机械加工工艺规程的制定手打.docx
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机械加工工艺规程的制定手打
第五章机械加工工艺规程的制定
第一节生产进程与工艺进程
1.生产进程，是指从材料到成品的全数劳动进程。
它包括材料的运输、保管、生产预备工作、毛坯的加工、零件的机械加工、热处置工艺、装配、查验、调试、油漆和包装等。
2.工艺进程，是在产品的生产进程中，与原材料变成成品有直接关系的进程。
例如，铸造、锻造、焊接和零件的机械加工等。
在工艺进程中，采纳机械加工的方式，直接改变毛坯的形状、尺寸和性能，使之变成成品的工艺进程，成为机械加工工艺进程。
机械加工工艺进程的组成
机械加工工艺进程是由假设干个工序组成，通过这些不同的工序把毛坯加工成合格的零件。
1.工序，一个（或一组）工人，在一个工作地址，对一个（或同时几个）零件加工，所持续完成机械加工工艺进程中的一部份工作称为工序。
那个地址必需注意，组成一个工序的要紧特点是不改变加工对象、设备和操作者，而且工序内的工作是持续完成的。
若是一根轴车削另一端面的工作是在另一台车床上进行，这时应算作两道工序，因为加工地址变了；假设一批零件在完成切断工作后，统一掉头车另一端面，这时也应算两道工序，因为加工不持续。
2.工步，是工序的组成部份。
是指加工表面、切削刀具和切削用量（切削速度、进给量、背吃刀量）均维持不变的情形下，所完成的那部份工艺进程。
假设其中有任何转变，即为另一个工步。
3.走刀，
有些工步，由于加工余量较大或其他缘故，需用同一刀具在切削用量不变的条件下，对同一表面进行多次切削，那么刀具每一次切削称为一次走刀。
4.安装，是工件在加工之前，使其在机床上或夹具中占据一正确的位置并加紧的进程。
生产类型
1.单件生产，单个生产某一零件并很少重复，乃至完全不重复的生产。
如新品的试制或机修配件均属于单件生产。
2.成批生产，成批的制造相同的零件，每相隔一段时刻又重复活产，每批所制造的相同的零件数量称为批量。
依照批量的多少又可分为小批生产、中批生产和大量生产。
3.大量生产，当同一产品的制造数量很多，在大多数工作地址，常常重复地进行一种零件某一工序的生产，为大量生产。
生产类型不同时，生产的组织、生产治理、车间布置、毛坯选择、设备选择、工装夹具的选择和加工方式和对工人技术水平的要求均有所不同，因此设计工艺规程时，必需与生产类型相适应，以取得最大的经济成效。
项目
单件小批生产
成批生产
大批大量生产
产品数量
少
中型
大量
加工零件
经常变换
周期性变换
固定不变
毛坯制造
采用木模造型和自由锻
采用金属模造型和模锻
采用金属模机械造型和高效模锻
机床
万能机床
万能机床和部分专用机床
广泛采用专用机床和组合机床
机床布置
按型号群式布置
按运输路线方向布置
按工艺规程的进程布置
刀具和量具
一般刀具和通用量具
专用刀具和专用量具
高效专用夹具和专用量具
夹具和辅助工具
通用夹具
专用夹具和特殊工具
高效专用夹具和特殊工具
零件加工方法
试切法加工
调整法加工
调整法加工和高效自动化加工
工人技术等级
高
中
低
生产效率
低
中
高
工艺文件
编写简单工艺过程
详细编写工艺卡
详细编写工艺卡和工序卡
制定工艺规程的大体原那么
在生产中，依照生产条件把最适合的工艺进程按必然的格式，用文件的形式固定下来，作为生产的依据，称为工艺规程（或工艺卡）。
工艺规程一样包括以下内容：
1.加工工件的线路和所通过的车间及工段；
2.各工序的内容及采纳的机床、刀具和工艺装备；
