第四章--机械加工工艺规程设计Word版

第一讲教学目的 掌握机械加工工艺规程的加工余量、工序间尺寸及公差的概念和基准重合情况下的加工余量、工序间尺寸及公差确定方法教材分析 重点：机械加工工艺规程的加工余量、工序间尺寸及公差确定方法难点：各加工余量、工序间尺寸及公差的概念课时安排1课时 教学方法 讲授法 教学内容：第四章 机械加工工艺规程设计§4.3加工余量、工序间尺寸及公差的确定一．加工余量的概念余量大会增大机加工劳动量，降低生产率，增加材料、工具、能源消耗、提高成本，余量小又不能消除前道工序留下的误差及其表面缺陷，甚至产生废品。

因此必须合理确定加工余量。

1、加工总余量（毛坯余量）与工序余量加工总余量：毛坯尺寸与余零件设计尺寸之差，其大小取决于加工过程中每个工序切除金属层厚度的总和。

工序余量：每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。

加工总余量和工序余量之间的关系用下式表示：Z 0=Z 1+Z 2+Z 3+…+Zn= 单边余量：零件非对称结构的非对称表面，其加工余量一般为单边余量。

如平面、端面、 槽深余量，为实际切除金属层厚度。

双边余量：零件对称结构的对称表面，其加工余量一般为双边余量。

如：内外圆柱面和回转体表面。

余量公差：工序尺寸有公差，所以加工余量也必然在某一公差范围内变化，其公差大小等于本道工序尺寸公差与上道工序尺寸公差之和。

T Z =Z max -Z min =T b +T aT Z —工序余量公差Z max —工序最大余量Z min —工序最小余量T b —本道工序的工序尺寸公差T a ——上道工序的工序尺寸公差一般情况下，工序尺寸按“入体原则”标注。

这样表示，是为了使工件以公称基本尺寸为目标尺寸加工时，仍有可切除量，避免过切产生废品。

∑=n i Zi1无论哪种方法均需保证：三．直线尺寸链在工艺过程中应用（一）工艺基准和设计基准不重合时工艺尺寸计算1．测量基准和设计基准不重合例：下图所示的车床主轴箱，两孔Ⅲ、Ⅳ中心距127±0.07mm 不便测量，只能用游标卡尺直接测量两孔内侧或外侧母线之间的距离来间接保证中心距之间的尺寸要求。

现采用测量两孔内侧母线的方法决定，求该测量尺寸应为多少，才能满足孔心距的要求。

求解：1）建立尺寸链，如图b 所示2）判断增环和减环，其中L0为封闭环。

L1、L2、L3为增环3）计算127=40+L2+32.50.07=0.002+ES2+0.015-0.07=-0.009+EI2+0得 只要实测结果在L2的公差范围内，就一定能保证Ⅲ、Ⅳ中心线的设计要求。

假废品问题：直线尺寸链极值算法是极限情况下的各尺寸之间的尺寸联系。

从保证封闭环的尺寸要求看，是保守算法。

计算结果可靠，但可能出现误判，出现假废品。

上例中若两孔的直径尺寸都取上限，即L1=40.002，L3=32.515时，L2做成L2 =54.5-0.087 时，则L1+L2+L3=126.93为中心距设计尺寸的下限尺寸，工件合格。

应用：为避免假废品的产生，发现实例尺寸超差时，应实测其他组成环的实际尺寸，然后在尺寸链中重新计算封闭环的实际尺寸。

原因：测量基准和设计基准不重合，组成环环数愈多，公差范围愈大，出现假废品的可能性越大。

因此应尽量使测量基准和设计基准重合。

2．定位基准和设计基准不重合例1：如下图所示某零件高度方向的设计尺寸12-0.070，，生产中用调整法加工A,B,C 面，前面工序A 、B 面已加工好，本工序以A 面定位基准加工C 面，问本工序调整尺寸应是多少？解题：C 面的设计基准（工序基准）为B 面，定位基053.0061.025.54+-=L1）画尺寸链：如图b 所示。

