仪器制造工艺学

这一概念是1991年美国国防部为解决国防制造能力问题，拟定一个同时 体现工业界和国防部共同利益的中长期制造技术规划框架，提出了“21 世纪制造企业战略”研究报告。报告指出敏捷制造具有如下特征： (1)敏捷制造是信息时代最有竞争力的生产模式 它在全球化的市场竞争中能 以最短的交货期、最经济的方式，按用户需求生产出用户满意的具有竞 争力的产品。 (2)敏捷制造具有灵活的动态组织机构 它能以最快的速度把企业内部和企业 外部不同企业的优势力量集中在一起，形成具有快速响应能力的动态联 盟。因为在企业内部它将多级管理模式变为扁平结构的管理方式，把更 多的决策权下放到项目组；在企业外部，它将企业之间的竞争变为协作， 通过高速网络通信能充分调动、利用分布在世界各地的各种资源，所以 能保证迅速、经济地生产出有竞争力的产品。 (3)敏捷制造采用了先进制造技术 敏捷制造一方面要“快”，另一方面要 “准”，其核心就在于快速地生产出用户满意的产品。因此，敏捷制造 必须在其各个制造环节都采用先进制造技术，例如柔性制造、计算机辅 助管理、企业经营过程重构、计算机辅助质量保证、产品数据管理以及 产品数据交换标准等技术。 (4)敏捷制造必须建立开放的基础结构 因为敏捷制造要把世界范围内的优 势力量集成在一起，所以敏捷制造企业必须采取开放结构，只有这样， 才能把企业的生产经营活动与市场和合作伙伴紧密联系起来，使企业能 在一体化的电子商业环境中生存。
在零件的设计和加工过程中，按不同要求选择的点、线、 面基准是直接影响零件加工工艺性和各表面尺寸，位置精度 的主要因素之一。
例：
2基准分类
按作用和应用场合分类 1）设计基准：设计图纸上所采用的用于确定尺寸起始 位置的那些点、线、面。体现零件设计的基本要求。 2）工艺基准：零件在工艺过程中采用的基准 a.工序基准：在工序图上，用以标定加工表面后位置 的基准称为工序基准。（实际存在或理想几何要素） b.定位基准：工件在机床上或夹具上加工时，用来决 定工件在工序尺寸方向上相对刀具确定位置的点、 线、面。（必须是实际存在的几何要素） 粗基准：加工的最初工序中，只能用毛坯上未经加工 的表面做定位基准 精基准：在以后的工序中，则尽量使用的已加工表面 做定位基准
1.2.1 机械加工工艺过程的组成
加工工艺过程：在生产过程中，改变生产对象的形状、 尺寸、相对位置和物理化学性质使其成为成品或半 成品的过程。 机械加工工艺过程可划分为一系列工序
工序：一个或一组工人在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工艺过程。【不改 变操作者、设备（工作地）和工件的情况下连续完 成的工作】
本课程的地位与性质：本专业重要的学科基础课程。
教材：曲兴华.《仪器制造技术》.北京：机械工业
出版社. 2006年6月 参考教材：郑志达.《仪器制造工艺学》.北京： 机械工业出版社. 1994年5月
第一章 工艺过程基本概念与组成
1.1仪器的生产过程
1.1.1仪器生产过程的主要内容 产品构思与实验：注意先进性、新颖性和实用性 产品设计：注意可制造性 产品制造 产品销售与售后服务：注意市场信息反馈
休息和自然需要时间tx：工作班制内允许的必要的休息时间和生理上自然 需要的时间。
提高劳动生产率的工艺措施
1. 平衡工序单件时间。 2. 缩短单件时间：包括缩短基本时间、辅助时间、服务时 间、准备结束时间等。
工艺方案的技术经济分析
1. 计算分析技术经济指标 如： 每台仪器生产所需的劳动量 （工时）、每台生产设备的产量、材料消耗、动力消耗等。 2. 对不同工艺方案进行工艺成本的分析和比较
动作：工艺过程最小单位。如一次进给中可以有开车、 送进、停车、退刀等各种动作。
工步1 工步2 两次行程
1.装卸工位 2.预钻孔 3.钻孔 4.扩孔 5.粗铰孔 6.精铰孔
工序如下：
1. 钻中心孔
2. 粗车 3. 精车 4. 铣键槽 5. 精磨 6. 去毛刺
课堂讨论
写出小批生产图例所示螺钉零件的机械加工工艺过 程（工序、安装、工步、走刀、工位），工件的毛 坯为圆棒料。注意工艺路线可以有多种！
课程要点与要求：
1. 了解仪器开发过程，掌握仪器制造工艺过程的基本 概念及工艺组成；学会分析工艺基准并掌握工艺基 准的选择原则；了解六点定位原理和夹具结构。 2. 全面掌握加工精度与加工表面质量的有关概念，学 会分析影响加工精度和表面质量的因素并找到控制 方法。 3. 了解仪器仪表零件的常用材料特性及其选用原则。 4. 了解并尽可能掌握几种典型的精密制造技术和特种 加工技术。 5. 了解常用装配方法并学会选用，掌握尺寸链的计算 方法。
各工序内容及采用的机床和工艺装备 工件的检验项目和检验方法等 参见图1－4
2.制定工艺规程的原则
满足生产纲领，与生产类型相适应
保证零件的加工质量，达到图样上各种技术指标
使工艺过程有较高的生产率和较好的经济性 减轻劳动强度，保证安全生产，创造文明劳动条件
3. 工艺规程的作用
