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1、機械加工工藝過程,第一節(jié) 概 述,一、零件的生產(chǎn)過程,1. 什么是生產(chǎn)過程？,原材料,成品（機器）,一、零件(產(chǎn)品）的生產(chǎn)過程,生產(chǎn)過程包括： 1) 原材料的運輸、保管和準(zhǔn)備； 2) 生產(chǎn)的準(zhǔn)備工作； 3) 毛坯的制造； 4) 零件的機械加工與熱處理； 5) 零件裝配成機器； 6) 機器的質(zhì)量檢查及運行試驗； 7) 機器的油漆、包裝和入庫。,例、汽車產(chǎn)品的生產(chǎn)過程,圖 汽車生產(chǎn)過程,2.工藝過程,1) 概念 2) 毛坯制造工藝過程 3) 機械加工工藝過程 4) 熱處理工藝過程 5) 裝配工藝過程,二、機械加工工藝過程的組成,1. 工序 一個或一組工人在一個工作地（機械設(shè)備）對同一個或同時對幾個

2、工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程，稱為工序。,例：,圖 1 階梯軸,討論：,生產(chǎn)規(guī)模不同，工序的劃分不一樣。,二、機械加工工藝過程的組成,2. 安裝 工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序內(nèi)容，稱為安裝。,例：,圖1 階梯軸,兩次,一次,一次,一次,一次,一次,討論：,安裝次數(shù)多好還是少好？,二、機械加工工藝過程的組成,3. 工步 工步是指在加工表面和加工工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序內(nèi)容。,例：,圖1 階梯軸,6個,一個,兩個,三個,兩個,一個,二、機械加工工藝過程的組成,4. 走刀 在一個工步中，有時因所需切除的金屬層較厚而不能一次切完，需分幾次切削，則每一次切削稱為一次走刀。,

3、二、機械加工工藝過程的組成,5. 工位 為了完成一定的工序內(nèi)容，工件一次裝夾后（與夾具或設(shè)備的可動部分一起），相對于刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個位置稱為工位。,二、機械加工工藝過程的組成,5. 工位,圖3 在三個工位上鉆、鉸圓盤零件上的孔,工件,機床夾具回轉(zhuǎn)部分,夾具固定部分,分度機構(gòu),例：,三、生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型,1. 生產(chǎn)綱領(lǐng) 生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量。 零件在計劃期一年中的生產(chǎn)綱領(lǐng)N可按下式計算：,式中 Q產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)，單位：臺/年； n每臺產(chǎn)品中所含零件的數(shù)量，單位：件/臺； a%備品率，對易損件應(yīng)考慮一定數(shù)量的備品，以供用戶修配的需要； b%廢品率。,三

4、、生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型,2. 生產(chǎn)類型及其工藝特征 生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。 一般分為： 1）大量生產(chǎn) 2）成批生產(chǎn) 3）單件生產(chǎn),2. 生產(chǎn)類型及其工藝特征,第一節(jié) 工藝路線的擬定,基準(zhǔn),基準(zhǔn)：基準(zhǔn)是機械制造中應(yīng)用得十分廣泛的概念，是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素之間和幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線或面。 從設(shè)計和工藝兩個方面看，要把基準(zhǔn)分為兩大類，即設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。,工藝基準(zhǔn),定位基準(zhǔn):在加工時用于工件定位的基準(zhǔn),測量基準(zhǔn):在加工中或加工后用來測量工件的形狀、位置和尺寸的誤差，測量時所采用的基準(zhǔn),安裝基準(zhǔn):在裝配時用于確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對位置所

5、采用的基準(zhǔn),一、定位基準(zhǔn)的選擇,定位基準(zhǔn)是在加工中獲得零件尺寸的直接基準(zhǔn)，合理選擇定位基準(zhǔn)是工藝設(shè)計中一項重要工作內(nèi)容,一、定位基準(zhǔn)的選擇,1.粗基準(zhǔn)的選擇 應(yīng)選加工余量小的、較準(zhǔn)確的、光潔的、面積較大的毛面做粗基準(zhǔn)，不應(yīng)選有毛刺的分型面，避免澆口、冒口。 選重要表面做粗基準(zhǔn)，因為重要表面一般都要求加工余量均勻。選非加工表面做粗基準(zhǔn)，這樣可以保證加工表面和非加工表面之間的相對位置要求，同時可以在一次安裝下加工更多的表面。如11圖 粗基準(zhǔn)一般只能使用一次，因為粗基準(zhǔn)為毛面，定位基準(zhǔn)位移誤差較大，如重復(fù)使用，將造成較大的定位誤差，不能保證加工要求。 若零件的所有表面都要加工，則應(yīng)以加工余量最小的表

6、面作為粗基準(zhǔn)。,圖 床身加工粗基準(zhǔn)的兩種方案比較,在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件有的表面不需要加工，則應(yīng)以不加工表面中與加工表面的位置精度要求較高的表面為粗基準(zhǔn)。,一、定位基準(zhǔn)的選擇,2.精基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)時，應(yīng)從整個工藝過程來考慮，如何保證工件的尺寸精度和位置精度，并使工件裝夾方便可靠。,2.精基準(zhǔn)的選擇,1) “基準(zhǔn)重合”原則 應(yīng)盡量選擇被加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，這樣可以避免基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差。,2.精基準(zhǔn)的選擇,1) “基準(zhǔn)重合”原則,圖7-8 車床床頭箱,2.精基準(zhǔn)的選擇,2) “基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 應(yīng)選擇各加工表面都能共同使用的定位基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。

