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本章内容:介绍了生产过程、工艺过程；引入了工艺过程组成的概念；讲述了制定机械加工工艺规程的步骤和方法；重点讨论了机械加工工艺过程设计中的主要问题(定位基准的选择，加工路线的拟订，工序尺寸及公差的确定)；简要分析了工艺过程的经济性。学习要求:熟悉机械加工工艺过程；理解工序、安装、工位、工步及走刀的含义；掌握机械加工工艺过程设计的基本原理、原则和方法(定位基准的选择原则，加工方法的选择原则，工序划分及加工顺序安排的原则，确定余量的原则和方法，确定工序尺寸及公差的方法，工艺尺寸链原理及应用等)。内容提要生产过程11.1.1生产过程从原材料或半成品到成品制造出来的各有关劳动过程的总和称为生产过程。相关的过程：产品的设计，包括产品的研究、开发、设计；生产准备工作：如编制工艺文件，专用工装及设备的设计与制造等；原材料(或设备、工装、标准件等)的购置、运输、检验、保管；毛坯制造；零件的机械加工及热处理；产品装配与调试、性能试验以及产品的包装、发运等工作。[提示]生产过程往往由许多工厂或工厂的许多车间联合完成，这有利于专业化生产，提高生产率、保证产品质量、降低生产成本。11.1零件制造的工艺过程11.1.2机械加工工艺过程用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和机械性能等，使之变为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程，又称工艺路线或工艺流程。将零件装配成部件或产品的过程，称为装配工艺过程。11.1.2.1工艺过程组成机械加工工艺过程工艺过程是由一个或若干个依次排列的工序所组成，毛坯依次通过这些工序就变成了成品或半成品。(1)工序一个(或一组)工人，在一个固定的工作地点(一台机床或一个钳工台)，对一个(或同时对几个)工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。它是工艺过程的基本单元，又是生产计划和成本核算的基本单元。工序的安排的组成与零件的生产批量有关(单件小批、大批大量)。工艺过程组成工艺过程组成(2)安装工件在加工前，在机床或夹具中相对刀具应有一个正确的位置并给予固定，这个过程称为装夹，一次装夹所完成的那部分加工过程称为安装。安装是工序的一部分。在同一工序中，安装次数应尽量少，既可以提高生产效率，又可以减少由于多次安装带来的加工误差。(3)工位为减少工序中的装夹次数，常采用回转工作台或回转夹具，使工件在一次安装中，可先后在机床上占有不同的位置进行连续加工，每一个位置所完成的那部分工序，称一个工位。工艺过程组成采用多工位加工，可以提高生产率和保证被加工表面间的相互位置精度。工艺过程组成(4)工步工步是工序的组成单位。在被加工的表面、切削用量(指切削速度、背吃刀量和进给量)、切削刀具均保持不变的情况下所完成的那部分工序，称工步。当其中有一个因素变化时，则为另一个工步。当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合工步。划分工步的目的，是便于分析和描述比较复杂的工序，更好地组织生产和计算工时。(5)走刀被加工的某一表面，由于余量较大或其它原因，在切削用量不变的条件下，用同一把刀具对它进行多次加工，每加工一次，称一次走刀。11.1.2.2生产类型对工艺过程的影响生产类型对工艺过程的影响生产类型是指企业(或车间、工段、班组、工作地)生产专业化程度的分类，一般分为：①单件生产单个地生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复。②成批生产一年中分批地制造相同的产品，制造过程有一定的重复性。每批制造的相同产品的数量称为批量。成批生产又可分为：小批生产、中批生产和大批生产。③大量生产产品数量很大，大多数工作地点经常重复地进行某一个零件的某一道工序的加工。5.2各种生产类型工艺过程的主要特点工艺过程特点生产类型单件生产成批生产大批量生产工件的互换性一般是配对制造，没有互换性，广泛用钳工修配大部分有互换性，少数用钳工修配全部有互换性。