機械制造技術(shù)基礎04

1機械制造技術(shù)基礎第4章機械加工工藝規(guī)程的制定設計ProcessPlanning2加工工藝——產(chǎn)品制造的方法。工藝規(guī)程制訂的原則——是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本，即在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前題下，爭取最好的經(jīng)濟效益。3指把原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。

機械工廠的生產(chǎn)過程一般包括原材料的驗收、保管、運輸，生產(chǎn)技術(shù)準備，毛坯制造，零件加工（含熱處理），產(chǎn)品裝配，檢驗以及涂裝，以及產(chǎn)品的銷售和售后服務等。一、生產(chǎn)過程與機械加工工藝過程1.生產(chǎn)過程4-1概述4企業(yè)組織產(chǎn)品生產(chǎn)的模式：

1）生產(chǎn)全部零部件、組裝機器。2）生產(chǎn)一部分關鍵的零部件，其余的由其它企業(yè)供應。

3）完全不生產(chǎn)零部件，自己只負責設計與銷售。

企業(yè)在市場導向下，產(chǎn)品的生產(chǎn)過程主要可劃分為四個階段，即新產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品銷售和售后服務階段。52.工藝過程

把生產(chǎn)過程中改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和物理、力學性能等，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、機械加工、熱處理、表面處理、裝配等不同的工藝過程。

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機械加工工藝過程是指用機械加工方法（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行的全部過程。3.機械加工工藝過程7

一個或一組工人在一個工作地點，對一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程叫工序。

機械加工工藝過程的基本單元是工序。工序又是由安裝、工位、工步及走刀組成的。

1.工序

二、機械加工工藝過程及其組成

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工件在機床或夾具中定位并夾緊的過程稱為安裝。2.安裝3.工位

工件在一次安裝后，工件與夾具或設備的可動部分一起相對于刀具或設備的固定部分所占據(jù)的每一個位置上所完成的那一部分工藝過程稱為工位。如圖5-3所示9

多工位加工104.工步

在加工表面、切削刀具和切削用量（僅指轉(zhuǎn)速和進給量）都不變的情況下，所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為一個工步。

有時為了提高生產(chǎn)效率，經(jīng)常把幾個待加工表面用幾把刀具同時進行加工，這可看作為一個工步，并稱為復合工步。115.走刀

在一個工步內(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同一表面進行多次切削。這樣刀具對工件的每一次切削就稱為一次走刀。

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圖

以棒料制造階梯軸13零件的年生產(chǎn)綱領按下列公式計算：

N=Qn(1+a)(1+b)(3-1)式中N——零件的生產(chǎn)綱領，單位為件／年；

Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量，單位為臺／年；

n——每臺產(chǎn)品中所含該零件的數(shù)量，單位為件／臺；

a——零件的備品百分率；

b——零件的廢品百分率。

1.生產(chǎn)綱領

是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領就是產(chǎn)品的年生產(chǎn)量。三、生產(chǎn)綱領與生產(chǎn)類型142.生產(chǎn)類型

根據(jù)產(chǎn)品投入生產(chǎn)的連續(xù)性，可大致分為三種不同的生產(chǎn)類型。（1）單件生產(chǎn)

產(chǎn)品品種不固定，每一品種的產(chǎn)品數(shù)量很少，大多數(shù)工作地點的加工對象經(jīng)常改變。例如，重型機械、造船業(yè)等一般屬于單件生產(chǎn)。（2）大量生產(chǎn)

產(chǎn)品品種固定，每種產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點的加工的對象固定不變。例如，汽車、軸承制造等一般屬于大量生產(chǎn)。

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在成批生產(chǎn)中，根據(jù)批量大小可分為小批、中批和大批生產(chǎn)。小批生產(chǎn)的特點接近于單件生產(chǎn)的特點，大批生產(chǎn)的特點接近于大量生產(chǎn)的特點，中批生產(chǎn)的特點介于單件和大量生產(chǎn)特點之間。因此生產(chǎn)類型可分為：單件小批生產(chǎn)，大批大量生產(chǎn)，中批生產(chǎn)。各種生產(chǎn)類型的工藝特點見表4-3。

（3）成批生產(chǎn)

