工艺知识

工艺知识
一、基本概念
1、工艺与技术
工艺是指劳动者利用生产工具对各种原材料、半成品进行加工或处理，最后使之成为产品的方法，是人类在劳动中积累起来并经过总结的操作技术经验。

2、工艺知识
迄今为止，工艺知识并没有非常明确的概念。

从广义上讲，凡与工艺工作有关的知识均可以称为工艺知识。

狭义的工艺知识是工艺设计过程中要用到的工艺知识，如毛坯的选择、加工方法的选择、设备与工艺装备选择及切削用量选择等方面的知识。

对于制造业来讲，知识中最为重要的当属工艺知识。

我们认为，工艺知识就是在企业的产品的设计、生产准备、制造和经营管理活动中，贯穿产品全生命周期的与工艺有关的知识。

工艺知识是使产品设计变为成品的整个制造过程中的基础知识，它是保证产品质量以及企业经济技术效益的重要条件之一。

工艺知识贯穿于产品整个生命周期（产品设计、工厂布置设计、设备配置、工艺规划、工艺装备设计制造、工艺定额编制、生产计划、现场加工、售后服务等）的各个环节，既来源于产品设计、企业现实条件，又来源于工艺情报、科学试验、制造和售后服务等的总结，以及有关人员的专业工艺知识。

工艺知识在企业中的地位和作用
工艺知识在企业中的重要地位和作用主要表现在以下几个方面：（1）、工艺工作是科学技术转变为生产力的实践过程，而工艺工作离不开工艺知识的支撑。

工艺知识具有决策作用、、反馈控制作用和积累共享作用。

（2）、工艺知识是新产品开发和老产品改造更新换代的保证。

在产品和技术引进过程中，样机、设计图样是可以买到的，但工艺技术和成分配方等是很难得到的，尤其是制造技术的关键、诀窍（隐性知识）是保密。

因此，这些技术难点往往就成为国产化的关键。

（3）、工艺知识是影响产品质量的重要原因。

实践表明，产品存在大量质量问题，往往由于工艺知识落后和工艺管理不善和工艺纪律松弛导致的。

同时，工艺技术的每项重大进展和应用，会显著提高产品的质量。

（4）、工艺知识管理水平已成为衡量一个企业管理水平的重要标志，工艺知识管理是企业最基本的管理工作，工艺知识管理上不去，其他管理工作就失去了根基。

3、生产过程和工艺过程
一台机器，往往由几十个甚至上千个零件组成，其生产过程是相当复杂的。

由原材料制成各种零件，并装配成机器的全部过程，成为生产过程。

其中包括原材料的运输、保管、生产准备、制造毛坯、机械加工、装配、检验及试车、油漆和包装等。

生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸和性能，使之变为成品的过程，成为工艺过程。

例如毛坯的铸造、锻造和焊接，改变
材料性能的热处理，零件的机械加工等，都属于工艺过程。

工艺过程体现了科学技术成果的一种物化，也是“科学技术就是生产力”的一种具体体现。

工艺工作者就是要通过科学的组织和管理，运用工艺过程制造出用户满意的绿色产品，为发展生产力做出贡献。

工艺过程包括若干道工序。

工序是指在一个工作地点对一个或一组工件所连续完成的那部分工艺过程。

在同一道工序中，工件可能要经过几次安装。

工件在一次装夹中所完成的那部分工序，称为安装。

如果零件的批量较大，就有可能将一道工序中多次安装的任务分在多台设备上完成，那就变成了多道工序。

由此可见，零件的工艺过程与其生产类型有密切联系。

4、生产类型
某工厂一年制造的合格产品的数量称为生产纲领（即年产量）。

生产纲领是划分生产类型的依据，对工厂的生产过程及管理有着决定性的影响。

目前，按产品的年产量划分生产类型，尚无十分严格的标准。

下表仅供参考。

生产类型同一种零件的年产量（件）
重型中型轻型
单件生产<5 <10 <100
成批生产小批生产5—100 10—200 100—500
中批生
产100—300 200—500 500—5000
大批生产300--1000 500--5000 5000--50000
大量生产>1000 >5000 >50000
根据产品零件的大小和生产纲领，机械制造生产一般可以分为三种不同的生产类型。

