制造工程基础-第5章+机械加工工艺规程制订

第五章机械加工工艺规程制订机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。

生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。

因此，机械加工工艺规程设计是一项重酬而又严肃的工作。

它要求设计者必须具备丰富的生产实践经验和广博的机械制造工艺基础理论知识。

本章内容：v工艺规程设计的内容和基本要求v工件的定位原理v定位基准及选择v定位基准及选择v工艺路线的制订v工艺方案的比较与技术经济分析第一节工艺规程设计的内容和基本要求1. 机械产品生产过程与机械加工工艺过程机械产品生产过程是指从原材料到该机械产品出厂的全部劳动过程。

它既既包括毛坯的制造、机械加工、热处理、装配、检验、试车、油漆等主要劳动过程，还包括包装、储存和运输等辅助劳动过程。

机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分。

是对机械产品中的零件采用各种加工方法（例如：切削加工、磨削加工、电加工、超声加工、电子束及离子束加工等）直接改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度及力学物理性能。

使之成为合格零件的全部劳动过程。

2.机械加工工艺过程的组成为能具体确切地说明工艺过程，一般将机械加工工艺过程分为工序、安装、工位、工步和走刀。

a. 工序机械加工工艺中的工序是指：一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分加工过程。

根据这一定义，只要工人、工作地点、工作对象（工件）之一发生变化或不是连续完成，应成为另一个工序。

因此，同一个零件，同样的加工内容可以有不同的工序安排。

如图所示阶梯轴零件的加工内容为：v加工小端面v对小端面钻中心孔v加工大端面v对大端面钻中心孔v车大端外圆v对大端倒圆v车小端外圆v对小端倒圆v铣键槽v去毛刺这些加工内容可以安排在2个工序中完成，也可以安排在4个工序中完成，还可以有其它安排。

铣床铣键槽，手工去毛刺2车床加工小端面，对小端面钻中心孔，粗车小端外圆，对小端倒角；加工大端面，对大端面钻中心孔，粗车大端面外圆，对大端倒角；精车外圆1设备工序内容工序2个工序安排方案：4个工序安排方案：铣床铣键槽，手工去毛刺4车床精车外圆3车床加工大端面，对大端钻中心孔，粗车大端外圆，对大端倒角2车床加工小端面，对小端钻中心孔，粗车小端外圆，对小端倒角1设备工序内容工序工序安排和工序数目的确定与零件的技术要求、零件的数量和现有工艺条件有关。

b. 安装在同一个工序中，工件每定位和夹紧一次所完成的那部分加工称为一个安装。

在一个工序中，工件可能只需要安装一次，也可能需要安装几次。

在阶梯轴的2个工序安装方案中，工序1需4次定位和夹紧，才能完成全部工序内容，因此该工序共有4个安装；而工序2是在一次定位和夹紧下完成全部工序内容，故该工序只有一个安装。

如下表：铣床铣键槽，手工去毛刺12粗车小端外圆4精车大端外圆3车大端面，钻大端中心孔。

粗车大端外圆，倒角2车床车小端面，钻小端中心孔。

粗车小端外圆，倒角11设备安装内容安装号工序号c. 工位在工件的一次安装中，通过分度（或移位）装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，我们把每一个加工位置上所完成的工艺过程称为工位。

在一个安装中，可能只有一个工位，也可能城西有几个工位。

如参考书中图7-2，是通过立轴式回转工作台使工件变换加工位置的例子。

在该例中，共有4个工位，依次为装缷工件、钻孔、扩孔和铰孔，实现了在一次安装中进行钻孔、扩孔和铰孔加工。

可以看出，如果一个工序只有一个安装，并且该安装中只有一个工位，则工序内容就是安装内容，同时也就是工位内容。

d. 工步在一个工位中，加工表面、切削刀具、切削和进给量都不变的情况下所完成的加工、称为一个工步。

如图7-3是立轴转塔床回转刀架示意图。

若有几把刀具同时参与切削，该工步称为复合工步。

如参考书中图7-4～图7-7.e. 走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。

一个工步可包括一次或数次走刀。

当需要切去的金属层很厚，不能在一次走刀下切完，则需分几次走刀。

走刀是构成工艺过程的最小单元。

3. 生产类型与机械加工工艺规程用工艺文件规定的机械加工工艺过程，称为机械加工工艺规程。

机械加工工艺规程的详细程度与生产类型有关，不同的生产类型由产品的生产纲领即年产量来区别。

1）生产纲领产品的生产纲领就是年生产量。

生产纲领及生产类型与工艺过程的关系十分密切，生产纲领不同，生产规模也不同，工艺过程的特点为也相应而异。

零件的生产纲领通常按下式计算：=++（7-1）N Qnαβ(1)式中N——零件的生产纲领，件/年；Q——产品的年产量，台/年；n——每台产品中，该零件的数量，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。

2）生产类型机械制造业的生产类型一般分为三类即大量生产，成批生产和单件生产。

其中，成批生产又可分为大批生产，中批生产和小批生产。

显然，产量愈大，生产专业化程度应该愈高。

下表按重型机械、中型机械和轻型机械的年生产量列出了不同的生产类型的规范，可供编制工艺规程时参考。

≤100＞100～500＞500～5000＞5000～50 000＞50 000≤20＞20～200＞200～500＞500～5000＞5000≤5＞5～100＞100～300＞300～1000＞1000单件生产小批生产中批生产大批生产大量生产轻型机械中型机械重型机械零件的年生产纲领（件/年）生产类型从表中可以看出，生产类型的划分一方面要考虑生产纲领即年产量；另一方面还必须考虑产品本身的大小和结构的复杂性。

