工序尺寸确定.ppt

1.表面加工方法的选择表面加工方法的选择(列表）列表）机械加工工艺规程设计中的几个主要定性问题机械加工工艺规程设计中的几个主要定性问题定位基准的选择定位基准的选择.选择加工方法的具体做法就是根据被加工表面的加工要求、材料性质等，选择加工方法的具体做法就是根据被加工表面的加工要求、材料性质等，选择合适的加工方法及加工路线。在具体选择时应综合考虑下列各方面的原则：选择合适的加工方法及加工路线。在具体选择时应综合考虑下列各方面的原则：（1）所选择加工方法的经济加工精度及表面粗糙度应满足被加工表面的要求。）所选择加工方法的经济加工精度及表面粗糙度应满足被加工表面的要求。在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级工人、不延长加工时间）所能保证的加工精度，即经济加工精度。随着生产技级工人、不延长加工时间）所能保证的加工精度，即经济加工精度。随着生产技术的发展，工艺水平的提高，同一种加工方法能达到的经济加工精度和表面粗糙术的发展，工艺水平的提高，同一种加工方法能达到的经济加工精度和表面粗糙度也会不断提高。度也会不断提高。（2）所选择的加工方法要能保证加工表）所选择的加工方法要能保证加工表面的几何形状精度和表面相互位置要求。面的几何形状精度和表面相互位置要求。各种加工方法所能达到的几何形状精度和相互位置精度可参阅有关机械加工工艺各种加工方法所能达到的几何形状精度和相互位置精度可参阅有关机械加工工艺手册。手册。（3）选择加工方法要与零件的加工性能、热处理状况相适应。对于硬度低、韧）选择加工方法要与零件的加工性能、热处理状况相适应。对于硬度低、韧性较高的金属材料，如有色金属等不宜采用磨削加工，而淬火钢、耐热钢等材料性较高的金属材料，如有色金属等不宜采用磨削加工，而淬火钢、耐热钢等材料多用磨削加工。多用磨削加工。（4）所选择的加工方法要与生产类型相适应。大批量生产可采用高效机床和先）所选择的加工方法要与生产类型相适应。大批量生产可采用高效机床和先进加工方进加工方法，如平面和内孔的拉削，轴类零件可用半自动液压仿形车；而小批生法，如平面和内孔的拉削，轴类零件可用半自动液压仿形车；而小批生产则用通用车床、通用工艺装备和一般的加工方法。产则用通用车床、通用工艺装备和一般的加工方法。（5）所选择的加工方法要与工厂现有的生产条件相适应，不能脱离现有设备状）所选择的加工方法要与工厂现有的生产条件相适应，不能脱离现有设备状况和工人技术水平，要充分利用现有设备，挖掘生产潜力。况和工人技术水平，要充分利用现有设备，挖掘生产潜力。.2.加工阶段的划分加工阶段的划分对于加工质量要求较高或比较复杂的零件，整个工艺路线常对于加工质量要求较高或比较复杂的零件，整个工艺路线常划分为几个阶段来进行：划分为几个阶段来进行：（1）粗加工阶段）粗加工阶段主要任务是切除各加工表面上的大部分加主要任务是切除各加工表面上的大部分加工余量，并作出精基准。其关键问题是提高生产率。工余量，并作出精基准。其关键问题是提高生产率。（2）半精加工阶段）半精加工阶段任务是减少粗加工留下的误差，为主要任务是减少粗加工留下的误差，为主要表面的精加工做好准备（控制精度和适当余量），并完成一表面的精加工做好准备（控制精度和适当余量），并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻螺纹、铣键槽等）。些次要表面的加工（如钻孔、攻螺纹、铣键槽等）。（3）精加工阶段）精加工阶段任务是保证各主要表面达到图样规定要求，任务是保证各主要表面达到图样规定要求，主要问题是如何保证加工质量。主要问题是如何保证加工质量。（4）光整加工阶段）光整加工阶段主要任务是提高表面本身的精度（表面主要任务是提高表面本身的精度（表面粗糙度和精度），不纠正几何形状和相互位置误差。