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第四章机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程：把工艺过程和操作方法按一定格式用文件形式固定下来用以指导生产的技术文件。(含封面、工艺过程卡、工序卡）。不能随意变更。一、工艺规程的作用1、工艺规程是指导车间生产的重要技术文件。2、工艺规程是组织和管理生产的主要依据。如生产准备和计划调度。在新产品试制中，根据工艺规程进行技术准备和生产准备（刀具、量具、夹具设计制造和采购）原材料、毛坯、半成品供应，外购外协件采购，人员、成本核算等。3、是新建和扩建工厂车间的基本技术文件。在新建或扩建工厂时，可根据工艺规程和生产纲领确定设备、人员、车间面积和投资总额。第一节概述工艺规程的要求：从本厂生产实际情况出发，充分利用现有设备，挖掘企业潜力，并结合具体生产条件，采用国外先进技术，工艺规程也不是一程不变的，如….要求工艺设计人员既要有丰富的生产实践经验，同时又要有广博的工艺理论知识。二、机械加工工艺规程的格式工艺规程以表格形式填写。虽然国家没有对工艺规程表格进行统一的规定，但基本内容是相同的。详细程度与产品的生产类型有关。小批生产：只需填写简单的机械加工工艺过程卡中批生产：采用详细的机械加工工艺卡大量生产：各工序要填写工序卡（调整卡和检验卡）。数控工序填数控加工工序卡二、机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容1、设计原则1）可靠保证零件图样上所有技术要求的实现，如果发现技术要求不合理要及时向相关部门提出。2）必须满足生产纲领要求，提高劳动生产率。3）人力和物力损耗少，降低生产成本4）减轻工人劳动强度，并有良好的工作环境，保障安全生产。2、设计步骤和内容收集原始资料：产品装配图和零件图；产品验收的质量标准；产品的生产纲领；现场加工设备和生产条件等。其制订步骤为：1、分析产品的零件图和装配图；了解产品的性能用途，零件在产品中的位置和作用，找出主要技术条件和关键技术问题。审查图纸的完整性，技术条件的合理性，所用材料的正确性。2、工艺审查；检查图纸的技术条件是否合理，零件的结构工艺性是否好，是否缺少必要的尺寸、视图和技术条件。分析零件的结构工艺性。结构工艺性是指零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。使用性能相同而结构不同的两个零件，其加工难易程度和生产成本可能相差很大。3、确定毛坯；毛坯主要根据零件在产品中的作用、生产纲领以及零件的结构和材料确定。毛坯类型：铸件，锻件、型材、焊接件和冲压件。熟悉毛坯特点：铸件，要了解其分型面、浇口和冒口的位置、拔模斜度等同种毛坯可能有多种制造方法。如铸件有砂型铸造、离心铸造、压力铸造和精密铸造；锻造有自由锻、模锻和精密锻造。选择毛坯种类和制造方法时，一般希望毛坯的尺寸形状尽量接近成品，以减少加工余量、提高材料的利用率、缩短加工时间、降低加工成本，但是，毛坯精度越高，会相应增加毛坯的制造成本。选择毛坯时应考虑以下因素：1）生产批量；批量大，可选择高精度高生产率的毛坯制造方法，批量小可选择低成本的毛坯制造方法。2）工件的结构形状和尺寸大小；复杂和薄壁零件一般不同用金属型铸造，大尺寸零件不能用模锻、压铸和精铸。外型复杂的小零件，由于加工困难，可用精密毛坯制造方法，如：压铸、熔模铸造，可省去机械加工。3）零件的机械性能；同一种材料，用不同毛坯制造方法其机械性能不同。如：金属型浇注的毛坯比砂型浇注的毛坯强度高；而离心浇注和压力浇注又高于金属型。一般强度要求高的零件应采用锻件，但有时也可采用球墨铸铁。4）本厂现有设备和技术水平；5）考虑采用新技术、新工艺和新材料的可能性。如精铸、精锻、冷扎、冷剂压和粉末冶金，可以大大减少机械加工量，有的甚至可以不加工。在审查毛坯的材料和制造方法是否合理时，可从工艺角度提出要求。例….4、拟订工艺路线；包括：选择定位基准面，确定加工方法、安排加工顺序、安排热处理及其它辅助工序等。一般应提出几个工艺方案分析比较，找出最合理的方案。