零件工艺性分析与毛坯选择

零件结构工艺性的评定指标
加工精度系数
Kac
Ks
K
ac

产品（或零件
)图样中标有公差要求的 总数
尺寸数
产品（或零件）的尺寸
结构继承性系数 结构标准化系数Ks 产中借用件数＋通用 产品零件总数
件数
Kst
K st
产品中标准件数 产品零件总数
结构要素统一化系数
Ke
材料利用系数
Ke
产品中各零件所用同一
§3.2
零件工艺性分析及毛坯选择
• 铸件：便于造型、拔模斜度 壁厚均匀、无尖边、尖角 • 锻件：形状简单、无尖边、 尖角、飞刺，便于出模 • 焊接件：焊缝布置、坡口形式
一. 零件工艺性分析的内容
在毛坯制造方面 在加工方面
在装配方面
• 合理标注零件的技术要求 • 便于加工、减少加工的工作量 • 数控加工工艺性分析
锻件：适合制造强度要求较高，形状相对简 单的零件毛坯，如：主轴等。 焊接件：结构重量相对较轻，制造周期短， 但变形大，抗振性差。 冲压件：精度较高，生产效率也高，适合制 造形状复杂，批量较大的（中小型）薄壁件。 型材：板材、管材、型钢等（热轧稍厚，但 质量不如冷轧或冷拉）。
2. 毛坯的选择 零件的生产类型和生产纲领 单件小批量生产：可选择精度较低和生产率较 低的毛坯制造方法； 大批量生产：应选择精度高，生产率也较高的 毛坯制造方法； 毛坯材料及工艺特性 以满足工作条件和使用要求为前提（考虑强度、 刚度、韧性、耐压、耐高温和耐腐蚀等方面）；