3.零件的查验项目及方式；
4.切削用量；
5.工时定额及工人的技术品级等；
当零件的合理工艺规程制定出来后，工厂和车间的每一个干部、工程技术人员和工人都必需遵守那个工艺规程进行生产。
只有如此才能优质、高产和低消耗地生产出产品。
具体地说，工艺规程有以下几方面的作用：
1.工艺规程是指导生产的要紧技术文件，因为工艺规程在实践的基础上依照科学的理论制定出来。
只有依照工艺规程进行生产，才能做到各工序紧密配合、严格检查从而保证产品质量。
2.工艺规程是生产治理和组织的工作依据。
有了工艺规程，在产品投入生产之前，就能够够依照它进行一系列预备工作。
如原材料和毛坯的供给；机床预备和检查；工艺装备的设计和制造；作业打算的编排；劳动力的组织；生产技术力量的配备和本钱核算等，使生产均衡而顺利进行。
3.工艺规程是新建和扩建厂或车间的大体技术条件。
在设计新的车间或扩建厂时，更需要有产品的全套的工艺规程作为决定设备、人员、车间面积及投资额等的原始资料。
4.保证产品质量，制定零件的工艺规程，应第一着眼于保证精度和表面粗糙度等技术要求，以保证质量。
5.提高劳动生产率和降低生产本钱，在保证零件加工质量的前提下，应力求尽力提高生产率；同时降低本钱，提高经济效益。
6.改善劳动条件，在许诺的条件下，尽可能地采取先进的机械化和自动化技术，来减轻劳动强度，改善工人劳动条件。
制定工艺规程的原始资料
1.产品的整套装配图和零件图。
2.产品验收的质量标准。
3.产品的年产纲领和生产类型。
4.毛坯情形，工艺人员应熟悉毛坯车间的生产能力与技术水平；熟悉各类经常使用材料的品种规格，并依照产品图样审查毛坯材料选择的是不是合理，从工艺的角度（如定位加紧、加工余量及结构工艺性等）对毛坯制造提出要求。
5.工厂企业的设备、资金、生产人员技术素养及原材料来源等情形。
6.国内外生产技术的新动向、产品销路及同类产品的供销情形。
制定工艺进程的步骤
1.对零件图进行工艺分析。
2.确信毛坯的种类和制造方式。
3.选择定位基准和拟定零件加工工艺线路。
4.确信加工余量、切削用量、计算工艺尺寸、公差及工时定额。
5.选择机床、工艺装备。
6.填写工艺文件。
第二节零件的工艺分析
在制定工艺规程时，要了解零件的性能、用途、工作条件，对零件图进行工艺分析。
也确实是从工艺角度来分析研究零件的生产方式，零件的加工难易程度，工厂的生产条件等，具体的内容包括以下几个方面；
（一）审查零件图样的完整性和正确性；检查零件图的视图、尺寸、公差、表面粗糙度值和技术条件等是不是完整和合理。
若是发觉问题应加以修改。
（二）审查零件的材料及热处置方案选择是不是合理，材料的加工性能是不是良好；若是发觉问题应该考虑换材料或找出解决问题的方式。
（三）分析零件的技术要求；太高的精度，表面质量和其他技术要求会使工艺进程复杂，加工困难，应尽可能在知足利用要求的前提下，减少加工量，简化工艺装备，缩短生产周期降低生产本钱。
同时要审查零件的结构是不是良好，是不是会给加工带来困难，尽可能做到在知足利用要求的前提下，简化结构，保证零件取得良好的结构工艺性。
总之，分析零件的技术要求是不是合理，应从零件在机械中的功用、技术要求和结构等方面动身，分清零件的要紧表面和次要表面，及它们之间的相互关系，制定出关键工序来保证要紧表面的质量。
第三节毛坯的种类
1.铸铁，铸件的特点是形状复杂、适应能力强、力学性能较差、本钱较低。
因此制作形状复杂、力学性能要求不高、质量要求不高的零件毛坯。
如箱件、支座等。
2.锻件，要紧分自由锻件和模锻件。
