第一章工艺过程的基本概念与组成.

教材（不作参考）：东南大学郑志达主编《仪器制造工艺学》西北工业大学端木时夏主编《仪器制造工艺学》天津大学陆伯印主编《仪器制造工艺学》参考书：《精密和超精密加工技术》哈工大袁哲俊、清华王先逵主编2002年《特种加工（第五版）》哈尔滨工业大学刘晋春、白基成、郭永丰主编2010年《机械制造工艺学》（21世纪高校机电类规划教材）陈明主编2010年《机械制造工艺学》清华王先逵主编第二版2006年《机械制造工艺学（第3版）》（普通高等教育“十一五”国家级规划教材）郑修本主编江南大学《机械制造工艺学》（中国机械工程学科教程配套系列教材）李凯岭主编清华大学出版社2014年教材：《仪器制造技术》（普通高等教育“十五”国家级规划教材）天津大学曲兴华主编2006年6月第一版第二次印刷第一章工艺过程的基本概念与组成1.2工艺过程设计的基本概念1.2.1机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程：在加工车间直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置及其物理、化学性质等，使其成为成品的过程。a)零件的结构不同，加工时所采用的加工方法和设备不同。b)为了便于组织和管理生产，保证零件的加工质量，生产中将零件的机械加工工艺过程分为若干工序。c)对于批量生产，每一个工序又可分为若干个安装、工位、工步、走刀及动作。1.工序：一个（或一组）工人在一个工作地点，对一个（或几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。1）工序是工艺过程的组成部分，是工艺过程的基本单元。2）工序是针对加工内容、加工方法和加工顺序的。3）工序是重要的概念，设计工厂时的重要资料。由零件加工的工序数可以确定工作面积的大小，工人的人数和设备数量等。工序1：在钻床上钻中心孔工序2：在车床上粗车A、B、C、D、E各面工序3：在车床上精车以上各面工序4：铣H槽及L、G平面例1：阶梯轴零件加工工序的划分2.安装：在一道工序中，工件在一次定位夹紧下所完成的加工。如例1中的工序2可分为两次安装：安装1：顶尖顶住中心孔车B、C、E三个面。安装2：顶尖顶住调头后工件的中心孔车A、D二个面。3.工位：工件在一次装夹安装中，在一个位置上所完成的加工。如例1中的工序4，要采用两个工位来完成加工。工位1：铣H键槽及L平面。工位2：利用分度头转180°，铣G平面。4.工步：在一次安装或一个工位中，加工表面、加工工具、切削用量（进给量s、主轴转速v、不包括切深t）不变的情况下，所完成的加工。如例1中的工序2，安装1中，加工B、C、E三个面，由于加工面变了，我们将其划分为三个工步。工步1：车B面工步2：车C面工步3：车E面5.进给(走刀）：在一个工步中，每一个切削，称为一次进给。6.动作：是工艺过程的最小单位，指工人或机器本身的一个行动单元。7.关系8．在制定工艺规程时，工艺过程的细分要根据生产规模决定。一般说，批量越大，划分越细。单件小批生产：分到工序。大量生产：分到工步、走刀、甚至动作。工序工步进给安装工位1.2.2生产类型1.生产类型是企业生产专业化程度的分类a)根据产品的需求量，将产品的生产分为：一般将其分为：单件生产、批量生产（小批、中批、大批）和大量生产三种类型。b)各种生产类型的工艺特征不同生产类型不同，则生产组织、管理、选用毛坯制造方法、加工以及装配方法等方面均有所不同。2.划分生产类型的主要依据是产品的生产纲领。3.产品的生产纲领即产品的年产量。产品的生产纲领：N：零件的生产纲领（件/年）；Q：产品的年生产量（台/年）；n：每台产品中该零件的数量（件/台）；α：备品率（厂家为用户提供的维修备用件）；β：平均废品率（生产厂家为防止生产过程中出现废品而准备的备用件）。生产类型的划分基于产品的生产纲领及产品本身的大小、结构复杂性及精密性等。直接根据产品的年产量来划分生产类型不行？)1(nQN1.2.3加工工艺规程1．