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机械制造工艺机械制造工艺机械制造工艺机械制造工艺 第第 章章 工艺过程设计工艺过程设计Process Planning.1 制定工艺规程的制定工艺规程的步骤和方法步骤和方法Steps and Methods of Process Planning加工余量的确定第第5 5章章 工艺过程设计工艺过程设计本章要点定位基准的选择工艺路线拟订工艺尺寸链工艺过程经济分析计算机辅助工艺过程设计5.1.1 机械加工工艺规程机械加工工艺规程 机械加工工艺过程和工艺规程机械加工工艺过程和工艺规程 v机械加工工艺过程采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动过程。v机械加工工艺规程规定零件机械加工工艺过程的工艺文件。v工艺规程的作用连接产品设计和制造过程的桥梁，是企业组织生产活动和进行生产管理的重要依据。拟定加工工艺路线主要包括确定定位基拟定加工工艺路线主要包括确定定位基准，选择表面加工方法，划分加工阶段，准，选择表面加工方法，划分加工阶段，安排加工顺序等工作。安排加工顺序等工作。拟定加工工艺路线是工艺规程设计中的关键性工作。拟定加工工艺路线是工艺规程设计中的关键性工作。其结果会直接影响加工质量、加工效率、工人的劳动强其结果会直接影响加工质量、加工效率、工人的劳动强度、生产成本等。对新建工厂将影响设备投资额度、车度、生产成本等。对新建工厂将影响设备投资额度、车间面积大小等。间面积大小等。拟定合理的工艺路线往往需要丰富的工程实际经验、拟定合理的工艺路线往往需要丰富的工程实际经验、较为扎实的机械加工工艺基础，需要掌握特定企业的设较为扎实的机械加工工艺基础，需要掌握特定企业的设备数量、分布、技术指标以及设备状况等等现实条件因备数量、分布、技术指标以及设备状况等等现实条件因素，还需要掌握产品的生产类型等等。素，还需要掌握产品的生产类型等等。5.1.1 机械加工工艺规程机械加工工艺规程 表5-1机械加工工艺过程卡片工艺规程形式工艺规程形式（工艺过程卡、工序卡、工艺卡）5.1.1 机械加工工艺规程机械加工工艺规程 表5-1机械加工工艺过程卡片5.1.1 机械加工工艺规程机械加工工艺规程 表5-1机械加工工艺过程卡片5.1.2 机械加工工艺规程设计原则机械加工工艺规程设计原则1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。机械加工工艺规程设计原则机械加工工艺规程设计原则(优优质高产低耗质高产低耗)5.1.3 制定工艺规程所需原始资料制定工艺规程所需原始资料产品的全套装配图及零件图产品的全套装配图及零件图产品的验收质量标准产品的验收质量标准产品的生产纲领及生产类型产品的生产纲领及生产类型零件毛坯图及毛坯生产情况零件毛坯图及毛坯生产情况本厂（车间）的生产条件本厂（车间）的生产条件各种有关手册、标准等技术资料各种有关手册、标准等技术资料国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况 制定机械加工工艺规程所需原始资料制定机械加工工艺规程所需原始资料 1阅读装配图和零件图了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。2工艺审查审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。3熟悉或确定毛坯确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见表5-4。5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤机械加工工艺规程设计步骤机械加工工艺规程设计步骤机械加工工艺规程设计步骤5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤机械加工工艺规程设计步骤表5-4各类毛坯的特点及适用范围毛坯种类制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形状机械性能适用生产类型型 材型材焊接件砂型铸造自由锻造普通模锻钢模铸造精密锻造压力铸造熔模铸造冲压件粉末冶金件工程塑料件13级以下13级以下1115101281181171081079911大一般大大一般较小较小小很小小很小较小各种材料钢材铸铁,铸钢,青铜钢材为主钢,锻铝,铜等铸铝为主钢材,锻铝等铸铁,铸钢,青铜铸铁,铸钢,青铜钢铁,铜,铝基材料工程塑料小型大、中型各种尺寸各种尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型为主各种尺寸中、小尺寸中、小尺寸简单较复杂复杂较简单一般较复杂较复杂复杂复杂复杂较复杂复杂较好有内应力差好好较好较好较好较好好一般一般各种类型单件单件小批单件小批中、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4.