第一篇：机械加工工艺规程重要性和制订
机械加工工艺规程
本文主要阐述机械加工工艺规程的重要性及制订。
所谓工艺规程，是指导生产的重要技术文件。是在给定的生产条件下，在总结实际生产经验和科学分析的基础上，由多个加工工艺方案优选而制定的。因此，工艺规程是指导生产的重要技术文件，实际生产必须按照工艺规程规定的加工方法和加工顺序进行，只有这样才能实现优质、高产、低成本和安全生产。
一、机械加工工艺规程的重要性
工艺规程是组织生产、安排管理工作的重要依据
在新产品投产之前，首先要按照工艺规程进行大量的有关生产的准备工作；结合我司情况，一般是由生产部门主管按照工艺规程确定各个零件的投料时间和数量，由生产组长调整设备负荷，供应动力能源，调配劳动力等。每步操作都必须按照工艺规程规定的工序、工步以及所用设备、工时定额等有节奏的进行生产。总之，制订定额、计算成本、生产计划、劳动工资、成本核算等企业管理工作都必须以工艺规程为依据，才能保证各部门、车间的工作紧密配合。均衡的完成生产任务。
如果没有好的工艺规程，就像打仗没有制订有效的计划，必败无疑。会造成多种不良后果，会导致材料浪费，生产计划安排不当，人员调配不准确，生产节奏紊乱等。工艺规程是设计新工厂的依据
在设计新工厂时，必须根据工艺规程的有关规定，确定所需加工设备的品种、数量；车间布局、面积；生产工人的工种、等级和数量等。以此，合理经济的工艺规程尤为重要，会为公司节省不少的不必要的开支。
工艺规程有助于技术交流和推广先进经验
正确合理又经济的工艺规程是在一定的技术水平及具体的生产条件下制定的，是相对的，是由时间、地点和条件决定的。工艺规程必须按照公司的生产加工能力进行设计制订。因此，虽然在生产中必须遵守工艺规程，但工艺规程也要随着生产的发展和技术的进步不断改进，生产中如果出现了新问题，就要制订新的工艺规程作为依据，组织生产。要及时修订不合理的工艺规程，提高生产效率。但是，在修改工艺规程时，必须采取慎重和稳妥的步骤，即在一定的时间内既要保证既定的工艺规程具有一定的稳定性，可靠性和可实施性，又要力求避免贸然行事，决不能轻率地修改工艺规程，以致影响生产的正常秩序。
二、机械加工工艺规程的制订 １.制订工艺规程的原则
制订工艺规程的原则是，在一定的生产条件下，应以最少的劳动量和最低的成本，在规定的期间内，可靠地加工出符合图样及技术要求的零件。在制订工艺规程时，应注意以下问题： 技术上的先进性 在制订工艺规程时，要了解当时国内国外本行业工艺技术的发展水平，通过必要的工艺试验，积极采用适合的先进工艺和工艺装备。充分利用设备的加工能力，达到生产效益最大化。经济上的合理性
在一定的生产条件下，可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案，此时应通过核算或相互对比，选择经济上最合理的方案，使产品的能源、原材料消耗和成本最低，并保证产品质量和性能。
具有良好的劳动条件 在制订工艺规程时，要注意保证工人在操作时具有良好且安全的劳动条件，因此在工艺方案上要注意采取机械化或自动化的措施，将工人从某些笨重繁杂的体力劳动中解放出来。根据我司工艺规程的设计，普通车床西现已逐步被加工中心取代，效益更改，准确性更好。因此，旧的工艺规程已无法实现生产要求，必须重新设计制订。２.制订工艺规程所需的原始材料 产品的全套装配图和零件工作图； 产品验收的质量标准； 产品的生产纲领（年产量）； 毛坯资料；
现场的生产条件（包括设备、人员条件等）； 国内外工艺技术发展情况； 相关的工艺手册及图册。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）零件的工艺分析 分析和审查零件图纸
通过分析产品零件图及有关的装配图，了解零件在机械中的功用。在此基础上进一步审查图纸的完整性和正确性。例如，图纸是否符合有关标准，是否有足够的视图，尺寸，公差和技术要求的标注是否齐全等。若有遗漏或错误，应及时提出修改意见，并与有关设计人员协商，按一定的手续进行修改或补充。审查零件材料的选择是否恰当 零件材料的选择应立足于国内，尽量采用我国资源丰富的材料，不能随便采用贵金属。此外，如果材料选的不合理，可能会使整个工艺过程的安排发生问题。分析零件的技术要求 加工表面的尺寸精度； 加工表面的几何形状精度；
各加工表面之间的相互位置精度；
加工表面粗糙度以及表面质量方面的其他要求； 热处理要求及其他要求； 审查零件结构工艺性
在保证使用要求的前提下，是否能以较高的生产效率和最低的成本方便制造出来的特性。使用性能完全相同而结构不同的两个零件，他们的制造方法和制造成本可能有很大的差别。结构工艺性涉及的方面较多，包括毛坯制造的工艺性（如铸造工艺性、热处理工艺性和焊接工艺性等）、机械加工的工艺性、热处理工艺性、装配工艺性和维修工艺性等。以下是机械加工中的零件结构工艺性问题： 零件的结构应便于安装；
被加工面应尽量处于同一平面上； 被加工面的结构刚性要好；
孔的位置应便于刀具接近加工表面；
台阶轴的圆角半径、沉割槽和键槽的宽度以及圆锥面的锥度应尽量同一 磨削、车削螺纹都需要设置退刀槽；
应尽量减少加工面的面积和避免深孔加工，以保证加工精度和提高生产率。３）毛坯的选择 确定毛坯的种类 确定毛坯的形状
是否需要制出工艺凸台以有利于工件的装夹； 是一个零件制成一个毛坯还是多个零件合制成一个毛坯。哪些表面不要求制出；
铸件分型面、拔模斜度及铸造圆角；锻件辅料、分磨面、模锻斜度及圆角半径等。绘制毛坯--零件综合图 拟定工艺路线
即定出由粗到精的全部加工过程，包括选择定位基准及各表面的加工方法、安排加工顺序等，还包括确定工序分散与集中的程度、安排热处理以及检验等辅助工序。这是关键性的一步，要多提出几个方案进行分析比较。
确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差；
确定各工序的设备、夹具、刀具、量具和辅助工具； 确定切削用量和工时定额；
确定各主要工序的技术要求及检验方法；
填写工艺文件（工艺过程卡片和工序卡片两种形式）。
第二篇：机械加工工艺规程
机械加工工艺规程
10.1 工艺过程
10.1.1 生产过程与工艺过程(1)生产过程
生产过程是指把原材料(半成品)转变为成品的全过程.机械产品的生产过程,一般包括: ①生产与技术的准备,如工艺设计和专用工艺装备的设计和制造,生产计划的编制,生产资料的准备;②毛坯的制造,如铸造,锻造,冲压等;③零件的加工,如切削加工,热处理,表面处理等;④产品的装配,如总装,部装,调试检验和油漆等;⑤生产的服务,如原材料,外购件和工具的供应,运输,保管等.机械产品的生产过程一般比较复杂,目前很多产品往往不是在一个工厂内单独生产,而是由许多专业工厂共同完成的.例如:飞机制造工厂就需要用到许多其他工厂的产品(如发动机,电器设备,仪表等),相互协作共同完成一架飞机的生产过程.因此,生产过程即可以指整台机器的制造过程,也可以是某一零部件的制造过程.(2)工艺过程
工艺过程是指在生产过程中改变生产对象的形状,尺寸,相对位置和性质等,使其成为成品或半成品的过程.如毛坯的制造,机械加工,热处理,装配等均为工艺过程.在工艺过程中,若用机械加工的方法直接改变生产对象的形状,尺寸和表面质量,使之成为合格零件的工艺过程,称为机械加工工艺过程.同样,将加工好的零件装配成机器使之达到所要求的装配精度并获得预定技术性能的工艺过程,称为装配工艺过程.机械加工工艺过程和装配工艺过程是机械制造工艺学研究的两项主要内容.10.1.2 机械加工工艺过程的组成
机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成的,而工序又可分为若干个安装,工位,工步和走刀,毛坯就是依次通过这些工序的加工而变成为成品的.(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.区分工序的主要依据,是工作地点(或设备)是否变动和完成的那部分工艺内容是否连续.如图 4.1所示的零件,孔1需要进行钻孔和铰孔,如果一批工件中,每个工件都是在一台机床上依次地先钻孔,而后铰孔,则钻孔和铰孔就构成一个工序.如果将整批工件都是先进行钻孔,然后整批工件再进行铰孔,这样钻孔和铰孔就分成两个工序了.工序不仅是组成工艺过程的基本单元,也是制订工时定额,配备工人,安排作业和进行质量检验的依据.通常把仅列出主要工序名称的简略工艺过程称为工艺路线.(2)安装与工位
工件在加工前,在机床或夹具上先占据一正确位置(定位),然后再夹紧的过程称为装夹.工件(或装配单元)经一次装夹后所完成的那一部分工艺内容称为安装.在一道工序中可以有一个或多个安装.工件加工中应尽量减少装夹次数,因为多一次装夹就多一次装夹误差,而且增加了辅助时间.因此生产中常用各种回转工作台,回转夹具或移动夹具等,以便在工件一次装夹后,可使其处于不同的位置加工.为完成—定的工序内容,一次装夹工件后,工件(或装配单元)与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备固定部分所占据的每一个位置,称为工位.图4.2所示为一种利用回转工作台在—次装夹后顺序完成装卸工件,钻孔,扩孔和铰孔四个工位加工的实例.(3)工步与走刀
1)工步 工步是指被加工表面(或装配时的连接表面)和切削(或装配)工具不变的情况下所连续完成的那一部分工序.一个工序可以包括几个工步,也可以只有一个工步.一般来说,构成工步的任一要素(加工表面,刀具及加工连续性)改变后,即成为一个新工步.但下面指出的情况应视为一个工步.①对于那些一次装夹中连续进行的若干相同的工步应视为一个工步.如图 4.1所示,两孔1的加工,可以作为一个工步.② 为了提高生产率,有时用几把刀具同时加工一个或几个表面,此时也应视为一个工步.称为复合工步.2)走刀 在一个工步内,若被加工表面切去的金属层很厚,需分几次切削,则每进行一次切削就是一次走刀.一个工步可以包括一次走刀或几次走刀.10.1.3 机械加工生产类型和特点(1)生产纲领
企业在计划期内生产的产品的数量和进度计划称为生产纲领.零件的年生产纲领.可按下式计算 N=Qn(1+a%+b%)
式中 N——零件的年生产纲领,件/年;Q——产品的年生产纲领,台/年;n——每台产品中该零件的数量,件/台;a%--备品的百分率;b%--废品的百分率.生产纲领的大小对生产组织形式和零件加工过程起着重要的作用,它决定了各工序所需专业化和自动化的程度,决定了所应选用的工艺方法和工艺装备.(2)生产类型和工艺特点
企业(或车间,工段,班组,工作地)生产专业化程度的分类称为生产类型.生产类型一般可分为:单件生产,成批生产,大量生产三种.1)单件生产 单件生产的基本特点是:生产的产品种类繁多,每种产品的产量很少,而且很少重复生产.例如,重型机械产品制造和新产品试制等都属于单间生产.2)成批生产 成批生产的基本特点是:分批的生产相同的产品,生产呈周期性重复.如机床制造,电机制造等属于成批生产,成批生产又可按其批量大小分为小批量生产,中批量生产,大批量生产三种类型.其中,小批量生产和大批生产的工艺特点分别与单件生产和大量生产的工艺特点类似;中批量生产的工艺特点.介于小批生产和大批生产之间.3)大量生产 大量生产的基本特点是:产量大,品种少,大多数工作长期重复的进行某个零件的某一道工序的加工.例如,汽车,拖拉机,轴承等的制造都属于大量生产.生产类型的划分除了与生产纲领有关外,还应考虑产品的大小及复杂程度,生产类型不同,产品制造的工艺方法,所用的设备和工艺装备以及生产的组织形式等均不同.大批大量生产应尽可能采用高效率的设备和工艺方法,以提高生产率;单件小批生产应采用通用设备和工艺装备,也可采用先进的数控机床,以降低各类生产类型的生产成本.10.2 机械加工工艺规程 10.2.1 概述
机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一,它是在具体的生产条件下,把较为合理的工艺过程和操作方法,按照规定的形式书写成工艺文件,经审批后用来指导生产.机械加工工艺规程一般包括以下内容:工件加工的工艺路线,各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备,工件的检验项目及检验方法,切削用量,时间定额等.10.2.1.1 机械加工艺规程的作用(1)是指导生产的重要技术文件
工艺规程是依据工艺学原理和工艺试验,经过生产验证而确定的,是科学技术和生产经验的结晶.所以,它是获得合格产品的技术保证,是指导企业生产活动的重要文件.正因为这样,在生产中必须遵守工艺规程,否则常常会引起产品质量的严重下降,生产率显著降低,甚至造成废品.但是,工艺规程也不是固定不变的,工艺人员应总结工人的革新创造,可以根据生产实际情况,及时地汲取国内外的先进工艺技术,对现行工艺不断地进行改进和完善,但必须要有严格的审批手续.(2)是生产组织和生产准备工作的依据
生产计划的制订,产品投产前原材料和毛坯的供应,工艺装备的设计,制造与采购,机床负荷的调整,作业计划的编排,劳动力的组织,工时定额的制订以及成本的核算等,都是以工艺规程作为基本依据的.(3)是新建和扩建工厂(车间)的技术依据
在新建和扩建工厂(车间)时,生产所需要的机床和其它设备的种类,数量和规格,车间的面积,机床的布置,生产工人的工种,技术等级及数量,辅助部门的安排等都是以工艺规程为基础,根据生产类型来确定.除此以外,先进的工艺规程也起着推广和交流先进经验的作用,典型工艺规程可指导同类产品的生产.10.2.1.2 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,即在保证产品质量的前提下,争取最好的经济效益.在具体制定时,还应注意下列问题: 1)技术上的先进性 在制订工艺规程时,要了解国内外本行业工艺技术的发展,通过必要的工艺试验,尽可能采用先进适用的工艺和工艺装备.2)经济上的合理性 在一定的生产条件下,可能会出现几种能够保证零件技术要求的工艺方案.此时应通过成本核算或相互对比,选择经济上最合理的方案,使产品生产成本最低.3)良好的劳动条件及避免环境污染 在制订工艺规程时,要注意保证工人操作时有良好而安全的劳动条件.因此,在工艺方案上要尽量采取机械化或自动化措施,以减轻工人繁重的体力劳动.同时,要符合国家环境保护法的有关规定,避免环境污染.产品质量,生产率和经济性这三个方面有时相互矛盾,因此,合理的工艺规程应用该处理好这些矛盾,体现这三者的统一.10.2.1.3 制订工艺规程的原始资料 1)产品全套装配图和零件图.2)产品验收的质量标准.3)产品的生产纲领(年产量).4)毛坯资料 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;在无毛坯图的情况下,需实际了解毛坯的形状,尺寸及机械性能等.5)本厂的生产条件 为了使制订的工艺规程切实可行,一定要考虑本厂的生产条件.如了解毛坯的生产能力及技术水平;加工设备和工艺装备的规格及性能;工人技术水平以及专用设备与工艺装备的制造能力等.6)国内外先进工艺及生产技术发展情况 工艺规程的制订,要经常研究国内外有关工艺技术资料,积极引进适用的先进工艺技术,不断提高工艺水平,以获得最大的经济效益.7)有关的工艺手册及图册.10.2.1.4 制订工艺规程的步骤
