1.1項目引入生產圖1-1所示的支軸，該支軸的材料為45銅，生產數(shù)量為20件。現(xiàn)為加工該零件制訂有關技術文件。項目說明（1）掌握機械加工中機械加工工藝過程的基本概念。（2）了解機械加工工藝規(guī)程及格式。（3）為加工該零件制訂有關技術文件。知識點、技能點（1）零件機械加工工藝過程的組成。（2）機械加工工藝過程的基本概念。（3）工序、工步、裝夾、工位的基本概念。（4）生產綱領的概念及計算，生產類型及工藝特點。返回1.2項目分析在對一個零件進行機械加工前，必須首先制訂該零件的工藝規(guī)程，這樣才能有效地保證用較低的成本和較高的效率加工出該零件。為此，必須首先掌握機械加工中的基本概念，本項目通過對一個簡單零件的機械加工工藝過程的分析來認識這些概念并編制合理的加工工藝。該零件為一軸類零件，結構上有圓柱面、圓錐面，加工精度最高處為IT6，表面粗糙度為Ra0.8μm，普通車床的加工質量難以保證，且生產效率降低。返回1.3相關知識1.3.1生產過程和工藝過程1．生產過程制造機械產品時，將原材料或半成品轉變?yōu)槌善返娜^程稱為生產過程。機械產品的生產過程主要包括以下內容。（1）生產技術準備過程，即產品投入生產前的各項生產和技術準備工作，如產品的設計和實驗研究、工藝設計和專用工裝設計與制造等。（2）毛坯的制造過程，如鑄造、鍛造和沖壓等。（3）零件的各種加工過程，如機械加工、焊接、熱處理和其他表面處理。（4）產品的裝配過程，如部件裝配、總裝配、調試等。（5）各種生產服務活動，如生產中原材料、半成品和工具的供應、運輸、保管，以及產品的包裝和發(fā)運等。下一頁返回1.3相關知識2．工藝過程在機械產品的生產過程中，與原材料變?yōu)槌善分苯酉嚓P的過程稱為工藝過程，如毛坯制造、機械加工、熱處理和裝配等。3．機械加工工藝過程采用機械加工的方法直接改變生產對象的尺寸、形狀和表面質量，使之成為產品零件的過程稱為機械加工工藝過程。本項目主要的研究對象就是機械加工工藝過程中的有關問題。1.3.2機械加工工藝過程的組成在機械加工工藝過程中，根據(jù)被加工對象的結構特點和技術要求，常需要采用各種不同的加工方法和設備，并通過一系列加工步驟，才能將毛坯變成零件。因此，機械加工工藝過程是由一個或幾個順次排列的工序組成的，而工序又可細分為若干工步、安裝和進給。上一頁下一頁返回1.3相關知識1．工序一個（或一組）工人在一臺機床（或一個工作地）對一個（或同時對幾個）零件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程稱為工序。工序是組成機械加工工藝過程的基本單元。區(qū)分工序的主要依據(jù)是看工作地是否變動和加工過程是否連續(xù)。加工中設備是否變化很容易判斷，但連續(xù)性是指加工過程的連續(xù)而非時間上的連續(xù)。例如，支軸加工過程中的車端面和外圓，如果加工中先加工完一端后馬上調頭加工另一端，則此加工內容為一個工序；如果把一批工件的一端全部加工完后再加工全部工件的另一端，那么同樣這些加工內容，由于對于每個工件而言是不連續(xù)的，應算作兩道工序。上一頁下一頁返回1.3相關知識2．工步與進給在加工表面、加工工具和切削用量中的轉速與進給量都不變的情況下，所連續(xù)完成的那部分工序內容稱為工步。一個工序可包括一個工步，也可包括幾個工步。構成工步的任一因素（加工表面、切削工具或切削用量）改變后，一般即變?yōu)榱硪还げ健Ｓ嘘P工步的特殊情況有以下幾種。在一次安裝中連續(xù)進行的若干相同的工步，為簡化工序內容的敘述，通常看作一個工步。例如，對于圖1-2所示零件上4個Φ15mm孔的鉆削，可寫成一個工步。為了提高生產率，用幾把刀具同時加工幾個表面的工步稱為復合工步（圖1-3）。在工藝文件上，復合工步應視為一個工步。