1、機械制造工藝基礎知識 （上）,教 學 內 容,機械加工工藝規程的制訂 工藝尺寸鏈 機械加工精度,機械加工工藝規程的制訂,基本概念 一、生產過程和工藝過程 二、工藝過程的組成 三、生產綱領、生產類型及其工藝特征 四、工藝規程,機械加工工藝規程的制訂基本概念,一、生產過程和工藝過程 1、生產過程：機械產品制造時，將原材料或半成品變為產品的各有關勞動過程的總和，稱為生產過程。 包括：生產技術準備工作； 如產品的開發設計 工藝設計和專用工藝裝備的設計與制造 各種生產資料及生產組織等方面的準備工作 原材料及半成品的運輸和保管； 毛坯的制造； 零件的各種加工、熱處理及表面處理； 部件和產品的裝配、調試、檢

2、測及涂裝和包裝等,機械加工工藝規程的制訂基本概念,一、生產過程和工藝過程 2、工藝過程：在生產過程中，凡直接改變生產對象的尺寸、形狀、性質(物理性能、化學性能、力學性能)及相對位置關系的過程，統稱為工藝過程。 如毛坯制造、機械加工、熱處理、表面處理及裝配等，它是生產過程中的主要過程，其他過程稱為輔助過程。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,二、工藝過程的組成 機械加工工藝過程：用機械加工方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量，使其成為產品零件的過程稱為機械加工工藝過程。 由一個或若干們順序排列的工序組成 。 工序又可分為安裝、工位、工步和走刀。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,二、工藝過程的組

3、成 1、工序 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工件所連續完成的那部分工藝過程，稱為工序。 區分工序的主要依據是工作地是否變動和加工是否連續。 工序是組成工藝過程的基本單元，也是制定生產計劃和進行成本核算的基本單元。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,二、工藝過程的組成 1、工序,表一 階梯軸工藝過程（生產量較小時）,表二 階梯軸工藝過程（生產量較大時）,機械加工工藝規程的制訂基本概念,二、工藝過程的組成 2、安裝： 在同一工序中，工件的工作位置可能只裝夾一次，也可能要裝夾幾次。 安裝是指工件經一次裝夾后所完成的那一部分工序。 工件在加工中，應盡量減少裝夾次數，以減少裝夾誤

4、差和裝夾工件所花費時間。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,二、工藝過程的組成 3工位 為了減少工件裝夾次數，常采用各種回轉工作臺、回轉夾具或移動夾具，使工件在一次裝夾中，先后處于幾個不同的位置進行加工。 工件相對于機床或刀具每占據一個加工位置所完成的那部分工藝過程，稱為工位。 如表二中工序1銑端面、鉆頂尖孔，就有兩個工位。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,二、工藝過程的組成 4工步 在一道工序中，可能要加工幾個不同表面，也可能用幾把不同刀具進行加工，還有可能用幾種不同切削用量分幾次進行加工。 為了描述這個過程，工序下面又可細分工步。 工步是指加工表面、加工工具和切削用量(不包括背吃刀量)都不變

5、的情況下，所完成的那一部分工序內容。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,二、工藝過程的組成 一般情況下，上述三個要素任意改變一個，就認為是不同工步了。 但下述兩種情況可以作為一種例外。 第一種情況，對那些連續進行的若干個相同的工步，可看作一個工步。如圖23所示零件，連續鉆四個15mm的孔，可看作一個工步鉆4孔15mm，以簡化工藝文件。 另一種情況，有時為了提高生產率，用幾把不同刀具，同時加工幾個不同表面，如圖24所示，也可看作一個工步，稱為復合工步。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,二、工藝過程的組成,機械加工工藝規程的制訂基本概念,二、工藝過程的組成 5、行程（進給次數） 行程（進給次數）有工

