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1、第五章 机械加工工艺规程的制定,在机械制造企业中，常采用各种机械加工方法将毛坯加工成零件，然后将零件装配成机械。为了使零件的机械加工过程满足“优质、高效、低消耗”的要求，首先要制订合理的零件机械加工工艺规程，然后按照这一工艺规程对零件进行加工。本章讨论的主要内容是制定机械加工工艺规程的基本原理和方法。注:工艺是指将原材料或半成品加工成产品的方法、技术等,第一节 零件制造的工艺过程,一、生产过程生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括：原材料、半成品、成品的运输和保管；生产和技术准备工作；毛坯制造；零件的机械加工、热处理、表面处理；产品的装配、调试以及油漆、包装等。,第五章 机械加工工艺规
2、程的制定,二、工艺过程工艺过程是指生产过程中直接改变原材料（或毛坯）的形状尺寸、材料性能、零件相对位置及产品外观，使之变为成品的过程。它包括毛坯制造、机械加工、热处理和装配等。机械加工工艺过程用机械加工的方法，直接改变原材料或毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之变为合格零件的过程，又称为工艺路线或工艺流程。装配工艺过程将零件装配成部件或产品的过程。1. 工艺过程的组成机械加工工艺过程是由一个或若干顺序排列的工序组成的，毛坯依次通过这些工序转变为成品。为了便于分析机械加工的情况和制订工艺过程，将工艺过程分为如下几个组成部分。,（1）工序一个（或一组）工人，在一台机床（或同一个工作地点），对一个（或几
3、个）工件所连续完成的那部分工艺过程称为一个工序。它是组成工艺过程的基本单元，又是生产计划和成本核算的基本单元。通常把产品或零部件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库，经过的各个工序的先后顺序，称为工艺路线。划分工序的重要依据是工作地点是否变动。另一个依据是取决于对一个零件的加工是否连续进行。例如，下图所示的零件，在小批量生产条件下，其加工工艺过程可由5个工序组成，如下表示所示。,第五章 机械加工工艺规程的制定,第五章 机械加工工艺规程的制定,生产类型不同，机械加工工艺过程制定也往往不同。例如，在大批量生产条件下，上述工艺过程中的20工序就可能被拆分为两个工序，一个工序为车一侧端面、钻中心孔、
4、车一侧外圆；另一个工序为调头车另一侧端面、钻中心孔、车另一侧外圆。可见加工工艺过程的制定是受到很因素影响的。,阶梯轴加工工艺过程（小批量生产）,第五章 机械加工工艺规程的制定,（2）工步当某一工序的加工表面较多时，可将该工序划分为若干不同工步。被加工的表面切削刀具、切削用量中的转速和进给量均保持不变的情况下所完成的那部分工序内容。有时，为了提高生产率，常用几把刀具（或复合刀具）同时加工几个表面，这种工步称为复合工步，复合工步在工艺规程中视为一个工步。如果有几个完全相同的加工表面，所用刀具及切削用量也不变，拟订工艺规程时，习惯上也将它们视为一个工步，如图所示。,（3）走刀有些表面由于余量太大，或
5、由于其他原因，需要在切削用量不变的条件下，用同一把刀具对它进行多次切削加工，刀具对工件的每一次切削称之为一次走刀，如图所示。,第五章 机械加工工艺规程的制定,第五章 机械加工工艺规程的制定,（4）安装工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为安装。在一道工序中，可能有一次也可有多次装夹。如上表中的20工序，就要进行两次装夹，先装夹工件的一端，车端面、钻中心孔、车一部分外圆，再调头装夹，加工其余部分。在同一道工序中，工件的几次装夹，一般会增加装夹的辅助时间，还会降低加工精度。因此，在同一道工序中应尽可能减少装夹次数。（5）工位为减少工序中的装夹次数，常采用回转工作台或转位夹具，使工件在一次安装中，可
