CA6140车床831007车床拨叉机加工工艺和铣Ф40孔两端面专用夹具设计-版本1
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目录前言- 2 -1 零 件 的 分 析- 3 -1.1 零件的作用- 3 -1.2 零件的工艺分析- 3 -2 工 艺 规 程 设 计- 4 -2.1确定毛坯的制造形式- 4 -2.2 基面的选择- 4 -2.2.1粗基准的选择- 4 -2.2.2 精基准的选择- 4 -2.3 制定工艺路线- 4 -2.3.1 工艺路线方案一- 5 -2.3.2 工艺路线方案二- 5 -2.3.3 工艺方案的比较与分析- 5 -2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定- 6 -2.5 确定切削量及基本工时- 7 -3 铣40mm孔的两端面夹具设计- 14 -3.1设计思想及不同方案对比- 14 -3.1.1设计思想- 14 -3.1.2 不同方案对比- 14 -3.1.3问题的提出- 15 -3.1.4定位基准选择- 15 -3.2 定位分析与定位误差计算- 15 -3.3对刀及引导装置设计- 15 -3.4夹紧机构设计与夹紧力计算- 15 -3.5夹具设计及操作的简要说明- 17 -设计心得与体会- 18 -参考文献- 19 -前言机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化(或机械工程及自动化)专业的一门重要的专业基础课。机械设计是机械工程的重要组成部分,是决定机械性能的最主要因素。由于各产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的机械设计。在机械制造厂的生产过程中,用来安装工件使之固定在正确位置上,完成其切削加工 、检验、装配、焊接等工作,所使用的工艺装备统称为夹具。如机床夹具、检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。 机床夹具的作用可归纳为以下四个方面: 1.保证加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置,可以保证加工精度。2.提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧,减少辅助时间。3.减少劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构,可以减轻工人的劳动强度。4.扩大机床的工艺范围 利用机床夹具,可使机床的加工范围扩大,例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具,可对箱体孔进行镗孔加工。机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节,也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于:1.培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力,通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。2.学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力,为以后的专业课程及毕业设计打好基础,做好准备。3.使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。我国的装备制造业尽管已有一定的基础,规模也不小,实力较其它发展中国家雄厚。但毕竟技术基础薄弱,滞后于制造业发展的需要。我们要以高度的使命感和责任感,采取更加有效的措施,克服发展中存在的问题,把我国从一个制造业大国建设成为一个制造强国,成为世界级制造业基础地之一。1 零 件 的 分 析1.1 零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中,主要起换档,使主轴回转运动按照工作者的要求工作,获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的22孔与操纵机构相连,二下方的55mm半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体,加工时分开。1.2 零件的工艺分析零件的材料为HT200,灰铸铁生产工艺简单,铸造性能优良,但塑性较差、脆性高,不适合磨削,为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求需要加工的表面:1.小孔的上端面、大孔的上下端面;2.小头孔mm以及与此孔相通的mm的锥孔、螺纹孔;3.大头半圆孔mm;位置要求:小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.05mm、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm。由上面分析可知,可以粗加工拨叉底面,然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工,并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度,并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面,所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。2 工 艺 规 程 设 计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,生产类型为大批生产,故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9级,已知此拨叉零件的生产纲领为4000件/年,零件的质量是1.0Kg/个,可确定该拨叉生产类型为大批生产,所以初步确定工艺安排为:加工过程工序划分阶段;工序适当集中;加工设备以通用设备为主,大量采用专用工装。2.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成大批报废,使生产无法正常进行。2.2.1粗基准的选择以零件的底面为主要的定位粗基准,以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这样就可以达到限制五个自由度,再加上垂直的一个机械加紧,就可以达到完全定位。2.2.2 精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以粗加工后的底面为主要的定位精基准,以两个小头孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。当设计基准和工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门的计算,此处不再重复。2.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。再生产纲领已确定为大批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用的夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。处此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。2.3.1 工艺路线方案一工序 粗铣40mm孔的两头的端面,73mm孔的上下端面。工序 精铣40mm孔的两头的端面,73mm孔的上下端面。工序 粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。工序 钻、扩、铰两端22mm孔至图样尺寸。工序 钻M8的螺纹孔,钻8的锥销孔钻到一半,攻M8的螺纹。工序 铣断保证图样尺寸。工序 去毛刺,检查。2.3.2 工艺路线方案二工序 粗铣40mm孔的两头的端面。工序 钻、铰两端22mm孔之图样尺寸。工序 粗铣中间孔上端面至25mm,周径至71mm;粗铣中间孔下端面至22mm,周径至71mm;精铣两头孔的端面至50mm;精铣中间孔上端面至25mm,周径至73mm;精铣中间孔下端面至周径至73mm;工序 粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。工序 钻8mm的锥销孔钻到一半,然后与轴配做钻通,再钻M8x1mm的螺纹孔,攻M8x1mm的螺纹。工序 铣断保证图样尺寸工序 去毛刺,检查。2.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于:方案一是先加工完与22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反,先是加工完22mm的孔,再以孔的中心轴线来定位加工完与之有垂直度要求的三个面。方案一的装夹次数少,但在加工22mm的时候最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求。其他两个面很难保证。因此,此方案有很大的弊端。方案二在加工三个面时都是用22mm孔的中心轴线来定位这样很容易就可以保证其与三个面的位置度要求。这样也体现了基准重合的原则。很是审美!其他的工序尤为平常简单无需再议。这样一比较最终的工艺方案为:工序 粗铣40mm孔的两头的端面。工序 钻、铰两端22mm孔之图样尺寸。