1)计算年生产纲领,确定生产类型.2)分析零件图及产品装配图,对零件进行工艺分析.3)选择毛坯.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)确定切削用量及工时定额.8)确定各主要工序的技术要求及检验方法.9)填写工艺文件.在制订工艺规程的过程中,往往要对前面已初步确定的内容进行调整,以提高经济效益.在执行工艺规程过程中,可能会出现前所未料的情况,如生产条件的变化,新技术,新工艺的引进,新材料,先进设备的应用等,都要求及时对工艺规程进行修订和完善.10.2.1.5 工艺文件的格式
将工艺规程的内容,填入一定格式的卡片,即成为生产准备和施工依据的工艺文件.常用的工艺文件格式有下列几种:(1)综合工艺过程卡片
这种卡片以工序为单位,简要地列出了整个零件加工所经过的工艺路线(包括毛坯制造,机械加工和热处理等),它是制订其它工艺文件的基础,也是生产技术准备,编排作业计划和组织生产的依据.在这种卡片中,由于各工序的说明不够具体,故一般不能直接指导工人操作,而多作生产管理方面使用.但是,在单件小批生产中,由于通常不编制其它较详细的工艺文件,而是以这种卡片指导生产.机械加工工艺卡片是以工序为单位,详细说明整个工艺过程的工艺文件.它是用来指导工人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一种主要技术文件,广泛用于成批生产的零件和小批生产中的重要零件.(3)机械加工工序卡片
机械加工工序卡片是根据工艺卡片为毎一道工序制订的.它更详细地说明整个零件各个工序的加工要求,是用来具体指导工人操作的工艺文件.在这种卡片上,要画出工序简图,注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.工序简图就是按一定比例用较小的投影绘出工序图,可略去图中的次要结构和线条,主视图方向尽量与零件在机床上的安装方向相一致,本工序的加工表面用粗实线或红色粗实线表示,零件的结构,尺寸要与本工序加工后的情况相符合,并标注出本工序加工尺寸及上下偏差,加工表面粗糙度和工件的定位及夹紧情况.用于大批量生产的零件.10.2.2 零件的工艺分析
在制订零件的机械加工工艺规程时,首先要对照产品装配图分析零件图,熟悉该产品的用途,性能及工作条件,明确零件在产品中的位置,作用及相关零件的位置关系;了解并研究各项技术条件制定的依据,找出其主要技术要求和技术关键,以便在拟定工艺规程时采用适当的措施加以保证.然后着重对零件进行结构分析和技术要求的分析.10.2.2.1 零件结构分析
零件的结构分析主要包括以下三方面:(1)零件表面的组成和基本类型
尽管组成零件的结构多种多样,但从形体上加以分析,都是由一些基本表面和特形表面组成的.基本表面有内外圆柱表面,圆锥表面和平面等;特形表面主要有螺旋面,渐开线齿形表面,圆弧面(如球面)等.在零件结构分析时,根据机械零件不同表面的组合形成零件结构上的特点,就可选择与其相适应的加工方法和加工路线,例如外圆表面通常由车削或磨削加工;内孔表面则通过钻,扩,铰,镗和磨削等加工方法获得.机械零件不同表面的组合形成零件结构上的特点.在机械制造中,通常按零件结构和工艺过程的相似性,将各类零件大致分为轴类零件,套类零件,箱体类零件,齿轮类零件和叉架类零件等.(2)主要表面与次要表面区分
根据零件各加工表面要求的不同,可以将零件的加工表面划分为主要加工表面和次要加工表面;这样,就能在工艺路线拟定时,做到主次分开以保证主要表面的加工精度.(3)零件的结构工艺性
所谓零件的结构工艺性是指零件在满足使用要求的前提下,制造该零件的可行性和经济性.功能相同的零件,其结构工艺性可以有很大差异.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.10.2.2.2 零件的技术要求分析
零件图样上的技术要求,既要满足设计要求,又要便于加工,而且齐全和合理.其技术要求包括下列几个方面: 1)加工表面的尺寸精度,形状精度和表面质量;2)各加工表面之间的相互位置精度;3)工件的热处理和其它要求,如动平衡,镀铬处理,去磁等.零件的尺寸精度,形状精度,位置精度和表面粗糙度的要求,对确定机械加工工艺方案和生产成本影响很大.因此,必须认真审查,以避免过高的要求使加工工艺复杂化和增加不必要的费用.在认真分析了零件的技术要求后,结合零件的结构特点,对零件的加工工艺过程便有一个初步的轮廓.加工表面的尺寸精度,表面粗糙度和有无热处理要求,决定了该表面的最终加工方法,进而得出中间工序和粗加工工序所采用的加工方法.如,轴类零件上 IT7 级精度,表面粗糙度 R a 1.6 μ m 的轴颈表面,若不淬火,可用粗车,半精车,精车最终完成;若淬火,则最终加工方法选磨削,磨削前可采用粗车,半精车(或精车)等加工方法加工.表面间的相互位置精度,基本上决定了各表面的加工顺序.10.2.3 毛坯的选择
毛坯的确定,不仅影响毛坯制造的经济性,而且影响机械加工的经济性.所以在确定毛坯时,既要考虑热加工方面的因素,也要兼顾冷加工方面的要求,以便从确定毛坯这一环节中,降低零件的制造成本.10.2.3.1 机械加工中常用毛坯的种类
毛坯的种类很多,同一种毛坯又有多种制造方法,机械制造中常用的毛坯有以下几种:(1)铸件
形状复杂的零件毛坯,宜采用铸造方法制造.目前铸件大多用砂型铸造,它又分为木模手工造型和金属模机器造型.木模手工造型铸件精度低,加工表面余量大,生产率低,适用于单件小批生产或大型零件的铸造.金属模机器造型生产率高,铸件精度高,但设备费用高,铸件的重量也受到限制,适用于大批量生产的中小铸件.其次,少量质量要求较高的小型铸件可采用特种铸造(如压力铸造,离心制造和熔模铸造等).(2)锻件
机械强度要求高的钢制件,一般要用锻件毛坯.锻件有自由锻造锻件和模锻件两种.自由锻造锻件可用手工锻打(小型毛坯), 机械锤锻(中型毛坯)或压力机压锻(大型毛坯)等方法获得.这种锻件的精度低,生产率不高,加工余量较大,而且零件的结构必须简单;适用于单件和小批生产,以及制造大型锻件.模锻件的精度和表面质量都比自由锻件好,而且锻件的形状也可较为复杂,因而能减少机械加工余量.模锻的生产率比自由锻高得多,但需要特殊的设备和锻模,故适用于批量较大的中小型锻件.(3)型材
型材按截面形状可分为:圆钢,方钢,六角钢,扁钢,角钢,槽钢及其它特殊截面的型材.型材有热轧和冷拉两类.热轧的型材精度低,但价格便宜,用于一般零件的毛坯;冷拉的型材尺寸较小,精度高,易于实现自动送料,但价格较高,多用于批量较大的生产,适用于自动机床加工.(4)焊接件
焊接件是用焊接方法而获得的结合件,焊接件的优点是制造简单,周期短,节省材料,缺点是抗振性差,变形大,需经时效处理后才能进行机械加工.除此之外,还有冲压件,冷挤压件,粉末冶金等其它毛坯.10.2.3.2 毛坯种类选择中应注意的问题(1)零件材料及其力学性能
零件的材料大致确定了毛坯的种类.例如材料为铸铁和青铜的零件应选择铸件毛坯;钢质零件形状不复杂,力学性能要求不太高时可选型材;重要的钢质零件,为保证其力学性能,应选择锻件毛坯.(2)零件的结构形状与外形尺寸
形状复杂的毛坯,一般用铸造方法制造.薄壁零件不宜用砂型铸造;中小型零件可考虑用先进的铸造方法;大型零件可用砂型铸造.一般用途的阶梯轴,如各阶梯直径相差不大,可用圆棒料;如各阶梯直径相差较大,为减少材料消耗和机械加工的劳动量,则宜选择锻件毛坯.尺寸大的零件一般选择自由锻造;中小型零件可选择模锻件;一些小型零件可做成整体毛坯.(3)生产类型
大量生产的零件应选择精度和生产率都比较高的毛坯制造方法,如铸件采用金属模机器造型或精密铸造;锻件采用模锻,精锻;型材采用冷轧或冷拉型材;零件产量较小时应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法.(4)现有生产条件
确定毛坯的种类及制造方法,必须考虑具体的生产条件,如毛坯制造的工艺水平,设备状况以及对外协作的可能性等.(5)充分考虑利用新工艺,新技术和新材料
随着机械制造技术的发展,毛坯制造方面的新工艺,新技术和新材料的应用也发展很快.如精铸,精锻,冷挤压,粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益增加.采用这些方法大大减少了机械加工量,有时甚至可以不再进行机械加工就能达到加工要求,其经济效益非常显著.我们在选择毛坯时应给予充分考虑,在可能的条件下,尽量采用.10.2.3.3 毛坯形状和尺寸的确定
毛坯形状和尺寸,基本上取决于零件形状和尺寸.零件和毛坯的主要差别,在于在零件需要加工的表面上,加上一定的机械加工余量,即毛坯加工余量.毛坯制造时,同样会产生误差,毛坯制造的尺寸公差称为毛坯公差.毛坯加工余量和公差的大小,直接影响机械加工的劳动量和原材料的消耗,从而影响产品的制造成本.所以现代机械制造的发展趋势之一,便是通过毛坯精化,使毛坯的形状和尺寸尽量和零件一致,力求作到少,无切削加工.毛坯加工余量和公差的大小,与毛坯的制造方法有关,生产中可参考有关工艺手册或有关企业,行业标准来确定.在确定了毛坯加工余量以后,毛坯的形状和尺寸,除了将毛坯加工余量附加在零件相应的加工表面上外,还要考虑毛坯制造,机械加工和热处理等多方面工艺因素的影响.下面仅从机械加工工艺的角度,分析确定毛坯的形状和尺寸时应考虑的问题.(1)工艺搭子的设置
有些零件,由于结构的原因,加工时不易装夹稳定,为了装夹方便迅速,可在毛坯上制出凸台,即所谓的工艺搭子.工艺搭子只在装夹工件时用,零件加工完成后,一般都要切掉,但如果不影响零件的使用性能和外观质量时,可以保留.(2)整体毛坯的采用
在机械加工中,有时会遇到如磨床主轴部件中的三瓦轴承,发动机的连杆和车床的开合螺母等类零件.为了保证这类零件的加工质量和加工时方便,常做成整体毛坯,加工到一定阶段后再切开.(3)合件毛坯的采用
为了便于加工过程中的装夹,对于一些形状比较规则的小形零件,如 T 形键,扁螺母,小隔套等,应将多件合成一个毛坯,待加工到一定阶段后或者大多数表面加工完毕后,再加工成单件.图5.3a 为 T815 汽车上的一个扁螺母.毛坯取一长六方钢, 图 5.3b 表示在车床上先车槽,倒角;图 5.3c 表示在车槽及倒角后,用 24.5mm 的钻头钻孔.钻孔的同时也就切成若干个单件.合件毛坯,在确定其长度尺寸时,既要考虑切割刀具的宽度和零件的个数,还应考虑切成单件后,切割的端面是否需要进一步加工,若要加工,还应留有一定的加工余量.在确定了毛坯种类,形状和尺寸后,还应绘制一张毛坯图,作为毛坯生产单位的产品图样.绘制毛坯图,是在零件图的基础上,在相应的加工表面上加上毛坯余量.但绘制时还要考虑毛坯的具体制造条件,如铸件上的孔,锻件上的孔和空档,法兰等的最小铸出和锻出条件;铸件和锻件表面的起模斜度(拔模斜度)和圆角;分型面和分模面的位置等.并用双点划线在毛坯图中表示出零件的表面,以区别加工表面和非加工表面.10.2.4 工艺路线的拟订
工艺路线的拟订是制订工艺规程的关键,它制订的是否合理,直接影响到工艺规程的合理性,科学性和经济性.工艺路线拟订的主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案,确定各个表面的加工顺序以及工序集中与分散的程度,合理选用机床和刀具,确定所用夹具的大致结构等.关于工艺路线的拟订,经过长期的生产实践已总结出一些带有普遍性的工艺设计原则,但在具体拟订时,特别要注意根据生产实际灵活应用.10.2.4.1 表面加工方案的选择
(1)各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度
为了正确选择表面加工方法,首先应了解各种加工方法的特点和掌握加工经济精度的概念.任何一种加工方法可以获得的加工精度和表面粗糙度均有一个较大的范围.例如,精细的操作,选择低的切削用量,可以获得较高的精度,但又会降低生产率,提高成本;反之,如增大切削用量提高生产率,虽然成本降低了,但精度也降低了.所以对一种加工方法,只有在一定的精度范围内才是经济的,这一定范围的精度是指在正常的加工条件下(采用符合质量的标准设备,工艺装备和标准技术等级的工人,不延长加工时间)所能保证的加工精度.这一定范围的精度称为经济精度.相应的粗糙度称为经济表面粗糙度.各种加工方法所能达到的加工经济精度和表面粗糙度,以及各种典型表面的加工方案在机械加工手册中都能查到.这里要指出的是,加工经济精度的数值并不是一成不变的,随着科学技术的发展,工艺技术的改进,加工经济精度会逐步提高.(2)选择表面加工方案时考虑的因素
选择表面加工方案,一般是根据经验或查表来确定,再结合实际情况或工艺试验进行修改.表面加工方案的选择,应同时满足加工质量,生产率和经济性等方面的要求,具体选择时应考虑以下几方面的因素: 1)选择能获得相应经济精度的加工方法 例如加工精度为 IT7 ,表面粗糙度为 Ra0.4 m 的外圆柱面,通过精细车削是可以达到要求的,但不如磨削经济.2)零件材料的可加工性能 例如淬火钢的精加工要用磨削,有色金属圆柱面的精加工为避免磨削时堵塞砂轮,则要用高速精细车或精细镗(金刚镗).3)工件的结构形状和尺寸大小 例如对于加工精度要求为 IT7 的孔,采用镗削,铰削,拉削和磨削均可达到要求.但箱体上的孔,一般不宜选用拉孔或磨孔,而宜选择镗孔(大孔)或铰孔(小孔).4)生产类型 大批量生产时,应采用高效率的先进工艺,例如用拉削方法加工孔和平面,用组合铣削或磨削同时加工几个表面,对于复杂的表面采用数控机床及加工中心等;单件小批生产时,宜采用刨削,铣削平面和钻,扩,铰孔等加工方法,避免盲目地采用高效加工方法和专用设备而造成经济损失.5)现有生产条件 充分利用现有设备和工艺手段,发挥工人的创造性,挖掘企业潜力,创造经济效益.10.2.4.2 加工阶段的划分(1)划分方法
