工艺设计规程的编制.docx
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工艺设计规程的编制
工艺规程的编制
在生产过程中，按本单位的实际情况，根据设计技术要求，需制订必要的工艺规程，以利于安排生产。
零件加工的工艺规程就是一系列不同工序的综合。
由于生产规模与具体情况的不同，对于同一零件的加工工序可能有很多方案，应当根据具体条件，采用其中最完善（从工艺上来说）和最经济的一个方案。
1.影响编制工艺规程的因素
a）生产规模是决定生产类型（单件、成批、大量）的主要因素，也是设备、工夹量具、机械化与自动化程度等的选择。
b）制造零件所用到坯料或型材的形状、尺寸和精度是选择加工总余量和加工过程中头几道工序的决定因素。
c）零件材料的性质（硬度、可加工性、热处理在工艺路线中排列的先后等）是决定热处理工序和选用设备及切削用量的依据。
d）零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以及零件图上所指定或技术条件中所补充指定的要求。
e）零件的表面粗糙度是决定表面上光精加工工序的类别和次数的主要因素。
f）特殊的限制条件，例如工厂的设备和用具的条件等。
g）编制的加工规程要在既定生产规程与生产条件下达到多、快、好、省的生产效果。
2.工艺规程的编制步骤
工艺规程的编制，可按下列步骤进行：
a）研究零件图及技术条件。
如零件复杂、要求高，要先详细熟悉在机器中所起的作用、加工材料及热处理方法、毛坯的类别与尺寸，并分析对零件制造精度的要求，然后选择毛基面，再选择零件重要表面加工所需的光基面。
b）加工的毛基面和光基面确定后，最初工序（由毛基面所决定的）和主要表面的粗、精加工工序（在某种程度上由光基面决定）已很荆楚，也就能编制零件加工的顺序。
c）分析已加工表面的粗糙度，在已拟的加工顺序中增添光精加工的工序。
d）根据加工时的便利情况，确定并排列零件上下不重要表面加工所需的所有其余工序（带自由尺寸的表面的加工、减小零件质量的工序、改善外观的工序、不重要的螺纹切削等）。
这一类次要工序往往分配在已设计了的主要工序之间（或与之合并），也有时放在加工过程的末尾。
这时必须考虑到，由于次要工序排列不当，在执行中会有损坏精密加工后的重要表面的可能性。
e）如果有限制加工工艺规程选择的特殊条件存在，通常要作补充说明，以修正加工的顺序。
f）确定每一工序所需的机床和工具，填写工艺卡和工序卡。
g）详细拟定工艺规程时，必须进行全部加工时间的标定和单件加工时间的结算，并计算每一工序所需的机床台数。
但有时把已拟订好的工艺规程作某些修正（例如个别机床任务太少，则有必要把几个单独工序合并成一个工序）。
h）为了使所编制的工艺规程具有最大经济性，在确定了规程的全部项目以后，必须再减产该零件的加工是否还可能作出同样完善而更为经济的工艺规程。
可对工艺规程的方案和分别算出的成本作比较，然后确定最为经济的方案。
由此可见，在这最后步骤中，也可能对已拟订的工艺规程有所修正。
因此，在一般场合，工艺规程的拟订必须根据工艺条件与经济条件，用逐次修正的方法来进行。
3.工艺卡片
将工艺规程的内容填入一定格式的卡片，即称为生产准备和施工依据的工艺文件。
常见的工艺卡片有：
1）工艺过程综合卡片
这种卡片主要列出整个零件加工所经过的工艺路线，包括毛坯、机械加工和热处理等。
它是制订其他工艺文件的基础，也是生产技术准备、编制作业计划和组织生产的依据。
这种卡片，由于各工序的说明不够具体，故一般不能直接指导工人操作，而都作为生产管理方便使用。
在单件生产中，通常不编其他较详细的工艺文件，而是以这种卡片指导生产。
工艺过程综合卡片的格式见表1。
2）机械加工工艺卡片
这种卡片是以工序为单位详细说明整个工艺过程的工艺文件。
它是用来指导工人生产和帮助车间管理人员掌握整个零件加工过程的一种主要技术文件，广泛用于成批生产的零件和小批量生产中重要零件。
工艺卡片内容包括零件的工艺特性（材料、质量、加工表面及其精度和表面粗糙度等）、毛坯性质、各道工序的具体内容及加工要求等，其格式见表2。
3）机械加工工序卡片
这种卡片是用来具体指导工人进行操作的一种工艺文件。
它是根据工艺卡片为每个工序制订的，并详细说明每一工步的内容，多用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。
