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第三章机械加工工艺规程的制订一、机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程：把工艺过程和操作方法按一定格式用文件形式固定下来用以指导生产的技术文件。作用有三：1、工艺规程是组织车间生产的重要技术文件。图纸\工艺\合格证（工艺文件还包括工艺流程、材料定额、检验卡片、试验条件及程序）2、工艺规程是生产准备和计划调度管理的主要依据。在新产品试制中，可根据工艺规程进行生产准备（设备、刀具、量具、夹具的设计制造和采购）原材料、毛坯、半成品的供应，外购外协件的采购，人员配备、成本核算等。3、是新建和扩建工厂车间的基本技术文件。在新建或扩建工厂时，可根据工艺规程和生产纲领确定设备、人员、车间面积和投资总额。要求：保证质量、生产率高、人力和物力损耗少，能降低生产成本、减轻工人劳动强度，并有良好的工作环境。3-1概述二、制订工艺规程的程序制订工艺规程的原始资料：产品装配图和零件图；产品验收的质量标准；产品的生产纲领；现场加工设备和生产条件等。其制订步骤为：1、分析产品的零件图和装配图；2、选择毛坯；3、拟订工艺路线(设计工艺过程)：划分工艺过程的组成、选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序和工序组合、选择定位夹紧方法、安排热处理工艺及其它辅助工序等。一般应提出几个工艺方案进行分析比较找出最经济合理的方案。4、工序设计：确定各道工序所使用的加工设备、加工余量、计算工序尺寸及公差、切削用量、工时定额、检验试验方法等；5、技术经济分析；6、编制工艺文件。制订工艺时应立足本厂的生产实际情况，充分利用现有设备，挖掘企业潜力；结合具体生产条件，采用国内外先进技术和方法。工艺规程也要随着生产条件的变化和技术的进步而改变。三、制订工艺规程应研究的问题1、零件工艺性分析和选择毛坯；2、工艺过程设计；3、工序设计；4、提高劳动生产率的工艺措施；5、工艺方案的技术经济分析。3-2零件的工艺性分析和毛坯选择一、零件的工艺性分析零件工艺性分析包括两个方面的内容：（一）、了解零件的各项技术要求，提出改进意见分析产品的零件图和装配图，熟悉产品的性能用途，零件在产品中的位置和作用，找出主要的技术条件、技术要求和关键技术问题。审查图纸的完整性，技术条件的合理性，所用材料的正确性。（二）、审查零件的结构工艺性结构工艺性是指零件在满足使用要求的前题下，制造的可行性和经济性。使用性能相同而结构不同的两个零件，其加工难易程度和生产成本可能相差很大。（三）、零件结构工艺性的评定指标零件结构工艺性涉及面广，必须进行综合分析。在进行定性分析的同时，也可对某些指标进行定量评价。1）加工精度参数Kac2）结构继承性系数Ks3）结构标准化系数Kst4）结构要素统一化系数Ke5）材料利用系数KmacK产品（或零件）图样中标注有公差要求的尺寸数产品（或零件）图样中的尺寸总数stK产品中标准件数产品零件总数eK产品中各零件所用同一结构要素数该结构要素的尺寸数mK产品净重该产品的材料消耗工艺定额sK产品中借用件数通用件数产品零件总数二、选择毛坯毛坯的选择影响工序数量、材料消耗、加工工时等方面，必须进行正确选择。毛坯种类有：铸件、锻件、型材（棒料、板料和管材）焊接件和冲压件。相同种类毛坯可能存在不同的制造方法。如铸件有砂型铸造、离心铸造、压力铸造和精密铸造；锻造有自由锻、模锻和精密锻造。选择毛坯种类和制造方法时，一般希望毛坯的尺寸形状尽量接近成品，以减少加工余量、提高材料的利用率、缩短加工时间、降低加工成本，但是，毛坯精度越高，会相应增加毛坯的制造成本。因此选择毛坯时应考虑以下因素：1、生产批量；2、工件的结构形状和尺寸大小；形状复杂和薄壁零件的毛坯一般不能用金属型铸造，大尺寸零件往往不能用模锻、压铸和精铸。外型复杂的小零件，由于加工困难，可用精密的毛坯制造方法，如：压铸、熔模铸造，可最大限度地减少机械加工量。3、零件的机械性能；同一种材料，用不同的毛坯制造方法其机械性能不同。