【正文】 第一章 機(jī)械加工過(guò)程與工藝規(guī)程第一節(jié) 基本概念制訂機(jī)械加工工藝是機(jī)械制造企業(yè)工藝技術(shù)人員的一項(xiàng)主要工作內(nèi)容。機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂與生產(chǎn)實(shí)際有著密切的聯(lián)系，它要求工藝規(guī)程制訂者具有一定的生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于零件的結(jié)構(gòu)形狀、幾何精度、技術(shù)條件和生產(chǎn)數(shù)量等要求不同，一個(gè)零件往往要經(jīng)過(guò)一定的加工過(guò)程才能將其由圖樣變成成品零件。因此，機(jī)械加工工藝人員必須從工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件和零件的生產(chǎn)數(shù)量出發(fā)，根據(jù)零件的具體要求，在保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本的前提下，對(duì)零件上的各加工表面選擇適宜的加工方法，合理地安排加工順序，科學(xué)地?cái)M定加工工藝過(guò)程，才能獲得合格的機(jī)械零件。下面是在確定零件加工過(guò)程時(shí)應(yīng)掌握的一些基本概念。一 生產(chǎn)過(guò)程與工藝過(guò)程 1．生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程的概念機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返乃袆趧?dòng)過(guò)程。這里所指的成品可以是一臺(tái)機(jī)器、一個(gè)部件，也可以是某種零件。對(duì)于機(jī)器制造而言，生產(chǎn)過(guò)程包括：⑴ 原材料、半成品和成品的運(yùn)輸和保存；⑵ 生產(chǎn)和技術(shù)準(zhǔn)備工作，如產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)、工藝及工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造、各種生產(chǎn)資料的準(zhǔn)備以及生產(chǎn)組織；⑶ 毛坯制造和處理；⑷ 零件的機(jī)械加工、熱處理及其它表面處理；⑸ 部件或產(chǎn)品的裝配、檢驗(yàn)、調(diào)試、油漆和包裝等。由上可知，機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程是相當(dāng)復(fù)雜的。它通過(guò)的整個(gè)路線稱為工藝路線。 工藝過(guò)程是指改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為半成品或成品的過(guò)程。它是生產(chǎn)過(guò)程的一部分。工藝過(guò)程可分為毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理和裝配等工藝過(guò)程。 機(jī)械加工工藝過(guò)程是指用機(jī)械加工的方法直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使之成為零件或部件的那部分生產(chǎn)過(guò)程，它包括機(jī)械加工工藝過(guò)程和機(jī)器裝配工藝過(guò)程。本書所稱工藝過(guò)程均指機(jī)械加工工藝過(guò)程，以下簡(jiǎn)稱為工藝過(guò)程。 2． 工藝過(guò)程的組成 在機(jī)械加工工藝過(guò)程中，針對(duì)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求，要采用不同的加工方法和裝備，按照一定的順序集資進(jìn)行加工，才能完成由毛坯到零件的過(guò)程。組成機(jī)械加工工藝過(guò)程的基本單元是工序。工序又由安裝、工位、工步和走刀等組成。 ⑴ 工序 一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地點(diǎn)對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件進(jìn)行加工所連續(xù)完成的那部分工藝過(guò)程，稱之為工序。由定義可知，判別是否為同一工序的主要依據(jù)是：工作地點(diǎn)是否變動(dòng)和加工是否連續(xù)。生產(chǎn)規(guī)模不同，加工條件不同，其工藝過(guò)程及工序的劃分也不同。圖11所示的階梯軸，根據(jù)加工是否連續(xù)和變換機(jī)床的情況，小批量生產(chǎn)時(shí)，可劃分為表11所示的三道工序；大批大量生產(chǎn)時(shí)，則可劃分為表12所示的五道工序；單件生產(chǎn)時(shí)，甚至可以劃分為表13所示的兩道工序。（沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》（第2版）機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖31）圖11 階梯軸表11 小批量生產(chǎn)的工藝過(guò)程 表12 大批大量生產(chǎn)的工藝過(guò)程工序號(hào)工 序 內(nèi) 容設(shè) 備工序號(hào)工 序 內(nèi) 容設(shè) 備1車一端面，鉆中心孔；調(diào)頭車另一端面，鉆中心孔車床1銑端面，鉆中心孔中心孔機(jī)床2車大端外圓及倒角車床2車大端外圓及倒角；車小端外圓及倒角車床3車小端外圓及倒角車床4銑鍵槽立式銑床3銑鍵槽；去毛刺銑床5去毛刺鉗工表13 單件生產(chǎn)的工藝過(guò)程工序號(hào)工 序 內(nèi) 容設(shè) 備1車一端面，鉆中心孔；車另一端面，鉆中心孔；車大端外圓及倒角；車小端外圓及倒角車床2銑鍵槽；去毛刺銑床⑵ 安裝 在加工前,應(yīng)先使工件在機(jī)床上或夾具中占有正確的位置，這一過(guò)程稱為定位；工件定位后，將其固定，使其在加工過(guò)程中保持定位位置不變的操作稱為夾緊；將工件在機(jī)床或夾具中每定位、夾緊一次所完成的那一部分工序內(nèi)容稱為安裝。