工序卡片中详细记载了该工序和加工所必需的工艺资料，如定位基准的选择、工件的安装方法、工序尺寸及公差以及机床、刀具、量具、切削用量的选择和工时定额的确定等，其格式见表3。
4.生产类型的工艺特点与工序安排原则
各种生产类型的主要工艺特点见表4，工序安排的原则见表5。
5.基本表面的加工工艺方案
基本表面一般指外圆表面、孔、平面和齿形表面，基本表面的加工工艺可参见表6～9。
6.影响加工余量的因素和平面加工余量控制
加工余量的合理控制是保证加工精度的重要工艺参数，影响加工余量的因素见表10，平面加工余量的选择见表11。
工厂
工艺过程综合卡片
产品名称及型号
零件名称
零件图号
材料
名称
毛坯
种类
零件质量（kg）
毛重
第页
牌号
尺寸
净重
共页
性能
每批件数
工序号
工序内容
加工车间
设备名称及编号
工艺装备名称及编号
技术等级
时间定额（min）
夹具
刀具
量具
单件
准备终结
更改内容
编制
校对
审核
会签
表1工艺过程综合卡片
表2机械加工工艺卡片
工厂
机械加工工艺卡片
产品名称及型号
零件名称
零件图号
材料
名称
毛坯
种类
零件质量（kg）
毛重
第页
牌号
尺寸
净重
共页
性能
每台件数
每批件数
工序号
装夹
工步
工序内容
同时加工零件数
切削用量
设备名称及编号
工艺装备名称及编号
技术等级
工时定额（min）
背吃刀量
（mm）
切削速度
（m/min）
每分钟转数或往复次数
进给量
（mm/r）或（mm/双行程）
夹具
刀具
量具
单件
准备终结
更改内容
编制
校对
审核
会签
表3机械加工工序卡片
工厂
机械加工
工序卡片
产品名称及型号
零件名称
零件图号
工序名称
工序号
第页
共页
车间
工段
材料名称
材料牌号
力学性能
同时加工件数
技术等级
单位时间（min）
准备终结时间（min）
设备名称
设备编号
夹具名称
夹具编号
切削液
更改内容
工步号
工步内容
计算数据（mm）
走刀次数
切削用量
工时定额（min）
刀具、量具及辅助工具
直径或
长度
走刀长度
单边余量
背吃
刀量
（mm）
进给量
（mm/r）
每分钟转数或双行程数
切削速度
（m/min）
基本时间
辅助时间
工作时间
服务地点
工步号
名称
规格
编号
数量
编制
校对
审核
会签
表4各种生产类型的主要工艺特点
特征性质
单件生产
成批生产
大量生产
生产方式特点
事先不能决定是否重复生产
周期性地批量生产
按一定节拍长期不变的生产某一二种零件
零件的互换性
一般采用试配方法，很少具有互换性
大部分有互换性，少数采用试配法
具有完全互换性，高精度配合件用分组选配法
毛坯制造方法及加工余量
木模手工造型，自由锻，精度低，余量大
部分用金属模，模锻，精度和加工余量中等
广泛采用金属模和机器造型、模锻及其他高生产率方法，精度高，余量小
设备及其布置方式
通用机床按种类和规格以“机群式”布置
采用部分通用机床和部分高生产率专用设备，按零件类别布置
广泛采用专用机床及自动机床并按流水线布置
夹具
多用标准附件，必要时用组合夹具，很少用专用夹具，靠划线及试切法达到精度
广泛采用专用夹具，部分用划线法达到精度
广泛用高生产率夹具，靠调整法达到精度
刀具及量具
通用刀具及量具
较多用专用刀具及量具
广泛用高生产率刀具及量具
工艺文件
只要求工艺过程卡片
要求有工艺卡片，关键工序有工序卡片
要求有详细完善的工艺文件、如工序卡片、调整卡片等
工艺定额
靠经验同级分析法制订
重要复杂零件用实际测定法制订
运用技术计算和实际测定法制订
对工人的技术要求
需要技术熟练的工人
需要一定技术熟练程度的工人
对工人技术要求较低，但对调整工技术要求高
生产率
低
中
高
成本
高
中
低
表5工序安排的原则
工序类别
工序
安排原则
机械加工
1.对于形状复杂、尺寸较大的毛坯或尺寸偏差较大的毛坯，应首先安排划线工序，为精鸡肫加工提供找正基准
2.按“先基面后其他”的顺序，首先加工精基准面
3.在重要表面加工前应对精基准进行修正
4.按“先主后次，先粗后精”的顺序，对精度要求较高的各主要表面进行粗加工、半精加工和精加工
5.对于与主要表面有位置精度要求的次要表面应安排在主要表面加工之后加工
6.对于易出现废品的工序，精加工和光整加工可适当提前，一般情况主要表面的精加工和光整加工应放在最后阶段进行
热处理
退火与正火
属于毛坯预备性热处理，应安排在机械加工之前进行
