機械加工工藝的設計流程描述

1、機械加工工藝流程詳解1 .機械加工工藝流程機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經審批后用來指導生產。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下容：工件加工的工藝路線、各工序的具體容與所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目與檢驗方法、切削用量、時間定額等。1.1 機械加工藝規(guī)程的作用 （1）是指導生產的重要技術文件工藝規(guī)程是依據(jù)工藝學原理和工藝試驗，經過生產驗證而確定的， 是科學技術和生產經驗的結晶。所以，它是獲得合格產品的技術保證，是指導企業(yè)生產活動的重要文件。正因為這樣，在生產中必須遵守工

2、藝規(guī)程，否則常常會引起產品質量的嚴重下降，生產率顯著降低，甚至造成廢品。但是，工藝規(guī)程也不是固定不變的，工藝人員應總結工人的革新創(chuàng)造， 可以根據(jù)生產實際情況，與時地汲取國外的先進工藝技術，對現(xiàn)行工藝不斷地進行改進和完善，但必須要有嚴格的審批手續(xù)。（2）是生產組織和生產準備工作的依據(jù)生產計劃的制訂，產品投產前原材料和毛坯的供應、工藝裝備的設計、制造與采購、 機床負荷的調整、作業(yè)計劃的編排、勞動力的組織、工時定額的制訂以與成本的核算等，都是以工藝規(guī)程作為基本依據(jù)的。（3）是新建和擴建工廠（車間）的技術依據(jù)在新建和擴建工廠（車間）時，生產所需要的機床和其它設備的種類、數(shù)量和規(guī)格， 車間的面積、機床的

3、布置、生產工人的工種、技術等級與數(shù)量、輔助部門的安排等都是以工藝規(guī)程為基礎，根據(jù)生產類型來確定。除此以外，先進的工藝規(guī)程也起著推廣和交流先進經 驗的作用，典型工藝規(guī)程可指導同類產品的生產。1.2機械加工工藝規(guī)程制訂的原則工藝規(guī)程制訂的原則是優(yōu)質、高產和低成本，即在保證產品質量的前提下，爭取最好 的經濟效益。在具體制定時，還應注意下列問題：1）技術上的先進性 在制訂工藝規(guī)程時，要了解國外本行業(yè)工藝技術的發(fā)展，通過必要的工 藝試驗，盡可能采用先進適用的工藝和工藝裝備。2）經濟上的合理性在一定的生產條件下，可能會出現(xiàn)幾種能夠保證零件技術要求的工藝方 案。此時應通過成本核算或相互對比，選擇經濟上最合理

4、的方案，使產品生產成本最低。3）良好的勞動條件與避免環(huán)境污染在制訂工藝規(guī)程時，要注意保證工人操作時有良好而安全的勞動條件。因此，在工藝方案上要盡量采取機械化或自動化措施，以減輕工人繁重的體 力勞動。同時，要符合國家環(huán)境保護法的有關規(guī)定，避免環(huán)境污染。產品質量、生產率和經濟性這三個方面有時相互矛盾，因此，合理的工藝規(guī)程應用該處理好這些矛盾，體現(xiàn)這三者的統(tǒng)一。1.3制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料1）產品全套裝配圖和零件圖。2）產品驗收的質量標準。3）產品的生產綱領（年產量）。4）毛坯資料 毛坯資料包括各種毛坯制造方法的技術經濟特征；各種型材的品種和規(guī)格， 毛坯圖等；在無毛坯圖的情況下，需實際了解毛

5、坯的形狀、尺寸與機械性能等。5）本廠的生產條件 為了使制訂的工藝規(guī)程切實可行，一定要考慮本廠的生產條件。如了解毛坯的生產能力與技術水平；加工設備和工藝裝備的規(guī)格與性能；工人技術水平以與專用設備與工藝裝備的制造能力等。6）國外先進工藝與生產技術發(fā)展情況工藝規(guī)程的制訂，要經常研究國外有關工藝技術資料，積極引進適用的先進工藝技術，不斷提高工藝水平，以獲得最大的經濟效益。7）有關的工藝手冊與圖冊。1.4制訂工藝規(guī)程的步驟1）計算年生產綱領，確定生產類型。2）分析零件圖與產品裝配圖，對零件進行工藝分析。3）選擇毛坯。4）擬訂工藝路線。5）確定各工序的加工余量，計算工序尺寸與公差。6）確定各工序所用的設備

6、與刀具、夾具、量具和輔助工具。7）確定切削用量與工時定額。8）確定各主要工序的技術要求與檢驗方法。9）填寫工藝文件。在制訂機械加工工藝規(guī)程的過程中， 往往要對前面已初步確定的容進行調整， 以提高 經濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產條件的變化，新技 術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求與時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。1.5機械加工工藝文件的格式將工藝規(guī)程的容，填入一定格式的卡片， 即成為生產準備和施工依據(jù)的工藝文件。常用的工藝文件格式有下列幾種：（1）綜合工藝過程卡片這種卡片以工序為單位， 簡要地列出了整個零件加工所經過的工藝路線（包括毛坯制造、機械加工

7、和熱處理等），它是制訂其它工藝文件的基礎，也是生產技術準備、編排作業(yè)計劃和組織生產的依據(jù)。在這種卡片中，由于各工序的說明不夠具體，故一般不能直接指導工人操作，而多作生產管理方面使用。 但是，在單件小批生產中，由于通常不編制其它較詳細的工藝文件，而 是以這種卡片指導生產。機械加工工藝卡片是以工序為單位，詳細說明整個工藝過程的工藝文件。它是用來指導工人生產和幫助車間管理人員和技術人員掌握整個零件加工過程的一種主要技術文件，廣泛用于成批生產的零件和小批生產中的重要零件。（3）機械加工工序卡片機械加工工序卡片是根據(jù)工藝卡片為每一道工序制訂的。它更詳細地說明整個零件各個工序的加工要求，是用來具體指導工人

