1、教學提示： 主要介紹機械加工工藝過程的組成、零件的結構工藝性分析、定位基準的選擇、工藝路線的擬定、工序尺寸與工藝尺寸鏈的計算及工藝過程的技術經(jīng)濟分析等內容。 教學要求： 了解生產過程和工藝過程的概念，掌握工藝過程各組成部分的含義，了解三種不同生產類型的工藝特征；了解工藝規(guī)程設計的指導思想和設計原則，了解設計工藝規(guī)程的步驟；掌握粗、精基準的選擇原則，基本掌握擬定工藝路線的思路；合理選擇設備，熟練掌握工序尺寸的計算。,第三章 機械加工工藝規(guī)程設計,第三章 機械加工工藝規(guī)程設計,制定機械加工工藝過程和指導生產的重要技術文件 工藝規(guī)程概念涉及的內容 機械加工工藝過程的組成； 零件的結構工藝性分析； 定

2、位基準的選則； 工藝路線的擬定； 工序尺寸與工藝尺寸鏈的計算； 工藝過程的技術經(jīng)濟分析等內容。,機器制造的過程： 設計過程：總體設計-部件設計-零件設計 生產過程：零件制造-部件裝配-總裝-調試,3.1 機械加工工藝規(guī)程的基本概念 3.1.1 機械加工工藝過程的概念和組成 概念： 采用機械加工的方法按一定順序直接改變毛坯的形狀、尺寸及表面質量，使其成為合格零件的工藝過程。 組成： 由一個或若干個順序排列的工序組成。每一個工序又可分為若干個安裝、工位、工步及走刀。,工序 在一個工作地點對一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程，稱為一個工序。 劃分工序的主要依據(jù)是工作地點是否變動和工作是

3、否連續(xù)。 只要工作地點發(fā)生了變化就構成了新的工序； 即使同一工作地點，如果中間中斷了加工時間，也構成不同的工序。 工序是組成工藝過程的基本單元，也是生產計劃的基本單元。,階梯軸的工藝過程,2.安裝與工位 （1）安裝：工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序稱為安裝。 例如：用三爪自定心卡盤裝夾工件，車一端面，鉆中心孔，即是一個安裝； 一個工序中，工件的安裝數(shù)量增加，會帶來多次裝夾造成的裝夾誤差，影響加工精度，同時也會增加裝卸工件時的輔助工作時間。 工件在加工中應盡量減少安裝個數(shù)。,（2）工位： 工件一次裝夾后，工件或夾具的可動部分一起相對刀具或機床的固定部分所占據(jù)的每一個位置，稱為工位。 例如：經(jīng)

4、過一次裝夾，在銑端面鉆中心孔機床上完成，端面銑削和中心孔鉆削在兩個位置上完成，就是兩個工位。,兩工位加工工件兩端面,3.工步與走刀 （1）工步：在加工表面、加工工具和切削用量中的轉速與進給量均保持不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序稱為工步。 （2）復合工步：一組刀具或一把復合刀具對零件的幾個表面同時進行加工時，也把它看作一個工步，稱為復合工步。,復合工步,（3）走刀：在一個工步中，若被加工表面需切去的金屬層較厚，需要分幾次切削，每進行一次切削稱為一次走刀。,3.1.2 生產綱領與生產類型 1.生產綱領 企業(yè)在計劃期內應生產的產品產量和進度計劃。 生產綱領的大小在一定程度上決定了零件的生產類

5、型，而各種生產類型又有不同的工藝特征，制定工藝規(guī)程必須符合其相應的工藝特征。 生產綱領是制定工藝規(guī)程的重要依據(jù)。,2.生產類型 單件生產： 如配件、新產品樣機 大量生產 ：如汽車、軸承 成批生產 ：如機床制造 產品的生產類型不同，其生產組織、生產管理、機床布置、毛坯制造、采用的工藝裝備、加工方法及對工人的技術水平要求的高低也是不一樣的。,各種生產類型的工藝特征,3.1.3 機械加工工藝規(guī)程 1.機械加工工藝規(guī)程的概念、內容及作用 （1）概念 用規(guī)定的圖表和文字的形式將合適的工藝過程規(guī)定下來，并用來指導生產，這樣的工藝文件稱為機械加工工藝規(guī)程。 （2）內容 有毛坯的種類、零件的加工工藝路線、各工

