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机械加工工艺基础—山东大学机械工程学院王志2019/8/82工艺—加工的艺术目标—优质、高效、低耗机械制造工艺为本第一讲机械加工工艺规程的制订介绍机械加工工艺规程的基本概念及其制定的原理、原则、方法步骤及有关计算。2019/8/84主要内容基本概念毛坯的确定零件的结构工艺性定位基准的选择工艺路线的拟定工艺尺寸链2019/8/85第一节基本概念一、生产过程和生产系统（一）生产过程从原材料进货到制成的产品投入市场，其中所以劳动过程的总和。（二）生产系统生产企业可看成是一个具有输入和输出的生产系统。信息流、物质流、能量流2019/8/86制造过程中，原材料、毛坯，加工中的半成品、零部件及产品整机形成了物质流；产品装配图、零部件图、各种工艺文件、CAD软件、CAM软件、产品的定单、生产调度计划等形成了信息流；电能、机械能、热能等形成了能量流。2019/8/87生产系统图原料或毛坯存储运输制造检验成品信息系统能源能量系统物质流信息流能量流2019/8/88二、工艺过程在生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使之成为成品或半成品的过程。铸造、锻造、冲压或焊接工艺过程热处理工艺过程机械加工工艺过程装配工艺过程2019/8/89机械加工工艺过程机械加工工艺过程（以下简称加工过程）—是指用机械加工的方法直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质等使之成为合格零件的工艺过程。从广义上来说电加工、超声波加工、电子束离子束等加工也属于加工过程。2019/8/810二、机械加工工艺过程的组成通常零件的加工过程是由若干个按顺序排列的工序组成的。工序是加工过程的基本组成单元。工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步或走刀。2019/8/8111.工序一个（或一组）工人，在一个工作地对同一个工件（或同时对几个工件）所连续完成的那一部分工艺过程称为工序。操作者、工作地点、加工对象和内容，是工序的三个重要决定因素。改变其中之一，工序则产生变化！2019/8/812小轴的工序工序号工序内容设备1铣端面，打中心孔铣端面打中心孔机床2车大外圆及倒角车床3车小外圆及倒角车床4铣键槽铣床5去毛刺钳工台2019/8/813表1单件小批生产工艺过程表2大批量生产工艺过程单件加工与大量加工2019/8/814铣端面打中心孔大量生产的场合，采用专用机床。2019/8/8152．安装工件经一次装夹（定位夹紧）后所完成的那一部分工序称为安装。2019/8/8163．工位工件在一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置所完成的加工，称为工位。在某一工序中，有时为了减少由于多次装夹而带来的误差及辅助时间损失，往往采用转位(或移位)式工作台或夹具，不须重新装夹工件而能改变工件位置，以加工不同表面。2019/8/817工位的例子如图所示为利用回转工作台在一次安装中顺次完成装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔四个工位的示意图。2019/8/8184．工步在加工表面、加工工具、切削用量（不包括背吃刀量）不变的情况下，所完成的那一部分工序内容，称为一个工步。如果上述项目中有一项改变，就成为另一工步。2019/8/819工步例2019/8/820复合工步为了提高生产效率，采用几把刀具或一把复合刀具同时加工—个或几个表面可算作一个工步，称为复合工步。2019/8/821转塔车床工步在多刀车床、转塔车床的加工中经常有这种情况。在工艺文件上，复合工步也视为一个工步。2019/8/8225．走刀（进给）有些工步，由于余量较大或其它原因，需要用同一刀具，以同一转速和进给量，对同一位置的表面进行多次切削，这样，刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。