第一章机械加工工艺规程设计(第二部分)

例1：
小轴
例：如图所示小轴零件，毛坯为普通精度的热轧 圆钢，装夹在车床前、后顶尖间加工，主要工序： 下料–––车端面–––钻中心孔–––粗车外圆–––精车外 圆–––磨削外圆。
表7-11 工序尺寸及公差的计算（单位：mm） 1）确定各工序加工方法
工序 名称 磨削 工序 余量 工序经济 加工精度 IT7 0.021 工序基本尺寸 工序尺寸及偏差 0 -0.021
（4）量具的选择 单件、小批生产应广泛采用通 用量具，如游标卡尺、百分尺和千分表等；大 批、大量生产应采用极限量块和高效的专用检 验夹具和量仪等。量具的精度必须与加工精度 相适应。
第六节 加工余量 工序尺寸及公差的确定
这是工艺规程设计中的一个重要环节
1）图纸分析（阅读装配图、零件图 ）； 2）工艺审查； 3）确定毛坯； 4）确定加工工艺路线； 5）确定各工序的工艺装备（包括机床、夹具、刀具和量 具）； 6）确定各主要工序的技术要求和检验方法；
• 按尺寸链在空间分布的位置关系： 分为直线尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链。
一、尺寸链的组成 和尺寸链图的作法
A2=155-0.036 A0=99-0.087
封闭环：间接获得的尺寸A0称为封闭环；
组成环：加工过程中直接获得的尺寸如A1、A2是组成环；
A增环：该环变动引起封闭环同向变动的组成环。如A2 1和A2是在加工过程中直接获得，尺寸A0是间接保证的， A减环：该环变动引起封闭环反向变动的组成环。如A1 1、A2 和A0构成一个封闭的尺寸组，都叫尺寸链的环。
3 ．经验法
由一些有经验的工程技术人员或工人根据经 验确定加工余量的大小。由经验法确定的加工余 量往往偏大。这主要是因为主观上怕出废品的缘 故。 这种方法多在单件小批生产中采用。
三．简单工序尺寸及其公差的确 定
基准重合：工艺基准和设计基准重合
工序尺寸与公差的确定步骤（基准重合情况） 1）确定各工序的加工方法； 2）确定各工序的加工余量； 3）计算各工序的基本尺寸，顺序由后向前； 4）确定各工序加工经济精度和表面粗糙度，确定 各工序尺寸公差； 5）并按“入体原则”标注。
Z min Ta R y H a ea b
２）对于双边余量：
Z min
Ta
2
Ry H a ea b
二．加工余量的确定
优点：精确 缺点：花费时间多 适用范围：大批大量生产中一些重要的工序 在分析计算时，要具体分析： a．用无心外圆磨床磨外圆，加工外圆，εb =0 Z min Ta / 2 Ry H a ea
(A1)
A2
通过保证工序尺 寸A2。
问：求A2? 必须通过工艺尺寸链进行分析计算。
A1=50-0.17
第七节
工艺尺寸链
尺寸链：由相互联系、按一定顺序首尾 相接排列的尺寸封闭图叫作尺寸链。 • 根据用途不同： 分为工艺尺寸链和装配尺寸链
工艺尺寸链：由单个零件在工艺过程中有关尺 寸形成的； 装配尺寸链：机器在装配过程中由相关零件的 尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链。
2、热处理及表面处理工序的安排
退火 正火 时效 退火 淬火 渗碳淬火
淬硬
涂镀 发蓝处理
提高耐磨性、 耐腐蚀性、 装饰
调质
改善切 削性能
正火
消除内 应力
粗加工
半精加工
精加工
光整加工Biblioteka 为改善切削性能的热处理工序（退火、正火、 调质）应安排在切削加工之前； 为清除内应力的热处理工序（时效、退火、 正火）应安排在粗加工之后；
工序 名称 磨削 工序 余量 0.3 工序经济 加工精度 IT7 0.021 工序基本尺寸 工序尺寸及偏差 0 -0.021
25.00
Φ25.0
精车
0.8
IT10 0.084
25+0.3=25.3
粗车
毛坯
1.9
IT12 0.210
1.0
25.3+0.8=26.1
26.1+1.9=28.0
总3.0 IT14
工序 名称 磨削 工序 余量 0.3 工序经济 加工精度 IT7 0.021 工序基本尺寸 工序尺寸及偏差 0 -0.021
25.00
Φ25.0
精车
0.8
25+0.3=25.3
粗车
毛坯
1.9
总3.0
25.3+0.8=26.1
26.1+1.9=28.0
表7-11 工序尺寸及公差的计算（单位：mm） 4）确定各工序加工经济精度和表面粗糙度
表7-11 工序尺寸及公差的计算（单位：mm） 4）按“入体原则”标注公差
工序 名称 磨削 工序 余量 0.3 工序经济 加工精度 IT7 0.021 工序基本尺寸 工序尺寸及偏差 0 -0.021 0 -0.084
25.00
