第5章-工艺规程设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,5.1,概述,5.2,零件的结构工艺性及毛坯选择,5.3,基准及其选择,5.4,机械加工工艺路线拟定,5.5,加工余量及工序尺寸,5.,6,工艺尺寸链,5,.7,时间定额与机械加工生产率,5.8,工艺过程方案的技术经济分析,5.9,装配方法与装配工艺规程,5,.,10,CAPP简介,5.1,概述,5.1.1 机械加工工艺规程,1,机械加工工艺规程的概念,在具体生产条件下，较合理的机械加工工艺过程的各项内容按规定的形式书写成的工艺文件，称为机械加工工艺规程。,2,工艺规程的作用,工艺规程是机械制造厂最主要的技术文件之一，决定了整个工厂和车间各组成部分之间在生产上的内在联系，其具体作用如下：,（1）是指导生产的主要依据；,（2）是生产组织和管理工作的基本依据；,（3）是新建、扩建工厂或车间的基本资料；,（4）先进的工艺规程还能起着交流和推广先进经验的作用,。,3,工艺规程的类型和格式,工艺规程主要包括,机械加工工艺过程卡片,、,机械加工工艺卡片,、,机械加工工序卡片,。,（,1,）机械加工工艺过程卡片,以工序为单位简要说明产品（或零部件）的加工过程。一般不用作直接指导工人操作。但在单件小批生产中，常用这种卡片指导生产。机械加工工艺过程卡片格式见表,5,1,。,（,2,）机械加工工艺卡片,以工序为单位详细说明产品（或零部件）整个工艺过程的文件。它是用来指导工人生产和帮助车间管理人员、技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要技术文件。广泛用于成批生产的零件和小批生产中的主要零件。机械加工工艺卡片格式见表,5,2,。,（,3,）机械加工工序卡片,按每道工序所编制的一种工艺文件。一般具有工序简图，并详细说明该工序的每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用设备和工艺装备等。它是直接指导工人生产的一种工艺文件。多用于大批、大量生产的零件和成批生产中的重要零件。机械加工工序卡片格式见表,5,3。,工 厂,机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片,产品型号,零（部）件图号,共 页,产品名称,零（部）件名称,第 页,材料牌号,毛坯种类,毛坯外形尺寸,每毛坯件数,每台件数,备注,工序号,工序 名称,工 序 内 容,车间,工段,设 备,工 艺 装 备,工 时,准 终,单 件,编 制（日 期）,审 核（日 期）,会 签（日 期）,标记,处记,更改文件号,签字,日期,标记,处记,更改文件号,签字,日期,表51 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片,工 厂,机 械 加 工 工 艺 卡 片,产品型号,零（部）件图号,共 页,产品名称,零（部）件名称,第 页,材料牌号,毛坯种类,毛坯外形尺寸,每毛坯件数,每台件数,备注,工 序,装 夹,工步,工序内 容,同时,加工,零件,数,切 削 用 量,设备名称及编号,工艺装备名称及编号,技术等级,工 时 定 额,切削深度（,mm,）,切削速度（,m,min,-1,）,每分钟转数或往复次数,进给量（,mm/r,或,mm/,双行程）,夹具,刀具,量具,单 件,准 终,编 制（日 期）,审 核（日 期）,会 签（日 期）,标记,处记,更改文件号,签字,日期,标记,处记,更改文件号,签字,日期,表52 机 械 加 工 工 艺 卡 片,工 厂,机 械 加 工 工 序 卡 片,产品型号,零（部）件图号,共 页,产品名称,零（部）件名称,第 页,材料牌号,毛坯种类,毛坯外形尺寸,每毛坯件数,每台件数,备注,车 间,工序号,工 序 名 称,材 料 牌 号,毛 坯 种 类,毛坯外形尺寸,每坯件数,每 台 件 数,设 备 名 称,设 备 型 号,设备编号,同时加工件数,夹 具 编 号,夹具名称,冷 却 液,工序工时,准终,单件,工步号,工 步 内 容,工 艺 装 备,主轴转速（,r,min,-1,）,切削速度（,m,min,-1,）,走刀量（,mm,r,-1,）,吃刀深度（,mm,）,走刀次数,工时定额,机动,辅助,编 制（日 期）,审 核（日 期）,会 签（日 期）,标记,处记,更改文件号,签字,日期,标记,处记,更改文件号,签字,日期,表53 机 械 加 工 工 序 卡 片,制订工艺规程的基本要求包括以下几个方面：,保证加工质量（精度、表面质量和其它技术要求）；,提高生产效率；,生产成本低；,尽可能采国内外先进工艺技术和经验，并保证良好的劳动条件。