1、2014-10-23工业生产过程工业生产过程机械加工工艺规程设计（上）机械加工工艺规程设计（上）ZZQ2014-10-23本节课内容：本节课内容：l机械加工工艺过程和工艺机械加工工艺过程和工艺规程的各相关概念和问题规程的各相关概念和问题l各种表面的加工路线和精各种表面的加工路线和精密超精密加工简介密超精密加工简介2014-10-23今天的课程学完后，预期学习结果今天的课程学完后，预期学习结果：l了解机械加工工艺过程和工艺规程的概念；l掌握工序、安装、工位、工步和走刀工序、安装、工位、工步和走刀等概念的定义；l了解生产纲领、生产类型和工艺特征等概念；l了解机械加工工艺规程设计中各相关问题；l熟悉
2、零件的结构工艺性结构工艺性和技术要求合理性；l了解作为选择加工方法主要依据的加工经济精度概念；l熟悉各种典型表面的加工路线；l了解加工各种典型表面的精密超精密加工手段。2014-10-23CDIOCDIO相关能力在今天课程中的培养：相关能力在今天课程中的培养：l应用基础科学知识与工程基础知识，实行工程推理和解决问题的能力；l通过对机械加工工艺过程和工艺规程各相关问题的了解，理解系统思维的方法，了解企业目标和计划，提高在企业和社会环境中，完成设计实施过程、零件制造过程和实施过程管理的各种具体能力；l对各项学习任务进行合理的时间安排，有效高质量地完成。2014-10-23案案例例导导入入l要加工如
3、图所示带键槽的轴，应选什么毛坯；怎样选择粗、精基准；加工顺序、加工余量、切削用量怎么确定；应该加工几次；每次加工的工序尺寸怎么确定。2014-10-23机械加工工艺规程设计研讨课机械加工工艺规程设计研讨课研讨题研讨题（现在先考虑）l现有一个矩形体零件需要加工：其毛坯是铸件，要求每个面需粗、精加工各一次，每次加工定为一个工序，共12个工序。请拟定工艺路线并选择每个工序的定位基准。2014-10-23研讨题研讨题下面下面图图a a2014-10-23l右图所示零件，有关轴向尺寸加工过程如下：l1）精车A面（车平）；l2）精车B面，保证A、B两面之间距离尺寸A1；l3）自C处切断，保证A、C两面之间
4、距离尺寸A2；l4）在平面磨床上，以A面定位磨C面，保证尺寸180.05；l若已知切断时经济加工公差为0.5，磨削时最小余量为0.1。试用尺寸链极值法确定各工序尺寸及偏差。研研讨讨题题2014-10-23机械加工工艺过程机械加工工艺过程l机械加工工艺过程是采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的全部过程。l规定零件机械加工工艺过程的工艺文件称为机械加工工艺规程机械加工工艺规程。工艺规程设计是产品设计和制造过程的中间环节，是企业生产活动的核心，也是进行生产管理的重要依据，其设计的好坏对保证加工质量、提高加工效率、降低加工成本具有决定的意义
5、，必须给予充分的重视。2014-10-23机械产品生产过程机械产品生产过程l机械产品制造时，将原材料或半成品变为产品的各有关劳动过程的总和，称为生产过程。它包括：生产技术准备工作（如产品的开发设计、工艺设计和专用工艺装备的设计与制造、各种生产资料及生产组织等方面的准备工作）；原材料及半成品的验收、保管、运输；毛坯制造；零件加工（含热处理）；产品的装配、调试、检测、以及油漆和包装等。2014-10-23工艺过程工艺过程l在生产过程中凡直接改变生产对象的尺寸、形状、性能(包括物理性能、化学性能、机械性能等)以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装