8、操作的工藝文件。 在這種卡片上，要畫出工序簡圖， 注明該工序每一工步的容、工藝參數(shù)、操作要求以與所用的設備和工藝裝備。 工序簡圖就是 按一定比例用較小的 投影繪出工序圖,可略去圖中的次要結構和線條， 主視圖方向盡量與零 件在機床上的安裝方向相一致， 本工序的加工表面用粗實線或紅色粗實線表示， 零件的結構、 尺寸要與本工序加工后的情況相符合， 并標注出本工序加工尺寸與上下偏差， 加工表面粗糙 度和工件的定位與夾緊情況。用于大批量生產的零件。2零件的工藝分析在制訂零件的機械加工工藝規(guī)程時，首先要對照產品裝配圖分析零件圖，熟悉該產品的用途、性能與工作條件，明確零件在產品中的位置、作用與相關 零件的位

9、置關系；了解并研究各項技術條件制定的依據(jù)，找出其主要技術要求和技術關鍵， 以便在擬定工藝規(guī)程時采用適當?shù)拇胧┘右员ＷC。然后著重對零件進行結構分析和技術要求的分析。 2.1零件結構分析零件的結構分析主要包括以下三方面：（1）零件表面的組成和基本類型盡管組成零件的結構多種多樣，但從形體上加以分析， 都是由一些基本表面和特形表面組成的?；颈砻嬗型鈭A柱表面、圓錐表面和平面等；特形表面主要有螺旋面、漸開線齒形表面、圓弧面（如球面）等。在零件結構分析時，根據(jù)機械零件不同表面的組合形成零件結構上的特點，就可選擇與其相適應的加工方法和加工路線，例如外圓表面通常由車削或磨削加工；孔表面則通過鉆、擴、錢、鏈和磨

10、削等加工方法獲得。機械零件不同表面的組合形成零件結構上的特點。在機械制造中，通常按零件結構和工藝過程的相似性，將各類零件大致分為軸類零件、套類零件、箱體類零件、齒輪類零件和叉架類零件等。（2）主要表面與次要表面區(qū)分根據(jù)零件各加工表面要求的不同，可以將零件的加工表面劃分為主要加工表面和次要加工表面；這樣，就能在工藝路線擬定時，做到主次分開以保證主要表面的加工精度。（3）零件的結構工藝性所謂零件的結構工藝性是指零件在滿足使用要求的前提下，制造該零件的可行性和經濟性。功能一樣的零件，其結構工藝性可以有很大差異。所謂結構工藝性好，是指在現(xiàn)有工藝條件下， 既能方便制造又有較低的制造成本。2.2零件的技術

11、要求分析零件圖樣上的技術要求，既要滿足設計要求，又要便于加工，而且齊全和合理。其技術要求包括下列幾個方面：1）加工表面的尺寸精度、形狀精度和表面質量；2）各加工表面之間的相互位置精度；3）工件的熱處理和其它要求，如動平衡、鍍銘處理、去磁等。零件的尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度的要求，對確定機械加工工藝方案和生產成本影響很大。因此，必須認真審查，以避免過高的要求使加工工藝復雜化和增加不必要的費 用。在認真分析了零件的技術要求后，結合零件的結構特點， 對零件的加工工藝過程便有一個初步的輪廓。加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和有無熱處理要求，決定了該表面的最終加工方法，進而得出中間工序和粗加

12、工工序所采用的加工方法。如，軸類零件上IT7級精度、表面粗糙度 R a 1.6科m的軸頸表面，若不淬火，可用粗車、半精車、精車最終 完成；若淬火，則最終加工方法選磨削，磨削前可采用粗車、半精車（或精車）等加工方法 加工。表面間的相互位置精度，基本上決定了各表面的加工順序。2.3 毛坯的選擇毛坯的確定，不僅影響毛坯制造的經濟性，而且影響機械加工的經濟性。所以在確定毛坯時，既要考慮熱加工方面的因素，也要兼顧冷加工方面的要求，以便從確定毛坯這一環(huán)節(jié)中，降低零件的制造成本。2.3.1 機械加工中常用毛坯的種類毛坯的種類很多，同一種毛坯又有多種制造方法，機械制造中常用的毛坯有以下幾種：（1）鑄件形狀復雜

13、的零件毛坯，宜采用鑄造方法制造。目前鑄件大多用砂型鑄造，它又分為木模手工造型和金屬模機器造型。木模手工造型鑄件精度低，加工表面余量大，生產率低，適用于單件小批生產或大型零件的鑄造。金屬模機器造型生產率高，鑄件精度高，但設備費用高，鑄件的重量也受到限制，適用于大批量生產的中小鑄件。其次，少量質量要求較高的小型鑄件可采用特種鑄造（如壓力鑄造、離心制造和熔模鑄造等）。（2）鍛件機械強度要求高的鋼制件，一般要用鍛件毛坯。 鍛件有自由鍛造鍛件和模鍛件兩種。自由鍛造鍛件可用手工鍛打（小型毛坯）、機械錘鍛（中型毛坯）或壓力機壓鍛（大型毛坯）等方法獲得。這種鍛件的精度低，生產率不高，加工余量較大，而且零件的結

14、構必須簡單；適用于 單件和小批生產，以與制造大型鍛件。模鍛件的精度和表面質量都比自由鍛件好，而且鍛件的形狀也可較為復雜，因而能減少機械加工余量。模鍛的生產率比自由鍛高得多， 但需要特殊的設備和鍛模，故適用于批量較大的中小型鍛件。（3）型材型材按截面形狀可分為：圓鋼、方鋼、六角鋼、扁鋼、角鋼、槽鋼與其它特殊截面的型材。型材有熱 軋和冷拉兩類。熱軋的型材精度低， 但價格便宜，用于一般零件的毛坯；冷拉的型材尺寸較 小、精度高，易于實現(xiàn)自動送料，但價格較高，多用于批量較大的生產，適用于自動機床加 工。（4）焊接件焊接件是用焊接方法而獲得的結合件，焊接件的優(yōu)點是制造簡單、周期短、節(jié)省材料，缺點是抗振性差