零件的加工质量要求较高时,都应划分加工阶段.一般划分为粗加工,半精加工和精加工三个阶段.如果零件要求的精度特别高,表面粗糙度很细时,还应増加光整加工和超精密加工阶段.各加工阶段的主要任务是: 1)粗加工阶段 主要任务是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量,使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品.因此,应采取措施尽可能提高生产率.同时要为半精加工阶段提供精基准,并留有充分均匀 的加工余量,为后续工序创造有利条件.2)半精加工阶段 达到一定的精度要求,并保证留有一定的加工余量,为主要表面的精加工作准备.同时完成一些次要表面的加工(如紧固孔的钻削,攻螺纹,铣键槽等).3)精加工阶段 主要任务是保证零件各主要表面达到图纸规定的技术要求.4)光整加工阶段 对精度要求很高(IT6 以上),表面粗糙度很小(小于 R a 0.2 m)的零件,需安排光整加工阶段.其主要任务是减小表面粗糙度或进一步提高尺寸精度和形状精度.(2)划分加工阶段的原因
1)保证加工质量的需要 零件在粗加工时,由于要切除掉大量金属,因而会产生较大的切削力和切削热,同时也需要较大的夹紧力,在这些力和热的作用下,零件会产生较大的变形.而且经过粗加工后零件的内应力要重新分布,也会使零件发生变形.如果不划分加工阶段而连续加工,就无法避免和修正上述原因所引起的加工误差.加工阶段划分后,粗加工造成的误差,通过半精加工和精加工可以得到修正,并逐步提高零件的加工精度和表面质量,保证了零件的加工要求.2)合理使用机床设备的需要 粗加工一般要求功率大,刚性好,生产率高而精度不高的机床设备.而精加工需采用精度高的机床设备,划分加工阶段后就可以充分发挥粗,精加工设备各自性能的特点,避免以粗干精,做到合理使用设备.这样不但提高了粗加工的生产效率,而且也有利于保持精加工设备的精度和使用寿命.3)及时发现毛坯缺陷 毛坯上的各种缺陷(如气孔,砂眼,夹渣或加工余量不足等),在粗加工后即可被发现,便于及时修补或决定报废,以免继续加工后造成工时和加工费用的浪费.4)便于安排热处理 热处理工序使加工过程划分成几个阶段,如精密主轴在粗加工后进行去除应力的人工时效处理,半精加工后进行淬火,精加工后进行低温回火和冰冷处理,最后再进行光整加工.这几次热处理就把整个加工过程划分为粗加工——半精加工——精加工——光整加工阶段.在零件工艺路线拟订时,一般应遵守划分加工阶段这一原则,但具体应用时还要根据零件的情况灵活处理,例如对于精度和表面质量要求较低而工件刚性足够,毛坯精度较高,加工余量小的工件,可不划分加工阶段.又如对一些刚性好的重型零件,由于装夹吊运很费时,也往往不划分加工阶段而在一次安装中完成粗精加工.还需指出的是,将工艺过程划分成几个加工阶段是对整个加工过程而言的,不能单纯从某一表面的加工或某一工序的性质来判断.例如工件的定位基准,在半精加工阶段甚至在粗加工阶段就需要加工得很准确,而在精加工阶段中安排某些钻孔之类的粗加工工序也是常有的.10.2.4.3 工序的划分
工序集中就是零件的加工集中在少数工序内完成,而每一道工序的加工内容却比较多;工序分散则相反,整个工艺过程中工序数量多,而每一道工序的加工内容则比较少.(1)工序集中的特点
① 有利于采用高生产率的专用设备和工艺装备,如采用多刀多刃,多轴机床,数控机床和加工中心等,从而大大提高生产率.② 减少了工序数目,缩短了工艺路线,从而简化了生产计划和生产组织工作.③ 减少了设备数量,相应地减少了操作工人和生产面积.④ 减少了工件安装次数,不仅缩短了辅助时间,而且在一次安装下能加工较多的表面,也易于保证这些表面的相对位置精度.⑤ 专用设备和工艺装置复杂,生产准备工作和投资都比较大,尤其是转换新产品比较困难.(2)工序分散特点 ① 设备和工艺装备结构都比较简单,调整方便,对工人的技术水平要求低.② 可采用最有利的切削用量,减少机动时间.③ 容易适应生产产品的变换.④ 设备数量多,操作工人多,占用生产面积大.工序集中和工序分散各有特点;在拟订工艺路线时,工序是集中还是分散,即工序数量是多还是少,主要取决于生产规模和零件的结构特点及技术要求.在一般情况下,单件小批生产时,多将工序集中.大批量生产时,既可采用多刀,多轴等高效率机床将工序集中,也可将工序分散后组织流水线生产;目前的发展趋势是倾向于工序集中.10.2.4.4 工序顺序的安排(1)机械加工工序的安排
1)基准先行 零件加工一般多从精基准的加工开始,再以精基准定位加工其它表面.因此,选作精基准的表面应安排在工艺过程起始工序先进行加工,以便为后续工序提供精基准.例如轴类零件先加工两端中心孔,然后再以中心孔作为精基准,粗,精加工所有外圆表面.齿轮加工则先加工内孔及基准端面,再以内孔及端面作为精基准,粗,精加工齿形表面.2)先粗后精 精基准加工好以后,整个零件的加工工序,应是粗加工工序在前,相继为半精加工,精加工及光整加工.按先粗后精的原则先加工精度要求较高的主要表面,即先粗加工再半精加工各主要表面,最后再进行精加工和光整加工.在对重要表面精加工之前,有时需对精基准进行修整,以利于保证重要表面的加工精度,如主轴的高精度磨削时,精磨和超精磨削前都须研磨中心孔;精密齿轮磨齿前,也要对内孔进行磨削加工.3)先主后次 根据零件的功用和技术要求.先将零件的主要表面和次要表面分开,然后先安排主要表面的加工,再把次要表面的加工工序插入其中.次要表面一般指键槽,螺孔,销孔等表面.这些表面一般都与主要表面有一定的相对位置要求,应以主要表面作为基准进行次要表面加工,所以次要表面的加工一般放在主要表面的半精加工以后,精加工以前一次加工结束.也有放在最后加工的,但此时应注意不要碰伤已加工好的主要表面.4)先面后孔 对于箱体,底座,支架等类零件,平面的轮廓尺寸较大,用它作为精基准加工孔,比较稳定可靠,也容易加工,有利于保证孔的精度.如果先加工孔,再以孔为基准加工平面,则比较困难,加工质量也受影响.(2)热处理工序的安排
热处理可用来提高材料的力学性能,改善工件材料的加工性能和消除内应力,其安排主要是根据工件的材料和热处理目的来进行.热处理工艺可分为两大类:预备热处理和最终热处理.1)预备热处理 预备热处理的目的是改善加工性能,消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织.其热处理工艺有退火,正火,时效,调质等.① 退火和正火.退火和正火用于经过热加工的毛坯.含碳量高于 0.5 %的碳钢和合金钢,为降低其硬度易于切削,常采用退火处理;含碳量低于 0.5 %的碳钢和合金钢,为避免其硬度过低切削时粘刀,而采用正火处理.退火和正火尚能细化晶粒,均匀组织,为以后的热处理做准备.退火和正火常安排在毛坯制造之后,粗加工之前进行.② 时效处理.时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力.为减少运输工作量,对于一般精度的零件,在精加工前安排一次时效处理即可.但精度要求较高的零件(如坐标镗床的箱体等),应安排两次或数次时效处理工序.简单零件一般可不进行时效处理.除铸件外,对于一些刚性较差的精密零件(如精密丝杠),为消除加工中产生的内应力,稳定零件加工精度,常在粗加工,半精加工之间安排多次时效处理.有些轴类零件加工,在校直工序后也要安排时效处理.③ 调质.调质即是在淬火后进行高温回火处理,它能获得均匀细致的回火索氏体组织,为以后的表面淬火和渗氮处理时减少变形做准备,因此调质也可作为预备热处理.由于调质后零件的综合力学性能较好,对某些硬度和耐磨性要求不高的零件,也可作为最终热处理工序.2)最终热处理 最终热处理的目的是提高硬度,耐磨性和强度等力学性能.① 淬火.淬火有表面淬火和整体淬火.其中表面淬火因为变形,氧化及脱碳较小而应用较广,而且表面淬火还具有外部强度高,耐磨性好,而内部保持良好的韧性,抗冲击力强的优点.为提高表面淬火零件的机械性能,常需进行调质或正火等热处理作为预备热处理.其一般工艺路线为:下料一锻造一正火(退火)一粗加工一调质一半精加工一表面淬火一精加工.② 渗碳淬火.渗碳淬火适用于低碳钢和低合金钢,先提高零件表层的含碳量,经淬火后使表层获得高的硬度,而心部仍保持一定的强度和较高的韧性和塑性.渗碳分整体渗碳和局部渗碳.局部渗碳时对不渗碳部分要采取防渗措施(镀铜或镀防渗材料).由于渗碳淬火变形大,且渗碳深度一般在 0.5~2mm 之间,所以渗碳工序一般安排在半精加工和精加工之间.其工艺路线一般为:下料一锻造一正火一粗,半精加工一渗碳淬火一精加工.当局部渗碳零件的不渗碳部分,采用加大余量后切除多余的渗碳层的工艺方案时,切除多余渗碳层的工序应安排在渗碳后,淬火前进行.③ 渗氮处理.渗氮是使氮原子渗入金属表面获得一层含氮化合物的处理方法.渗氮层可以提高零件表面的硬度,耐磨性,疲劳强度和抗蚀性.由于渗氮处理温度较低,变形小,且渗氮层较薄(一般不超过 0.6 ～ 0.7mm),因此渗氮工序应尽量靠后安排,常安排在精加工之间进行.为减小渗氮时的变形,在切削后一般需进行消除应力的高温回火.(3)检验工序的安排
检验工序一般安排在粗加工后,精加工前;送往外车间前后;重要工序和工时长的工序前后;零件加工结束后,入库前.(4)其它工序的安排
1)表面强化工序 如滚压,喷丸处理等,一般安排在工艺过程的最后.2)表面处理工序 如发蓝,电镀等一般安排在工艺过程的最后.3)探伤工序 如 X 射线检查,超声波探伤等多用于零件内部质量的检查,一般安排在工艺过程的开始.磁力探伤,荧光检验等主要用于零件表面质量的检验,通常安排在该表面加工结束以后.4)平衡工序 包括动,静平衡,一般安排在精加工以后.在安排零件的工艺过程中,不要忽视去毛刺,倒棱和清洗等辅助工序.在铣键槽,齿面倒角等工序后应安排去毛刺工序.零件在装配前都应安排清洗工序,特别在研磨等光整加工工序之后,更应注意进行清洗工序,以防止残余的磨料嵌入工件表面,加剧零件在使用中的磨损.10.2.5 加工余量的确定
10.2.5.1 加工余量的概念及其影响因素
在选择了毛坯,拟订出加工工艺路线之后,就需确定加工余量,计算各工序的工序尺寸.加工余量大小与加工成本有密切关系,加工余量过大不仅浪费材料,而且增加切削工时,增大刀具和机床的磨损,从而增加成本;加工余量过小,会使前一道工序的缺陷得不到纠正,造成废品,从而也使成本增加,因此,合理地确定加工余量,对提高加工质量和降低成本都有十分重要的意义.(1)加工余量的概念
在机械加工过程中从加工表面切除的金属层厚度称为加工余量.加工余量分为工序余量和加工总余量.工序余量是指为完成某一道工序所必须切除的金属层厚度,即相邻两工序的工序尺寸之差.加工总余量是指由毛坯变为成品的过程中,在某加工表面上所切除的金属层总厚度,即毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差.由于毛坯尺寸和各工序尺寸不可避免地存在公差,因此无论是加工总余量还是工序余量实际上是个变动值,因而加工余量又有基本余量,最大余量和最小余量之分,通常所说的加工余量是指基本余量.加工余量,工序余量的公差标注应遵循“入体原则”即:“毛坯尺寸按双向标注上,下偏差;被包容表面尺寸上偏差为零,也就是基本尺寸为最大极限尺寸(如轴);对包容面尺寸下偏差为零,也就是基本尺寸为最小极限尺寸(如内孔).加工过程中,工序完成后的工件尺寸称为工序尺寸.由于存在加工误差,各工序加工后的尺寸也有一定的公差,称为工序公差.工序公差带的布置也采用”入体原则“法.表示加工余量及其公差的关系,不论是被包容面还是包容面,其加工总余量均等于各工序余量之和.Z = Z + Z + Z + …
加工余量还有双边余量和单边余量之分,平面加工余量是单边余量,它等于实际切削的金属层厚度.对于外圆和孔等回转表面,加工余量是指双边余量,即以直径方向计算,实际切削的金属为加工余量数值的一半.(2)确定加工余量应考虑的因素
为切除前工序在加工时留下的各种缺陷和误差的金属层,又考虑到本工序可能产生的安装误差而不致使工件报废,必须保证一定数值的最小工序余量.为了合理确定加工余量,首先必须了解影响加工余量的因素.影响加工余量的主要因素有: 1)前工序的尺寸公差 由于工序尺寸有公差,上工序的实际工序尺寸有可能出现最大或最小极限尺寸.为了使上工序的实际工序尺寸在极限尺寸的情况下,本工序也能将上工序留下的表面粗糙度和缺陷层切除,本工序的加工余量应包括上工序的公差.2)前工序的形状和位置公差 当工件上有些形状和位置偏差不包括在尺寸公差的范围内时,这些误差又必须在本工序加工纠正,在本工序的加工余量中必须包括它.3)前工序的表面粗糙度和表面缺陷 为了保证加工质量,本工序必须将上工序留下的表面粗糙度和缺陷层切除.4)本工序的安装误差 安装误差包括工件的定位误差和夹紧误差,若用夹具装夹,还应有夹具在机床上的装夹误差.这些误差会使工件在加工时的位置发生偏移,所以加工余量还必须考虑安装误差的影响.10.2.5.2 确定加工余量的方法
确定加工余量的方法有 3 种:分析计算法,经验估算法和查表修正法.(1)分析计算法
本方法是根据有关加工余量计算公式和一定的试验资料,对影响加工余量的各项因素进行分析和综合计算来确定加工余量.用这种方法确定加工余量比较经济合理,但必须有比较全面和可靠的试验资料.目前,只在材料十分贵重,以及军工生产或少数大量生产的工厂中采用.(2)经验估算法
本方法是根据工厂的生产技术水平,依靠实际经验确定加工余量.为防止因余量过小而产生废品,经验估计的数值总是偏大,这种方法常用于单件小批量生产.(3)查表修正法
此法是根据各工厂长期的生产实践与试验研究所积累的有关加工余量数据,制成各种表格并汇编成手册,确定加工余量时,查阅有关手册,再结合本厂的实际情况进行适当修正后确定,目前此法应用较为普遍.10.2.6 工序尺寸及其公差的确定
机械加工过程中,工件的尺寸在不断地变化,由毛坯尺寸到工序尺寸,最后达到设计要求的尺寸.在这个变化过程中,加工表面本身的尺寸及各表面之间的尺寸都在不断地变化,这种变化无论是在一个工序内部,还是在各个工序之间都有一定的内在联系.应用尺寸链理论去揭示它们之间的内在关系,掌握它们的变化规律是合理确定工序尺寸及其公差和计算各种工艺尺寸的基础,因此,本节先介绍工艺尺寸链的基本概念,然后分析工艺尺寸链的计算方法以及工艺尺寸链的应用.10.2.6.1 工艺尺寸链的概念(1)工艺尺寸链的定义
在零件的加工过程中,为了加工和检验的方便,有时需要进行一些工艺尺寸的计算.为使这种计算迅速准确,按照尺寸链的基本原理,将这些有关尺寸以一定顺序首尾相连排列成一封闭的尺寸系统,即构成了零件的工艺尺寸链,简称工艺尺寸链.(2)工艺尺寸链的组成
