第五节 工序内容的确定

nullnull 机床尺寸规格与工件的形体尺寸相适应； 精度等级与本工序加工要求相适应； 电机功率与本工序加工所需功率相适应； 自动化程度和生产效率与生产类型相适应。 工艺装备直接影响加工精度、生产效率和制造成本。中小批条件下可选用通用工艺装备；大批大量生产中可考虑制造专用工艺装备。 机床和工艺装备的选择不仅要考虑投资的当前效益，还要考虑产品改型及转产的可能性，应使其具有足够的柔性。 第五节 工序内容的确定 一、机床与工艺装备的选择null1、加工总余量与工序余量 加工总余量：毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为总余量。 工序余量：每一道工序切除的金属层厚度称为工序余量。 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 Zi 表示 Zi =li-1-li 双边余量 对于外圆内圆等对称表面加工余量用双边余量表示（一）加工余量的定义二、加工余量的确定null加工B面：Z1 = A0 – A1 加工C面： Z2 = A1 – A2 BCnull轴：Zi = di–1 – di孔：Zi = Di – Di–1   null 由于各工序尺寸都有公差，故实际切除的余量也有一定的公差范围，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。 一般情况下，工序尺寸公差按“入体原则”标注。即对于被包容尺寸（轴的外径，实体长、宽、高），其最大的工序尺寸就是基本尺寸（上偏差为零）；对于包容尺寸（孔的直径、槽的宽度），其最小工序尺寸就是基本尺寸（下偏差为零）。毛坯尺寸公差按双向对称偏差形式标注。Tz = Zmax–Zmin = Tb + Tanullnull1）上工序留下的表面粗糙度值Rz和表面缺陷 层深度Ha 本工序必须把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层 全部切去，因此本工序余量必须包括这两项因素。 2）上道工序的尺寸公差Ta 上道工序的加工误差包括尺寸误差和位置误差，如平面度、圆柱度等，其总和不超过Ta ，为使本工序能切去这些误差，工序余量应包括Ta项。 2 、影响加工余量的因素null加工表面的粗糙度与缺陷层 1－缺陷层；2－正常组织null上道工序留下的加工误差null3）本工序的安装误差 Ea 本工序的安装误差Ea 将直接影响被加工表面与切削刀具的相对位置，所以加工余量应包括这项误差。 综合上述各种影响因素，加工余量的计算公式如下：对于平面或槽加工的单边余量： Zb= Ta + Rz + Ha + Ea 对于孔、轴加工的双边余量： Zb= Ta + 2 ( Rz + Ha ) + Eanull（二） 加工余量的确定 1）计算法 掌握影响加工余量的各种因素具体数据的条件下， 计算法比较科学，但目前统计资料较少。 2）经验估计法 为避免出现废品，估计余量一般偏大，用于单件小 批生产。 3）查表法 以生产实践和实验研究为基础制成数据表格，查表 并结合实际情况加以修正。查表法确定加工余量， 方法简便，较接近实际，应用广泛。null 三、 工序尺寸及其公差的确定 1）工艺基准与设计基准重合 同一表面经多次加工达到图纸尺寸要求，其中间工序尺寸根据零件图尺寸加上或减去工序余量即可得到， 即从最后一道工序向前推算，得出相应的工序尺寸， 一直推算到毛坯尺寸。null-0.013例题1： 某心轴直径为φ600 （IT5）、表面粗糙度为Ra0.04μm，心轴毛坯为锻件，并要求高频淬火。已知心轴工艺路线为: 粗车–––半精车–––高频淬火–––粗磨–––精磨–––研磨 。 现计算各工序尺寸及其上下偏差。 现以查表法确定工序余量并计算工序尺寸及其上下偏差。