,在制订工艺规程时，通常应具备下列原始资料：,产品整套装配图和零件图；,产品质量验收标准；,产品的生产纲领和生产类型；,现有生产条件；,国内、外同类产品的有关工艺资料及必要的标准手册。,5.1.2机械加工工艺规程的制定,1,制订机械加工工艺规程的基本要求,2.,制订机械加工工艺规程的原始资料,制订零件机械加工工艺规程的主要步骤：,分析零件图和产品装配图；,确定毛坯类型和制造方法；,拟定工艺路线；,确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及工差；,确定各工序的设备、刀具、夹具、量具以及辅助工具；,确定切削用量和工时定额；,确定各主要工序的技术要求及检验方法；,填写工艺文件。,3.,制订机械加工工艺规程的步骤,5.2.1零件的结构工艺性分析,5.2零件的结构工艺性及毛坯选择,机械制造中通常按照零件结构和工艺过程的相似性，将各种零件大致分为,轴类零件、套类零件、盘环类零件、叉架类零件以及箱体,等。,零件结构工艺性,，是指所设计的零件在满足使用要求的前提下,制造的可行性和经济性,。许多功能、作用完全相同而结构工艺性不同的两个零件，它们的加工方法与制造成本往往差别很大。此外，在不同的生产条件下对零件结构的工艺性要求也不一样。,表5,4列出了零件机械加工工艺性比较的实例。,表,5,4,零件机械加工工艺性实例,序号,结构的工艺性不好,结 构 的 工 艺 性 好,说 明,1,退刀槽尺寸相同，,可减少刀具种类，,减少换刀时间,2,三个凸台表面在,同一平面上，,可在一次进,给中加工完成,3,能保证良好接触,4,壁厚均匀，,铸造时不容易产,生缩孔和应力，,小孔与壁距离适当，,便于引进刀具,序号,结构的工艺性不好,结 构 的 工 艺 性 好,说 明,5,右图结构由退刀槽保证了加工的可能性，减少刀具的磨损,6,键槽的尺寸、方位相同，可在一次装夹中加工出全部键槽，提高生产率,7,销孔太深，增加铰孔工作量。螺钉太长，没有必要,8,在左图结构中，内槽不便于加工和测量，宜将凹槽改成右图的形式,5.2.2 毛坯的选择,1.,毛坯的种类及其选择,（,1,）毛坯的种类,机械加工常用的毛坯有：,铸件,锻件,型材,焊接件,（,2,）毛坯的选择,选择毛坯要综合考虑下列因素：,零件材料的工艺性及对材料组 织和力学性能的要求,零件的结构形状和尺寸,生产类型,现有生产条件,2.,毛坯形状与尺寸的确定,由于毛坯制造技术的限制，毛坯上某些表面需要留有一定的加工余量，通过机械加工达到零件的质量需要。,毛坯尺寸与零件的设计尺寸之差称为,毛坯余量或总加工余量,。毛坯尺寸的制造公差称为毛坯公差。毛坯余量和公差的大小与毛坯制造方法有关，可根据有关手册或资料确定。,工艺凸台,为满足工艺的需要而在工件上增设的凸台称为工艺凸台，如图5-1所示，工艺凸台在零件加工后若影响零件的外观和使用性能时应予切除。,图5-1 工艺凸台,1加工面 2工艺凸台面 3定位面,毛坯的形状尺寸不仅与毛坯余量大小有关，在某些情况下还要受工艺需要的影响。因此在确定毛坯形状时要注意以下问题：,一坯多件,为了毛坯制造方便和易于机械加工，可以将若干个小零件制成一个毛坯，如图,5-2b,所示，经加工后再切割成单个零件，如图,5-2a,所示。在确定毛坯的长度,L,时，应考虑切割零件所用锯片铣刀的厚度,B,和切割的零件数,n,。,图,5-2,滑键零件图及毛坯图,(a),滑键零件图,(b),毛坯图,组合毛坯,某些形状比较特殊的零件，单独加工比较困难，如车床进给系统中的开合螺母外壳，为保证零件的加工质量和加工方便，常将分离零件组合成为一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切割分离。,图,5-3,车床开和螺母外壳简图,5.3.1基准的概念及其分类,5.3基准及其选择,基准是零件上用以确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。根据作用不同，可将基准做如下的分类：,工艺基准,设计基准,基准,定位基准,测量基准,工序基准,装配基准,1.,设计基准,在零件图上用来确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。如图,5-4a,所示钻套零件，孔中心线是外圆与内孔径向圆跳动的设计基准，也是端面,B,圆跳动的设计基准，端面,A,是端面,B,、,C,的设计基准。,2.,工艺基准,零件在加工和装配过程所使用的基准。