选择定位基准5.拟定加工路线6.确定满足各工序要求的工艺装备5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤机械加工工艺规程设计步骤包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。工工艺艺装装备备的的选选择择在在满满足足零零件件加加工工工工艺艺的的需需要要和和可可靠靠地地保保证证零零件件加加工工质质量量的的前前提提下下，应应与与生生产产批批量量和和生生产产节节拍拍相相适适应应，并并应应充充分分利利用用现现有有条条件件，以以降低生产准备费用。降低生产准备费用。对对必必须须改改装装或或重重新新设设计计的的专专用用或或成成组组工工艺艺装装备备，应应在在进进行行经经济济性性分分析析和和论论证证的的基基础础上上提提出出设设计计任任务书。务书。7.确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差8.确定切削用量9.确定时间定额10.编制数控加工程序（对数控加工）11.评价工艺路线对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案12.填写或打印工艺文件5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤机械加工工艺规程设计步骤1 零件结构工艺性基本概念 零件结构工艺性是指这种结构的零件被加工制造的难易程度。是评价零件结构有劣的重要技术指标。工艺性与零件的生产批量及具体生产条件相关。工艺性与零件的生产批量及具体生产条件相关。2.加工表面的几何形状应尽可能简单；3.便于安装、定位准确、夹紧可靠；4.便于加工、易于测量；1.零件的加工精度、表面粗糙度值选择应合理；5.提高标准化程度。注意：零件的结构工艺性零件的结构工艺性一、工件要便于安装一、工件要便于安装1.1.便于装夹便于装夹D工艺凸台 零件结构工艺性实例分析零件结构工艺性实例分析2.2.减少安装次数减少安装次数二、减小切削面积、简化加工面形状二、减小切削面积、简化加工面形状三、便于加工和测量三、便于加工和测量1.1.便于进刀和退刀便于进刀和退刀(要有退刀槽或越程槽）要有退刀槽或越程槽）2.2.便于采用标准刀具加工便于采用标准刀具加工钻孔3.3.钻孔时钻孔时1)1)孔与壁应离开一定的距离孔与壁应离开一定的距离DS2)2)避免在斜面上钻孔避免在斜面上钻孔3)3)避免弯曲孔避免弯曲孔4.4.镗孔时镗孔时四、有利于提高生四、有利于提高生产率产率1.尺寸差别不太大时，零件上的槽宽、圆角半径、孔、尺寸差别不太大时，零件上的槽宽、圆角半径、孔、2.螺纹等尺寸应尽可能一致。螺纹等尺寸应尽可能一致。2.2.应尽可能减少机床的调整和走刀次数。应尽可能减少机床的调整和走刀次数。3.3.便于多件一起加工。便于多件一起加工。5.2 定位基准的选择定位基准的选择Selection of Location Datum机械制造工艺机械制造工艺 第第5章章 工艺过程设计工艺过程设计Process Planning在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步分为：5.2.1 定位基准定位基准使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台（图5-1）等。粗基准粗基准使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。精基准精基准附加基准附加基准图2-9a支座零件第1工序（车削）图2-9a支座零件第1工序（车削）图2-9d支座零件第4工序（磨内孔、端面）5.2.1 定位基准定位基准工艺凸台A向A图5-1小刀架上的工艺凸台如图所示套筒镗孔加工如图所示套筒镗孔加工，粗基准可以选择外圆柱面，用三爪卡盘安装工件，参见图粗基准可以选择外圆柱面，用三爪卡盘安装工件，参见图(a)；也可以用内孔作粗基准，用四爪卡盘装夹工件，参见图也可以用内孔作粗基准，用四爪卡盘装夹工件，参见图(b)。两种定位基准产生的加工效果是不同的两种定位基准产生的加工效果是不同的!