5、确定各道工序所使用的工艺装备；包括选择机床、刀具、夹具和量具等。如果需要改装或自制设备应提出设计任务书。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；9、确定工时定额；10、技术经济分析；11、编制工艺文件。第二节、工艺路线的制订工艺过程设计包括两个步骤：零件加工的工艺路线制订和工序设计。1）工艺路线制订主要是设计零件从毛坯到成品的整个工艺过程；包括工艺过程的组成、定位基准的确定、表面加工方法的选择、加工顺序的安排和组合工序等。2）工序设计主要是设计各工序的具体内容；包括加工余量、工序尺寸的计算、机床、刀具的选择、工时定额等。两者紧密联系，设计工艺路线时，应考虑有关工序设计的问题；设计工序时反过来可能又要修改工艺路线。一般应多提出几种方案进行分析比较。一、定位基准的选择正确选择定位基准对保证零件加工精度、合理安排加工顺序有非常重要的作用。基准选择是制订工艺规程需要解决的首要问题。（一）基准的种类定位基准分为粗基准、精基准和辅助基准。1、粗基准：在第一道工序中，用未经加工的毛坯表面作定位基准，这种表面称为粗基准。注意：粗基准一般只允许使用一次。2、精基准：用已加工的表面作为定位基准称精基准。3、辅助基准：当零件没有合适表面作定位基准时，需要在零件上加工出专门的定位基准，这种基准称辅助基准。（二）粗基准的选择选择粗基准考虑的重点是：如何保证加工表面有足够的余量，不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。这两个方面有时是相互矛盾的，在选择时首先应明确哪一方面是主要的。1）保证相互位置要求的原则如果必须保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应选择不加工表面作为粗基准。如果工件上有好几个不加工表面。则应以其中与加工表面位置精度要求较高的表面为粗基准。如果零件上每个表面都要加工则应以加工余量最小的表面作为粗基准。粗基准的选择原则如下：2）保证加工表面余量合理分配的原则如果必须保证某加工表面余量均匀，则应选择该表面为粗基准3）便于工件装夹原则选择粗基准时务求定位准确、夹紧可靠，选作粗基准的平面要求平整光洁，有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边，铸造浇冒口，更不能用分型面作粗基准。4）粗基准一般不得重复使用的原则在同一尺寸方向上粗基准只允许使用一次，以后加工都要选已经加工过的表面作为精基准。因为粗基准表面粗糙，多次使用同一粗基准会产生较大的定位误差。（三）精基准的选择选择精基准考虑的重点：如何减少定位误差，提高定位精度。其选择原则为：1）基准重合原则尽量选用设计基准作为定位基准。可避免因基准不重合而引起的基准不重合误差，尤其是在最后精加工时更应如此。2）基准统一原则尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度，例如：加工轴时用中心孔定位，加箱体用一面两销定位，盘类零件用其端面和内孔。采用基准统一原则，可以简化夹具的设计。3）互为基准原则。对位置精度要求很高的表面可采用互为基准反复加工的方法来达到位置要求。如齿面淬火齿轮，要求磨齿面和内孔。4）自为基准的原则。某些精加工序要求加工余量小而均匀，常以加工表面本身作为定位基准，即。如以磨床导轨本身为基准来找正，连杆小孔的金刚镗。5）便于夹紧原则。选择的精基准应使定位准确，夹紧可靠。因此，应选择具有较大长度和宽度的面作为精基准，以提高定位精度。三、经济加工精度和加工方法选择1、经济加工精度各种加工方法所能达到的加工精度和表面粗糙度都有一定范围。加工精度越高，所耗费的时间和成本增加。加工精度用加工误差来表示加工误差与加工成本成反比关系。当加工误差小到一定程度后，加工成本会显著提高。经济加工精度：是指在正常的加工条件下（机床、工工艺装备，标准技术等级工人，不延长加工时间），某种加工方法所能获得的加工精度和表面粗糙度。2、加工方法的选择根据加工表面形状和技术要求确定加工方法。