null其工艺路线为粗镗→半精镗→精镗→浮动镗null设计基准定位基准2）工艺基准与设计基准不重合 必须通过工艺尺寸的计算才能得到，null尺寸链：尺寸链就是在零件加工或机器装配过程中，由相互联系且按一定顺序首尾相接的封闭尺寸组合。 它是揭示零件加工和装配过程中尺寸内在联系的重要手段。根据用途不同分为工艺尺寸链和装配尺寸链 工艺尺寸链：是由单个零件在工艺过程中的有关尺寸形成的尺寸链； 装配尺寸链：指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1、尺寸链的定义第六节 工艺尺寸链一、 尺寸链的基本概念null2、尺寸链的基本术语 A1和A2是在加工过程中直接获得，尺寸A0是间接保证的， A1、A2 和A0构成一个封闭的尺寸组，都叫尺寸链的环。A2尺寸链的环：是指尺寸链中的每一个尺寸。 组成环：加工过程中直接获得的尺寸。如A1、A2是组成环； 封闭环：在加工或装配过程中最后被间接获得的尺寸或间接保证精度的尺寸，称为封闭环。如A0是封闭环。 增环：它增大将使封闭环随之增大的组成环。如A2叫增环； 减环：它增大反使封闭环随之减小的组成环。如A1叫减环。null3、尺寸链计算的关键： 正确画出尺寸链图，找出封闭环，确定增环和减环①作尺寸链图 按照加工顺序依次画出各工序尺寸及零件 图中要求的尺寸，形成一个封闭的图形。 ②找封闭环 根据工艺过程，找出间接保证的尺寸A0 为 封闭环。 ③ 确定增环和减环 可用以下简便的方法得到： 从封闭环开始，给每一个环画出箭头， 最后再回到封 闭环，像电流一样形成回路。凡箭头方向与封闭环方 向相反者为增环（如A2），箭头方向与封闭环方向相 同者为减环（如A1）。null二、尺寸链的基本计算公式 用极值法解尺寸链的基本计算公式如下： a)封闭环的基本尺寸等于增环的基本尺寸之和减去减环 的基本尺寸之和，即 b)封闭环的最大极限尺寸等于增环最大极限尺寸之和减 去减环最小极限尺寸之和，即 c)封闭环的最小极限尺寸等于增环最小极限尺寸之和减 去减环最大极限尺寸之和，即 nulld)封闭环的上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之 和 ，即 e)封闭环的下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之 和 ，即 f)封闭环的公差等于组成环公差之和，即 null三：工艺尺寸链的案例及求解方法 例题：如图所示的支承座，已知表面A、B、C已加工好，现以A面定位镗孔，试求该工序的调整尺寸L3。1、工艺基准与设计基准不重合的尺寸换算null2）一次加工满足多个设计尺寸要求时工序尺寸 及公差的计算解：① 作出尺寸链图； ②按照加工顺序确定封闭环A0 ； ③画箭头分出增环A1、A3和减环A2； ④ 中间工序尺寸A1的计算 A1基本尺寸 A0 =A1+A３-A2 43.3=A1 +20 –19.8 得A1 =43.1 验算公差 T0 =T1 +T3+T2 T1 = 0.2–0.031–0.0195 =0.1495A1上偏差 0.2= ESA1 +0.0195–0 ESA1= 0.2 – 0.0195 = 0.1805 A1下偏差 0 = EIA1+0 – 0.031 EIA1= 0.031 故插键槽时的工序尺寸A1 =43.1+0.1805+0.031nullnull3) 保证渗碳或渗氮层深度的工序尺寸及公差的计算解：① 作出尺寸链图； ②按照加工顺序确定封闭环A0 ； ③画箭头分出增环A1、t 和减环A2 ； null解：① 列出尺寸链 ② 判断各环性质 Z 为封闭环，A2为增环， A1 、A3为减环    ③ 计算： Z = 80 - 49.6 - 30 = 0.4 BS Z = - 0.05 - 0 - (- 0.15) = 0.10 BI Z = - 0.20 - 0.20 - 0 = - 0.40 null5)复杂工序尺寸计算有关轴向表面工艺过程如下： Ⅰ. A定位车D得全长A１±TA1/2, 车小外圆到B得长度40-0.2 ； Ⅱ D定位车A得全长A2±TA2/2, 镗大孔到C得尺寸A3±TA3/2 ； Ⅲ D定位磨A保证全长A4=50-0.5。 