機械加工工藝規程

生產過程與工藝過程

1、生產過程

生產過程是指把原材料（半成品）轉變為成品的全過程。機械產品的生產過程，一般包括： ①生產與技術的準備,如工藝設計和專用工藝裝備的設計和制造、生產計劃的編制，生產資料的準備；②毛坯的制造，如鑄造、鍛造、沖壓等；③零件的加工，如切削加工、熱處理、表面處理等；④產品的裝配，如總裝，部裝、調試檢驗和油漆等；⑤生產的服務，如原材料、外購件和工具的供應、運輸、保管等。

2、工藝過程

工藝過程是指在生產過程中改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品或半成品的過程。如毛坯的制造，機械加工、熱處理、裝配等均為工藝過程。在工藝過程中，若用機械加工的方法直接改變生產對象的形狀、尺寸和表面質量，使之成為合格零件的工藝過程，稱為機械加工工藝過程。同樣，將加工好的零件裝配成機器使之達到所要求的裝配精度并獲得預定技術性能的工藝過程，稱為裝配工藝過程。

機械加工工藝過程和裝配工藝過程是機械制造工藝學研究的兩項主要內容。

機械加工工藝過程的組成

機械加工工藝過程是由一個或若干個順序排列的工序組成的，而工序又可分為若干個安裝、工位、工步和走刀，毛坯就是依次通過這些工序的加工而變成為成品的。

1、工序

工序是指一個或一組工人，在一個工作地點對一個或同時對幾個工件所連續完成的那一部分工藝過程。工序不僅是組成工藝過程的基本單元，也是制訂工時定額，配備工人，安排作業和進行質量檢驗的依據。

通常把僅列出主要工序名稱的簡略工藝過程稱為工藝路線。

2、安裝與工位

工件在加工前，在機床或夾具上先占據一正確位置 (定位 )，然后再夾緊的過程稱為裝夾。工件(或裝配單元)經一次裝夾后所完成的那一部分工藝內容稱為安裝。在一道工序中可以有一個或多個安裝。工件加工中應盡量減少裝夾次數，因為多一次裝夾就多一次裝夾誤差，而且增加了輔助時間 。因此生產中常用各種回轉工作臺、回轉夾具或移動夾具等，以便在工件一次裝夾后，可使其處于不同的位置加工。為完成—定的工序內容，一次裝夾工件后，工件 (或裝配單元)與夾具或設備的可動部分一起相對刀具或設備固定部分所占據的每一個位置，稱為工位。

3、工步與走刀

1）工步 

工步是指被加工表面(或裝配時的連接表面 )和切削(或裝配)工具不變的情況下所連續完成的那一部分工序。一個工序可以包括幾個工步，也可以只有一個工步。

2）走刀 

在一個工步內，若被加工表面切去的金屬層很厚，需分幾次切削，則每進行一次切削就是一次走刀。一個工步可以包括一次走刀或幾次走刀。

機械加工工藝規程

1、概述

    機械加工工藝規程是規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。機械加工工藝規程一般包括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗工程及檢驗方法、切削用量、時間定額等。

2、機械加工工藝規程的作用

 (1)是指導生產的重要技術文件

工藝規程是依據工藝學原理和工藝實驗，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，是指導企業生產活動的重要文件。正因為這樣，在生產中必須遵守工藝規程，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，工藝規程也不是固定不變的，工藝人員應總結工人的革新創造，可以根據生產實際情況，及時地汲取國內外的先進工藝技術，對現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。

 (2)是生產組織和生產準備工作的依據 

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、作業計劃的編排、勞動力的組織、工時定額的制訂以及成本的核算等，都是以工藝規程作為基本依據的。

(3)是新建和擴建工廠（車間）的技術依據 

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、數量和規格，車間的面積、機床的布置、生產工人的工種、技術等級及數量、輔助部門的安排等都是以工藝規程為基礎，根據生產類型來確定。除此以外，先進的工藝規程也起著推廣和交流先進經驗的作用，典型工藝規程可指導同類產品的生產。

3、工藝規程制訂的原則

工藝規程制訂的原則是優質、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 

2)經濟上的合理性 

3)良好的勞動條件及避免環境污染

4、制訂工藝規程的步驟

1) 計算年生產綱領，確定生產類型。

2) 分析零件圖及產品裝配圖，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，計算工序尺寸及公差。

6) 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和輔助工具。

7) 確定切削用量及工時定額。

8) 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。

9) 填寫工藝文件。

 工藝文件的格式

將工藝規程的內容，填入一定格式的卡片，即成為生產準備和施工依據的工藝文件。常用的工藝文件格式有下列幾種：

(1)綜合工藝過程卡片 

(2)機械加工工序卡片 

零件的工藝規程

1、零件的工藝分析

在制訂零件的機械加工工藝規程時，首先要對照產品裝配圖分析零件圖，熟悉該產品的用途、性能及工作條件，明確零件在產品中的位置、作用及相關零件的位置關系；了解并研究各項技術條件制定的依據，找出其主要技術要求和技術關鍵，以便在擬定工藝規程時采用適當的措施加以保證。然后著重對零件進行結構分析和技術要求的分析。

