第7章 工艺规程设计

生产过程与工艺过程
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主要
内容
机械加工工艺过程的组成 生产类型与工艺特征 工艺规程的作用和种类
7.2 机械加工工艺规程设计
7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤
7.2.2 制订机械加工工艺规程时要解决的主要问题
7.2.2.1 7.2.2.2 7.2.2.3 7.2.2.4 7.2.2.5 7.2.2.6 定位基准的选择 加工方法的选择 加工阶段的划分 工序的集中与分散 加工顺序的安排 机床的选择
中批生产 中等、周期性变换 部分铸件采用金属模铸造， 部分锻件采用模锻。毛坯精 度和加工余量中等 大部分有互换性，少部分钳 工修配 数控机床、加工中心和柔性 制造单元；也可采用通用机 床和专用机床。按零件类别， 部分布置成流水线，部分采 用机群式布置 广泛采用专用夹具、可调夹 具和组合夹具。较多采用专 用刀具与量具 技术水平中等 编制工艺规程，关键工序有 较详细的工序卡 中 中
生产过程：指把原材料转变为成品的全过程。 机械工厂的生产过程一般包括原材料的验收、保管、 运输，生产技术准备，毛坯制造，零件加工（含热处理）， 产品装配，检验以及涂装等。 直接改变加工对象的尺寸、形状、表面质量以及相对位置 关系的生产过程称为工艺过程。
毛坯和零件成形——铸造、锻压、焊接 、注塑… 机械加工——切削、磨削、特种加工 材料改性与处理——热处理、电镀、热喷涂 …
7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤
机械加工工艺规程设计步骤
1．阅读装配图和零件图 了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地 位和作用，明确零件的主要技术要求。
2．工艺审查 审查图上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一， 分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。
大批大量生产 大量、固定不变 铸件采用金属模机器造型，锻 件采用模锻或其他高效方法。 毛坯精度高，加工余量小 全部互换，某些高精度配合件 可采用分组装配法和调整装配 法 广泛采用高效专用生产线、自 动生产线、柔性制造生产线。 按工艺过程布置成流水线或自 动线 广泛采用高效专用夹具、复合 刀具、专用刀具和自动检验装 置 技术水平一般 编制详细的工艺规程、工序卡 和各种工艺文件 高 低
毛坯种类 型 材 13级以下 13级以下 11～15 10～12 8～11 8～11 7～10 8～10 制造精度 （IT） 加工 余量 大 一般 大 大 一般 较小 较小 小 很小 小 原 材 料 各种材料 钢 材 铸铁,铸钢,青铜 钢材为主 钢,锻铝,铜等 铸铝为主 钢材,锻铝等 铸铁,铸钢,青铜 铸铁,铸钢,青铜 钢 工程塑料 工件尺寸 小 型 工件 形状 简 单 较复杂 复 杂 较简单 一 般 较复杂 较复杂 复 杂 复 杂 复 杂 复杂 机械性能 较好 有内应力 差 好 好 较好 较好 较好 较好 好 适用生产 类型 各种类型 单 件 单件小批 单件小批 中、大批量 中、大批量 大批量 中、大批量 中、大批量 大批量
(1)生产的计划、调度，工人的操作、质量检查等都是以机械 加工工艺规程为依据。 (2)生产准备工作(包括技术准备工作)离不开机械加工工艺规 程。 (3)除单件小批生产以外，在中批或大批大量生产中要新建或 扩建车间(或工段)，其原始依据也是机械加工工艺规程。根 据机械加工工艺规程确定机床的种类和数量，确定机床的布 置和动力配置，确定生产面积和工人的数量等。 机械加工工艺规程的修改与补充是一项严肃的工作，它 必须经过认真讨论和严格的审批手续。
机械制造工程学
主讲：汪庆华
第7章 工艺规程设计
7.1 7.2 7.3 概述 机械加工工艺规程设计 加工余量及工序尺寸 工艺尺寸链 机器装配工艺规程设计
7.4
7.5
7.6
工艺过程的技术经济分析
概述
生产过程与工艺过程
主要
内容
机械加工工艺过程的组成 生产类型与工艺特征 工艺规程的作用和种类
一、 生产过程与工艺过程
a）立轴转塔车床的一个复合工步
b）钻孔、扩孔复合工步
图6-4 复合工步
二、 机械加工工艺过程的组成
特例： 1）、在液压仿形车床上用同一把车刀，依次将工件 不同直径外圆连续车削出来，视为一个工步。 2）、用成形车刀加工成形面，用齿轮刀具加工齿轮， 用花键拉刀拉花键孔，是用同一刀具同时或依次加工 多个或不同表面，视为一个工步。
生产过程
工艺过程
机械加工 工艺过程
二、 机械加工工艺过程的组成
工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个 工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分 机械加工工艺过程。 1. 加工小头端面 2. 小头端面钻中心孔 3. 加工大头端面 4. 大头端面钻中心孔 5. 车大端外圆 6. 对大端倒角 7. 车小端外圆 8. 对小端倒角 9. 精车外圆 10.铣键槽 11.去毛刺