(1)、单件生产
单个地制造某一种零件，很少重复，甚至完全不重复的生产，称为单件生产。

例如重型机器制造厂以及试制和机修车间的生产，通常都是单件生产。

（2）、成批生产
成批地制造相同的零件，每隔一定时间又重复进行的生产，称为成批生产。

每批所制造的相同零件的数量，称为批量。

根据批量的大小和产品的特征，成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。

由于小批生产与单件生产的工艺特点十分接近，大批生产与大量生产的工艺特点比较接近。

因此，在实际生产中往往相提并论，即单件小批生产和大批大量生产，而成批生产仅指中批生产。

一般机床制造厂大多属于成批生产。

（3）、大量生产
当同一产品的制造数量很多，在大多数工作地点，经常重复地进行一种零件某一工序的生产，称为大量生产，例如汽车制造厂、轴承厂等的生产，通常都属于大量生产。

在拟定零件的工艺过程时，由于生产类型不同，所采用的加工方法、机床设备、工夹量具、毛坯以及对工人的技术要求等，都有很大不同。

这些不同的要求和特征见下表。

单件生产成批生产大量生产
机床设备通用的（万能的）设备通用的和部分专用的设备广泛使用高效率专用的设备
夹具很少用专用夹具广泛使用专用夹具广泛使用高效率专用夹具
刀具和量具一般刀具和通用量具部分地采用专用刀具和量具高效率专用刀具和量具
毛坯木模制造和自由锻部分采用金属模铸造和模锻机器造型、压力铸造、模锻、滚锻等
对工人的技术要求需要技术熟练的工人需要比较熟练的工人调整工要求技术熟练，操作工要求熟练程度较低
二、工件的安装和夹具
在进行机械加工时，必须把工件放在机床上，使它在夹紧之前就占有一个正确的位置，称为定位。

在加工过程中，为了使工件能承受切削力，并保持其正确的位置，还必须把它压紧或夹牢，称为夹紧。

从定位到夹紧的整个过程，称为安装（与工序中的安装不同）。

1、工件的安装
安装的正确与否直接影响加工精度。

安装是否方便和迅速，又会影响
辅助时间的长短，从而影响到加工的生产率。

因此，工件的安装对于加工的经济性、质量和效率有着重要的作用，必须给以足够的重视。

在各种不同的生产条件下加工时，工件可能有不同的安装方法，但归纳起来大致可以分为直接安装法和利用专用夹具安装法两类。

（1）、直接安装法：
工件直接安放在机床工作台或者通用夹具（如三爪卡盘、四爪卡盘、平口钳、电磁吸盘等标准附件）上，有时不另行找正即夹紧，例如利用三爪卡盘或电磁吸盘安装工件；有时则需根据工件上某个表面或划线找正工作，再行夹紧，例如在四爪卡盘、或机床工作台上安装工件。

用这种方法安装工件时，找正比较费时，且定位精度的高低主要取决于所用工具或仪表的精度，以及工人的技术水平。

定位精度不易保证，生产率较低，所以通常仅适用于单件小批生产。

（2）、利用专用夹具安装法
工件安装在为其加工专门设计和制造的夹具中，无需进行找正，就可以迅速而可靠地保证工件对机床和刀具的正确相对位置，并可迅速夹紧。

但由于夹具的设计、制造和维修，需要一定的投资，所以，只有在成批生产或大批大量生产中，才能取得比较好的效益。

对于单件小批生产，若采用直接安装法难以保证加工精度，或非常费工时，也可以考虑采用专用夹具安装。

例如为了保证车床床头箱箱体各纵向孔的位置精度，在镗纵向孔时，若单靠人工找正，既费事，又很难保证精度要求，因此，有条件的话，可考虑使用镗模夹具。

2、夹具简介
夹具是加工工件时，为完成某道工序，用来正确迅速地安装工件的装置。

它对保证加工精度、提高生产效率和减轻工人劳动量有很大作用。

三、工艺规程
为了保证产品质量、提高生产效率和经济效益，把根据具体生产条件拟定的、较合理的工艺过程，用图表（或文字）的形式写成文件，就是工艺规程。

它是直接指导生产准备、生产计划、生产组织、实际加工及技术检验等的重要技术文件，是进行生产活动的基础资料。

根据生产过程中工艺性质的不同，又可分为毛坯制造、机械加工、热处理、及装配等不同的工艺规程。

1、零件的工艺分析
首先要熟悉整个产品（如整个机器）的用途、性能和工作条件，结合装配图了解零件在产品中的位置、作用、装配关系以及其精度等技术要求对产品质量和使用性能的影响，然后从加工的角度，对零件进行工艺分析，主要内容如下：
（1）、检查零件的图纸是否完整和正确：例如视图是否足够、正确，所标注的尺寸、公差粗糙度和技术要求等是否齐全、合理。