7、這樣，便于保證各加工表面間的相互位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的定位誤差，并簡化夾具的設(shè)計和制造工作。 (單一基準(zhǔn)原則),2.精基準(zhǔn)的選擇,2) “基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則,圖7-9 柴油機機體,2.精基準(zhǔn)的選擇,3) “互為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)兩個表面相互位置精度要求很高，可以采取互為精基準(zhǔn)的原則，反復(fù)多次進行精加工。,2.精基準(zhǔn)的選擇,4) “自為基準(zhǔn)”原則 在有些精加工或光整加工工序中，要求余量盡量小而均勻，在加工時就盡量選擇加工表面本身作為基準(zhǔn)。,2.精基準(zhǔn)的選擇,4) “自為基準(zhǔn)”原則,圖 在自為基準(zhǔn)條件下磨削車床床身導(dǎo)軌面,圖 在自為基準(zhǔn)條件下拉削圓孔面,在自為基準(zhǔn)條件下鉸圓孔,2.精基準(zhǔn)的選擇,5

8、) 一定要保證工件定位準(zhǔn)確，夾緊穩(wěn)定可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單，工人操作簡便。,二、加工方法的選擇,選擇加工方法應(yīng)考慮的因素： 1）各加工表面所要達到的加工技術(shù)要求； 2）工件所用材料的性質(zhì)、硬度和毛坯的質(zhì)量； 3）零件的結(jié)構(gòu)形狀和加工表面的尺寸； 4）生產(chǎn)類型； 5）車間現(xiàn)有設(shè)備情況； 6）各種加工方法所能達到的經(jīng)濟精度和表面粗糙度等。,加工方法選擇的原則,1.所選的最終加工方法的經(jīng)濟精度及表面粗糙度要與加工表面的精度和表面粗糙度要求相適應(yīng)。表19.8-19.10 （外圓、內(nèi)孔、平面加工） 2.所選加工方法要能保證加工表面的幾何形狀精度和表面相互位置精度要求,二、加工方法的選擇,3.所選加工方法要與

9、零件的結(jié)構(gòu)、加工表面的特點和材料等因素相適應(yīng) 4.所選加工方法要與企業(yè)的生產(chǎn)類型相適應(yīng) 5.加工方法要與工廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件相適應(yīng),三、工序內(nèi)容的合理安排,1.工序集中 如果在每道工序中所安排的加工內(nèi)容多，則一個零件的加工就集中在少數(shù)幾道工序里完成，這樣，工藝路線短，工序少，稱為工序集中。,三、工序內(nèi)容的合理安排,2.工序分散 如果在每道工序中所安排的加工內(nèi)容少，把零件的加工內(nèi)容分散在很多工序里完成，則工藝路線長，工序多，稱為工序分散。,三、工序內(nèi)容的合理安排,工序集中的特點：適合單件小批多品種 1)在工件的一次裝夾中，可以加工多個表面。這樣，可以減少安裝誤差，較好地保證這些表面之間的位置精度；同

10、時可以減少裝夾工件的次數(shù)和輔助時間。 2)可以減少機床的數(shù)量，并相應(yīng)地減少操作工人，節(jié)省車間面積，簡化生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作。 3） 由于要完成多種加工，機床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高、成本也高。,三、工序內(nèi)容的合理安排,工序分散的特點：適合大批單一品種 1)機床設(shè)備、工裝、夾具等工藝裝備的結(jié)構(gòu)比較簡單，調(diào)整比較容易，能較快地更換、生產(chǎn)不同的產(chǎn)品。 2)對工人的技術(shù)水平要求較低。,四、安排加工順序的原則零件上的全部加工表面應(yīng)安排用一個合理的加工順序進行加工，這對保證零件的質(zhì)量、提高生產(chǎn)率，降低加工成本都至關(guān)重要。,1.機械加工工序的安排 1）先基面后其它 2）先主后次 3）先粗后精 4）先面后孔,四、安

11、排加工順序的原則,2.熱處理工序的安排 1）預(yù)備熱處理：為了改善工件材料機械性能和切削加工性能的熱處理（正火、退火、調(diào)質(zhì)），應(yīng)安排在粗加工以前或粗加工以后，半精加工之前進行； 2）時效處理：為了消除工件內(nèi)應(yīng)力的熱處理，安排在粗加工以后，精加工以前進行； 3）最終熱處理：為了提高工件表面硬度的淬硬處理，一般都安排在半精加工之后，磨削等精加工之前進行；,四、安排加工順序的原則,2.熱處理工序的安排 4）當(dāng)工件需要滲碳淬火時，由于高溫滲碳會使工件產(chǎn)生較大的變形，故常將滲碳工序放在次要表面加工之前進行，待次要表面加工完畢之后再進行淬火，以減少次要表面的位置誤差； 5）氮化、氰化等熱處理工序，可根據(jù)零件

12、的加工要求安排在粗、精磨之間或精磨之后進行； 6）表面裝飾性鍍層、發(fā)蘭、發(fā)黑處理，一般都安排在機械加工完畢之后進行。,四、安排加工順序的原則,3.輔助工序的安排 如：檢驗工序 動平衡 去磁 去毛刺 倒鈍銳角邊,加工余量、工序尺寸及公差確定,五、擬定工藝路線再舉例,例：圖 所示方頭小軸，中批生產(chǎn)，材料為20Cr，要求12h7 mm段滲碳（深0.8mm1.1mm），淬火硬度為50 HRC 55 HRC，試擬定其工藝路線。,圖 方頭小軸,1.分析零件圖 ; 2. 加工方法 ; 3. 擬訂工藝路線 。,工藝尺寸鏈,主要目的是了解加工裝配中相關(guān)尺寸、公差的內(nèi)在聯(lián)系，初步學(xué)會用“尺寸鏈”對零件幾何參數(shù)的精

