第2章機械加工工藝規程的設計第一節概述第二節機械加工的工藝過程設計第三節機械加工的工序設計第四節計算機輔助工藝過程設計第五節工藝過程的消費率和經濟性第一節概述機械加工工藝規程是規定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。通常，機械加工工藝規程是用規定的表格或卡片等方式描畫了某種詳細消費條件下，最合理或較合理的工藝過程和操作方法。機械加工工藝規程是指點機械零件消費的技術文件，而且是一切有關消費人員都應嚴厲執行、仔細貫徹的具有約束力文件。工藝規程是在總結實際閱歷的根底上，根據科學的實際和必要的工藝實驗后制定的，反映了加工中的客觀規律。經過審批確定下來的機械加工工藝規程，不得隨意變卦，假設要修正與補充，那么必需經過仔細討論和重新審批。一、機械加工工藝規程的作用1.機械加工工藝規程的作用機械工藝規程在指點消費上發揚重要作用，主要表達在如下幾個方面：〔1〕工藝規程是指點消費的主要技術文件機械加工工藝規程是指點現場消費的根據，一切從事機械零件消費的人員都要嚴厲、仔細地貫徹執行，用它指點消費可以實現優質、高產和低本錢?！?〕工藝規程是消費組織和管理任務的根本根據在消費管理中，產品投產前原資料及毛坯的供應、通用工藝配備的預備、機床負荷調整、公用工藝配備設計制造、作業方案編排、勞動力的組織及消費本錢核算等都要以工藝規程作為根本根據。工藝配備是指機械零件加工時所運用的刀具、夾具、量檢具、模具等各種工具的總稱?！?〕工藝規程是新、擴建工廠或車間的根本資料在新建或擴建工廠、車間時，需求工藝規程才干準確地確定所需機床種類和數量，工廠或車間的面積，機床的平面布置，消費工人的工種、等級、數量，以及各輔助部門的安排。2.制定機械加工工藝規程的原那么通常，制定機械加工工藝規程應遵照如下原那么：〔1〕機械加工工藝規程制定應保證零件設計圖樣上一切技術要求可以實現。在編制機械加工工藝規程時，假設發現設計圖樣上某一技術要求不適當，需向設計部門提出建議并與之協商，不可擅自修正設計圖樣或不按設計圖樣上的要求去做?！?〕機械加工工藝規程制定應必需能滿足消費綱領的要求。〔3〕在滿足技術要求和消費綱領要求的前提下，所制定機械加工工藝規程應使消費本錢最低?！?〕機械加工工藝規程制定應留意減輕工人的勞動強度，保證消費平安。3.制定機械加工工藝規程的原始資料制定機械加工工藝規程需求根據必要原始資料，主要包括如下幾個方面：〔1〕產品的設計圖〔包括裝配圖、零件圖及必要設計技術文件等〕；〔2〕產品的驗收質量規范；〔3〕產品的消費綱領和消費類型；〔4〕現有消費條件；〔5〕各種有關技術手冊、規范及其它指點性文件資料。二、機械加工工藝規程的制定程序機械加工工藝規程是指點消費的約束性技術文件，它的編制須按照一定的程序步驟，并包含特定內容。機械加工工藝規程制定過程與步驟大體如下：〔1〕機械加工工藝性審查閱讀機器產品設計圖紙，了解機器產品的用途、性能和任務條件，熟習零件在機器中的位置和作用。審查設計圖紙的完好性、一致性；審查設計圖紙的構造工藝性；審查圖樣標注的合理性；審查資料選用的合理性。〔2〕毛坯選擇毛坯選擇需求思索零件的構造、作用、消費綱領，還必需留意零件毛坯制造的經濟性和消費條件?！?〕機械加工工藝道路擬定這是制定機械加工工藝規程的中心。其主要內容有：確定加工定位基準；確定工序劃分采用工序集中原那么還是工序分散原那么；確定各加工外表的加工方法；將機械加工工藝過程劃分為幾個加工階段；安排加工順序以及安排熱處置、檢驗和其它工序等。〔4〕工序設計為各工序選擇機床及工藝配備，對需求改裝或重新設計的公用工藝配備應提出詳細設計義務書；確定零件加工過程中工序或工步的切削用量；根據圖紙要求和工藝道路，確定各工序的加工余量、計算工序尺寸和公差；繪制工序簡圖。根據圖紙和技術要求，確定各主要工序的技術要求和檢驗方法。確定消費過程中各道工序的時間定額。〔5〕填寫工藝文件根據規定工藝文件格式，填寫工藝規程內容。包括對工藝規程審查和同意簽字等內容。機械加工工藝規程方式機械加工工藝規程的詳盡程度與消費類型、零件的設計精度、零件加工工藝過程的自動化程度、零件及工序的重要程度等有關。普通情況，采用普通加工方法的單件小批消費機械加工工藝設計，只需編制簡單的機械加工工藝過程卡，工藝過程卡見表2.1。大批大量消費類型要求進展嚴密、細致的機械加工工藝設計任務，因此各工序都要編制工序卡，工序卡參見表2.2。對有調整要求的工序要編制調整卡，檢驗工序要編制檢驗卡。在批量消費零件的機械加工工藝設計中，根據消費組織管理的完備程度和產品的批量適當確定機械加工工藝規程的復雜程度。對于加工精度要求高的關鍵零件的關鍵工序，即使是普通加工方法的單件小批消費也應制定較詳細的機械加工工藝規程(包括填寫工序卡和檢驗卡等)，以確保產質量量。不論消費類型如何，數控加工工藝過程設計都必需編制詳細的數控加工工藝文件，完成數控加工編程任務。三、零件的構造工藝性及毛坯選擇同一產品可以有多種不同構造,所需破費的加工量也不大一樣。