第一章机械加工工艺规程设计1

1加工余量的确定第1章机械加工工艺规程设计本章要点定位基准的选择工艺路线拟订基本概念工艺过程经济分析工艺尺寸链工艺文件的填写2机械制造工艺学第一章机械加工工艺规程设计MachiningProcessPlanning1.1基本概念BasicConcept31.1.1工艺过程与工艺系统机械产品生产过程指从原材料开始到成品出厂的全部劳动过程主要包括（1）生产技术准备过程（2）生产工艺过程（3）辅助生产过程（4）生产服务过程41.1.1工艺过程与工艺系统机械产品生产过程生产技术准备过程包括产品投产前的市场调查分析，产品研制，技术鉴定等。直接生产过程（工艺过程）包括毛坯的制造、零件的机械加工和热处理、机器的装配、检验、测试和油漆等主要劳动过程。辅助生产过程包括专用工具、夹具、量具和辅具的制造、机器的包装、工件和成品的储存和运输、加工设备的维修，以及动力（电、压缩空气、液压等）供应等辅助劳动过程。生产服务过程包括原材料采购运输、保管、供应及产品包装、销售等。生产过程可以由一个车间或一个工厂完成，也可以由多个工厂协作完成51.1.1工艺过程与工艺系统零件进行机械加工时，必须具备一定的条件，即要有一个系统来支持，称之为机械制造工艺系统。通常，一个系统是由物质分系统、能量分系统和信息分系统所组成。机械制造工艺系统的物质分系统（系统硬件）由工件、机床、工具和夹具所组成。机械制造工艺系统的信息分系统（系统软件）包括加工方法、工艺过程、数控程序等。工艺系统软件是对工艺系统硬件的必要支持。能量分系统是指动力供应。研究机械制造工艺系统的组成及其内在的规律，其目的是为了使工艺系统的软、硬件有机地结合起来，以达到工艺过程最佳化的目标。机械加工系统6工件刀具辅具机床机床夹具定位夹紧元件夹具体连接元件对刀引导相对运动机械制造工艺系统的组成1.1.1工艺过程与工艺系统71.1.1工艺过程与工艺系统工艺：就是制造产品的方法。是机械产品直接生产过程的一部分，传统上是指采用金属切削刀具或磨具来加工零件，使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能、成为合格零件的生产过程现在是指各种加工方法——除切削和磨削外，还包括其它加工方法，如电加工、超声加工、电子束加工、离子束加工、激光束加工，以及化学加工等机械加工工艺过程概念8技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。为了便于工艺规程的编制、执行和生产组织管理，需要把工艺过程划分为不同层次的单元。它们是工序、安装、工位、工步和走刀。其中工序是工艺过程中的基本单元。零件的机械加工工艺过程由若干个工序组成。在一个工序中可能包含有一个或几个安装，每一个安装可能包含一个或几个工位，每一个工位可能包含一个或几个工步，每一个工步可能包括一个或几个走刀。机械加工工艺过程组成1.1.1工艺过程与工艺系统9工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。划分工序的依据是工作地点是否变化和工作过程是否连续。例如：在车床上加工一批轴，既可以对每一根轴连续地进行粗加工和精加工，也可以先对整批轴进行粗加工，然后再依次对它们进行精加工。在第一种情形下，加工只包括一个工序；在第二种情形下，由于加工过程的连续性中断，虽然加工是在同一台机床上进行的，但却成为两个工序。工序是组成工艺过程的基本单元，是生产计划的基本单元。机械加工工艺过程组成1.1.1工艺过程与工艺系统10例：表7-1单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；调头，车另一端面，钻中心孔车床I2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表1-2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台图1–1阶梯轴讨论：生产规模不同，工序的划分不一样。1.1.1工艺过程与工艺系统11安装在机械加工工序中，使工件在机床上或在夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程，称为装夹。有时，工件在机床上需经过多次装夹才能完成一个工序的工作内容。安装——在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。例如，在车床上加工轴，先从一端加工出部分表面，然后调头再加工另一端，这时的工序内容就包括两个安装。1.1.1工艺过程与工艺系统12例：车床II车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角2铣床铣键槽、去毛刺3车床I车一端面，钻中心孔*；调头，车另一端面，钻中心孔1设备工序内容工序号表7-1单件小批生产的工艺过程表7-2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台图7–1阶梯轴两次两次一次一次一次一次一次讨论：安装次数多好还是少好？1.1.1工艺过程与工艺系统132134多工位加工1：装卸工件2：钻孔3：扩孔4：绞孔flash工位——采用转位（或移位）夹具、回转工作台或在多轴机床上加工时，工件在机床上一次装夹后，要经过若干个位置依次进行加工，工件在机床上所占据的每一个位置上所完成的那一部分工序就称为工位。简单来说，工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位。1.1.1工艺过程与工艺系统工件夹具回转部分夹具固定部分分度机构14工步——指在加工表面不变、切削刀具和切削用量（仅指转速和进给量）不变的情况下所连续完成的那部分工序。在一个工步内，为了提高生产率，用几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步。