機械加工工藝規(guī)程制定

1、機械加工工藝基礎 山東大學機械工程學院 王 志 工藝加工的藝術目標優(yōu)質(zhì)、高效、低耗 機械制造 工藝為本2022/7/282第一講 機械加工工藝規(guī) 程的制訂介紹機械加工工藝規(guī)程的基本概念及其制定的原理、原則、方法步驟及有關計算。主要內(nèi)容基本概念毛坯的確定零件的結(jié)構(gòu)工藝性定位基準的選擇工藝路線的擬定工藝尺寸鏈2022/7/284第一節(jié) 基本概念一、生產(chǎn)過程和生產(chǎn)系統(tǒng)（一）生產(chǎn)過程 從原材料進貨到制成的產(chǎn)品投入市場，其中所以勞動過程的總和。（二）生產(chǎn)系統(tǒng) 生產(chǎn)企業(yè)可看成是一個具有輸入和輸出的生產(chǎn)系統(tǒng)。 信息流、物質(zhì)流、能量流2022/7/285制造過程中，原材料、毛坯，加工中的半成品、零部件及產(chǎn)品整

2、機形成了物質(zhì)流；產(chǎn)品裝配圖、零部件圖、各種工藝文件、CAD軟件、CAM軟件、產(chǎn)品的定單、生產(chǎn)調(diào)度計劃等形成了信息流；電能、機械能、熱能等形成了能量流。2022/7/286生產(chǎn)系統(tǒng)圖原料或毛坯存儲運輸制造檢驗成品信 息 系 統(tǒng)能源能 量 系 統(tǒng)物質(zhì)流信息流能量流2022/7/287二、工藝過程在生產(chǎn)過程中，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使之成為成品或半成品的過程。鑄造、鍛造、沖壓或焊接工藝過程熱處理工藝過程機械加工工藝過程裝配工藝過程2022/7/288機械加工工藝過程機械加工工藝過程（以下簡稱加工過程）是指用機械加工的方法直接改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等使之成為合格零件

3、的工藝過程。從廣義上來說電加工、超聲波加工、電子束離子束等加工也屬于加工過程。2022/7/289二、機械加工工藝過程的組成 通常零件的加工過程是由若干個按順序排列的工序組成的。 工序是加工過程的基本組成單元。 工序又可分為一個或若干個安裝、工位、工步或走刀。2022/7/28101.工序一個（或一組）工人 ，在一個工作地 對同一個工件（或同時對幾個工件）所連續(xù)完成的那一部分工藝過程稱為工序。 操作者、工作地點、加工對象和內(nèi)容，是工序的三個重要決定因素。改變其中之一，工序則產(chǎn)生變化！2022/7/2811小軸的工序 工序號工序內(nèi)容設備1銑端面，打中心孔銑端面打中心孔機床2車大外圓及倒角車床3車

4、小外圓及倒角車床4銑鍵槽銑床5去毛刺鉗工臺2022/7/2812表1 單件小批生產(chǎn)工藝過程 表2 大批量生產(chǎn)工藝過程 單件加工與大量加工2022/7/2813銑端面打中心孔大量生產(chǎn)的場合，采用專用機床。2022/7/28142安裝工件經(jīng)一次裝夾（定位夾緊）后所完成的那一部分工序稱為安裝。 2022/7/28153工位工件在一次裝夾工件后，工件與夾具或設備的可動部分一起相對刀具或設備的固定部分所占據(jù)的每一個位置所完成的加工，稱為工位。在某一工序中，有時為了減少由于多次裝夾而帶來的誤差及輔助時間損失，往往采用轉(zhuǎn)位(或移位)式工作臺或夾具，不須重新裝夾工件而能改變工件位置，以加工不同表面。 2022

5、/7/2816工位的例子 如圖所示為利用回轉(zhuǎn)工作臺在一次安裝中順次完成裝卸工件、鉆孔、擴孔和鉸孔四個工位的示意圖。2022/7/28174工步在加工表面、加工工具、切削用量（不包括背吃刀量）不變的情況下，所完成的那一部分工序內(nèi)容，稱為一個工步。如果上述項目中有一項改變，就成為另一工步。 2022/7/2818工步例2022/7/2819復合工步為了提高生產(chǎn)效率，采用幾把刀具或一把復合刀具同時加工個或幾個表面可算作一個工步，稱為復合工步。 2022/7/2820轉(zhuǎn)塔車床工步在多刀車床、轉(zhuǎn)塔車床的加工中經(jīng)常有這種情況。在工藝文件上，復合工步也視為一個工步。2022/7/28215走刀（進給）有些工