Φ25.0
精车
0.8
IT10 0.084
25+0.3=25.3
Φ25.3
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。
一．加工余量的基本概念
（一）加工总余量（毛坯余量）与工序余量
总余量Z0与工序余量Zi 的关系： 单边余量
对于非对称表面，其加工余量用单边余量 Zb 表示
Z 0 Z i
i 1
n
Zb =la-lb
七、工艺装备的选择
工艺装备选择的合理与否，将直接影响工件 的加工精度、生产效率和经济效益。应根据生产 类型、具体加工条件、工件结构特点和技术要求 等选择工艺装备。 （1）机床的选择 普通机床、数控机床、专用组 合机床。 机床的精度应与工序要求的精度相适应； 机床的生产率应与该零件生产类型相适应； 机床的加工尺寸范围应与零件的外形尺寸相适应； 应符合本厂现有的实际情况。
设计机械加工工艺规程的步骤和内容：
1）图纸分析（阅读装配图、零件图 ）； 2）工艺审查； 3）确定毛坯； 4）确定加工工艺路线； 5）确定各工序的工艺装备（包括机床、夹具、刀具 和量具）； 6）确定各主要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。
特点： 1）设备和工艺装备简单、调整、对刀方便、工人便于掌 握，容易适应产品的变换； 2）对操作工人的技术水平要求较低； 3）设备和工艺装备数量多、操作工人多、生产占地面积 大。 应用：流水线、自动线、组合机床、大批量生产
六、加工阶段的划分
⑴粗加工阶段：切除各加工表面上的大部分余量， 并做出精基准。这一阶段的主要目标是提高生产 率。
双边余量
对于外圆内圆等对称表面加工余量用双边余量2Zb表示
单边余量
Zb =la-lb
双边余量
外圆表面 2 Zb =da-db ， 内圆表面 2 Zb =Db-Da
由于各工序尺寸都有公差，故加工余量也有公差。
工序余量又分为公称余量Zb、最大余量Zmax、最小余量Zmin 对于被包容面，本工序的公称余量 工序尺寸公差一般按“入体原则”标 注
b．浮动镗孔，不能纠正偏斜和弯曲，ea，εb =0
Zmin Ta / 2 Ry Ha
c．研磨，衍磨，超精磨和和抛光等光整加工， Z min= Ry
2 ．查表法
此法主要以工厂生产实践和实验研究积累
的经验所制成的表格为基础，并结合实际加工 情况加以修正，确定加工余量。
这种方法方便、迅速，生产上应用广泛。
0.05
2/L+0.025
2/L-0.025
4．本工序的装夹误差（εb） 装夹误差包括：定位误差和夹紧误差。 这项误差会直接影响被加工表面与切削刀具 的相对位置。
R-e R+e
三爪卡盘的装夹误差
由于空间误差和装夹误差都是有方向的，所以， 要采用矢量相加的方法，取矢量和的模进行余量计算 综上分析，工序余量的最小值可用以下公式计算： １）对于单边余量：
⑵半精加工阶段：减小粗加工留下的误差，为主 要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面 的加工。 ⑶精加工阶段：保证各主要表面达到图纸规定的 要求。
⑷光整加工阶段：进一步减小表面粗糙度、提高 精度。
划分阶段原因： 粗加工时，切削层厚，切削热量大，无法 消除因热变形带来的加工误差，也无法消 除因粗加工留在工件表层的残余应力产生 的加工误差。 后续加工容易把已加工好的加工面划伤。 不利于及时发现毛坯的缺陷。 不利于合理地使用设备。 不利于合理地使用技术工人。
特点： 1）有利于采用高效率机床； 2）易于保证各表面间的相互位置精度，减少了装夹次数， 节省时间； 3）工序集中通常需要采用专用设备和工艺装备，使得投 资大，设备和工艺装备的调整、维修较为困难，生产准 备工作量大，转换新产品较麻烦。 应用：高效的自动化机床（例如加工中心，单件小批量多 品种）
２.工序分散 工序分散则是将工件的加工分散在较多的 工序内完成。
Zb =la-lb
Zmax= la – (lb –Tb)= Zb + Tb Zmin =( la – Ta ) – lb= Zb – Ta
工序余量变动范围 Tz = Zmax–Zmin
= Tb + Ta
一般情况下，工序尺寸按“入体原则”标注。 被包容尺寸：指实体尺寸。 例如：轴的外径，长方体的长、宽、高。 其最大尺寸作为工序尺寸的基本尺寸（公称 尺寸d）
25.00
Φ25.0
精车
粗车
毛坯
表7-11 工序尺寸及公差的计算（单位：mm） 2）查表法确定各工序加工余量
工序 名称 磨削 工序 余量 0.3 工序经济 加工精度 IT7 0.021 工序基本尺寸 工序尺寸及偏差 0 -0.021
25.00
Φ25.0