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1第七章机械加工工艺规程设计第一节机械加工工艺概述第二节零件结构工艺性与毛坯的选择第三节机械加工工艺规程设计第四节工艺尺寸的计算第五节工艺方案的技术经济分析2第一节机械加工工艺概述3一、生产过程与机械加工工艺过程机械产品制造时，将原材料转变为成品的全过程称为生产过程。机械制造工厂的产品，可以是整台机器、某一部件或某一零件。其生产过程是包括产品设计、生产准备、制造和装配等一系列相互关联的劳动过程的总和。4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。这是一个将原材料改变为成品直接相关的过程，包括毛坯制造、切削与磨削加工、热处理、装配等。5与原材料改变为成品间接相关的过程，如生产准备、运输、保管、机床维修和工艺装备制造修理等，则称之为辅助过程。6工艺就是制造产品的方法。机械制造工艺过程一般是指零件的机械加工工艺过程和装配工艺过程。7二、机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程是由一系列工序组成的，毛坯依次通过这些工序而成为成品，而工序又可细分为安装、工步和工作行程(走刀)。8①工序是指一个或一组工人，在一台机床或一个工作地点对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工序是工艺过程的基本组成单元，是安排生产作业计划、制定劳动定额和配备工人数量的基本计算单元。9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。对于同一零件，随着生产规模和加工条件的不同，工序的划分以及每一工序内所加工的内容也有所不同。10②安装是指工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程为装夹。一个工序的工件至少要经一次装夹，有时要经多次装夹才能完成，这时工序中则包括有多个安装。11③工步是指在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。加工表面可以是一个，也可以是由复合刀具同时加工的几个。采用复合刀具同时切削时，该工步称为复合工步。121314在机械加工工艺过程中，为提高工作效率而使复合工步有了广泛的应用。用同一刀具对零件上完全相同的几个表面顺次进行加工(如依次钻法兰盘上的几个孔)，且切削用量不变的加工也视为一个工步。1516由人和(或)设备连续完成的不改变工件形状、尺寸和表而粗糙度，但它是完成工步所必须的那一部分工序称为辅助工步，如更换刀具等。辅助工步一般不在工艺规程中列出，而由操作者自行完成。17④工作行程生产中也称为走刀，是指加工工具在加工表而上切削一次所完成的工步部分。整个工艺过程由若干个工序组成。每一个工序可包括一个或几个工步。每一个工步通常包括一个工作行程，也可包括几个工作行程。当所切金属层很厚时，不能在一次走刀下切完，需分几次走刀，走刀次数又称行程次数。18⑤工位为提高生产率、减少工件装夹次数，常采用回转工作台、回转夹具或移位夹具，使工件在一次装夹后能在机床上依次占据不同的加工位置进行多次加工。为了完成一定的工序部分，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称为一个工位。19动画2021单件大批量22三、生产类型与工艺特征企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。23机器产品中某零件的年生产纲领应将备品及废品也计入在内，并可按下式计算；N＝Q·n(1+α％)(1+β％)N——零件的年生产纲领，件／年；Q——机器产品的年产量，台／年；n——每台机器产品中包括的该零件数量，件／台；α％——该零件的备品百分率；β％——该零件的废品百分率。24年生产纲领是设计或修改工艺规程的重要依据，是车间或企业设计的基本文件，其确定后方可确定生产批量。生产批量是指一次投入或产出的同一产品(零件)的数量。25按零件的生产纲领或生产批量可以把生产划分成几种不同的生产类型。