第六章 机械加工工艺规程的制定

1第六章机械加工工艺规程的制定2第一节概述一、机械加工工艺规程在生产中的作用机械加工工艺规程简称为工艺规程，是规定零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。1.工艺规程的作用a.新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据b.组织生产和计划管理的重要技术文件c.新建或扩建工厂或车间的依据3又称工艺路线卡或工艺流程卡。作用:以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺文件。包括零件各个工序的名称、工序内容，经过的车间、工段、所用的机床、工艺装备、工时定额等。2.常用工艺文件的种类（1）机械加工工艺过程卡4它是根据工艺卡片的每一道工序制订的，主要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件。多用于大批大量生产或成批生产中比较重要的零件。该卡片中附有工序简图，并详细记载了该工序加工所需的资料，如定位基准选择、工序尺寸及公差以及机床、刀具、夹具、量具、切削用量和工时定额等。（2）机械加工工序卡（3）机械加工调整卡（4）机械加工检验卡51、机械加工工艺规程制定的原则（1）保证加工质量，保证技术要求（2）保证生产效率，满足生产纲领（3）较低制造成本（4）良好劳动条件，保障生产安全二.制订机械加工工艺规程的原则及步骤62、制订机械加工工艺规程的主要依据（1）技术设计说明书（2）产品的装配图样和零件图样（3）产品的生产纲领（4）现有生产条件和资料（5）国内外同类产品的有关工艺资料73、步骤•分析研究产品图纸（零件结构特点、技术要求、工艺性分析）•选择毛坯•拟订工艺路线•选择设备、工装•确定工序余量、工序尺寸及公差•确定切削用量、工时定额•确定技术检验要求及检验方法•编制工艺文件81.粗基准选择重点考虑：•加工表面与不加工表面的相对位置精度；•各加工表面有足够的余量1）余量均匀原则：选择要求加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量。第二节工艺路线的制定一、定位基准选择92）相互位置原则：某些表面不需加工，则应选择其中与加工表面有相互位置精度要求的表面为粗基准。以活塞不加工的内腔为定位基准10113）光滑平整原则：选择比较平整、光滑、有足够大面积的表面为粗基准。4）一次使用原则：粗基准在同一定位方向上只允许在零件加工工序中使用一次，不允许重复使用。122.精基准选择1）基准重合原则重点考虑：•减少定位误差•保证加工精度尽可能选用设计基准或工序基准作为定位基准。基准重合原则的应用12132）基准统一原则尽可能选用同一组定位基准加工各个表面.优点：可以保证所加工的各个表面之间具有正确的相对位置关系。简化了工艺过程，使各工序所用夹具比较统一，从而减少了夹具种类与设计和制造夹具的时间和费用。可减少基准转换带来的误差，有利于保证加工精度。可在一次装夹中加工出较多的表面，提高了生产率。143）互为基准原则当两个表面相互位置精度要求较高，且不便在一次装夹中同时加工时，则两个表面互为基准反复加工，可以不断提高定位基准的精度，保证两个表面之间相互位置精度。齿形表面定位1—卡盘2—滚柱3—齿轮15当精加工或光整加工工序要求余量小且均匀时，可选择加工表面本身为精基准，以保证加工质量和提高生产率。4）自为基准的原则5）简单可靠原则一般常采用面积大、精度较高和粗糙度较低的表面为精基准。161)根据加工表面的加工精度和表面粗糙度要求，确定最终加工方法。（外圆表面、内孔表面、平面）2)选择加工方法应考虑零件的结构、加工表面的特点等因素。3）考虑零件材料及其物理力学性能如：淬火钢应采用磨削加工，而有色金属磨削困难，一般应采用金刚镗或高速车削来进行精加工。二、表面加工方法选择175）考虑企业现有设备状况和技术的发展本厂现有设备、技术不应一谓追求高精设备，要充分利用现有设备，挖掘企业潜力，发挥职工的积极性和创造性。4）考虑生产率和经济性大批量→高效加工方法。如：采用拉削取代铣、刨、镗孔以获得高效率。农用齿轮直接采用锻造成型，无需切削加工。18三、加工阶段的划分粗加工阶段光整加工阶段精加工阶段半精加工阶段加工阶段切除大量多余材料，主要提高生产率。