按用途的不同可将分为以下四种：,(1)定位基准,:粗基准和精基准,(2)测量基准,(3)工序基准,(4),装配基准,(a)(b),图5-4 钻套零件及其车削工序简图,5.3.2定位基准的选择,选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。,1.,精基准的选择,选择精基准时，主要应考虑保证加工精度和工件安装方便、可靠。选择精基准的原则如下：,(1),基准重合原则,选择被加工表面的设计基准为定位基准，以避免基准不重合引起的基准转移误差。如图5-5a所示的零件，为了遵守基准重合原则，应选择加工表面C的设计基准A表面作为定位基准。,(2),基准统一原则,采用同一组基准来加工工件的多个表面。,(3),自为基准原则,以加工表面本身作为定位基准称为自为基准原则。,(4),互为基准原则,当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。,（,a,）,(b),(c),(d),图,5-5,基准重合原则,（,1,）以不加工表面作粗基准,用不加工表面做粗基准可以保证不加工表面与加工表面之间的相互位置关系。,2.,粗基准的选择,图5-6选择不加工表面为粗基准,(2),以重要表面、余量较小的表面作粗基准,此原则主要是考虑加工余量的合理分配。,图5-7 床身加工的粗基准选择,图5-8 阶梯轴加工的粗基准选择,(3),粗基准应尽量避免重复使用,，在同一尺寸上（即同一自由度方向上）通常只允许使用一次，作为粗基准是毛坯表面一般都比较粗糙，如二次使用，定位误差较大。,图5-9 粗基准重复使用示例,(4),以质量较好、有一定面积的毛坯表面作粗基准,。应尽量选择没有飞边、浇口或其他缺陷的平整表面作为粗基准，使工件定位稳定、夹紧可靠。,5.4机械加工工艺路线拟定,5.4.1 表面加工方法的选择,不同的加工表面所采用的加工方法不同，而同一加工表面，可能有许多加工方法可供选择。表面加工方法的选择应满足加工质量、生产率和经济性各方面的要求。一般要考虑以下问题：,1.,加工经济精度和经济表面粗糙度,所谓,经济精度,是指在,正常条件下,，即采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人、不延长加工时间,所能保证的加工精度,。若延长加工时间，就会增加成本，虽然精度能提高，但不经济。,经济表面粗糙度,的概念类同于经济精度。经济精度和经济表面粗糙度可在有关机械加工手册查到（表,5-5,、表,5-6,和表,5-7,摘录）。选择加工方法常常根据经验或查表确定，再根据实际情况或通过工艺验证进行修改。,序号,加工方法,经济精度（以公差等级表示）,经济表面粗糙度,R,a,值,/,m,适用范围,1,粗车,IT11IT13,12.550,适用于淬火钢外的各种金属,2,粗车,-,半精车,IT8IT10,3.26.3,3,粗车,-,半精车,-,精车,IT7IT8,0.81.6,4,粗车,-,半精车,-,精车,-,滚压,IT7IT8,0.0250.2,5,粗车,-,半精车,-,磨削,IT7IT8,0.40.8,主要用于淬火钢也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属,6,粗车,-,半精车,-,粗磨,-,精磨,IT6IT7,0.10.4,7,粗车,-,半精车,-,粗磨,-,精磨,-,超精加工,IT5,0.0120.1,8,粗车,-,半精车,-,精车,-,精细车,IT6IT7,0.0250.4,主要用于要求较高的有色金属加工,9,粗车,-,半精车,-,粗磨,-,精磨,-,超精磨,IT5,以上,0.0060.025,极高精度的外圆加工,10,粗车,-,半精车,-,粗磨,-,精磨,-,研磨,IT5,以上,0.0060.1,表,5-5,外圆柱面加工方法,序号,加工方法,经济精度（以公差等级表示）,经济表面粗糙度,Ra,值,/,m,适用范围,1,钻,IT11IT13,12.550,加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属。孔径小于,1520mm,2,钻,-,铰,IT8IT10,3.26.3,3,钻,-,粗铰,-,精铰,IT7IT8,0.81.6,4,钻,-,扩,IT,10,IT,11,0.2,0.8,加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属。