求A１、A2 、A3、 A4及公差验算Z3解 ① 作图分解尺寸链； ②确定封闭环A0 ； ③画箭头定增环A3、 A4 和减环A2 ； A1AD40-0.2A2BCA3A4 =50 -0.5A0=36+0.5Z3Z2null ④ 用双向对称偏差注尺寸 50- 0.5 = 49.75±0.25 40- 0.2 = 39.90±0.10 36 +0.5 = 36.25±0.25 ⑤计算工序尺寸及偏差 计算A2、 A3的基本尺寸： A4 = 49.75 A2 = 49.75+0.2= 49.95 A0 =A3 +A4 -A2 A3 = A0 + A2 - A4 =36.25+ 49.95- 49.75 =36.45 A1=A2+Z2=49.95+2.8=52.75 把封闭环公差分配给组成环 : TA0 =TA3 +TA4 +TA2 TA4=TA0 应修改为TA4 /2=0.05 TA2/2=0.1 TA3 /2=0.1 A1按粗车精度 TA1/2=0.25 ⑥验算工序余量 Z3 Z3为A2 、 A4的封闭环， 公称余量Z3= A2 -A4 = 0.2 TZ3 /2= TA2/2 +TA4 /2 =0.1+0.05 = 0.15 即Z3 = 0.2 ± 0.15 Z3max=0.35，Z3min=0.05 工序余量是合理的 null第七节 典型零件加工工艺过程分析1. 轴类零件的加工一般分为光滑轴、阶梯轴、空心轴和异形轴四类。 加工面主要有内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、键槽 轴类零件一般在机器中支承传动零件，传递转矩、承 受载荷。对于机床主轴，它把旋转运动和转矩通过主轴 端部的夹具传递给工件或刀具，因此它除了一般轴的要 求，还必须具有很高的回转精度。null(1) 轴类零件的技术要求分析 以CA6140型车床主轴为例，主轴跨距较大，采用前后 支承为主，中间支承为辅的三支承结构。支承轴颈是主轴 部件的装配基准，直接影响到主轴部件的回转精度。 主轴锥孔轴线与支承轴颈的公共轴线尽量重合，否则将 影响机床精度，使工件产生同轴度误差。 主轴前端圆锥面和端面是安装卡盘的定位表面，保证锥 面与支承轴颈轴线同轴，端面与支承轴颈轴线垂直。 主轴螺纹表面中心线与支承轴颈的同轴度要求，否则引起 主轴的径向圆跳动。 主轴轴向定位面应与主轴回转轴线垂直，影响工件端面的 平面度及对轴线的垂直度，加工螺纹时会造成螺距误差。 安装传动齿轮的轴颈，若与支承轴颈不同轴，会造成齿 轮啮合不良； 考虑轴的耐磨性、抗振性、尺寸稳定性，以及在变载荷 作用下所具有的抗疲劳强度等。 null (2) 轴类零件材料、毛坯和热处理 一般轴类零件常用45钢，采用正火、调质、淬火等； 中等精度转速较高的轴类，选用40Gr等合金结构钢； 高精度轴用GCr15或65Mn等材料，调质或表面淬火处理； 高速重载轴，用20GrMnTi渗碳钢或38CrMoALA渗氮钢， 经调质和表面氮化； 轴颈表面处于滑动摩擦中，要求较高耐磨性，使用较好轴 瓦材料；采用滚动轴承时轴颈表面要求可较低些。 轴类零件一般以棒料为主，某些大型、结构复杂情况下用 铸件（如曲轴）；重要、高速轴须采用锻件，单件小批量 采用自由锻，大批量宜采用模锻。null(3)工艺过程特点 1） 定位基准 常以设计基准（中心孔）为精基准，加工各阶段反复修 正中心孔不断提高精度，采用基准重合、重准统一原则。 空心轴需解决深孔加工和定位问题，常用外圆表面定位 加工内孔，以内孔定位加工外圆。必要时借用锥堵，仍用 顶尖孔定位，如此内孔、外圆互为基准反复加工，保证内 孔、外圆的同轴度。null 精磨主轴内锥孔头架主轴与工件间采用挠性连接，工件 回转轴线由专用磨夹具决定，不受头架回转误差影响。