第07章 機械加工工藝規(guī)程的制定1

第07章機械加工工藝規(guī)程的制定1－講述零件加工過程中的若干問題2023/9/211本章概述基本概念定位基準及選擇工藝路線的制定加工余量、工序尺寸及公差的確定工藝尺寸鏈時間定額和提高生產(chǎn)率的工藝途徑工藝方案的比較與技術(shù)經(jīng)濟分析

7.1基本概念機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程與機械加工工藝過程機械加工工藝過程的組成生產(chǎn)類型與機械加工工藝規(guī)程機械加工工藝規(guī)程的設計原則、步驟和內(nèi)容

7.1.1機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程與機械加工工藝過程生產(chǎn)過程：機械產(chǎn)品制造時將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程機械產(chǎn)品：整臺機器、部件或零件包括的過程：產(chǎn)品設計、生產(chǎn)準備、制造、裝配等工藝：制造產(chǎn)品的方法工藝過程：生產(chǎn)過程中改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置、性質(zhì)的過程是一個將原材料改變?yōu)槌善分苯酉嚓P(guān)的過程；包括：毛坯制造、切削、熱處理、裝配等過程輔助過程：將原材料改變?yōu)槌善烽g接相關(guān)過程包括：生產(chǎn)準備、運輸、保管、維修、工藝裝備制造等

機械加工工藝過程的研究范圍及與其他概念的聯(lián)系機械加工工藝過程研究范圍：除裝配以外的所有工藝過程，包括：毛坯制造、切削、熱處理等過程機械制造工藝過程：零件的機械加工工藝過程(本章研究的內(nèi)容)＋裝配工藝過程(第八章研究的內(nèi)容)機械制造工程學：研究機械制造中用到的理論(切削原理、機床原理)、工具(刀具、機床、夾具)、工藝(加工工藝、裝配工藝)以及影響機械的因素(機械加工質(zhì)量)等內(nèi)容

7.1.2機械加工工藝過程的組成機械加工工藝過程由一系列工序組成，毛坯通過這些工序成為成品工序分解：根據(jù)不同的分解方法可分為安裝、工步、走刀、工位工序：操作者、工作場地、工件不變，工作連續(xù)安裝：工件經(jīng)一次裝夾所完成的那一部分工序工步與復合工步：加工表面和加工工具不變情況下所連續(xù)完成的那部分工序，采用復合刀具時為復合工步走刀：又稱為工作行程，刀具在加工表面上切削一次完成的工步部分工位：一次裝夾后，工件與夾具的可動部分一起相對刀具(固定部分)所占據(jù)的每一個位置稱一個工位

小軸零件生產(chǎn)工藝

工序與安裝、工步、走刀、工位的關(guān)系一個工序可以由多個安裝組成一個安裝可以由多個工位組成一個工位可以由多個工步組成一個工步可以由多次走刀組成

工藝路線列出主要工序名稱的簡略工藝過程稱為工藝路線，對工藝過程的簡單表達123

7.1.3生產(chǎn)類型與機械加工工藝規(guī)程生產(chǎn)綱領(lǐng)(年產(chǎn)量)：企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃N=Q?n(1+α+β)

N－－零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（臺/年）Q－－機器的生產(chǎn)綱領(lǐng)n－－每臺機器產(chǎn)品含該零件的數(shù)量（件/臺）

－－該零件備品率

－－該零件廢品率生產(chǎn)綱領(lǐng)的意義：設計、修改工藝規(guī)程的重要依據(jù)，決定生產(chǎn)批量(定義：一次投入或產(chǎn)出同一產(chǎn)品的數(shù)量)

2.生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型：企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，由生產(chǎn)綱領(lǐng)或生產(chǎn)批量決定單件生產(chǎn)：品種多，產(chǎn)量少，很少重復生產(chǎn)，如：重型機械，專用設備，新產(chǎn)品試制、設備修理等成批生產(chǎn)：生產(chǎn)某幾種產(chǎn)品，有一定數(shù)量，分期分批輪番投產(chǎn)，生產(chǎn)過程有重復性，如機床、電機等標準通用產(chǎn)品生產(chǎn)注：什么是批量？每批投入生產(chǎn)的同一產(chǎn)品的數(shù)量小批：工藝接近單件生產(chǎn)中批：大批：工藝接近大批生產(chǎn)大量生產(chǎn)：產(chǎn)量大、品種少，多數(shù)是在工作地長期重復進行某產(chǎn)品或零件的加工，如：軸承、汽車、拖拉機、自行車等生產(chǎn)

