模块一：机械加工工艺规程设计

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1、模块一 机械加工工艺规程设计,模块一 机械加工工艺规程设计,【知识目标】 掌握与机械加工工艺过程有关的相关概念； 掌握机械加工工艺规程的编制方法； 掌握生产类型及工艺特征。 【技能目标】 了解机械加工的生产类型及工艺特征； 掌握编制机械加工工艺规程的原则。,模块一 机械加工工艺规程设计,【课题任务】 能对制造活动有一个总体的、全貌的了解与把握； 能掌握机械加工和机械制造工艺的基本原理和基础知识，熟悉各种加工方法和常用设备； 能选择加工方法与机床、刀具、夹具及加工参数，初步具有分析、解决机械制造中质量问题的能力和设计工艺规程及专用刀、夹、量具的能力。,模块一 机械加工工艺规程设计,【课题分析】

2、机械加工工艺规程是零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。它是机械制造厂最主要的技术文件之一，按照工艺规程组织生产，可以保证产品的质量和较高的生产效率和经济效益。因此，生产中一般应严格地执行既定的工艺规程。工艺规程必须不断地予以改进和完善，以便更好地指导生产。因此对于从事机械制造专业的从业人员必须对机械工艺规程有正确的认识。,模块一 机械加工工艺规程设计,【知识准备】 本课题以零件的加工原理、制造方法及所用设备和工艺装备为主要研究对象，探讨在各种生产条件下，如何以较低成本，较高的劳动生产率生产出优质的产品。 零件的加工是在由机床、夹具、刀具、工件所组成的工艺系统上完成的，加工质量、成本和效

3、率在很大程度上取决于加工方法及由此而选用的机床、夹具和刀具等。,模块一 机械加工工艺规程设计,1.生产过程 生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。产品的生产过程分为以下几个主要阶段。 (1)毛坯制造。如铸造、锻造、冲压和焊接等。 (2)零件的机械加工、热处理和其他表面处理等。 (3)生产和技术准备工作。 (4)部件和产品的装配、调整、检验、试验、油漆和包装等。,一、生产过程和工艺过程,模块一 机械加工工艺规程设计,2.工艺过程 工艺过程是指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为半成品或成品的过程。工艺过程可分为毛坯的制造、零件的机械加工与热处理、产品的装配等。采用机械加工的方法

4、，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量使其成为零件的过程，称为机械加工工艺过程。在航空、航天产品的制造过程中，机械加工在总劳动量中占的比重最大(约为60%)，而且它是获得复杂形状和高精度零件的主要手段。近年来，由于科学技术的飞速发展，对产品的精度要求也就愈来愈高，因此，机械加工工艺过程在产品生产的整个过程中，占有最重要的地位。,一、生产过程和工艺过程,模块一 机械加工工艺规程设计,2.工艺过程 工艺过程是指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为半成品或成品的过程。工艺过程可分为毛坯的制造、零件的机械加工与热处理、产品的装配等。采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量使

5、其成为零件的过程，称为机械加工工艺过程。在航空、航天产品的制造过程中，机械加工在总劳动量中占的比重最大(约为60%)，而且它是获得复杂形状和高精度零件的主要手段。近年来，由于科学技术的飞速发展，对产品的精度要求也就愈来愈高，因此，机械加工工艺过程在产品生产的整个过程中，占有最重要的地位。,一、生产过程和工艺过程,机械加工工艺过程是由按一定顺序排列的若干个工序组成， 1、工序 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进行加工所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。 工序是工艺过程的基本组成单元。生产规模不同，加工条件不同，其工艺过程及工序的划分也不同。,模块一 机械加工工艺规程设计,图1

6、-1所示的阶梯轴，根据加工是否连续和变换机床的情况，单件小批量生产时，可划分为表1-1所示的三道工序，大批大量生产时，则可划分为表1-2所示的五道工序。,模块一 机械加工工艺规程设计,表1-1 单件小批生产的工艺过程,模块一 机械加工工艺规程设计,表1-2 大批大量生产的工艺过程,模块一 机械加工工艺规程设计,模块一 机械加工工艺规程设计,如图1-2所示的键轴，因不同的生产批量，就有不同的工艺过程及工序，如表1-3与表1-4所示。,模块一 机械加工工艺规程设计,模块一 机械加工工艺规程设计,每一道工序由装夹、工位、工步和走刀组成。 (1)、 装夹 在加工前,应先使工件在机床上或夹具中占有正确的

7、位置，这一过程称为定位； 工件定位后，将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧； 将工件在机床或夹具中每定位、夹紧一次所完成的那一部分工序内容称为装夹。 一道工序中，工件可能被安装一次或多次。,模块一 机械加工工艺规程设计,(2)工位 一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。 为了减少由于多次装夹带来的误差和时间损失，加工中常采用回转工作台、回转夹具或移动夹具，使工件在一次装夹中，先后处于几个不同的位置进行加工，称为多工位加工。,模块一 机械加工工艺规程设计,模块一 机械加工工艺规程设计,(3)、 工步 加工表面不变、切

8、削刀具不变、切削用量中的进给量和切削速度基本保持不变的情况下所连续完成的那部分工序内容，称为工步。 为了提高生产率，常将几个待加工表面用几把刀具同时加工，这种由刀具合并起来的工步，称为复合工步，如图1-4所示。,模块一 机械加工工艺规程设计,模块一 机械加工工艺规程设计,(4)、 走刀 有些工步由于余量较大或其他原因，需要用同一刀具，对同一表面进行多次切削，则刀具对工件每进行一次切削就是一次走刀（行程）。走刀是工步的一部分，一个工步可包括一次或多次走刀。,模块一 机械加工工艺规程设计,二、生产纲领和生产类型 不同的机械产品，其结构、技术要求不同，但它的制造工艺却存在着很多共同的特征。这些共同的