时效
为了消除残余应力，对于尺寸大、结构复杂的铸件，需在粗加工前、后各安排一次时效处理；对于一般铸件在铸造后或粗加工后安排一次时效处理；对于精度要求高的铸件，在半精加工前、后各安排一次时效处理；对于精度高、刚度差的零件，在粗车、粗磨、半精磨后各需安排一次时效处理
淬火
淬火后工件硬度提高且易变形，应安排在精加工阶段的磨削加工前进行
渗碳
渗碳易产生变形，应安排在精加工前进行，为控制渗碳层厚度，渗碳前需要安排精加工
渗氮
一般安排在工艺过程的后部、该表面的最终加工之前。
渗氮处理前应调质
辅助工序
中间检验
一般安排在粗加工全部结束之后，精加工之前；送往外车间加工的前后（特别是热处理前后）；花费工时较多和重要工序的前后
特种检验
荧光检验、磁力探伤主要用于表面质量的检验，通常安排在精加工阶段。
荧光检验如用于检查毛坯的裂纹，则安排在加工前
表面处理
电镀、涂层、发蓝、氧化、阳极化等表面处理工序一般安排在工艺过程的最后进行
表6外圆表面加工方案
序号
加工方案
经济加工精度等级（IT）
加工表面粗糙度
Ra（μm）
适用范围
1
粗车
11～12
50～12.5
适用于淬火钢以外的各种金属
2
粗车—半精车
8～10
6.3～3.2
3
粗车—半精车—精车
6～7
1.6～0.8
4
粗车—半精车—精车—滚压（或抛光）
5～6
0.2～0.025
5
粗车—半精车—磨削
6～7
0.8～0.4
主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工非铁金属
6
粗车—半精车—粗磨—精磨
5～6
0.4～0.1
7
粗车—半精车—粗磨—精磨—超精加工（或轮式超精磨）
5～6
0.1～0.012
8
粗车—半精车—精车—金刚石车
5～6
0.4～0.025
主要用于要求较高的非铁金属的加工
9
粗车—半精车—粗磨—精磨—超精磨
（或镜面磨）
5级以上
＜0.025
极高精度的钢或铸铁的外圆加工
10
粗车—半精车—粗磨—研磨
5级以上
＜0.1
表7孔加工方案
序号
加工方案
经济加工精度
等级（IT）
加工表面粗糙度
Ra（μm）
适用范围
1
钻
11～12
12.5
加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工非铁金属（但粗糙度稍高），孔径＜20mm
2
钻—铰
8～9
3.2～1.6
3
钻—粗铰—精铰
7～8
1.6～0.8
4
钻—扩
11
12.5～6.3
加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工非铁金属（但粗糙度稍高），孔径＜20mm
5
钻—扩—铰
8～9
3.2～1.6
6
钻—扩—粗铰—精铰
7
1.6～0.8
7
钻—扩—机铰—手铰
6～7
0.4～0.1
8
钻—（扩）—拉（或推）
7～9
1.6～0.1
大批大量生产中小零件的通孔
9
粗镗（或扩孔）
11～12
12.5～6.3
除淬火钢外各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔
10
粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）
9～10
3.2～1.6
11
粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）—精镗（铰）
7～8
1.6～0.8
12
粗镗（扩）—半精镗（精扩）—精镗—浮动镗刀块精镗
6～7
0.8～0.4
13
精镗（扩）—半精镗—磨孔
7～8
0.8～0.2
主要用于加工淬火钢，也可用于不淬火钢，但不宜用于非铁金属
14
粗镗（扩）—半精镗—粗磨—精磨
6～7
0.2～0.1
15
粗镗—半精镗—精镗—金刚镗
6～7
0.4～0.05
主要用于精度要求较高的非铁金属加工
16
钻—（扩）—粗铰—精铰—珩磨
6～7
0.2～0.025
精度要求很高的孔
17
以研磨代替上述方案中的珩磨
5～6
＜0.1
18
钻（或粗镗）—扩（半精镗）—精镗—金刚镗—脉冲滚挤
6～7
0.1
成批大量生产的非铁金属零件中的小孔，铸铁箱体上的孔
表8平面加工方案
序号
加工方案
经济加工精度等级（IT）
加工表面粗糙度Ra（μm）
适用范围
1
粗车—半精车
8～9
6.3～3.2
端面
2
粗车—半精车—精车
