机械加工工艺规程的制定课件

1、机械加工工艺规程的制定,第五章机械加工工艺规程的制定,第一节概述第二节机械加工路线的制定第三节工序具体内容的确定第四节工艺方案的经济性评价及降低加工成本的措施第五节制定机械加工工艺规程范例,机械加工工艺规程的制定,一、机械加工工艺规程 机械加工工艺规程是规定零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。在工厂，工艺设计师根据制造工艺理论，结合生产实际，从而制订出零件的加工工艺规程。工艺规程是一种技术性文件，工厂的生产、工艺管理以及工人的操作等都必须按照工艺规程所规定的内容和方法去做。 工艺规程的制订应保证零件的加工能够实现优质、高产、低消耗。 工艺规程是一种以卡片形式出现的文件，它通常由下列卡片组成。

2、,第一节概述,机械加工工艺规程的制定,1.工艺过程卡片 工艺过程卡片也称工艺路线卡片。它以零件的加工工序为单位，按工艺过程顺序列出各个工序。在工艺过程卡片中简要说明各工序的加工内容、所用机床、工艺装备、时间定额等内容。表51为工艺过程卡片的一种格式。 2.工序过程卡片 为每个工序所编制的卡片称为工序卡片。在每张工序卡片上都绘有该工序的简图，注明本工序的定位基准、夹紧点、各加工表面的工序尺寸、表面粗糙度和其它技术要求等，并写明各工步的顺序和内容、使用的设备及工艺装备、切削用量、时间定额等。工序卡片是指导操作工人进行生产的文件。表52为工艺过程卡片的一种格式。,机械加工工艺规程的制定,3.调整卡片

3、 调整卡片是对自动、半自动机床或某些齿轮加工机床等进行调整用的一种工艺文件。表53为调整卡片的一种格式。 4.检验工序卡片 检验工序卡片是检验人员使用的文件。其中列有检验内容、使用的设备及量检具等，其格式如表54所示。 5.机械加工工序操作指导卡 机械加工工序操作指导卡是随着汽车零件加工质量要求不断提高而出现的一种文件。在一些加工质量重要控制点上，通常由它来代替工序卡片。机械加工工序操作指导卡，在传统工序卡片的基础上，另外规定了操作规范及工序质量控制内容。操作规范要为工人规定规范的操作动作，还要规定机床的工作状态，规定每个尺寸及形位精度的测量方法等。工序质量控制的内容包括控制项目、工艺要求、所

4、用量具、自检频次、管理手段、重要度等级等内容。其格式见表55。,机械加工工艺规程的制定,二、 机械加工工艺规程的制定步骤,(一)准备阶段,(1)全面了解零件功能和使用要求 首先应根据部件图和总装图，了解零件的作用，及其对整机性能的影响。(2)熟悉和了解生产纲领及现有生产条件 生产纲领确定后，就基本确定了生产的类型，投产批量、批次，确定了工艺手段、设备、工艺装备等。,机械加工工艺规程的制定,(二)工艺分析阶段,(1)检验图样的完整性与正确性 例如，检查是否有足够的视图、尺寸是否标注齐全、技术要求是否合理等。(2)审查零件的结构工艺性 分析零件的结构形状、尺寸大小、形状位置误差、表面粗糙度要求等，

5、其目的是明确零件的主要工艺特点及主要加工方法。(3)分析零件所用材料和技术要求 零件材料选用应尽量立足国产，使用我国资源丰富的材料。,机械加工工艺规程的制定,(三)毛坯的选用,零件毛坯的选材，是由零件的使用性能和结构等因素所决定。毛坯制造的方式则决定于产品的生产纲领、零件材料、零件的结构形状等要求。 毛坯选择的合理性，在于保证零件的质量要求和尽可能地节约材料、降低成本。实践证明，材料消耗、工序数量、加工时间等在很大程度上取决于所选的毛坯。在条件可能的情况下，应尽可能采用新技术、新工艺、新材料。如采用精密铸造、精锻、粉末冶金、冷轧、冷挤压等先进工艺，以及异型钢材、工程塑料等新材料，来制造高精度毛

