《制造工程基礎(chǔ)》課件 第八章 機(jī)械加工工藝過程

第八章機(jī)械加工工藝過程機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計機(jī)械加工工藝過程的概念及組成工藝尺寸鏈典型零件的機(jī)械加工工藝分析第八章機(jī)械加工工藝過程生產(chǎn)過程

機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返乃袆趧舆^程。（1）原材料、半成品和成品的運(yùn)輸和保存；（2）生產(chǎn)和技術(shù)準(zhǔn)備工作；（3）毛坯制造和處理；（4）零件的機(jī)械加工、熱處理及其它表面處理；（5）部件或產(chǎn)品的裝配、檢驗(yàn)、調(diào)試、油漆和包裝等。第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成機(jī)械加工工藝過程及其組成采用各種機(jī)械加工方法，直接用于改變毛坯的形狀、尺寸、表面質(zhì)量，使之成為合格零件的全部勞動過程。圖機(jī)械加工工藝過程的組成第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成

工序

一個或一組工人，在一個工作地點(diǎn)對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為工序。工序方案實(shí)例圖階梯軸第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成工序號工序內(nèi)容設(shè)備1車一端面，鉆中心孔，車大端外圓及倒角；調(diào)頭車另一端面，鉆中心孔，車小端外圓及倒角車床2銑鍵槽；銑床3磨外圓，去毛刺磨床工序方案比較表6-1單件小批量生產(chǎn)的工藝過程表6-2大批大量生產(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)備1車大端端面，鉆中心孔，車大端外圓及倒角車床3車小端端面，鉆中心孔，車外圓及倒角車床4銑鍵槽銑床5磨外圓磨床6去毛刺鉗工第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成

安裝將工件在機(jī)床或夾具中每定位、夾緊一次所完成的那一部分工序內(nèi)容稱為安裝。

工位為了完成一定的工序內(nèi)容，一次安裝工件后，工件與夾具或設(shè)備的可動部分一起相對刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個位置稱為工位。第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成

工步在加工表面和加工工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那部分工序內(nèi)容，稱為工步。一道工序包括一個或幾個工步。為了提高生產(chǎn)率，常將幾個待加工表面用幾把刀具同時加工，稱為復(fù)合工步。

圖立軸轉(zhuǎn)塔車床回轉(zhuǎn)刀架圖復(fù)合工步第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成

走刀切削加工時在加工表面上切一次所完成的工步內(nèi)容稱為走刀。第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型及工藝特征

生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計劃。計劃期常定為一年，所以生產(chǎn)綱領(lǐng)也稱為年產(chǎn)量。

零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)：N——零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）；Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量（件/年）；n——每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺）；α——備品率（

）；β——廢品率（

）。第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年或臺/年）重型機(jī)械中型機(jī)械輕型機(jī)械單件生產(chǎn)

5

10

l00成批生產(chǎn)小批生產(chǎn)5～10010～200100～500中批生產(chǎn)100～300200～500500～5000大批生產(chǎn)300～1000500～50005000～50000大量生產(chǎn)

1000

5000

50000是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。一般分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型。各種生產(chǎn)類型的工藝特征見P223的表6-4。

生產(chǎn)類型第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成生產(chǎn)類型單件生產(chǎn)成批生產(chǎn)大量生產(chǎn)毛坯特點(diǎn)用木模手工造型及自由鍛，毛坯精度低，加工余量大用金屬模造型及模鍛，部分采用精鑄、碾壓與空心鍛造等先進(jìn)方法，毛坯精度及加工余量中等廣泛采用機(jī)器造型及精鑄、碾壓與精鍛等先進(jìn)方法，毛坯精度高，加工余量小機(jī)床設(shè)備通用機(jī)床，部分采用數(shù)控機(jī)床及加工中心通用機(jī)床，部分采用專用機(jī)床、組合機(jī)床及柔性制造單元廣泛采用專用機(jī)床及自動機(jī)床設(shè)備布置形式按機(jī)群式布置按零件類別分工段排列按流水線或自動生產(chǎn)線排列工藝裝備采用標(biāo)準(zhǔn)附件，通用夾具、刀具與量具采用通用夾具，并廣泛采用專用夾具、刀具和量具廣泛采用專用夾具、刀具和量具，并采用自動檢測生產(chǎn)率較低中等高成本較高中等低第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成

