一：機械加工工藝規程設計的內容及步驟
|
1.分析零件圖和產品裝配圖；
2.對零件圖和裝配圖進行工藝審查；
3.由今生產綱領研究零件生產類型；
4.確定毛坯；
5.擬定工藝路線；
|
|
|
6.確定各工序所用機床設備和工藝裝備(含刀具、夾具、量具、輔具等)，對需要改裝或重新設計的專用工藝裝備要提出設計任務書。
7.確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差；
8.確定各工序的技術要求及檢驗方法；
9.確定各工序的切削用量和工時定額；
10.編制工藝文件。
|
二：工藝路線的擬訂
擬訂工藝路線是設計工藝規程最為關鍵的一步，需順序完成以下幾個方面的工作。
|
內容
|
原則
|
原則說明
|
具體實例
|
|
選
擇
定
位
基
準
|
精
基
準
的
選
擇
原
則
|
基準重合原則
|
應盡可能選擇被加工表面的設計基準為精基準，這樣可以避免由于基準不重合引起的定位誤差。
|
————
|
|
統一基準原則
|
應盡可能選擇用同一組精基準加工工件上盡可能多的加工表面，以保證各加工表面之間的相對位置關系。
|
例如，加工軸類零件時，一般都采用兩個頂尖孔作為統一精基準來加工軸類零件上的所有外圓表面和端面，這樣可以保證各外圓表面間的同軸度和端面對軸心線的垂直度。
|
|
互為基準原則
|
當工件上兩個加工表面之間的位置精度要求比較高時，可以采用兩個加工表面互為基準反復加工的方法。
|
例如，車床主軸前后支承軸頸與主軸錐孔間有嚴格的同軸度要求，常先以主軸錐孔為基準磨主軸前、后支承軸頸表面，然后再以前、后支承軸頸表面為基準磨主軸錐孔，最后達到圖紙上規定的同軸度要求。
|
|
自為基準原則
|
一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均勻，常以加工表面自身為基準
|
圖示為在導軌磨床上磨床身導軌表面，被加工床身1通過楔鐵2支承在工作臺上，縱向移動工作臺時，輕壓在被加工導軌面上的百分表指針便給出了被加工導軌面相對于機床導軌的不平行度讀數，根據此讀數操作工人調整工件1底部的4個楔鐵，直至工作臺帶動工件縱向移動時百分表指針基本不動為止，然后將工件1夾緊在工作臺上進行磨削。
|
|
|
在導軌磨床上磨床身導軌面
|
|
粗
基
準
的
選
擇
原
則
|
保證零件加工表面相對于不加工表面具有一定位置精度的原則
|
被加工零件上如有不加工表面應選不加工面作粗基準，這樣可以保證不加工表面相對于加工表面具有較為精確的相對位置
|
圖示套筒法蘭零件，表面為不加工表面，為保證鏜孔后零件的壁厚均勻，應選表面作粗基準鏜孔、車外圓、車端面。當零件上有幾個不加工表面時，應選擇與加工面相對位置精度要求較高的不加工表面作粗基準。
|
|
|
套筒法蘭加工實例
|
|
合理分配加工余量的原則
|
從保證重要表面加工余量均勻考慮，應選擇重要表面作粗基準。
|
在床身零件中，導軌面是最重要的表面，它不僅精度要求高，而且要求導軌面具有均勻的金相組織和較高的耐磨性。由于在鑄造床身時，導軌面是倒扣在砂箱的最底部澆鑄成型的，導軌面材料質地致密，砂眼、氣孔相對較少，因此要求加工床身時，導軌面的實際切除量要盡可能地小而均勻，故應選導軌面作粗基準加工床身底面，然后再以加工過的床身底面作精基準加工導軌面，此時從導軌面上去除的加工余量可較小而均勻。
|
|
|
|
|
床身加工粗基準選擇
|
|
便于裝夾的原則
|
為使工件定位穩定，夾緊可靠，要求所選用的粗基準盡可能平整、光潔，不允許有鍛造飛邊、鑄造澆冒口切痕或其它缺陷，并有足夠的支承面積。
|
————
|
|
粗基準一般不得重復使用的原則
|
在同一尺寸方向上粗基準通常只允許使用一次，這是因為粗基準一般都很粗糙，重復使用同一粗基準所加工的兩組表面之間位置誤差會相當大，因此，粗基一般不得重復使用。
|
————
|