工序 粗铣中间孔上端面至25mm,周径至71mm;粗铣中间孔下端面至22mm,周径至71mm;精铣两头孔的端面至50mm;精铣中间孔上端面至25mm,周径至73mm;精铣中间孔下端面至周径至73mm;工序 粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。工序 钻8mm的锥销孔钻到一半,然后与轴配做钻通,再钻M8x1mm的螺纹孔,攻M8x1mm的螺纹。工序 铣断保证图样尺寸工序 去毛刺,检查。以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉零件材料为HT200,毛坯重量约为1.6,生产类型为大批生产,采用砂型铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:1.外圆表面(40mm及73mm外表面)考虑到此表面为非加工表面,其精度为铸造精度CT9即可。又因它们是对称的两个零件最后还需铣断,故对40mm的中心轴线的尺寸偏差为1201.25的范围内。2. 两小孔毛坯为实心,两内孔精度要求界于IT7IT8之间,参照切屑加工简明实用手册表8-21确定工序尺寸及余量:钻孔:21.8mm 2Z=21.8mm铰孔:mm 2Z=0.2mm3.中间孔(55mm及73mm)中间孔尺寸相对较大可以铸造,根据机械制造工艺设计手册表1-13得:孔的铸造毛坯为49. 73的孔是在55孔的基础之上铣削加工得到,其轴向尺寸上下表面距离为30mm,由于其对轴向的尺寸要求不高,直接铸造得到。参照切屑加工简明实用手册表8-95确定73mm工序尺寸及余量:粗铣:71mm Z=4mm精铣:73mm Z=1mm参照切屑加工简明实用手册表8-95确定55mm工序尺寸及余量:粗 镗:53mm 2Z=4mm半精镗:54mm精 镗:55mm 4.螺纹孔及销孔无可非议此销尺寸铸造为实体。参照切屑加工简明实用手册表8-70确定钻8螺纹孔和8圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。5.铣断2.5 确定切削量及基本工时 工序 粗铣40mm孔的两头的端面。1. 加工条件工件材料:HT200,硬度190260HBS,b =0.16Gpa,铸造。加工要求:粗铣两头端面至51mm、粗铣大孔端面至30mm。机床:X52K立式铣床参数。刀具:涂层硬质合金盘铣刀45mm,选择刀具前角o5后角o8,副后角o=8,刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。2.计算切削用量 1)铣削深度 因为切削量较小,故可以选择ap=2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)计算切削速度 按简明手册V c=算得 Vc98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数,选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480475/1000=1.06m/s,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。3)校验机床功率 查简明手册Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=2mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=1.06m/s,f z=0.15mm/z。4)计算基本工时tmL/ Vf=9.4s。工序 钻、铰两端22mm孔之图样尺寸。1. 加工条件工件材料:HT200,硬度190260HBS,b =0.16Gpa,铸造。加工要求:钻孔至21.8mm,精铰至22mm,保证孔壁粗糙度Ra=1.6m。机床:Z512台式钻床。刀具:YG8硬质合金麻花钻21.8mm,钻头采用双头刃磨法,后角12、二重刃长度=2.5mm、横刀长b=1.5mm、宽l=3mm、棱带长度 、 、。YG8硬质合金铰刀22mm。2.计算切削量1)查切削用量简明手册 。 按钻头强度选择 按机床强度选择,最终决定选择机床已有的进给量 。2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查简明手册)为0.5.mm,寿命3)切削速度查切削用量简明手册 修正系数 故。查简明手册机床实际转速为。故实际的切削速度3. 计算基本工时由于所有工步所用工时很短,所以使得切削用量一致,以减少辅助时间。钻和精铰的切削用量如下:钻孔: 。精铰: 。工序 粗铣中间孔上端面至25mm,周径至71mm;粗铣中间孔下端面至22mm,周径至71mm;精铣两头孔的端面至50mm;精铣中间孔上端面至25mm,周径至73mm;精铣中间孔下端面至周径至73mm。1. 加工条件工件材料:HT200,硬度190260HBS,b =0.16Gpa,铸造。加工要求:粗铣中间孔上端面至25mm,周径至71mm;粗铣中间孔下端面至22mm,周径至71mm;精铣两头孔的端面至50mm;保证粗糙度Ra=3.2m;精铣中间孔上端面至25mm,周径至73mm;精铣中间孔下端面至保证20mm,周径至73mm,保证端面粗糙度Ra=3.2m,保证孔壁粗糙度Ra=6.3m。机床:X63卧式铣床。刀具:涂层硬质合金盘铣刀45mm,选择刀具前角o5后角o8,副后角o=8,刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。2.计算切削量 1)铣削深度 因为切削量较小,故可以选择ap=4mm,一次走刀即可完成所需长度。2)计算切削速度 按简明手册V c=算得 Vc98mm/s,n=780r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数,选择nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480750/1000=1.78m/s,实际进给量为f zc=V fc/ncz=750/(30010)=0.25mm/z。3)校验机床功率 查简明手册Pcc=2kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1mm,nc=750r/min,Vfc=475mm/s,V c=1.78m/s, f z=0.15mm/z。4)计算基本工时粗铣中间孔上端面至25 mm,周径至71mm;tm1=L/ Vf=13s粗铣中间孔下端面至22mm,周径至71mm;tm2=L/ Vf=13s精铣小孔上端面至50mm,tm3=L/ Vf=8s;精铣中间孔上端面至周径至73mm,tm4= L/ Vf=10s;精铣中间孔下端面至周径至73mm,tm5= L/ Vf=10s。工序 粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。1. 加工条件工件材料:HT200,硬度190260HBS,b =0.16Gpa,铸造。加工要求:粗镗中间孔至53mm、半精镗中间孔至54mm、精镗中间孔至55mm。机床:T616卧式镗床。刀具:YG8硬质合金镗刀。2.计算切削量单边余量 分三次切除,则 第一次。根据简明手册4.2-20查得,取 。根据简明手册4.2-21查得,取:。3.计算切削基本工时:同理,当第二次,第三次时,进给量和,机床主轴转速都取64r/min,切削基本工时分别为100s和80s。工序 钻8mm的锥销孔钻到一半,然后与轴配做钻通,再钻M8x1mm的螺纹孔,攻M8x1mm的螺纹。1. 加工条件工件材料:HT200,硬度190260HBS,b =0.16Gpa,铸造。加工要求:先钻8mm的锥销孔,钻到一半后将与该孔配合的轴安装进去,把两者配做加工,为的使保证孔与轴的同轴度,同时在尺寸上保证距上端面10mm;再钻M8x1mm的螺纹孔,攻M8x1mm的螺纹。机床:组合机床。刀具:8mm麻花钻、7.5mm麻花钻、8mm的丝锥。2.计算切削量(1)钻8mm的锥销孔根据切削手册查得,进给量为0.180.33mm/z,现取f=0.3mm/z,v=5m/min,则:查简明手册表4.2-15,取。所以实际切削速度为:计算切削基本工时:(2)钻M8的螺纹孔刀具:7.5mm麻花钻。根据切削手册查得,进给量为0.180.33mm/z,现取f=0.3mm/z,v=5m/min,则:查简明手册表4.2-15,取。所以实际切削速度为:计算切削基本工时:(3)攻M8x1mm的螺纹刀具:丝锥M6,P=1mm切削量选为:,机床主轴转速为:,按机床使用说明书选取:,则 ;机动时,计算切削基本工时:工序 铣断保证图样尺寸1. 加工条件工件材料:HT200,硬度190260HBS,b =0.16Gpa,铸造。加工要求:铣断后保证两边对称相等。 刀具:YG硬质合金圆盘铣刀,厚度为4mm。 机床:组合机床。2.计算切削量查切削手册,选择进给量为:,切削速度为:,则:根据简明手册表4.2-39,取,故实际切削速度为:查切削手册表4.2-40,刚好有。计算切削基本工时:工序 去毛刺,检查。3 铣40mm孔的两端面夹具设计3.1设计思想及不同方案对比3.1.1设计思想(1)保证加工精度 工件通过机床夹具进行安装,包含了二层含义:一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置,称为定位;二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变,称为夹紧。这样,就可以准确确定工件与机床、刀具之间的相对位置,保证工件加工表面的位置精度,且精度稳定。这是必须做到的最基本要求,其关键是正确的定位、夹紧和导向方案,夹具制造的技术要求,定位误差的分析和验算。 (2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时,尽量采用快速与高效的定位、夹紧机构和动力装置,提高自动化程度,符合生产节拍要求。在中、小批量生产时,夹具应有一定的可调性,以适应多品种工件的加工。 (3)安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑,必要时加装保护装置。要符合工人的操作位置和习惯,有合适的工件装卸位置和空间,使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时,尽可能减轻工人劳动强度。 (4)排屑顺畅 机床夹具中积聚切屑会影响到工件的定位精度,切屑的热量会使工件和夹具产生热变形,影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间、降低生产率,因此夹具设计中要对排屑问题给予足够的重视。 (5)机床夹具应具有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时,要考虑方便制造、检测、调整和装配,有利于提高夹具的制造精度。3.1.2 不同方案对比方案一:采用光滑的平面来限制两个自由度,再用两个移动的V形来夹紧,限制四个自由度,完全定位。方案二:采用四个球头钉来限制两个自由度,在采用一个固定一个移动的V形块来限制三个自由度,定位合理。两个方案对比,采用一个固定一个移动的V形块进行固定,可以更加容易操作,提高效率,一端固定一端移动的V形块夹具比两端都移动V形块制造成本低。采用四个球头支撑钉比光滑的平面更加容易排屑和散热,因此选择方案二。3.1.3问题的提出为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。并设计工序-粗铣40mm孔的两头的端面。本夹具是用来粗铣40mm孔的两头的端面,包括后面工序的精铣,该工序完成后此端面主要作为后道工序的精基准,所以主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度和表面粗糙度要求。3.1.4定位基准选择由于是第一道工序,只能是以底面为粗基准。由于底面是粗基准,所以采用四个球头支撑钉。 3.2 定位分析与定位误差计算本夹具采用一面两销进行固定,平面采用四个圆角钉,限制了Z轴的移动,X轴的旋转,两个自由度。采用一个固定V形块,一个移动V形块,限制了X、Y轴的移动和Z轴的旋转,限制了三个自由度。一共限制了五个自由度,工件定位合理。定位误差分析,由于工件下大断面没有公差要求和40的外圆也没有公差要求,因此夹具只要夹紧不让工件在工作时移动就可以,没有误差要求。3.3对刀及引导装置设计 对刀装置选取方形对刀块3.4夹紧机构设计与夹紧力计算1).切削力 查表得其中: 修正系数 z=24 代入上式,可得 F=889.4N 因在计算切削力时,须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中:为基本安全系数1.5,为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1, 为断续切削系数1.1 所以 2) 夹紧力采用V型块夹紧防止转动=K=2.5=0.16R=18得出=11.2防止移动= K=2.5=0.2得出=8686.1N由于工件所受夹紧力大于工件所受的切削力,而且实际夹紧力大于所需夹紧力。故本夹具安全可靠。3.5夹具设计及操作的简要说明便于操作,降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣削切削余量小,切削力小,所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单,简单紧凑。夹具的夹紧力不大,故使用手动夹紧。为了提高生产力,使用快速螺旋夹紧机构。设计心得与体会两周的课程设计结束了,在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识,也培养了我如何去把握一件事情,如何去做一件事情,又如何完成一件事情。在设计过程中,与同学分工设计,和同学们相互探讨,相互学习,相互监督。学会了合作,学会了宽容,学会了理解。 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,着是我们迈向社会,从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”,通过这次课程设计,我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计,学会脚踏实地迈开这一步,就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础 通过这次夹具设计,本人在多方面都有所提高。通过这次夹具设计,综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次夹具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力,巩固与扩充了夹具设计等课程所学的内容,掌握夹具设计的方法和步骤,掌握夹具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性,怎样确定工艺方案,了解了夹具的基本结构,提高了计算能力,绘图能力,熟悉了规范和标准,同时各科相关的课程都有了全面的复习,独立思考的能力也有了提高。 在这次设计过程中,体现出自己单独设计夹具的能力以及综合运用知识的能力,体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情,从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节,从而加以弥补。在此感谢我们的老师.,老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样.这次模具设计的每个实验细节和每个数据,都离不开老师您的细心指导。 同时感谢对我帮助过的同学们,谢谢你们对我的帮助和支持,让我感受到同学的友谊。 由于本人的设计能力有限,在设计过程中难免出现错误,恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正,本人将万分感谢。参考文献1黄如林.切屑加工简明实用手册M.北京:化学工业出版社,2004.7.2王绍俊.机械制造工艺手册M. 北京:机械工业出版社,1985.3孟少农.机械加工工艺手册M.北京:机械工业出版社,1991.4 杨叔子.机械加工工艺师手册M.北京:机械工业出版社,2001.5 王光斗、王春福机床夹具设计手册M上海:上海科学技术出版社,2001.6吴宗泽、罗圣国.机械设计课程设计手册M. 北京:高等教育出版社2006.朱孝录,机械传动设计手册M.北京:电子工业出版社,2007.7蔡春源,杨文通,机械零件设计手册M.第3版.北京:冶金工业出版社,1994.8王万均,胡中任.,实用机械设计手册M.中国农业机械出版社.1984.9成大先,王德夫,.机械设计手册M.第4版.北京:化学工业出版社,2002.10孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理M.第7版.北京:高等教育出版社,2005.11张淑娟,周静卿,赵凤芹.机械制图与计算机绘图M.中国农业大学出版社,2004.12单祖辉,材料力学M.北京:高等教育出版社.200413王铎,王宏钰.理论力学M.6版.北京:高等教育出版社,2002.14甘永立,几何量公差与检测M.8版.上海科学技术出版社,2008.15中国农业机械化科学研究院农业机械设计手册(上)M北京:机械工业出版社,198816郭爱莲,新编机械工程技术手册M北京:经济日报出版社,199117 吴宗泽,机械设计师手册(上)M. 北京:机械工业出版社,2002.1.18 沈鸿,机械工程手册,第14卷M北京:机械工业出版社,1982.8.19王光斗、王春福主编机床夹具设计手册M上海:上海科学技术出版社,2002,23.(5).20赵家齐主编机械制造工艺学课程设计指导书M北京:机械工业出版社,2003,24.(1).21 孙巳德主编机床夹具图册M北京:机械工业出版社,2000,28.(10).22 李庆余主编机械制造装备设计M北京:机械工业出版社,2009.10.23王先逵主编机械制造工艺学M北京:机械工业出版社,2002,30.(7).- 19 -机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称拨叉零件名称 拨叉共6页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工铣削HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸 件21设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液铣面夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/minmm机动辅助1粗铣两端孔至51硬质合金盘形铣刀4751.062.5219.42 设 计(日 期)校 对(日期)审 核(日期)标准化(日期)会 签(日期)标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称杠杆零件名称杠杆共6页第2页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工20钻削HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件21设备名称设备型号设备编号同时加工件数台式钻床Z5121夹具编号夹具名称切削液YG8硬质合金麻花钻工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/minmm机动辅助1扩两端小孔至21.8YG8硬质合金麻花钻4601.91.11.9172精铰两端小孔至22+0.021 