仪器制造工艺学

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前一工序的公差
前一工序的表面粗糙度和表面缺陷度 前一工序各表面间相互位置的空间偏差
本工序的装夹误差
确定工序余量的方法:
分析计算法: 大批量生产中的重要工序 经验估算法:类比法 单件小批量
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1.2.5 时间定额与技术经济分析
时间定额:完成某一工序所规定的时间(单件生产时间)
注:时间定额用单件生产时间计算。为保证生产线的节拍一致, 并保证工艺过程按需要的生产率进行,应保证按零件的年生产纲 领计算的单件工时tp与按照工艺规程确定的工序单件时间td相等, 即 t t
进行准备工作:原材料和毛坯的供应,机床的调整,夹 具、量具等专用工艺装备的设计和制造,劳动力组织,生产 作业计划编排
是新建和扩建工厂、车间的基本技术文件
确定生产所需机床的种类和数量,工厂车间的面积,生 产工人的工种等。
4. 制定工艺规程的步骤
1)研究产品样图,进行工艺分析 2)计算生产纲领,确定生产类型 3)选择毛坯 4)拟定工艺路线 5)确定各工序的加工余量,计算工序尺寸和公差 6)确定工艺装备 7)确定各主要工序技术要求及检验方法 8)确定工序的切削用量和时间定额 9)填写工艺文件
本课程的地位与性质:本专业重要的学科基础课程。
教材:曲兴华.《仪器制造技术》.北京:机械工业
出版社. 2006年6月 参考教材:郑志达.《仪器制造工艺学》.北京: 机械工业出版社. 1994年5月
第一章 工艺过程基本概念与组成
1.1仪器的生产过程
1.1.1仪器生产过程的主要内容 产品构思与实验:注意先进性、新颖性和实用性 产品设计:注意可制造性 产品制造 产品销售与售后服务:注意市场信息反馈
3. 生产与工艺系统
工艺系统:机床+刀具+工件
生产系统
决 策 管 理 子 系 统 设 计 技 术 子 系 统 生 产 计 划 子 系 统 物 资 供 应 子 系 统 产 品 销 售 子 系 统 人 事 教 育 子 系 统 成 本 财 务 子 系 统 制造 过程 及辅 助生 产子 系统
敏捷制造是作为替代大量生产的一种新型制造 模式, 是一种新的制造战略。敏捷制造技术的操作 方式为:某供应商或企业获得用户需要某种商品的 信息后,立刻为其提供产品构成软件,让其自选设 计和选择产品的外观等,由用户选择,用户满意了 就组织采购和生产。产品形成了,联盟即解体。其 核心是建立一种对用户需求作出 灵敏快速反应的市 场机制,这种作为替代传统产业生产模式的一种新 型制造技术,预示着21世纪新的生产与管理战略已 经开始形成。敏捷制造技术使汽车工业、机械工业、 化学工业等传统产业的生产方式 在未来的世纪中变 得更“灵活”。其特点是着眼于各种规模的模块化 组合和企业间合作生产,发挥众多特长企业的优势 来适应变化多端的市场需求,以体现灵活性和快捷 性。
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其中,
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基本时间tj:直接改变工件的尺寸、形状、物理和化学性能所需要的时间。 辅助时间tf:每道工序中用于辅助动作所需要的时间,包括:装卸工件、 开 停机器、试切、测量工件等所用的时间。 服务时间tw:如:更换工艺装备、设备小调整、工作班开始时分配工具、了 解工艺文件、收拾工具、设备保养、清扫工作场地等。
休息和自然需要时间tx:工作班制内允许的必要的休息时间和生理上自然 需要的时间。
提高劳动生产率的工艺措施
1. 平衡工序单件时间。 2. 缩短单件时间:包括缩短基本时间、辅助时间、服务时 间、准备结束时间等。
工艺方案的技术经济分析
1. 计算分析技术经济指标 如: 每台仪器生产所需的劳动量 (工时)、每台生产设备的产量、材料消耗、动力消耗等。 2. 对不同工艺方案进行工艺成本的分析和比较
课程要点与要求:
1. 了解仪器开发过程,掌握仪器制造工艺过程的基本 概念及工艺组成;学会分析工艺基准并掌握工艺基 准的选择原则;了解六点定位原理和夹具结构。 2. 全面掌握加工精度与加工表面质量的有关概念,学 会分析影响加工精度和表面质量的因素并找到控制 方法。 3. 了解仪器仪表零件的常用材料特性及其选用原则。 4. 了解并尽可能掌握几种典型的精密制造技术和特种 加工技术。 5. 了解常用装配方法并学会选用,掌握尺寸链的计算 方法。