|
表
面
加
工
方
法
的
選
擇
|
在選擇加工方法時，首先根據零件主要表面的技術要求和工廠具體條件，先選定它的最終工序方法，然后再逐一選定該表面各有關前導工序的加工方法。
|
同一種表面可以選用各種不同的加工方法加工，但每種加工方法所能獲得的加工質量、加工時間和所花費的費用卻是各不相同的，工程技術人員的任務，就是要根據具體加工條件(生產類型、設備狀況、工人的技術水平等)選用最適當的加工方法，加工出合乎圖紙要求的機器零件。具有一定技術要求的加工表面，一般都不是只通過一次加工就能達到圖紙要求的，對于精密零件的主要表面，往往要通過多次加工才能逐步達到加工質量要求。
|
例如，加工一個精度等級為IT6、表面粗糙度Ra為0.2μm的鋼質外圓表面，其最終工序選用精磨，則其前導工序可分別選為粗車、半精車和粗磨。主要表面的加工方案和加工工序選定之后，再選定次要表面的加工方案和加工工序。
|
|
加
工
階
段
的
劃
分
|
粗加工階段
|
將零件的加工過程劃分為加工階段的主要目的是：
(1)保證零件加工質量；
(2)有利于及早發現毛坯缺陷并得到及時處理；
(3)有利于合理利用機床設備。
此外，將工件加工劃分為幾個階段，還有利于保護精加工過的表面少受磕碰損壞。
|
————
|
|
半精加工階段
|
|
精加工階段
|
|
光整加工階段
|
|
工
序
的
集
中
與
分
散
|
工序集中原則
|
按工序集中原則組織工藝過程，就是使每個工序所包括的加工內容盡量多些，將許多工序組成一個集中工序，最大限度的工序集中，就是在一個工序內完成工件所有表面的加工。
|
傳統的流水線、自動線生產基本是按工序分散原則組織工藝過程的，這種組織方式可以實現高生產率生產，但對產品改型的適應性較差，轉產比較困難。
|
|
工序分散原則
|
按工序分散原則組織工藝過程，就是使每個工序所包括的加工內容盡量少些，最大限度的工序分散就是每個工序只包括一個簡單工步。
|
采用數控機床、加工中心按工序集中原則組織工藝過程，生產適應性反而好，轉產相對容易，雖然設備的一次性投資較高，但由于有足夠的柔性，仍然受到愈來愈多的重視。
|
|
工
序
順
序
的
安
排
|
機械加工工序的安排
|
先加工定位基準面，再加工其它表面
|
————
|
|
先加工主要表面，后加工次要表面
|
|
先安排粗加工工序，后安排精加工工序
|
|
先加工平面，后加工孔
|
|
熱處理工序及表面處理工序的安排
|
為改善工件材料切削性能安排的熱處理工序，例如，退火、正火、調質等，應在切削加工之前進行。
|
為消除工件內應力安排的熱處理工序，例如，人工時效、退火等，最好安排在粗加工階段之后進行。為了減少運輸工作量，對于加工精度要求不高的工件也可安排在粗加工之前進行。對于機床床身、立柱等結構較為復雜的鑄件，在粗加工前后都要進行時效處理(人工時效或自然時效)，使材料組織穩定，日后不再有較大的變形產生。為提高工件表面耐磨性、耐蝕性安排的熱處理工序以及以裝飾為目的而安排的熱處理工序，例如鍍鉻、鍍鋅、發蘭等，一般都安排在工藝過程最后階段進行。
|
|
其它工序的安排
|
為保證零件制造質量，防止產生廢品，需在下列場合安排檢驗工序：1)粗加工全部結束之后；2)送往外車間加工的前后；3)工時較長和重要工序的前后；4)最終加工之后。除了安排幾何尺寸檢驗工序之外，有的零件還要安排探傷、密封、稱重、平衡等檢驗工序。
|
零件表層或內腔的毛刺對機器裝配質量影響甚大，切削加工之后，應安排去毛刺工序。零件在進入裝配之前，一般都應安排清洗工序。工件內孔、箱體內腔易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附著在工件表面上，要注意清洗。在用磁力夾緊工件的工序之后，要安排去磁工序，不讓帶有剩磁的工件進入裝配線。
|
|
機床設備與工藝裝備的選擇
|
