第七章工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第一節(jié)機(jī)械加工工藝概述

本講提要：

生產(chǎn)過程和機(jī)械加工工藝過程

生產(chǎn)類型與工藝特征

機(jī)械加工工藝規(guī)程

零件結(jié)構(gòu)工藝性與毛坯的選擇第一講一、生產(chǎn)過程和機(jī)械加工工藝過程1.生產(chǎn)過程

指把原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。

機(jī)械工廠的生產(chǎn)過程一般包括原材料的驗(yàn)收、保管、運(yùn)輸，生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備，毛坯制造，零件加工（含熱處理），產(chǎn)品裝配，檢驗(yàn)以及涂裝等。企業(yè)在市場(chǎng)導(dǎo)向下，產(chǎn)品的生產(chǎn)過程主要可劃分為四個(gè)階段，即新產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品銷售和售后服務(wù)階段。2.工藝過程把生產(chǎn)過程中改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和物理、力學(xué)性能等，使其成為成品或半成品的過程稱為工藝過程。工藝過程可根據(jù)其具體工作內(nèi)容分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機(jī)械加工、熱處理、表面處理、裝配等不同的工藝過程。二、機(jī)械加工工藝過程及其組成機(jī)械加工工藝過程是指用機(jī)械加工方法（主要是切削加工方法）逐步改變毛坯的形態(tài)（形狀、尺寸以及表面質(zhì)量），使其成為合格零件所進(jìn)行的全部過程。它一般由工序、工步、走刀等不同層次的單元所組成。工序：一個(gè)或一組工人在一個(gè)工作地點(diǎn)，對(duì)一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程叫工序。安裝：工件在機(jī)床或夾具中定位并夾緊的過程稱為安裝。工位：工件在一次安裝后，工件與夾具或設(shè)備的可動(dòng)部分一起相對(duì)于刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個(gè)位置稱為工位。工步與復(fù)合工步：在加工表面、切削刀具和切削用量（僅指轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量）都不變的情況下，所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為一個(gè)工步。

有時(shí)為了提高生產(chǎn)效率，經(jīng)常把幾個(gè)待加工表面用幾把刀具同時(shí)進(jìn)行加工，這可看作為一個(gè)工步，并稱為復(fù)合工步，如圖所示。

轉(zhuǎn)塔自動(dòng)車床的不同工步復(fù)合工步5.工作行程（走刀）：在一個(gè)工步內(nèi)，有些表面由于加工余量太大，或由于其它原因，需用同一把刀具以及同一切削用量對(duì)同一表面進(jìn)行多次切削。這樣刀具對(duì)工件的每一次切削就稱為一次走刀。如圖所示的零件加工。

以棒料制造階梯軸三、生產(chǎn)類型與工藝特征１、生產(chǎn)綱領(lǐng)：

企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃稱為生產(chǎn)綱領(lǐng)。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)按下列公式計(jì)算：N=Qn(1+a)(1+b)(3-1)式中N——零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，單位為件／年；Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量，單位為臺(tái)／年；n——每臺(tái)產(chǎn)品中所含該零件的數(shù)量，單位為件／臺(tái)；a——零件的備品百分率；b——零件的廢品百分率。生產(chǎn)批量：是指一次投入或產(chǎn)出的同一產(chǎn)品（零件）的數(shù)量。

2.生產(chǎn)類型的劃分

根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)或生產(chǎn)批量可以把生產(chǎn)劃分成幾種不同類型：

１、單件生產(chǎn)

［特點(diǎn)］產(chǎn)品品種繁多，每種產(chǎn)品僅制造一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)，而且很少再重復(fù)生產(chǎn)，甚至完全不重復(fù)。

［應(yīng)用］重型機(jī)器制造、大型船舶制造、非標(biāo)準(zhǔn)專用設(shè)備產(chǎn)品及設(shè)備修理。產(chǎn)品試制時(shí)零件的加工等通常用于這種類型。

２、成批生產(chǎn)