按它组织和生产能做到科学衔接，实现优质、高产 和低消耗 它是生产准备和计划调度的主要依据
坯的形状、尺寸和表面质量，使之成为零件的过程。
热处理工艺过程：对机器零件的半成品通过各种热处
理方法，直接改变他们材料性质和材料的机械性能的过 程。
装配工艺过程：按规定的技术要求，将零件或部件进行
配合和连接，使之成为成品或半成品的工艺过程。 返回
1.1.2 仪器的开发过程
1.仪器开发的必要性 2.仪器开发的内容 3.仪器开发的途径 4.仪器开发的实施
生产成本：制造一个零件或一台产品所消耗费用的总和。 工艺成本：制造一个零件或一台产品所消耗的、与工艺过程直接有关的 费用的总和。包括可变费用V（如：材料费、工人工资、电费、通用机 床和通用夹具费用等）和不可变费用S（如：专用机床和专用夹具费用 等）。年工艺成本E=S+VN 最佳生产纲领
1.3基准
1 基准：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系 所依据的那些点、线、面。
3. 生产与工艺系统
工艺系统：机床+刀具+工件
生产系统
决 策 管 理 子 系 统 设 计 技 术 子 系 统 生 产 计 划 子 系 统 物 资 供 应 子 系 统 产 品 销 售 子 系 统 人 事 教 育 子 系 统 成 本 财 务 子 系 统 制造 过程 及辅 助生 产子 系统
敏捷制造是作为替代大量生产的一种新型制造 模式， 是一种新的制造战略。敏捷制造技术的操作 方式为：某供应商或企业获得用户需要某种商品的 信息后，立刻为其提供产品构成软件，让其自选设 计和选择产品的外观等，由用户选择，用户满意了 就组织采购和生产。产品形成了，联盟即解体。其 核心是建立一种对用户需求作出 灵敏快速反应的市 场机制，这种作为替代传统产业生产模式的一种新 型制造技术，预示着21世纪新的生产与管理战略已 经开始形成。敏捷制造技术使汽车工业、机械工业、 化学工业等传统产业的生产方式 在未来的世纪中变 得更“灵活”。其特点是着眼于各种规模的模块化 组合和企业间合作生产，发挥众多特长企业的优势 来适应变化多端的市场需求，以体现灵活性和快捷 性。
前一工序的公差
前一工序的表面粗糙度和表面缺陷度 前一工序各表面间相互位置的空间偏差
本工序的装夹误差
确定工序余量的方法：
分析计算法： 大批量生产中的重要工序 经验估算法：类比法 单件小批量
1.2.5 时间定额与技术经济分析
时间定额：完成某一工序所规定的时间（单件生产时间）
注：时间定额用单件生产时间计算。为保证生产线的节拍一致， 并保证工艺过程按需要的生产率进行，应保证按零件的年生产纲 领计算的单件工时tp与按照工艺规程确定的工序单件时间td相等， 即 t t
1.2.2 生产类型 生产规模是影响工艺规程的重要因素，根据生产规 模的大小（即生产纲领），可分为三种生产类型
产品 数量 单件小 批量 成批生 产 少 中 加工 对象 经常 变 周期 性变 换 固定 不变 机床 设备 万能 设备 专用 万能 设备 专用 设备 自动 生产 线 夹具 通用夹 具 专用和 特种夹 具 高效专 用和特 种夹具 工人技 术要求 高 中 生产 率 低 中 成 本 高 中 工艺过程要求 简单工艺过程 除了较详细工艺过 程外，对重要零件 关键工序有详细说 明 详细工艺工程和各 种工艺文件
1.1.3 生产的组织形式
1.制造活动的定义 生产是将各种生产要素的输入转变为产品输出的过程。
生产对象 生产劳动 生产资料 生产信息
仪器的制造活动
能量 原材料 或毛坯 控制 制造过程 制造 信息 零件和 产品
2. 生产的组织方式
1）生产全部零部件、组装机器 2）生产一部分关键的零部件，其余由其他企业供应 3）完全不生产零部件，自己只负责设计、装配和销售 敏捷制造（ Agile Manufacturing）
进行准备工作：原材料和毛坯的供应，机床的调整，夹 具、量具等专用工艺装备的设计和制造，劳动力组织，生产 作业计划编排
是新建和扩建工厂、车间的基本技术文件
确定生产所需机床的种类和数量，工厂车间的面积，生 产工人的工种等。
4. 制定工艺规程的步骤
1）研究产品样图，进行工艺分析 2）计算生产纲领，确定生产类型 3）选择毛坯 4）拟定工艺路线 5）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差 6）确定工艺装备 7）确定各主要工序技术要求及检验方法 8）确定工序的切削用量和时间定额 9）填写工艺文件
生产过程： 指原料到制成产品之间的全过程。
包括：原材料的运输和保存、生产技术准备工作、 毛坯制造、零件加工、部件和整机的装配、检验、包装 等。
铸造、锻造、冲压或焊接工艺过程： 由原料经浇铸、
锻造、冲压或焊接而分别成为铸件、锻件、冲压件或焊 接件的过程。
机械加工工艺过程：采用机械加工的方法直接改变毛
例： 一个工人在一台车床上完成车外圆、端面、螺纹 一组工人刮研一台机床导轨 一组工人在对一批零件去毛刺