无论多么复杂的零件，都是由若干个简单的几何表面（如外园、平面、孔等）组成，根据表面的加工要求和零件的结构特点可以选用相应的加工方法。对具有一定技术要求的表面，一般都不是只用一次加就能达到图纸要求的，精密零件的主要表面，往往要经过几次加工逐步达到精度要求，而达到同一精度要求所采用的加工方法也是多种多样的。如:平面,外圆,孔具体方法:一般根据零件的结构特点、主要表面的技术要求(包括从工艺角度提出来的)和工厂的具体条件，首先选择它的最终加工方法，然后再逐一选择前道工序的加工方法，选择主要表面的加工方法以后，再选择次要表面的加工方法。见书如：6级精度、表面粗糙度为0.8的外园表面最终加工方法为精磨,前道工序分别选为粗车、精车、粗磨、半精磨.选择加工方法时应考虑如下因素:1）应考虑加工方法的经济加工精度；同一精度有多种方法获得,如7级外圆.2）应考虑材料的性质.淬火钢——磨削;有色金属——金刚镗或高速精车（因为磨削加容易堵塞砂轮）3）应考虑工件的形状和尺寸大小；4）应考虑生产类型，即生产率和经济性。5）应考虑本厂现有设备情况和技术条件，同时,应不断改进现有加工方法，采用新设备和新技术，另外还应考虑生产负荷的平衡。最终选择的加工方案应是在保证零件达到图纸要求方面是稳定可靠的、在生产率和加工成本方面是最经济合理的。三、机床的选择选择原则机床的加工范围与零件的尺寸大小相适应；机床的加工精度与零件的精度要求相适应；机床的生产效率与零件的生产纲领相适应。产品变换周期短、生产批量大宜选用数控机床；复杂的曲线曲面加工宜选用数控机床；产品基本不变生产批量很大，宜选用专用组合机床。选择加工中心时需要考虑企业经济实力和投资回收期限。三、典型表面的加工路线1、外圆表面的加工路线（4条）2、孔的加工路线（4条）3、平面的加工路线（5条）四、机械加工顺序的安排1、加工顺序安排原则：1）先加工基准面，再加工其他表面（基准优先原则）首先安排基准面的加工，因为后续工序要用它作精基准。如：轴类零件先加工端面和中心孔，箱体类零件先加工厂出一个面和两个孔。在重要表面加工之前，应修整精基准，以保证重要表面的加工精度.如轴淬火后，应在精磨之前，研磨中心孔。在单件小批生产中，对于复杂铸件要安排划线，以便加工精基准时按划线找正工件。2）先加工平面，后加工孔（先面后孔原则）对箱体支架等零件，平面轮廓尺寸大，定位比较稳定，因此选平面作精基准，再以平面定位加工孔。为防止在毛面上钻孔引起钻头引偏，应将面加工以后再加工孔。3）先加工主要表面，后加工次要表面（先主后次原则）主要表面是指工作表面、装配表面；次要表面指非工作面。次要表面加工工作量小，次要表面一般放在主要表面的主要加工结束之后，而在最后精加工之前。如钻孔、攻丝等。对于和主要表面有位置要求的表面，如箱体主轴孔端面的螺钉孔，与主轴有位置要求，可安排在主轴孔精加工之后，因为这些次要表面的加工面积小，切削力小，不会影响其它已加工表面的精度。4）先粗加工后精加工（先粗后精原则）粗——半精——精——光整，对于精度和表面质量要求高的表面，其粗精加工应分开，主要表面的精加工放在最后进行，以免损伤主要表面。对于易出现废品的工序，应安排在前面加工，次要表面可放在后面，以免造成工时损失。安排加工顺序时应注意退刀槽、倒角等工作的安排有的零件为保证质量要求最终精加工放在装配之后进行。如连杆小头孔铜套的加工。2、热处理工序的安排热处理工序安排，影响零件的加工质量和材料的使用性能。1）退火与正火（预备热处理）安排在机械加工之前，以降低硬度、均匀组织、细化晶粒，改善切削性能，同时可以消除毛坯制造时的内应力。含碳量大于0.5%碳钢—退火,降低硬度含碳量小于0.5%碳钢—正火,提高硬度，改善切削性能。对于锻造毛坯，一般用正火，消除表面软硬不均匀，以利于切削。对于铸造毛坯一般用退火（如铸铁，退火可消除白口）。调质处理能得到组织细密均匀的回火索氏体，有时也作预备处理.2）时效处理时效处理的目的：消除残余应力。残余应力的存在，会引起工件变形，破坏原先获得的加工精度。时效处理包括：人工时效和自然时效。自然时效：把铸件或焊接件露天放置几个月或几年。人工时效：把铸件或焊接件以50—1000C/h的速度加热至500—550