机械加工工艺

每一个工序可能有一次安装，也可能有几次安装。如表5.l中第 一工序，若对一个工件的两端连续进行车端面、钻中心孔，就需要 两次安装（分别对两端进行加工），每次安装有两个工步（车端面 和钻中心孔）。
在同一工序中，安装次数应尽量少，既可以提高生产效率，又 可以减少由于多次安装带来的加工误差。
（3）工位
为减少工序中的装夹次数， 常采用回转工作台或回转夹具， 使工件在一次安装中，可先后 在机床上占有不同的位置进行 连续加工，每一个位置所完成 的那部分工序，称一个工位。
5．3．1工艺基准
零件在加工或装配过程中所使用的基准，称为工艺基准（也 称制造基准）。工艺基准按用途又可分为：
（1）工序基准 在工序图上标注被加工表面尺寸（称工序尺寸）和相互位置关
系时，所依据的点、线、面称为工序基准。如 图 5．3(a) 的零件， 若加工端面 B时的工序图为 图5．3（b） ，工序尺寸为人，则工 序基准为A，而其设计基准是端面C。
生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业 化程度的分类，一般分为：
（1）单件生产
单个地生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复。 例如，重型机器制造、专业设备制造和新产品试制等。
（2） 成批生产
一年中分批地制造相同的产品，制造过程有一定的重复性。
例如，机床制造就是比较典型的成批生产。每批制造的相同 产品的数量称为批量。根据批量的大小，成批生产又可分为：
图5.1 阶梯轴的零件图 观看动画
若生产批量比较小则其加工工艺过程可由五个工序组成，如 表5．1所示。棒料毛坯依次通过这五个工序就变成阶梯轴的产品 零件。
表5.1 阶梯轴加工工艺过程
工序号
1 2 3 4 6
工序名称
车端面，钻中心孔 车外圆 铣键槽 磨外圆 去毛刺
工作地点
车床 车床 立式铣床 磨床 钳工台
5.1 零件制造的工艺过程 5.2 工艺规程的作用及设计步骤 5.3 定位基准的选择 5.4 工艺路线的拟定 5.5 加工余量的确定 5.6 尺寸链 5.7 工序尺寸的确定 5.8 时间定额及经济分析
5.1 零件制造的工艺过程
5.1.1 生产过程
生产过程包括： 产品设计、生产准备、原材料的运输和保管、毛坯制造、机 械加工、热处理、装配和调试、检验和试车、喷漆和包装等。
划分生产类型的参考数据
划分生产类型，既要根据生产纲领，同时还要考虑零件的体积、质 量等因素。
（3）确定毛坯的种类
与零件的结构形状、尺寸大小、材料的机械性能和零件的生产类
型及毛坯车间的具体生产条件有关。
铸件 锻件 型材
焊接件
工程塑料
包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。铸件毛坯的 形状可以相当复杂，尺寸可以相当大，且吸振性能较好，但铸
零件，但毛坯的厚度不宜过大。
对尺寸较大、形状较复杂的毛坯，可采用型钢或锻件焊接成毛 坯，但焊接件吸振性能差，容易变形，尺寸误差大。
它是近年来在机械制造业中普遍推广的一种毛坯，其形状可以
很复杂，尺寸精度高，但机械性能差。
在大批、大量生产中，常采用精度和生产率较高的毛坯制 造方法，如金属型铸造、精密铸造、模锻、冷冲压、粉末冶金 等，使毛坯的形状更接近于零件的形状。因此可大量减少切削 加工的劳动量，甚至可不需要进行切削加工，从而提高了材料 的利用率，降低了机械加工的成本。
同样加工图5．l所示零件，若生产批量比较大，此时可将工序1变 为两个工序:
a）每个毛坯在一台车床上由一个工人车削一端面和钻其上的中心 孔。
b） 卸下来转移到另一台车床上由另一个工人调头车削另一端面 和钻中心孔.