所謂構造工藝性是指所設計的產品在能滿足運用要求的前提下，制造的可行性和經濟性。也就是機器的和零件的構造能否便于加工，裝配和維修。即在滿足機器任務性能的前提下能順應經濟、高效制造過程的需求，到達優質、高產、低本錢。〔一〕、構造工藝性因齒間的軸向間隔很小、因此小齒圈不能用滾齒加工、只能用插齒加工；又因插斜齒需公用螺旋導軌，因此它的構造工藝性不好。假設能采用電子束焊，先分別滾切兩個齒輪，再將它們焊成一體，這樣的制造工藝就較好，且能縮短齒輪間的軸向尺寸。例如雙聯斜齒輪的加工由此可見，構造對工藝有著重要的影響。益處：構造要素規范化，節約工具，減少工藝配備的任務，簡化工藝配備。尺寸一致：加工尺寸應能采用規范刀具加工。減少刀具規格，防止專門制備工具。零件尺寸規格規范化工藝性差工藝性好工藝性差工藝性好1.零件構造無法加工或幾乎無法加工零件構造工藝性最差的情況是零件構造致使零件無法加工或幾乎無法加工，表2.3給出了兩個例子。這種情況是不能接受的，必需對零件構造進展修正。2.零件構造可以加工，但是加工非常困難零件構造工藝性較差的情況是零件可以加工，但是零件構造致使零件加工非常困難，表2.4給出了兩個例子。由于客觀緣由呵斥零件難加工情況出如今原理驗證樣機或單件消費中，有時這種難加工零件構造是可以接受的。但是對于批量消費，這種情況是不能接受的。難加工零件構造必需進展修正。零件構造可以加工，但是加工非常困難3.零件構造加工不存在技術妨礙，但是經濟性不好零件構造工藝性稍差的情況是零件加工不存在技術妨礙，但是零件加工的經濟性不好，表2.5給出了兩個例子。在大批大量消費中，即使是客觀緣由呵斥上述零件構造工藝性問題出現，也是不可以長期被接受的，必需逐漸設法改良。其它情況下出現零件構造工藝性不影響加工，但經濟性不好問題能否被接受，尚需詳細分析。零件構造加工不存在技術妨礙，但是經濟性不好4.非常規加工方法對零件構造工藝性的影響較多非常規加工方法曾經用于消費實際，一些企業也配備了非常規加工設備。因此判別零件構造工藝性時亦應該思索非常規加工方法對零件構造設計帶來很大的影響。對于傳統機械加工手段來說，對方孔、小孔、深孔、彎孔、窄縫等被以為是工藝性很“差〞的典型，有時甚至以為它們是機械設計的禁區。非常規加工方法的改動了這種判別規范。對于電火花穿孔、電火花線切割工藝來說，加工方孔和加工圓孔的難易程度是一樣的。當企業具備了非常規加工設備時，對構造工藝性好與壞的斷定規范不能延續原有的傳統規范，需求采用新的斷定規范。例如噴油嘴小孔、噴絲頭小異形孔、渦輪葉片大量的小深孔和窄縫、靜壓軸承、靜壓導軌的內油腔等采用電加工后變難為易了。非常規加工方法使零件構造中可以采用小孔、小深孔、深槽和窄縫。需求指出：與傳統加工方法相比較，非常規加工方法目前還普遍存在加工效率低、加工本錢高，以及需求公用設備等問題。機械零件制造手段還是普遍以傳統機械加工方式為主。〔二〕毛坯選擇零件資料選用合理性是經過選用零件適當的制造資料，可以使零件具有足夠機械性能等滿足設計要求，使零件具有良好的機械制造工藝性，使零件制造過程和消費組織較為便利；并降低零件乃至機器制造本錢。通常，零件資料選用任務在圖紙設計時曾經完成，鑒于零件資料選用的重要性以及零件資料選用與機械制造關系非常親密，在工藝審查時需求對零件資料選用進展必要復核任務。零件選用資料的工藝審查，普通從如下幾個方面思索：1．選用資料的機械性能零件資料選用的首要規范就是資料的機械性能必需滿足零件的功能要求。工藝審查零件資料選用主要是復核圖紙設計選用金屬資料在工廠現有消費條件下，能否到達零件設計要求和到達整機功能要求。2．選用資料的工藝性 資料工藝性的可以從毛坯制造〔鑄造，鍛造，焊接、切板，切棒〕、機械加工、熱處置、以及外表處置等多個方面衡量。普通地，鑄造資料的工藝性能是指資料的液態流動性、收縮率、偏析程度及產生縮孔的傾向性等。鍛造資料的工藝性是指資料的延展性、熱脆性及冷態和熱態下塑性變形的才干等。焊接資料的工藝性是指資料的可焊性及焊縫產生裂紋的傾向性等。資料的熱處置工藝性是指資料的可淬性、淬火變形傾向性及熱處置介質對資料的浸透才干等。冷加工工藝性是指資料的硬度、切削性、冷作硬化程度及切削后能夠到達外表粗糙度等。在資料的工藝性方面，工藝審查需求復核選用資料能否可以高效、低本錢開展零件消費。特別關注熱處置前后資料的機械性能變化、機械加工性能變化及熱處置變形量等對機械加工工藝規程編制的影響。3.選用資料的經濟性零件資料選用的經濟性需求從資料本身的價錢和資料的加工費用兩個方面權衡。在滿足性能和功能要求時，優先采用價廉資料，優先采用加工費低的資料。留意采用組合構造可以節約貴重資料。例如切削刀具采用組合構造，刀刃與刀桿采用不同材質。留意經過構造設計和選用先進加工方法提高資料利用率。零件選用資料過于優良，實踐上也是一種浪費。4．選用資料的供應情況零件選材恰當與否還應思索到當前本地的資料供應情況和本企業庫存資料情況等等。為了減少供應費用，簡化供應和儲存的資料種類，對于單件小批量消費的零件，應盡能夠地減少選用資料種類和規格。一、機械加工工藝過程的組成1.工序、工步和走刀