［特點(diǎn)］是生產(chǎn)某幾種產(chǎn)品，每種產(chǎn)品均有一定數(shù)量，各種產(chǎn)品是分期分批地輪番投產(chǎn)，生產(chǎn)過程有一定的重復(fù)性。

［應(yīng)用］機(jī)床、工程機(jī)械等許多標(biāo)準(zhǔn)通用產(chǎn)品的生產(chǎn)均用于這種類型。成批生產(chǎn)時(shí)，每批投入生產(chǎn)的同一產(chǎn)品的數(shù)量稱為投產(chǎn)批量。根據(jù)批量大小，成批生產(chǎn)還要分為小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)。３、大量生產(chǎn)

［特點(diǎn)］是產(chǎn)品的產(chǎn)量大、品種少，大多在工作地長期地重復(fù)進(jìn)行一種零件的某一工序的加工。

［應(yīng)用］軸承、自行車、縫紉機(jī)、汽車、拖拉機(jī)等產(chǎn)品的制造即屬于這種類型。四、機(jī)械加工工藝規(guī)程１、工藝規(guī)程的概念

［工藝規(guī)程］是規(guī)定產(chǎn)品或零部件的制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。零件機(jī)械加工藝規(guī)程包括：工藝路線，各工序的具體加工內(nèi)容、要求及說明，切削用量，時(shí)間定額及使用機(jī)床設(shè)備與工藝裝備等。

［工藝路線］是指產(chǎn)品或零部件在生產(chǎn)過程中，由毛坯準(zhǔn)備到成包裝入庫經(jīng)過企業(yè)各部門或工序的先后順序。

［工藝裝備（工裝）］是產(chǎn)品制造過程中所用的各工具的總稱，包括刀具、夾具、模具、量具、檢具、輔具、鉗工工具和工位器具等。２、工藝規(guī)程的作用①工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件。合理的工藝規(guī)程是總結(jié)長期生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，依據(jù)工藝?yán)碚摵捅匾墓に囋囼?yàn)而擬定、保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)性文件。生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行既定的工藝規(guī)程。②工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備和生產(chǎn)管理的基本依據(jù)。工夾量具的設(shè)計(jì)制造或采購，原材料、半成品及毛坯的準(zhǔn)備，勞動(dòng)力及機(jī)床設(shè)備的組織安排，生產(chǎn)成本的核算等，都要以工藝規(guī)程為基本依據(jù)。③工藝規(guī)程是新建擴(kuò)建工廠或車間時(shí)的基本資料。只有依據(jù)工藝規(guī)程和生產(chǎn)綱領(lǐng)才能確定生產(chǎn)所需機(jī)床類型和數(shù)量、機(jī)床布置、車間面積及工人工種、等級(jí)及數(shù)量等。④工藝規(guī)程還是工藝技術(shù)交流的主要文件形式。工藝規(guī)程是機(jī)械制造企業(yè)的最主要的技術(shù)文件之一。一般說來，大批大量生產(chǎn)類型要求有細(xì)致和嚴(yán)密的組織工作，因此要求有比較詳細(xì)的機(jī)械加工工藝規(guī)程。單件小批生產(chǎn)由于分工比較粗糙，因此其機(jī)械加工工藝規(guī)程可以簡單一些。而且，機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定、修改與補(bǔ)充是一項(xiàng)嚴(yán)肅的工作，它必須經(jīng)過認(rèn)真討論和嚴(yán)格的審批手續(xù)。不過，所有的機(jī)械加工工藝規(guī)程幾乎都要經(jīng)過不斷的修改與補(bǔ)充才能得以完善，只有這樣，才能不斷吸收先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，保證其合理性。３.常用工藝文件的種類（1）機(jī)械加工工藝過程卡片它是以工序?yàn)閱挝徽f明一個(gè)零件全部加工過程的工藝卡片。這種卡片包括零件各個(gè)工序的名稱、工序內(nèi)容，經(jīng)過的車間、工段、所用的機(jī)床、刀具、夾具、量具，工時(shí)定額等。主要用于單件小批生產(chǎn)以及生產(chǎn)管理中。（2）機(jī)械加工工藝卡它是以工序?yàn)閱挝?，詳?xì)說明零件的機(jī)械加工工藝過程,其內(nèi)容介于工藝過程卡片和工序卡片之間。它用來指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn)和幫助車間干部和技術(shù)人員掌握整個(gè)零件加工過程的一種主要工藝文件，廣泛用于成批生產(chǎn)和單件小批生產(chǎn)中比較重要的零件或工序。（3）機(jī)械加工工序卡它是根據(jù)工藝卡片的每一道工序制訂的，主要用來具體指導(dǎo)操作工人進(jìn)行生產(chǎn)的一種工藝文件。多用于大批大量生產(chǎn)或成批生產(chǎn)中比較重要的零件。該卡片中附有工序簡圖，并詳細(xì)記載了該工序加工所需的資料，如定位基準(zhǔn)選擇、工序尺寸及公差以及機(jī)床、刀具、夾具、量具、切削用量和工時(shí)定額等。４、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)原則