機(jī)械加工工藝規(guī)程規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法的工藝文件。

工藝規(guī)程的作用

是組織、管理和指導(dǎo)生產(chǎn)的基本依據(jù)；是新建和擴(kuò)建工廠的原始資料；是進(jìn)行技術(shù)交流，開展技術(shù)革新的基本資料。機(jī)械加工工藝規(guī)程形式機(jī)械加工過程卡片（單件小批生產(chǎn)）機(jī)械加工工序卡片（大批量生產(chǎn)，或關(guān)鍵工序）機(jī)械加工工藝規(guī)程第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計工藝規(guī)程的類型（工藝過程卡、工序卡、工藝卡）

第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成1）必須充分利用本企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件；2）必須可靠地加工出符合圖紙要求的零件，保證產(chǎn)品質(zhì)量；3）保證良好的勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率；4）在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能降低消耗、降低成本；5）應(yīng)盡可能采用國內(nèi)外先進(jìn)工藝技術(shù)。制定工藝規(guī)程的原則第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成

1）產(chǎn)品的裝配圖和零件的工作圖；2）產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)；3）本企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，包括毛坯的生產(chǎn)條件或協(xié)作關(guān)系、工藝裝備和專用設(shè)備及其制造能力、工人的技術(shù)水平以及各種工藝資料和標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品驗(yàn)收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等；4）國內(nèi)外同類產(chǎn)品的新技術(shù)、新工藝及其發(fā)展前景等相關(guān)信息。制定工藝規(guī)程所需原始資料第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成

1．閱讀裝配圖和零件圖（工藝審查）確定生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型。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。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(dāng)，審查零件結(jié)構(gòu)工藝性。2．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。制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成3.選擇定位基準(zhǔn)；4.擬定工藝路線；5.確定各工序需用的設(shè)備及工藝裝備；包括機(jī)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(zhǔn)備費(fèi)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(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析和論證的基礎(chǔ)上提出設(shè)計任務(wù)書。第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成6.確定各工序加工余量，計算工序尺寸和公差；確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法；確定各工序的切削用量和時間定額；9.評價工藝路線對所制定的工藝方案應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，并應(yīng)對多種工藝方案進(jìn)行比較，或采用優(yōu)化方法，以確定出最優(yōu)工藝方案。10.填寫工藝文件第1節(jié)機(jī)械加工工藝過程的概念及組成

是指滿足使用要求的前提下，制造該零件的可行性和經(jīng)濟(jì)性。所謂結(jié)構(gòu)工藝性好，是指在現(xiàn)有工藝條件下既能方便制造，又有較低的制造成本。

零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析包括：了解零件的各項(xiàng)技術(shù)要求，提出必要的改進(jìn)意見審查零件結(jié)構(gòu)工藝性零件的結(jié)構(gòu)工藝性第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

合理標(biāo)注零件尺寸（1）零件圖上的重要尺寸應(yīng)直接標(biāo)注。圖直接標(biāo)注重要尺寸

（2）零件圖上標(biāo)注的尺寸應(yīng)便于測量。（3）零件圖上的尺寸不應(yīng)標(biāo)注成封閉式。

圖鍵槽深度的標(biāo)注圖孔中心距的標(biāo)注第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

合理標(biāo)注零件尺寸（4）零件上非配合的自由尺寸，應(yīng)按加工順序盡量從工藝基準(zhǔn)注出。圖按加工順序標(biāo)注自由尺寸第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

合理標(biāo)注零件尺寸（5）零件上各非加工表面的位置尺寸應(yīng)直接標(biāo)注，而非加工面與加工面之間只能有一個聯(lián)系尺寸。圖非加工面與加工面之間的尺寸標(biāo)注第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于達(dá)到所要求的加工質(zhì)量（1）合理確定零件的加工精度與表面質(zhì)量。（2）保證位置精度的可能性。圖有利于保證位置精度的工藝結(jié)構(gòu)第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于達(dá)到所要求的加工質(zhì)量（2）保證位置精度的可能性。圖有利于保證位置精度的工藝結(jié)構(gòu)第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于減少勞動量（1）盡量減少不必要的加工面積

圖減少軸承座加工面積

圖避免深孔加工的方法第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于減少勞動量（2）盡量避免或簡化內(nèi)表面的加工圖將內(nèi)表面轉(zhuǎn)化為外表面加工圖將內(nèi)溝槽轉(zhuǎn)化為外溝槽加工第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于提高勞動生產(chǎn)率（1）零件的尺寸應(yīng)力求一致，便于采用標(biāo)準(zhǔn)刀具

圖退刀槽尺寸一致圖凸臺高度相等第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于提高勞動生產(chǎn)率（1）零件的尺寸應(yīng)力求一致，便于采用標(biāo)準(zhǔn)刀具

圖便于采用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于提高勞動生產(chǎn)率（2）盡量減少裝夾次數(shù)圖鉆孔方向一致圖鍵槽方向一致

