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李诗龙武汉轻工大学.2013年9月1日机械制造工艺学——机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计[摘要]介绍制定机械加工工艺规程的原则、方法和步骤。机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的技术文件。一般包括下列内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目和检验方法、切削用量、时间定额等。技术人员依据工件产量、复杂性、设备条件、工人技术状况确定采用何种工艺过程，并将有关内容写成文件（卡片）用来指导和约束全企业的生产行为。第一节概述1、它的作用是指导生产的法令性文件（每一个工人的行为被严格地约束着）。是生产组织和管理工作的基本依据。是新老产品投产前进行生产准备的指南。是新建或扩建工厂（或车间）的核算资料。先进的规程，有助于生产同类产品的新建部门作为借鉴，缩短产品的试制过程，提高工人水平。2、设计工艺规程的原则应体现：技术上具有先进性——及时反映国内外的先进水平。如激光技术在机械中的应用，拉丝模孔的加工。经济上的合理性——对比若干方案，择优使用。如日本战后瞄准轻工业：照相机材料更新。生产人员的安全性。充分发挥部门（或单位）的潜力——因地制宜，土法上马。推陈出新，不断改进。基本原则是经济地满足使用要求，即在保持质量的前提下，实行低消耗、低成本、高产量。3、制订工艺规程的依据（1）产品的全套装配图和零件工作图；（2）产品的验收的质量标准；（3）产品的年生产纲领；（4）毛坯资料（材料、种类、性能）；（5）工装资料（工、夹、量、模）；（6）所在部门的现场条件（厂房机床设施、工人水平等级、毛坯生产能力）；（7）国内外的工艺技术发展的情况；（8）有关的工艺手册、图册及文献资料。4、编制工艺规程的步骤（1）审核图纸：分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。（2）选择毛坯。（3）选择定位基准。（4）拟定工艺路线。（5）确定加工余量，计算工序尺寸及公差。（6）选择各工序的加工设备、刀具、量具及辅具。（7）确定切削用量，计算工时定额。（8）填写工艺文件。小结工艺规程是指导生产的主要技术文件，是生产组织和管理工作的基本依据，是新扩建工厂和车间的基本资料，制订工艺规程时，以优质、高产、低成本、高效为原则，具备各种原始资料，按规定的步骤进行。第二节审核图纸图纸是制订工艺规程最主要的原始资料，通过分析零件图及产品总装图、部件装配图以及验收标准，理解零件的功用、结构、技术要求。分析图纸规定的技术要求是否合理，能否在现有设备、技术条件下实现加工，并达到规定的技术要求；零件的结构是否便于加工，便于装配和便于提高劳动生产率，在不影响零件原设计性能和作用的前提下，可以在征得设计人员同意或经过一定的试验及审批手续之后，可以对零件的结构和技术要求作部分修改，以改善加工的工艺性。第二节零件的工艺分析一、读零件图1、标题栏：名称，材料，图号2、视图：形体结构3、尺寸：大小4、零件的技术要求分析（1）加工表面的尺寸精度。（2）主要加工表面的形状精度。（3）主要加工表面之间的相互位置精度。（4）各加工表面的粗糙度以及表面质量方面的要求。（5）热处理及其它要求。改进示例:方头销材料T8A,方头部分局部淬火HRC55-60,直径为Φ2H7的小孔在装配时与另一零件配作。分析上述技术条件是否合理。显然,由于零件较小,局部淬火时,会整体淬硬,则在装配时,不能与另一零件配作。改进意见:材料改为20#钢,方头局部淬火,对Φ2H7的小孔处镀铜保护。改进后,既能满足原要求,又能在装配时,能够与另一零件配作。常用材料金属：黑色金属：Q235203545Z18-22不锈钢马氏体不锈钢：1Cr132Cr133Cr13耐腐蚀性差可渗氮、4Cr131Cr17Ni29Cr18氰化处理强度应力高铁素体不锈钢：0Cr131Cr17焊接性好奥氏体不锈钢：0Cr18Ni91Cr18Ni9耐腐蚀性强0Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti铸不锈钢：ZG1Cr17ZG1Cr13定子转子阀体支承座ZG1Cr18Ni9Ti工程铸钢ZG270-500有色金属：铝合金L1-L6、L5-1铜合金T2H62QSn6.5-0.4非金属：工程塑料ABS尼龙66聚四氟乙烯有机玻璃型材：板材管材棒料（圆钢）角钢槽钢方钢二、零件的结构工艺性1、通过结构分析，选择适当的加工方法（1）形体：决定加工方法。基本表面：内孔、外圆、圆锥面、平面等。特形表面：螺旋面、渐开线齿形表面及其它。（2）尺寸：表面尺寸对加工方案有重要影响。