因此粗基准选择不是随意的因此粗基准选择不是随意的5.2.2 粗基准的选择粗基准的选择粗基准选择需要遵循如下原则粗基准选择需要遵循如下原则：a a）b b）c c）保证相互位置要求原则如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准不加工面作为粗基准。图5-2粗基准选择比较5.2.2 5.2.2 粗基准的选择粗基准的选择粗基准的选择粗基准的选择钻、铰18H7及6H7孔如何选择?图5-3床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序25.2.2 5.2.2 粗基准的选择粗基准的选择粗基准的选择粗基准的选择余余量量均均匀匀分分配配原原则则如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准该表面的毛坯面作为粗基准。若零件有多个表面需要加工，则应若零件有多个表面需要加工，则应选择其中加工余量最小的表面选择其中加工余量最小的表面作为作为粗基准，以保证零件各加工表面都有足够的加工余量。粗基准，以保证零件各加工表面都有足够的加工余量。例如，图例如，图a所示零件，所示零件，毛坯不同轴？！如何选择毛坯不同轴？！如何选择粗基准粗基准？应选择其中加工余量最小的应选择其中加工余量最小的95圆柱表面作为粗基准，见图圆柱表面作为粗基准，见图b 选择加工余量最小的表面为粗基准选择加工余量最小的表面为粗基准否则选用否则选用68表面作为粗基准，导致表面作为粗基准，导致90表面表面加工余量不够，如图加工余量不够，如图2.3(c)所示。所示。便便于于工工件件装装夹夹原原则则要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。粗基准一般不得重复使用原则粗基准一般不得重复使用原则 5.2.2 5.2.2 粗基准的选择粗基准的选择粗基准的选择粗基准的选择 粗基准在同一自由度方向上只能使用一次。粗基准在同一自由度方向上只能使用一次。重复使用粗基准并重复进行装夹工件操作会产生较大的定位误差。重复使用粗基准并重复进行装夹工件操作会产生较大的定位误差。重复使用重复使用B 面去加工面去加工A、C面，则必然会使面，则必然会使A面与面与C面的轴线产生较大的同轴度误差面的轴线产生较大的同轴度误差5.2.2 粗基准的选择粗基准的选择图-4粗基准重复使用错误示例(毛坯外圆定位加工内孔端面，而钻孔时又用外圆定位）改进内孔端面定位加小孔外圆弧用V形爪定位合理图5-5主轴箱零件精基准选择5.2.3 精基准的选择精基准的选择基准重合原则选用被加工面设计基准作为精基准统一基准原则当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工5.2.3 精基准的选择精基准的选择图5-7以顶面和两销孔定位镗孔支架图5-6置于箱体中部的吊架支承吊架 在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准；2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准；3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准；4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。采用统一基准原则好处：1）有利于保证各加工表面之间的位置精度；2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。5.2.3 精基准的选择精基准的选择定位误差F设计基准定位基准热变形对刀误差夹紧误差菱形销导轨误差对于两个表面间相互位置精度要求很高，同时其自身尺寸与形状精对于两个表面间相互位置精度要求很高，同时其自身尺寸与形状精度都要求很高的表面加工，常采用度都要求很高的表面加工，常采用“互为基准、反复加工互为基准、反复加工”原则。原则。如图如图2.4所示连杆磨削工序，包含两个安装，两个安装的定位基准关所示连杆磨削工序，包含两个安装，两个安装的定位基准关系是互为基准。系是互为基准。互为基准原则互为基准原则 互为基准原则 轴径轴径锥孔图5-8主轴零件精基准选择【例】主轴零件精基准选择（图5-8）5.2.3 精基准的选择精基准的选择自为基准原则【例】床身导轨面磨削加工（图5-9）图5-9导轨磨削基准选择图5-11浮动镗刀块1工件2镗刀块3镗杆便于装夹原则所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。