第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于提高勞動生產(chǎn)率（3）零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工圖應(yīng)留有退刀、越程槽

（a）（b）第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于提高勞動生產(chǎn)率（3）零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工（a）（b）圖鉆頭應(yīng)能接近加工表面第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于提高勞動生產(chǎn)率（3）零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工便于工件安裝第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于提高勞動生產(chǎn)率（4）避免在斜面上鉆孔和鉆頭單刃切削

圖避免在斜面上鉆孔

第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于提高勞動生產(chǎn)率（5）便于多刀或多件加工

圖便于多件連續(xù)加工圖便于多刀加工

第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于提高勞動生產(chǎn)率（5）便于多刀或多件加工

圖便于多件連續(xù)加工圖便于多刀加工

第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于提高勞動生產(chǎn)率（5）便于多刀或多件加工

第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于提高勞動生產(chǎn)率（5）便于多刀或多件加工

第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

有利于提高勞動生產(chǎn)率（5）合理選擇零件的組合第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計機(jī)械加工中常用的毛坯：

鑄件、鍛件、沖壓件、型材焊接件等。選用毛坯時主要考慮以下因素：(1)零件的材料及其力學(xué)性能；

(2)零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸；(3)生產(chǎn)類型；(4)現(xiàn)有生產(chǎn)條件；(5)利用新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性。毛坯的選擇第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

與零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料的機(jī)械性能和零件的生產(chǎn)類型及毛坯車間的具體生產(chǎn)條件有關(guān)。鑄件

包括鑄鋼、鑄鐵、有色金屬及合金的鑄件等。鑄件毛坯的形狀可以相當(dāng)復(fù)雜，尺寸可以相當(dāng)大，且吸振性能較好，但鑄件的機(jī)械性能較低，一般殼體零件的毛坯多用鑄件。

鍛件

機(jī)械性能較好，有較高的強(qiáng)度和沖擊韌性，但毛坯的形狀不宜復(fù)雜，如軸類和齒輪類零件的毛坯常用鍛件。

型材

包括圓形、方形、六角形及其它斷面形狀的棒料、管料及板料。棒料常用在普通車床、六角車床及自動和半自動車床上加工軸類、盤類及套類等中小型零件。冷拉棒料比熱軋棒料精度高且機(jī)械性能好，但直徑較小。板料常用冷沖壓的方法制成零件，但毛坯的厚度不宜過大。

焊接件對尺寸較大、形狀較復(fù)雜的毛坯，可采用型鋼或鍛件焊接成毛坯，但焊接件吸振性能差，容易變形，尺寸誤差大。工程塑料它是近年來在機(jī)械制造業(yè)中普遍推廣的一種毛坯，其形狀可以很復(fù)雜，尺寸精度高，但機(jī)械性能差。

毛坯的選擇第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計精基準(zhǔn)選擇原則

基準(zhǔn)重合原則圖設(shè)計基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)不重合第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計精基準(zhǔn)選擇原則

基準(zhǔn)統(tǒng)一原則圖機(jī)體的精基準(zhǔn)圖

在工件的加工過程中盡可能地采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)稱為基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

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

1）軸類零件常使用兩頂尖孔作統(tǒng)一基準(zhǔn)；

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(yuǎn)的銷孔）作統(tǒng)一基準(zhǔn)；

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(zhǔn)；

4）套類零件用一長孔和一止推面作統(tǒng)一基準(zhǔn)。

采用統(tǒng)一基準(zhǔn)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)。

★注意：采用統(tǒng)一基準(zhǔn)原則常常會帶來基準(zhǔn)不重合問題。此時，需針對具體問題進(jìn)行具體分析，根據(jù)實(shí)際情況選擇精基準(zhǔn)。第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計精基準(zhǔn)選擇原則

自為基準(zhǔn)原則圖床身導(dǎo)軌面自為基準(zhǔn)實(shí)例

某些加工表面加工余量小而均勻時，選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)稱為自為基準(zhǔn)原則。第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計精基準(zhǔn)選擇原則

第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計精基準(zhǔn)選擇原則

互為基準(zhǔn)原則

準(zhǔn)確可靠原則粗基準(zhǔn)選擇原則

為了保證加工面與不加工面之間的位置要求，應(yīng)選不加工面為粗基準(zhǔn)。第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計粗基準(zhǔn)選擇原則

為了保證各加工面都有足夠的加工余量，應(yīng)選擇毛坯余量最小的面為粗基準(zhǔn)。圖階梯軸加工的粗基準(zhǔn)選擇

第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計粗基準(zhǔn)選擇原則

為了保證重要加工表面加工余量均勻，應(yīng)選擇重要加工表面作為粗基準(zhǔn)。圖床身加工的粗基準(zhǔn)選擇比較a）以導(dǎo)軌面為粗基準(zhǔn)b）以床身底面為粗基準(zhǔn)第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計粗基準(zhǔn)選擇原則

粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，在同一尺寸方向上通常只允許使用一次。圖重復(fù)使用粗基準(zhǔn)實(shí)例A、C—加工面B—毛坯面

選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整光潔，有一定面積，無飛邊、澆口、冒口，以保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠。

第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計表面加工方法的選擇

加工經(jīng)濟(jì)精度是指在正常加工條件下（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)等級的工人，不延長加工時間）所能保證的加工精度。圖加工成本與加工誤差的關(guān)系第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計1）工件材料的性質(zhì)2）要考慮工件的結(jié)構(gòu)和尺寸3）生產(chǎn)類型及考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性問題4）具體生產(chǎn)條件5）其他特殊要求

選擇加工方法應(yīng)考慮的問題第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

典型表面加工路線第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計采用滾壓代替磨削（提高效率5-20倍）同時起到光整+強(qiáng)化第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

圖孔的典型加工工藝路線第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

粗加工階段——主要任務(wù)是去除加工面多余的材料

半精加工階段——使加工面達(dá)到一定的加工精度，為精加工作好準(zhǔn)備

精加工階段——使加工面精度和表面粗糙度達(dá)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保證零件加工質(zhì)量；有利于合理的使用設(shè)備；便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷和避免損傷已加工表面

；便于安排必要的熱處理工序。加工階段的劃分加工階段劃分的意義第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

基準(zhǔn)先行——先加工基準(zhǔn)面，再加工其他表面

先主后次——有兩層含義：

1）先考慮主要表面加工，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(jì)角度出發(fā)進(jìn)行安排

2）次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位進(jìn)行加工

先粗后精

先面后孔——也有兩層含義：

1）當(dāng)零件上有較大的平面可以作定位基準(zhǔn)時，先將其加工出來，再以面定位，加工孔，可以保證定位準(zhǔn)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)生加工工序的安排第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計毛坯粗加工半精加工精加工退火或正火調(diào)質(zhì)或正火淬火滲碳時效時效表面淬火滲氮時效熱處理工序的安排目的：提高材料的機(jī)械性能改善材料的加工性消除內(nèi)應(yīng)力

第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計除操作工人自檢外，下列情況應(yīng)安排檢驗(yàn)工序：①零件加工完畢后；②從一個車間轉(zhuǎn)到另一個車間前后；③重要工序前后。其他工序的安排

去毛刺工序通常安排在切削加工之后。清洗工序在零件加工后裝配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夾緊加工去磁后，應(yīng)對工件進(jìn)行認(rèn)真地清洗。檢驗(yàn)工序的安排第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

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)目減少特點(diǎn)：1）采用高效率的專用設(shè)備和工藝裝備，生產(chǎn)效率高；2）減少了裝夾次數(shù)，易于保證各表面間的相互位置精度，還能縮短輔助時間；3）節(jié)省人力、物力，還可簡化生產(chǎn)計劃和組織工作；4）投資大，設(shè)備和工藝裝備的調(diào)整、維修較為困難，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，轉(zhuǎn)換新產(chǎn)品較麻煩。

工序集中與分散

工序集中第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

使每個工序的工步內(nèi)容相對較少，從而使總的工序數(shù)目較多特點(diǎn)：1）設(shè)備和工藝裝備簡單、調(diào)整方便、工人便于掌握，容易適應(yīng)產(chǎn)品的變換；2）可以采用最合理的切削用量，減少基本時間；3）對操作工人的技術(shù)水平要求較低；4）設(shè)備和工藝裝備數(shù)量多、操作工人多、生產(chǎn)占地面積大。

工序分散第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

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）

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(jìn)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

工序集中與工序分散的應(yīng)用第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

加工余量——加工過程中從加工表面切去材料層厚度

工序（工步）余量——某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料層厚度◎?qū)τ诒话荼砻鎲芜呌嗔侩p邊余量◎

對于包容表面單邊余量雙邊余量加工余量及其計算圖單邊余量與雙邊余量第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

總加工余量——零件從毛坯變?yōu)槌善非谐牧蠈涌偤穸仁街衂o——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

最小余量第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計式中Zmax，Zmin——最大、最小、平均余量；

TZ

、Ta

、Tb——余量公差、上工序尺寸公差和本工序尺寸公差。

余量公差（被包容尺寸與包容尺寸）圖加工余量及公差a）被包容面b）包容面圖加工余量示意a）被包容面b）包容面第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

