工艺规程的制订

第九章工艺规程的制订工艺规程的制订是机械制造工厂工艺技术人员的一个主要工作内容，与生产实际有着密切的关系，它要求制订者有一定的生产实践知识和专业基础知识。本章着重阐述制订工艺规程的基本原理和主要问题。§9.1概述一、生产过程和工艺过程⒈生产过程生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。这种成品可以是一台机器、一个部件，或者是某一种零件。对于机器的制造而言，其生产过程包括：原材料和成品的运输与保管，生产技术准备工作，毛坯的制造，零件的机械加工、热处理和其它表面处理，产品的装配、调试、检验、油漆和包装，以及产品的销售和售后服务等。在现代工业生产组织中，一台机器的生产往往是由许多工厂以专业化生产的方式合作完成的。这时，某厂所用的原材料，却是另一工厂的产品。例如，机床的制造就是利用轴承厂、电机厂、液压元件厂等许多专业厂的产品，由机床厂完成关键零部件的生产，并装配而成的。采用专业化生产有利于零部件的标准化、通用化和产品的系列化，从而有效地保证质量、提高生产率和降低成本。⒉工艺过程在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。如毛坯的制造、零件的机械加工与热处理等。工艺过程是生产过程的主要部分，可具体分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺过程。这里只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程。二、机械加工工艺过程的组成在机械加工过程中，针对零件的结构特点和技术要求，要采用不同的加工方法和装备，按照一定的顺序依次进行加工才能完成由毛坯到零件的过程。因此，工艺过程是由一系列顺序安排的加工方法即工序组成的。工序又由安装、工位、工步和工作行程组成。⒈工序一个（或一组）工人在一台机床或（一个工作地点），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称为工序。划分是否为同一个工序的主要依据是：工作地点（或机床）是否变动和加工是否连续。例如图所示的阶梯轴，当工件加工数量较少时，其工艺过程及工序的划分如表所示，由于加工不连续和机床变换而分为三个工序；当工件加工数量较多时，其工艺过程及工序的划分如表所示，共有五个工序。工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划和经济核算的基本单元。通常把仅列出主要工序名称的简略工艺过程称为工艺路线。⒉安装工件经一次装夹后所完成的那一部分工序，叫作安装。在一个工序内，工件可能装夹一次，也可能装夹几次，即一个工序可以有一次或几次安装。如表1中的工序1和工序2均有两次安装，而表2中的工序只有一次安装。工件在加工时，应尽量减少安装次数，因为多一次安装，就会增加安装工件的时间，同时也加大加工误差。⒊工位为了减少由于多次安装而带来的误差以及时间损失，常采用回转工作台、回转夹具或移动夹具，使工件在一次安装中，先后处于几个不同的位置进行加工。工件在机床上所占据的每一个位置称为工位。利用回转工作台，在一次安装中依次完成装卸工件、钻孔、扩孔、铰孔四个工位加工的例子。采用多工位加工，既减少了安装次数，各工位的加工与工件的装卸又是同时进行的，可以提高加工精度和生产率。⒋工步在加工表面不变、加工工具不变、切削用量（主要是切削速度和进给量）不变的情况下所连续完成的那一部分工序，称为工步。以上三种因素中任一因素改变，即成新的工步。一个工序含有一个或几个工步。如表1中的工序1和工序2均加工四个表面，所以各由四个工步，表2中的工序2和工序3各有两个工步，而工序4只有一个工步。为提高生产率，采用多刀同时加工一个零件的几个表面时，称为复合工步。复合工步应视为一个工步，如图所示。另外为简化工艺文件，对于那些连续进行的若干相同的工步，通常也看作一个工步。如图所示，在一次安装中，用一把钻头连续钻削四个φ15mm的孔，则可算作一个钻孔工步。