①工序：一個或一組工人，在一個任務地對同一個或同時幾個工件所延續完成的那一部分工藝過程。它是組成工藝過程的根本單元。

一組〔個〕工人一個任務地〔指機床〕同一工件延續地加工工序包括四要素四要素任何一個改動都將視為不同工序?！踩鐭崽幹煤笤僖淮位氐酵蝗蝿盏亍?。第二節機械加工的工藝過程設計②工步：在加工外表〔或裝配時的銜接外表〕不變、加工〔或裝配〕工具不變和切削用量不變的情況下，所延續完成的那一部分工序。加工外表不變〔可以是單個外表或組合外表〕工具不變〔四角刀架，換刀〕切削用量工步包括三要素③走刀：(任務行程)在一個工步中，有時資料要分幾次去除，那么其切去一層資料稱為一次走刀。工藝規程中常不包含走刀，但對加工量影響大的場所，應規定走刀〔余量〕。加工方案一小批量消費：車—銑、去毛刺加工方案二大批量消費：1、粗車小端面、外圓、倒角2、粗車大端面、外圓、倒角3、精車小外圓4、精車大外圓5、銑鍵槽、去毛刺為簡化工藝文件，對于那些延續進展的假設干個一樣的工步，通常都看作一個工步。如圖加工的零件，在同一工序中，延續鉆四個Ф5mm的孔，就可看作一個工步。為了提高消費率，用幾把刀具同時參與切削幾個外表，這也可看作一個工步，稱為復合工步。端面或鉆兩端中心孔，它們都是復合工步。例如：銑端面、鉆中心孔，每個工位都是用兩把刀具同時銑兩立軸轉塔車床回轉刀架上的復合工步刨平面復合工步組合銑刀銑平面復合工步鉆、擴孔復合工步提示：小批量消費：產量少效率不是主要問題，主要應減少設備使的臺數及人員分配，所以不宜采取工序分散的方法。大批大量消費：主要問題是要提高消費率，所以宜采用高效專業用設備，工序也較多。2、安裝和工位①安裝：同一工序中，工件在機床或夾具中定位和夾緊一次，稱為一次安裝。

②工位：為了完成一定的工序內容，一次裝夾后，工件與夾具或設備的可動部分一同相對刀具或設備的固定部分所占據的某一個位置。工件在加工中應盡量減少裝夾次數，由于多一次裝夾，就會添加裝夾的時間，還會添加裝夾誤差。減少裝夾次數的有效方法是采用多工位夾具。①減少工件的安裝次數多工位加工工序1：裝卸工件工序2：鉆孔工序3：擴孔工序4：鉸孔③可實現加工時間與輔助時間重疊。②減少輔助時間，縮短工時，提高效率。多工位加工的益處：粗基準：選用毛坯外表來定位的基準。

〔在第一道工序中只能選用毛坯外表來定位〕

精基準：采用已加工過的外表來定位的基準。

〔在第一道工序之后的各工序中〕二、定位基準的選擇設計基準在零件的工程圖中曾經標出，加工中能否就是以設計基準作為定位基準呢？回答能否認的。定位基準有粗、精、輔助基準之分。輔助基準：(有時會遇到這種情況)，工件上沒有能作為定位基準用的恰當外表，而在工件上專門設置或加工出定位外表。常用的有工藝孔和工藝塔子。輔助基準在零件上不起作用，純粹是為了工藝上的需求。加工終了后，假設有需求〔如有礙外觀等〕可予以去除。粗基準和精基準所起作用不同，兩者的選擇原那么也不一樣。(1)粗基準的選擇原那么1)兩個出發點：a.保證各加工外表有足夠余量。

b.保證不加工外表的尺寸和位置符合圖紙要求。2)原那么：a.假設工件必需首先保證某重要外表余量均勻，那么應選該外表為粗基準。如圖車床床身的加工。導軌外表要求硬度高，而且均勻。b.假設工件必需首先保證加工外表與不加工外表之間的位置要求，那么應選不加工外表為粗基準，以到達壁厚均勻，外形對稱等要求。又如圖，假設△A>△B，應選B面，否那么選A面。c.假設工件上每個外表都要加工，那么應以余量最小的外表作為粗基準，以保證各外表都有足夠余量。如圖假設以大端為粗基準，由于大小端外圓偏心有5毫米，那么上側單邊為34，下側單邊為24,加工余量缺乏。分析：毛坯：單邊29，零件：單邊25；由于偏移5，那么一邊為24，另一邊為34，24的一邊加工不到。e.粗基準只允許運用一次。

∵粗基準終究是毛坯外表比較粗糙，反復定位精度低。d.粗基準外表應盡能夠平整光潔不能有飛邊，澆口，冒口或其它缺陷,以便使定位準確、夾緊可靠。假設粗基準外表有飛邊，澆口，冒口等缺陷，在運用前應將其去除。(2)精基選擇原那么：

1)出發點：應思索減少定位誤差，安裝方便準確。①基準重合原那么：盡能夠選用設計基準作為精基準，防止基準不重合誤差。2)原那么:如圖，加工中，為了保證尺寸a，應如何進展定位如圖，圖b方案：夾具簡單，但孔中心距a難于保證。為保證尺寸a需提高尺寸c的制造精度。圖(c)方案那么相反。圖b圖c基準一致的益處：

a.有利于保證各加工外表的相互位置要求，防止基準轉換帶來的誤差。

b.可簡化夾具的設計與制造，縮短消費預備周期。

典型方案：軸類零中加工采用中心孔和箱體類零中加工采用一面兩孔。②基準一致原那么盡能夠選用一致的定位基準加工各外表，以保證各外表間的位置精度。留意：基準一致原那么經常會帶來基準不重合的問題，此時應綜合思索。③自為基準原那么對于某些精加工或光整加工工序，由于這些工序要求余量小而均勻，以保證外表加工的質量并提高消費率，此時應選擇加工外表本身作為精基準。如：留意：采用自為基準僅能提高外表質量，不能提高形位精度，該加工外表與其它外表之間形位精度那么應由先行工序保證。典型的采用自為基準加工的方法有：珩磨、高速自在鏜等。⑤便于裝夾的原那么應滿足定位準、穩定可靠，夾緊機構簡單，操作方便的要求。④互為基準的原那么指的是：對于某些位置度要求很高的外表，常采用互為基準反復加工的方法來到達位置度要求。如車床主軸前后支承軸頸與前錐孔有很高的同軸度要求。措施：接觸面積和分布面積盡能夠大。三、零件外表加工方法的選擇

