機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)

—山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院

王志

2022/12/182

工藝—加工的藝術(shù)目標(biāo)—優(yōu)質(zhì)、高效、低耗

機(jī)械制造工藝為本第一講機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂介紹機(jī)械加工工藝規(guī)程的基本概念及其制定的原理、原則、方法步驟及有關(guān)計(jì)算。2022/12/184主要內(nèi)容基本概念毛坯的確定零件的結(jié)構(gòu)工藝性定位基準(zhǔn)的選擇工藝路線的擬定工藝尺寸鏈2022/12/185第一節(jié)基本概念

一、生產(chǎn)過程和生產(chǎn)系統(tǒng)（一）生產(chǎn)過程從原材料進(jìn)貨到制成的產(chǎn)品投入市場(chǎng)，其中所以勞動(dòng)過程的總和。（二）生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)可看成是一個(gè)具有輸入和輸出的生產(chǎn)系統(tǒng)。信息流、物質(zhì)流、能量流2022/12/186制造過程中，原材料、毛坯，加工中的半成品、零部件及產(chǎn)品整機(jī)形成了物質(zhì)流；產(chǎn)品裝配圖、零部件圖、各種工藝文件、CAD軟件、CAM軟件、產(chǎn)品的定單、生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃等形成了信息流；電能、機(jī)械能、熱能等形成了能量流。2022/12/187生產(chǎn)系統(tǒng)圖原料或毛坯存儲(chǔ)運(yùn)輸制造檢驗(yàn)成品信息系統(tǒng)能源能量系統(tǒng)物質(zhì)流信息流能量流2022/12/188二、工藝過程在生產(chǎn)過程中，改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使之成為成品或半成品的過程。鑄造、鍛造、沖壓或焊接工藝過程熱處理工藝過程機(jī)械加工工藝過程裝配工藝過程2022/12/189機(jī)械加工工藝過程機(jī)械加工工藝過程（以下簡(jiǎn)稱加工過程）—是指用機(jī)械加工的方法直接改變毛坯的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等使之成為合格零件的工藝過程。從廣義上來說電加工、超聲波加工、電子束離子束等加工也屬于加工過程。2022/12/1810二、機(jī)械加工工藝過程的組成通常零件的加工過程是由若干個(gè)按順序排列的工序組成的。工序是加工過程的基本組成單元。工序又可分為一個(gè)或若干個(gè)安裝、工位、工步或走刀。2022/12/7111.工序序一個(gè)（或一組組）工人，在一個(gè)工工作地對(duì)同一個(gè)個(gè)工件（或同時(shí)時(shí)對(duì)幾個(gè)個(gè)工件））所連續(xù)完完成的那那一部分分工藝過過程稱為為工序。。操作者、、工作地地點(diǎn)、加加工對(duì)象象和內(nèi)容容，是工工序的三三個(gè)重要要決定因因素。改改變其中中之一，，工序則則產(chǎn)生變變化！2022/12/712小軸的工工序工序號(hào)工序內(nèi)容設(shè)備1銑端面，打中心孔銑端面打中心孔機(jī)床2車大外圓及倒角車床3車小外圓及倒角車床4銑鍵槽銑床5去毛刺鉗工臺(tái)2022/12/713表1單單件小批批生產(chǎn)工工藝過程程表2大大批量生生產(chǎn)工藝藝過程單件加工工與大量量加工2022/12/714銑端面打打中心孔孔大量生產(chǎn)產(chǎn)的場(chǎng)合合，采用用專用機(jī)機(jī)床。2022/12/7152．