①必須可靠地保證零件圖紙上所有技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)圖紙某一技術(shù)要求規(guī)定得不適當(dāng)，只能向有關(guān)部門提出建議，不得擅自修改圖紙或不按圖紙要求去做。②在規(guī)定的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)批量下，能以最經(jīng)濟(jì)的方法獲得所要求的生產(chǎn)率和生產(chǎn)綱領(lǐng)，一般要求工藝成本最低。③充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，少花錢，多辦事，并要便于組織生產(chǎn)。④盡量減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障生產(chǎn)安全，創(chuàng)造良好、文明的生產(chǎn)條件。五、制訂工藝規(guī)程的原始資料與步驟１、原始資料①產(chǎn)品的整套裝配圖和零件圖；②產(chǎn)品質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；③產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型；④毛坯的情況；⑤本廠的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)條件；⑥了解國內(nèi)外同種類型產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)狀況，便于引進(jìn)消化、吸收和創(chuàng)新，以保證生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)高效、低成本的產(chǎn)品。

２、制訂工藝規(guī)程的原則及步驟（1）機(jī)械加工工藝規(guī)程制定的原則保證加工質(zhì)量、保證生產(chǎn)效率、較低制造成本、良好勞動(dòng)條件（2）步驟工藝規(guī)程的制定工作主要包括準(zhǔn)備、工藝過程擬定、工序設(shè)計(jì)三個(gè)階段。每一工作階段包括的工作內(nèi)容和步驟如圖7－4所示。即在準(zhǔn)備階段工作基礎(chǔ)上，擬定出以工序?yàn)閱挝坏募庸すに囘^程，再對(duì)每工序的詳細(xì)內(nèi)容予以確定。由于該工作前后階段的內(nèi)容確定有相互影響和聯(lián)系，所以對(duì)某些局部需要反復(fù)修改。最后對(duì)制定出的工藝規(guī)程還要進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，看是否能滿足生產(chǎn)率及生產(chǎn)節(jié)拍的要求，是否能做到機(jī)床設(shè)備負(fù)荷大致均衡，以及經(jīng)濟(jì)性如何等。如果這一分析評(píng)價(jià)不能通過，則需要重新制定工藝規(guī)程。也可預(yù)先同時(shí)編制出幾個(gè)工藝規(guī)程進(jìn)行分析對(duì)比。對(duì)最終確定的規(guī)程內(nèi)容需要填入工藝卡片，形成工藝文件。