13、度進行工藝分析設(shè)計。,第一節(jié) 概 述,工藝尺寸鏈：加工時，由同一零件上的與工藝相關(guān)的尺寸所形成的尺寸鏈稱為工藝尺寸鏈。,一、尺寸鏈的定義及特點,定義：在一個零件或一臺機器的結(jié)構(gòu)中，總有一些相互聯(lián)系的尺寸，這些相互聯(lián)系的尺寸按一定順序連接成一個封閉的尺寸組，稱為尺寸鏈。其中“尺寸”是指包括長度、角度和形位誤差等的廣義尺寸。,（2）相關(guān)性（制約性） 其中一個尺寸變動將影響其他尺寸變動。,特點：,（1）封閉性 組成尺寸鏈的各個尺寸應(yīng)按一定順序構(gòu)成一個封閉系統(tǒng)。,二、尺寸鏈的基本術(shù)語,（1）環(huán) 尺寸鏈中，每一個尺寸簡稱為環(huán)。尺寸鏈的環(huán)可分為封閉環(huán)和組成環(huán)。,（2）封閉環(huán) 加工或裝配過程中最后自然形成的

14、那個尺寸稱為封閉環(huán)。封閉環(huán)常用下標(biāo)為“0”的字母表示。,（3）組成環(huán) 尺寸鏈中除封閉環(huán)以外的其他環(huán)稱為組成環(huán)。組成環(huán)通常用下標(biāo)為“1，2，3，”的字母表示。根據(jù)它們對封閉環(huán)影響的不同，又分為增環(huán)和減環(huán)。,1）增環(huán) 與封閉環(huán)同向變動的組成環(huán)稱為增環(huán)，即當(dāng)其他組成環(huán)尺寸不變時，該組成環(huán)尺寸增大(或減小)而封閉環(huán)尺寸也隨之增大(或減小)， 2）減環(huán) 與封閉環(huán)反向變動的組成環(huán)稱為減環(huán)，即當(dāng)其他組成環(huán)尺寸不變時，該組成環(huán)尺寸增大(或減小)而封閉環(huán)的尺寸卻隨之減小(或增大),三、尺寸鏈的分類,尺寸鏈有各種不同的形式，可以按不同的方法來分類。 1. 按應(yīng)用場合分,2. 按各環(huán)所在空間位置分 ,主要有：,（3

15、）空間尺寸鏈,3. 按各環(huán)尺寸的幾何特性分,（2）角度尺寸鏈 鏈中各環(huán)為角度尺寸,a0,4. 按尺寸鏈組合方式分,第二節(jié) 尺寸鏈的建立與分析,一、尺寸鏈的建立,零件尺寸鏈的封閉環(huán)應(yīng)為公差等級要求最低的環(huán) 工藝尺寸鏈的封閉環(huán)是在加工中最后自然形成的環(huán) 一個尺寸鏈中只有一個封閉環(huán)。,1.確定封閉環(huán),查找裝配尺寸鏈的組成環(huán)時，先從封閉環(huán)的任意一端開始，找出相鄰零件的尺寸，然后再找出與第一個零件相鄰的第二個零件的尺寸，這樣一環(huán)接一環(huán)，直到封閉環(huán)的另一端為止，從而形成封閉的尺寸組。,圖 車床頂尖高度尺寸鏈,2. 查找組成環(huán),只需將鏈中各尺寸依次畫出，形成封閉的圖形即可,3. 畫尺寸鏈圖、判斷增減環(huán),（1

16、）畫尺寸鏈圖,回路法：畫尺寸鏈圖時，從封閉環(huán)開始用帶單箭頭的線段表示各環(huán)，箭頭僅表示查找組成環(huán)的方向，其中，箭頭方向與封閉環(huán)上箭頭方向一致的環(huán)為減環(huán)，箭頭方向與封閉環(huán)上箭頭方向相反的環(huán)為增環(huán).,（2）判斷增環(huán)、減環(huán),二、分析計算尺寸鏈的任務(wù)和方法,尺寸鏈計算方法有極值法（完全互換法）、大數(shù)互換法（概率法）、修配法和調(diào)整法等。,第三節(jié)極值法計算直線尺寸鏈,極值法(完全互換法)： 從尺寸鏈各環(huán)的最大與最小極限尺寸出發(fā)進行尺寸鏈計算，不考慮各環(huán)實際尺寸的分布情況。按此法計算出來的尺寸加工各組成環(huán)，進行裝配時各組成環(huán)不需挑選或輔助加工，裝配后即能滿足封閉環(huán)的公差要求，即可實現(xiàn)完全互換。,一、基本公式,

17、設(shè)尺寸鏈的總環(huán)數(shù)為n，增環(huán)環(huán)數(shù)為m，A0為封閉環(huán)的基本尺寸，Ai為增環(huán)的基本尺寸，Aj為減環(huán)的基本尺寸，則對于直線尺寸鏈有如下公式:,T0 =,2. 封閉環(huán)的公差,（8-1）,（8-2）,A0min=,A0max=,（1）在尺寸鏈中封閉環(huán)的公差值最大，精度最低。 （2）在建立尺寸鏈時應(yīng)遵循“最短尺寸鏈原則”，使組成環(huán)數(shù)目為最少。,EI0 =,3. 封閉環(huán)的極限偏差,ES0 =,4.,（8-3）,（8-4）,（8-5）,（8-6）,二、校核計算(正計算),例1 如圖a所示的結(jié)構(gòu)，已知各零件的尺寸：A1 = mm，A2 = A5= mm，A3 = mm ，A4 = mm，設(shè)計要求間隙A0為0.10

