【正文】 ? 選擇精基準的兩條主要原則 (1)基準重合原 則 應盡量選擇加工表面的設計基準作為精基準，即謂 基準重合 原則。 例如，圖 45所示活塞零件，設計要求活塞銷孔與頂面距離 C1，公差一般為 ～ 。因此在大批量生產(chǎn)中，常以頂面定位加工銷孔，以使尺寸 C1容易保證。 圖 47所示大批量生產(chǎn)條件下加工床頭箱體的工藝路線，采用頂面和頂面上兩工藝孔做統(tǒng)一精基準。例如 圖 45所示的活塞零件，采用裙部止口面定位可以方便地加工活塞的其他表面，故選其為統(tǒng)一精基準。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。通過這樣互為基準、反復加工，確保兩者的同軸度誤差滿足設計要求。 (5)便于裝夾原則所選擇的精基準，尤其是主要定位面，應有足夠大的面積和精度，以保證定位準確、可靠。但由于該零件有其特殊性 ——箱體內(nèi)墻上有孔需要加工，且內(nèi)墻至兩端面距離較大，鏜孔時需配置鏜孔支承，以加強鏜桿的剛度。此外，為保證裝入箱體內(nèi)的齒輪和其他回轉件與箱體內(nèi)壁有足夠的間隙，即在保證重要加工面余量均勻的前提下，又適當 照顧到加工面與不加工面之間的位置關系，還需選距主軸孔較遠的一個軸承孔作粗基準，限制箱體轉動自由度 (一點定位 )。 選擇 ? 加工經(jīng)濟精度 指在正常的加工條件下 (采用符 合質量標準的設備和工藝裝備，使用標準技術等級的工人、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。 A點左側曲線，加工誤差減少一點，加工成本會上升很多；加工誤差減少到一定程度，投入的成本再多，加工誤差的下降也微乎其微，這說明某種加工方法加工精度的提高是 有極限的(圖中 δL)。因此，加工經(jīng)濟精度是指一個精度范圍而不是一個值。 ? 外圓表面的加工路線 右 圖給出了外圓表面的典型加工路線，以及路線中各工序所能達到的精度和粗糙度。 半精車 粗磨 精磨此工藝路線主要用于黑色金屬材料，特別是結構鋼零件和半精車后有淬火要求的零件。 半精車 精車 金剛石車 此加工路線主要適用于工件材料不宜采用磨削加工的高精度外圓表面，如銅、鋁等有色金屬及其合金以及非 金屬材料的零件表面。當工件上無鑄出或鍛出的毛坯孔時，第一道工序安排鉆孔；若有毛坯孔，則安排粗鏜孔；如毛坯孔的精度好，也可直接拉孔。由于鉸削加工對孔的位置誤差的糾正能力差，因此孔的位置精度主要由鉆 擴來保證；位置精度要求高的孔不宜采用此加工方案?！?177。 ? 平面加工路線 下頁 圖為常見平面加工路線框圖，可概括為五條基本工藝路線： 1)粗銑 半精銑 精銑 高速精銑銑削是平面加工中用得最多的方法。通常，刨削的生產(chǎn)率較銑削低，但機床運動精度易于保證刨刀的刃磨和調(diào)整也較方便，故在單件小批生產(chǎn) ﹑ 特別在重型機械生產(chǎn)中還應用較多。 4)粗拉 精拉這是一條適合于大批量生產(chǎn)的加工路線，主要特點是生產(chǎn)率高，特別是對臺階面或有溝槽的表面，優(yōu)點更為突出。如果是黑色金屬，則在精車以后安排精磨 ﹑ 砂帶磨等工序。各階段的主要任務是： 1)粗加工階段主要去除各加工表面的大部分余量，并加工出精基準。 4)精密和超精密加工階段精密和超精密加工采用一些高精度的加工方法，如精密磨削 ﹑ 珩磨 ﹑ 研磨﹑ 金剛石車削等，進一步提高表面的尺寸、形狀精度，降低表面粗糙度，最終達到圖紙的精度要求。 3)可以合理安排加工設備和操作工人，有利于延長精加工設備的壽命。例如，精度要求高的軸類零件，第一道加工工序就是以外圓面為粗基準加工兩端面及頂尖孔，再以頂尖孔定位完成各表面的粗加工；精加工開 始前首先要修整頂尖孔，以提高軸在精加工時的定位精度，然后再安排各外圓面的精加工。在安排好主要表面加工順序后，常常從加工的方便與經(jīng)濟角度出發(fā)，安排次要表面的加工。一般這類零件上既有平面，又有孔或孔系，這時應先將平面 (通常是裝配基準 )加工出來，再以平面為基準加工孔或孔系。 2)為消除內(nèi)應力而進行的熱處理工序 (如退火、人工時效等 )，最好安排在粗加工之后，精加工之前進行；有時也可安排在切削加工之前進行。 4)為了提高零件表面耐磨性或耐蝕性而進行的熱處理工序以及以裝飾為目的的熱處理工序或表面處理工序(如鍍鉻、鍍鋅、氧化、煮黑等 )一般 放在工藝過程的最后。 ? 