0YG8硬质合金麻花钻8900.110.114 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称拨叉零件名称拨叉共6页第3页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工铣削HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件21设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X603夹具编号夹具名称切削液铣面夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/smm机动辅助1粗铣中间孔上端面至71涂层硬质合金盘形铣刀7501.781.811102精铣中间孔上端面至73+0.5 0涂层硬质合金盘形铣刀7501.781.811103粗铣中间孔下端面至71涂层硬质合金盘形铣刀7501.781.811104精铣中间孔下端面至73+0.5 0涂层硬质合金盘形铣刀7501.781.81110 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称杠杆零件名称杠杆共6页第4页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工钻孔HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件21设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式镗床T6161夹具编号夹具名称切削液YG8硬质合金钢镗刀 夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗镗中间孔至53YG8硬质合金钢镗刀2450.6121302半精镗中间孔至54+0.2 0YG8硬质合金钢镗刀640.90.30.611003精镗中间孔至55+0.4 0YG8硬质合金钢镗刀641.40.120.4180 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称拨叉零件名称拨叉共6页第5页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工50孔加工HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数 铸件21设备名称设备型号设备编号同时加工件数组合机床1夹具编号夹具名称切削液8麻花钻 夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时sr/minm/minmm/rmm机动辅助1攻M8螺纹孔7.5麻花钻 塞规1950.10.30.071322攻M8螺纹7.5麻花钻、丝锥1951.251323钻8的锥销孔,先钻一半,在与轴配做配通8麻花钻 塞规1950.10.30.07132 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称拨叉零件名称拨叉共6页第6页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工铣断HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件21设备名称设备型号设备编号同时加工件数组合机床夹具编号夹具名称切削液YG硬质合金圆盘铣刀 夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时sr/minm/minmm/rmm机动辅助1铣断YG硬质合金圆盘铣刀951380.031262 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)XX机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称拨叉831008零件名称拨叉共1页第1页材料牌号HT200毛 坯 种 类铸造毛坯外形尺寸210X191每毛坯可制件数1每台件数1备 注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准终单件1铸造铸造2热处理正火(消除内应力)热处理3铣粗铣40mm孔的两头的端面金工X52K立式铣床硬质合金盘形铣刀、游标卡尺、专用夹具9.44钻、铰钻、铰两端22mm孔之图样尺寸金工Z512台式钻床YG8硬质合金麻花钻、塞规、高速钢铰刀、专用夹具115铣粗铣中间孔上、下端面至71、精铣中间孔上下、端面至73+0.5 0金工X63卧式铣床涂层硬质合金盘形铣刀、专用夹具406镗粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸金工T616卧式镗床YG8硬质合金钢镗刀、游标卡尺、专用夹具2107钻钻8mm的锥销孔钻到一半,然后与轴配做钻通,再钻M8x1mm的螺纹孔,攻M8x1mm的螺纹金工组合机床麻花钻、丝锥、塞规、专用夹具968铣断中间铣断保证图样尺寸金工组合机床YG硬质合金圆盘铣刀、专用夹具1269去毛刺金工10终检按零件图样要求全面检查质检11入库仓库设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签 字 日 期工序制订与并行工程产品设计是用于产品,及它的部件装配的计划。为了把产品设计转化成一个实际存在的物体,这需要一个制造计划。而制订一个这样的计划的行动就叫做工序制订。它是产品设计和制造之间的连接。工序制订包括决定加工顺序和制造产品所必须完成的装配步骤。在这篇文章中,我们将对工序制订和他的一些相关的主题进行解释。首先,我们应该区别在这篇文章中被反复提到的工序制订和生产计划。工序制订与如何制造产品和它的零件等工程技术问题有关。制造零件和装配产品需要什么样的设备和工具?工序制订与产品制造物流管理有关系。它在工序制订后面与原料分类及获得满足制造充分数量产品要求的资源有关。工序制订工序制订包括决定最适当的制造及装配步骤和顺序,可计划的工序范围和多样性通常由于公司车间可用设备和技术能力而受到限制。在公司内部不能够制造的零件必须到外部市场购买。工序制订所提及的工序选择同样也受到详细设计资料的限制。我们稍后将会回到这一点。工序制订通常是由制造工程师完成的。(工业工程师拥有其他权利。)工序制订者必须熟悉工厂中详细可用的制造流程并且能够说明工程图。基于制订者的知识,技术和经验,用于制造每个零件的工序步骤以最合乎逻辑的顺序被发展制订。下列各项是在工序制订范围里的许多决定和详细资料:.设计图的说明. 在工序制订的开始,产品设计的这一部分(材料、尺寸、公差、表面处理、等等)必须进行分析。.工序和顺序. 工序制订者必须选择哪一个工序是必需的及必需工序的序列。此外还必须准备好一个简短的工序步骤描述。.设备选择. 大体上,工序制订者必须逐步展开利用工厂现有机器的计划。另外,组件必须被购买或在新设备上的投资必须被制定。.工具、冲模、铸模、夹具、量具. 工序必须决定每个工序需要什么工具。这些工具的实际设计和制造通常通过委派工具设计部门和工具库或者联系专攻那种工具制造的外面厂商来完成。.方法分析. 车间规划、小工具、提升重物的提升间、甚至在一些人工操作情景中的肢体动作也被指定。.操作步骤. 工作测量技术被用来为每个操作设定时间标准。.切削工具和切削条件. 这些必须对加工操作通过推荐标准手册来进行详细说明。零件工序制订对于单个零件,加工顺序通过一种被称为进路表的表格来进行文件证明备份。 (不是所有的公司使用进路表这个名字;另外的一个名字是“操作说明书。”)就如工程图被用于详细说明产品设计一样,进路表被用于详细说明工序计划。他们是类似的,一个用于产品设计,另一个用于制造。典型的进路表,如图21.1 中举例,包括下列信息:(1)所有工作部分要执行的操作都按照他们应当被执行的顺序列出来;(2)一个指出关于零件图尺寸公差必须完成加工的每个操作的简短描述;(3)用于完成这个操作的特定设备;(4)象冲模,钻模,切削刀具,钻夹具或夹具,和量具这样的特定工具。一些公司还包括时间设置,周期标准和其他数据。他被称为进路表是因为工序顺序规定了零件在工厂中必须遵循的路线。如表21-1中,列出了在准备一个进路表时所需要的一些指导方针。进路表包含 XYZ在内的机械工厂零件号081099材料 1050 H18 A1序号零件名称发电机轴 产品尺寸 60mm diam,206mm length操作内容面向末端(0.003mm).粗车直径至52.00mm.在50.00mm处结束车削面向并车削长15.00mm直径为42.00mm的轴肩退刀结束.表面加工至200.00mm长.粗车直径到52.0mm.至50.mm车削结束.钻4个直径为7.5mm的孔铣6.5mm深x方向5.00mm宽的槽在对面铣宽10.00mm的槽制订者MPGroover校核: N.Needed日期08/12/xx页数 1/1注释加工方法设备装备时间设置操作时间1020304050latheL45DrillMillMillL45G0810D09M32F630G08100.7hrJ555F6621.5hr1.0hr3.0min.0.5hr0.7hr4.8min5.2min3.2min6.2min图 21.1 详细说明工序计划的典型进路表表21-1 准备一个进路表的典型指导方针连续操作步骤的操作序号应该以10,20,30,等形式列出。如果必要的话这允许插入新的操作。当一个工件从一个工作站到另一个工作站, 新的操作和序号必须进行详细说明。当一个工件从一个夹具到另一个夹具,尽管有可能在同一设备上,新的操作和序号也必须进行详细说明。当在一条生产线上如果一个工件从一个工人到另一个工人,新的操作和序号也必须进行详细说明。