重庆大学机械制造基础第10章机械加工工艺规程制定作业

第10章机械加工工艺规程制定作业

1．试述生产过程、工序、工步、走刀、安装、工位的概念。

答：生产过程是指由原材料到成品之间各个相互关联的劳动过程中的总和。

工序是批一人（或一组）工人，在一个工作地点（或一台机床），对同一个（或同时对几个）工件进行加工所连续完成的那一部分工艺过程。

工步是指在一个工序中，当加工表面不变、切削工具不变、切削用量中的进级量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工艺过程。

走刀是指在一个工步内，如果被加工表面需切去的金属层很厚，一次切削无法完成，则应分几次切削，每进行一次切削就是一次走刀。

安装是指工件在加工之前，在机床或夹具上占据正确的位置（即为定位），然后加以夹紧的过程。

工位是指为了减少安装次数，常采用转位（移位）夹具、回转工作台，使工件在一次安装中先后处于几个不同的位置进行加工。工件在机床上所占据的每一个待加工位置称为工位。

2．什么是机械加工工艺过程？什么是机械加工工艺规程？工艺规程在生产中起什么作用？

答：机械加工工艺过程是指生产过程中直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性能等到，使其成为半成品或成品的过程，可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、电镀、装配等工艺过程。

机械加工工艺规程是把工艺过程的各项内容用表格的形式固定焉，并用于指导和组织生产的工艺文件。

机械加工工艺规程作用如下：是指导生产的主要技术文件；是组织和管理生产的基本依据；是新建、扩建企业或车间的基本资料。

3．拟定机械加工工艺规程的原则与步骤有哪些？

答：制订机械加工工艺规程的原则是：充分考虑采取各种措施保证产品质量，以最低的成本保证所要求的生产率和年生产纲领，在制定工艺规程时，应尽力做到技术上先进，经济上合理并具有良好的生产条件。

步骤如下：分析零件图和产品装配图；选择毛坯；选择定位基准；拟定工艺路线；确定加工余量和工序尺寸；确定切削用量和工时定额；确定各工序的设备、刀具量具和辅助工具；确定各工序的技术要求及检验方法；填写工艺文件。

4．试述设计基准、定位基准、工序基准的概念，并举例说明。

答：设计基准是在零件图上用于标注尺寸和表面相互位置关系的基准。例如图1所示的钻套，轴线O-O是各外圆表面及内孔的设计基准；端面A是端面B、

C的设计基准；内孔表面D的轴心线是Φ40h6外圆表面的径向跳动和端面B端面跳动的设计基准。

图1 钻套

工艺基准是在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准。据用途不同可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。

工序基准：在工序图上，用以标注本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准。其所标注的加工面位置尺寸称为工序尺寸。如图2a 中，A为加工表面，B面至A面的距离h为工序尺寸，位置要求为A面对B面平行度(没有特殊标出时包括在h的尺寸公差内)。所以，母线B为本序的工序基准。

图2 工艺基准及工序尺寸

定位基准：是指工件在加工过程中，用于确定工件在机床或夹具上的位置的基准。它是工件上与夹具定位元件直接接触的点、线或面。如图10-8a中，为保证尺寸h，可将工件放在一平面上定位加工A面，因此，母线B就是定位基准。在图10-8b中，加工φE孔时，为保证对A面的垂直度，要用A面作为定位基准，为保证L1、L2的距离尺寸，要用B、C面作为定位基准。

5．根据什么原则选择粗基准和精基准？

答：（1）粗基准选择原则

选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基准面。具体选择时应考虑下列原则：

1)应选择不加工表面为粗基准。这样可保证不加工表面与加工表面之间的相对位置要求。

2)对于具有较多加工表面的工件，粗基准的选择，应合理分配各加工表面的加工余量。以保证：各加工表面都有足够的加工余量，此时粗基准应选择毛坯上加工余量最小的面；对某些重要的表面，尽量使其加工余量均匀，如对导轨面且要求加工余量尽可能小一些，以便能获得硬度和耐磨性更好的表面，应选择那些重要表面为粗基准；使工件上各加工表面总的金属切除量最小，应选择工件那些加工面积较大，形状比较复杂，加工劳动量较大的表面为粗基准。

3)作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其它表面缺陷，以便使工件定位准确，夹紧可靠。

4)同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次。

（2）精基准选择原则

基准重合原则：应尽量选择零件上的设计基准作为精基准，即为“基准重合”的原则。

基准统一原则：在加工位置精度较高的某些表面时，应尽可能在多数工序中采用同一组精基准，即“基准统一”的原则。这样可以保证加工表面的相互位置精度。

互为基准原则：当对工件上两个相互位置精度要求较高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，即为“互为基准”的原则。这样进行反复加工，可不断提高定位基准的精度，工件可以达到很高的加工要求。

自为基准原则：对于工件上的重要表面要求余量小且均匀的精加工，应尽量选择加工表面本身作为精基准，但该表面与其它表面的位置精度由前道工序保证，即“自为基准”原则。

6．机械加工为什么要划分加工阶段？各加工阶段的作用是什么？

答：划分加工阶段主要是对于开头较复杂和质量要求较高的零件，为更好地保证加工质量。

其作用包括：（1）保证加工质量。工件在粗加工时切除金属较多，切削力、夹紧力大，切削热量多，加工后内应力要重新分布由此而引起的工件变形较大，需要通过半精加工和精加工来纠正。