孔径小于,1520mm,5,钻,-,扩,-,铰,IT,8,IT,9,6.3,12.5,6,钻,-,扩,-,精铰,-,粗铰,IT7,1.6,3.2,7,钻,-,扩,-,机铰,-,手铰,IT6IT7,0.2,0.4,8,钻,-,扩,-,拉,IT,7,IT,9,0.1,1.6,大批大量生产,(,精度由拉刀的精度决定,),9,粗镗（或扩孔）,IT,11,IT13,6.3,12.5,除淬火钢外的各种材料,毛坯有铸出孔或锻出孔,10,粗镗（粗扩）,-,半精镗（精扩）,IT,9,IT,10,1.6,3.2,11,粗镗（粗扩）,-,半精镗（精扩）,-,精镗（铰）,IT7IT8,0.8,1.6,12,粗镗（粗扩）,-,半精镗（精扩）,-,精镗,-,浮动镗刀精镗,IT6IT7,0.4,0.8,13,粗镗（扩）,-,半精镗,-,磨孔,IT7IT8,0.2,0.8,主要用于淬火钢，但不宜用于有色金属,14,粗镗（扩）,-,半精镗,-,粗磨,-,精磨,IT6IT7,0.1,0.2,15,粗镗,-,半精镗,-,精镗,-,精细镗,IT6IT7,0.05,0.4,主要用于精度要求高的有色金属,16,钻,-,（扩）,-,粗镗精镗衍磨；钻（扩）拉衍磨；粗镗（扩）,-,半精镗,-,粗磨,-,衍磨,IT6IT7,0.025,0.2,精度要求很高的孔,17,以研磨代替上述方法中的衍磨,IT,5,IT,6,0.006,0.1,表,5-6,孔加工方法,序号,加工方法,经济精度（以公差等级表示）,经济表面粗糙度,R,a,值,/,m,适用范围,1,粗车,IT11IT13,12.550,端面,2,粗车,-,半精车,IT8IT10,3.26.3,3,粗车,-,半精车,-,精车,IT7IT8,0.81.6,4,粗车,-,半精车,-,磨削,IT6IT8,0.20.8,5,粗刨（或粗铣）,IT11IT13,6.325,一般不淬硬平面（端铣表面粗糙度,Ra,较小）,6,粗刨（或粗铣）,-,精刨（或精铣）,IT8IT10,1.66.3,7,粗刨（或粗铣）,-,精刨（或精铣）,-,刮研,IT6IT7,0.10.6,主要用于要求较高的有色金属加工,8,以宽刃精刨代替上述刮研,IT7,0.20.8,9,粗刨（或粗铣）,-,精刨（或精铣）,-,磨削,IT7,0.20.8,精度要求高的淬硬平面或不淬硬平面,10,粗刨（或粗铣）,-,精刨（或精铣）,-,粗磨,-,精磨,IT6IT7,0.0250.4,11,粗铣,-,拉,IT7IT9,0.20.8,大量生产，较小的平面（精度视拉刀精度而定）,12,粗铣,-,精铣,-,磨削,-,研磨,IT5,以上,0.0060.1,（或,Ra,0.05,高精度平面,表,5-7,平面加工方法,2.,工件材料的性质,各种加工方法对工件材料及其热处理状态有不同的适用性。,如：淬火钢精加工采用磨削，有色金属精加工用高速精细车或精细镗（金刚镗）。,3.,工件的形状和尺寸,工件的形状和加工表面的尺寸大小不同，采用的加工方法不同。,如：一般大孔采用粗镗,半精镗,精镗，小孔常采用钻,扩,铰的方法。,4.,生产类型、生产率和经济性,各种加工方法的生产率有很大的差异，经济性也各不相同。,如：内孔键槽加工单件小批量生产用插，而大批量生产多采用拉削加工。,5.,加工表面的特殊要求,加工表面特殊要求：如表面切削纹路方向的要求。,5.4.2 加工阶段的划分,当加工零件的质量要求比较高时，往往不可能在一两个工序中完成全部的加工工作，而必须分几个阶段来进行加工。一般说来，整个加工过程可分为,粗加工、半精加工、精加工,等几个阶段。加工精度和表面质量要求特别高时，还可以增设,光整加工和超精加工,阶段。加工过程中将粗、精加工分开进行，由粗到精使工件逐步到达所要求的精度水平。,1.,各加工阶段的主要任务,各加工阶段的主要任务如下：,粗加工阶段：去除大部分余量；,半精加工阶段：过渡阶段；,精加工阶段：保证零件各项质量技术要求；,光整加工阶段：表面粗糙度值要求小的。,2.,划分加工阶段的原因,将工艺过程划分加工阶段有以下作用：,(1)保证加工质量；,(2)合理使用设备；,(3)便于安排热处理工序；,(4)便于及时发现毛坯缺陷。,5.4.3 工序集中与工序分散,安排加工工序可以采取两种不同的原则：,工序集中和工序分散,原则。,工序集中,就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。,工序分散,就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少，最少时每道工序仅有一个简单的工步。,1.,工序集中的特点：,(1),可以采用高效机床和工艺装备，生产率高。,(2),工件装夹次数减少，易于保证表面间相互位置精度，减少工序间运输量。,(3),工序数目少，可以减少机床数量、操作工人数和生产面积，简化生产。,(4),如果采用结构复杂的专用设备及工艺装备，则投资巨大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。