常用加粗糙度和精度），不纠正几何形状和相互位置误差。常用加工方法有金钢镗、研磨、工方法有金钢镗、研磨、珩磨、珩磨、镜面磨、抛光等。镜面磨、抛光等。.划分加工阶段的原因是：划分加工阶段的原因是：（1）保证加工质量）保证加工质量粗加工时切削余量大，切削力、切削热、夹紧力粗加工时切削余量大，切削力、切削热、夹紧力也大，毛坯本身具有内应力，加工后内应力将重新分布，工件会产生也大，毛坯本身具有内应力，加工后内应力将重新分布，工件会产生较大变形。划分加工阶段后，粗加工产生较大变形。划分加工阶段后，粗加工产生的误差和变形，通过半精加的误差和变形，通过半精加工和精加工予以纠正，并逐步提高零件的精度和表面质量。工和精加工予以纠正，并逐步提高零件的精度和表面质量。（2）及时发现毛坯的缺陷）及时发现毛坯的缺陷粗加工时去除了加工表面的大部分余量，粗加工时去除了加工表面的大部分余量，当发现有缺陷是可及时报废或修补，可避免精加工工时的损失。当发现有缺陷是可及时报废或修补，可避免精加工工时的损失。（3）合理使用设备）合理使用设备粗加工可采用精度一般，功率大、高效率设备；粗加工可采用精度一般，功率大、高效率设备；精加工则采用精度高的精密机床；发挥各类机床的效能，延长机床的精加工则采用精度高的精密机床；发挥各类机床的效能，延长机床的使用寿命。使用寿命。（4）便于组织生产）便于组织生产各加工阶段要求的生产条件不同，如精密加工要各加工阶段要求的生产条件不同，如精密加工要求恒温洁净的生产环境。划分加工阶段后，可在各阶段之间安排热处求恒温洁净的生产环境。划分加工阶段后，可在各阶段之间安排热处理工序。对精密零件，粗加工后安排去应力时效处理，可减少内应力理工序。对精密零件，粗加工后安排去应力时效处理，可减少内应力对精加工的影响；半精加工后安排淬火不仅容易达到零件的性能要求，对精加工的影响；半精加工后安排淬火不仅容易达到零件的性能要求，而且淬火变形可通过精加工工序予以消除。而且淬火变形可通过精加工工序予以消除。（5）精加工安排在最后，可防止或减少已加工表面的损伤。）精加工安排在最后，可防止或减少已加工表面的损伤。应当指出，加工阶段的划分不是绝对的。对于那些刚性好、余量小、应当指出，加工阶段的划分不是绝对的。对于那些刚性好、余量小、加工要求不高或内力影响不大的工件，如有些重型零件的加工，可以加工要求不高或内力影响不大的工件，如有些重型零件的加工，可以不划分加工阶段。不划分加工阶段。.三、机床与工艺装备的选择三、机床与工艺装备的选择1.机床的选择机床的选择选择机床设备的原则是：选择机床设备的原则是：(1)机床的主要规格尺寸应与被加工零件的外廓尺寸相适机床的主要规格尺寸应与被加工零件的外廓尺寸相适应；应；(2)机床的精度应与工序要求的加工精度相适应；机床的精度应与工序要求的加工精度相适应；(3)机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应；机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应；(4)机床的选择应适应工厂现有的设备条件。机床的选择应适应工厂现有的设备条件。如果需要改装或设计专用机床，则应提出设计任务书，如果需要改装或设计专用机床，则应提出设计任务书，阐明与加工工序内容有关的参数、生产率要求，保证零阐明与加工工序内容有关的参数、生产率要求，保证零件质量的条件以及机床总体布置形式等。件质量的条件以及机床总体布置形式等。.2.工艺装备的选择工艺装备的选择选择工艺装备，即确定各工序所用的刀具、夹具、量具和辅助选择工艺装备，即确定各工序所用的刀具、夹具、量具和辅助工具等。工具等。