① 环 组成工艺尺寸链的各个尺寸都称为工艺尺寸链的环.② 封闭环 工艺尺寸链中间接得到的环称为封闭环.封闭环以下角标” 0 “表示,如” A 0 “,” L “.③ 组成环 除封闭环以外的其它环都称为组成环.组成环分增环和减环两种.④ 增环 当其余各组成环保持不变,某一组成环增大,封闭环也随之增大,该环即为增环.一般在该环尺寸的代表符号上,加一向右的箭头表示.⑤ 减环 当其余各组成环保持不变,某一组成环增大,封闭环反而减小,该环即为减环.一般在该尺寸的代表符号上,加一向左的箭头表示.(3)工艺尺寸链的特征
① 关联性 组成工艺尺寸链的各尺寸之间必然存在着一定的关系,相互无关的尺寸不组成工艺尺寸链.工艺尺寸链中每一个组成环不是增环就是减环,其尺寸发生变化都要引起封闭环的尺寸变化.对工艺尺寸链中的封闭环尺寸没有影响的尺寸,就不是该工艺尺寸链的组成环.② 封闭性 尺寸链必须是一组首尾相接并构成一个封闭图形的尺寸组合,其中应包含一个间接得到的尺寸.不构成封闭图形的尺寸组合就不是尺寸链.(4)建立工艺尺寸链的步骤
① 确定封闭环 即加工后间接得到的尺寸.② 查找组成环 从封闭环一端开始,按照尺寸之间的联系,首尾相连,依次画出对封闭环有影响的尺寸,直到封闭环的另一端,形成一个封闭图形,就构成一个工艺尺寸链.查找组成环必须掌握的基本特点为:组成环是加工过程中”直接获得“的,而且对封闭环有影响.③ 按照各组成环对封闭环的影响,确定其为增环或减环 确定增环或减环可先给封闭环任意规定一个方向,然后沿此方向,绕工艺尺寸链依次给各组成环画出箭头,凡是与封闭环箭头方向相同的就是减环,相反的就是增环.10.2.6.2 工艺尺寸链的计算
尺寸链的计算方法有两种:极值法与概率法.极值法是从最坏情况出发来考虑问题的,即当所有增环都为最大极限尺寸而减环恰好都为最小极限尺寸,或所有增环都为最小极限尺寸而减环恰好都为最大极限尺寸,来计算封闭环的极限尺寸和公差.事实上,一批零件的实际尺寸是在公差带范围内变化的.在尺寸链中,所有增环不一定同时出现最大或最小极限尺寸,即使出现,此时所有减环也不一定同时出现最小或最大极限尺寸.概率法解尺寸链,主要用于装配尺寸链,其计算方法在装配中讲授.10.2.6.3 工序尺寸及其公差的确定(1)基准重合时工序尺寸及公差的确定
当零件定位基准与设计基准(工序基准)重合时,零件工序尺寸及其公差的确定方法是:先根据零件的具体要求确定其加工工艺路线,再通过查表确定各道工序的加工余量及其公差,然后计算出各工序尺寸及公差;计算顺序是:先确定各工序余量的基本尺寸,再由后往前逐个工序推算,即由工件上的设计尺寸开始,由最后一道工序向前工序推算直到毛坯尺寸.(2)测量基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的计算
在加工中,有时会遇到某些加工表面的设计尺寸不便测量,甚至无法测量的情况,为此需要在工件上另选一个容易测量的测量基准,通过对该测量尺寸的控制来间接保证原设计尺寸的精度.这就产生了测量基准与设计基准不重合时,测量尺寸及公差的计算问题.(3)定位基准与设计基准不重合时工序尺寸计算
在零件加工过程中有时为方便定位或加工,选用不是设计基准的几何要素作定位基准,在这种定位基准与设计基准不重合的情况下,需要通过尺寸换算,改注有关工序尺寸及公差,并按换算后的工序尺寸及公差加工.以保证零件的原设计要求.(4)中间工序的工序尺寸及其公差的求解计算
在工件加工过程中,有时一个基面的加工会同时影响两个设计尺寸的数值.这时,需要直接保证其中公差要求较严的一个设计尺寸,而另一设计尺寸需由该工序前面的某一中间工序的合理工序尺寸间接保证.为此,需要对中间工序尺寸进行计算.(5)保证应有渗碳或渗氮层深度时工艺尺寸及其公差的计算
零件渗碳或渗氮后,表面一般要经磨削保证尺寸精度,同时要求磨后保留有规定的渗层深度.这就要求进行渗碳或渗氮热处理时按一定渗层深度及公差进行(用控制热处理时间保证),并对这一合理渗层深度及公差进行计算.10.2.7 机械加工的生产率及技术经济分析 10.2.7.1 机械加工时间定额的组成(1)时间定额的概念
所谓时间定额是指在一定生产条件下,规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间.它是安排作业计划,核算生产成本,确定设备数量,人员编制以及规划生产面积的重要依据.(2)时间定额的组成
1)基本时间 T 基本时间是指直接改变生产对象的尺寸,形状,相对位置以及表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间.对于切削加工来说,基本时间就是切除金属所消耗的时间(包括刀具的切入和切出时间在内).2)辅助时间T 辅助时间是为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间.它包括:装卸工件,开停机床,引进或退出刀具,改变切削用量,试切和测量工件等所消耗的时间.基本时间和辅助时间的总和称为作业时间.它是直接用于制造产品或零部件所消耗的时间.辅助时间的确定方法随生产类型而异.大批大量生产时,为使辅助时间规定得合理,需将辅助动作分解,再分别确定各分解动作的时间,最后予以综合;中批生产则可根据以往统计资料来确定;单件小批生产常用基本时间的百分比进行估算.3)布置工作地时间 T 布置工作地时间是为了使加工正常进行,工人照管工作地(如更换刀具,润滑机床,清理切屑,收拾工具等)所消耗的时间.它不是直接消耗在每个工件上的.而是消耗在一个工作班内的时间,再折算到每个工件上的.一般按作业时间的 2% ~ 7% 估算.4)休息与生理需要时间 T 休息与生理需要时间是工人在工作班内恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间.T 是按一个工作班为计算单位,再折算到每个工件上的.对机床操作工人一般按作业时间的 2% 估算.以上四部分时间的总和称为单件时间 T ,即 T = T +T + T + T
5)准备与终结时间T 准备与终结时间是指工人为了生产一批产品或零部件,进行准备和结束工作所消耗的时间.在单件或成批生产中,每当开始加工一批工件时,工人需要熟悉工艺文件,领取毛坯,材料,工艺装备,安装刀具和夹具,调整机床和其它工艺装备等所消耗的时间以及加工一批工件结束后,需拆下和归还工艺装备,送交成品等所消耗的时间.T 既不是直接消耗在每个工件上的,也不是消耗在一个工作班内的时间,而是消耗在一批工件上的时间.因而分摊到每个工件的时间为T / n ,其中 n 为批量.故单件和成批生产的单件工时定额的计算公式 T 应为: T = T +T / n
大批大量生产时,由于 n 的数值很大,T / n ≈ 0,故不考虑准备终结时间,即: T = T 10.2.7.2 提高机械加工生产率的途径
劳动生产率是指工人在单位时间内制造的合格产品的数量或制造单件产品所消耗的劳动时间.劳动生产率是一项综合性的技术经济指标.提高劳动生产率,必须正确处理好质量,生产率和经济性三者之间的关系.应在保证质量的前提下,提高生产率,降低成本.劳动生产率提高的措施很多,涉及到产品设计,制造工艺和组织管理等多方面,这里仅就通过缩短单件时间来提高机械加工生产率的工艺途径作一简要分析.由式(5.8)所示的单件时间组成,不难得知提高劳动生产率的工艺措施可有以下几个方面:(1)缩短基本时间
在大批大量生产时,由于基本时间在单位时间中所占比重较大,因此通过缩短基本时间即可提高生产率.缩短基本时间的主要途径有以下几种: 1)提高切削用量 增大切削速度,进给量和背吃刀量,都可缩短基本时间,但切削用量的提高受到刀具耐用度和机床功率,工艺系统刚度等方面的制约.随着新型刀具材料的出现,切削速度得到了迅速的提高,目前硬质合金车刀的切削速度可达 200m/min ,陶瓷刀具的切削速度达 500m/min.近年来出现的聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀具切削普通钢材的切削速度达 900m/min.在磨削方面,近年来发展的趋势是高速磨削和强力磨削.国内生产的高速磨床和砂轮磨削速度已达 60m/s ,国外已达 90~120m/s;强力磨削的切入深度已达 6~12mm ,从而使生产率大大提高.2)采用多刀同时切削每把车刀实际加工长度只有原来的三分之一;每把刀的切削余量只有原来的三分之一;用三把刀具对同一工件上不同表面同时进行横向切入法车削.显然,采用多刀同时切削比单刀切削的加工时间大大缩短.3)多件加工 这种方法是通过减少刀具的切入,切出时间或者使基本时间重合,从而缩短每个零件加工的基本时间来提高生产率.多件加工的方式有以下三种: ① 顺序多件加工.即工件顺着走刀方向一个接着一个地安装,这种方法减少了刀具切入和切出的时间,也减少了分摊到每一个工件上的辅助时间.②平行多件加工.即在一次走刀中同时加工 n 个平行排列的工件.加工所需基本时间和加工一个工件相同,所以分摊到每个工件的基本时间就减少到原来的 1/n ,其中 n 是同时加工的工件数.这种方式常见于铣削和平面磨削.③平行顺序多件加工.这种方法为顺序多件加工和平行多件加工的综合应用,.这种方法适用于工件较小,批量较大的情况.4)减少加工余量 采用精密铸造,压力铸造,精密锻造等先进工艺提高毛坯制造精度,减少机械加工余量,以缩短基本时间,有时甚至无需再进行机械加工,这样可以大幅度提高生产效率.(2)缩短辅助时间
辅助时间在单件时间中也占有较大比重,尤其是在大幅度提高切削用量之后,基本时间显著减少,辅助时间所占比重就更高.此时采取措施缩减辅助时间就成为提高生产率的重要方向.缩短辅助时间有两种不同的途径,一是使辅助动作实现机械化和自动化,从而直接缩减辅助时间;二是使辅助时间与基本时间重合,间接缩短辅助时间.1)直接缩减辅助时间 采用专用夹具装夹工件,工件在装夹中不需找正,可缩短装卸工件的时间.大批大量生产时,广泛采用高效气动,液动夹具来缩短装卸工件的时间.单件小批生产中,由于受专用夹具制造成本的限制,为缩短装卸工件的时间,可采用组合夹具及可调夹具.此外,为减小加工中停机测量的辅助时间,可采用主动检测装置或数字显示装置在加工过程中进行实时测量,以减少加工中需要的测量时间.主动检测装置能在加工过程中测量加工表面的实际尺寸,并根据测量结果自动对机床进行调整和工作循环控制,例如磨削自动测量装置.数显装置能把加工过程或机床调整过程中机床运动的移动量或角位移连续精确地显示出来,这些都大大节省了停机测量的辅助时间.2)间接缩短辅助时间 为了使辅助时间和基本时间全部或部分地重合,可采用多工位夹具和连续加工的方法.(3)缩短布置工作地时间
布置工作地时间,大部分消耗在更换刀具上,因此必须减少换刀次数并缩减每次换刀所需的时间,提高刀具的耐用度可减少换刀次数.而换刀时间的减少,则主要通过改进刀具的安装方法和采用装刀夹具来实现.如采用各种快换刀夹,刀具微调机构,专用对刀样板或对刀样件以及自动换刀装置等,以减少刀具的装卸和对刀所需时间.例如在车床和铣床上采用可转位硬质合金刀片刀具,既减少了换刀次数,又可减少刀具装卸,对刀和刃磨的时间.(4)缩短准备与终结时间
缩短准备与终结时间的途径有二:第一,扩大产品生产批量,以相对减少分摊到每个零件上的准备与终结时间;第二,直接减少准备与终结时间.扩大产品生产批量,可以通过零件标准化和通用化实现,并可采用成组技术组织生产.10.2.7.3 机械加工技术经济分析的方法
制订机械加工工艺规程时,在同样能满足工件的各项技术要求下,一般可以拟订出几种不同的加工方案,而这些方案的生产效率和生产成本会有所不同.为了选取最佳方案就需进行技术经济分析.所谓技术经济分析就是通过比较不同工艺方案的生产成本,选出最经济的加工工艺方案.生产成本是指制造一个零件或一台产品所必须的一切费用的总和.生产成本包括两大类费用:第一类是与工艺过程直接有关的费用叫工艺成本,约占生产成本的 70% ~ 75%;第二类是与工艺过程无关的费用,如行政人员工资,厂房折旧,照明取暧等.由于在同一生产条件下与工艺过程无关的费用基本上是相等的,因此对零件工艺方案进行经济分析时,只要分析与工艺过程直接有关的工艺成本即可.(1)工艺成本的组成
工艺成本由可变费用和不变费用两大部分组成.1)可变费用 可变费用是与年产量有关并与之成正比的费用,用” V “表示(元 / 件).包括:材料费,操作工人的工资,机床电费,通用机床折旧费,通用机床修理费,刀具费,通用夹具费.2)不变费用 不变费用是与年产量的变化没有直接关系的费用.当产量在一定范围内变化时,全年的费用基本上保持不变,用” S "表示(元 / 年).包括:机床管理人员,车间辅助工人,调整工人的工资,专用机床折旧费,专用机床修理费,专用夹具费.(2)工艺成本的计算 1)零件的全年工艺成本 E = V N +S
式中 E ——零件(或零件的某工序)全年的工艺成本(元 / 年);V ——可变费用(元 / 件);N ——年产量(件 / 年);S ——不变费用(元 / 年).由上述公式可见,全年工艺成本 E 和年产量 N 成线性关系.它说明全年工艺成本的变化Δ E与年产量的变化Δ N 成正比;又说明 S 为投资定值,不论生产多少,其值不变.2)零件的单件工艺成本
单件工艺成本 E 与年产量 N 呈双曲线关系.在曲线的 A 段, N 很小,设备负荷也低,即单件小批生产区,单件工艺成本 E 就很高,此时若产量 N 稍有增加(Δ N)将使单件成本迅速降低(ΔE).在曲线 B 段, N 很大,即大批大量生产区.此时曲线渐趋水平,年产量虽有较大变化,而对单件工艺成本的影响却很小.这说明对于某一个工艺方案,当 S 值(主要是专用设备费用)一定时,就应有一个与此设备能力相适应的产量范围.产量小于这个范围时,由于 S/N 比值增大,工艺成本就增加.这时采用这种工艺方案显然是不经济的,应减少使用专用设备数,即减少 S 值来降低工艺成本.当产量超过这个范围时,由于 S/N 比值变小,这时就需要投资更大而生产率更高的设备,以便减少 V 而获得更好的经济效益.10.3 典型零件机械加工工艺过程 10.3.1 轴类零件加工分析(1)轴类零件加工的工艺路线 1)基本加工路线
外圆加工的方法很多,基本加工路线可归纳为四条.① 粗车—半精车—精车
对于一般常用材料,这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线.② 粗车—半精车—粗磨—精磨
对于黑色金属材料,精度要求高和表面粗糙度值要求较小,零件需要淬硬时,其后续工序只能用磨削而采用的加工路线.③ 粗车—半精车—精车—金刚石车
对于有色金属,用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度,因为有色金属一般比较软,容易堵塞沙粒间的空隙,因此其最终工序多用精车和金刚石车.④ 粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工
