1、機械加工工藝基本知識newmaker一、生產過程和工藝過程 產品的生產過程是指把原材料變為成品的全過程。機械產品的生產過程一般包括： 1 生產與技術的準備 如工藝設計和專用工藝裝備的設計和制造、生產計劃的編制、生產資料的準備等； 2 毛坯的制造 如鑄造、鍛造、沖壓等； 3 零件的加工 切削加工、熱處理、表面處理等； 4 產品的裝配 如總裝、部裝、調試檢驗和油漆等； 5 生產的服務 如原材料、外購件和工具的供應、運輸、保管等； 在生產過程中改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品或半成品的過程，稱為工藝過程。如毛坯的制造、機械加工、熱處理、裝配等均為工藝過程。 工藝過程中，若用機

2、械加工的方法直接改變生產對象的形狀、尺寸和表面質量，使之成為合格零件的工藝過程，稱為機械加工工藝過程。同樣，將加工好的零件裝配成機器使之達到所要求的裝配精度并獲得預定技術性能的工藝過程，稱為裝配工藝過程。 機械加工工藝過程和裝配工藝過程是機械制造工藝學研究的兩項主要內容。 二、機械加工工藝過程的組成 機械加工工藝過程是由一個或若干個順序排列的工序組成的，而工序又可分為若干個安裝、工位、工步和走刀。 ( 一 ) 工序 工序是指一個或一組工人，在一個工作地對一個或同時對幾個工件所連續完成的那一部分工藝內容。 區分工序的主要依據，是工作地（或設備）是否變動和完成的那部分工藝內容是否連續。 圖 3-1

3、 所示的圓盤零件，單件小批生產時其加工工藝過程如表 3-1 所示；成批生產時其加工工藝過程如表 3-2 所示。 表 3-1 圓盤零件單件小批機械加工工藝過程 表 3-2 圓盤零件成批機械加工工藝過程 由表 3-1 可知，該零件的機械加工分車削和鉆削兩道工序。因為兩者的操作工人、機床及加工的連續性均已發生了變化。而在車削加工工序中，雖然含有多個加工表面和多種加工方法（如車、鉆等），但其劃分工序的要素未改變，故屬同一工序。而表 3-2 分為四道工序。雖然工序了 1 和工序 2 同為車削，但由于加工連續性已變化，因此應為兩道工序；同樣工序 4 修孔口銳邊及毛刺，因為使用設備和工作地均已變化，因此也應

4、作為另一道工序。 工序不僅是組成工藝過程的基本單元，也是制訂時間定額，配備工人，安排作業和進行質量檢驗的基本單元。 （二）工步與走刀 為了便于分析和描述工序的內容，工序還可以進一步劃分工步。 工步是指加工表面（或裝配時的連接表面）和加工（或裝配）工具不變的情況下所連續完成的那一部分工序。一個工序可以包括幾個工步，也可以只有一個工步。如表 3-1 中工序 1 。在安裝 中進行車大端面、車外圓、鉆 20孔、倒角等加工，由于加工表面和使用刀具的不同，即構成四個工步。 一般來說，構成工步的任一要素（加工表面、刀具及加工連續性）改變后，即成為另一個工步。但下面指出的情況應視為一個工步： 1 對于那些一次

5、裝夾中連續進行的若干相同的工步應視為一個工步。如圖 3-1零件上三個 8孔鉆削。可以作為一個工步。即鉆 3- 8。 2 為了提高生產率，有時用幾把刀具同時加工幾個表面，此時也應視為一個工步，稱為復合工步。如圖 3-2的加工方案。 在一個工步內，若被加工表面切去的金屬層很厚，需分幾次切削，則每進行一次切削就是一次走刀。一個工步可以包括一次走刀或幾次走刀。 （三）安裝與工位 工件在加工前，在機床或夾具上先占據一正確位置（定位），然后再夾緊的過程稱為裝夾。工件（或裝配單元）經一次裝夾后所完成的那一部分工藝內容稱為安裝。在一道工序中可以有一個或多個安裝。表 3-1中工序 1即有兩個安裝，而工序 2有一

6、個安裝。工件加工中應盡量減少裝夾次數，因為多一次裝夾就多一次裝夾誤差，而且增加了輔助時間。因此生產中常用各種回轉工作臺、回轉夾具或移動夾具等，以便在工件一次裝夾后，可使其處于不同的位置加工。為完成一定的工序內容，一次裝夾工件后，工件（或裝配單元）與夾具或設備的可動部分一起相對刀具或設備固定部分所占據的每一個位置，稱為工位。 圖 3-3所示為一種利用回轉工作臺在一次裝夾后順序完成裝卸工件、鉆孔、擴孔和鉸孔四個工位加工的實例。 三、 工件的夾緊 （一）工作夾緊概述 如上所述，工件在加工前需要定位和夾緊。這是兩項十分重要的工作。關于定位在后面章節中詳細論述，本節對工件在機床上或夾具中的夾緊作一概略說