安安裝工件經(jīng)經(jīng)一次次裝夾夾（定定位夾夾緊））后所所完成成的那那一部部分工工序稱稱為安安裝。。2022/12/7163．工工位工件在在一次裝裝夾工工件后后，工件件與夾夾具或或設(shè)備備的可可動(dòng)部部分一一起相相對(duì)刀刀具或或設(shè)備備的固固定部部分所所占據(jù)據(jù)的每一個(gè)個(gè)位置置所完完成的的加工工，稱為為工位位。在某一一工序序中，，有時(shí)時(shí)為了了減少少由于于多次次裝夾夾而帶帶來的的誤差差及輔輔助時(shí)時(shí)間損損失，，往往往采用用轉(zhuǎn)位位(或或移位位)式式工作作臺(tái)或或夾具具，不不須重重新裝裝夾工工件而而能改改變工工件位位置，，以加加工不不同表表面。。2022/12/717工位的例子子如圖所示為為利用回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)工作臺(tái)在在一次安裝裝中順次完完成裝卸工工件、鉆孔孔、擴(kuò)孔和和鉸孔四個(gè)個(gè)工位的示示意圖。2022/12/7184．工步在加工表面、、加工工具具、切削用用量（不包包括背吃刀刀量）不變的情況況下，所完完成的那一一部分工序序內(nèi)容，稱稱為一個(gè)工工步。如果上述項(xiàng)項(xiàng)目中有一一項(xiàng)改變，，就成為另另一工步。。2022/12/719工步例2022/12/720復(fù)合工步為了提高生生產(chǎn)效率，，采用幾把把刀具或一一把復(fù)合刀刀具同時(shí)加加工—個(gè)或幾個(gè)表表面可算作作一個(gè)工步步，稱為復(fù)合工步。2022/12/721轉(zhuǎn)塔車床工工步在多刀車床床、轉(zhuǎn)塔車車床的加工工中經(jīng)常有有這種情況況。在工藝文件件上，復(fù)合合工步也視視為一個(gè)工工步。2022/12/7225．走刀（（進(jìn)給）有些工步，，由于余量量較大或其其它原因，，需要用同同一刀具，，以同一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和進(jìn)給給量，對(duì)同同一位置的的表面進(jìn)行行多次切削削，這樣，，刀具對(duì)工工件的每一一次切削就就稱為一次次走刀。2022/12/723工序、安裝裝、工位、、工步和走走刀之間的的關(guān)系如下下：2022/12/724三、生產(chǎn)產(chǎn)綱領(lǐng)、、生產(chǎn)類類型及其其工藝特特征生產(chǎn)綱領(lǐng)領(lǐng)：指包括備備品與廢廢品在內(nèi)內(nèi)的年產(chǎn)產(chǎn)量。機(jī)器零件件的年生生產(chǎn)綱領(lǐng)領(lǐng)：式中N—零件的年年產(chǎn)量（（件/年）；Q—產(chǎn)品的年年產(chǎn)量（（臺(tái)/年）；n—每臺(tái)產(chǎn)品品中該零零件的數(shù)數(shù)量（件件/臺(tái)）；α—備品率；；β—廢品率。。2022/12/725生產(chǎn)類型型單件生產(chǎn)產(chǎn)：成批生產(chǎn)產(chǎn)：小批批、中批批、大批批生產(chǎn)大量生產(chǎn)產(chǎn)：根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)綱領(lǐng)的的大小和和產(chǎn)品大大小以及及產(chǎn)品結(jié)結(jié)構(gòu)的復(fù)復(fù)雜程度度，產(chǎn)品品制造過過程可分分為三種種生產(chǎn)類類型：2022/12/726單件生產(chǎn)產(chǎn)單個(gè)的生生產(chǎn)不同同結(jié)構(gòu)、、尺寸的的產(chǎn)品，，且很少少重復(fù)或或完全不不重復(fù)，，這種生生產(chǎn)稱為為單件生生產(chǎn)。如機(jī)械配配件加工工、專用用設(shè)備制制造、新新產(chǎn)品試試制等都都是屬于于單件生生產(chǎn)。