,2.,工序分散的特点：,(1),设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，易适应产品更换。,(2),可采用最合理的切削用量，减少基本时间。,(3),设备数量多，操作工人多，占用生产面积大。,在一般情况下，单件小批量生产多采用工序集中，不划分加工阶段；大批量生产则划分加工阶段，工序比较分散；中批生产工序集中和分散二者兼有；数控机床、加工中心加工多采用工序集中。,实际生产中采用工序集中或工序分散，需根据具体情况，通过技术经济分析来确定。,5.4.4 加工顺序的安排,1.,切削加工工序的安排,(1),基准先行 (2)先粗后精 (3)先主后次 (4)先面后孔,2.,热处理工序的安排,预先热处理：目的：,使零件具有较好的切削性能,（,时效、正火、退火,）；,安排：,在粗加工之前。,精度要求较高的零件粗加工或半精加工后再安排一次时效处理。,调质：目的：,提高零件的综合性能；,安排：,粗加工之后半精加工前，或,作最终热处理（无,特别要求）。,最终热处理：目的：,为得到高硬度、高耐磨性的表面（渗碳、淬火等）；,安排：,在半精加工之后，精加工之前。,渗氮处理：,目的：,提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗腐蚀性等；,安排：,尽量靠后，在精加工或光整加工之前。,5.4.5辅助工序的安排,辅助工序包括工件的检验、校直、动平衡、探伤、去毛刺、清洗和防锈等，其中检验工序是主要的辅助工序，它对保证产品质量有极重要的作用，检验工序应安排在：,粗加工结束后；,重要工序前后；,转移车间前后；,全部加工工序完成后。,5.5加工余量及工序尺寸,5.5.1 加工余量的概念,加工余量是指加工过程中从加工表面切去的金属表面层。加工余量可分为工序加工余量和总加工余量。,1.,工序余量,工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差，即在一道工序中从某一加工表面切除的材料层厚度。对于如图5-10所示的单边加工表面，其单边加工余量为：,（,5-1,）,对于对称表面，如轴和孔的圆柱表面，其加工余量是对称分布的，是双边余量：,对于轴,对于孔,（,5-2,）,（,5-3,）,（a）(b),图5-11 双边加工余量,加工总余量是毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差。也称毛坯余量。它等于同一个加工表面各道工序的余量之和。,轴和孔的毛坯余量及各工序余量、各工序尺寸及其公差、毛坯尺寸及其公差关系如图,5-12,所示。,工序尺寸的公差分布按,“,入体原则,”,，毛坯尺寸的公差一般采用双向标注。,图,5-12,工序余量和毛坯余量,2.,基本余量、最大余量、最小余量,由于毛坯尺寸和工序尺寸都有制造公差，总余量和工序余量都是变动的，故有基本余量（公称余量）、最大余量、最小余量,3,种情况。,如图,5-13,所示的被包容面表面加工，基本余量是前工序和本工序基本尺寸之差；最小余量是前工序最小工序尺寸和本工序最大工序尺寸之差；最大余量是前工序最大工序尺寸和本工序尺寸之差。对于包容面则相反。,图,5-13,基本余量 最大余量 最小余量,5.5.2 确定加工余量的方法,1.,经验估计法,2.,分析计算法,根据生产实际经验，采用类比法确定加工余量的大小。估计的余量一般偏大，多用于单件小批量生产。,以一定的实验资料和计算公式为依据，对诸多因素进行逐项的分析和计算以确定加工余量的大小。所确定的加工余量经济合理，但计算较复杂，仅在贵重材料及大批大量生产中采用。,3.,查表修正法,以有关工艺手册和资料所推荐的加工余量为基础，结合实际加工情况进行修正以确定加工余量的大小。此法应用较广。,5.5.3工序尺寸及其确定,某工序加工应达到的尺寸称为工序尺寸。一般情况下，外圆柱面和内孔加工，往往同一表面经过多次加工才能达到精度要求，这时,工序基准与设计基准重合,，可以采用,“,倒推法,”,确定工序尺寸及其公差。先采用查表法确定零件各工序的基本余量，由最后一道工序开始向前推算，按基本余量计算各工序尺寸。工序尺寸公差可从有关手册中查得，即按所采用加工方法的经济精度确定精度等级，以工序尺寸为基本尺寸查出工序尺寸公差。,计算时应注意，对于某些型材毛坯（如轧制棒料）应按计算结果从材料的尺寸规格中选择一个相等或相近尺寸为毛坯尺寸。在毛坯尺寸确定后应重新修正粗加工（第一道工序）的工序余量；精加工工序余量应进行验算，以确保精加工余量不至于过大或过小。,【,例,5.1,】,加工外圆柱面，设计尺寸为,，表面粗糙度,。