机械制造工艺规程设计介绍(机制)

第五章工艺过程的基本知识§5-1生产过程与工艺过程

§5-2生产纲领与生产类型

§5-3基准

§5-4机械加工工艺规程设计

§5-5机器装配工艺规程设计

§5-6机械零件的结构工艺性第一节生产过程与工艺过程生产过程：将原材料或半成品变为成品的所有劳动过程的总和。

产品的设计，包括产品的研究、开发、设计；生产准备工作：如编制工艺文件，专用工装及设备的设计与制造等；原材料的购置、运输、检验、保管；

毛坯制造；零件的机械加工及热处理；产品装配与调试、性能试验以及包装、发运等工作。相关的过程：[提示]生产过程往往由许多工厂或工厂的许多车间联合完成，这有利于专业化生产，提高生产率、保证产品质量、降低生产本钱。工艺过程：在生产过程中按一定顺序直接改变生产对象的尺寸、形状、物理化学性能以及相对位置关系的过程。第一节工艺过程和工艺规程工艺过程的有关内容用文件的形式固定下来，称为工艺规程。

工艺过程的组成工艺过程是由一个或假设干个依次排列的工序所组成。工序是组成工艺过程的根本单元，也是制定生产方案、进行经济核算的根本单元。工序又可细分为安装、工位、工步、走刀等组成局部。工序：指一个〔或一组〕工人在一个工作地点〔或一台机床上〕，对一个〔或一组〕零件进行加工所连续完成的那局部工艺过程。

它包括在这个工件上连续进行的直到转向加工下一个工件为止的全部动作。

区分工序的主要依据是：工作地点固定和工作连续。第一节工艺过程和工艺规程第一节工艺过程和工艺规程表1单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；

调头，车另一端面，钻中心孔车床I

2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床

5去毛刺钳工台图阶梯轴工序的安排与零件的生产批量有关。第一节工艺过程和工艺规程安装：在同一工序中，安装次数应尽量少，既可以提高生产效率，又可以减少由于屡次安装带来的加工误差。

安装是指工件通过一次装夹后所完成的那局部加工过程。工件加工前，使其在机床或夹具中相对刀具占据正确位置并给予固定的过程，称为装夹。〔装夹包括定位和夹紧两过程〕第一节工艺过程和工艺规程表1单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；

调头，车另一端面，钻中心孔车床I

2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床

5去毛刺钳工台图阶梯轴两次两次一次一次一次一次一次第一节工艺过程和工艺规程安装为了提高生产率，常常用几把刀具同时加工几个外表，这样的工步称为复合工步。工步：当加工外表、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的那局部工序。工步是构成工序的根本单元。第一节工艺过程和工艺规程表7-1单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；

调头，车另一端面，钻中心孔车床I

2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表7-2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床

5去毛刺钳工台图阶梯轴四个五个一个两个三个两个一个第一节工艺过程和工艺规程工步

每个工步可包括一次走刀或几次走刀。走刀：被加工的某一外表，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屡次加工，每加工一次，称一次走刀。指刀具相对工件加工外表进行一次切削所完成的那局部工作，又称工作行程。第一节工艺过程和工艺规程第二节生产纲领与生产类型生产纲领：指企业制订的方案期内某产品的产量。零件在方案期一年中的生产纲领N可按下式计算：〔包括备品、废品在内〕式中

Q——产品的年生产纲领，单位：台/年；

n——每台产品中所含零件的数量，单位：件/台；a%——备品率，对易损件应考虑一定数量的备品，以供用户修配的需要；b%——废品率。

生产类型：指企业〔或车间、工段、班组、工作地〕生产专业化程度的分类。根据生产纲领的大小，可分为三种类型：１、单件生产：单个的生产不同结构和不同尺寸的产品。例如，重型机器、大型船舶制造及新产品试制等常属于这种生产类型。