Fra Baidu bibliotek
（2）安装
工件在加工前，在机床或夹具中相对刀具应有一个正确的位 置并给予固定，这个过程称为装夹，一次装夹所完成的那部分加工 过程称为安装。安装是工序的一部分。
在大批、大量生产中，则要求在工艺卡片的基础上，分别 为每一工序编制工序卡， 见表5.5
在工序卡片上画有工序图，图上要表示出完成本工序后 的零件形状、尺寸、公差和技术条件，工件的安装方式，刀具 的形状及位置等。
在中小批量生产中，有时个别重要工序也编制工序卡片。
对于在各种自动或半自动机床上完成的工序，还要编制调整 卡片。对于检验工序，还要编制检验卡片等。
生产过程的实质是由原材料（或半成品）变为产品的过程。 因此一个工厂的生产过程，又可按车间分成若干个车间的生产过 程。
5.1.2 工艺过程
零件的机械加工工艺过程（工艺路线或工艺流程）：
用机械加工的方法，直接改变原材料或毛坯的形状、尺寸和 性能等，使之变为合格零件。
将零件装配成部件或产品的过程，称为装配工艺过程。
5.1.2.1 工艺过程的组成
工艺过程是由一个或若干个依次排列的工序所组成。毛坯顺 次通过这些工序就变成了成品或半成品。
(1) 工序 一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点（一台机床或 一个钳工台），对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那部 分工艺过程，称为工序。它是工艺过程的基本单元，又是生产计 划和成本核算的基本单元。
（2）定位基准
工件在机床上加工时，在工件上用以确定被加工表面相对机床、 夹具、刀具位置的点、线、面称为定位基准。确定位置的过程称 为定位。如 图 5.4
定位基准常用的是‘” 面”，所以也称为定位面，常 以符号“＼厂”表示，其尖端 指向定位面。如图5．4为加工 齿轮时的定位基准表示法。
图5.4 定位基准表示法 观看动画
第五章 机械加工工艺规程的制定
本章提要
本章所要解决的重点是: 在现有的生产条件下 如何采用经济有效的加工方法，并将若干加工方法 以合理路径安排以获得符合产品要求的零件。
学习本章，首先需要掌握工序与安装、工位、 工步、走刀、基准、生产过程与机械加工过程等概 念，在此基础上将重点学习机械加工工艺规程的作 用、内容及编制方法。
件的机械性能较低，一般壳体零件的毛坯多用铸件。 机械性能较好，有较高的强度和冲击韧性，但毛坯的形状不
包宜括复圆杂形，、如方轴形类、和六齿角轮形类及零其件它的断毛面坯形常状用的锻棒件料。、管料及 板料。棒料常用在普通车床、六角车床及自动和半自动车床上 加工轴类、盘类及套类等中小型零件。冷拉棒料比热轧棒料精 度高且机械性能好，但直径较小。板料常用冷冲压的方法制成
在单件小批生产中，一般采用木模手工砂型铸造和自由锻 造，因此毛坯的精度低，成本高、废品率高、切削加工劳动量 大。
（4）拟定零件加工的工艺路线
内容包括：定位基准面的选择；各表面的加工方法;加工阶段的划 分；各表面的加工顺序；工序集中或分散的程度；热处理及检验工序 的安排；其它辅助工序（如清洗、去毛刺、去磁、倒角等）的安排等。
（5）走刀
被加工的某一表面，由于余量较大或其它原因， 在切削用量不变的条件下，用同一把刀具对它进行多 次加工，每加工一次，称一次走刀。
5.1.2.2 生产类型对工艺过程的影响
生产类型对工艺过程有着重要影响。 当生产类型不同时，生产组织和生产管理、车间的机床布置、 毛坯的制造方法、采用的工艺装备（刀、夹、量具）、加工方法 以及工人的熟练程度等都有很大的不同，因此在制订工艺路线之 前必须明确该产品的生产类型。
（5）拟定各工序的机床设备、工艺装备（刀、夹、量 具） 和辅助工具。
（6）确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差。
（7）确定各工序的切削用量及工时定额。
（8）技术经济分析。
（9）填写工艺文件。
5.3 定位基准的选择
在零件图上或实际的零件上，用来确定一些点、线、面位置时 所依据的那些点、线、面称为基准。 5.3.l 基准的分类
主要的技术要求和规定它的依据，然后对零件图进行工艺审查。 如果在审查过程中认为不合理或者是错误及遗漏，可提出修
改意见。
（2）根据零件的生产纲领确定零件的生产类型
零件的生产纲领可按下式计算： N零= N·n（1＋ a）·（1十β ）
式中 N零——零件的生产纲领（件／年）； N——产品的生产纲领（台／年）； n——每台产品中包含该零件的数量（件／台）； a——该零件备件的百分率； β——该零件废品的百分率。
