【正文】 第一章 機械加工過程與工藝規(guī)程第一節(jié) 基本概念制訂機械加工工藝是機械制造企業(yè)工藝技術(shù)人員的一項主要工作內(nèi)容。機械加工工藝規(guī)程的制訂與生產(chǎn)實際有著密切的聯(lián)系，它要求工藝規(guī)程制訂者具有一定的生產(chǎn)實踐知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識。在實際生產(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，一個零件往往要經(jīng)過一定的加工過程才能將其由圖樣變成成品零件。因此，機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，科學地擬定加工工藝過程，才能獲得合格的機械零件。下面是在確定零件加工過程時應(yīng)掌握的一些基本概念。一 生產(chǎn)過程與工藝過程 1．生產(chǎn)過程和工藝過程的概念機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返乃袆趧舆^程。這里所指的成品可以是一臺機器、一個部件，也可以是某種零件。對于機器制造而言，生產(chǎn)過程包括：⑴ 原材料、半成品和成品的運輸和保存；⑵ 生產(chǎn)和技術(shù)準備工作，如產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計、工藝及工藝裝備的設(shè)計與制造、各種生產(chǎn)資料的準備以及生產(chǎn)組織；⑶ 毛坯制造和處理；⑷ 零件的機械加工、熱處理及其它表面處理；⑸ 部件或產(chǎn)品的裝配、檢驗、調(diào)試、油漆和包裝等。由上可知，機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是相當復雜的。它通過的整個路線稱為工藝路線。 工藝過程是指改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為半成品或成品的過程。它是生產(chǎn)過程的一部分。工藝過程可分為毛坯制造、機械加工、熱處理和裝配等工藝過程。 機械加工工藝過程是指用機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)過程，它包括機械加工工藝過程和機器裝配工藝過程。本書所稱工藝過程均指機械加工工藝過程，以下簡稱為工藝過程。 2． 工藝過程的組成 在機械加工工藝過程中，針對零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(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行加工，才能完成由毛坯到零件的過程。組成機械加工工藝過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 一個或一組工人，在一個工作地點對同一個或同時對幾個工件進行加工所連續(xù)完成的那部分工藝過程，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：工作地點是否變動和加工是否連續(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)和變換機床的情況，小批量生產(chǎn)時，可劃分為表11所示的三道工序；大批大量生產(chǎn)時，則可劃分為表12所示的五道工序；單件生產(chǎn)時，甚至可以劃分為表13所示的兩道工序。（沿用吳拓主編《機械制造工程》（第2版）機械工業(yè)出版社2005年9月圖31）圖11 階梯軸表11 小批量生產(chǎn)的工藝過程 表12 大批大量生產(chǎn)的工藝過程工序號工 序 內(nèi) 容設(shè) 備工序號工 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)的工藝過程工序號工 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)先使工件在機床上或夾具中占有正確的位置，這一過程稱為定位；工件定位后，將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作稱為夾緊；將工件在機床或夾具中每定位、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)備的可動部分一起相對刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個位置稱為工位。為了減少由于多次安裝帶來的誤差和時間損失，加工中常采用回轉(zhuǎn)工作臺、回轉(zhuǎn)夾具或移動夾具，使工件在一次安裝中，先后處于幾個不同的位置進行加工，稱為多工位加工。圖12所示為一利用回轉(zhuǎn)工作臺，在一次安裝中依次完成裝卸工件、鉆孔、擴孔、鉸孔四個工位加工的例子。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，并減輕工人的勞動強度；又可以使各工位的加工與工件的裝卸同時進行，提高勞動生產(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。以上三個不變因素中只要有一個因素改變，即成為新的工步。一道工序包括一個或幾個工步。為簡化工藝文件，對于那些連續(xù)進行的幾個相同的工步，通?？煽醋饕粋€工步。為了提高生產(chǎn)率，常將幾個待加工表面用幾把刀具同時加工，這種由刀具合并起來的工步，稱為復合工步，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)屬于一個工步。復合工步在工藝規(guī)程中也寫作一個工步。（沿用吳拓主編《機械制造工程》（第2版）機械工業(yè)出版社2005年9月圖32）圖13 復合工步圖14 立軸轉(zhuǎn)塔車床回轉(zhuǎn)刀架⑸ 走刀 在一個工步中，若需切去的金屬層很厚，則可分為幾次切削。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)在計劃期內(nèi)應(yīng)當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。計劃期通常為1年，所以生產(chǎn)綱領(lǐng)也稱為年產(chǎn)量。對于零件而言，產(chǎn)品的產(chǎn)量除了制造機器所需要的數(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/年）； n——每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺）；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：單件生產(chǎn)、批量生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種類型。⑴ 單件生產(chǎn) 單個生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)和尺寸的產(chǎn)品，很少重復甚至不重復，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械制造等都屬此種生產(chǎn)類型。