特点：产品数量少，但种类、规格较多，多数产品只能单个或少数几个地生产，很少重复。第二节生产纲领与生产类型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。特点：生产品种较多，每种品种均有一定数量，各种产品分批、分期轮番进行生产。根据批量的大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。例如，通用机床〔一般为车、铣、刨、钻、磨床〕等产品制造往往属于这种生产类型。第二节生产纲领与生产类型2、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。特点：产品品种少、产量大，长期重复进行同一产品的加工，大局部工作地的加工对象是单一不变的。例如，汽车、拖拉机、轴承等产品的制造，通常是以大量生产方式进行的。第二节生产纲领与生产类型表划分生产类型的参考数据生产类型零件年产量重型零件中型零件轻型零件单件生产＜5＜10＜100成批生产小批5~1010~200100~500中批100~300200~500500~5000大批300~1000500~50005000~50000大量生产＞1000＞5000＞50000第二节生产纲领与生产类型工艺过程特点生产类型单件生产成批生产大批量生产工件的互换性一般是配对制造，没有互换性，广泛用钳工修配大部分有互换性，少数用钳工修配全部有互换性。某些精度较高的配合件用分组选择装配法毛坯的制造方法及加工余量铸件用木模手工造型；锻件用自由锻。毛坯精度低，加工余量大部分铸件用金属模；部分锻件用模锻。毛坯精度中等，加工余量中等。铸件广泛采用金属模机器造型，锻件广泛采用模锻，以及其他高生产率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小。机床设备通用机床。或数控机床，或加工中心。数控机床加工中心或柔性制造单元。设备条件不够时，也采用部分通用机床、部分专用机床。专用生产线、自动生产线、柔性制造生产线或数控机床。夹具多用标准附件，极少采用夹具，靠划线及试切法达到精度要求。广泛采用夹具或组合夹具，部分靠加工中心一次安装。广泛采用高生产率夹具，靠夹具及调整法达到精度要求。刀具与量具采用通用刀具和万能量具。可以采用专用刀具及专用量具或三座标测量机。广泛采用高生产率刀具和量具，或采用统计分析法保证质量。对工人的要求需要技术熟练的工人。需要一定熟练程度的工人和编程技术人员。对操作工人的技术要求较低，对生产线维护人员要求有高的素质。工艺规程有简单的工艺路线卡。有工艺规程，对关键零件有详细的工艺规程。有详细的工艺规程。第二节生产纲领与生产类型基准：用来确定生产对象几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面。第三节基准基准设计基准：设计图样上标注设计尺寸所依据的基准。工艺基准：工艺过程中所使用的基准。工序基准定位基准测量基准装配基准

第三节基准装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所依据的基准。工序基准：在工序图上用来确定本工序加工外表尺寸、形状和位置所依据的基准。测量基准：工件在加工中或加工后，测量尺寸和形位误差所依据的基准。定位基准：在加工中用作定位的基准。第三节基准第三节基准

在设计机器零件时，应尽量选用装配基准作为设计基准；在编制零件的加工工艺规程时，应尽量选用设计基准作为工序基准；在加工及测量工作时，应尽量选用工序基准作为定位基准及测量基准；以消除由于基准不重合引起的误差。第三节基准工艺规程：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。工艺规程的作用：第四节机械加工工艺规程设计一、工艺规程制订工艺规程的原始资料:1〕零件工作图及其产品装配图；3〕零件的生产纲领；2〕产品验收的质量标准；第四节机械加工工艺规程设计

