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第6章机械加工工艺规程的制订机械加工工艺规程的重要性6.1基本概念6.2定位基准及选择6.3工艺路线的制订6.4加工余量、工序间尺寸及公差的确定6.5工艺尺寸链6.6时间定额和提高生产率的工艺途径6.7工艺方案的比较与技术经济分析6.8自动生产线和柔性制造系统机械加工工艺规程的重要性1）是产品或零部件制造过程必须遵守的工艺文件；2）是保证工厂质量、成本、效益统一的技术“法规”；3）体现一个国家、一个工厂制造水平的技术资料。机械加工工艺规程设计是非常重要、非常严肃的技术工作。要求设计者必须具备丰富的生产实践经验和广博的机械制造工艺基础理论知识。6.1基本概念1、生产过程指从原材料到该机械产品出厂的全部劳动过程。6.1.1生产过程与工艺过程表6-1汽车产品的生产过程2.工艺过程工艺过程就是指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。如：毛坯制造、机械加工、热处理和装配等。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，使其成为成品或半成品的过程。如：车、铣、刨、磨等。工艺过程在这里指的就是机械加工工艺过程。工艺过程由工序、安装、工位、工步和走刀组成1.工序指一个(或一组)工人在一个工作地点对一个(或同时对几个)工件，连续完成的那一部分加工过程。同一个零件，同样的加工内容可以有不同的工序安排。例如：加工如图7-1工件的工序安排如下。6.1.2工艺过程的组成例：表6-2单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备（地点）1车一端面，钻中心孔*；调头，车另一端面，钻中心孔车床I2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表6-3大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备（地点）1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台图6–1阶梯轴讨论：生产规模不同，工序的划分不一样。2.安装在同一个工序中，工件每定位和夹紧一次所完成的那部分加工称为一个安装。一个工序中工件可安装一次或几次。例：表6-2单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔；调头，车另一端面，钻中心孔车床I2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表6-3大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台图6–1阶梯轴两次两次一次一次一次一次一次讨论：安装次数多好还是少好？3.工位在工件的一次安装中，每一个加工位置上所完成的工艺过程称为工位。如果一个工序只有一个安装，并且该安装中只有一个工位，则工序内容就是安装内容，同时也就是工位内容。一次安装完成多个工位的例子：如图6-2图6-2共有4个工位，工位1：装卸工件，工位2：钻孔，工位3：扩孔，工位4：和铰孔。图6-2多工位安装4.工步在一个工位中，加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的加工，称为一个工步。例：表6-3大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台图6–1阶梯轴两个三个两个一个表6-2单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；调头，车另一端面，钻中心孔车床I2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床四个五个一个复合工步带回转刀架的机床(转塔车床，加工中心)，回转刀架（图6-3）的一次转位所完成的工位内容属一个工步，若有多把刀具同时参与切削，该工步称为复合工步。应用复合工步主要是为了提高工作效率。复合工步的例子：如图6-4、图6-5、图6-6、图6-7所示。图6-3立轴转塔车床回转刀架图6-4立轴转塔的一个复合工步图6-5刨平面复合工步图6-6钻孔、扩孔复合工步图6-7组合铣刀铣平面复合工步5.走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。走刀是构成工艺过程的最小单元。一个工步可包括一次或数次走刀。当需要切去的金属层很厚，不能在一次走刀下切完，则需分几次走刀。6.1.3生产类型与机械加工工艺规程用工艺文件规定的机械加工工艺过程，称为机械加工工艺规程。其详细程度与生产类型有关，生产类型由产品的生产纲领即年产量来确定。1.生产纲领产品的年产纲领就是年生产量，计算公式如下(1)NQnN——零件的生产纲领，件/年；Q——产品的年产量，台/年；n——每台产品中该零件的数量，件/台；α——备品率；β——废品率。(6-1)式中式中式中2.生产类型1）分类：单件生产、成批生产和大量生产。成批生产又可分为大批生产，中批生产和小批生产。按年生产量列出了不同生产类型的规范，可供编制工艺规程时参考（表6-4）。2）划分的依据：a、生产纲领即年生产量；b、产品本身的大小和结构的复杂性。3）三种生产类的工艺特点，见表6-5。表6-4各种生产类型的规范生产类型零件的年生产纲领件/年重型机械（2000㎏/件）中型机械（﹥100㎏/件）轻型机械（﹤100㎏/件）单件生产≤5≤20≤100小批生产5～10020～200100～500中批生产100～300200～500500～5000大批生产300～1000500～50005000～50000大量生产1000500050000生产类型特点单件生产成批生产打量生产加工对象经常变换周期性变换固定不变机床通用机床通用机床和专用机床专用机床机床布局机群式布置按零件分类的流水线布置按流水线布置夹具通用夹具或组合夹具必要时采用专用夹具广泛使用专用夹具广泛使用高效率专用夹具刀具通用刀具通用刀具和专用刀具广泛使用高效率专用刀具量具通用量具通用量具和专用量具广泛使用高效率专用量具毛坯制造方法木模造型或自由锻(精度低)金属模造型和模锻金属模机器造型，压力铸造，特种铸造，模锻，特制型材(高精度)表6-5各种生产纲领的工艺特点生产类型特点单件生产成批生产打量生产安装方法划线找正划线找正和广泛使用夹具不需划线，全部使用夹具装配方法零件不能互换广泛采用修配法普遍采用互换或选配完全互换或分组互换生产周期没有一定周期重复长时间连续生产生产率低一般高成本高一般低生产工人等级高一般低，调整工人技术水平要求高工艺文件简单，一般为加工过程卡片比较详细详细编制表6-5各种生产纲领的工艺特点3.