（1）夹具的选择）夹具的选择单件小批生产，应尽量选用通用工具，如单件小批生产，应尽量选用通用工具，如各种卡盘、虎钳和回转台等，为提高生产率可积极推广和使用各种卡盘、虎钳和回转台等，为提高生产率可积极推广和使用成组夹具或组合夹具。大批大量生产可采用高效的液压气动等成组夹具或组合夹具。大批大量生产可采用高效的液压气动等专用工具。夹具的精度应与工件的加工精度要求相适应。专用工具。夹具的精度应与工件的加工精度要求相适应。（2）刀具的选择）刀具的选择一般采用通用刀具或标准刀具，必要时也一般采用通用刀具或标准刀具，必要时也可采用高效复合刀具及其它专用刀具。刀具的类型、规格和精可采用高效复合刀具及其它专用刀具。刀具的类型、规格和精度应符合零件的加工要求。度应符合零件的加工要求。（3）量具的选择）量具的选择单件小批量生产应采用通用量具，大批大单件小批量生产应采用通用量具，大批大量生产中采用各种量规和一些高效的检验工具。选用的量具精量生产中采用各种量规和一些高效的检验工具。选用的量具精度应与零件的加工精度相适应。度应与零件的加工精度相适应。如果需要采用专用的工艺装备时，则应提出设计任务书。如果需要采用专用的工艺装备时，则应提出设计任务书。.四、切削用量的确定四、切削用量的确定应当从保证工件加工表面的质量、生产率、刀具耐用应当从保证工件加工表面的质量、生产率、刀具耐用度以及机床功率等因素来考虑选择切削用量。度以及机床功率等因素来考虑选择切削用量。1.粗加工切削用量的选择粗加工切削用量的选择粗加工毛坯余量大，加工的精度与表面的粗糙度要求不高。因此，粗加粗加工毛坯余量大，加工的精度与表面的粗糙度要求不高。因此，粗加工切削用量的选择应在保证必要的刀具耐用度的前提下，尽可能提高生产率工切削用量的选择应在保证必要的刀具耐用度的前提下，尽可能提高生产率和降低成本。和降低成本。在选择粗加工切削用量时，应首先选用尽可能大的背吃刀量在选择粗加工切削用量时，应首先选用尽可能大的背吃刀量ap，其次，其次选用较大的进给量选用较大的进给量f，最后根据合理的刀具耐用度，用计算法或查表法确定，最后根据合理的刀具耐用度，用计算法或查表法确定合适的切削速度合适的切削速度v。.（1）切削深度的选择）切削深度的选择粗加工时，其由工件加工余量和工艺系统的粗加工时，其由工件加工余量和工艺系统的刚度决定。在保留后续工序加工余量的前提下，尽可能将粗加工余刚度决定。在保留后续工序加工余量的前提下，尽可能将粗加工余量一次切除掉；若总余量太大，可分几次走刀。量一次切除掉；若总余量太大，可分几次走刀。（2）进给量的选择）进给量的选择限制进给量的主要因素是切削力。在工艺系统限制进给量的主要因素是切削力。在工艺系统的刚性和强度良好的情况下，可用较大的的刚性和强度良好的情况下，可用较大的f值。具体可用查表法，值。具体可用查表法，参阅机械加工工艺手册，根据工件材料和尺寸大小、刀杆尺寸和初参阅机械加工工艺手册，根据工件材料和尺寸大小、刀杆尺寸和初选的切削深度选的切削深度ap选取。选取。（3）切削速度的选择）切削速度的选择切削速度主要受刀具耐用度的限制，在切削速度主要受刀具耐用度的限制，在ap及及f选定后，选定后，v可按公式计算得到。切削用量可按公式计算得到。切削用量ap、f和和v三者三者决定切削功率，确定决定切削功率，确定v时应考虑机床的许用功率。时应考虑机床的许用功率。.2.精加工时切削用量的选择精加工时切削用量的选择在精加工时，加工精度和表面粗糙度的要求都较高，加工余量小在精加工时，加工精度和表面粗糙度的要求都较高，加工余量小而均匀。因此，在选择精加工的切削用量时，着重是考虑保证加工质而均匀。因此，在选择精加工的切削用量时，着重是考虑保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。量，并在此基础上尽量提高生产率。