18、.45mm，試做校核計算。,齒輪部件安裝尺寸鏈圖,解 (1) 確定封閉環(huán)及其技術(shù)要求 由于間隙A0是裝配后自然形成的，所以確定封閉環(huán)為要求的間隙A0。此間隙在0.10.45 mm，即A0 = mm。 (2) 尋找全部組成環(huán)，畫尺寸鏈圖，并判斷增、減環(huán)。 依據(jù)查找組成環(huán)的方法，找出全部組成環(huán)為A1、A2、A4和A5，如圖11-5b所示。依據(jù)“回路法”判斷出A3為增環(huán)，A1、A2、A4和A5皆為減環(huán)。 (3) 計算（校核）封閉環(huán)的基本尺寸 A0 = A3(A1 + A2 + A4 + A5) = 43 mm(30+5+3+5) mm = 0 封閉環(huán)的基本尺寸為0，說明各組成環(huán)的基本尺寸滿足封閉環(huán)的

19、設(shè)計要求。,(4) 計算（校核）封閉環(huán)的極限偏差 ES0 = ES3(EI1 + EI2 + EI4 + EI5)= + 0.18 mm(0.130.0750.040.075)mm= + 0.50mm EI0 = EI3（ES1+ES2+ES4+ES5）= + 0.02 mm( 0 + 0 + 0 + 0 ) = + 0.02mm 于是得： 根據(jù)計算，軸向間隙超出0.10.40mm的范圍，所以此間隙不符合要求。 (5) 計算（校核）封閉環(huán)的公差 T0=T1+ T2+ T3+ T4+ T5 = 0.13 mm + 0.075 mm + 0.16 mm + 0.075 mm + 0.04 mm =

20、 0.48mm 校核結(jié)果表明，封閉環(huán)的上、下偏差及公差均已超過規(guī)定范圍，必須調(diào)整組成環(huán)的極限偏差。,例2 如圖1a所示圓筒，已知外圓A1 = mm，內(nèi)孔尺寸A2 = mm，內(nèi)外圓軸線的同軸度公差為0.02 mm，求壁厚A0。,圖 圓筒尺寸鏈,解 (1) 確定封閉環(huán)、組成環(huán)、畫尺寸鏈圖 采用車外圓和鏜內(nèi)孔的加工工藝來形成圓筒壁厚，因此，壁厚A0是封閉環(huán)。取半徑組成尺寸鏈，此時A1、A2的極限尺寸均按半值計算： mm, mm. 同軸度公差為0.02mm，則允許內(nèi)外圓軸線偏移0.01mm，可正可負。故以A3 = 00.01畫尺寸鏈圖，如圖11-6b所示，依據(jù)“回路法”判斷出A1為增環(huán)，A2為減環(huán)。

21、(2) 求封閉環(huán)的基本尺寸 A0=35mm +030mm = 5mm (3) 求封閉環(huán)的上、下偏差 ES0 = ES1 + ES3EI2 =0.02mm + 0.01mm0 =0.01mm EI0 = EI1 + EI3ES2 =0.06mm0.01mm0.03mm = 0.10mm 所以，壁厚A0 = mm。,例 3 在如圖所示中，已知各零件的基本尺寸為：A1 =30mm，A2 = A5=5mm，A3 =43mm ，彈簧卡環(huán)A4 = mm（標(biāo)準(zhǔn)件），設(shè)計要求間隙A0為0.10.35mm，試用 “等精度法”確定各有關(guān)零件的軸向尺寸的公差和極限偏差。,1）工藝基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)不重合時工藝尺寸的計算

22、 圖20-20（a）表示了某零件高度方向的設(shè)計尺寸。生產(chǎn)上，按大批量生產(chǎn)采用調(diào)整法加工A、B、C面。其工藝安排是前面工序加工A、B面（互為基準(zhǔn)加工），本工序以A面為定位基準(zhǔn)加工C面。因為C面的設(shè)計基準(zhǔn)是B面，定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，所以需進行尺寸換算。所畫尺寸鏈如圖20-20（b）所示。在這個尺寸鏈中，因為調(diào)整法加工可直接保證的尺寸是A2，所以A0只能間接保證。A0是封閉環(huán)， A1 為增環(huán)，A2為減環(huán)。在設(shè)計尺寸中，A1未注公差（精度等級低于IT13），A2需經(jīng)計算才能得到。為了保證A0的設(shè)計要求，按式（20-7），首先必須將A0的公差分配給A1和A2。這里按等公差法進行分配。,直線尺寸鏈在

23、工藝過程中的應(yīng)用,從本例可以看出，A1和A2本沒有公差要求，但由于定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)不重合，就有了公差的限制，增加了加工的難度，封閉環(huán)公差愈小，增加的難度就愈大。,2）中間工序尺寸和公差的計算 例：一個帶有鍵槽的內(nèi)孔，其設(shè)計尺寸如圖20-21（a）所示。該內(nèi)孔有淬火處理的要求，因此有如下工藝安排： （1）鏜內(nèi)孔到49.8+0.046 mm （2）插鍵槽； （3）淬火處理； （4）磨內(nèi)孔，同時保證內(nèi)孔直徑50+0.030 mm和鍵槽深度53.8+0.30 mm兩個設(shè)計尺寸的要求。,插鍵槽工序可采用已鏜孔的下切線為基準(zhǔn)，用試切法保證插鍵槽的深度。這里，插鍵槽深度尚為未知，需經(jīng)計算求出。 磨孔工序應(yīng)

24、保證磨削余量均勻（可按已鏜孔找正夾緊），因此其定位基準(zhǔn)可以認(rèn)為是孔的中心線。這樣，孔50+0.030 mm的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，而鍵槽深度53.8+0.30 mm的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合。 磨孔可直接保證孔的設(shè)計尺寸要求，而鍵槽深度的設(shè)計尺寸就只能間接保證。 有關(guān)工藝尺寸標(biāo)注在圖20-21（b）中，按工藝順序畫工藝尺寸鏈圖如圖20-21（c）所示。,（b）,（c）,在尺寸鏈圖中，鍵槽深度的設(shè)計尺寸A0為封閉環(huán)，A2和A3為增環(huán)，A1為減環(huán)。畫尺寸鏈圖時，先從孔的中心線（定位基準(zhǔn)）出發(fā)，畫鏜孔半徑A1，再以鏜孔下母線為基準(zhǔn)畫插鍵槽深度A2，以孔中心線為基準(zhǔn)畫磨孔半徑A3，最后用鍵槽深度的設(shè)