上一頁下一頁返回1.3相關知識在數(shù)控機床加工中，往往將用同一把刀具加工出不同表面的全部加工內容看作一個工步。在一個工步中，若被加工表面需切去的金屬層很厚，需要幾次切削，則每一次切削就稱為一次進給。一個工步包括一次或幾次進給。3．裝夾與工位在工件的加工過程中，為了保證被加工零件的幾何參數(shù)正確，必須保證加工過程中工件與刀具的相對位置關系正確。為此工件在加工之前，首先應保證其位置正確，找出工件正確位置的過程稱為定位。其次，在加工過程中產生切削力后，為保證工件在該力作用下不改變其定位確定的正確位置，應對工件進行固定，該過程稱為夾緊。工件在加工前將其在機床或夾具中定位、夾緊的過程稱為裝夾。在一個工序中，工件可能只需要裝夾一次，也可能需要裝夾幾次。工件在一次裝夾后，其在機床上占據(jù)的每一個加工位置稱為一個工位。上一頁下一頁返回1.3相關知識1.3.3生產綱領和生產類型產品（或零件）的生產綱領是指企業(yè)在計劃期內生產的產品產量和進度計劃。計劃期一般為一年。對于零件而言，除了制造機器所需的數(shù)量外，還應包括一定數(shù)量的備用品和廢品。零件的生產綱領可按下式計算：化程度的分類，通常分為以下3種類型。1．單件生產生產的產品品種繁多，每種產品僅制造一個或少數(shù)幾個，而且很少再重復生產。例如，重型機械產品制造和新產品試制。上一頁下一頁返回1.3相關知識2．成批生產生產的產品品種較多，每種產品均有一定的數(shù)量，各種產品分期分批地輪番進行生產。例如，機床制造、機車制造等。同一產品（或零件）每批投入生產的數(shù)量稱為批量。根據(jù)產品的特征和批量大小，成批生產可分為小批生產、中批生產和大批生產。3．大量生產生產的產品品種少、產量大，大多數(shù)工作地長期重復地進行某一零件的某一工序的加工。例如，汽車、軸承和摩托車等的制造。生產類型不同，產品制造的工藝方法、所用的設備和工藝裝備及生產的組織均不相同。各種生產類型的工藝特征見表1-1。上一頁下一頁返回1.3相關知識要根據(jù)零件的生產數(shù)量（生產綱領）及其自身特點進行生產類型的判別，生產類型與生產綱領的關系見表1-2。例如，前述工件加工實例中工件為輕型零件，生產數(shù)量為20件，應屬于單件生產。1.3.4機械加工工藝規(guī)程機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件制造工藝過程和操作方法的技術文件。1．工藝規(guī)程的作用工藝規(guī)程是指導生產的主要技術文件。工藝規(guī)程的制訂首先要確保其科學性與合理性，并在生產實踐中不斷改進和完善，而在生產中，則必須嚴格地執(zhí)行既定的工藝規(guī)程，這是產品質量、生產效率和經濟效益的保障。上一頁下一頁返回1.3相關知識2．工藝規(guī)程的類型和格式在機械制造的工廠里，常用的工藝文件的類型有機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片。（1）機械加工工藝過程卡片。機械加工工藝過程卡片是以工序為單位，說明零件整個機械加工過程的一種工藝文件。在這種卡片中，由于各工序的說明不夠具體，故一般不能直接指導工人操作，而多供生產管理方面使用。但在單件和小批生產中，通常不編制其他較詳細的工藝文件，而用該卡片指導零件加工，其格式見表1-3。（2）機械加工工序卡片。機械加工工序卡片是用來具體指導工人進行操作的一種工藝文件，多用于大批大量生產中的重要零件。工序卡片中詳細記載了該工序加工所必需的工藝資料，如定位基準的選擇，工件的裝夾方法，工序尺寸和公差，以及機床、刀具、量具、切削用量的選擇和工時定額的確定等，其格式見表l-4。上一頁下一頁返回1.3相關知識3．