6、经过机床上若干个位置依次进行加工，工件在机床上所占据每一个位置上所完成的那部分工序内容，称为一个工位，如图所示。采用多工位加工，可提高生产效率和保证被加工表面间的相互位置精度。,第五章 机械加工工艺规程的制定,2. 生产类型对工艺过程的影响产品的用途不同，决定了其市场需求量是不同的，因此不同的产品有不同的生产批量。生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类，亦即生产规模不同。生产类型不同，生产组织的方式及相应的工艺过程也大不相同。生产类型的划分可按照生产纲领划分，产品的生产纲领就是产品的年生产量。根据生产纲领，一般把生产类型分为单件生产、成批生产和大量生产三种类型。单件
7、生产 单个的生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复。成批生产 成批生产的特点是一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量（称为批量），工作地的加工对象周期性地重复。如机床、电机等的制造通常属于成批生产。根据批量的大小，又可将批量生产细分为：小批量生产、中批量生产和大批量生产。大量生产 产品数量很大，大多数工作地点经常重复地进行某一零件的某一道工序的加工。生产类型不同，其工艺过程的特点也不尽相同。各类生产类型的工艺过程特点如下表所示。,第五章 机械加工工艺规程的制定,第五章 机械加工工艺规程的制定,第五章 机械加工工艺规程的制定,第五章 机械加工工艺规程的制定,第二节 工艺规
8、程的作用及设计步骤,工艺规程 把零件加工的全部工艺过程按一定格式写成的书面文件称为工艺规程。工艺规程中包括各个工序的排列顺序，加工尺寸、公差及技术要求，工艺装备及工艺措施，切削用量及工时定额 、工人等级等。工艺规程是指导生产的重要文件，也是组织和管理生产的基本依据，生产中必须严格遵守。一个良好的工艺规程可以促使产品达到优质、高产、低成本的目的。工艺规程的修订是一件重要的事情、必须经过一定的审批程序。 一、工艺规程的格式生产中应用的工艺规程有多种形式，它的详简程度也有很大的差异，视零件的复杂程度和生产类型而定。工艺规程的格式请参阅JB/Z1 187.382。常用的工艺规程格式有综合工艺过程卡片（
9、简称过程卡）、机械加工工艺卡片、机械加工工序卡和检验卡片等。,第五章 机械加工工艺规程的制定,（1）工艺过程综合卡片它是以工序为单位简要地表明一个零件全部加工过程的卡片。卡片上主要规定了零件加工的工艺路线，按工艺过程顺序列出全部工序的名称和内容，在每个工序中都说明了应使用的机床设备和工艺装备以及工时定额等（如表5.3，P128所示）。在单件小批生产中一般只使用此卡。（2）机械加工工艺卡片它以工序为单位，详细说明零件的机械加工工艺过程（见表5.4，P128）。包括各道工序的具体内容及要求，零件的主要加工表面及其精度和表面粗糙度的要求，切削用量、设备和工装等。它是用来指导操作工人进行生产，帮助车间
10、干部和技术人员掌握整个零件加工过程的一种最主要的文件之一。在成批生产中多采用此卡，单件小批生产中关键件和复杂件多采用此卡。（3）机械加工工序卡它是根据工艺卡片为每一道工序制订的一种工艺文件，主要用来具体指导操作工人如何进行加工。多用于大批大量或成批生产中比较重要的零件（见表5.5，P129）。该卡片中附有工序简图，并详细记载了该工序加工所需要的资料，如定位基准选择、工件安装方法、工序尺寸及公差，所使用的机床、刀具、量具以及切削用量的选择和工时定额的确定等内容。,工序简图 用以在机械加工工序卡中，表示该工序定位基准面、夹紧位置、加工表面、工序尺寸及公差、技术要求等内容的图形。 二、工艺规程的作用
11、工艺规程是机械制造厂最主要的技术文件之一，它的主要作用有以下几种。（1）它是组织生产和管理生产的重要依据 在产品投产前要根据工艺规程进行有关的技术准备和生产准备工作，如安排原材料的供应、专用工装设备的设计与制造、生产计划的编排、经济核算等。是否遵照工艺规程进行规范操作也是对加工人员工作考核的依据。（2）它是指导生产实施的技术文件 一个良好的工艺规程是在吸收丰富的工作经验的基础上并通过科学分析制订出来的，它能合理地使产品达到优质、高产、低耗的综合性能指标。工艺规程是指导生产的法律性文件，生产中必须严格遵守。（3）它是新建和扩建工厂的基本资料 用以决定所需要的机床设备的品种和数量、车间布局、占地面
