工艺规程

第3章工艺规程设计（时间：4次课，8学时）第3章工艺规程设计•教学目标：•本章在介绍基础知识和基本术语的基础上，按照制订零件机械加工工艺规程的步骤，介绍零件的工艺性分析、毛坯的选择、工艺路线的拟订、加工余量的确定、工序尺寸及其公差的确定等内容。•要求通过本章的学习，初步理解和掌握零件机械加工工艺规程的制订原则、步骤和方法。第3章工艺规程设计•教学重点和难点：•工艺路线的拟定•工序尺寸及其公差的确定•工艺尺寸链的建立与解算第3章工艺规程设计•案例导入：•要加工如图3.1所示带键槽的轴，应选什么毛坯；怎样选择粗、精基准；加工顺序、加工余量、切削用量怎么确定；应该加工几次；每次加工的工序尺寸怎么确定。第3章工艺规程设计•图3.1阶梯轴第3章工艺规程设计•3.1概述•3.2机械加工工艺规程设计•3.3工艺尺寸链•3.4计算机辅助工艺规程设计•3.5实训•3.6习题3.1概述•3.1.1生产过程和工艺过程•3.1.2工艺过程的组成•3.1.3机械制造生产类型及其工艺特点•3.1.4工艺规程3.1概述•机械加工工艺过程是采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的全部过程。规定零件机械加工工艺过程的工艺文件称为机械加工工艺规程。工艺规程设计是产品设计和制造过程的中间环节，是企业生产活动的核心，也是进行生产管理的重要依据，其设计的好坏对保证加工质量、提高加工效率、降低加工成本具有决定的意义，必须给予充分的重视。3.1.1生产过程和工艺过程•机械产品制造时，将原材料或半成品变为产品的各有关劳动过程的总和，称为生产过程。它包括：生产技术准备工作（如产品的开发设计、工艺设计和专用工艺装备的设计与制造、各种生产资料及生产组织等方面的准备工作）；原材料及半成品的验收、保管、运输；毛坯制造；零件加工（含热处理）；产品的装配、调试、检测、以及油漆和包装等。3.1.1生产过程和工艺过程•在生产过程中凡直接改变生产对象的尺寸、形状、性能(包括物理性能、化学性能、机械性能等)以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺过程，本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。•工艺过程是生产过程的重要组成部分，其中零件的加工是通过采取合理有序的各种加工方法，逐步地改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性能使其成为合格零件的过程，称之为加工工艺过程。3.1.2工艺过程的组成•机械加工工艺过程是指用机械加工方法逐步改变毛坯的形态，使其成为合格零件的全部过程。机械加工工艺过程由按一定顺序排列的若干个工序组成，而每一个工序又可细分为安装、工位、工步和走刀。3.1.2工艺过程的组成•1．工序•工序是机械加工工艺过程的基本单元，是指在一个工作地点，由一个或一组工人对一个或同时对数个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工作地点、操作工人、加工对象和连续作业构成了工序的四个要素，若其中任一要素发生变更，即成为另一工序。工序是组成工艺过程的基本单元，也是编制生产计划和进行经济核算的最基本的单元。•如图3.1所示的阶梯轴，因不同的生产批量，就有不同的工艺过程：•（1）单件生产时的加工过程为：①车端面，钻中心孔，车外圆，切退刀槽和倒角；②铣键槽；③磨外圆；④去毛刺。•（2）大量生产时的加工过程为：①铣端面，钻中心孔；②车一端外圆，切退刀槽和倒角；车另一端外圆，切槽和倒角；③铣键槽；④磨外圆；⑤去毛刺。3.1.2工艺过程的组成•2．安装•在一道工序中，工件可能被装夹一次或多次，才能完成加工。工件每经一次装夹后所完成的那部分工序内容称为安装。如阶梯轴大批量生产时②④两道工序，均需经过两次安装才能完成。•3．工位•为减少工件装夹的次数，常采用各种回转工作台、回转夹具或移动夹具，使工件在一次装夹中，先后处于几个不同的位置进行加工。在每一次装夹中，工件在机床上所占据的每一个位置，称为一个工位。