產(chǎn)品品種基本固定，但數(shù)量少，品種較多，需要周期性地輪換生產(chǎn)，大多數(shù)工作地點的加工對象是周期性的變換。

16生產(chǎn)綱領與生產(chǎn)類型的關系生產(chǎn)類型零件年生產(chǎn)綱領（件/年）重型零件中型零件小型零件單件生產(chǎn)

≤5≤20≤100小批生產(chǎn)

＞5～100＞20～200＞100～500中批生產(chǎn)

＞100～300＞200～500＞500～5000大批生產(chǎn)

＞300～1000＞500～5000＞5000～50000大量生產(chǎn)

＞1000＞5000＞5000017各種生產(chǎn)類型的工藝特點

特點

單件小批生產(chǎn)

中批生產(chǎn)

大批量生產(chǎn)

零件互換性

一般配對制造，無互換性，常采用鉗工修配

大部分有互換性，少數(shù)用鉗工修配

全部互換性，高精度配合件用分組裝配和調(diào)整法毛坯及加工余量

木模手工造型或自由鍛。毛坯精度低，加工余量大

部分采用金屬模鑄造或模鍛。毛坯精度和加工余量中等

常用金屬模機器造型、模鍛等高效方法。毛坯精度高，余量小

機床設備及布置

通用機床按機群式排列，部分采用數(shù)控機床或加工中心

部分通用機床和高效機床、數(shù)控機床、加工中心，按零件工段排列

常采用高效自動機床，專用機床，數(shù)控機床，按自動線流水線排列

18各種生產(chǎn)類型的工藝特點（續(xù)）特點

單件小批生產(chǎn)

中批生產(chǎn)

大批量生產(chǎn)

工裝及達到精度的方法

通用夾具、標準附件、通用刀具和萬能量具。靠劃線和試切達到精度

采用專用及成組夾具、專用刀具及量具，主要使用調(diào)整法達到精度要求

高效專用夾具量具、復合刀具、自動檢測裝置，調(diào)整法及自動控制達到精度

對工人的要求

需要技術(shù)熟練的工人

需要一定技術(shù)水平的工人

對操作工人要求低，對調(diào)整工人的技術(shù)要求較高

工藝文件

有簡單的工藝過程卡，關鍵工序有工序卡

有詳細的工藝規(guī)程，關鍵零件有工序卡

有詳細的工藝規(guī)程和工序卡，關鍵工序有調(diào)整卡、檢驗卡

1920工藝規(guī)程的作用1.工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的主要技術(shù)文件2.工藝規(guī)程是組織生產(chǎn)和管理工作的基本依據(jù)3.工藝規(guī)程是新建或擴建工廠或車間的基本資料四、機械加工工藝規(guī)程

機械加工工藝規(guī)程簡稱為工藝規(guī)程，是規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造過程和操作方法等的工藝文件，是指導機械加工的主要技術(shù)文件。21

它是以工序為單位說明一個零件全部加工過程的工藝卡片。這種卡片包括零件各個工序的名稱、工序內(nèi)容，經(jīng)過的車間、工段、所用的機床、刀具、夾具、量具，工時定額等。主要用于單件小批生產(chǎn)以及生產(chǎn)管理中。1.機械加工工藝規(guī)程的種類（1）機械加工工藝過程卡片22它是根據(jù)工藝卡片的每一道工序制訂的，主要用來具體指導操作工人進行生產(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，并詳細記載了該工序加工所需的資料，如定位基準選擇、工序尺寸及公差以及機床、刀具、夾具、量具、切削用量和工時定額等。（2）機械加工工藝卡

它是以工序為單位，詳細說明零件的機械加工工藝過程,其內(nèi)容介于工藝過程卡片和工序卡片之間。它用來指導工人進行生產(chǎn)和幫助車間干部和技術(shù)人員掌握整個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）機械加工工序卡23產(chǎn)品整套裝配圖、零件圖質(zhì)量標準生產(chǎn)綱領、生產(chǎn)類型毛坯情況本廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件先進技術(shù)、工藝有關手冊、圖冊2.制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料24（1）機械加工工藝規(guī)程制定的原則（1）保證加工質(zhì)量（2）保證生產(chǎn)效率（3）較低制造成本（4）良好勞動條件3.制訂機械加工工藝規(guī)程的原則及步驟25（2）步驟分析研究產(chǎn)品圖紙工藝性分析選擇毛坯擬訂工藝路線選擇設備、工裝確定工序余量、工序尺寸確定切削用量、工時定額技術(shù)經(jīng)濟分析填寫工藝文件26各類毛坯的特點及適用范圍

