产品制造的方法

第二节 零件的结构工艺性分析及毛坯选择
•定义——零件结构的工艺性是指所设计的零件在满足 要求的前题下，制造的可行性和经济性。
•功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。
•良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下既能方便 制造，又有较低的制造成本。 •零件结构工艺性的分析，包括零件尺寸和公差的标 注、零件的组成要素和整体结构等方面的分析。
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。
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表3-3。
2. 生产类型的划分
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。 产品品种不固定，每一 品种的产品数量很少，大多 1. 单 件 生 产 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。
4. 制订机械加工工艺规程的原始资料
•产品整套装配图、零件图 •质量标准 •生产纲领、生产类型 •毛坯情况 •本厂现有生产条件 •先进技术、工艺 •有关手册、图册
5. 制订机械加工工艺规程的原则及步骤
（1）机械加工工艺规程制定的原则 1）必须可靠保证零件图纸上所有技术要求的实现：即 保证质量，并要提高工作效率； 2）保证经济上的合理性：即要成本低，消耗要小； 3）保证良好的安全工作条件：尽量减轻工人的劳动强 度，保障生产安全，创造良好的工作环境； 4）要从本厂实际出发：所制订的工艺规程应立足于本 企业实际条件，并具有先进性，尽量采用新工艺、新 技术、新材料。 5）所制订的工艺规程随着实践的检验和工艺技术的发 展与设备的更新，应能不断地修订完善。
3）保证能以较高的生产率加工
①被加工表面形状应尽量简单
图a所示键槽形状 只能用生产率较低的
键槽铣刀加工，
图b所示结构就能
用生产率较高的三面
刃铣刀加工。
②尽量减少加工面积
③尽量减少加工过程的装夹次数
加工图示零件螺孔，需作两次装夹，先钻、攻螺 孔B、C，然后翻身装夹，再钻、攻螺孔A。如果设计 允许，宜将螺孔A改成图左上角的结构。
（2）内容与步骤
1.分析零件图和产品装配图； 2.对零件图和装配图进行工艺审查； 3.由零件生产纲领确定零件生产类型； 4.确定毛坯种类； 5.拟定零件加工工艺路线； 6.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)。 7.确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差； 8.确定各工序的技术要求及检验方法； 9.确定各工序的切削用量和工时定额； 10.编制工艺文件。
序的排列顺序，加工尺寸、公差及技术要求，工艺设
备及工艺措施，切削用量及工时定额等内容。
2. 工艺规程的作用
（1） 指导生产的主要技术文件：
------起生产的指导作用；
（2） 是生产组织和生产管理的依据：
------即生产计划、调度、工人操作和质量检验等 的依据；
（3） 是新建或扩建工厂或车间主要技术资料。
它是以工序为单位，详细说明零件的机械加工工艺过程, 其内容介于工艺流程卡片和工序卡片之间。它用来指导工人 进行生产和帮助车间干部和技术人员掌握整个零件加工过程 的一种主要工艺文件，广泛用于成批生产和单件小批生产中 比较重要的零件或工序。
（2） 机械加工工序卡
它是根据工艺卡片的每一道工序制订的，主要用来具体 指导操作工人进行生产的一种工艺文件。多用于大批大量生 产或成批生产中比较重要的零件。该卡片中附有工序简图， 并详细记载了该工序加工所需的资料，如定位基准选择、工 序尺寸及公差以及机床、刀具、夹具、量具、切削用量和工 时定额等。
机械加工对零件局部结构工艺性的要求举例 1） 便于刀具的趋进和退出： 如边缘孔的钻削
2）保证刀具正常工作
图a所示结构，孔的入口
端和出口端都是斜面或
曲面，钻孔时钻头两个刃
受力不均，容易引偏， 而且钻头也容易损坏，宜改用图b所示结构。 图c所示孔结构，入口是平的，但出口都是曲面 ，宜改用图d所示结构。
三、机械加工工艺规程
1、 定义： 规定产品或零部件制造工艺过程和操作
方法等的工艺文件称为工艺规程。
其中，规定零件机械加工工艺过程和操作方法 等的工艺文件称为机械加工工艺规程。 它是在具体的生产条件下，最合理或较合理的工 艺过程和操作方法，并按规定的形式书写成工艺文件 ，经审批后用来指导生产的。工艺规程中包括各个工
1、审查零件图的完整性： 审查零件图上的尺寸
标注是否完整、结构表达是否清楚。
2、分析技术要求是否合理：