（3）加工面的组合：也影响加工工艺。在机械制造业中，通常按照零件结构和工艺过程的相似性，将各种零件大致分为轴类零件、套筒类零件、盘环类零件、叉架类零件以及箱体等。2、结构工艺性分析结构工艺性：是指零件或产品的构造在保证使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。即能否以较高的生产率和最低的成本较为方便地制造出来的一种特征，它建立了结构和工艺之间的关系。结构工艺性是多方面的，有铸造工艺性、锻造工艺性、冲压工艺性、热处理工艺性、切削加工工艺性、装配工艺性等。由于同一使用功能可以用多种结构来实现，因此选择的构造应满足：便于加工、安装及维修；劳动量少；材料消耗量少。1、被加工表面的加工可能性。2、保证位置精度的可能性3、零件安装时应有方便的定位基准4、加工面的尺寸、形状和位置应便于加工1）构形布局2）加工面位置3）多个加工面位向一致4）提高加工部分刚度5、减少加工面6、保证装拆的方便和可行评价结构工艺性，应注意两方面来权衡具有综合性——全面考虑毛坯、机加工、装配、调整。其部分的改善可能导致整个结构理方便、合理。具有相对性——生产类型和生产条件不同、产品结构工艺性要求并不一样（因地制宜）。自行车传动主轴的结构[小结]这节课介绍了零件的工艺分析，从结构分析和技术要求分析两方面进行，结构方面分析形体、尺寸、加工面的组合、结构工艺性，技术要求方面分析尺寸、形状、位置精度、表面质量、热处理及其它要求。正确地选择毛坯是工艺技术人员应高度重视的问题。零件加工过程中工序的内容或工序数目、材料消耗、热处理方法、零件的制造费用等都与毛坯的材料、制造方法，毛坯的误差与余量有关。第三节毛坯的选择一、选择毛坯的原则1、毛坯的制造方法应与材料的制造工艺性相适应。铸铁和铸铝、铸铜等有色金属材料适合用铸造获得毛坯；要求强度和韧性好的重要钢质零件用锻造获得毛坯；焊接是快速获得毛坯的方法，但仅适宜于低碳钢。2、毛坯的制造方法应与生产类型相适应。大批量生产时宜采用精度和生产率高的毛坯制造方法，以减少材料消耗和机械加工工作量。如用金属模铸造、熔模铸造、模锻、精锻等方法获得毛坯。而单件小批量和平时宜采用精度和生产率均较低的方法，如用手工造型，自由锻等方法获得毛坯。3、根据零件的形状和尺寸大小确定毛坯。一般情况下，形状复杂尺寸大的毛坯宜采用生产率和精度都较低的砂型铸造或自由锻造；而形状简单、尺寸小的毛坯可以用高精度、高生产率（如压铸、精密模锻）的毛坯制造方法；形状特殊、机械加工又有困难的小件可用熔模和压铸等方法。4、根据工厂现有的生产毛坯的条件考虑。二、毛坯的种类机械加工中常见的毛坯种类有以下几种：铸件：适用于要求形状复杂的零件毛坯。锻件：适用于要求强度高，形状比较简单的零件。型材：热轧型材用于一般零件的毛坯。冷拉型材尺寸较小，精度较高，适用于制造中小型零件及自动机床上加工。焊接件：适用于要求缩短生产周期，单件和小批量生产的大件。焊接件须时效处理方可加工。冷冲压件：适用于板料零件，多用于大批量生产的中小零件。其它：如工程塑料和粉末冶金材料。1.铸件:结构复杂零件的毛坯1)木模砂型手工造型铸件重量不受限制，毛坯的尺寸精度低，加工余量大，生产效率低，多用于单件小批生产。2)消失模铸造技术消失模造型和真空浇铸技术，可以进行复杂形状铸件生产。毛坯的尺寸精度较高，加工余量小，生产效率高，多用于单件小批量生产。3)金属模砂型机器造型铸件最大重量可达250Kg，毛坯的尺寸精度高，加工余量小，生产效率高，多用于大批大量生产。4)金属型浇铸法铸件重量小于100Kg，毛坯的尺寸精度高，机械性能好，多用于大批大量生产。5)离心浇铸法铸件重量达200Kg，效率高，材料消耗低，多用于大批大量生产。6)熔模铸造多用于形状复杂小型零件的毛坯，尺寸精度高，无需或少许机械加工，生产周期长，成本高。退出7)压力铸造采用专用设备把液态或半液态的金属压入金属型腔而形成的毛坯，多用外形复杂或薄壁的零件。退出退出退出2.锻件对强度有一定要求,结构较简单零件的毛坯1)自由锻锻件的形状简单，尺寸精度低，加工余量大。2)模锻可锻出复杂形状，锻件的纤维组织好，尺寸精度高，加工余量小。3)精密模锻锻件的尺寸精度高，可直接进行精加工。退出3.型材如钢板，管材，圆钢等，便于实现自动上料。4.组合毛坯将型材、锻件等经一定的加工在组合在一起。5.冲压挤压件三、用料的经济性常用材料的相对比价表铸铁Z18-222650-2700元/吨中板１６~２０ｍｍ板３９００元／吨不锈钢平板0Cr18Ni924700~27200元／吨铜40700元/吨工程塑料1.4万/吨材料相对比价铸铁1钢1.45铝7.00不锈钢10.05铜15.07我们倡导的教育精神時代之舟的掌舵人!!!究竟教育工作者应当老是跟在时代的巨轮后面？抑或走在时代的前头？又抑或浮沉于时代的洪流里，随波飘荡？感谢各位听课！