null2） 深孔加工 为减小零件变形，在调质后进行，采用特殊钻头、 设备和加工方式，解决好导向、排屑和冷却润滑问题。 可采取下列措施： ①工件回转，钻头进给，使钻头具有自动定心的能力 ②采用深孔钻削系统，如内排式深孔钻、枪钻等 ③工件上预加工导向孔，深度1～1.5d，精度不低于IT7 ④大量输送一定压力的冷却介质，加快刀具冷却及排屑null 3） 细长轴的加工 ① 工件装在前后顶尖上，紧松适当；亦可装在卡盘和后 顶尖上，采用弹簧顶尖，以免工件热伸长受阻； ② 细长轴刚性差，采用大主偏角、大前角、正刃倾角； ③ 采用中心架或跟刀架，以增加工艺系统刚性； ④ 采用采用反向车削，使工件轴向受拉； ⑤ 轴左端缠一圈钢丝，卡盘夹在钢丝上，避免过定位变形； ⑥ 充分使用切削液；null (4) 一般传动轴加工工艺过程 各段直径相差不大，批量5件，选φ60热轧40Gr圆钢料； 主要表面M、N、P、Q的加工顺序为： 粗车——调质——半精车——磨削； 在轴两端加工B型中心孔为定位精基准面。null磨床主轴加工示例(点击播放) null2. 套类零件的加工(1) 主要特点： 起支承或导向作用；壁厚较薄易变形；长度大于直径； 主要加工面为同轴度要求较高的内外回转表面null(2) 保证位置精度的主要方法： ① 一次安装完成内外圆表面及端面的加工； ② 主要加工面内外圆面互为基准反复加工； ③ 采用定位精度高的夹具。(3) 防止套类零件变形的主要措施： ① 粗精加工分开，减小切削力、切削热的影响； ② 减小夹紧力影响，径向改轴向夹紧，增大夹紧面积； ③ 热处理放在粗精加工之间，适当放大精加工余量。null３.箱体零件的加工 1．主轴箱体结构特点及技术条件分析 箱体是支承或安装其它零、部件的基础零件，加工质量 影响到机器的工作精度、使用性能和寿命。 主要加工面是平面和孔。底面M和侧面N是装配基准、设 计基准。大多数孔是轴承的支承孔，有较高尺寸精度和形位 精度，要求最高的是主轴孔Ⅵ。 null（2）定位基准的选择 1）精基准的选择 ①根据基准重合原则 选M面和N面作精基准， 定位稳定可靠，且箱体 开口朝上，镗孔时调整 刀具、测量孔径等方便。加工箱体内部隔板上的孔时，只能使用活动结构的吊架 镗模，刚度较差，精度不高，且操作费事。 一般只在单件小批生产中应用。null（2）定位基准的选择 1）精基准的选择 ② 在大批量生产中， 用顶面R和两定位销 孔作统一的精基准。 定位可靠，中间导向 支承刚度好，易保证 孔系位置精度，装卸 工件方便。 加工中无法观察、测量和调整刀具；存在基准不重合误 差，为保证主轴孔至底面M的尺寸要求，须提高顶面R至底 面M的加工精度。 null 2）粗基准的选择 选主轴承孔毛坯面和距主轴孔较远的Ⅰ轴孔作粗基准。 保证主轴孔加工余量均匀，还可保证箱体内壁与各装配件 间有足够的间隙。 null1）平面加工 大批量生产中采用铣平 面和磨平面加工方案； 单件小批生产中宜用粗 刨、半精刨和宽刀精刨 平面方案。（3）加工方法的选择 2）孔系加工 主轴孔精度IT6，采用粗镗—半精镗—精镗—金刚镗方案； 其它轴孔采用粗镗—半精镗—精镗的加工方案。 null（4）加工阶段的划分 主轴箱体加工精度要求高，宜将工艺过程划分为粗加工、 半精加工和精加工三个阶段。（5）加工顺序安排 根据先粗后精、先基准后其它、先平面后孔、先主后次 等原则，安排箱体加工顺序。在大批量生产中主轴箱加工 顺序如下： null1）加工精基准面 铣顶面R和钻、铰R面上两定位孔， 同时加工R面上的其它小孔； 2）主要表面的粗加工 粗铣底平面（M、N）、侧平 面（O）和两端面（P、Q），粗镗、半精镗主轴孔 和其它孔； 3）人工时效处理； 4）次要表面加工 在两侧面上钻孔、攻螺纹，在两端 面上和底面上钻孔、攻丝； 5）精加工精基准面 磨顶面R； 6）主要表面精加工 精镗、金刚镗主轴孔及其它孔， 磨箱体主要表面。