《機(jī)械制造工程基礎(chǔ)》第3.5機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定

1、1,第5章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì),2,第5章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì),5.1 基本概念 5.2 定位基準(zhǔn)及其選擇 5.3 加工路線的擬訂 5.4工藝過程經(jīng)濟(jì)性分析,3,5.1.1 機(jī)械加工工藝過程及其組成,機(jī)械加工工藝過程 采用各種機(jī)械加工方法，直接用于改變毛坯的形狀、尺寸、表面質(zhì)量，使之成為合格零件的全部勞動(dòng)過程。,4,5.1.1 機(jī)械加工工藝過程及其組成,機(jī)械加工工藝過程的組成：由一個(gè)或若干個(gè)順序排列的工序組成，工序又分為安裝、工位、工步和走刀。,5,車外圓車端面鏜孔內(nèi)孔倒角鉆孔插鍵槽,工序,工序是指一個(gè)(或一組)工人， 在一個(gè)(或幾個(gè))工作地點(diǎn)， 對(duì)一個(gè)(或一批)工件所連續(xù) 完成的那部分工

2、藝過程。,例：,5.1.1 機(jī)械加工工藝過程及其組成,6,5.1.1 機(jī)械加工工藝過程及其組成,機(jī)械加工工藝過程,安裝：在一道工序中，工件每經(jīng)一次裝夾后所完成的那部分工序稱為安裝。,7,5.1.1 機(jī)械加工工藝過程及其組成,工位：工件在機(jī)床上占據(jù)每一個(gè)位置所完成的 那部分工序稱為工位。,動(dòng)畫,8,5.1.1 機(jī)械加工工藝過程及其組成,工步：指在加工表面不變、切削刀具不變的情況下 所連續(xù)完成的那部分工序。,走刀：同一加工表面加工余量較大，可以分作幾次工作進(jìn)給，每次工作進(jìn)給所完成的工步稱為一次走刀。,a）立軸轉(zhuǎn)塔車床的一個(gè)復(fù)合工步 b）鉆孔、擴(kuò)孔復(fù)合工步 圖5-2 復(fù)合工步,動(dòng)畫,9,5.1.2

3、生產(chǎn)類型及其工藝特點(diǎn),1. 生產(chǎn)綱領(lǐng),生產(chǎn)綱領(lǐng) 產(chǎn)品的年產(chǎn)量。,2. 生產(chǎn)類型,二、生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型,10,1) 單件生產(chǎn),2) 成批生產(chǎn),3) 大量生產(chǎn),單個(gè)的制造某一種零件，很少重復(fù)、甚至不重復(fù)生產(chǎn)。,如：大型機(jī)械、試制品、修配件等。,成批的制造某一相同的零件，每隔一定時(shí)間又重復(fù)生產(chǎn)。,小批生產(chǎn)：,中批生產(chǎn)：,大批生產(chǎn)：,在大多數(shù)工作地點(diǎn)，經(jīng)常重復(fù)地進(jìn)行一種零件某一工序的生產(chǎn)。,11,5.1.2 生產(chǎn)類型及其工藝特點(diǎn),表5-2 各種生產(chǎn)類型的工藝特征,12,把根據(jù)具體生產(chǎn)條件擬定的合理的工藝過程，用 圖表（或文字）的形式寫成文件 工藝規(guī)程。,零件工藝分析,選擇毛坯,確定加工余量,擬定工藝

4、路線,編制工藝文件,確定設(shè)備和工裝,5.1.3 機(jī)械加工工藝規(guī)程,13,5.1.3 機(jī)械加工工藝規(guī)程,14,5.1.3 機(jī)械加工工藝規(guī)程,15,5.1.3 機(jī)械加工工藝規(guī)程,16,5.1.4 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)原則,1）以保證零件加工質(zhì)量，達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)要求為前提。 2）工藝過程有較高的生產(chǎn)效率和較低的成本。 3）充分考慮和利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，盡可能作到平衡生產(chǎn)。 4）盡量減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)，創(chuàng)造良好、文明勞動(dòng)條件。 5）積極采用先進(jìn)技術(shù)和工藝，以減少材料和能源消耗，并應(yīng)符合環(huán)保要求。,17,5.1.5 制定工藝規(guī)程所需原始資料,產(chǎn)品的全套裝配圖及零件圖； 產(chǎn)品的驗(yàn)收質(zhì)

