3-1工艺规程设计

加工工艺——产品制造的方法。工艺规程制订的原则——是优质、高产、低成本，即在保证产品质量的前题下，争取最好的经济效益。1.生产过程指把原材料转变为成品的全过程。机械工厂的生产过程一般包括原材料的验收、保管、运输，生产技术准备，毛坯制造，零件加工（含热处理），产品装配，检验以及涂装等。第一节概述一、生产过程和工艺过程生产过程：将原材料转变为成品所有相关劳动过程的总和。生产过程=工艺过程+辅助过程机械制造工艺过程毛坯成品高质量高效率经济性机床刀具夹具量具加工工艺系统能源切削原理信息系统工艺规程物料流数控程序产品开发企业组织产品生产的模式：1）生产全部零部件、组装机器。2）生产一部分关键的零部件，其余的由其它企业供应。3）完全不生产零部件，自己只负责设计与销售。企业在市场导向下，产品的生产过程主要可划分为四个阶段，即新产品开发、产品制造、产品销售和售后服务阶段。2.工艺过程把生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相工艺过程可根据其具体工作内容分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、表面处理、装配等不同的工艺过程。对位置和物理、力学性能等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。本门课程只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程；铸造、锻造、冲压、焊接、热处理等工艺过程是《材料成型技术》课程的研究对象。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所连续完成的那部分工艺过程叫工序。例如图5-1二、机械加工工艺过程及其组成机械加工工艺过程是指用机械加工方法（主要是切削加工方法）逐步改变毛坯的形态（形状、尺寸以及表面质量），使其成为合格零件所进行的全部过程。它一般由工序、工步、走刀等不同层次的单元所组成。1.工序1、工序、工步和工作行程工序：是指一个（或一组）工人在同一个工作地对一个（或同时对几个）工件连续完成那一部分工艺过程。工作地点不变加上连续完成是构成工序的两个基本要素，工序是组成工艺过程的基本单元。工序数目和工艺过程的确定与零件的技术要求、生产规模、现有工艺条件等有关，如阶梯轴零件加工。工艺路线：仅列出主要工序名称的简略工艺过程的简称。1-1机械加工工艺过程的基本概念机械加工过程=N个工序=m安装+n工位+p工步+q走刀工序号工序内容设备1铣两端面，打中心孔专用机床2车大外圆及倒角车床3车小外圆及倒角车床4铣键槽铣床5去毛刺钳工台机械加工过程=N个工序=m安装+n工位+p工步+q走刀大批量生产工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，打中心孔掉头车另一端面，打中心孔车床2车大外圆及倒角调头车小外圆及倒角车床3铣键槽、去毛刺铣床机械加工过程=N个工序=m安装+n工位+p工步+q走刀单件小批量工艺过程机械加工过程=N个工序=m安装+n工位+p工步+q走刀机械加工过程=N个工序=m安装+n工位+p工步+q走刀工步：是工序的组成单位。在被加工表面、切削用量（切削速度、进给量）、切削刀具均不变的情况下所完成的那部分工艺内容。当其中有一个因素变化时，则为另一个工步。当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合工步。1、工序、工步和工作行程（走刀）工作行程：加工工具在加工表面上加工一次所完成的工步部分，又称一次走刀。走刀是构成工艺过程的最小单元。机械加工过程=N个工序=m安装+n工位+p工步+q走刀1-1机械加工工艺过程的基本概念复合工步机械加工过程=N个工序=m安装+n工位+p工步+q走刀以棒料制造阶梯轴2、安装和工位安装：工件每装夹一次所完成的那部分工艺内容。安装是工序的一部分，每一个工序可能有一个安装，也可能有多个安装。在同一工序中，安装次数应尽量少，既可以提高生产效率，又可以减少由于多次安装带来的加工误差。工位：工件在每一个加工位置上所完成的那部分工艺内容。如回转工作台或转位夹具等，采用多工位加工，可以提高生产率和保证被加工表面间的相互位置精度。1-1机械加工工艺过程的基本概念机械加工过程=N个工序=m安装+n工位+p工步+q走刀1-1机械加工工艺过程的基本概念多工位加工机械加工过程=N个工序=m安装+n工位+p工步+q走刀1-1机械加工工艺过程的基本概念机械加工过程=N个工序=m安装+n工位+p工步+q走刀螺栓的机械加工工艺过程零件的年生产纲领按下列公式计算：N=Qn(1+a)(1+b)(3-1)式中N——零件的生产纲领，单位为件／年；Q——产品的年产量，单位为台／年；n——每台产品中所含该零件的数量，单位为件／台；a——零件的备品百分率；b——零件的废品百分率。1.生产纲领产品的年生产纲领就是产品的年生产量和进度计划。三、生产纲领与生产类型2.生产类型的划分根据产品投入生产的连续性，可大致分为三种不同的生产类型。1.单件生产产品品种不固定，每一品种的产品数量很少，大多数工作地点的加工对象经常改变。例如，重型机械、造船业等一般属于单件生产。2.大量生产产品品种固定，每种产品数量很大，大多数工作地点的加工的对象固定不变。例如，汽车、轴承制造等一般属于大量生产。在成批生产中，根据批量大小可分为小批、中批和大批生产。小批生产的特点接近于单件生产的特点，大批生产的特点接近于大量生产的特点，中批生产的特点介于单件和大量生产特点之间。因此生产类型可分为：单件小批生产，大批大量生产，中批生产。各种生产类型的工艺特点见表3-3。3.成批生产产品品种基本固定，但数量少，品种较多，需要周期性地轮换生产，大多数工作地点的加工对象是周期性的变换。1.工艺规程的作用1.工艺规程是指导生产的主要技术文件2.工艺规程是组织生产和管理工作的基本依据3.工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料四、机械加工工艺规程机械加工工艺规程简称为工艺规程，是指导机械加工的主要技术文件。