6、作行程和空行程之分。 工作行程是指刀具以加工進給速度相對工作所完成一次進給運動的工步部分； 空行程是指刀具以非加工進給速度相對工件所完成一次進給運動的工步部分。 走刀：在一個工步內，如果被加表面需切去的金屬層很厚，需要分幾次切削，每進行一切削稱為一次走刀。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,三、生產綱領、生產類型及其工藝特征 機械產品的制造工藝不僅與產品的結構、技術要求有很大關系，而且也與企業的生產類型有很大關系，而企業的生產類型是由企業的生產綱領所決定的。 1、生產綱領 生產綱領是指計劃期內產品的產量。計劃期常定為一年，所以年生產綱領也就是年產量。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,三、生產綱領

7、、生產類型及其工藝特征 1、生產綱領 N = Q n （1 + ）（1+） N零件的年產量； Q產品的年產量； n每臺產品中該零件的數量； 備品的百分率； 廢品的百分率。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,三、生產綱領、生產類型及其工藝特征 2生產類型 根據生產綱領的大小和產品品種的多少，機械制造企業的生產可分為三種類型：單件生產、成批生產和大量生產。 (1)單件生產產品品種很多，同一產品的產量很少，而且很少重復生產，各工作地加工對象經常改變。如重型機械制造、專用設備制造和新產品試制等均屬單件生產。 (2)大量生產產品的產量很大，大多數工作地長期重復地進行某一工件的某一工序的生產。如汽車、拖拉機

8、、軸承和自行車等產品制造多屬大量生產。 (3)成批生產一年中分批輪流制造幾種產品，工作地的加工對象周期性地重復。如機床、機車、紡織機械等產品制造，多屬成批生產。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,三、生產綱領、生產類型及其工藝特征 2生產類型 同一產品(或零件)每批投人生產的數量稱批量，批量可根據零件的年產量及一年中的生產批數計算確定。 一年的生產批數需根據市場需要、零件的特征、流動資金的周轉及倉庫容量等具體情況確定。 根據批量的大小和被加工零件的特征，成批生產又可分為小批生產、中批生產和大批生產。 小批生產的工藝特點與單件生產相似； 大批生產的工藝特點與大量生產相似。 中批生產介于單件生產和大

9、量生產之間。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,機械加工工藝規程的制訂基本概念,三、生產綱領、生產類型及其工藝特征 4、工藝特征零件的互換性 同一產品的生產，由于生產類型的不同，其工藝方法完全不一樣。 一般說來，生產同樣一個產品，大量生產要比單件生產與成批生產的生產效率高，成本低，產品質量穩定、可靠。但市場對機械產品的需求是多元化的，需求量有多有少。據國內外統計表明：目前在機械制造中，單件和小批生產占多數。隨著科學技術的發展，產品更新周期越來越短，產品的品種規格將會不斷增加，多品種、小批量生產在今后還會有增長趨勢。是否有可能對品種多而批量不大的產品也能按大批量的方式組織生產呢?可能性是存在的，辦

10、法是使產品的結構盡量標準化、系列化。如果產品結構的標準化、系列化系數達到70%80%以上，那么就可以將多家工廠按協作方式組織專業化生產，將多品種小批量生產轉化為大批量生產，可取得很高的經濟效益。另外，采用成組加工技術，也可以將一個企業的多品種、小批量的生產類型轉化為批量較大的生產類型。近年來，柔性加工系統的出現，為單件小批量生產提供了高效的先進設備，是機械制造工藝的一個重要發展方向。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,三、生產綱領、生產類型及其工藝特征 生產類型的具體劃分，可根據生產綱領和產品及零件的特征(輕重、大小、結構復雜程度、精度等)，參考上表。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,三、生產綱

11、領、生產類型及其工藝特征 上表中的重型零件、中型零件、輕型零件可參考下表所列數據確定。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,四、工藝規程 1、定義 2、作用 3、類型 4、格式 5、制訂的基本要求 6、主要依據 7、制定步驟,機械加工工藝規程的制訂基本概念,四、工藝規程 1、定義 規定產品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為工藝規程。 其中，規定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為機械加工工藝規程。 它是在具體的生產條件下，最合理或較合理的工藝過程和操作方法，并按規定的形式書寫成工藝文件，經審批后用來指導生產的。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,四、工藝規程 2、作用 （1）指