25、計尺寸A0使尺寸鏈封閉。,本例中看出： （1）按設(shè)計要求鍵槽深度的公差范圍是00.30mm，但是，插鍵槽工序卻只允許按0.0230.285mm的公差范圍來加工。究其原因，仍然是工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合。因此，在考慮工藝安排的時候，應(yīng)盡量使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，否則會增加制造難度。 （2）正確地畫出尺寸鏈圖，并正確地判定封閉環(huán)是求解尺寸鏈的關(guān)鍵。畫尺寸鏈圖時，應(yīng)按工藝順序從第一個工藝尺寸的工藝基準(zhǔn)出發(fā)，逐個畫出全部組成環(huán)，最后用封閉環(huán)封閉尺寸鏈圖。封閉環(huán)有如下特征：封閉環(huán)一定是工藝過程間接保證的尺寸；封閉環(huán)的公差值最大，它等于和組成環(huán)公差之和。,時間定額和提高生產(chǎn)率的工藝途徑,1、時間定額 時

26、間定額：是指在一定生產(chǎn)條件下，完成一道工序所需消耗的時間。它是安排作業(yè)計劃、成本核算、確定設(shè)備數(shù)量、人員編制以及規(guī)劃生產(chǎn)面積的重要依據(jù)。因此，時間定額是工藝規(guī)程的重要組成部分。 時間定額定得過緊，容易誘發(fā)忽視產(chǎn)品質(zhì)量的傾向，或者會影響工人的主動性，創(chuàng)造性和積極性。時間定額定得過松就起不到指導(dǎo)生產(chǎn)和促進生產(chǎn)發(fā)展的積極作用。因此合理地制定時間定額對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本都是十分重要的。,時間定額主要由以下部分組成： （1）基本時間t基。直接改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀、相對位置，以及表面狀態(tài)工材料性質(zhì)等的工藝過程所消耗的時間，稱為基本時間。 （2）輔助時間t輔。為實現(xiàn)工藝過程而必須

27、進行的各種輔助動作所消耗的時間，稱為輔助時間。這里所說的輔助動作包括裝卸工件、開動和停止機床、改變切削用量、測量工件尺寸以及進刀和退刀動作等?；緯r間和輔助時間的總和稱為操作時間，又稱為工序時間。 （3）布置工作地時間t布置。為使加工正常進行，工人照管工作地（如更換刀具、調(diào)整或潤滑機床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的時間，稱為布置工作地時間。又作地點服務(wù)時間，一般按操作時間的2%7%來計算。 （4）休息和自然需要時間t休。工人在工作班內(nèi)，為恢復(fù)體力和滿足自然需要所消耗的時間，稱為休息和自然需要時間，一般按操作時間的2%來計算。 （5）準(zhǔn)備與終結(jié)時間t準(zhǔn)終。工人為了生產(chǎn)一批產(chǎn)品和零、部件，進行準(zhǔn)

28、備和結(jié)束工作所消耗的時間稱為準(zhǔn)備與終結(jié)時間。這里在所說的準(zhǔn)備和結(jié)束工作包括：在加工進行前熟悉工藝文件、領(lǐng)取毛坯、安裝刀具和夾具、調(diào)整機床和刀具等必須準(zhǔn)備的工作。加工一批工件終了后需要拆下和歸還工藝裝備，發(fā)送成品等到結(jié)束工作。如果一批工件的數(shù)量為n ，則每個零件所分?jǐn)偟臏?zhǔn)備與終結(jié)時間為 t準(zhǔn)終。它是一次性的。,工序時間的計算公式： 單件工時定額的計算公式：,2、提高勞動生產(chǎn)率的工藝措施,勞動生產(chǎn)率是指工人在單位時間內(nèi)制造制造產(chǎn)品的數(shù)量，或指用于制造單件產(chǎn)品所消耗的勞動時間。制定工藝規(guī)程時，必須在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，提高勞動生產(chǎn)率和降低產(chǎn)品成本，用最低的消耗，生產(chǎn)更多更好的產(chǎn)品。下面僅就工藝上一些

29、問題進行討論 1）縮短單件時間定額 （1）縮減基本時間。采用高性能刀具，提高切削速度、進給量和切削深度；磨削中采用高速和強力磨削，提高金屬切除率；用幾把對一個零件的幾個表面或用一把復(fù)合刀具對同一個表面現(xiàn)象同進進行加工，由原來 需要的若干工步集中為一個復(fù)合工步，使工步的基本時間全部或部分重合；同時多件加工減少分?jǐn)偟矫總€工件上的基本時間。 （2）縮減輔助時間。盡可能使輔助動作機械化和自動化而減少輔助時間，在大批大量生產(chǎn)中采用氣動、液壓驅(qū)動的高效夾具，減少工件的裝卸時間；采用具有安裝工位的多工位機床，使安裝工件的輔助時間與基本時間部分或全部重合，以減少輔助時間。 （3）縮減工作地點服務(wù)時間。例如采用