所選機床設備的尺寸規格應與工件的形體尺寸相適應，精度等級應與本工序加工要求相適應，電機功率應與本工序加工所需功率相適應，機床設備的自動化程度和生產效率應與工件生產類型相適應。工藝裝備的選擇將直接影響工件的加工精度、生產效率和制造成本，應根據不同情況適當選擇。在中小批生產條件下，應首先考慮選用通用工藝裝備(包括夾具、刀具、量具和輔具)；在大批大量生產中，可根據加工要求設計制造專用工藝裝備。機床設備和工藝裝備的選擇不僅要考慮設備投資的當前效益，還要考慮產品改型及轉產的可能性，應使其具有足夠的柔性。
|
三：加工余量
（一)概述
用材料去除法制造機器零件時，一般都要從毛坯切除一層層材料之后最后才能得到符合圖紙規定要求的零件。坯上留作加工用的材料層，稱為加工余量。加工余量又有總余量和工序余量之分。某一表面毛坯尺寸與零件設計尺寸之差稱為總余量，以Zo表示。該表面加工相鄰兩工序尺寸之差稱為工序余量Zi。總余量Z0與工序余量Zi的關系可用下式表示：
|
|
式中：n—某一表面所經歷的工序數。
|
|
|
|
單邊余量與雙邊余量
|
被包容面加工工序余量及公差
|
工序余量有單邊余量和雙邊余量之分。對于非對稱表面，其加工余量用單邊余量Zb表示：
Zb＝la-lb 式中：Zb—本工序的工序余量； lb—本工序的基本尺寸； la—上工序的基本尺寸。
對于外圓與內圓這樣的對稱表面，其加工余量用雙邊余量2Zb表示，
對于外圓表面有：2Zb＝da-db；對于內圓表面有：2Zb＝Db－Da
由于工序尺寸有偏差，故各工序實際切除的余量值式變化的，因此工序余量有公稱余量（簡稱余量）、最大余量Zmax、最小余量Zmin之分，對于上圖所示被包容面加工情況，本工序加工的公稱余量：Zb＝la-lb
公稱余量的變動范圍：TZ＝Zmax—Zmin＝Tb＋Ta 式中：Tb—本工序工序尺寸公差； Ta—上工序工序尺寸公差。
工序尺寸公差一般按“入體原則”標注。對被包容尺寸(軸徑)，上偏差為0，其最大尺寸就是基本尺寸；對包容尺寸（孔徑、鍵槽）、下偏差為0，其最小尺寸就是基本尺寸。
|
(二)影響加工余量的因素
（1）上工序留下的表面粗糙度值Ry(表面輪廓最大高度)和表面缺陷層深度
（2）上工序的尺寸公差Ta
（3）Ta值沒有包括的上工序留下的空間位置誤差ea
（4）本工序的裝夾誤差εb
|
|
（三）加工余量的確定——計算法、查表法和經驗估計法
四、工序尺寸及其公差的確定
零件圖上所標注的尺寸公差是零件加工最終所要求達到的尺寸要求，工藝過程中許多中間工序的尺寸公差，必須在設計工藝過程中予以確定。工序尺寸及其公差一般都是通過解算工藝尺寸鏈確定的，為掌握工藝尺寸鏈計算規律，這里先介紹尺寸鏈的概念及尺寸鏈計算方法，然后再就工序尺寸及其公差的確定方法進行論述。
（一）尺寸鏈及尺寸鏈計算公式
1.尺寸鏈的定義
在工件加工和機器裝配過程中，由相互連接的尺寸形成的封閉尺寸組，稱為尺寸鏈。
|
圖示工件如先以A面定位加工C面，得尺寸A1然后再以A面定位用調整法加工臺階面B，得尺寸A2，要求保證B面與C面間尺寸A0；A1、A2和A0這三個尺寸構成了一個封閉尺寸組，就成了一個尺寸鏈。組成尺寸鏈的每一個尺寸，稱為尺寸鏈的環。尺寸鏈中凡屬間接得到的尺寸稱為封閉環，在圖b所示尺寸鏈中，A0是間接得到的尺寸，它就是圖b所示尺寸鏈的封閉環。尺寸鏈中凡屬通過加工直接得到的尺寸稱為組成環，尺寸鏈中A1與A2都是通過加工直接得到的尺寸，A1、A2都是尺寸鏈的組成環。組成環按其對封閉環的影響又可分為增環和減環。當其它組成環的大小不變，若封閉環隨著某組成環的增大而增大，則此組成環就稱為增環；若封閉環隨著某組成環的增大而減小，則此組成環就稱為減環；在圖b所示尺寸鏈中，A1是增環，A2是減環。
|
|
|
尺寸鏈示例
|
2.尺寸鏈的分類
按尺寸鏈在空間分布的位置關系，可分為直線尺寸鏈、平面尺寸鏈和空間尺寸鏈。
3.尺寸鏈的計算
