机械加工工艺规程设计Word文档下载推荐.docx
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它包括在这个工件上连续进行的直到转向加工下一个工件为止的全部动作。
区分工序的主要依据是：
工作地点固定和工作连续。
工序是组成工艺过程的基本单元，也是制定生产计划、进行经济核算的基本单元。
工序又可细分为安装、工位、工步、走刀等组成部分。
阶梯轴加工工艺过程
2）安装：
工件加工前，使其在机床或夹具中相对刀具占据正确位置并给予固定的过程，称为装夹。
（装夹包括定位和夹紧两过程）
安装是指工件通过一次装夹后所完成的那一部分工序。
例如：
上图中的第1道工序，若对工件的两端连续进行车端面、钻中心孔，就需要两次安装（分别进行加工），每次安装有两个工步（车端面和钻中心孔）。
3）工位：
工位是指在一次装夹中，工件在机床上所占的每个位置上所完成那一部分工序。
下图为在三轴钻床上利用回转工作台，按四个工位连续完成每个工件的装夹、钻孔、扩孔和铰孔。
多工位连续加工
采用多工位加工，可提高生产率和保证被加工表面的相互位置精度。
4）工步：
当加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的那部分工序，称为工步。
工步是构成工序的基本单元。
为了提高生产率，常常用几把刀具同时加工几个表面，这样的工步称为复合工步，如下图所示。
5）走刀
走刀（又称工作行程）是指刀具相对工件加工表面进行一次切削所完成的那部分工作。
每个工步可包括一次走刀或几次走刀。
（三）机械加工工艺过程与生产类型
不同的生产类型，其生产过程和生产组织、车间的机床布置、毛坯的制造方法、采用的工艺装备、加工方法以及工人的熟练程度等都有很大的不同，因此在制定工艺路线时必须明确该产品的生产类型。
（不同生产类型的加工工艺过程举例见下面）。
1、生产纲领：
指包括备品、备件在内的该产品的年产量。
产品的年生产纲领就是产品的年生产量。
零件的年生产纲领由下式计算：
（见教材P130）
N=Qn（1+a）（1+b）
式中：
N：
零件的生产纲领（件/年）；
Q:
产品的年产量（台/年）；
n:
单台产品该零件的数量（件/年）；
a:
备品率，以百分数计；
b:
废品率，以百分数计。
2、生产类型：
根据生产纲领的大小，生产可分为三种类型：
（见教材P127）
1）单件生产：
定义：
单个的生产不同结构和不同尺寸的产品。
特点：
是产品的种类繁多。
2）成批生产：
一年中分批、分期地制造同一产品。
生产品种较多，每种品种均有一定数量，各种产品分批、分期轮番进行生产。
小批生产：
生产特点与单件生产基本相同。
中批生产：
生产特点介于小批生产和大批生产之间。
大批生产：
生产特点与大量生产相同。
3）大量生产：
全年中重复制造同一产品。
特点：
产品品种少、产量大，长期重复进行同一产品的加工。
各种生产类型的规范见下表：
生产类型
零件的年生产纲领（件/年）
重型机械
中型机械
小型机械
单件生产
<
5件
20件
100件
成
批
生
产
小批生产
5---100件
20---200件
100---200件
中批生产
100-300件
200-500件
500-5000件
大批生产
300-1000件
5000-50000件
大量生产
>
1000件
5000件
50000件
各种生产类型工艺过程的主要特点见表5.2：
工艺过程特点
成批生产
大批量生产
工件的互换性
一般是配对制造，没有互换性，广泛用钳工修配
大部分有互换性，少数用钳工修配
全部有互换性。
某些精度较高的配合件用分组选择装配法
毛坯的制造方法
及加工余量
铸件用木模手工造型；
锻件用自由锻。
毛坯精度低，加工余量大
部分铸件用金属模；
部分锻件用模锻。
毛坯精度中等，加工余量中等。
铸件广泛采用金属模机器造型，锻件广泛采用模锻，以及其他高生产率的毛坯制造方法。
毛坯精度高，加工余量小。
机床设备
通用机床。
或数控机床，或加工中心。
数控机床加工中心或柔性制造单元。
设备条件不够时，也采用部分通用机床、部分专用机床。
专用生产线、自动生产线、柔性制造生产线或数控机床。
夹具
多用标准附件，极少采用夹具，靠划线及试切法达到精度要求。
广泛采用夹具或组合夹具，部分靠加工中心一次安装。
广泛采用高生产率夹具，靠夹具及调整法达到精度要求。
刀具与量具
采用通用刀具和万能量具。
可以采用专用刀具及专用量具或三座标测量机。
广泛采用高生产率刀具和量具，或采用统计分析法保证质量。
对工人的要求
需要技术熟练的工人。
需要一定熟练程度的工人和编程技术人员。
对操作工人的技术要求较低，对生产线维护人员要求有高的素质。
工艺规程
有简单的工艺路线卡。
有工艺规程，对关键零件有详细的工艺规程。
有详细的工艺规程。
表5.2
各种生产类型工艺过程的主要特点
5.2工艺规程的作用及设计步骤
一、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。
总之，零件的机械加工工艺规程是每个机械制造厂或加工车间必不可少的技术文件。
生产前用它做生产的准备，生产中用它做生产的指挥，生产后用它做生产的检验。
3、工艺规程的格式：
为了适应工业发展的需要，加强科学管理和便于交流，原机械电子工业部还制订了指导性技术文件JB/Z187.3—88《工艺规程格式》，要求各机械制造厂按统一规定的格式填写。
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）机械加工工序操作指导卡片。
5）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片：
其格式见教材p128表5.4。
此卡片的特点：
是以工序为单位，简要说明产品或零、部件的加工过程的一种工艺文件。