30、各種快換刀具、刀具微調(diào)機構(gòu)、專用對刀樣板以及自動換刀裝置等，可以減少刀具的裝卸、對刀所需的時間。采用不重磨硬件持合金刀片。 （4）縮減準(zhǔn)備終結(jié)時間。在中、小批生產(chǎn)中，由于批量小、品種多，準(zhǔn)備終結(jié)時間在單件時間中占有較大比重，因此，應(yīng)設(shè)法使零件通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，以增大批量、或采用成組工藝，采用成組夾具或通用夾具，減少夾具調(diào)整準(zhǔn)備時間。,2）采用先進工藝方法 采用先進工藝或新工藝提高生產(chǎn)率方法有以下幾項： （1）對特硬、特脆、特韌材料及復(fù)雜型面采用特種加工來提高生產(chǎn)率。如用電火花加工鍛模、用電解加工鍛模、線切割加工沖模等，能減少大量鉗工勞動。 （2）在毛坯制造中采用冷擠壓、熱擠壓、粉末冶金、失蠟鑄造

31、、壓力鑄造、精鍛和爆炸成形等新工藝，能提高毛坯精度，減少切削加工，節(jié)約原材料，經(jīng)濟效果十分顯著。 （3）采用少、無切削工藝代替切削加工方法。例如用冷擠壓齒輪代替剃齒，表面粗糙度可達Ra1.25m Ra0.63m ，生產(chǎn)率提高4倍。 4）改進加工方法。如在大批大量生產(chǎn)中采用拉削、滾壓代替銑削、鉸削和磨削，在成批生產(chǎn)中采用精刨、精磨或金剛鏜代替刮研，都能大大提高生產(chǎn)率。例如，某車床主軸銅軸承套采用金剛鏜代替刮研，粗糙度可小于Ra0.16m ，圓柱度誤差小于0.003 mm，裝配后與主軸接觸面積達80%，而生產(chǎn)率提高32倍。 3）進行高效及自動化加工 自動化是提高勞動生產(chǎn)率的一個極為重要的方向。,裝

32、配工藝規(guī)程設(shè)計,如何從零件裝配成機器，零件的精度和產(chǎn)品精度的關(guān)系，以及達到裝配精度的方法，這些都是裝配工藝所要解決的基本問題。裝配是機器生產(chǎn)中的最后一個階段，包括裝配、調(diào)試、精度及性能檢驗、試車等工作。研究工作裝配工藝過程和裝配精度，采用有效的裝配方法，制定出合理的裝配工藝規(guī)程，對保證產(chǎn)品的質(zhì)量有關(guān)十分重要的意義。 機器可以按部件、組件、套件等到組成部分，分級劃分成相對獨立的設(shè)計單元、加工單元和裝配單元。,套件:在一個基準(zhǔn)零件上，裝上一個或若干個零件構(gòu)成一個相互固定連接的裝配單元，稱為套件，它是最小的裝配單元。 組件 :在一個基準(zhǔn)零件上，裝上一個或若干個零件和套件構(gòu)成組件 。,部件：在一個基準(zhǔn)

33、零件上，裝上若干個組件、套件和零件構(gòu)成部件 （總成）。 總裝：在一個基準(zhǔn)零件上，裝上若干個部件、組件、套件和零件構(gòu)成機器。為形成機器而進行的裝配工作稱為總裝。 下方的裝配系統(tǒng)圖表示了裝配過程，是由基準(zhǔn)零件開始，沿水平線自左向右進行裝配，一般將零件畫在上方，把套件、組件、部件畫在下方，其排列的次序就是裝配的次序，如圖21-2所示。圖中的每一方框表示一個零件、套件、組件。每個方框分為3個部分，分別表示名稱、編號和數(shù)量。裝配系統(tǒng)圖清楚地表示了整個機器的結(jié)構(gòu)關(guān)系和裝配工藝過程，是一個很重要的裝配工藝文件。,一、機器的裝配精度,1）幾何精度 幾何精度是指尺寸精度和相對位置精度。 2）運動精度,為什么車床

34、后頂尖的中心比前頂尖的中心高？ 主要是因為： 1）克服工件的重量，當(dāng)工件裝夾后，工件的重量可以壓低后頂尖，為了補償機床的誤差，所以一般情況下要求后頂尖比前頂尖高一點點（相當(dāng)于懸臂梁）。 2）補償導(dǎo)軌的磨損量，機床主軸箱體是固定的，所以它的中心高不會發(fā)生變化，但是頂尖要沿導(dǎo)軌來會移動，前方的導(dǎo)軌有磨損，后頂尖高一點可以補償磨損的厚度,2、影響裝配精度的因素,零件的加工精度 1）機器的精度最終是在裝配時達到的，保證零件的加工精度，其目的在于保證機器的裝配精度 。一般來說，零件的精度愈高，裝配精度則容易保證，但并不是零件精度愈高愈好，這樣會增加產(chǎn)品的成本，并且造成一定的浪費，應(yīng)該根據(jù)裝配精度來分析、

35、控制有關(guān)零件的精度。 2）零件加工精度的一致性對裝配精度有很大影響 。 3）合格的零件不一定能裝出合格的產(chǎn)品。,零件之間的配合要求和接觸質(zhì)量 1）配合質(zhì)量。零件之間的配合要求是指配合面間的間隙量或過盈量，它決定了配合性質(zhì)。間隙量或過盈量決定于相配零件的尺寸及其精度。但對相配表面粗糙度就有相應(yīng)要求，表面粗糙度值大時，會因接觸變形而影響過盈量或間隙量，從而改變配合性質(zhì)。 2）零件之間的接觸質(zhì)量 。零件之間的接觸質(zhì)量是指配合面或連接表面之間的接觸面積大小和接觸位置的要求，它主要影響接觸剛度，即接觸變形，同時也影響配合性質(zhì)。,力、熱、內(nèi)就力等到所引起的零件變形 零件產(chǎn)生的變形的原因很多，有些零件在機械