第二節(jié)零件結(jié)構(gòu)工藝性與毛坯的選擇一、零件的結(jié)構(gòu)工藝性［產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性］所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在能滿足使用要求的前提下，制造、維修的可行性和經(jīng)濟(jì)性。［零件結(jié)構(gòu)工藝性］所設(shè)計(jì)的零件在能滿足使用要求的前提下，制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)制造方法的不同，零件結(jié)構(gòu)工藝性還分為鑄造工藝性、鍛造工藝性、焊接工藝性、機(jī)械加工工藝性等。零件結(jié)構(gòu)機(jī)械加工工藝性主要有以下要求：①設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要能夠加工。如有足夠的加工空間，刀具能夠接近加工部位，留必要的退刀刀和越程槽等。②便于保證加工質(zhì)量。如孔端表面最好與鉆頭鉆入鉆出方向垂直，精加工孔表面大圓周方向上要連續(xù)無間斷，加工部位剛性要好等。③盡量減少加工面積。如盡量使用形狀簡單的表面，對(duì)大的安裝平面或長孔加空刀，通過合并或分拆零件減少加工面積等。④要能提高生產(chǎn)效率。如結(jié)構(gòu)中的幾個(gè)加工面盡量安排在同一平面上或位于同一軸線，軸上作用相同的結(jié)構(gòu)要素尺寸要盡量一致（如空刀槽）或加工方向要一致（如鍵槽），要便于多刀、多件加工零件結(jié)構(gòu)要便于安裝夾緊等。

⑤零件結(jié)構(gòu)要便于安裝夾緊。

二、毛坯的選擇

１、確定毛坯種類

常用的毛坯種類有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件以及粉末冶金件和工程塑料等。根據(jù)零件的實(shí)際工況來確定零件對(duì)材料組織和性能的要求，以及零件結(jié)構(gòu)及外形尺寸、零件生產(chǎn)綱領(lǐng)及現(xiàn)有生產(chǎn)條件，從而確定毛坯的種類。２、確定毛坯的形狀從減少機(jī)械加工工作量和節(jié)約金屬材料出發(fā)，毛坯應(yīng)盡可能接近零件形狀．最終確定的毛坯形狀除取決于零件形狀、各加工表面總余量和毛坯種類外，還要考慮：①是否需要制出工藝凸臺(tái)，以利于工件的裝夾，如圖示；

②是一個(gè)零件制成一個(gè)毛坯還是多個(gè)零件合制成一個(gè)毛坯如圖b、c③哪些表面不要求制出（如孔、槽、凹坑等）；④鑄件分型面、拔模斜度及鑄造圓角，鍛件敷料、分模面、模鍛斜度及圓角半徑等。３、繪制毛坯一零件綜合圖以反映出確定的毛坯的結(jié)構(gòu)特征及各項(xiàng)技術(shù)條件。作業(yè)P3401、2、5、6第三節(jié)機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

本講提要：

定位基準(zhǔn)的選擇

工藝路線的擬定

加工余量的確定

第二講一、定位基準(zhǔn)的選擇1、粗基準(zhǔn)選擇重點(diǎn)考慮：加工表面與不加工表面的相對(duì)位置精度；各加工表面有足夠的余量1）選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)，若有幾個(gè)不加工表面，選其中與加工表面位置精度要求高的一個(gè)，以保證兩者的位置精度。2.為保證某重要表面余量均勻，則選擇該重要表面本身作為粗基準(zhǔn)。用不需加工的外圓作粗基準(zhǔn)車床床身加工3）若每個(gè)表面都加工，則以余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證各表面都有足夠的余量。4）粗基準(zhǔn)應(yīng)平整、光滑，無澆冒口、飛邊等，定位、夾緊可靠。5）粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用。在同一尺寸方向上，粗基準(zhǔn)通常只允許使用一次，以免產(chǎn)生較大的定位誤差。２精基準(zhǔn)選擇

重點(diǎn)考慮：減少定位誤差、保證加工精度、安裝準(zhǔn)確方便1）基準(zhǔn)重合原則2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則3）互為基準(zhǔn)4）自為基準(zhǔn)以齒形表面定位加工1－卡盤；2－滾柱；3－齒輪床身導(dǎo)軌面自為基準(zhǔn)二、工藝路線的擬定1、表面加工方法選擇1）加工經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)粗糙度的概念加工過程中，影響精度的因素很多。每種加工方法在不同的工作條件下，所能達(dá)到的精度會(huì)有所不同。例如，精細(xì)地操作，選擇較低的切削用量，就能得到較高的精度。但是，這樣會(huì)降低生產(chǎn)效率，增加成本。反之，如增加切削用量提高了生產(chǎn)效率，雖然成本能降低，但會(huì)增加加工誤差，精度下降。加工經(jīng)濟(jì)精度是指在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)的工人，不延長加工時(shí)間）所能保證的加工精度。經(jīng)濟(jì)粗糙度的概念類同于經(jīng)濟(jì)精度的概念。

