第1章机械制造的基本知识

1.1 生产过程概述

广义而言，生产过程是指将自然界的资源经过人们的劳动，生产成有用产品的整个过程。所以，任何机械产品的生产过程都可理解为从采矿开始，经冶炼、浇铸、辗压、零件加工，直到装配、试验的全过程。

机械制造工厂的生产过程是指将原材料或半成品生产成机械产品的全过程。在生产过程中，主要的过程是直接改变工件形状和尺寸的加工过程，另外也包括各种辅助生产过程，如技术准备、检验、运输、保管、包装等。

机械制造工厂的生产过程，应由各个车间去完成，由此又构成了各车间的生产过程；一个车间生产的成品，往往又是其他车间的原材料。一个机械制造工厂通常都设有铸造、锻压、焊接、冲压、机械加工、热处理、表面处理和装配等车间，由它们分别完成有关的生产工作。

为了降低机器的生产成本，一台机器中的许多零部件往往都是由许许多多的专业生产厂制造的，这样做也有利于实现零部件的标准化和组织专业化生产。

在工厂生产过程中，按一定顺序直接改变生产对象的形状尺寸、物理机械性质，以及决定零件相互位置关系的过程统称为机械制造工艺过程，简称为工艺过程。因此，工艺过程是生产过程的主要部分。工艺过程可分为铸造、锻压、焊接、机械加工、热处理、表面处理和装配等过程。

机械加工工艺过程在一般机械产品的整个制造工艺过程中占重要地位，它是指用机械加工方法（主要是切削加工方法）逐步改变毛坯的形态（形状、尺寸及表面质量），使其成为合格零件所进行的全部过程。

零件依次通过全部加工的过程称为工艺路线或工艺流程。工艺路线是制定工艺过程和进行车间分工的重要依据。

工艺规程是按工艺过程的各项内容编写成的工艺文件，通常包括“机械加工工艺卡”、“机械加工工序卡”等。

机械加工工艺过程由一个或若干个顺次排列的工序组成，每个工序又可分为若干个安装、工位和工步。

1. 工序

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部分工艺过程称为工序。

当加工对象（工件）更换时，或设备和工作地点改变时，或完成工艺工作的连续性有改变时，都形成另一道工序。这里所谓连续性是指工序内的工作须连续完成。

例如一批轴的加工，如果它的外圆表面的粗车与精车连续进行，则为一道工序；如果一个轴先粗车，然后掉头另一次装夹再精车，则为另一道工序；如果生产量大，则可先完成这批工件的粗车，然后再对这批工件进行精车，虽然其他条件不变，但却变成了两道工序。

2. 工步和走刀

（1）工步

一道工序（一次安装或一个工位）中，可能需要加工零件的若干个表面，也可能虽只加工一个表面，但却要用若干把不同的刀具，或虽用一把刀具，但却要用若干种不同的切削用量分若干次加工。在加工表面、切削刀具和切削用量（仅指转速和进给量）都不变的情况下所完成的那部分工艺过程，称为一个工步。

有时，为了提高生产效率，经常把几个待加工表面用几把刀具同时进行加工，这也看做是一个工步，并称为复合工步。如果零件上几个加工表面完全相同，所用刀具及切削用量亦不变，为简化工艺，也可写做一个工步。

（2）走刀

有些工步由于加工余量较大或其他原因，需要用同一把刀具及同一切削用量对同一表面进行多次切削。这样，刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。

3. 安装和工位

（1）安装

安装是指在进行一道工序的加工时，将一个（或数个）工件固定在机床上的夹具内或直接固定在机床工作台上的过程。各加工工序都有这一辅助过程，在某些工序中需安装几次，为的是加工不同表面。

（2）工位

在一个工序中，有时为了减少由于多次装夹而带来的误差及时间损失，常采用转位（或移位）工作台、转位夹具。工件在一次安装中，工件与夹具或机床可动部分一起相对于刀具或机床固定部分所占据的每一个位置称为工位。

在同一工序中，工位和安装的改变都是为了完成工件上不同部位表面的加工工作。不同之处在于，从一次安装到另一次安装需松开工件并要重新夹紧固定，但在工位改变时工件则不需要重新夹紧固定（指工件在夹紧状态下改变位置）。所以，利用改变工位的方法一般便于保证加工质量、提高生产效率，并易于实现自动化。

举例：图1.1所示为一阶梯轴，在小批量生产条件下，其加工工艺过程及工序、工步的划分如表1.1所示。

图1.1 阶梯轴

表1.1 阶梯轴加工工艺过程