第一章制造工艺基本概念

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1、 先了解制造工艺的一些术语，然后逐步树立制造系统的概念，从整体把握制造技术的发展思路。第一节第一节 基本概念基本概念生产过程及工艺过程及组成生产过程及工艺过程及组成 一一.生产过程与工艺过程生产过程与工艺过程(一一)生产过程生产过程在机械制造行业在机械制造行业,是指由原材料转变（制成）成品是指由原材料转变（制成）成品（机器）的全过程。（机器）的全过程。1.1.原材料原材料,半成品半成品,成品成品 的运输与保管；的运输与保管；2.2.生产和技术准备工作生产和技术准备工作 包括包括:工艺设计工艺设计,专用工艺专用工艺装备的设计制造装备的设计制造,材料与工时定额的制订材料与工时定额的制订,生产资料生

2、产资料的准备的准备,生产组织的调整等；生产组织的调整等；3.3.毛坯的制造毛坯的制造 如:铸,锻,冲压,焊接等；4.4.零件加工零件加工,机械加工机械加工,热处理及其他表面热处理热处理及其他表面热处理等；等；5.5.部件和产品的装配；部件和产品的装配；包括包括:装配、调整、检验、试验、油漆、包装、出厂。装配、调整、检验、试验、油漆、包装、出厂。为便于组织生产，机械制造业采用专业化生产，即一种产品的生产是分散在若干个专为便于组织生产，机械制造业采用专业化生产，即一种产品的生产是分散在若干个专业化工厂进行的，最后集中在一个工厂制成完整的机械产品。业化工厂进行的，最后集中在一个工厂制成完整的机械产品

3、。二二.机械加工工艺过程及组成机械加工工艺过程及组成(一一)工艺过程工艺过程是指在生产过程中,改变原材料的形状尺寸、性质和相互位置关系,使之成为成品或半成品的过程。如:毛坯的制造,机械加工等。机械加工工艺过程概念机械加工工艺过程概念在工艺过程中在工艺过程中,采用机械加工的方法采用机械加工的方法,按照一定的顺序按照一定的顺序,逐逐步改变毛坯的尺寸、形状、性质及表面质量步改变毛坯的尺寸、形状、性质及表面质量,使之成使之成为合格零件的过程为合格零件的过程。(二二)机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程是由一系列按顺序排列着的工序机械加工工艺过程是由一系列按顺序排列着的工序组成的

4、，工序又分为组成的，工序又分为安装安装、工位工位、工步工步、行程行程4 4个个组成部分。组成部分。毛坯依次通过这些工序就成为成品。毛坯依次通过这些工序就成为成品。1.1.工序工序由一个或一组工人由一个或一组工人,在一个工作场地在一个工作场地,对一个或多个对一个或多个工件所连续完成的那部分工艺过程。工件所连续完成的那部分工艺过程。划分工序的依据划分工序的依据是工作地点是否变更是工作地点是否变更;加工是否连续。加工是否连续。生产批量较小时的生产批量较小时的机械加工工艺过程机械加工工艺过程工序号工序号 工工 序序 内内 容容 机床机床 1 车端面钻中心孔车端面钻中心孔,粗车各外圆粗车各外圆,半精车半

5、精车 车床车床 各外圆各外圆,切槽切槽,倒角倒角,车螺纹车螺纹 2 磨磨300.0065,35 0.008,45 0.008 磨床磨床 靠磨靠磨50台肩面台肩面 3 检验检验生产批量较大时的机械加工生产批量较大时的机械加工工艺过程工艺过程 工工 序号序号 工工 序序 内内 容容 机床机床 1 两端同时铣端面钻中心孔两端同时铣端面钻中心孔 专用机床专用机床 2 粗车各外圆。粗车各外圆。车床车床 3 半精车各外圆半精车各外圆,切槽切槽,倒角。倒角。多刀车床多刀车床 4 车螺纹。车螺纹。车床车床 5 磨削磨削300.0065,45 0.008 外圆至尺寸要求外圆至尺寸要求,靠磨靠磨50台肩台肩 磨床

6、磨床 面。面。6 磨削磨削35 0.008外圆至尺寸要求。外圆至尺寸要求。磨床磨床 7 检验。检验。2.2.安装安装在工件的加工过程中在工件的加工过程中,需要多次装夹工件需要多次装夹工件,那么那么,每一次装每一次装夹所完成的那部分工艺过程称为夹所完成的那部分工艺过程称为安装安装。确定工件在机床上或夹具中有正确位置的过程为确定工件在机床上或夹具中有正确位置的过程为定位定位；定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作为的操作为夹紧夹紧；将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹装夹。工件在加工