图5-10外圆研磨示意图【例】铰孔、拉孔、研磨（图5-10）5.2.3 精基准的选择精基准的选择【例】浮动镗刀块镗孔（图5-11）5.2.3 精基准的选择精基准的选择图5-12摇杆零件图4012H7铸造圆角R3其余倒角145600.059.520H71.63.23.23.21.64018M83.2R127100.1ABDC1545【例5-1】选择图5-12所示摇杆零件的定位基准。零件材料为HT200，毛坯为铸件，生产批量：5000件。定定位位夹夹紧紧符符号号2小孔小孔大孔大孔5.3 加工路线的拟订加工路线的拟订Determine the Machining Route机械制造工艺机械制造工艺 5.3.1 加工方法的选择加工方法的选择图5-13加工误差与成本关系C0ABv经济精度随年代增长和技术进步而不断提高（图5-14）v在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度（图5-13AB段）加工经济精度加工经济精度 加工误差（m）196010-110-210-319202000102101100年代图5-14加工精度与年代的关系一般加工精密加工超精密加工反比，且在反比，且在A左左B右不经济右不经济5.3.1 加工方法的选择加工方法的选择1）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求2）零件材料的加工性3）生产批量和生产节拍要求4）企业现有加工设备和加工能力5）经济性选择加工方法和加工方案应考虑的问题选择加工方法和加工方案应考虑的问题 外外圆圆表表面面、孔孔及及平平面面加加工工方方案案参参见见下下表表所示所示加工方法和加工方案加工方法和加工方案加工方法和加工方案加工方法和加工方案5.3.1 加工方法的选择加工方法的选择典型表面加工路线典型表面加工路线研磨IT5Ra0.0080.32超精加工IT5Ra0.010.32砂带磨IT5Ra0.010.16精密磨削IT5Ra0.0080.08抛光Ra0.0081.25金刚石车IT56Ra0.021.25滚压IT67Ra0.161.25精磨IT67Ra0.161.25精车IT78Ra1.255粗磨IT89Ra1.2510半精车IT1011Ra2.512.5粗车IT1213Ra1080图5-15外圆表面的典型加工工艺路线5.3.1 加工方法的选择加工方法的选择图5-16孔的典型加工工艺路线珩磨IT56Ra0.041.25研磨IT56Ra0.0080.63粗镗IT1213Ra520钻IT1013Ra580半精镗IT1011Ra2.510粗拉IT910Ra1.255扩IT913Ra1.2540精镗IT79Ra0.635粗磨IT911Ra1.2510精拉IT79Ra0.160.63推IT68Ra0.081.25饺IT69Ra0.3210金刚镗IT57Ra0.161.25精磨IT78Ra0.080.63滚压IT68Ra0.011.25手饺IT5Ra0.081.255.3.1 加工方法的选择加工方法的选择图5-17平面典型加工工艺路线抛光Ra0.0081.25研磨IT56Ra0.0080.63精密磨IT56Ra0.040.32半精铣IT811Ra2.510精铣IT68Ra0.635高速精铣IT67Ra0.161.25导轨磨IT6Ra0.161.25精磨IT68Ra0.161.25宽刀精刨IT6Ra0.161.25粗磨IT810Ra1.2510精刨IT68Ra0.635半精刨IT811Ra2.510半精车IT811Ra2.510粗铣IT1113Ra520粗刨IT1113Ra520砂带磨IT56Ra0.010.32金刚石车IT6Ra0.021.25刮研Ra0.041.25精车IT68Ra1.255粗车IT1213Ra1080精拉IT69Ra0.322.5粗拉IT1011Ra520【例题【例题5.】要求孔的加工精度为要求孔的加工精度为IT7级，粗糙度级，粗糙度Ra=1.63.2m，确定孔的加工方法与加工，确定孔的加工方法与加工方案。方案。查查经济精度及方法与方案经济精度及方法与方案经济精度及方法与方案经济精度及方法与方案表表 .采用从终加工方法（满足精度的方法）采用从终加工方法（满足精度的方法）倒推追查合适的加工方案倒推追查合适的加工方案可有下面四种加工方案：可有下面四种加工方案：钻钻扩扩粗铰粗铰精铰；精铰；粗镗粗镗半精镗半精镗精镗；精镗；粗镗粗镗半精镗半精镗粗磨粗磨精磨；精磨；钻钻(扩扩)拉。拉。