生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系生產(chǎn)類型

零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)

(件/年)重型機械

中型機械

輕型機械

單件生產(chǎn)

≦5

≦20

≦100小批生產(chǎn)

>5～100

>20～2000

>100～500

中批生產(chǎn)

>100～300

>200～5000

>500～5000

大批生產(chǎn)

>300～1000

>500～5000

>5000～50000

大量生產(chǎn)

>1000

>5000

>50000

工藝特點不同生產(chǎn)類型，為了獲得最佳技術(shù)經(jīng)濟效果，其生產(chǎn)組織、車間布置、毛坯制造方法、工夾具使用、加工方法及對工人的技術(shù)要求等各方面都不同

3.機械加工工藝規(guī)程的作用：定義工藝規(guī)程：規(guī)定產(chǎn)品或零部件的制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。工藝路線：產(chǎn)品或零部件在生產(chǎn)過程中，由毛坯準備到成品包裝入庫經(jīng)過各部門或工序的先后順序各個工序的具體加工內(nèi)容、要求及說明切削用量、時間定額使用的機床設備工藝裝備：產(chǎn)品制造過程中所使用的各種工具的總稱，包括刀具、夾具、模具、量具、檢具、輔具、鉗工工具等

3.機械加工工藝規(guī)程的作用：作用指導生產(chǎn)的主要技術(shù)文件，保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)經(jīng)濟的指導性文件；生產(chǎn)準備和生產(chǎn)管理的基本依據(jù)；新建和擴建工廠基本資料；工藝技術(shù)交流的主要文件形式。是機械制造企業(yè)最主要的技術(shù)文件之一

4.機械加工工藝規(guī)程的格式工藝過程卡片：以工序為單位簡要說明產(chǎn)品或零部件的加工過程的一種工藝文件工藝卡片：按產(chǎn)品或零部件的某一工藝階段編制的工藝文件工序卡片：在工藝過程卡片或工藝卡片的基礎(chǔ)上，按每道工序所編制的一種工藝文件檢驗工序卡：批量生產(chǎn)中對重要檢驗工序的說明、指導性文件機床調(diào)整卡：批量生產(chǎn)中對流水線、機床調(diào)整的依據(jù)

比較工藝路線、工藝過程卡片、工藝卡片、工序卡片有何不同工藝路線：僅列出了主要工序名稱的簡略工藝過程。工藝過程卡片：概念：以工序為單位簡要說明零件加工過程的一種工藝文件包含內(nèi)容：工序、設備等應用：編制其他工藝文件的基礎(chǔ)；生產(chǎn)準備、編制作業(yè)計劃和組織生產(chǎn)的依據(jù)；單件小批生產(chǎn)中直接用來指導工人的加工操作工藝卡片：概念：按產(chǎn)品或零部件的某一工藝階段編制的一種工藝文件。包含內(nèi)容：以工序為單位，詳細說明產(chǎn)品或零部件在某一工藝階段的工序號、工序名稱、工序內(nèi)容、工藝參數(shù)、操作要求以及采用的設備和工藝裝備等。應用：成批生產(chǎn)或重要零部件的單件小批生產(chǎn)工序卡片概念：在工藝過程卡片或工藝卡片的基礎(chǔ)上，按每道工序所編制的一種工藝文件包含內(nèi)容：每工序附工序簡圖；該工序每個工步加工內(nèi)容、工藝參數(shù)、操作要求、所用機床與裝備應用：大批、大量生產(chǎn)及重要零件成批生產(chǎn)

7.1.4工藝規(guī)程的設計原則、步驟和內(nèi)容保證零件圖上所有技術(shù)要求的實現(xiàn)在規(guī)定的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)批量下，以最經(jīng)濟的方法獲得所要求的生產(chǎn)率和生產(chǎn)綱領(lǐng)，一般要求工藝成本最低充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，便于組織生產(chǎn)減輕工人勞動強度

1.制定工藝規(guī)程的原始資料零件工作圖和必要的裝配圖；零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型；毛坯生產(chǎn)條件和供應條件；本廠生產(chǎn)能力和生產(chǎn)條件；產(chǎn)品質(zhì)量驗收標準；其他廠家同類型產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)情況，便于吸收和創(chuàng)新。