7、中应尽量减少装夹次数，因为多一次装夹，工件在加工中应尽量减少装夹次数，因为多一次装夹，就会增加装夹的时间，还会增加装夹误差。就会增加装夹的时间，还会增加装夹误差。3.3.工位工位 在一次安装过程中在一次安装过程中,工件在机床上每占据一工件在机床上每占据一个工作位置个工作位置,称为称为工位工位。在大批大量生产中。在大批大量生产中,为为了提高生产率了提高生产率,往往采用多工位加工。往往采用多工位加工。减少了装夹次数减少了装夹次数,缩短了辅助时间缩短了辅助时间,不单提高不单提高了生产率，也有利于保证加工精度。常采用各了生产率，也有利于保证加工精度。常采用各种回转工作台、回转夹具或移动夹具，使工件种回

8、转工作台、回转夹具或移动夹具，使工件在一次装夹中，先后处于几个不同的位置进行在一次装夹中，先后处于几个不同的位置进行加工。加工。4.4.工步工步 在一个工序中在一个工序中,加工表面加工表面,刀具，机床转速及进给量都不变刀具，机床转速及进给量都不变,所完所完成的那部分工序（工艺过程）。成的那部分工序（工艺过程）。构成工步的任一因素改变后构成工步的任一因素改变后,一般均变为另一工步。一般均变为另一工步。在工件一次安装中在工件一次安装中,连续进行若干相同工步连续进行若干相同工步,为简化工艺文件为简化工艺文件,可可视为一个复合工步。视为一个复合工步。采用多刀加工若干相同的采用多刀加工若干相同的 表面或

9、不相同的表面表面或不相同的表面 均可可视为一个复合工步。均可可视为一个复合工步。5.5.行程（走刀）行程（走刀）在工步中在工步中,需切除的金属层较厚需切除的金属层较厚,应分几次切削应分几次切削,每一次切削每一次切削,所完成的那部分工艺过程所完成的那部分工艺过程,称为行程。称为行程。为了反映工步中的进给次数和工序卡中相吻合，并能精确计算工步工时。为了反映工步中的进给次数和工序卡中相吻合，并能精确计算工步工时。图1-3 简化相同工步 第二节第二节 制造过程制造过程 生产什么产品，为什么要生产生产什么产品，为什么要生产 需要把产品生产过程的两端向市场延伸到研究产品需要把产品生产过程的两端向市场延伸到

10、研究产品的整个生命周期，即的整个生命周期，即“市场需求市场需求产品开发和设产品开发和设计计产品的生产过程产品的生产过程市场对产品的评价市场对产品的评价 称之为称之为制造过程。制造过程。1.1.制造业为适应由计划经济向市场经济转变的必然制造业为适应由计划经济向市场经济转变的必然响应，是现代制造技术所必须的条件；响应，是现代制造技术所必须的条件；2.2.生产过程中人们关注的重点是将原材料转变为成生产过程中人们关注的重点是将原材料转变为成品（产品）的物质形态转变，即物质流；品（产品）的物质形态转变，即物质流；3.3.制造过程中，除了研究物质流，还研究控制物质制造过程中，除了研究物质流，还研究控制物质

11、流的信息流、能量流。流的信息流、能量流。综上所述，制造过程比生产过程的含义更广综上所述，制造过程比生产过程的含义更广更丰富。更丰富。它拓宽了制造工艺学科的研究范畴它拓宽了制造工艺学科的研究范畴,其中现代制其中现代制造技术中的柔性自动化技术和控制技术涉及电子学造技术中的柔性自动化技术和控制技术涉及电子学科，物质流中的经营决策和管理、物料供应链管理，科，物质流中的经营决策和管理、物料供应链管理，以及市场开发和服务等内容涉及经济管理学科，产以及市场开发和服务等内容涉及经济管理学科，产品开发和设计的内容涉及产品设计学科，信息流涉品开发和设计的内容涉及产品设计学科，信息流涉及信息学科、产品设计学科相互渗