6、序基本加工內容、切削用量、時間定額及采用的機床和工藝裝備（刀具、夾具、量具、模具、輔具）等。,（3）作用 指導生產的主要技術文件 生產管理和組織管理的主要依據(jù) 新建或擴建工廠或車間的基本資料,2.機械加工工藝規(guī)程的格式 （1）機械加工工藝過程卡片 以工序為單位，簡要說明零件整個加工工藝過程的一種工藝文件。 內容包括工序號、工序名稱、工序內容、加工車間、設備及工藝裝備、各工序時間定額等。 在單件小批生產中，常以這種卡片直接指導生產。 常用于成批生產和小批生產中比較重要的零件。,（2）機械加工工藝卡片 以工序為單位，比較詳細地說明零件加工工藝過程的一種工藝文件，簡稱工藝卡； 包含了工藝過程卡片的內

7、容，而且詳細說明了每一工序的工位及工步的工作內容； 對于復雜工序，還要繪出工序簡圖，標注工序尺寸及差等。,（3）機械加工工序卡片 針對每道工序所編制的，通過工序簡圖說明該工序的加工內容、尺寸及公差、定位基準、夾壓部位等，并注明切削用量、工步內容及工時等。 工序卡片多用于大批大量生產中，每個工序都要有工序卡片。,機械加工工藝規(guī)程的制定 （1）制定工藝規(guī)程的原始資料 產品零件圖及該零件所在部件或總成的裝配圖； 產品的生產綱領； 產品驗收的質量標準； 制造廠現(xiàn)有生產條件，如機床設備、工藝裝備、工人技術水平及毛坯的制造生產能力等； 國內、外同類產品的生產工藝資料； 與產品工藝過程有關的圖冊資料。,（2

8、）制定工藝規(guī)程的步驟 分析產品零件圖及裝配圖，分析零件的加工要求、結構工藝性，檢驗圖樣的完整性； 由零件的年生產綱領確定生產類型； 選擇毛坯類型及制造方法； 擬定零件的加工工藝路線； 確定各工序的工序內容，選擇機床、夾具、刀具和量具等； 確定切削用量及時間定額； 確定重要工序的檢驗項目及檢驗方法； 填寫工藝文件。,3.2 零件工藝性分析與毛坯的選擇 3.2.1 零件的工藝性 1.分析和審查零件圖樣 完整性和正確性、合理性 2.審查零件材料的選擇和技術要求 3.審查零件的結構工藝性,常見結構要素的工藝性,3.2.2 毛坯的選擇 機械加工常用的毛坯有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件和型材等。 選用時主要

9、考慮以下問題： 零件的材料與力學性能； 零件的結構形狀與外形尺寸； 生產類型； 具體生產條件； 充分利用新工藝、新材料。,3.3 定位基準的選擇 在工件加工過程中，不但保證被加工表面本身的精度，而且還要保證被加工表面間的位置精度要求。 正確選擇定位基準，對保證零件加工表面間的位置精度和安排加工工序都有很大的影響。,3.3.1 基準的概念及分類 零件的幾何要素（點、線、面）之間有著一定的尺寸要求和位置關系，在零件的設計和加工的過程中，經(jīng)常要用到某些點、線、面來確定其他幾何要素間的幾何關系，這些作為依據(jù)的點、線、面稱為基準。 1.設計基準,設計基準,2.工藝基準 工序基準 測量基準 裝配基準 定位