（1）背吃刀量背吃刀量的选择的选择由粗加工后留下的余量决定，一般由粗加工后留下的余量决定，一般ap不能不能太大，否则会影响加工质量。太大，否则会影响加工质量。（2）进给量的选择）进给量的选择限制进给量的主要因素是表面粗糙度。应根据限制进给量的主要因素是表面粗糙度。应根据加工表面的粗糙度要求、刀加工表面的粗糙度要求、刀尖圆弧半径尖圆弧半径r、工件材料、主偏角、工件材料、主偏角及及副偏角副偏角等选取等选取f。参见机械加工工艺人员手册的有关表格。参见机械加工工艺人员手册的有关表格。.（3）切削速度的选择）切削速度的选择主要考虑表面粗糙度要求和工件的材主要考虑表面粗糙度要求和工件的材料种类。当表面粗糙度要求较高时，切削速度也较大。料种类。当表面粗糙度要求较高时，切削速度也较大。.加工余量及其确定方法加工余量及其确定方法1.前一工序产生的表面粗糙度前一工序产生的表面粗糙度Ra和表面缺和表面缺陷层深度陷层深度Ha2.加工前或上道工序的尺寸公差加工前或上道工序的尺寸公差Ta本工序应切除上道工序尺寸公差中包含的各种误差。待加工表面存在各种几本工序应切除上道工序尺寸公差中包含的各种误差。待加工表面存在各种几何形状误差，如圆度、圆柱度等，其包含在前工序公差范围内。何形状误差，如圆度、圆柱度等，其包含在前工序公差范围内。3.加工前和上工序各表面间的相互位置误差加工前和上工序各表面间的相互位置误差a包括轴线、平面的本身形状误差包括轴线、平面的本身形状误差（如弯曲、偏斜等）及其相互位置误差（如偏移、平行度、垂直度、同轴度误差（如弯曲、偏斜等）及其相互位置误差（如偏移、平行度、垂直度、同轴度误差等）。等）。4.本工序的装夹误差本工序的装夹误差b包括定位误差、夹紧误差以及夹具本身的误差。包括定位误差、夹紧误差以及夹具本身的误差。加工外圆和孔时：加工外圆和孔时：Zb=Ta2(HaRa)2 （8-3）加工平面时：加工平面时：Zb=Ta(HaRa)（8-4）.三、确定余量的方法三、确定余量的方法1分析计算法分析计算法在已知各个影响因素的情况下，计算法是比较精确的。在应用在已知各个影响因素的情况下，计算法是比较精确的。在应用式（式（8-3）和（和（8-4）时，要针对具体情况对其加以分析、简化。例如，）时，要针对具体情况对其加以分析、简化。例如，（1）在无心外圆磨床上加工零件，装夹误差可忽略不计，故）在无心外圆磨床上加工零件，装夹误差可忽略不计，故Zb=Ta2(HaRaa)（8-5）（2）当用浮动铰刀、铰孔以及拉孔（工作端面用浮动支承）时，空间偏差）当用浮动铰刀、铰孔以及拉孔（工作端面用浮动支承）时，空间偏差对余量无影响，也无装夹误差的影响，故对余量无影响，也无装夹误差的影响，故Zb=Ta2(HaRa)（8-6）（3）超精加工、研磨及抛光时，主要是为了改善工件的表面粗糙度，故）超精加工、研磨及抛光时，主要是为了改善工件的表面粗糙度，故Zb=Ta2Ra（8-7）.2经验估计经验估计多用于多件小批生产，主要用来确定总余量。由一些有经验多用于多件小批生产，主要用来确定总余量。由一些有经验的工程技术人员根据经验确定余量的大小。一般地，由经验法的工程技术人员根据经验确定余量的大小。一般地，由经验法确定加工余量往往偏大。确定加工余量往往偏大。3查表法查表法根据通用的机械加工工艺人员手册根据通用的机械加工工艺人员手册30或工厂制成的经验数或工厂制成的经验数据表格，可以查出各种工序余量或加工总余量，并结合实际加据表格，可以查出各种工序余量或加工总余量，并结合实际加工情况加以修正，确定加工余量。此法方便、迅速，工情况加以修正，确定加工余量。此法方便、迅速，生产中被生产中被广泛采用。广泛采用。.加工工艺尺寸的计算加工工艺尺寸的计算例例8-1材料为材料为45钢的法兰盘零件上有一个钢的法兰盘零件上有一个60+0.030mm圆孔，圆孔，表面粗糙度表面粗糙度Ra值为值为0.08m；需淬硬，毛坯为锻件。