6、配等工艺过程，本课程只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程，铸造、锻造、冲压、焊接、热处理等工艺过程是材料成型技术课程的研究对象。l工艺过程是生产过程的重要组成部分，其中零件的加工是通过采取合理有序的各种加工方法，逐步地改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性能使其成为合格零件的过程，称之为加工工艺过程。2014-10-23机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成l机械加工工艺过程是指用机械加工方法逐步改变毛坯的形态，使其成为合格零件的全部过程。机械加工工艺过程由按一定顺序排列的若干个工序工序组成，而每一个工序又可细分为安装、安装、工位、工步和走刀工位、工步和走刀。2014-10-23工序工序l工
7、序工序是机械加工工艺过程的基本单元，是指在一个工作地点，由一个或一组工人对一个或同时对数个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工作地点、操作工人、加工作地点、操作工人、加工对象和连续作业构成了工序的四个要素工对象和连续作业构成了工序的四个要素，若其中任一要素发生变更，即成为另一工序。工序是组成工艺过程的基本单元，也是编制生产计划和进行经济核算的最基本的单元。l如前面图示的阶梯轴，因不同的生产批量，就有不同的工艺过程：l（1）单件生产时的加工过程为：车端面，钻中心孔，车外圆，切退刀槽和倒角；铣键槽；磨外圆；去毛刺。l（2）大量生产时的加工过程为：铣端面，钻中心孔；车一端外圆，切退刀槽和倒角；车另一
8、端外圆，切槽和倒角；铣键槽；磨外圆；去毛刺。2014-10-23工序方案实例工序方案实例2014-10-23工序方案实例工序方案实例方案方案1 12014-10-23工序方案实例工序方案实例方案方案2 22014-10-23安装与工位安装与工位l在一道工序中，工件可能被装夹一次或多次，才能完成加工。工件每经一次装夹后所完成的那部分工序内容称为安装安装。如阶梯轴大批量生产时两道工序，均需经过两次安装才能完成。l为减少工件装夹的次数，常采用各种回转工作台、回转夹具或移动夹具，使工件在一次装夹中，先后处于几个不同的位置进行加工。l在每一次装夹中，工件在机床上所占据的每一个位置，称为一个工位工位。如下
9、页图为在有分度装置的钻模上加工零件上的四个孔，工件在机床上先后占据四个不同的位置，即装卸、钻孔、扩孔和铰孔，称为四个工位。2014-10-23安装方案实例安装方案实例2014-10-23多工位加工多工位加工2014-10-23工步与走刀工步与走刀l工步工步是指在工件被加工表面、加工工具和切削用量都不变的情况下，所连续完成的那部分工序，其中任一因素改变后，即构成新的工步。工步是工序的主要组成部分。一个工序可以有几个工步。l切削工具在被加工表面上移动一次，切下一层金属的过程称为走刀走刀。如零件被加工表面的加工余量较大，则在一个工步中要分几次走刀。2014-10-23工步实例工步实例2014-10-
10、23复复合合工工步步2014-10-23走刀实例走刀实例2014-10-23机械制造生产类型及工艺特点机械制造生产类型及工艺特点l由前可知，机械产品的制造过程是一个复杂过程，需要经过一系列的加工过程和装配过程才能完成。尽管各种机械产品的结构、精度要求等相差很大，但它们的制造工艺则存在着许多共同的特征，这些共同的特征取决于产品的生产类型和生产纲领。l1.1.生产纲领生产纲领l生产纲领是企业根据市场需求和自身的生产能力决定的在计划期内应当生产产品的产量和进度计划。计划期常定为一年，所以生产纲领也常称为年产量。2014-10-23生产纲领的计算生产纲领的计算2014-10-23机械制造生产类型及工艺
11、特点机械制造生产类型及工艺特点l生产组织管理类型（简称生产类型生产类型）是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。划分生产类型的根据是该工厂的生产纲领。生产批量则是指每一次投入或产出的同一种产品（或零件）的数量。生产批量可根据零件的年产量及一年中的生产批数计算确定。一年的生产批数根据用户的需要、零件的特征、流动资金的周转、仓库容量等具体确定的。l生产类型的具体划分可根据生产纲领确定。下页表给出了各种生产类型的划分。2014-10-23各种生产类型的划分各种生产类型的划分2014-10-23各种生产类型的工艺特征各种生产类型的工艺特征l生产类型不同，产品和零件的制造工艺、所用设备