开始原料基础工序二级工序特性加强工序最后工序完成零件特性加强工序不一定是必须的在特性加强之后,有时需要一些二级工序图21.2 在零件制造中的典型工序顺序 制造单个零件的典型加工顺序包括:(1)一个基本工序,(2)二级工序,(3) 提高物质特性工序,和(3)最后工序。在图21.2中显示了这种序列。一个基本工序决定了工件的起始造型。金属铸件,塑料成型,金属精炼是基本工序中的实例。 起始造型常常必须通过改变起始造型操作(或者接近于最终造型)的二级工序来精制。二级工序习惯于和基本工序一起提供起始造型。当砂型铸造是基本工序,车加工通常是二级工序。当轧钢厂制造金属片是基本工序,冲压操作象冲裁和弯曲通常是二级工序。当塑料注入成型是基本工序时,二级工序通常是不必要的,因为他的大多数几何特征制造通过别的方式如成型制造来完成。塑料成型和其他操作的二级工序被称为净成型工序的并发二级工序。需要一些但并不多的二级工序的操作就是所提到的近似净成型工序。许多有印象的摸锻件就是这一类。这类零件能够经常在锻造(初级工序)阶段被成型,因此减少了必要的加工(二级工序)。 一旦模型被建立,许多零件的下一步是改良它们的机械物理性能。提高特性工序并不改变零件模型,然而,它却能改变零件的物理特性。金属零件的热处理操作就是最普通的实例。类似的如玻璃通过热处理来制造钢化玻璃。对于大多数零件的制造来说,这些特性加强工序如在图21.2指出的可选择路径那样在加工工序中并不需要。 最后工序通常对零件(或装配体)的表面提供一个涂层。例如电镀,薄膜沉积技术,涂漆。表面处理的目的是改善外观,改变颜色,或者表面保护防止腐蚀和磨损等等。在很多零件中最后工序是并不需要的;例如,塑料成型就很少需要最后程序。当必须需要最后程序,他通常是加工顺序的最后一步。表21-2列出了一些普通原料加工的典型加工顺序:表21-2 一些典型加工顺序基本工序开始原料二级工序最后成型加强工序最后工序砂型铸造 砂型铸件加工车加工零件(可选择)涂漆拉摸铸造拉摸铸件(净成型)拉摸铸造(可选择)涂漆玻璃铸造玻璃锭挤压 ,吹塑法玻璃器皿 热处理(无)注塑成型 模型制品(净成型)成型塑料(无)(无)轧扎金属片l切割模弯曲模冲压(无)电镀 喷漆轧扎金属片l深冲压冲压(无)电镀 喷漆锻造 锻件(净成型) 加工机加工件(无)电镀 喷漆轧扎和 棒材拉拔 棒料磨削加工机加工件热处理电镀 喷漆挤压铝压出型材切削挤压零件(无)阳极电镀 喷漆雾化金属粉末挤压PM 零件烧结喷漆粉碎陶器粉末挤压陶器烧结上釉锭拉拔矽块锯和碾磨硅片清洗锯 和 磨削矽块氧化,CVD,PVD蚀化IC芯片表面处理装配工序制订一个既定产品的典型装配方法由以下因素决定的:(1)预期产品数量;(2)装配产品的复杂性,例如,不同组件的数量;和(3)常用装配工序,例如,机械定位焊接。对于小数量产品,通常在人工装配线上进行装配。对于大量制造的一打或这样组件的简单零件,要采用适当的自动化装配线。无论如何,这里有一个工作必须被完成的优先顺序。这个优先需求经常用一个优先表来进行图表描绘。装配工序制订包括装配指令的发展,但是更详细地,对于小批量生产,在一个岗位完成整个装配。对于一个装配线上的大批量生产,工序制订由一种分配工作条件到装配线个别工位并被叫做人工投入线性平衡法的程序组成。这种装配线按照装配线平衡解决方案决定的顺序发送工作单元到个别工位。在个别组成,任意工具或夹具的工序制订时,一条装配线的决定,设计,和制造必须被完成,并且工作站的必须被列出来。制造或购买决定在工序制定过程中出现的一个重大问题是一个特定零件应该在公司内部的工厂内生产还是从外部销售商处购买,并且这个问题的答案被认为是制造或购买决定。如果公司没有技术设备或制造零件所必须的详细制造工序中的专门技术,那么答案就很明显了:因为没有其他选择零件必须购买。然而,在很多例子中,零件既可以在利用现有设备在内部制造或者可以从外部拥有相似制造能力的生产销售商处购买。在我们的关于制造或购买的决定的讨论中,他应该认识到在开始几乎所有的制造者从供应商那里购买原料。一个机械加工厂从一个金属经销商购买他的起动柄原料或从一个铸造厂购买他的砂型铸件。一个塑料成型厂从一个化工厂购买他的模塑料。一个冲压厂可以去经销商或直接从轧钢厂购买金属片。很少的公司能够在操作中从原料一直进行垂直整合,这看来至少购买一些也许在他的工厂可以另外制造的零件是合理的。也有可能为公司使用的每一个组成要求制造或购买决定。这里有许多影响制造或购买决定的因素。在表21-3中列出一列影响决定的因素和结果。一个人可能认为成本是决定是购买还是制造零件的最重要的因素。如果一个外部经销商比公司工厂更精通于制造零件的工序,因而公司内部生产成本可能比经销商赚取成本后的价格还要高。可是,如果购买决定导致公司工厂设备和劳动的闲置,可是购买零件的表面优势就会丧失。考虑以下例子,例21.1制造或购买决定为一个特定零件被引述的价格是100个单位的每单位$20.00。制造零件的成分如下所示: 单位原料成本=每单位$8.00 直接劳动成本=每单位6.00 劳动加班150%=每单位9.00 设备修理成本=每单位5.00 总计=每单位28.00表21-3制造或购买决定因素因素在制造或购买决定的说明和效果零件成本是如何比较的?这也许被看作是在制造或购买决定的最重要的因素。然而,成本比较并不明显,如例21.1这种加工可以在内部使用吗?如果一个给定工序的设备和专门技术在内部不能用,那么购买是显而易见的决定。经销商经常适合精通特定工序,这使得他们在内外比较中有较强的成本竞争力。然而,如果公司不发展在对于制造该类型产品的重要特定工序的专门技术,这将影响公司的长期成本运算。什么是产品总产量?必需的单位总数在产品的生命上是主要因数。如果总生产量增大,这用意支持制造决定。较低的生产量支持购买决定。什么是产品预期寿命?较长的产品寿命趋向于支持这种决定组成是不是一个标准项目?标准目录项目(举例来说,硬件项目如螺栓,螺钉,螺母,和其他标准件)由那些专门制造这种产品的厂商以低成本制造。在标准件上,成本比较几乎一直支持一个购买决定供应商是否值得信赖?一个经销商在关键零件的交货延误将导致公司总装配厂的停工。拥有保证交货期和质量报告的供应商比那些有较少报告的供应商要受到优先考虑的。公司工厂是不是已经全能力操作?在最高要求周期中,公司也许被迫从外部经销商购买一部分必需的产品来增大列出工厂设备能力。公司需要一个其它可能的供给来源吗?公司有时为他们的生产工厂从外部经销商购买的零件来维持可选择的货源。附件2:外文原文Process Planning and Concurrent Engineering The product design is the plan for the product and its components and subassemblies.To convert the product design into a physical entity ,a manufacturing plan is needed .The activity of developing such a plan is called process planning .It is the link between product design and manufacturing .Process planning involves determining the sequence of processing and assembly steps that must be accomplished to make the product .In the present chapter ,we examine processing planning and several related topics. At the outset ,we should distinguish between process planning and production planning ,which is covered in the following chapter. Process planning is concerned with the engineering and technological issues of how to make the products and its parts. What types of equipment and tooling are required to fabricate the parts and assemble the product ? Production planning is concerned with the logistics of making the product .After process planning is concerned with ordering the materials and obtaining the resources required to make the product in sufficient quantities to satisfy demand for it.Process Planning Process planning involves determining the most appropriate manufacturing and assembly processes and the sequence in which they should be accomplished to produce a given part or product according to specifications set forth in the product design documentation.The scope and variety of processes that can be planned are generally limited by the available processing equipment and technological capabilities of the company of plant .Parts that cannot be made internally must be purchased from outside vendors. It should be mentioned that the choice of processes is also limited by the details of the product design.This is a point we will return to later. Process planning is usually accomplished by manufacturing engineers .