15、，變形大，需經時效處理后才能進行機械加工。除此之外，還有沖壓件、冷擠壓件、粉末冶金等其它毛坯。2.3.2毛坯種類選擇中應注意的問題 （1）零件材料與其力學性能零件的材料大致確定了毛坯的種類。例如材料為鑄鐵和青銅的零件應選擇鑄件毛坯；鋼質零件形狀不復雜， 力學性能要求不太高時可選型材；重要的鋼質零件，為保證其力學性能，應選擇鍛件毛坯。（2）零件的結構形狀與外形尺寸形狀復雜的毛坯，一般用鑄造方法制造。薄壁零件不宜用砂型鑄造；中小型零件可考慮用先進的鑄造方法；大型零件可用砂型鑄造。一般用途的階梯軸， 如各階梯直徑相差不大，可用圓棒料；如各階梯直徑相差較大，為減少材料消耗和機械加工的勞動量，則宜選擇鍛

16、件毛坯。尺寸大的零件一般選擇自由鍛造；中小型零件可選擇模鍛件；一些小型零件可做成整體毛坯。（3）生產類型大量生產的零件應選擇精度和生產率都比較高的毛坯制造方法，如鑄件采用金屬模機器造型或精密鑄造；鍛件采用模鍛、精鍛；型材采用冷軋或冷拉型材；零件產量較小時應選擇精度和生產率較低的毛坯制造方法。（4）現(xiàn)有生產條件確定毛坯的種類與制造方法， 必須考慮具體的生產條件， 如毛坯制造的工藝水平，設備狀況以與對外協(xié)作的可能性等。（5）充分考慮利用新工藝、新技術和新材料隨著機械制造技術的發(fā)展，毛坯制造方面的新工藝、新技術和新材料的應用也發(fā)展很快。如精鑄、精鍛、冷擠壓、粉末冶金和工程塑料等在機械中的應用日益增加

17、。采用這些方法大大減少了機械加工量，有時甚至可以不再進行機械加工就能達到加工要求，其經濟效益非常顯著。我們在選擇毛坯時應給予充分考慮，在可能的條件下， 盡量采用。2.3.3 毛坯形狀和尺寸的確定毛坯形狀和尺寸，基本上取決于零件形狀和尺寸。零件和毛坯的主要差別，在于在零件需要加工的表面上，加上一定的機械加工余量，即毛坯加工余量。毛坯制造時，同樣會產生誤差，毛坯制造的尺寸公差稱為毛坯公差。毛坯加工余量和公差的大小，直接影響機械加工的勞動量和原材料的消耗，從而影響產品的制造成本。所以現(xiàn)代機械制造的發(fā)展趨勢之一，便是通過毛坯精化， 使毛坯的形狀和尺寸盡量和零件一致，力求作到少、無切削加工。毛坯加工余量

18、和公差的大小，與毛坯的制造方法有關，生產中可參考有關工藝手冊或 有關企業(yè)、行業(yè)標準來確定。在確定了毛坯加工余量以后，毛坯的形狀和尺寸，除了將毛坯加工余量附加在零件相應的加工表面上外，還要考慮毛坯制造、機械加工和熱處理等多方面工藝因素的影響。下面僅從機械加工工藝的角度，分析確定毛坯的形狀和尺寸時應考慮的問題。 （1）工藝搭子的設置有些零件，由于結構的原因，加工時不易裝夾穩(wěn)定，為了裝夾方便迅速，可在毛坯上制出凸臺，即所謂的工藝搭子。 工藝搭子只在裝夾工件時用，零件加工完成后，一般都要切掉，但如果不影響零件的使用性能和外觀質量時，可 以保留。（2）整體毛坯的采用在機械加工中，有時會遇到如磨床主軸部件

19、中的三瓦軸承、發(fā)動機的連桿和車床的開合螺母等類零件。為了保證這類零件的加工質量和加工時方便，常做成整體毛坯，加工到一定階段后再切開。（3）合件毛坯的采用為了便于加工過程中的裝夾，對于一些形狀比較規(guī)則的小形零件，如 T形鍵、扁螺母、小隔套等， 應將多件合成一個毛坯，待加工到一定階段后或者大多數(shù)表面加工完畢后，再加工成單 件。在確定了毛坯種類、形狀和尺寸后，還應繪制一毛坯圖， 作為毛坯生產單位的產品圖樣。繪制毛坯圖，是在零件圖的基礎上，在相應的加工表面上加上毛坯余量。但繪制 時還要考慮毛坯的具體制造條件，如鑄件上的孔、鍛件上的孔和空檔、 法蘭等的最小鑄出和鍛出條件；鑄件和鍛件表面的起模斜度（拔模斜

20、度）和圓角；分型面和分模面的位置等。并 用雙點劃線在毛坯圖中表示出零件的表面，以區(qū)別加工表面和非加工表面。2.4 工藝路線的擬訂工藝路線的擬訂是制訂工藝規(guī)程的關鍵，它制訂的是否合理，直接影響到工藝規(guī)程的合理性、科學性和經濟性。工藝路線擬訂的主要任務是選擇各個表面的加工方法和加工方案、確定各個表面的加工順序以與工序集中與分散的程度、合理選用機床和刀具、確定所用夾具的大致結構等。關于工藝路線的擬訂， 經過長期的生產實踐已總結出一些帶有普遍性的工藝設計原則，但在具體擬訂時，特別要注意根據(jù)生產實際靈活應用。 2.4.1表面加工方案的選擇（1）各種加工方法所能達到的經濟精度與表面粗糙度為了正確選擇表面加

21、工方法，首先應了解各種加工方法的特點和掌握加工經濟精度的概念。任何一種加工方法可以獲得的加工精度和表面粗糙度均有一個較大的圍。例如， 精細的操作，選擇低的切削用量，可以獲得較高的精度，但又會降低生產率，提高成本；反 之，如增大切削用量提高生產率，雖然成本降低了，但精度也降低了。所以對一種加工方法，只有在一定的精度圍才是經濟的，這一定圍的精度是指在正常的加工條件下（采用符合質量的標準設備，工藝裝備和標準技術等級的工人，不延長加工時間）所能保證的加工精度。這一定圍的精度稱為經濟精度。相應的粗糙度稱為經濟表面粗糙度。各種加工方法所能達到的加工經濟精度和表面粗糙度，以與各種典型表面的加工方案在機械加工