对于黑色金属材料的淬硬零件,精度要求高和表面粗糙度值要求很小,常用此加工路线.2)典型加工工艺路线
轴类零件的主要加工表面是外圆表面,也还有常见的特特形表面,因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求,按经济精度选择加工方法.对普通精度的轴类零件加工,其典型的工艺路线如下: 毛坯及其热处理—预加工—车削外圆—铣键槽—(花键槽,沟槽)—热处理—磨削—终检.(1)轴类零件的预加工
轴类零件的预加工是指加工的准备工序,即车削外圆之前的工艺.校直 毛坯在制造,运输和保管过程中,常会发生弯曲变形,为保证加工余量的均匀及装夹可靠,一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校值,(2)轴类零件加工的定位基准和装夹
1)以工件的中心孔定位 在轴的加工中,零件各外圆表面,锥孔,螺纹表面的同轴度,端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目,这些表面的设计基准一般都是轴的中心线,若用两中心孔定位,符合基准重合的原则.中心孔不仅是车削时的定为基准,也是其它加工工序的定位基准和检验基准,又符合基准统一原则.当采用两中心孔定位时,还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面.2)以外圆和中心孔作为定位基准(一夹一顶)用两中心孔定位虽然定心精度高,但刚性差,尤其是加工较重的工件时不够稳固,切削用量也不能太大.粗加工时,为了提高零件的刚度,可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工.这种定位方法能承受较大的切削力矩,是轴类零件最常见的一种定位方法.3)以两外圆表面作为定位基准 在加工空心轴的内孔时,(例如:机床上莫氏锥度的内孔加工),不能采用中心孔作为定位基准,可用轴的两外圆表面作为定位基准.当工件是机床主轴时,常以两支撑轴颈(装配基准)为定位基准,可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求,消除基准不重合而引起的误差.4)以带有中心孔的锥堵作为定位基准 在加工空心轴的外圆表面时,往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准.锥堵或锥套心轴应具有较高的精度,锥堵和锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准,又是空心轴外圆精加工的基准.因此必须保证锥堵或锥套心轴上锥面与中心孔有较高的同轴度.在装夹中应尽量减少锥堵的安装此书,减少重复安装误差.实际生产中,锥堵安装后,中途加工一般不得拆下和更换,直至加工完毕.图 10.1 锥堵和锥套心轴 a)锥堵 b)锥套心轴
10.3.2 典型套筒类零件的加工工艺分析 10.3.2.1 典型零件的工艺分析(1)轴承套加工工艺分析
图 10.2 所示为 1 轴承套,材料为 ZQSn6-6-3 ,每批数量为 400 只.加工时,应根据工件的毛坯材料,结构形状,加工余量,尺寸精度,形状精度和生产纲领,正确选择定位基准,装夹方法和加工工艺过程,以保证达到图样要求.其主要技术要求为: 34mmjs7 外圆对 22mmH7 孔的径向圆跳动公差为 0.01mm;左端面对 22mmH7 孔的轴线垂直度公差为 0.01mm.由此可见,该零件的内孔和外圆的尺寸精度和位置精度要求均较高.图 10.2 轴承套
该轴承套属于短套,其直径尺寸和轴向尺寸均不大,粗加工可以单件加工,也可以多件加工.由于单件加工时,每件都要留出工件备装夹的长度,因此原材料浪费较多,所以这里采用多件加工的方法.该轴承套的材料为 ZQSn6-6-3.其外圆为 IT7 级精度,采用精车可以满足要求;内孔的精度也是 IT7 级,铰孔可以满足要求.内孔的加工顺序为钻—车孔—铰孔.(2)液压缸加工工艺分析
图 10.3 所示某液压缸零件图,生产纲领为成批生产.该液压缸属长套筒类零件,与前述短套类零件在加工方法及工件安装方式上都有较大差别.该液压缸内孔与活塞相配,因此表面粗糙度,形状及位置精度要求都较高.毛坯可选用无缝钢管,如果为铸件,其组织应紧密,无砂眼,针孔及疏松缺陷.必要时要用泵验漏.该液压缸为成批生产.图 10.3 液压缸简图
该零件长而壁薄,为保证内外圆的同轴度,加工外圆时参照空心主轴的装夹方法.即采用双顶尖顶孔口 1 o 30 1 的锥面或一头夹紧一头用中心架支承.加工内孔与一般深孔加工时的装夹方法相同,多采用夹一头,另一端用中心架托住外圆.孔的粗加工采用镗削,半精加工多采用铰削(浮动铰孔).该液压缸内孔的表面质量要求很高,内孔精加工后需滚压.也有不少套筒类零件以精细镗,珩磨,研磨等精密加工作为最终工序.内孔经滚压后,尺寸误差在 0.01mm 以内,表面粗糙度为 Ra0.16 或更小,且表面经硬化后更为耐磨.但是目前对铸造液压缸尚未采用滚压工艺,原因是铸件表面的缺陷(如疏松,气孔,砂眼,硬度不均匀等),哪怕是很微小,都对滚压有很大影响,会导致滚压加工产生适得其反的效果.10.3.2.2 保证表面相互位置精度的方法及防止加工中工件变形的措施(1)保证表面相互位置精度的方法
套类零件内外表面的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度要求一般都较高,一般可用以下方法来满足: ① 在 1 次安装中完成内外表面及端面的全部加工,这样可消除工件的安装误差并获得很高的相互位置精度.但由于工序比较集中,对尺寸较大的套筒安装不便,故多用于尺寸较小的轴套车削加工.② 主要表面的加工分在几次安装中进行(先加工孔),先加工孔至零件图尺寸,然后以孔为精基准加工外圆.由于使用的夹具(通常为心轴)结构简单,而且制造和安装误差较小,因此可保证较高的相互位置精度,在套筒类零件加工中应用较多.③ 主要表面的加工分在几次安装中进行(先加工外圆)先加工外圆至零件图尺寸,然后以外圆为精基准完成内孔的全部加工.该方法工件装夹迅速可靠,但一般卡盘安装误差较大,使得加工后工件的相互位置精度较低.如果欲使同轴度误差较小,则须采用定心精度较高的夹具,如弹性膜片卡盘,液性塑料夹头,经过修磨的三爪自定心卡盘和软爪等.(2)防止套类零件变形的工艺措施
套类零件的结构特点是孔的壁厚较薄,薄壁套类零件在加工过程中,常因夹紧力.切削力和热变形的影响而引起变形.为防止变形常采取—些工艺措施: 1)将粗,精加工分开进行 为减少切削力和切削热的影响,使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正.2)减少夹紧力的影响 在工艺上采取以下措施减少夹紧力的影响: ① 采用径向夹紧时,夹紧力不应集中在工件的某一径向截面上,而应使其分布在较大的面积上,以减小工件单位面积上所承受的夹紧力.如可将工件安装在一个适当厚度的开口圆环中,在连同此环一起夹紧.也可采用增大接触面积的特殊卡爪.以孔定位时,宜采用张开式心轴装夹.② 夹紧力的位置宜选在零件刚性较强的部位,以改善在夹紧力作用下薄壁零件的变形.③ 改变夹紧力的方向,将径向夹紧改为轴向夹紧.④ 在工件上制出加强刚性的工艺凸台或工艺螺纹以减少夹紧变形,加工时用特殊结构的卡爪夹紧,加工终了时将凸边切去.3)减小切削力对变形的影响 ① 增大刀具主偏角和主前角,使加工时刀刃锋利,减少径向切削力.② 将粗,精加工分开,使粗加工产生的变形能在精加工中得到纠正,并采取较小的切削用量.③ 内外圆表面同时加工,使切削力抵销.4)热处理放在粗加工和精加工之间 这样安排可减少热处理变形的影响.套类零件热处理后一般会产生较大变形,在精加工时可得到纠正,但要注意适当加大精加工的余量.
第三篇：包装工艺规程的制订
第一章 包装工艺规程的制订
生产过程包括从原材料转变为产品的全部过程。在成为商品之前，几乎所有产品都需要经过包装才能进入流通领域，因此，包装是使产品成为商品的重要步骤。包装工艺过程就是对各种包装原材料或半成品进行加工或处理，最终将产品包装起来，使之成为商品的过程。包装工艺规程则是文件形式的包装工艺过程。
第一节、包装工艺过程的基本概念产品包装时，可能要在不同的工作地和不同的设备上进行一系列工作，为了便于分析讨论包装的工作情况和制订包装工艺过程，可以将工艺过程分解为以下几个组成部分：
一、工序和工步：工序是组成包装工艺过程的基本单元。工序是指一个(或一组)操作者，在一台设备(或一个工作地)对一个(或同时对几个)产品所连续完成的那一部分包装工艺过程。通常把仅列出主要工序名称的简略包装工艺过程叫做包装工艺路线。工步是在一个工序中分别完成的那部分包装工艺过程。以真空充气包装工艺过程为例，被包装的产品是一种膨化小食品，重80g，使用PET／VMAL／CPP复合薄膜包装袋。其包装工艺过程包括以下主要内容：①彩印文字与图案；②复合薄膜材料；③分切复卷；④预制塑料袋；⑤称重充填；⑧真空充气包装。（1）为了降低生产成本和有利于专业化生产技术的发展，所有工序并不一定要在一个工厂内完成，而是可以由几个专业工厂共同完成。例如，印刷文字、图案和复合薄膜材料的工序可以交给塑料彩印厂协作完成，他们拥有精密高效的多色印刷机和配套的复合、分切等设备，能完成在PET薄膜背面印刷彩色图文，然后与真空镀铝的CPP薄膜复合的工作，并向包装工厂提供品质优良的包装材料。(2)由于生产规模不同，以及所使用的设备不同，工序的划分和每一个工序所包含的内容也不相同。例如，印刷工厂提供彩印卷筒塑料薄膜，可在包装厂的制袋机上直接制成袋子；也可先将卷筒塑料薄膜分别裁切，然后用封口机封合成袋子；也可由塑料彩印工厂提供制好的袋子；因而工序的划分和内容就不相同了。(3)在每一个工序中包含有不同的工步。例如，工序6包含5个工步：①将装有膨化小食品的塑料薄膜袋放入真空充气包装机的真空室内；②抽真空；③充惰性气体；④真空室内小气室封袋口；⑤取出包装好的成品。
二、定位与工位：在包装设备上，必须使包装容器和产品有正确的相对位置，才能进行正常的包装，包装容器和产品按一定要求放置，叫做定位。如表14—1的工序3，为了封口，袋子必须放在正确的位置上，亦即与上下两个热封条相适应，才能保证封口质量。许多包装设备上有若干个加工位置，包装容器定位安装后，要经过若干个加工位置，依次装入产品，才能完成全部包装过程；产品在包装设备上完成的那部分包装工艺过程，所占据的每一个加工位置就叫做工位。例如前面说过的真空包装工序，如果采用双室真空包装机，每一个真空室就是1个工位，在第一个工位上取出包装件、放置产品的同时，在第二个工位上完成抽真空、充气和封口，这个工序的5个工步，分别在真空包装机的两个工位上交替地完成，能够显著地提高生产率。又如在多头灌装机上，每一个灌装头就是1个工位，包装容器在安装位置地被定位安装后，随着灌装头旋转1周，在不同的角度区域内，依次完成升瓶、启阀、灌装、关阀、降瓶、退出等工步，从而完成了整个灌装工序；由于许多工位同时进行灌装工作，显著地提高了灌装生产速度
第二节
包装工艺规程包装工艺过程的内容按一定的格式用文件的形式固定下来，叫做包装工艺规程，也可叫做包装工艺过程文件。
一、包装工艺规程的作用：(1)它是生产中应该严格执行、认真贯彻的纪律性文件；它有利于指导生产工作、保证包装质量，便于计划和组织生产，提高包装设备利用率。(2)在新包装件投入生产前，有了工艺规程，就可以有计划地做好生产技术准备工作，例如设计和制备各种工具，如纸筒纸板包装容器使用的模切压痕刀、泡罩包装用的泡罩模具等；购置原材料，如纸张、塑料等；订购半成品，如玻璃瓶或金属容器等；配备工作人员等。(3)先进的包装工艺规程还能起到交流和推广先进经验的作用，使其它工厂在包装同类产品时少走弯路，缩短试制过程(4)在设计新厂(车间)或扩建改建旧厂(车间)时，全套的包装工艺规程是计算和确定设备、人员、车间面积和投资额的原始资料。二．制订包装工艺规程的原则：(1)制订的工艺规程应遵守产品包装的技术要求，保证质量，提高生产效率，降低成本，完成生产任务。
(2)制订的工艺规程应从本厂实际条件出发，充分利用现有设备，挖掘企业生产潜力。(3)制订的工艺规程应尽量采用国内外新技术、新工艺、新材料、新设备，做到经济合理、技术先进。当生产纲领较大时，可采用先进的设备，这样不但提高了生产率，而且也降低了生产成本；反之，若生产纲领不够大，过分追求采用先进设备，由于其价格较高，经济效益就可能很差。最后应该指出，由于生产技术不断发展，包装工艺规程在生产中应不断总结经验，吸收国内外先进技术，及时修订和定期整顿，使其永远起到指导生产的作用。
第三节
制订包装工艺规程的原始资料
一、被包装物品的特性和形态：首先要了解被包装物品的形态，即气态、液态或固态；第二要了解其化学成分和物理性质，如耐热性、导热性等；机械性质，如弹性、韧性、脆性等；化学性质，如稳定性、腐蚀性、毒害性、燃爆性等。因为根据物品的不同特性，才能掌握其在流通过程中的质量变化规律，选择相应的包装材料和包装技术，制订出合理的包装工艺规程。物体都有其外观形状，气态和液态的物品，其外观形状随包装容器而异；固态物品的外观，有的是天然形状，如农副产品中的水果、鸡蛋等，在包装时要按照它们的形体，合理排放在包装容器中；各种工业产品的形状大多在生产过程中形成，在制订包装工艺规程时应取得其图纸和技术规范，并尽可能取得实物，根据其外形选择衬垫的形式和数量，确定物品在包装箱内所要求的支承。因为物品表面形状和表面刚度，对衬垫形式和数量有很大影响，一个表面无突出物或伸出物的平整的物品所需的衬垫，就比具有尖角或硬点的重物少得多，因为尖角或硬点极易刺破包装材料；此外，尺寸与质量也是影响包装工艺的重要因素，尺寸大的物品在包装容器中需要结实坚固的支撑梁架，并且需要大面积的衬垫材料；质量大的物品在其突然停止运动时所产生的冲击力较大，为了保证其在包装容器中的位置，所用固定和拉紧构件应坚固；质量仅集中于小面积的物品，应将其分散到大面积上，或将其部分质量从容器的一个面传到容器的边缘上或容器的角部。
二、包装的技术条件：国际标准和我国国家标准中，对包装技术(防霉包装技术、防锈包装、防潮包装等)、包装材料(瓦楞纸板、塑料薄膜等)、包装容器(瓦楞纸箱、玻璃瓶、钢桶等)以及测试方法等都制订了标准，一些产品还有具体的包装标准，如通讯设备、电视广播接收机、机械产品、运输包装件等。标准中规定了产品包装防护性能的类型与要求，对包装容器的要求以及对包装件的试验检测的具体要求。各种包装件应参照这些标准制订产品包装技术条件，并在编制包装工艺规程时予以满足。此外，在制订包装工艺规程时，也需要向协作部门提出各种包装方面的要求，例如提出包装材料或包装容器方面的要求，使材料生产厂或容器制造厂能够按照要求提供材料和容器。