t＝
i 1
m
(t
i1
ti2 )
s
M
m
采用夹具节约的制造单位零件基本生 产工人的工资额 在考虑一定比例间接费用时，采用夹 具的节约额
(t
P＝
i 1
i 1 Pi 1
t i 2 Pi 2 )
s
M
ΔC＝（1＋δ）ΔP
采用夹具获得节约额的条件
CL＜ΔC N
两种夹具在经济效果相同时的 临界年产量
结构要素数
该结构要素的尺寸数
Km
Km
产品净重 该产品的材料消耗工艺 定额
三. 毛坯的选择 1. 毛坯的种类 铸件：适合制造形状复杂，且主要承受压力 的零件毛坯，如：箱体、床身、机座等。 砂型铸造：手工造型铸出的毛坯精度低，生 产效率也低，但该方法适应性强，主要应用于 单件小批生产及复杂的大型零件的毛坯制造。 机器造型的铸件质量较好，生产效率高，但设 备投资大，适用成批或大量生产。 金属型铸造：铸件精度较高，组织致密，表 面质量也较好，生产效率较高。该方法主要用 于大批大量生产中小尺寸铸件，铸件材料多为 有色金属 。
• 便于装配、减少修配量
二. 零件的结构工艺性 1. 零件整体结构的工艺性
零件三化（标准化、通用化和系列化）程度 高，结构继承性好； 零件各项技术要求适当，尺寸、公差和表面 粗糙度标注合理； 零件具有足够的强度和刚度； 零件上有便于装夹的基准面； 零件选择材料和毛坯制造方法合理有利于节 省材料、减轻零件重量和减少机械加工工作 量。
重复性投产的零件
单件小批量的关键件 工序多，加工周期长
的零件
特殊零件
有些零件用普通机床加工难以 加工（甚至无法加工），采用 数控机床加工才能顺利完成。
2. 加工工艺设计
毛坯精化和材质均匀 性要求 加工方法的选择
内容：根据零件的技术要求进行综合工 艺分析，明确加工要求，确定加 工方案，选择合理的对刀点、刀 具路径、切削用量等。 数控机床不作粗加工，因多是 若干工序集中加工，故应在时 效后加工。 与普通机床加工类似。 数控机床可多工序集中加工， 应注意与其前后工序的联系。 综合考虑各表面加工的定位方 式，以完成各表面的加工。 协调工件、夹具和机床坐标系 之间的关系 多采用大流量切削液冷却工件 及刀具。
加工顺序的安排
工件装夹 工件冷却方式
五. 工艺过程技术经济分析和优化
1. 工艺方案技术经济分析
成本指标
一般只考虑与工艺方案有 关的生产费用。
工艺方案的评价准则
当该两指标出现矛盾时 需计算追加投资回收期
资金指标
为实现某一方案所需的一 次性资金。
I1－I2：投资差额
Ti
I1 I C
2
2 1
C1－C2： 全年 生产费用节约额
•退火：用于高碳钢、 合金钢等，降低硬度， 便于切削； •正火：用于低碳钢， 提高硬度，便于切削； •调质：淬火后高温回 火
最终热处理
•淬火、渗碳、氮化等 去除内应力处理
•自然时效 •人工时效
（3）辅助工序的安排
位置：工艺过程最后 目的：美观
表面处理工序
•金属镀层 •非金属镀层 •氧化膜
位置：粗加工后、关键工序 后、送往外车间加工前后、 零件全部加工结束之后 目的：质量控制。
C
工艺成本
与工艺过程有关的生产费
用，占总成本70%～80%
C＝VN＋F
投资回收期参考标准
行 业 投 资 回 收 期 7年左右 4～7年
重型机械与造船业 机床、工具
汽车、拖拉机 轴承、仪表
一般电气设备 轻工产品
5年左右 3年左右
4年左右 2～3年
2. 采用工艺装备的技术经济分析
采用夹具后减少的单位零件工时
2. 工序的合理组合
按照生产类型、零件的结构 特点和技术要求、机床设备 等具体生产条件工艺过程的 具体工序。
（1）工序集中原则：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。 （2）工序分散原则：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 道工序仅一个简单工步。
零件的尺寸和形状
现有生产条件
§3.3
基 设计基准 工序基准 粗基准 准
机械加工工艺过程设计
用来确定生产对象上 几何要素之间相互关系所 依据的那些点、线、面称 为基准。
一. 定位基准的选择
工艺基准 定位基准 精基准
测量基准
装配基准
（辅助基准）
采用毛坯上未经加工 的表面作为定位基准。 1、粗基准 2、精基准 采用经过加工的表面 作为定位基准。 工件在加工时，用以确定 工件对于机床及刀具相对 位置的表面称为定位基准。
二. 工件装夹和加工方法的选择 1. 工件装夹方法选择 2. 表面加工方法选择
• 直接找正 • 划线找正 • 采用夹具定位
加工方法的经济精度、表面粗糙度与加工表 面的技术要求相适应。 加工方法要能确保加工表面的几何形状和表 面间相互位臵精度的要求。 加工方法与被加工零件材料的可加工性相适 应。 加工方法与生产类型相适应。 加工方法与企业现有生产条件相适应。
2. 数控加工和特种加工对零件结构工艺性的影响
结构工艺性是相对的； 数控机床使许多在普通机床上很难达到的要 求和结构变得相对容易的多； 特种加工不是利用机械能，而是利用电能、 光能、声能和化学能等对工件进行加工。因 而加工不受工件材料硬度、强度的影响，并 且加工过程中无宏观机械力作用。在普通机 械加工中难加工的材料，工艺性不合理的结 构，在采用特种加工后都变得容易加工了； 因此，在评价零件切削加工工艺性时，应把 数控加工和特种加工的手段也包括进去；
重点考虑： • 加工表面与不加工表面的相对位臵精 度； • 各加工表面有足够的余量
选择不加工表面作为粗基准，若有几个不加工表面， 选其中与加工表面位臵精度要求高的一个，以保证两者 的位臵精度。
为保证某重要表面余量均匀，则选择该重要表面本身 作为粗基准。 若每个表面都加工，则以余量最小的表面作为粗基准， 以保证各表面都有足够的余量。 粗基准应平整、光滑, 无浇冒口、飞边等，定位、夹 紧可靠。 粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准 通常只允许使用一次，以免产生较大的定位误差。
离心铸造：主要用于空心回转体零件毛坯的生 产，毛坯尺寸不能太大，如各种套筒、管件等。 离心铸造的铸件在远离中心的部位，其表面质量 和精度都较高，愈靠近回转中心组织愈疏松。该 法生产效率高，适用于大批量生产。 熔模铸造：铸件尺寸精度高，表面粗糙度低， 机械加工量小甚至可不加工，适用于各种生产类 型、各种材料和形状复杂的中小铸件生产，如刀 具、自行车零件、泵的叶轮和叶片等。 压力铸造：铸件的尺寸精度较高，表面粗糙度 低，生产率较高。主要用于中小尺寸的薄壁有色 金属铸件，如电器、仪表和纺织机的零件的大量 生产。
三. 工艺路线的拟订
1. 加工阶段的划分
粗加工阶段 半精加工阶段
切除大量多 余材料，主要提 高生产率。
完成次要表面加 工 ( 钻、攻丝、铣键 槽等) 主要表面达到 一定要求，为精加工 作好余量准备安排在 热处理前。
加工阶段
精加工阶段 光整加工阶段
划分加工阶段的原因
主要表面达到图纸要求。 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、避免重要表面损伤。 进一步提高尺寸精度 降低粗糙度，但不能 提高形状、位置精度
3. 工艺路线的优化
从代表毛坯的起始节点 1 到代表成品的终 点 9 之间顺序排列的箭线，即表示从开始 加工坯料到制成成品的各种工艺路线。 L－车削， M－铣削 ， S－牛头刨，
P－龙门刨，
D－钻削， B－镗削 ，
MC－加工中心 机床加工，
G－磨削
最佳工艺路线分析网络图
检 验 工 序
•质量检验 •特种检验（无损探伤、 磁力探伤、水压、超 速试验）
位置：去毛刺、倒钝锐边应 在淬火前，涂防锈油应在入 库前； 其余可根据实际情况是但适 当安排。 目的：安全
其它工序安排
•去毛刺、倒钝锐边 •去磁 •清洗 •涂防锈油
四. 数控机床加工工艺设计
1. 合理选择被加工零件
用数控机床加工，工艺准备时 间长（工艺分析、编程、调整 试切等），而这些内容均可储 存，反复使用。 有些重要的关键件，用普通机 床加工难以达到要求，必须有 专用设备，而数控机床可用软 件代替硬件，实现高精度，高 质量。 数控机床可以多工序集中加工， 一次装夹，完成多道工序，多 种加工，效率高切加工精度好。