目前訂單單式組織織生產(chǎn)的的結(jié)果，，單件生生產(chǎn)方式式成為普普遍的生生產(chǎn)方式式！2022/12/727成批生產(chǎn)產(chǎn)成批的制制造相同同產(chǎn)品，，并且是是周期性性的重復(fù)復(fù)生產(chǎn)，，這種生生產(chǎn)稱為為成批生生產(chǎn)。如機(jī)床制制造等多多屬于成成批生產(chǎn)產(chǎn)。同一產(chǎn)品品(或零零件)每每批投入入生產(chǎn)的的數(shù)量稱稱為批量量。根據(jù)產(chǎn)品品的特征征及批量量的大小小，成批批生產(chǎn)又又可分為為：小批生產(chǎn)產(chǎn)、中批生產(chǎn)產(chǎn)和大批生產(chǎn)產(chǎn)。小批生產(chǎn)產(chǎn)工藝過過程的特特點(diǎn)與單單件生產(chǎn)產(chǎn)相似。。2022/12/728大量生產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)數(shù)量很大大，大多多數(shù)的工工作一直直按照一一定節(jié)拍拍進(jìn)行同同一種零零件的某某一道工工序的加加工，這這種生產(chǎn)產(chǎn)稱為大大量生產(chǎn)產(chǎn)。如手表、、洗衣機(jī)機(jī)、自行行車、摩摩托車、、縫紉機(jī)機(jī)、汽車車等的生生產(chǎn)。2022/12/729生產(chǎn)量的的大小是是區(qū)分生生產(chǎn)類型型的一項(xiàng)項(xiàng)重要指指標(biāo)2022/12/730各種生產(chǎn)產(chǎn)類型的的工藝特特征

類型特點(diǎn)單件生產(chǎn)成批生產(chǎn)大量生產(chǎn)加工對(duì)象經(jīng)常變換周期性變換固定不變毛坯木模造型、自由鍛金屬模造型、模鍛金屬模機(jī)器造型、模鍛機(jī)床設(shè)備通用設(shè)備、數(shù)控設(shè)備通用、專門及部分專用設(shè)備專用、自動(dòng)設(shè)備及自動(dòng)線機(jī)床布局按機(jī)群式布置按零件類別、按工段排列按流水線或自動(dòng)線排列夾具通用或組合夾具專用夾具高效率的專用夾具刀具量具通用刀具和量具專用或通用刀具量具專用刀具量具、自動(dòng)測(cè)量裝配方法零件不互換，鉗工修配多數(shù)互換，部分試配或修配全部呼喚或分組互換生產(chǎn)周期不一定周期重復(fù)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)生產(chǎn)率低，用數(shù)控機(jī)床可提高中等高成本高中等低工人技術(shù)高中等一般工藝文件簡(jiǎn)單比較詳細(xì)詳細(xì)編制2022/12/731四、機(jī)械械加工工工藝規(guī)程程機(jī)械加工工工藝規(guī)規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品品或零部部件機(jī)械械加工工工藝過程程和操作作方法的工藝文文件。工藝規(guī)程程：以文件的的形式確確定下來來的工藝藝過程。2022/12/732機(jī)械加工工工藝規(guī)規(guī)程的作作用工藝規(guī)程程是指導(dǎo)導(dǎo)生產(chǎn)的的主要技技術(shù)文件件工藝規(guī)程程是生產(chǎn)產(chǎn)組織和和管理工工作的基基本依據(jù)據(jù)工藝規(guī)程程是新建建或擴(kuò)建建工廠或或車間的的基本資資料加工工藝藝規(guī)程是是機(jī)械制制造企業(yè)業(yè)最重要要的技術(shù)術(shù)文件之之一。