6、坯。这样不但可以节约原材料，而且还可以减少劳动量，降低能源消耗，改善经济性。当然，在具体选择毛坯时，要遵从产品的生产纲领，特别是企业本身所具有的毛坯生产条件。在汽车零件生产社会化、专业化的今天，最好通过厂际协作，委托专业化的毛坯制造厂提供毛坯，这样才能达到保证毛坯质量、降低成本的目的。,机械加工工艺规程的制定,(四)工艺路线的拟定,所谓工艺路线，就是确定零件从毛坯制造到成品制成所经历的工序的先后顺序，其主要内容包括： 确定工序集中与分散程度，确定安装方式、定位基准；确定各个表面的加工方法和划分加工阶段等。 根据本加工内容及产品图样要求绘制必要的夹具草图，并对拟定的加工顺序做必要的修改。拟定工艺

7、路线是制定工艺规程具有决定意义的步骤，好的工艺路线往往是在多个方案的比较选择中产生的。,机械加工工艺规程的制定,(五)确定各工序所用设备及其工艺装备,(六)确定各工序的加工余量、工序尺寸及其公差,(七)确定切削用量、时间定额,(八)确定关键、重要工序的技术检验要求及检验方法,(九)填写工艺文件,机械加工工艺规程的制定,第二节机械加工路线的制定,一、定位基准的选择,1.粗基准的选择,1)零件上某个表面不需要加工，则应该选择这个不需要加工的表面作为粗基准，这样可以提高非加工表面与加工表面的相对位置精度。2)如果零件上有多个非加工表面，则应该选择其中有较高精度要求的表面作为粗基准。3)零件的表面若全

8、部需要加工，而且毛坯比较精确，则应选择加工余量最少的表面作为粗基准。4)选择重要表面、加工面积最大表面作粗基准，这样可以保证这些重要表面加工余量的均匀性和保护这部分重要表面的表层质量。5)尽量选择平整、没有冒口与飞边和其他表面缺陷的毛坯表面作为粗基准，以保证定位准确，夹紧可靠。6)同一尺寸方向上，粗基准一般只选择使用一次。,机械加工工艺规程的制定,图5-1轴承密封端盖的加工,机械加工工艺规程的制定,图5-2变速器壳体加工的粗基准选择a)加工接合面b)加工轴承孔,机械加工工艺规程的制定,图5-3柱塞加工粗基准选择,机械加工工艺规程的制定,图5-4缸盖加工的粗基准选择a)加工上平面b)加工接合面,

9、机械加工工艺规程的制定,2.精基准的选择,1)基准重合原则。2)基准统一原则。3)互为基准原则。4)自为基准原则。5)辅助基准。,机械加工工艺规程的制定,图5-5应用基准重合原则选择精基准a) 零件设计图b) 以C平面作为定位基准c) 以A平面作为定位基准,机械加工工艺规程的制定,二、表面加工方法的选择,1.外圆表面的加工,1)粗车。2)粗车半精车。3)粗车半精车粗磨。4)粗车半精车粗磨精磨。5)粗车半精车粗磨精磨研磨或其他超精加工。6)粗车半精车精车。7)粗车半精车精车金刚车(细车)。,机械加工工艺规程的制定,图5-7外圆表面加工流程框图,机械加工工艺规程的制定,2.孔的加工,图5-8孔加工

10、流程框图,机械加工工艺规程的制定,3.平面加工,图5-9平面加工流程框图,机械加工工艺规程的制定,三、 加工阶段的划分,(一)加工阶段划分原则,(1)粗加工阶段主要任务是除去大部分多余的金属层，使半成品零件从形状和尺寸上尽量接近成品的形状和设计图样的尺寸的要求，以提高零件生产率。(2)半精加工阶段为精加工做准备，以及满足设计图样中零件的部分精度要求。(3)精加工阶段保证零件加工后，各主要表面达到产品设计图样规定的精度要求，最终获得零件设计图所需要的表面质量、设计尺寸和规定的技术要求。(4)光整加工阶段对于精度要求特别高，表面粗糙度值特别小的表面，通过光整加工进一步提高精度，改善表面质量。,机械

