【谢晓闻】第三章 工艺规程的制定

第三章工艺规程的制定一、生产过程和生产系统1.生产过程生产过程是指产品由原材料到成品之间的各个相互联系的劳动过程的总和。包括原材料的运输与管理、生产的准备工作、毛坯的制定、零件的加工，部件和产品的装配、检验、油漆和包装等。§3.1基本概念生产过程特征要求不同产品的生产过程大不一样，同一产品在不同厂家生产其生产过程也各有特点，不完全一样。虽然各个厂家的生产过程各不一样，但有一点是共同的：就是在满足生产质量前提下，使生产效率最高，生产费用最低。实现优质、高效、低成本的有效措施采用多个工厂联合协作，有利于组织专业化的生产，有利于达到这一目的。一个工厂的生产过程是为了便于组织生产和管理，常分为各个车间或分厂的生产过程。一个车间或分厂生产成品，往往又是其它车间或分厂车间的原材料。2、系统及其属性系统：根据其构成单元和功能的不同有多种不同的定义，较普遍的定义是：系统只由两个或两个以上相互依赖、相互作用、共同配合实现预定功能的各单元组成的有机集合体。如生态系统、水利系统、铁路运输系统，一台机器、一套化工设备、一个工厂都可看成是一个系统。如：铸造和锻造车间的成品就是机械加工车间的毛坯；机械加工车间的成品，又是装配车间的原材料。系统具有如下属性（基本特征）①集合性②关联性③目的性④环境适应性①集合性：系统是由若干个要素组成，单元既可以是实体，也可以是要概念（信息），可以是天然的；也可以是人工的（机床、夹具等）。系统中各要素不是简单地相加，只有各要素构成有机整体时系统才具备其功能。一个系统，即使各要素都很优良，如果整体性耐差，不成为一个好系统。反之，一些不算很理想的要素，如果综合得好，可成为具有优良性能的系统。②关联性：各个单元要素集合在一起构成的是一个“群体”或“整体”。要使这一“群体”成为系统，各单元要素间必然存在相互联系或相互影响。它们的关系可以是物理关系、逻辑关系或法定关系（如社会中上、下级关系）。可表现为某个单元从另一个单元接受输入，而其输出又往往是别的单元输入。如：汽车系统中，发动机→变速箱→传动轴→后桥叉速器→行走轮胎。③目的性：为达到一定的目的，系统都具有一定的功能。如：电力系统：目的是向用户供电，它必须具有将其它形式的能转化为电能、功能。制造系统：目的是向社会提供产品或设备，它应具有特材料制成各种零件，并装配成产品的功能。测试系统：它通过许多传感器，电器元件、存储器、芯片及电缆导线组成，其目的是对信号进行采集、存贮、分析和处理。④环境适应性：任何系统都有一定的边界和环境，与外部环境有一定的联系和相互作用。外部环境的变化与系统是相互影响的，它们之间随时进行着物质、能量、信息的交换。如机械加工系统受周围环境的影响。若系统能找出一种办法进行自我控制，即便外部环境发生了变化，也能始终保持最优状态的系统。这样，系统具有环境适应性。如：闭环、半闭环制造系统。首先来看生产系统的两个子系统，机械加工工艺系统和机械制造系统。3、生产系统它们彼此关联，相互影响，满足特定加工要求的系统。①机械加工工艺系统的组成（1）机械加工工艺系统金属切削机床刀具夹具工件②该系统的目的：是在特定的生产条件下，适应环境的要求，各要素间相互关联，相互影响，在保证质量和产量前提下，采用合理的工艺过程，降低该工艺的加工成本。③要求：从机床、刀具、夹具、工件四个要素的整体出发，综合分析、研究各种有关问题，实现系统的最佳化方案。④机械加工工艺系统中的流物质流能量流信息流如坯料在各工序间流动加工中机床要耗费电力资源控制着系统中物质要素的动作和流动的工艺文件和数控程序。机械加工工艺系统中，坯料经一工序加工，检验后，然后作为本工序加工完成的零件输到下一工序。这样一来，系统中存在物质的流动，我们称之为“物质流”，同时在加工中，机床要耗费电力资源，也就是说系统中存在着“能量流”。另外，当今电子计算机和自动控制等技术广泛深入到机械加工领域中，如工艺文件通过数控程序和适应性控制模型控制着系统中物质要素的动作和流动。这种要素我的称之为信息流。一个工序很优秀，并不一定能获得零件最低加工成本。