影響加工余量的因素圖加工表面的粗糙度和缺陷層

上道工序的表面粗糙度和表面缺陷層厚度圖上工序留下的形狀誤差

上道工序的尺寸公差第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

影響加工余量的因素

上道工序幾何誤差

本工序加工時的安裝誤差圖三爪卡盤上的裝夾誤差

圖軸的彎曲對加工余量的影響

（單邊余量）

（雙邊余量）

本工序的加工余量必須滿足第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

分析計算法——采用計算法確定加工余量比較準(zhǔn)確，但需掌握必要的統(tǒng)計資料和具備一定的測量手段。

經(jīng)驗(yàn)估計法——由一些有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員或工人根據(jù)現(xiàn)場條件和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定加工余量。此法多用于單件小批生產(chǎn)。

查表法——利用各種手冊所給的表格數(shù)據(jù)，再結(jié)合實(shí)際加工情況進(jìn)行必要的修正，以確定加工余量。此法方便、迅速，生產(chǎn)上應(yīng)用較多。

需要指出的是，目前國內(nèi)各種手冊所給的余量多數(shù)為基本余量，基本余量等于最小余量與上一工序尺寸公差之和，即基本余量中包含了上一工序尺寸公差，此點(diǎn)在應(yīng)用時需加以注意。

加工余量的確定第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

工序尺寸及其工差的確定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(jì)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(biāo)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。第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

某主軸箱體主軸孔的設(shè)計要求為，，其加工工藝路線為：毛坯—粗鏜—半精鏜—精鏜—浮動鏜。試確定各工序尺寸及其公差。

【例6-1】第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

機(jī)床精度與工件精度相適應(yīng)；機(jī)床規(guī)格與工件的外形尺寸相適應(yīng)；選擇的機(jī)床應(yīng)與現(xiàn)有加工條件相適應(yīng)。如果沒有現(xiàn)成設(shè)備供選用，經(jīng)過方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后，也可提出專用設(shè)備的設(shè)計任務(wù)書或改裝舊設(shè)備。機(jī)床及工藝裝備的選擇

機(jī)床的選擇

工藝裝備的選擇

夾具的選擇根據(jù)生產(chǎn)類型選擇夾具；刀具的選擇一般優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)刀具。量具的選擇量具精度必須與零件的加工精度相適應(yīng)。第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計基本時間Tb：直接改變生產(chǎn)對象的性質(zhì)，使其成為合格產(chǎn)品或達(dá)到工序要求所需時間（包括切入、切出時間）時間定額

定義:

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間

組成輔助時間Ta：為實(shí)現(xiàn)工藝過程必須進(jìn)行的各種輔助動作時間，如裝卸工件、啟停機(jī)床、改變切削用量及進(jìn)退刀等布置工作地時間Ts：包括更換刀具、潤滑機(jī)床、清理切屑、收拾工具等。休息和生理需要時間Tr：工人在工作班內(nèi)，為恢復(fù)體力和滿足生理需要所需時間準(zhǔn)備終結(jié)時間Te：如熟悉工藝文件、領(lǐng)取毛坯、安裝夾具、調(diào)整機(jī)床、發(fā)送成品等第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

單件時間與單件工時定額計算◆

單件時間：◆

單件工時定額：式中Tb——基本時間

Ta——輔助時間

Ts——布置工作地時間

Tr——休息和生理需要時間

Te——準(zhǔn)備終結(jié)時間

n——批量第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

提高切削用量減少或重合切削行程長度采用多件加工圖龍門銑床多軸組合銑削床身零件圖順序多件、平行多件和平行順序多件加工

縮減基本時間提高工藝過程生產(chǎn)率的措施第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計圖連續(xù)磨削加工

縮短輔助時間：

直接縮短輔助時間采用先進(jìn)高效的機(jī)床夾具，如氣動、液壓及電動夾具或成組夾具，不僅可以保證加工質(zhì)量，而且大大減少了裝卸和找正工件的時間。間接縮短輔助時間在批量和大量生產(chǎn)中，采用回轉(zhuǎn)工作臺和轉(zhuǎn)位夾具，在不影響切削加工的情況下裝卸工件，使輔助時間與基本時間重合。提高工藝過程生產(chǎn)率的措施第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

縮短布置工作地時間：

縮短準(zhǔn)備終結(jié)時間：主要是減少換刀時間和調(diào)刀時間采用自動換刀裝置或快速換刀裝置使用不重磨刀具采用樣板或?qū)Φ秹K對刀采用新型刀具材料以提高刀具使用壽命采用易于調(diào)整的先進(jìn)加工設(shè)備。夾具和刀具的通用化。減少換刀和調(diào)整時間（見縮短布置工作地時間）。減少夾具在機(jī)床上的裝夾找正時間。