毛坯種類制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形狀機械性能適用生產(chǎn)類型型材型材焊接件砂型鑄造自由鍛造普通模鍛鋼模鑄造精密鍛造壓力鑄造熔模鑄造沖壓件粉末冶金件

工程塑料件

13級以下13級以下11～1510～128～118～117～108～107～9

9～11大一般大大一般較小較小小很小小很小

較小各種材料鋼

材鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼材為主鋼,鍛鋁,銅等鑄鋁為主鋼材,鍛鋁等鑄鐵,鑄鋼,青銅鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼鐵,銅,鋁基材料工程塑料小型大、中型各種尺寸各種尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型為主各種尺寸中、小尺寸

中、小尺寸簡單較復雜復雜較簡單一般較復雜較復雜復雜復雜復雜較復雜復雜較好有內(nèi)應力差好好較好較好較好較好好一般

一般各種類型單件單件小批單件小批中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量大批量中、大批量

中、大批量27一、分析和審查產(chǎn)品的裝配圖和零件圖熟悉該產(chǎn)品的用途、性能及工作條件明確被加工零件在產(chǎn)品中的位置與作用了解各項技術(shù)要求制定的依據(jù)審查圖紙的完整性和正確性分析零件結(jié)構(gòu)的工藝性4-2零件的工藝性分析28二、衡量零件結(jié)構(gòu)工藝性的一般原則及實例衡量零件結(jié)構(gòu)工藝性主要考慮一下幾個方面零件的總數(shù)機械零件的平均精度材料的需要量機械零件各種制造方法的比例產(chǎn)品裝配的復雜程度29二、衡量零件結(jié)構(gòu)工藝性的一般原則及實例零件結(jié)構(gòu)設計通常應注意以下幾項原則應盡量采用標準化參數(shù)要保證加工的可能性和方便性加工表面形狀盡量簡單零件結(jié)構(gòu)應便于工件裝夾要有合適的定位面，便于加工盡量減少零件重量，減少加工表面面積有利于提高生產(chǎn)率，零件的結(jié)構(gòu)應與先進的加工工藝方法相適應零件的技術(shù)要求要經(jīng)濟合理設計基準的選擇30生產(chǎn)批量對零件結(jié)構(gòu)工藝性的影響三、工藝條件對零件結(jié)構(gòu)工藝性的影響特種加工對零件結(jié)構(gòu)工藝性的影響數(shù)控加工對零件結(jié)構(gòu)工藝性的影響31機械制造技術(shù)基礎4.3

定位基準的選擇SelectionofLocationDatum32在加工時用于工件定位的基準稱為定位基準。又可進一步分為：5.3定位基準的選擇

使用未經(jīng)機械加工表面作為定位基準，稱為粗基準。零件上根據(jù)機械加工工藝需要而專門設計的定位基準。如用作軸類零件定位的頂尖孔，用作殼體類零件定位的工藝孔或工藝凸臺（圖）等。粗基準使用經(jīng)過機械加工表面作為定位基準，稱為精基準。精基準附加基準33a）b）c）一、粗基準的選擇◆保證相互位置要求原則——如果首先要求保證工件上加工面與不加工面的相互位置要求，則應以不加工面作為粗基準?！粲嗔烤鶆蚍峙湓瓌t——如果首先要求保證工件某重要表面加工余量均勻時，應選擇該表面的毛坯面作為粗基準。圖5-7粗基準選擇比較34圖5-8床身粗基準選擇比較工序1工序1工序2工序2

◆便于工件裝夾原則——要求選用的粗基準面盡可能平整、光潔，且有足夠大的尺寸，不允許有鍛造飛邊、鑄造澆、冒口或其它缺陷。也不宜選用鑄造分型面作粗基準?！舸只鶞室话悴坏弥貜褪褂迷瓌t

一、粗基準的選擇35

一、粗基準的選擇

a)b)

