第三章第三章 工艺规程的制订工艺规程的制订 l§3.1 基本概念基本概念 l 3.1.1 机械加工系统机械加工系统 l 一一 生产系统及其组成生产系统及其组成 l 生产系统如图3-1所示,l由三个层次组成：决策层，计划管理层，生产技术层l l二二 制造系统及组成制造系统及组成 l制造系统是生产系统中生产技术层的主体制造系统是生产系统中生产技术层的主体l制造系统如制造系统如图图3-2所示l机床、夹具、刀具和工件称为机械加工工艺系统机床、夹具、刀具和工件称为机械加工工艺系统 l3.1.2 工艺过程及其组成工艺过程及其组成 l一一 工序工序l 不改变操作者、设备（或工作地点）、工件的情况下连续地完成的工作称为工序l 图3-3所示的阶梯轴单件小批生产时分4道工序（表3-1），而大批大量生产时5道工序（表3-2） l二二 安装安装l三三 工位工位l 如图3-4所示，工作台带动工件相对于刀具旋转，经过装卸、钻孔、扩孔、铰孔四个工位加工完毕 l四四 工步工步l l 如表3-2中的工序2可细分为车大外圆、车小外圆、切槽和倒角等工步l 为了提高生产率，常采用复合刀具或多刀加工，这样的工步称为复合工步。
一一 生产纲领生产纲领l 企业根据市场需求和自身生产能力决定的包括废品率和备品率在内的年产量称为生产纲领l 二二 生产类型生产类型l 根据生产规模的大小可划分为三种：l 1 单件小批生产 l 2 成批生产 l 3 大批大量生产 l 生产类型的划分可参考表3-3§3.1.3 生产类型及其工艺特征 l三三 各种生产类型的工艺特征各种生产类型的工艺特征l 不同的生产类型具有不同的工艺特征，成批生产中的小批量生产与单件生产的组织形式相同；大批生产与大量生产的组织形式相同各种生产类型的工艺特征见表3-4 l定义：l作用：l ● 指导生产 l ● 据此进行生产准备和管理 l ●是新建和扩建工厂的依据 l ●交流推广先进经验§3.2.1工艺规程的定义及作用 l 根据生产类型有以下三种文件格式：l 1）工艺过程卡 （表3-5）l 2）机械加工工艺卡 （表3-6）l 3）机械加工工序卡 （表3-7）§3.2.2工艺规程的文件种类 l§3.2.3制订工艺规程的前提制订工艺规程的前提 l在制订工艺规程的之前需要做以下工作：l1 对产品对象进行调查与分析l2 调查本厂生产条件l3 国家技术政策及同类产品的工艺。
l§3.2.4工艺规程的制订步骤工艺规程的制订步骤l 对产品进行调查与分析之后，按下列步骤制订工艺规程l 1 选定各表面的加工手段（机床、工艺装备）；l 2 将这些手段排成合理的程序（加工顺序）；l 3 确定各工序的定位基面；l 4 确定各工序的加工余量；l 5 计算必要的工艺尺寸；l 6 计算工时定额；l 7 填写工艺文件；l 8 对各工艺方案进行技术经济分析 l主要考虑以下因素：l1 零件的材料及其力学性能零件的材料及其力学性能l2 生产类型生产类型l3 零件的结构形状和外形尺寸零件的结构形状和外形尺寸 §3.3 毛坯的选择 表3-8 几种常用铸造方法的比较与选用 比较项目砂型铸造熔模铸造金属型铸造压力铸造低压铸造陶瓷型铸造适用金属任意以铸钢为主有色金属为主铝镁锌合金有色金属为主以铸钢为主铸件大小任意<25kg中小件为主一般<10kg中小件为主中大件为主生产批量任意任意大批大量大批大量成批大量单件小批尺寸公差100±1.0100±0.3100±0.4100±0.3100±0.4100±0.35表面粗糙度粗糙Ra25～3.2Ra25～12.5Ra6.3～1.6Ra25～6.3Ra25～6.3内部晶粒结晶粗结晶粗结晶细表层细内有气孔结晶细结晶粗加工余量大小或不加工小小或不加工较小小或不加工生产率低、中低、中高、中最高中低最小壁厚3.0通常0.7铝合金2～3 铸铁4.00.5～0.1一般2.01.0 表3-9 