(1)內容：根據每個加工外表的技術要求，確定其加工方法及分幾次加工。

(2)詳細應思索的要素

①各加工方法：經濟精度和外表粗糙度與外表加工技術要求相當。最好不低于加工技術要求，否那么要進展特別處置，改良工藝措施。同時要留意：

a、表中數據為普通情況下的數值，在某些條中下會發生變化。

b、在大批大量消費中，為保證高的消費率和高的廢品率。常把原用于高光潔度的加工方法用于獲得較差的外表粗糙度。

如：連桿孔外表粗糙度要求為Ra為0.8μm，采用Ra可達0.04～0.32的珩磨加工方法，用以獲得高質、高效率。④本廠現有設備、技術不應一謂追求高精設備要充分利用現有設備,發掘企業潛力，發揚職工的積極性和發明性。③消費類型反映的是消費率與經濟性關系。大批→高效加工方法。如：采用拉削取代銑、刨、鏜孔以獲得高效率。又如：農用齒輪直接采用鍛呵斥型，無需切削加工。②資料的性質及可以加工性。

如：淬火鋼應采用磨削加工，而有色金屬磨削困難，普通應采用金剛鏜或高速車削來進展精加工。四、加工順序的安排機械零件經常有許多外表需求進展機械加工。零件各加工外表往往需求分階段分批次逐漸進展加工，其間需求安排熱處置工序和檢驗工序等各種輔助工序。零件的加工順序安排不是隨意的，通常應遵照一些原那么。1．機械加工工序安排原那么(1)先加工基準面原那么零件加工順序安排應盡早加工用作精基準的外表，以便為后續加工提供可靠的高質量的定位基準。(2)先主要后次要原那么零件的主要外表是加工精度和外表質量要求較高的面，其加工過程往往較為復雜，工序數目多，且零件主要外表的加工質量對零件質量影響較大，因此安排加工順序時應優先思索零件主要外表加工；零件一些次要外表如孔、鍵槽等，可交叉在零件主要外表加工中間或其后進展。(3)先面后孔原那么零件機械加工順序應先進展平面加工工序，后進展孔加工工序。如箱體、支架和連桿等工件，因平面輪廓平整，定位穩定可靠，應先加工平面，然后以平面定位加工孔和其它外表，這樣容易保證平面和孔之間的相互位置精度。(4)先粗后精原那么零件加工順序安排應先進展粗加工工序，后進展精加工工序。機械加工精度要求較高零件的主要外表應按照粗加工、半精加工、精加工、光整加工的順序安排，使零件加工質量逐漸提高。2．熱處置工序的安排(1)預備熱處置安排通常，退火與正火處置安排在粗加工之前進展；正火處置可以勻化金相組織，改善資料切削性。退火處置可以降低鍛件硬度，提高資料切削性，去除冷、熱加工的應力，細化勻化晶粒，使碳化物球化，提高冷加工性能。調質處置可以使零件具有在強度、硬度、塑性和韌性等方面普遍較好的綜合機械性能。調質處置通常安排在粗加工后進展。(2)最終熱處置安排淬火、滲碳淬火等用于提高資料強度、外表硬度和耐磨性。它們通常被安排在半精加工之后和磨削加工之前。氮化處置可以獲得更高的外表硬度和耐磨性，更高的疲勞強度。由于氮化層較薄，所以氮化后磨削余量不能太大，故普通將其安排在粗磨之后，精磨之前進展。通常氮化處置前應對零件進展調質處置和去內應力處置，消除內應力，減少氮化變形，改善加工性能。(3)時效處置安排時效處置可以消除毛坯制造和機械加工中產生的內應力。假設鑄件毛坯零件精度要求普通，可在粗加工前或粗加工后進展一次時效處置。鑄件毛坯零件精度要求較高時，可安排多次時效處置。(4)外表處置安排零件的外表處置工序普通都安排在工藝過程的最后進展。外表處置包括外表金屬鍍層處置、外表磷化處置、外表發藍、發黑處置、外表鈍化處置、鋁合金的陽極化處置等。3．檢驗工序安排檢驗工序分普通檢驗工序和特種檢驗工序，它們是工藝過程中必不可少的工序。普通檢驗工序通常安排在粗加工后、重要工序前后、轉車間前后以及全部加工工序完成后。特種檢驗工序，如x射線和超聲波探傷等無損傷工件內部質量檢驗，普通安排在工藝過程開場時進展。如磁力探傷、熒光探傷等檢驗工件外表質量的工序，通常安排在精加工階段進展。殼體零件的密封性檢驗普通安排在粗加工階段進展。零件的靜平衡和動平衡檢查等普通安排在工藝過程的最后進展。五、工序的集中與分散確定了加工方法和劃分加工階段之后，零件加工的各個工步也就確定了。如何將這些工步組合成工序呢？是將這些工步分散成各個單獨工序，還是將某些工步集中在一個工序中加工？如：1〕工序集中的特點

優點：①零件各加工外表的加工集中在少數幾道工序內完成，各工序內容多，工步多。

②有利于采用高效的公用設備和工藝配備，消費效率高。

③消費面積和操作工人數減少，工藝道路短。

④可簡化消費方案和消費組織任務。

⑤工件裝夾次數減少，輔助時間縮短，加工外表間的位置精度易于保證。

缺陷：設備工藝配備投資大、調整、維護復雜，消費預備任務量大，改換新產品困難，柔性差。2〕工序分散的特點:

①工序多，工藝過程長，各工序加工內容少，有的情況只需一個工步。

②所運用的設備和工藝配備較簡單，易于調整，掌握。

③有利于選用合理的切削用量，減少工序根本時間

④設備數量多，消費面積大，人員多，但不易于順應新產品的消費。工序的集中與分散程度必需根據消費規模、零件的構造特點和技術要求、機床設備等詳細消費條件進展綜合分析確定。

如：a.單件小批：在通用數控機床上實現工序集中

b.大批大量消費：宜采用專機來實現工序集中

c.成批消費：集中為宜，不宜采用昂貴設備和工藝配備使工序集中，而是采用多刀多工位進展工序集中。工序集中與分散的選擇六、加工階段的劃分〔1〕按加工性質和作用不同，工藝道路可分成如下幾個階段。

