第二章机械加工工艺规程制订.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,*,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,*,第二章 机械加工工艺规程设计,第一节 概述,第二节 工艺路线的拟定,第三节 加工余量及工序间尺寸的确定,第四节 工艺尺寸链的计算,第五节 时间定额及,劳动生产率,第一节 概述,规定产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件,一、工艺规程的概念,二、制订工艺规程的作用与格式,1,、工艺规程的作用：,指导、组织生产,生产准备、计划调度的主要依据,车间设计、布置的依据,2,、工艺规程的主要格式：表格（卡片）的形式,机械加工工艺过程卡,机械加工工序卡,典型零件的工艺过程卡,三、制订工艺规程的步骤,分析研究工艺规程的主要依据，确定零件的生产纲领和生产类型，进行零件的,结构工艺性,分析。,确定毛坯：选择毛坯类型及其制造方法；,拟订工艺路线；是制定工艺规程的核心，主要包括：选择定位基准、确定加工方法、安排加工顺序以及安排热处理、检验和其他工序等。,工序设计：（选择机床，工艺装备，工序余量，工序尺寸及公差，切削用量，时间定额等）,填写工艺文件。,第二节 工艺路线的制定,选择定位基准,确定加工方法,安排加工顺序和热处理、检验工序,一、定位基准的选择,粗基准的选择,精基准的选择,1,、粗基准的选择原则,1),保证相互位置要求的原则,2),保证加工表面加工余量 合理分配的原则,3),便于工件装夹的原则,4),粗基准一般不得重复使用的原则,2,、精基准的选择原则,1,）基准重合原则,保证各加工表面相互位置要求，避免基准转换带来的误差。,简化夹具的设计与制造，缩短生产准备周期。,轴类零中加工采用中心孔和箱体类零中加工采用一面两孔。,2),基准统一原则,尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度。,注意：,基准统一原则常常会带来基准不重合的问题，此时应综合考虑。,3,）互为基准原则位置度要求很高的表面,4),自为基准原则,对于某些精加工或光整加工工序，因为这些工序要求余量小而均匀，以保证表面加工的质量并提高生产率，此时应选择加工表面本身作为精基准。,如,：,注意：,采用自为基准仅能提高表面质量，不能提高形位精度，该加工表面与其它表面之间形位精度则应由先行工序保证。,5,）便于装夹原则,保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方便,二、加工方法的选择,1,、应考虑的主要问题：,要求达到的精度、表面粗糙度；,工件所用材料的性质和毛坯的质量及硬度；,零件的结构形状和加工表面的尺寸；,热处理情况；,生产类型；,现有设备的情况；,2,、,加工经济精度,：,指在正常的加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间），所能达到的加工精度和表面粗糙度。,同一种加工方法，精度越高，加工成本越大,精度有一定极限，过,A,点后，即使再增加成本，精度提高也很少。,成本也有一定极限，过,B,点后，成本基本不变。,经济精度,3,、典型表面加工方法的选择,外圆表面的加工方法,粗车,IT1311,Ra2512.5,半精车,IT109,Ra6.33.2,精车,IT87,Ra1.60.8,粗磨,IT87,Ra0.80.4,精磨,IT65,Ra0.40.2,金刚石车,IT65,Ra0.80.02,滚压,IT76,Ra0.20.1,研磨,IT54,Ra0.10.01,精密磨削,IT5,Ra0.10.012,超精加工,IT5,Ra0.10.01,沙带磨削,IT65,Ra0.20.012,抛光,Ra0.20.025,内圆表面的加工方法,钻孔,IT1311,Ra2512.5,粗镗,IT1311,Ra