【正文】 加工余量的確定 第 5章 工藝過程設(shè)計 本章要點 定位基準的選擇 工藝路線擬訂 工藝尺寸鏈 工藝過程經(jīng)濟分析 計算機輔助工藝過程設(shè)計 機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 5章 工藝過程設(shè)計 Process Planning 制定工藝規(guī)程的 步驟和方法 Steps and Methods of Process Planning 機械加工工藝規(guī)程 機械加工工藝過程和工藝規(guī)程 ? 機械加工工藝過程 采用各種機械加工方法 ， 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 。 ? 機械加工工藝規(guī)程 規(guī)定零件機械加工工藝過程的工藝文件 。 ? 工藝規(guī)程的作用 連接產(chǎn)品設(shè)計和制造過程的橋梁 ， 是企業(yè)組織生產(chǎn)活動和進行生產(chǎn)管理的重要依據(jù) 。 機械加工工藝規(guī)程 表 51 機械加工工藝過程卡片 工藝規(guī)程形式 （ 工藝過程卡 、 工序卡 、 工藝卡 ） 機械加工工藝規(guī)程 表 51 機械加工工藝過程卡片 機械加工工藝規(guī)程 表 51 機械加工工藝過程卡片 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計原則 1） 以保證零件加工質(zhì)量 ， 達到設(shè)計圖紙規(guī)定的各項技術(shù)要求為前提 。 2） 工藝過程有較高的生產(chǎn)效率和較低的成本 。 3） 充分考慮和利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件 ， 盡可能作到平衡生產(chǎn)。 4） 盡量減輕工人勞動強度 ， 保證安全生產(chǎn) ， 創(chuàng)造良好 、文明勞動條件 。 5） 積極采用先進技術(shù)和工藝 ， 減少材料和能源消耗 ， 并應(yīng)符合環(huán)保要求 。 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計原則 制定工藝規(guī)程所需原始資料 ?產(chǎn)品的全套裝配圖及零件圖 ?產(chǎn)品的驗收質(zhì)量標準 ?產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型 ?零件毛坯圖及毛坯生產(chǎn)情況 ?本廠 （ 車間 ） 的生產(chǎn)條件 ?各種有關(guān)手冊 、 標準等技術(shù)資料 ?國內(nèi)外先進工藝及生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用情況 制定機械加工工藝規(guī)程所需原始資料 1．閱讀裝配圖和零件圖 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 。 2． 工藝審查 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 ， 審查零件結(jié)構(gòu)工藝性 。 3． 熟悉或確定毛坯 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 ， 其特點及應(yīng)用見表 54。 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計步驟 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計步驟 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計步驟 表 54 各類毛坯的特點及適用范圍 毛坯種類 制造精度（ IT） 加工 余量 原 材 料 工件尺寸 工件形狀 機械性能 適用生產(chǎn)類型 型 材 型材焊接件 砂型鑄造 自由鍛造 普通模鍛 鋼模鑄造 精密鍛造 壓力鑄造 熔模鑄造 沖壓件 粉末冶金件 工程塑料件 13級以下 13級以下 11～ 15 10～ 12 8～ 11 8～ 11 7～ 10 8～ 10 7～ 9 9～ 11 大 一般 大 大 一般 較小 較小 小 很小 小 很小 較小 各種材料 鋼 材 鑄鐵 ,鑄鋼 ,青銅 鋼材為主 鋼 ,鍛鋁 ,銅等 鑄鋁為主 鋼材 ,鍛鋁等 鑄鐵 ,鑄鋼 ,青銅 鑄鐵 ,鑄鋼 ,青銅 鋼 鐵 ,銅 ,鋁基材料 工程塑料 小 型 大、中型 各種尺寸 各種尺寸 中、小型 中、小型 小 型 中、小型 小型為主 各種尺寸 中、小尺寸 中、小尺寸 簡 單 較復(fù)雜 復(fù) 雜 較簡單 一 般 較復(fù)雜 較復(fù)雜 復(fù) 雜 復(fù) 雜 復(fù) 雜 較復(fù)雜 復(fù)雜 較好 有內(nèi)應(yīng)力 差 好 好 較好 較好 較好 較好 好 一般 一般 各種類型 單 件 單件小批 單件小批 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. 選擇定位基準 （見 ） 5. 擬定加工路線 （見 ） 6. 確定滿足各工序要求的工藝裝備 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計步驟 ? 包括機床 、 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)準備費用 。 ? 對必須改裝或重新設(shè)計的專用或成組工藝裝備 ，應(yīng)在進行經(jīng)濟性分析和論證的基礎(chǔ)上提出設(shè)計任務(wù)書 。 7. 確定各工序加工余量 ， 計算工序尺寸和公差 （ 見 ， ） 8. 確定切削用量 （ 見 ） 9. 確定時間定額 （ 見 ） 10. 編制數(shù)控加工程序 （ 對數(shù)控加工 ） 11. 評價工藝路線 對所制定的工藝方案應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟分析 ， 并應(yīng)對多種工藝方案進行比較 ， 或采用優(yōu)化方法 ， 以確定出最優(yōu)工藝方案 （ 見 ） 。 12. 