⒌走刀（又称工作行程）在一个工步内，若被加工表面需切除的余量较大，一次切削无法完成，则可分为几次切削，每一次切削就称为一次走刀（或一个工作行程）三、生产纲领与生产类型不同的机械产品，其结构、技术要求不同，但它们的制造工艺却存在着很多共同的特征。这些共同的特征取决于企业的生产类型，而企业的生产类型又由企业的生产纲领来决定。⒈生产纲领生产纲领是指企业在计划期内应生产的产品产量。某零件的年生产纲领就是包括备品和废品在内的年产量，可按下式计算：N=Qn(1+a%)(1+b%)式中N——零件的年生产纲领（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）；a%——备品率；b%——废品率。⒉生产类型生产类型是指企业（或车间、工段、班组等）生产专业化程度的分类。根据生产纲领和产品的大小，可分为单件生产、成批生产和大量生产三大类。①单件生产单件生产是指单个地生产不同结构和尺寸的产品，并且很少重复。例如重型机械、专用设备制造和新产品的试制等均属于单件生产。②大量生产大量生产是值产品的数量很大，大多数工作地点重复地进行某一零件的某一道工序的加工。例如汽车、拖拉机、轴承、自行车等的生产。③成批生产成批生产是指一年中分批轮流地制造几种不同的产品，工作地点的加工对象周期地重复。例如机床、电动机的生产。成批生产中，每批投入生产的同一种产品（或零件）的数量称为批量。按照批量的大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。小批生产的工艺特点与单件生产相似，大批生产与大量生产相似，常分别合称为单件小批生产和大批大量生产。生产纲领决定了生产类型，但产品的大小也对生产类型有影响。表是不同类型的产品生产类型与生产纲领的关系。随着科学技术的进步和人们对产品性能要求的不断提高，产品更新换代周期越来越短，品种规格不断增多，多品种小批量的生产类型将会越来越多。⒊工艺特征不同的生产类型具有不同的工艺特点，即在毛坯制造、机床及工艺装备的选用、经济性等方面均有明显区别。由上述可知，生产类型对零件工艺规程的制订影响很大。因此，在制订工艺规程时，首先应根据零件的生产纲领确定其相应的生产类型，生产类型确定以后，零件制造工艺过程的总体轮廓也就勾画出来了。应该指出，生产同一个产品，大量生产一般比成批生产、单件生产的生产效率高。成本低，性能稳定，质量可靠。因此，应大力推行产品结构的标准化、系列化。这样就能在各类产品的生产数量不大的情况下，组织专业化的大批量生产，因而可取得很高的经济效益。此外，推行成组技术，按照零件的相似程度组织成组加工，也可使大批量生产个广泛被采用的高效率加工方法和设备应用到中小批生产中去。这些都是机械制造工艺的主要发展方向。另一方面，由于市场的激烈竞争，导致产品更新换代频繁，而目前适用于大批大量生产的传统“单机”和“线”，都具有很大的“刚性”（指专用性），即很难改变原有的生产对象，以适应新产品生产的需要。这就要求机械制造业能够寻找到既能高效生产又能快速转产的柔性自动化制造方法。因而数控(NumericalControl)机床、柔性制造系统FMS(F1exibleManufacturingsystem)以及计算机集成制造系统CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSvstem)等现代化的生产手段与方式获得了迅速发展。为机械产品多品种、小批量的生产自动化开拓了广阔前景。四、机械加工工艺规程用表格的形式将机械加工工艺过程的内容书写出来，成为指导性技术文件，就是机械加工工艺规程（简称工艺规程）。它是在具体生产条件下，以较合理的工艺过程和操作方法，并按规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产的。其主要内容包括：零件加工工序内容、切削用量、公式定额以及各工序所采用的设备和工艺装备等。⒈机械加工工艺规程的作用工艺规程使机械制造厂最主要的技术文件之一，是工厂规章条例的重要组成部分。其具体作用如下：⑴它是指导生产的主要技术文件工艺规程是最合理的工艺过程的表格化，是在工艺理论和实践经验的基础上制订的。工人只有按工艺规程进行生产，才能保证产品质量和较高的生产率以及较好的经济性。