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1.2 工艺过程设计的基本概念
工艺过程设计:把产品的设计信息转化为制造信息的 过程设计。 工艺过程设计步骤: 1)建立零件的描述、建立零件的信息模型 2)设计加工工艺方法和线路,选择机床和其他设备 3)确定加工基准,选用或设计夹具 4)确定工序等加工工艺过程 5)设计加工余量和工序尺寸参数 6)计算工时和制造成本 7)设计检验方法、选择或设计检验量具 8)生成工艺卡片等
1.2.2 生产类型 生产规模是影响工艺规程的重要因素,根据生产规 模的大小(即生产纲领),可分为三种生产类型
产品 数量 单件小 批量 成批生 产 少 中 加工 对象 经常 变 周期 性变 换 固定 不变 机床 设备 万能 设备 专用 万能 设备 专用 设备 自动 生产 线 夹具 通用夹 具 专用和 特种夹 具 高效专 用和特 种夹具 工人技 术要求 高 中 生产 率 低 中 成 本 高 中 工艺过程要求 简单工艺过程 除了较详细工艺过 程外,对重要零件 关键工序有详细说 明 详细工艺工程和各 种工艺文件
动作:工艺过程最小单位。如一次进给中可以有开车、 送进、停车、退刀等各种动作。
工步1 工步2 两次行程
1.装卸工位 2.预钻孔 3.钻孔 4.扩孔 5.粗铰孔 6.精铰孔
工序如下:
1. 钻中心孔
2. 粗车 3. 精车 4. 铣键槽 5. 精磨 6. 去毛刺
课堂讨论
写出小批生产图例所示螺钉零件的机械加工工艺过 程(工序、安装、工步、走刀、工位),工件的毛 坯为圆棒料。注意工艺路线可以有多种!
1.2.1 机械加工工艺过程的组成
加工工艺过程:在生产过程中,改变生产对象的形状、 尺寸、相对位置和物理化学性质使其成为成品或半 成品的过程。 机械加工工艺过程可划分为一系列工序
工序:一个或一组工人在一个工作地对一个或同时对 几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。【不改 变操作者、设备(工作地)和工件的情况下连续完 成的工作】
大批量 生产

一般


生产纲领N=Qn(1+α+β),其中Q—产品的年产量,n—一台产品中该零件的数量, α 和β—分别为备品率和平均废品率。
1.2.3 加工工艺规程 1.工艺规程的内容
工艺规程:以工艺文件的形式确定下来的工艺过程。
指导工人操作和用于生产、工艺管理等各种文件
内容:工件加工工艺路线及所经过的车间、工段
1.1.3 生产的组织形式
1.制造活动的定义 生产是将各种生产要素的输入转变为产品输出的过程。
生产对象 生产劳动 生产资料 生产信息
仪器的制造活动
能量 原材料 或毛坯 控制 制造过程 制造 信息 零件和 产品
2. 生产的组织方式
1)生产全部零部件、组装机器 2)生产一部分关键的零部件,其余由其他企业供应 3)完全不生产零部件,自己只负责设计、装配和销售 敏捷制造( Agile Manufacturing)
1.2.4 机械加工余量和工序尺寸
机械加工余量:工件加工前后的尺寸之差 工序余量:相邻两 工序的工序尺寸之差 加工总余量(毛坯余量):毛坯尺寸和零件图的设计 尺寸之差,其值等于各工序余量总和。
根据加工表面形状不同,加工余量分为 单边余量:平面加工,即实际切除的金属层厚度 双边余量:轴、孔回转面加工,即实际切除的金属层 厚度为工序余量的一半。
生产过程: 指原料到制成产品之间的全过程。
包括:原材料的运输和保存、生产技术准备工作、 毛坯制造、零件加工、部件和整机的装配、检验、包装 等。
铸造、锻造、冲压或焊接工艺过程: 由原料经浇铸、
锻造、冲压或焊接而分别成为铸件、锻件、冲压件或焊 接件的过程。
机械加工工艺过程:采用机械加工的方法直接改变毛
在零件的设计和加工过程中,按不同要求选择的点、线、 面基准是直接影响零件加工工艺性和各表面尺寸,位置精度 的主要因素之一。
例:
2基准分类
