机械制造工艺的组成与流程

1.概述

机器是由零件、组件、部件等组成的，因而一台机器的机械制造工艺过程包括从零部件的加工到整机装配的全过程。

首先，组成机器的每一个零件要经过相应的机械加工工艺过程由毛坯转变成为合格零件。在这一过程中，要根据零件的设计信息，制订每一个零件的机械加工工艺规程，根据机械加工工艺规程的安排，在相应的机械加工工艺系统中完成不同的加工内容。机械加工工艺系统由机床、刀具、夹具和被加工零件（工件）构成。加工的零件不同，工艺内容不同，相应的机械加工工艺系统也不相同。机械加工工艺系统的特性及工艺过程参数的选择对零件的加工质量起决定性的作用。

其次，要根据机器的结构和技术要求，把某些零件装配成部件。部件是由若干组件、合件和零件在一个基准上装配而成的。部件在整台机器中能完成一定的、完整的功能。把零件和组件、合件装配成部件的过程，称为部装。部装的过程是依据部件装配工艺，应用相应的装配工具和技术完成的。部件装配的质量直接影响整机的性能和质量。

最后，在一个基准部件上，把各个部件、零件装配成一台完整的机器。把零件和部件装配成最终产品的过程称为总装。在产品总装后，还要经过检验、试车、喷漆、包装等一系列辅助过程才能成为合格的产品。

2.工艺过程的组成

一个零件的加工工艺往往是比较复杂的，根据它的技术要求和结构特点，在不同的生产条件下，常常采用不同的加工方法和设备，通过一系列的加工，才能使毛坯变成零件。我们在分析研究这一工艺过程时，为了便于描述，需要对工艺过程的组成单元给予科学的定义。

机械加工工艺过程由一个或若干个按顺序排列的工序组成，而工序又可分为安装、工位、工步和走刀。

1）工序

工序是指一个或一组工人，在一台机床或一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程。区分工序的主要依据是工作地是否变动和加工是否连续。如图1-2所示的阶梯轴，当加工数量较少时，可按表1-1划分工序；当加工数目较大时，可按表1-2划分工序。

从表1-1和表1-2中可以看出，当工作地变动时，即构成另一工序。同时，在同一工序内所完成的工作必须是连续的，若不连续，也即构成另一工序。下面着重解释“连续”的概念。所谓“连续”，有按批“连续”和按件“连续”之分。在表1-1与表1-2中，整批零件先在磨床上粗磨外圆后，再送高频淬火机高频淬火，最后到磨床上精磨外圆，即使是在同一台磨床上，工作地没有变动，但由于对这一批工件来说粗磨外圆和精磨外圆不是连续进行的，所以粗磨外圆和精磨外圆应为两道独立的工序。除此以外，还有一个按件“不连续”问题。如表1-2中的工序2和工序3，先将一批工件的一端全部车好，然后掉头在同一车床上车这批工件的另一端，虽然工作地没有变动，但对每一个工件来说，两端的加工已不连续，严格按着工序的定义也可以认为是两道不同的工序。不过，在这种情况下，究竟是先将工件的两端全部车好再车另一工件，还是先将这批工件一端全部车好后再分别车这批工件的另一端，对生产率和产品质量均无影响，完全可以由操作者自行决定，在工序的划分上也可以把它当作一道工序。综上所述，我们知道，如果工件在同一工作地前后加工，按批不是连续进行的，肯定是两道不同的工序；如果按批是连续的而按件不连续，究竟算一道工序还是算两道工序，要视具体情况而定。

图1-2　阶梯轴简图

技术要求：两个φ30js6的外圆面要进行淬火处理至45 HRC。

表1-1　阶梯轴机械加工工艺过程（单件小批量生产时）

表1-2　阶梯轴机械加工工艺过程（大批大量生产时）(www.xing528.com)

工序是组成机械加工工艺过程的基本单元，也是制订生产计划和进行成本核算的基本单元。

2）安装

每一道工序内都包含许多加工内容，有些加工内容需要工件处于不同的位置下才能完成，这就需要改变工件的位置。在采用传统设备加工时，往往需要对工件进行多次装夹，每次装夹下所完成的工序内容称为一次安装。在采用数控设备加工时，通过工作台的转位可以改变工件的位置，使所需的安装次数大大减少。如表1-1所示的工序1要进行两次装夹：先夹工件一端，车端面、钻顶尖孔，称为安装1；再掉头车另一端面，钻顶尖孔，称为安装2。

工件在加工中，应尽量减少装夹次数。这不仅对保证零件的几何精度和位置精度是极为有利的，而且可以减少装夹误差和装夹工件所花费的时间。

3）工位

在工件的一次安装中，通过各种回转工作台或移动工作台、回转夹具或移动夹具，使工件先后处于几个不同的位置进行加工，工件相对于机床或刀具每占据一个加工位置所完成的那部分机械加工工艺过程，称为工位。如表1-2中工序1铣端面、钻顶尖孔，就有两个工位，工件装夹后，先在工位Ⅰ铣端面，然后工作台移动到工位Ⅱ钻顶尖孔，如图1-3所示。

4）工步

图1-3　两边同时铣端面、钻顶尖孔

在同一工位上，可能要加工几个不同的表面，也可能用几把不同的刀具进行加工，还有可能用几种不同的切削用量分几次进行加工。为了描述这个过程，工位又可细分为工步。工步是指在加工表面、加工工具和切削用量（不包括背吃刀量）都不变的情况下，所完成的那一部分工序内容。一般情况下，上述三个要素任意改变一个，就认为是不同的工步了。但下述两种情况可以作为例外。一种情况是：那些连续进行的若干个相同的工步，可看作一个工步。如图1-4所示的零件，连续钻四个φ5 mm的孔，可看作一个工步，以简化工艺文件。另一种情况是：有时为了提高生产率，用几把不同的刀具同时加工几个不同的表面，如图1-5所示，也可以看作一个工步，该工步称为复合工步。

图1-4　钻四个相同孔的工步

图1-5　复合工步

5）走刀

在一个工步内，刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。