①粗加工階段

主要義務：切除大部分加工余量。

主要問題：如何獲得高的消費率。

特點：加工精度低，外表粗糙度大

②半精加工階段

主要義務：a.主要外表消除粗加工留下的誤差。到達一定的精度及精加工余量。為精加任務預備。b.完成一些次要外表如鉆孔、銑鍵槽等的加工。⑤荒加工

毛壞余量特別大，外表極其粗糙。在粗加工前進展去皮加工。③精加工階段義務：使各主要外表到達圖紙要求。④光整加工階段

a.主要義務：對IT6以上，Ra<0.2的外表進展加工。

如孔外表的珩磨，外圓面的拋光。

b.留意：光整加工不能糾正幾何外形和相互位置誤差。〔2〕劃分加工階段的理由①粗加工，切削余量大，工藝單位受力↑，熱變形↑，粗加工與精加工分開，可實現自然時效。

②有利于合理運用機床設備。

a.粗加工：功率大，切削效率高。

b.精加工：精度高，受力小，有利于延伸等精度機床的壽命

③有利于插入必要的熱處置程序。

工藝過程以熱處置工序為界自然地劃分為各階段。

如：粗加工之后→去應力時效；精加工后→淬火；精加工后：冰冷處置及低溫回火。

④及早發現毛坯缺陷，及時報廢或修補，防止呵斥更大浪費。

⑤外表精加工安排在最后，可防止或減少損傷?！?〕不劃分加工階段的情況①加工要求不高，工件剛性足夠，毛坯質量高，切削余量小時，為減小夾緊力的影響，粗加工后應松開，以較小力重新夾緊。再進展精加工。

②有些重型零件中，為減少安裝運輸費用。第三節機械加工的工序設計在工序設計階段，工序設計為每一道加工工序選擇適當的機床設備并配備工藝配備；確定切削用量；確定加工余量；確定工序尺寸及公差等。一、機床和工藝配備的選擇1.機床的選擇機床是實現機械切削加工〔包括磨削等〕的主要設備。機床設備選擇應遵照的原那么是：(1)機床的主要規格尺寸應與被加工零件的外廓尺寸相順應；(2)機床的加工精度應與工序要求的加工精度相順應；(3)機床的消費率應與被加工零件的消費類型相順應；(4)機床的選擇應充分思索工廠現有設備情況。假設需求改裝或設計公用機床，那么應提出設計義務書，闡明與加工工序內容有關的參數、消費率要求，保證零件質量的條件以及機床總體布置方式等。2.工藝配備的選擇工藝配備主要指夾具、刀具、量具和輔助工具等。工藝配備選擇首先需求滿足零件加工需求。普通地，夾具與量具選擇要留意其精度應與工件的加工精度要求相順應。刀具的類型、規格和精度應符合零件的加工要求。工藝配備的配備還應該與零件的消費類型相順應，才干在滿足產質量量的前提下，提高消費率，并降低消費本錢。單件小批量消費中，夾具應盡量選用通用工具，如卡盤、虎鉗和回轉臺等，為提高消費率可積極推行和運用成組夾具或組合夾具。刀具普通采用通用刀具或規范刀具，必要時也可采用高效復合刀具及其它公用刀具。量具應普遍采用通用量具。大批大量消費中，機床夾具應盡量選用高效的液壓或氣動等公用夾具。刀具可采用高效復合刀具及其它公用刀具。量具應采用各種量規和一些高效的檢驗工具。選用的量具精度應與工序設計工件的加工精度相順應。假設工序設計需求采用公用的工藝配備，那么應提出設計義務書。中批量消費應綜合權衡消費率、消費本錢等多方面要素，可適中選用公用工藝配備。二、加工余量與工序尺寸及公差確實定1．加工余量的定義：

在由毛坯變為廢品的過程中，在某加工外表切除的金屬的總厚度，稱為該外表的加工總余量。

此外還有

a.工序間加工余量：每一道工序切除的金屬層厚度。b.單邊余量：象平面的加工余量，它等于實踐切除金屬層厚度c.雙邊余量：為外園和孔等旋轉外表，其加工余量指的是直徑上的，即外表實踐切除的金屬層厚度為加工余量的一半。a.機加工中、工序公差按入體原那么即：

Ⅰ.對軸類：單向負偏向

Ⅱ.對孔類：單向正偏向“入體〞原那么的益處:保證孔軸尺寸計算中計算公式一致。b.毛坯制造偏向取對稱正負偏向2．一個規定：工序尺寸公差的取定3.加工總余量的計算加工總余量Z=Z1+Z2+……+Zn最大工序余量：Z2max=D1max-D2min=Z2+δ2

最小工序余量：Z2min=D1min-D2max=Z2-δ1

工序余量公差：δz2=Z2max-Z2min=δ1+δ21)對軸類尺寸：工序中：對孔類尺寸：如圖，工序中：

最大工序余量：Z2max=D2max-D1min=Z2+δ2

最小工序余量：Z2min=D2min-D1max=Z2-δ1

工序余量公差：δz2=Z2max-Z2min=δ1+δ2

驗證了用“入體〞的益處。4.加工總余量對工藝過程的影響加工總余量的大小對制定工藝過程有一定影響。

a.總余量不夠:導致缺乏以去除零件上有誤差和缺陷部分，達不到加工要求

b.總余量過大：導致加工勞動量增大，資料、工具、電力耗費增大，本錢增高。

c.加工總余量的數值與毛坯制造精度有關；假設毛坯精度差，余量分布不均勻，應規定較大的余量。

d.加工總余量的大小還與消費類型有關；批量小Z0可大些；批量大，Z0減小。5.工序余量確實定：〔1〕方法：按閱歷估算或查閱相關手冊。

留意：查表與當前技術資料為準，由于隨著技術的提高，這些值有所變化。

〔2〕工序余間對精加工的影響。

a.余量過大：精加工工小時過長，甚至破壞加工精度和外表粗糙度。

b.余量過小：工件某些部位加工不出來。

c.余量不均：影響加工精度。

①上工序的外表粗糙度Ha及缺陷層Ta如圖

②工序的尺寸公差δa如圖

本工序根本余量必需大于上工序的尺寸公差。否那么上一工序的誤差將帶入下一工序。

③由于毛坯制造、熱處置以及工件存放的時所引起的外形誤差或位量誤差Pa0。④本工序的按裝誤差安裝誤差：a.定位誤差

b.夾緊誤差

c.夾具本身誤差

中心遍距e：δmax-δmin=2e

上述Pa和具有方向性，對工序余量的影響表現為向量和。

∴工序間最小余量Zmin。

a.對平面：單邊余量：Zb=δa+Ha+Ta+()

b.對外圓和孔：雙邊余量：2Zb=δa+2(Ha+Ta)+2()