所谓生产类型即企业(或车间、工段、班组、工作地)生产专业化程度的分类。一般分为大量生产、成批生产和单件生产。26①单件生产其基本特点是产品品种繁多，每种产品仅制造一个或少数几个，而且很少再重复生产，甚至完全不重复。重型机器制造、大型船舶制造、非标准专用设备产品及设备修理、产品试制时零件的加工等通常属于这种类型。27②成批生产其基本特点是生产某几种产品，每种产品均有一定数量，各种产品是分期分批地轮番投产，生产过程有一定的重复性。机床、工程机械等许多标准通用产品的生产均属于这种类型。成批生产时，每批投入生产的同一产品的数量称为投产批量。根据批量大小，成批生产还要分为小批生产、中批生产和大批生产。小批生产的工艺特征接近于单件生产，而大批生产的工艺特征接近于大量生产。28③大量生产其基本特点是产品的产量大、品种少，大多在工作地长期地重复进行一种零件的某一工序的加工。轴承、自行车、缝纫机、汽车、拖拉机等产品的制造即属于这种类型。2930对不同生产类型，为获得最佳技术经济效果，其生产组织、车间布置、毛坯制造方法、工夹具使用、加工方法及对工人的技术要求等各方面均不相同，即具有不同的工艺特征。例如，大批大量生产采用高生产率的工艺及高效专用自动化设备，而单件小批生产则采用通用设备及工艺装备。3132四、机械加工工艺规程1.工艺规程的概念工艺规程是规定产品或零部件的制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。零件机械加工工艺规程包括：工艺路线，各工序的具体加工内容、要求及说明，切削用量，时间定额及使用的机床设备与工艺装备等。33工艺路线是指产品或零部件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库经过企业各部门或工序的先后顺序。34工艺装备(工装)是产品制造过程中所用的各种工具的总称，包括刀具、夹具、模具、量具、检具、辅具、钳工工具等。352.工艺规程的作用①工艺规程是指导生产的主要技术文件。合理的工艺规程是在总结长期生产实践经验基础上，依据工艺理论和必要的工艺试验而拟定的，是保证产品质量和生产经济的指导性文件。因此，生产中应严格执行既定的工艺规程。36②工艺规程是生产准备和生产管理的基本依据。工夹量具的设计制造或采购，原材料、半成品及毛坯的准备，劳动力及机床设备的组织安排，生产成本的核算等，都要以工艺规程为基本依据。37③工艺规程是新建扩建工厂或车间时的基本资料。只有依据工艺规程和生产纲领才能确定生产所需机床类型和数量、机床布置、车间面积及工人工种、等级及数量等。④工艺规程还是工艺技术交流的主要文件形式。38工艺规程是机械制造企业的最主要的技术文件之一。一般说来，大批大量生产类型要求有细致和严密的组织工作，因此要求有比较详细的机械加工工艺规程。单件小批生产由于分工比较粗糙，因此其机械加工工艺规程可以简单一些。但是，不论生产类型如何，都必须有章可循，即都必须有机械加工工艺规程。39机械加工工艺规程的制定、修改与补充是一项严肃的工作，它必须经过认真讨论和严格的审批手续。不过，所有的机械加工工艺规程几乎都要经过不断的修改与补充才能得以完善，只有这样，才能不断吸收先进经验，保证其合理性。403.常用工艺规程的格式①工艺过程卡片(工艺卡片)②工序卡片41①工艺过程卡片以工序为单位简要说明产品或零部件的加工过程的一种工艺文件。它是编制其他工艺文件的基础，也是生产准备、编制作业计划和组织生产的依据。只有在单件小批生产中才用它来直接指导工人的加工操作。42②工序卡片在工艺过程卡片的基础上，按每道工序所编制的一种工艺文件。一般具有工序简图，并详细说明该工序的每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用设备装备等。多用于大批大量生产及重要零件的成批生产。43在成组加工技术中，还有应用典型工艺过程卡片、典型工艺卡片和典型工序卡片；对自动、半自动机床或某些齿轮加工机床调整，应用调整卡片；而对检验工序则有检验工序卡片等其他类型的工艺规程格式。4445464.工艺规程的设计原则①必须可靠地保证零件图纸上所有技术要求的实现。在设计机械加工工艺规程时，如果发现图纸某一技术要求规定得不适当，只能向有关部门提出建议，不得擅自修改图纸或不按图纸要求去做。