必须全盘考虑组成零件加工的各道加工工序，才能实现零件加工的最佳化。这样综合的结果就是机械制造系统。（2）机械制造系统机械制造系统是以整个机械加工车间为更高一级的系统来考虑问题，其整体目的是使该车间能最有效地全面完成全部零件的机械加工任务。它由各机械加工工艺系统要素组成。其中信息流除机械加工工艺系统中工艺参数信息外，还有计划、调度、管理等方面的信息。生产系统是以整个制造工厂为整体来看待的。工厂是社会生产的基层单位，在工厂进行的所有生产活动的总和就构成了一个典型的具有输入和输出的生产系统。工厂（企业）是一个复杂的非线性大动力学系统，为了有效地经营并获得最高的经济效益，就不仅要把原材料，毛坯制造、机械加工、热处理、装配油漆、试车、运输和保管等属于物质范畴的要素进行考虑，而且还必须把技术情报，经营管理，劳动力调配，市场动态等信息作为影响系统效果的要素来考虑。（3）生产系统采购部门销售部门供应商客户AAA采购生产销售仓库销售订单•产品仓库采购订单•物料生产派工单资源设备人员信息流过程资金流过程资金支出收入物流过程劳务流能量流生产系统除物质流，能量流和信息流外，还包含劳务流和资金流，在工厂内部动态地流动。资金流物流采购收货领料生产入库发运总帐物流带动资金流应收帐款应付帐款采购生产发运入库收货领料信息流指挥物流采购生产发运入库收货领料销售订单派工单采购订单初步设计数字化预装配详细设计PDM工装CADCAPPNC工艺CAPPNC用户需求使用维护反馈信息方案设计设计、工艺总帐信息流、物流、资金流的统一应收帐款应付帐款采购生产发运入库收货领料采购订单销售订单派工单初步设计数字化预装配详细设计PDM工装CADCAPPNC工艺CAPPNC用户需求使用维护反馈信息方案设计设计、工艺由此可见，生产系统是包含制造系统更高一级的系统，制造系统是生产系统中比较重要的子系统。我们之所以要来分析系统的概念，就是要用系统工程技术的观点来分析所研究的系统及其组成，树立局部服从整体，整体融于局部的观点，以实现整个生产系统的最佳化。1.工艺过程生产过程包含了工艺过程和辅助过程:①工艺过程：直接改变工件形状、尺寸、位量、性质;②辅助过程：运输、保管、刃磨、设备维护等。工艺过程：生产过程中，按一定顺序逐渐改变生产对象的形状（铸造、锻造等）、尺寸（机械加工）、位置（装配）和性质（热处理），使其成为预期产品的主要过程；或者与原材料变为成品直接有关的过程。可具体的分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、电镀、装配等工艺过程。本课程主要是研究机械加工工艺过程中的系列问题。二、工艺过程和工艺规程同一零件（产品）可以采用不同的加工过程，零件依次通过的全部加工过程称之工艺路线或工艺流程；它是制定工艺过程和进行车间分工的重要依据。工艺规程：技术人员根据工件要求、设备条件和工人技术情况等，确定采用的工艺过程，并将其写成工艺文件。工艺规程的形式：①机械加工工艺过程：由毛坯机加工变为成品的过程。②机械加工工艺规程：将合理的机械加工过程以文件的形式写出。2.工艺规程三、工艺过程的组成1.工序、工步和走刀①工序：一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。它是组成工艺过程的基本单元。一组（个）工人一个工作地（指机床）连续地加工工序包括三要素三要素任何一个改变都将视为不同工序。（如热处理后再一次回到同一工作地）。②工步：在加工表面（或装配时的连接表面）不变、加工（或装配）工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。加工表面不变（可以是单个表面或组合表面）工具不变（四角刀架，换刀）连续性（一个工序通常包含几个工步）。工步包括三要素③走刀：(工作行程)在一个工步中，有时材料要分几次去除，则其切去一层材料称为一次走刀。工艺规程中常不包含走刀，但对加工量影响大的场合，应规定走刀（余量）。