制訂工藝規(guī)程的步驟（1）分析研究零件圖樣，了解該零件在產品或部件中的作用，找出其要求較高的主要表面及主要技術要求，并了解各項技術要求制訂的依據(jù)，審查其結構工藝性。（2）選擇和確定毛坯。（3）擬訂工藝路線。（4）詳細擬訂工序具體內容。（5）對工藝方案進行技術經濟分析。（6）填寫工藝文件。上一頁下一頁返回1.3相關知識另外，在制訂數(shù)控加工工藝規(guī)程時，制訂的方法、原則和制訂一般機械加工工藝規(guī)程是非常相似的，但在制訂時的具體操作上有一些區(qū)別，最后的工藝文件也有所不同。數(shù)控工藝規(guī)程的格式除了上述的工藝過程卡片和工序卡片外，還需要有一份數(shù)控加工刀具卡片，其格式見表1-5，該表為數(shù)控車床加工刀具卡片，數(shù)控銑床和加工中心的刀具卡片形式與之略有差別。1.3.5零件的結構工藝分析明確被加工零件的結構特點和技術要求特點是合理制訂零件機械加工工藝規(guī)程的前提，因此在著手制訂零件的機械加工工藝規(guī)程之前先對零件進行工藝分析有著重要意義。上一頁下一頁返回1.3相關知識1．零件的結構及其工藝分析在制訂零件的機械加工工藝規(guī)程時，首先必須對零件進行工藝分析。對零件進行工藝分析主要要注意以下問題。1）零件組成表面的形式各種零件都是由一些基本表面和特形表面組成的?；颈砻嬗袃取⑼鈭A柱表面，圓錐面和平面等，特形表面有螺旋面、漸開線齒形面和一些成形面等。由于表面形狀是選擇加工方法的基本依據(jù)，因此認清零件的組成表面是正確確定各表面加工方法的基礎。上一頁下一頁返回1.3相關知識2）構成零件的各表面的組合關系同種類型的表面的不同組合決定了零件結構上的不同特點。例如，以內、外圓為主要表面，既可組成盤、環(huán)類零件，也可組成套類零件。對于套類零件，既可以是一般的軸套，也可以是形狀復雜或剛性很差的薄壁套。顯然，上述不同零件在選用加工工藝方案時存在很大差異。3）零件的結構工藝性零件的結構工藝性是指零件的結構在保證使用要求的前提下，是否能以較高的生產率和最低的成本方便地制造出來的特性。許多功能作用完全相同而在結構上卻不相同的兩個零件，它們的加工方法和制造成本往往差別很大。上一頁下一頁返回1.3相關知識如果階梯軸形狀如圖1-4所示，則從結構上看，該零件的槽的加工結構工藝性不好，因為槽的軸向尺寸分別為5mm、4mm、3mm，在切槽時必須換刀或同一刀具多次加工，該零件結構工藝性不好，應修改才可加工。2．零件的技術要求分析零件的技術要求分析包括下列幾個方面。（1）加工表面的尺寸精度；（2）主要加工表面的形狀精度；（3）主要表面之間的相互位置精度；（4）各加工表面的粗糙度以及表面質量方面的其他要求；（5）熱處理要求及其他要求（如動平衡等）。上一頁下一頁返回1.3相關知識1.3.6數(shù)控車床及其加工對象數(shù)控車床是數(shù)字程序控制車床的簡稱，它集通用性好的萬能型車床、加工精度高的精密型車床和加工效率高的專用型普通車床的特點于一身，是國內使用量最大、覆蓋面最廣的一種數(shù)控機床，占數(shù)控機床總數(shù)的25%左右。1．數(shù)控車床的分類數(shù)控車床的分類方法較多，但通常以和普通車床相似的方法進行分類。按車床主軸位置分為立式數(shù)控車床和臥式數(shù)控車床。（1）立式數(shù)控車床（圖1-5）。立式數(shù)控車床簡稱為數(shù)控立車，其車床主軸垂直于水平面，并有一個直徑很大的圓形工作臺，供裝夾工件用。這類車床主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對較小的大型復雜零件。上一頁下一頁返回1.3相關知識（2）臥式數(shù)控車床（圖1-6）。臥式數(shù)控車床又分為數(shù)控水平導軌臥式車床和數(shù)控傾斜導軌臥式車床。