12、導工人操作； （2）用于生產、工藝管理工作的主要技術文件； （3）是新產品投產前進行生產準備和技術準備的依據和新建、擴建車間或工廠的原始資料； （4）起著交流和推廣先進經驗的作用。典型和標準的工藝規程能縮短工廠的生產準備時間。 工藝規程是經過逐級審批的，因而也是工廠生產中的工藝紀律，有關人員必須嚴格執行。但工藝規程也不是一成不變的，隨著科學技術的進步和生產的發展，工藝規程會出現某些不相適應的問題，因而工藝規程應定期整頓，及時吸取合理化建議、技術革新成果、新技術和新工藝，使工藝規程更加完善和合理。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,四、工藝規程 3、類型 JBZ338588工藝管理導則 工藝規程設

13、計中規定工藝規程的類型有： (1)專用工藝規程針對每一個產品和零件所設計的工藝規程。 (2)通用工藝規程 1)典型工藝規程為一組結構相似的零部件所設計的通用 工藝規程。 2)成組工藝規程按成組技術原理將零件分類成組，針對 每一組零件所設計的通用工藝規程。 (3)標準工藝規程已納入標準的工藝規程。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,四、工藝規程 4、格式 技術文件JBZ187388工藝規程格式，要求各機械制造廠按統規定的格式填寫。 屬于機械加工工藝規程的有： 1)機械加工工藝過程卡片。 2)機械加工工序卡片。 3)標準零件或典型零件工藝過程卡片。 4)單軸自動車床調整卡片。 5)多軸自動車床調整卡

14、片。 6)機械加工工序操作指導卡片。 7)檢驗卡片等。 屬于裝配工藝規程的有： 1)工藝過程卡片。 2)工序卡片。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,四、工藝規程 5、制訂的基本要求 制訂工藝規程的基本要求是，在保證產品質量的前提下，盡量提高生產率和降低成本。同時，還應在充分利用本企業現有生產條件的基礎上，盡可能采用國內、外先進工藝技術和經驗，并保證良好的勞動條件。 由于工藝規程是直接指導生產和操作的重要技術文件，所以工藝規程還應做到正確、完整、統一和清晰，所用術語、符號、計量單位、編號等都要符合相應標準。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,四、工藝規程 6、主要依據 1)產品的裝配圖樣和零件圖樣

15、。 2)產品的生產綱領。 3)現有生產條件和資料，它包括毛坯的生產條件或協作關系、工藝裝備及專用設備的制造能力、有關機械加工車間的設備和工藝裝備的條件、技術工人的水平以及各種工藝資料和標準等。 4)國內、外同類產品的有關工藝資料等。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,四、工藝規程 7、制定步驟 1)熟悉和分析制訂工藝規程的主要依據，確定零件的生產綱領和生產類型，進行零件的結構工藝性分析。 2)確定毛坯，包括選擇毛坯類型及其制造方法。 3)擬定工藝路線。這是制訂工藝規程的關鍵一步。 4)確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及其公差。 5)確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。 6)確定各工序的切削用量

16、和時間定額。 7)進行技術經濟分析，選擇最佳方案。 8)填寫工藝文件。,機械加工工藝規程的制訂基本概念,四、工藝規程 樣表,機械加工工藝規程的制訂,四、工藝規程,機械加工工藝規程的制訂毛坯的選擇,毛坯的選擇 一、毛坯的種類 毛坯的種類很多，同一種毛坯又有多種制造方法。機械制造中常用的毛坯有以下幾種。 1鑄件 2鍛件 3型材 4焊接件 5沖壓件 6冷擠壓件 7粉末冶金,機械加工工藝規程的制訂毛坯的選擇,一、毛坯的種類 1鑄件：形狀復雜的毛坯，宜用鑄造方法制造。 鑄件又可分為以下幾種類型。 (1)砂型鑄造的鑄件 ； (2)金屬型鑄造的鑄件 ； (3)離心鑄造鑄件 ； (4)壓力鑄造鑄件 ； (5)