機(jī)械加工工工藝規(guī)規(guī)程的格格式機(jī)械加工工工藝過過程卡片片機(jī)械加工工工藝卡卡片機(jī)械加工工工序卡卡片2022/12/734機(jī)械加工工工藝過過程卡片片樣式2022/12/735機(jī)械加工工工藝過過程卡片片實(shí)例2022/12/736機(jī)械加工工工藝卡卡片樣式式2022/12/737機(jī)械加工工工序卡卡片樣式式2022/12/738機(jī)械加工工工序卡卡片實(shí)例例2022/12/739盤零件加工工工序卡片片實(shí)例五、制定機(jī)機(jī)械加工工工藝規(guī)程的的要求與步步驟2022/12/741機(jī)械加工工工藝規(guī)程的的基本要求求制定加工工工藝規(guī)程，，要確保零零件的加工工質(zhì)量，可可靠地達(dá)到到產(chǎn)品圖紙紙所提出的的全部技術(shù)術(shù)要求；要有合理的的生產(chǎn)率，，要能節(jié)約約原材料，，減少工時(shí)時(shí)消耗，降降低成本。。此外，還應(yīng)應(yīng)盡量減輕輕工人的勞勞動(dòng)強(qiáng)度，，保證安全全及良好的的工作條件件。2022/12/742制定工藝規(guī)規(guī)程所需要要的原始資資料（1）產(chǎn)品品的零件圖圖以及該零零件所在部部件或總成成的裝配圖圖。（2）產(chǎn)品品質(zhì)量的驗(yàn)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。。（3）產(chǎn)品品的年產(chǎn)量量計(jì)劃。（4）工廠廠現(xiàn)有生產(chǎn)產(chǎn)條件。如如毛坯的制制造能力，，現(xiàn)有加工工設(shè)備、工工藝裝備及及使用狀況況，專用設(shè)設(shè)備、工裝裝的制造能能力及工人人的技術(shù)水水平等。（5）有關(guān)關(guān)手冊(cè)、標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)及指導(dǎo)導(dǎo)性文件。。如機(jī)械加加工工藝手手冊(cè)、時(shí)間間定額手冊(cè)冊(cè)、機(jī)床夾夾具設(shè)計(jì)手手冊(cè)、公差差技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，以及國(guó)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)進(jìn)工藝、生生產(chǎn)技術(shù)發(fā)發(fā)展?fàn)顩r等等方面的資資料。2022/12/743制定加工工工藝規(guī)程的的步驟及主主要內(nèi)容（1）分析析產(chǎn)品的零零件圖及裝裝配圖，了了解產(chǎn)品的的工作原理理和所加工工零件在整整個(gè)機(jī)器中中的作用，，分析零件件圖的加工工要求、結(jié)結(jié)構(gòu)工藝性性，檢驗(yàn)圖圖樣的完整整性。（2）根據(jù)據(jù)零件的生生產(chǎn)綱領(lǐng)及及零件的結(jié)結(jié)構(gòu)大小、、復(fù)雜程度度確定生產(chǎn)產(chǎn)類型。（3）選擇擇和確定毛毛坯及其制制造方式。。（4）擬定定工藝方案案是制定機(jī)機(jī)械加工工工藝規(guī)程時(shí)時(shí)定性分析析的核心內(nèi)內(nèi)容。其中中包括：①選擇擇定位基準(zhǔn)準(zhǔn)。②②確定定定位、夾緊緊方法。③確定定各個(gè)表面面的加工方方法如孔、、平面、外外圓等表面面的加工。。④確定定工序的集集中和分散散。⑤⑤安排加工工順序。一般需要要提出幾種種方案進(jìn)行行分析比較較，從中選選出最優(yōu)的的方案。2022/12/744（5）確定定各工序所所采用的設(shè)設(shè)備：包括括通用機(jī)械械和專用機(jī)機(jī)械械的選定定。（6）選擇擇工藝裝備備：即確定定各個(gè)工序序所需要的的刀具、夾夾具、量具具和輔具。。（7）確定定各主要工工序的技術(shù)術(shù)檢驗(yàn)要求求以及檢驗(yàn)驗(yàn)方法。（8）確定定各工序的的加工余量量、工序尺尺寸及公差差。