孔的机械加；需淬硬，毛坯为锻件。孔的机械加工工艺过程是粗镗工工艺过程是粗镗半精镗半精镗热处理热处理磨孔。加工过程中，使用同一磨孔。加工过程中，使用同一基准完成该孔的各次加工，即基准不变。在分析中可忽略不同装夹中基准完成该孔的各次加工，即基准不变。在分析中可忽略不同装夹中定位误差对加工精度的影响。试确定各加工工序的工序尺寸及其上、定位误差对加工精度的影响。试确定各加工工序的工序尺寸及其上、下偏差。下偏差。（1）根据工艺手册）根据工艺手册30，查得加工孔各工序的直径加工余量为：，查得加工孔各工序的直径加工余量为：磨孔余量：磨孔余量：Z0=0.5mm；半精镗余量：半精镗余量：Z1=1.0mm；粗镗余量：粗镗余量：Z2=3.5mm。求解过程如下：求解过程如下：.（2）确定各个工序的尺寸）确定各个工序的尺寸磨削后应达到零件图上规定的设计尺寸，故磨削工序尺寸为：磨削后应达到零件图上规定的设计尺寸，故磨削工序尺寸为：D=60mm；为了留出磨削加工余量，半精镗后孔径的基本尺寸应为：为了留出磨削加工余量，半精镗后孔径的基本尺寸应为：D1=600.559.5mm；为了留出半精镗加工余量，粗镗后孔径的基本尺寸应为：为了留出半精镗加工余量，粗镗后孔径的基本尺寸应为：D2=59.51.0=58.5mm；为了留出粗镗加工余量，毛坯孔径的基本尺寸应为：为了留出粗镗加工余量，毛坯孔径的基本尺寸应为：D3=58.53.5=55mm。（3）确定各工艺尺寸的公差）确定各工艺尺寸的公差这时要考虑获得工序尺寸的经济加工精度，又要保证各工序有足够的最小这时要考虑获得工序尺寸的经济加工精度，又要保证各工序有足够的最小加工余量。为此各加工工序的加工精度等级不宜相差过大。根据机械加工工艺加工余量。为此各加工工序的加工精度等级不宜相差过大。根据机械加工工艺手册，查找确定各工序尺寸的精度公差为：手册，查找确定各工序尺寸的精度公差为：磨削：磨削：IT7=0.03mm半精镗：半精镗：IT10=0.12m粗镗：粗镗：IT13=0.46mm毛坯：毛坯：IT18=4.00mm.（5）确定各工序尺寸的偏差）确定各工序尺寸的偏差各工序尺寸的偏差，按照常规加以确定，即加工尺寸按各工序尺寸的偏差，按照常规加以确定，即加工尺寸按“单向入体单向入体原则原则”标注极限偏差，毛坯尺寸按标注极限偏差，毛坯尺寸按“1/32/3入体原则入体原则”标注偏差，如标注偏差，如图图8-26所示。所示。（6）校核各工序的加工余量是否合理）校核各工序的加工余量是否合理图图8-27半精镗孔余量尺寸链半精镗孔余量尺寸链图图 8-27 半精镗孔余量尺寸链半精镗孔余量尺寸链.在初定各工序尺寸及其偏差之后，应验算各工序的加工余量，校核最小在初定各工序尺寸及其偏差之后，应验算各工序的加工余量，校核最小加工余量是否足够，最大加工余量是否合理。为此，需利用有关工序尺寸加工余量是否足够，最大加工余量是否合理。为此，需利用有关工序尺寸的加工余量尺寸链进行分析计算。的加工余量尺寸链进行分析计算。例如，验算半精镗工序的加工余量。由有关工序尺寸与加工余例如，验算半精镗工序的加工余量。由有关工序尺寸与加工余量构成的加工尺寸链如图量构成的加工尺寸链如图8-27所示。根据此余量尺寸链，可以所示。根据此余量尺寸链，可以计算出半精镗工序的最大、最小加工余量，即余量尺寸链的封计算出半精镗工序的最大、最小加工余量，即余量尺寸链的封闭环的极限尺寸：闭环的极限尺寸：Z1max=59.6258.5=1.12mm；Z1min=59.558.96=0.54mm.。结果表明，最小加工余量处于（结果表明，最小加工余量处于（1/32/3）Z1范围内。范围内。故所确定的工序尺寸能保证半精镗工序有适当的加工余量。故所确定的工序尺寸能保证半精镗工序有适当的加工余量。.