生產(chǎn)過程與工藝過程

1、生產(chǎn)過程

生產(chǎn)過程是指把原材料（半成品）轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，一般包括： ①生產(chǎn)與技術(shù)的準(zhǔn)備,如工藝設(shè)計(jì)和專用工藝裝備的設(shè)計(jì)和制造、生產(chǎn)計(jì)劃的編制，生產(chǎn)資料的準(zhǔn)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(chǎn)品的裝配，如總裝，部裝、調(diào)試檢驗(yàn)和油漆等；⑤生產(chǎn)的服務(wù)，如原材料、外購件和工具的供應(yīng)、運(yùn)輸、保管等。

2、工藝過程

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

機(jī)械加工工藝過程和裝配工藝過程是機(jī)械制造工藝學(xué)研究的兩項(xiàng)主要內(nèi)容。

機(jī)械加工工藝過程的組成

機(jī)械加工工藝過程是由一個(gè)或若干個(gè)順序排列的工序組成的，而工序又可分為若干個(gè)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(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地點(diǎn)對(duì)一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)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(shí)定額，配備工人，安排作業(yè)和進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的依據(jù)。

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(jī)床或夾具上先占據(jù)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(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工藝內(nèi)容稱為安裝。在一道工序中可以有一個(gè)或多個(gè)安裝。工件加工中應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)，因?yàn)槎嘁淮窝b夾就多一次裝夾誤差，而且增加了輔助時(shí)間 。因此生產(chǎn)中常用各種回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)夾具或移動(dòng)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(nèi)容，一次裝夾工件后，工件 (或裝配單元)與夾具或設(shè)備的可動(dòng)部分一起相對(duì)刀具或設(shè)備固定部分所占據(jù)的每一個(gè)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(shí)的連接表面 )和切削(或裝配)工具不變的情況下所連續(xù)完成的那一部分工序。一個(gè)工序可以包括幾個(gè)工步，也可以只有一個(gè)工步。

2）走刀 

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

機(jī)械加工工藝規(guī)程

1、概述

    機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機(jī)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(chǎn)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(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)。機(jī)械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗(yàn)工程及檢驗(yàn)方法、切削用量、時(shí)間定額等。

2、機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用

 (1)是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要技術(shù)文件

工藝規(guī)程是依據(jù)工藝學(xué)原理和工藝實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過生產(chǎn)驗(yàn)證而確定的，是科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。所以，它是獲得合格產(chǎn)品的技術(shù)保證，是指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的重要文件。正因?yàn)檫@樣，在生產(chǎn)中必須遵守工藝規(guī)程，否則常常會(huì)引起產(chǎn)品質(zhì)量的嚴(yán)重下降，生產(chǎn)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(yīng)總結(jié)工人的革新創(chuàng)造，可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，及時(shí)地汲取國內(nèi)外的先進(jìn)工藝技術(shù)，對(duì)現(xiàn)行工藝不斷地進(jìn)行改進(jìn)和完善，但必須要有嚴(yán)格的審批手續(xù)。

 (2)是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的依據(jù) 

生產(chǎn)計(jì)劃的制訂，產(chǎn)品投產(chǎn)前原材料和毛坯的供應(yīng)、工藝裝備的設(shè)計(jì)、制造與采購、機(jī)床負(fù)荷的調(diào)整、作業(yè)計(jì)劃的編排、勞動(dòng)力的組織、工時(shí)定額的制訂以及成本的核算等，都是以工藝規(guī)程作為基本依據(jù)的。

(3)是新建和擴(kuò)建工廠（車間）的技術(shù)依據(jù) 

在新建和擴(kuò)建工廠（車間）時(shí)，生產(chǎn)所需要的機(jī)床和其它設(shè)備的種類、數(shù)量和規(guī)格，車間的面積、機(jī)床的布置、生產(chǎn)工人的工種、技術(shù)等級(jí)及數(shù)量、輔助部門的安排等都是以工藝規(guī)程為基礎(chǔ)，根據(jù)生產(chǎn)類型來確定。除此以外，先進(jìn)的工藝規(guī)程也起著推廣和交流先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的作用，典型工藝規(guī)程可指導(dǎo)同類產(chǎn)品的生產(chǎn)。