10、基準,測量基準,定位基準分為粗基準和精基準 工件在起始工序加工中只能選擇未經(jīng)加工的毛坯表面作為定位基準，這種基準稱為粗基準。 在以后的工序中則可以選擇已加工過的表面定位，這種基準稱為精基準。,定位基準,3.4 機械加工工藝路線的擬定 工藝路線定義： 零件生產過程中，由毛坯到成品所經(jīng)過的工序先后順序。 內容： 選擇定位基準； 選擇零件各表面的加工方法； 安排工序的先后順序； 確定工序的集中與分散程度； 選擇設備與工藝裝備等。,3.4.1 表面加工方法的選擇 1.加工經(jīng)濟精度與經(jīng)濟粗糙度 在正常加工條件下（采用符合質量標準的設備、工藝裝備和標準技術等級的工人，不延長勞動時間）所能達到的加工精度。

11、相應的粗糙度稱為經(jīng)濟粗糙度。,外圓表面加工方法的經(jīng)濟精度、表面粗糙度,內孔表面加工方法的經(jīng)濟精度、表面粗糙度,各種平面加工方法的加工經(jīng)濟精度、表面粗糙度,2. 零件表面加工工藝方案的選擇,外圓表面加工工藝方案,內孔表面的加工工藝方案,平面加工工藝方案,3.4.2 加工階段的劃分 1.各加工階段的主要任務 粗加工階段： 切除毛坯的大部分金屬余量，使形狀和尺寸基本接近成品。 半精加工階段： 將主要表面加工到一定尺寸精度，并為精加工留出合適的余量，完成零件上各次要表面的加工，如鉆孔、攻螺紋、銑鍵槽等。,精加工階段： 從零件上切去較小余量，使各主要表面的尺寸達到精度要求。 光整加工階段： 對于精度要求

12、很高（IT5以上）、表面粗糙度值要求很小( Ra0.2微米 )的表面，必須在精加工之后安排光整加工。,2.劃分加工階段的原因 保證加工質量； 及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷； 合理利用機床設備； 便于合理的插入必要的熱處理工序； 精加工安排在最后可減少對已加工表面磕傷。,3.4.3 工序的集中與分散 工序集中： 使每個工序所包括的加工內容盡量多些，零件的加工內容集中在少數(shù)幾道工序中完成。 工序分散： 使每個工序所包括的加工內容盡量少些，零件的加工內容分散到很多工序內完成。 工序分散的極端情況，是每個工序只包括一個簡單工步。,3.4.4 工序順序的安排 1.機械加工工序的安排 先粗后精 先主后次 先面后孔 基

13、準先行,2.熱處理及表面工序的安排 熱處理方式有退火、正火、調質、淬火、時效、滲 碳及氮化等； 按相應目的，大致可分為預備熱處理和最終熱處理。,（1）預備熱處理： 改善機械加工性能、消除內應力，為最終熱處 理作準備； 包括退火、正火、調質、時效處理。 （2）最終熱處理： 提高零件材料的硬度及耐磨性； 包括淬火、時效、滲碳及氮化等。,3.輔助工序的安排 檢驗、清洗、去毛刺、防銹、去磁及平衡去重等。,3.4.5 機床設備及工藝裝備的選擇 1.機床設備的選擇 如采用工序集中，則宜選用高效自動加工設備； 若采用工序分散，則加工設備可較簡單。 選擇原則： 機床的精度應與工序的加工精度相適應； 機床的規(guī)格

14、應與工件的輪廓相適應； 機床的生產率應與零件的生產類型相適應； 機床的選擇應與工廠現(xiàn)有加工條件相適應。,2.工藝裝備的選擇 （1）夾具的選擇 單件、小批生產應首先采用各種通用夾具和機床附件，如卡盤、機床用平平口虎鉗、分度頭等； 對于大批和大量生產，應采用專用高效夾具； 多品種中、小批量生產可采用可調夾具或成組夾具。,（2）刀具的選擇 一般采用通用刀具或標準刀具。 （3）量具的選擇 單件、小批生產應廣泛采用通用量具，如游標卡尺、百分尺和千分表等； 大批生產應采用極限量塊和專用檢驗夾具和量儀。,3.5 加工余量與工序尺寸,3.5.1 加工余量的概念 加工過程中從被加工表面上切除的金屬層厚度。 加工