比较优选最佳加工方法与加工方案5.3.2 加工顺序的安排加工顺序的安排 基面先行先加工基准面，再加工其他表面 先面后孔有两层含义：1 1）当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加）当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定2 2）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生 先主后次也有两层含义：1 1）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排2 2）次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常）次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位进行加工要求在主要表面加工后，以主要表面定位进行加工 先粗后精 机械加工工序的安排机械加工工序的安排 加工工序一般包括：机械加工工序、热处理工序、检验工序等加工工序一般包括：机械加工工序、热处理工序、检验工序等加工工序一般包括：机械加工工序、热处理工序、检验工序等加工工序一般包括：机械加工工序、热处理工序、检验工序等机械加工的安排顺序原则机械加工的安排顺序原则：基面先行、先主后次、先粗后精、先面后孔综上所述一般具体机械加工的顺序是综上所述一般具体机械加工的顺序是先加工精基准先加工精基准粗加工主要粗加工主要面面(精度要求高的表面精度要求高的表面)精精加工主要面。次要表面的加加工主要面。次要表面的加工适当穿插在各阶段之间进工适当穿插在各阶段之间进行。行。v为改善工件材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），应安排在切削加工之前进行v为消除内应力而进行的热处理工序（如退火、人工时效等），最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之前v为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序（如调质、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前进行。其中渗碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。而表面淬火和渗氮等变形小的热处理工序，允许安排在精加工后进行v为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、煮黑等）一般放在工艺过程的最后。5.3.2 加工顺序的安排加工顺序的安排热处理和表面处理工序的安排热处理和表面处理工序的安排5.3.2 加工顺序的安排加工顺序的安排除操作工人自检外，下列情况应安排检验工序：零件加工完毕后；从一个车间转到另一个车间前后；重要工序前后。其他工序的安排其他工序的安排v去毛刺工序通常安排在切削加工之后。v清洗工序在零件加工后装配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夹紧加工去磁后，应对工件进行认真地清洗。检验工序的安排检验工序的安排5.3.3 工序集中与工序分散工序集中与工序分散v使每个工序中包括尽可能多的工步内容，从而使总的工序数目减少v优点：1）有利于保证工件各加工面之间的位置精度；2）有利于采用高效机床，可节省工件装夹时间，减少工件搬运次数；3）可减小生产面积，并有利于管理。v使每个工序的工步内容相对较少，从而使总的工序数目较多v工序分散优点：每个工序使用的设备和工艺装备相对简单，调整、对刀比较容易，对操作工人技术水平要求不高工序集中工序集中工序分散工序分散5.3.3 工序集中与工序分散工序集中与工序分散 传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式（个别工序亦有相对集中的情况）式（个别工序亦有相对集中的情况）工序集中与工序分散的应用工序集中与工序分散的应用 由于市场需求的多由于市场需求的多变性，对生产过程的变性，对生产过程的柔性要求越来越高，柔性要求越来越高，加之加工中心等先进加之加工中心等先进设备的采用，工序集设备的采用，工序集中将越来越成为生产中将越来越成为生产的主流方式的主流方式 多品种、中小批量多品种、中小批量生产，为便于转换和生产，为便于转换和管理，多采用工序集管理，多采用工序集中方式中方式5.3.4 加工阶段的划分加工阶段的划分v粗加工阶段主要任务是去除加工面多余的材料v半精加工阶段使加工面达到一定的加工精度，为精加工作好准备v精加工阶段使加工面精度和表面粗糙度达到要求v光整加工阶段对于特别精密的零件，安排此阶段，以确保零件的精度要求v有利于保证零件的加工精度；v有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持；v有利于人员的合理安排；便于合理安排热处理v可及早发现毛坯缺陷，以减少损失。