2.制定工藝規(guī)程的步驟和內(nèi)容準備圖紙工藝審查、計算生產(chǎn)綱領(lǐng)確定毛坯形式工藝過程擬定確定定位基準，表面加工方法確定加工順序工序設計：細化每一工序確定加工余量、切削用量等選擇機床與工裝設備綜合技術(shù)經(jīng)濟評價填寫工藝文件

7.2定位基準及選擇7.2.1基準基準：在零件圖或?qū)嶋H零件上用來確定一些點、線、面位置時所依據(jù)的那些點、線、面定位基準：用作工件定位的基準粗基準：以未加工過的表面進行定位的基準，即第一道工序所用的定位基準精基準：已加工表面定位的基準附加基準：為滿足工藝要求而專門設計的定位基準例如：軸類零件的中心孔、活塞止口、箱體定位孔7.2.2定位基準的選擇

2.粗基準的選擇引例：保證加工余量的均勻分配和加工面與非加工面(作為粗基準)的位置關(guān)系問題保證加工表面與不加工表面位置要求：以不加工表面為粗基準。例子保證余量均勻分配：選擇該表面的毛坯面為粗基準。例子選擇毛坯上加工余量小的表面為粗基準粗基準能使定位準確、夾緊可靠：平整光潔的大平面定位粗基準使用一次原則：防止位置誤差

3.精基準的選擇基準重合原則：選擇設計基準作為精基準基準統(tǒng)一原則：多個加工表面采用同一定位基準為精基準注意：采用統(tǒng)一基準原則常常會帶來基準不重合，此時需要針對具體問題具體分析，根據(jù)實際情況選擇精基準?；榛鶞试瓌t：互為基準，反復加工高精度齒輪：切齒(基準：內(nèi)孔)、磨內(nèi)孔(基準：淬火后齒面)、磨齒(基準：內(nèi)孔)自為基準原則：以加工表面本身作為基準磨削床身導軌、連桿小頭孔自為基準

7.3工藝路線的擬定加工經(jīng)濟精度與加工方法的選擇典型表面的加工路線

1.加工經(jīng)濟精度經(jīng)濟精度：在正常的加工條件下所能保證的加工精度正常加工條件：采用符合質(zhì)量標準的設備、工藝裝備和標準技術(shù)等級的工人，合理的時間定額外圓加工各加工方法的經(jīng)濟精度孔加工各加工方法的經(jīng)濟精度經(jīng)濟粗糙度：在正常的加工條件下所能達到的加工粗糙度經(jīng)濟精度的數(shù)值隨工藝、設備的改進逐漸提高年

2.加工方法的選擇選擇加工方法時考慮的主要因素零件的技術(shù)要求：即加工精度和表面粗糙度零件的材料和熱處理要求工件的形狀和尺寸零件的生產(chǎn)類型現(xiàn)有的技術(shù)水平、生產(chǎn)條件利用現(xiàn)有設備和工藝手段，工人的技術(shù)水平重視新工藝，新技術(shù)兼顧設備的負荷平衡

7.3.2典型表面的加工路線外圓表面的加工路線孔的加工路線平面的加工路線

7.3.3工序順序的安排機械加工順序的安排：基準先行：多基準時精度逐步提高原則先主后次：便于保證重要面質(zhì)量先粗后精，粗精分開：保證質(zhì)量、使用設備合理、熱處理安排方便先面后孔：平面用于定位熱處理工序的安排檢驗工序的安排

工序順序的安排熱處理工序的安排：預備熱處理：改善切削加工性；消除內(nèi)應力。安排在粗加工前(改善加工性能)、后(消除粗加工后的殘余內(nèi)應力)和需要消除內(nèi)應力時最終熱處理：提高力學性能。精加工前(變形較大如淬火)、后(變形較小如表面淬火、發(fā)蘭處理、鍍鉻)檢驗工序的安排：工序中自檢單獨安排檢驗工序：粗加工階段結(jié)束后；車間到另一車間前后、重要工序前后、全部加工工序完成后等

7.3.4工序的集中與分散工序集中：將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，每個工序加工內(nèi)容較多機械集中：技術(shù)上的集中，如多刃、多刀等組織集中：人為的組織措施集中，如普通車床的順序加工工序分散：將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進行極端情況：每一工步都作為一道工序在各臺機床上進行把許多工步集中在一臺機床上來完成，加工中心機床和柔性生產(chǎn)線