工序分散的特點 1)使用的設備較為簡單，易于調(diào)整和維護； 2)有利于選擇合理的切削用量； 3)使用的設備數(shù)量多，占地面積較大，使用的工人數(shù)量也多。數(shù)控加工中心采用的便是典型的工序集中方式。 圖 413搖桿零件圖 參考答案：搖桿零件工藝路線見表 搖桿零件工藝路線 工序號 工序名稱及內(nèi)容 定位基準① 工序簡圖 機床夾具 機械制造工藝學 1 車端面內(nèi)孔②：車端面 A，保證尺寸 7；鉆孔 Φ16。及尺寸 45 Φ20H7孔及端面 A 臥式銑床X61W 銑夾具 4 鉆鉸孔⑤：鉆鉸孔 Φ12H7，保證尺寸 60177。 ⑤鉆孔處 (B面 )加輔助支承。顯然有 ??? ni is ZZ 1 (41) 式中 ZS——某表面加工總余量； n——該表面的機械加工工序 (工步 )數(shù)； Zi——該表面第 i個工序 (工步 )加工余量。 最大余量、最小余量、平均余量、余量公差 余量作為尺寸，也有基本尺寸，上、下偏差和公差，即有基本余量 (余量基本尺寸 )，最大余量、最小余量和余量公差 (余量變動量 )。因此，最小加工余量應包括 (參考圖 427)： 1)上一工序產(chǎn)生的表面粗糙度Ry(表面輪廓最大高度 )和表面 缺陷層深度 Ha，其數(shù)值可參考 表 410。 圖 427最小加工余量構成 ? 最小余量的計算公式 由于上 述 2)、 3)項誤差具有方向性，其和應按矢量加法進行計算，再取其模計入最小余量。 ? 查表法 查表法是根據(jù)《機械加工工藝手機械制造工藝學 冊》提供的資料查出各表面的總余量以及不同加工方法的工序余量，方便迅速，使用廣泛。對于圓棒料毛坯，在選用標準直徑的同時，總余量也就確定。 確定 在加工過程中，多數(shù)情況屬于基準重合。 [解 ]按機械加工手冊所給數(shù)據(jù) (部分數(shù)據(jù)可參考 表 410)，并按上述方法確定的工序尺寸及公差列于表 411。 思考題 4－ 4答案： 由工藝手冊查得：精磨余量 ——，粗磨余量 ——，半精車余量 ——，粗車余量 ——。 ，并將公差按 入體原則 標注在工序基本尺寸上。 在零件加工過程中，由同一零件有關工序尺寸所形成的尺寸鏈，稱為工藝尺寸鏈。顯然，尺寸 A1和 A2確定 以后，在加工中未予直接保證的尺寸 A0也就隨之確定。各尺寸環(huán)按其形成的順序和特點，可分為封閉環(huán)和組成環(huán)。 組成環(huán)按其對封閉環(huán)影響又可分為增環(huán)和減環(huán)。 ? 尺寸鏈的分類 按尺寸鏈各尺寸環(huán)的幾何特征和所處的空間位置，尺寸鏈可分為直線尺寸鏈、角度尺寸鏈、平面尺寸鏈和空間尺寸鏈。圖 429所示為角度尺寸鏈兩種常見的形式，其中圖 a為具有公共角頂?shù)姆忾]角度圖形，圖 b是由角度尺寸構成的封閉角度機械制造工藝學 多邊形。 α α2以及 B面對 C面的平行度 α0構成了一個角度尺寸鏈，如圖428c所示。)，而且封閉環(huán)也不僅有直線尺寸 L0，還有角度尺寸α0。 采用極值算法，考慮最不利的極端情況。 式 (412)表示封閉環(huán)的基本尺寸等于各增環(huán)基本尺寸之和減去各減環(huán)基本尺寸之和。 上式表明直線尺寸鏈封閉環(huán)的公差等于各組成環(huán)公差之和。, A2=10 0 mm A3=35 0 mm, 求封閉環(huán) A0的大小和偏差。假設尺寸鏈各環(huán)尺寸的分散范圍與尺寸公差相一致，則有： 各尺寸環(huán)的平均尺寸等于各尺寸環(huán)尺寸的平均值； 于各環(huán)尺寸標準值的 6倍，即： (b) 由此可以引出兩個概率法基本公式： 1)平均尺寸計算公式 (417) 該式表明在組成環(huán)接近正態(tài)分布的情況下，尺寸鏈封閉環(huán)的平均尺寸等于各組成環(huán)的平均尺寸的代數(shù)和，顯然，此式與 (416)式相同。 分布系數(shù) k的定義如下： (419) 分布不對稱系數(shù) a的定義如下： (420) 式中 Δ為分布中心的偏移量，參考圖 432。 令 k1=k2=...=kn1=k,于是得到近似概率算法公差計算公式： (422) T0E稱為當量公差， k值常取 ～機械制造工藝學 。 [解 ]1)將已知各尺寸改寫成雙向對稱偏差形式： A1=15177。用極值法求調(diào)整尺寸 A2。因而 A1和 A2是尺寸鏈的組成環(huán)。 ? 