工艺基础知识入门篇.docx
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工艺基础知识入门篇
工艺基础知识目录
（一）工艺技术
1、机械制造工艺基本术语2、机构加工工艺过程的组成3、工艺文件4、工艺参数
5、工艺定位夹紧符号6、产品图及特性值符号7、生产准备工作的六个阶段8、工艺纪律
二、刀具
1、对刀具材料的要求2、刀具的组成3、刀具几何参数4、常用刀具材料5、冷却液
三、机床夹具
1、定义2、分类3、机床夹具的组成4、工件在夹具中定位的基本原理
四、金属材料及热处理
（一）金属材料
1、钢的编号2、铸钢与铸铁3、其它（略）
五、公差配合与技术质量
（一）互换性
（二）公差有关术语
1、基本尺寸2、极限尺寸3、实际尺寸4、极限偏差5、公差6、表面热处理
1、万能量具2、专用量具3、检验具4、检测设备
（四）表面粗糙度
1、表面粗糙度与光洁度对照表2、表面粗糙度符号3、标准方法
（五）形位公关各项目的符号
一、工艺技术
1、工艺基本术语
（1）机械制造：
各种机械的制造方法和过程的总称。
（2）生产过程：
将原材料转变为成品的全过程。
（3）工艺过程：
改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。
（4）工艺文件：
指导工人操作和用于生产、工艺管理等的各种技术文件。
（5）工艺规程：
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。
（6）工艺参数：
为了达到预期的技术指标，工艺过程中所需选用或控制的有关量。
（7）工艺装备（工装）：
产品制造过程中所用的各种工具总称。
包括：
刀具、夹具、模具、量具、检具、具、钳工工具和工位器具等。
（8）毛坯：
根据零件（或产品）所要求的形状、工艺尺寸等而制成的，供进一步加工用的生产对象。
（9）工件：
加工过程中的生产对象。
（10）切削加工：
利用切削工具从工件上切除多余材料的加工方法。
（11）工序：
一个或一组工人在一个地点对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。
（12）安装：
工件（或单元）经一次装夹后所完成的那一部分工序。
（13）工步：
在加工表面（或装配时的连续表面）和加工（或装）工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。
（14）工位：
为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件（或装配单元）与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。
（15）工艺尺寸：
根据加工的需要，在工艺附图或工艺规程中所给出的尺寸。
（16）工序余量：
相邻两工序的尺寸之差。
（17）加工精度：
零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程度。
（18）工艺（序）卡：
按产品或零部件的某一工艺阶段受编制的一种工艺文件。
它以工序为单位，详细说明这个阶段的工序号，工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求以及采用的设备和工艺装备等。
（19）工艺附图：
附在工艺规程上用以说明产品或零部件加工或装地的简图或图表。
（20）检验工艺卡：
按工艺过程中零件的尺寸、形位公差、表面粗糙度才性质等的重要性，而编制的一种工艺文件。
规定了检验百分比和使用的量、检具以及合格标记等。
（21）夹具：
用以装夹工件（或引导刀具）的装置。
（22）装夹：
将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。