12、透、融合的产物，及信息学科、产品设计学科相互渗透、融合的产物，这也是现代科学技术发展的一大特点。这也是现代科学技术发展的一大特点。第三节第三节 系统的概念、工艺系统和制造系统系统的概念、工艺系统和制造系统 一一 系统的概念系统的概念 有若刚相互作用和相互依赖的元素（或部分）组成、有若刚相互作用和相互依赖的元素（或部分）组成、具有特定功能和目标的有机整体。具有特定功能和目标的有机整体。1.1.整体性整体性 最核心最核心 反映在寻求整体目标的最反映在寻求整体目标的最佳效果；佳效果；2.2.环境适应性环境适应性 在市场环境下很好适应和生存；在市场环境下很好适应和生存；3.3.元素集合性元素集合性 协

13、调各相关元素之间及其和整体之协调各相关元素之间及其和整体之间的关系；间的关系；4.4.层次性层次性 分解成各层次的子系统来研究，最终分解成各层次的子系统来研究，最终解决复杂的系统问题。解决复杂的系统问题。二二 工艺系统工艺系统 工序就是一个简单的工艺系统。（工作地点、机床、工序就是一个简单的工艺系统。（工作地点、机床、机床装备（夹具、辅具、刀具、量具等）工件、机床装备（夹具、辅具、刀具、量具等）工件、技术工人）技术工人）以一个零件的机械加工工艺过程作为高一级的工艺以一个零件的机械加工工艺过程作为高一级的工艺系统，那么该系统的元素就是组成工艺过程的各个系统，那么该系统的元素就是组成工艺过程的各个

14、工序，必须全面协调组成该零件机械加工工艺过程工序，必须全面协调组成该零件机械加工工艺过程的各个工序的有关工艺参数，才能实现一个零件机的各个工序的有关工艺参数，才能实现一个零件机械加工的最佳化目标；械加工的最佳化目标；2.2.对一个机械制造厂来说，除了机加工外，还有铸对一个机械制造厂来说，除了机加工外，还有铸造、锻压、焊接、热处理和装配等工艺，各种工艺造、锻压、焊接、热处理和装配等工艺，各种工艺都可以形成各自的工艺系统。都可以形成各自的工艺系统。三三 制造系统制造系统 用系统工程的理论和方法，分析和研究制造过程用系统工程的理论和方法，分析和研究制造过程。1.1.整体性整体性 从全局出发寻求整体目

15、标的最佳效果；从全局出发寻求整体目标的最佳效果；2.2.系统具有最大的环境适应能力即柔性，能适应市系统具有最大的环境适应能力即柔性，能适应市场动态的变化，及时改变和调节生产，不断更新产场动态的变化，及时改变和调节生产，不断更新产品，以最大的速度满足市场和社会需求。品，以最大的速度满足市场和社会需求。3.3.制造系统由制造全过程所涉及的硬件和软件及相制造系统由制造全过程所涉及的硬件和软件及相关人员组成一个统一整体。过程关人员组成一个统一整体。过程功能功能目标目标 4.4.分若干子系统：经营决策和管理子系统、产品分若干子系统：经营决策和管理子系统、产品研究和开发子系统、工程设计子系统、车间和工厂研

16、究和开发子系统、工程设计子系统、车间和工厂等各级生产加工子系统等。等各级生产加工子系统等。第四节第四节.生产纲领、生产类型及其工艺特征生产纲领、生产类型及其工艺特征(一一)生产纲领（生产纲领（根据市场需求确定，在计划期内应当生产的产根据市场需求确定，在计划期内应当生产的产品产量和进度计划品产量和进度计划）也称年产量，零件的生产纲领应包括也称年产量，零件的生产纲领应包括:备品和废品在内的该产备品和废品在内的该产品的年产量。零件的生产纲领由下式计算品的年产量。零件的生产纲领由下式计算:N=Qn(1+%+%)或N=Qn(1+%)(1+%)式中：式中：Q-产品的年产量；产品的年产量；n-零件在产品中的

17、数量；零件在产品中的数量；%-零件零件的备品率；的备品率；%-零件的废品率。零件的废品率。(二二)生产类型（生产类型（指企业（车间、工段、班组、工作地）生产专指企业（车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类业化程度的分类）生产纲领不同生产纲领不同,生产规模也不相同生产规模也不相同,按照年产量的大小按照年产量的大小,机械制造机械制造企业可分为三种类型。企业可分为三种类型。1.1.单件生产单件生产单个的制造不同尺寸规格的产品单个的制造不同尺寸规格的产品,制造过程很少重复的。制造过程很少重复的。如新产品的试制如新产品的试制,重型机械、专用设备的制造重型机械、专用设备的制造,都属于都属于单件生产

