零件制造的工艺过程

一、几个概念

1、生产过程：从原材料或半成品到成品制造出来的各有关劳动过程的总和称为工厂的生产过程。
一台产品的生产过程包括的内容有：
    1）原材料（或半成品、元器件、标准件、工具、工装、设备）的购置、运输、检验、保管；
    2）生产准备工作：如编制工艺文件，专用工装及设备的设计与制造等；
    3）毛坯制造；
    4）零件的机械加工及热处理；
    5）产品装配与调试、性能试验以及产品的包装、发运等工作。 　
提示：
    生产过程往往由许多工厂或工厂的许多车间联合完成，这有利于专业化生产，提高生产率、保证产品质量、降低生产成本。
 
2、工艺过程：在生产过程中凡直接改变生产对象的尺寸、形状、性能(包括物理性能、化学性能、机械性能等)以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程。
    工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺过程，本门课程只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程；铸造、锻造、冲压、焊接、热处理等工艺过程是《材料成型技术》课程的研究对象。

二、机械加工工艺过程

(一) 定义：用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和机械性能等，使之变为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程，又称工艺路线或工艺流程。

(二)机械加工工艺过程的组成

机械加工工艺过程由若干个按一定顺序排列的工序组成。

 

机加工工艺过程组成

 

阶梯轴加工工艺过程

例如：上图中的第1道工序，若对工件的两端连续进行车端面、钻中心孔，就需要两次安装（分别进行加工），每次安装有两个工步（车端面和钻中心孔）。nextpage

cript style="CURSOR: hand; COLOR: blue" onclick="showp(content4,img4);" align=middle width=58>工序    指一个（或一组）工人在一个工作地点（如一台机床或一个钳工台），对一个（或同时对几个）工件连续完成的那部分工艺过程，称为工序。

    它包括在这个工件上连续进行的直到转向加工下一个工件为止的全部动作。    区分工序的主要依据是：工作地点固定和工作连续。

    工序是组成工艺过程的基本单元，也是制定生产计划、进行经济核算的基本单元。工序又可细分为安装、工位、工步、走刀等组成部分。

cript style="CURSOR: hand; COLOR: blue" onclick="showp(content5,img5);" align=middle width=58>安装    工件加工前，使其在机床或夹具中相对刀具占据正确位置并给予固定的过程，称为装夹。（装夹包括定位和夹紧两过程） 

     安装是指工件通过一次装夹后所完成的那一部分工序。

cript style="CURSOR: hand; COLOR: blue" onclick="showp(content6,img6);" align=middle width=58>工位    工位是指在一次装夹中，工件在机床上所占的每个位置上所完成那一部分工序。

    图为在三轴钻床上利用回转工作台，按四个工位连续完成每个工件的装夹、钻孔、扩孔和铰孔。

    采用多工位加工，可提高生产率和保证被加工表面的相互位置精度。

cript style="CURSOR: hand; COLOR: blue" onclick="showp(content7,img7);" align=middle width=58>工步    当加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的那部分工序，称为工步。工步是构成工序的基本单元。
    为了提高生产率，常常用几把刀具同时加工几个表面，这样的工步称为复合工步，如右图所示。走刀   走刀（又称工作行程）是指刀具相对工件加工表面进行一次切削所完成的那部分工作。每个工步可包括一次走刀或几次走刀。

 

多工位连续加工

不同生产类型的阶梯轴加工工艺过程分析nextpage

三、机械加工工艺过程与生产类型

    不同的生产类型，其生产过程和生产组织、车间的机床布置、毛坯的制造方法、采用的工艺装备、加工方法以及工人的熟练程度等都有很大的不同，因此在制定工艺路线时必须明确该产品的生产类型。（不同生产类型的加工工艺过程举例见上面）。

1、生产纲领： 指包括备品、备件在内的该产品的年产量。产品的年生产纲领就是产品的年生产量。
零件的年生产纲领由下式计算：
　 　
     N=Qn(1+a)(1+b)

式中：N：零件的生产纲领（件/年）；
           Q:产品的年产量（台/年）；
      n:单台产品该零件的数量（件/年）；
      a:备品率，以百分数计；
      b:废品率，以百分数计。

2、生产类型： 根据生产纲领的大小，生产可分为三种类型：

1）单件生产： 定义：单个的生产不同结构和不同尺寸的产品。 特点：是产品的种类繁多。
2）成批生产： 定义：一年中分批、分期地制造同一产品。 特点：生产品种较多，每种品种均有一定数量，各种产品分批、分期轮番进行生产。
小批生产： 生产特点与单件生产基本相同。
中批生产： 生产特点介于小批生产和大批生产之间。
大批生产： 生产特点与大量生产相同。
3）大量生产： 定义：全年中重复制造同一产品。 特点：产品品种少、产量大，长期重复进行同一产品的加工。

 各种生产类型的规范见下表：

normal align=center>生产类型

normal align=center>零件的年生产纲领（件/年）

重型机械

中型机械

小型机械

 单件生产

<5件

<20件

<100件

成
批
生
产

小批生产

5---100件

20---200件

100---200件

中批生产

100-300件

200-500件

500-5000件

大批生产

300-1000件

500-5000件

5000-50000件

 大量生产

>1000件

>5000件

>50000件

各种生产类型工艺过程的主要特点见下表：

表5.2  各种生产类型工艺过程的主要特点

工艺过程特点

生产类型

单件生产

成批生产

大批量生产

工件的互换性

一般是配对制造，没有互换性，广泛用钳工修配大部分有互换性，少数用钳工修配全部有互换性。某些精度较高的配合件用分组选择装配法

毛坯的制造方法

及加工余量

铸件用木模手工造型；锻件用自由锻。毛坯精度低，加工余量大部分铸件用金属模；部分锻件用模锻。毛坯精度中等，加工余量中等。铸件广泛采用金属模机器造型，锻件广泛采用模锻，以及其他高生产率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小。

机床设备

通用机床。或数控机床，或加工中心。数控机床加工中心或柔性制造单元。设备条件不够时，也采用部分通用机床、部分专用机床。专用生产线、自动生产线、柔性制造生产线或数控机床。

夹具

多用标准附件，极少采用夹具，靠划线及试切法达到精度要求。广泛采用夹具或组合夹具，部分靠加工中心一次安装。广泛采用高生产率夹具，靠夹具及调整法达到精度要求。

刀具与量具

采用通用刀具和万能量具。可以采用专用刀具及专用量具或三座标测量机。广泛采用高生产率刀具和量具，或采用统计分析法保证质量。

对工人的要求

需要技术熟练的工人。需要一定熟练程度的工人和编程技术人员。对操作工人的技术要求较低，对生产线维护人员要求有高的素质。

工艺规程

有简单的工艺路线卡。有工艺规程，对关键零件有详细的工艺规程。有详细的工艺规程。