从工艺特点上看，单件生产其产品数量少，每年产品的种类、规格较多，是根据定货单位的要求确定的，多数产品只能单个生产，大多数工作地的加工对象是经常改变的，很少重复。

成批生产其产品数量较多，每年产品的结构和规格可以预先确定，而且在某一段时间内是比较固定的，生产可以分批进行，大部分工作地的加工对象是周期轮换的。

大量生产其产品数量很大，产品的结构和规格比较固定，产品可以连续进行，大部分工作的加工对象是单一不变的。

如参考书中310页表7-5，三种生产类型的工艺特点。

3）机械加工工艺规程的作用a. 生产的计划、调度，工人的操作，质量检查等都是以机械加工工艺规程为依据，一切生产人员都不得随意违反机械加工工艺规程。

b. 生产准备工作（包括技术准备工作）离不开机械加工工艺规程。

c. 除单件小批生产以外，在中批或大批大量生产中要新建或扩建车间（或工段），其原始依据也是机械加工工艺规程。

根据机械加工工艺规程确定机床的种类和数量，确定机床的布置和动力配置，确定生产面积和工人的数量等。

4）机械加工工艺规程的格式械加工工艺规程被填写成表格（卡片）的形式。

在我国各机械制造厂使用的机械加工工艺规程的形式不尽不致，但是其基本内容是相同的。

在单件生产中，一般只编写简单的机械加工工艺过程卡片（参见参考书中表7-6）；在中批生产中，多采用机械加工工艺卡片（参见表7-7）；在大批大量生产中，则要求有详细和完整的工艺文件，要求各工序都要有机械加工工序卡（参见表7-8）；对半自动及自动机床，则要求有机床调整卡，对检验工序则要求有检验工序卡等。

4. 机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容制订机械加工工艺规程是工艺准备中最重要的一项工作。

其主要内容和顺序包括以下几方面。

1）制订机械加工工艺规程的原始资料①工作图，包括必要的装配图；②零件的生产纲领和生产类型；③毛坯的生产条件和供应条件；④本厂的生产条件；⑤各有关手册、标准和指导性文件。

2）设计机械加工工艺规程的步骤和内容①阅读装配图和零件图；②工艺审查；③或确定毛坯；④拟定机械加工工艺中线；⑤确定满足和工序要求的工艺装备（包括机床、夹具、和量具等），对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体设计任务书；⑥确定各工序的技术要求和检验方法；⑦确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差；⑧确定切削用量；⑨确定时间定额；⑩赶写工艺文件。

第二节工件的定位原理1. 六点定位原理一个物体在空间可以有6个独立的运动，如图4-7所示的长方体，它在直角坐标系oxyz 中可以有3个平移运动和3个转动。

3个平移运动分别是沿x,y,z 轴的平移运动，记为，，；三个转动分别是绕x,y,z 轴的转动，记为，，；习惯上把上述6个独立运动称作6个自由度。

如果采取一定的约束措施，削除物体的6个自由度，则物体被完全定位。

如图4-8（a ）的长方体工件定位时，可以在其底面布置3个不共线的约束点1,2,3；在侧面布置两个约束点4,5 ，并在端面布置一个约束点6，则约束点1,2,3可以限制，和三个自由度；约束点4,5可以限制和两个自由度；约束点6可以限制一个自由度。

这就完全限制了长方体的6个自由度。

X r Y r Z r X ))Y )Z Z r X ))Y Y r )Z X r在实际应用中，常把接触面积很小的支承钉看作是约束点，即按上述位置布置6个支承钉，可限制长方体工件的6个自由度（图4-8（b））。

采用6个按一定规则布置的约束点，可以限制工件的6个自由度，实现完全定位，称为六点定位原理。

2. 典型定位元件及限制的自由度由于工件的形状是千变万化的，用于代替约束点的定位元件的各类也很多，除了支承钉以外，常用的还有：支承板、长销、短销、长V形块、短V形块，长定位套、短定位套、固定锥销、浮动锥销等。

直接分析这些定位元件可以限制哪几个自由度以及分析它们的组合限制自由度的情况，对研究定位问题有更实际的意义。

如参考书中表4-2的分析结果。

v2. 典型定位元件及限制的自由度v由于工件的形状是千变万化的，用于代替约束点的定位元件的各类也很多，除了支承钉以外，常用的还有：支承板、长销、短销、长V形块、短V形块，长定位套、短定位套、固定锥销、浮动锥销等。

v直接分析这些定位元件可以限制哪几个自由度以及分析它们的组合限制自由度的情况，对研究定位问题有更实际的意义。

如参考书中表4-2的分析结果。

3. 完全定位和不完全定位根据工件加工面的位置度（包括位置尺寸）要求，有时需要限制6个自由度，有时仅需要限制1个或几个（少于6个）自由度。

前者称为完全定位，后都称为不守完全定位。

如图4-9中列举的6种情况：图a 球体铣平面需限制z 方向的移动自由度（）；图b 要求在球体上钻通孔，需要限制（和）2个自由度。

图c 要求在长方体上通铣平面，需限制（、和）3个自由度。

图d 要求在圆轴上通铣键槽，需限制（除和）4个自由度。

图e 要求在长方体上通铣槽，需限制（除）5个自由度。

图f 要求在长方体上铣不通槽，需限制6个自由度。

Z rX r Y rZ r X ))Y Y r )Y Y r Xr有时为了使定位元件帮助承受切削力、夹紧力或为了保证一批工件的长度一致，常常对无位置要求的自由度也加以限制。