如图3.2为在有分度装置的钻模上加工零件上的四个孔，工件在机床上先后占据四个不同的位置，即装卸、钻孔、扩孔和铰孔，称为四个工位。3.1.2工艺过程的组成•图3.2多工位加工3.1.2工艺过程的组成•4.工步•工步是指在工件被加工表面、加工工具和切削用量都不变的情况下，所连续完成的那部分工序，其中任一因素改变后，即构成新的工步。工步是工序的主要组成部分。一个工序可以有几个工步。•5．走刀•切削工具在被加工表面上移动一次，切下一层金属的过程称为走刀。如零件被加工表面的加工余量较大，则在一个工步中要分几次走刀。3.1.3机械制造生产类型及其工艺特点•由前可知，机械产品的制造过程是一个复杂过程，需要经过一系列的加工过程和装配过程才能完成。尽管各种机械产品的结构、精度要求等相差很大，但它们的制造工艺则存在着许多共同的特征，这些共同的特征取决于产品的生产类型和生产纲领。•1.生产纲领•生产纲领是企业根据市场需求和自身的生产能力决定的在计划期内应当生产产品的产量和进度计划。计划期常定为一年，所以生产纲领也常称为年产量。3.1.3机械制造生产类型及其工艺特点•2.生产类型•生产组织管理类型（简称生产类型）是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。划分生产类型的根据是该工厂的生产纲领。生产批量则是指每一次投入或产出的同一种产品（或零件）的数量。生产批量可根据零件的年产量及一年中的生产批数计算确定。一年的生产批数根据用户的需要、零件的特征、流动资金的周转、仓库容量等具体确定的。•生产类型的具体划分可根据生产纲领和零件的特征或工作地每月担负的工序数确定。表3.1给出了各种生产类型的划分。3.1.3机械制造生产类型及其工艺特点3.1.3机械制造生产类型及其工艺特点•３．工艺特征•生产类型不同，产品和零件的制造工艺、所用设备及工艺装备、采取的技术措施、达到的技术经济效果等也不同。各种生产类型的工艺特征见表3.2。•在制订零件机械加工工艺规程时，应先确定生产类型，再分析该生产类型的工艺特征，以使所制订的工艺规程正确合理。3.1.3机械制造生产类型及其工艺特点3.1.4工艺规程•工艺规程是规定产品和零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件，它是指导工人进行生产和企业生产部门、物质供应部门组织生产和物质供应的重要技术依据。•工艺规程是制造过程的纪律性文件。工艺规程一旦制定实施，一切生产人员都不得违反。但在执行的过程中可根据实施的效果，对工艺规程进行修改和补充。这是一项严肃认真的工作，必须经过充分的讨论和严格的审批手续。工艺规程自身也在不断的修改补充中更加合理、完善，对生产起到更好的指导作用。3.1.4工艺规程•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合理的工艺规程是依据工艺理论和必要的工艺试验而制订的。•(2）工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据在生产管理中，产品投产前原材料及毛坯的供应、通用工艺装备的准备、机械负荷的调整、专用工艺装备的设计和制造、作业计划的编排、劳动力的组织，以及生产成本的核算等，都是以工艺规程作为基本依据的。•(3）工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料在新建或扩建工厂或车间时，只有依据工艺规程和生产纲领才能正确确定生产所需要的机床和其它设备的种类、规格和数量；确定车间的面积、机床的布置、生产工人的工种、等级及数量以及辅助部门的安排等。3.1.4工艺规程•2．制订机械加工工艺规程的原则•工艺规程设计的原则是：在保证产品质量的前提下，应尽量提高生产率和降低成本。应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进工艺技术和经验，并保证有良好的劳动条件。工艺规程应做到正确、完整、统一和清晰，所用术语、符号、计量单位、编号等都要符合相应标准。3.1.4工艺规程•3．