)丈量時(shí)間。39NJUST機(jī)械工程學(xué)院同時(shí)縮短根本工藝時(shí)間和輔助時(shí)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(shí)間〔1〕使夾具、刀具調(diào)整通用化〔2〕采用微調(diào)機(jī)構(gòu)和對(duì)刀輔助工具〔3〕采用可換刀架或刀夾