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1、第四章 机械加工工艺规程设计,加工工艺产品制造的方法。工艺规程制订的原则是优质、高产、低成本，即在保证产品质量的前题下，争取最好的经济效益。,1.生产过程 指把原材料转变为成品的全过程。,机械工厂的生产过程一般包括原材料的验收、保管、运输，生产技术准备，毛坯制造，零件加工（含热处理），产品装配，检验以及涂装等。,第一节 概 述,一、生产过程和工艺过程,企业组织产品生产的模式：,1）生产全部零部件、组装机器。,2）生产一部分关键的零部件，其余的由其它企业供应。,3）完全不生产零部件，自己只负责设计与销售。,企业在市场导向下，产品的生产过程主要可划分为四个阶段，即新产品开发、产品制造、产品销售和售
2、后服务阶段。,2.工艺过程,把生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相,工艺过程可根据其具体工作内容分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、表面处理、装配等不同的工艺过程。,对位置和物理、力学性能等，使其成为成品或半成品,的过程称为工艺过程。,一个或一组工人在一个工作地点，对一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程叫工序。例如图4-1,二、机械加工工艺过程及其组成,机械加工工艺过程是指用机械加工方法（主要是切削加工方法）逐步改变毛坯的形态（形状、尺寸以及表面质量），使其成为合格零件所进行的全部过程。它一般由工序、工步、走刀等不同层次的单元所组成。,1. 工 序,例：,图11 阶梯轴,
3、讨论：,生产规模不同，工序的划分不一样。,图41 小轴零件,工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为安装。,工件在一次安装后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置上所完成的那一部分工艺过程称为工位。如图3-9所示,例：,图11 阶梯轴,两次,两次,一次,一次,一次,一次,一次,讨论：,安装次数多好还是少好？,图39 多工位加工,在加工表面、切削刀具和切削用量（仅指转速和进给量）都不变的情况下，所连续完成的那部分工艺过程，称为一个工步。例图3-5 、图36所示,有时为了提高生产效率，经常把几个待加工表面用几把刀具同时进行加工，这可看作为一个工步，并称为复合工步
4、，如图3-7所示。,图36 转塔自动车床的不同工步 图37 复合工步,图35 底座零件底孔加工工序,例：,阶梯轴,四个,五个,一个,两个,三个,两个,一个,5. 走 刀,在一个工步内，有些表面由于加工余量太大，或由于其它原因，需用同一把刀具以及同一切削用量对同一表面进行多次切削。这样刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。如图7-4所示的零件加工。,图74 以棒料制造阶梯轴,三、生产纲领与生产类型,1. 生产纲领 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量。 零件在计划期一年中的生产纲领N可按下式计算,式中 Q产品的年生产纲领，单位：台/年； n每台产品中所含零件的数量，单位：件/台； a%备
5、品率，对易损件应考虑一定数量的备品，以供用户修配的需要； b%废品率。,和进度计划,2. 生产类型的划分,根据产品投入生产的连续性，可大致分为三种不同的生产类型。,1. 单 件 生 产,产品品种不固定，每一品种的产品数量很少，大多数工作地点的加工对象经常改变。例如，重型机械、造船业等一般属于单件生产。,2. 大 量 生 产,产品品种固定，每种产品数量很大，大多数工作地点的加工的对象固定不变。例如，汽车、轴承制造等一般属于大量生产。,在成批生产中，根据批量大小可分为小批、中批和大批生产。小批生产的特点接近于单件生产的特点，大批生产的特点接近于大量生产的特点，中批生产的特点介于单件和大量生产特点之
6、间。因此生产类型可分为：单件小批生产，大批大量生产，中批生产。各种生产类型的工艺特点见表3-3。,3.成批生产,产品品种基本固定，但数量少，品种较多，需要周期性地轮换生产，大多数工作地点的加工对象是周期性的变换。,计算节拍的公式： t=60/N （3-2） 式中 t节拍，单位为min/件； 机床每年工作时数，单位为h； N零件生产纲领，单位为件。 =cmn 式中 c每天班次（以2计算）； m每年周数（以51计算）； n每周一班工作时数（以35计算）； 设备利用率，一般取0.940.96。,三、节 拍,节拍是指生产每一个零件所规定的时间指标。,1. 工艺规程是指导生产的主要技术文件,2. 工艺规
7、程是组织生产和管理工作的基本依据,3. 工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料,四、机械加工工艺规程,机械加工工艺规程简称为工艺规程，是指导机械加工的主要技术文件。,它是以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺卡片。这种卡片包括零件各个工序的名称、工序内容，经过的车间、工段、所用的机床、刀具、夹具、量具，工时定额等。主要用于单件小批生产以及生产管理中。,（1）机械加工工艺过程卡片,如表3-5所示，它是根据工艺卡片的每一道工序制订的，主要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件。多用于大批大量生产或成批生产中比较重要的零件。该卡片中附有工序简图，并详细记载了该工序加工所需的资料，如定位基准
