生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的准备、运输和保存,生产的准备,毛坯的制造,毛坯经过加工、热处理而成为零件,零件、部件经装配成为产品,机械的质量检查及其运行试验、调试,机械的油漆与包装等。
工艺过程是指在生产过程中,通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等,使其成为成品或半成品的过程。机械产品的工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等工艺过程。其中与原材料变为成品直接有关的过程,称为直接生产过程,是生产过程的主要部分。而与原材料变为产品间接有关的过程,如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等,称为辅助生产过程。
机械制造的工艺过程一般包括零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程。
机械加工工艺过程(以下简称加工过程)是指用机械加工的方法直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质等使之成为合格零件的工艺过程。从广义上来说电加工、超声波加工、电子束离子束等加工也属于加工过程。加工过程直接决定零件和机械产品的质量,对产品的成本和生产率都有较大影响,是整个工艺过程的重要组成部分。
二、机械加工工艺过程的组成
由于零件加工表面的多样性、生产设备和加工手段的加工范围的局限性、零件精度要求及产量的不同,通常零件的加工过程是由若干个顺次排列的工序组成的。工序是加工过程的基本组成单元。每一个工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步或走刀。毛坯依次通过这些工序而变成零件。
1.工序
工序是一个或一组工人,在相同的工作地对同一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程。
工序是组成工艺过程的基本单元,也是生产计划、成本核算的基本单元。一个零件的加工过程需要包括哪些工序,由被加工零件的复杂程度、加工精度要求及其产量等因素决定。如图8-1所示的阶梯轴,在单件小批生产
时,其加工过程有三个工序组成(见表8-1);而在大批量生产时可有5个工序组成(见表8-2)。
图8-1阶梯轴零件
表8-2大批量
生产工艺过程
工序1孔中心
床
2
3
4
5表8-1单件小批生产工艺过程
工序工序内容
1车一端面,打
孔;调头;车面,打中心孔
2车大外圆及倒
头;车小外圆
3铣键槽;去毛
2.安装与工位
3.工步与走刀
工步是指在加工表面、刀具和切削用量(不包括背吃刀量)均保持不变的情况下所完成的那一部分工序内容。对于在一次安装中连续进行的若干个
相同工步,习惯上视为一个工步。如4个φ15mm孔的钻削,可写成一个工步,即“4-φ15mm孔”。
图8-2多工位加工
图
8-3复合加工
图8-4车削阶梯轴的多次走刀
有时为了提高生产效率,经常用几把刀具同时分别加工几个表面的工步,称为复合工步。如图8-3所示为用一把车刀和一个钻头同时加工外圆和孔。在多刀车床、转塔车床的加工中经常有这种情况。在工艺文件上,复合工步也视为一个工步。
在一个工步内,因加工余量较大,需用同一刀具、在同一转速及进给量的情况下对同一表面进行多次切削,每次切削称为一次走刀。如图8-4所示。走刀是构成加工过程的最小单元。
三、生产纲领与生产类型
零件的生产纲领
零件的生产纲领主要是指包括备品与废品在内的年产量。在制订零件的机械加工工艺规程时,必须先计算出零件的生产纲领,具体可按下式计算:
(8-1)
式中N—零件的年产量(件/年);
Q—产品的年产量(台/年);
n—每台产品中该零件的数量(件/台);
a%—备品率;
b%—废品率。
生产类型
根据生产纲领的大小和产品大小以及产品结构的复杂程度,产品制造过程可分为三种生产类型:
(1)单件生产单个地生产不同结构、尺寸的产品,且很少重复或完全
不重复,这种生产称为单件生产。如机械配件加工、专用设备制造、新产品试制等都是属于单件生产。
表8-3生产类型与生产纲领的关系
生产类型生产纲领(件/年)
重型机械中型机械小型机械
单件生产小批生产中批生产大批生产大量生产<5
5~100
100~300
300~1000
>1000
<10
10~200
200~500
500~5000
>5000
<100
100~500
5000~50000
>50000
(2)成批生产成批地制造相同产品,并且是周期性的重复生产,这种生产称为成批生产。如机床制造等多属于成批生产。同一产品(或零件)每批投入生产的数量称为批量。根据产品的特征及批量的大小,成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。小批生产工艺过程的特点与单件生产相似。
(3)大量生产产品的数量很大,大多数的工作一直按照一定节拍进行同一种零件的某一道工序的加工,这种生产称为大量生产。如手表、洗衣机、自行车、汽车等的生产。
生产类型的划分主要取决于产品大小、复杂程度及生产纲领的大小,表8-3列出生产类型与生产纲领的关系,供确定生产类型时参考。
不同的生产类型,对生产组织、生产管理、毛坯选择、设备工装、加工方法和工人的技术等级要求均有所不同。表8-4列出了不同生产类型的工艺特点。
四、机械加工工艺规程与工艺文件
1.机械加工工艺规程
将制订好的零(部)件的机械加工工艺过程按一定的格式(通常为表格或图表)和要求描述出来,作为指令性技术文件,即为机械加工工艺规程。包括:
机械加工工艺过程卡——为说明零件机械加工工艺过程的工艺文件;
工序卡——对每道工序作详细说明、可直接用于指导工人操作的工艺文件;
检验工序卡——对成批或大量生产中重要检验工序作详细说明、指导检验的工艺文件;
机床调整卡——大批量生产中对由自动线、流水线上的机床以及由自动机或半自动机完成的工序,为调整工提供机床调整依据的工艺文件。
2.机械加工工艺规程的格式
不同的生产类型对工艺规程的要求不同。
单件小批生产由于生产的分工较粗,通常只需说明零件的加工工艺路线(即其加工工序顺序),填写工艺过程卡(见表8-1)。
对于大批量生产,因其生产组织严密、分工细致,工艺规程应尽量详细,要求对每道加工工序的加工精度、操作过程、切削用量、使用的设备及刀、