（23）粗加工：
从坯料上切除较多的余量，所能达到的精度比较低，加工表面粗糙度数值比较大的加工过程。
（24）精加工：
从工件上切除较少余量，所得精度比较高，表面粗糙度数值比较小的加工过程。
（25）半精加工：
介于粗加工和精加工之间所进行的加工过程。
（26）计算机辅助工艺规程编制（CAPP）：
通过向计算机输入被加工零件的原始数据、加工条件和加工要求，由计算机自动地进行编码、编程直到最后输出经过优化的工艺规程化的过程。
（27）计算辅助制造：
利用计算机分级结构将产品的设计信息自动地转换成制造信息，以控制产品的加工、装地、检验、试验、包装等全过程以及与这些过程有关的全部物流系统和初步的生产调度。
（28）无人化制造系统：
从毛坯制造到成品包装入库全部生产过程都由计算机控制的全盘自动化的制造系统。
（29）作业指导书：
指导工人进行标准化作业的一种技术文件，控制人的因素对产品质量的影响。
2、机械加工工艺过程的组成
（1）工序
见基本术语
（2）安装
（3）工步
（4）工序
（5）走刀：
如果待加工表面需切去的金属层较厚，需要分几次切除，则每切削一次为走刀一次，刀具在零件表面上的切削就是走刀，一般用 i表示，分一次、二次、三次或多次走刀。
3、工艺文件
（1）工艺（序）卡
①表头填写车间、生产线、零（合）件号、名称、工序号和工序名称等栏目。
②表下部，详细填写操作和加工的顺序号、工序内容、设备、工艺装备，n、v、s、t、l、T机T等栏目。
③填好页次，经设计、校对、标准化、审核和批准签字后生效。
（2）工艺附图
①表头填写车间、生产线、零（合）件号和名称、工序和工序名称等栏目。
②表中按机械制图标准，绘制该工序的加工草图，标上尺寸、形位公差、表面粗糙度以及定位夹紧和产品特性值符号等。
③填好页次，经设计、校对、标准化、审核、批准签字后生效。
（3）检验工艺卡
①表头填写车间、生产线、零（合）件号和名称、工序和工序名称等栏目。
②表上填写各工序的重要尺寸、形位公差、表面粗糙度等项目，检验百分比以及所用测量手段和做出合格证等。
③填好页次，经设计、校对、标准化、审核、批准签字后生效。
（4）作业指导书
①表头填写车间、生产线、零（合）件号和名称、工序和工序名称等栏目。
②表中填写质量项目、操作内容（作业规范、工模具更换、）安全要点、工装、名称和编号及测量频次等。
③编号后，经设计、校对、标准化、审核、批准签字后生效。
4、工艺参数
（1）n-主轴转数转/分
v–切削速度米/分其中π：
园周率一般取3.1416；D：
零件直径或刀具直径；n：
机床主轴或刀具的转数数/分
πDn
1000
3.1416×30×500
1000
例：
车直径为Ф30的轴类零件，机床主轴转速为500转/分，求切削度V
解：
V====47.224≈47.22米/分
（2）S-进给（走刀）量：
①毫米/转，如：
车床、钻床等；②毫米/分，如：
铣床等
（3）t–切削（口占刀）深度：
单位：
毫米
V、S、t称为切削三要素
（4）L–切削长度，一般刀具进给时所走的路程
L=l1+l+l2其中：
l1：
切入长度；l：
工艺要求加工的长度；l2切出长度（有时没有，如车台阶尺寸时）
（5）T单：
工序的单件加工时间单位：
分
表达式：
T单=T机+T外+T组织+T技术+T自然
L
n•S
T机：
指零件某工序的切削时间，T机可以实测，也可以计算
以车削为例：
T机=
其中：
L：
切削长度，单位：
毫米
L=l1+l+l2其中：
l1：
切入长度；l：
工艺要求加工的长度；l2切出长度（车台阶轴时没有l2）
n：
主轴转数转/分；
S：
进给（走刀）量毫米/转
例：
车直径为Ф50，长度为96的轴类零件，n=400转/分，S=0.25毫米/转，
求T机
100
400×0.25
L
n•S
解：
①确定切削长度L：
L=l1+l+l2=2+96+2=100毫米
②T机===1.