2512.5,扩孔,IT109,Ra6.33.2,半精镗,IT109,Ra6.33.2,粗拉,IT87,Ra1.60.8,精拉,IT76,Ra0.80.4,粗铰,IT87,Ra3.21.6,精铰,IT76,Ra0.80.4,手铰,IT76,Ra0.40.2,精镗,IT87,Ra1.60.8,粗磨,IT87,Ra1.60.8,精磨,IT76,Ra0.40.2,金刚镗,IT76,Ra0.80.2,珩磨,IT64,Ra0.40.05,精密磨削,IT5,Ra0.20.025,研磨,IT65,Ra0.10.01,滚压,IT76,Ra0.20.1,平面加工方法,粗铣,IT1311,Ra2512.5,半精铣,IT109,Ra6.33.2,粗刨,IT1311,Ra2512.5,粗车,IT1311,Ra2512.5,粗拉,IT1110,Ra6.33.2,精铣,IT87,Ra3.21.6,半精刨,IT109,Ra6.33.2,精刨,IT87,Ra3.21.6,半精车,IT109,Ra6.33.2,精车,IT87,Ra3.21.6,精拉,IT96,Ra1.60.4,粗磨,IT87,Ra1.60.4,精磨,IT76,Ra0.40.2,抛光,Ra0.20.1,研磨,IT65,Ra0.10.01,导轨磨,IT6,Ra0.80.2,沙带磨,IT65,Ra0.40.01,金刚石车,IT6,Ra0.80.02,精密磨,IT65,Ra0.20.01,宽刀精刨,IT6,Ra0.80.4,刮研,Ra0.80.4,高速精铣,IT76,Ra0.80.2,三、加工顺序的安排,1,、机械加工顺序的安排,（,1,）先基准后其他,（,2,）先主要后次要,（,3,）先粗后精,（,4,）先面后孔,2,、热处理工序的安排,热处理作用：提高材料的力学性能、改善金属的加工性能、消除残余应力。,预备热处理,:,位于粗加工前后。改善加工性能，为 最终热处理作好准备和消除残余应力。,退火、正火、时效,最终热处理：位于精加工前后。提高材料的物理力 学性能,淬火,+,回火、渗碳、渗氮、表面处理,3,、其它工序的安排,1,）检验工序,粗加工阶段结束后。,重要工序前后。,送往外车间加工的前后，,全部加工工序完成后。,2,）内部质量检验：,X,射线检查、超声波探伤，一般都安排在工艺过程的开始。,3,）表面质量检验：如磁力探伤等检查工件的表面质量，一般都安排在精加工阶段。,4,）密封性检验验、工件的平衡和重量检验，一般都安排在工艺过程最后进行。,5,）去毛刺：切削加工之后。,6,）清洗：清洗残留切屑、砂粒、去磁,四、工序的集中与分散,工序集中程度：指在一个工序中所完成的工作内容的多少。,在每道工序中所安排的加工内容多，一个零件的加工只集中在少数几道工序中完成，则称工序集中。反之，称工序分散。,工序集中的特点：,有利于保证加工表面间相互位置精度；,有利于采用高生产率的机床；,工序数目少，设备数量少；,专用设备多，调整维修困难；,工序分散的特点：,机床和工装简单，易调整；,有利于采用合理的切削用量,;,工序数目多，设备数量大，生产组织工作较复杂；,生产适应性好，转产容易；,工艺上可行；,生产节拍允许；,调整能够实现；,采用工序集中应注意的问题,五、加工阶段的划分,粗加工阶段：切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准。高生产率。,半精加工阶段：减小粗加工中的误差，为零件主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。,精加工阶段：确保尺寸、形状和位置精度达到或基本达到图纸的精度和表面粗糙度。,光整加工阶段：珩磨、研磨、精密磨、超精加工、金刚石车,1,、划分加工阶段的原因,有利于合理使用设备和技术工人,便于保证加工质量,及时发现毛坯缺陷,便于安排热处理工序,避免已加工表面磕伤,2,、各阶段的主要任务,第三节 加工余量及工序间尺寸的确定,一、加工余量的概念,在加工过程中从被加工表面上切除的金属层厚度。