3．确定零件生产类型机械加工工艺规程设计步骤：2．工艺审查1．分析装配图和零件图4．确定毛坯制造方法5．拟定工艺路线6．确定满足各工序要求的工艺装备7．确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差9．确定各工序的切削用量和工时定额10．编制工艺文件第四节机械加工工艺规程设计粗基准没经过切削加工就被用作定位基准的外表。精基准经过切削加工才用作定位基准的外表。二、工艺路线的拟订〔一〕选择定位基准辅助基准零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。(如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等。)第四节机械加工工艺规程设计1、精基准的选择原那么“基准〞重合原那么尽量选用设计基准为定位基准，防止由于基准不重合而引起的定位误差。A0第四节机械加工工艺规程设计“基准统一〞原那么应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的外表，以保证各加工外表之间的相对位置精度。第四节机械加工工艺规程设计“互为基准〞原那么“自为基准〞原那么当工件上两个加工外表之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工外表互为基准反复加工的方法。一些外表的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工外表自身作为精基准。第四节机械加工工艺规程设计假设工件必须首先保证某重要外表的加工余量均匀，那么应选择该外表为粗基准。选取不加工外表为粗基准注：假设零件上有好几个不加工外表，应选择与加工外表相互位置精度要求高的外表为粗基准。2、粗基准的选择原那么工件加工的第一道工序要用粗基准。第四节机械加工工艺规程设计假设零件上所有外表都要加工，应选择余量最小的外表为粗基准。在同一尺寸方向上，粗基准只允许使用一次。选作粗基准的外表应便于工件装夹。尽量平整、光洁，不应有飞边、浇口、冒口及其它缺陷，以便定位准确、夹紧可靠。粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组外表之间的位置误差会相当大。第四节机械加工工艺规程设计

典型表面加工路线研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂带磨IT5Ra0.01～0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08抛光Ra0.008~1.25金刚石车IT5～6Ra0.02~1.25滚压IT6～7Ra0.16~1.25精磨IT6～7Ra0.16~1.25精车IT7～8Ra1.25～5粗磨IT8～9Ra1.25～10半精车IT10～11Ra2.5～12.5粗车IT12～13Ra10～80图5-5外圆外表的典型加工工艺路线〔二〕选择加工方法第四节机械加工工艺规程设计

图5-6孔的典型加工工艺路线珩磨IT5～6Ra0.04~1.25研磨IT5～6Ra0.008~0.63粗镗IT12～13Ra5～20钻IT10～13Ra5～80半精镗IT10～11Ra2.5～10粗拉IT9～10Ra1.25～5扩IT9～13Ra1.25~40精镗IT7～9Ra0.63～5粗磨IT9～11Ra1.25～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.25饺IT6～9Ra0.32~10金刚镗IT5～7Ra0.16~1.25精磨IT7～8Ra0.08~0.63滚压IT6～8Ra0.01~1.25手饺IT5Ra0.08~1.25第四节机械加工工艺规程设计图5-7平面典型加工工艺路线抛光Ra0.008¬1.25研磨IT5～6Ra0.008¬0.63精密磨IT5～6Ra0.04¬0.32半精铣IT8～11Ra2.5¬10精铣IT6～8Ra0.63～5高速精铣IT6～7Ra0.16¬1.25导轨磨IT6Ra0.16¬1.25精磨IT6～8Ra0.16¬1.25宽刀精刨IT6Ra0.16¬1.25粗磨IT8～10Ra1.25¬10精刨IT6～8Ra0.63～5半精刨IT8～11Ra2.5～10半精车IT8～11Ra2.5～10粗铣IT11～13Ra5～20粗刨IT11～13Ra5～20砂带磨IT5～6Ra0.01¬0.32金刚石车IT6Ra0.02¬1.25刮研Ra0.04¬1.25精车IT6～8Ra1.25～5粗车IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.5粗拉IT10～11Ra5～20第四节机械加工工艺规程设计⑷光整加工阶段

：⑴粗加工阶段：切除粗加工留下的误差，为主要外表的精加工作好准备，并完成一些次要外表的加工。保证各主要外表到达图纸规定的要求。进一步减小外表粗糙度、提高精度。

切除各加工外表上的大局部余量，提高生产率。

⑵半精加工阶段

：⑶精加工阶段

：〔三〕选择加工阶段第四节机械加工工艺规程设计工序分散：工序中含有工步较少的加工方案，总的工序数目较多。优点：1〕有利于保证工件各加工面之间的位置精度；2〕有利于采用高效机床，可节省工件装夹时间，减少工件搬运次数；3〕可减小生产面积，并有利于管理。工序集中：工序中含有工步较多的加工方案，总的工序数目较少。〔四〕工序集中与工序分散第四节机械加工工艺规程设计