工序集中的特點優(yōu)點：采用專門化設備，提高生產(chǎn)率工序數(shù)目少，簡化生產(chǎn)組織工作減少設備數(shù)量，減少操作工人和生產(chǎn)面積減少零件安裝次數(shù)，縮短輔助時間，保證位置精度，有利于保證加工質(zhì)量缺點：機床復雜，投資高，調(diào)整維修復雜，準備工作量大，轉(zhuǎn)換產(chǎn)品費時不利于劃分加工階段

工序分散的特點優(yōu)點：機床和工藝裝備簡單，調(diào)整、維修方便生產(chǎn)適應性好，產(chǎn)品變換容易有利于選擇合理的切削用量缺點：工序較多，生產(chǎn)組織比較復雜設備數(shù)量多，操作工人多，占用面積大

工序集中和工序分散的選用應根據(jù)生產(chǎn)類型，工件結(jié)構(gòu)，加工要求和設備條件綜合考慮單件小批：組織集中；大批大量：機械集中，提高效率；工件簡單時采用工序分散重型件：工序集中；剛性差的精密件：工序分散。

7.3.5加工階段的劃分粗加工階段：去除各加工表面大部分余量半精加工階段：消除主要表面在粗加工階段留下的誤差；完成次要表面精加工階段：保證各主要表面達到規(guī)定質(zhì)量要求光整加工階段：提高尺寸精度、降低表面粗糙度

加工階段的劃分的原因保證加工質(zhì)量：切削力、切削熱、夾緊力、內(nèi)應力等因素的影響合理使用設備：使用符合各加工特點的設備粗加工：大功率、剛性好、精度低的高效設備精加工：高精度設備以保證質(zhì)量便于安排熱處理工序：既滿足性能要求，又可以在最后工序消除熱處理過程中變形粗加工前：時效、粗加工后：調(diào)質(zhì)、半加精工后：淬火及時發(fā)現(xiàn)廢品，避免浪費

7.4加工余量、工序尺寸及公差的確定1.加工總余量與工序余量加工總余量定義：毛坯尺寸與零件設計尺寸之差?大小：毛坯經(jīng)機械加工而達到零件圖的設計尺寸，加工表面被切除金屬層的總厚度工序余量：定義：相鄰兩工序尺寸之差?大小：某一工序所切除的金屬層厚度

工序余量的兩種情況單邊余量：非對稱面，工序余量等于被加工表面任一位置上在工序內(nèi)切除的金屬層厚度Zi=li-1-li雙邊余量：旋轉(zhuǎn)表面等表面工序余量等于被加工表面任一位置上在該工序內(nèi)切除金屬層厚度

2Zi=li-1-li

基本余量與極限(最大、最小)余量基本余量：相鄰工序的基本尺寸之差，即通常所說的加工余量，Z=b-a最大加工余量：Zmax=amax-bmin

最小加工余量：Zmin=amin-bmax加工余量的公差：Tz=Ta+Tb圖7-13（2）Zb=L2-L1Z1max=L2max-L1minZ1min=L2min-L1max圖7-13（2）

加工余量的確定加工余量大小影響工件加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性加工余量太小時，不易去掉上道工序所遺留下來的表面缺陷及表面位置誤差而造成廢品加工余量太大時，會造成加工工時和材料的浪費，并使切削力增大，引起的切削熱和變形基本原則：保證加工質(zhì)量前提下盡量減少加工余量

2.工序余量的影響因素影響因素：上道工序加工表面的表面粗糙度高度Ha和表面缺陷層深度Ra上道工序的尺寸公差Ta(形狀誤差)上道工序留下的位置誤差工序的裝夾誤差，即定位和夾緊誤差加工余量的確定方法經(jīng)驗估計法查表修正法分析計算法雙邊余量：單邊余量：

7.4.3工序尺寸與公差的確定工藝基準與設計基準重合時：擬定加工表面的工藝路線，制定工序與工步按加工方法的經(jīng)濟精度確定工序尺寸公差和Ra按工序確定加工余量從終加工工序開始，逐次加上每個工序余量，得到各工序基本尺寸工藝基準與設計基準不重合時：利用工藝尺寸鏈進行解算

7.4.4(補充)機床與工藝裝備的選擇單件小批：通用機床、通用工藝裝備成批生產(chǎn)：通用機床、專用工藝裝備大批量生產(chǎn)：專用機床、專用工藝裝備注意：機床的選擇：要與加工尺寸、加工精度、生產(chǎn)率相適應刀具的選擇：優(yōu)先采用標準刀具；精度要符合要求夾具的選擇：小批-通用夾具；大批-專用；多品種中小批量-可調(diào)、成組夾具量具的選擇：通用量具、檢驗儀器和檢驗夾具