加工的工艺路线为：,用查表法确定毛坯尺寸、各工序尺寸及其公差。,粗车半精车磨外圆。,【解,】,先从有关资料或手册查取各工序的基本余量及工序的经济加工精度（以公差等级表示）。最后一道工序的加工精度应达到外圆柱面的设计要求，其工序尺寸为设计尺寸。其余各工序的工序基本尺寸为相邻后工序的基本尺寸加上该后续工序的基本余量。工序尺寸的公差按入体原则标注。,（,“,倒推,”,）,经过计算得各工序的工序尺寸如表,5-8,所示。,注意：,当工艺基准与设计基准不重合时，工序尺寸及其公差的确定要运用工艺尺寸链理论。,工序,工序基本余量,工序尺寸公差,工序尺寸,工序尺寸及其公差,磨外圆,0.6,0.016,（,IT6,）,半精车,1.4,0.062,（,IT9,）,粗车,3,0.25,（,IT12,）,毛坯,5,（总余量）,表,5-8,加工 外圆柱面的工序尺寸计算,/mm,验算磨削余量：,直径上最小余量：,40.6-0.062-,（,40+0.050,）,=0.488mm,直径上最大余量：,40.6-,（,40+0.034,）,=0.566mm,验算结果表明，磨削余量是合适的。,5.6工艺尺寸链,1.,工艺尺寸链的概念,工艺尺寸链,：,在机械制造中相互联系且,按一定工艺顺序,排列的,封闭尺寸组合,称为尺寸链。,图,5-14,工艺尺寸链,（,a),（,b),（,c),如图,5-14a,所示零件，平面,1,，,2,已加工，要加工平面,3,，平面,3,的位置尺寸,A,2,其设计基准为平面,2,。当选择平面,1,为定位基准，这就出现了设计基准与定位基准不重合的情况。在采用调整法加工时，工艺人员需要在工序图,5-14b,上标注工序尺寸,A,3,，供对刀和检验时使用，直接控制,A,3,，间接保证零件的设计尺寸,A,2,。尺寸,A,1,，,，,A,2,，,A,3,首尾相连构成一封闭的尺寸组合。在机械制造中称这种相互联系且,按一定工艺顺序排列的封闭尺寸组合,为尺寸链，如图,5-14c,所示。由工艺尺寸所组成的尺寸链称为工艺尺寸链。,工艺尺寸链的主要特征是,封闭性,，即组成尺寸链的有关尺寸按一定工艺顺序首尾相连构成封闭图形，没有开口。,工艺尺寸链的组成,：组成工艺尺寸链的每一个尺寸称为工艺尺寸链的环。,在加工过程当中直接保证的尺寸称为,组成环,，用A,i,表示（图,5-14,中A,1,，A,3,）。,在加工过程中间接得到、最后得到的尺寸称为,封闭环,，用A,表示。（图5-14c中A,为尺寸A,2,）。,由于工艺尺寸链是由一个封闭环和若干个组成的封闭环图形，故尺寸链中组成环的尺寸变化必然引起封闭环的尺寸变化。当某组成环增大（其他组成环保持不变），封闭环也随之增大时，则该组成环称为,增环,，以 表示（A,1,）。当某组成环增大（其他组成环保持不变）封闭环反而减小，则该组成环为,减环,以 表示（A,3,）。,组成环性质的迅速判定：,在尺寸链图上平行于封闭环，沿任意方向画一箭头，然后沿此箭头方向环绕工艺尺寸链，平行于每一个组成环依次画出箭头，箭头指向与环绕方向相同。,箭头指向与封闭环箭头指向相反的组成环为增环,（如图中,A,1,），,相同为减环,（如图中,A,3,）。,注意：,正确判断尺寸链的,封闭环,是解工艺尺寸链最关键的一步。如果封闭环判断错了，整个工艺链的解算也就错了。因此，在确定封闭环时，要根据零件的加工工艺顺序紧紧抓住,间接得到、最后得到,的尺寸这一要点。,2.,工艺尺寸链的计算公式,计算工艺尺寸链的目的是要求出工艺尺寸链中某些环的基本尺寸及其上、下偏差。计算方法有极值法和概率法两种。,(1),用极值法计算工艺尺寸链的基本公式,基本尺寸,:,封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和，即,式中,m,增环的环数；,n,尺寸链的总环数。,(5-4),极限尺寸,:,封闭环最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和，即,(5-5),封闭环最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和。（公式略）,上、下偏差,:,封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和，即,(5-7),封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和，即,(5-8),公差,:,封闭环的公差等于各组成环的公差之和，即,(5-9),各环平均尺寸,：,（,5-10,）,其中，,用概率法计算考虑的是各工艺尺寸的大概率情况（平均尺寸），故理论上假定各环尺寸按正态分布，且其分布中心与公差带中心重合。