完成次要表面加工(钻、攻丝、铣键槽等)主要表面达到一定要求，为精加工作好余量准备，安排在热处理前。主要表面达到图纸要求。进一步提高尺寸精度降低粗糙度，但不能提高形状、位置精度（一）加工阶段划分的原则19（二）加工阶段划分的意义（1）保证加工质量（3）合理使用机床设备（2）方便安排热处理工序和及时发现毛坯缺陷201）工序集中：将零件的加工集中在少数几道工序里完成。优点:①工件装夹次数减少，辅助时间缩短，加工表面间的位置精度易于保证。②便于采用高效的专用设备和工艺装备，生产效率高。③简化生产计划和生产组织工作。缺点：机床设备结构复杂。刀具多、可靠性差、停机换刀时间长，调整和维护不便。四、工序的集中与分散212）工序分散：将零件的加工分散在较多的工序内完成。特点:①工序多，工艺过程长，各工序加工内容少，有的情况只有一个工步。②所使用的设备和工艺装备较简单，易于调整，掌握。③有利于产品更新换代，生产准备周期短。④设备数量多，生产面积大，人员多，总生产周期长。22对于大批大量生产,零件结构复杂，适合采用工序集中的原则；结构简单的产品也可采用工序分散的原则。成批生产宜采用工序适当集中原则。单件小批生产，如果使用通用设备组织生产，采用工序分散的原则；如果采用数控机床、加工中心、柔性制造单元等，可以采用工序集中的原则。产品品种较多，又经常变换，适合采用工序分散原则。零件加工质量、技术要求较高时一般采用工序分散的原则。零件尺寸、重量较大，不易运输和安装的，应采用工序集中的原则。工序集中与分散的选用原则：231、机械加工工序的安排原则a.基面先行即首先应加工出选作定位基准的精基准表面，然后再以精基准定位加工其它表面。b.先粗后精精度逐步提高；c.先面后孔平面轮廓大、定位稳定可靠。d.先主后次先行装配基面和主要工作面的加工。配套加工当部件精度很高时，某些表面精加工应安排在部件装配或总装过程中进行，否则将导致零件精度过高而无法加工。五、工序顺序的安排242.热处理工序的安排•退火：用于高碳钢、合金钢等，降低硬度，便于切削；•正火：用于低碳钢，提高硬度，便于切削；•调质：淬火后高温回火预备热处理最终热处理去除内应力处理位置：粗加工前目的：改善切削性能，消除内应力位置：半精加工后，精加工前目的：提高强度、硬度位置：粗加工前、后，半精加工后，精加工前目的：消除内应力，防止变形、开裂。•淬火、渗碳、氮化等•自然时效•人工时效253.辅助工序的安排•金属镀层•非金属镀层•氧化膜表面处理工序检验工序其它工序安排位置：工艺过程最后目的：提高表面耐腐蚀性，装饰性位置：去毛刺、倒钝锐边应在淬火前目的：安全位置：粗加工前后、关键工序后、送往外车间加工前后、零件全部加工结束之后目的：质量控制。•质量检验•特种检验（无损探伤、磁力探伤、水压、超速试验）•去毛刺、倒钝锐边•去磁•清洗•涂防锈油26一、加工余量和工序尺寸的确定（1）总加工余量（3）总余量为各工序余量之和（2）工序余量1.加工余量概念总加工余量是指零件加工过程中，某加工表面所切去的金属层总厚度。是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。工序余量是一道工序内切除的金属层厚度，为相邻两工序的工序尺寸之差。第三节工序设计27工序余量按加工表面形状不同，分为单边余量和双边余量（对称余量）。双边余量单边余量28工序余量（外表面）iiiAAZ-1（内表面）1-iiiAAZ29以上为不含公差在内的加工余量的基本尺寸，而实际的加工尺寸都有误差，那么上述尺寸就有最大值和最小值。最大工序余量最小工序余量iiiiTZAAZ（外表面）minmax1max-iiiiiTZAAZ（内表面）min1maxmax-1maxmin1min--iiiiTZAAZ（外表面）1-max1minmin--iiiiiTZAAZ（内表面）工序余量公差1-minmax-iiiiziTTZZT301）上工序的表面粗糙度和表面缺陷层2.影响加工余量的因素表面粗糙度和缺陷层的影响312）上工序的尺寸公差上工序尺寸公差的影响323）上工序各表面间相互位置的空间偏差4）本工序安装误差轴线的直线度误差对加工余量的影响三爪卡盘上的装夹误差333.机床的规格与加工工件的尺寸相适应5、合理选用数控机床。2.机床的生产率与生产类型相适应。1.