12、及工艺装备、采取的技术措施、达到的技术经济效果等也不同。各种生产类型的工艺特征见下页表。l在制订零件机械加工工艺规程时，应先确定生产类型，再分析该生产类型的工艺特征，以使所制订的工艺规程正确合理。2014-10-23各种生产类型的工艺特征各种生产类型的工艺特征2014-10-23各种生产类型的工艺特点各种生产类型的工艺特点2014-10-23课堂练习课堂练习l教科书P378题7-1 2014-10-23工艺规程工艺规程l工艺规程是规定产品和零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件，它是指导工人进行生产和企业生产部门、物质供应部门组织生产和物质供应的重要技术依据。l工艺规程是制造过程的纪律性文件
13、。工艺规程一旦制定实施，一切生产人员都不得违反。但在执行的过程中可根据实施的效果，对工艺规程进行修改和补充。这是一项严肃认真的工作，必须经过充分的讨论和严格的审批手续。工艺规程自身也在不断的修改补充中更加合理、完善，对生产起到更好的指导作用。2014-10-23工艺规程的作用工艺规程的作用l(1）工艺规程是指导生产的主要技术文件 合理的工艺规程是依据工艺理论和必要的工艺试验而制订的。l(2）工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据 在生产管理中，产品投产前原材料及毛坯的供应、通用工艺装备的准备、机械负荷的调整、专用工艺装备的设计和制造、作业计划的编排、劳动力的组织，以及生产成本的核算等，都是以工
14、艺规程作为基本依据的。l(3）工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料 在新建或扩建工厂或车间时，只有依据工艺规程和生产纲领才能正确确定生产所需要的机床和其它设备的种类、规格和数量；确定车间的面积、机床的布置、生产工人的工种、等级及数量以及辅助部门的安排等。2014-10-23制订机械加工工艺规程的原则制订机械加工工艺规程的原则l原则是：在保证产品质量的前提下，应尽量提高生产率和降低成本。应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进工艺技术和经验，并保证有良好的劳动条件。l工艺规程应做到正确、完整、统一和清晰，所用术语、符号、计量 单位、编号等都要符合相应标准。2014-10-
15、23制订机械加工工艺规程所需的原始资料制订机械加工工艺规程所需的原始资料必须具备下列原始资料：l产品的装配图和零件图；l产品的验收质量和验收标准；l产品的生产纲领；l零件毛坯的生产条件或协作关系；l工厂现有生产条件和资料；l国内外同类产品的生产情况。2014-10-23制订机械加工工艺规程的步骤及内容制订机械加工工艺规程的步骤及内容l在掌握上述资料的基础上，可以开始制订机械加工工艺规程，具体的方法和步骤如下：l（1）分析零件工作图和产品装配图；l（2）对零件图和装配图进行工艺审查；l（3）根据产品的生产纲领确定零件的生产类型；l（4）确定毛坯的种类及其制造方法；l（5）选择定位基准；l（6）拟
16、定工艺路线2014-10-23制订机械加工工艺规程的步骤及内容制订机械加工工艺规程的步骤及内容l（7）确定各工序所用机床设备和工艺装备(含刀具、夹具、量具、辅具等)，对需要改装或重新设计的专用工艺装备要提出设计任务书。l（8）确定各工序的余量，计算工序尺寸和公差。l（9）确定各工序的切削用量和时间定额。l（10）确定各工序的技术要求和检验方法；l（11）进行方案对比和经济技术分析，确定最佳工艺方案；l（12）按要求规范填写工艺文件。2014-10-23加工汽油机水泵叶轮实例加工汽油机水泵叶轮实例2014-10-23机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片2014-10-23车外圆、端面工序车外
