[科普中国]-机械加工

工艺基础生产过程

机器的生产过程是指从原材料（或半成品）制成产品的全部过程。对机器生产而言包括原材料的运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，零件的加工和热处理，产品的装配、及调试，油漆和包装等内容。生产过程的内容十分广泛，现代企业用系统工程学的原理和方法组织生产和指导生产，将生产过程看成是一个具有输入和输出的生产系统。

在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质等，使其成为成品或者半成品的过程称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。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，机械制造工艺过程一般是指零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程的总和，其他过程则称为辅助过程，例如运输、保管、动力供应、设备维修等。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的，一个工序由有若干个工步组成。

工序是组成机械加工工艺过程的基本单元。所谓工序是指一个（或一组）工人，在一台机床上(或一个工作地点），对同一工件（或同时对几个工件）所连续完成的那一部分工艺过程。构成一个工序的主要特点是不改变加工对象、设备和操作者，而且工序的内容是连续完成的

工步是在加工表面不变、加工工具不变、切削用量不变的条件下

走刀又叫工作行程，是加工工具在加工表面上加工一次所完成的工步。1

制定机械加工工艺过程，必须确定该工件要经过几道工序以及工序进行的先后顺序，仅列出主要工序名称及其加工顺序的简略工艺过程，称为工艺路线。

工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局，主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序，以及整个工艺过程中工序数目的多少等。工艺路线拟定须遵循一定的原则。

生产类型生产类型通常分为三类：

1．单件生产：单个地生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复。

2．批量生产：一年中分批地制造相同的产品，制造过程有一定的重复性。

3．大批量生产：产品的制造数量很大，大多数工作地点经常是重复进行某一个零件的某一道工序的加工。

工艺规程设计设计原则：

（1）所设计的工艺规程应能保证机器零件的加工质量（或机器的装配质量），达到设计图样上规定的各项技术要求。

（2）应使工艺过程有较高的生产率，使产品尽快投放市场。

（3）设法降低制造成本

（4）注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。

原始资料：

（1）产品装配图，零件图。

（2）产品验收质量标准。

（3）产品的年生产纲领。

（5）制造厂的生产条件，包括机床设备和工艺设备的规格、性能和现有的状态、工人的技术水平、工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的能力等有关资料。

（6）工艺规程设计、工艺装备设计所需要的设计手册和有关标准。

（7）国内外先进制造技术资料等。

步骤内容：

（1）分析研究产品的装配图和零件图。

（2）确定毛坯。

（3）拟定工艺路线，选择定位基面。

（4）确定各工序所采用的设备。

（5）确定各工序所采用的刀具、夹具、量具和辅助工具。

（6）确定各主要工序的技术要求及检验方法。

（7）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差。

（8）确定切削用量。

（9）确定工时定额。

基准介绍概念机械零件是由若干个表面组成的，研究零件表面的相对关系，必须确定一个基准，基准是零件上用来确定其它点、线、面的位置所依据的点、线、面。根据基准的不同功能，基准可分为设计基准和工艺基准两类。

分类设计基准：在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。

工艺基准：零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同又分为装配基准、测量基准及定位基准。

（1）装配基准：装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。

（2）测量基准：用以检验已加工表面的尺寸及位置的基准，称为测量基准。

（3）定位基准：加工时工件定位所用的基准，称为定位基准。作为定位基准的表面（或线、点），在第一道工序中只能选择未加工的毛坯表面，这种定位表面称粗基准.在以后的各个工序中就可采用已加工表面作为定位基准，这种定位表面称精基准。2

加工余量由毛坯变成成品的过程中，在某加工表面上切除的金属层的总厚度称为该表面的加工总余量。每一道工序所切除的金属层厚度称为工序间加工余量。对于外圆和孔等旋转表面而言，加工余量是从直径上考虑的，故称为对称余量（即双边余量），即实际所切除的金属层厚度是直径上的加工余量之半。平面的加工余量则是单边余量，它等于实际所切除的金属层厚度。在工件上留加工余量的目的是为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷，如铸件表面冷硬层、气孔、夹砂层，锻件表面的氧化皮、脱碳层、表面裂纹，切削加工后的内应力层和表面粗糙度等。从而提高工件的精度和表面粗糙度。加工余量的大小对加工质量和生产效率均有较大影响。加工余量过大，不仅增加了机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加了材料、工具和电力消耗，提高了加工成本。若加工余量过小，则既不能消除上道工序的各种缺陷和误差，又不能补偿本工序加工时的装夹误差，造成废品。其选取原则是在保证质量的前提下，使余量尽可能小。一般说来，越是精加工，工序余量越小。

适用范围1、 各种金属零件加工；

2、 钣金、箱体、金属结构；

3、 钛合金、高温合金、非金属等机械加工；

4、 风洞燃烧室设计制造；

5、 非标设备设计制造。

6、 模具设计制造。

常用器械加工需要的机械由数显铣床、数显成型磨床、数显车床、电火花机、万能磨床、加工中心、激光焊接、中走丝、快走丝、慢走丝、外圆磨床、内圆磨床、精密车床等，可进行精密零件的车、铣、刨、磨等加工， 此类机械擅长精密零件的车、铣、刨、磨等加工，可以加工各种不规则形状零件，加工精度可达2μm。

发展现状随着现代机械加工的快速发展，机械加工技术快速发展，慢慢的涌现出了许多先进的机械加工技术方法，比如微型机械加工技术、快速成形技术、精密超精密加工技术等。

微型机械加工技术

随着微/纳米科学与技术（Micro/Nano Science and Technology）的发展，以本身形状尺寸微小或操作尺度极小为特征的微机械已成为人们认识和改造微观世界的一种高新科技。微机械由于具有能够在狭小空间内进行作业，而又不扰乱工作环境和对象的特点，在航空航天、精密仪器、生物医疗等领域有着广阔的应用潜力，并成为纳米技术研究的重要手段，因而受到高度重视并被列为21世纪关键技术之首。3

快速成形机械加工技术

快速成形技术是20世纪发展起来的，可根据CAD模型快速制造出样件或者零件。它是一种材料累加加工制造方法，即通过材料的有序累加而完成三维成形的。快速成形技术集成了CNC技术、材料技术、激光技术以及CAD技术等现代的科技成果，是现代先进机械加工技术的重要组成部分。4

精密超精密机械加工技术

精密和超精密加工时现代机械加工制造技术的一个重要组成部分，是衡量一个国家高科技制造业水平高低的重要指标之一。20世纪60年代以来，随着计算机及信息技术的发展，对制造技术提出了更高的要求，不仅要求获得极高的尺寸、形位精度，而且要求获得极高的表面质量。正是在这样的市场需求下，超精密加工技术得到了迅速的发展，各种工艺、新方法不断涌现。4

政策支持
国务院通过的《装备制造业调整与振兴规划》，提出依托高速铁路、煤矿与金属矿采掘、基础设施、科技重大专项等十大领域重点工程，振兴装备制造业;抓住九大产业重点项目，实施装备自主化;提升四大配套产品制造水平。政策措施包括加强投资项目的设备采购管理、鼓励使用国产首台套装备、推进企业兼并重组等。上述领域涉及了经济建设中的关键部门，也是我国机械行业发展中亟待突破的领域，尤其是高档数控机床和矿用机械长期以来一直是我国制造领域的薄弱环节，与国外先进水平有明显的差距。5