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1、第六章 机械加工工艺规程的制定,第一节 概 述,一、机械加工工艺规程及其在生产中的作用,机械加工工艺规程（简称工艺规程）是规定零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。 机械加工工艺规程的主要作用有下述三个方面。1）新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据 。2）组织生产和计划管理的重要技术文件 。3）新建或扩建工厂（车间）的依据 。,二、机械加工工艺规程制定的步骤和内容在制定机械加工工艺规程时，必须具备以下原始资料：1）零件设计图样和必要的产品或部件（总成）装配图样；2）产品验收的质量标准与交货状态；3）产品的生产纲领（年产量及品种）；4）工厂现有的场地、设备等生产条件；5）有关的文件与法规，如
2、有关节能、劳动保护和环境保护的文件和法规等。,制定机械加工工艺规程的步骤（一）分析研究部件（总成）装配图样和审查零件图样1分析被加工零件的结构特点2分析零件的各项技术要求3审查零件的机械加工工艺性（二）毛坯的选择（三）拟定工艺路线工艺路线是零件在生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。拟定工艺路线主要内容包括选择定位基准、定位夹紧方案、各表面的加工方法及其过程，安排零件加工各工序的顺序等。拟定工艺路线是制定工艺规程最关键的一步，一般需要提出几个方案，进行分析比较，从中选择一个最佳方案。,（四）确定各工序所采用的设备及工艺装备。（五）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差。（六）确定各
3、工序的切削用量和时间定额。（七）确定各主要工序的技术检验要求及检验方法。（八）编制工艺文件。,第二节 工艺路线的制定,一、定位基准的选择,1粗基准的选择原则粗基准的选择有两个出发点：一是保证各加工表面有足够且均匀的加工余量；二是保证不加工表面与加工表面间的相对尺寸和位置符合设计要求。（1）尽可能选用精度要求高的主要表面作粗基准 （2）用非加工表面作粗基准（3）选作粗基准的表面，应尽可能平整（4）基准在同一尺寸方向上应尽可能避免重复使用,图6-2 以活塞不加工的内腔为定位基准,图6-1 变速器壳体的轴承座孔作为粗基准a）铣削接合面时的定位 b）钻铰接合面上两定位销孔时的定位1圆锥销 2菱形圆锥销
4、 3支承板 4支承钉,2.精基准的选择原则 选择精基准时，主要考虑保证加工表面之间的尺寸、位置精度以及装夹方便、准确，因此精基准的选择原则主要考虑以下几个方面。 （1）尽可能选用设计基准或工序基准作为定位基准这样选择可避免因基准不重合而产生的基准不重合误差，即应遵循“基准重合”原则。 （2）尽可能选用同一组定位基准加工各个表面，即遵循“基准统一”原则，亦称“基准不变”原则 （3）应保证工件的装夹稳定可靠，机床夹具结构简单，工件装夹操作方便。,二、表面加工方法的选择,1）根据加工表面的加工精度和表面粗糙度要求确定最终的加工方法。参见表6-5，6-6，6-72）选择加工方法应考虑零件的结构、加工表
5、面的特点和材料等因素。3）考虑零件材料及其物理力学性能。4）选择加工方法要考虑到生产率和经济性。5）考虑企业现有设备状况和技术的发展。,三、加工阶段的划分,划分成粗加工、半精加工和精加工三个阶段。表面粗糙度要求特别小时，还需要安排精整、光整加工阶段 各阶段的主要任务：1）粗加工是从毛坯上切除较大的加工余量的加工阶段2）半精加工阶段为主要表面的精加工作好准备，并完成一些精度要求不高表面的终加工。3）精加工阶段 精加工阶段的任务是保证各主要表面达到零件图样规定的加工质量和技术要求。4）精整、光整加工阶段 对于加工质量要求很高（尺寸精度IT5以上、表面粗糙度）的零件，需要安排精整、光整加工阶段,零件