17、圆、端面工序卡片卡片2014-10-23机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计l机械加工工艺规程的设计是一项时间性很强的工作，在设计过程中要综合考虑零件的材料、结构、生产类型、现有的加工条件等因素，制定出一个最为合理的工艺过程并以技术文件的形式规定下来，用于指导生产。总的要求，就是要在保证产品质量的前提下，应尽量提高生产率和降低成本。下面按照机械加工工艺规程的设计步骤进行介绍。2014-10-23零件的工艺分析零件的工艺分析l零件图是制订工艺规程最主要的原始资料。在制订工艺规程时，首先必须对零件图进行认真分析。为了更深刻理解零件结构上的特征和技术要求，通常还需要研究产品的总装配图、部件装配图
18、以及验收标淮，从中了解零件的功用和相关零件的配合，以及主要技术要求制订的依据等。对零件进行工艺分析，发现问题后及时提出修改意见，是制订工艺规程时的一项重要的基础工作。对零件进行工艺分析，主要包括以下两个方面。2014-10-23零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性分析l零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。它包括零件的整个工艺过程的工艺性，涉及的面很广，具有综合性。而且在不同的生产类型和生产条件下，同样的结构，制造的可能性和经济性可能不同，因此必须根据具体的生产类型和生产条件，全面、具体、综合地分析其结构工艺性。下页表列出了一些零件机械加工工艺性对比的例
19、子，供参考。2014-10-23零件零件机械机械加工加工工艺工艺性对性对比比2014-10-23零件的结构工艺性实例零件的结构工艺性实例2014-10-23零件的结构工艺性实例零件的结构工艺性实例2014-10-23零件的结构工艺性实例零件的结构工艺性实例2014-10-23零件的结构工艺性实例零件的结构工艺性实例2014-10-23零件的结构工艺性实例零件的结构工艺性实例2014-10-23零件的结构工艺性实例零件的结构工艺性实例2014-10-23零件的结构工艺性实例零件的结构工艺性实例2014-10-23零件的结构工艺性实例零件的结构工艺性实例2014-10-23零件的结构工艺性实例零件
20、的结构工艺性实例2014-10-23零件的结构工艺性实例零件的结构工艺性实例2014-10-23零件的结构工艺性实例零件的结构工艺性实例2014-10-23零件的结构工艺性实例零件的结构工艺性实例2014-10-23零件的结构工艺性实例零件的结构工艺性实例2014-10-23零件的结构工艺性实例零件的结构工艺性实例2014-10-23零件的技术要求分析零件的技术要求分析l零件技术要求包括下列几个方面：l（1）加工表面的尺寸精度；（2）形状精度；（3）相互位置精度；（4）表面粗糙度以及表面质量方面要求；（5）热处理要求及其它要求（如动平衡等）。l分析零件技术要求的目的，是要找出零件的主要表面（即
21、精度要求较高的面），一是决定主要表面的加工方法；应采取什么工艺措施，二是检查技术要求的合理性。如发现图样上的视图、尺寸标注、技术要求有错误或遗漏，或结构工艺性不好时，应提出修改意见。但修改时必须征得设计人员的同意，并经过一定的审批手续。2014-10-23零件技术要求分析实例零件技术要求分析实例2014-10-23思思考考l指出下面各图中的零件在结构工艺性方面指出下面各图中的零件在结构工艺性方面存在的问题，并提出改进意见。存在的问题，并提出改进意见。2014-10-23加工方法的选择加工方法的选择l机器零件的结构形状虽然多种多样，但它们都是由一些最基本的几何表面（外圆、孔、平面等）组成的，机器