工艺规程形式（工艺过程卡、工序卡、工艺卡）
四、 工艺规程的作用与工艺规程的种类
机械加工工艺规程设计原则
1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要 求为前提。 2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。 3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。 4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文 明劳动条件。 5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应 符合环保要求。
型材焊接件 砂型铸造 自由锻造 普通模锻 钢模铸造 精密锻造 压力铸造 熔模铸造 冲压件
大、中型 各种尺寸 各种尺寸 中、小型 中、小型 小 型 中、小型 小型为主 各种尺寸 中、小尺寸
粉末冶金件
工程塑料件
7～9
9～11
很小
较小
铁,铜,铝基材料 中、小尺寸 较复杂
一般
一般
中、大批量
中、大批量
7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤
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四、 工艺规程的作用与工艺规程的种类
制定机械加工工艺规程所需原始资料
产品的全套装配图及零件图 产品的验收质量标准 产品的生产纲领及生产类型 零件毛坯图及毛坯生产情况 本厂（车间）的生产条件 各种有关手册、标准等技术资料 国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况
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机械加工工艺规程设计
机械装配——组合成部件和整台机械产品，包括零件的固定、连接、 调整、平衡、检验和试验等工作
一、 生产过程与工艺过程
机械加工工艺过程是指用机械加工方法（主要是切削加 工方法）逐步改变毛坯的形态（形状、尺寸以及相互位置）， 使 其 成 为 合 格 零 件 所 进 行 的 全 部 过 程 。 它一般由工序、工步、走刀等不同层次的单元所组成。
生产类型
小批生产
中批生产 大批生产 大量生产
5～100
100～300 300～1000 ≥1000
10～200
200～500 500～5000 ≥5000
100～500
500～5000 5000～50000 ≥50000
项 目 产品数量与加工对 象 毛坯制造方法与加 工余量
单件小批生产 少、经常变换 铸件用木模手工造型，锻件用 自由锻。毛坯精度低，加工余 量大 配对制造，没有互换性，广泛 采用钳工修配
7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤
3．熟悉或确定毛坯 确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特 征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用 的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点 及应用见表3-1。
7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤
表7-1 各类毛坯的特点及适用范围
生产纲领
N=Qn(1+a)(1+b)
式中 Q——产品的年产量；
n——单台产品中该零件的数量；
a——备品率，以百分数计；
b——废品率，以百分数计。
根据生产纲领和产品本身的大小及结构复杂性，产品的 制造可分为三种生产类型
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三、 生产类型与工艺特征
三种生产类型：
1、单件生产 单个地生产不同结构尺寸的产品，且很少重复的 生产。如重型机械、大型船舶制造、新产品试制等。
4. 选择定位基准
5. 拟定加工路线 6. 确定满足各工序要求的工艺装备 包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。
工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可靠地保 证零件加工质量的前提下，应与生产批量和生产节拍相 适应，并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。 对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备，应在进 行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。