自由锻件本钱低，力学性能好，但形状简单、质量不高、加工余量较大，要紧用在要求力学性能较好的单件生产零件的毛坯。
模锻件，力学性能较好、质量较高、形状较复杂，但模锻件所用的模具本钱较高。
因此它适用于要求力学性能较高，大量大量生产零件的毛坯。
3.冲压件
，在交通运输设备和农业机械设备应用较多，很多是薄板冲压成型。
如汽车罩壳、储油箱、机床防护罩等。
冲压成型件一样不需切削加工。
因此冲压要用模具，因此用在大量量生产中。
4.型材，机械零件中采纳型材的比重较大。
通经常使用的型材有圆钢、方钢、六角钢、角钢及槽钢等。
例如轴类零件常常采纳圆钢来机械加工。
毛坯的选择
1.依照生产纲领来选择毛坯。
大量大量生产适于选择高生产率和高精度的毛坯制造方式，如此能够减少机械加工的时刻，从而提高生产率。
如金属型铸造件、模锻件、冷轧和冷拉等型材；单件小批生产宜采纳生产费用少的毛坯制造方式，如砂型铸造出的铸件、自由锻件和热轧型材等。
2.依照零件的结构和外形来选择毛坯。
形状复杂的毛坯常采纳铸造方式制造。
3.依照零件的尺寸大小选择毛坯。
关于尺寸专门大的毛坯采纳铸造方式、自由锻或焊接的方式来制造；关于尺寸很小的零件采纳模锻和型材作毛坯。
4.依照零件的力学性能选择毛坯。
当力学性能要求高时，
采纳锻件毛坯，或采纳铸钢或型材作毛坯。
关于复杂的箱体、床身等零件那么采纳铸造毛坯。
5.依照本厂设备与技术条件选择毛坯。
6.充分利用新工艺、新技术、新材料，从而提高毛坯质量。
例如周密铸造、周密锻造、粉末冶金和工程塑料都在迅速进展，应予以重视。
定位基准的选择
任何一个没受约束的物体，在空间都具有六个自由度，即沿三个相互垂直坐标轴的移动（用X、Y、Z表示）和绕这三个坐标轴的转动。
因此要使物体在空间占有确信的位置（即定位），就必需约束这六个自由度。
物体的六个自由度
第四节定位基准的选择
在机械加工中，要完全确信工件的正确位置，必需有六个相应的支撑点来限制工件的六个自由度，称为工件的六点定位原理。
a六点定位简图b完全定位
a图所示，六个支撑点散布在三个相互垂直的坐标平面内。
其中三个支撑点在Oxy平面上，限制，
和
三个自由度；两个支撑点在Oxz平面上，限制
和
两个自由度；最后一个支撑点在Oyz平面上，限制
一个自由度。
b图所示，在铣床上铣削一批工件上的沟槽时，为了保证每次安装中的工件的正确位置，保证三个加工尺寸X、Y、Z，就必需限制六个自由度。
这种情形称为完全定位。
c不完全定位d超定位
c图所示，为了保证两个加工尺寸Y和Z，只需限制
五个自由度即可；图b所示，为保证一个加工尺寸Z，仅需限制
三个自由度。
这种没有完全限制六个自由度的定位，称为不完全定位。
d图所示，有时为了增加工件在加工时的刚度，或为了传递切削运动和动力，可能在同一个自由度的方向上，有两个或更多的定位支撑点。
上图前后顶尖已限制了
五个自由度，而三爪卡盘又限制了
两个自由度，如此在
两个自由度的方向上，定位点多于一个，重复了，这种情形称为超定位或过定位。
由于三爪卡盘的夹紧力，会使顶尖和工件变形，增加加工误差，如此是不合理的，但这是传递运动和动力所需要的。
假设改用卡箍和拨盘带动工件旋转，那么就幸免了超定位。
工件的基准
机械零件是假设干个表面组成的。
这些表面之间的相对位置包括两方面的要求。
一方面是表面间的位置精度；另一方面是相对位置精度。
而表面间的尺寸精度和位置精度要求是离不开参考依据的。
如图a所示，轴套的端面A与端面B之间，端面A与端面C之间有尺寸精度的要求，是以端面A为参考依据的。