加工阶段的划分加工阶段的划分加工阶段划分的意义加工阶段划分的意义 5.4.1.2 设备的选择设备的选择 机床工作区域的尺寸应当与零件的外廓尺寸相适应。机床工作区域的尺寸应当与零件的外廓尺寸相适应。机床的精度应该与工件要求的加工精度相适应。机床的精度应该与工件要求的加工精度相适应。机床精度过低，不能满足工件加工精度的要求；过高，则是一种浪费。机床的功率、刚度和工作参数应该与最合理的切削用机床的功率、刚度和工作参数应该与最合理的切削用量相适应量相适应。粗加工时选择有足够功率和足够刚度的机床，以免切削深度和进给量的选用受限制；精加工时选择有足够刚度和足够转速范围的机床，以保证零件的加工精度和粗糙度。机床生产率应该与工件的生产类型相适应机床生产率应该与工件的生产类型相适应。对于大批、大量生产，宜采用高效率机床、专用机床、组合机床或自动机床；对于单件小批生产，一般选择通用机床。工工艺艺路路线线的的拟拟定定设备的选择设备的选择5.3.5 数控加工工艺数控加工工艺形状复杂、加工面多、加工量大、生产批量较小的零件（如批量较小的复杂箱体类零件）数控加工的合理选用数控加工的合理选用 普通机床无法加工或需使用复杂工装才能加工的零件（如复杂轮廓面或复杂空间曲面）加工精度要求高的零件（如某些径向尺寸和轴向尺寸精度要求均很高的轴类零件）零件上某些尺寸难以测量和控制的情况（如具有不开敞内腔加工面的壳体或盒型零件）零件一次装夹，可完成铣、镗、钻、铰、攻丝等多种操作图5-18各类机床适应的加工范围专用机床数控机床通用机床零件复杂程度零件批量5.3.5 数控加工工艺数控加工工艺加工过程严格按程序指令自动进行数控加工工艺设计要求详细、具体和完整。如工件在机床（或夹具）上装夹位置、工序内工步的安排、刀具选用、切削用量、走刀路线等，都必须在工艺设计中认真考虑和明确规定数控加工工艺特点数控加工工艺特点 自行调整能力较差数控加工工艺设计应十分严密、准确，必须注意到加工中的每一个细节，如每个坐标尺寸的计算、对刀点和换刀点的确定、攻丝时的排屑动作等。程序须经验证正确后，方可进行正式加工多采用工序集中原则，一次装夹可完成多个表面加工刀具（相对工件）运动路径对生产率、加工精度影响很大，需合理规划使用夹具相对简单5.3.5 数控加工工艺数控加工工艺点位加工通常按空程最短安排走刀路线。位置精度要求较求高的孔系加工，要注意避免反向间隙影响数控加工走刀路线规划数控加工走刀路线规划 对刀点234ABCD1XY对刀点23ABCD1XY45刀具折返点图5-19孔加工路线示例a）b）5.3.5 数控加工工艺数控加工工艺轮廓加工刀具应从切向进入轮廓加工，加工完成后不要在切点处取消刀补，要安排一段沿切向继续运动距离 图5-20内、外圆加工路线a）外圆加工b）内孔加工5.3.5 数控加工工艺数控加工工艺形腔加工在保证加工精度前提下，使走刀路径最短a）b）c）5-21型腔加工路线比较5.3.5 数控加工工艺数控加工工艺高速加工保证刀具运动轨迹光滑平稳，并使刀具载荷均匀a）摆线加工b）赛车线加工图5-22高速切削刀具路径规划（DELCAM公司）5.3.5 数控加工工艺数控加工工艺数控加工工艺实例数控加工工艺实例 确定数控加工内容：环槽、顶面和4-M10螺孔定位、夹紧方案：以底面、孔和零件后侧面作为定位基准。采用孔系组合夹具，基础板圆柱销（专用件）移动V形块（合件），通过螺旋压板压紧选择加工方法：上表面和mm环槽采用铣削一次走刀加工；4-M10螺纹孔先打中心孔再钻底孔，螺纹底孔用钻头倒角图5-23壳体零件简图5.3.5 数控加工工艺数控加工工艺数控加工工艺实例数控加工工艺实例 加工顺序铣上平面钻4-M10中心孔钻4-M10底孔4-M10螺纹底孔倒角4-M10攻丝铣环槽零件坐标系设定如图，坐标原点为孔轴线与零件上平面的交点工艺处理对刀点选在孔轴线与孔的上端面的交点，换刀点选在所定零件坐标系（X0，Y0，Z15）点刀具轨迹坐标计算4-M10螺纹孔中心坐标计算，环槽各基点（J、B、C、D）及四个圆弧的圆心坐标计算等5.3.5 数控加工工艺数控加工工艺零件号JS-1-26零件名称壳体材料HT300程序编号00618机床型号HM500制表宫怡工序内容刀具号刀具种类主轴转速进给速度长度补偿量半径补偿量铣平面T180硬质合金端铣刀S280F60D1D21钻4-M10中心孔T23中心钻S1000F100D2钻4-M10底孔T38.5高速钢钻S500F50D3螺纹孔口倒角T418钻头（90o锋角）S500F50D4攻螺纹4-M10T5M101.5丝锥S60F90D5铣10mm环槽T610高速钢立铣刀S300F30D6D26表5-5壳体数控加工工艺卡5.4 工序尺寸的确定工序尺寸的确定Determine the Operational Dimensions机械制造工艺机械制造工艺 零件图上的尺寸、公差是毛坯经过加工之后零件图上的尺寸、公差是毛坯经过加工之后最终要求达到的设计尺寸。