机械加工工艺规程的作用1)是生产的计划、调度，工人的操作、质量检查等的依据。2)是生产准备工作(包括技术准备工作)的根据。3)是中批或大批大量生产中新建或扩建车间(或工段)的原始依据。机械加工工艺规程的修改与补充必须经过认真讨论和严格的审批手续，并通过不断的修改、补充、吸取先进经验得以完善。4.机械加工工艺规程的格式1）机械加工工艺规程填写成卡片的形式。2）机械加工工艺规程卡片的形式不尽一致，但是其基本内容是相同的。3）单件小批生产中，编写卡片(参见表6-6)，中批生产中，多卡片(参见表6-7)，大批大量生产中，工序卡(参见表6-8)4）半自动及自动机床，则要求有机床调整卡，对检验工序则要求有检验工序卡等。表6-7机械加工工艺卡片表6-7几种工艺文件出现的场合及使用范围过程卡工艺卡工序卡检验卡出现场合单件小批√〤〤〤成批√〤重要零件重要零件大批大量√√√√使用范围工厂设计计划调度材料供应工具供应车间技术科检验科工序工人检验工人制订机械加工工艺规程是工艺准备中最重要的一项工作。其主要内容和顺序包括以下几方面。1.制订机械加工工艺规程的原始资料1)零件图，包括必要的装配图。2)零件的生产纲领和生产类型。3)毛坯的生产条件和供应条件。4)本厂的生产条件，如厂房面积、设备的规格、性能和精度等级；刀具、夹具、量具的规格和使用情况；工人技术水平；专用设备和工装的制造能力。5)各有关手册、标准和指导性文件。有了上述原始资料即可制订工艺规程。6.1.4机械加工工艺规程设计的内容和步骤2.设计机械加工工艺规程的步骤和内容1)阅读装配图和零件图掌握产品的用途、性能和工作条件；熟悉零件在产品中的地位和作用。2)工艺审查内容①审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一、标准；②找出主要技术要求和分析关键的技术问题（尺寸公差、形位公差、粗糙度）及特殊要求；③审查零件的结构工艺性。所谓结构工艺性好，是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较低的制造成本。如果在工艺审查中发现了问题，应同产品设计部门联系，共同研究解决办法；④材料、热处理、重量；⑤修改图纸。3)熟悉或确定毛坯确定毛坯的主要依据是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结构，还有充分考虑国情和厂情。常用毛坯的种类有：铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等。毛坯的材料是由产品设计者选择的，工艺人员在设计机械加工工艺规程之前，要确定并熟悉毛坯的特点。4)拟定机械加工工艺路线——核心其主要内容有：选择定位基准、确定加工方法、安排加工顺序（包括安排热处理、检验和其它工序）等。机械加工工艺路线的最终确定，要通过一定范围的论证即通过对几条工艺路线的分析与比较，从中选出一条适合本厂条件的、确保加工质量、高效和低成本的最佳工艺路线。5)确定满足各工序要求的工艺装备工艺装备(包括机床、夹具、刀具和量具等)，对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体设计任务书。6)确定各主要工序的技术要求和检验方法。7)确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差。8)确定切削用量目前，在单件小批生产中，切削用量多由操作者自行决定，机械加工工艺过程卡中一般不作明确规定。在中批，特别是在大批大量生产厂，为了保证生产的合理性和节奏均衡，则要求必须规定切削用量，并不得随意改动。9)确定时间定额。10)填写工艺文件。6.2定位基准及选择6.2.1基准基准：用来确定生产对象上几何要素之间几何关系所依据的那些点、线或面。基准分为两大类即设计基准和工艺基准。1.设计基准是设计图样上所采用的基准，设计基准可以是点、线或者面。例如：图6-8中阶梯轴的端面和中心线基准。图6-8设计基准举例端面1和中心线22.工艺基准零件在加工、测量和装配过程中所采用的基准。分类：定位基准、测量基准、装配基准1)定位基准在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。分类：粗基准、精基准、附加基准粗基准：未经机械加工的定位基准，第一道机械加工工序所采用的定位基准都是粗基准；精基准：经过机械加工的定位基准称为。附加基准：零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。2)测量基准在加工中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差所采用的基准。3)装配基准在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。为了便于掌握上述关于基准的分类，可以用框图归纳如下(图6-9)：基准设计基准工艺基准定位基准测量基准装配基准粗基准精基准附加基准图6-9基准的分类6.2.2工件的安装1、概念1）定位：加工前，使工件在机床上或夹具上占有正确的加工位置的过程，称为定位。2）夹紧：用施加外力的形式，把工件已确定的定位位置固定下来的过程，称为夹紧。3）安装：工件定位、夹紧的全过程，称为安装。定位+夹紧=安装小结：定位在前，夹紧在后，定位是首要的。2、工件的安装方式1）直接找正法：是用百分表、划针或用目测，在机床上直接找正工件，使工件获得正确位置的方法。a）磨内孔时工件的找正b）刨槽时工件的找正2）划线找正法：当零件形状很复杂时，可先用划针在工件上画出中心线、对称线或各加工表面的加工位置，然后再按划好的线来找正工件在机床上的位置的方法。划线找正法示例3）用专用夹具找正法：钻套支承板支承钉支承钉支承钉用专用夹具安装工件支承板使用夹具安装工件优点：1）易于保证加工精度；2）能大大地提高生产率，缩短辅助时间；3）装夹方便，能大大地减轻工人劳动强度。6.2.3工件定位的基本原理1.六点定位原则工件定位的实质，就是使工件在夹具中占有某一个正确