轴套的小外圆以轴心线为参考依据，有径向圆跳动的要求。
又如图b中表面B与表面A之间有平行度的要求，是以表面A为参考依据的。
表面C与表面D之间有平行度的要求，是以表面D为参考依据的；孔的轴心线与表面D之间有垂直度的要求，是以表面D为参考依据的
等。
在研究零件表面的相对位置关系时，是离不开基准的，不确信基准就无法确信表面的位置。
零件上用来确信其他点、线、面的位置，所依据的点、线、面叫做基准；基准是测量和计算的起点和依据。
因此，基准是研究机械制造精度的一个极为重要的问题。
基准一样分为设计基准和工艺基准两大类
设计基准
在零件图上用以确信其他点、线、面位置的基准，称为设计基准。
设计人员依照设计基准来标定或计算另一些点、线、面的尺寸或位置关系，如平行度、垂直度和同轴度等。
它们能够是真实的点、线、面，也能够是虚设的。
如中心线、等分线和中心点等都是虚设的设计基准。
如上页图a
所示，孔的轴线是小外圆面的设计基准，即小外圆相对孔的轴心线的径向圆跳动值不能超过；端面A是端面B的设计基准，端面A也是端面C的设计基准，端面C也是端面A的设计基准，它们互为设计基准。
在上页图b所示中，表面A是表面B的设计基准；表面D是表面C的设计基准。
工艺基准
零件在加工、查验和装配进程中所利用的基准称为工艺基准。
工艺基准按用途又分为定位基准、测量基准和装配基准。
（一）定位基准，加工时用以确信工件相关于机床刀具正确位置的基准称为定位基准。
例如，加工轴类零件时，两头的顶尖孔即为定位基准。
在利用夹具时，其定位基准确实是工件上与夹具定位元件相接触的表面。
例如图b中，加工机体孔时，是以底面D和侧面A定位的，那么孔的加工定位基准确实是底面D和侧面A。
（二）测量基准
，用以查验已加工表面尺寸和位置时所依据的基准称为测量基准。
一样情形下，应以设计基准作为测量基准，但有时测量不方便，或乃至不可能实现时，也可改用其他表面作为测量基准。
（三）装配基准，装配时用来确信零件或部件在机械中的位置所采纳的基准。
例如轴类零件的轴颈，齿轮零件的内孔和箱体的底面等是装配基准。
定位基准的选择
设计基准是零件图上给定的，而定位基准可有几种不同的方案，选择是不是合理，直接阻碍可否保证加工表面间的尺寸精度和加工表面间的位置精度。
因此定位基准的选择是机械加工中较重要的环节。
在零件机械加工第一个工序中只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种定位表面称为粗基准。
在以后的各个工序中就可用已加工过的表面作为定位基准，这种加工过的定位表面称为精基准。
粗基准的选择
粗基准的选择阻碍各加工表面的余量分派和加工表面与不需要加工表面之间的彼此位置。
而且这两方面的要求是彼此矛盾的。
因此在选择粗基准时，必需第一弄清楚哪一方面的要求是要紧的，如此才能正确选择基准。
1.以不需要加工，但与加工表面有较高的位置精度要求的表面作为粗基准。
为了保证加工表面与不加工表面之间的彼此要求，一样选择不加工表面为粗基准。
若是在工件上有很多不加工表面，那么应以其中与加工表面有彼此位置要求较高的不加工表面为粗基准。
e以床脚为粗基准f以导轨面为粗基准
2.应以要求加工余量小而均匀的表面作为粗基准。
如车床导轨面的加工。
因为车床导轨面是车床床身的要紧表面，精度要求高，而且要求耐磨，在铸造床身毛坯时，导轨面向下放置，使其表面的组织细密均匀，没有气孔、夹砂等缺点。
因此加工时要求加工余量均匀，以便达到高的加工精度，同时切去的金属层应尽可能薄一些，以便留下一层组织紧密、耐磨的金属层。