,各环中间偏差（或平均偏差）,（,5-11,）,（,5-12,）,式中,封闭环的中间偏差（或平均偏差）；,增环的中间偏差（或平均偏差）；,减环的中间偏差（或平均偏差）,;,(2),用概率法计算工艺尺寸链的基本公式,公差,:,封闭环的公差平方等于各组成环的公差的平方和，即,公式,5-12,、,5-13,是用概率法计算工艺尺寸链的基本公式，其它如各环的平均尺寸、极限尺寸等可由尺寸公差的概念直接推导出来。,（,5-13,）,，所以,(a),零件图,3.,用尺寸链计算工艺尺寸,(1),定位基准与设计基准不重合的尺寸换算,【,例,5.2,】,如图,5-15a,所示零件，各平面及槽均已加工，求以侧面,K,定位钻,10mm,孔的工序尺寸及其偏差。,（,b,）工艺尺寸链简图,图,5-15,定位基准与设计基准不重合的尺寸换算,由于孔的设计基准为槽中心线，钻孔的定位基准,K,与设计基准不重合，工序尺寸及其偏差应按工艺尺寸链进行计算。解算步骤如下：,确定封闭环：在零件加工过程中直接控制的是工序尺寸,mm,和,A,，孔的位置尺寸,mm,是间接得到的，故尺寸,mm,为封闭环。,绘出工艺尺寸链图，如图,5-15b,所示。,判断组成环的性质，尺寸,A,为增环，尺寸,40mm,为减环。,计算工序尺寸,A,及其上、下偏差。,A,的基本尺寸：据式（,5-4,）得，,100=A-40 A=140mm。,计算A的上、下偏差：据式5-7，5-8得，,0.2=ESA-（-0.05）ESA=0.15mm,-0.2=EIA-0.05 EIA=-0.15mm,验算计算结果：根据式（5-9）得：,0.2-(-0.2)=0.05-（-0.05）+0.15-(-0.15)0.4mm=0.4mm,(2),测量基准与设计基准不重合的尺寸换算,各组成环公差之和等于封闭环的公差，计算无误。故以侧面（,K,）定位钻孔,10mm,的工序尺寸为,mm,。可以看出本工序尺寸公差减小的数值等于定位基准与设计基准之间距离尺寸的公差（）,mm,，它就是本工序的基准不重合误差。,【例,5.3,】,加工零件的轴向尺寸（设计尺寸）如图,5-16a,所示，其它各面已加工完，现加工,B,面，保证,BC,厚度尺寸,mm,。,（,a,）零件图 （,b,）工艺尺寸链简图,图,5-16,测量基准与设计基准不重合的尺寸换算,在加工内孔端面,B,时，设计尺寸,mm,不便测量。,为便于测量，现改为测量尺寸,A,2,，以此判断零件的合格与否。据此建立工艺尺寸链如图,5-16b,所示。,由于设计尺寸,mm,是间接得到的，故为封闭环，尺寸,mm,为增环，测量尺寸,A,2,为减环。,由于该尺寸链中封闭环的公差,(0.1mm),小于组成环,mm,的公差,(0.11mm),，不满足 ，用极值法解尺寸链，不能正确求得,A,2,的尺寸偏差。,现采用压缩组成环的公差的办法来处理。由于尺寸 是外形尺寸，比内孔端面,(B),测量尺寸,A,2,易于控制，故将它的公差值缩小，取,T,1,=0.043,（,IT9,）。经压缩公差后，尺寸 的尺寸偏差为 。,按工艺尺寸链计算加工内孔端面,B,的测量尺寸,A,2,及其偏差：,由式（5-4）得,3=16-A,2,A,2,=13mm,由式（5-7）得 0=0-=0,由式（5-8）得 -0.1=-0.043-=0.057mm,校核计算结果：计算无误。,故内孔端面B的测量尺寸及偏差为 mm,。,(3),工序基准是尚待继续加工的表面,在有些加工中，会出现要用尚待继续加工的表面为基准标注工序尺寸。该工序尺寸及其偏差也要通过工艺尺寸换算来确定。,【例,5.4,】,加工图,5-17(a),所示外圆及键槽，其加工顺序为：,车外圆至,mm,；铣键槽至尺寸,A,；淬火；磨外圆至,mm,。磨外圆后应保证键槽的设计尺寸,mm,。,(,a),带键槽的轴（,b,）键槽的尺寸链图,5-17,加工键槽的尺寸换算,从上述工艺过程可知，工序尺寸,A,的基准是一个尚待继续加工的表面，该尺寸应按尺寸链进行计算来获得。,尺寸 mm是间接得到的尺寸，是尺寸链的封闭环。尺寸A、是尺寸链的组成环。该组尺寸构成的尺寸链如图5-17(b)所示。尺寸A、为增环；为减环（半径尺寸及偏差取直径尺寸及偏差的一半）。,键槽的工序尺寸及偏差计算如下：,由式（5-4）得,21=A+13-13.2 A=21.2mm,由式（5-7）得,由式（5-8）得,加工键槽的工序尺寸A为 mm。,渗碳（氮）层深度尺寸也是从尚待继续加工的外（或内）表面标注的，这种工序尺寸的计算与此类似。,上例中，若为大批量生产，用概率法计算工艺尺寸链则更为科学合理，也更经济。下面加以简单比较。,【例,5.5,】,加工任务及过程如例,5.4,，大批量生产，采用概率法解工艺尺寸链，计算铣键槽的工序尺寸,A,。