②T外：
实现工艺过程中，必须进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括上料、开机、快进、切削（除外）、快退、下料等。
③T组织：
清洗机床和打扫工作地等时间。
④T技术：
换刀或打砂轮等时间。
⑤T自然：
上厕所（生理需要）等时间。
注：
1、上述表达式适用于大量流水生产；
T准-结
N
2、生产准备或批量生产时：
T单=T机+T外+T组织+T技术+T自然+
T准-结
N
：
T准-结是指安装工装和调试的时间；
N是指每批调试或生产的数量。
3、零件大而空还应适当考虑中间休息时间。
即T休
4、多机管理应用绘图方法，确定T机+T外=T循环时进行T单的计算
5、工艺定位夹紧符号
（注：
一定要区分定位夹紧符号和装置符号，符号只有四种；而装置符号根据定位夹紧元件不同可有很多种。
6、产品图及特性值符号
（1）产品图：
有人称产品是设计工程师的语言，是零件加工的依据。
说明：
1、是轴类零件，采用件，HB229-269，加工后在φ35外元全长上进行中频淬火。
HRC48-58层深4.0-6.0;2、螺纹M20×1.5-6g,长15；3、两个外元为φ34.95-φ35.00;φ21.95-φ22.00,表面粗糙度为Ra0.8,长度40.20;4、两端侧面1.5×45°，表面粗糙度为Ra6.3，台阶用R2之面联接；5、材料40MnB
编制工艺：
（1）填写在工艺过程卡
工序号
工序名称
说明
10
铣两端面
一是保证总长尺寸，二是给出定位基准
20
打中心孔
给出定位基准
30
车一端小头外元（φ20）并倒角
用中心孔和一端面定位，先粗加工，车出小端外元尺寸
40
车另一端两个外元（φ22，φ35）并倒角
用中心孔定位，夹紧小端，完成φ22φ35外元的粗加工
40J
中检
避免漏加工，否则中频后难以补加工
50
中频淬火
保证HRC48-58，和层深4.0-6.0
60
滚挤螺纹
滚挤M20×1.5-6g螺纹，若放在淬火前易造成螺纹磕碰
70
磨φ35外元
保证（35.00-34.95=）0.05公差和Ra0.8及跳动量允差0.05
80
磨φ22外元
保证（22.00-21.95=）0.05公差和Ra0.8及跳动量允差0.05
90J
终检
成品检验，做出合格、返修、报废的判断
（2）产品特性质符号
：
保安项（若标在零件号上称保安件）
：
关键项
：
重要项
○：
一般项
2、生产准备工作的六个阶段（程序和内容）
（1）生产准备立项阶段：
从工艺会审到公司有关部门下发《生产准备通知书》和产品图为止。
（2）生产技术准备阶段：
也称质量设计阶段。
根据生产准备计进行工序方案评审，毛坯半成品图会签。
必要的工艺试验、工艺设计（工装、工位器具）、设备和新材料订货，提出并批准的工序质量控制点明细表，所以这个阶段很重要。
（3）物质准（配套）阶段
围绕一份《生产准备基础表》进行资源配套
a、人员培训合格到位
b、厂房峻工验收交付使用
c、设备、工装、工位器具等到位，设备安装试运转交付使用
d、毛坯、半成品、外协件、金属、辅料等到货
（4）零件调试阶段工艺员组织车间机电、动能等有关单位及人员进行逐工序的调试，做出结论，完成《毛坯、半成品图鉴定表》、《工序、零件调整结论表》和《生产准备完毕通知书》的报表，并做好CP值测定和原始数据记录，编制工序质量表和作业指导书等派生文件，各种工艺文件修改、完善、复制后，按使用点发放。
（5）试生产阶段
一般三个月，进行试生产评审，写出报告，经领导批准后，将各种工艺文件进行再次修改、完善、复制并发有关使用点，盖“受控”章
（6）正式投产阶段
由公司生产部和技术部召集有关专业人员开会，由生产部下达正式投产通知书。
届时启用新文件，标志该生产准备项目结束并纳入正式生产、工艺管理工作中。
这六个阶段，适合成配套产的成套性生产准备项目，随着形势的发展配件产品的生产准备项目不断增加，而且千变万化，配件产品的特点是边试制，边准备、边生产、边装车，即“四边”产品；同时，来的急、要的快，又是一个快速应变产品；有进有些零件又是技术要求高，工艺难度大的关键件，若按六个阶段一步一步地做是不行的，这就要求：