2019/8/823工序、安装、工位、工步和走刀之间的关系如下：2019/8/824三、生产纲领、生产类型及其工艺特征生产纲领：指包括备品与废品在内的年产量。机器零件的年生产纲领：(1)(1)NQn式中N—零件的年产量（件/年）；Q—产品的年产量（台/年）；n—每台产品中该零件的数量（件/台）；α—备品率；β—废品率。2019/8/825生产类型单件生产：成批生产：小批、中批、大批生产大量生产：根据生产纲领的大小和产品大小以及产品结构的复杂程度，产品制造过程可分为三种生产类型：2019/8/826单件生产单个的生产不同结构、尺寸的产品，且很少重复或完全不重复，这种生产称为单件生产。如机械配件加工、专用设备制造、新产品试制等都是属于单件生产。目前订单式组织生产的结果，单件生产方式成为普遍的生产方式！2019/8/827成批生产成批的制造相同产品，并且是周期性的重复生产，这种生产称为成批生产。如机床制造等多属于成批生产。同一产品(或零件)每批投入生产的数量称为批量。根据产品的特征及批量的大小，成批生产又可分为：•小批生产、•中批生产和•大批生产。小批生产工艺过程的特点与单件生产相似。2019/8/828大量生产产品的数量很大，大多数的工作一直按照一定节拍进行同一种零件的某一道工序的加工，这种生产称为大量生产。如手表、洗衣机、自行车、摩托车、缝纫机、汽车等的生产。2019/8/829生产量的大小是区分生产类型的一项重要指标2019/8/830各种生产类型的工艺特征类型特点单件生产成批生产大量生产加工对象经常变换周期性变换固定不变毛坯木模造型、自由锻金属模造型、模锻金属模机器造型、模锻机床设备通用设备、数控设备通用、专门及部分专用设备专用、自动设备及自动线机床布局按机群式布置按零件类别、按工段排列按流水线或自动线排列夹具通用或组合夹具专用夹具高效率的专用夹具刀具量具通用刀具和量具专用或通用刀具量具专用刀具量具、自动测量装配方法零件不互换，钳工修配多数互换，部分试配或修配全部呼唤或分组互换生产周期不一定周期重复长时间连续生产生产率低，用数控机床可提高中等高成本高中等低工人技术高中等一般工艺文件简单比较详细详细编制2019/8/831四、机械加工工艺规程机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。工艺规程：以文件的形式确定下来的工艺过程。2019/8/832机械加工工艺规程的作用工艺规程是指导生产的主要技术文件工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料机械加工工艺规程的格式机械加工工艺过程卡片机械加工工艺卡片机械加工工序卡片2019/8/834机械加工工艺过程卡片样式2019/8/835机械加工工艺过程卡片实例2019/8/836机械加工工艺卡片样式2019/8/837机械加工工序卡片样式2019/8/838机械加工工序卡片实例2019/8/839盘零件加工工序卡片实例五、制定机械加工工艺规程的要求与步骤2019/8/841机械加工工艺规程的基本要求制定加工工艺规程，要确保零件的加工质量，可靠地达到产品图纸所提出的全部技术要求；要有合理的生产率，要能节约原材料，减少工时消耗，降低成本。此外，还应尽量减轻工人的劳动强度，保证安全及良好的工作条件。2019/8/842制定工艺规程所需要的原始资料（1）产品的零件图以及该零件所在部件或总成的装配图。（2）产品质量的验收标准。（3）产品的年产量计划。（4）工厂现有生产条件。如毛坯的制造能力，现有加工设备、工艺装备及使用状况，专用设备、工装的制造能力及工人的技术水平等。（5）有关手册、标准及指导性文件。如机械加工工艺手册、时间定额手册、机床夹具设计手册、公差技术标准，以及国内外先进工艺、生产技术发展状况等方面的资料。2019/8/843制定加工工艺规程的步骤及主要内容（1）分析产品的零件图及装配图，了解产品的工作原理和所加工零件在整个机器中的作用，分析零件图的加工要求、结构工艺性，检验图样的完整性。（2）根据零件的生产纲领及零件的结构大小、复杂程度确定生产类型。（3）选择和确定毛坯及其制造方式。