8、选择、工序尺寸及公差以及机床、刀具、夹具、量具、切削用量和工时定额等。,（2）机械加工工艺卡,它是以工序为单位，详细说明零件的机械加工工艺过程,其内容介于工艺过程卡片和工序卡片之间。它用来指导工人进行生产和帮助车间干部和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要工艺文件，广泛用于成批生产和单件小批生产中比较重要的零件或工序。,（3） 机械加工工序卡,产品的全套装配图及零件图产品的验收质量标准产品的生产纲领及生产类型零件毛坯图及毛坯生产情况本厂（车间）的生产条件各种有关手册、标准等技术资料国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况,零件毛坯图通常由毛坯车间技术人员设计。机械加工工艺人员应研究毛坯图并了
9、解毛坯的生产情况，如了解毛坯的余量、结构工艺性、铸件的分型面和浇冒口位置、模锻件的出模斜度和飞边位置等，以便正确选择零件加工时的装夹部位和装夹方法，合理确定工艺过程。,应全面了解工厂（车间）设备的种类、规格和精度状况，工人的技术水平，现有的刀、夹、量具规格，以及专用设备、工艺装备的设计制造能力，等等。,（1）机械加工工艺规程制定的原则,1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源
10、消耗，并应符合环保要求。,（2）步 骤,分析研究产品图纸工艺性分析选择毛坯拟订工艺路线选择设备、工装确定工序余量、工序尺寸确定切削用量、工时定额填写工艺文件技术经济分析,了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。,审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。,确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见表。,这是机械加工工艺规程设计的核心部分，其主要内容有：选择定位基
11、准；确定加工方法；安排加工顺序以及安排热处理、检验和其它工序等,包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，应与生产批量和生产节拍相适应，并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。,对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案,常用的机械零件的毛坯有铸件、锻件、焊接件、型材、冲压件以及粉末冶金、成型轧制件等。零件的毛坯种类有的已在图纸上明确，如焊接件。有的随着零件材料的选定而确定，如选
12、用铸铁、铸钢、青铜、铸铝等，此时毛坯必为铸件，且除了形状简单的小尺寸零件选用铸造型材外，均选用单件造型铸件。对于材料为结构钢的零件，除了重要零件如曲轴、连杆明确是锻件外，大多数只规定了材料及其热处理要求，这就需要工艺规程设计人员根据零件的作用、尺寸和结构形状来确定毛坯种类。如作用一般的阶梯轴，若各阶梯的直径差较小，则可直接以圆棒料作毛坯；重要的轴或直径差大的阶梯轴，为了减少材料消耗和切削加工量，则宜采用锻件毛坯。,毛坯的选择,定义零件结构的工艺性是指所设计的零件在满足要求的前题下，制造的可行性和经济性。功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下既能方便制造
13、，又有较低的制造成本。零件结构工艺性的分析，包括零件尺寸和公差的标注、零件的组成要素和整体结构等方面的分析。,第二节 零件的结构工艺性分析,铸件：便于造型、拔模斜度璧厚均匀、无尖边、尖角锻件：形状简单、无尖边、尖角、飞刺，便于出模,在毛坯制造方面,在装配方面,便于装配、减少修配量,结构工艺性内容,在加工方面,合理标注零件的技术 要求便于加工、减少加工数控加工工艺性分析（见表9-1）,减轻零件重量保证加工的可行性、经济性零件尺寸、规格、结构要素标准化正确标注图纸尺寸及加工技术要求。,在装配方面,提高零件结构工艺性措施,在加工方面,便于分解独立装配单元便于平行、流水作业调整方便、减轻装配劳动便于达
14、到装配精度,零件结构工艺性,学习要点：理解并掌握零件机械加工结构工艺性和零件装配与维修结构工艺性。概述 结构工艺性的概念在机械设计中，不仅要保证所设计的机械设备具有良好的工作性能，而且还要考虑能否制造、便于制造和尽可能降低制造成本。这种在机械设计中综合考虑制造、装配工艺、维修及成本等方面的技术，称为机械设计工艺性。机器及其零部件的工艺性主要体现于结构设计当中，所以又称为结构设计工艺性。零件结构设计工艺性，简称零件结构工艺性，是指所设计的零件在满足使用要求的条件下制造的可行性和经济性。零件结构工艺性存在于零部件生产和使用的全过程，包括：材料选择、毛坯生产、机械加工、热处理、机器装配、机器使用、维
15、护，直至报废、回收和再利用等。,影响结构工艺性的因素 影响结构设计工艺性的因素主要有：生产类型、制造条件和工艺技术的发展三个方面。生产类型是影响结构设计工艺性的首要因素。当单件、小批生产零件时，大都采用生产效率较低、通用性较强的设备和工艺装备，采用普通的制造方法，因此，机器和零部件的结构应与这类工艺装备和工艺方法相适应。在大批大量生产时，往往采用高效、自动化的生产设备和工艺装备，以及先进的工艺方法，产品结构必须适应高速、自动化生产的要求。常常同一种结构，在单件小批生产中工艺性良好，在大批大量生产中未必也好，反之亦然。 机械零部件的结构必须与制造厂的生产条件相适应。具体生产条件应包括：毛坯的生产能力及技术水平、机械加工设备和工艺装备的规格及性能、热处理设备条件与能力、技术人员和工人的技术水平以及辅助部门的制造能力和技术力量等。随着生产不断发展，新的加工设备和工艺方法的不断出现，以往认为工艺性不好的结构设计，在采用了先进的制造工艺后，可能变得简便、经济。例如电火花、电解、激光、电子束、超声波加工等特种加工技术的发展，使诸如陶瓷等难加工材料、复杂形面、精密微孔等加工变得容易；精密铸造、轧制成形、粉末冶金等先进工艺的不断采用，使毛坯制造精度大大提高；真空技术、离子氮化、镀渗技术使零件表面质量有了很大的改善。,