3、工藝規(guī)程制訂的原則

工藝規(guī)程制訂的原則是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低成本，即在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，爭取最好的經(jīng)濟(jì)效益。在具體制定時(shí)，還應(yīng)注意下列問題：

1)技術(shù)上的先進(jìn)性 

2)經(jīng)濟(jì)上的合理性 

3)良好的勞動(dòng)條件及避免環(huán)境污染

4、制訂工藝規(guī)程的步驟

1) 計(jì)算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。

2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對(duì)零件進(jìn)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(jì)算工序尺寸及公差。

6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。

7) 確定切削用量及工時(shí)定額。

8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法。

9) 填寫工藝文件。

 工藝文件的格式

將工藝規(guī)程的內(nèi)容，填入一定格式的卡片，即成為生產(chǎn)準(zhǔn)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 

(2)機(jī)械加工工序卡片 

零件的工藝規(guī)程

1、零件的工藝分析

在制訂零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，首先要對(duì)照產(chǎn)品裝配圖分析零件圖，熟悉該產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，明確零件在產(chǎn)品中的位置、作用及相關(guān)零件的位置關(guān)系；了解并研究各項(xiàng)技術(shù)條件制定的依據(jù)，找出其主要技術(shù)要求和技術(shù)關(guān)鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時(shí)采用適當(dāng)?shù)拇胧┘右员ＷC。然后著重對(duì)零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和技術(shù)要求的分析。

2 、零件的結(jié)構(gòu)分析

零件的結(jié)構(gòu)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(qū)分 

 (3)零件的結(jié)構(gòu)工藝性 

3 、零件的技術(shù)要求分析

零件圖樣上的技術(shù)要求，既要滿足設(shè)計(jì)要求，又要便于加工，而且齊全和合理。其技術(shù)要求包括下列幾個(gè)方面：

1）加工表面的尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)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(dòng)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(jīng)濟(jì)性，而且影響機(jī)械加工的經(jīng)濟(jì)性。所以在確定毛坯時(shí)，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。

1、機(jī)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(jī)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(yīng)注意的問題

(1)零件材料及其力學(xué)性能 

(2)零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸 

(3)生產(chǎn)類型 

(4)現(xiàn)有生產(chǎn)條件 

(5)充分考慮利用新工藝、新技術(shù)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(jī)械加工余量，即毛坯加工余量。毛坯制造時(shí)，同樣會(huì)產(chǎn)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(jī)械加工的勞動(dòng)量和原材料的消耗，從而影響產(chǎn)品的制造成本。所以現(xiàn)代機(jī)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(guān)，生產(chǎn)中可參考有關(guān)工藝手冊(cè)或有關(guān)企業(yè)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)的加工表面上外，還要考慮毛坯制造、機(jī)械加工和熱處理等多方面工藝因素的影響。下面僅從機(jī)械加工工藝的角度，分析確定毛坯的形狀和尺寸時(shí)應(yīng)考慮的問題。

(1)工藝搭子的設(shè)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(duì)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(yīng)將多件合成一個(gè)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。 圖A為 T815 汽車上的一個(gè)扁螺母。毛坯取一長六方鋼.圖B為T209吊環(huán)毛坯圖.