47②在规定的生产纲领和生产批量下，能以最经济的方法获得所要求的生产率和生产纲领，一般要求工艺成本最低。48③充分利用现有生产条件，少花钱，多办事，并要便于组织生产。49④尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全，创造良好、文明的生产条件。50五、制定工艺规程的原始资料与步骤(1)制定工艺规程的原始资料①产品的整套装配图和零件图；②产品质量验收标准；③产品的生产纲领和生产类型；④毛坯的情况；⑤本厂的生产能力和生产条件；⑥了解国内外同种类型产品的生产技术状况，便于引进消化、吸收和创新，以保证生产出优质高效、低成本的产品。51(2)制定工艺规程的步骤工艺规程的制定工作主要包括准备、工艺过程拟定、工序设计三个阶段。即在准备阶段工作基础上，拟定出以工序为单位的加工工艺过程，再对每工序的详细内容予以确定。由于该工作前后阶段的内容确定有相互影响和联系，所以对某些局部需要反复修改。最后对制定出的工艺规程还要进行综合分析评价，看是否能满足生产率及生产节拍的要求，是否能做到机床设备负荷大致均衡，以及经济性如何等。如果这一分析评价不能通过，则需要重新制定工艺规程。也可预先同时编制出几个工艺规程进行分析对比。对最终确定的规程内容需要填入工艺卡片，形成工艺文件。5253第二节零件结构工艺性与毛坯的选择一、零件的结构工艺性所设计的产品在能满足使用要求的前提下，制造、维修的可行性和经济性称为产品结构工艺性。而所设计的零件在能满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性则称为零件结构工艺性。根据制造方法的不同，零件结构工艺性还分为铸造工艺性、锻造工艺性、焊接工艺性、机械加工工艺性等。54零件结构机械加工工艺性：①设计结构要能够加工。如有足够的加工空间，刀具能够接近加工部位，留必要的退刀槽和越程槽等。55②便于保证加工质量。如孔端表面最好与钻头钻入钻出方向垂直，精加工孔表面大圆周方向上要连续无间断，加工部位刚性要好等。56③尽量减少加工面积。如尽量使用形状简单的表面，对大的安装平面或长孔加空刀，通过合并或分拆零件减少加工面积等。57④要能提高生产效率。如结构中的几个加工面尽量安排在同一平面上或位于同一轴线，轴上作用相同的结构要素尺寸要尽量一致(如空刀槽)或加工方向要一致(如键槽)，要便于多刀、多件加工或使用高生产率加工方法或刀具等。⑤零件结构要便于安装夹紧，等等。585960616263646566676869二、毛坯的选择毛坯是根据零件(或产品)所要求的形状、工艺尺寸等而制成的供进一步加工用的生产对象。毛坯的种类、形状、尺寸及精度对机械加工工艺过程、产品质量、材料消耗和生产成本有着直接影响。70(1)确定毛坯种类常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件以及粉末冶金件和工程塑料等。根据零件的实际工况来确定零件对材料组织和性能的要求，以及零件结构及外形尺寸、零件生产纲领及现有生产条件，从而确定毛坯的种类。71(2)确定毛坯的形状从减少机械加工工作量和节约金属材料出发，毛坯应尽可能接近零件形状，最终确定的毛坯形状除取决于零件形状、各加工表面总余量和毛坯种类外，还要考虑：①是否需要制出工艺凸台，以利于工件的装夹；7273②是一个零件制成一个毛坯还是多个零件合制成一个毛坯；7475③哪些表面不要求制出(如孔、槽、凹坑等)；④铸件分型面、拔模斜度及铸造圆角，锻件敷料、分模面、模锻斜度及圆角半径等。76第三节机械加工工艺规程设计一、定位基准的选择在机械加工中，用作工件定位的基准称为定位基准。它的选择是制定工艺规程的一个重要问题。它直接影响到工件的加工精度、各表面的加工顺序及夹具设计的复杂程度。77在起始工序中，工件只能选用未经加工的毛坯表面来定位，这种定位表面称为粗基准；在中间工序和最终工序中，则选用已加工表面定位，这种定位表面称为精基准。由于粗基准与精基准作用不同，两者选择原则亦不同。781.粗基准的选择在最初的工序中只能选择铸造、锻造或轧制等未加工过的毛坯表面作为定位基准，这种表面称为粗基准。粗基准的选择影响各加工表面的余量分配及不加工表面与加工表面之间的位置精度，而这两方面的要求常常又是相互矛