工艺规程的（种类及）内容（1）工艺规程：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。用文字、表格和图形的形式表达，也称工艺卡片。工艺规程是指导生产的依据，是组织生产，做好生产技术准备的主要技术文件。工艺规程应成为车间或全厂的法规，应严格执行，若修改须逐级审批。新产品生产中，首先要制订零件的各种工艺规程。了解零件的加工过程、使用的设备、生产人员和生产面积的需求、工艺装备的需求及关键的技术难题等。（2）工艺规程的种类1）机械加工综合工艺过程卡：参见P7图1－4。2）工序卡：2.制订工艺规程的原则1）满足生产纲领的要求，与生产类型相适应。2）保证零件的加工质量，达到图纸的要求。3）应具有较高的生产率和较好的经济性。4）尽量减轻工人的劳动强度，保证安全生产。原则是：保证以最低的成本，最高的效率来达到图纸上的全部尺寸和技术要求。包括：质量、生产率、经济性三个方面的要求。3.制定工艺规程的步骤1）研究产品图纸，进行零件的工艺性分析。a.首先要了解产品的工作原理和主要性能，明确零件在仪器中的安装位置及作用。b.分析零件主要表面的尺寸公差和技术要求，明确主要技术条件合理性及关键性技术问题。c.审查零件的材料是否恰当。例：如图所示销零件返回2）由生产纲领、确定生产类型。3）确定毛坯的种类，设计毛坯图。4）拟定工艺路线。5）确定机械加工余量，计算工序尺寸及公差，并绘制工序草图。6）选择加工设备、工艺装备（刀、夹、量具）、计算工艺参数和工时定额。7）确定各主要工序技术检验要求和检验方法。8）填写工艺文件（编写工艺规程）。返回d.审查零件的结构工艺性。1.2.4机械加工余量和工序尺寸1．机械加工余量（1）总余量与工序余量1）总余量：零件从毛坯到成品的过程中，在某一表面上所切除金属层的总厚度（毛坯尺寸与零件设计尺寸之差）。2）工序余量：某一表面，在一道工序中所切除金属层的厚度（相邻两工序基本尺寸之差）。总余量等于各工序余量之和。Z0=Z1+Z2+……+Zn或Z0=Zi式中：Z0：总余量；Zi:工序余量返回ni1注意，在实际加工过程中，由于工序尺寸有公差，实际切除的余量是有变化的。因此加工余量又有公称余量、最大余量和最小余量之分。通常所说的加工余量，是指公称余量而言，其值等于前后工序的基本尺寸之差。余量（切除金属层的厚度）有单、双边之分，称单边余量、双边余量。对平面，余量是单边余量，如：图1-5对回转表面，余量为对称双边余量如:各工序所留的最小加工余量，应该保证前工序所产生的形位误差和表面层缺陷被相邻后续工序切除。影响最小工序余量的因素有：1)前一工序的尺寸公差Ta2)前工序所遗留的表面粗糙度Rza和表面缺陷层Ia3)前工序的空间位置误差ρa图1-6图1-74)本工序的装夹误差（或称安装误差）εb图1-8baZbbabddZ2加工余量计算公式：对单边余量：对双边余量：确定加工余量的方法：1）分析计算法：利用前面的公式计算，用于大批量生产中，在某些重要的工序上应用。2）经验估计法：工艺人员凭经验，采用类比法确定。多用于单件小批生产中。3）查表修正法:先查表确定（查表确定的值很粗糙，只能确定大概值），再结合具体情况加以修正。)(baaZaabIRTZ)(2)(22baaZaabIRTZ2.工序尺寸工序尺寸：指零件在加工过程中各工序所应保证的尺寸。根据加工余量及定位基准的转换计算工序尺寸：•当定位基准、工序基准或测量基准与设计基准重合时，在加工过程中，使用同一基准对某一表面进行多次加工，达到尺寸要求的情况，只需考虑各工序加工余量。•当定位基准、工序基准或测量基准与设计基准不重合时，需要应用尺寸链原理进行计算得到工序尺寸。零件表面的最终工序的尺寸及公差，一般均取自零件图上规定的尺寸及公差，而中间工序的尺寸则是根据零件图的尺寸加上（或减去）工序的加工余量而得，其公差按加工方法的经济精度选定，采用“由后往前推”的方法，由零件图的尺寸，一直推算到毛坯尺寸。图8返回基准重合时计算方法：1.3基准1.3.1基准及分类基准：基准是指在机构中或在加工时用以确定零件及其几何元素位置的一些点、线、面。