机械制造工程原理

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3、机械加工工艺规程的作用
• 是计划、调度、工人操作、质量检验等的依据。 • 是生产准备的依据。
• 是中批及大批大量生产中新建和扩建厂房的依 据。
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4、机械加工工艺规程的形式
工艺过程卡片、机械加工工艺卡片、机械加工工序卡片
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四、机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容
1、设计原则
1) 可靠保证零件图纸上所有技术要求的实现 2) 工艺成本尽量低 3) 充分利用现有条件，少花钱、多办事 4) 尽量减轻工人的劳动强度，安全、文明生产。
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5、走刀 切削刀具在加工表面上切削一次所完成 的工步内容，称为一次走刀。
三、生产类型与机械加工工艺规程
机械加工工艺规程：用文件规定的机械加工工艺 过程。
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1、年生产纲领和生产批量
一年内应当生产的零件数量称为该零件的年生产纲领。
• N―――零件的年生产纲领（件/年） • Q―――产品的年产量（台/年） • n―――每台产品中，该零件的数量（件/台） • α％――备品率 • β％――废品率
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2020/11/18
机械制造工程原理
参考书：
• 《机械制造工程原理》，冯之敬 主编，清 华大学出版社，1999，2
• 《特种加工（第四版）》，刘晋春、赵家 齐、赵万生主编，机械工业出版社，2005， 1
• 任何相关教材
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第七章 机械加工工艺规程设计
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2、工序余量的影响因素
1) 上道工序尺寸的公差
2) 上道工序产生的表面粗糙 度Ry和表面缺陷层深度
Байду номын сангаас
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3) 上工序留下的空间误差
4) 本工序的装夹误差
二、加工余量的确定
• 计算法、查表法、经验法
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(2) 基准统一原则―――尽可能以同一表面作为精基 准。例，一面两孔定位
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(3) 互为基准原则―――用于两个表面间有高相 互位置要求的表面加工。
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(4) 自为基准原则――― 加工表面要求加工余 量均匀。
(5) 便于装夹。
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四、工序顺序的安排
1、安排原则
• 先基准后其它 • 先面后孔 • 先主后次 • 先粗后精
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2、热处理工序及表面处理工序的安排
– 为改善切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火、 调治），安排在切削加工之前。
– 为消除内应力而进行的热处理工序（如人工时效、退 火、正火等），安排在粗加工之后。
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生产批量：一次投入或产出同一产品（或零件）
的数量。
• n――每批中的零件数量 • N――年生产纲领规定的零件数量 • A――零件应该储存的天数 • F――一年中工作日天数
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2、生产类型
• 单件生产、小批生产、中批生产、大批生产、大量生产
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• 夹具装夹
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• 直接找正装夹
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• 划线找正装夹
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2、定位原理
（1）六点定位原理―――采用按一定规律分布的6个约束 点，可以限制工件的6个自由度，实现完全定位，称为 六点定位原理。
一、加工余量的概念 1、加工总余量（毛坯余
量）与工序余量
Z0=Z1+Z2+…….+Zn
• Z0―――加工总余量 • Zi―――工序余量 • n―――工序数目
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单边余量：Zi=li-1-li • Zi―――本道工序的工序余量 • li-1―――上道工序的基本尺寸 • li―――本道工序的基本尺寸
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二、机械加工工艺过程的组成
1、工序 指一个（或一
组）工人在一个工作 地点对一个（或同时 对几个）工件连续完 成的那部分工艺过程。
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2、安装 如果在一个工序中需要对工件进行几 次装夹，则每次装夹下完成的那部分工序内容 称为一个安装。
– 为材料力学物理性质而进行的热处理工序（如表面淬 火等），安排在半精加工之后、精加工之前。
– 为提高零件表面耐磨性或耐腐蚀性而安排的热处理工 序，以及以装饰为目的的热处理工序（如镀铬、镀锌、 发蓝等），安排在工艺过程的最后。
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3、其它工序 • 检验、去毛刺、平衡、清洗等。
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（2）辅助时间t辅
• 各种辅助动作所消耗的时间。包括：装卸工件、开动和停止机床、改 变切削用量、测量工件尺寸、进刀和退刀等。
• 基本时间与辅助时间之和称为操作时间或工序时间。
（3）布置工作地时间t布置
• 工人照管工作地所消耗的时间。包括：更换刀具、调整或润滑机床、 清理切屑、收拾工具等。一般为操作时间的2％～7％
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（2）用定位元件代替约束点限制自由度
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（3）完全定位和不完全定位 • 完全定位――― • 不完全定位―――工件6个
自由度没有完全限制的定位。
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（4）欠定位和过定位 • 欠定位――工件需要限制的自由度没有被完全限制的定位。 • 过定位――工件某个（或某几个）自由度被重复限制的定
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3、工位 在一次安装中，如工件相对机床床 身变换了加工位置，则把每一个加工位置上 的加工内容称为一个工位。
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4、工步 加工表面、切削刀具、切削速度和进 给量都不变的情况下所完成的工位内容称为 一个工步。
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（3）封闭环的偏差 （4）封闭环的极限尺寸
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2、概率法计算公式
