机械制造之工艺规程设计与制定

第2章工艺规程设计与制定

教案目标与要求

◆了解工艺规程制定的原则与步骤

◆了解并掌握工件定位基准的选择及其定位

◆熟悉并掌握工序加工余量和工序尺寸的确定方法

◆掌握典型工艺尺寸链的解算方法

教案重点

◆工件定位基准的选择及其定位

◆工序余量与工序尺寸的确定

◆典型工艺尺寸链的解算

2.1工艺规程制定的基本原则和步骤

1．制定工艺规程的原则

制定工艺规程的总体原则是优质、高产、低消耗，即在保证产品质量的前提下，尽可能提高生产率和降低成本。同时，还应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进工艺技术和检测技术，在规定的生产批量下采用最经济并能取得最好经济效益的加工方法，此外还应保证工人具有良好而安全的劳动条件。

2．制定工艺规程的原始资料

①产品装配图和零件图以及产品验收的质量规范。

②零件的生产纲领及投产批量、生产类型。

③毛坯和半成品的资料、毛坯制造方法、生产能力及供货状态等。

④现场的生产条件，包括工艺装备及专用设备的制造能力、规格性能、工人技术水平及各种工艺资料和相应规范等。

⑤国内外同类产品的有关工艺资料等。

3．制定工艺规程的步骤

制定工艺规程的主要步骤如下。

①计算零件生产纲领，确定生产类型。

②图样分析，主要进行零件技术要求分析和结构工艺性分析。

③选择毛坯，确定毛坯制造方法。

④拟定工艺路线，选择表面加工方法，划分加工阶段，安排加工顺序等。

⑤确定各工序所用机床及工艺装备。

⑥确定各工序的加工余量及工序尺寸。

⑦确定各工序的切削用量和工时定额。

⑧填写工艺文件，即填写工艺过程卡、工艺卡、工序卡等。

2.2机械零件的结构工艺性分析评价

2.2.1概念

1．零件表面组成

零件的结构千差万别，但都是由一些基本表面和特形表面所组成。基本表面主要有内外圆柱面、平面等；特形表面主要指成型表面。

2．零件表面组合情况分析

对于零件结构分析的另一方面是分析零件表面的组合情况和尺寸大小。组合情况和尺寸大小的不同，形成了各种零件在结构特点和加工技术方案选择上的差别。在机械制造业中，通常按零件结构特点和工艺过程的相似性，将零件大体上分为轴类、箱体类、盘体类等。

3．零件的结构工艺性分析

零件结构工艺性是指零件的结构在保证使用要求的前提下，是否能以较高的生产率和最低的成本而方便地制造出来的特性。许多功能相同而结构不同的零件，它们的加工方法与制造成本往往差别很大，所以应仔细分析零件的结构工艺性。

2.2.2典型实例

表2-1列出了常见零件机械加工工艺性对比的示例。

表2-1零件机械加工工艺性对比

续表

工艺性不合理工艺性合理

2.3零件毛坯的选择与确定

2.3.1毛坯类型

机械制造中常用的毛坯有以下几种。

1．铸件

形状复杂的毛坯宜采用铸造方法制造。目前生产中的铸件大多数是用砂型铸造的，少数尺寸较小的优质铸件可采用特种铸造，如金属型铸造、离心铸造、熔模铸造和压力铸造等。

2．锻件

锻件有自由锻和模锻两种。自由锻件的加工余量大，锻件精度低，生产率不高，要求工人的技术水平较高，适用于单件小批生产。模锻件的加工余量小，锻件精度高，生产率高，但成本也高，适用于大批大量生产且小型锻件。

3．型材下料件

型材下料件是指从各种不同截面形状的热轧和冷拉型材上切下的毛坯件。如角钢、工字

钢、槽钢、圆棒料、钢管、塑钢等。热轧型材的精度较低，适用于一般零件的毛坯。冷拉型材的精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中小型零件和自动机床上加工零件的毛坯。型材下料件的表面一般不再加工，但需注意其规格。

4．焊接件

焊接件是用焊接的方法将同种材料或不同种材料焊接在一起，从而获得的毛坯，如焊条电弧焊、氩弧焊、气焊等。焊接方法特别适宜于实现大型毛坯、结构复杂毛坯的制造。

焊接的优点是生产周期短、效率高、成本低，但缺点是焊接变形比较大。

2.3.2毛坯选择的方法

在进行毛坯选择时，应考虑下列因素。

1．零件材料的工艺性

零件材料的工艺性是指材料的铸造、锻造、切削性和热处理性能等以及零件对材料组织和力学性能的要求，例如材料为铸铁或青铜的零件，应选择铸件毛坯。

2．零件的结构形状与外形尺寸

一般用途的阶梯轴，如台阶直径相差不大，单件生产时可用棒料；若台阶直径相差较大，则宜用锻件，以节约材料和减少机械加工量。大型零件毛坯受设备条件限制，一般只能用自由锻件或砂型铸造件；中小型零件根据需要可选用模锻件或特种铸造件。

3．生产类型

大批大量生产时，应选择毛坯精度和生产率均高的先进毛坯制造方法，使毛坯的形状、尺寸尽量接近零件的形状、尺寸，以节约材料，减少机械加工量，由此而节约的费用往往会超出毛坯制造所增加的费用，以获得良好的经济效益。单件小批生产时，若采用先进的毛坯制造方法，则所节约的材料和机械加工成本，相对于毛坯制造所增加的设备和专用工艺装备费用就得不偿失了，故应选择毛坯精度和生产率均比较低的一般毛坯制造方法，如自由锻和手工砂型铸造等方法。

4．生产条件

选择毛坯时，应考虑现有生产条件，如现有毛坯的制造水平和设备情况，外协的可能性等。在可能时，应尽量组织外协，实现毛坯制造的社会专业化生产，以获得好的经济效益。

5．充分考虑利用新技术、新工艺和新材料

随着毛坯制造专业化生产的发展，目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的应用越来越多，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料的应用日益广泛，这些方法可以大大减少机械加工量，节约材料并有十分显著的经济效益。