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课题十五机械加工工艺过程基本知识【教学目的和要求】了解机械加工工艺过程及其组成、生产纲领与生产类型、工艺规程及其作用、制订原则、主要依据和程序，以及获得加工精度的方法等内容。掌握工序、工步、工位等重要概念。熟悉不同生产类型的工艺特征。【教学内容摘要】本课题阐述机械加工工艺过程的基本概念和内涵，主要包括生产过程和工艺过程、生产纲领与生产类型、工艺规程及其作用、制订原则、主要依据和程序，以及获得加工精度的方法等内容。【教学重点、难点】教学重点是工艺过程及其组成、生产纲领与生产类型、工艺规程等概念的理解。难点是工序、工步、工位等重要概念正确把握。【教学方法和使用教具】讲授法【教学时数】2学时【教学内容】一、生产过程和工艺过程1．生产过程将原材料（或半成品）转变为成品的全过程，称为生产过程2．工艺过程在生产过程中，凡直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置关系和性质等的过程，称为工艺过程机械加工工艺过程是指利用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其转变为成品的过程二、工艺过程的组成1．工序一个或一组工人，在一个工作地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。工序是工艺过程的基本组成部分，也是确定工时定额、成本核算、配备工人、安排作业计划和进行质量检验等的基本单元。划分工序，即一系列加工内容是否属于同一工序，关键是看加工这些内容的工作地是否相同，加工是否连续。这里的“工作地”是指一台机床、一个钳工台或一个装配地点；这里的“连续”是指对一个具体的工件的加工是连续进行的，中间没有插入另一个工件的加工。2．安装安装是指工件（或装配单元）经一次装夹后所完成的那部分工序。一道工序包含几个安装，只需看完成这道工序需要装夹几次。为了便于保证工件各表面间的位置精度，以及提高生产率，要尽量减少工序的安装数，即减少工件加工时的装夹次数。为了减少工件加工时的装夹次数，生产中常采用回转工作台、回转夹具或移位夹具等工装，使工件在一次装夹中先后处于几个不同位置接受加工3．工位工件经一次装夹后，工件（或装配单元）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，称为工位。多工位加工一般应用于中批以上生产中。4．工步在加工表面（或装配时的连接表面）和加工（或装配）工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序，称为工步。这里的“连续”指的是切削用量中的转速与进给量均没有发生改变。为了简化工艺文件，对于在一次安装中连续进行的若干相同的工步，常看作为一个工步（可称为合并工步）。为了提高生产效率，用几把不同的刀具或复合刀具同时加工一个工件上的几个表面，也看成是一个工步，称为复合工步。5．走刀走刀是指切削工具在加工表面上每切削一次所完成的那一部分工步。一个工步可以包括一次或几次走刀。三、生产纲领与生产类型1．生产纲领企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为该产品的生产纲领。企业的计划期常为一年，故生产纲领常被理解为企业一年内生产的产品数量，即年产量。产品的生产纲领如何确定呢？产品中每种零件的生产纲领是指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——零件的生产纲领，（件/年）；Q——产品的生产纲领，（台/年）；n——产品中该零件的数量，（件/台）；a%——备品率；b%——废品率。2．生产类型生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。（1）单件生产单件生产是指生产的产品品种很多，同一产品的产量很小，各个工作地的加工对象经常改变，而且很少重复生产。（2）大量生产大量生产是指生产的产品数量很大，大多数工作地长期只进行某一工序的生产。（3）成批生产成批生产是指一年中分批轮流生产几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地的生产对象周期性地重复。每次投入或产出的同一产品（或零件）的数量称为批量。按照批量的大小，成批生产可分为小批、中批和大批生产三种。小批生产的工艺特点接近单件生产，常将两者合称为单件小批生产；大批生产的工艺特点接近大量生产，常合称为大批大量生产。