22、手冊中都能查到。這里要指出的是，加工經濟精度的數(shù)值并不是一成不變的，隨著科學技術的發(fā)展，工藝技術的改進，加工經濟精度會逐步提高。（2）選擇表面加工方案時考慮的因素選擇表面加工方案，一般是根據(jù)經驗或查表來確定，再結合實際情況或工藝試驗進行修改。表面加工方案的選擇，應同時滿足加工質量、生產率和經濟性等方面的要求，具體選擇時應考慮以下幾方面的因素：1）選擇能獲得相應經濟精度的加工方法例如加工精度為IT7 ,表面粗糙度為 Ra0.4 m的外圓柱面，通過精細車削是可以達到要求的，但不如磨削經 濟。2）零件材料的可加工性能 例如淬火鋼的精加工要用磨削，有色金屬圓柱面的精加工為避免磨削時堵塞砂輪， 則要用高

23、速精細車或精細像（金剛鑲） 。3）工件的結構形狀和尺 寸大小例如對于加工精度要求為 IT7的孔，采用鏈削、較削、拉削和磨削均可達到要求。 但箱體上的孔，一般不宜選用拉孔或磨孔，而宜選擇像孔（大孔）或較孔（小孔）。4）生產類型 大批量生產時，應采用高效率的先進工藝，例如用拉削方法加工孔和平面，用組合 銃削或磨削同時加工幾個表面，對于復雜的表面采用數(shù)控機床與 加工中心等;單件小批生產時，宜采用刨削，銃削平面和鉆、擴、較孔等加工方法，避免盲目地采用高效加工方法和專用設備而造成經濟損失。5）現(xiàn)有生產條件充分利用現(xiàn)有設備和工藝手段，發(fā)揮工人的創(chuàng)造性，挖掘企業(yè)潛力，創(chuàng) 造經濟效益。 2.4.2 加工階段的

24、劃分 劃分方 法零件的加工質量要求較高時，都應劃分加工階段。一般劃分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。如果零件要求的精度特別高，表面粗糙度很細時，還應增加光整加工和超精密加工階段。各加工階段的主要任務是：1）粗加工階段主要任務是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品。因此，應采取措施盡可能提高生產率。同時要為半精加工階段提供精基準，并留有充分均勻的加工余量，為后續(xù)工序創(chuàng)造有利條件。2）半精加工階段達到一定的精度要求，并保證留有一定的加工余量，為主要表面的精加工作準備。同時完成一些次要表面的加工（如緊固孔的鉆削，攻螺紋，銃 鍵槽等）。3）精加工階段主要任務是保證

25、零件各主要表面達到圖紙規(guī)定的技術要求。4）光整加工階段 對精度要求很高（IT6以上），表面粗糙度很?。ㄐ∮?R a 0.2 m ）的 零件，需安排光整加工階段。其主要任務是減小表面粗糙度或進一步提高尺寸精度和形狀精 度。=（2）劃分加工階段的原因-1）二保證加工質量的需要=零件在粗加工時;由于要切除掉1 大量金屬，因而會產生較大的切削力和切削熱，同時也需要較大的夾緊力，在這些力和熱的作用下，零件會產生較大的變形。而且經過粗加工后零件的應力要重新分布，也會使零件發(fā)生變形。如果不劃分加工階段而連續(xù)加工，就無法避免和修正上述原因所引起的加工誤差。加工階段劃分后，粗加工造成的誤差， 通過半精加工和精加

26、工可以得到修正，并逐步提高零件的加工精度和表面質量，保證了零件的加工要求。2）合理使用機床設備的需要粗加工一般要求功率大，剛性好，生產率高而精度不高的機床設備。而精加工需采用精度高的機床設備，劃分加工階段后就可以充分發(fā)揮粗、精加工設備各自性能的特點，避免以粗干精，做 到合理使用設備。這樣不但提高了粗加工的生產效率，而且也有利于保持精加工設備的精度和使用壽命。3）與時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷毛坯上的各種缺陷（如氣孔、砂眼、夾渣或加工余量不足等），在粗加工后即可被發(fā)現(xiàn)，便于與時修補或決定報廢，以免繼續(xù)加工后造成工時和加工費用的浪費。4）便于安排熱處理 熱處理工序使加工過程劃分成幾個階段，如精密主軸在粗加工后進

27、行去除應力的人工時效處理，半精加工后進行淬火， 精加工后進行低溫回火和冰冷處理，最后再進行光整加工。 這幾次熱處理就把整個加工過程劃分為粗加工一一半精 加工一一精加工一一光整加工階段。在零件工藝路線擬訂時，一般應遵守劃分加工階段這一原則，但具體應用時還要根據(jù)零件的情況靈活處理，例如對于精度和表面質量要求較低而工件剛性足夠，毛坯精度較高，加工余量小的工件，可不劃分加工階段。又如對一些剛性好 的重型零件，由于裝夾吊運很費時，也往往不劃分加工階段而在一次安裝中完成粗精加工。 還需指出的是，將工藝過程劃分成幾個加工階段是對整個加工過程而言的，不能單純從某一表面的加工或某一工序的性質來判斷。例如工件的定

28、位基準，在半精加工階段甚至在粗加工階段就需要加工得很準確，而在精加工階段中安排某些鉆孔之類的粗加工工序也是常 有的。2.4.3 工序的劃分工序集中就是零件的加工集中在少數(shù)工序完成，而每一道工序的加工容卻比較多；工序分散則相反，整個工藝過程中工序數(shù)量多，而每一道工序的加工容則比較少。（1）工序集中的特點有利于采用高生產率的專用設備和工藝裝備，如采用多刀多刃、多軸機床、數(shù)控機床和加工中心等，從而大大提高生產率。減少了工序數(shù)目，縮短了工藝路線，從而簡化了生產計劃和生產組織工作。減少了設備數(shù)量，相應地減少了操作工人和生產面積。減少了工件安裝次數(shù)，不僅縮短了輔助時間， 而且在一次安裝下能加工較多的表面，