5、量標(biāo)準(zhǔn)； 產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型； 零件毛坯圖及毛坯生產(chǎn)情況； 本廠（車間）的生產(chǎn)條件； 各種有關(guān)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)資料； 國(guó)內(nèi)外先進(jìn)工藝及生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用情況。,18,機(jī)械制造工藝學(xué),第5章 機(jī)械加工工藝 規(guī)程設(shè)計(jì),19,5.2.1 基 準(zhǔn),確定加工對(duì)象上幾何要素間幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面稱為基準(zhǔn)。,在設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn),20,在加工過程中所采用的基準(zhǔn)。又可分為：工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)。,5.2.1 基 準(zhǔn),21,5.2.1 基 準(zhǔn),22,5.2.1 基 準(zhǔn),23,5.2.1 基 準(zhǔn),24,在加工時(shí)用于工件定位的基準(zhǔn)稱為定位基準(zhǔn)。又可進(jìn)一步分為：,使用未經(jīng)機(jī)械加

6、工表面作為定位基準(zhǔn)，稱為粗基準(zhǔn)。,零件上根據(jù)機(jī)械加工工藝需要而專門設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)。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(tái)等。,使用經(jīng)過機(jī)械加工表面作為定位基準(zhǔn)，稱為精基準(zhǔn)。,5.2.1 基 準(zhǔn),25,5.2.1 基 準(zhǔn),26,5.2.2 粗基準(zhǔn)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(yīng)以不加工面作為粗基準(zhǔn)。,圖5-5 粗基準(zhǔn)選擇比較,27,5.2.2 粗基準(zhǔn)的選擇,正確,錯(cuò)誤,余量均勻分配原則如果首先要求保證工件某重要 表面加工余量均勻時(shí)，應(yīng)選擇該表面的毛坯面作為粗基準(zhǔn),28,5.2.2 粗基準(zhǔn)的選擇,在沒有要求保證重要表面

7、加工余量均勻的情況下， 若零件的所有表面都要加工，則應(yīng)以加工余量最小 的表面作為粗基準(zhǔn)。,階梯軸粗基準(zhǔn)的選擇,29,便于工件裝夾原則要求選用的粗基準(zhǔn)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(zhǔn)。,粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用原則,5.2.2 粗基準(zhǔn)的選擇,30,5.2.3 精基準(zhǔn)的選擇,基準(zhǔn)重合原則選用被加工面設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。,基準(zhǔn)統(tǒng)一原則當(dāng)工件以某一表面作精基準(zhǔn)定位，可以方便地加工大多數(shù)（或全部）其余表面時(shí)，應(yīng)盡早將這個(gè)基準(zhǔn)面加工出來，作為為精加工基準(zhǔn)。,31,精基準(zhǔn)的選擇,32,在實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的統(tǒng)一基準(zhǔn)形式有： 1）軸類

8、零件常使用兩頂尖孔作統(tǒng)一基準(zhǔn)； 2）箱體類零件常使用一面兩孔（一個(gè)較大的平面和兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的銷孔）作統(tǒng)一基準(zhǔn)； 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(zhǔn)； 4）套類零件用一長(zhǎng)孔和一止推面作統(tǒng)一基準(zhǔn)。 采用統(tǒng)一基準(zhǔn)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(jiǎn)化夾具設(shè)計(jì)，減少工件搬動(dòng)和翻轉(zhuǎn)次數(shù)。 注意：采用統(tǒng)一基準(zhǔn)原則會(huì)帶來基準(zhǔn)不重合問題。此時(shí)，需針對(duì)具體問題進(jìn)行具體分析，根據(jù)實(shí)際情況選擇精基準(zhǔn)。,5.2.3 精基準(zhǔn)的選擇,33,34,互為基準(zhǔn)原則,圖5-11 主軸零件精基準(zhǔn)選擇,【例】主軸零件精基準(zhǔn)選擇,5.2.3 精基準(zhǔn)的選擇,自為基準(zhǔn)原則,【例】床身導(dǎo)軌面

9、磨削加工,35,圖5-14 浮動(dòng)鏜刀塊 1工件 2鏜刀塊 3鏜桿,便于裝夾原則所選擇的精基準(zhǔn)，應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確、可靠，并盡可能使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。,圖5-13 外圓研磨示意圖,【例】鉸孔、拉孔、研磨,5.2.3 精基準(zhǔn)的選擇,【例】浮動(dòng)鏜刀塊鏜孔,36,機(jī)械制造工藝學(xué),第5章 機(jī)械加工工藝 規(guī)程設(shè)計(jì),37,5.3.1 加工方法的選擇,經(jīng)濟(jì)精度隨年代增長(zhǎng)和技術(shù)進(jìn)步而不斷提高（圖5-16）。,在正常加工條件下，一種加工方法所能保證的加工精度和表面粗糙度（圖5-15AB段）。,38,5.3.1 加工方法的選擇,1）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