15、余量分為工序余量和加工總余量。 工序余量,某一表面在一道工序中切除的金屬層厚度。 工序余量等于相鄰兩工序的工序尺寸之差。,2工序基本余量、最大余量、最小余量及余量公差 由于毛坯制造和各個工序尺寸都存在著誤差，實際加工過程中切除的余量是有變化的，所以加工余量也有基本余量、最大余量和最小余量之分。 3加工總余量 某一表面從毛坯到最后成品切除掉的金屬層厚度稱為加工總余量，其值等于毛坯尺寸與零件圖樣的設計尺寸值的差，等于該表面各工序余量之和。,3.5.2 影響加工余量的因素 前工序的表面粗糙度和表面缺陷層深度； 前工序的工序尺寸公差； 前工序的各表面間相互位置的空間誤差； 本工序的安裝誤差。,表面粗糙

16、度和表面缺陷層,3.5.3 確定加工余量的方法 經(jīng)驗估算法； 查表修正法； 計算法。,各種加工方法的表面粗糙度Ra和表面缺陷層Ha數(shù)值,3.5.4 工序尺寸及其公差的確定 1.基準重合時工序尺寸及其公差的計算 確定各工序的加工方法； 確定該加工方法所要求的加工余量及其所能達到的精度； 由最后一道工序逐個向前推算，即由零件圖上的設計尺寸開始，一直推算到毛坯圖上的尺寸。,主軸孔工序尺寸及公差的計算,2基準不重合時工序尺寸及其公差的計算 當工序基準和定位基準與設計基準不重合時，需要用工藝尺寸鏈進行分析計算。 工藝尺寸鏈計算方法見尺寸精度設計方法。,3.6 工藝過程的生產率與技術經(jīng)濟分析,3.6.1

17、工藝過程的生產率 勞動消耗工藝定額，簡稱時間定額，是勞動生產率的重要指標，也是工藝規(guī)程中的一項重要內容。 時間定額 定義：在一定生產條件下，規(guī)定生產一件產品或完成一道工序所消耗的時間。 作用：安排作業(yè)計劃、進行成本核算的重要依據(jù)，也是設計或擴建工廠時計算設備和工人數(shù)量的依據(jù)。,完成工序的時間定額稱為單件時間定額，組成如下： （1）作業(yè)時間 基本時間： 直接改變生產對象的尺寸、形狀、相對位置、表面狀態(tài)或材料性質工藝過程所消耗的時間，包括刀具的趨近、切入、切削加工和切出等時間。 輔助時間： 為實現(xiàn)工藝過程所必須進行的各種輔助動作所消耗的時間，如裝卸工件、啟動和開停機床、改變切削用量、測量工件等所消

18、耗的時間。,（2）布置工作地時間 工人為照管工作地（如更換刀具、潤滑機床、清理切屑、收拾工具等）所消耗時間，一般按作業(yè)時間的2%估算。 （3）休息和生理需要時間 一般按作業(yè)時間的2%估算。 （4）準備和終結時間 為了生產一批產品或零、部件，進行準備和結束工作所消耗的時間。如熟悉工藝文件、領取毛坯、安裝刀具和夾具、調整機床以及在加工一批零件終結后所需拆下和歸還工藝裝備、發(fā)送成品等所消耗的時間。,2提高生產率的工藝途徑 （1）縮短基本時間 提高切削用量 減少切削行程長度 采取復合工步 （2）縮短輔助時間 直接縮減輔助時間，使用高效夾具。 間接縮減輔助時間。使基本時間和輔助時間重合，使用轉位夾具、連續(xù)加工等。,（3）縮短布置工作地時間 減少換刀次數(shù)和換刀時間。 （4）縮短準備終結時間 減少機床、夾具、刀具的調整和安裝時間。采 用成組技術。 （5）進行高效及自動化加工 采用組合機床和自動線。,3.6.2 工藝過程的技術經(jīng)濟分析 在保證質量的前提下，擬訂出幾種不同的工藝方案，并通過對下藝過程的技術經(jīng)濟分析和比較，確定出最經(jīng)濟合理的方案。 工藝過程的技術經(jīng)濟分析，通常是對不同的工藝過程講行工藝成本的分析和評比。 1.工藝成本的概念及組成 零件制造過程中所需費用的總和稱