（1） 加工表面的尺寸精度； （2） 主要加工表面的形状精度； （3） 主要加工表面的相互位置精度； （4） 表面质量要求； （5） 热处理要求。
零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙 度的标注，应根据零件的功能经济合理地决定 。过高的要求会增加加工难度，过低的要求会 影响工作性能，两者都是不允许的。
零件是各要素、各尺寸组成的一个整体， 所以更应考虑零件整体结构的工艺性，具体有 以下几点要求：
1）尽量采用标准件、通用件。 2）在满足产品使用性能的条件下，零件图上标注的
尺寸精度等级和表面粗糙度要求应取最经济值。
3）尽量选用切削加工性好的材料。
4）有便于装夹的定位基准和夹紧表面。
5）节省材料，减轻质量。
成 批 生 产
中批生产
大批生产
大量生产
四、节
拍
节拍是指生产每 一个零件所规定的时 间指标。
计算节拍的公式： t=60Φ/N 式中 t——节拍，单位为min/件； （3-2）
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51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。
在装配方面
•便于分解独立装配单元 •便于平行、流水作业 •调整方便、减轻装配劳动 •便于达到装配精度
毛坯的选择
1、 毛坯的种类：
（1） 铸造毛坯：适合做形状复杂零件的毛坯
（2） 锻造毛坯：适合做形状简单零件的毛坯； （3） 型材：适合做轴、平板类零件的毛坯； （4） 焊接毛坯：适合板料、框架类零件的毛坯。
3、审查零件材料选用是否适当：
材料的选择既要满足产品的使用要求，又要考虑产 品成本，尽可能采用常用材料，如45号钢，少用贵重 金属。
4、零件的结构工艺性分析：
（1） 零件结构工艺性： 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。 它包括零件的各个制造过程中的工艺性，有零件结 构的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工等工 艺性。由此可见，零件结构工艺性涉及面很广，具有综 合性，必须全面综合地分析。 在制订机械加工工艺规程时，主要进行零件切削加 工工艺性分析。 （2） 机械加工对零件局部结构工艺性的要求
④尽量减少工作行程次数 ⑤应统一或减少尺寸种类
4） 避免深孔加工： 5） 应外表面联接代替内表面联接：
左图箱体采用内表面联接，加工困难，右图 改用外表面联接，加工容易。 （因外表面加工比内表面加工容易）
6） 零件的结构应与生产类型相适应。
在大批量生产中，图a所示箱体同轴孔系结构是工艺性好 的结构；在单件小批生产中，则认为图b是工艺性好的结构。 这是因为在大批大量生产中采用专用双面组合镗床加工 ，此机床可以从箱体两端向中进给镗孔。采用专用组合镗床， 一次性投资虽然高，但因产量大，分摊到每个零件上的工艺成 本并不多，经济上仍是合理的。
按照规定，属于机械加工工艺规程的有：
1)机械加工工艺过程卡片。
2)机械加工工序卡片。
3)标准零件或典型零件工艺过程卡片。 4)单轴自动车床调整卡片。 5)多轴自动车床调整卡片。 6)机械加工工序操作指导卡片。
7)检验卡片等。
最常用的是：机械加工工艺过程卡片和机械 加工工序卡片。
（1）机械加工工艺过程卡
机械加工工艺过程是指用机械加工方法 （主要是切削加工方法）逐步改变毛坯的形态 （形状、尺寸以及表面质量），使其成为合格 零件所进行的全部过程。 它一般由工序、工步、走刀等不同层次的 单元所组成。
二、生产纲领与生产类型
1. 生产纲领
产品的年生产 纲领就是产品的年 生产量。
零件的年生产纲领按下列公式计算： N=Qn(1+a)(1+b) (3-1) 式中 N——零件的生产纲领，单位为件／年； Q——产品的年产量，单位为台／年； n——每台产品中所含该零件的数量，单位为件／台； a——零件的备品百分率； b——零件的废品百分率。
2、 选择毛坯的原则： （1） 选择原则： 毛坯的形状和尺寸应尽量接近零
件的形状和尺寸，以减少机械加工。
（2） 毛坯选择应考虑的因素：
1） 生产纲领的大小： 对于大批大量生产，应选择高 精度的毛坯制造方法，以减少机械加工，节省材料。 2） 现有生产条件： 要考虑现有的毛坯制造水平和设 备能力。
3、 举例：
各种生产类型的规范
生产类型 单件生产
小批生产
零件的年生产纲领（件/年） 重型机械
<5件 5---100件 100-300件 300-1000件 >1000件
中型机械
<20件 20---200件 200-500件 500-5000件 >5000件
小型机械
<100件 100---200件 500-5000件 5000-50000件 >50000件