如：金属型浇注的毛坯比砂型浇注的毛坯强度高；而离心浇注和压力浇注又高于金属型。一般强度要求高的零件多采用锻件，有时也可采用球墨铸铁。4、本厂现有设备和技术水平；5、考虑新技术新工艺。如精铸、精锻、冷扎、冷剂压和粉末冶金。在审查毛坯的材料和制造方法是否合理时，可从工艺角度提出要求。适合使用模锻制取毛坯的零件适合使用铸造制取毛坯的零件3-3工艺过程设计一、工艺过程的组成零件从毛坯到成品的机械加工工艺过程是按一定顺序逐步形成的。是由一系列的工序、安装、工位和工步组成。工艺过程设计的两个步骤:1）总体方案设计零件从毛坯到成品的整个工艺过程工艺过程定位基准表面加工方法加工顺序安排组合工序2)工序设计加工余量工序尺寸机床刀具工时定额设计工艺过程时，应考虑有关工序设计的问题；设计工序时反过来可能又要修改工艺过程。一般应多提出几种方案进行分析比较。拟订各工序的具体内容夹具量具辅具1、工序工序是组成工艺的基本单元。工序是指一个（或一组）工人，在一台机床（或一个工作地），对同一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。注意：在同一工序内完成的工作必须是连续的。只要工人、工作地点、工作对象之一发生变化或工作不是连续的，那么，工作内容就应变成另一工序。工序2和3可合成一道工序lLd1d22、安装：安装是工序中装夹工件所完成的那部分工艺过程。在一道工序中可以进行多次安装。如上图…；在平面磨床上，磨车床的刀架座需装夹4次。注意：从减少安装误差和装夹工件的时间来考虑，应尽量减少安装次数。3、工位在同一工序中，为了减少因多次安装带来的误差和时间损失往往采用转位工作台或者转位夹具。工位：是在工件的一次安装中，工件相对于机床刀具或机床固定部分所占住一个每一个位置。4、工步在一道工序中可能需加工多个表面而只用一把刀具，也可能加工一个表面而要用若干把刀具。工步：是指在同一时间内加工表面不变、加工工具不变的条件下所连续完成的那一部分工序。注意：上述两要素中只要一个要素变了就不能认为是同一工步。工序号工序名称工步装夹加工设备1备料锯床2车1车大头端面一次装夹卧式车床2车大外圆3大端倒角3调头车1车小头端面一次装夹卧式车床2车小端外圆3小端倒角4铣键槽1粗铣键槽一次装夹立式铣床2精铣键槽5去毛刺高速锉为了提高生产率有时将几个待加工表面，用几把刀具同时加工，这也可以看作一个工步，称为复合工步，图3-5所示。当几个相同的工步连续进行时，为简化工艺文件，工艺上通常把它看成一个工步。如同一工件上钻若干直径相同的孔看作是一个工步。5、行程行程又称为走刀。有些工序中，由于加工余量较大或其它原因，需要用同一刀具对同一表面进行多次切削，这样刀具在加工表面上切削一次所完成的工工步内容称为一次行程或一次走刀。生产规模不同，则工序划分和每一个工序中包含的加工内容是不同的，一道工序中可以有多次安装，一次安装中可含多个工步，一个工步可含多次走刀。二、定位基准的选择正确选择定位基准对保证零件加工精度、合理安排加工顺序有非常重要的作用。基准选择是制订工艺规程需要解决的首要问题。（一）基准的种类基准分为粗基准、精基准和辅助基准。1、粗基准：在第一道工序中，用未经加工的毛坯表面作定位基准，这种表面称为粗基准。注意：粗基准一般只使用一次。2、精基准：用已加工的表面作为定位基准称精基准。3、辅助基准：当零件上没有能作为定位基准的恰当表面时，需要在零件上加工出专门的定位基准，这种基准称辅助基准。选择基准时需考虑的几个问题1）用那个表面作加工的精基准时，才有利经济合理地达到加工精度。2）为加工上述精基准应用那一个表面作为粗基准。3）是否有个别工序为了特殊的加工要求需要采用第二个精基准。（二）粗基准的选择原则选择粗基准考虑的重点是：如何保证加工表面有足够的余量，不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。这两个方面有时是相互矛盾的，在选择时首先应明确哪一方面是主要的。1、如果必须保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求则应选择不加工表面作为粗基准。