圖粗基準重復使用錯誤示例及改進36圖階梯軸的加工若每個表面都加工，則以余量最小的表面作為粗基準，以保證各表面都有足夠的余量。37二、精基準的選擇◆基準重合原則——選用被加工面設計基準作為精基準設計基準與定位基準不重合誤差只發(fā)生在用調(diào)整法獲得加工尺寸的情況?；鶞什恢睾险`差值等于設計基準與定位基準之間尺寸的變化量?；鶞什恢睾弦话惆l(fā)生在下列情況：

①用設計基準定位不可能或不方便；②在選擇精基準時優(yōu)先考慮了基準統(tǒng)一原則。設計基準與測量基準不重合也會產(chǎn)生基準不重合誤差?；鶞什恢睾险`差不僅指尺寸誤差，對位置誤差也要考慮38設計基準（定位基準）

若本道工序的加工精度為δ，則只要δ≤δA2，即可滿足加工要求例：圖示零件加工臺階面切削平面δ（本道工序加工精度）39設計基準定位基準若要滿足加工精度必須有：－稱為基準不重合誤差40圖主軸箱零件精基準選擇二、精基準的選擇◆基準統(tǒng)一原則——當工件以某一表面作精基準定位，可以方便地加工大多數(shù)（或全部）其余表面時，應盡早將這個基準面加工出來，并達到一定精度，以后大多數(shù)（或全部）工序均以它為精基準進行加工41

在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的統(tǒng)一基準形式有：

1）軸類零件常使用兩頂尖孔作統(tǒng)一基準；

2）箱體類零件常使用一面兩孔（一個較大的平面和兩個距離較遠的銷孔）作統(tǒng)一基準；

3）盤套類零件常使用止口面（一端面和一短圓孔）作統(tǒng)一基準；

4）套類零件用一長孔和一止推面作統(tǒng)一基準。

采用統(tǒng)一基準原則好處：

1）有利于保證各加工表面之間的位置精度；

2）可以簡化夾具設計，減少工件搬動和翻轉(zhuǎn)次數(shù)。

★注意：采用統(tǒng)一基準原則常常會帶來基準不重合問題。此時，需針對具體問題進行具體分析，根據(jù)實際情況選擇精基準。二、精基準的選擇42◆互為基準原則軸徑軸徑錐孔圖主軸零件精基準選擇【例】主軸零件精基準選擇（圖、圖5-18）二、精基準的選擇圖5－18以齒形表面定位加工

1－卡盤；2－滾柱；3－齒輪43

二、精基準的選擇◆自為基準原則

【例】床身導軌面磨削加工（圖5-20）圖5-20導軌磨削基準選擇44精基準的選擇◆基準重合原則◆基準統(tǒng)一原則◆互為基準原則◆自為基準原則◆便于裝夾原則粗基準的選擇◆保證相互位置要求原則◆余量均勻分配原則◆便于工件裝夾原則◆粗基準一般不得重復使用原則45機械制造技術(shù)基礎4.4

加工路線的擬定DeterminetheMachiningRoute46一、表面加工方法的選擇圖

加工誤差與成本關系CΔ0AB

經(jīng)濟精度隨年代增長和技術(shù)進步而不斷提高（圖）

在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標準的設備和工藝裝備，使用標準技術(shù)等級工人，不延長加工時間），一種加工方法所能保證的加工精度和表面粗糙度（圖5-21AB段）加工經(jīng)濟精度加工誤差（μm）196010-110-210-319202000102101100年代圖加工精度與年代的關系一般加工精密加工超精密加工471）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求2）零件材料的加工性3）生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍要求4）企業(yè)現(xiàn)有加工設備和加工能力5）經(jīng)濟性選擇加工方法應考慮的問題