29、 也易于保證這些 表面的相對位置精度。專用設備和工藝裝置復雜，生產準備工作和投資都比較大，尤其是轉換新產品比較困難。（2）工序分散特點設備和工藝裝備結構都比較簡單，調整方便，對工人的技術水平要求低。 可采用最有利的切削用量，減少機動時間。 容易適應生產產品的變換。 設備數(shù)量多，操作工人多，占用生產面積大。工序集中和工序分散各有特點；在擬訂工藝路線時，工序是集中還是分散，即工序數(shù)量是多還是少，主要取決于生產規(guī)模和零件的結構特點與技術要求。在一般情況下，單件小批生產時，多將工序集中。大批量生產時，既可采用多刀、多軸等高效率機床 將工序集中，也可將工序分散后組織流水線生產；目前的發(fā)展趨勢是傾向于工序

30、集中。 2.4.4 工序順序的安排（1）機械加工工序的安排1）基準先行 零件加工一般多從精基準的加工開始，再以精基準定位加工其它表面。因此，選作精基準的表面應安排在工藝過程起始工序先進行加工， 以便為后續(xù)工序提供精基準。 例如軸類零件先加工兩端中心孔， 然后再以中心孔作為精基準，粗、精加工所有外圓表面。齒輪加工則先加工孔與基準端面， 再以孔與端面作為精基準，粗、精加工齒形表面。2）先粗后精 精基準加工好以后，整個零件的加工工序，應是粗加工工序在前，相繼為半精加工、精加工與光整加工。按先粗后精的原則先加工精度要求較高的主要表面，即先粗加工再半精加工各主要表面，最后再進行精加工和光整加工。 在對重

31、要表面精加工之前，有時需對精基準進行修整，以利于保證重要表面的加工精度，如主軸的高精度磨削時， 精磨和超精磨削前都須研磨中心孔；精密齒輪磨齒前，也要對孔進行磨削加工。3）先主后次根據(jù)零件的功用和技術要求。先將零件的主要表面和次要表面分開， 然后先安排主要表面的加工，再把次要表面的加工工序插入其中。次要表面一般指鍵槽、螺孔、銷孔等表面。這些表面一般都與主要表面有一定的相對位置要求， 應以主要表面作為基準進行次要表面加工，所以次要表面的加工一般放在主要表面的半精加工以后，精加工以前一次加工結束。 也有放在最后加工的， 但此時應注意不要碰傷已加工好 的主要表面。4）先面后孔 對于箱體、底座、支架等類

32、零件，平面的輪廓尺寸較大，用它作為精基準加工孔，比較穩(wěn)定可靠，也容易加工，有利于保證孔的精度。如果先加工孔，再以孔為基準加工平面，則比較困難，加工質量也受影響。（2）熱處理工序的安排熱處理可用來提高材料的力學性能，改善工件材料的加工性能和消除應力，其安排主要是根據(jù)工件的材料和熱處理目的來進行。熱處理工藝可分為兩大類：預備熱處理和最終熱處理。1）預備熱處理 預備熱處理的目的是改善加工性能、消除應力和為最終熱處理準備良好的金相 組織。其熱處理工藝有退火、正火、時效、調質等。退火和正火。退火和正火用于經過熱加工的毛坯。含碳量高于0.5 %的碳鋼和合金鋼，為降低其硬度易于切削，常采用退火處理；含碳量低

33、于 0.5 %的碳鋼和合金鋼，為避免其硬度過低切削時粘刀，而采用正火 處理。退火和正火尚能細化晶粒、均勻組織，為以后的熱處理做準備。退火和正火常安排在毛坯制造之后、粗加工之前進行。時效處理。時效處理主要用于消除毛坯制造和機械加工中產生的應力。 為減少運輸工作量， 對于一般精度的零件， 在精加工前安排一次時效處 理即可。但精度要求較高的零件（如坐標鑲床的箱體等），應安排兩次或數(shù)次時效處理工 序。簡單零件一般可不進行時效處理。除鑄件外，對于一些剛性較差的精密零件（如精密絲杠），為消除加工中產生的應力，穩(wěn)定零件加工精度，常在粗加工、半精加工之間安排 多次時效處理。有些軸類零件加工，在校直工序后也要安

34、排時效處理。調質。調質即是在淬火后進行高溫回火處理，它能獲得均勻細致的回火索氏體組織，為以后的表面淬火和滲氮處理時減少變形做準備，因此調質也可作為預備熱處理。由于調質后零件的綜合力學性能較好，對某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作為最終熱處理工序。2）最終熱處理 最終熱處理的目的是提高硬度、耐磨性和強度等力學性能。 淬火。淬火有表面淬火和整體淬火。其中表面淬火因為變形、氧化與脫碳較小而應用較廣，而且表面淬火還具有外 部強度高、耐磨性好，而部保持良好的韌性、抗沖擊力強的優(yōu)點。為提高表面淬火零件的機械性能，常需進行調質或正火等熱處理作為預備熱處理。其一般工藝路線為：下料一鍛造一正火（退火）一粗加

35、工一調質一半精加工一表面淬火一精加工。 滲碳淬火。滲碳淬火適用于低碳鋼和低合金鋼，先提高零件表層的含碳量，經淬火后使表層獲得高的硬度，而心部仍保持一定的強度和較高的韌性和塑性。滲碳分整體滲碳和局部滲碳。局部滲碳時對不滲碳部分要采取防滲措施 （鍍銅或鍍防滲材料）。由于滲碳淬火變形大， 且滲碳深度一般 在0.52mm 之間，所以滲碳工序一般安排在半精加工和精加工之間。其工藝路線一般為： 下料一鍛造一正火一粗、半精加工一滲碳淬火一精加工。當局部滲碳零件的不滲碳部分，采用加大余量后切除多余的滲碳層的工藝方案時，切除多余滲碳層的工序應安排在滲碳后， 淬火前進行。滲氮處理。滲氮是使氮原子滲入金屬表面獲得一

36、層含氮化合物的處理方法。滲氮層可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲勞強度和抗蝕性。由于滲氮處理溫度較低、變形小、且滲氮層較薄 （一般不超過0.60.7mm）,因此滲氮工序應盡量靠后安排，常 安排在精加工之間進行。為減小滲氮時的變形，在切削后一般需進行消除應力的高溫回火。（3）檢驗工序的安排檢驗工序一般安排在粗加工后，精加工前；送往外車間前后；重要工序和工時長的工序前后；零件加工結束后，入庫前。（4）其它工序的安排1）表面強化工序如滾壓、噴丸處理等，一般安排在工藝過程的最后。2）表面處理工序如發(fā)藍、電鍍等一般安排在工藝過程的最后。3）探傷工序 如X射線檢查、超聲波探傷等多用于零件部質量的檢查,=一