18、。单件生产。2.2.大量生产大量生产产品的数量很多产品的数量很多,大多数工作地点经常重复着某一零件大多数工作地点经常重复着某一零件的某一道工序。如的某一道工序。如:汽车、自行车、手表、轴承的制汽车、自行车、手表、轴承的制造造,都属于大量生产。都属于大量生产。3.3.成批生产成批生产 一年中一年中,分批轮流的制造几种不同规格的产品分批轮流的制造几种不同规格的产品,制造过制造过程有一定的重复性。如程有一定的重复性。如:机床机床,电动机自行车等的制造。电动机自行车等的制造。又可根据每批投产数量的大小又可根据每批投产数量的大小,可分为可分为:1)1)小批生产小批生产 其工艺特征和单件生产类似，因此，其

19、工艺特征和单件生产类似，因此，往往合称为单件小批量生产；往往合称为单件小批量生产；2)2)大批生产大批生产 其工艺特征和大量生产类似；其工艺特征和大量生产类似；3)3)中批生产中批生产 其工艺特征，则介于二者之间。其工艺特征，则介于二者之间。特特 点点 单件生产单件生产 成批量生产成批量生产 大批大量生产大批大量生产互换性互换性 修配法装配修配法装配 普遍具有互换性普遍具有互换性 完全互换完全互换毛坯制造毛坯制造 木模手工木模手工 部分金属模部分金属模 金属模金属模 造型造型 机器造型机器造型机床及机床及 普通机床普通机床 普通机床普通机床 高效机床高效机床布置布置 机群式布置机群式布置 部分

20、高效机床部分高效机床 流水线布置流水线布置装备夹具装备夹具 通用夹具通用夹具 专用夹具专用夹具 高效专用夹高效专用夹 具具对工人对工人 熟熟 练练 中等熟练中等熟练 对调整工人对调整工人技术要求技术要求 技术要求较高技术要求较高生产率生产率 低低 中中 高高成成 本本 高高 中中 低低(三三)各种生产类型的特征各种生产类型的特征生产类型不同，零件和产品的制造工艺，所用设备及工艺装备、对工人生产类型不同，零件和产品的制造工艺，所用设备及工艺装备、对工人的技术要求、采取的技术措施和达到的技术经济效果也不同。的技术要求、采取的技术措施和达到的技术经济效果也不同。第五节第五节.基本的加工方法基本的加工

21、方法(一一)获得尺寸精度的方法获得尺寸精度的方法 1.1.试切法试切法 通过试切通过试切-测量测量-调整调整-再试切，精度取决于工人的技术再试切，精度取决于工人的技术水平。水平。2.调整法调整法 调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证工件被加工尺寸的加工过程中保持这个位置不变，以保证工件被加工尺寸的方法。影响调整法精度的因素有：测量精度、调整精度、方法。影响调整法精度的因素有：测量精度、调整精度、重复定位精度等。重复定位精度等。3.3.定尺寸刀具法定尺寸刀具法 用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺

22、寸的用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的方法。影响的因素有方法。影响的因素有:刀具的尺寸精度、刀具与刀具的尺寸精度、刀具与工件的位置精度等。工件的位置精度等。4.主动测量法 在加工过程中，边加工边测量加工尺寸，并将所测结果与设计要求的尺寸比较后，或使机床继续工作，或使机床停止工作。数字显示，质量稳定、生产率高5.自动控制法 把测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统，加工过程依靠系统自动完成。数控机床自动控制法加工的质量稳定、生产率高、加工柔性好、能适应多种产品生产，是目前继续制造的发展方向和计算机辅助制造（）的基础。(二二)获得形状精度的方法获得形状精度的方法1.刀尖轨迹法刀尖轨迹法 取决成形运动的精度。普通的车、铣、刨、磨削。2.仿形法仿形法 刀具按照仿形装置进给对工件进行加工。3.成形法成形法 利用成形刀具对工件进行加工4.展成法（滚切法）展成法（滚切法）利用工件和刀具作展成切削运动进行加工（滚齿、插齿、磨齿、滚花键等）数控成形法数控成形法利用坐标轴联动的数控技术可自动控制的形状精度第一章结束