并要分析零件主要表面的精度、表面质量和技术要求等，在现有的生产条件下能否达到，以便采取适当的措施。

（2）、审查零件材料的选择是否恰当：零件材料的选择应立足于国内，尽量采用我国资源丰富的材料，不要轻易地选用贵重材料。

另外还要分析所选的材料会不会是工艺变得困难和复杂。

（3）、审查零件的结构工艺性：零件的结构是否符合工艺性一般原则
的要求，现有生产条件能否经济地、高效地、合格地加工出来。

2、毛坯的选择及加工余量的确定
机械加工的加工质量、生产效率和经济效益，在很大程度上取决于所选用的工件毛坯。

常用的毛坯类型有型材、铸件、锻件、冲压件和焊接件等，影响毛坯选择的因素很多，例如生产类型，零件的材料、结构和尺寸，零件的机械性能要求，以及加工成本等。

3、定位基准的选择
在机械加工中，无论采用那种安装方法，都必须使工件在机床或夹具上正确定位，以便保证被加工面的精度。

任何一个没受约束的物体，在空间都具有六个自由度，即沿三个相互垂直坐标轴的移动和绕这三个坐标轴的转动。

因此，要使物体在空间占有确定的位置（即定位），就必须约束这六个自由度。

四、常用加工方法介绍
加工方法有多种多样，其中常用的是车削、钻削、镗削、刨削、拉削、铣削和磨削等。

尽管他们在基本原理方面有许多共同之处，但由于所用机床和刀具不同，切削运动形式各异，所以它有各自的工艺特点及应用范围。

1、车削的工艺特点和应用
（1）、工艺特点：
①、易于保证工件各加工面的位置精度：车削时，工件绕某一固定轴线回转，各表面具有同一的回转轴线，故易于保证加工面间同轴度的要求。

②、切削过程比较平稳：
③、适用于有色金属零件的精加工：
④、刀具简单：车刀是刀具中最简单的一种
（2）、应用：
在车床上使用不同的车刀或其他刀具，可以加工各种回转表面，如内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、沟槽、端面和成形面等。

2、钻镗的工艺特点和应用
孔是组成零件的基本表面之一，钻孔是孔加工的一种基本方法。

钻孔经常在钻床和车床上进行，也可以在镗床或铣床上进行。

常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。

(1)、钻孔与车削外圆相比，工作条件要困难得多。

①、容易产生“引偏”：所谓“引偏”是指加工时由于钻头弯曲而引起的孔径扩大、孔不圆或孔的轴线歪斜等。

钻孔时产生引偏，主要是因为钻孔最常用的刀具是麻花钻，其直径和长度受所加工孔的限制，一般呈细长状，刚性较差。

②、排屑困难：钻孔时，由于切屑较宽，容屑槽尺寸又受到限制，因而，在排屑过程中，往往与孔壁发生较大的摩擦，挤压、拉毛和刮伤已加工表面，降低表面质量。

有时切屑可能阻塞在钻头的容屑槽里，卡死钻头，甚至将钻头扭断。

因此，排屑问题成为钻孔时要妥善解决的重要问题之一。

③、切削热不易传播：由于钻削是一种半封闭式的切削，钻削时所产生的热量，大量高温切屑不能及时排出，切削液难以注入到
切削区，切屑、刀具与工件之间的摩擦很大。

因此，切削温度较高，致使刀具磨损加剧。

（2）、钻削的应用
主要用于孔的粗加工
（3）、扩孔
①、扩孔是用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工。

扩孔时的切削速度比钻孔时小得多，因而刀具的结构和切削条件比钻孔时好得多，扩孔常作为孔的半精加工，当孔的精度和表面粗糙度要求再高时，则要采用铰孔。

（4）、铰孔
①、铰孔是应用较为普遍的孔的精加工方法之一，一般加工精度可达IT9~IT7，表面粗糙度Ra值为0.4~1.6μm。

（5）、镗孔
用镗刀对已有加工的孔进行再加工，称为镗孔。

对于直径较大的孔（一般D＞80~100mm）、内成形面或孔内环槽等，镗削是唯一合适的加工方法。

3、刨削的工艺特点和应用
刨削是平面加工的主要加工方法之一。

常见的刨床类机床有牛头刨床、龙门刨床和插床等。

（1）、刨削的工艺特点：
①、通用性好：
②、生产率一般较低：
（2）、刨削的应用
由于刨削的特点，刨削主要用在单件、小批生产中，在维修车间和模具车间应用较多。

4、铣削的工艺特点和应用
铣削也是平面的主要加工方法之一。

铣床的种类很多，常用的是升降台卧式和立式铣床。

（1）、铣削的工艺特点
①、生产率较高：
②、容易产生振动：
③、刀齿散热条件较好：
（2）、铣削方式
同是加工平面，即可以用端铣法，也可以用周铣法；同一种铣削方法，也有不同的铣削方式（如顺铣和逆铣等）。