11、加工工艺规程的制定,(二)加工阶段划分的意义,(1)保证加工质量工件粗加工时，由于加工余量大，因此加工时背吃刀量和进给量都大，产生的切削力及切削热也大，从而引起工艺系统受力变形、热变形也大，所以从加工的方式可以看出，粗加工不可能得到高的精度和小的表面粗糙度值，必须要有后续的、更高级的加工手段，逐步改变切削用量，减少加工误差，最终满足零件的设计要求。(2)合理使用机床设备加工过程按阶段划分后，可合理使用设备，充分发挥粗、精加工设备的各自特点，使设备得到合理的使用。(3)方便安排热处理工序和及时发现毛坯缺陷在加工过程中，如果零件需要热处理，则加工过程至少需要划分为两个阶段。,机械加工工艺规程的制定

12、,四、加工顺序的安排,(一)机械加工工序的安排,1)为了为后续的工序提供合适的定位基准，往往在加工过程的开始，首先加工出精基准。2)首先安排加工表面的粗加工，然后安排半精加工，最后安排精加工、光整加工。3)根据零件功能和技术要求，一般将零件加工表面区分为主要表面和次要表面，以主要表面的加工顺序安排为重点，将次要表面加工穿插于主要表面的加工工序中间，这样有主有次、相得益彰。4)先面后孔。5)对于单件、小批量生产的零件，当工厂(车间)的设备按机床功能归类布置时，为了避免零件的往返搬运费时、碰伤、碰坏的可能，应考虑加工工序集中安排。,机械加工工艺规程的制定,(二) 热处理工序的安排,(1)预备热处理

13、 所谓预备热处理，就是以改善零件毛坯材料组织性能、切削性为目的的热处理。(2)最终热处理 正火、退火、回火等,机械加工工艺规程的制定,(三)辅助工序的安排,零件的检验工序是加工过程中的辅助工序。为了保证产品零件的质量，除了在加工过程中设置操作者的自检、操作者之间的互检外，各关键、重要工序、零件从一个车间(工段)转向另一个车间(工段)前后(特别是热处理前后)、粗精加工之间，以及零件全部加工完成后，还必须设立由检验人员进行的专检工序。,机械加工工艺规程的制定,五、工序的集中与分散,选定了一个零件的加工工艺方案，并划分了加工阶段之后，在一定条件下，可以根据零件加工的工艺特点和生产加工过程组织方式，使

14、零件加工工序的数目不同。这种不同，正是应用工序集中与工序分散两种不同的原则，对工序进行不同的组合来实现的。 所谓工序分散，就是将零件的加工分散在较多的工序内完成。其工艺特点为：每道工序所包含的加工内容较少，工序数目较多，工艺路线长；每道工序的工装夹具比较简单，调整、维护方便，生产准备工作量少；涉及的设备数量、种类较多，操作人员需求量大，生产占用面积广。 所谓工序集中，就是将零件的加工集中在少数几道工序里完成。其工艺特点为：每道工序所包含的加工内容较多，工序数目少，工艺路线短；减少了零件装夹次数，一次装夹即可完成多个表面的加工，全面提高了零件生产加工的劳动生产率；减少了工序间的运输，减少了生产设

15、备数量，有利于使用高生产率的先进技术和专用设备，从而减少了生产工人的数量和生产占用的面积。但工序集中，使设备、工艺装备更加复杂，投资可能更大。,机械加工工艺规程的制定,零件由毛坯变为成品的过程中，在某个加工表面上切除金属层的总厚度，称为该表面的加工总余量。每一道工序所切除金属层的厚度称为工序间加工余量。 余量大小的确定，是机械加工中很重要的问题。余量过大，必然要不恰当地增加机械加工的劳动量，浪费材料，增加能源、工具等的消耗，导致成本提高。在某些情况下，从毛坯表面切去过厚的金属层，会降低被加工零件的机械性能。余量太小，又往往会使某些金属缺陷层尚未切掉就到了零件应有的尺寸，因而使工件成为废品。因此