2）選擇加工方法時(shí)考慮的因素

①工件材料的性質(zhì)例如淬火鋼的精加工要用磨削，有色金屬的精加工為避免磨削時(shí)堵塞砂輪，則要用高速精細(xì)車或精細(xì)鏜（金剛鏜）。

②工件的形狀和尺寸例如，對(duì)于公差為IT7的孔采用鉸、拉和磨削等都可。箱體上的孔一般不宜采用拉或磨。而常常選擇鏜孔（大孔時(shí)）或鉸孔（小孔時(shí)）。③生產(chǎn)類型選擇加工方法時(shí)必須考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性問題。選擇加工方法要與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。大批大量生產(chǎn)應(yīng)選用生產(chǎn)率高和質(zhì)量穩(wěn)定的加工方法，單件小批生產(chǎn)采用常規(guī)的加工方法。

④具體生產(chǎn)條件應(yīng)充分利用現(xiàn)有設(shè)備和工藝手段，發(fā)揮群眾的創(chuàng)造性，挖掘企業(yè)潛力。還要重視新工藝和新技術(shù)，提高工藝水平。有時(shí)，因設(shè)備負(fù)荷的原因，需改用其他加工方法。⑤特殊要求

2、加工階段的劃分(1)加工階段：粗加工階段：切除大量多余材料，主要提高生產(chǎn)率。半精加工階段：完成次要表面加工(鉆、攻絲、銑鍵槽等)主要表面達(dá)到一定要求，為精加工作好余量準(zhǔn)備安排在熱處理前。精加工階段：主要表面達(dá)到圖紙要求光整加工階段：進(jìn)一步提高尺寸精度降低粗糙度，但不能提高形狀、位置精度(2)劃分加工階段的原因①保證加工質(zhì)量②合理使用設(shè)備③便于安排熱處理工序④便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)廢品3、工序的集中與分散1）工序集中就是將工件的加工，集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成。每道工序的加工內(nèi)容較多。機(jī)械集中：多刃、多刀、自動(dòng)機(jī)床組織集中：普通機(jī)床2）工序分散就是將工件的加工，分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行。每道工序的加工內(nèi)容很少，最少時(shí)每道工序僅一個(gè)簡單工步。3）趨勢(shì)：工序集中（NC、FMC等）4、加工順序的安排1）機(jī)械加工順序的安排

先基準(zhǔn)后其它先粗后精先主后次先面后孔

3）輔助工序的安排三、加工余量的確定1、加工余量的概念（1）總加工余量

總加工余量是指零件加工過程中，某加工表面所切去的金屬層總厚度。是毛坯尺寸與零件圖樣的設(shè)計(jì)尺寸之差。（2）工序余量工序余量是一道工序內(nèi)切除的金屬層厚度，為相鄰兩工序的工序尺寸之差。（3）總余量為各工序余量之和（４）工序余量用經(jīng)驗(yàn)法估算或查表法、分析計(jì)算法確定（５）余量大小對(duì)加工精度、生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性都有影響2加工余量及公差工序余量按下面兩種情況而有所不同1）相鄰兩工序工序尺寸之差等于被加工表面任一位置上在該工序內(nèi)所切除的金屬層的厚度稱為單邊余量。圖示平面加工。2）軸的加工（或孔加工或銑槽等對(duì)稱平面的加工）中，工序尺寸為直徑尺寸，相鄰兩工序的工序尺寸之差等于被加工表面任一位置上在該工序內(nèi)切除的金屬層厚度的兩倍。工序余量為雙邊余量。當(dāng)通過一次工作行程切除全部工序余量時(shí)，對(duì)單邊余量的情況，切深即等于工序余量；而對(duì)雙邊余量的情況，切深則等于工序余量的一半。當(dāng)相鄰