其傾斜導軌結構可以使車床具有更大的剛性，并易于排除切屑。2．數(shù)控車削加工的對象（1）輪廓形狀特別復雜或難以控制尺寸的回轉體零件。由于因車床數(shù)控裝置都具有直線和圓弧插補功能，還有部分車床數(shù)控裝置具有某些非圓曲線插補功能，因此能車削由任意平面曲線輪廓所組成的回轉體零件，包括通過擬合計算處理后的、不能用方程描述的列表曲線類零件和難以控制尺寸的零件（如具有封閉內成形面的殼體零件及圖1-7所示的“口小肚大”的特形內表面零件）。上一頁下一頁返回1.3相關知識（2）精度要求高的零件。零件的精度要求主要指尺寸、形狀、位置和表面等精度要求，其中的表面精度主要指表面粗糙度。例如，尺寸精度高（達0.001mm或更?。┑牧慵瑘A柱度要求高的圓柱體零件，素線直線度、圓度和傾斜度均要求高的圓錐體零件，線輪廓度要求高的零件（其輪廓形狀精度可超過用數(shù)控線切割加工的樣板精度）。在特種精密數(shù)控車床上，還可加工出幾何輪廓精度極高（達.001mm）、表面粗糙度極?。≧a達O.02μm）的超精零件，以及通過恒線速度切削功能加工表面精度要求高的各種變徑表面類零件等。（3）特殊的螺旋零件。這些螺旋零件是指特大螺距（或導程）、變（增/減）螺旋、等螺距與變螺距或圓柱與圓錐螺旋面之間做平滑過渡的螺旋零件，以及高精度的模數(shù)螺旋零件（如圓柱、圓弧蝸桿）和端面盤形螺旋零件等。上一頁下一頁返回1.3相關知識1.3.7數(shù)控車削常用刀具刀具的選擇是數(shù)控加工工藝設計中的重要內容之一。刀具選擇合理與否不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質量。選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內容、工件材料等因素。與傳統(tǒng)的車削方法相比，數(shù)控車削對刀具的要求更高，不僅要求精度高、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調整方便。這就要求采用新型優(yōu)質材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。1．數(shù)控車削刀具的種類由于工件材料、生產批量、加工精度、機床類型及工藝方案的不同，車刀的種類也異常繁多。上一頁下一頁返回1.3相關知識1）根據(jù)與刀體的連接固定方式分類根據(jù)與刀體連接固定方式的不同，車刀主要分為焊接式車刀與機械夾固式車刀兩大類。（1）焊接式車刀。將硬質合金刀片用焊接的方法固定在刀體上稱為焊接式車刀。這種車刀的優(yōu)點是結構簡單，制造方便，剛性較好。缺點是由于存在焊接應力，刀具材料的使用性能受到影響，甚至出現(xiàn)裂紋。另外，刀桿不能重復使用，硬質合金刀片不能充分回收利用，造成刀具材料的浪費。（2）機械夾固式車刀。圖1-8所示為機械夾固式可轉位車刀，由刀桿1、刀片2、刀墊3及夾緊元件4組成。刀片每邊都有切削刃，當某切削刃磨損鈍化后，只需松開夾緊元件，將刀片轉一個位置便可繼續(xù)使用。上一頁下一頁返回1.3相關知識2）根據(jù)車刀切削刃分類根據(jù)車刀切削刃的不同，數(shù)控車削常用的車刀一般分為3類，即尖形車刀、圓弧形車刀和成形車刀。（1）尖形車刀。以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。這類車刀的刀尖（同時也為其刀位點）由直線形的主、副切削刃構成，如90°內、外圓車刀，左、右端面車刀，切槽（斷）車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內孔車刀。