一道工序中，工件可能被安裝一次或多次。 ⑶ 工位 為了完成一定的工序內(nèi)容，一次安裝工件后，工件與夾具或設(shè)備的可動(dòng)部分一起相對(duì)刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個(gè)位置稱為工位。為了減少由于多次安裝帶來(lái)的誤差和時(shí)間損失，加工中常采用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)夾具或移動(dòng)夾具，使工件在一次安裝中，先后處于幾個(gè)不同的位置進(jìn)行加工，稱為多工位加工。圖12所示為一利用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，在一次安裝中依次完成裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔四個(gè)工位加工的例子。采用多工位加加工方法，既可以減少安裝次數(shù)，提高加工精度，并減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；又可以使各工位的加工與工件的裝卸同時(shí)進(jìn)行，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。圖12 多工位加工⑷ 工步 工序又可分成若干工步。加工表面不變、切削刀具不變、切削用量中的進(jìn)給量和切削速度基本保持不變的情況下所連續(xù)完成的那部分工序內(nèi)容，稱為工步。以上三個(gè)不變因素中只要有一個(gè)因素改變，即成為新的工步。一道工序包括一個(gè)或幾個(gè)工步。為簡(jiǎn)化工藝文件，對(duì)于那些連續(xù)進(jìn)行的幾個(gè)相同的工步，通?？煽醋饕粋€(gè)工步。為了提高生產(chǎn)率，常將幾個(gè)待加工表面用幾把刀具同時(shí)加工，這種由刀具合并起來(lái)的工步，稱為復(fù)合工步，如圖13所示。圖14所示為立軸轉(zhuǎn)塔車床回轉(zhuǎn)刀架一次轉(zhuǎn)位完成的工位內(nèi)容應(yīng)屬于一個(gè)工步。復(fù)合工步在工藝規(guī)程中也寫作一個(gè)工步。（沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》（第2版）機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖32）圖13 復(fù)合工步圖14 立軸轉(zhuǎn)塔車床回轉(zhuǎn)刀架⑸ 走刀 在一個(gè)工步中，若需切去的金屬層很厚，則可分為幾次切削。則每進(jìn)行一次切削就是一次走刀。一個(gè)工步可以包括一次或幾次走刀。 二、生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型1．生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。計(jì)劃期通常為1年，所以生產(chǎn)綱領(lǐng)也稱為年產(chǎn)量。對(duì)于零件而言，產(chǎn)品的產(chǎn)量除了制造機(jī)器所需要的數(shù)量之外，還要包括一定的備品和廢品，因此零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)應(yīng)按下式計(jì)算： N＝Qn（1十a(chǎn)％）（1十b％） （11）式中 N——零件的年產(chǎn)量（件/年）； Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺(tái)/年）； n——每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺(tái)）；a％——該零件的備品率；b％——該零件的廢品率。2．生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型是指企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。人們按照產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)、投入生產(chǎn)的批量，可將生產(chǎn)分為：?jiǎn)渭a(chǎn)、批量生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種類型。⑴ 單件生產(chǎn) 單個(gè)生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)和尺寸的產(chǎn)品，很少重復(fù)甚至不重復(fù)，這種生產(chǎn)稱為單件生產(chǎn)。如新產(chǎn)品試制、維修車間的配件制造和重型機(jī)械制造等都屬此種生產(chǎn)類型。其特點(diǎn)是：生產(chǎn)的產(chǎn)品種類較多，而同一產(chǎn)品的產(chǎn)量很小，工作地點(diǎn)的加工對(duì)象經(jīng)常改變。⑵ 大量生產(chǎn) 同一產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點(diǎn)經(jīng)常按一定節(jié)奏重復(fù)進(jìn)行某一零件的某一工序的加工，這種生產(chǎn)稱為大量生產(chǎn)。如自行車制造和一些鏈條廠、軸承廠等專業(yè)化生產(chǎn)即屬此種生產(chǎn)類型。其特點(diǎn)是：同一產(chǎn)品的產(chǎn)量大，工作地點(diǎn)較少改變，加工過(guò)程重復(fù)。⑶ 批量生產(chǎn) 一年中分批輪流制造幾種不同的產(chǎn)品，每種產(chǎn)品均有一定的數(shù)量，工作地點(diǎn)的加工對(duì)象周期性地重復(fù)，這種生產(chǎn)稱為成批生產(chǎn)。