在选用铣削方式时，要充分注意到他们各自的特点和适用场合，以便保证加工质量和提高生产效率。

（3）铣削的应用：
铣削的形式很多，铣刀的类型和形状更是多种多样，再加上附件“分度头”、“圆形工作台”等的应用，铣削加工范围较广。

主要用来加工平面（包括水平面、垂直面和斜面）、沟槽、成形面和切断等。

加工精度一般可达IT8~IT7，表面粗糙度Ra值为1.6~6.3μm。

5、磨削的工艺特点和应用
用砂轮或其他磨具加工工件，称为磨削。

本节主要讨论用砂轮在磨床
上加工工件的特点及其应用。

磨床的种类很多，较常见的有：外圆磨床、内圆磨床和平面磨床等。

作为切削工具的砂轮，是由磨料加结合剂用烧结的方法而制成的多孔物体。

由于磨料、结合剂及制造工艺等的不同，砂轮特性可能差别很大，对磨削的加工质量、生产效率和经济性有着重要影响。

砂轮的特性包括磨料、粒度、硬度、结合剂、组织以及形状和尺寸等。

（2）、磨削的工艺特点
①、精度高、表面粗糙度小：
②、砂轮有自锐作用：
③、磨削温度高：在磨削区形成瞬时高温，又是高温达800~1000℃。

高的磨削温度容易烧伤工件表面，使淬火钢件表面退火，硬度降低。

即使由于切削液的浇注，可能发生二次淬火，也会在工件表层产生张应力几微裂纹，降低零件的表面质量和使用寿命。

（3）、磨削的应用和发展
磨削过去一般常用于半精加工和精加工，可以加工外圆面、内孔、平面、成形面、罗文和齿轮赤星等各种各样的表面，还常用于各种刀具的刃磨。

①、外圆磨削：一般在普通外圆磨床或万能外圆磨床上进行。

②、孔的磨削：
③、平面磨削：
④、磨削发展简介
五、装配的一般定义、地位和作用
1、装配的一般定义
机械或电器产品，生产的最后一道工序必定是装配（包括检测和调整），否则，各种零件无法集结而发挥应有的功能。

所谓装配就是将各种零件、部件、合件或总成，按规定的技术条件和质量要求联接组合成完整产品的生产过程。

也可称为“使各种零件、部件、合件或总成具有规定的相互位置关系的工艺过程”。

换一个角度讲，装配可以分为广义装配和狭义装配两种。

广义装配是指为实现某种部件的结合、紧固所必须进行的全部工作，包括不可避免的停歇时间、零部件输送、修正和选配、装配前的准备、狭义装配等内容。

狭义装配是指通过装配工具（联结件及其它装配工具）将零部件结合、紧固起来，以及要完成上述工作所必须进行的各种辅助工作。

统计结果表明，在整个装配过程中，狭义的装配只占30 %左右，也就是单纯的螺栓套螺母等用装配工具来完成的装配工作，只占整个装配工作过程的一小部分。

所以要提高装配质量，必须从广义装配的各个环节入手，进而达到提高发动机和整车装配质量的目的。

这里只是介绍一下装配的概念，在随后的问题中，我们就分别从广义装配的各个环节入手，简述发动机装配的基本方法和技术要求。

2、装配的地位和作用
前面介绍了，装配是机电产品生产中必不可少的最后一道工序，没有装配就没有完整的产品，它具有重要的地位和作用。

（1）、装配将最终检验零部件的制造质量
零件在加工过程中，尽管采取了各种手段来保证质量，但是由于种种原因，不可避免的仍会有少数不良品，甚至不合格件混入下道工序或出厂，这样的零件在装配过程中往往会被发现而加以剔除。

从这个意义上讲，装配具有对零件的最终检验性，因而可以发现各种零件的不同质量问题，通过有意识的搜索、整理，进行信息反馈，将有利于零件制造质量的提高。

所以，装配部门是零件制造质量的信息源。

（2）、装配可以发现生产的薄弱环节
产品的生产过程是一个复杂的过程，只有工厂的各部门、各单位统一协调，机制运转正常，形成一个有机的整体，才能保证生产有序地进行。

装配作为产品生产的最后一道工序，一般来说对于零部件及成品的数量概念比较敏感，管理相对也比较严密，一旦发现零部件供应不上，就会贻误工厂产品的生产，生产计划调度部门就会及时查找原因，去发现问题并进行处理。