按作用和应用场合分类 1)设计基准:设计图纸上所采用的用于确定尺寸起始 位置的那些点、线、面。体现零件设计的基本要求。 2)工艺基准:零件在工艺过程中采用的基准 a.工序基准:在工序图上,用以标定加工表面后位置 的基准称为工序基准。(实际存在或理想几何要素) b.定位基准:工件在机床上或夹具上加工时,用来决 定工件在工序尺寸方向上相对刀具确定位置的点、 线、面。(必须是实际存在的几何要素) 粗基准:加工的最初工序中,只能用毛坯上未经加工 的表面做定位基准 精基准:在以后的工序中,则尽量使用的已加工表面 做定位基准
生产成本:制造一个零件或一台产品所消耗费用的总和。 工艺成本:制造一个零件或一台产品所消耗的、与工艺过程直接有关的 费用的总和。包括可变费用V(如:材料费、工人工资、电费、通用机 床和通用夹具费用等)和不可变费用S(如:专用机床和专用夹具费用 等)。年工艺成本E=S+VN 最佳生产纲领
1.3基准
1 基准:用来确定生产对象上几何要素间的几何关系 所依据的那些点、线、面。
各工序内容及采用的机床和工艺装备 工件的检验项目和检验方法等 参见图1-4
2.制定工艺规程的原则
满足生产纲领,与生产类型相适应
保证零件的加工质量,达到图样上各种技术指标
使工艺过程有较高的生产率和较好的经济性 减轻劳动强度,保证安全生产,创造文明劳动条件
3. 工艺规程的作用
按它组织和生产能做到科学衔接,实现优质、高产 和低消耗 它是生产准备和计划调度的主要依据
A: Zb=a-b B: Zb=b-a C: 2Zb=da-db D: 2Zb=db-da
Zb、2Zb 本工序加工余量 a、da前工序的工序尺寸 b、db本工序的工序尺寸
加工余量大小要合适
大:浪费材料、工时,增加机床和刀具的磨损,降低生产率 小:不能修正上道工序的误差和加工痕迹,影响加工质量
影响工序余量的因素:
这一概念是1991年美国国防部为解决国防制造能力问题,拟定一个同时 体现工业界和国防部共同利益的中长期制造技术规划框架,提出了“21 世纪制造企业战略”研究报告。报告指出敏捷制造具有如下特征: (1)敏捷制造是信息时代最有竞争力的生产模式 它在全球化的市场竞争中能 以最短的交货期、最经济的方式,按用户需求生产出用户满意的具有竞 争力的产品。 (2)敏捷制造具有灵活的动态组织机构 它能以最快的速度把企业内部和企业 外部不同企业的优势力量集中在一起,形成具有快速响应能力的动态联 盟。因为在企业内部它将多级管理模式变为扁平结构的管理方式,把更 多的决策权下放到项目组;在企业外部,它将企业之间的竞争变为协作, 通过高速网络通信能充分调动、利用分布在世界各地的各种资源,所以 能保证迅速、经济地生产出有竞争力的产品。 (3)敏捷制造采用了先进制造技术 敏捷制造一方面要“快”,另一方面要 “准”,其核心就在于快速地生产出用户满意的产品。因此,敏捷制造 必须在其各个制造环节都采用先进制造技术,例如柔性制造、计算机辅 助管理、企业经营过程重构、计算机辅助质量保证、产品数据管理以及 产品数据交换标准等技术。 (4)敏捷制造必须建立开放的基础结构 因为敏捷制造要把世界范围内的优 势力量集成在一起,所以敏捷制造企业必须采取开放结构,只有这样, 才能把企业的生产经营活动与市场和合作伙伴紧密联系起来,使企业能 在一体化的电子商业环境中生存。
例: 一个工人在一台车床上完成车外圆、端面、螺纹 一组工人刮研一台机床导轨 一组工人在对一批零件去毛刺
安装:在某一工序中,有时需对零件进行多次装夹, 工件一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。
工位:在某一工序中,工件在机床所占的每一个位置 上所完成的那一部分工艺过程称为工位。 工步:一道工序(一次安装或一个工位)中,在加工 表面和加工工具不变的情况下,所连续完成的那一 部分工序(加工表面、刀具、切削用量中的转速、 进给量都不变) 进给:在一个工步中,余量较大或其他原因,需同一 刀具在同一切削用量下,对同一表面进行多次切削, 每一次切削就称为一次进给。
坯的形状、尺寸和表面质量,使之成为零件的过程。
热处理工艺过程:对机器零件的半成品通过各种热处
理方法,直接改变他们材料性质和材料的机械性能的过 程。
装配工艺过程:按规定的技术要求,将零件或部件进行
配合和连接,使之成为成品或半成品的工艺过程。 返回
1.1.2 仪器的开发过程
1.仪器开发的必要性 2.仪器开发的内容 3.仪器开发的途径 4.仪器开发的实施
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