（9）確定定切削用量量，制定工工時(shí)定額。。（10）評(píng)評(píng)價(jià)各種工工藝方案，，最后選定定最佳工藝藝路線。（11）填填寫工藝文文件。第二節(jié)零零件加工工工藝性分分析與毛坯坯的選擇制定工工藝藝規(guī)程的十十分重要的的和最基本本的一步！?。ㄒ唬?duì)零零件進(jìn)行工工藝性審查查對(duì)零件進(jìn)行行工藝性審審查，除了了檢查尺寸寸、視圖以以及技術(shù)條條件是否完完整外，還還應(yīng)有以下下幾方面內(nèi)內(nèi)容：2022/12/747分析零零件技技術(shù)要要求及及其合合理性性，提提出必必要的的改進(jìn)進(jìn)意見見（1））加工工表面面本身身的要要求(尺寸寸精度度、形形狀和和粗糙糙度)：據(jù)據(jù)其選選擇加加工方方法、、加工工步序序。（2））表面面之間間的相相對(duì)位位置精精度(包括括位置置尺寸寸、位位置精精度)：與與基準(zhǔn)準(zhǔn)的選選擇有有關(guān)。。（3））表面面質(zhì)量量及鍍鍍層要要求：：涉及及選材材及熱熱處理理工藝藝的確確定。。（4））其他他要求求：如如等重重、平平衡、、探傷傷等。。同時(shí)時(shí)，還還要審審查材材料選選用是是否恰恰當(dāng)、、技術(shù)術(shù)要求求是否否合理理。過過高的的精度度要求求、粗粗糙度度以及及其他他要求求，會(huì)會(huì)使工工藝過過程復(fù)復(fù)雜化化，加加工困困難，，成本本增加加。2022/12/748審查零件結(jié)結(jié)構(gòu)的的工藝藝性良好的的工藝藝性：：便于于機(jī)械械加工工。工藝性性分析析的內(nèi)內(nèi)容除除了審審查零零件圖圖上視視圖、、尺寸寸、公公差是是否齊齊全、、正確確之外外，主主要是是審查查零件件的結(jié)結(jié)構(gòu)工工藝性性。所謂零件結(jié)結(jié)構(gòu)工工藝性性是指所所設(shè)計(jì)計(jì)的零零件在在滿足足使用用要求求的前前提下下，制制造的的可行行性和和經(jīng)濟(jì)濟(jì)性。。有時(shí)功功能完完全相相同而而結(jié)構(gòu)構(gòu)工藝藝性不不同的的零件件其制制造方方法與與制造造成本本往往往相差差很大大。2022/12/7491.合合理理標(biāo)注注尺寸寸(1)零件件圖上上重要要尺寸寸應(yīng)直直接標(biāo)標(biāo)注，，在加加工時(shí)時(shí)盡量量使工工藝基基準(zhǔn)與與設(shè)計(jì)計(jì)基準(zhǔn)準(zhǔn)重合合，符符合尺尺寸鏈鏈最短短的原原則。。如中活活塞環(huán)環(huán)槽的的尺寸寸為重重要尺尺寸，，其寬寬度應(yīng)應(yīng)該直直接注注出。。2022/12/750(2)零件件圖上上標(biāo)注注的尺尺寸應(yīng)應(yīng)便于于測(cè)量量，不不要從從軸線線、中中心線線、假假想平平面等等難以以測(cè)量量的基基準(zhǔn)標(biāo)標(biāo)注尺尺寸。。(3)零件件圖上上的尺尺寸不不應(yīng)標(biāo)標(biāo)注成成封閉閉式，，以免免產(chǎn)生生矛盾盾。2022/12/751(4)零件件的自自由尺尺寸，，應(yīng)按按加工工順序序盡量量從工工藝基基準(zhǔn)注注出。。(5)零件件所有有加工工表面面與非非加工工面之之間只只標(biāo)注注一個(gè)個(gè)聯(lián)系系尺寸寸。如圖齒齒輪軸軸，圖圖a標(biāo)注方方法大大部分分尺寸寸要換換算，，不能能直接接測(cè)量量。圖圖b標(biāo)注方方式，，與加加工順順序一一致，，便于于加工工測(cè)量量。2022/12/7522.零零件件結(jié)構(gòu)構(gòu)便于于加工工，有有利于于達(dá)到到所要要求的的加工工質(zhì)量量。