10、生產(chǎn)節(jié)拍要求； 4）企業(yè)現(xiàn)有加工設(shè)備和加工能力； 5）經(jīng)濟(jì)性。,39,5.3.1 加工方法的選擇,40,5.3.1 加工方法的選擇,圖5-18 孔的典型加工工藝路線,41,5.3.1 加工方法的選擇,42,5.3.2 加工順序的安排,先基準(zhǔn)后其他先加工基準(zhǔn)面，再加工其他表面。 先面后孔有兩層含義： 1）當(dāng)零件上有較大的平面作定位基準(zhǔn)時(shí)，先將其加工出來，再以面定位，加工孔，可以保證定位準(zhǔn)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(jì)

11、角度出發(fā)進(jìn)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(jìn)行加工。 先粗后精,43,為改善工件材料切削性能而進(jìn)行的熱處理工序(如退火、正火等)，應(yīng)安排在切削加工之前進(jìn)行。 為消除內(nèi)應(yīng)力而進(jìn)行的熱處理工序(如退火、人工時(shí)效)，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(xué)物理性質(zhì)而進(jìn)行的熱處理工序(如調(diào)質(zhì)、淬火)通常安排在粗加工后、精加工前進(jìn)行。其中滲碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。表面淬火和滲氮等變形小的熱處理工序，可安排在精加工后。 為了提高零件表面耐磨性或耐蝕性而進(jìn)行的熱處理工序和以裝飾為目的的熱處理工序或表

12、面處理工序(如鍍鉻、鍍鋅、氧化、發(fā)黑等)一般放在工藝過程的最后。,5.3.2 加工順序的安排,44,5.3.2 加工順序的安排,除操作工人自檢外，下列情況應(yīng)安排檢驗(yàn)工序： 零件加工完畢后； 從一個(gè)車間轉(zhuǎn)到另一個(gè)車間前后； 重要工序前后。,去毛刺工序 通常安排在切削加工之后。 清洗工序 在零件加工后裝配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夾緊加工去磁后，應(yīng)對(duì)工件進(jìn)行認(rèn)真地清洗。,45,5.3.2 工序集中與工序分散,使每個(gè)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(diǎn)： 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(jī)床，可節(jié)省工件裝夾時(shí)間，減少 工件搬

13、運(yùn)次數(shù)； 3）可減小生產(chǎn)面積，并有利于管理。,使每個(gè)工序的工步內(nèi)容相對(duì)較少，從而使總的工序數(shù)目較多。 優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)工序使用的設(shè)備和工藝裝備相對(duì)簡(jiǎn)單、調(diào)整、對(duì)刀比較容易，對(duì)操作工人技術(shù)水平要求不高。,46,5.3.2 工序集中與工序分散,傳統(tǒng)的流水線、自動(dòng)線生產(chǎn)，多采用工序分散的組織形式。,由于市場(chǎng)需求的多變性，對(duì)生產(chǎn)過程的柔性要求越來越高，加之加工中心等先進(jìn)設(shè)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。,47,5.3.4 加工階段的劃分,粗加工階段主要任務(wù)是去除加工面多余的材料。 半精加工階段使加工面達(dá)到一定的加工精度，為精加工作好

14、準(zhǔn)備。 精加工階段使加工面精度和表面粗糙度達(dá)到要求。 光整加工階段對(duì)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(shè)備的合理使用和精密機(jī)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。,48,機(jī)械制造工藝學(xué),第5章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì),49,基本時(shí)間：直接改變生產(chǎn)對(duì)象的性質(zhì)，使其成為合格產(chǎn)品或達(dá)到工序要求所需時(shí)間（包括切入、切出時(shí)間）。,時(shí)間定額,定義: 在一定生產(chǎn)條件下，生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時(shí)間。 組成,輔助時(shí)間：為實(shí)現(xiàn)工藝過程必須進(jìn)行的各種輔助動(dòng)作時(shí)間，如裝卸工件、啟停機(jī)床、改變切削用量及進(jìn)退刀等。,布置工