17、精密鑄造鑄件,機械加工工藝規程的制訂毛坯的選擇,一、毛坯的種類 2鍛件：機械強度要求高的鋼制件，一般要用鍛件毛坯。有自由鍛造鍛件和模鍛件兩種。 自由鍛造鍛件是在鍛錘或壓力機上用手工操作而成形的鍛件。它的精度低，加工余量大，生產率也低，適于單件小批生產及大型鍛件。 模鍛件是在鍛錘或壓力機上，通過專用鍛模而鍛制成形的鍛件。它的精度和表面質量均比自由鍛造好，可以使毛坯形狀更接近工件形狀，加工余量小。同時由于模鍛件的材料纖維組織分布好，鍛制件的機械強度高。模鍛的生產效率高，但需要專用的模具，且鍛錘的噸位也要比自由鍛造大。主要適用于批量較大的中小型零件。,機械加工工藝規程的制訂毛坯的選擇,一、毛坯的種類

18、 3型材 型材按截面形狀可分為：圓鋼、方鋼、六角鋼、扁鋼、角鋼、槽鋼及其他特殊截面的型材。 型材有冷拉和熱軋兩種。 熱軋的精度低，價格較冷拉的便宜，用于一般零件的毛坯。 冷拉的尺寸較小，精度高，易于實現自動送料，但價格貴，多用于批量較大在自動機床上進行加工的情況。,機械加工工藝規程的制訂毛坯的選擇,一、毛坯的種類 4焊接件 將型鋼或鋼板，焊接成所需的結構，適于單件小批生產中制造大型毛坯。 優點是制造簡便，周期短，毛坯重量輕； 缺點是焊接件抗振性差，由于內應力重新分布引起的變形大，因此在進行機械加工前需經時效處理。,機械加工工藝規程的制訂毛坯的選擇,一、毛坯的種類 5沖壓件 在沖床上用沖模將板料

19、沖制而成。 沖壓件的尺寸精度高，可以不再進行加工或只進行精加工，生產效率高。 適于批量較大而零件厚度較小的中小型零件。,機械加工工藝規程的制訂毛坯的選擇,一、毛坯的種類 6冷擠壓件 在壓力機上通過擠壓模擠壓而成，生產效率高。 冷擠壓毛坯精度高，表面粗糙度值小，可以不再進行機械加工。但要求材料塑性好，主要為有色金屬和塑性好的鋼材。 適于大批量生產中制造形狀簡單的小型零件。 如儀表上和航空發動機中的小型零件。,機械加工工藝規程的制訂毛坯的選擇,一、毛坯的種類 7粉末冶金 以金屬粉末為原料，在壓力機上通過模具壓制成型后經高溫燒結而成。 生產效率高，零件的精度高，表面粗糙度值小，一般可不再進行精加工，

20、但金屬粉末成本較高。 適于大批大量生產中壓制形狀較簡單的小型零件。,機械加工工藝規程的制訂毛坯的選擇,二、毛坯的選擇 (1)零件的材料及對零件力學性能的要求 ； (2)零件的結構形狀與外形尺寸； (3)生產類型大批大量生產時，應選毛坯精度和生產率都高 的先進的毛坯制造方法 ； (4)生產條件選擇毛坯時，應考慮現有生產條件； (5)充分考慮利用新工藝、新技術和新材料隨著毛坯制造專業化生產的發展。,機械加工工藝規程的制訂,工藝路線的擬定 一.表面加工方法的選擇 （1）加工面的技術要求經濟精度正常工作 條件下所達到的加工精度 （2）工件材料的性質及熱處理 （3）工件的形狀和尺寸 （4）結合生產類型考