传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式〔个别工序亦有相对集中的情况〕。工序集中与工序分散的应用

由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，加之加工中心等先进设备的采用，工序集中将越来越成为生产的主流方式。

多品种、中小批量生产，为便于转换和管理，多采用工序集中方式。第四节机械加工工艺规程设计1)切削加工工序的安排﹡先平面，后内孔2)热处理工序的安排﹡先粗后精；﹡先基准面，后其它面﹡先主要面，后次要面3)检验工序的安排〔五〕安排加工顺序第四节机械加工工艺规程设计所选机床设备的尺寸规格应与工件形状尺寸相适应。精度等级应与本工序加工要求相适应。电机功率应与本工序加工所需功率相适应。机床设备自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。〔六〕机床设备与工艺装备的选择第四节机械加工工艺规程设计加工余量：为了得到一个合格的零件，必须从毛坯上切去的那层金属。毛坯尺寸与零件图的相应设计尺寸之差。相邻两道工序的工序尺寸之差。总余量:工序余量：总余量=工序余量之和三、加工余量第四节机械加工工艺规程设计加工余量总余量工序余量单边余量：如图a〕双边余量：如图b〕、c〕第四节机械加工工艺规程设计余量的大小①与生产类型有关②与生产方法有关③与零件的形状和尺寸有关④与工序有关加工外圆面：粗车：3~5mm精车：1~1.6mm磨削粗磨：0.3~0.5mm精磨：0.1mm以下第四节机械加工工艺规程设计1)估算法2)查表法3)计算法仅适用单件、小批量生产。适用一般的加工生产，应用最广泛。适用大批量生产和自动机床及数控机床加工。确定加工余量的方法：第四节机械加工工艺规程设计尺寸链：在工件加工和机器装配过程中，由相互连接的尺寸形成的封闭尺寸组，称为尺寸链。工序尺寸及其公差一般通过解算工艺尺寸链确定的。四、工序尺寸第四节机械加工工艺规程设计增环：当其他组成环的大小不变，假设封闭环随着某组成环的增大而增大，那么此组成环就称为增环。减环：假设封闭环随着某组成环的增大而减小，那么此组成环就称为减环。组成环：尺寸链中通过加工直接得到的尺寸称为组成环，组成环按其对封闭环的影响又可分为增环和减环。环：组成尺寸链的每一个尺寸，称为尺寸链的环。封闭环：尺寸链中间接得到的尺寸称为封闭环。第四节机械加工工艺规程设计图示尺寸链中，尺寸A0是加工过程间接保证的，因而是尺寸链的封闭环；尺寸A1和A2是在加工中直接获得的，因而是尺寸链的组成环。其中，A1为增环，A2为减环。

a1a2a0A1A2A0b)c)A1A2A0a)ABC0.05A0.1C工艺尺寸链例如：工件A、C面已加工好，现以A面定位用调整法加工B面，要求保证B、C面距离A0。【例】尺寸链方程为：第四节机械加工工艺规程设计③中间计算：封闭环及局部组成环的尺寸、公差，求其余的一个或几个组成环尺寸、公差。尺寸链计算②反计算：封闭环尺寸、公差反求各组成环尺寸、公差。①正计算：组成环尺寸、公差求封闭环尺寸、公差。第四节机械加工工艺规程设计根本时间：直接改变生产对象的性质，使其成为合格产品或到达工序要求所需时间〔包括切入、切出时间〕。时间定额组成辅助时间：为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作时间，如装卸工件、启停机床、改变切削用量及进退刀等。五、工艺过程的生产率

定义:

在一定生产条件下，生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。第四节机械加工工艺规程设计布置工作地时间：包括更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等。休息和生理需要时间：工人在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所需时间。准备终结时间：如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、调整机床、发送成品等。第四节机械加工工艺规程设计

单件时间与单件工时定额计算◆

单件时间：〔5-24〕◆

单件工时定额：式中tj——根本时间tf——辅助时间tb——布置工作地时间tx——休息和生理需要时间tz——准备终结时间m——批量〔5-25〕第四节机械加工工艺规程设计提高生产效率的工艺途径缩短根本时间：①提高切削用量〔切削速度、进给量、切削深度等〕；②采用多刀多刃进行加工〔如以铣削代替刨削，采用组合刀具等〕；③采用复合工步，使多个外表加工根本时间重合〔如多刀加工，多件加工等〕。缩短辅助时间：①使辅助动作实现机械化和自动化〔如采用自动上下料装置、先进夹具等〕；②使辅助时间与根本时间重叠〔如采用多位夹具或多位工作台，使工件装卸时间与加工时间重叠〕。第四节机械加工工艺规程设计缩短布置工作地时间：

缩短准备终结时间：主要是减少换刀时间和调刀时间。采用自动换刀装置或快速换刀装置使用不重磨刀具采用样板或对刀块对刀采用新型刀具材料以提高刀具耐用度第四节机械加工工艺规程设计

工艺规程的形式〔1〕综合工艺过程卡片〔2〕机械加工工艺卡片〔3〕机械加工工序卡片〔4〕调整卡〔5〕检验卡六、编制工艺规程文件第四节机械加工工艺规程设计1.

机械加工工艺过程卡片2.

机械加工工序卡片3.

综合工艺过程卡片用于单件、小批生产中。用于大批大量生产中。用于成批生产中。以工序为单位，简要说明零件机械加工过程。按每道工序详细说明加工过程，一个工序一个卡。以工序为单位，详细说明各工序内容，第四节机械加工工艺规程设计第四节机械加工工艺规程设计工艺规程的设计原那么1〕保证加工质量2〕保证生产效率3〕较低制造本钱4〕良好劳动条件第四节机械加工工艺规程设计

机器装配机器装配根本作业

机器装配精度清洗连接校正、调整与配作平衡验收、试验相互位置精度相互运动精度相互配合精度第五节机器装配工艺规程设计

装配工艺系统图为了便于装配，通常将机器分成假设干个独立的装配单元。图装配单元通常可划分为五个等级，即零件、套件、组件、部件和机器。零件：组成机器的根本元件。套件：假设干零件永久连接或连接在某个基准零件上少数几个零件组合。组件：一个或几个合件和几个零件组合。部件：一个或几个组件、合件或零件的组合。机器：即产品，全部装配单元结合而成的整体。第五节机器装配工艺规程设计套件与组件例如图6-3套件和组件示例a）套件b）组件第五节机器装配工艺规程设计组件装配工艺系统图第五节机器装配工艺规程设计部件装配工艺系统图第五节机器装配工艺规程设计总装装配工艺系统图第五节机器装配工艺规程设计装配组织形式确定固定式装配：移动式装配：全部的装配工作在一个固定的工作地上进行。装配过程中装配对象的位置不变，装配所需要的零部件都聚集在工作地附近。装配过程在装配对象的连续或间歇的移动中完成。第五节机器装配工艺规程设计装配方法适用范围应用举例完全互换装配法适用于零件数较少、批量很大、零件可用经济精度加工时。汽车、拖拉机、中小型柴油机、缝纫机及小型电机的部分部件。统计互换装配法适用于零件数稍多、批量大、零件加工精度可适当放宽时。机床、仪器仪表中的某些部件。分组法适用于成批或大量生产中，装配精度很高，零件数很少，又不采用调整装配时。中小型柴油机的活塞与缸套、活塞与活塞销、滚动轴承的内外圈与滚子。修配法单件