δa:工序尺寸公差；

Ha:上工序Ra降值；

Ta:上工序缺陷層；

:形位；

:裝配誤差；c.浮動鏜〔自為基準〕,不能糾正孔的偏向和彎曲。

2Zb=δa+2(Ha+Ta)

d.光整加工：去除上工序留下的外表痕跡

2Zb=δa+2Ha

光整加工：僅用于提高外表粗糙度。

2Zb=2Ha三、工藝尺寸鏈一〕、尺寸鏈

尺寸鏈指的是在零件加工或機器裝配過程中，由相互聯絡的尺寸構成的封鎖尺寸組。1.尺寸鏈的分類

(1)出如今零件中，稱之為零件尺寸鏈

(2)由工藝尺寸組成，稱之為工藝尺寸鏈

(3)出如今裝配中，稱之為裝配尺寸鏈2.尺寸鏈的含義

尺寸鏈的含義包含兩個意思：

(1)封鎖性：尺寸鏈的各尺寸應構成封鎖方式〔并且是按照一定順序首尾相接的。

(2)關聯性：尺寸鏈中的任何一個尺寸變化都將直接影響其它尺寸的變化。尺寸鏈的有關術語在零件加工或機器裝配過程中，最后自然構成〔即間接獲得或間接保證〕的尺寸。表示方法：下標加∑，如A∑、L∑。1.尺寸鍵的環構成尺寸鏈的每一個尺寸都稱為“環〞。可分為組成環Ai封鎖環A∑增環減環2.封鎖環二〕、尺寸鏈的計算方法(1)極值解法：這種方法又叫極大極小值解法。它是按誤差綜合后的兩個最不利情況，即各增環皆為最大極限尺寸而各減環皆為最小極限尺寸的情況；以及各增環皆為最小極限尺寸而備減環皆為最大極限尺寸的情況，來計算封鎖環極限尺寸的方法。尺寸鏈的計算方法，有如下兩種：(2)概率解法：又叫統計法。運用概率論原理來進展尺寸鍵計算的一種方法。如算術平均、均方根偏向等。1．知組成環，求封鎖環

根據各組成環根本尺寸及公差〔或偏向〕，來計算封鎖環的根本尺寸及公差〔或偏向〕，稱為“尺寸鏈的正計算〞。這種計算主要用在審核圖紙，驗證設計的正確性。求解尺寸鏈的情形：如下例：1．知組成環，求封鎖環尺寸鏈的正計算2．知封鎖環，求組成環尺寸鏈的反計算3.知封鎖環及部分組成環，求其他組成環尺寸鏈的中間計算例如齒輪減速箱裝配后，要求軸承左端面與左端軸套之間的間隙為L∑。此尺寸可經過事先檢驗零件的實踐尺寸L1、L2、L3、L4、L5，就可預先知L∑的實踐尺寸能否合格?2．知封鎖環，求組成環

根據設計要求的封鎖環根本尺寸及公差〔或偏向〕，反過來計算各組成環根本尺寸及公差〔或偏向〕，稱為“尺寸鏈的反計算〞。如齒輪零件軸向尺寸加工，采用的工序如圖，現需控制幅板厚度10土0.15，如何控制L1、L2、L3工序1；車外圓，車兩端面后得L1=40

工序2；車一端幅板，至深度L2.

工序3：車另一端帽板，至深度L3。并保證10士0.15。

由上述工序安排可知，幅板厚度10士0.15是按尺寸L1、L2、l3加工后間接得到的。因此,為了保證10士15，勢必對L1，L2，L3的尺寸偏向限制在一定范圍內。即知封鎖環L∑=10士0.15，求出各組成環L1，L2，L3尺寸的上下偏向。3.知封鎖環及部分組成環，求其他組成環