37、般安排在工藝過程的開始。=磁力探傷、二熒光檢驗等主要用于零件表面 質量的檢驗，通常安排在該表面加工結束以后。4）平衡工序 包括動、靜平衡，一般安排在精加工以后。在安排零件的工藝過程中， 不要忽視去毛刺、倒棱和清洗等輔助工序。在銃鍵槽、齒面倒角等工序后應安排去毛刺工序。零件在裝配前都應安排清洗工序，特別在研磨等光整加工工序之后， 更應注意進行清洗工序，以防止殘余的磨料嵌入工件表面，加劇零件在使用中的磨損。2.5 加工余量的確定 2.5.1 加工余量的概念與其影響因素 在選擇了毛坯，擬訂出 加工工藝路線之后， 就需確定加工余量， 計算各工序的工序尺寸。 加工余量大小與加工成本 有密切關系，加工余量

38、過大不僅浪費材料，而且增加切削工時，增大刀具和機床的磨損，從 而增加成本；加工余量過小，會使前一道工序的缺陷得不到糾正，造成廢品，從而也使成本增加，因此，合理地確定加工余量， 對提高加工質量和降低成本都有十分重要的意義。（1）加工余量的概念在機械加工過程中從加工表面切除的金屬層厚度稱為加工余量。加工余量分為工序余量和加工總余量。工序余量是指為完成某一道工序所必須切除的金屬層厚度，即相鄰兩工序的工序尺寸之差。加工總余量是指由毛坯變?yōu)槌善返倪^程中，在某加工表面上所切除的金屬層總厚度，即毛坯尺寸與零件圖設計尺寸之差。由于毛坯尺寸和各工序尺寸不可避免地存在公差，因此無論是加工總余量還是工序余量實際上是

39、個變動值，因而加工余量又有基本余量、最大余量和最小余量之分，通常所說的加工余量是指基本余量。加工余量、工序余量的公差標注應遵循“入體原則”即：“毛坯尺寸按雙向標注上、下偏差；被包容表面尺寸上偏差為零，也就是基本尺寸為最大極限尺寸（如軸）；對包容面尺寸下偏差為零，也就是基本尺寸為最小極限尺寸（如孔） 。加工過程中，工序完成后的工件尺寸稱為工序尺寸。由于存在加工誤差，各工序加工后的尺寸也有一定的公差，稱為工序公差。工序公差帶的布置也采用“入體原則”法。表示加工余量與其公差的關系，不論是被包容面還是包容面，其加工總余量均等于各工序余量之和。Z =Z + Z + Z +加工余量還有雙邊余量和單邊余量之

40、分，平面加工余量是單邊余量，它等于實際切削的金屬層厚度。對于外圓和孔等回轉表面，加工余量是指雙邊 余量，即以直徑方向計算，實際切削的金屬為加工余量數(shù)值的一半。（2）確定加工余量應考慮的因素為切除前工序在加工時留下的各種缺陷和誤差的金屬層，又考慮到本工序可能產生的安裝誤差而不致使工件報廢，必須保證一定數(shù)值的最小工序余量。為了合理確定加工余量，首先必須了解影響加工余量的因素。影響加工余量的主要因素有：1）前工序的尺寸公差由于工序尺寸有公差，上工序的實際工序尺寸有可能出現(xiàn)最大或最小極限尺寸。 為了使上工序的實際工序尺寸在極限尺寸的情況下，本工序也能將上工序留下的表面粗糙度和缺陷層切除，本工序的加工余

41、量應包括上工序的公差。2）前工序的形狀和位置公差當工件上有些形狀和位置偏差不包括在尺寸公差的圍時，這些誤差又必須在本工序加工糾正，在本工序的加工余量中必須包括它。3）前工序的表面粗糙度和表面缺陷為了保證加工質量，本工序必須將上工序留下的表面粗糙度和缺陷層切除。4）本工序的安裝誤差安裝誤差包括工件的定位誤差和夾緊誤差，若用夾具裝夾，還應有夾具在機床上的裝夾誤差。這些誤差會使工件在加工時的位置發(fā)生偏移，所以加工余量還必須考慮安裝誤差的影響。2.5.2確定加工余量的方法確定加工余量的方法有 3種：分析計算法、經驗估算法和查表修正法。（1）分析計算法本方法是根據(jù)有關加工余量計算公式和一定的試驗資料，對

42、影響加工余量的各項因素進行分析和綜合計算來確定加工余量。用這種方法確定加工余量比較經濟合理， 但必須有比較全面和可靠的試驗資料。目前，只在材料十分貴重， 以與軍工生產或少數(shù)大量生產的工廠中采用。（2）經驗估算法本方法是根據(jù)工廠的生產技術水平，依靠實際經驗確定加工余量。為防止因余量過小而產生廢品，經驗估計的數(shù)值總是偏大，這種方法常用于單件小批量生產。（3）查表修正法此法是根據(jù)各工廠長期的生產實踐與試驗研究所積累的有關加工余量數(shù)據(jù)制成各種表格并匯編成手冊,=確定 加工余量時，查閱有關手冊，再結合本廠的實際情況進行適當修正后確定，目前此法應用較為普遍。2.6 工序尺寸與其公差的確定機械加工過程中，工

43、件的尺寸在不斷地變化，由毛坯尺寸到工序尺寸，最后達到設計要求的尺寸。在這個變化過程中，加工表面本 身的尺寸與各表面之間的尺寸都在不斷地變化，這種變化無論是在一個工序部，還是在各個工序之間都有一定的在聯(lián)系。應用尺寸鏈理論去揭示它們之間的在關系，掌握它們的變化規(guī)律是合理確定工序尺寸與其公差和計算各種工藝尺寸的基礎，因此，本節(jié)先介紹工藝尺寸鏈的基本概念，然后分析工藝尺寸鏈的計算方法以與工藝尺寸鏈的應用。2.6.1 工藝尺寸鏈的概念（1）工藝尺寸鏈的定義在零件的加工過程中，為了加工和檢驗的方便，有時需要進行一些工藝尺寸的計算。為使這種計算迅速準確，按照尺寸鏈的基本原理，將這些有關尺寸以一定順序首尾相連