制订机械加工工艺规程所需的原始资料•制订零件的机械加工工艺规程时，必须具备下列原始资料：•产品的装配图和零件图；•产品的验收质量和验收标准；•产品的生产纲领；•零件毛坯的生产条件或协作关系；•工厂现有生产条件和资料；•国内外同类产品的生产情况。3.1.4工艺规程•4．制订机械加工工艺规程的步骤及内容•在掌握上述资料的基础上，可以开始制订机械加工工艺规程，具体的方法和步骤如下：•（1）分析零件工作图和产品装配图；•（2）对零件图和装配图进行工艺审查；•（3）根据产品的生产纲领确定零件的生产类型；•（4）确定毛坯的种类及其制造方法；•（5）选择定位基准；•（6）拟定工艺路线3.1.4工艺规程•（7）确定各工序所用机床设备和工艺装备(含刀具、夹具、量具、辅具等)，对需要改装或重新设计的专用工艺装备要提出设计任务书。•（8）确定各工序的余量，计算工序尺寸和公差。•（9）确定各工序的切削用量和时间定额。•（10）确定各工序的技术要求和检验方法；•（11）进行方案对比和经济技术分析，确定最佳工艺方案；•（12）按要求规范填写工艺文件。3.2机械加工工艺规程设计•3.2.1零件的工艺分析•3.2.2毛坯的选择•3.2.3定位基准的选择•3.2.4工艺路线的拟订•3.2.5加工余量的确定•3.2.6工序尺寸及其公差的确定•3.2.7机床及工艺装备的选择•3.2.8确定切削用量和时间定额•3.2.9工艺方案的技术经济分析•3.2.10工艺规程文件3.2机械加工工艺规程设计•机械加工工艺规程的设计是一项时间性很强的工作，在设计过程中要综合考虑零件的材料、结构、生产类型、现有的加工条件等因素，制定出一个最为合理的工艺过程并以技术文件的形式规定下来，用于指导生产。总的要求，就是要在保证产品质量的前提下，应尽量提高生产率和降低成本。下面按照机械加工工艺规程的设计步骤进行介绍。3.2.1零件的工艺分析•零件图是制订工艺规程最主要的原始资料。在制订工艺规程时，首先必须对零件图进行认真分析。为了更深刻理解零件结构上的特征和技术要求，通常还需要研究产品的总装配图、部件装配图以及验收标淮，从中了解零件的功用和相关零件的配合，以及主要技术要求制订的依据等。对零件进行工艺分析，发现问题后及时提出修改意见，是制订工艺规程时的一项重要的基础工作。对零件进行工艺分析，主要包括以下两个方面。3.2.1零件的工艺分析•1.零件的结构工艺性分析•零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。它包括零件的整个工艺过程的工艺性，涉及的面很广，具有综合性。而且在不同的生产类型和生产条件下，同样的结构，制造的可能性和经济性可能不同，因此必须根据具体的生产类型和生产条件，全面、具体、综合地分析其结构工艺性。表3.3列出了一些零件机械加工工艺性对比的例子，供参考。3.2.1零件的工艺分析3.2.1零件的工艺分析•2．零件的技术要求分析•零件技术要求包括下列几个方面：•（1）加上表面的尺寸精度；（2）形状精度；（3）相互位置精度；（4）表面粗糙度以及表面质量方面要求；（5）热处理要求及其它要求（如动平衡等）。•分析零件技术要求的目的，是要找出零件的主要表面（即精度要求较高的面），一是决定主要表面的加工方法；应采取什么工艺措施，二是检查技术要求的合理性。如发现图样上的视图、尺寸标注、技术要求有错误或遗漏，或结构工艺性不好时，应提出修改意见。但修改时必须征得设计人员的同意，并经过一定的审批手续。3.2.2毛坯的选择•零件是由毛坯按照其技术要求经过各种加工而最后形成的。毛坯选择的正确与否，不仅影响产品质量，而且对制造成本也有很大的影响。因此，正确地选择毛坯有着重大的技术经济意义。•1．毛坯的种类•毛坯的种类很多，同一种毛坯又有多种制造方法。机械制造中常用的毛坯有以下几种。•⑴铸件•形状复杂的毛坯，宜用铸件作毛坯。根据铸造方法不同可分为：•1）砂型铸造•2）离心铸造•3）压力铸造•4）精密铸造3.2.2毛坯的选择•⑵锻件•机械强度要求高的钢制件，一般要用锻件毛坯。锻件有自由锻造锻件和模锻件两种。自由锻造锻件是在锻锤或压力机上用手工操作而成形的锻件。它的精度低，加工余大，生