几种常用锻造方法 的比较与选用 加工方法使用设备适用范围生产率锻件精度表面光洁模具特点模具寿命机械化自动化劳动 条件对环境的影响自由锻空气锤 蒸气空气锤 水压机单件小 批生产低低无模具 难差震动噪声大胎模锻空气锤 蒸气空气锤中小件中小批量较高中模具简单 不固定较低较易差震动噪声大锤上模锻蒸气空气锤无砧座锤中小件大批量高中模膛复杂固定造价高中较难差震动噪声大锻压机模锻曲柄压力机中小件大批量不宜拔长滚压高较高组合模有导向和顶出装置较高易好较小平锻机模锻平锻机中小件大批量带凸台长杆件高较高有两个分模面可锻側面有凹槽的工件较高较易较好较小摩擦压力机模锻摩擦压力机小件中批量较高较高一般为单模膛中较易好较小辊锻机模锻辊锻机连杆扳手叶片大批量高高在轧辊上有两个扇形模具高易好无 l一 基准定义l 决定零件其它点、线、面位置的依据。
l二 基准分类l 1 设计基准：零件图上确定其它点、线、面的位置,即标注尺寸的起点图3-6 a）l 2 工艺基准 （制造基准）：l 1）度量基准：检测中使用的基准l（图3-6 b）§3.4.1 基准的定义与分类 l2）装配基准： 3）定位基准: 粗基准：l 精基准：l 基本精基准：（图3-7 a）l 辅助精基准：（图3-7 b）l 附加精基准：（图3-7 c） l1 若要保证加工面与不加工面的位置、尺寸要求，则应选择不加工面作粗基准l 如图3-8所示l2 若要保证某重要表面加工余量均匀，则应选择该表面作粗基准 如图3-9所示，l3 若零件多个面要加工，为保证各表面都有加工余量，应选余量小的面作粗基准l 如图3-10所示l4 选作粗基准的表面应尽可能平整光滑，铸、锻件最好同箱同模面，使定位夹紧可靠 l 如图3-11所示 §3.4.2 粗基准的选择原则 l 精基准的选择原则是：l1 基准重合基准重合 l 即定位=设计以减少定位误差 如图3-12所示，l2 基准统一基准统一l 在尽可能多的工序中使用同一基准，以减少安装误差和夹具种类。
如图3-13所示，l3 互为基准互为基准l 对于相互位置精度要求较高的表面,采用互为基准来加工，易于保证相互位置精度如图3-14所示 ，l4 自为基准自为基准l 对于须切除薄而均匀的余量的表面采用自为基准加工如图3-15所示§3.4.3 精基准的选择 l 加工方法大致可分为三大类： l一一 切削加工切削加工l 包括车削、铣削、刨削、磨削、拉削、钻孔、扩孔、铰孔、研磨、珩磨、抛光、超精加工、钳工及由它们组成的自动技术、数控技术、成组技术、组合机床、流水线、自动线§ 3.5.1 现有工艺手段的分类及其特点 l特点特点：l▲ 以金属材料来制造机械零件，其主要加工手段仍然是切削加工，因切削加工精度高、质量好l▲ 切削加工以硬对硬（要切除余量，刀具必须比工件更硬）故带有根本的弊病，能耗大、资源利用率低，应尽量减少它l▲ 切削加工工序多、需要的设备多、投资大、生产率较低 l二二 少、无切屑加工少、无切屑加工l 精密铸造类： l 压力加工类： l 压力光整加工：l 新材料新属性：l 还有精密焊接，粘结技术，快速成形等l特点：特点：l 采用以上方法都是为了减少切削加工。
有的是精化毛 坯来减少机加工量；有的是无屑成形；有的是利用新材料、新属性直接制造零件 l 常见的特种加工方法有：l 电火花加工、电解加工、激光加工、超声波加工、电子束加工、离子束加工、电磁加工、爆炸成型、水力切削等等l特点：特点：l● 属于非接触式加工，能以柔克刚，刀具硬度可低于工件的硬度加工时不存在显著的机械力l● 不是依靠机械力和机械能，而是利用电能、电化学能、光能、热能等切除材料，能量密度高l● 切削原理在这些加工中不适用，不产生宏观切屑l● 加工能量易控制和转换，易自动化，加工范围广、适应性强三 特种工艺 l一一 选用的依据选用的依据l二二 加工手段的组合加工手段的组合l 