7.4.5(補充)切削用量的確定與切削用量選擇有關(guān)的因素：生產(chǎn)率、加工質(zhì)量、機床-夾具-工件-刀具系統(tǒng)的變形、刀具耐用度、機床功率等選用原則：綜合考慮以上因素優(yōu)先大背吃刀量，其次大進給量，最后大切削速度。原因

7.4.5(補充)切削用量的確定切削深度的選擇：盡可能一次切除全部工序余量進給量：粗加工：考慮機床工件刀具系統(tǒng)的變形和振動精加工：考慮表面粗糙度切削速度：充分發(fā)揮刀具和機床效能，保證加工質(zhì)量，降低成本

over

機械制造系統(tǒng)

工序一個或一組工人，在一個工作地(一臺機床)對同一個(或同時幾個)工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程操作者不變工作地不變工作連續(xù)工件不變123

小軸加工工序

安裝安裝：工件經(jīng)一次裝夾所完成的那一部分工序注意：加工中盡量減小裝夾次數(shù)

工步在加工表面、加工刀具不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序注：用同一把刀具對零件上完全相同的幾個表面順次加工時，切削用量不變也可視為一個工步

工步：加工表面、切削用量、加工刀具不變一次安裝有多個工步

采用復合刀具加工時，加工表面和加工工具不變情況下所連續(xù)完成的那部分工序復合工步復合刀具

走刀刀具在加工表面上切削一次完成的工步部分

工位一次裝夾后，工件與夾具的可動部分一起相對刀具所占據(jù)的每一個位置稱一個工位

工位

工位

多個工位包含在一個工步中工步：切削表面、切削刀具工位：相對部分對固定部分的位置

工藝過程卡片工藝過程卡片：以工序為單位簡要說明產(chǎn)品或零部件的加工過程的一種工藝文件作用：編制其他工藝文件的基礎(chǔ)；生產(chǎn)準備、編制作業(yè)計劃和組織生產(chǎn)的依據(jù)單件小批生產(chǎn)中可以直接用來指導工人的加工操作

工藝過程卡片

某工廠活塞的工藝過程卡片

工藝卡片工藝卡片：按產(chǎn)品或零部件的某一工藝階段編制的一種工藝文件以工序為單位，詳細說明產(chǎn)品或零部件在某一工藝階段的工序號、工序名稱、工序內(nèi)容、工藝參數(shù)、操作要求以及采用的設備和工藝裝備等作用：指導工人生產(chǎn)；幫助車間技術(shù)人員掌握零部件加工過程的工藝文件應用：成批生產(chǎn)或重要零部件的單件小批生產(chǎn)

工藝卡片

某工廠活塞工藝卡片

工序卡片工序卡片：在工藝過程卡片或工藝卡片的基礎(chǔ)上，按每道工序所編制的一種工藝文件每工序附工序簡圖；詳細說明該工序每個工步加工內(nèi)容、工藝參數(shù)、操作要求、所用機床與裝備應用：大批、大量生產(chǎn)及重要零件成批生產(chǎn)

工序卡片

精鏜活塞銷釘孔機械加工工序卡片

檢驗工序卡

自檢紀錄表

零件結(jié)構(gòu)工藝性分析結(jié)構(gòu)工藝性：機器和零件的結(jié)構(gòu)是否便于加工、裝配和維修同一產(chǎn)品可以有多種不同結(jié)構(gòu)，所需花費的加工量也大不相同，結(jié)構(gòu)工藝性好壞是工藝審查的重要內(nèi)容產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性：所設計產(chǎn)品在能滿足使用要求的前提下，制造、維修的可行性和經(jīng)濟性零件結(jié)構(gòu)工藝性：所設計零件在能滿足使用要求的前提下，制造的可行性和經(jīng)濟性鑄造工藝性、鍛造工藝性、焊接工藝性，機械加工工藝性

零件結(jié)構(gòu)機械加工工藝性要求：設計結(jié)構(gòu)要能夠加工。足夠的加工空間；退刀槽便于保證加工質(zhì)量?？着c鉆頭垂直；加工部位剛性好減少加工面積，避免深孔加工提高生產(chǎn)效率，加工平面位于同一面/軸線；加工表面的布置零件結(jié)構(gòu)便于安裝、夾緊等

設計結(jié)構(gòu)要能夠加工

便于保證