6、步，由于余量較大或其它原因，需要用同一刀具，以同一轉(zhuǎn)速和進給量，對同一位置的表面進行多次切削，這樣，刀具對工件的每一次切削就稱為一次走刀。 2022/7/2822工序、安裝、工位、工步和走刀之間的關系如下：2022/7/2823三、生產(chǎn)綱領、生產(chǎn)類型及其工藝特征生產(chǎn)綱領：指包括備品與廢品在內(nèi)的年產(chǎn)量。機器零件的年生產(chǎn)綱領：式中 N零件的年產(chǎn)量（件/年）； Q產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺/年）； n每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺）； 備品率； 廢品率。 2022/7/2824生產(chǎn)類型單件生產(chǎn)：成批生產(chǎn)：小批、中批、大批生產(chǎn)大量生產(chǎn)： 根據(jù)生產(chǎn)綱領的大小和產(chǎn)品大小以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復雜程度，產(chǎn)品制造過程可分為三種

7、生產(chǎn)類型： 2022/7/2825單件生產(chǎn) 單個的生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)、尺寸的產(chǎn)品，且很少重復或完全不重復，這種生產(chǎn)稱為單件生產(chǎn)。 如機械配件加工、專用設備制造、新產(chǎn)品試制等都是屬于單件生產(chǎn)。 目前訂單式組織生產(chǎn)的結(jié)果，單件生產(chǎn)方式成為普遍的生產(chǎn)方式！2022/7/2826成批生產(chǎn) 成批的制造相同產(chǎn)品，并且是周期性的重復生產(chǎn)，這種生產(chǎn)稱為成批生產(chǎn)。如機床制造等多屬于成批生產(chǎn)。同一產(chǎn)品(或零件)每批投入生產(chǎn)的數(shù)量稱為批量。根據(jù)產(chǎn)品的特征及批量的大小，成批生產(chǎn)又可分為：小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)。小批生產(chǎn)工藝過程的特點與單件生產(chǎn)相似。2022/7/2827大量生產(chǎn) 產(chǎn)品的數(shù)量很大，大多數(shù)的工作一直按照一

8、定節(jié)拍進行同一種零件的某一道工序的加工，這種生產(chǎn)稱為大量生產(chǎn)。如手表、洗衣機、自行車、摩托車、縫紉機、汽車等的生產(chǎn)。2022/7/2828生產(chǎn)量的大小是區(qū)分生產(chǎn)類型的一項重要指標2022/7/2829各種生產(chǎn)類型的工藝特征 類型特點單件生產(chǎn)成批生產(chǎn)大量生產(chǎn)加工對象經(jīng)常變換周期性變換固定不變毛坯木模造型、自由鍛金屬模造型、模鍛金屬模機器造型、模鍛機床設備通用設備、數(shù)控設備通用、專門及部分專用設備專用、自動設備及 自動線機床布局按機群式布置按零件類別、按工段排列按流水線或自動線排列夾具通用或組合夾具專用夾具高效率的專用夾具刀具量具通用刀具和量具專用或通用刀具量具專用刀具量具、自動測量裝配方法零件不

9、互換，鉗工修配多數(shù)互換，部分試配或修配全部呼喚或分組互換生產(chǎn)周期不一定周期重復長時間連續(xù)生產(chǎn)生產(chǎn)率低，用數(shù)控機床可提高中等高成本高中等低工人技術高中等一般工藝文件簡單比較詳細詳細編制2022/7/2830四、機械加工工藝規(guī)程機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機械加工工藝過程和操作方法的工藝文件。 工藝規(guī)程：以文件的形式確定下來的工藝過程。2022/7/2831機械加工工藝規(guī)程的作用工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的主要技術文件工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù)工藝規(guī)程是新建或擴建工廠或車間的基本資料加工工藝規(guī)程是機械制造企業(yè)最重要的技術文件之一。 2022/7/2832機械加工工藝規(guī)程的格式機械加工工藝