零件的机械加工工艺规程是每个机械制造厂或加工车间必不可少的技术文件。生产前用它做生产的准备，生产中用它做生产的指挥，生产后用它做生产的检验。它是以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺卡片。这种卡片包括零件各个工序的名称、工序内容，经过的车间、工段、所用的机床、刀具、夹具、量具，工时定额等。主要用于单件小批生产以及生产管理中。2.常用工艺文件的种类（1）机械加工工艺过程卡片如表3-5所示，它是根据工艺卡片的每一道工序制订的，主要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件。多用于大批大量生产或成批生产中比较重要的零件。该卡片中附有工序简图，并详细记载了该工序加工所需的资料，如定位基准选择、工序尺寸及公差以及机床、刀具、夹具、量具、切削用量和工时定额等。（2）机械加工工艺卡它是以工序为单位，详细说明零件的机械加工工艺过程,其内容介于工艺过程卡片和工序卡片之间。它用来指导工人进行生产和帮助车间干部和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要工艺文件，广泛用于成批生产和单件小批生产中比较重要的零件或工序。（3）机械加工工序卡产品的全套装配图及零件图产品的验收质量标准产品的生产纲领及生产类型零件毛坯图及毛坯生产情况本厂（车间）的生产条件各种有关手册、标准等技术资料国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况3.制订机械加工艺规程的原始资料零件毛坯图通常由毛坯车间技术人员设计。机械加工工艺人员应研究毛坯图并了解毛坯的生产情况，如了解毛坯的余量、结构工艺性、铸件的分型面和浇冒口位置、模锻件的出模斜度和飞边位置等，以便正确选择零件加工时的装夹部位和装夹方法，合理确应全面了解工厂（车间）设备的种类、规格和精度状况，工人的技术水平，现有的刀、夹、量具规格，以及专用设备、工艺装备的设计制造能力，等等。（1）机械加工工艺规程制定的原则1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。4.制订机械加工工艺规程的原则及步骤（2）步骤•分析研究产品图纸•工艺性分析•选择毛坯•拟订工艺路线•选择设备、工装•确定工序余量、工序尺寸•确定切削用量、工时定额•填写工艺文件技术经济分析了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见表。这是机械加工工艺规程设计的核心部分，其主要内容有：选择定位基准；确定加工方法；安排加工顺序以及安排热处理、检验和其它工序等包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，应与生产批量和生产节拍相适应，并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案分析零件图和产品装配图(a)弹簧吊耳内侧面的粗糙度Ra3.2可以改为Ra25，这样在铣削加工时可以增大进给量，提高加工效率；(b)方头销的小孔Φ2为配作，当材料T8A淬硬到HRC55~60时，由于长度较短，整个零件势必全部淬硬，造成该小孔难以加工。可考虑改用材料20Cr。1)毛坯种类;2)毛坯形状选择毛坯应考虑的因素:1)零件的材料及其机械性能;2)零件的结构形状及外性尺寸;3)生产纲领;4)毛坯现有生产条件和发展情况常用的机械零件的毛坯有铸件、锻件、焊接件、型材、冲压件以及粉末冶金、成型轧制件等。零件的毛坯种类有的已在图纸上明确，如焊接件。有的随着零件材料的选定而确定，如选用铸铁、铸钢、青铜、铸铝等，此时毛坯必为铸件，且除了形状简单的小尺寸零件选用铸造型材外，均选用单件造型铸件。对于材料为结构钢的零件，除了重要零件如曲轴、连杆明确是锻件外，大多数只规定了材料及其热处理要求，这就需要工艺规程设计人员根据零件的作用、尺寸和结构形状来确定毛坯种类。如作用一般的阶梯轴，若各阶梯的直径差较小，则可直接以圆棒料作毛坯；重要的轴或直径差大的阶梯轴，为了减少材料消耗和切削加工量，则宜采用锻件毛坯。·毛坯的选择各类毛坯的特点及适用范围毛坯种类制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形状机械性能适用生产类型型材型材焊接件砂型铸造自由锻造普通模锻钢模铸造精密锻造压力铸造熔模铸造冲压件粉末冶金件工程塑料件13级以下13级以下11～1510～128～118～117～108～107～99～11大一般大大一般较小较小小很小小很小较小各种材料钢材铸铁,铸钢,青铜钢材为主钢,锻铝,铜等铸铝为主钢材,锻铝等铸铁,铸钢,青铜铸铁,铸钢,青铜钢铁,铜,铝基材料工程塑料小型大、中型各种尺寸各种尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型为主各种尺寸中、小尺寸中、小尺寸简单较复杂复杂较简单一般较复杂较复杂复杂复杂复杂较复杂复杂较好有内应力差好好较好较好较好较好好一般一般各种类型单件单件小批单件小批中、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•定义——零件结构的工艺性是指所设计的零件在满足要求的前题下，制造的可行性和经济性。•功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。•良好的结构工艺性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。•零件结构工艺性的分析，包括零件尺寸和公差的标注、零件的组成要素和整体结构等方面的分析。第二节零件的结构工艺性分析•铸件：便于造型、拔模斜度•璧厚均匀、无尖边、尖角•锻件：形状简单、无尖边、尖角、飞刺，便于出模在毛坯制造方面在装配方面•便于装配、减少修配量在加工方面•合理标注零件的技术要求•便于加工、减少加工•数控加工工艺性分析（见表9-1）•减轻零件重量•保证加工的可行性、经济性•零件尺寸、规格、结构要素标准化•正确标注图纸尺