a、牢固树立抢占市场的观念，并落实到行动上。
b、全厂各单位要周密计划，密切配合，保质保量按时完成零件生产任务。
C、要打破常规，采用“短、平、快”的办法，加速“四边”产品生产。
d、压缩六个阶段中各项工作的时间，如设备可全厂统一使用，工装可自制和自己修改；量具可用万能办法取代，配件还可以外委，总之，要做到千方百计完成任务。
3、工艺纪律
即三按（产品图、工艺文件和各项技术标准）生产的内容就是工艺纪律。
产品图、工艺文件和各项技术标准是保证生产活动正常进行，要求每个操作者必须遵守的技术法规。
它的生产内容就是工艺纪律。
二、刀具
1、对刀具材料的要求
（1）硬度和耐容性高；
（2）有足够的强度和韧性；（3）耐热（又称红硬）性高；（4）有良好的工艺性，耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要批标。
2、刀具的组成
刀具分刀体和切削部分（刀头）两部分
切削（刀头）部分的组成（见图）
①前面：
切屑沿其流出的表面
②主后刀面：
与零件加工表面相对的表面
③副后刀面：
与零件已加工表面相对的表面
④主切削刀：
前刀面与主后刀面的交线，它担负主要切削工作
⑤副切削刀：
前刀面与副后刀面的交线，它完成一小部分切削工作
⑥刀尖：
主切削刀与副切削刀的交点
3、刀具几何参数
（1）前角γ：
前角大，刀口锋利，切削层塑性变形和摩擦阻力少，切削力和切削热降低。
但前角过大会降低切削刀的强度，散热条件不好，有时造成崩刀。
（2）后角a：
后角的作用是减少刀具后刀面与工件之间的摩擦，但后角过大会降低切削刀的强度，并使散热条件交，从而降低刀具的寿命。
（3）主偏角φ：
主偏角的大小影响径向力和轴向力的比例，φ增大，径向力减小，轴向力增大。
（4）刀倾角λ：
刀倾角控制切屑流出方向，-λ角（刀尖处于主切削刀最低点时）使切屑流向已加工表面；+λ角（刀尖处于主切削刀最高点时）切削流向待加工表面；λ=0（刀尖与主切削等高时）切削流向加工表面。
4、常用刀具材料
（1）高速钢：
耐热性在500-650°C，常用W18Cr4V高速钢制造，占头、拉刀、等刀具。
（2）硬质合金：
分钨钴类和钨钛钴类两种。
前者适于加工铸件；后者适于加工钢件钨钴类在年号刀具有YG8、YG6、YG3等，耐热性为800-900°C，钨钛钴类牌号刀具有YT5、YT14、YT3等。
（3）陶瓷：
陶瓷刀具材料主要是纯氧化铝（Al2O3）或在Al2O3中添加一定量的金属元素或金属碳化物，耐热性高达1200°C，能加工淬过炎的零件，如3401G-13T转向螺杆轴大头端面和止口的硬镗就是一例。
（4）涂层刀具材料：
涂层刀具材料是在刀具材料（硬质合金或高速钢）的基本上，涂上一层几微厚的高硬度、高耐磨性的金属化合物而构成的，这种刀具材料，既有基体的韧性，又有很高的硬度，性能优异。
常用TiC、TiN和Al2O3等材料进行涂层，厚度为5-7μM。
5、冷却液
（1）作用：
冷却、润滑、清洗、防锈四种作用。
（2）常用冷却液
①水剂：
如苏打水。
冷却作用强，润滑作用差些，磨削用的多。
②乳化液：
如乳化液。
冷却、润滑作用均好，车削、铣削多用。
③油类：
如硫化切削油。
润滑作用好，冷却作用差些，拉削滚挤螺纹和铣花键等多用。
三、机床夹具
凡在机械制造过程中使任何工序快速、方便或安全加工的装夹装置，均可称夹具。
如机床夹具、冲压类具、热处理夹具、焊接夹具、装配夹具等。
狭义的夹具，一般指机床夹具，简称平具，它主要用于机床加工，起到机床与工件、刀具之间的桥梁作用。
1、定义用以装夹工件（或引导刀具）的装置。
2、分类：
按应用范围，使用特点一般可分为通用夹具、专用夹具、组合夹具，也可按适用的机床进行分类，共关系见下图：
机床关系
通用夹具
组合夹具
专用夹具
齿轮机床夹具
铣床夹具
钻床夹具
镗床夹具
其它机床夹具
车床夹具
3、机床的夹具的组成
（1）空位元件：
确定工件在夹具中的位置和夹具对机床相对位置。
（2）夹紧元件：
保证加工过程中，工件位置不变。