(Other titles include in industrial engineer.) The process planner must be familiar with the particular manufacturing processes available in the factory and be able to interpret engineering drawings .Based on the planners knowledge,skill,and experience ,the processing steps are developed in the most logical sequence to make each part .Following is a list of the many decisions and details usually include within the scope of process planning : .Interpretation of design drawings. The part of product design must be analyzed (materials,dimensions,tolerances ,surface finished,etc.) at the start of the process planning procedure. .Process and sequence. The process planner must select which processes are required and their sequence.A brief description of processing steps must be prepared. .Equipment selection . In general , process planners must develop plans that utilize existing equipment in the plant .Otherwise ,the component must be purchased ,or an investment must be made in new equipment . .Tools ,dies,molds,fixtures,and gages. The process must decide what tooling is required for each processing step.The actual design and fabrication of these tools is usually delegated to a tool design department and tool room ,or an outside vendor specializing in that type of tool is contacted. Methods analysis . Workplace layout ,small tools ,hoists for lifting heavy parts ,even in some cases hand and body motions must be specified for manual operations .The industrial engineering department is usually responsible for this area. .Work standards. Work measurement techniques are used to set time standards for each operation . .Cutting tools and cutting conditions. These must be specified for machining operations ,often with reference to standard handbook recommendations. Process Planning for parts For individual parts,the processing sequence is documented on a form called a route sheet .(Not all companies use the name route sheet ;another name is “operation sheet .”)Just as engineering drawings are used to specify the product design ,route sheets are used to specify the process plan .They are counterparts,one for product design ,the other for manufacturing .A typical route sheet ,illustrated in Fig.21.1,includes the following information: (1) all operations to be performed on the work part ,listed in the order in which they should be performed ; (2) a brief description of each operation indicating the processing to be accomplished,with references to dimensions and tolerances on the part drawing; (3) the specific machines on which the work to be done; and (4) special tooling such as dies molds ,cutting tools,jigs or fixtures ,and gages.Some companies also include setup times ,cycle time standards,and other data.It is called a route sheet because the processing sequence defines the route that the part must follow in the factory .Some of the guidelines in preparing a route sheet are listed in Table 21-1. Decisions on process to be used to fabricate a given part are based largely on the starting material for the part .This starting material is selected by the product designer.Once the material has been specified ,the range of the possible processing operation is reduced considerably .The product designers decisions on starting material are based primarily on functional requirements ,although economics and manufacturability a role in the selection.Route SheetXYZ Machine Shop,Inc.Part no.081099Material 1050 H18 A1No.Part name Shaft ,generatorStock size 60mm diam,206mm lengthOperation descriptionFace end (approacx.3 mm).Rough turn to 52.00 mm diam Finish turn to 50.00 mm diam.Face and turn shoulder to 42.00 mm diam.and 15.00 mm lenghthReverse end.Face end to 200.00mm length.Rough turn to 52.00mm diam.Finish turn to 50.00mm diam Drill 4radial holes 7.50mm diamMill 6.5 mm deep X 5.00 mm wide slotMill 10.00 mm wide flat ,opposite side.PlannerMPGrooverCheck by: N.NeededDate 08/12/xxPage 