外圓表面、孔及平面加工方案參見教材表5-15、5-16、5-17。一、表面加工方法的選擇48典型表面加工路線研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂帶磨IT5Ra0.01～0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08拋光Ra0.008~1.25金剛石車IT5～6Ra0.02~1.25滾壓IT6～7Ra0.16~1.25精磨IT6～7Ra0.16~1.25精車IT7～8Ra1.25～5粗磨IT8～9Ra1.25～10半精車IT10～11Ra2.5～12.5粗車IT12～13Ra10～80圖5-15外圓表面的典型加工工藝路線一、表面加工方法的選擇49圖5-16孔的典型加工工藝路線珩磨IT5～6Ra0.04~1.25研磨IT5～6Ra0.008~0.63粗鏜IT12～13Ra5～20鉆IT10～13Ra5～80半精鏜IT10～11Ra2.5～10粗拉IT9～10Ra1.25～5擴IT9～13Ra1.25~40精鏜IT7～9Ra0.63～5粗磨IT9～11Ra1.25～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.25餃IT6～9Ra0.32~10金剛鏜IT5～7Ra0.16~1.25精磨IT7～8Ra0.08~0.63滾壓IT6～8Ra0.01~1.25手餃IT5Ra0.08~1.25一、表面加工方法的選擇50圖5-17平面典型加工工藝路線拋光Ra0.008?1.25研磨IT5～6Ra0.008?0.63精密磨IT5～6Ra0.04?0.32半精銑IT8～11Ra2.5?10精銑IT6～8Ra0.63～5高速精銑IT6～7Ra0.16?1.25導軌磨IT6Ra0.16?1.25精磨IT6～8Ra0.16?1.25寬刀精刨IT6Ra0.16?1.25粗磨IT8～10Ra1.25?10精刨IT6～8Ra0.63～5半精刨IT8～11Ra2.5～10半精車IT8～11Ra2.5～10粗銑IT11～13Ra5～20粗刨IT11～13Ra5～20砂帶磨IT5～6Ra0.01?0.32金剛石車IT6Ra0.02?1.25刮研Ra0.04?1.25精車IT6～8Ra1.25～5粗車IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.5粗拉IT10～11Ra5～20一、表面加工方法的選擇51二、加工階段的劃分

粗加工階段——主要任務是去除加工面多余的材料

半精加工階段——使加工面達到一定的加工精度，為精加工作好準備

精加工階段——使加工面精度和表面粗糙度達到要求

光整加工階段——對于特別精密的零件，安排此階段，以確保零件的精度要求

有利于保證零件的加工精度；有利于設備的合理使用和精密機床的精度保持；有利于人員的合理安排；可及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，以減少損失。加工階段的劃分加工階段劃分的意義52三、工序的集中與分散

使每個工序中包括盡可能多的工步內(nèi)容，從而使總的工序數(shù)目減少優(yōu)點：

1）有利于保證工件各加工面之間的位置精度；

2）有利于采用高效機床，可節(jié)省工件裝夾時間，減少工件搬運次數(shù)；

3）可減小生產(chǎn)面積，并有利于管理。

使每個工序的工步內(nèi)容相對較少，從而使總的工序數(shù)目較多工序分散優(yōu)點：每個工序使用的設備和工藝裝備相對簡單，調(diào)整、對刀比較容易，對操作工人技術(shù)水平要求不高工序集中工序分散53

傳統(tǒng)的流水線、自動線生產(chǎn)，多采用工序分散的組織形式（個別工序亦有相對集中的情況）工序集中與工序分散的應用

由于市場需求的多變性，對生產(chǎn)過程的柔性要求越來越高，加之加工中心等先進設備的采用，工序集中將越來越成為生產(chǎn)的主流方式

多品種、中小批量生產(chǎn)，為便于轉(zhuǎn)換和管理，多采用工序集中方式三、工序的集中與分散54一、粗基準的選擇◆保證相互位置要求原則◆余量均勻分配原則◆便于工件裝夾原則◆粗基準一般不得重復使用原則

◆基準重合原則◆基準統(tǒng)一原則◆互為基準原則◆自為基準原則

◆便于裝夾原則二、精基準的選擇三、工序的集中與分散55四、工序順序的安排

先基準后其他——先加工基準面，再加工其他表面

先面后孔——有兩層含義：

1）當零件上有較大的平面可以作定位基準時，先將其加工出來，再以面定位，加工孔，可以保證定位準確、穩(wěn)定

2）在毛坯面上鉆孔或鏜孔，容易使鉆頭引偏或打刀，先將此面加工好，再加工孔，則可避免上述情況的發(fā)生

先主后次——也有兩層含義：

1）先考慮主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常從加工方便與經(jīng)濟角度出發(fā)進行安排

2）次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位進行加工

先粗后精

機械加工工序的安排56

為改善工件材料切削性能而進行的熱處理工序（如退火、正火等），應安排在切削加工之前進行為消除內(nèi)應力而進行的熱處理工序（如退火、人工時效等），最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之前為了改善工件材料的力學物理性質(zhì)而進