進(jìn)行高效及自動化加工第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

工藝成本的組成及計算工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析可變費(fèi)用：與零件的年產(chǎn)量有關(guān)，包括材料費(fèi)、機(jī)床工人工資、機(jī)床電費(fèi)、通用機(jī)床通用裝備維護(hù)折舊費(fèi)。不變費(fèi)用：與零件的年產(chǎn)量無關(guān)，包括專用機(jī)床專用工藝裝備維護(hù)折舊費(fèi)等。S——全年工藝成本（元）；Sd——單件工藝成本（元）；V——一個零件的可變費(fèi)用（元/件）；N——零件的年產(chǎn)量（件/年）；C——全年不變費(fèi)用（元）第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

工藝成本的組成及計算圖全年工藝成本與年產(chǎn)量的關(guān)系圖單件工藝成本與年產(chǎn)量的關(guān)系第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

不同工藝方案的經(jīng)濟(jì)性比較（1）基本投資相近或使用現(xiàn)有設(shè)備情況可直接計算比較或根據(jù)右圖進(jìn)行比較N＜Nk時，可選方案Ⅱ

；N＞Nk時，可選方案

Ⅰ

圖兩種方案全年工藝成本的比較第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計（2）基本投資相差較大的情況（應(yīng)考慮投資差額回收期限）回收期是指一種方案比另一種方案多用的投資，需要多長時間方能收回?；厥掌诳捎孟率角蟮茫篢

==S2－S1K1

－K2ΔSΔK

回收期越短，則經(jīng)濟(jì)效益越好。投資回收期應(yīng)滿足以下要求：1）回收期應(yīng)小于專用設(shè)備或工藝裝備的使用年限；2）回收期應(yīng)小于市場對該產(chǎn)品的需求年限；3）回收期應(yīng)小于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)回收期，一般專用工藝裝備標(biāo)準(zhǔn)回收期為2～3年，專用機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)回收期為4～6年。ΔK——基本投資差額ΔS——全年工藝成本節(jié)約額

不同工藝方案的經(jīng)濟(jì)性比較第2節(jié)機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計

尺寸鏈定義

在零件加工或機(jī)器裝配過程中，由相互聯(lián)系的尺寸形成的封閉尺寸組合，稱為尺寸鏈★

裝配尺寸鏈——在機(jī)器裝配過程中，由有關(guān)零件尺寸形成的尺寸鏈★

工藝尺寸鏈——在加工過程中，由同一零件有關(guān)工序尺寸所形成的尺寸鏈圖零件加工過程中的尺寸鏈第3節(jié)尺寸鏈

尺寸鏈的組成

封閉環(huán)——在零件加工過程或機(jī)器裝配過程中最終自然形成的環(huán)（或間接得到保證的環(huán)）（僅有一個）

增環(huán)——該環(huán)變動（增大或減?。┮鸱忾]環(huán)同向變動（增大或減?。┑沫h(huán)

組成環(huán)——尺寸鏈中除封閉環(huán)以外的各環(huán)。對于工藝尺寸鏈來說，組成環(huán)的尺寸一般是由加工直接得到的

減環(huán)——該環(huán)變動（增大或減?。┮鸱忾]環(huán)反向變動（減小或增大）的環(huán)

環(huán)——指組成尺寸鏈的每一個尺寸第3節(jié)尺寸鏈尺寸鏈的分類

直線尺寸鏈——全部組成環(huán)平行于封閉環(huán)的尺寸鏈。

角度尺寸鏈——全部組成環(huán)為角度的尺寸鏈。

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?？臻g尺寸鏈——組成環(huán)位于幾個不平行平面內(nèi)的尺寸鏈。

圖平面尺寸鏈?zhǔn)纠?節(jié)尺寸鏈在工藝尺寸鏈中，封閉環(huán)必須在加工順序確定后才能判斷，當(dāng)加工順序改變時，封閉環(huán)也隨之改變。封閉環(huán)的概念非常重要，應(yīng)用尺寸鏈分析問題時，封閉環(huán)必須判斷正確，若封閉環(huán)判斷錯誤，則全部分析計算之結(jié)論，也必然是錯誤的。給封閉環(huán)沿任定一方向并畫上箭頭，然后沿此方向環(huán)繞尺寸鏈依次給每一組成環(huán)畫出箭頭，若組成環(huán)箭頭方向與封閉環(huán)方向相反，則該組成環(huán)為增環(huán)；否則為減環(huán)。第3節(jié)尺寸鏈基本尺寸計算公式極值法計算公式