所以装配又是生产计划调度部门发现生产薄弱环节的信息源。

（3）、装配将最终影响产品的质量
有了合格的零件，不一定就会有合格的产品，还要看最后一道工序------装配的情况。

如果装配工作马虎从事，再好的零件也不会装配出合格的产品。

所以装配工作的好坏将最终影响产品质量。

决不能轻视装配工作。

综上所述，装配工作在机电产品生产企业中，具有非常重要的地位和作用。

所以装配这道工序历来都受到生产厂家的高度重视。

这就不难理解，质量部和厂领导为什么总是盯着总装车间挑毛病。

因为你们的
工作影响着发动机的质量，关系着发动机厂的名誉。

六、装配中的联接
装配要把各种零部件、合件或总成组合起来，其主要的方法是联接。

装配中的联接可有以下的分类：
可拆式活动联接
活动联接
不可拆式活动联接
装配联接
可拆式固定联接
固定联接
不可拆式固定联接
下面一一进行介绍。

1、可拆式活动联接
两件或两件以上零件自身或借助其他零件联接后，零件之间能相对运动，拆开后，不损坏其中任何一个零件，如：铰接、圆柱销联接。

2、不可拆式活动联接
两件或两件以上零件自身或借助其他零件联接后，零件之间能相对运动，但不能再拆开，或者拆开后必定损坏其中一件或几件零件，不加修复或更换不能重新联接。

如：轴承。

3、可拆式固定联接
两件或两件以上零件自身或借助其他零件联接后，相互之间不能
相对运动，可以拆开，而且可以重新联接而不损坏其中任何零件。

这种联接在机电产品中最为常见，如：螺纹联接、借助螺钉或螺栓螺帽的联接、键联接等。

4、不可拆式固定联接
两件或两件以上零件自身或借助其他零件联接后，相互之间不能相对运动，而且不能拆开，一旦拆开必定损坏其中一件或几件零件，不加修复或更换不能重新联接。

如：焊接、铆接、热压（过盈配合）等。

在机电产品中也是经常采用的联接方式。

以上几种联接方式在汽车（包括发动机）装配中常见的是可拆式活动联接和可拆式固定联接。

七、发动机装配的特点
任何机器都是由许多零件和部件所组成，按照规定的技术要求，将若干个零件结合成组件，并进一步结合成部件以至整台机器的装配过程，分别称为：组装、部装和总装。

由于发动机的结构复杂，零部件以及总成繁多，因此发动机的装配工作比较复杂，她除了具有装配所共有的地位和作用外，还有以下特点：1、联结方式多样
发动机装配中的联接，一般情况下除了焊接方式外，其他联结方式几乎都有，但最多的还是可拆式活动联接和可拆式固定联接，即螺纹连接和键联接、销联接等。

2、装配件的品种、数量繁多，装配关系复杂，装配位置多样，由此决定了他仍以手工作业为主。

3、大批量生产
一般年产量都在几万辆以上，所以，是技术密集型、资金密集型的大批量生产企业。

其装配具有现代化企业大批量生产的特点，是人与机、技术和管理的有机结合，是战线先进技术和管理水平的“窗口”
八、装配的基本方法
（1）、分组选配法：
气缸孔和活塞的配合间隙过大或过小，都将严重影响发动机的性能。

491的配合间隙为0.052~0.072mm，483的配合间隙为0.070~0.095mm。

这样小的配合公差，如果不采用其它措施，而仅仅依靠零部件的加工精度来保证，将会给加工带来极大困难，并且很不经济，同时也会给生产管理带来极大的不便。

为了既保证装配精度，又不给机加带来更大的困难，在机加时，将每个零件的公差放大到 mm，并将该公差分为组，每组公差为 mm，分别做好标记，再将同一组的活塞和气缸孔放在一起选配，这样，便可得到合适的配合间隙。

像这样放宽配合零件的公差范围，在这个较易达到的公差范围内，将工件分成几组，再将相应组别装配在一起的方法，称为选择装配法或分组装配法。

（2）、热装法：
活塞销、活塞销孔、连杆小端孔的配合精度高，如果直接装配将导致：第一：零件表面受到划伤；第二：装配时必须施加一定的外力，而该外力除需增加一些设备、夹具和辅具外，还可能影响其它部位的装配质量。