1/1CommentsDeptMachineToolingSetupSdt1020304050latheL45DrillMillMillL45G0810D09M32F630G08100.7hrJ555F6621.5hr1.0hr3.0min.0.5hr0.7hr4.8min5.2min3.2min6.2min Fig.21.1 Typical routes sheet for specifying the process plan Table 21-1 Typical Guidelines in Preparing a Route Sheet .Operation numbers for consecutive processing steps should be listed as 10,20,30,etc This allows new operations to be inserted if necessary. .A new operation and number shouled be specified when a work part leaves one workstation and is transferred to another station. .A new operation and number should be specified if a part is transferred to another workholder(e.g.,jig or fixture),even if it is on the same machine tool. .A new operation and number should be specified if the work part is transferred from one worker to another ,as on a production line. Starting raw materialBasic processSecondary process Property-enhancing processesFinishing operations Finished partProperty-enhancing processes not always required Additionary secondary processes sometimes required following property enhancement Fig.21.2 Typical sequence of processes required in part fabrication A typical processing sequence to fabricate an individual part consists of : (1) a basic process,(2)secondary processes ,(3) operations to enhance physical properties,and (4)finishing operations.The sequence is shown in Fig.21.2. A basic process determines the starting geometry of the workpart.Metal casting ,plastic molding ,and roling of sheet metal are examples of basic processes.The starting geometry must often be refined by secondary processes,operations that transform the starting geometry (or close to final geometry ).The secondary geometry processes that might be used are closely correlated to the basic process that provides the starting geometry.When sand casting is the basic processes,machining operations are generally the second processes .When a rolling mill produces sheet metal,stamping operations such as punching and bending are the secondary processes.When plastic injection molding is the basic process ,secondary operations are often unnecessary,because most of the geometric features that would otherwise require machining can be created by the molding operation.Plastic molding and other operation that require no subsequent secondary processing are called net shape processes.Operations that require some but not much secondary processing (usually machining ) are referred to as near net shape processes.Some impression die forgings are in this category .These parts can often be shaped in the forging operation(basic processes)so that minimal machining (secondary processing )is required . Once the geometry has been established ,the next step for some parts is to improve their mechanical and physical properties .Operations to enhance properties do not alter the geometry of the part;instead,they alter physical properties .Heat treating operations on metal parts are the most common examples .Similar heating treatments are performed on glass to produce tempered glass.For most manufactured parts ,these property-enhancing operations are not required in the processing sequence ,as indicated by the alternative arrow path in Fig.21.2. Finally finish operations usually provide a coat on the work parts (or assembly )surface. Examples inclued electroplating ,thin film deposition techniques ,and painting.The purpose of the coating is to enhance appearance ,change color ,or protect the surface from corrosion,abrasion ,and so forth .Finishing operations are not required on many parts ;for example, plastic molding rarely require finishing .When finishing is required ,it is usually the final step in the processing sequence .Table 21-2 presents some typical processing sequences for common materials used in manufacturing . In most cases,parts and materials arriving at the factory have complete their basic process.Thus ,the first operation in the process plan follows the basic process that has provided the starting geometry of the part .For example ,machined parts begain as bar stock or castings or forgings,which are purchased from outide vendors.The process plan begains with the machining operations in the companys own plant .Stempings begin as sheet metal coils or strips that are bought from the rolling mill.These