偏差計算公式公差計算公式極限尺寸計算公式第3節(jié)尺寸鏈封閉環(huán)的基本尺寸：等于增環(huán)基本尺寸之和減去減環(huán)的基本尺寸之和。封閉環(huán)的基本尺寸增環(huán)的基本尺寸減環(huán)的基本尺寸增環(huán)的環(huán)數(shù)總環(huán)數(shù)第3節(jié)尺寸鏈計算方法（極限法）封閉環(huán)的最大極限尺寸：增環(huán)最大極限尺寸之和減去減環(huán)最小極限尺寸之和；封閉環(huán)的最小極限尺寸：增環(huán)最小極限尺寸之和減去減環(huán)最大極限尺寸之和；第3節(jié)尺寸鏈封閉環(huán)的上偏差：公式（2）－（1），化簡后：封閉環(huán)的下偏差：公式（3）－（1），化簡后：封閉環(huán)的公差：公式（2）－（3），化簡后：各環(huán)的公差之和第3節(jié)尺寸鏈（１）根據(jù)各組成環(huán)基本尺寸及公差（或偏差），來計算封閉環(huán)的基本尺寸及公差（或偏差），稱為尺寸鏈的正計算。正計算主要用于審核圖紙、驗(yàn)證設(shè)計的正確性，以及校核零件加工后能否滿足零件的技術(shù)要求。正計算的結(jié)果是唯一的。（３）根據(jù)封閉環(huán)和其他組成環(huán)的基本尺寸及公差（或偏差），來計算尺寸鏈中其余的一個或幾個組成環(huán)的基本尺寸及公差（或偏差），稱為尺寸鏈的中間計算。中間計算在工藝設(shè)計上應(yīng)用較多，如基準(zhǔn)的換算、工序尺寸的確定等。其解可能是唯一的，也可能是不唯一的。（２）根據(jù)設(shè)計要求的封閉環(huán)基本尺寸、公差（或偏差）以及各組成環(huán)的基本尺寸，反過來計算各組成環(huán)的公差（或偏差），稱為尺寸鏈的反計算。反計算一般常用于產(chǎn)品設(shè)計、加工和裝配工藝計算等方面。反計算的解不是唯一的。第3節(jié)尺寸鏈計算方法的三種情況1.工序基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)不重合端面C的設(shè)計基準(zhǔn)為端面A，在加工端面C時，原始基準(zhǔn)選在B面，從而原始基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)不重合，工序尺寸必須通過計算求出。第3節(jié)尺寸鏈最終工序簡圖尺寸鏈計算63.6=12.4+HH=51.20=ES(H)+0.07ES(H)=-0.07-0.19=EI(H)+0EI(H)=-0.19H-△h=51.13-0.12第3節(jié)尺寸鏈假超差現(xiàn)象H-△h=51.13-0.12假超差現(xiàn)象：當(dāng)51.13-0.12作成50.98，按工序尺寸檢驗(yàn)，要報廢若12.4+0.07作成12.46H=50.98+12.46=63.44仍能保證63.6-0.19，假超差，要復(fù)檢第3節(jié)尺寸鏈2.定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時

圖示零件，本工序?yàn)殓M孔，A、B、C

面在鏜孔前已經(jīng)過加工。為方便工件裝夾，鏜孔時選擇A面為定位基準(zhǔn)來進(jìn)行加工，加工時鏜刀需按定位面A來進(jìn)行調(diào)整，故應(yīng)標(biāo)注工序尺寸?？椎脑O(shè)計基準(zhǔn)為C面，本工序加工孔時屬于定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合情況?！纠?-2】圖定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時的工序尺寸計算3.測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合

圖a所示零件，設(shè)計圖樣上根據(jù)裝配要求標(biāo)注尺寸為mm和mm，大孔深度尺寸未標(biāo)注。零件上設(shè)計尺寸、和零件上大孔深度尺寸形成設(shè)計尺寸鏈，如圖b所示。大孔深度尺寸是最后形成的封閉環(huán)（設(shè)計尺寸鏈）。根據(jù)計算可得mm。【例6-3】圖測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時的工序尺寸計算a）零件圖；b）設(shè)計尺寸鏈；c)工藝尺寸鏈3.測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合

