工艺过程与工艺规程优化方案

1）生产过程 是指在机械产品制造时，由原材料或半成品转变为成品的全过程。它包括生产技术准备、原材料的运输和保管、毛坯制造、机械加工、热处理和表面处理、部件和产品的装配、测试检验、涂装和包装等。

2）工艺过程 是指在生产过程中那些与原材料变为成品直接有关的过程。工艺过程是生产过程的重要组成部分，可分为毛坯制造、机械加工、热处理、装配等工艺过程。

3）工艺路线 零件依次通过的全部加工过程称为工艺路线或工艺流程，它表明先做什么后做什么的工作顺序，工艺路线是制定工艺过程和进行车间分工的重要依据。

4）机械加工工艺过程 是指利用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其成为零件的过程。

机械加工工艺过程（以下简称为工艺过程）是由一个或若干个按一定顺序排列的工序组成。通过这些工序逐步改变毛坯的形状、尺寸和材料的性能，使其成为合格的零件。工序又可分为安装、工位、工步和进给（走刀）。

（1）工序

工序是指一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。构成工序的四个要素是工作地点、工人、零件和连续作业，其中任一要素的变更即构成新的工序。

（2）安装

在同一工序中，工件可能要经过一次或几次装夹才能完成加工。工件每定位和夹紧一次所完成的那一部分工序，称为安装。工件在加工中，应尽可能减少安装次数。

（3）工位

为完成一定的工序内容，一次装夹工件后，工件和夹具或设备的可移动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的某一位置称为工位。在一次安装中，可能只有一个工位，也可能有几个工位。如图10-1所示为通过立轴式回转工作台在一次安装中，顺次完成装卸工件（工位1）、钻孔（工位2）、扩孔（工位3）和铰孔（工位4）四个工位加工的例子。

图10-1 多工位加工

（4）工步

工步是指在一个工位中，加工表面、加工工具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程。一个工序可以包括几个工步，也可能只有一个工步。例如，如图10-2所示为在六角自动车床上加工零件的一个工序，包括六个工步。

图10-2 包括六个工步的工序

构成工步的任一因素改变后，一般即为另一个工步。但对于那些在一次安装中连续进行的若干相同工步，为了简化工序内容的叙述，在工艺文件上常将其作为一个工步，例如，在如图10-3所示工件上加工四个ϕ15的孔，可简写成一个工步，即钻4-ϕ15mm孔。有时为了提高生产效率，用几把不同刀具或者用一把复合刀具，同时加工几个不同的表面的工步，称为复合工步。在工艺文件上，复合工步应视为一个工步，如图10-4所示。

图10-3 钻四个相同孔的工步

图10-4 复合工步

（5）进给

在一个工步中，有时因被加工表面所要切除的金属层很厚而不能一次切完，需要分几次进行切削，则每进行一次切削就称为一次进给。

机械加工的工艺过程不仅与产品的结构和技术要求有关，还与其所采用的生产类型密切相关，而不同的生产类型由产品的生产纲领来区别。

（1）生产纲领

企业在计划期内计划生产的产品产量和进度安排，称为生产纲领（也称生产大纲）。因计划期通常定为一年，所以年生产纲领也就是一年内计划完成的产品生产总量。

（2）生产类型

企业生产专业化程度的分类方式称为生产类型。生产类型可分为以下三类。

1）单件生产 单件生产的特点是产品的种类繁多，但同一种产品的产量少，仅制作一件或几件，而且很少重复生产，各工作地的加工对象经常改变。例如，新产品的试制、专用设备的制造、重型机械产品的制造等都属于单件生产类型。

2）成批生产 成批生产是在一年中分批生产相同的零件和组装产品，生产呈周期性重复。每批生产相同零件的数量称为批量。按照批量的大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产三种。小批生产接近单件生产，大批生产接近大量生产。

3）大量生产 大量生产的特点是产品的产量大、产品的结构和规格比较固定，产品生产可以连续进行，大多数工作地长期重复地进行某一零件的某一工序的加工。

生产类型的划分一方面要考虑生产纲领，即年产量；另一方面还必须考虑产品本身的大小和结构的复杂性。所以在制定出零件的生产纲领后，可根据生产纲领的大小，参考表10-1所列数据确定相应的生产类型。

表10-1 生产类型和生产纲领的关系

生产类型确定后，即可确定相应的生产组织形式，因不同生产类型工件的加工工艺有很大的差异，所以在大量生产时采用自动线，在成批生产时采用流水线，并采用高生产效率的专用机床和专用夹具，以提高劳动生产率和降低成本；但在单件小批生产时，采用机群式生产组织形式。