（4）拟定工艺方案是制定机械加工工艺规程时定性分析的核心内容。其中包括：①选择定位基准。②确定定位、夹紧方法。③确定各个表面的加工方法如孔、平面、外圆等表面的加工。④确定工序的集中和分散。⑤安排加工顺序。，从中选出最优的方案。2019/8/844（5）确定各工序所采用的设备：包括通用机械和专用机械的选定。（6）选择工艺装备：即确定各个工序所需要的刀具、夹具、量具和辅具。（7）确定各主要工序的技术检验要求以及检验方法。（8）确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差。（9）确定切削用量，制定工时定额。（10）评价各种工艺方案，最后选定最佳工艺路线。（11）填写工艺文件。第二节零件加工工艺性分析与毛坯的选择制定工工艺规程的十分重要的和最基本的一步！（一）对零件进行工艺性审查对零件进行工艺性审查，除了检查尺寸、视图以及技术条件是否完整外，还应有以下几方面内容：2019/8/847分析零件技术要求及其合理性，提出必要的改进意见（1）加工表面本身的要求(尺寸精度、形状和粗糙度)：据其选择加工方法、加工步序。（2）表面之间的相对位置精度(包括位置尺寸、位置精度)：与基准的选择有关。（3）表面质量及镀层要求：涉及选材及热处理工艺的确定。（4）其他要求：如等重、平衡、探伤等。合理。过高的精度要求、粗糙度以及其他要求，会使工艺过程复杂化，加工困难，成本增加。2019/8/848审查零件结构的工艺性良好的工艺性：便于机械加工。•工艺性分析的内容除了审查零件图上视图、尺寸、公差是否齐全、正确之外，主要是审查零件的结构工艺性。•所谓零件结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。•有时功能完全相同而结构工艺性不同的零件其制造方法与制造成本往往相差很大。2019/8/8491.合理标注尺寸(1)零件图上重要尺寸应直接标注，在加工时尽量使工艺基准与设计基准重合，符合尺寸链最短的原则。如中活塞环槽的尺寸为重要尺寸，其宽度应该直接注出。2019/8/850(2)零件图上标注的尺寸应便于测量，不要从轴线、中心线、假想平面等难以测量的基准标注尺寸。(3)零件图上的尺寸不应标注成封闭式，以免产生矛盾。2019/8/851(4)零件的自由尺寸，应按加工顺序尽量从工艺基准注出。(5)零件所有加工表面与非加工面之间只标注一个联系尺寸。如图齿轮轴，图a标注方法大部分尺寸要换算，不能直接测量。图b标注方式，与加工顺序一致，便于加工测量。2019/8/8522.零件结构便于加工，有利于达到所要求的加工质量。(1)合理确定零件的加工精度与表面质量加工精度定得过高会增加工序，增加制造成本；过低会影响其使用性能，必须根据零件在整个机器中的作用和工作条件合理地进行选择。2019/8/853(2)保证位置精度的可能性为保证零件的位置精度，最好使零件能在一次装夹下加工出所有相关表面。这样由机床的精度来达到要求的位置精度。如图a结构，保证80mm与内孔60mm的同轴度较难。如改成图b结构，就能在一次装夹下加工外圆与内孔。2019/8/8543.有利于减少加工和装配的劳动量(1)减少不必要的加工面积可减少机械加工量；安装表面的减少有利于保证配合面的接触质量。2019/8/855(2)尽量避免、减少或简化内表面的加工因为外表面要比内表面加工方便经济，又便于测量。因此，在零件设计时应力求避免在零件内腔进行加工。如图所示，将图a的内沟槽改成图b轴的外沟槽加工，使加工与测量都很方便。2019/8/8564.有利于提高劳动生产率，与生产类型相适应(1)零件的有关尺寸应力求一致，并能用标准刀具加工。如退刀槽尺寸一致，可减少刀具种类。2019/8/857(2)零件加工表面应尽量分布在同一方向，或互相垂直的表面上。如图b所示孔的轴线应当平行。2019/8/858(3)零件结构应便于加工。对于零件上那些不能进行穿通加工的结构，应设退刀槽、越程槽或孔。2019/8/859(4)避免在斜面或弧面上钻孔和钻头单刃切削，从而避免造成切削力不等使钻孔轴线倾斜或折断钻头。2019/8/860(5)便于多刀或多件加