6、加工需划分加工阶段的原因,1）可以更好地保证加工质量。2）可以及早发现毛坯缺陷，以便及时报废或修补，避免继续加工而造成浪费。 3）可合理使用机床设备。,四、工序的集中与分散,工序分散：加工内容是分散在几道工序内，在不同的机床上进行。工序集中：加工内容集中在一道工序内，在一台设备上完成。 1）减少装夹次数，便于保证各表面之间的位置公差。 2）便于采用高生产率的机床。 3）有利于生产组织和计划工作。汽车零件机械加工的主要发展方向是工序集中工序集中也会带来下列问题。 1）机床设备结构复杂， 2）机床设备过于复杂、调整和维护都不方便。,优点： 由于工序简单，所用的机床设备和工艺装备也比较简单，调整方便
7、，调整时间短， 有利于产品的更新换代，生产准备周期短。缺点： 机床设备数量多，总的生产周期较长，占地面积也较大。,工序分散的特点,五、工序顺序的安排,机械加工工艺路线不仅要经过机械加工工序，对于复杂零件还要经过热处理和检验、去毛刺、清洗、平衡、称重、磁力探伤等辅助工序。因此要把机械加工、热处理和辅助工序综合到一起全面考虑进行安排。（一）机械加工工序的安排原则 1）先加工基准表面，后加工其它表面2）先安排粗加工，后安排精加工 3）先加工平面，后加工孔 4）先加工主要表面，后加工次要表面,（二）热处理工序的安排原则,热处理工序应根据其作用和目的，安排在工艺过程的适当位置。,1）为了提高工件材料表面
8、硬度等物理力学性质而进行的各种热处理工序（如各种淬火、调质等）通常安排在工艺过程的半精加工之后，精加工之前。2）为了改善工件材料的切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火和作为预备热处理的调质等），应安排在切削加工之前。3）为了消除工件内应力而进行的热处理工序，要根据工件的加工精度要求进行安排。4）为了提高工件表面耐腐蚀性或装饰性的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、发蓝处理等），一般安排在工艺过程的最后。,（三）辅助工序的安排原则,检验工序是主要的辅助工序，合理安排检验工序是保证零件质量的重要措施之一。检验工序分中间检验和最终检验。安排原则：1）容易产生废品或花费工时较多的工序之后，应安
9、排中间检验，以便及时发现废品，防止继续加工造成浪费；2）粗加工之后精加工之前，一般应对工序尺寸和加工余量等进行检验；3）某些特殊的检验项目，如磁力探伤、动平衡、渗漏等，一般安排在精加工之后，精整、光整加工之前进行。,其他工序除检验工序外，在相应的工序后面还要考虑安排其它辅助工序。例如，去毛刺、锐边去掉，并清洗干净；对易于变形的工件（如发动机曲轴、凸轮轴、半轴等）在精加工、热处理等工序后要安排校直工序；对于工作中要求运转平稳的工件（如发动机活塞、连杆、曲轴等），在精加工之后，要安排称重、平衡等工序。,第三节 工序设计,工艺路线确定后，要确定各工序的具体内容，包括：加工余量及工序尺寸、设备与工艺装
10、备、切削用量与时间定额等。,一、加工余量和工序尺寸的确定1.加工余量的概念为保证工件加工质量而从加工表面上切除一层金属，这层金属的厚度称为加工余量。 在某加工表面上切除的金属层的总厚度，即某一表面的毛坯尺寸与零件设计尺寸之差，称为该表面的总余量 。 每道工序切除的金属层厚度、即相邻工序的工序尺寸之差称为该表面的工序余量 。,图6-5 双面和单面余量,图6-6 工序尺寸与工序余量间的关系,工序余量,最大工序余量,工序余量公差,最小工序余量,（1）上工序的尺寸公差,影响加工余量的因素,（2）上工序加工后留下的表面粗糙度及表面 缺陷层（冷硬、脱碳等）深度,（3）工件各表面相互位置的空间偏差,单面余量
11、双面余量孔加工余量研磨、超精加工,（4）本工序的装夹误差,主要过程如下： 1）根据毛坯种类、质量和结构尺寸确定加工表面的总余量，再根据工艺过程确定各工序余量，并校核第一道工序的加工余量是否合理。2）由最终工序开始即从设计尺寸开始，至第一道工序，逐步推算每道工序的工序尺寸。3）除最终工序外（该工序应按设计要求确定工序尺寸及极限偏差），根据各工序的加工方法的加工经济精度或企业规定，确定各中间工序的工序尺寸公差。4）按工序尺寸偏差注向体内原则标注各中间工序的工序尺寸及极限偏差。,2.确定工序尺寸及公差,1.机床（设备）的选择选择机床（设备）时，要综合考虑下列因素：1）机床（设备）的主要尺寸规格应该与