（3）动力元件：
传递夹紧动作，产生夹紧力。
（4）导向元件：
确定刀具与工件相对位置。
（5）辅助元件：
装卸工件的料斗、滑道、顶尖器、转位分度装置以及各类连接元件等。
（6）夹具本体：
支承定位、夹紧、动力、导向、辅助元件，并与机床固定连接。
四、金属材料及热处理
金属是指一种金属元素组成的物质（纯金属）或由一种元素和另一种或几种元素熔合而成的，具有金属特性的新物质（合金），我们把它们统称为金属。
金属分黑色金和有色金属。
黑色金属：
钢和铁；有色金属：
除钢和铁外的金属，如铝、铜等。
（一）金属材料
碳素结构钢：
Q195、Q215A、Q235B、Q255A、Q275等；
优质碳素结构钢：
08F、10、15、20、35、45、15Mn、20Mn、40Mn、
60Mn等；
合金结构钢：
40MnB、20MnVB、40G、20CrMnTi、20CrMnMo等；
低合金结构钢：
09MnV、16Mn等；
易切削钢：
Y12、Y15、Y40Mn等；
弹簧钢：
65M、65、70、80、60SiZMn等；
⑦轴承钢：
GCr6、GCr15、GSiMnV等。
⑧碳素工具钢：
T8、T10A等。
⑨合金工具钢：
Cr06等。
⑩高速钢：
W18Cr4V等。
2、铸钢与铸铁
（1）铸钢牌号
牌号
屈服强度（δ0.2）（mPa）
抗拉强度（δb）（mPa）
ZG200-400
200
400
2G340-640
340
640
ZG200-400，其中200是指屈服强度δ0.2；400是指抗拉强度δ0
2、铸铁
灰铸铁：
HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、TH350，数字表示抗拉强度最低值。
球墨铸铁：
QT400-18、QT420-10、QT500-07，数字中首位为抗拉强度，末位为延伸率。
③可锻铸铁：
KTH350-10，数字中首位为抗拉强度，末位为延伸率。
（1）有色金属。
如铝、铜等。
（2）8K金属材料，如：
塑料、橡胶等。
六、公差配合与技术测量
（一）互换性：
相同零件能够相互调整并仍能保证准确度性质叫互换性。
（二）公差有关术语
1、基本尺寸：
设计给定的尺寸，又叫公称尺寸。
孔的基本尺寸用“L”表示，轴的基本尺寸用“l”表示。
2、极限尺寸：
允许尺寸变化的两个界限尺寸。
它以基本为基数来确定的。
①最大极限尺寸：
两个界限尺寸中最大的一个称为最大极限尺寸，孔用“Lmax”表示，轴用“lmax”表示，也等于基本尺寸加上上偏差。
②最小极限尺寸：
两个界限尺寸中最小的一个称为最小极限尺寸，孔用“Lmin”表示，轴用“lmin”也等于基本尺寸加上下偏差。
3、实际尺寸，通过测量所得到的尺寸。
4、极限偏差
①上偏差：
最大极限尺寸减去基本尺寸之差，孔的上偏差用“ES”表示，轴的上偏差用“es”表示。
②下偏差：
最小极限尺寸减去基本尺寸之差，也的下偏差用“EI”表示，轴的下偏差用“ei”表示。
5、尺寸公差（简称公差）：
允许尺寸的变动量。
公差等于最大极限尺寸减去最小极限尺寸，也等于上偏差减去下偏差。
孔公差用“Th”表示，轴公差用“Ts”表示。
例：
在产品图上，标注孔的直径尺寸为ф40，求基本尺寸、最大极限尺寸、最小极限尺寸、上偏差、下偏差和公差。
解：
基本尺寸：
L=ф40mm从尺寸标注上取下
最大极限尺寸Lmax=L+ES=40.0+（+0.1）=40.1mm
最小极限尺寸Lmin=L+EI=40.0+（-0.2）=39.8mm
上偏差ES=Lmax-L=40.1-40.0=0.1mm
下偏差EI=Lmix-L=39.8-40.0=-0.2mm
上、下偏差也可从尺寸标注上取下，即右上方（带符号）为上偏差，右下方（带符号）为下偏差
公差：
Th=Lmax-Lmin=40.1-39.8=0.3mm
或Th=ES-EI=0.1-（-0.2）=0.3mm
序号
标注尺寸
上偏差（ES）
下偏差（EI）
公差Eh
a
孔ф30
+0.2（正值）
+0.1（正值）
+0.2-（+0.1）=0.1（正值）
b
孔ф30
+0.1（正值）