16、，必须确定适当的余量。 确定加工余量的常见方法有： （1）估计法 （2）查表法,第三节工序具体内容的确定,一、 加工余量的概念,机械加工工艺规程的制定,图5-10单边余量a)平面加工b)槽底的加工,机械加工工艺规程的制定,图5-11双边余量a)轴的加工b)孔的加工,机械加工工艺规程的制定,图5-12外表面基本余量，最大余量，最小余量关系图,机械加工工艺规程的制定,图5-13内表面基本余量，最大余量，最小余量关系图,机械加工工艺规程的制定,工序尺寸和公差是每一道工序所要加工到的尺寸和控制的公差。零件图上所规定的尺寸和公差是最后一道工序所要得到的尺寸公差，其余工序的尺寸和公差在零件图上是没有的，需

17、要工艺人员在制定工艺规程时确定。 工序尺寸和公差的确定，有以下两条途径： （1）由最后一道工序的尺寸（零件图上的尺寸）往前道工序推算。 对于孔加工：Ti-1=Ti-i 对于轴加工：Ti-1=Ti+i 式中：Ti第i道工序应保证的尺寸。 i第i道工序的加工余量。,二、工序尺寸及其公差的确定,机械加工工艺规程的制定,每道工序的加工余量i可按机械加工工艺人员手册等资料所推荐的数据选取。 每道工序的尺寸公差同样可按机械加工工艺人员手册等资料所推荐的数据选取。公差的分配，通常采用包容原则。即： 孔类尺寸：取单向正偏差； 轴类尺寸：取单向负偏差； 中心距及毛坯公差：取对称公差。 （2）利用尺寸链进行换算,

18、机械加工工艺规程的制定,1. 机床的选择 在选择机床时，应遵循以下原则： （1） 机床的尺寸规格应与被加工的零件尺寸相适应。 （2） 机床的加工精度应与被加工零件在该工序的加工精度要求相适应。 （3） 机床的选用要考虑节省投资和适当考虑生产的发展。 （4） 要充分利用现有设备。 2. 工艺装备的选择 （1） 机床夹具的选择 夹具的选择，主要考虑零件的生产类型。对于大批量生产，通常采用高效的专用夹具；单件、小批生产，采用通用夹具。,三、设备、工艺装备的选择确定,机械加工工艺规程的制定,（2） 刀具的选择 刀具的选择，主要取决于该工序所采用的加工方法，加工表面的尺寸大小、工件材料、要求的加工精度、

19、表面粗糙度、生产率和经济性等。应尽量选用标准刀具以及能提高生产率的复合刀具。 （3） 量检具的选择 量检具的选择，主要考虑生产类型和要求的检验精度。大批量生产时，通常采用极限量规和高生产率的主动检查仪。在单件、小批量生产中，采用通用量具。,机械加工工艺规程的制定,四、切削用量的选择 选取切削用量，主要考虑以下因素： 1. 刀具材料及结构形状。 2. 被加工零件的材料、切削性能及形状。 3. 机床的性能、功率和刚度。 4. 加工精度及表面粗糙度要求。 5. 加工方法。 6. 对生产率的要求。 在具体确定切削用量三要素时，可参考有关手册、资料等推荐的数据。,机械加工工艺规程的制定,五、时间定额的确