如一些通用機(jī)械廠、某些農(nóng)業(yè)機(jī)械廠、陶瓷機(jī)械廠、造紙機(jī)械廠、煙草機(jī)械廠等的生產(chǎn)即屬這種生產(chǎn)類型。其特點(diǎn)是：產(chǎn)品的種類較少，有一定的生產(chǎn)數(shù)量，加工對(duì)象周期性地改變，加工過(guò)程周期性地重復(fù)。同一產(chǎn)品（或零件）每批投入生產(chǎn)的數(shù)量稱為批量。根據(jù)批量的大小又可分為大批量生產(chǎn)、中批量生產(chǎn)和小批量生產(chǎn)。小批量生產(chǎn)的工藝特征接近單件生產(chǎn)，大批量生產(chǎn)的工藝特征接近大量生產(chǎn)。根據(jù)前面公式計(jì)算的零件生產(chǎn)綱領(lǐng)，參考表14即可確定生產(chǎn)類型。不同生產(chǎn)類型的制造工藝有不同特征，各種生產(chǎn)類型的工藝特征見(jiàn)表15。表14 生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系生產(chǎn)類型生 產(chǎn) 綱 領(lǐng) （件/年或臺(tái)/年)重型（30kg以上）中型（4~30kg）輕型（4kg以下）單件生產(chǎn)5以下10以下l00以下批量生產(chǎn)小批量生產(chǎn)5~10010~200100~500中批量生產(chǎn)100~300200~500500~5000大批量生產(chǎn)300~1000500~50005000~50000大量生產(chǎn)1000以上5000以上50000以上表15 各種生產(chǎn)類型的工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn)單 件 生 產(chǎn)批 量 生 產(chǎn)大 量 生 產(chǎn)毛坯的制造方法鑄件用木模手工造型，鍛件用自由鍛鑄件用金屬模造型，部分鍛件用模鍛鑄件廣泛用金屬模機(jī)器造型，鍛件用模鍛零件互換性無(wú)需互換、互配零件可成對(duì)制造，廣泛用修配法裝配大部分零件有互換性，少數(shù)用修配法裝配全部零件有互換性，某些要求精度高的配合，采用分組裝配機(jī)床設(shè)備及其布置采用通用機(jī)床；按機(jī)床類別和規(guī)格采用“機(jī)群式”排列部分采用通用機(jī)床，部分專用機(jī)床；按零件加工分“工段”排列廣泛采用生產(chǎn)率高的專用機(jī)床和自動(dòng)機(jī)床；按流水線形式排列夾具很少用專用夾具，由劃線和試切法達(dá)到設(shè)計(jì)要求廣泛采用專用夾具，部分用劃線法進(jìn)行加工廣泛用專用夾具，用調(diào)整法達(dá)到精度要求刀具和量具采用通用刀具和萬(wàn)能量具較多采用專用刀具和專用量具廣泛采用高生產(chǎn)率的刀具和量具對(duì)技術(shù)工人要求需要技術(shù)熟練的工人各工種需要一定熟練程度的技術(shù)工人對(duì)機(jī)床調(diào)整工人技術(shù)要求高，對(duì)機(jī)床操作工人技術(shù)要求低對(duì)工藝文件的要求只有簡(jiǎn)單的工藝過(guò)程卡有詳細(xì)的工藝過(guò)程卡或工藝卡，零件的關(guān)鍵工序有詳細(xì)的工序卡有工藝過(guò)程卡、工藝卡和工序卡等詳細(xì)的工藝文件第二節(jié) 機(jī)械加工工藝規(guī)程概述一、機(jī)械加工工藝規(guī)程的概念機(jī)械加工工藝規(guī)程是將產(chǎn)品或零部件的制造工藝過(guò)程和操作方法按一定格式固定下來(lái)的技術(shù)文件。它是在具體生產(chǎn)條件下，本著最合理、最經(jīng)濟(jì)的原則編制而成的，經(jīng)審批后用來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)的法規(guī)性文件。機(jī)械加工工藝規(guī)程包括零件加工工藝流程、加工工序內(nèi)容、切削用量、采用設(shè)備及工藝裝備、工時(shí)定額等。二、機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用機(jī)械加工工藝規(guī)程是機(jī)械制造工廠最主要的技術(shù)文件,是工廠規(guī)章制度的重要組成部分，其作用主要有：1）它是組織和管理生產(chǎn)的基本依據(jù)。工廠進(jìn)行新產(chǎn)品試制或產(chǎn)品投產(chǎn)時(shí)，必須按照工藝規(guī)程提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備和生產(chǎn)準(zhǔn)備，以便合理編制生產(chǎn)計(jì)劃，合理調(diào)度原材料、毛坯和設(shè)備，及時(shí)設(shè)計(jì)制造工藝裝備，科學(xué)地進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算和技術(shù)考核。2）它是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件。工藝規(guī)程是在結(jié)合本廠具體情況，總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，依據(jù)科學(xué)的理論和必要的工藝實(shí)驗(yàn)后制訂的，它反映了加工過(guò)程中的客觀規(guī)律，工人必須按照工藝規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量，才能提高生產(chǎn)效率。3）它是新建和擴(kuò)建工廠的原始資料。根據(jù)工藝規(guī)程，可以確定生產(chǎn)所需的機(jī)械設(shè)備、技術(shù)工人、基建面積以及生產(chǎn)資源等。4）它是進(jìn)行技術(shù)交流，開(kāi)展技術(shù)革新的基本資料。典型和標(biāo)準(zhǔn)的工藝規(guī)程能縮短生產(chǎn)的準(zhǔn)備時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)效益。