21、慮生產率和經濟性 （5）現有生產條件,機械加工工藝規程的制訂工藝路線的擬定,二.加工階段的劃分 1、粗加工階段盡快切除余量高生產率 2、半精加工階段繼續減少加工余量，為精加工作準備，次 要面加工 3、精加工階段達到要求的加工精度和表面粗糙度 4、光整加工和超精密階段降低表面粗糙度值 原因： 1、保證加工質量 2、合理使用設備 3、便于安排熱處理 4、及時發現毛坯缺陷，保護精加工表面 加工階段劃分針對零件加工的整個過程、針對主要加工面,機械加工工藝規程的制訂工藝路線的擬定,三.工序的集中與分散 1、工序集中工序少，內容多裝夾次數少，位置精度高，設備數量 少，工人少 2、工序分散工序多，內容少設備

22、工裝簡單，調整方便，切削用量 合理；設備多，工人多 3、單件小批生產集中便于組織管理 4、大批量生產集中高效設備工裝 分散自動線、流水線 5、多品種、中小批量集中數控機床、加工中心 6、重型零件集中 精密零件分散 現代生產集中,機械加工工藝規程的制訂工藝路線的擬定,四、工序順序的安排 1、機械加工順序的安排 先基準后其它 先粗后精 先主后次、穿插進行 先面后孔 基準加工主要面粗加工次要面加工主要面半精加工次要面加工修基準主要面精加工,機械加工工藝規程的制訂工藝路線的擬定,四、工序順序的安排 2、熱處理工序的安排 1）預備熱處理正火和退火粗加工前 時效處理粗加工前、后 調質處理粗加工后，半精加工

23、前 2）最終熱處理淬火精加工、磨削前 滲碳淬火半精加工后 滲氮盡量靠后 表面處理（電鍍及氧化）最后 毛坯制造退火或正火主要面粗加工次要面加工調質（或時效）主要面半精加工次要面加工 淬火（或滲碳淬火）修基準主要面精加工,機械加工工藝規程的制訂工藝路線的擬定,四、工序順序的安排 3、輔助工序的安排 檢驗粗加工后，精加工0前； 轉車間前后； 重要工序前后； 完工后。 去毛刺鉆、銑、刨、拉后，淬火前 輔助工序清洗、防銹、去磁、平衡等,機械加工工藝規程的制訂,機械加工生產率 一、機械加工時間定額的組成 1、時間定額的概念 指在一定生產條件下，規定生產一件產品或完成一道工序所需消耗的時間。它是安排作業計劃

24、、核算生產成本、確定設備數量、人員編制以及規劃生產面積的重要依據。,機械加工工藝規程的制訂機械加工生產率,一、機械加工時間定額的組成 2時間定額的組成 1）基本時間T b 2）輔助時間T a 3）布置工作地時間Ts 4）休息與生理需要時間T r 5）準備與終結時間T e,機械加工工藝規程的制訂機械加工生產率,一、機械加工時間定額的組成 1）基本時間T b 指直接改變生產對象的尺寸、形狀、相對位置以及表面狀態或材料性質等工藝過程所消耗的時間。 對于切削加工來說，基本時間就是切除金屬所消耗的時間（包括刀具的切入和切出時間在內）。,機械加工工藝規程的制訂機械加工生產率,一、機械加工時間定額的組成 2

25、）輔助時間 Ta 是為實現工藝過程所必須進行的各種輔助動作所消耗的時間。 它包括：裝卸工件，開停機床，引進或退出刀具，改變切削用量，試切和測量工件等所消耗的時間。,機械加工工藝規程的制訂機械加工生產率,一、機械加工時間定額的組成 基本時間和輔助時間的總和稱為作業時間。它是直接用于制造產品或零部件所消耗的時間。 輔助時間的確定方法隨生產類型而異。 大批大量生產時，為使輔助時間規定得合理，需將輔助動作分解，再分別確定各分解動作的時間，最后予以綜合； 中批生產則可根據以往統計資料來確定； 單件小批生產常用基本時間的百分比進行估算。,機械加工工藝規程的制訂機械加工生產率,一、機械加工時間定額的組成 3