,总余量和工序余量,零件上表面的毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差称为加工总余量,相邻两工序的工序尺寸之差称为工序余量,加工余量分：工序余量和加工总余量,(,毛坯余量,),二种。,总余量和工序余量的关系：,加工余量的概念,2,、单边余量与双边余量,加工余量和工序尺寸的关系,对于被包容面：,Z=,上工序基本尺寸,-,本工序基本尺寸,对于包容面：,Z=,本,工序基本尺寸,-,上工序基本尺寸,影响加工余量的因素,上道工序加工表面的表面质量,上道工序的尺寸公差,T,a,上道工序的形位误差,a,本道工序的安装误差,b,加工余量的确定,分析计算法,对双边余量：,对单边余量：,查表法,经验法,工序尺寸及公差的确定,拟定加工路线,粗车,半精车,淬火,粗磨,精磨,研磨,确定各工序的加工余量：,查表法：,研磨：,0.01mm,，精磨：,0.1mm,，粗磨：,0.3mm,半精车：,1.1mm,，粗车：,4.5mm,可得：,Z,总,=6.01mm,圆整取：,Z,总,=6 mm,则取粗车余量：,4.49 mm,工序间尺寸公差的确定,确定各工序的加工经济精度及表面粗糙度,按,“,入体原则,”,分配工序尺寸的偏差,查表,:,研磨：,精磨,：,粗磨：,半精车：,粗车：,毛坯：,2mm,工序间尺寸及公差的确定,计算工序间尺寸、公差,研磨：,50,精磨：,50+0.01=50.01,粗磨：,50.01+0.1=50.11,半精车：,50.11+0.3=50.41,粗车：,50.41+1.1=51.51,锻造毛坯：,51.51+4.49=56,第四节 工艺尺寸链计算,尺寸链的概念,在零件的机械加工过程中和机器装配过程中，常常遇到彼此首尾连接并构成封闭图形的一组尺寸，其中有一个尺寸的精度决定于其他所有尺寸的精度。这样的一组尺寸构成所谓的尺寸链。,工艺尺寸链：,装配尺寸链：,二、工艺尺寸链的组成,工艺尺寸链由一个封闭环和若干个组成环构成,封闭环,在加工过程中最后形成（间接获得）的尺寸。记为：,A,0,注意：,一个尺寸链中只能有一个封闭环；,封闭环的精度决定于其他环的精度；,要求保证的尺寸,(,设计尺寸,),为封闭环或不要求保证的尺寸,(,非设计尺寸,),为封闭环的说法都是错误的；,二、工艺尺寸链的组成,组成环：,在加工过程中直接获得的尺寸。记为：,A,i,增环：,在组成环中，当某组成环的尺寸增加，使得封闭环的尺寸增加，则该环为增环。记为：,减环：,在组成环中，当某组成环的尺寸增加，使得封闭环的尺寸减少，则该环为减环。记为：,三、尺寸链的计算,1,、极值法,m,：增环数，,n,：尺寸链总环数,2,、概率法,正态分布：,非正态分布：,k,i,=1.21.7,平均尺寸标注,组成环的平均尺寸：,封闭环的平均尺寸：,3,、计算形式,正计算：已知各组成环的尺寸,A,i,，求,A,0,反计算：已知,A,0,，求各组成环尺寸,A,i,中间计算：已知,A,0,及部分,A,i,，求其余的组成环,四、计算举例,验证：能否满足设计尺寸的要求。,正计算：,设计尺寸如图所示，加工过程如下：,以,A,为基准铣,B,面，达到工序尺寸：,以,A,为基准铣,C,面，达到工序尺寸：,四、计算举例,反计算,已知：,求：,A,1,、,A,2,的尺寸,求各组成环的平均公差：,根据平均公差和制造工艺的复杂程度确定各组成环的公差：,取：,TA,1,=0.2,，,TA,2,=0.15,按入体原则分配各组成环的偏差：,验算：,ESA,0,=0-(-0.15)=0.15,，,EIA,0,=-0.2-0=-0.2,取其中一个组成环为协调环，按尺寸链的关系式计算：,验算：,（,1,）基准不重合时的工序尺寸计算,测量基准与设计基准不重合的工序尺寸计算例,1,五、尺寸链在工艺过程中的应用,测量基准与设计基准不重合的工序尺寸计算例,2,封闭环,减环,增环,根据极值解法公式：,L,1,=40-10=30 mm,ESL,1,=EIL,2,-EIL,0,=-0.16-(-0.3)=0.14 mm,EIL,1,=ESL,2,-ESL,0,=0-0=0 mm,注意假废品问题：,L,1MAX,=30.14mm,，,L,1MIN,=30mm,当测得：,L,1,=30.3 mm,时,如果,:L,2,=40 mm,则,:L,0,=9.7 mm,仍然是合格品。