最终要求达到的设计尺寸。在加工过程中，在加工过程中，各工序所达到的尺寸及公差称各工序所达到的尺寸及公差称工序尺寸工序尺寸，也，也就是在就是在各工序图各工序图上所标注的尺寸。上所标注的尺寸。5.4.1 加工余量加工余量v加工余量加工过程中从加工表面切去材料层厚度v工序（工步）余量某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料层厚度对于被包容表面（5-1）对于包容表面（5-2）a）b）c）d）Zbab图5-24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。加工余量及其计算加工余量及其计算 5.4.1 加工余量加工余量v总加工余量零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度（5-3）式中ZS总加工余量；Zi第i道工序加工余量；n该表面加工工序数。v最大余量v最小余量（5-4）（被包容尺寸）（包容尺寸）（5-5）（被包容尺寸）（包容尺寸）Zs=Z1+Z2+Zi+Zn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。v平均余量（5-6）（被包容尺寸）（包容尺寸）v余量公差（5-7）（被包容尺寸与包容尺寸）5.4.1 加工余量加工余量5.4.2 最小加工余量最小加工余量最小余量构成最小余量构成（图5-25）采用浮动镗刀块镗孔采用浮动镗刀块镗孔式中Ry上一工序表面粗糙度；Ha上一工序表面缺陷层；ea 上一工序形位误差；b本工序装夹误差。（5-8）无心磨床磨外圆无心磨床磨外圆 研磨、抛光平面研磨、抛光平面RyHaeab图5-25最小加工余量构成加工余量确定方法加工余量确定方法v计算法采用计算法确定加工余量比较准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量手段。v经验法由一些有经验的工程技术人员或工人根据现场条件和实际经验确定加工余量。此法多用于单件小批生产。v查表法利用各种手册所给的表格数据，再结合实际加工情况进行必要的修正，以确定加工余量。此法方便、迅速，生产上应用较多。5.4.2 最小加工余量最小加工余量q需要指出的是，目前国内各种手册所给的余量多数为基本余量，基本余量等于最小余量与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，此点在应用时需加以注意。确定工序尺寸一般方法（基准重合时采用倒推法）确定工序尺寸一般方法（基准重合时采用倒推法）1）确定各工序加工余量；2）从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上（对于被包容面）或减去（对于包容面）每道工序的加工余量，可分别得到各工序的基本尺寸；3）除最终加工工序取设计尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差；4）除最终工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差；5）毛坯余量通常由毛坯图给出，故第1工序余量由计算确定。表6-9主轴孔工序尺寸及公差的确定工序名称工序加工余量工序基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度浮动镗刀块镗0.11007Ra0.8精镗0.5（100-100-0.1=0.1=）99.999.98Ra1.6半精镗2.4（99.9-99.9-0.5=0.5=）99.499.410Ra3.2粗镗5（99.4-99.4-2.4=2.4=）979712Ra6.3毛坯孔（97-5=97-5=）92925.4.3 工序尺寸确定工序尺寸确定例题例题5.图示为一图示为一平面平面经过粗加工、精加工和光经过粗加工、精加工和光整加工三道工序达到零件上规定尺寸和公差，要整加工三道工序达到零件上规定尺寸和公差，要求计算各工序尺寸。求计算各工序尺寸。解：解：加工该表面时定位基准不变，各工序尺寸都从同一基准标出。