36、加工后是合格的，但由于裝配不當(dāng)，如裝配過程中的碰撞、壓配合所產(chǎn)生的變形就會影響裝配精度；有些產(chǎn)品在裝配時，由于零件本身自重產(chǎn)生的變形，如機床中，龍門銑床的橫梁，搖臂鉆床的搖臂都會因自重及其上所裝的主軸箱重量產(chǎn)生變形，從而影響裝配精度；有些產(chǎn)品在裝配時精度是合格的，但由于零件加工時零件的表層和里層有內(nèi)應(yīng)力，這種零件裝配后經(jīng)過一段時間或外界條件有變化時可能產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力變形，影響裝配精度；有些產(chǎn)品在靜態(tài)下裝配精度是合格的，但在運動過程中由于摩擦生熱，使某些運動件產(chǎn)生熱變形，影響裝配精度；某些精密儀器、精密機床等是在恒溫條件下裝配的，使用也必須在同一恒溫條件下，否則零件也會產(chǎn)生熱變形而不能保證原來 的裝

37、配精度。,旋轉(zhuǎn)零件的不平衡 在高速旋轉(zhuǎn)的機械中，如發(fā)動機的曲軸和離合器、電機的轉(zhuǎn)子及一些高速旋轉(zhuǎn)軸等都要進行動平衡，以便在裝配時能保證裝配精度，使機器能正常工作，同時還能降低噪音。對一些中速旋轉(zhuǎn)的機器，也要重視動平衡問題，這主要是從工作平穩(wěn)性、不產(chǎn)生振動、提高工作質(zhì)量和壽命等來考慮的。,3、裝配工藝規(guī)程的制定,裝配工藝規(guī)程就是用文件的形式將裝配的內(nèi)容、順序、檢驗等規(guī)定下來，成為指導(dǎo)裝配工作和處理裝配工作中所發(fā)生問題的依據(jù)。它對裝配質(zhì)量的保證、生產(chǎn)率和成本的分析、裝配工作中的經(jīng)驗總結(jié)等都有積極的作用。,裝配工藝規(guī)程的設(shè)計內(nèi)容及制定步驟 ： 1）產(chǎn)品圖紙分析 2）確定生產(chǎn)組織形式 3）裝配順序的決

38、定 4）合理裝配方法的選擇 5）編制裝配工藝文件,二、裝配尺寸鏈,裝配尺寸鏈：在機器的裝配關(guān)系中，由相關(guān)零件的尺寸或相互位置關(guān)系所組成的尺寸鏈。 裝配尺寸鏈與工藝尺寸鏈有所不同。工藝尺寸鏈中所有尺寸都分布在同一個零件上，主要解決零件加工精度問題；而裝配尺寸鏈中每一個尺寸都分布在不同零件上，每個零件的尺寸是一人組成環(huán)，有時兩個零件之間的間隙等也構(gòu)成組成環(huán)，裝配尺寸鏈主要解決套件、組件或部件的裝配精度問題。,1、裝配尺寸鏈的建立,裝配尺寸鏈的建立可以分為3個步驟 ： 判別封閉環(huán)判別組成環(huán)畫出尺寸鏈線圖,1、7接合面,普通車床裝配時要求前后頂尖等高，只允許后頂尖比前頂尖高，這是一個裝配尺寸鏈。,組成

39、環(huán)A1和A3本身又是一個裝配尺寸鏈,裝配尺寸鏈，增減環(huán)判別的原則同工藝尺寸鏈。對于形位誤差組成環(huán)，由于其基本尺寸為零，其增減環(huán)的判定則應(yīng)根據(jù)該裝配尺寸鏈封閉環(huán)的要求及裝配工藝來定。圖21-7（b）所示的裝配尺寸鏈中，a1是前頂尖前后錐的同軸度，當(dāng)其前錐高于后錐時，其誤差值增加將使封閉環(huán)減小，為減環(huán)；當(dāng)其前錐低于后錐時，其誤差值增加將使封閉環(huán)增加，為增環(huán)?？紤]到這項裝配精度要求后頂尖比前頂尖高，同時當(dāng)封閉環(huán)A0增大時可以方便地用減小尾架底板厚度A2來修配，故為增環(huán)較好。但從該環(huán)本身來看可以是增環(huán)，也可以是減環(huán)。 類似問題很多，應(yīng)根據(jù)具體工藝情況來確定。,2、利用裝配尺寸鏈達到裝配精度的方法,在機

40、械產(chǎn)品的各級裝配工作中，用什么裝配方法來達到規(guī)定的裝配精度，特別是怎樣以較低的零件精度達到較高的裝配精度，怎樣以最少的裝配勞動量來達到裝配精度，這是裝配工藝的核心問題。 要解決這一問題，就要根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)技術(shù)條件及產(chǎn)品的性能、結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求來制定具體的裝配方法。合理選擇裝配方法，目前最有效的就是利用裝配尺寸鏈的原理，建立相應(yīng)的裝配尺寸鏈，用不同的裝配工藝方法來達到所要求的裝配精度。 利用裝配尺寸鏈來達到裝配精度的工藝方法一般可以分為4類：互換法、分組互換法、修配法及調(diào)整法。,1）互換法,互換法：零件加工完畢經(jīng)檢驗合格后，進入裝配時不經(jīng)任何調(diào)整和修配就可以達到要求的裝配精度，這種裝配方法就是

41、互換法?；Q法中，又分為完全互換法和不完全互換法。 完全互換法全部合格的零件在進入裝配時，不經(jīng)任何選擇、調(diào)整和修配，都可以達到裝配精度，稱為完全互換法。 完全互換法的特點：裝配容易，工人技術(shù)水平要求不高，裝配生產(chǎn)率高；裝配時間定額穩(wěn)定，易于組織裝配流水線生產(chǎn)，企業(yè)之間的協(xié)作與備品問題易于解決。 這種裝配方法多用于裝配精度不是太高的短（少）環(huán)裝配尺寸鏈,不完全互換法當(dāng)裝配精度要求較高而尺寸鏈的組成環(huán)又較多，如用完全互換法裝配，則勢必使得各組成環(huán)的公差很小，造成加工困難，甚至不可能加工。用極值法來分析，裝配時所選用的零件同時出現(xiàn)極值的幾率是很小的；而所有增環(huán)零件都出現(xiàn)最大值，所有的減環(huán)零件都出現(xiàn)最