20、定 时间定额，就是在一定生产条件下，规定加工某一个零件或完成某一道工序所消耗的时间。时间定额对企业及工人的经济利益有着直接的关系。因此，必须合理确定时间定额，兼顾企业和工人的利益，使企业得以健康的发展，工人的劳动积极性得以充分发挥。 时间定额由以下几部分组成： 1.基本时间Tj 基本时间是直接改变工件的尺寸、形状及性质的时间。对切削加工来说，就是切除余量所消耗的时间，还包括刀具的切入和切出时间在内。基本时间可根据切削用量等计算确定。 2.辅助时间Tf 辅助时间是指在各个工序中为了保证基本工艺工作所需要做的各种辅助动作的时间。它包括装卸工件、开停机床、改变切削用量、进退刀具、测量工件等时间。辅助

21、时间可通过查阅相关资料、估算或按基本时间的百分比来确定。,机械加工工艺规程的制定,3.工作地点服务时间Tfw 工作地点服务时间，是指工人照管工作地点、保证工作状态所消耗的时间。它包括在加工过程中调整刀具、修整砂轮、润滑及擦拭机床、清理切削、刃磨刀具等时间。工作地点服务时间，一般可按基本时间与辅助时间之和的百分比来计算，可取（27%）（Tj + Tf）。 4.休息与自然需要时间Txz 这是指操作工人所必需的休息和自然需要的时间，一般可按基本时间与辅助时间之和的百分比来计算，可取2%（Tj + Tf）。,机械加工工艺规程的制定,5.准备终结时间Tzz 在成批生产时，结束上一批零件和准备下一批零件的

22、生产而消耗的时间。它包括加工一批工件开始时熟悉工艺文件、领取毛坯材料、安装刀具和夹具、调整机床等方面的时间；加工一批工件结束时，拆卸和归还工艺装备、发送成品等时间。 加工一个零件的时间定额可由下式确定： Tdj=Tj+Tf+Tfw+Txt+（Tzz/N） （51） 式中： N 零件批量（件）。 对于单件生产，式（51）中的Tzz可忽略不计。 对于大量生产，式（51）中的N可认为趋于无穷大。,机械加工工艺规程的制定,图5-15零件外圆车削加工的基本时间,机械加工工艺规程的制定,对于任何产品的工艺过程，通常应制订出几套不同的、能够保证加工质量和生产率要求的工艺方案，最后，以经济性评比来决定它们的取

23、舍。经济性评比可以对整个工艺过程来进行，也可以针对某个或几个工序来进行。如果两个工艺过程截然不同，则应进行全面的分析比较。如果只是个别工序不同，则对不同的工序进行分析比较，最后选择较为经济的方案。 一）、工艺成本 制造一个零件所必需的一切费用的总和，称为零件的生产成本。生产成本中有一部分是与工艺过程有关的，称为工艺成本；另一部分则与工艺过程无关，例如行政总务人员的工资及办公费用、厂房折旧和维持费用等。在工艺方案的经济性评比中，只考虑生产成本中的工艺成本这一部分。,第四节工艺方案的经济性评价及降低加工成本的措施,一、工艺方案的经济性评价,机械加工工艺规程的制定,图5-16年工艺成本、年产量关系图

24、,机械加工工艺规程的制定,工艺成本由以下两种费用组成： 1.可变费用V（元/件） 可变费用是指与零件产量直接有关的费用。如毛坯材料和制造的费用，操作工人的工资和奖金，通用机床和通用夹具的折旧费和维修费，通用刀具的折旧费及维持费，加工消耗的电费等。 2.不变费用S（元） 不变费用是指与零件年产量无直接关系的费用，如专用机床和专用夹具的折旧和维修费，专用刀具的折旧费，机床调整工人的工资等。 若零件的全年产量为N（件），则全年工艺成本C可由下式确定： C=VN+S （元） （52） 单个零件的工艺成本Cd为： Cd=V+S/N （元） （53）,机械加工工艺规程的制定,图5-17单件工艺成本、年产量