三、生产纲领：生产纲领是包括基本年产量和附加年产量在内的年总产量。生产纲领对编制包装工艺规程有很大的影响。包装单件、小批产品，如大型机电产品，编制的工艺规程比较简单，包括定量购买包装材料，采用一般的包装设备和一些简单易行的工艺方法，如果选择收缩包装，可以采用手提式热风喷枪进行现场热收缩。包装成批和大量的产品，编制的包装工艺规程比较详细，重点：工序还应有工序文件，包装材料和包装容器需要专门订购和制备，包装工序需要通用的包装设备或生产效率高的专用包装设备，而且配备专用的模具，有时还需采用包装流水生产线进行包装。
四、包装车间或工部的生产条件：制订包装工艺规程必须符合现有的生产条件，例如现有包装设备的规格、性能、包装精度以及更换辅助工具后适应不同产品包装的能力，工人的技术水平等，使制订的包装工艺过程，现实可行。五．国内外包装生产的现状与发展状况：制订包装工艺规程时，应充分了解国内外包装生产技术的现状与发展趋势，引进、消化、吸收、使用同类型产品包装的先进经验，并结合企业的具体情况创新运用，制订出高水平的先进的包装工艺规程。同时，密切注意包装科技发展动态，例如随着环境保护意识的增长，世界各国针对包装业已陆续制订有关环保法规，其中包括对许多包装材料(如聚氯乙烯、发泡聚苯乙烯等)和工艺方法(如溶剂性油墨、铁丝钉箱等)的限制；因此，在选用包装材料和容器以及工艺方法时，应该持严肃审慎的态度。
第四节
制订包装工艺规程的步骤
一、分析研究被包装物品的全面情况：①根据实物或图纸，分析研究被包装物品的形态、结构与特性；了解产品的销售方式(批发或零售)、销售对象(个体或群体)、销售情况及使用情况等。②分析研究包装件在流通环境中可能遇到的物理、化学、生物和环境等因素的影响，以及它们对包装和内装物可能造成的破坏。③收集国内外同类型产品包装设计的资料，分析研究它们在结构设计、外观形态、表面装潢以及技术处理等方面的特征；了解包装废弃物回收处理及环境保护的有关问题；探索采用包装新材料、新工艺、新技术与新设备的可能性，确定新包装系统在包装材料、包装设计、包装印刷、包装工艺及包装检测上的技术措施。④遇到因被包装产品结构不合理而造成包装工艺性不佳时，可建议或会同产品设计人员共同改进产品的结构。所谓良好的包装工艺性是指产品的结构能使包装总费用最低。例如为某型复印机设计运输包装时，进行振动试验发现复印机冷却风扇支撑架螺丝断裂，其原因在于脚架太高，风扇重心高，振动时发生严重摆动，导致固定螺钉断裂，如图14—1a所示。在这种情况下，如果借助包装来避免破损，一定会大大增加包装成本，包装工艺性不佳。为了保护良好的工艺性，包装设计人员和产品设计人员共同研究，认为以改进易于破损部分的方法最为可行，于是设法将风扇架的高度降低，并增加一固定点，解决了风扇的固定问题，改善了包装工艺性，且无需增加包装成本。改进后的固定方式如图14—1b所示。
二、包装设计：包装设计的基本任务是完成包装容器的造型、结构和装潢设计。包装设计与包装材料有密切的联系，包装设计时要考虑合理选择包装材料，同时，包装设计还必须满足和实现包装功能，例如容纳功能、保护功能和方便功能等；在保护功能中，又包括物理防护(防冲击、防振动等)、化学防护(防锈蚀、防燃爆等)、生物防护(防霉、防虫害等)、环境防护(防潮、防水等)。包装设计包括造型设计、结构设计、装潢设计，这三项设计既具有独立性，又相互联系，只有将三者有机地结合起来，才能整体发挥包装设计的功能和作用。造型设计指包装容器外部形状的构思和创造。它是遵从各种形态要素的规律，以一定的设计原则，结合科学技术进行艺术创造的一种劳动，要求既有实用性、又有欣赏性。结构设计是对包装外形结构及内部结构所进行的设计。它必须体现现代科技水平，并从实际情况出发，使设计方案容易实现。装潢设计是运用艺术手段对包装进行外观的平面设计，包括图案、色彩、文字、商标的设计。装潢不仅能美化商品，而且能传递商品信息，促进销售。显而易见，不注意外观效果的结构设计，不以结构为基础的外观造型和装潢，不协调的造型和装潢风格，都不可能得到完美的包装设计。包装设计最终任务是要提出表现包装容器造型和结构的生产工作图、装潢设计图和效果图，在加工订货或生产制造时，列入包装材料技术规范中。
三、选择包装品：包装品泛指包装材料和包装容器等一切用来包装产品的用品。包装材料通常指各种包装原材料如纸张、塑料、玻璃和金属等。包装容器则是指用原材料制成的半成品如瓦楞纸箱、纸盒、塑料袋、玻璃瓶、喷雾罐、易拉罐等。包装品应根据被包装产品的特性、价值及包装件运输、储存、销售或使用要求来选择，同时应考虑原材料的来源、价格和加工性能、制订出包装品的技术规范。
四、拟订包装工艺路线：包装工艺路线是指产品经过的全部包装工作步骤，它是制订包装工艺规程的重要依据。应同时提出几个工艺路线方案供分析比较，并选择技术上先进、经济上合理的方案。工艺路线主要包括：确定包装方法，安排包装顺序，安排检验及其它辅助工作筹。
五、确定各包装工序所采用的加工设备及其所采用的工艺装备。
六、确定各包装工序的技术要求及检验方法。
七、确定每个包装工序的工时定额：尤其是包装自动生产线，为了保证各工序生产节奏均衡，其工序、工步的时间定额都需准确计算。例如，灌装工序的工时定额与灌装机主轴转速n(r／min)与灌装头数j有关，即每分钟可灌装几瓶液料，由此就可求得该机器的班产量，并根据年生产纲领确定所需机器数量。灌装工序时间应与后续的封盖机、贴标签机的工序时间相均衡，保证流水生产连续不断地进行。
八、技术经济分析：在制订包装工艺规程时，往往有几种可供选择的方案，其中有的方案具有很高的生产效率，但包装设备和工艺装备投资较大；有的方案可能投资较节省，但生产率较低。因此，不同的方案有不同的经济效果。为了选取在给定的生产条件下最经济合理的方案，就需要对不同的包装工艺方案进行技术经济分析和评比。
九、填写包装工艺规程文件。
第五节
包装工艺规程中的主要内容制订包装规艺过程需要考虑很多问题，涉及面十分广泛。下面对包装工艺规程的主要内容进行讨论。
一、包装品的技术规范：包装品技术规范包括材料性质——材料的成分、尺寸和造型工艺性；性能—一—包装品如何实现其预定的保护产品、传达信息及使用等方面的功能；必要时还包括包装表面处理，即表面结构和图案的要求，包装品技术规范中对这些规定和要求应做出具体说明。产品包装厂据此可向包装品生产厂或供应商捉出订货，使包装品生产厂按照要求制造半成品，并由质量管理部门进行检测，以保证包装部门顺利使用。(1)包装品技术规范的要求：①具体列出所选择的包装品的重要质量标准，如包装容器结构要求及允许误差，性能要求及其测试方法等。②具体列出包装品需要避免的不合格内容，并将不合格品按质量特性不符合的严重程度分类，有极重要质量特性不符合规定的称为A类不合格，有重要质量特性不符合规定的称为B类不合格，有一般质量特性不符合规定的称为C类不合格。③确定每百件包装晶所允许的不合格品数，即合格质量水平(AQLAcceptable Qualitv leVel)，但是已确定了合格标准的包装品不在此列。④确定抽样和检查验收的方法，以便判定给定批量的包装品是否符合质量标准。以上由包装品质量标准、不合格及其严重程度、合格质量水平，具体地规定了包装品的质量；抽样和检验方法可以确定其是否符合技术规范。有了这些具体的规定，使用者和供应者双方都司了解相应的包装品的质量要求及其判定方法。(2)包装品技术规范的内容：①技术规范的制订。为了达到包装结构和性能的要求，包装品技术规范通常由产品包装工厂提出。②标记代码和日期。包装品技术规范有一定的使用期，往往由于某些原因，如为了降低成本，为了在新的或改进的包装机上加工，为了改善销售功能，或是为了符合法律或法规的要求，颁布一年左右就要修订，当进行修订后，为避免继续使用旧的版本，就需要采用标记代码和日期，以便识别。③适用范围。包装分为三个层次，即一级包装、二级包装和三级包装。一级包装是对产品的包装，如纸盒、玻璃瓶和金属罐包装等；二级包装则是将一级包装构成一个包装单元，如瓦楞纸箱包装等；三级包装则是运输单元，例如作为外包装的装运容器，或用捆扎带或塑料薄膜捆扎裹包的托盘或滑片。因此，应指明包装品的适用的范围，即适用于哪种层次的包装。④包装品结构和允差。包装材料有纸、纸板、塑料、玻璃、金属、木材和纤维织品等，它们是以构件形式单一或组合使用。应绘制构件结构图，标注出尺寸和公差，以及有配合关系的零件配合尺寸，例如瓶口上的外螺纹与瓶盖上的内螺纹配合尺寸，并把尺寸精确地规定在允差范围内。其目的在于，控制材料用量及成本；使构件相互配合；能在包装设备上保持均匀一致；在陈列销售中具有一致的外观。⑤包装品性能要求。包装的主要功能是容纳、保护和宣传产品，为了完成其功能，包装品必须有一系列性能要求，每一性能要求都应确定其测试方法。如果包装功能一直到内装物使用完毕都是有效的，例如喷雾罐、蒸煮袋等，他们的性能要求也应列入技术规范中，并提出相应的测试方法。此外，由于产品的使用说明一般都借助装潢图案和表面结构来表示，因此，包装必须有耐擦磨能力，防止其在流通和装卸过程中被擦掉。⑥不合格分类和合格质量水平。为了满足包装的性能要求，每一种包装品都有专门的包装指标来监控其是否符合其技术规范。这些指标有两类：定性类和变量类。定性的指标用“是”与“否”作为质量指标，例如纸盒是否有破损，印刷彩色是否套准，装潢图案是否清楚，玻璃瓶是否有裂缝等等；变量的指标是可测量的指标，例如高度、压力、厚度或质量等，它们均可在规定的公差范围内测量。前者用目测或自动机械评定，后者则可用仪器来测量。包装品一旦确定了不合格及其等级，质量合格水平就可确定，抽样方案也就确定了，并可在国家标准GB2828—87上查到合格判定数和不合格判定数，从而对一批材料的质量水平做出判断。⑦装潢印刷及色彩标准。装潢印刷是包装的重要内容，包装上的图像文字能传达包装内装物的信息，色彩能增加其美观。因此，必须向印刷工厂提供装潢图案的色彩规范。图案和文字色彩可提供标准样板，由印刷工厂调配油墨。彩色图像应提供分色照相制版，或桌面彩色出版系统制版用原稿；实地印刷也采用标准样板。在塑料容器制造时，可将按标准色彩样板调配的色料在注塑时加入塑料树脂，使之达到规定的色彩规范。⑧包装品的装运。包装品按一定的技术规范装运，可降低装运费用，减少损坏，使它们能安全地送到产品的包装部门。表14—2是向生产厂家提供的对主要包装品的几种标准装运方案。
二、拟订工艺路线：工艺路线指的是产品包装所经过的全部工作程序，它是制订工艺规程的重要依据，在拟订包装工艺路线时要考虑以下四个方面的问题。
(1)划分包装工作阶段：
包装工作一般要经过3个阶段，第一阶段是前期工作，包括容器设计制造，清理及供应等；第二阶段是包装工作，包括充填、计量、贴标、封合、捆扎等；第三阶段是后期工作，包括堆码、储存、运输等。
前期工作主要是提供包装品，可能有以下两种方式：①由包装晶制造工厂完成。例如生产纸袋、塑料袋、纸盒、纸箱、玻璃瓶或金属罐的工厂，向产品制造工厂的包装部门提供包装容器。②由产品制造工厂的包装部门采购包装原材料，然后在产品生产线上直接包装产品，例如用聚酯吹塑中空容器灌装天然矿泉水、用卷筒塑料薄膜材料在方便面生产线上包装方便面等。包装品生产部门为了提高生产率、降低成本、增强竞争能力，需要不断采用和开发新技术和新设备，从而促进了包装技术的发展；不过，产品生产工厂的包装部门往往提出一些新的包装构思，大大地推动了包装技术进步。例如二片铝罐就是由一个啤酒厂提出的。这样，包装部门和专业的包装品生产部5门始终都有开发新包装的积极性。前期工作的内容因被包装物品和采用的包装容器的不同而有所差异，例如其中的清理工作，是指对玻璃瓶进行清洗和干燥，纸盒包装没有这项工作。包装工作主要在包装部门完成。其内容随包装形式而不同，一般在生产过程中有3种不同的包装形式：①包装与产品形成—体。包装是产品的一个组成部分，他们在制造、流通和消费过程中都不能分开。以罐装食品为例，在食品罐装和加热消毒时，产品和包装品事先配备．然后在生产过程中形成—体，包装具有保护和销售产品的功能，除非受到严重损坏；否则不能与产品分开。属于这—类包装形式的有：无菌包装的果汁与牛奶、啤酒、含气饮料、水果、蔬菜和肉食罐头，真空包装的新鲜肉食，喷雾包装的除臭剂和护发摩丝，蒸煮袋装食品，定量医药包装等。②包装在产品上形成。包装材料在包住产品时才能形成包装。由于使用现代化的包装设备可以招包装和产品加工联在—起，使包装件的生产率大大提高，成本也相应降低，满足了社会的需求。例如，过去包装土豆条所用的包装袋都在专业的制袋工厂制造，现在，采用卷筒状复合材料，在软包装机上顺序地经过制袋、充填和封口后制成包装件，由于省去了包装袋加工订货及坯料储存，成本大大降低。大容量的牛奶包装，现在大都采用吹塑成型的高密度聚乙烯塑料瓶，其工艺路线为：容器吹塑成型、充填、密封；对于小容量的奶制品，可用热成型容器充填和密封。这些容器都在包装部门制造，并且在产品上形成包装，可提高生产率，降低成本，取得了良好的经济效益。③预先制成包装容器。包装容器由包装品制造部门预先制成，并提供给包装部门将产品装入容器，然后封口制成了包装件。预制的包装容器有罐、瓶、袋、固定纸盒和压扁纸箱坯等，它使包装部门有很大的选择性和方便性，而且有利于包装的技术进步。
充填是包装工作的核心。但是贴标、封合、捆扎和打印等也是很重要的工作，在第九章中已经讲过，它们在保证包装质量和功能方面往往起着不容忽视的作用。在后期工作中，包装件的堆码强度、储存期限、运载工具及可能遇到的储存、搬运、装卸致使包装件受到振动、冲击等影响，在包装设计及包装工艺过程中都应预先考虑，并采取一切技术措施，保证包装件不受损坏。
(2)包装工艺路线的一般顺序：
不管包装形式如何，其工艺路线的基本顺序可归结为：①准备产品；②检测数量、质量、体积； ③制备一级包装品； ④将产品装入一级包装品内； ⑤封合一级包装； ⑥把一级包装汇集起来装入二级包装品中； ⑦把组合的二级包装装入三级包装品中，组成装运容器； ⑧把装运容器装入集合包装中，例如托盘和集装箱。以糖块生产为例，其简化的生产工艺路线包括如下内容：①制备糖料；②制备玉米糖浆；③混合糖料和玉米糖浆；④调配风味；⑤添加色料；⑥熬制糖块；⑦包装糖块；⑧储运发送。从糖块生产工艺路线可见，包装只是其中一个组成部分，包装的工艺路线包括如下内容：①制备聚丙烯薄膜(订购，检测，储存)；②聚丙烯薄膜裹包糖块(准备聚丙烯薄膜，准备糖块，送到裹包机，检验，裹包废料汇集，送到袋装机)；③用聚乙烯薄膜袋包装糖块(聚乙烯薄膜印刷、分切成卷，送到制袋机，检验，袋装裹包糖块，废料汇集，送到装盒机)；④用纸盒包装糖袋(制备纸盒，送到装盒机，撑开纸盒，装入糖袋，封盒，送到装箱机)；⑤用瓦楞纸箱包装盒装糖袋(制备纸箱，检验，送到装箱机，撑开纸箱，填装纸盒糖袋，封合粘接，输送到托盘)⑥在托盘上堆码、裹包；⑦仓库储存；