（3）各种生产类型的工艺特征

生产类型不同，产品的制造工艺、所用设备及工艺装备、采取的技术措施、达到的技术经济效果也不同。各种生产类型的工艺特征见表10-2。

表10-2 各种生产类型的工艺特征

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机械加工工艺规程是规定零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。它是在具体的生产条件下，将合理的工艺过程和操作方法，按规定的形式制定成工艺文件，经审批后用来指导生产并严格贯彻执行的指导性文件。

工艺规程一般包括的内容有：毛坯类型和材料，工件加工工艺路线，各工序的加工内容和要求，采用的加工设备和工艺装备，工件质量的检验项目及检验方法，切削用量、时间定额，工人技术等级的规定等。因此，工艺规程具有以下几个方面的作用：

1）工艺规程是指导生产的重要技术文件；

2）工艺规程是组织生产、进行计划调度的依据；

3）工艺规程是新建和扩建工厂或车间的技术依据。

（1）工艺规程制订的原则

工艺规程制订的原则是优质、高产和低成本。在具体制订时，应注意下列问题。(www.xing528.com)

1）在制订工艺规程时，应从生产实际出发，充分利用现有生产条件，并尽可能采用国内外先进的工艺和工艺装备。

2）在制订工艺规程时，应通过成本核算或多种方案比较，选择经济上最合理的方案，使产品生产成本最低。

3）在制订工艺规程时，应尽量采取机械化或自动化，以减轻工人繁重的体力劳动，并保证良好的劳动条件。同时应避免环境污染。

（2）制订工艺规程的原始资料

1）产品的全套技术文件 包括全套零件图和装配图、产品验收的质量标准以及产品的生产纲领（年产量）。

2）毛坯资料 包括各种毛坯制造方法的技术经济特征，各种型材的品种和规格，毛坯图等。

3）本厂的生产条件 了解毛坯的生产能力及技术水平，了解本厂的加工设备、刀具、夹具、量具的性能、规格及精度状况，生产面积，工人技术水平以及工艺装备的制造能力等。

4）各种技术资料 包括有关的工艺手册及图册，国内外先进的工艺技术资料等。

5）产品或零部件的国家标准、行业标准、企业标准。产品或零件的标准化资料。

（3）制订工艺规程的步骤

1）计算年生产纲领，确定生产类型。

2）阅读零件图及产品装配图。

3）确定毛坯，包括选择毛坯类型及其制造方法，并绘制毛坯图。

4）拟订工艺路线。

5）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。

6）确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。

7）选择切削用量及计算工时定额。

8）确定各主要工序的技术要求及检验方法。

9）进行技术经济分析，选择最佳方案。

10）编写工艺文件。

（1）机械加工工艺过程卡

机械加工工艺过程卡简称过程卡。它是以工序为单位，简要地列出整个零件的加工过程，包括毛坯制造、机械加工和热处理等。在这种卡片中，由于各工序的说明较简单，—般不直接指导工人的操作，而是用于生产管理。

在单件小批生产中，一般以过程卡指导生产而不再编制详细的工艺文件。工艺过程卡的格式见表10-3。

（2）机械加工工艺卡

机械加工工艺卡是以工序为单位，详细说明一个零件的全部加工过程。内容包括工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求以及采用的设备和工艺装备等。它是用来指导工人进行生产和帮助车间管理人员和技术人员掌握整个零件加工过程的主要技术文件。

工艺卡主要用于成批生产，也用于小批生产中比较重要的零件。

（3）机械加工工序卡

机械加工工序卡是在过程卡或工艺卡的基础上，按每道工序编制的工艺文件。它更详细地说明整个零件每个工序的加工要求，在工序卡上要画出工序简图，注明该工序的加工表面及其尺寸、精度、表面粗糙度和技术要求，加工用的定位基准、夹紧部位等，并详细说明该工序每一工步的内容、工艺参数、操作要求以及所用的设备和工艺装备等。

工序卡是用来具体指导工人生产的，在大批大量生产中每个零件的每道工序都要有工序卡；在成批生产中只是主要零件的每个工序有，而一般零件仅关键工序才有。

机械加工工序卡的格式见表10-4。

（1）零件的结构工艺性分析

零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用性能要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。所谓结构工艺性好，是指在现有工艺条件下，既能方便制造，又有较低的制造成本。表10-5列举了一些在常规工艺条件下零件结构工艺性分析的实例。

（2）零件的技术要求分析

零件图上的技术要求包括各加工表面的尺寸精度、形状精度和表面质量要求；各加工表面之间的相互位置精度要求；零件的热处理和其他要求（如动平衡、去磁和防锈处理）等。

在对零件图上的技术要求进行分析时，应考虑以下问题。

1）其技术要求既要满足设计要求，又要便于加工。

2）零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求，应根据零件的使用功能经济合理地确定。

表10-3 机械加工工艺过程卡片格式

表10-4 机械加工工序卡片格式

表10-5 结构工艺性分析的实例

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