42、小值或者所有的增環(huán)零件都出現(xiàn)最小值，所有的減環(huán)零件都出現(xiàn)最大值的幾率就更小。因此可以舍棄這些情況，將組成環(huán)的公差適當(dāng)加大，裝配時有為數(shù)不多的組件、部件或機械制品裝配精度不合格，留待以后再分別進行處理，這種裝配方法稱為不完全互換法。 不完全互換法的基本理論就是用統(tǒng)計法，即按照所有零件出現(xiàn)尺寸分布曲線的狀態(tài)來處理。假如封閉環(huán)的尺寸分布是正態(tài)分布曲線，其尺寸分散范圍3，則制品的合格品率有99.73%，也就是有0.27%的制品不能達到裝配精度要求或不能裝配。 不完全互換法的特點是可以擴大組成環(huán)的公差并保證封閉環(huán)的精度，但有部分制品要進行返修，因此多用于生產(chǎn)節(jié)奏不是很嚴(yán)格的大批量生產(chǎn)中。例如，機床制造業(yè)

43、及儀器儀表制造業(yè)中用不完全互換裝配法較多。又由于統(tǒng)計法對精度不太高的長不尺寸鏈比較有利，故不完全互換法多用于裝配精度不是太高而環(huán)數(shù)又比較多的裝配尺寸鏈中,2）分組互換法,當(dāng)封閉環(huán)的精度要求很高，用完全互換法或不完全互換法解裝配尺寸鏈時，組成環(huán)的公差非常小，使加工十分困難而又不經(jīng)濟。這時可將組成環(huán)公差增大若干倍（一般為36倍），使組成環(huán)零件能按經(jīng)濟公差加工，然后再通過零件測量將各組成環(huán)按原公差大小分組，按相應(yīng)組進行裝配，這就是分組互換法。 這種方法實質(zhì)仍是互換法，只不過是按組互換，它既能擴大各組成環(huán)的公差，又能保證裝配精度的要求。 采用分組互換法必須要保證在裝配中各組的配合精度和配合性質(zhì)（間隙或

44、過盈）與原來的要求相同 。,分組互換法的特點是：,一般只用于組成環(huán)公差都相等的裝配尺寸鏈。 零件分組后，應(yīng)保證裝配時能夠配套。如果組成環(huán)的尺寸分布曲線都是正態(tài)分布曲線，則可以配套裝配。如果組成環(huán)的尺寸分布不是正態(tài)分布曲線，如圖21-10所示，則將產(chǎn)生各組零件數(shù)不等而不能配套。實際生產(chǎn)中這種情況是經(jīng)常出現(xiàn)的，容易造成制品的積壓，有時甚至要下達專門任務(wù)來解決。 分組數(shù)不宜太多，分組數(shù)就是公差擴大的倍數(shù)，分組數(shù)多表示公差擴大倍數(shù)多，這將使裝配組織工作變得復(fù)雜。因為零件的尺寸測量、分類、保管、運輸都必須有條不紊，必須有一套科學(xué)管理的方法。因此分組數(shù)辦要使零件制造精度達到經(jīng)濟精度就可以了。 分組互換法多

45、用于封閉環(huán)精度要求較高的短環(huán)尺寸鏈。一般組成環(huán)只有23個，因此應(yīng)用范圍較窄，通常用于汽車、拖拉機制造業(yè)及軸承制造業(yè)等大批量生產(chǎn)中。,舉例汽車發(fā)動機中活塞、活塞銷和連桿的分組裝配,3）修配法,在環(huán)數(shù)較多的尺寸鏈中，當(dāng)封閉環(huán)的精度要求較高時，用互換法來裝配，勢必使組成環(huán)的公差很小，增加機械加工的難度并影響經(jīng)濟性，這時可以采用修配法來裝配，即將各組成環(huán)按經(jīng)濟公差制造，選定一個組成環(huán)為修配環(huán)（稱補償環(huán)），在裝配線時進行修配該環(huán)的尺寸來滿足封閉的精度要求。因此修配法的實質(zhì)是擴大組成環(huán)的公差，在裝配時逐個修配來達到裝配精度，所以此裝配法是不能互換的。 修配法中，主要問題有修配環(huán)的選擇、修配量的計算及修配環(huán)

46、基本尺寸的計算等。,例21-1 前述的普通車床前后頂尖與導(dǎo)軌的等高度，是一個多環(huán)尺寸鏈，在生產(chǎn)中將它簡化為一個四環(huán)尺寸鏈,4）調(diào)整法,上述的裝配尺寸鏈分析，在方法上都是數(shù)學(xué)、幾何方面的的分析，而實際上機器在工作過程中，會受到許多因素的影響，如由于重力、切削力及振動等所引起的受力變形。由于環(huán)境條件、運轉(zhuǎn)摩擦等所引起的受熱變形，都會使尺寸鏈在理論上的計算什與實際情況有出入。因此還應(yīng)進行動態(tài)尺寸鏈的研究。例如，機床動剛度的變化必然對尺寸鏈產(chǎn)生影響；機床的導(dǎo)軌考慮到磨損，面設(shè)計成微凸形；銑床的升降臺考慮到它上面工作臺、回轉(zhuǎn)盤及床鞍的重量而設(shè)計成前面高一些；車床考慮到尾架的剛度較低，設(shè)計時使后頂尖中心線距床面的高度略大于主軸箱前頂尖中心線距床面的高度。這些問題都應(yīng)在尺寸鏈中有進一步的反映。,