26、）布置工作地時間Ts 為了使加工正常進行，工人照管工作地（如更換刀具，潤滑機床，清理切屑，收拾工具等）所消耗的時間。 它不是直接消耗在每個工件上的。而是消耗在一個工作班內的時間，再折算到每個工件上的。一般按作業時間的2%7%估算。,機械加工工藝規程的制訂機械加工生產率,一、機械加工時間定額的組成 4）休息與生理需要時間T r 工人在工作班內恢復體力和滿足生理上的需要所消耗的時間。 Tr是按一個工作班為計算單位，再折算到每個工件上的。對機床操作工人一般按作業時間的2%估算。 以上四部分時間的總和稱為單件時間Tp，即: Tp=TbTa+Ts+Tr,機械加工工藝規程的制訂機械加工生產率,一、機械加工

27、時間定額的組成 5）準備與終結時間T e 指工人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。 在單件或成批生產中，每當開始加工一批工件時，工人需要熟悉工藝文件，領取毛坯、材料、工藝裝備、安裝刀具和夾具，調整機床和其它工藝裝備等所消耗的時間以及加工一批工件結束后，需拆下和歸還工藝裝備，送交成品等所消耗的時間。單件和成批生產的單件工時定額的計算公式T應為： TcTpe/n 大批大量生產時，由于n的數值很大，/n，故不考慮準備終結時間，即： TcTp,機械加工工藝規程的制訂機械加工生產率,二、提高機械加工生產率的途徑 1、勞動生產率 指工人在單位時間內制造的合格產品的數量或制造單件產品

28、所消耗的勞動時間。 勞動生產率是一項綜合性的技術經濟指標。 提高勞動生產率，必須正確處理好質量、生產率和經濟性三者之間的關系。 應在保證質量的前提下，提高生產率，降低成本。,機械加工工藝規程的制訂機械加工生產率,二、提高機械加工生產率的途徑 2、途徑 1）縮短基本時間； 2）縮短輔助時間； 3）縮短布置工作地時間； 4）縮短準備與終結時間,機械加工工藝規程的制訂機械加工生產率,二、提高機械加工生產率的途徑 1）縮短基本時間的主要途徑 a 提高切削用量增大切削速度、進給量和背吃刀量； b 采用多刀同時切削； c 多件加工通過減少刀具的切入、切出時間或者使基本時間重合，從而縮短每個零件加工的基本時

29、間來提高生產率 ； 順序多件加工、平行多件加工、平行順序多件加工。 d 減少加工余量。,機械加工工藝規程的制訂機械加工生產率,二、提高機械加工生產率的途徑 2) 縮短輔助時間 a 使輔助動作實現機械化和自動化，從而直接縮減輔助時間； 采用專用夾具裝夾工件，工件在裝夾中不需找正，可縮短裝卸工件的時間。 大批大量生產時，廣泛采用高效氣動、液動夾具來縮短裝卸工件的時間。 單件小批生產中，由于受專用夾具制造成本的限制，為縮短裝卸工件的時間，可采用組合夾具及可調夾具。 采用主動檢測裝置或數字顯示裝置在加工過程中進行實時測量，減小加工中停機測量的輔助時間,機械加工工藝規程的制訂機械加工生產率,二、提高機械加工生產率的途徑 2) 縮短輔助時間 b 使輔助時間與基本時間重合，間接縮短輔助時間。 采用多工位夾具和連續加工的方法。,機械加工工藝規程的制訂機械加工生產率,二、提高機械加工生產率的途徑 3）縮短布置工作地時間 減少換刀次數并縮減每次換刀所需的時間，提高刀具的耐