3、举例 例1、
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例2、
• 工艺安排：
• 镗内孔到
mm
• 插键槽
• 淬火处理
• 磨内孔，同时保证内孔直径
mm和键槽深度
mm两个设计尺寸的要求。
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双边余量：2 Zi=li-1-li • 外圆面 2Zi=di-1-di
• 内圆面 2Zi=Di－Di-1
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• 余量公差：Tz=Tb + Ta
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• 工序尺寸公差按“入体原则”标注：被包容尺 寸的上偏差为0，包容尺寸的下偏差为0。
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2) 合并工步
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3) 多件加工
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（2）缩短辅助时间
• 采用先进夹具 • 使辅助时间与基本时间重合
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五．工序的集中与分散
工序集中――使每个工序包含尽量多的加工内容，因而总的 工序数目减少，工艺路线短。
• 优点：利于保证各加工面间的相互位置精度，节省工件装 夹时间，减少工件搬运次数。
• 应用：中小批量生产，加工中心
工序分散――每个工序中包含的加工内容少，总的工序数目 多，工艺路线长。
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二、加工经济精度与加工方法的选择 1、加工经济精度
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2、加工方法的选择
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三、典型表面的加工路线 外圆表面加工路线：
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• 孔的加工路线：
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• 平面的加工路线：
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2) 如某一表面要求加工余量均匀，则应以它 为粗基准。
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3) 便宜装夹 4) 粗基准只在第一道工序中使用一次。
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2、精基准的选择
(1) 基准重合原则――― 尽可能选择被加工面 的设计基准为精基准。
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2、步骤和内容
① 阅读装配图和零件图 ② 工艺审查 零件结构工艺性 ③ 确定毛坯 ④ 拟定机械加工工艺路线 ⑤ 确定满足各工序要求的工艺装备（包括机床、夹具、刀
具和量具等） ⑥ 确定各工序的技术要求和检验方法 ⑦ 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差 ⑧ 确定切削用量 ⑨ 确定时间定额 ⑩ 填写工艺文件
三、工序尺寸与公差的确定
确定过程： ① 确定各加工工序的加工余量 ② 从最后工序开始，即从设计尺寸开始，到第一道
工序，逐次加上每道加工工序余量，分别得到各 工序基本尺寸（包括毛坯尺寸） ③ 终加工工序公差按设计尺寸确定，其它各工序尺 寸公差按所用加工方法的经济加工精度确定。 ④ 填写工序尺寸并按“入体原则”标注工序尺寸。
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3、单件时间和单件工时定额的计算公式
• 工序时间： • 单件时间： • 单件工时定额： • 大批大量生产：
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二、提高劳动生产率的工艺措施
1、缩短单件时间定额 (1) 缩减基本时间 1) 提高切削用量
• 切削普通钢材，硬质合金――200m/min，陶瓷――500m/min，立方 氮化硼（CBN）――900m/min
• 优点：每个工序所用设备和夹具简单，对刀容易，对操作 工人技术水平要求低。
• 应用：大批大量生产，传统流水线、自动生产线。
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六、加工阶段的划分
• 粗加工阶段 • 半精加工阶段 • 精加工阶段 • 精密、超精密及光整加工阶段
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第四节 加工余量、工序尺寸及公差的确定
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第六节 时间定额和提高生产率的工艺途径
一、时间定额 1、时间定额概念：指在一定条件下，完成一道工序所需
消耗的时间。
2、技术时间定额的组成 （1）基本时间t基
• 直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置以及表面状态 或材料性质等的工艺过程所消耗的时间，称为基本时间。
• 对切削加工来说，基本时间就是切去金属所消耗的机动时 间。
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• 例：某轴φ50h5，表面粗糙度Ra0.04μm， 高频淬火，毛坯为锻件。
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第五节 工艺尺寸链
直线尺寸链基本计算公式 1、极值法计算公式
（1）封闭环的基本尺寸等于各组成环基本尺寸的代数和
（2）封闭环的公差等于各组成环的公差之和
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（4）休息和自然需要时间t休
• 工人的工作班内，为恢复体力和满足自然需要所消耗的时间。一般为 操作时间的2％
（5）准备与终结时间t准终
• 为生产一批产品和零部件，进行准备和结束工作所消耗的时间。包括： 加工前熟悉工艺文件、领取毛坯、安装刀具和夹具、调整机床和刀具 等，加工终了后拆下个归还工艺装备、发送成品等。
• 机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加 工工艺过程和操作方法等的工艺文件。
第一节 基本概念 一、机械产品生产过程与机械加工工艺过程
• 机械产品生产过程是指从原材料到该机械产品 出厂的全部劳动过程。包括：毛坯制造、机械 加工、热处理、装配、检验、试车、油漆、包 装、储存、运输等。
• 机械加工工艺过程是前者有关机械加工的部分。 包括：切削加工、磨削加工、特种加工等。
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第二节 工件加工时的定位及基准
一、工件的定位 1、工件的装夹
• 定位――指确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。 • 夹紧――指工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持
定位位置不变的操作。
装夹三种方法：
• 夹具装夹 • 直接找正装夹 • 划线找正装夹
位。
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二、基准
• 设计基准
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• 工艺基准：定位基准、测量基准、装配基准。
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第三节 工艺路线的制定
一、定位基准的选择 1、粗基准的选择 1) 如果工件上加工表面与
非加工表面有相互位置要 求，以非加工表面为粗基 准。