2）确定封闭环，增环和减环：本尺寸链中调整法加工能直接保证尺寸为L2，L0间接保证。

则L0封闭环，L1增环，L2减环3）计算：L1是未注公差，为保证L0的计算，必须把L0公差分配给L1和L2。

采用等公差法分配：按入体原则标注L1公差为 计算L2的基本尺寸和偏差为（公式计算和竖式计算）……..（二）一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算（工序间尺寸及尺寸链 ）工序间尺寸链：机械加工过程中，零件尺寸的获得由一个先后的顺序，就某一尺寸而言，它是在加工过程中通过若干个工序，逐步切除余量而最后达到图纸设计要求的。

工序尺寸及其公差是根据设计要求考虑到加工中心的基准，工序间的余量以及工序的经济精度等条件，对各工序提出的尺寸要求。

工序间尺寸链是零件加工后最终尺寸及其公差和有关的工序尺寸和工序公差，以及工序间的余量有关尺寸联系构成一种工艺尺寸链。

例1：一个带有键槽的内孔，设计尺寸如图a)所示，该内孔由淬火处理要求，因此有以下加工工艺安排：1．镗内孔至ф49.8+0.046mm2．插键槽3．淬火处理4．磨内孔，保证内孔直径ф50+0.030mm 和键槽深度53.8+0.30mm两个设计尺寸的要求求淬火前插键槽的深度L2分析：插键槽工序采用已镗孔的下切线为基准，用试切法保证插键槽深度，此深度尺寸应是上一工序直接保证的尺寸，磨孔工序应保证磨削余量均匀，定位基准为孔的中心孔。

因此ф50+0.030mm 定位基准和设计基准重合，键槽深度53.8+0.30定位基准与设计基准不重合，因此磨孔可直接保证ф50+0.030mm ，而53.8+0.30则间接保证。

解算：…….说明：1) 本例把上工序镗孔和本工序磨孔的定位基准看作是同一中心线是近似要求，因为磨孔和镗孔是连两次装夹下完成，存在同轴度误差，若同轴度误差不是很小，则应将同轴度也作为一035.02021===T T T 0035.0130-=L2）按设计要求键槽深度公差范围为0—0.30mm 。

但插键槽工序却只允许按计算出的尺寸公差进行，而计算值小于原键槽深度公差要求，即增加了加工难度。

原因是工艺基础与设计基准不重合。

因此在考虑工艺安排时，应尽量使工艺基准和设计基准重合。

（三）表面淬火，渗碳层表面及镀层，涂层厚度工艺尺寸链。

1．表面淬火、渗碳：对那些要求淬火或渗碳处理，加工精度要求又比较高的表面，常在淬火或渗碳处理之后安排磨削加工，为保证磨后有一定厚度的淬火或渗碳层，需要进行有关的工艺尺寸计算。

例：一轴类零件，外圆柱P 表面要求渗碳处理，t=0.5~0.8mm ，工艺安排如下：1．精车P ，保证 2．渗碳，控制渗碳层的深度 3．精磨P ，保证尺寸，同时保证渗碳层的深度0.5~0.8mm 。

问渗碳层的深度及其公差应为多少？2．电镀有些零件要求表面涂（镀）一层耐磨或装饰材料，完成后不再加工但有一定精度要求。

这时镀层厚度只通过控制电镀时间直接保证。

例：如下图所示，轴套类零件外表面需要镀铬，规定t=0.025—0.04mm ，镀层不加工，外圆尺寸 ，求电镀前磨削工序的工序尺寸。

（四）余量校核工艺过程中，加工余量过大会影响生产率，浪费材料，并且对精加工工序还会影响加工质量，但是加工余量也不能过小，过小可能造成零件表面局部加工不到产生废品。