25、关系图,机械加工工艺规程的制定,二）、工艺方案的经济性评比 设有两套可行的工艺方案，方案1的全年工艺成本为C1，方案2的全年工艺成本为C2，则： C1=V1N+S1 C2=V2N+S2 在对两套不同的工艺方案进行经济性评比时，需区分下列两种不同的情况： 1.两套工艺方案的基本投资基本接近 试K为工艺方案的基本投资费用，若两套工艺方案的基本投资接近，即K1K2，则可直接以工艺成本进行比较。,如图52 所示为两套工艺方案与年产量的关系。在图中，两直 线交于Ck点，此处所对应的年产量为Nk， 当年产量N Nk时，应选方案2， 当年产量N Nk时，应选方案1。,机械加工工艺规程的制定,2.两套工艺方案

26、的基本投资差额较大 当两套工艺方案的基本投资差额较大时，必须考虑两套方案的基本投资差额及工艺成本差额的大小。 例如，方案1采用价格较为昂贵的高效机床及工艺装备，基本投资K1大，但工艺成本C1较低，方案2采用价格便宜的设备，基本投资K2小，但工艺成本C2高，即：K1 K2，C1 C2，在这种情况下进行经济性评比，就不能只考虑工艺成本，而要同时考虑基本投资差额。这时，可通过回收期来进行判别。,机械加工工艺规程的制定,回收期是指，采用基本投资大的工艺方案时，由于其工艺成本的降低而将多投资的费用收回来的时间。回收期： T=（K1-K2）/（C2-C1）（年） （54） 当回收期T满足下列三个条件时，可

27、采用方案1（基本投资大，工艺成本低的方案）。 （1）T应小于基本投资设备的使用年限， （2）T应小于该产品预定生产的年限， （3）T应小于国家规定的标准。如，新夹具的回收期限为23年，新机床的回收期限为46年。 若不满足上述条件，则应选择方案2（基本投资少，工艺成本高的方案）。,机械加工工艺规程的制定,图5-18两种工艺方案单件工艺成本比较图,机械加工工艺规程的制定,图5-19两种工艺方案全年工艺成本比较图,机械加工工艺规程的制定,二、降低加工成本的措施,(一) 缩短单件时间定额,(1) 压缩基本时间Tb(2)缩短辅助时间Ta辅助时间是组成零件加工作业时间的另一主要组成部分，它主要受加工设备、

28、工艺装备的影响。(3) 减少布置工作地时间Ts减少布置工作地时间Ts，保证生产的顺利进行，是每一位操作者必须进行的工作，使用耐磨刀具和各种快速换刀、自动换刀装置，实行刀具安装尺寸线(机)外调整是缩短布置工作地时间的有效措施。(4) 减少准备与终结时间Te对于大批量的汽车零件生产，扩大零件的生产数量，使平均分摊到每一个零件上的准备与终结时间减少，缩短准备与终结时间Te，从而获得高的生产效率。,机械加工工艺规程的制定,(二) 采用先进制造工艺,(1) 采用效率高的自动化生产技术和装备 大批量、少品种的汽车生产，一直以来都是采用生产效率较高的自动化流水线生产方式进行生产。(2) 使用先进的毛坯制造技

29、术 精度好、强度高的毛坯，不仅使零件加工更加精密，而且使机械加工技术更趋于简化，并大大提高了材料的利用率。,机械加工工艺规程的制定,第五节制定机械加工工艺规程范例,一、 审查零件图样的完整性及零件的工艺性,通过对图样的仔细审查，确认该零件视图完整、正确，尺寸、公差及技术要求合理、齐全。该齿轮从结构特点来看，属于盘类零件，零件各部分结构合理，各表面的加工工艺成熟，没有特殊加工要求，不存在加工困难。,机械加工工艺规程的制定,图5-23齿轮零件,机械加工工艺规程的制定,二、 毛坯选择,(1)毛坯尺寸的确定 通过分析齿轮上的加工表面，所有表面的粗糙度值为Ra1.6m，因此，这些表面的毛坯尺寸只需要将零件设计尺寸加上所查取的加工余量值即可。(2) 零件毛坯图 图5-24所示即为按上述要求绘制的齿轮毛坯图。,机械加工工艺规程的制定,图5-