機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和工序內(nèi)容設(shè)計(jì)

王靚

【摘 要】工藝規(guī)程是以工藝文件的形式確定下來(lái)的工藝過(guò)程，它是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件，是生產(chǎn)組織管理和生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的重要依據(jù)。本文主要介紹了機(jī)械加工工藝規(guī)程編制的兩個(gè)核心環(huán)節(jié)：工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和工序內(nèi)容設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械加工；工藝規(guī)程；工序

經(jīng)審定批準(zhǔn)的工藝規(guī)程是工廠生產(chǎn)活動(dòng)中的關(guān)鍵性指導(dǎo)文件，對(duì)機(jī)械加工有著及其重要的意義。零件機(jī)械加工工藝規(guī)程一般包括：零件加工的工藝路線，各工序的具體加工內(nèi)容，切削用量、工時(shí)定額以及所采用的設(shè)備和工藝裝備等。下面我們重點(diǎn)介紹機(jī)械加工工藝規(guī)程編制的兩個(gè)核心環(huán)節(jié)：工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和工序內(nèi)容設(shè)計(jì)。

1.工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

1.1定位基準(zhǔn)的選擇

定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分。在加工中，首先使用的是粗基準(zhǔn)，但在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，為了保證零件的加工精度，首先考慮的是選擇精基準(zhǔn)，精基準(zhǔn)選定后，再考慮合理的選擇粗基準(zhǔn)。

1.1.1精基準(zhǔn)的選擇

選擇精基準(zhǔn)時(shí)，重點(diǎn)要考慮如何減少工件的定位誤差，以保證工件的加工精度，同時(shí)也要考慮工件裝卸方便，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。最重要的兩個(gè)原則是：基準(zhǔn)重合原則和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。

基準(zhǔn)重合原則是指以工序基準(zhǔn)作定位基準(zhǔn)，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。而工序基準(zhǔn)又應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，這樣設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)均重合，從而避免了工序尺寸換算及基準(zhǔn)不重合誤差的產(chǎn)生。

基準(zhǔn)統(tǒng)一原則是指當(dāng)零件上有許多表面需要進(jìn)行多道工序加工時(shí)，應(yīng)盡可能在各工序的加工中選用同一組基準(zhǔn)定位。這樣可以較好的保證各個(gè)加工面的位置精度，同時(shí)各工序所用夾具定位方式統(tǒng)一，夾具結(jié)構(gòu)相似，可減小夾具的設(shè)計(jì)、制造工作量。

1.1.2粗基準(zhǔn)的選擇

選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，重點(diǎn)考慮如何保證各個(gè)加工面都能分配到合理的加工余量，保證加工面與不加工面的尺寸和位置精度，同時(shí)還應(yīng)為后續(xù)工序提供可靠的精基準(zhǔn)。要注意的是，粗基準(zhǔn)應(yīng)盡量避免重復(fù)使用，特別是在同一尺寸方向上只允許裝夾使用一次。因粗基準(zhǔn)是毛面，表面粗糙、形狀誤差大，如果二次裝夾使用同一粗基準(zhǔn)，兩次裝夾中加工出的表面就會(huì)產(chǎn)生較大的相互位置誤差。

1.2表面加工方案的選擇

在擬定零件的工藝路線時(shí)，首先要確定各個(gè)表面的加工方法。選擇表面加工方法時(shí)應(yīng)考慮以下幾方面的問(wèn)題：

一是要保證加工表面的加工精度和表面的粗糙度要求。一般總是首先根據(jù)零件主要表面的技術(shù)要求個(gè)工廠的具體條件，現(xiàn)選定它的最終加工方法，然后再逐一選定各有關(guān)前導(dǎo)工序的加工方法。

二是應(yīng)考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的要求。大批大量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)盡量采用高效率的先進(jìn)的加工方法，如拉削內(nèi)孔與平面等。但在年產(chǎn)量不大的情況下，應(yīng)采用一般的加工方法，如鏜孔或鉆、擴(kuò)、鉸或刨平面等。

三是應(yīng)考慮工件的材料。如有色金屬就不宜采用磨削的方法進(jìn)行精加工，而淬火鋼的精加工就需采用磨削加工的方法。

1.3加工階段的劃分

在選定了零件上各表面的加工方法后，還需進(jìn)一步確定這些加工方法在工藝路線中的順序及位置，這與加工階段的劃分有關(guān)。當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求特別高時(shí)，一般都要經(jīng)過(guò)粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段，如果零件精度要求特別高或表面粗糙度值要求特別小時(shí)，還要經(jīng)過(guò)光整加工階段。當(dāng)然，劃分加工階段并不是絕對(duì)的。對(duì)于剛性好，加工精度要求不高或余量不大的工件就不必劃分加工階段；有些精度要求高的重型件，由于運(yùn)輸安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)工，一般也不劃分加工階段，而是在一次裝夾下完成全部粗加工和精加工任務(wù)。