其特點是：生產(chǎn)的產(chǎn)品種類較多，而同一產(chǎn)品的產(chǎn)量很小，工作地點的加工對象經(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)工作地點經(jīng)常按一定節(jié)奏重復進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。其特點是：同一產(chǎn)品的產(chǎn)量大，工作地點較少改變，加工過程重復。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，工作地點的加工對象周期性地重復，這種生產(chǎn)稱為成批生產(chǎn)。如一些通用機械廠、某些農(nóng)業(yè)機械廠、陶瓷機械廠、造紙機械廠、煙草機械廠等的生產(chǎn)即屬這種生產(chǎn)類型。其特點是：產(chǎn)品的種類較少，有一定的生產(chǎn)數(shù)量，加工對象周期性地改變，加工過程周期性地重復。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/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)類型的工藝特點工藝特點單 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器造型，鍛件用模鍛零件互換性無需互換、互配零件可成對制造，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，采用分組裝配機床設(shè)備及其布置采用通用機床；按機床類別和規(guī)格采用“機群式”排列部分采用通用機床，部分專用機床；按零件加工分“工段”排列廣泛采用生產(chǎn)率高的專用機床和自動機床；按流水線形式排列夾具很少用專用夾具，由劃線和試切法達到設(shè)計要求廣泛采用專用夾具，部分用劃線法進行加工廣泛用專用夾具，用調(diào)整法達到精度要求刀具和量具采用通用刀具和萬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)工人對機床調(diào)整工人技術(shù)要求高，對機床操作工人技術(shù)要求低對工藝文件的要求只有簡單的工藝過程卡有詳細的工藝過程卡或工藝卡，零件的關(guān)鍵工序有詳細的工序卡有工藝過程卡、工藝卡和工序卡等詳細的工藝文件第二節(jié) 機械加工工藝規(guī)程概述一、機械加工工藝規(guī)程的概念機械加工工藝規(guī)程是將產(chǎn)品或零部件的制造工藝過程和操作方法按一定格式固定下來的技術(shù)文件。它是在具體生產(chǎn)條件下，本著最合理、最經(jīng)濟的原則編制而成的，經(jīng)審批后用來指導生產(chǎn)的法規(guī)性文件。機械加工工藝規(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、工時定額等。二、機械加工工藝規(guī)程的作用機械加工工藝規(guī)程是機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)。工廠進行新產(chǎn)品試制或產(chǎn)品投產(chǎn)時，必須按照工藝規(guī)程提供的數(shù)據(jù)進行技術(shù)準備和生產(chǎn)準備，以便合理編制生產(chǎn)計劃，合理調(diào)度原材料、毛坯和設(shè)備，及時設(shè)計制造工藝裝備，科學地進行經(jīng)濟核算和技術(shù)考核。2）它是指導生產(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)實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，依據(jù)科學的理論和必要的工藝實驗后制訂的，它反映了加工過程中的客觀規(guī)律，工人必須按照工藝規(guī)程進行生產(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）它是進行技術(shù)交流，開展技術(shù)革新的基本資料。典型和標準的工藝規(guī)程能縮短生產(chǎn)的準備時間，提高經(jīng)濟效益。先進的工藝規(guī)程必須廣泛吸取合理化建議，不斷交流工作經(jīng)驗，才能適應(yīng)科學技術(shù)的不斷發(fā)展。工藝規(guī)程則是開展技術(shù)革新和技術(shù)交流必不可少的技術(shù)語言和基本資料。三、機械加工工藝規(guī)程的類型根據(jù)原機械電子工業(yè)部指導性技術(shù)文件JB/《工藝管理導則 工藝規(guī)程設(shè)計》中規(guī)定，工藝規(guī)程的類型有：⑴ 專用工藝規(guī)程——針對每一個產(chǎn)品和零件所設(shè)計的工藝規(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，針對每一組零件所設(shè)計的通用工藝規(guī)程；3）標準工藝規(guī)程——已納入國家標準或工廠標準的工藝規(guī)程。為了適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要，加強科學管理和便于交流，原機械電子工業(yè)部還制訂了指導性技術(shù)文件JB/—88《工藝規(guī)程格式》，按照規(guī)定，屬于機械加工工藝規(guī)程的有：1）機械加工工藝過程卡片：主要列出零件加工所經(jīng)過的整個工藝路線、以及工裝設(shè)備和工時等內(nèi)容，多作為生產(chǎn)管理使用；2）機械加工工序卡片：用來具體指導工人操作的一種最詳細的工藝文件，卡片上要畫出工序簡圖，注明該工序的加工表面及應(yīng)達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）標準零件或典型零件工藝過程卡片；4）單軸自動車床調(diào)整卡片；5）多軸自動車床調(diào)整卡片；6）機械加工工序操作指導卡片；7）檢驗卡片等。屬于裝配工藝規(guī)程的有：1）工藝過程卡片；2）工序卡片。最常用的機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片的格式如表1118所示。（沿用吳拓主編《機械制造工程》（第2版）機械工業(yè)出版社2005年9月表36）表16 機械加工工藝過程卡（沿用吳拓主編《機械制造工程》（第2版）機械工業(yè)出版社2005年9月表37）表17 機械加工工藝卡（沿用吳拓主編《機械制造工程》（第2版）機械工業(yè)出版社2005年9月表38）表18 機械加工工序卡 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，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）保證良好的勞動條件，提高勞動生產(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)盡可能采用國內(nèi)外先進工藝技術(shù)。由于工藝規(guī)程是直接指導生產(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、符號、編碼、計量單位等都必須符合相關(guān)標準。2．制訂工藝規(guī)程的主要依據(jù)制訂工藝規(guī)程時，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準等；4）產(chǎn)品