,工艺尺寸链建立同例,5.4,，封闭环、增环、减环的关系不变。,设,A,、,1,、,2,、,分别为尺寸,A,、,的中间偏差，则由式（,5-11,）得,1,=-0.02075，,2,=-0.00525，,=,-0.08；,据式（,5-12,）得,-0.08=,2,+,A,-,1,=-0.00525+,A,-,（,-0.02075,）,故,A,=-0.0955,据式（,5-13,）得,故,上偏差 =-0.0955+0.0757 -0.02,；,下偏差 =-0.0955-0.0757,-0.17,。,所以，加工键槽的工序尺寸A为 mm。,与例5.4的结果比较，可知,用概率法计算,所得的工序尺寸A的,公差值扩大,了，相当于减低了加工难度，降低了加工成本。,5.7时间定额与机械加工生产率,时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。它是安排生产计划、进行成本核算、考核工人完成任务情况、确定所需设备和工人数量的主要依据。,5.7.1 单件时间,为了便于合理地确定时间定额，把完成一道工序的时间称为单位时间，它包括如下组成部分。,1.,基本时间,基本时间是直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。对于机械加工来说，是指从工件上切除材料层所耗费的时间，其中包括刀具的切入和切出时间。各种加工方法的切入、切出长度可查阅有关手册确定。,2.,辅助时间,辅助时间是为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。这些辅助动作包括：装夹和卸下工件；开动和停止机床；改变切削用量；进、退刀具；测量工件尺寸等。,基本时间和辅助时间的总和，称为工序作业时间，即直接用于制造产品或零、部件所消耗的时间。,3.,布置工作时间,T,s,布置工作时间是为使加工正常进行，工人照管工作地,(,如更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等,),所消耗的时间。布置工作时间可按工序作业时间的,2%-7%,来估算。,4.,休息和生理需要时间,5.,准备终结时间,休息和生理需要时间是工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。它可按工序作业时间的,2%-4%,来估算。,以上四部分时间的总和就是单件时间，即单件时间,成批生产中，工人为了生产一批零件，进行准备和结束工作所消耗的时间 （简称准终时间）。成批生产的单件时间为：,在大量生产时，,n,非常大，且每个工作地点完成固定的一道工序，一般不需考虑准备终结时间。,计算得到的单件时间以,“,min,”,为单位填入工艺文件的相应栏中。,5.7.2提高劳动生产率的工艺途径,1.,缩短时间定额,缩短时间定额，首先应缩减占定额中比重较大部分。在单件小批量生产中，辅助时间和准备终结时间所占比重大；在大批量生产中，基本时间所占比重较大。因此，缩短单位时间定额主要从以下几方面采取措施：,(1),缩短基本时间,基本时间 可按有关公式计算。以车削为例：,缩短基本时间可采取：,提高切削用量；,减少切削长度L；,采用多件加工,:,顺序多件加工(图5-18a)、平行多件加工(图5-18b)、平行顺序加工(图5-18c)等。,(a),顺序多件加工,(b),平行多件加工,(c),平行顺序加工,图,5-18,多件加工示意图,1-,工作台,2-,工件,3-,刨刀,4-,铣刀,5-,砂轮,(2)缩短辅助时间,直接减少辅助时间；,辅助时间与基本重合。,(3),缩短布置工作地时间,(4)缩短装备终结时间,2.,采用先进工艺方法,采用先进工艺可大大提高劳动生产率。具体措施如下：,(1),在毛坯制造中采用新工艺,如粉末冶金、石蜡铸造、精锻等新工艺，能提高毛坯精度,减少机械加工劳动量和节约原材料。,(2),采用少、无切削工艺,如冷挤、冷轧、滚压等方法，不仅能提高生产率，而且可提高工件表面质量和精度。,(3),改进加工方法,如采用拉削代替镗、铣削可大大提高生产率。,(4),应用特种加工新工艺,对于某些特硬、特脆、特韧性材料及复杂型面的加工，往往用常规切削方法难以完成加工，而采用电加工等特种加工能显示其优越性和经济性。,5.8工艺过程方案的技术经济分析,5.8.1工艺成本,工艺成本由可变费用与不变费用两部分组成。,可变费用,V,与零件的年产量有关，包括材料费(或毛坯费)、机床工人工资、通用机床和通用工艺装备维护折旧费等。,显然，可变费用随着零件在计划期内的产量数的增加而相应增长。一般