44、排列成一封閉的尺寸系統(tǒng)，即構成了零件的工藝尺寸鏈，簡稱工藝尺寸鏈。（2）工藝尺寸鏈的組成環(huán)組成工藝尺寸鏈的各個尺寸都稱為工藝尺寸鏈的環(huán)。 封閉環(huán)工藝尺寸鏈中間接得到的環(huán)稱為封閉環(huán)。封閉環(huán)以下角標“0”表示，如“ A 0 ”、“ L ”。 組成環(huán) 除封閉環(huán)以外的其它環(huán)都稱為組成環(huán)。組成環(huán) 分增環(huán)和減環(huán)兩種。 增環(huán) 當其余各組成環(huán)保持不變， 某一組成環(huán)增大，封閉環(huán)也隨之增大，該環(huán)即為增環(huán)。一般在該環(huán)尺寸的代表符號上，加一向右的箭頭表示。減環(huán)當其余各組成環(huán)保持不變， 某一組成環(huán)增大，封閉環(huán)反而減小，該環(huán)即為減環(huán)。一般在該尺寸的代表符號上，加一向左的箭頭表示。（3）工藝尺寸鏈的特征關聯(lián)性組成工藝尺寸鏈

45、的各尺寸之間必然存在著一定的關系，相互無關的尺寸不組成工藝尺寸鏈。工藝尺寸鏈中每一個組成環(huán)不是增環(huán)就是減環(huán)，其尺寸發(fā)生變化都要引起封閉環(huán)的尺寸變化。對工藝尺寸鏈中的封閉環(huán)尺寸沒有影響的尺寸，就不是該工藝尺寸鏈的組成環(huán)。封閉性尺寸鏈必須是一組首尾相接并構成一個封閉圖形的尺寸組合，其中應包含一個間接得到的尺寸。不構成封閉圖形的尺寸組合就不是尺寸鏈。（4）建立工藝尺寸鏈的步驟 確定封閉環(huán) 即加工后間接得到的尺寸。查找組成環(huán)從封閉環(huán)一端開始，按照尺寸之間的聯(lián)系，首尾相連，依次畫出對封閉環(huán)有影響的尺寸，直到封閉環(huán)的另一端，形成一個封閉圖形， 就構成一個工藝尺寸鏈。查找組成環(huán)必須掌握的基本特點為：組成環(huán)是

46、加工過程中“直接獲得”的，而且對封閉環(huán)有影響。按照各組成環(huán)對封閉環(huán)的影響，確定其為增環(huán)或減環(huán)確定增環(huán)或減環(huán)可先給封閉環(huán)任意規(guī)定一個方向，然后沿此方向，繞工藝尺寸鏈依次給各組成環(huán)畫出箭頭， 凡是與封閉環(huán)箭頭方向一樣的就是減環(huán)，相反的就是增環(huán)。2.6.2工藝尺寸鏈的計算尺寸鏈的計算方法有兩種：極值法與概率法。極值法是從最壞情況出發(fā)來考慮問題的，即當所有增環(huán)都為最大極限尺寸而減環(huán)恰好都為最小極限尺寸，或所有增環(huán)都為最小極限尺寸而減環(huán)恰好都為最大極限尺寸，來計算封閉環(huán)的極限尺寸和公差。 事實上，一批零件的實際尺寸是在公差帶圍變化的。在尺寸鏈中，所有增環(huán)不一定同時出現(xiàn)最大或最小極限尺寸，即使出現(xiàn)，此時所

47、有減環(huán)也不一定同時出現(xiàn)最小或最大極限尺寸。概率法解尺寸鏈，主要用于裝配尺寸鏈，其計算方法在裝配中講授。2.6.3 工序尺寸與其公差的確定（1）基準重合時工序尺寸與公差的確定當零件定位基準與設計基準（工序基準）重合時，零件工序尺寸與其公差的確定方法是：先根據(jù)零件的具體要求確定其加工工藝路線，再通過查表確定各道工序的加工余量與其公差，然后計算出各工序尺寸與公差； 計算順序是：先確定各工序余量的基本尺寸，再由后往前逐個工序推算，即由工件上的設計尺寸開始，由最后一道工序向前工序推算直到毛坯尺寸。（2）測量基準與設計基準不重合時工序尺寸與其公差的計算在加工中，有時會遇到某些加工表面的設計尺寸不便測量，甚

48、至無法測量的情況，為此需要在工件上另選一個容易測量的測量基準，通過對該測量尺寸的控制來間接保證原設計尺寸的精度。這就產生了測量基準與設計基準不重合時，測量尺寸與公差的計算問題。（3）定位基準與設計基準不重合時工序尺寸計算在零件加工過程中有時為方便定位或加工，=選用不是設計基準的幾何要素作定位基準，=在這種定位基準 與設計基準不重合的情況下，需要通過尺寸換算， 改注有關工序尺寸與公差，并按換算后的工序尺寸與公差加工。以保證零件的原設計要求。（4）中間工序的工序尺寸與其公差的求解計算在工件加工過程中，有時一個基面的加工會同時影響兩個設計尺寸的數(shù)值。這時，需要直接保證其中公差要求較嚴的一個設計尺寸，

49、而另一設計尺寸需由該工序前面的某一中間工序的合理工序尺寸間接保證。為此，需要對中間工序尺寸進行計 算。（5）保證應有滲碳或滲氮層深度時工藝尺寸與其公差的計算零件滲碳或滲氮后，表面一般要經磨削保證尺寸精度，同時要求磨后保留有規(guī)定的滲層深度。這就要求進行滲碳或滲氮熱處理時按一定滲層深度與公差進行（用控制熱處理時間保證），并對這一合理滲層深度與公差進行計算。2.7機械加工的生產率與技術經濟分析2.7.1機械加工時間定額的組成 （1）時間定額的概念所謂時間定額是指在一定生產條件下，規(guī)定生產一件產品或完成一道工序所需消耗的時間。它是安排作業(yè)計劃、核算生產成本、確定設備數(shù)量、人員編制以與規(guī)劃生產面積的重要