b） b）留有退刀槽，磨削时可以清根
a） a）锥面磨削加工时易碰伤圆柱 面，且不能清根
b） b）留出砂轮越程空间，可方便 地对锥面进行磨削加工
7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤
a） a）斜面钻孔，钻头易引偏
b）
b）结构允许，留出平台，可避 免钻头偏斜
a） a）孔壁出口处有台阶面，钻 孔时钻头易引偏，易折断
2、成批生产 成批地制造相同产品，且周期性地重复生产，如机 床制造等。根据产品特征及批量大小，又分为小批、中
批和大批生产三种。
3、大量生产 产品数量很大，大多数工作地一直按照一定的节拍进 行同一种零件的某一道工序的加工，称为大量生产。如 自行车、洗衣机、汽车等生产。
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三、 生产类型与工艺特征
零件的年生产纲领（件/年） 重型零件 单件生产 ≤5 中型零件 ≤10 轻型零件 ≤100
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二、 机械加工工艺过程的组成
安装——在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成
的那部分工序称为安装。 工位——工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分
工序称为工位。
二、 机械加工工艺过程的组成
工步——指在加工表面不变、切削刀具不变、切削用量 不变的情况下所 连续完成的那部分工序。（在一个工步 内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为 复合工步）
零件的互换性
机床设备与布局
通用机床、数控机床或加工中 心。按机床类别采用机群式布 置
工艺装备
工人技术水平的要 求 工艺规程的要求 生产率 生产成本
多数情况采用通用夹具或组合 夹具。采用通用刀具和万能量 具 技术水平要高 有简单的工艺过程卡 低 高
四、 工艺规程的作用与工艺规程的种类
机械加工工艺规程的作用
某些结构必须设置退刀槽
设退刀槽
（如上图及下图所示）
7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤
a） a）车螺纹时，螺纹根部不易清 根，且工人操作紧张，易打刀
b） b）留有退刀槽，可使螺纹清根， 工人操作相对容易，可避免打刀
a） a）插齿无退刀空间，小齿轮无 法加工
b） b）留出退刀空间，小齿轮可 以插齿加工
所谓结构工艺性好，是指在现有工艺条件下既能方 便制造，又有较低的制造成本。
下面为几种零件的结构工艺性举例
加工表面形状应尽量简单，且应与所使用的刀 具形状相一致，以便于加工；
麻花钻
丝锥
正确
错误
正确
错误
7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤
应尽量减少加工表面的加工面积和零件重量
凸台
退刀槽
减少加工面积
7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤
a）
a）孔距箱壁太近： ① 需加长钻头才能加 工 ②钻头在圆角处容易 引偏 b）加长箱耳， 不需加长钻头即 可加工
a) b）
b) c）
c）结构上允许， 将箱耳设计在某 一端，不需加长 箱耳
7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤
a） a）两端轴颈需磨削加工，但砂 轮圆角不能清根
二、 机械加工工艺过程的组成
工序方案1（单件小批生产）
二、 机械加工工艺过程的组成
工序方案2（成批生产）
二、 机械加工工艺过程的组成
工序方案2（大量生产）
工序号 工序内容 铣端面，打中心孔 车大外圆及倒角 设备 铣端面打中心孔机床 车床
1 2 3 4 5
车小外圆及倒角
铣键槽 去毛刺
车床
铣床 钳工台
b） b）结构允许，内壁出口处作成 平面，钻孔位置容易保证
7.2.1 机械加工工艺规程设计的内容及步骤
a）
a）加工面高度不同，需两 次调整加工，影响加工效率
b） b）加工面在同一高度，一次调 整可完成两个平面加工
a） a）键槽方向不一致，需两次 装夹才能完成加工
b） b）键槽方向一致，一次装夹即 可完成加工
二、 机械加工工艺过程的组成
走刀——同一加工表面加工余量较大，可以分作几次 工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。
走刀是构 成工艺过 程的最小 单元。
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二、 机械加工工艺过程的组成
工序、安装、工位、工步和走刀之间的关系如下：
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三、 生产类型与工艺特征
生产类型
生产类型是指产品生产的专业化程度，可按产品的年生 产纲领来划分。