12、积、人员配备、投资力度及设计测算工作等。总之，零件的机械加工工艺规程是每个机械制造厂或加工车间必不可少的技术文件。用于生产前的生产准备、生产中的生产指挥及生产后的检验。,第五章 机械加工工艺规程的制定,三、制定工艺规程的步骤1. 了解被加工零件的功用及其性能要求，进行工艺审查通过阅读零件的工作图和有关装配图，了解它在整个产品中所起的作用及其应具备的性能要求，并侧重进行如下几方面的审查。（1）审查各项技术要求是否合理 技术要求订得太低则不能满足产品性能质量要求，订得太高则增加制造难度，提高生产成本。（2）审查材料选用是否合理 材料选用恰当与否应从以下两方面加以审查：从经济角度考虑，在满足零件功能
13、的前提下，应尽量选用价廉的材料，以降低产品的成本。材料的选用还应立足于国内，尽量采用来源充足的材料，不得滥用责重金属。持别是我国稀有的贵重合金元素如镍、铬等，尽量不用或少用。,第五章 机械加工工艺规程的制定,从工艺上考虑，选用的材料不应引起制造的困难。如下图所示的销钉，方头部位要求淬硬至HRC58，42小孔要求装配时配作。原设计采用T8A材料，因零件很小，总长只有15mm，当头部淬火时，势必使销钉全部淬硬，致使2小孔无法配作，故原材料选用不合理。若改用20钢，头部采用局部渗碳淬火法，就可很好地避免上述工艺上的困难。,第五章 机械加工工艺规程的制定,（3）工艺上对零件结构是否需提出特殊要求 有些
14、零件结构上没有可作为定位基准用的恰当表面，为便于加工制作，这时就必须在工件上设置或加工出必要的定位基面，称为辅助基准，例如下图所示车床小刀架的工艺搭子等。图中工艺搭子应和定位面C同时加工出来，以使定位稳定可靠。辅助基准在零件工作时并无用处，完全是为了工艺上的需要而设置的，加工完毕后如有必要可于切除。,第五章 机械加工工艺规程的制定,（4）审查零件的结构工艺性所谓结构工艺性就是指零件的结构是否便于加工、装配和维修。它不仅关系到零件的加工、装配和维修的难易程度，而且也关系到产品质量、生产率和成本的高低。零件的结构工艺性反映在多方面，以下列出常需考虑的几个方面。尽量减少加工面，节省工时，减少动力消耗
15、。尺寸应尽量规格化、标准化。尽量减少调整、安装、走刀次数。保证刀具正常工作、加工方便（应具有必要的退刀槽、工作空间等）。结构应与生产类型、设备条件相适应。结构应便于装拆。零件结构工艺性分析，见下表示例。,第五章 机械加工工艺规程的制定,第五章 机械加工工艺规程的制定,第五章 机械加工工艺规程的制定,第五章 机械加工工艺规程的制定,第五章 机械加工工艺规程的制定,2. 根据产品的生产纲领确定零件的生产类型零件的生产纲领可按下式进行计算：,式中：N零零件的生产纲领（件/年）；N产品的生产纲领（台/年）；n每台产品中包含该零件的件数（件/台）；该零件的备品率；该零件的废品率。如前所述，生产类型将直接
16、影响生产的组织形式和工艺规程的设计。,第五章 机械加工工艺规程的制定,3. 确定毛坯种类毛坯选择对零件加工工艺过程影响很大。它涉及工序的内容和数量、材料消耗以及加工工时等方面。机械制造所用的毛坯主要有以下几种：（1）铸件 用于铸造形状复杂的零件毛坯，依据零件产量和精度要求可以采用不同的铸造方法。铸件的机械性能较低。（2）锻件 适用于形状简单，对强度有一定要求的零件，因为经过锻造的零件，材料的纤维组织连续合理分布，其强度较高，机械性能良好。（3）焊接件 将钢或型钢焊成所需要的结构，制造简便，生产周期短，适用于机架、机座等大件焊接，但焊接变形大，抗震性差，焊后必须进行热处理。（4）型材 通常按截面形状分类：圆钢、方钢、角钢、槽钢等。有热轧料和冷拉料两种。热轧型材的精度低，为IT15IT16，冷拉料精度高，为IT9IT12，但直径小，价格贵。（5）工程塑料 尺寸精度高，形状可以很复杂，但机械性能差。（6）其它新型材料 如碳纤维复合材料、粉末冶金材料等。,