根據封鎖環和其他組成環的根本尺寸及公差〔或偏向〕來計算尺寸鏈中某一組成環的根本尺寸及公差〔或偏向〕。其本質屬于反計算的一種，也可稱作“尺寸鏈的中間計算〞。這種計算在工藝設計上運用較多，如基準的換算，工序尺寸確實定等?？傊?，尺寸鏈的根本實際，無論對機器的設計，或零件的制造、檢驗，以及機器的部件〔組件〕裝配，整機裝配等，都是一種很有適用價值的。如能正確地運用尺寸鏈計算方法，可有利于保證產質量量、簡化工藝、減少不合理的加工步驟等。尤其在成批、大量消費中，經過尺寸鏈計算，能更合理地確定工序尺寸、公差和余量，從而能減少加工時間，節約原料，降低廢品率，確保機器裝配精度。毛坯設計工藝道路工序設計工時定額工裝設計余量分配切削用量工時定額機床刀具選用工序圖繪制一、CAPP系統的構造組成工藝設計：消費預備任務第一步，是銜接設計與制造的橋梁，工藝設計的結果是完成加工工藝規程。工藝規程：決議零件加工方法、加工道路，是工裝設計制造的主要根據。CAPP第四節計算機輔助工藝過程設計典型的工藝規程卡片CAPP技術的開展：交互式CAPP→派生式CAPP→創成式CAPP→智能型CAPP面向零件CAPP→面向產品CAPP→面向企業CAPPPP：加工工藝過程編制〔ProcessPlanning〕→消費過程編制〔ProductionPlanning〕CAPP系統構造組成零件信息獲取模塊有人機交互、由CAD模型轉換等方法。工藝決策按預定的決策邏輯，進展比較、推理和決策加工工藝規程。工藝數據庫與知識庫包含工藝設計所要求的工藝數據和規那么。工藝數據：加工方法、加工余量、切削用量、刀夾量具等；規那么：決策規那么、加工方法選擇、工序工步歸并規那么等、人機交互界面是用戶的操作環境。工藝文件管理與輸出包括工藝文件格式化顯示和打印輸出等。CAPP系統構造組成零件信息描畫要求：①描畫應準確、完好，與實踐消費要求相一致，適宜計算機處置；②應簡約易懂，易于了解和掌握，便于輸入操作；③數據構造要合理，利于提高處置效率，便于信息集成。零件信息描畫內容：①零件幾何信息：包括零件幾何外形、尺寸、以及各幾何元素間的拓撲關系。方法：可從零件三維模型進展描畫；也可將構造分解，對分解的形體或型面單元分別進展描畫。②零件工藝信息：加工精度、外表粗糙度、零件資料、毛坯特征、熱處置等。③消費管理信息：加工批量、消費周期等。二、零件信息的描畫與輸入CAPP零件信息描畫根本方法1〕零件分類編碼描畫法原理：基于成組技術原理，制定或選用一套編碼系統，對零件進展編碼，經過編碼實現對零件幾何信息和工藝信息進展描畫的目的。特點：簡單易行，但零件描畫粗糙，無法對零件外形、尺寸、精度進展詳細描畫，沒有足夠信息進展決策。運用：適用于派生式CAPP系統。目前CAPP系統很少單獨運用該方法。2〕外形特征描畫法原理：將零件外形特征按順序輸入計算機，按設定的數據構造進行組織，構成供CAPP調用的零件信息模型。優點：①零件特征與加工方法相對應，便于推導加工工藝；②零件特征包括尺寸、公差、粗糙度等信息，為工序設計、尺寸鏈計算、工藝道路的安排提供了方便。運用：在眾多CAPP系統中得到了運用。回轉體零件加工二叉樹構造表示3〕言語描畫法用計算機可以識別的言語對零件外形和工藝特征進展描畫，需求用戶學習掌握所選用言語的詞法和語法，描畫過程比較繁瑣。4〕知識表示描畫法用人工智能中的知識表示方法來描畫零件信息，包括人工智能框架表示法、產生式規那么法和謂詞邏輯表示法等。5〕直接將CAD作業結果作為CAPP的輸入將CAPP系統與CAD系統直接相連，使CAPP操作所需的各種工藝信息直接來源于CAD系統，防止繁雜和枯燥的手工信息輸入。在眾多零件信息描畫中，適宜軸類零件的方法較多，箱體類等復雜零件信息描畫仍是一個薄弱環節。三、CAPP系統的根本原理和方法1、派生式CAPP任務原理：利用零件類似性檢索現有工藝的一種軟件系統。要求先對零件編碼，根據編碼確定所屬零件族，調用該族零件規范工藝，經過編輯修正，最終獲得零件工藝規程。派生式CAPP工作原理零件族特征矩陣庫派生式CAPP開發過程1)根據產品特點與消費情況，確定編碼系統；2)進展零件編碼；3)對零件分類，構成假設干零件族，建立零件族特征矩陣庫；4)對各零件族構造“典型零件〞；5)編制“典型零件〞規范工藝和相應的工序內容；6)建立工藝數據庫，存儲常用工藝數據和規范；7)編制系統程序，實現各功能模塊。派生式CAPP特點1)以成組技術為根底，實際上比較成熟；2)運用范圍比較廣泛，有較好的適用性；3)適用于構造比較簡單的零件，尤其回轉類零件；4)承繼企業較成熟的傳統工藝，但系統柔性度較差；5)對于類似性較差的復雜零件，難以編碼描畫。派生式CAPP舉例CAM－I派生式CAPP系統任務流程〔美國計算機輔助制造公司〕2、創成式CAPP任務原理：根據零件模型和工藝信息，運用決策邏輯，模擬工藝人員決策過程，自動創成加工工藝規程，完成機床刀具選擇和工藝過程優化。創成式CAPP系統任務原理創成式CAPP開發過程1)確定系統對象范圍，是針對回轉體零件還是非回轉體零件；2)確定零件描畫方法，是型面單元描畫還是體素組合言語描畫；3)確定和建立工藝決策模型，用決策表還是決策樹；4)建立加工資源數據庫，包括機床、夾具、刀具、切削用量等；5)設計系統主控模塊、人機接口模塊、工藝文件生成和輸出模塊。創成式CAPP特點1)經過邏輯推理，自動決策生成零件工藝規程，無需人為干涉；2)具有較高的柔性，順應范圍廣；3)便于與CAD和CAM系統的集成；4)系統實現較為困難，目前只能處置特定環境下的特定零件。SIP系統構造組成：由制造資源模塊、零件特征定義模塊、工藝決策以及主控模塊組成，其中工藝決策模塊是系統中心，零件信息是決策對象，制造資源信息是決策約束。創成式CAPP舉例〔上海交大SIP系統〕制造資源的構成車間層資源包括粗加工、精加工、熱處置、裝配等消費車間。設備層資源包括不同的機床和工藝配備。知識層資源包括決策規那么、切削參數、加工余量和工時定額等工藝數據。工藝決策知識的表示決策表決策樹3、綜合式CAPP原理：綜合派生式CAPP采取派生與創成相結合的方法生成工藝規程，即工藝設計采用派生法，工序設計那么采用創成決策方法產生。特點：綜合派生式與創成式CAPP兩者優點，具有系統簡約、快捷、靈敏、適用性強的特點。四、CAPP專家系統專家系統：是一種求解問題的智能軟件系統，它把人類專家的閱歷和知識表示成計算機可以接受和處置的符號方式，采用專家的推理和控制戰略，處置和處理只需專家才干處理的問題。通常軟件系統＝數據＋算法專家系統＝知識＋推理專家系統組成：l