加工方案一小批量生产：车—铣、去毛刺加工方案二大批量生产：1、粗车小端面、外圆、倒角2、粗车大端面、外圆、倒角3、精车小外圆4、精车大外圆5、铣键槽、去毛刺为简化工艺文件，对于那些连续进行的若干个相同的工步，通常都看作一个工步。如图加工的零件，在同一工序中，连续钻四个Ф5mm的孔，就可看作一个工步。为了提高生产率，用几把刀具同时参与切削几个表面，这也可看作一个工步，称为复合工步。端面或钻两端中心孔，它们都是复合工步。例如：铣端面、钻中心孔，每个工位都是用两把刀具同时铣两立轴转塔车床回转刀架上的复合工步刨平面复合工步组合铣刀铣平面复合工步钻、扩孔复合工步提示：小批量生产：产量少效率不是主要问题，主要应减少设备使的台数及人员分配，所以不宜采取工序分散的办法。大批大量生产：主要问题是要提高生产率，所以宜采用高效专业用设备，工序也较多。2、安装和工位①安装：同一工序中，工件在机床或夹具中定位和夹紧一次，称为一次安装。②工位：为了完成一定的工序内容，一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的某一个位置。工件在加工中应尽量减少装夹次数，因为多一次装夹，就会增加装夹的时间，还会增加装夹误差。减少装夹次数的有效办法是采用多工位夹具。①减少工件的安装次数多工位加工工序1：装卸工件工序2：钻孔工序3：扩孔工序4：铰孔③可实现加工时间与辅助时间重叠。②减少辅助时间，缩短工时，提高效率。多工位加工的好处：四、生产纲领和生产类型生产纲领：根据国家计划，市场需要和企业的生产能力编制企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。产量的组成：需求产品数量，备品数量、废品数量。因此：年生产纲领N可由下式计算：N=Q·n(1+α%)(1+β%)θ-----年产量（台/年）n------每台产品所需该零件数量（件/台）α------备品率β------废品率本生产纲须确定后，就可以根据车间的具体情况按一定期限分批投产，每批投产的零件数量称为批量。生产类型产品有大有小，小到螺钉，大至收音机，船舶。其特征有的复杂，有的简单，批量和生产纲须也各不相同。1．单件、小批生产特征：①产品做得少，只做一件或数件；②一个工作台进行多工序和多品种的作业；③重型机器、大型船舶，新样机制造属此类型。根据产品的大小、特征、批量和生产纲领，我们通常将产品的生产分成三种生产类型：生产类型单件、小批生产成批生产大批、大量生产2．成批生产特征：①产品生产数量较多，周期地成批投入生产；②一个工作地顺序地、分批地完成不同工件的某些工序；③通用机床，数量需求不大，但常更新产品就属此类型。3.大批、大量生产特征：①产品生产数量大，需连续不断地进行生产；②一个工作地重复不断地进行某工序的加工；③如汽车通用件（轴承、螺栓等）自行车等属此类生产类型。生产类型的划分：生产类型不仅决定于生产纲须，而且和产品的大小和复杂程度有关。划分依据可参照下表：表3-1生产类型与生产纲领（年产量）的关系--------------------------------------------------------------------------生产类型重型机械中型机械小型机械单件生产520100小批生产5～10020-200100-500中批生产－200-500500-5000大批生产－500-50005000-50000大量生产－500050000--------------------------------------------------------------------------划分生产类型有利于进行生产的规划和管理。大批、大量生产宜广泛采用高产专用机床和自动化生产系统，按流水线或自动生产线排列进行生产，可大大提高生产率，从而降低成本，提高竞争力。单件、小批生产宜采用通用性好的机床进行生产，以减少设备投资，从而降低成本。划分生产类型的意义随着科技的发展和人民生产水平的提高，人们对产品的样式要求越来越高，而同一样式的数量越来越少，同一产品获取较高利润；“有效寿