9、特征由企业的生产纲领来决定，零件的机械加工工艺过程与生产类型密切相关，在制定机械加工工艺规程时，首先要确定生产类型，而生产类型主要与生产纲领有关 。,模块一 机械加工工艺规程设计,（一）、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。计划期通常为一年，所以生产纲领也称为年产量。 对于零件而言，产品的产量除了制造机器所需要的数量之外，还要包括一定的备品和废品，,模块一 机械加工工艺规程设计,零件的生产纲领应按下式计算：(1-1)式中 N零件的年产量（件/年）； Q产品的年产量（台/年）； n每台产品中该零件的数量（件/台）； a该零件的备品率； b该零件的废品率。,模块一 机械加工工艺

10、规程设计,（二）、生产类型 生产类型是指企业生产专业化程度的分类。人们按照产品的生产纲领及其重量等，可将生产分为单件生产、批量生产和大量生产三种类型。 1、单件生产 单个生产不同结构和尺寸的产品，很少重复甚至不重复，这种生产称为单件生产。 其特点是：生产的产品种类较多，而同一产品的产量很小，工作地点的加工对象经常改变。,模块一 机械加工工艺规程设计,2、批量生产 一年中分批轮流制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地点的加工对象周期性地重复，这种生产称为成批生产。 其特点是：产品的种类较少，有一定的生产数量，加工对象周期性地改变，加工过程周期性地重复。3、 大量生产 同一产品的生产数

11、量很大，大多数工作地点经常按一定节奏重复进行某一零件的某一工序的加工，这种生产称为大量生产。 其特点是：同一产品的产量大，工作地点较少改变，加工过程重复。,模块一 机械加工工艺规程设计,模块一 机械加工工艺规程设计,表1-6 各种生产类型的工艺特点,模块一 机械加工工艺规程设计,三、机械加工工艺规程的作用和设计步骤 （一）、机械加工工艺规程的作用 1、机械工艺规程是指导生产的主要技术文件。 2、机械工艺规程是生产准备工作的主要依据。 3、机械工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件。,模块一 机械加工工艺规程设计,三、机械加工工艺规程的作用和设计步骤 （一）、机械加工工艺规程的作用 （1

12、）机械工艺规程是指导生产的主要技术文件。机械加工车间生产的计划、调试，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。如处理质量事故，应按工艺规程来确定各有关单位、人员的责任。 （2）机械工艺规程是生产准备工作的主要依据。 车间要生产新零件时，首先要制订该零件的机械加工工艺规程，再根据工艺规程进行生产准备。如新零件加工工艺中的关键工序的分的研究；准备所需的刀具、夹具、量具（外购或自行制造）；原材料及毛坯的采购或制造；新设备的购置或旧设备改装等，均必须根据工艺规程来进行。 （3）机械工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文

13、件。新建（扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、技术等级、数量等。,模块一 机械加工工艺规程设计,三、机械加工工艺规程的作用和设计步骤 （二）机械工艺规程的设计步骤 （1）分析零件工作图和产品装配图。阅读零件图和产品装配图，以了解产品的用途、性能及工作条件，明确零件在产品中的位置、功能及其主要的技术要求。 （2）工艺审查。主要审查零件图上的视图、尺寸和技术要求是否完整、正确；分析各项技术要求制订的依据，找出其中的主要技术要求和关键技术问题，以便在设计工艺规程时采取措施予以

14、保证；审查零件的结构工艺性。 （3）确定毛坯的种类及其制造方法。常用的机械零件的毛坯有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材以及冷挤压件、粉末冶金等。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。作用一般的阶梯轴，若各阶梯的直径差较小，则可直接以圆棒料为毛坯；重要的轴或直径差大的阶梯轴，为了减少材料

15、消耗和切削加工量，则宜采用铸件毛坯。常用毛坯的特点及适用范围见表1-7。,模块一 机械加工工艺规程设计,表1-7 常用毛坯的特点及适用范围,模块一 机械加工工艺规程设计,三、机械加工工艺规程的作用和设计步骤 （二）机械工艺规程的设计步骤 4拟定机械加工工艺路线。这是机械加工工艺规程设计的核心部分，其主要内容：选择定位基准；确定加工方法；安排加工顺序以及安排热处理、检验和其他工序等。 5确定各工序所需的机床和工艺装备。工艺装备包括夹具、刀具、量具、辅具等。机床和工艺装备的选择应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，与生产批量和生产节拍相适应，并应优化考虑采用标准化的工艺装备和

16、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机床、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。 6确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差。 7确定切削用量。 8确定各工序工时定额。 9评价工艺路线。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。 10填写或打印工艺文件。,模块一 机械加工工艺规程设计,（二）、加工工艺规程的设计步骤 1、分析零件工作图和产品装配图； 2、工艺审查； 3、确定毛坯的种类及其制造方法； 4、拟定机械加工工艺路线； 5、确定各工序所需的机床和工艺装备 ； 6、确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差； 7、确定切削用量； 8、确定各工序工时定额； 9、评价工艺路线 ； 10、填写或打印工艺文件。,模块一 机械加工工艺规程设计,一、机械加工工艺规程的设计原则及所需的原始资料 （一）、机械加工工艺规程的设计原则 1、编制工艺规程应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、在保证加工质量的基础上，应使工艺过程有较高的生产效率和较低的成本； 3、应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，力争减少材料和能源消耗，并应符合环境保护要求。,