某些精度较高的配合件用分组选择装配法毛坯的制造方法及加工余量铸件用木模手工造型；锻件用自由锻。毛坯精度低，加工余量大部分铸件用金属模；部分锻件用模锻。毛坯精度中等，加工余量中等。铸件广泛采用金属模机器造型，锻件广泛采用模锻，以及其他高生产率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小。机床设备通用机床。或数控机床，或加工中心。数控机床加工中心或柔性制造单元。设备条件不够时，也采用部分通用机床、部分专用机床。专用生产线、自动生产线、柔性制造生产线或数控机床。夹具多用标准附件，极少采用夹具，靠划线及试切法达到精度要求。广泛采用夹具或组合夹具，部分靠加工中心一次安装。广泛采用高生产率夹具，靠夹具及调整法达到精度要求。刀具与量具采用通用刀具和万能量具。可以采用专用刀具及专用量具或三座标测量机。广泛采用高生产率刀具和量具，或采用统计分析法保证质量。对工人的要求需要技术熟练的工人。需要一定熟练程度的工人和编程技术人员。对操作工人的技术要求较低，对生产线维护人员要求有高的素质。工艺规程有简单的工艺路线卡。有工艺规程，对关键零件有详细的工艺规程。有详细的工艺规程。生产类型对工艺过程的影响工艺规程的作用及设计步骤11.2工艺规程的作用及设计步骤1、定义：规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程。其中，规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。2、工艺规程的作用：(1)指导生产的主要技术文件：起生产的指导作用；(2)是生产组织和生产管理的依据：即生产计划、调度、工人操作和质量检验等的依据；(3)是新建或扩建工厂或车间主要技术资料。生产前用它做生产的准备，生产中用它做生产的指挥，生产后用它做生产的检验。3、工艺规程的设计步骤生产类型零件年产量重型零件中型零件轻型零件单件生产＜5＜10＜100成批生产小批5~1010~200100~500中批100~300200~500500~5000大批300~1000500~50005000~50000大量生产＞1000＞5000＞50000生产纲领4、生产纲领：零件的生产纲领可按下式计算：N零=N·n(1＋α)·(1＋β)式中:N零—零件的生产纲领(件/年)；N—产品的生产纲领(台/年)；n—每台产品中包含该零件的数量(件/台)；α—该零件备件的百分率；β—该零件废品的百分率。表5.6为划分生产类型的参考数据。表5.6划分生产类型的参考数据11.3定位基准的选择在零件图上或实际的零件上，用来确定一些点、线、面位置时所依据的那些点、线、面称为基准。11.3.1基准的分类11.3.1.1设计基准设计人员在零件图上标注尺寸或相互位置关系时所依据的那些点、线、面称为设计基准。见图5.3(a)。11.3.1.2工艺基准零件在加工或装配过程中所使用的基准，称为工艺基准(也称制造基准)。工艺基准按用途又可分为：(1)工序基准在工序图上标注被加工表面尺寸(称工序尺寸)和相互位置关系时，所依据的点、线、面称为工序基准。见图5.3(b)。定位基准的选择(2)定位基准工件在机床上加工时，在工件上用以确定被加工表面相对机床、夹具、刀具位置的点、线、面称为定位基准。确定位置的过程称为定位。见图5.3(c)加工轴类零件时，常以顶尖孔为定位基准。加工盘类零件时，常以孔和端面为定位基准。见图5.4。(3)测量基准在工件上用以测量己加工表面位置时所依据的点、线、面称为测量基准，见图5.3(c)。(4)装配基准在装配时，用来确定零件或部件在机器中的位置时所依据的点、线、面称为装配基准。如齿轮装在轴上，内孔是它的装配基准；轴装在箱体孔上，则轴颈是装配基准；主轴箱体装在床身上，则箱体的底面是装配基准。定位基准的选择获得加工精度的方法－－工件的装夹11.3.2工件的装夹与获得加工精度的方法11.3.2.1工件的装夹(1)直接找正定位的装夹将工件直接放在机床上，工人可用百分表、划线盘、直角尺等对被加工表面进行找正，确定工件在机床上相对刀具的正确位置之后再夹紧。