知識庫專家系統中心，包含常識性知識和啟發性知識。啟發性知識是專家系統邏輯推理的主要知識源。數據庫用于存儲用戶輸入的原始數據〔現實〕和推理過程的動態數據。推理機是一種具有推理才干的計算機軟件程序，用來控制和協調整個系統運轉的軟件模塊。解釋模塊對專家系統推理結果作出必要解釋，運用戶了解專家系統推理過程，接受所推理的結果。知識獲取模塊將人類專家的專門知識提取出來，經整理轉化為計算機內部數據構造方式，是知識庫建立和維護的工具和手段。用戶接口模塊將專家和用戶輸入的信息轉換為系統可以接受的方式，同時把系統的推理結論轉換為人類易于了解的方式。專家系統組成專家系統特點啟發性能運用判別性知識以及已確定的實際知識進展推理；透明性能解釋其推理過程；靈敏性能把新知識不斷參與已有知識庫，使其逐漸完善和精練。專家系統的知識表示產生式規那么法、語義網絡法和框架表示法是目前較為流行的知識表示方法。產生式規那么法是最常用的知識表示方法，其普通方式為：IF<條件1>AND/OR<條件2>AND/OR……AND/OR<條件n>THEN<結論1>或<操作1>，<結論2>或<操作2>,……<結論n>或<操作n>例：IF<外表為外圓柱面>AND<精度等級為IT8～IT10>AND<外表粗糙度為Ra≤0.8um>THEN<選用加工過程為：粗車→半精車→精車>優點：產生式規那么構造接近人類專家思索問題方式；各條規那么相互獨立，易于查詢、修正和擴展；容易添加解釋功能，以便察看系統如何進展推理；具有描畫不確定知識的才干。1〕正向推理從知現實出發，按照給定控制戰略，利用消費式規那么最終推斷出結論。在CAPP系統中，由毛坯一步步推導出最終零件的整個加工工藝過程。正向推理機應具有的功能：可以根據知的現實，知道運用知識庫中哪些知識；能將推理后得到的結論存入數據庫，并記錄整個推理過程；可以判別何時終了系統推理；必要時向用戶提問，要求用戶補充輸入所需的推理條件。專家系統推理方式正向推理缺乏－盲目推理，求解了許多與目的解無關的子目的；2〕反向推理先提出假設，然后反向尋覓支持假設的證據。在CAPP系統中，由最終零件經過逐漸加上加工余量，使之最終成為毛坯的推理過程。反向推理機應具有的功能：可以提出假設，并運用知識庫中的知識判別假設的真假；假設為真，那么記錄運用了哪些知識〔以備解釋之用〕；假設為假，那么系統應重新提出新的假設，再進展判別；可以判別何時終了推理；必要時可以向用戶提出補充條件要求。反向推理缺乏－盲目選擇目的，求解了許多假設的子目的。

3〕雙向推理：綜合利用正向推理和反向推理優點，抑制其缺乏。先根據現實庫中一些原始數據，利用正向推理協助人們選擇假設，再利用反向推理進一步證明這些假設能否成立，如此反復，直至最后得出結論。專家系統開發言語：Lisp、Prolog等智能型程序設計言語，需逐個模塊開發，開發效率很低。專家系統開發工具:有骨架型、通用型、輔助型等。EMYCIN為最早、最常用專家系統開發典型工具，它是將MYCIN專家系統中有關傳染病診斷知識和內容移走，剩下專家系統“骨架〞〔Shell〕，包含不可短少的推理機、知識獲取、解釋和控制功能模塊，被稱之為根本(Essential)的MYCIN，即EMYCIN。這樣開發者僅需完成相關運用知識庫的建立，便完成專家系統的開發，大大縮短專家系統開發周期。第五節工藝過程的消費率和經濟性經濟性是工藝方案的重要目的。優良的工藝方案應使機械加工過程具有較高的消費率，優良的工藝方案可以用更短的時間完成同樣的機械加工任務量。勞動消費率是一個工人在單位時間內消費出合格產品的數量。勞動消費率是衡量消費效率的綜合性目的，表示了一個工人在單位時間內為社會發明財富多少。一、時間定額與提高消費率措施1.時間定額時間定額是消費方案、本錢核算的主要根據。時間定額是計算新建廠設備數量、工人數量、車間布置和組織消費的主要根據。時間定額是在一定消費條件下，規定完成一件產品或完成一道工序所耗費的時間。合理的時間定額能促進工人消費技藝不斷提高，也能促進消費率不斷提高。時間定額由下面幾部分組成：(1)根本時間tj直接改動工件尺寸、外形、相對位置、外表形狀或資料性質等工藝過程所耗費的時間，叫做根本時間。機械加工的根本時間還包括刀具切入、切削加工和刀具切出等時間。(2)輔助時間tf在一道工序中，為完成工藝過程所進展的各種輔助動作所耗費的時間，叫做輔助時間。它包括裝卸工件、開停機床、改動切削用量、丈量工件等所耗費的時間。根本時間和輔助時間的總和稱為作業時間。(3)布置任務地時間tb布置任務地時間是為了維持機械加任務業正常進展，工人看管任務地耗費的時間，即用于調整和改換刀具，維護機床，清潔任務場地的時間。普通可按下式估算。tb=α(tj+tf)其中：α與消費環境有關，可2％～7％近似取值。(4)休憩與生理需求時間tx工人在任務班內為恢復膂力和滿足生理需求所耗費的時間，叫做休憩與自然需求時間。普通可按下式估算。tx=β(tj+tf)〔2.11〕其中：β約為2％。(5)預備終結時間tz加工一批零件時，開場和終了時所做的預備與終結任務而耗費的時間，叫做預備與終結時間。如熟習工藝文件、領取毛坯、安裝刀具和夾具、調整機床以及歸還工藝配備和送交廢品等所耗費的時間都是預備與終結時間。成批消費時的單件時間定額為td=tj+tf+tb+tx+tz/N=(tj+tf)(1+α+β)+tz/N〔2.12〕預備終結時間對一批零件只耗費一次。零件批量N越大，分攤到每個工件上的預備終結時間越小。所以成批消費零件節省