(1)合理理確定定零件件的加加工精精度與與表面面質(zhì)量量加加工精精度定定得過過高會(huì)會(huì)增加加工序序，增增加制制造成成本；；過低低會(huì)影影響其其使用用性能能，必必須根根據(jù)零零件在在整個(gè)個(gè)機(jī)器器中的的作用用和工工作條條件合合理地地進(jìn)行行選擇擇。2022/12/753(2)保保證位置置精度的的可能性性為保保證零件件的位置置精度，，最好使使零件能能在一次次裝夾下下加工出出所有相相關(guān)表面面。這樣樣由機(jī)床床的精度度來達(dá)到到要求的的位置精精度。如圖a結(jié)構(gòu)，保保證80mm與內(nèi)孔60mm的同軸度度較難。。如改成成圖b結(jié)構(gòu)，就就能在一一次裝夾夾下加工工外圓與與內(nèi)孔。。2022/12/7543.有有利于減減少加工工和裝配配的勞動(dòng)動(dòng)量(1)減減少不必必要的加加工面積積可減少少機(jī)械加加工量；；安裝表表面的減減少有利利于保證證配合面面的接觸觸質(zhì)量。。2022/12/755(2)盡量量避免、減減少或簡(jiǎn)化化內(nèi)表面的的加工因因?yàn)橥獗砻婷嬉葍?nèi)表表面加工方方便經(jīng)濟(jì)，，又便于測(cè)量。因因此，在零零件設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)應(yīng)力求避避免在零件件內(nèi)腔進(jìn)行行加工。如圖所示，，將圖a的內(nèi)溝槽改改成圖b軸的外溝槽槽加工，使使加工與測(cè)測(cè)量都很方方便。2022/12/7564.有利利于提高勞勞動(dòng)生產(chǎn)率率，與生產(chǎn)產(chǎn)類型相適適應(yīng)(1)零件件的有關(guān)尺尺寸應(yīng)力求求一致，并并能用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)刀具加工工。如退刀刀槽尺寸一一致，可減減少刀具種種類。2022/12/757(2)零件件加工表面面應(yīng)盡量分分布在同一一方向，或或互相垂直直的表面上上。如圖b所示孔的軸軸線應(yīng)當(dāng)平平行。2022/12/758(3)零件件結(jié)構(gòu)應(yīng)便便于加工。。對(duì)于零件件上那些不不能進(jìn)行穿穿通加工的的結(jié)構(gòu)，應(yīng)應(yīng)設(shè)退刀槽槽、越程槽槽或孔。2022/12/759(4)避免免在斜面或或弧面上鉆鉆孔和鉆頭頭單刃切削削，從而避避免造成切切削力不等等使鉆孔軸軸線傾斜或或折斷鉆頭頭。2022/12/760(5)便便于于多多刀刀或或多多件件加加工工。。零零件件設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)要要便便于于多多件件加加工工，，如如圖圖所所示示，，圖圖b結(jié)構(gòu)構(gòu)可可將將毛毛坯坯排排列列成成行行便便于于多多件件連連續(xù)續(xù)加加工工。。2022/12/761(6)要要與與具具體體的的生生產(chǎn)產(chǎn)類類型型相相適適應(yīng)應(yīng)。。如如圖圖所所示示，，圖圖a結(jié)構(gòu)構(gòu)適適合合于于大大批批量量生生產(chǎn)產(chǎn)類類型型，，圖圖b結(jié)構(gòu)構(gòu)則則適適合合于于生生產(chǎn)產(chǎn)量量較較小小的的情情況況。。2022/12/762零件件結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的工工藝藝性性例例子子2022/12/763多件件加加工工剛剛度度2022/12/764（二二））毛坯坯的的選選擇擇零件件常常用用毛毛坯坯的的種種類類有：：鑄件件（（包包括括低低壓壓鑄鑄造造、、高高壓壓鑄鑄造造））、、鍛件件（（自自由由鍛鍛、、模模鍛鍛））、、型材材、、焊接接件件、、沖壓壓件件等等；；而相相同同種類類的的毛毛坯坯又又有不不同同的的制制造造方方法法。。2022/12/765選擇擇毛毛坯坯的的總的的原原則則毛坯坯的的形形狀狀和和尺尺寸寸盡盡量量