(2)合理使用设备。加工过程划分阶段后，粗加工可在功率大，刚度好、精度低的高效率机床上进行。精加工则可采用高精度机床，以确保零件的精度要求，

也有利于长期保持设备精度。

(3)便于安排热处理工序。工件的热处理应在精加工之前进行，这样可通过精加工去除热处理后的变形。对一些精密零件，在粗加工后安排去应力的时效处理，可减少内应力变形对精加工的影响。

(4)便于及时发现毛坯缺陷。毛坯经粗加工后可及时发现工件的缺陷，如：气孔、砂眼、裂纹和加工余量不足等。以便及时报废和修补，避免继续加工造成浪费。

7．举例说明在机械加工工艺过程中，如何合理安排热处理工序位置？

答：

（1）预备热处理。包括正火、退火、时效和调质等。这类热处理的目的是改善加工性能，消除内应力和为最终热处理作好组织准备。其工序位置安排在粗加工前后。在粗加工锻件前，一般安排进行退火、正火；对于铸件，在粗加工后安排一次时效处理，对于精密零件，要进行多次时效处理；而对钢件在粗加工之后安排调质处理。

（2) 最终热处理。常用的有淬火－回火、渗碳淬火、渗氮等。它们的主要目的是提高零件的硬度和耐磨性，一般安排在精加工（磨削）之前进行，或安排在精加工之后，光整加工之前。对于淬火-回火、渗碳淬火、渗碳等最终热处理工艺，一般安排在精加工（磨削）前进行，或安排在精加工之后，光整加工之前。

8．什么叫时间定额？单件时间定额包括哪些方面？

答：时间定额是指在一定生产条件下，规定完成单件产品（如一个零件）或某项工作（如一个工序）所需的时间。它是衡量劳动生产率的指标，是安排生产计划，计算生产成本的重要依据。

单件时间定额是完成单件产品或一个工序所消耗的时间，主要包括基本时间；辅助时间；工作地服务时间；休息与生理需要时间；准备终结时间。

9．提高机械加工生产率的工艺措施有哪些？

答：提高机械加工生产率的工艺措施可以通过缩短单件时间、采用成组技术等。具体包括：

提高切削用量、减小切削长度等方法缩短基本时间；采用先进高效夹具、多工位连续加工、主动检验或数字显示自动测量装置和用相同夹具交替工作的方法缩短辅助时间；采用缩短刀具的调整时间和每次更换刀具的时间等缩短布置工作地时间；通过减少机床、夹具和刀具的调整时间的方式缩短准备和终结时间；采用流水线、自动线等到生产方式进行高效及自动化生产。

10．试指明下列工艺过程中的工序、安装、工位及工步。小轴（坯料为棒料）

加工顺序如图10-31。

（1）卧式车床上车左端面，钻中心孔；

（2）在卧式车床上夹右端，顶左端中心孔，粗车左端台阶；

（3）调头，在卧式车床车右端面，钻中心孔；

（4）在卧式车床上夹左端，顶右端中心孔，粗车右端台阶；

（5）在卧式车床上用两顶尖，精车各台阶。

解：小轴加工过程的工序、安装、工位及工步详见表1所示。

11．如题图10-32所示小轴，加工A 、C 面时均以坯料表面B 为粗基准，问是否恰当，为什么？

图10-32 习题11图

答：加工A 、C 面时均以坯料表面B 为粗基准，不恰当，不符合粗基准的使用原则，。因为A 、C 面不在一端，不能在一次安装下把A 、C 面一次加工完，必须进行二次安装，因为B 面为粗基准，根据粗基准的使用原则，粗基准只能使用一次，在进行第二次安装时，不可能完全占有第一次的安装位置，这样不能保证加工后的A 、C 面的同轴度误差。

12．图10-33所示工件，内、外圆及端面已加工，现需铣出右端槽，并保证尺寸50

06.0-㎜及26±0.2mm ，试求试切调刀的测量尺寸H 、A 及其上、下偏差。

图10-33 习题12图

解：因为在试切调刀时，尺寸50

06.0-㎜及26±0.2mm 不便测量，需根据工序

尺寸H 、A 来保证尺寸50

06.0-㎜及26±0.2mm ，因此在尺寸链中尺寸5006.0-㎜及26

±0.2mm 为封闭环。有关尺寸链如下：

解尺寸链得：

1.005.06++=A mm,0

2.006.020--=H mm

10-13．图10-34（习题13图）所示零件的尺寸要求，其加工过程为：

(1)在铣床上铣底平面；

(2)在另一铣床上铣K 面；

(3)在钻床上钻、扩、铰φ20H8孔，保证尺寸125±0.1mm ；

(4)在铣床上加工M 面，保证尺寸165±0.3mm ；

试求以K 面定位加工φ16H7孔的工序尺寸，分析以K 面定位的优缺点。

0a) b)

图3

图10-34 习题13图

解：（1）画尺寸链如图所示，由于在加工φ16H7孔时是以K 面为定位基准的，其工序尺寸为A ，尺寸200属于间接保证的尺寸，为封闭环。

解尺寸链得：

5.04.0160+

+=A mm. （2）由工序尺寸A 可以看出，

在加工孔φ16H7时，工序尺寸A 的

精度远高于设计尺寸9.00200+，因此以K 面定位时，出现基准不重合误

差，使工序尺寸精度提高，加工变

得困难。

但以K 面定位时，便于设计一套

专用夹具（钻模板）同时加工孔φ20H8孔及φ16H7孔。使专用夹具设计制造费用降低。