因此，校核加工余量，对加工余量进行必要的调整是制定工艺规程时不可缺少的工艺工作。

例1：如图所示零件。

其轴向尺寸的30±0.02mm 的工艺安排为:1）精车A 面，B 处切断，保证两端面距离尺寸L1=31±0.1mm2）以A 定位，精车B 面，保证两端面距离尺寸L2=30.4±0.05mm ，精车余量为Z23）以B 定位磨A 面，保证两端距离尺寸L3=30.15±0.02mm ，磨削余量为Z34）以A 定位磨B 面。

保证两端距离尺寸L1=30±0.02mm ，磨削余量为Z4对Z2、Z3、Z4进行余量校核，画包含余量的加工尺寸联系图（图b ），列包含余量的工艺尺寸链，如上图（图C ）所示，在尺寸链中，加工中余量由加工前后的实际尺寸间接求得，为封闭环。

01.038-Φ0016.038-Φ0045.028-Φ第一讲教学目的 分析工序时间的组成；总结缩短各部分时间的措施和方法。

达到提高生产效率的目的。

教材分析 重点：工序时间的组成；缩短各部分时间的措施和方法难点：工序时间的组成课时安排1课时 教学方法 讲授法 教学内容：第四章 机械加工工艺规程设计§4.5时间定额与提高生产效率的途径一、时间定额1、时间定额概念在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。

2、时间定额组成基本时间t 基：直接改变生产对象的性质，使其成为合格产品或达到工序要求所需时间（包括切入、切出时间）。

以外圆车削为例：基本时间是切去金属所消耗的机动时间，可用公式计算，一般包括切入，切削加工和切出时间。

t 基= 其中：L —加工长度L1—切刀长度L2—切出长度f —进给量n —转速辅助时间t 辅：为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作时间，如装卸工件、启停机床、改变切削用量及进退刀等。

确定方法：（1）大批量生产：先将各辅助工作分解，然后查表确定各动作所需消耗的时间、再累加。

（2）中小批量生产中，按基本时间的百分比估算，并在实际中保证。

操作时间=基本时间+辅助时间 t 操作= t 基+ t 辅布置工作地时间t 布置：为使加工正常进行，工人照管工作地所消耗的时间（包括更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）。

t 布置= （2%—7%）t 操作休息和生理需要时间t 休：在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所需时间，t 布置=2% t 操nf L L L .21++第一讲教学目的分析工艺方案的技术经济问题，对同一加工对象的几种工艺方案计算技术经济指标，再加以分析进行比较，选出最经济者。

教材分析重点：多种工艺方案的技术经济指标计算、分析和比较难点：多种工艺方案的技术经济指标计算、分析和比较课时安排1课时教学方法讲授法教学内容：第四章机械加工工艺规程设计§4.6工艺方案比较与技术经济分析分析工艺方案的技术经济问题，通过对同一加工对象的几种工艺方案进行比较选出最经济的方案用以实施。

一．工艺方案比较当用于同一加工内容的几种工艺方案均能保证所要求的质量和生产率指标时，一般可通过经济性评比加以选择。

1．概念生产成本：制造一个零件或一台产品所必需的一切费用之和。

工艺成本：生产成本与工艺过程有关的那一部分成本称为工艺成本。

可变费用NV：与零件年产量直接有关费用，包括材料费、通用机床折旧费、操作工人工资等。

不变费用Cn：与年产量无直接关系的费用（不随生产量变化的费用）。

如专用机床折旧费、修理费等。

零件（或工序）的全年工艺成本Sn为：其中：V—每零件的可变费用（元/件）C n—全年的不变费用N—零件的年生产纲领如图的直线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示三种加工方案。

Ⅰ：通用机床加工Ⅱ：数控机床加工Ⅲ：专用机床加工nnC NVS+=从中看出，三种方案的全年不变费用C n 依次递增，每个零件的可变费用V 在依次递减。