第一章  机械加工过程与工艺规程
第一节  基本概念
制订机械加工工艺是机械制造企业工艺技术人员的一项主要工作内容。机械加工工艺规程的制订与生产实际有着密切的联系，它要求工艺规程制订者具有一定的生产实践知识和专业基础知识。
在实际生产中，由于零件的结构形状、几何精度、技术条件和生产数量等要求不同，一个零件往往要经过一定的加工过程才能将其由图样变成成品零件。因此，机械加工工艺人员必须从工厂现有的生产条件和零件的生产数量出发，根据零件的具体要求，在保证加工质量、提高生产效率和降低生产成本的前提下，对零件上的各加工表面选择适宜的加工方法，合理地安排加工顺序，科学地拟定加工工艺过程，才能获得合格的机械零件。下面是在确定零件加工过程时应掌握的一些基本概念。
一  生产过程与工艺过程
    1．生产过程和工艺过程的概念
机械产品的生产过程是指将原材料转变为成品的所有劳动过程。这里所指的成品可以是一台机器、一个部件，也可以是某种零件。对于机器制造而言，生产过程包括：
⑴ 原材料、半成品和成品的运输和保存；
⑵ 生产和技术准备工作，如产品的开发和设计、工艺及工艺装备的设计与制造、各种生产资料的准备以及生产组织；
⑶ 毛坯制造和处理；
⑷ 零件的机械加工、热处理及其它表面处理；
⑸ 部件或产品的装配、检验、调试、油漆和包装等。
由上可知，机械产品的生产过程是相当复杂的。它通过的整个路线称为工艺路线。
    工艺过程是指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为半成品或成品的过程。它是生产过程的一部分。工艺过程可分为毛坯制造、机械加工、热处理和装配等工艺过程。  
机械加工工艺过程是指用机械加工的方法直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之成为零件或部件的那部分生产过程，它包括机械加工工艺过程和机器装配工艺过程。本书所称工艺过程均指机械加工工艺过程，以下简称为工艺过程。
    2． 工艺过程的组成  
在机械加工工艺过程中，针对零件的结构特点和技术要求，要采用不同的加工方法和装备，按照一定的顺序集资进行加工，才能完成由毛坯到零件的过程。组成机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序又由安装、工位、工步和走刀等组成。    
⑴ 工序  一个或一组工人，在一个工作地点对同一个或同时对几个工件进行加工所连续完成的那部分工艺过程，称之为工序。由定义可知，判别是否为同一工序的主要依据是：工作地点是否变动和加工是否连续。
生产规模不同，加工条件不同，其工艺过程及工序的划分也不同。图1-1所示的阶梯轴，根据加工是否连续和变换机床的情况，小批量生产时，可划分为表1-1所示的三道工序；大批大量生产时，则可划分为表1-2所示的五道工序；单件生产时，甚至可以划分为表1-3所示的两道工序。
（沿用吴拓主编《机械制造工程》（第2版）机械工业出版社2005年9月图3-1）
图1-1  阶梯轴		表1-1  小批量生产的工艺过程                     表1-2  大批大量生产的工艺过程
工序号	工 序 内 容	 备			工 序 内 容	 备		1		车床		1	铣端面，钻中心孔	中心孔机床						2	车大端外圆及倒角	车床		2	车大端外圆及倒角；车小端外圆及倒角	车床		3	车小端外圆及倒角	车床						4	铣键槽	立式铣床		3	铣键槽；去毛刺	铣床		5	去毛刺	钳工		
表1-3  单件生产的工艺过程
工序号	工  序  内  容	设 备		1	车一端面，钻中心孔；车另一端面，钻中心孔；车大端外圆及倒角；车小端外圆及倒角	车床		2	铣键槽；去毛刺	铣床		⑵ 安装  在加工前,应先使工件在机床上或夹具中占有正确的位置，这一过程称为定位；工件定位后，将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧；将工件在机床或夹具中每定位、夹紧一次所完成的那一部分工序内容称为安装。一道工序中，工件可能被安装一次或多次。
    ⑶ 工位  为了完成一定的工序内容，一次安装工件后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。为了减少由于多次安装带来的误差和时间损失，加工中常采用回转工作台、回转夹具或移动夹具，使工件在一次安装中，先后处于几个不同的位置进行加工，称为多工位加工。图1-2所示为一利用回转工作台，在一次安装中依次完成装卸工件、钻孔、扩孔、铰孔四个工位加工的例子。采用多工位加加工方法，既可以减少安装次数，提高加工精度，并减轻工人的劳动强度；又可以使各工位的加工与工件的装卸同时进行，提高劳动生产率。
图1-2  多工位加工		⑷ 工步  工序又可分成若干工步。加工表面不变、切削刀具不变、切削用量中的进给量和切削速度基本保持不变的情况下所连续完成的那部分工序内容，称为工步。以上三个不变因素中只要有一个因素改变，即成为新的工步。一道工序包括一个或几个工步。
为简化工艺文件，对于那些连续进行的几个相同的工步，通常可看作一个工步。为了提高生产率，常将几个待加工表面用几把刀具同时加工，这种由刀具合并起来的工步，称为复合工步，如图1-3所示。图1-4所示为立轴转塔车床回转刀架一次转位完成的工位内容应属于一个工步。复合工步在工艺规程中也写作一个工步。
（沿用吴拓主编《机械制造工程》（第2版）机械工业出版社2005年9月图3-2）
图1-3  复合工步		
图1-4  立轴转塔车床回转刀架		⑸ 走刀  在一个工步中，若需切去的金属层很厚，则可分为几次切削。则每进行一次切削就是一次走刀。一个工步可以包括一次或几次走刀。
    二、生产纲领和生产类型
1．生产纲领
生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划期通常为1年，所以生产纲领也称为年产量。
对于零件而言，产品的产量除了制造机器所需要的数量之外，还要包括一定的备品和废品，因此零件的生产纲领应按下式计算：
                          N＝Qn（1十a％）（1十b％）                  （1-1）
式中   N——零件的年产量（件/年）；
       Q——产品的年产量（台/年）；
       n——每台产品中该零件的数量（件/台）；
a％——该零件的备品率；
b％——该零件的废品率。
2．生产类型
生产类型是指企业生产专业化程度的分类。人们按照产品的生产纲领、投入生产的批量，可将生产分为：单件生产、批量生产和大量生产三种类型。
⑴ 单件生产  单个生产不同结构和尺寸的产品，很少重复甚至不重复，这种生产称为单件生产。如新产品试制、维修车间的配件制造和重型机械制造等都属此种生产类型。其特点是：生产的产品种类较多，而同一产品的产量很小，工作地点的加工对象经常改变。
⑵ 大量生产  同一产品的生产数量很大，大多数工作地点经常按一定节奏重复进行某一零件的某一工序的加工，这种生产称为大量生产。如自行车制造和一些链条厂、轴承厂等专业化生产即属此种生产类型。其特点是：同一产品的产量大，工作地点较少改变，加工过程重复。
⑶ 批量生产  一年中分批轮流制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地点的加工对象周期性地重复，这种生产称为成批生产。如一些通用机械厂、某些农业机械厂、陶瓷机械厂、造纸机
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