填寫或打印工藝文件 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計步驟 機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 5章 工藝過程設(shè)計 Process Planning 定位基準的選擇 Selection of Location Datum 在加工時用于工件定位的基準稱為定位基準。又可進一步分為： 定位基準 使用未經(jīng)機械加工表面作為定位基準，稱為粗基準。 零件上根據(jù)機械加工工藝需要而專門設(shè)計的定位基準 。如用作軸類零件定位的頂尖孔 ， 用作殼體類零件定位的工藝孔或工藝凸臺 （ 圖 51） 等 。 粗基準 使用經(jīng)過機械加工表面作為定位基準，稱為精基準。 精基準 附加基準 定位基準 工藝凸臺 A向 A 圖 51 小刀架上的工藝凸臺 a） b） c） 粗基準的選擇 ◆ 保證相互位置要求原則 —— 如果首先要求保證工件上加工面與不加工面的相互位置要求 ， 則應(yīng)以不加工面作為粗基準 。 ◆ 余量均勻分配原則 —— 如果首先要求保證工件某重要表面加工余量均勻時 ， 應(yīng)選擇該表面的毛坯面作為粗基準 。 圖 52 粗基準選擇比較 圖 53 床身粗基準選擇比較 工序 1 工序 1 工序 2 工序 2 ◆ 便于工件裝夾原則 —— 要求選用的粗基準面盡可能平整、 光潔 ， 且有足夠大的尺寸 ， 不允許有鍛造飛邊 、 鑄造澆、 冒口或其它缺陷 。 也不宜選用鑄造分型面作粗基準 。 ◆ 粗基準一般不得重復(fù)使用原則 粗基準的選擇 粗基準的選擇 a) b) 圖 54 粗基準重復(fù)使用錯誤示例及改進 圖 55 主軸箱零件精基準選擇 精基準的選擇 ◆ 基準重合原則 —— 選用被加工面設(shè)計基準作為精基準 ◆ 統(tǒng)一基準原則 —— 當工件以某一表面作精基準定位 ， 可以方便地加工大多數(shù) （ 或全部 ） 其余表面時 ， 應(yīng)盡早將這個基準面加工出來 ， 并達到一定精度 ， 以后大多數(shù) （ 或全部 ） 工序均以它為精基準進行加工 精基準的選擇 圖 57 以頂面和兩銷孔定位 鏜孔支架 圖 56 置于箱體中部的吊架支承 吊架 ? 在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的統(tǒng)一基準形式有： 1） 軸類零件常使用兩 頂尖孔 作統(tǒng)一基準； 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的銷孔 ） 作統(tǒng)一基準； 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； 4） 套類零件用 一長孔和一止推面 作統(tǒng)一基準 。 ? 采用統(tǒng)一基準原則好處： 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)一基準原則常常會帶來基準不重合問題。 此時 ， 需針對具體問題進行具體分析 ， 根據(jù)實際情況選擇精基準 。 精基準的選擇 ◆ 互為基準原則 軸徑 軸徑 錐孔 圖 58 主軸零件精基準選擇 【例】 主軸零件精基準選擇（圖 58） 精基準的選擇 ◆ 自為基準原則 【例】 床身導(dǎo)軌面磨削加工（圖 59） 圖 59 導(dǎo)軌磨削基準選擇 圖 511 浮動鏜刀塊 1— 工件 2— 鏜刀塊 3— 鏜桿 ◆ 便于裝夾原則 —— 所選擇的精基準 ， 應(yīng)能保證工件定位準確 、 可靠 ， 并盡可能使夾具結(jié)構(gòu)簡單 、 操作方便 。 圖 510 外圓研磨示意圖 【例】 鉸孔、拉孔、研磨（圖 510） 精基準的選擇 【例】 浮動鏜刀塊鏜孔（圖 511） 精基準的選擇 圖 512 搖桿零件圖 φ40 φ12H7 鑄造圓角 R3 其余 倒角 1 45176。 60177。 φ20H7 40 18 M8 R12 7 10177。 A B D C 15 45 【例 51】 選擇圖 512所示搖桿零件的定位基準 。 零件材料為 HT200， 毛坯為鑄件 ， 生產(chǎn)批量： 5000件 。 機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 5章 工藝過程設(shè)計 Process Planning 加工路線的擬訂 Determine the Machining Route 加工方法的選擇 圖 513 加工誤差與成本關(guān)系 C Δ 0 A B ? 經(jīng)濟精度隨年代增長和技術(shù)進步而不斷提高 （ 圖 514） ? 在正常加工條件下 （ 采用符合質(zhì)量標準的設(shè)備和工藝裝備 ， 使用標準技術(shù)等級工人 ， 不延長加工時間 ） ， 一種加工方法所能保證的加工精度和表面粗糙度 （ 圖 513AB段 ） 加工經(jīng)濟精度 加工誤差（μm） 1960 101 102 103 1920 2023 102 101 100 年代 圖 514 加工精度與年代的關(guān)系 一般加工 精密加工 超精密加工 加工方法的選擇 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） 生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍要求 4） 企業(yè)現(xiàn)有加工設(shè)備和加工能力 5） 經(jīng)濟性 選擇加工方法應(yīng)考慮的問題 ? 外圓表面 、 孔及平面加工方案參見教材表 55， 56， 57 （ 20世紀 90年代 ） 。 加工方法的選擇 典型表面加工路線 研 磨 IT5 Ra ~ 超 精 加 工 IT5 Ra ~ 砂 帶 磨 IT5 Ra ～ 精 密 磨 削 IT5 Ra ~ 拋 光 Ra ~ 金 剛 石 車 IT5～ 6 Ra ~ 滾 壓 IT6～ 7 Ra ~ 精 磨 IT6～ 7 Ra ~ 精 車 IT7～ 8 5～ 5 粗 磨 IT8～ 9 Ra ～ 10 半 精 車 IT10～ 11 Ra ～ 粗 車 IT12～ 13 Ra 10～ 80 圖 515 外圓表面的典型加工工藝路線 加工方法的選擇 圖 516 孔的典型加工工藝路線 珩 磨 IT5～ 6 ~ 研 磨 IT5～ 6 ~ 粗