同时，导轨面又是车床最长的表面，容易发生余量不均匀和余量不够的危险。
如图e所示的定位方式，以床脚为粗基准，假设导轨表面上的加工余量不均匀，那么要切去的余量太多，不但阻碍加工精度，而且将比较耐磨的金属层切去，露出较疏松、不耐磨的金属组织。
因此应用图f的定位方式，以导轨面作粗基准加工车床床脚平面，再以床脚平面为精基准加工导轨面，如此，导轨面的加工余量均匀。
床脚上的加工余量不均匀不阻碍床身的加工，而且加工面积和加工量少。
3.用毛坯制造中，尺寸、位置比较靠得住及平整光洁的表面为粗基准。
如此使加工后各表面对各不加工表面的尺寸要求、位置要求更易符合图纸要求。
在铸件上不该选择浇冒口的表面、分模面和夹砂的表面为粗基准。
在锻件上不该选择有飞边的表面为粗基准。
一样情形下，同一尺寸方向的粗基准只能利用一次，即不能重复利用。
因为粗基准的定位精度很低，因此在同一尺寸方向只利用一次，不然定位误差太大。
因此在以后的工序中，都应利用已切削过的表面作为精基准。
精基准的选择
精基准的选择，要紧应考虑如何保证加工的尺寸精度和彼此的位置精度，而且使工件安装方便、准确、靠得住。
（一）
基准重合，以设计基准为定位基准来幸免基准不重合而引发的误差。
（二）基准统一，应尽可能的选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间彼此位置精度，这称为基准统一
。
例如，在加工轴类零件时采纳中心孔定位作精基准，能够对许多不同直径的外圆表面进行加工（阶梯轴），保证各外圆表面对轴心线的同轴度；齿轮以其内孔和端面作定位基准别离进行齿坯和齿形加工等都是基准统一的原那么。
采纳基准统一原那么有以下优势：
1.简化工艺进程，使各工序所用的夹具结构相同或相似，减少了设计和制造夹具的时刻和费用。
2.由于基准统一，有可能在一次安装中加工较多的表面，从而减少安装时刻，提高了生产率。
3.由于基准统一，在一次安装中加工出各个不同的表面，减少了安装次数，有利于提高各加工面的彼此位置精度。
（三）自为基准，某些精加工工序要求加工余量小而均匀，那么应选择加工表面本身作为定位的精基准，称为自为基准。
例如，磨削床身导轨面时，按导轨面本身找正定位；浮动铰刀孔；拉刀拉孔和无心磨床磨削圆柱形工件都是以加工表面本身为定位基准的。
（四）互为基准，在一些彼此位置要求很高的表面加工中，能够采纳互为基准的加工方式。
如车床主轴前端面内锥孔与主轴颈的同轴度很高要求很高，可先以轴颈定位加工内锥孔，然后再之内锥孔定位加工轴颈，如此反复进行，可达很高的同轴度。
（五）精基准的选择应便于工件的定位和加紧，并使夹具结构简单，操作方便。
所选定位基准的面积与被加工表面相较，应有较大的长度和宽度，以保证定位和加紧的靠得住性，进而提高其加工的彼此位置精度。
第五节定位基准的选择
工艺规程设计一样分为两步，第一步，第一拟定工艺线路（即工艺整体方案设计），第二步进行工序内容设计。
工艺线路的拟定要紧考虑以下几个方面：
一、加工方式的选择
二、加工时期的划分
三、工序的集中与分散
工序集中是将较多的工步尽可能的集中到一个工序中，使总的工序数量减少。
如此工序集中的特点是可采纳高生产率的专用机床和工艺装备，大大提高生产率。
可减少设备的数量，减少工序的数量，缩短加工时刻，缩短生产周期，提高生产率，减少安装次数，保证各加工表面的彼此位置，简化生产组织。
工序分散正好相反，各个工序中的工步减少，工序数量相对的增多。
其特点是可用较简单的设备和工艺装备，对工人的技术要求不高。