尺寸鏈計算有正計算、反計算和中間計算等三種類型。已知組成環求封閉環的計算方式稱作正計算；已知封閉環求各組成環稱作反計算；已知封閉環及部分組成環，求其余的一個或幾個組成環，稱為中間計算。
尺寸鏈計算有極值法與統計法兩種。用極值法解尺寸鏈是從尺寸鏈各環均處于極值條件來求解封閉環尺寸與組成環尺寸之間關系的。用統計法解尺寸鏈則是運用概率論理論來求解封閉環尺寸與組成環尺寸之間關系的。
4.極值法解尺寸鏈的計算公式
|
機械制造中的尺寸公差通常用基本尺寸(A)、上偏差(ES)、下偏差(EI)表示，還可以用最大極限尺寸(Amax)與最小極限尺寸(Amin)或基本尺寸(A)、中間偏差(Δ)與公差(T)表示，它們之間的關系參見圖。
（1）封閉環基本尺寸Ao等于所有增環基本尺寸（Ap）之和減去所有減環基本尺寸（Aq）之和，即
式中：m—組成環數； k—增環數；
ξi—第i組成環的尺寸傳遞系數，對直線尺寸鏈而言，增環的ξi＝1，減環的ξi＝－1。
（2）環的極限尺寸 Amax＝A＋ES Amin＝A－EI
（3）環的極限偏差 ES＝Amax－A EI＝A－Amin
|
|
|
基本尺寸、極限偏差、公差與中間偏差
|
（4）封閉環的中間偏差
式中：Δi—第i組成環的中間偏差。
（5）封閉環公差
（6）組成環中間偏差 Δi＝(ESi＋EIi)/2
（7）封閉環極限尺寸
（8）封閉環極限偏差
5.統計法解直線尺寸鏈基本計算公式
機械制造中的尺寸分布多數為正態分布，但也有非正態分布，非正態分布又有對稱分布與不對稱分布。統計法解算尺寸鏈的基本計算公式除可應用極限法解直線尺寸鏈的有些基本公式外，尚有以下兩個基本計算公式：
|
（1）封閉環中間偏差
|
|
|
|
（2）封閉環公差
|
|
|
式中：ei—第i組成環尺寸分布曲線的不對稱系數；
eiTi/2—第i組成環尺寸分布中心相對于公差帶的偏移量；
ko—封閉環的相對分布系數；
ki—第i組成環的相對分布系數。
|
|
|
不同分布曲線的e值與k值
|
(二)幾種工藝尺寸鏈的分析與計算
1.定位基準與設計不重合時工序尺寸公差的計算
2.一次加工滿足多個設計尺寸要求時工序尺寸及其公差的計算
3.用工藝尺寸圖表追跡法計算工序尺寸和余量
|
在制定工藝過程或分析現行工藝時，經常會遇到既有基準不重合得工藝尺寸換算，又有工藝基準的多次轉換，還有工序余量變化得影響，整個工藝過程中有著較復雜的基準關系和尺寸關系。為了經濟合理地完成零件的加工工藝過程，必須制定一套正確而合理的工藝尺寸。在這種情況下，可以應用上述單個尺寸鏈來逐個解算，也可以用圖表追跡法或稱公差表法綜合求出。
|
|
圖示一個套類零件有關軸向表面的工藝過程是：
工序1.以大端面A定位，車小端面D，保證全長工序尺寸A1±T（A1）/2；車小外圓到B,保證M。
工序2.以小端面D定位，精車大端面A，保證全長工序尺寸為A2±T（A2）/2；鏜大孔，保證到C面的孔深工序尺寸為A3±T（A3)/2。
工序3.以小端面D定位，磨大端面A，保證全長尺寸A4＝L。
|
|
|
|
工序尺寸追跡法具體過程
(FLASH動畫）
|
五：時間定額
時間定額指在一定生產條件下規定生產一件產品和完成一道工序所需消耗的時間。由基本時間（tm）、輔助時間（ta)、布置工作地時間（ts）、休息和生理需要時間（tr）和準備與終結時間（tbe）。其中：單件時間tp=tm+ta+ts+tr，單件計算時間tpc=tp+tbe/m 。
六：工藝方案的經濟分析
經濟分析即通過比較各種不同工藝方案的生產成本，選出其中最為經濟的加工方案。生產成本包括兩部分費用，一部分費用與工藝過程直接有關，另一部分費用與工藝過程不直接有關。與工藝過程直接有關的費用稱為工藝成本，工藝成本約占零件生產成本的70%～75%。對工藝方案進行經濟分析時，只要分析與工藝過程直接有關的工藝成本即可，因為在同一生產條件下與工藝過程不直接有關的費用兩相比方案基本上是相等的。