6～7
1.6～0.8
3
粗车—半精车—磨削
7～9
0.8～0.2
4
粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）
7～9
6.3～1.6
一般不淬硬的平面（端铣粗糙度可较低）
5
粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—刮研
5～6
0.8～0.1
精度要求较高的不淬硬平面
批量较大时宜采用宽刃精刨方案
6
粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—宽刃精刨
6～7
0.8～0.2
7
粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—磨削
6～7
0.8～0.2
精度要求较高的淬硬平面或不淬硬平面
8
粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—粗磨—精磨
5～6
0.4～0.25
9
粗铣—拉
6～9
0.8～0.2
大量生产，较小的平面
10
粗铣—精铣—磨削—研磨
5级以上
＜0.1
高精度平面
表9齿形加工方案
齿形加工方案
刀具
机床
加工精度及适用范围
成形法
成形铣齿
模数铣刀
铣床
加工精度和生产率均低，加工9级以下齿轮
拉齿
齿轮拉刀
拉床
精度和生产率高，仅用于大量生产，宜拉内齿轮
展成法
滚齿
齿轮滚刀
滚齿机
通常加工6～10级精度齿轮，最高达4级。
生产率高，通用性大。
常加工直齿、斜齿的外啮合圆柱齿轮及涡轮
插齿
插齿刀
插齿机
通常加工7～9级精度齿轮，最高达6级。
生产率高，通用性大。
适于加工内、外啮合齿轮、扇形齿轮、齿条等
剃齿
剃齿刀
剃齿机
加工5～7级精度齿轮，生产率很高。
主要用于滚（插）齿后，淬火前的精加工
珩齿
珩磨轮
珩齿机或剃齿机
加工6～7级精度齿轮，多用于经剃齿和高频淬火后齿形的精加工
磨齿
砂轮
磨齿机
加工3～4级精度齿轮，生产率低，加工成本高，用于淬硬齿轮的精加工
表10影响加工余量的因素
影响因素
说明
加工前（或毛坯）的表面质量（表面缺陷层深度H和表面粗糙度）
1.铸件的冷硬、气孔和夹渣层，锻件和热处理件的氧化皮、脱碳层、表面裂纹等表面缺陷层，以及切削加工后的残余应力层
2.前工序加工后的表面粗糙度
前工序的尺寸公差Ta
1.前工序加工后的尺寸误差和形状误差，其总和不超过前工序的尺寸公差Ta
2.当加工一批零件时，若不考虑其他误差，本工序的加工余量不应小于Ta
前工序的形状与位置公差（如直线度、同轴度、垂直度公差等）ρa
1.前工序加工后产生的形状与位置误差，两者之和一般小于前工序的形状与位置公差
2.当不考虑其他误差的存在，本工序的加工余量不应小于ρa
3.当存在两种以上形状与位置误差时，其总误差为各误差的向量和
本工序加工时的安装误差εb
安装误差等于定位误差和夹紧误差的向量和
表11平面的刨、铣、磨、刮加工余量（mm）
加工性质
加工面长度
加工面宽度
≤100
＞100～300
＞300～1000
加工余量
公差
加工余量
公差
加工余量
公差
粗加工后精刨或精铣
≤300
＞300～1000
＞1000～2000
1.0
1.5
2.0
0.3
0.5
0.7
1.5
2.0
2.5
0.5
0.7
1.2
2
2.5
3.0
0.7
1.0
1.2
精加工后磨削，零件在装夹时未经校准
≤300
＞300～1000
＞1000～2000
0.3
0.4
0.5
0.1
0.12
0.15
0.4
0.5
0.6
0.12
0.15
0.15
—
0.6
0.7
—
0.15
0.15
精加工后磨削，零件装夹时用百分表校准或装夹在夹具中
≤300
＞300～1000
＞1000～2000
0.2
0.25
0.3
0.1
0.12
0.15
0.25
0.3
0.4
0.12
0.15
0.15
—
0.4
0.4
—
0.15
0.15
刮削
≤300
＞300～1000
＞1000～2000
0.15
0.2
0.25
0.06
0.1
0.12
0.15
0.2
0.25
0.06
0.1
0.12
0.2
0.25
0.3
0.1
0.12
0.15
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