22、零件的加工过程实际就是获得这些几何表面的过程。同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工，但每种加工方法的加工质量、加工时间和所花费的费用却是各不相同的。工程技术人员的任务，就是要根据具体加工条件（生产类型、设备状况、工人的技术水平等）选用最适当的加工方法，加工出合乎图样要求的机器零件。2014-10-23加工方法选加工方法选择的择的依据依据 l右图表示了几种加工方法的加工精度和加工成本的关系。l对每一种具体的加工方法，加工误差小（即加工精度高）到一定程度，加工误差进一步减小会导致加工成本大大提高；而加工误差大到一定程度，加工误差进一步增大仅能少量降低加工成本。因此，每种加工方法都有其相对应的加
23、工经济精度。加工方法的选择主要依据加工经济精度。以零件图上各表面的加工精度及表面粗糙度要求为依据，可选定各表面的加工路线。2014-10-23加工精度和加工成本加工精度和加工成本2014-10-23加工精度和加工成本的关系加工精度和加工成本的关系2014-10-23加工经济精度加工经济精度2014-10-23加工经济精度加工经济精度2014-10-23选择加工方法时应考虑的因素选择加工方法时应考虑的因素l选择加工方法时，除应保证加工表面的精度和粗糙度要求之外，还应综合考虑下列因素。l（1）工件材料的性质 加工方法的选择，常受工件材料性质的限制。例如，淬硬钢制作零件的精加工，应采用磨削类的加工方
24、法；l（2）工件的结构和尺寸 以内圆表面加工为例，对于IT7级精度的孔，常采用拉削、铰削、镗削和磨削等方法来加工。如果是箱体上的孔，一般不用拉和磨削，而采用铰削或镗削，孔径较小时，宜采用铰削，孔径较大时，则采用镗削。l（3）生产类型和现场生产条件 大批量生产时，降低零件制造成本的主要途径是提高生产率，故应选用高生产率和质量稳定的加工方法。2014-10-23外圆表面的加工路线外圆表面的加工路线2014-10-23金刚石车削金刚石车削2014-10-23研磨研磨2014-10-23超精加工超精加工2014-10-23砂带磨削砂带磨削2014-10-23超精镜面砂带抛光超精镜面砂带抛光硬磁盘涂层表
25、面硬磁盘涂层表面2014-10-23孔孔的加工路线的加工路线2014-10-23扩孔钻扩孔钻2014-10-23孔孔的的铰铰削削2014-10-23孔孔的的精镗精镗2014-10-23用圆孔拉刀拉圆孔用圆孔拉刀拉圆孔2014-10-23用键槽拉刀拉孔内单键槽用键槽拉刀拉孔内单键槽2014-10-23金刚金刚镗镗2014-10-23孔孔的的珩珩磨磨2014-10-23孔孔的研磨的研磨2014-10-23习习 题题 l填空题填空题l1.机械制造工艺过程中一般是指零件的 工艺过程和 工艺过程。l2.机械加工工艺规程是指一种用文件形式规定下来的_。l3._工人在一个工作地，对_工件所连续完成的那部分机
26、械加工工艺过程，称为工序。l4.工件经一次装夹后所完成的那一部分工艺内容称为 。l5.工艺规程编制的最后一项工作是 。2014-10-23习习 题题l选择题（可多选）选择题（可多选）l1.制订工艺规程所需的原始资料有（）lA、产品零件图和装配图 B、生产纲领lC、工厂现有的生产条件 D、工厂环境条件l2.选择表面加工方法时应主要考虑（）lA、被加工表面的加工要求 B、被加工工件材料lC、工件的生产纲领 D、现场生产条件l3.生产产品的品种多而很少重复，同一零件的生产量很少的生产，称（）lA 单件生产 B 小批生产 C 中批生产 D 大量生产2014-10-23习习 题题l判断题判断题l1.在一