综合以上特点，在单件小批生产时，为简化生产打算，常采纳工序集中，在通用机床上完成更多的表面加工，减少工序数量。
在大量量生产时可采纳工序分散，组织生产流水线。
四、加工顺序的安排
（一）切削加工顺序
1）先粗后精。
先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。
2）先主后次。
要紧表面先加工，然后再加工次要表面。
要紧表面是指装配表面，工作表面等。
次要表面是指键槽、紧固用的光孔和螺孔等。
因为一样次要表面加工量较少，而且又与要紧表面有彼此位置要求，因此放在要紧表面加工以后，在最后精加工或光整加工之前。
3）先基准后其他。
加工一开始，老是先把基准面加工出来。
因为其他表面要以基准面定位，先加工基准面才能使其他表面的精度更高。
若是基准面有多个时，应依照基准转换的顺序和慢慢提高加工精度的原那么来安排基准面和要紧表面的加工。
例如加工轴类零件时，经常使用中心孔作为统必然位基准。
因此，每一个加工段开始老是先加工中心孔。
又如，在加工平面轮廓尺寸较大的零件时，用平面定位比较稳固，因此常选平面作为定位精基准，老是先加工平面后加工孔。
（二）热处置工序。
热处置要紧用来改变材料的性能及排除内应力。
一样又分为：
1）预备热处置。
改善切削性能、排除毛坯制造时的内应力。
一样安排在切削加工之前。
例如，高碳钢，一样采纳退火，以降低硬度，关于低碳钢一样采纳正火，提高材料的硬度。
为此，把这些退火。
正火放在切削加工之前。
调制也可作为预备热处置，但假设以提高力学性能为主应放在粗加工以后，精加工之前。
2）去内应力处置。
退火、人工时效处置最好安排在粗加工以后精加工之前。
在压力加工、铸造、焊接、热处置、切削加工和其他工艺进程中，制品可能产生内应力。
多数情形下，在工艺进程终止后，金属内部将保留一部份残余应力。
残余应力可致使工件破裂、变形或尺寸转变，残余应力也提高金属化学活性，在残余拉应力作用下专门容易造成晶间侵蚀破裂。
因此，残余应力将阻碍材料的利用性能或致使工件过早失效。
进行去应力退火时，金属在必然温度作用下通过内部局部塑性变形（当应力超过该温度下材料的屈服强度时）或局部的弛豫进程（当应力小于该温度下材料的屈服强度时）使残余应力松弛而达到排除的目的。
在去应力退火时，工件一样缓慢加热至较低温度（灰口铸铁为500～550℃，钢为500～650℃，有色金属合金冲压件为再结晶开始温度以下），维持一段时刻后，缓慢冷却，以避免产生新的残余应力。
去应力退火并非能完全排除工件内部的残余应力，而只是大部份排除。
要使残余应力完全排除，需将工件加热至更高温度。
在这种条件下，可能会带来其他组织转变，危及材料的利用性能。
3）最终热处置。
淬火、回火、渗碳安排在半精加工以后，磨削加工之前。
渗氮安排在粗磨和精磨之间。
最终处置要紧用于提高材料的强度和硬度。
辅助工序的安排
查验工序是要紧的辅助工序，它是保证产品质量的要紧方法。
除每道工序的进行中，操作者都必需自行查验外，在以下情形下安排单独的查验工序：
1）粗加工时期以后；
2）关键工序前后；
3）特种查验之前（磁力探伤、密封实验）；
4）从一个车间转到另一个车间之前；
5）全数加工终止后；
除查验工序外，还要考虑安排去毛刺、倒棱边、清洗、涂防锈油等辅助工序。
五、加工余量的确信
①最小余量；②最大余量；③公称余量；
①查表法（机械制造工艺手册）；②体会法；③计算法；
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