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第五章机械加工工艺规程的制定为了使零件的机械加工过程满足“优质、高效、低消耗”的要求，首先要制订合理的零件机械加工工艺规程，然后按照这一工艺规程对零件进行加工。本章讨论的主要内容是制定机械加工工艺规程的基本原理和方法。第一节零件制造的工艺过程一、生产过程生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括：原材料、半成品、成品的运输和保管；生产和技术准备工作；毛坯制造；零件的机械加工、热处理、表面处理；产品的装配、调试以及油漆、包装等。二、工艺过程是指生产过程中直接改变原材料（或毛坯）的形状﹑尺寸、材料性能、零件相对位置及产品外观，使之变为成品的过程。它包括毛坯制造、机械加工、热处理和装配等。机械加工工艺过程用机械加工的方法，直接改变原材料或毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之变为合格零件的过程，又称为工艺流程。装配工艺过程：零件装配成部件或产品的过程。1.工艺过程的组成机械加工工艺过程是由一个或若干顺序排列的工序组成的，毛坯依次通过这些工序转变为成品。将工艺过程分为如下几个组成部分。第一节零件制造的工艺过程（1）工序一个（或一组）工人，在一台机床（或同一个工作地点），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一个工序。通常把产品或零部件在生产过程中，仅列出由毛坯准备到成品包装入库，经过的各个工序的先后顺序的名称的简略工艺过程，称为工艺路线。第一节零件制造的工艺过程划分工序的重要依据是工作地点是否变动。另一个依据是取决于对一个零件的加工是否连续进行。例如，图示的零件，在小批量生产条件下，其加工工艺过程如下表所示。第一节零件制造的工艺过程工序号工序名称加工设备（工作地点）10下料锯床20车端面、钻中心孔、车外圆车床30铣键槽立式铣床40磨外圆磨床50去毛刺钳工台在大批量生产条件下，上述工艺过程中的20工序就可能被拆分为两个工序，一个工序为车一侧端面、钻中心孔、车一侧外圆；另一个工序为调头车另一侧端面、钻中心孔、车另一侧外圆。阶梯轴加工工艺过程（小批量生产）第一节零件制造的工艺过程（2）工步被加工的表面﹑切削刀具、切削用量中的转速和进给量均保持不变的情况下所完成的那部分工序内容，称为工步。有时，为了提高生产率，常用几把刀具（或复合刀具）同时加工几个表面，这种工步称为复合工步。如果有几个完全相同的加工表面，所用刀具及切削用量也不变，连续加工时，习惯上也将它们视为一个工步，如图所示。第一节零件制造的工艺过程（3）走刀有些表面由于余量太大，或由于其他原因，需要在切削用量不变的条件下，用同一把刀具对它进行多次切削加工，刀具对工件的每一次切削称之为一次走刀，如图所示。第一节零件制造的工艺过程（4）安装工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为安装。在一道工序中，可能有一次也可有多次装夹。如上表中的20工序，就要进行两次装夹，先装夹工件的一端，车端面、钻中心孔、车一部分外圆，再调头装夹，加工其余部分。在同一道工序中应尽可能减少装夹次数。（5）工位为减少工序中的装夹次数，常采用回转工作台或转位夹具，使工件在一次安装中，可经过机床上若干个位置依次进行加工，工件在机床上所占据每一个位置上所完成的那部分工序内容，称为一个工位，如图所示。第一节零件制造的工艺过程第一节零件制造的工艺过程2.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，亦即生产规模。生产类型的划分可按照生产纲领划分，产品的生产纲领就是产品的年生产量。第一节零件制造的工艺过程根据生产纲领，一般把生产类型分为：①单件生产单个的生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复。②成批生产成批生产的特点是一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量（称为批量），工作地的加工对象周期性地重复。如机床、电机等的制造通常属于成批生产。根据批量的大小，又可将批量生产细分为：小批量生产、中批量生产和大批量生产。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一零件的某一道工序的加工。生产类型不同，其工艺过程的特点也不尽相同。各类生产类型的工艺过程特点如下表所示。第一节零件制造的工艺过程生产类型工艺特点单件生产成批生产大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。采用部分通用机床、部分专用机床。数控机床、加工中心。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。较多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，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，对生产线维护人员和调整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。第一节零件制造的工艺过程第二节工艺规程的作用及设计步骤工艺规程：把零件加工的全部工艺过程按一定格式写成的书面文件称为工艺规程。工艺规程中包括各个工序的排列顺序，加工尺寸、公差及技术要求，工艺装备及工艺措施，切削用量及工时定额等。一、工艺规程的格式生产中应用的工艺规程有多种形式，它的详简程度也有很大的差异，视零件的复杂程度和生产类型而定。常用的工艺规程格式有：工艺过程综合卡片（简称过程卡）、机械加工工艺卡片、机械加工工序卡和检验卡片等。