如果工件上有好几个不加工表面。则应以其中与加工表面位置精度要求较高的表面为粗基准。如果零件上每个表面都要加工则应以加工余量最小的表面作为粗基准。粗基准的选择原则如下：2、如果必须保证某加工表面余量均匀就应该选择表面为粗基准3、选择粗基准时务求定位准确夹紧可靠，选作粗基准的平面要求平整光洁，有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边，铸造浇冒口，更不能用分型面作粗基准。4、粗基准应尽量避免重复使用，在同一尺寸方向上只允许使用一次，以后加工都要选已经加工过的表面作为精基准。三）精基准的选择选择精基准考虑的重点是：如何减少定位误差，提高定位精度，从而保证加工精度。其选择原则为：1、尽量选用设计基准作为定位基准，这称基准重合原则。可避免因基准不重合而引起的基准不重合误差，尤其是在最后精加工时更应如此。2、尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度，这称基准统一原则。例如：加工轴时用中心孔定位，加箱体用一面两销定位，盘类零件用其端面和内孔。3、某些精加工序要求加工余量小而均匀，常以加工表面本身作为定位基准，即自为基准的原则。如以磨削机床导轨本身为基准来找正;用金刚镗镗连杆小孔。4、有时还要遵循互为基准反复加工的原则。如齿面淬火齿轮，要求磨齿面和内孔。互为基准5、选择的精基准应使工件定位准确，夹紧可靠。因此，应选择具有较大长度和宽度的面作为精基准，以提高定位精度。便于装夹的原则三、表面加工方法的选择根据加工表面的技术要求确定加工方法和加工方案。无论多么复杂的零件，都是由若干个最为简单的几何表面组成的。根据这些表面的加工要求和零件的结构特点可以选用相应的加工方法。对于具有一定技术要求的表面，一般都不是只用一次加就能达到图纸要求的，对于精密零件的主要表面，往往要经过几次加工逐步达到精度要求，而达到同一精度要求所采用的加工方法也是多种多样的。具体方法:一般总是根据零件的结构特点、主要表面的技术要求(包括从工艺角度提出来的)和工厂的具体条件，首先选择它的最终加工方法，然后再逐一选择前道工序的加工方法，选择主要表面的加工方法以后，再选择次要表面的加工方法。如：6级精度、表面粗糙度为Ra0.8的外园表面最终加工方法为精磨,前道工序分别选为粗车、精车、粗磨、半精磨。选择加工方法应考虑的因素:1）应考虑加工方法的经济加工精度；同一精度有多种方法获得,如7级外圆.2）应考虑材料的性质.淬火钢——磨削;有色金属——金刚镗或高速精车3）应考虑工件的形状和尺寸大小；4）应考虑生产类型，即生产率和经济性。5）应考虑工厂现有设备情况和技术条件，同时,应不断改进现有加工方法，采用新设备和新技术，另外还应考虑生产负荷的平衡。确定各表面的加工方法以后，需要安排加工的先后顺序和热处理工序的位置。（一）加工阶段的划分加工零件各表面时，往往不是一次加工到位，而是将表面的粗精加工分开进行，因此一般需要将加工工艺过程划分为几个加工阶段。按加工性质和作用的不同、加工阶段分为：1）粗加工阶段：切除各表面大部分加工余量，使毛坯的尺寸形状接近成品，为半精加工提供定位基准。考虑的主要问题是生产率。2）半精加工阶段：消除粗加工误差，为精加工作准备，并完成一些次要表面的加工。3）精加工阶段：保证各主要表面达到图纸规定的技术要求。4）光整加工阶段：用于加工精度高、粗糙度极小的零件。主要是提高尺寸精度，降低表面粗糙度。但它一般不能提高形状精度和位置精度。四、加工顺序的安排划分加工阶段的原因1）粗加工时的加工余量大，切削力、切削热大、功率消耗多，需要的夹紧力也大，加工变形大。粗精分开，可逐步修正前道工序的加工误差，消除内应力，保证加工质量。2）合理使用加工设备。粗加工：功率大、精度低的高效率设备精加工：高精度设备3）便于安排热处理工序。4）可及早发现毛坯缺陷，以便及时处理，避免浪费工时。5）有利于保护精加工表面免受损伤。但是，加工阶段的划分也不是绝对的。当质量要求不高，工件刚性好，毛坯质量高，加工余量小时可以不划分加工阶段。对于重型零件，由于安装运输费时费工，一般也不划分加工阶段，为减少夹紧