測量基準與設計基準不重合時的尺寸換算 [例 46]圖 433a所示零件，設計尺寸為 10 0 50 0 。由于尺寸 50 0 mm和 x是直接測量得到的，因而是尺寸鏈的組成環(huán)。例如，如測量得到 x=，而尺寸 50剛好為最大值，此時尺寸 10mm處在公差帶下限位置，并未超差。為了減小假廢品 出現(xiàn)的可能性，有時可采用專用量具進行檢驗，如圖 433b所示。有關加工工序如下： 1)鏜內(nèi)孔至 mm； 2)插鍵槽保證尺寸 A1； 3)熱處理； 4)磨內(nèi)孔至圖紙尺寸 。根據(jù)加工過程，可知鍵槽深度設計尺寸 mm是間接保證的，為封閉環(huán)；其余各尺寸為組成機械制造工藝學 環(huán)。 ? 有表面處理工序的工藝尺寸鏈 [思考題 47]圖 438所示偏心零件，表面 A要求滲碳處理，滲碳層深度規(guī)定為 ～ 。圖表法是進行這種綜合計算的有效方法。 [解 ]用圖表法確定各工序尺寸、公差和余量的一般步驟如下： 1)根據(jù)加工過程畫 出尺寸聯(lián)系圖 圖 441上部為工件簡圖 (對稱半個剖面 )，下部為尺寸聯(lián)系圖。工序尺寸按加工順序由上向下排列，加工中間接保證的設計尺寸 (稱為結果尺寸 )標注在所有工序尺寸之下，兩端均為圓點。此時，余量是直接控制的，因而是尺寸鏈的組成環(huán)， 故用工序尺寸符號 (帶圓點的箭線 )表示。 機械制造工藝學 圖 441顯示了以結果尺寸 R2為封閉環(huán)的尺寸鏈 (又稱為結果尺寸鏈 )的追蹤過程， 圖 442給出了該工藝過程用追蹤法得到的全部 5個尺寸鏈， 其中 a、 b、c為余量尺寸鏈， d和 e是結果尺寸鏈。本例中取Z7=177。修正的原則之一是首先考慮縮小公共環(huán)的公差；原則之二是考慮加工實際可能性，優(yōu)先壓縮那些壓縮后不會給加工帶來很大困難的組成環(huán)公差。壓縮后再代入上述兩個尺寸鏈中計算， R1不再超差，但 R2仍超差。修正后的公差記入工序公差一欄中 修正后 一項中去。例如，在 圖 442d尺寸鏈中， R1為已知，Z7為靠磨余量，也 是已知的，只剩下A5一個未知數(shù)。至此，各工序尺寸、公差及余量已全部確定，并按平均尺寸和對稱偏差形式給出 (為便于計算，全部尺寸均以平均尺寸和對稱偏差形式給出 )。 若已知精車的經(jīng)濟公差為 ，切斷的經(jīng)濟公差為 ，精車最小余量為 ，磨削最小余量為 。 4)校核結果尺寸公差，修正 初擬 工序尺寸公差：由結果尺寸鏈 a，按極值算法超差，壓縮 A3公差至 177。 6)計算中間工序平均尺寸：由尺寸鏈 c可求出 A3M；由尺寸鏈 b可求出A2M；最后由尺寸鏈 a可求出 A1M。 ? 時間定額的組成： 1)基本時間基本時間是指直接用于改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀、相互位置，以及表面狀態(tài)或材料性質等的工藝過程所消耗的時間。確定輔助時間的方法主要有兩種：①在大批 量生產(chǎn)中，將各輔助動作分解，然后采用實測或查表的方法確定各分解動作所需消耗的時間，并累加之。包括：加工一批工件前熟悉工藝文件、準備毛坯、安裝刀具和夾具、調(diào)整機床等準備工作，加工一批工件后拆下和歸還工藝裝備、發(fā) 送成品等結束工作。 機械制造工藝學 ? 縮短基本時間 縮短基本時間的 主要工藝措施有： 1)提高切削用量 (切削速度、進給量、切削深度等 )。縮短輔助時間的主要工藝措施有： 1)使輔助動作實現(xiàn)機械化和自動化如采用自動上下料裝置，以縮短上下料時間；采用先進夾具，以縮短工件裝夾時間等。 ? 工藝成本 生產(chǎn)一件產(chǎn)品或一個零件所需一切費用的總和稱為生產(chǎn)成本。它包括調(diào)整工人的工資及工資附加費CSP，專用機床折舊費 CSD，專用夾具折舊費 CSF等。臨界年產(chǎn)量 NC計算如下： CY=CV1NC+CN1=CV2NC+CN2 (432) 顯然，當 N＜ NC時，宜采用工藝方案 1，而當 N＞ NC時，則宜采用工藝方案 2。 投資回收期必須滿足以下條件： ①投資回收期應小于所采用設備和工藝裝備的使用年限； ②投資回收期應小于產(chǎn)品的生命周期； ③投資回收期應小于企業(yè)預定的回收期目標。工藝過程優(yōu)化問題主要有兩種類型：一種類型是參數(shù)優(yōu)化問題；另一種類型是路徑優(yōu)化問