12、工件的轮廓尺寸或其它相关尺寸相适应。2）机床（设备）的加工精度、功率、刚度及切削用量范围应该与工序的加工性质相适应。3）机床（设备）的生产率应该与被加工零件的生产类型相适应。4）要充分利用现有的机床（设备）。,二、机床（设备）及工艺装备的选择,5）合理选用数控机床、加工中心等先进制造设备。下列情况要考虑采用数控机床：a）采用通用机床需要设计制造复杂的专用机床夹具或加工效率低、手工操作劳动强度大的加工；b）轮廓形状复杂、加工精度较高的复杂曲线、曲面的加工；c）准备以后多次改型设计的零件的加工。当工序集中程度较高时，例如对需要在一次装夹中完成钻、镗、铰、锪、攻丝及铣削等内容加工的箱体类零件的加工，
13、可以采用加工中心。,刀具的选择（种类、规格、材料、精度）主要取决于表面的加工方法、加工表面的大小、工件材料、切削用量及工序的加工要求等 量检具的选择主要是根据生产类型和要求的检验项目及其精度进行的。,2.工艺装备的选择,1背吃刀量的选择 选择背吃刀量主要考虑工件的加工余量和工艺系统的刚度。半精加工、精加工工序的背吃刀量由相应的加工方法所需的加工余量确定。2进给量的选择粗加工时，进给量的选择主要考虑工艺系统的刚度与强度。3切削速度的选择在背吃刀量和进给量确定之后，可在保证合理刀具寿命的前提下，确定切削速度。切削速度可根据切削原理的公式计算，或者从根据已知的加工条件得出的标准切削速度表格中选取。,
14、三、切削用量的确定,时间定额是在一定生产条件下，规定完成一道工序所需的时间消耗量。,四、时间定额的确定,（1）基本时间tm 它是直接用于改变工件的尺寸、形状或表面质量等消耗的时间。,时间定额的组成,图6-11车削外圆的基本时间,（2）辅助时间ta 它是指在一道工序中为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作（如装卸工件、开停机床、改变切削用量、进退刀具、测量工件等）所消耗的时间。（3）布置工作地时间 它是指为使加工正常进行，工人用于照管工作地（更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的时间。,（4）休息与生理需要时间tr 它是指工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。一般按
15、工序作业时间的百分比估算。 上述四部分的时间之和称为单件工时定额，即大量生产时的单件工时定额为,成批生产还要考虑准备与终结时间tsu 。（5）准备与终结时间tsu 它是指成批生产中，工人为了生产一批工件而进行的准备和结束工作所消耗的时间。 成批生产的单件计算定额为,工艺方案经济分析方法一般有两种，即按技术经济指标或工艺成本进行分析和评价。按技术经济指标进行分析评比，是按规定的一些技术经济指标来分析和评比几种工艺方案。经全面分析和评比后选定一个经济效果好的工艺方案。,第四节 工艺方案的经济评比,生产成本是制造一台产品或一件工件所需要的一切费用的总和。它包括两类费用：1）与工艺过程直接有关的费用，
16、称为工艺成本；2）与工艺过程无关的费用。工艺成本又包括与产量有关的可变费用V和与产量无关的不变费用C两部分。,由于在同一生产条件下，不同工艺方案与工艺过程无关的费用基本上是相等的，所以生产成本的分析和评比，只分析和评比工艺成本就可以了。若工件的年产量为N，则全年的工艺成本 Sa由下式表示单件工艺成本S为,图6-12工艺成本与年产量的关系,图6-13两种方案的经济评比,对不同的工艺方案进行经济评比有下述两种情况。1）各工艺方案基本投资相近，或采用现有设备的条件下，用工艺成本作为衡量各工艺方案经济性的依据。当产量N为一变量时，设有两个工艺方案，分别计算出两个方案的工艺成本。当年产量NNk时，宜采用方案I。,