根据基准的作用不同，分为设计基准和工艺基准和测量基准。1.设计基准：在零件图上标注设计尺寸所采用的基准。图1-9零件至少在长宽高三个方向上各有一个设计基准，而且用作基准的线或面往往也是装配基准，是零件上的重要表面或是轴线。2.工艺基准：工艺基准：零件在加工、测量和装配时采用的基准。工艺基准又包括工序基准、定位基准和装配基准。(1)工序基准：在工序图上，用以标定被加工表面位置的点、线、面称为工序基准。图1-10工序基准与设计基准相似，设计基准是在零件图上。而工序基准是在工序图上。（2）定位基准：工件在机床上或夹具上加工时，用来决定工件相对于刀具位置的基准称为定位基准。图1-11定位基准又分定位粗基准和定位精基准。（3）装配基准：装配时用来确定零部件相对位置的基准称为装配基准。图1-123.测量基准：检验零件已加工表面位置时采用的基准称为测量基准。图1-13返回1.3.2定位基准选择1．粗基准的选择（1）便于装夹原则选择加工余量小的、较精确光滑的、面积较大的表面作为粗基准。作为粗基准的表面不应有毛刺、浇口、冒口，以减少定位误差，保证装夹方便、准确。因此应选加工余量小的、平整、光洁的大表面作为粗基准。例：图1-14（2）余量均匀原则选重要的表面作粗基准，可使重要表面的加工余量既小又均匀，这样可保证重要表面的物理性能。例：图1-15（3）相互位置原则•选择不需要加工的表面作为粗基准，能满足相互位置原则。•选择不需要加工的表面作为粗基准时，首先可以保证粗基准和被加工表面的相互位置精度，并有可能在一次装夹中把所有要加工的表面全部加工完，在工厂中称为“一刀活”，这样也可以减少工件的装夹次数，提高生产率。图1-16a若零件上有多个表面不需要加工，则应选择其中与加工表面之间的位置精度要求最高的表面作为粗基准。这样可首先保证它们之间的位置精度。（4）一次性原则图1-16b2.精基准的选择当工件上有已加工表面时，应尽量采用精基准，选择精基准时应考虑如何减少误差，保证加工精度和安装方便。选择的原则是：（1）基准重合原则所谓基准重合是将基准重合到工件的设计基准上，也就是说尽可能地将设计基准作为加工时的定位基准及测量时的测量基准，这样可避免产生基准不重合误差。图1-16c（2）基准统一原则基准统一原则是加工各表面时尽量采用同一个定位基准。应用基准统一可保证在一次安装中加工几个表面，减少安装次数和安装误差，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度，相关工序的夹具结构统一，简化夹具的设计与制造。“一刀活”。为采用基准统一，可以在工件上找到或专门设计一组定位面（如一面两孔），用它们定位来加工工件上的多个表面。例如，轴类零件常用两顶尖孔作为定位基准使得基准统一。应用基准统一原则，采用单一的公共基准，必然会带来基准不重合，因此重合和统一两者是有矛盾的，应根据具体情况处理。（3）互为基准原则对某些位置精度要求较高的工件，常采用互为基准原则加工，如轴套类零件要求有较高的同心度时，常采用外圆和内孔互为基准反复更迭（交替）加工。例：（4）自为基准原则以待加工表面自身为定位基准。常用于铰孔、无芯磨、拉孔、珩孔的加工中，自为基准加工不能提高位置精度，只能提高形状精度。例：1.4夹具设计原理1.4.1夹具的组成1．工件的装夹方式工件从定位到夹紧的整个过程称为安装。常用的安装方式有三种：（1）直接找正安装这种安装方法是操作者利用百分表、划针等工具按工件上的基准表面直接找正工件。例：图1-17该方法多用于单件及小批生产，生产率低。但当工件上的基准表面精度很高时，用这种方法可以达到很高的定位精度。（2）按划线找正安装这种方法是预先在工件上划线，安装时用划针按所画的线找正工件。例：图1-18这种方法也适用于单件及小批生产，生产率低，找正精度也低。特别是对尺寸和重量较大的工件，由于使用夹具成本高，直接找正又不方便，因此一般采用按线找正安装，另外对于毛坯零件（尺寸小的铸件和锻件），由于精度较低也无法使用夹具，因此也用划线的方法。（3）