组合格式=A+B+Cl 式中A—普通精度级（IT7-9，Ra1.6-3.2）；l B—精密级（IT6-7,Ra0.2-0.8）；l C—高精密级（IT5,Ra0.1以下） §3.5.2 常用工艺手段的选用及组合 l一一 划分加工阶段的目的划分加工阶段的目的l▲保证加工质量l▲合理利用机床l▲及早发现毛坯缺陷l▲便于安排热处理§3.5.3 加工阶段的划分 l二二 加工阶段的划分加工阶段的划分l△粗加工阶段l△半精加工阶段l△精加工阶段l△光整加工阶段 l一一 安排机加工顺序的原则安排机加工顺序的原则l▲ 基面先行 l▲ 先粗后精l▲ 先面后孔 ▲ 先主后次l 一般格式：基面加工—重要表面粗加工—次要表面加工—热处理—基面修整—重要表面精加工。
§3.5.4 加工顺序的确定 l★退火和正火l★时效 l★淬火和调质 l★渗碳淬火和渗氮l★检验工序二 热处理工序及其它工序的安排 l一一 机床的选择机床的选择l 选择机床设备的原则是：l1 机床的加工尺寸范围应与加工零件的外形尺寸相适应l2 机床的精度应与工序要求的精度相适应l3 机床的生产率应与零件的生产类型相适应l4 机床的选择还应与厂内现有设备相适应l5 采用数控机床加工的可能性§3.6.1 机床和工艺装备的选择 l1 夹具的选择 l2 刀具的选择 l3 量具的选择 二 工艺装备的选择 l§3.6.2 加工余量的确定加工余量的确定 l 本小节主要讲述了影响加工的因素及加工余量的确定方法:l一一 加工余量的概念加工余量的概念l 每道工序切去的金属层厚度称为加工余量从毛坯到成品的加工余量的总和称为总余量 图3-20 图3-21 l 1 计算法计算法l 非对称加工 Zb≥Ta+Ra+Ha+｜ρa+εb｜ l 对称加工 2Zb≥Ta+2（Ra+Ha）+2｜ρa+εb｜l 2 查表法查表法l 以工厂实践经验进行统计分析的数据制成的表格为依据，直接根据加工方法和工件尺寸查表(机械加工工艺人员手册)求出工序余量。
广泛用于成批生产l 3 估计法估计法l 根据工厂的经验估计而定为了防止出废品，余量往往偏大 用于单件小批生产二、 加工余量的确定方法 n§3.6.3 工序尺寸和公差的确定工序尺寸和公差的确定 n 以下三种情况需要计算工序尺寸和公差：n1）某表面多次加工形成的工序尺寸n2）定位基准、测量基准与设计基准不重合n3）从尚需继续加工的表面标注尺寸n n 例如，某车床的主轴箱，材料为HT200，铸件精度2级，最大尺寸为850×510现在准备加工φ100Js6,Ra0.8的主轴孔选定的加工方法为粗镗——半精镗——精镗——浮动镗试计算工序尺寸计算列表如下：（见表3-8） 返回表表3-8 l一一 减少单件时间减少单件时间l 1 减少基本时间减少基本时间Tjl 1）提高切削用量 l 2）减少L，用多把刀具同时加工l 3）合并工步与走刀l 4）多件同时加工§3.7.1 提高生产率的措施 n2 减少辅助时间减少辅助时间Tfn 1）采用先进夹具快速装夹n 2）采用回转工作台、转位夹具n 3）采用主动检测、数显、数控n 3 减少服务时间减少服务时间Twn 1）提高刀具耐用度n 2)采用快换刀、自动换刀装置n 4 减少准备终结时间减少准备终结时间Tzn 采用成组技术，把相似件组织起来生产，可减少准备终结时间。
二 采用先进工艺l 1 精化毛坯制造l 2 无屑成形制造零件l 3 采用特种工艺l 4 采用高效自动化加工 n一一 成本的概念成本的概念n 消耗+规定上缴利润=成本n 国家定价-消耗=利润（+赚钱，-亏本）n 二二 工艺成本的组成工艺成本的组成n 工艺成本包括：可变费用和不变费用n 1 可变费用Vn 2 不变费用Cn 3 工艺成本计算公式n 全年工艺成本 E=VN+Cn 单件工艺成本 Ed=V+C/Nn 式中：N—年产量，件/年§3.7.2 工艺成本工艺成本 。