⑧运输发送(按订货单校核，选择装运方式，装上运输工具发送)。在安排工艺路线的顺序时，应该遵循以下原则：①安排主要的包装顺序。以包装的基本顺序，构成工艺路线的框架。②安排必要的检验工序。为了保证主要包装工序的质量，对包装品和包装件质量应进行检验，例如糖块一级包装所用的流延聚丙烯薄膜，如果宽度误差过大，必然影响裹包机的正常工作，降低生产速度，或使设备停工，阻碍前后工序的衔接。③安排相应的辅助工序。将储存、封合、运送等辅助工序进行合理安排，使工艺路线完整统一。
三、包装设备选择与布局：选择设备应以保证产品包装过程的连续性、生产速度和生产力为基本点，其它如产品特性及其包装前的状态，是选择设备应考虑的技术因素；设备价格、被包装产品的价值、工人技术熟练程度及占用场地面积等则是应该考虑的经济因素。
在包装工艺路线中的每个工序常需采用不同的包装设备，每一工序又可分解为一系列机器操作。例如，用纸盒和纸箱包装松散产品，其包装工艺路线为：①将折平的盒坯撑成纸盒；②粘合底面折翼；③产品装入纸盒；④粘合顶面折翼；⑤打印标记和日期；⑥将折平的箱坯撑成纸箱；⑦粘合箱底折翼；⑧以24盒为一集合单元；⑨将集合纸盒装入纸箱；⑩粘合箱面折翼；⑾打印标记和日期；⑿纸箱排列成层；⒀将4层纸箱堆码在托盘或滑片上；⒁拉伸裹包；⒂包装件运出。其中①②③④用装盒机；⑥⑦⑧⑨用装箱机；⑩用封箱机；⑤⑾用标记机；⑿⒀用堆码机；⒁用拉伸裹包机。又如，包装速溶咖啡时，第一工序是传送带将玻璃瓶送出；在第二工序进行整理和排列；第三工序是清洗干燥；第四工序是在高速旋转充填机上进行充填；第五工序是装瓶盖并装入复合材料内衬；第六工序是贴标签；第七工序装箱；第八工序封箱；第九工序用堆码机将纸箱装在托盘上。以上工序要采用多种设备，其中用于整理玻璃瓶的设备也可用于包装含气饮料和乳制品；用于装箱的设备也可用于包装含气饮料和日用化学品；堆码机为通用设备。有些包装设备为专用设备，仅适用于一定的工业产品，虽也可用于其它工业产品，但对其特殊的要求需作专门设计。为了使选用的包装设备符合生产需要，往往还需要包装部门和设备制造部门共同协作，对其技术规范达成协议，必要时也可开发新的包装没备，但需进行精确核算和充分论证，以获得最好的经济效谊。外发新型包装设备也和开发新的包装系统——样，必须做到：①明确使用目的；②明确被包装物品的特性及其要求；③了解包装品的形态、尺叫寸和材质，④制定生产效率；⑤制定生产能力；⑥制定输入条件；⑦制定所期望的输出；⑧制定设备功能要求；⑨制定价格。这些内容实际上就决定了设备的技术规范，这些技术规范应提交有经验的包装设备制造厂，由包装厂与之协作，制订经费预算和工作进度，在研制过程中，还可根据实际情况改变方案，减慢或加快进度，甚至停止开发，以避免人力和财力的浪费。
设备选择后，要合理布局使之形成有效的系统，以便最经济地满足生产能力、生产率、产量与质量的要求。和包装的其它因素一样，设备布局之前要确定各项参数，例如设备价格，工作场地，劳动力价格，设备的尺寸，功率消耗，原材料供应和出产数量，储存场地(储存被包装物品、包装品和废弃料等)，要考虑便于包装品和包装件运进、通过或送出工作场地，便于维护与修理的可能性，此外，布局还应符合安全技术的要求，并满足劳动法规和环境保护的要求。
由于包装品制造供应部门、包装设计部门以及包装设备制造厂家在不断开发新技术、新设备，因此包装部门的设备布局也应该具有一定的灵活性，预见到未来生产能力的拓展和降低成本的可能性。如果现有布局十分紧凑，所选设备也只够眼前使用，那么更换新设备以扩充生产能力或降低成本就比较困难。当然预见很难十分精确，而预留空地和预购设备都需占用大量资金，较好的办法是留有扩充地，需要设备时再购买，这时的管理费用可低一些。包装生产线应满足流水生产的要求，如前所述，包装生产线通常要完成一系列工序。以纸盒包装为例，有纸盒撑起、充填、封合、裹包、装箱和装托盘等工序，其中任何一个工序出了差错，都会使整个生产线停工或减慢。显然，生产线的生产率和产量取决于最慢的工序，对于关键的容易造成堵塞的工序，可采用两套设备平行布置或增设附加的生产线，或实行多班工作制，或在生产过程中设立中间仓库进行调剂。例如向细颈玻璃瓶灌装液料时，与后续工序相比其速度较慢，这时可平行地增加1台灌装机，在不增加标签机、组合包装机或装箱机的情况下，可使产量提高一倍。在高速罐头生产线上，若为1台充填机和l台双卷边接缝机配备2台组合包装机(将6个罐头包装在一起)和2台装箱机，其产量也可翻一番。总之，符合以下条件时可采用机械化或自动化生产线布局：①包装件数量足够大，机械化设备能得到充分利用；②长期包装一个产品，生产线不需经常调整；③被包装物品和包装晶源源供应，包装件能快速运走。其中，机械化生产线与自动化生产线稍有不同。机械化借助电力、气压、真空或液压等动力操作，代替了包装生产上许多由人力完成的工作，例如增加专用工具使容器便于成型或充填，或增加传送带使工序间实现自动传递。自动化则指生产线上各工序的启动和控制都不需人的脑力或体力参与，充填后的包装件由光电传感器识别，并与固定的信号比较后，打开通过或不通过栅门使之继续前进或走向剔除通道。机器进行所有工作和正常判断，工人遥控其动作，只在例外的情况下参与工作。
在机械化和自动化生产线布局中，每一个工序都在一定的工作地上、在规定的时间内按顺序完成；包装品应连续不断地供给；生产线可以连续移动，也可以间歇运动；后者在工序进行期间停止移动，在工序完成后再开始移动。生产过程控制比较简单，出了缺陷后可以迅速而准确地查明根源。生产线上可用各种类型的机械化传送带进行传递运输工作；在高度机械化的包装生产线上还可采用气动式、真空式或机械的输送装置进行工序间的运送。设计时应尽量缩短工序间传运时间，以节约传送装置的投资，减少包装件在储存地停留等待的时间；特别是对于容易腐坏的物品，等待或储存都会导致腐败变质。图14-3是年产3万吨啤酒的灌装生产线工艺路线及设备布置图。工艺流程为瓶子装在纸箱内被送到卸瓶机l，瓶子送入洗瓶机2，空箱送到装箱机7；瓶子清洗后经过空瓶检查台3，在灌装封口机4上灌装，经检液装置5检查，送入杀菌冷却机处理；在贴标机8上贴标签，然后装箱输出。各工序间用传送装置9进行传送，布局紧凑合理，是流水生产典型的布局方式。
四、包装工艺规程的生产效率与技术经济分析：在制订包装工艺规程时，首先应保证包装质量，在此基础上要采取相应措施提高生产效率和降低成本。生产效率是指在单位时间内制造出合格包装晶的数量或用包装单件产品的劳动时间来衡量。(1)时间定额：时间定额是在一定的技术、组织条件下完成某项工作(如一千包装工序)所需要的时间；把主要工序和辅助工序时间汇总起来，就是包装单件产品所需要的时间。时间定额是安排生产计划、核算成本的重要依据之一，也是设计或扩建包装生产部门时，计算设备和人员数量的重要资料。完成一个包装工序的时间称为单件时间，它由以下几部分组成： ①工艺操作时间。是指对物品直接实施包装操作的时间，例如包装机械中对被包装物品计量、充填、封合等操作；②辅助操作时间。指对物品实施包装操作时需要进行的准备性操作，或使包装机的包装工艺过程得以持续进行或完成所需要的时间，如物品的供料、传送、卸料等；工艺操作时间和辅助操作时间的总和称为基本时间，它们可以由包装机器自动完成，也可以在操作者参与下由机器完成。③其它操作时间。包括工作地服务时间，如操作者在工作时间内照管工作地点及保持工作状态所需用的时间，包括自然需要时间，如操作者休息和生理需要所用的时间。
在完成一批物品包装之前，需要一定的时间做下列工作：开始时要熟悉工艺规程，更换模具，调整设备；完成包装工作后要归还模具，发送包装成品等。所耗费的时间叫做准备一终结时间，它可以分摊到每个物品的单件时间内。在常年包装固定的一种物品时，则不需要计算准备一终结时间。时间定额中，工艺操作时间可按包装设备的生产能力来确定，其它时间可按经验统计资料来确定。（2）工艺规程的技术经济分析：制订包装工艺规程时，一种物品的包装可有许多方案，也就是说可以用不同的包装材料和容器、不同的包装设备采用不同的工艺方法来实现。例如，吸湿性强的干燥的颗粒状物品酸梅粉可以用玻璃广口瓶、塑料广口瓶、金属罐、防潮纸盒、铝箔复合软包装袋等材料，相应地须采用不同的包装设备和模具。为了选取在给定的生产条件下最经济合理的方案，应对不同的工艺方案进行技术经济分析和评估；一般只需分析比较与工艺过程直接有关的生产费用，即所谓工艺成本，与工艺过程无关的费用，如行政人员工资等在同一生产条件下基本上是相等的。工艺成本由可变费用与不变费用两部分组成：可变费用与包装件年产量有关，它包括材料费、操作工人的工资、包装设备折旧费和修理费、模具费用、设备动力费用等；不变费用与包装件年产量无关，它包括设备谓整工人工资、专用设备和模具折旧费和修理费。全年工艺成本九年和单件工艺成本S单件可用下式表示： S全年＝N．V+C(元)；S单件：＝V+C／N(元)式中：V一每个包装件的可变费用，元／件；C一全年的不变费用，元；N——包装件的生产纲领，件。当工艺方案的基本投资相近或都采用现有设备时，工艺成本即可作为衡量各方案经济性的依据；若两方案中少数工序不同，多数工序相同时，可通过计算少数不同工序的单件工序成 本进行比较，作出选择；若两方案中多数工序不同，少数工序相同时，则以该包装件的全年工艺成本进行比较。当两种工艺过程的基本投资差额较大时，则在考虑工艺成本的同时还要考虑基本投资差额的回收期限。
经济技术分析应该全面，如果仅考虑最大限度地降低包装材料费用，并不一定能得到最经济的工艺方案。例如，降低材料费用后增加了高速生产设备的停机时间，或导致包装件在流通过程中严重破损，其结果反而会减少总的利润；另一方面，增加包装材料费用也可能会增加利润，例如，用于包装啤酒或其它饮料的铝制易拉罐，虽比平盖罐的成本高，但因饮用方便，促进了销售，给制罐厂和饮料厂带来较大的经济效益。
第六节
包装工艺规程的形式包装工艺规程无统一的格式，可以用表格、卡片和文字资料来表达，各个工厂根据生产需要可有不同的内容和格式，这里介绍两种基本的文件格式。
一、包装工艺过程综合卡片：是以工序为单位用卡片的形式简要说明包装工艺路线，包括各个工序的名称、生产车间、包装材料、包装设备、工艺装备、工人技术等级及时间定额等，这种卡片是作好技术准备、安排生产计划、组织生产调度的依据。
二、包装工艺过程工序卡片：此卡片是在包装工艺过程综合卡片的基础上分别为每千个工序编制的一种工艺文件，指导某一重要包装工序的操作，应附有工序简图，并详细说明每一工步的工作内容。
************************************************************************************************* 第二章
典型包装工艺规程的制订
第一节
工业产品包装工艺规程的制订工业产品种类繁多，其包装主要是满足产品运输储存要求，保护其在流通过程中不致损坏。现以批量生产的家用电冰箱(代表产品BCD—201无氟型，有效容积201L，质量45kg外型尺寸544*528*1562(mm)包装工艺过程为例，简单地介绍工业产品包装工艺过程设计的方法和要点。
一．电冰箱的结构特点及其对包装的技术要求：(1)包装技术要求：电冰箱属于家用电器产品，它除了有使用性能的要求外，还有外形美观的要求，包装的保护功能应满足这两方面的要求。(2)包装设计要求：电冰箱包装设计应做到结构紧凑、防护周密、安全可靠、便于装卸，确保在正常装卸、运输条件下和在有效储存期限内，产品不会因包装原因发生损坏、长霉、锈蚀而降低产品的安全和使用性能。①包装环境应清洁、干燥、无有害介质，包装环境为室温条件，相对湿度不大于85％。②包装材料必须保持干燥、整洁，与产品直接接触的包装材料，应对产品无腐蚀作用和其它有害影响。③产品在包装箱内不应松动、碰撞，不应与包装箱内壁直接接触。以免受外力的冲击而损伤产品。④包装应满足集装箱或托盘运输的要求。并应符合铁路、公路、水路、航空运输等包装⑤产品包装防护功能应满足防潮、防霉、防锈及防震的要求。储存仓库应通风良好、温度不得高于32C，相对湿度不大于75％，包装有效期为两年。二．电冰箱包装防护功能设计：(1)防潮、防霉与防锈包装：电冰箱箱体由钢板和塑料制成，内部结构主要包括由压缩机和管道线路等元件构成的制冷系统和自动控制系统。根据电冰箱包装的技术要求，应按国家标准防潮(GB5048)、防霉(GB4768)和防锈(GB4879)包装规定进行处理。防潮处理，一般是在瓦楞纸箱外表面涂刷防潮涂料，或对瓦楞纸板的箱面纸进行防潮处理。此外，在电冰箱外覆盖聚乙烯薄膜罩，除了能够防尘，还可防潮。必要时，在箱内放入适量的干燥剂，如袋装硅胶等。防霉性能应按“防霉包装试验方法“(GB4769)的规定进行试验后，外观质量及有关性能应符合产品标准规定的要求，在有效期内不长霉。电冰箱表面要求干燥、无污物及油迹；采用聚乙烯薄膜覆罩后，防锈性能应满足两年内无锈迹。(2)防震包装：①确定缓冲材料的厚度。电冰箱的允许脆值G＝100；其质量m＝45kg，则重力为459．81=442N；其底面积为51．5 52．8cm2；在流通过程中的等效跌落高度H＝45cm，由此可计算缓冲材料所受到的静应力：stW*1041.63KPa缓冲材料可选用发泡聚苯乙烯，密度P＝0．025g／cm3，其最大加速度一静应力曲线如A图14—4所示；由图可见＝1．63kPa与G＝100的交点位于5cm曲线附近，因此缓冲材料的厚度取5cm。②缓冲材料衬垫形状设计。a．电冰箱底部采用全面缓冲包装方法，防震底垫的形状与尺寸如图14—5a所示。b．电冰箱顶部的左右各设一棱垫，其形状与尺寸如图14—5b所示。c．电冰箱前面、左侧面和右侧面各有一块防护衬垫，其形状与尺寸如图14—5c所示。
(3)瓦楞纸箱设计：
电冰箱外包装箱选用AB楞型组合的5层瓦楞纸板。瓦楞纸箱箱顶与箱底采用组合型0201／0310，即箱顶由上、下摇盖构成，瓦楞纸箱尺寸计算的顺序是，先计算内部尺寸，再计算制造尺寸，最后计算外部尺寸。图14—6为电冰箱瓦楞纸箱和箱坯图。当瓦楞纸板尺寸不够大时，箱坯可做成两片。箱底用钙塑瓦楞底盘，以提高其坚固耐久、防水防潮的性能。底盘内放置前、后、左、右四根木条构成的框架，其厚度为15mm。木框上放置防震衬垫，瓦楞纸箱套在底盘上。(4)包装件防护性能试验：