用這類車刀加工零件時，其零件的輪廓形狀主要由一個獨立的刀尖或一條直線形主切削刃產生位移后得到，它與另兩類車刀加工時所得到零件輪廓形狀的原理是截然不同的。上一頁下一頁返回1.3相關知識（2）圓弧形車刀（圖1-9）。圓弧形車刀是較為特殊的數(shù)控加工用車刀。其特征是構成主切削刃的刀刃形狀為一圓度誤差或輪廓誤差很小的圓弧；該圓弧上的每一點都是圓弧形車刀的刀尖，因此，刀位點不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。車刀圓弧半徑理論上與被加工零件的形狀無關，并可按需要靈活確定或經測定后確認。（3）成形車刀。成形車刀俗稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常見的成形車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋車刀等。在數(shù)控加工中，應盡量少用或不用成形車刀，當確有必要選用時，則應在工藝文件或加工程序單上進行詳細說明。上一頁下一頁返回1.3相關知識2．機械夾固式可轉位車刀的選用為了減少換刀時間和方便對刀，便于實現(xiàn)機械加工的標準化，數(shù)控車削加工時應盡量采用機械夾固式刀和機械夾固式刀片。（1）刀片材質的選擇。車刀刀片的材料主要有高速鋼、硬質合金、涂層硬質合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石等。其中，應用最多的是硬質合金和涂層硬質合金刀片。刀片材質主要

依據(jù)被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面質量要求、切削載荷的大小，以及切削過程中有無沖擊和振動等選擇。（2）刀片尺寸的選擇。刀片尺寸的大小取決于必要的有效切削刃長度L、背吃刀量ap和車刀的主偏角r（圖1-10），使用時可查閱有關刀具手冊選取。（3）刀片形狀的選擇。刀片形狀主要依據(jù)被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命和刀片的轉位次數(shù)等因素選擇。上一頁下一頁返回1.3相關知識1.3.8數(shù)控車床通用夾具為了充分發(fā)揮數(shù)控機床高速度、高精度和自動化的效能，還應有相應的數(shù)控夾具進行配合。數(shù)控車床夾具除使用通用的自定心卡盤、單動卡盤，大批量生產中使用便于自動控制的液壓、電動及氣動夾具外，數(shù)控車床加工中還有多種相應的夾具，它們主要分為兩大類，即用于軸類工件的夾具和用于盤類工件的夾具。1．用于軸類工件的夾具數(shù)控車床加工軸類工件時，坯件裝夾在主軸頂尖和尾座頂尖之間，工件由主軸上的撥盤或撥齒頂尖帶動旋轉。這類夾具在粗車時可以傳遞足夠大的轉矩，以適應主軸高速旋轉車削。上一頁下一頁返回1.3相關知識用于軸類工件的夾具有自動夾緊撥動卡盤、撥齒頂尖、三爪撥動卡盤和快速可調萬能卡盤等。車削空心軸時常用圓柱心軸、圓錐心軸或各種錐套軸或堵頭的定位裝置。2．用于盤類工件的夾具這類夾具適用于無尾座的卡盤式數(shù)控車床。用于盤類工件的夾具主要有可調卡爪式卡盤和快速可調卡盤。上一頁返回1.4項目實施1.4.1加工工藝分析通過分析可知，該支軸由外圓柱面、外圓錐面、退刀槽和端面組成，各圓柱、圓錐面和尺寸由兩端面中間逐漸增大，結構合理。其中，多個直徑有較高的尺寸精度要求和表面粗糙度要求，輪廓描述完整清楚，零件為45鋼，切削加工性較好，無熱處理和硬度要求，因此可以判斷該支軸具備較好的加工工藝性。因該零件需要生產20件，同時零件上有較高要求的圓錐面，為保證加工質量和生產率，可安排在數(shù)控車床上加工。下一頁返回1.4項目實施1.4.2制訂加工工藝該支軸生產綱領為20