raw materials are supplied outside sources so that the secondary processes,property-enhancing operations ,and finishing operatios can be performed in the companys own factory. In addition to the route sheet ,a more detailed description of eac operation is usually prepared. This is filed in the particular production department office where the operation is performed.It lists specific details of the operation ,such as cutting conditionsand toolings(if the operation is machining )and other instructions that may be useful to the amchine operator.The desciptions often include sketches of the machine setup. Table 21-2 Some Typical Process SequenceBasic ProcessStarting MaterialSecondary processesFinal shapeEnhancing ProcessesFinishing ProcessesSand casting Sand castingMachiningMachined part(optional)PaintingDie casting Die casting(Net shape)Die casting(optional)PaintingCasting of glassGlass ingotPressing ,blow moldingGlass ware Heat treatment(None)Injection modeling Molded part(Net shape)Plastic Molding(None)(None)RollingSheet metalBlanking punching bending formingStamping(None)Plating paintingRollingSheet metalDeep drawingDrawing(None)Plating paintingForging Forging(near net shape) MachiningMachined part (None)Plating paintingRolling and bar drawing Bar stockMachining grindingMachined partHeat treatmentPlating paintingExtrusion of aluminum ExtrudateCutoffExtruded part(None)Painting anodizingAtomizeMetal powdersPressPM partSinterPaintComminutionCeramic powderspressCeramic wareSinterGlazeIngot pullingSilicon bouleSawing and grindingSilicon waferCleaningSawing and grindingSilicon bouleOxidation,CVD,PVDetchingIC chipCoatingProcessing Planning for Assemblies The type of assembly method used for a given product depends on factors such as : (1) the anticipated production quantities ;(2) complexity of the assembled product ,for example ,the number of distinct components ;and (3)assembly processes used ,for example ,mechanical assembly versus welding .For a product that is to be made in relatively small quantities ,assembly is usually performed on manual assembly lines .For simple products of a dozen or so components,to be made in large quantities ,automated assembly systems are appropriate .In any case ,there is a precedence order in which the work must be accomplished .The precedence requirements are sometimes portrayed graphically on a precedence diagram. Process planning for assembly involves development of assembly instructions,but in more detail .For low production quantities,the entire assembly is completed at a single station .For high production on an assembly line ,process planning consists of allocating work elements to the individual stations of the line, a procedure called line balancing.The assembly line routes the work unit to individual stations in the proper order as determined by the line balance solution.As in process planning for individual components ,any tools and fixtures required to accomplish an assembly task must be determined ,designed,and built;and the workstation arrangement must be laid out.Make or Buy Decision An important question that arises in process planning is whether a given part should be produced in the companys own factory or purchased from an outside vendor ,and the answer to this question is known as the make or buy decision .If the company does not possess the technological equipment or expertise in the particular manufacturing processes required to make the part ,then the answer is obvious: The part must be purchased because there is no internal alternative .However ,in many cases ,the part could either be made internally using existing equipment ,or it could be purchased externally from a vendor that process similar manufacturing capability. In our discussion of the make or buy decision ,it should be recognized at the outset that nearly all manufactures buy their raw materials from supplies .A machine shop purchases its starting bar stock from a metals distributor and its sand castings from a foundry .A plastic molding plant buys its molding compound from a chemical company.A stamping press factory purchases sheet metal either fro a distributor or direct from a rolling mill.Very few companies are vertically integrate
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