（1）工艺过程综合卡片它是以工序为单位，简要地表明一个零件全部加工过程的卡片。卡片上主要规定了零件加工的工艺路线，按工艺过程顺序列出全部工序的名称和内容，在每个工序中都说明了应使用的机床设备和工艺装备以及工时定额等（如表5.4，P128所示）。在单件小批生产中一般只使用此卡。第二节工艺规程的作用及设计步骤（2）机械加工工艺卡片它以工序为单位，详细说明零件的机械加工工艺过程（见表5.3，P128）。包括各道工序的具体内容及要求，零件的主要加工表面及其精度和表面粗糙度的要求，切削用量、设备和工装等。它是用来指导操作工人进行生产，帮助车间干部和技术人员掌握整个零件加工过程的一种最主要的文件之一。在成批生产中多采用此卡，单件小批生产中关键件和复杂件多采用此卡。第二节工艺规程的作用及设计步骤（3）机械加工工序卡它是根据工艺卡片为每一道工序制订的一种工艺文件（见表5.5，P129），主要用来具体指导操作工人如何进行加工。该卡片中附有工序简图，并详细记载了该工序加工所需要的资料，如定位基准选择、工件安装方法、工序尺寸及公差，所使用的机床、刀具、量具以及切削用量和工时定额等内容。工序简图：用在机械加工工序卡中，表示该工序定位基准面、夹紧位置、加工表面、工序尺寸及公差、技术要求等内容的图形。多用于大批大量或成批生产中比较重要的零件。第二节工艺规程的作用及设计步骤二、制定工艺规程的原则和工艺规程的作用1、制定工艺规程的总原则在一定的生产条件下，以最快的速度，最少的工作量和最低的成本，安全可靠的加工出符合零件图纸要求的工件。即遵循“优质、高效、低消耗”的三大原则。总之，制定工艺规程时，既要注意技术上的先进性，以保证产品质量，又要结合具体生产条件，选择经济上最合理的方案，以保证较高的经济效益。第二节工艺规程的作用及设计步骤2、工艺规程的作用（1）它是组织生产和管理生产的重要依据（2）它是指导生产实施的技术文件（3）它是新建和扩建工厂的基本资料零件的机械加工工艺规程用于生产前的生产准备、生产中的生产指挥及生产后的检验。第二节工艺规程的作用及设计步骤三、工艺规程设计的步骤1.了解被加工零件的功用及其性能要求，进行工艺审查（1）审查各项技术要求是否合理（2）审查材料选用是否合理①从经济角度考虑，在满足零件功能的前提下，应尽量选用价廉的材料，以降低产品的成本。材料的选用还应立足于国内，尽量采用来源充足的材料，不得滥用贵重金属。第二节工艺规程的作用及设计步骤②从工艺上考虑，选用的材料不应引起制造的困难。如下图所示的销钉，方头部位要求淬硬至HRC58，φ2小孔要求装配时配作。原设计采用T8A材料，因零件很小，总长只有15mm，当头部淬火时，势必使销钉全部淬硬，致使φ2小孔无法配作，故原材料选用不合理。若改用20钢，头部采用局部渗碳淬火法，就可很好地避免上述工艺上的困难。第二节工艺规程的作用及设计步骤（3）工艺上对零件结构是否需提出特殊要求有些零件结构上没有可作为定位基准用的恰当表面，为便于加工制作，这时就必须在工件上设置或加工出必要的定位基面，称为辅助基准，例如图所示车床小刀架的工艺搭子等。第二节工艺规程的作用及设计步骤（4）审查零件的结构工艺性所谓结构工艺性就是指零件的结构是否便于加工、装配和维修。它不仅关系到零件的加工、装配和维修的难易程度，而且也关系到产品质量、生产率和成本的高低。零件的结构工艺性常需考虑的几个方面：①尽量减少加工面，节省工时，减少动力消耗。②尺寸应尽量规格化、标准化。③尽量减少调整、安装、走刀次数。④保证刀具正常工作、加工方便（应具有必要的退刀槽、工作空间等）。⑤结构应与生产类型、设备条件相适应。⑥零件结构应便于装拆。结构工艺性分析，见下表示例。第二节工艺规程的作用及设计步骤第二节工艺规程的作用及设计步骤第二节工艺规程的作用及设计步骤第二节工艺规程的作用及设计步骤2.根据零件的生产纲领确定零件的生产类型零件的生产纲领可按下式进行计算：(1)(1)NNn零式中：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件数（件/台）；α—该零件的备品率；β—该零件的废品率。生产类型将直接影响生产的组织形式和工艺规程的设计。第二节工艺规程的作用及设计步骤生产类型重型机械（W＞2000kg）中型机械（W=100～2000kg）轻型机械（W＜100kg）单件生产≤5＜20＜100小批生产5～1010～200100～500中批生产100～200200～500500～5000大批生产500～1000500～50005000～50000大量生产＞1000＞5000＞50000第二节工艺规程的作用及设计步骤3.确定毛坯种类机械制造所用的毛坯主要有以下几种：（1）铸件用于铸造形状复杂的零件毛坯，依据零件产量和精度要求可以采用不同的铸造方法。铸件的机械性能较低。（2）锻件适用于形状简单，对强度有一定要求的零件，因为经过锻造的零件，材料的纤维组织连续合理分布，其强度较高，机械性能良好。（3）焊接件将钢或型钢焊成所需要的结构，制造简便，生产周期短，适用于机架、机座等大件焊接，但焊接变形大，抗振性差，焊后必须进行热处理。第二节工艺规程的作用及设计步骤（4）型材通常按截面形状分类：圆钢、方钢、角钢、槽钢等。有热轧料和冷拉料两种。热轧型材的精度低，为IT15~IT16，冷拉料精度高，为IT9~IT12，但直径小，价格贵。（5）工程塑料尺寸精度高，形状可以很复杂，但机械性能差。（6）其它新型材料如碳纤维复合材料、粉末冶金材料等。第二节工艺规程的作用及设计步骤选择毛坯种类和制造方法时，需考虑下列因素：①零件的材料及其机械性能的要求。②零件的结构形状和外形尺寸。③生产类型。对大批大量生产，宜采用精度高的毛坯制造方法，以降低材料消耗和加工工时，可有效地降低加工成本。在单件小批生产中，常采用木模手工砂型铸造和自由锻造，毛坯精度较低。④毛坯生产车间的生产条件。第二节工艺规程的作用及设计步骤4.拟定零件加工的工艺路线拟定工艺路线应制订出零件由粗加工到精加工的全部加工工序，其主要内容包括：①选择定位基准和定位夹紧方式。②选