见图5.5。这种装夹方法，找正困难且费时间，找正的精度要依靠生产工人的经验和量具的精度，因此多用于单件、小批生产或某些相互位置精度要求很高、应用夹具装夹又难以达到精度的零件加工。(2)按划线找正装夹工件在切削加工前，预先在毛坯表面上划出要加工表面的轮廓线，然后按所划的线将工件在机床上找正、夹紧。划线时要注意照顾各表面间的相互位置和保证被加工表面有足够的加工余量。这种装夹方法被广泛用于单件、小批生产，尤其是用于形状较复杂的大型铸件或锻件的机械加工。这种方法的缺点是增加了划线工序，另外由于划的线条本身有一定的宽度，划线时又有划线误差，因此它的装夹精度低，一般在0.2～0.5mm之间。工件的装夹(3)在夹具中装夹夹具固定在机床上，夹具本身有使工件定位和夹紧的装置。工件在夹具上固定以后便获得了相对刀具的正确位置。这种装夹方法方便、迅速、精度高且稳定，广泛用于成批生产和大量生产中。如图5.1阶梯轴的铣键槽工序，可将工件直接放在夹具体的v形块上(见图5.6)，不用找正就保证了工件相对刀具的位置，然后用压板夹紧工件，便可进行铣键槽的工作。对于某些零件(例如连杆、曲轴)，即使批量不大，但是为了达到某些特殊的加工要求，仍需要设计制造专用夹具。工件的装夹尺寸精度的获得方法11.3.2.2获得加工精度的方法(1)机械加工中获得工件尺寸精度的方法①试切法即经过数次试切、测量，直至达到要求尺寸。②定尺寸刀具法用刀具的尺寸保证工件的加工尺寸。③调整法预先调整好的刀具位置，然后加工一批工件。④自动控制法自动测量在工件达到要求时，自动测量装使机床自动退刀并停止工作。数字控制尺寸的获得(刀架的移动或工作台的移动)由预先编制好的程序通过计算机数字控制装置自动控制。形状精度的获得方法(2)机械加工获得工件形状精度的方法①轨迹法由切削运动中刀尖轨迹形成被加工表面的形状。②成形法由成形刀具刀刃的几何形状切削出工件的形状。③展成法刀具和工件作展成切削运动时，由刀刃在被加工表面上的包络面形成成形表面。(3)位置精度的获得方法①一次装夹获得法零件表面的位置精度在一次安装中，由刀具相对于工件的成形运动位置关系保证。②多次装夹获得法通过刀具相对工件的成形运动与工件定位基准面之间的位置关系来保证零件表面的位置精度。③非成形运动法利用人工，而不是依靠机床精度，对工件的相关表面进行反复的检测和加工，使之达到零件的位置精度要求。定位基准的分类11.3.3定位基准的选择定位基准又分为粗定位基准、精定位基准和辅助定位基准，分别简称为粗基准、精基准和辅助基准。粗基准：以未加工过的表面进行定位的基准称粗基准，也就是第一道工序所用的定位基准为粗基准。精基准：以已加工过的表面进行定位的基准称精基准。辅助基准：该基准在零件的装配和使用过程中无用处，只是为了便于零件的加工而设置的基准称辅助基准。如轴加工用的顶尖孔等。选择定位基准主要是为了保证零件加工表面之间以及加工表面与未加工表面之间的相互位置精度，因此定位基淮的选择应从有相互位置精度要求的表面间去找。精基准的选择11.3.3.1精基准的选择选择精基准时主要考虑应保证加工精度并使工件装夹得方便、准确、可靠。因此，要遵循以下几个原则：(1)基准重合的原则尽量选择工序基准(或设计基准)为定位基准。这样可以减少由于定位基准转化引起的加工误差。图5.7(a)是在钻床上成批加工工件孔的工序简图。若选N面为尺寸B的定位基准[见图5.7(b)]，钻头相对1面位置已调整好且固定不动，则加工这一批工件时尺寸B不受尺寸A变化的影响。若选择M面为定位基准[见图5.7(c)]，钻头相对2面已调整好且固定不动，则加工的尺寸B要受到尺寸A变化的影响，使尺寸B精度下降。精基准的选择(2)基准不变的原则尽可能使各个工序的定位基准相同。如轴类多以两个顶尖孔为定位基准；齿轮加工以内孔和端面为定位基准；箱体加工以平面和两个销孔为定位基准。各工序所用的夹具统一，减少了设计和制造夹具的时间和费用；避免因基准转换过多带来的误差，有利于保证其相互位置精度；各表面之间达到很高的位置精度；避免多次装夹带来的装夹误差和减少多次装载工件的辅助时间。(3)互为基准，反复加工的原则两个表面互为基准反复加工，可以不断提高定位基准的精