7、明。 夾緊的目的是防止工件在切削力、重力、慣性力等的作用下發生位移或振動，以免破壞工件的定位。因此正確設計的夾緊機構應滿足下列基本要求： 1 夾緊應不破壞工件的正確定位； 2 夾緊裝置應有足夠的剛性； 3 夾緊時不應破壞工件表面，不應使工件產生超過允許范圍的變形； 4 能用較小的夾緊力獲得所需的夾緊效果； 5 工藝性好，在保證生產率的前提下結構應簡單，便于制造、維修和操作。手動夾緊機構應具有自鎖性能。 （二）工件夾緊力三要素的確定 根據上述的基本要求，正確確定夾緊力三要素（方向、作用點、大小）是一個不容忽視的問題。 1 夾緊力方向的確定 (1) 夾緊力的方向不應破壞工件定位。 圖 3-4a為不

8、正確的夾緊方案，夾緊力有向上的分力 F W ，使工件離開原來的正確 定位位置。而圖 b 為正確的夾緊方案。 （ 2 ） 夾緊力方向應指向主要定位表面。 2 夾緊力作用點的確定 （ 1 ）夾緊力的作用點應落在支承范圍內。 圖 3-5 所示的夾緊力的作用點落到了定位元件的支承范圍之外，夾緊時將破壞正確位置，因而是不正確的。 (3) 夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位。 圖 3-6a 薄壁套筒的軸向剛性比徑向剛性好，用卡爪徑向夾緊時工件變形大，若沿軸向施加夾緊力，變形就會小得多。夾緊圖 3-6b 所示的薄壁箱體時，夾緊力不應作用在箱體的頂面，而應作用在剛性較好的凸邊上。或如圖 3-6c 所示改為

9、三點夾緊，改變著力點的位置，以減少夾緊變形。 （ 3 ）夾緊力的作用點應靠近工件的加工部位。 圖 3-7 所示，夾緊力遠離加工部位，因此應在加工部位加上輔助夾緊機構，以防止加工時發生振動，影響加工質量和安全。 3 夾緊力大小的估算 加工過程中，工件受到切削力、離心力、慣性力及重力等的作用，理論上夾緊力的作用應與上述力（力矩）的作用相平衡。但是切削力的大小和方向在加工過程中是變化的，因此夾緊力的大小只能進行粗略的估算。估算的方法： （ 1 ） 找出對夾緊最不利的瞬時狀態，估算此狀態下所需的夾緊力。 （ 2 ） 為了簡便，只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 （ 3 ） 根據

10、工件狀態，列出力（力矩）的平衡方程式，解出夾緊力的大小 ，還應適當考慮安全系數。 如需進行夾緊力估算可參閱有關資料。 四、機械加工生產類型及特點 （一）生產綱領 企業在計劃期內生產的產品的數量和進度計劃稱為生產綱領。零件的年生產綱領可按下式計算： 式中 N 零件的年生產綱領（件 / 年）； Q 產品的年生產綱領（臺 / 年）； n 每臺產品中該零件的數量（件 / 臺）； a% 備品的百分率； b% 廢品的百分率。 生產綱領的大小對生產組織形式和零件加工過程起著重要的作用，它決定了各工序所需專業化和自動化和程度，決定了所應選用的工藝方法和工藝裝備。 （二）生產類型及工藝特點 企業（或車間、工段、

11、班組、工作地）生產專業化程度的分類稱為生產類型。生產類型一般可分為：單件生產、成批生產、大量生產三種類型。 1 單件生產 單件生產的基本特點是：生產的產品種類繁多，每種產品的產量很少，而且很少重復生產。例如重型機械產品制造和新產品試制等都屬于單件生產。 2 成批生產 成批生產的基本特點是：分批地生產相同的產品，生產呈周期性重復。如機床制造、電機制造等屬于成批生產。成批生產又可按其批量大小分為小批生產、中批生產、大批生產三種類型。其中，小批生產和大批生產的工藝特點分別與單件生產和大量生產的工藝特點類似；中批生產的工藝特點介于小批生產和大批生產之間。 3 大量生產 大量生產的基本特點是：產量大、品種少，大多數工作地長期重復地進行某個零件的某一道工序的加工。例如，汽車、拖拉機、軸承等的制造都屬于大量生產。 生產類型的劃分除了與生產綱領有關外，還應考慮產品的大小及復雜程度。表 3-3 所列為生產類型與生產綱領的關系，可供確定生產類型時