15、作地時(shí)間：包括更換刀具、潤(rùn)滑機(jī)床、清理切屑、收拾工具等。,休息和生理需要時(shí)間：工人在工作班內(nèi)，為恢復(fù)體力和滿足生理需要所需時(shí)間。,準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間：如熟悉工藝文件、領(lǐng)取毛坯、安裝夾具、調(diào)整機(jī)床、發(fā)送成品等。,5.4.1 時(shí)間定額與提高生產(chǎn)效率的途徑,50,單件時(shí)間與單件工時(shí)定額計(jì)算, 單件時(shí)間：,（5-15）, 單件工時(shí)定額：,（5-16）,式中 tB基本時(shí)間； tA輔助時(shí)間； tC布置工作地時(shí)間； tR休息和生理需要時(shí)間； tP準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間； B批量。,5.4.1 時(shí)間定額與提高生產(chǎn)效率的途徑,51,提高生產(chǎn)效率的工藝途徑,縮短基本時(shí)間： 提高切削用量（切削速度、進(jìn)給量、切削深度等）； 采用多刀

16、多刃進(jìn)行加工（如以銑削代替刨削，采用組合刀具等）； 采用復(fù)合工步，使多個(gè)表面加工基本時(shí)間重合（如多刀加工，多件加工等）。,縮短輔助時(shí)間： 使輔助動(dòng)作實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化（如采用自動(dòng)上下料裝置、先進(jìn)夾具等）； 使輔助時(shí)間與基本時(shí)間重疊（如采用多位夾具或多位工作臺(tái)，使工件裝卸時(shí)間與加工時(shí)間重疊；采用在線測(cè)量，使測(cè)量時(shí)間與加工時(shí)間重疊等）。,5.4.1 時(shí)間定額與提高生產(chǎn)效率的途徑,52,縮短布置工作地時(shí)間：,縮短準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間：,5.4.1 時(shí)間定額與提高生產(chǎn)效率的途徑,主要是減少換刀時(shí)間和調(diào)刀時(shí)間,采用自動(dòng)換刀裝置或快速換刀裝置； 使用不重磨刀具； 采用樣板或?qū)Φ秹K對(duì)刀； 采用新型刀具材料以提高刀具

17、耐用度。,在中小批量生產(chǎn)中采用成組工藝和成組夾具； 在數(shù)控加工中，采用離線編程及加工過程仿真技術(shù)。,53,工藝成本,5.4.2 工藝方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,生產(chǎn)成本生產(chǎn)一件產(chǎn)品或一個(gè)零件所需費(fèi)用總和； 工藝成本生產(chǎn)成本中與工藝過程直接有關(guān)的部分； 工藝成本可分為兩部分：,可變費(fèi)用：與年產(chǎn)量同步增長(zhǎng)的費(fèi)用，記為CV，包括材料費(fèi)CVM，機(jī)床工人工資費(fèi)CVP，機(jī)床使用費(fèi)CVE，普通機(jī)床折舊費(fèi)CVD，刀具費(fèi)CVC，通用夾具折舊費(fèi)CVF等。,CV = CVM + CVP + CVE + CVD + CVC + CVF （5-17）,不變費(fèi)用：與年產(chǎn)量的變化沒有直接關(guān)系的費(fèi)用，記為CN。包括調(diào)整工人工資及工資附

18、加費(fèi)CSP，專用機(jī)床折舊費(fèi)CSD，專用夾具折舊費(fèi)CSF等。,CN= CSP + CSD + CSF （6-30）,54,5.4.2 工藝方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,零件（或工序）的全年工藝成本Sn為：,Sn = VN+Cn,式中：V 每件零件的可變費(fèi)用（元/件）； N 零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）； Cn 全年的不可變費(fèi)用（元）。,單個(gè)零件（或單個(gè)工序）的工藝成本Sd為：,55,相同加工內(nèi)容的不同工藝方案比較,5.4.2 工藝方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,(1) 基本投資相近時(shí)，工藝成本可作為衡量各種工藝方案經(jīng)濟(jì)性的依據(jù)。,比較兩個(gè)方案的優(yōu)劣，可以令兩方案的全年工藝成本相等，求臨界年產(chǎn)量Nj即可。,V1Nj+Cn1 = V2Nj+Cn2,當(dāng)NNj時(shí)，方案2較好。,56,5.4.2 工藝方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,比較投資回收期 ：當(dāng)對(duì)比的工藝方案基本投資額相差較大時(shí)，應(yīng)考慮不同方案基本投資額的回