它是生产管理的主要技术文件。
适用范围：
广泛用于成批生产和单件小批生产中比较重要的零件。
（2）机械加工工序卡片：
其格式见教材p128表5.5。
此卡片的特点：
在工艺过程卡片的基础上按每道工序所编的一种工艺文件，一般具有工序简图，并详细说明该工序的每一个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用设备和工艺装备等。
主要用于大批大量生产中所有零件，中批生产中的重要零件和单件小批生产中的关键工序。
二、工艺规程设计所需原始资料
（1）产品装配图、零件图；
（2）产品验收质量标准；
（3）产品的年生产纲领；
（4）毛坯材料与毛坯生产条件；
（5）制造厂的生产条件（包括机床设备和工艺装备的规格、性能和现在的技术状态，工人的技术水平，工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的能力等有关资料）；
（6）工艺规程设计、工艺装备设计所用设计手册和有关标准；
（7）国内外先进制造技术资料等。
三、工艺规程的设计原则
（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。
四、机械加工工艺规程设计的内容及步骤
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。
5.3零件工艺性分析与毛坯的选择
一、零件工艺性分析
1、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。
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
机械加工对零件局部结构工艺性的要求例举如下：
1）便于刀具的趋进和退出：
如边缘孔的钻削；
左图不便于刀具的引进，采用右图结构，可采用标准刀具，提高加工精度。
2）保证刀具正常工作：
例如
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。
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
②尽量减少加工面积
③尽量减少加工过程的装夹次数
④尽量减少工作行程次数
⑤应统一或减少尺寸种类⑥避免深孔加工：
⑦应外表面联接代替内表面联接：
⑧零件的结构应与生产类型相适应。
⑨有位置要求或同方向的表面能在一次装夹中加工出来。
⑩零件要有足够的刚性，便于采用高速和多刀切削。
加工时，工件要承受切削力和夹紧力的作用，工件刚性不足易发生变形，影响加工精度。
图示两种零件结构，图b所示结构有加强筋，零件刚性好，加工时不易产生变形，其工艺性就比图a所示结构好。
（3）机械加工对零件整体结构工艺性的要求
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。
二、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。
2、选择毛坯
（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：
（1）轴类零件：
车床主轴：
45号钢模锻件；
阶梯轴（直径相差不大）：
棒料
（2）箱体：
铸造件或焊接件
（3）齿轮：
小齿轮：
棒料；
大多数中型齿轮：
模锻件；
大型齿轮：
铸钢件
5.4定位基准的选择
一、基准的概念及分类：
（见教材P131-132）
1、基准的定义：
在零件图上或实际的零件上，用来确定其它点、线、面位置时所依据的那些点、线、面，称为基准。
2、基准的分类：
按其功用可分为：
1）设计基准：
零件工作图上用来确定其它点、线、面位置的基准，为设计基准。
2）工艺基准：
是加工、测量和装配过程中使用的基准，又称制造基准。
a、工序基准：
是指在工序图上，用来确定加工表面位置的基准。
它与加工表面有尺寸、位置要求。
b、定位基准：
是加工过程中，使工件相对机床或刀具占据正确位置所使用的基准。
c、度量基准（测量基准）：
是用来测量加工表面位置和尺寸而使用的基准。
d、装配基准：
是装配过程中用以确定零部件在产品中位置的基准。
举例如下：
二、定位基准的选择：
定位基准包括粗基准和精基准。
粗基准：
用未加工过的毛坯表面做基准。
精基准：
用已加工过的表面做基准。
1、粗基准的选择原则：
粗基准影响：
位置精度、各加工表面的余量大小（均匀？
足够？
）。
重点考虑：
如何保证各加工表面有足够余量，使不加工表面和加工表面间的尺寸、位置符合零件图要求。
1）合理分配加工余量的原则
a、应保证各加工表面都有足够的加工余量：
如外圆加工以轴线为基准；
b、以加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面加工余量分布均匀、表面质量高；
如床身加工，先加工床腿再加工导轨面；
具体实例
在床身零件中，导轨面是最重要的表面，它不仅精度要求高，而且要求导轨面具有均匀的金相组织和较高的耐磨性。
由于在铸造床身时，导轨面是倒扣在砂箱的最底部浇铸成型的，导轨面材料质地致密，砂眼、气孔相对较少，因此要求加工床身时，导轨面的实际切除量要尽可能地小而均匀，故应选导轨面作粗基准加工床身底面，然后再以加工过的床身底面作精基准加工导轨面，此时从导轨面上去除的加工余量可较小而均匀。
导轨面作粗基准加工床身底面
床身底面作精基准加工导轨面
2）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则
一般应以非加工面做为粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置。
当零件上有几个不加工表面时，应选择与加工面相对位置精度要求较高的不加工表面作粗基准。