1.4機(jī)械加工順序的安排

主要應(yīng)遵循以下原則：

一是先基面后其他。選作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)該優(yōu)先加工，以便為后續(xù)工序的加工提供精基準(zhǔn)。

二是先粗后精。整個(gè)零件的加工工序，應(yīng)該是粗加工工序在前，相繼分別為半精加工、精加工、光整加工工序。

三是先主后次。先加工零件的主要表面及裝配基準(zhǔn)面，然后再加工其他次要表面。

四是先面后孔。對(duì)于箱體支架等類型的零件，平面的輪廓尺寸較大，用它定位比較穩(wěn)定，因此選平面作精基準(zhǔn)，先加工平面，然后用平面定位加工孔，這要有利于保證孔的加工精度。

1.5工序集中與工序分散

零件上加工表面的加工方法選擇好后，就可確定組成該零件的加工工藝過(guò)程的工序數(shù)。確定工序數(shù)有兩種截然不同的原則。一個(gè)是工序集中原則，一個(gè)是工序分散原則。所謂工序集中，就是把工件上較多的加工內(nèi)容集中在一道工序中進(jìn)行，而整個(gè)工藝過(guò)程由數(shù)量比較少的復(fù)雜工序組成；所謂工序分散，就是在每道工序中僅僅對(duì)工件上很少的幾個(gè)面進(jìn)行加工，整個(gè)工藝過(guò)程由數(shù)量比較多的簡(jiǎn)單工序組成。

應(yīng)該說(shuō)工序集中和分散各有特點(diǎn)，必須根據(jù)生產(chǎn)類型、工廠的設(shè)備條件、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求等具體的生產(chǎn)確定。

2.工序內(nèi)容設(shè)計(jì)

2.1加工設(shè)備選擇

零件的加工精度和生產(chǎn)率在很大程度上是由使用的機(jī)床所決定的。要根據(jù)已確定的工藝基本特征，結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量要求，選擇出既能保證加工質(zhì)量，又經(jīng)濟(jì)合理的機(jī)床和工藝裝備。這時(shí)應(yīng)該認(rèn)真查閱有關(guān)手冊(cè)或?qū)嵉卣{(diào)查，應(yīng)將選定的機(jī)床或工裝的有關(guān)參數(shù)記錄下來(lái)，如機(jī)床的型號(hào)、規(guī)格、工作臺(tái)寬、T型槽尺寸；刀具形式、規(guī)格、與機(jī)床的連接關(guān)系；夾具、專用刀具設(shè)計(jì)要求，與機(jī)床的連接方式等等。

2.2刀具選擇

在加工設(shè)備定下來(lái)以后，刀具的選擇則主要取決于個(gè)工序的加工方法、工件材料、加工精度、所用機(jī)床性能、生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性等。選擇時(shí)主要確定刀具的材料、型號(hào)、主要切削參數(shù)等。

在生產(chǎn)中，應(yīng)該盡量采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)可采用高效復(fù)合刀具和其他一些專用刀具。

2.3切削用量的確定

確定切削用量時(shí)，應(yīng)在基礎(chǔ)、刀具、加工余量等確定以后，綜合考慮工序的具體內(nèi)容、加工精度、生產(chǎn)率、刀具壽命等因素。

選擇切削用量的基本原則是：首先選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性限制條件或已加工表面粗糙度的規(guī)定等，選取盡可能大的進(jìn)給量，最后利用切削用量手冊(cè)選取或用公式計(jì)算確定最佳切削速度。

2.4工序尺寸及公差計(jì)算

計(jì)算各個(gè)工序加工時(shí)所應(yīng)達(dá)到的工序尺寸及其公差是工序設(shè)計(jì)的主要工作之一。工序尺寸及其公差的確定與工序余量的大小、工序尺寸的標(biāo)注方法、甚至基準(zhǔn)選擇、中間工序安排等密切相關(guān)，就其性質(zhì)和特點(diǎn)而言，一般可以歸納為以下兩大類：

一類是當(dāng)定位基準(zhǔn)（或工序基準(zhǔn)）與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時(shí)，某表面本身各次加工工序尺寸的計(jì)算。對(duì)于這類問(wèn)題，當(dāng)決定了各工序間余量和工序所能達(dá)到的加工精度后，就可以計(jì)算各工序的尺寸和公差。計(jì)算的順序是從最后一道工序開(kāi)始，由后向前推算。

另一類是基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸的計(jì)算。在零件的加工過(guò)程中，為了加工和檢驗(yàn)方便可靠或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，形狀復(fù)雜的零件在加工過(guò)程中需要多次轉(zhuǎn)換定位基準(zhǔn)。這時(shí)工序尺寸的計(jì)算就比較復(fù)雜，應(yīng)利用尺寸鏈原理來(lái)進(jìn)行分析和計(jì)算，并對(duì)工序間余量進(jìn)行必要的驗(yàn)算，以確定工序尺寸及其公差。

【參考文獻(xiàn)】

[1]趙如福.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)[M].上海科學(xué)技術(shù)出版社，1990.

[2]張耀宸.機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].航空工業(yè)出版社，1987.