【例6-3】在實(shí)際測量時，設(shè)計尺寸難以直接測量，而是直接測量大孔深度，因而在尺寸鏈（c）中，設(shè)計尺寸就成為封閉環(huán)，根據(jù)計算公式可得：圖測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時的工序尺寸計算a）零件圖；b）設(shè)計尺寸鏈；c)工藝尺寸鏈4.多尺寸保證1）主設(shè)計基準(zhǔn)最后加工工藝路線為：粗車孔，然后插鍵槽保證L（工序尺寸），此后熱處理，最后磨孔至設(shè)計尺寸（同時間接保證鍵槽尺寸65.6）,要求確定工藝過程中的工藝尺寸L及其公差。第3節(jié)尺寸鏈65.6=L+30-29.75L=65.35+0.2=ES(L)+0.023-0ES(L)=0.1770=EI(L)+0-(+0.1)EI(L)=+0.1第3節(jié)尺寸鏈4.多尺寸保證

圖a所示為一齒輪零件的內(nèi)孔與鍵槽加工的工藝尺寸簡圖，內(nèi)孔需淬火及磨削。鍵槽與孔的加工過程如下：

(1）鏜孔至；

(2）插鍵槽，工序尺寸為A；

(3）淬火熱處理；

(4）磨內(nèi)孔至，同時間接保證鍵槽尺寸。假設(shè)熱處理后孔的尺寸和軸線位置均不變。試確定插鍵槽尺寸A的工序尺寸及公差?！纠?-4】滲碳（滲氮）層處理要求孔直徑為Ф120+0.04mm，在該表面上要求滲氮，規(guī)定滲氮層深度為0.3~0.5mm。在滲氮后要進(jìn)行磨孔，達(dá)到設(shè)計尺寸，同時保證規(guī)定的滲層深度。該孔的工藝過程是：首先精車孔至Ф119.6+0.06mm，然后進(jìn)行滲氮處理，要求保證預(yù)滲層深度H，最后磨孔達(dá)到設(shè)計尺寸Ф120+0.04mm。計算熱處理時的預(yù)滲氮層深度H。2）表面層處理滲碳（滲氮）層處理第3節(jié)尺寸鏈0.3=H+59.8-60H=0.5+0.2=ES(H)+(+0.03)-0ES(H)=0.170=EI(H)+0-(+0.02)EI(H)=0.02第3節(jié)尺寸鏈2）表面層處理鍍層處理軸套零件，外圓Ф28-0.014要求鍍鉻，鍍層厚度為0.025~0.04mm，為了間接保證鍍層厚度0.025+0.015，必須控制鍍前的加工尺寸工藝過程:車削外圓柱尺寸至ФD;鍍鉻,保證尺寸Ф28-0.014，同時保證鍍層厚度0.025+0.015.

第3節(jié)尺寸鏈鍍層處理第3節(jié)尺寸鏈0.025=14-RR=13.975+0.015=0-EI(R)EI(R)=-0.0150=-0.007-ES(R)ES(R)=-0.007第3節(jié)尺寸鏈2）表面層處理【例6-5】

圖a所示軸徑襯套，內(nèi)孔mm的表面要求滲氮，滲氮深度為0.3～0.5mm。滲氮前內(nèi)孔直徑為，滲氮后磨孔至mm，并保證剩余滲氮層深度達(dá)到規(guī)定要求。試確定滲碳工序的滲氮層深度δ（不計滲氮變形）。

圖滲氮層工序尺寸換算【例6-６】

圖a所示軸的加工過程為：1）車端面；2）車軸肩2，保證與1距離為mm；3）車端面3，保證總長４）以端面3定位，磨肩面2，工序尺寸。試校核端面2磨削余量。圖精加工余量校核圖5.余量校核校核工序（b）的余量工藝路線為：按工序圖（a）加工左、右側(cè)端面保證26，加工中間端面保證尺寸3.4；磨削中間端面，保證尺寸23。需校核磨削余量。5.余量校核Z=23+3.4-26=0.4ES(Z)=+0.1+0-(-0.1)=+0.2EI(Z)=0+(-0.2)-)=-0.2Z=0.4±0.2余量Z=0.2~0.6mm5.余量校核軸一般分為光滑軸、階梯軸、空心軸和異形軸四類。加工面主要有內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、鍵槽。軸類零件一般在機(jī)器中支承傳動零件，傳遞轉(zhuǎn)矩、承受載荷。對于機(jī)床主軸，它把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩通過主軸端部的夾具傳遞給工件或刀具，因此它除了一般軸的要求，還必須具有很高的回轉(zhuǎn)精度。概述軸類零件的作用、特點(diǎn)及分類1

軸類零件加工工藝第4節(jié)典型零件的機(jī)械加工工藝分析軸類零件的作用、特點(diǎn)及分類圖軸的種類a）光軸；b)空心軸；c）半軸；d）階梯軸；e）花鍵軸；f）十字軸；g）偏心軸；h）曲軸；i）凸輪軸1

軸類零件加工工藝軸類零件的技術(shù)要求

尺寸精度和形狀精度