10、過程卡片機械加工工藝卡片機械加工工序卡片機械加工工藝過程卡片樣式2022/7/2834機械加工工藝過程卡片實例2022/7/2835機械加工工藝卡片樣式2022/7/2836機械加工工序卡片樣式2022/7/2837機械加工工序卡片實例2022/7/2838盤零件加工工序卡片實例2022/7/2839五、制定機械加工工藝規(guī)程的要求與步驟機械加工工藝規(guī)程的基本要求 制定加工工藝規(guī)程，要確保零件的加工質(zhì)量，可靠地達到產(chǎn)品圖紙所提出的全部技術要求； 要有合理的生產(chǎn)率，要能節(jié)約原材料，減少工時消耗，降低成本。 此外，還應盡量減輕工人的勞動強度，保證安全及良好的工作條件。2022/7/2841制定工藝規(guī)

11、程所需要的原始資料 （1）產(chǎn)品的零件圖以及該零件所在部件或總成的裝配圖。（2）產(chǎn)品質(zhì)量的驗收標準。（3）產(chǎn)品的年產(chǎn)量計劃。（4）工廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件。如毛坯的制造能力，現(xiàn)有加工設備、工藝裝備及使用狀況，專用設備、工裝的制造能力及工人的技術水平等。 （5）有關手冊、標準及指導性文件。如機械加工工藝手冊、時間定額手冊、機床夾具設計手冊、公差技術標準，以及國內(nèi)外先進工藝、生產(chǎn)技術發(fā)展狀況等方面的資料。 2022/7/2842制定加工工藝規(guī)程的步驟及主要內(nèi)容 （1）分析產(chǎn)品的零件圖及裝配圖，了解產(chǎn)品的工作原理和所加工零件在整個機器中的作用，分析零件圖的加工要求、結(jié)構(gòu)工藝性，檢驗圖樣的完整性。 （2）根據(jù)零

12、件的生產(chǎn)綱領及零件的結(jié)構(gòu)大小、復雜程度確定生產(chǎn)類型。 （3）選擇和確定毛坯及其制造方式。 （4）擬定工藝方案是制定機械加工工藝規(guī)程時定性分析的核心內(nèi)容。其中包括： 選擇定位基準。 確定定位、夾緊方法。 確定各個表面的加工方法如孔、平面、外圓等表面的加工。 確定工序的集中和分散。 安排加工順序。一般需要提出幾種方案進行分析比較，從中選出最優(yōu)的方案。2022/7/2843（5）確定各工序所采用的設備：包括通用機械和專用機 械的選定。（6）選擇工藝裝備：即確定各個工序所需要的刀具、夾具、量具和輔具。（7）確定各主要工序的技術檢驗要求以及檢驗方法。（8）確定各工序的加工余量、工序尺寸及公差。（9）確定

13、切削用量，制定工時定額。（10）評價各種工藝方案，最后選定最佳工藝路線。（11）填寫工藝文件。2022/7/2844第二節(jié) 零件加工工藝性分析與毛坯的選擇制定工工藝規(guī)程的十分重要的和最基本的一步！（一）對零件進行工藝性審查對零件進行工藝性審查，除了檢查尺寸、視圖以及技術條件是否完整外，還應有以下幾方面內(nèi)容： 分析零件技術要求及其合理性，提出必要的改進意見（1）加工表面本身的要求(尺寸精度、形狀和粗糙度)：據(jù)其選擇加工方法、加工步序。（2）表面之間的相對位置精度(包括位置尺寸、位置精度)：與基準的選擇有關。（3）表面質(zhì)量及鍍層要求：涉及選材及熱處理工藝的確定。（4）其他要求：如等重、平衡、探傷等