,如图所示设计尺寸：,加工时通过测量,L,1,尺寸控制台肩位置。求：,L,1,=,？,2.,定位基准和设计基准不重合计算例,1,设计基准与定位基准不重合的工序尺寸计算例,2,增环,封闭环,减环,根据极值解法公式：,L,0,=L,1,+L,2,-L,3,10=L,1,+30-60,L,1,=40,ESL,0,=ESL,1,+ESL,2,-EIL,3,0.18=ESL,1,+0.04-(-0.05),ESL,1,=+0.09,EIL,0,=EIL,1,+EIL,2,-ESL,3,0=EIL,1,+0-0.05,EIL,1,=+0.05,（,2,）一次加工满足多个设计尺寸要求,如图所示加工过程如下：,镗孔至,插键槽，工序尺寸,A,1,热处理,磨内孔至 ，同时保证 设计尺寸 。,A,0,=A,1,+A,3,-A,2,A,1,=A,0,+A,2,-A,3,=43.6+19.8-20=43.4,ESA,0,=ESA,1,+ESA,3,-EIA,2,ESA,1,=0.275,EIA,0,=EIA,1,+EIA,3,-ESA,2,EIA,1,=0.05,解法,2,在尺寸链（,1,）中：,Z,为封闭环。,Z=20-19.8=0.2,ESZ=0.025-0=0.025,EIZ=0-0.05=-0.05,在尺寸链（,2,）中：,43.6,尺寸为封闭环,A1,、,Z,为增环,依据尺寸链计算式可求出：,封闭环,封闭环,（,3,）渗碳或渗氮层深度的工序尺寸计算,图示零件：内孔表面,F,要求渗碳，渗碳层厚度为,0.3,0.5mm,。加工过程如下：,磨内孔至,渗碳，厚度为,。,磨内孔至尺寸 并保证渗,碳层厚度,0.3,0.5mm,。,求：,=,？,72.39,0.01,72.510.01,0.40.1,=0.52,0.08=,0.6,0.44,（,4,）电镀零件的工序尺寸计算,图示零件,F,表面要求镀银，镀层厚度为,0.2,0.3mm,F,表,面的最终尺寸为,求镀前工序尺寸。,第五节 时间定额及劳动生产率,时间定额：,在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。,式中：,T,d,：完成一个工序的单件时间定额；,T,j,：基本切削时间；,T,f,：辅助时间；,T,b,：布置工作地时间；,2%-7%,操作时间,T,x,：休息时间；,2%,操作时间,T,zz,：准备终结时间；,提高劳动生产率的措施,指一个工人在单位时间内生产出合格品的数量。记为：,Q,提高劳动生产率的措施：,减少基本时间：,提高切削用量；,采用复合工步,1,）多刀单件加工,2,）单刀多件或多刀多件加工,劳动生产率的概念,减少辅助时间和使辅助时间与基本时间重叠：,（,1,）减小辅助时间,采用先进的夹具和自动上、下料装置,提高机床自动化水平,（,2,）使辅助时间与基本时间重叠,a.,采用可换夹具或可换工作台使装夹时间与,t,j,重叠。,b.,采用转位夹具或转位工作台加工中完成装卸,c.,采用回转夹具或回转工作台连续加工,d.,采用带反馈装置的闭环控制系统,减少准备终结时间：,工艺文件清楚、工艺装备齐全、安装调整方便；,采用成组工艺技术；,减少布置工作地时间（服务时间）,:,减少对刀、换刀时间,研制新型刀具，提高刀具耐用度,本章作业,1,、粗基准和精基准的选择各遵循什么原则？,2,、工序顺序的安排原则是什么？,3,、何谓工序集中、何谓工序分散？各有何特点？,4,、划分加工阶段的原因及各阶段的任务,5,、何谓时间定额、劳动生产率？如何提高生产率？,2-1,、,2-3,、,2-7,、,2-11,、,2-12,、,2-13,、,2-14,、,2-16,、,2-17,