2 、零件的結構分析

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 

 (2)主要表面與次要表面區分 

 (3)零件的結構工藝性 

3 、零件的技術要求分析

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、鍍鉻處理、去磁等。

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節中，降低零件的制造成本。

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 

 (2)鍛件 

(3)型材 

(4)焊接件 

除此之外，還有沖壓件、冷擠壓件、粉末冶金等其它毛坯。

2、毛坯種類選擇中應注意的問題

(1)零件材料及其力學性能 

(2)零件的結構形狀與外形尺寸 

(3)生產類型 

(4)現有生產條件 

(5)充分考慮利用新工藝、新技術和新材料 

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。所以現代機械制造的發展趨勢之一，便是通過毛坯精化，使毛坯的形狀和尺寸盡量和零件一致，力求做到少、無切削加工。毛坯加工余量和公差的大小，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、行業標準來確定。

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 

(2)整體毛坯的采用 

(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表面加工完畢后，再加工成單件。 圖A為 T815 汽車上的一個扁螺母。毛坯取一長六方鋼.圖B為T209吊環毛坯圖.

工序順序的安排

1、機械加工工序的安排

 1）基準先行

2）先粗后精

3）先主后次

4）先面后孔

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內應力，其安排主要是根據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 

① 退火和正火。

② 時效處理。

③ 調質。

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。

① 淬火。

② 滲碳淬火。

③ 滲氮處理。

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內部質量的檢查，一般安排在工藝過程的開始。磁力探傷、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。在銑鍵槽、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。

加工余量的確定

1、加工余量的概念及其影響因素

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為成品的過程中，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。

(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

2) 前工序的形狀和位置公差

 3) 前工序的表面粗糙度和表面缺陷

4)本工序的安裝誤差

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

(2)經驗估算法

(3)查表修正法

典型的零件加工工藝過程

1、軸類零件加工分析

1)軸類零件加工的工藝路線

    1)基本加工路線

外圓加工的方法很多，基本加工路線可歸納為四條。

 ① 粗車—半精車—精車

對于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線。

② 粗車—半精車—粗磨—精磨

對于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時，其后續工序只能用磨削而采用的加工路線。

③ 粗車—半精車—精車—金剛石車

對于有色金屬，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因為有色金屬一般比較軟，容易堵塞沙粒間的空隙，因此其最終工序多用精車和金剛石車

④ 粗車—半精—粗磨—精磨—光整加工

對于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路線。

2)典型加工工藝路線

軸類零件的主要加工表面是外圓表面，也還有常見的特特形表面，因此針對各種精度等級和表面粗糙度要求，按經濟精度選擇加工方法。

對普通精度的軸類零件加工，其典型的工藝路線如下：

毛坯及其熱處理—預加工—車削外圓—銑鍵槽—（花鍵槽、溝槽）—熱處理—磨削—終檢。

(1)軸類零件的預加工

軸類零件的預加工是指加工的準備工序，即車削外圓之前的工藝。

校直 毛坯在制造、運輸和保管過程中，常會發生彎曲變形，為保證加工余量的均勻及裝夾可靠，一般冷態下在各種壓力機或校值機上進行校值，

(2) 軸類零件加工的定位基準和裝夾

1）以工件的中心孔定位 在軸的加工中，零件各外圓表面，錐孔、螺紋表面的同軸度，端面對旋轉軸線的垂直度是其相互位置精度的主要工程，這些表面的設計基準一般都是軸的中心線，若用兩中心孔定位，符合基準重合的原則。中心孔不僅是車削時的定為基準，也是其它加工工序的定位基準和檢驗基準，又符合基準統一原則。當采用兩中心孔定位時，還能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個外圓和端面。

2）以外圓和中心孔作為定位基準（一夾一頂） 用兩中心孔定位雖然定心精度高，但剛性差，尤其是加工較重的工件時不夠穩固，切削用量也不能太大。粗加工時，為了提高零件的剛度，可采用軸的外圓表面和一中心孔作為定位基準來加工。這種定位方法能承受較大的切削力矩，是軸類零件最常見的一種定位方法。

3）以兩外圓表面作為定位基準 在加工空心軸的內孔時，（例如：機床上莫氏錐度的內孔加工），不能采用中心孔作為定位基準，可用軸的兩外圓表面作為定位基準。當工件是機床主軸時，常以兩支撐軸頸（裝配基準）為定位基準，可保證錐孔相對支撐軸頸的同軸度要求，消除基準不重合而引起的誤差。

4）以帶有中心孔的錐堵作為定位基準 在加工空心軸的外圓表面時，往往還采用代中心孔的錐堵或錐套心軸作為定位基準。

錐堵或錐套心軸應具有較高的精度，錐堵和錐套心軸上的中心孔即是其本身制造的定位基準，又是空心軸外圓精加工的基準。因此必須保證錐堵或錐套心軸上錐面與中心孔有較高的同軸度。在裝夾中應盡量減少錐堵的安裝此書，減少重復安裝誤差。實際生產中，錐堵安裝后，中途加工一般不得拆下和更換，直至加工完畢。

圖 10.1  錐堵和錐套心軸

a)錐堵 b）錐套心軸