14、。同時，還要審查材料選用是否恰當、技術要求是否合理。過高的精度要求、粗糙度以及其他要求，會使工藝過程復雜化，加工困難，成本增加。 2022/7/2847審查零件結(jié)構(gòu)的工藝性良好的工藝性：便于機械加工。工藝性分析的內(nèi)容除了審查零件圖上視圖、尺寸、公差是否齊全、正確之外，主要是審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性。所謂零件結(jié)構(gòu)工藝性是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下，制造的可行性和經(jīng)濟性。有時功能完全相同而結(jié)構(gòu)工藝性不同的零件其制造方法與制造成本往往相差很大。 2022/7/28481. 合理標注尺寸 (1)零件圖上重要尺寸應直接標注，在加工時盡量使工藝基準與設計基準重合，符合尺寸鏈最短的原則。如中活塞環(huán)槽的

15、尺寸為重要尺寸，其寬度應該直接注出。2022/7/2849(2)零件圖上標注的尺寸應便于測量，不要從軸線、中心線、假想平面等難以測量的基準標注尺寸。(3)零件圖上的尺寸不應標注成封閉式，以免產(chǎn)生矛盾。2022/7/2850(4)零件的自由尺寸，應按加工順序盡量從工藝基準注出。(5)零件所有加工表面與非加工面之間只標注一個聯(lián)系尺寸。 如圖齒輪軸，圖a標注方法大部分尺寸要換算，不能直接測量。圖b標注方式，與加工順序一致，便于加工測量。2022/7/28512. 零件結(jié)構(gòu)便于加工，有利于達到所要求的加工質(zhì)量。 (1)合理確定零件的加工精度與表面質(zhì)量 加工精度定得過高會增加工序，增加制造成本；過低會影

16、響其使用性能，必須根據(jù)零件在整個機器中的作用和工作條件合理地進行選擇。 2022/7/2852(2)保證位置精度的可能性 為保證零件的位置精度，最好使零件能在一次裝夾下加工出所有相關表面。這樣由機床的精度來達到要求的位置精度。如圖a結(jié)構(gòu)，保證80mm與內(nèi)孔60mm的同軸度較難。如改成圖b結(jié)構(gòu)，就能在一次裝夾下加工外圓與內(nèi)孔。2022/7/28533. 有利于減少加工和裝配的勞動量 (1)減少不必要的加工面積可減少機械加工量；安裝表面的減少有利于保證配合面的接觸質(zhì)量。2022/7/2854 (2)盡量避免、減少或簡化內(nèi)表面的加工 因為外表面要比內(nèi)表面加工方便經(jīng)濟，又便于測量。因此，在零件設計時應

17、力求避免在零件內(nèi)腔進行加工。如圖所示，將圖a的內(nèi)溝槽改成圖b軸的外溝槽加工，使加工與測量都很方便。 2022/7/28554. 有利于提高勞動生產(chǎn)率，與生產(chǎn)類型相適應 (1)零件的有關尺寸應力求一致，并能用標準刀具加工。如退刀槽尺寸一致，可減少刀具種類。2022/7/2856(2)零件加工表面應盡量分布在同一方向，或互相垂直的表面上。如圖b所示孔的軸線應當平行。2022/7/2857(3)零件結(jié)構(gòu)應便于加工。對于零件上那些不能進行穿通加工的結(jié)構(gòu)，應設退刀槽、越程槽或孔。2022/7/2858(4)避免在斜面或弧面上鉆孔和鉆頭單刃切削，從而避免造成切削力不等使鉆孔軸線傾斜或折斷鉆頭。2022/7/2859(5)便于多刀或多件加工。零件設計的結(jié)構(gòu)要便于多件加工，如圖所示，圖b結(jié)構(gòu)可將毛坯排列成行便于多件連續(xù)加工。2022/7/2860(6)要與具體的生產(chǎn)類型相適應。如圖所示，圖a結(jié)構(gòu)適合于大批量生產(chǎn)類型，圖b結(jié)構(gòu)則適合于生產(chǎn)量較小的情況。2022/7/2861零件結(jié)構(gòu)的工藝性例子2022/7/2862多件加工剛度2022/7/2863（二）毛坯的選擇零件常用毛坯的種類有：鑄件（包括低壓鑄造、高壓鑄造）、鍛件（自由鍛、模鍛）、型材、焊接件、沖壓件等；而相同種類的毛坯又有不同的制造方法。2022/7/2864選擇毛坯的總的原則毛坯的形狀和尺寸盡量與成