图示套筒法兰零件，表面为不加工表面，为保证镗孔后零件的壁厚均匀，应选表面作粗基准镗孔、车外圆、车端面。
套筒法兰加工实例
3）便于装夹的原则：
选表面光洁的平面做粗基准，以保证定位准确、夹紧可靠。
4）粗基准一般不得重复使用的原则：
在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间位置误差会相当大，因此，粗基一般不得重复使用。
2、精基准的选择：
如何较少误差，提高定位精度。
1）基准重合原则：
利用设计基准做为定位基准，即为基准重合原则。
2）基准统一原则：
在大多数工序中，都使用同一基准的原则。
这样容易保证各加工表面的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差。
例如，加工轴类零件时，一般都采用两个顶尖孔作为统一精基准来加工轴类零件上的所有外圆表面和端面，这样可以保证各外圆表面间的同轴度和端面对轴心线的垂直度。
3）互为基准原则：
加工表面和定位表面互相转换的原则。
一般适用于精加工和光磨加工中。
车床主轴前后支承轴颈与主轴锥孔间有严格的同轴度要求，常先以主轴锥孔为基准磨主轴前、后支承轴颈表面，然后再以前、后支承轴颈表面为基准磨主轴锥孔，最后达到图纸上规定的同轴度要求。
4）自为基准原则：
以加工表面自身做为定位基准的原则，如浮动镗孔、拉孔。
只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面间的位置精度。
还有一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为基准，例如：
图示为在导轨磨床上磨床身导轨表面，被加工床身1通过楔铁2支承在工作台上，纵向移动工作台时，轻压在被加工导轨面上的百分表指针便给出了被加工导轨面相对于机床导轨的不平行度读数，根据此读数操作工人调整工件1底部的4个楔铁，直至工作台带动工件纵向移动时百分表指针基本不动为止，然后将工件1夹紧在工作台上进行磨削。
5.5工艺路线的拟订
拟订工艺路线是设计工艺规程最为关键的一步，需顺序完成以下几个方面的工作。
1、选择定位基准
前面已经叙述。
2、表面加工方法的选择
（1）各种加工方法的经济加工精度和表面粗糙度（见P136）
不同的加工方法如车、磨、刨、铣、钻、镗等，其用选各不相同，所能达到的精度和表面粗糙度也大不一样。
即使是同一种加工方法，在不同的加工条件下所得到的精度和表面粗糙度也大不一样，这是因为在加工过程中，将有各种因素对精度和粗糙度产生影响，如工人的技术水平、切削用量、刀具的刃磨质量、机床的调整质量等等。
某种加工方法的经济加工精度：
是指在正常的工作条件下（包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用）所能达到的加工精度。
（加工成本与加工精度的关系见P136图5.11）（各种加工方法所能达到的经济精度、表面粗糙度等可查《金属机械加工工艺人员手册》）。
（2）加工方法和加工方案的选择
1）根据加工表面的技术要求，确定加工方法和加工方案；
这种方案必须在保证零件达到图纸要求方面是稳定而可靠的，并在生产率和加工成本方面是最经济合理的。
（教材P136表5.7、表5.8、表5.9分别为外圆表面、内孔表面和平面加工方案及其经济精度）
2）要考虑被加工材料的性质；
例如，淬火钢用磨削的方法加工；
而有色金属则磨削困难,，一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行精加工。
3）要考虑生产纲领，即考虑生产率和经济性问题。
如：
大批大量生产应选用高效率的加工方法，采用专用设备。
例如，平面和孔可用拉削加工，轴类零件可采用半自动液压仿型车床加工，盘类或套类零件可用单能车床加工等。
4）应考虑本厂的现有设备和生产条件：
即充分利用本厂现有设备和工艺装备。
在选择加工方法时，首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定它的最终工序方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。
例如，加工一个精度等级为IT6、表面粗糙度Ra为0.2μm的钢质外圆表面，其最终工序选用精磨，则其前导工序可分别选为粗车、半精车和粗磨。
主要表面的加工方案和加工工序选定之后，再选定次要表面的加工方案和加工工序。
小结：
具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只通过一次加工就能达到图纸要求的，对于精密零件的主要表面，往往要通过多次加工才能逐步达。
3、机床设备与工艺装备的选择
（1）机床设备和工艺装备的选择
1、所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应；
2、精度等级应与本工序加工要求相适应；
3、电机功率应与本工序加工所需功率相适应；
4、机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。
（2）工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造成本，应根据不同情况适当选择。
1、在中小批生产条件下，应首先考虑选用通用工艺装备（包括夹具、刀具、量具和辅具）；
2、在大批大量生产中，可根据加工要求设计制造专用工艺装备。
（3）机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益，还要考虑产品改型及转产的可能性，应使
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