50、依據(jù)。（2）時間定額的組成1）基本時間T 基本時間是指直接改變生產對象的尺寸、形狀、相對位置以與表面狀態(tài)或材料性質等工藝過程所消耗的時間。對于切削加工來說， 基本時間就是切除金屬所消耗的時間（包括刀具的切入和切出時間在）。2）輔助時間T輔助時間是為實現(xiàn)工藝過程所必須進行的各種輔助動作所消耗的時間。它包括：裝卸工件，開停機床，引進或退出刀具，改變切削用量，試切和 測量工件等所消耗的時間?；緯r間和輔助時間的總和稱為作業(yè)時間。 它是直接用于制造產品或零部件所消耗的時間。 輔助時間的確定方法隨生產類型而異。大批大量生產時，為使輔助時間規(guī)定得合理， 需將輔助動作分解，再分別確定各分解動作的時間，最后予

51、以綜合；中批生產則可根據(jù)以往統(tǒng)計資料來確定；單件小批生產常用基本時間的百分比進行估 算。3）布置工作地時間 T布置工作地時間是為了使加工正常進行，工人照管工作地（如更換刀具，潤滑機床，清理切屑，收拾工具等）所消耗的時間。它不是直接消耗在每個 工件上的。而是消耗在一個工作班的時間，再折算到每個工件上的。 一般按作業(yè)時間的2% 7%估算。4）休息與生理需要時間 T休息與生理需要時間是工人在工作班恢復體力和滿足生理上的需要所消耗的時間。T是按一個工作班為計算單位，再折算到每個工件上的。對機床操作工人一般按作業(yè)時間的2%估算。以上四部分時間的總和稱為單件時間T ，即 T = T +T + T + T5

52、）準備與終結時間T準備與終結時間是指工人為了生產一批產品或零部件，進行準備和結束工作所消耗的時間。在單件或成批生產中，每當開始加工一批工件時，工人需要熟悉工藝文件，領取毛坯、材料、工藝 裝備、安裝刀具和夾具，調整機床和其它工藝裝備等所消耗的時間以與加工一批工件結束后， 需拆下和歸還工藝裝備，送交成品等所消耗的時間。T既不是直接消耗在每個工件上的，也不是消耗在一個工作班的時間，而是消耗在一批工件上的時間。因而分攤到每個工件的時間為T/ n ，其中n為批量。故單件和成批生產的單件工時定額的計算公式T 應為： T = T +T / n大批大量生產時，由于n的數(shù)值很大，T/n0,故不考慮準備終結時間，

53、即：T = T 2.7.2 提高機械加工生產率的途徑勞動生產率是指工人在單位時間制造的合格產品的數(shù)量或制造單件產品所消耗的勞動時間。勞動生產率是一項綜合性的技術經濟指標。提高勞動生產率，必須正確處理好質量，生產率和經濟性三者之間的關系。應在保證質量的前提下，提高生產率，降低成本。 勞動生產率提高的措施很多，涉與到產品設計，制造工藝和組織管理等多方面，這里僅就通過縮短單件時間來提高機械加工生產率的工藝途徑作一簡要分析。由式所示的單件時間組成，不難得知提高勞動生產率的工藝措施可有以下幾個方面：（1）縮短基本時間在大批大量生產時，由于基本時間在單位時間中所占比重較大，因此通過縮短基本時間即可提高生產

54、率?？s短基本時間的主要途徑有以下幾種：1）提高切削用量 增大切削速度、進給量和背吃刀量,=都可縮短基本時間,=但切削用量的提高受到刀具耐用度和機床功率、工藝系 統(tǒng)剛度等方面的制約。 隨著新型刀具材料的出現(xiàn)， 切削速度得到了迅速的提高，目前硬質合金車刀的切削速度可達200m/min ,瓷刀具的切削速度達500m/min。近年來出現(xiàn)的聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀具切削普通鋼材的切削速度達一|900m/min 。在磨削方面，近年來發(fā)展的趨勢是高速磨削和強力磨削。國生產的高速磨床和砂輪磨削速度已 達 60m/s ,國外已達90120m/s ;強力磨削的切入深度已達 612mm ,從而使生產率大 大

55、提高。2）采用多刀同時切削每把車刀實際加工長度只有原來的三分之一；每把刀的切削余量只有原來的三分之一；用三把刀具對同一工件上不同表面同時進行橫向切入法車削。顯然，采用多刀同時切削比單刀切削的加工時間大大縮短。3）多件加工這種方法是通過減少刀具的切入、切出時間或者使基本時間重合，從而縮短每個零件加工的基本時間來提高生產率。多件加工的方式有以下三種：順序多件加工。即工件順著走刀方向一個接著一個地安裝，這種方法減少了刀具切入和切出的時間，也減少了分攤到每一個工件上的輔助時間。 平行多件加工。即在一次走刀中同時加工 n個平行排列的工件。 加工所需基本 時間和加工一個工件一樣，所以分攤到每個工件的基本時

56、間就減少到原來的1/n ,其中n是同時加工的工件數(shù)。這種方式常見于銃削和平面磨削。平行順序多件加工。這種方法為順序多件加工和平行多件加工的綜合應用，。這種方法適用于工件較小，批量較大的情況。4）減少加工余量采用精密鑄造、壓力鑄造、精密鍛造等先進工藝提高毛坯制造精度， 減少機械加工余量， 以縮短基本時間，有時甚至無需再進行機械加工，這樣可以大幅度提高生產效率。（2）縮短輔助時間輔助時間在單件時間中也占有較大比重，尤其是在大幅度提高切削用量之后， 基本時間顯著減少， 輔助時間所占比重就更高。此時采取措施縮減輔助時間就成為提高生產率的重要方向。縮短輔助時間有兩種不同的途徑，一是使輔助動作實現(xiàn)機械化和自動化， 從而直接縮減輔助時間； 二是使輔助時