⑵它是组织和管理生产的基本依据在产品投产前要根据工艺规程进行有关的技术准备和生产准备工作，如安排原材料的供应、通用工装设备的准备、专用工装设备的设计与制造、生产计划的安排、经济核算等工作。⑶它是新建和扩建工厂的基本资料新建或扩建工厂或车间时，要根据工艺规程来确定所需要的机床设备的品种和数量、机床的布置、占地面积、辅助部门的安排等。2.机械加工工艺规程的种类将工艺规程的内容填入一定格式的卡片，即成为工艺文件。目前，工艺文件还没有统一的格式，各厂都是按照一些基本的内容，根据具体情况自行确定。常用的工艺规程包括：（1）机械加工工艺过程卡工艺过程卡主要列出了零件加工所经过的整个路线(称为工艺路线)，以及工装设备和工时等内容。由于各工序的说明不够具体，故—般不能直接指导工人操作，而多作为生产管理方面使用。在单件小批生产中，通常不编制其它较详细的工艺文件，而是以这种卡片指导生产，这时应编制得详细些。（3）机械加工工艺卡工艺卡是以工序为单位，详细说明零件工艺过程的工艺文件。它用来指导工人操作，帮助管理人员及技术人员掌握零件加工过程，广泛用于批量生产的零件和小批生产的重要零件。（4）机械加工工序卡工序卡是用来具体指导工人操作的一种最详细的工艺文件。在这种卡片上，要画出工序简图，注明该工序的加工表面及应达到的尺寸精度和粗糙度要求、工件的安装方式、切削用量，工装设备等内容。在大批大量生产时都要采取这种卡片。3．制订机械加工工艺规程的原则工艺规程的制定原则是：所制订的工艺规程，能在一定的生产条件下，以最快的速度、最少的劳动量和最低的费用，可靠地加工出符合要求的零件。同时，还应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进的工艺技术和经验，并保证有良好的劳动条件。工艺规程是直接指导生产和操作的重要文件，在编制时还应做到正确、完整、统一和清晰，所用术语、符号、计量单位和编号都要符合相应标准。4．制订工艺规程的原始资料制订工艺规程必须具备以下原始资料：⑴产品的全套装配图和零件的工作图；⑵产品验收的质量标准；⑶产品的年生产纲领；⑷产品零件毛坯生产条件及毛坯图等资料；⑸工厂现有生产条件，包括机床设备和工艺装备的规格、性能和现在的技术状态，工人的技术水平，工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的能力等有关资料；⑹制订工艺过程、设计工艺装备所用设计手册和有关标准；⑺国内外先进制造技术资料等。5．制订工艺规程的步骤⑴分析零件图和产品装配图包括分析零件的各项技术要求和审查零件的结构工艺性，并提出必要的修改意见。⑵由年生产纲领确定零件生产类型。⑶确定毛坯根据零件生产类型和毛坯制造的生产条件综合考虑毛坯的类型和制造方法。⑷拟定工艺路线其主要内容包括：选择定位基准，确定各表面的加工方法，划分加工阶段，确定工序集中和分散程度，安排工序顺序等。在拟定工艺路线时，需同时提出几种可能的方案，然后通过技术、经济的对比分析，最后确定一种最佳工艺方案。⑸工序设计包括确定加工余量、计算工序尺寸及其公差、确定切削用量、计算工时定额及选择机床和工艺装备等。⑹编制工艺文件（各种卡片的格式，可查阅“机械加工工艺手册”）。§9.2零件的工艺性分析与毛坯的选择一、分析和审查产品的装配图和零件图通过分析研究产品的装配团和零件图，可熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确被加工零件在产品中的位置与作用。了解各项技术要求制订的依据。在此基础上．审查图纸的完整性和正确性，例如图纸是否有足够的视图。尺寸和公差是否标注齐全，零件的材料、热处理要求及其它技术要求是否完整合理。在熟悉零件图的同时要对零件结构的工艺性进行初步分析。只有这样，才能综合判别零件的结构、尺寸公差、技术要求是否合理。若有错误和遗漏，应提出修改意见。零件的技术要求主要包括：被加工表面的尺寸精度和几何形状精度；各个被加工表面之间的相互位置精度；被加工表面的粗糙度、表面质量、热处理要求等。在分析零件的技术要求时，要了解这些技术要求的作用，并从中找出主要的技术要求，在工艺上难于达到的技术要求，特别是对制订工艺方案起决定作用的技术要求。在分析零件技术要求时、还应考虑到影响达到技术要求的