0（零值）
+0.1-0=0.1（正值）
c
孔ф30
0（零值）
-0.1（负值）
0-（-0.1）=0.1（正值）
d
孔ф30
-0.1（负值）
-0.2（负值）
（-0.1）-（-0.2）=-0.1+0.2=0.1（正值）
结论：
上、下偏差可能为正值、零和负值，而公差永远为正值。
6、配合
一个基本尺寸的轴装入相同基本尺寸的孔，两者的结合关系称为配合。
配合分间隙、过盈和过渡配合。
（1）间隙配合：
具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合，间隙有最大间隙和最小间隙两种。
最大间隙：
孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差。
公式Xmax=Lmax-lmin=ES-ei
最小间隙：
孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差。
公式Xmin=Lmin-lmax=EI-es
（2）过盈配合：
具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合
最大过盈：
孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差。
公式：
Ymax=Lmax-lmin=ES-es
b、最小过盈：
孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差。
公式：
Ymin=Lmax-lmax=EI-ei
（3）过渡配合:
既有间隙又有过盈的配合
在过渡配合中，由其配合性质所决定，间隙和过盈配合中的过盈同时存在，不过间隙比间隙配合的间隙要小；同样，过盈比过盈配合中的过盈也要小。
a、最大间隙：
孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差
公式：
Xmax=Lmax-lmin=ES-ei
b、最大过盈：
孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差
公式：
Ymax=Lmin-lmax=EI-es
（三）技术测量
（1）游标卡尺（简称卡规）
结构
游标卡尺是由主尺（带测角的并有刻度的长尺）,副尺（带有测角和刻度的）
沿主尺滑动部分,又称游标和辅助游标（调整部分）等组成
②游标卡尺刻线原理（卡尺精度的确定）
a、百分表有0-25，25-50，50-75，75-100等测量范围，使用时要根据零尺寸的大小进行选择，如ф30的轴，应选25-50范围的百分尺，其余范围的百分尺不能用。
b、每个百分尺都带有经过鉴定过的标准样棒，用前必须对百分尺进行“校零”
2、专用量具：
只知道合格与否，不知道实际尺寸大小的量具，对称界限量规，常见有卡规、塞规等。
（1）卡规：
测轴径用两个测量面、尺寸大的一面叫过端，尺寸小的一端叫止端
（2）塞规：
测孔径用有两端、尺寸小的一端叫通端，尺寸大的一端叫止端，两者在检验零件时，凡过通端通过，止端不过时，该件为合格，否则为不合格，专用量具使用方便、节省时间、成本低、所以大量生产中多使用。
3、检验夹具：
用于形位公差的测量，如跳动量、对称度、垂直度。
4、测试设备：
根据产品图样和工艺文件的规定，某些总成和合件需要进行整体测试，检验这些项目的设备就叫测试设备，如动平衡机、扭力试验机、拉力机、探伤机、试漏装置等。
（四）表面粗糙度：
以前称表面光洁度，是指加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。
形象的说就是表面的不平程度。
1、表面粗糙度（Ra）与光洁度等级对照表
表面光洁
度等级
表面粗糙度（在图纸上）
在工艺卡的
工序内容中
表面光洁
度等级
表面粗糙度（在图纸上）
在工艺卡的
工序内容中
Ra50
Ra0.4
Ra25
Ra0.2
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