如图5．5的方法多用于单件、 小批生产或某些相互位置精度要 求很高、应用夹具装夹又难以达 到精度要求的零件加工。
图5.5 找正安装
观看动画
（2）按划线找正装夹
广泛用于单件、小批生产，装夹精度较低，一般在0.2～ 0.5mm之间。
工件在切削加工前，预先在毛坯表面上划出要加工表面的 轮廓线，然后按所划的线将工件在机床上找正、夹紧。
表5.5 机械加工工序卡
5.2.2 工艺规程的作用
工艺规程的作用主要有以下几方面： （1）工艺规程是指导生产的主要技术文件 （2）工艺规程是生产组织和生产管理工作的依据 （3）工艺规程是新建、扩建或改建机械制造厂的主要 技术资料。
5.2.3 工艺规程设计的步骤
（1）研究和分析零件的工作图 首先明确零件在产品中的作用、地位和工作条件，并找出其
（3）测量基准
在工件上用以测量已加工表面位置时所依据的点、线、面 称为测量基准。一般情况下常采用设计基准作为测量基准。如 图5．3（a） 。
但当以设计基准为测量基准不方便或不可能时，也可采用 其它表面作为测量基准。如图5．3（d）。
(4)装配基准
在装配时，用来确定零件或部件在机器中的位置时所依 据的点、线、面称为装配基准。
各种生产类型的工艺过程的特点可归纳成表5．2。
5.2 工艺规程的作用及设计步骤
“工艺规程”是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。
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，工艺装备及工艺措施切削用量及工时定额、工人等 级等。
5·2·1 工艺规程的格式
1982年机械工业部制订了部颁标准（参阅JB／ZI 187.3—82）。 在单件小批生产中，一般只编制内容比较简单的工艺过程综合卡 片（简称过程卡），见 表5．3 。表上有： 产品名称和型号； 零件的名称和图号； 毛坯的种类和材料； 工序的序号、名称和内容； 完成各工序的车间、设备和工序装备及工时定额等。
根据基准的用途，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。
5.3.1.1 设计基准
设计人员在零件图上标注尺寸或相互位置关系时所依据的那些 点、线、面称为设计基准。如图（a），端面C是端面A.、B的设计 基准；中心线O—O是外圆柱面和加的设计基准；中心O是E面的设 计基准。
（a）观看动画 （c）观看动画
（b）观看动画
如齿轮装在轴上，内孔是它的装配基准； 轴装在箱体孔上，则轴颈是装配基准； 主轴箱体装在床身上，则箱体的底面是装配基准。
5.3.2 工件的装夹与获得加工精度的方法
5·3·2·I工件的装夹 (1）直接找正定位的装夹
将工件直接放在机床上，工人可用百分表、划线盘、直角 尺等对被加工表面进行找正，确定工件在机床上相对刀具的正确 位置之后再夹紧。
划线时要注意照顾各表面间的相互位置和保证被加工表面有 足够的加工余量。
(3）在夹具中装夹
该方法方便、迅速、精度高且稳定，广泛用于成批生产和大量 生产中。
夹具固定在机床上，夹具本身有使工件定位和夹紧的装置。工 件在夹具上固定以后便获得了正确的相对于刀具的位置。
如图5.1阶梯轴的铣键槽工序，可将工件直接放在夹具体的 V 形块上（见图5.6），不用找正就能保证工件相对刀具的位置，只要 用压板夹紧工件，便可进行铣键槽的工作。
采用多工位加工，可以 提高生产率和保证被加工表面 间的相互位置精度。
（4）工步
工步是工序的组成单位。在被加工的表面、切削用量（指切削 速度、背吃刀量和进给量）、切削刀具均保持不变的情况下所完成 的那部分工序，称工步。
当其中有一个因素变化时，则为另一个工步。 当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合工步。
在成批生产中，一般编制较详细的工艺卡片， 见表5．4
在工艺卡片上除要填写上述的内容外，还要详细说明每一工序所包 括工位和工步的顺序、工艺尺寸和技术要求。
对主要工序还要画出工序草图，在图上表示出被加工表面在该工序 所达到的尺寸、公差和粗糙度及工件的安装方法等，
在单件小批生产中，某些重要零件的加工有时也制定工艺卡片。
小批生产---其工艺过程的工艺特点和单件小批生产相似； 大批生产---其工艺过程的特点和大量生产相似； 中批生产---其工艺过程的特点则介于单件小批生产和大批大 量生产之间。
（3）大量生产
产品数量很大，大多数工作地点经常重复地进行某一个零 件的某一道工序的加工。
例如，汽车、拖拉机、轴承等的制造通常都是以大量生产 的方式进行。