机床的精度应与要求的加工精度相适应.二、机床设备及工艺装备的选择4、机床的选择应结合现场的实际情况。1.选择机床设备的基本原则341、单件小批生产：采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、虎钳、分度头等。有组合夹具站的，可采用组合夹具。3、多品种中、小批生产可采用可调夹具或成组夹具。2、大批大量生产为提高劳动生产率应采用专用高效夹具。2.工艺装备的选择4、采用数控加工时夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工走刀（如碰撞等）。夹具的选择351、一般优先采用标准刀具。3、刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。2、若采用工序集中时，应采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。4、数控加工对刀具的刚性及寿命要求较普通加工严格。应合理选择各种刀具、辅具（刀柄、刀套、夹头等）。刀具的选择361、单件小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分尺和千分表等。3、量具的精度必须与加工精度相适应。2、大批大量生产应采用各种量规和高效的专用检验夹具和量仪。如极限量规。量具的选择37三、切削用量的确定(1)首先选取尽可能大的背吃刀量。(2)然后根据机床动力和刚度条件(粗加工)或对加工表面粗糙度的要求(精加工)选取尽可能大的进给量。(3)最后在刀具耐用度和机床功率允许的条件下选择合理的切削速度。38四、时间定额的确定时间定额时间定额是在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。时间定额是衡量生产效率的重要指标，也是安排生产、计算零件成本和企业经济核算的重要依据。(一)、时间定额39基本时间：直接改变生产对象的性质，使其成为合格产品或达到工序要求所需时间（包括切入、切出时间）(二)、时间定额的组成辅助时间：为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作时间，如装卸工件、启停机床、改变切削用量及进退刀等布置工作地时间：为使加工正常进行，工人用于照管工作地所消耗的时间。包括更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等。休息和生理需要时间：工人在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所需时间准备终结时间：批量生产中，工人为了生产一批工件而进行的准备和结束工件所消耗的时间。如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、调整机床、发送成品等40第四节工艺方案的经济性评价技术经济分析，就是通过比较不同工艺方案的生产成本，选出最经济的工艺方案。生产成本制造一个零件或一台产品的一切费用的总和。工艺成本可变费用+不变费用可变费用:可变费用与零件（或产品）年产量有关，它包括材料费或毛坯费、操作工人的工资、通用机床的折旧费、维护费、万能机床和万能夹具及刀具的折旧费、电费。不变费用:不变费用与零件（或产品）年产量无关，它是指专用机床和专用夹具、刀具的折旧和维护费用，调整工人的工资等。411.两套工艺方案的基本投资基本接近，则可直接以工艺成本进行比较。2.两套工艺方案的基本投资差额较大，考虑两套方案工艺成本的同时，还应考虑基本投资的回收期。421.缩短基本时间第五节提高机械加工生产率的工艺途径一、缩短单件计算定额的工艺措施（1）提高切削用量采用新型刀具材料；使用高速加工设备。（2）缩短工作行程长度多件加工：顺序多件加工、平行多件加工、平行顺序加工43用多刀同时加工一个表面或多个表面（复合工步）。多刀镗孔442.缩短辅助时间在大批大量生产中,采用高效气动或液动夹具;在中小批生产中,采用组合夹具,可调夹具,或成组夹具都可以减少找正和装卸工件的辅助时间。采用多工位夹具（如图），机床可不停机的连续加工,使装卸工件时间和基本时间重合。使辅助动作实现机械化和自动化,以及使辅助时间与基本时间部分或全部地重叠起来。（1）采用先进