对这一类的工序尺寸，只要将各工序的基本余量及公差，根据现场经验或查有关手册确定后，就可按工艺过程的顺序由后向前逐步计算得到。某工序的工某工序的工序尺寸等于下一个工序的工序尺寸加上序尺寸等于下一个工序的工序尺寸加上(对内表面是减对内表面是减去去)下一工序的基本余量。下一工序的基本余量。这种工序尺寸的计算，只牵涉余量，不涉及基准转换，可不用尺寸链来计算可不用尺寸链来计算。在图5.27中，若光整加工、精加工、粗加工等各工序的基本余量和精加工、粗加工、毛坯的公差，查手册分别为Z3、Z2、Zl和T3、T2、T1，且已知光整加工的工序尺寸为A4、T4(零件图上的尺寸)，则得：精加工工序尺寸A3=A4Z4；公差T3粗加工工序尺寸A2=A3Z3；公差T2毛坯尺寸A1=A2Z2；公差T1铸造和锻造的毛坯都规定双向偏差，但当计算毛坯尺寸时只取入体方向的偏差值T1。工工序序尺尺寸寸的的确确定定表6-9主轴孔工序尺寸及公差的确定工序名称工序加工余量工序基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度浮动镗刀块镗0.11007Ra0.8精镗0.5（100-100-0.1=0.1=）99.999.98Ra1.6半精镗2.4（99.9-99.9-0.5=0.5=）99.499.410Ra3.2粗镗5（99.4-99.4-2.4=2.4=）979712Ra6.3毛坯孔（97-5=97-5=）92925.4.3 工序尺寸确定工序尺寸确定表5-6主轴孔工序尺寸及公差的确定浮动镗0.11007Ra 0.8精镗0.5100-0.1=99.98Ra 1.6半精镗2.499.9-0.5=99.410Ra 3.2粗镗599.4-2.4=9712Ra 6.3毛坯孔100-8=92工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度(IT)工序尺寸及公差表面粗糙度主轴孔工序尺寸及公差的确定，加工过程：粗镗半精镗精镗浮动镗【例5-2】200例题：例题：小轴大批量生产毛坯为热轧棒料，经粗车、精车、小轴大批量生产毛坯为热轧棒料，经粗车、精车、淬火、粗磨、精磨后达到图纸要求，淬火、粗磨、精磨后达到图纸要求，各工序的加工余量查各工序的加工余量查得如下表，毛坯尺寸公差为得如下表，毛坯尺寸公差为1.5mm1.5mm试计算工序尺寸及偏差试计算工序尺寸及偏差(1).确定加工余量确定加工余量已知各工序余量可得总余量为：3+1.1+0.4+0.1=4.6(2).计算工序公称尺寸计算工序公称尺寸精磨:30粗磨:30+0.1=30.1精车:30.1+0.40=30.5粗车:30.5+1.10=31.6毛坯:31.6+3.00=34.6各余量各余量 3+1.1+0.4+0.1序号工序名称工序余量（mm）工序尺寸公差(mm)工序的公称尺寸工序尺寸及公差5精磨0.100.013304粗磨0.400.03330.13精车1.100.05230.52粗车3.000.21031.61毛坯轴4.61.534.6034.601.5 加工轴时的工序尺寸加工轴时的工序尺寸(采用倒推法采用倒推法采用倒推法采用倒推法)机械制造工艺机械制造工艺5.5 工艺尺寸链工艺尺寸链Process Dimensional Chain工序基准与设计基准不重合而引起的工序尺寸计算工序基准与设计基准不重合而引起的工序尺寸计算在加工过程中，有时为了定位、加工、测量或调整方便，将零件图上的尺寸改变注法，由此而引起的工序尺寸计算，又称为尺寸换算。它是由设计基准与工序基准不重合而造成的，因此这种工序尺寸只牵涉基准转换而不涉及余量，可用工艺尺寸链来计算。在机械设计和工艺工作中，为保证加工、装配和使用的质量，经常要对一些相互关联的尺寸、公差和技术要求进行分析和计算，为使计算工作简化，可采用尺寸链求解。将相互关联的尺寸从零件或部件中抽出来，按一定将相互关联的尺寸从零件或部件中抽出来，按一定顺序构成的首尾相接的封闭尺寸图形，称为顺序构成的首尾相接的封闭尺寸图形，称为尺寸链尺寸链。5.5.1 尺寸链基本概念尺寸链基本概念尺寸链定义尺寸链定义在在零零件件加加工工或或机机器器装装配配过过程程中中，由由相相互互关关联联的的尺尺寸寸形形成成的封闭尺寸组，称为尺寸链的封闭尺寸组，称为尺寸链尺寸链特征尺寸链特征尺寸链特征尺寸链特征关联性关联性 封闭性封闭性尺寸链组成尺寸链组成尺寸链的环尺寸链的环 封封闭闭环环在在零零件件加加工工过过程程或或机机器器装装配配过过程程中中最最终终形形成成的的环环 （或间接得到的环，（或间接得到的环，封闭环在一个线性尺寸链中只有一个封闭环在一个线性尺寸链中只有一个）指组成尺寸链的每一个尺寸指组成尺寸链的每一个尺寸v增增环环该环变动（增大或减小）引起封闭环同向变动（增大或