工序順序的安排

1、機(jī)械加工工序的安排

 1）基準(zhǔn)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(xué)性能，改善工件材料的加工性能和消除內(nèi)應(yīng)力，其安排主要是根據(jù)工件的材料和熱處理目的來進(jìn)行。熱處理工藝可分為兩大類：預(yù)備熱處理和最終熱處理。

1) 預(yù)備熱處理 

① 退火和正火。

② 時(shí)效處理。

③ 調(diào)質(zhì)。

2) 最終熱處理 最終熱處理的目的是提高硬度、耐磨性和強(qiáng)度等力學(xué)性能。

① 淬火。

② 滲碳淬火。

③ 滲氮處理。

3、檢驗(yàn)工序的安排

檢驗(yàn)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(shí)長的工序前后；零件加工結(jié)束后，入庫前。

4、其它工序的安排

1）表面強(qiáng)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(lán)、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(nèi)部質(zhì)量的檢查，一般安排在工藝過程的開始。磁力探傷、熒光檢驗(yàn)等主要用于零件表面質(zhì)量的檢驗(yàn)，通常安排在該表面加工結(jié)束以后。

4）平衡工序 包括動(dòng)、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(yīng)安排去毛刺工序。零件在裝配前都應(yīng)安排清洗工序，特別在研磨等光整加工工序之后，更應(yīng)注意進(jìn)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(jì)算各工序的工序尺寸。加工余量大小與加工成本有密切關(guān)系，加工余量過大不僅浪費(fèi)材料，而且增加切削工時(shí)，增大刀具和機(jī)床的磨損，從而增加成本；加工余量過小，會(huì)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(duì)提高加工質(zhì)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(jī)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(shè)計(jì)尺寸之差。

(2)確定加工余量應(yīng)考慮的因素 

 為切除前工序在加工時(shí)留下的各種缺陷和誤差的金屬層，又考慮到本工序可能產(chǎn)生的安裝誤差而不致使工件報(bào)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

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(jì)算法、經(jīng)驗(yàn)估算法和查表修正法。

(1)分析計(jì)算法

(2)經(jīng)驗(yàn)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(duì)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(duì)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(shí)，其后續(xù)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(duì)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?yàn)橛猩饘僖话惚容^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(duì)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(duì)各種精度等級(jí)和表面粗糙度要求，按經(jīng)濟(jì)精度選擇加工方法。

對(duì)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(yù)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(yù)加工

軸類零件的預(yù)加工是指加工的準(zhǔn)備工序，即車削外圓之前的工藝。

校直 毛坯在制造、運(yùn)輸和保管過程中，常會(huì)發(fā)生彎曲變形，為保證加工余量的均勻及裝夾可靠，一般冷態(tài)下在各種壓力機(jī)或校值機(jī)上進(jìn)行校值，

(2) 軸類零件加工的定位基準(zhǔn)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(duì)旋轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，若用兩中心孔定位，符合基準(zhǔn)重合的原則。中心孔不僅是車削時(shí)的定為基準(zhǔn)，也是其它加工工序的定位基準(zhǔn)和檢驗(yàn)基準(zhǔn)，又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。當(dāng)采用兩中心孔定位時(shí)，還能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個(gè)外圓和端面。

2）以外圓和中心孔作為定位基準(zhǔn)（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(shí)不夠穩(wěn)固，切削用量也不能太大。粗加工時(shí)，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(zhǔn)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(zhǔn) 在加工空心軸的內(nèi)孔時(shí)，（例如：機(jī)床上莫氏錐度的內(nèi)孔加工），不能采用中心孔作為定位基準(zhǔn)，可用軸的兩外圓表面作為定位基準(zhǔn)。當(dāng)工件是機(jī)床主軸時(shí)，常以兩支撐軸頸（裝配基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)，可保證錐孔相對(duì)支撐軸頸的同軸度要求，消除基準(zhǔn)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(zhǔn) 在加工空心軸的外圓表面時(shí)，往往還采用代中心孔的錐堵或錐套心軸作為定位基準(zhǔn)。

錐堵或錐套心軸應(yīng)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(zhǔn)，又是空心軸外圓精加工的基準(zhǔn)。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(yīng)盡量減少錐堵的安裝此書，減少重復(fù)安裝誤差。實(shí)際生產(chǎn)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