a）立轴转塔车床的一个复合工步b）钻孔、扩孔复合工步复合工步1.1.1工艺过程与工艺系统1.1.1工艺过程与工艺系统15转塔自动车床的不同工步复合工步底座零件底孔加工工序1.1.1工艺过程与工艺系统16例：表7-1单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；调头，车另一端面，钻中心孔车床I2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表7-2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台图7–1阶梯轴四个五个一个两个三个两个一个1.1.1工艺过程与工艺系统17走刀——同一加工表面加工余量较大，可以分作几次工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。例如轴类零件如果要切去的金属层很厚，则需分几次切削，这时每切削一次就称为一次走刀。因此在切削速度和进给量不变的前提下刀具完成一次进给运动称为一次走刀。1.1.1工艺过程与工艺系统以棒料制造阶梯轴18下图是一个带半封闭键槽阶梯轴两种生产类型的工艺过程实例，从中可看出各自的工序、安装、工位、工步、走刀之间的关系。19由若干个顺序排列的工序组成的，而工序又可分为安装、工位、工步和走刀。基本概念一个（或一组）工人，在一个工作地（或一台机床）上对一个（或同时对几个工件）连续完成的那一部分工艺过程称为工序。安装是指工件经过一次装夹后所完成的那部分工序内容。工艺过程的组成工序安装1.1.1工艺过程与工艺系统20基本概念在加工表面、切削刀具、切削速度和进给量不变的条件下，连续完成的那一部分工序内容称为工步。工件相对于机床或刀具每占据一个加工位置所完成的那部分工序内容，称为工位。加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工步部分称为走刀。工步工位走刀1.1.1工艺过程与工艺系统掌握内容工序、安装、工位、工步和走刀的概念和应用。221.1.2生产类型及工艺特点生产纲领——在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划年生产纲领式中N——年生产纲领（件/年）；Q——产品年产量（台/年）；m——每台产品中该零件数量（件/台）；α——备品率；β——废品率。年生产纲领是设计或修改工艺规程的重要依据，是车间（或工段）设计的基本文件%)%1(mQN231.1.2生产类型及工艺特点生产批量——一次投入戓产出的同一产品或零件的数量式中n——每批中的零件数量；N——年生产纲领规定的零件数量；A——零件应该储备的天数；F——一年中工作日天数。确定生产批量考虑因素FANn满足市场需求（当前需求及可预见未来需求）便于生产组织与安排，保证多品种产品均衡生产产品的制造工作量：大型产品，批量可少些资金投入：批量小，次数多，有利于资金周转制造效率和成本：批量大，可采用先进、专用高效工装241.1.2生产类型及工艺特点零件年生产纲领（件/年）重型机械中型机械轻型机械单件生产小批量生产中批量生产大批量生产大量生产≤5＞5～100＞100～300＞300～1000＞1000生产类型≤20＞20～200＞200～500＞500～5000＞5000≤100＞100～500＞500～5000＞5000～50000＞50000生产类型单件生产批量生产大量生产小批量生产中批量生产大批量生产单件小批生产中批生产大批大量生产生产类型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。生产类型规范251.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。1.1.2生产类型及工艺特点26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下表。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。1.1.2生产类型及工艺特点271.1.2生产类型及工艺特点生产类型单件小批生产中批生产大批大量生产加工对象毛坯制造方法及加工余量机床及布置形式夹具刀具和量具装夹方法装配方法工人技术水平生产率成本工艺文件经常变换木模手工造型，自由锻，毛坯精度低，加工余量大通用机床，机群式排列布置通用夹具，组合夹具通用刀具和量具画线找正，通用夹具配置，调整法，修配法高低高简单工艺过程卡周期性变换部分金属膜、锻模，毛坯精度中等，加工余量中等部分通用、部分专用机床机群式或生产线排列布置专用夹具，可调整夹具刀具和量具部分通用、部分专用部分画线找正，通用或专用夹具少量配置，多数互换装配中中中详细工艺过程卡，关键工序工序卡相对固定不变金属膜、模锻，毛坯精度高，加工余量小专用高效机床，流水线或自动线排列布置专用、高效夹具专用、高效刀具和量具专用、高效夹具互换装配法低高低详细工艺过程卡，工序卡项目不同生产类型工艺特点28计算节拍的公式：t=60Φ/N式中t——节拍，单位为min/件；Φ——机床每年工作时数，单位为h；N——零件生产纲领，单位为件。Φ=cmnη式中c——每天班次（以2计算）；m——每年周数（以50计算）；n——每周一班工作时数（以35计算）；η——设备利用率，一般取0.94～0.96。节拍节拍是指生产每一个零件所规定的时间指标。1.1.2生产类型及工艺特点291.1.3基准基准确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。设计基准在设计图样上所采用的基准定位支座零件301.1.3基准工艺基准在工艺过程中所采用的基准。又可分为：工序基准、定位基准、测量基准与装配基准。支座零件第1工序（车削）311.1.3基准支座零件第2工序（钻孔）321.1.3基准支座零件第3工序（钻、锪4分布孔）331.1.3基准支座零件第4工序（磨内孔、端面）支座零件第5工序（磨外圆、台阶面）34