27、个工作地点，对一个或一组零件所连续完成的那部分工艺过程叫做工序。（）l2.组成工艺过程的基本单元是工步（）l3.单件小批生产中多采用工序分散原则。()l4.单件小批生产时尽量选用通用夹具()l5.制造产品数量不多，生产过程中各工作地点的工作完全不重复，或不定期重复的生产，称为小批量生产。()2014-10-23习习 题题l问答题问答题l1.制订工艺规程的基本要求是什么？l2.试简述工艺规程的设计原则、设计内容及设计步骤。2014-10-23习习 题题2014-10-23习习 题题l问答题问答题l1.零件整体结构工艺性的具体要求是什么？l2.如何合理标注零件的尺寸、公差和表面粗糙度？2014-1
28、0-23二级项目进度安排二级项目进度安排 l项目从下周（第六周）起正式开始，要求第十三周末前完成。第一阶段（第七周末前）：要求对选定零件进行图纸分析、零件毛坯确定、加工工艺路线拟定与工艺装备选择等。2014-10-23预习内容预习内容 l工艺路线拟定。1、用爱心来做事，用感恩的心做人。2、人永远在追求快乐，永远在逃避痛苦。3、有多大的思想，才有多大的能量。4、人的能量=思想+行动速度的平方。5、励志是给人快乐，激励是给人痛苦。6、成功者绝不给自己软弱的借口。7、你只有一定要，才一定会得到。8、决心是成功的开始。9、当你没有借口的那一刻，就是你成功的开始。10、命运是可以改变的。11、成功者绝不
29、放弃。12、成功永远属于马上行动的人。13、下定决心一定要，才是成功的关键。14、成功等于目标，其他都是这句话的注解。15、成功是一个过程，并不是一个结果。16、成功者学习别人的经验，一般人学习自己的经验。17、只有第一名可以教你如何成为第一名。18、学习需要有计划。19、完全照成功者的方法来执行。20、九十九次的理论不如一次的行动来得实际。21、一个胜利者不会放弃，而一个放弃者永远不会胜利。22、信心、毅力、勇气三者具备，则天下没有做不成的事。23、如果你想得到，你就会得到，你所需要付出的只是行动。24、一个缺口的杯子，如果换一个角度看它，它仍然是圆的。25、对于每一个不利条件，都会存在与之
30、相对应的有利条件。26、一个人的快乐，不是因为他拥有的多，而是他计较的少。27、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限美好。28记住：你是你生命的船长；走自己的路，何必在乎其它。29、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。30、如果你相信自己，你可以做任何事。31、天空黑暗到一定程度，星辰就会熠熠生辉。32、时间顺流而下，生活逆水行舟。33、生活充满了选择，而生活的态度就是一切。34、人各有志，自己的路自己走。35、别人的话只能作为一种参考，是不能左右自己的。36、成功来自使我们成功的信念。37、相互了解是朋友，相互理解是知己。38、没有所谓失败，除非你不再尝试。39、有时可能别人不在
31、乎你，但你不能不在乎自己。40、你必须成功，因为你不能失败。41、羡慕别人得到的，不如珍惜自己拥有的。42、喜欢一个人，就该让他（她）快乐。43、别把生活当作游戏，谁游戏人生，生活就惩罚谁，这不是劝诫，而是-规则！44、你要求的次数愈多，你就越容易得到你要的东西，而且连带地也会得到更多乐趣。45、把气愤的心境转化为柔和，把柔和的心境转化为爱，如此，这个世间将更加完美。46、一份耕耘，一份收获，付出就有回报永不遭遇过失败，因我所碰到的都是暂时的挫折。47、心如镜，虽外景不断变化，镜面却不会转动，这就是一颗平常心，能够景转而心不转。48、每件事情都必须有一个期限，否则，大多数人都会有多少时间就花掉多少时间。49、人，其实不需要太多的东西，只要健康地活着，真诚地爱着，也不失为一种富有。50、生命之长短殊不重要，只要你活得快乐，在有生之年做些有意义的事，便已足够。51、活在忙与闲的两种境界里，才能俯仰自得，享受生活的乐趣，成就人生的意义。52、一个从来没有失败过的人，必然是一个从未尝试过什么的人。53、待人退一步，爱人宽一寸，人生自然活得很快乐。54、经验不是发生在一个人身上的事件，而是一个人如何看待发生在他身上的事。55、加倍努力，证明你想要的不是空中楼阁。胜利是在多次失败之后才姗姗而来。