先進(jìn)的工藝規(guī)程必須廣泛吸取合理化建議，不斷交流工作經(jīng)驗(yàn)，才能適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展。工藝規(guī)程則是開(kāi)展技術(shù)革新和技術(shù)交流必不可少的技術(shù)語(yǔ)言和基本資料。三、機(jī)械加工工藝規(guī)程的類型根據(jù)原機(jī)械電子工業(yè)部指導(dǎo)性技術(shù)文件JB/《工藝管理導(dǎo)則 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)》中規(guī)定，工藝規(guī)程的類型有：⑴ 專用工藝規(guī)程——針對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品和零件所設(shè)計(jì)的工藝規(guī)程；⑵ 通用工藝規(guī)程，它包括：1）典型工藝規(guī)程——為一組結(jié)構(gòu)相似的零部件所設(shè)計(jì)的通用工藝規(guī)程；2）成組工藝規(guī)程——按成組技術(shù)原理將零件分類成組，針對(duì)每一組零件所設(shè)計(jì)的通用工藝規(guī)程；3）標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程——已納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或工廠標(biāo)準(zhǔn)的工藝規(guī)程。為了適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要，加強(qiáng)科學(xué)管理和便于交流，原機(jī)械電子工業(yè)部還制訂了指導(dǎo)性技術(shù)文件JB/—88《工藝規(guī)程格式》，按照規(guī)定，屬于機(jī)械加工工藝規(guī)程的有：1）機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片：主要列出零件加工所經(jīng)過(guò)的整個(gè)工藝路線、以及工裝設(shè)備和工時(shí)等內(nèi)容，多作為生產(chǎn)管理使用；2）機(jī)械加工工序卡片：用來(lái)具體指導(dǎo)工人操作的一種最詳細(xì)的工藝文件，卡片上要畫出工序簡(jiǎn)圖，注明該工序的加工表面及應(yīng)達(dá)到的尺寸精度和粗糙度要求、工件的安裝方式、切削用量、工裝設(shè)備等內(nèi)容；3）標(biāo)準(zhǔn)零件或典型零件工藝過(guò)程卡片；4）單軸自動(dòng)車床調(diào)整卡片；5）多軸自動(dòng)車床調(diào)整卡片；6）機(jī)械加工工序操作指導(dǎo)卡片；7）檢驗(yàn)卡片等。屬于裝配工藝規(guī)程的有：1）工藝過(guò)程卡片；2）工序卡片。最常用的機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和機(jī)械加工工序卡片的格式如表1118所示。（沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》（第2版）機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月表36）表16 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡（沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》（第2版）機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月表37）表17 機(jī)械加工工藝卡（沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》（第2版）機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月表38）表18 機(jī)械加工工序卡 四、制訂工藝規(guī)程的原則和依據(jù)1．制訂工藝規(guī)程的原則 制訂工藝規(guī)程時(shí)，必須遵循以下原則： 1）必須充分利用本企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件； 2）必須可靠地加工出符合圖紙要求的零件，保證產(chǎn)品質(zhì)量； 3）保證良好的勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率； 4）在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能降低消耗、降低成本；5）應(yīng)盡可能采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)工藝技術(shù)。由于工藝規(guī)程是直接指導(dǎo)生產(chǎn)和操作的技術(shù)文件，因此工藝規(guī)程還應(yīng)做到清晰、正確、完整和統(tǒng)一，所用術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、編碼、計(jì)量單位等都必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2．制訂工藝規(guī)程的主要依據(jù)制訂工藝規(guī)程時(shí)，必須依據(jù)如下原始資料：1）產(chǎn)品的裝配圖和零件的工作圖； 2）產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)； 3）本企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，包括毛坯的生產(chǎn)條件或協(xié)作關(guān)系、工藝裝備和專用設(shè)備及其制造能力、工人的技術(shù)水平以及各種工藝資料和標(biāo)準(zhǔn)等；4）產(chǎn)品