生产类型的划分，可根据生产纲领和产品的特点及零件的重量或工作地每月担负的工序数同一企业或车间可能同时存在几种生产类型，判断企业或车间的生产类型，应根据企业或车间中占主导地位的产品的生产类型来确定。在制订工艺规程时，应首先确定生产类型，因为不同的生产类型具有不同的工艺特点，依据生产类型的工艺特点，才能制订出合理的工艺规程。四、工艺规程工艺规程是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。1．工艺规程的作用（1）工艺规程是组织和指导生产的主要技术文件。（2）工艺规程是生产准备和计划调度的主要依据。（3）工艺规程是新建或扩建工厂、车间的基本技术文件。（4）工艺规程是进行技术交流的重要文件。随着科学技术的进步，工艺规程也应不断得到改进和完善。但更改工艺规程必须履行严格的审批手续。2．制订工艺规程的原则、主要依据和程序（1）制订工艺规程的原则所制订的工艺规程应保证能在一定的生产条件下，以最高的生产率、最低的成本、可靠地生产出符合要求的产品。（2）制订工艺规程的主要依据(原始资料)应具有以下原始资料：产品的成套装配图和零件工作图。产品验收的质量标准。产品的生产纲领。毛坯的生产条件及生产技术水平或协作关系等。工厂现有生产设备、生产能力、技术水平、外协条件等。新技术、新工艺的应用和发展情况。有关的工艺手册和资料以及国家的有关法规等。（3）制订工艺规程的程序一般按下列程序进行：研究零件图和装配图，进行工艺分析。熟悉并分析其它制订工艺规程所需的原始资料。确定生产类型。选择毛坯。拟定工艺路线，包括各加工表面加工方法与加工方案的选择及相应的定位、夹紧方案的初步设计、确定加工顺序、划分加工阶段等内容。进行各工序的详细设计，包括确定加工余量、计算工序尺寸及其公差、选择机床设备和工艺装备、确定切削用量及工时定额等。进行技术经济分析，确定最佳方案。填写工艺文件。工艺文件是一些不同格式的卡片，填写完毕并经审批后，就可以在生产中指导工人操作和用于生产、工艺管理等。3．工艺文件（1）工艺文件的类型与格式（2）工序简图五、获得加工精度的方法加工精度即零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和表面间相互位置)，与理想几何参数的符合程度。其偏离程度称为加工误差。加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度三个方面。1．获得尺寸精度的方法(1)试切法通过试切——测量——调整——再试切，反复进行直到被加工尺寸（工序尺寸）达到要求的精度为止的加工方法称为试切法。试切法的生产率低，加工精度主要取决于工人的技术水平，常用于单件小批生产。(2)调整法在机床上先调整好刀具和工件在工序尺寸方向上的相对位置，并在一批工件的加工过程中保持这个位置不变，以保证工件工序尺寸精度的方法称为调整法。调整法生产效率高，加工精度较稳定，常用于中批以上的生产中。(3)定尺寸刀具法用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位工序尺寸的方法称为定尺寸刀具法。这种方法生产率较高，操作简便，加工精度较稳定。（4）主动测量法在加工过程中，利用自动测量装置边加工边测量加工尺寸，并将测量结果与要保证的工序尺寸比较后，或使机床继续工作，或使机床停止工作，就是主动测量法。该方法生产率高，加工精度稳定，是目前机械加工的发展方向之一。（5）自动控制法在加工过程中，利用测量装置或数控装置等，自动控制加工过程的加工方法称为自动控制法。该方法生产率高，加工质量稳定，加工柔性好，能适应多品种中小批量生产，是计算机辅助制造（CAM）的重要基础，也是目前机械加工的发展方向之一。2．获得形状精度的方法(1)刀尖轨迹法依靠刀具相对于工件的运动轨迹来获得形状精度的方法称为刀尖轨迹法。所获得的形状精度取决于成形运动的精度。(2)成形法利用成形刀具对工件进行加工的方法称为成形法。(3)仿形法通过仿形装置作进给运动对工件进行加工的方法称为仿形法。随着数控加工的广泛应用，机械式仿形法的应用将日益减少。(4)展成法利用工件和刀具作展成切削运动进行加工的方法称为展成法。如滚齿和插齿加工就是典型的展成法加工。3．获得位置精度的方法(工件的定位方法)零件位置精度的获得主要取决于工件的定位。工件在一次装夹下加工多个表面时，这些表面之间的相互位置精度一般较高，主要取决于机床的精度。利用组合刀具或一把刀具上的几个刀刃，同时加工工件上的几个表面，则这些表面之间的相互位置精度一般也较高，主要取决于刀具的精度。