为了检查包装对冰箱的保护程度，对包装件应进行堆码、振动、斜面冲击、横木撞击、跌落等项目试验。堆码试验是为了考核冰箱包装件承受堆码时的耐压强度及包装箱、衬垫等对冰箱的保护能力。振动试验用模拟汽车运输振动试验代替，在模拟汽车振动台上振动75min，相当于冰箱包装件在三级公路上运输200km，以检验包装对冰箱的保护能力；斜面冲击试验是根据我们国内运输装卸的特点，采用人工环境模拟斜面冲击试验，测试包装件遇到斜面滑动及斜坡上的急剧刹车，对前后车箱拦板产生的冲击的承受能力；横木撞击试验是采用人工环境模拟斜面横木撞击试验，模拟汽车运输中的启动、刹车、停车以及因路面不平，使包装件产生摇晃和侧面对低拦拦板撞击等实际情况，以考核冰箱包装件抗斜面拦板撞击的能力；跌落试验用来评定冰箱包装件在装卸过程中，受到垂直冲击时的耐冲击强度及托盘底垫对冰箱缓冲的保护能力。
三．电冰箱包装工艺过程：....四．电冰箱包装工艺过程分析：(1)封箱： 封箱门之前，首先验收电冰箱，检查外观质量，进行必要清洗。然后将合格证挂在电冰箱的中铰链上，并将装有装箱单、保修证的文件袋放入冷藏室中，放置所有附件，如图14—6所示再用两条宽25mm、长280mm的聚丙烯压敏胶带2，在适当位置将门贴牢。同时，将木条放置在钙塑瓦楞底盒4内侧四周，并将防震垫3放在木条上，再将封好的电冰箱放在防震垫上，电冰箱的位置要正确，底腿放在防震垫上对应的孔穴中。根据电冰箱底部的结构形状，也可在制成电冰箱体后，立即放在装有防震垫的底盒内，再接着讲行后续制造工序。(2)罩内塑料袋：
覆罩聚乙烯吹塑薄膜袋2时，要将下口收紧，并用宽20mm长150mm的OPP压敏胶带5在距底面80mm处将包装袋扎住。然后将两块侧面衬垫6和前面衬垫3放在电冰箱周围，要求放在防震底垫上，并与箱体靠紧；再用宽20m长2500mm的OPP压敏胶带4粘贴一圈。最后将左右两根棱垫1卡在电冰箱顶部，要求前后、左右位置正确。如图14—8所示。电冰箱还可采用其它衬垫形式．如图14—9所示为底部采用托盘衬垫。上部采用护棱方顶大包盖，四周用四根立式护棱组成框形结构。(3)套纸箱：
先在纸箱侧面的手把孔内装入塑料手把(此工作也可由纸箱制造部门完成)。然后将纸箱从上向下套在电冰箱外面，纸箱的前后方向应与电冰箱一致，并不得碰伤蒸发盒。封箱时先盖纸箱的前后盖，再盖纸箱的左右盖片。前面所说左右两根棱垫也可在盖纸箱时卡在电冰箱顶部。如图14—l0a所示，用两个规格为3518的钉箱钉1将左右盖钉住，箱钉与纸箱边缘距离保持30～40mm。并用宽50mm、长850mm的聚丙烯压敏胶带3封住纸箱顶部开合处；两头的胶带长度应留均匀。接着将外包装塑料薄膜袋覆罩在纸箱外面，将包装袋下口收紧，用宽20mm、长150mm的OPP压敏胶带贴住，以利于捆扎机顺利工作。(4)包装件捆扎：包装件在自动捆扎机上进行捆扎如图14—10b所示；打包带1代号为PPi5508J，即聚丙烯宽15．5mm、厚度0.8mm的机用打包带，其长度为4620mm。捆扎时打包带作“井”字形或作2～3道等距平行捆扎；捆扎位置要正确、对称、并保持纸箱清洁无损。捆扎后沿打包带方向距箱体一端300mm处，使用弹簧秤勾住打包带进行拉出试验，试验时拉力必须垂直于箱面，拉力不小于19．6N时，打包带拉起距离应不大于50mm。(5)包装后期工作：主要包括堆码、储存和运输。堆码高度一般不超过两层；用仓库储存时，与墙、柱、灯、顶之间应留有一定距离，并离地面不少于15cra；运输时无论用何种方式，均不应露天运输；装卸时用人工或机械。应轻装轻卸，不得顶撞箱体，而且不应倒臀，垂直偏移角度不大于45度。
五．电冰箱包装件检验：电冰箱包装件的检验分为出厂检验和型式检验。出厂检验项目有包装方法、随箱文件和捆扎。检验时不需要逐个检验，而是从整批包装件中随机抽取一批样本，根据对样本的检测的结果，判断这批产品是否合格。出厂检验采用GB2828”逐批检查计数抽样程序及抽样表”中正常检查一次抽样方案。型式检验是在设计定型的新产品试销之前进行。检验项目有跌落、斜面冲击、横木撞击。型式检验采用GB2829“周期检查计数抽样程序及抽样表”中判别水平I的二次抽样方案。为出厂检查在规定周期内包装生产过程的稳定性是否符合规定的要求，可以逐批检查合格的某批或若干批中抽取样本，按GB2829进行周期检查。六．填写表14—
3、表14—4等工艺文件：
第二节
饮料食品包装工艺规程的制订食品包装的作用主要是：防止食品在流通环境中腐坏变质，保证质量；防止食品受到微生物和脏物的污染；利用机械化和自动化包装，提高生产效率，使生产更加合理化；促进并改善食品流通和经营管理；提高食品的商品价值。为此，食品包装采用了一系列新技术和新工艺，其中有蒸煮袋包装食品、速冻食品技术、保鲜包装技术、无菌包装等等。现以果汁饮料无菌包装为例，介绍食品包装工艺规程的制订。
一、果汁饮料的特征及对包装的技术要求：果汁是由不同水果制成的，它们的成分和特性各不相同。与包装有关的主要因素是果汁的酸性、酶、维生素C、色泽和香味。所有水果与果汁都含有不同程度的有机酸，有机酸能显示水果特有的香气，给人们以滋味享受，且有益于人体健康，因此，果汁包装既要保护果汁中的有机酸，又要防止有机酸对包装的腐蚀作用。果汁食品的pH值一般在4．5以下，正常条件下不会有细菌生长，果汁变质主要是由酵母和霉菌引起的，在室温条件下，生果汁会因酒精发酵而变质，继而因表面上的酵母菌或霉菌繁殖造成酒精和水果酸氧化。为了防止腐败，应通过高温瞬时灭菌，即用板式或管式换热器将果汁加热到110℃：，保持15s，或经过过滤和加入防腐剂，消除或抑制酵母的破坏作用。
果汁中的维生素C极易损失，尤其是装在铁、铜或镀锡不良的金属容器中，由于存在金属离子，维生素很容易被氧化。采用迅速蒸煮的办法，可降低抗坏血酸氧化酶的作用，缓解氧化反应，保护维生素C。采用气密和遮光包装并低温储存，也会减少维生素C的损失。在装罐时加入一定数量的亚硫酸盐，对维生素C也有保护作用。
二、果汁无菌包装容器设计：果汁类食品经过高温瞬间灭菌，再将温度降至20~30℃，即达到无菌要求。果汁食品无菌包装是将无菌的果汁、包装容器和包装辅助材料，置于无菌环境中，用无菌灌装机进行充填和封合的一种包装系统。无菌包装采用的包装容器有杯、盒、袋、桶等，包装材料采用复合薄膜。用复合薄膜制成的包装纸盒重量仅为同容积(例如1升)玻璃瓶的8％，不仅成本较低，而且产生的废物较少，有利于环境保护。无菌包装纸盒的结构如图14—ll所示，复合薄膜由六层材料组成，即聚乙烯／纸／聚乙烯／铝箔／聚乙烯／聚乙烯复合材料。其畔，75％是纸、20％是聚乙烯．剩余5％是铝箔。包装纸盒的外层纸的图文印刷、材料复合及裁切压痕均由专业厂家完成，并以卷筒状运送到包装：工厂。市场上常见的砖形无菌包装纸盒容量为250ml。其结构设计图如图14—12所示。图中实线表示轮廓裁切线，虚线表示内折叠压痕线．点划线表示外折叠压痕线。运到包装工厂的包装材料卷简直径约0.8m，长度约800m，可制250ml的砖形无菌包装纸盒约5000个。三.果汁无菌包装工艺过程：
四、果汁无菌包装工艺过程分析： 包装：工艺过程分为前期工作、灭菌处理和包装三部分。包装的前期工作包括，选择复合材料，设计砖形纸盒和盒坯结构图，并进行装潢设计，然后交付包装材料专业工厂按照装潢设计的图案、·文字、色彩进行印刷，按照结构设计进行压痕裁切，最后以卷筒纸料运入包装厂。包装前后要对操作车间的环境进行灭菌处理，并保持车间环境内的气压略高于外界大气压，以阻止外界空气进入车间，减少细菌和污物的侵袭。下面着重对包装工作阶段的主要工序内容作—介绍。
(1)灌装：灌装是整个包装工艺过程中最重要的工序，它由一系列工步组成，并在一台灌装机上完成。①纸卷上料使用一辆特制手推车，把纸卷推送到机器旁，并可使用自动驳纸器，当旧纸卷快用完时，在不停机的状态下，把新旧纸卷接驳起来。纸卷l由马达驱动的进料滚筒3送进，惰轮2可以启动或停止进料滚筒3。纸带走行至4处打印生产日期，并压横折痕。②封合。为了使无菌纸盒背面热封后不会发生渗漏现象，要用胶带对热封部分进一步密封。具体方法是用封条粘贴器将宽8mm的PP胶带的一半贴在包装纸里面一侧的边缘上，另一半在纵封时与包装纸的另一侧边缘粘合，得到紧密结实的封口。③灭菌、包装纸在灌装之前先通过HX)：(过氧化氢)槽6浸渍，进行灭菌处理。H2O：的浓度一般为25％一30％；提高灭菌温度，可加速初生态氧的灭菌作用，以80C为宜。过氧化氢灭菌是现今广泛使用的化学一加热式灭菌系统。④干燥。是使用一对滚筒7挤压掉包装纸上的过氧化氢。同时，使用气帘8喷出140—150℃的高温无菌空气以吹干经挤压后仍然残留在包装纸表面上的H2O2，使之分解成为无害的水蒸气和氧气，这时，高温空气还能增强新生态氧的灭菌效能，杀掉一部分残存的细菌。⑤热封与灌装。包装纸通过4个导辊和成型器形成管状，这时包装纸两侧边缘搭接约8mm，由纵封装置10将包装纸里外面的PE膜在搭接处连续热封，并且将预先贴在内边缘的PP胶带牢固粘接。与此同时，经过杀菌处理并从无菌管道输送来的果汁通过灌装管9注入纸筒，为了达到无菌包装的要求，灌装管端部一直淹没在果汁内。⑥定容、压棱、横封。装置由两对连续上下运动的夹爪构成，图14—14a是其示意图。一对夹爪扣合时，将250ml果汁封闭在压棱成型的纸简体腔内，并将底部横封，横封利用包装纸内表面的两层PE薄膜进行热封，热封宽度约16mm，在此宽度上用裁切刀，如图14—14b所示，切为上下两部分，上一半作为前一个纸盒的底封口，另一半作为后一个纸盒的顶封口。夹爪与纸筒同步运行到最下位置时，另一对夹爪张开运行上来，在前一对夹爪的顶面重复以上工作。两夹爪的底面与顶面相距约0.7mm的间隙。如此循环，使纵封成圆筒—灌装、定容、压棱成型—横封切断在纸筒连续不断运行的情况下一直循环下去，大大提高了生产率，每分钟可包装100—120盒。图14—13中的图案自动校正系统11可自动监控并校正包装纸走行中图案的正确位置。点划线方框内为一个密闭的无菌区域，进一步保证灌装工作在无菌的小环境中安全可靠地进行。⑦折角。小包装顶部及底部的侧角在砖形折叠器“内分别被折向侧面和底面，并利用160℃高温蒸气喷在底面和侧面的四个位置，使其顶面两侧角与侧面粘贴，底面两侧角与底面粘贴，如图14—16所示，在折叠器内纸盒底部朝上，从折叠器卸放到传送带15上时，成品顶部朝上。(2)贴吸管：吸管是为便于消费者饮用而设，它由专业工厂制造，材质为聚乙烯塑料，长度为115mm，直径4mm；预先装在与其长短相适应的两层聚乙烯塑料薄膜中并排分别封合，以备使用。吸管贴在无菌包装纸盒背面的对角线上，由专用的贴管机完成，如图14—17所示。以下是包装的后期工作。(3)收缩包装：用于无菌纸盒的中包装，其形状如图14—18所示。在瓦楞纸托盘中共装有3X 9＝27个无菌纸盒。瓦楞纸托盘用E型瓦楞纸板制成，根据纸盒排列的形式，其尺寸为395*193*110mm。热收缩包装之前，先在托盘机上排列产品。托盘机上有2个工位，在第一工位上将无菌纸盒3个一排，推放到平铺的瓦楞纸板上，直到推放9排为止；在第二个工位上，瓦楞纸板折成盘状，并将四角粘贴。在热收缩包装机上也有2个工位，先用平膜对由托盘与产品构成的包装单元进行预包装，当PVC热收缩薄膜包住托盘后，封剪机构下落将另一侧边热封并同时剪断；将预包装件放在传送带上送入热通道，利用150C的热空气使PVC薄膜收缩，经冷却后从传送带取下，形成收缩包装件，如图14—18所示。(4)集合包装：拉伸包装是为了利用集装箱对无菌包装纸盒运输而进行的外包装。首先在堆码机上按图14—19所示的排列方式将瓦楞纸托盘堆码在联运平托盘上，GB2934TP2型托盘尺寸为8001200mm，奇数层和偶数层排列呈交叉状，堆码后不易倒塌。由于产品本身抗压性能不强，不宜堆码过高，一般堆积8层，这样一个托盘可放中包装件128＝96个，无菌包装盒2592个。在缠绕式拉伸包装机上用宽500mm的线性低密度聚乙烯拉伸薄膜，自上而下以螺旋线形式缠绕，也可用宽lm的拉伸薄膜在回转式拉伸包装机上进行整幅裹包。果汁无菌中包装也可采用不同的工艺方案，例如用C型3层瓦楞纸箱作为外包装，一般均为单层排列39或66等。
五、果汁无菌包装件检验：果汁无菌包装件实行在线检验。灌装机刚调整后，在贴管之前，每l0min抽检2盒，检查成型、封合粘贴质量及灌装容量；在运行正常后，每30mm抽检两盒，6．填写表14—
3、表14—4等工艺文件。
第三节
药品包装工艺规程的制订药品是一种特殊商品，它关系到人与动物的生命安全，因此必须严格保证其有效性、安全性和稳定性。世界卫生组织(WHO)提出的药品生产质量管理规范(GMP)，就是为了使药品从原料进厂到最终包装出厂等操作过程，实行全面质量管理，其中对制药厂的包装操作规程、包装场所、从事包装的人员以及使用的包装容器、包装材料、包装设备、包装标志等都作了明确的规定，提出了严格的要求。总之，医药包装必须具有安全可靠、保护性好、便于加工、促进销售、经济实惠、方便使用、传递信息的功能，才能确保药品质量，发挥其应有的疗效。
一．药品种类及其对包装的要求：(1)药品的分类方法有多种：表14—7所列为按药品剂型分类及所采用的包装形式(2)药品包装的技术要求：①外界因素对药品质量的影响。药品极易受物理、化学、微生物及气候条件的影响，如遇空气易氧化并感染细菌，遇光容易分解变色，受潮会溶解变质，受热容易挥发和软化；从而导致药品失掉疗效，有时不但不治病，反而会致病，危及生命安全。所以，医药包装无论在造型、结构、装潢设计，在包装材料选择上，首先要考虑保护性能，即维护药效。药品的有效期平均为2年，长的可达3年以上，因此包装还应保证药品在有效期内成分稳定，不会变质。不同剂型的药品，其变质方式亦不同。片剂、散剂等固态药品容易受潮，在温度和湿度变化时，其形状和质量会逐渐变化。液体或注射剂等液态药品虽不易受潮，但与空气中的氧发生氧化后，也会使药品主要成分改变，并产生变色或沉淀；有的药剂还容易受到细菌、霉菌和酵母菌的污染而变质，完全丧失疗效而成为废品。②药品包装要求。首先要考虑到病患者的心理状态和要求，在包装上应包含足够的信息，使购买者明了本药的成分和制造方法、对疾病的确切疗效及服用方法。在造型设计上要体现安全感和信赖感。此外，为了安全缘故，药品包装结构设计，应采用显示偷换包装和儿童安全包装等特殊包装(见第九章)。医药包装还应便于使用、携带和保存，应考虑有利于实现包装自动化，以提高生产率。
二、药品包装防护功能设计：根据药品流通环境(温度、湿度、氧气、光线等)以及药品剂型的特性，应选用适宜的包装工艺和材料进行防护包装设计。如对于容易受潮的药品，需采用防湿包装材料进行防潮包装设计；对遇光不稳定的药品，应采用蔽光材料，进行避光包装设计；对遇氧气而易变质的药品，应采用充气包装设计；对于受振动与冲击而容易损坏的药品，应采用缓冲包装材料，进行缓冲包装设计。(1)药品防潮包装设计：潮湿对固态剂型有较大的破坏作用，它能使散剂润湿、潮解或结块，使片剂膨润、变色，还会使药品的成分含量发生变化，出现异味乃至成分分解。进行防潮包装设计时，首先要确定药品的有效储存期，掌握环境温湿度的影响规律，以选用相应的包装材料和容器，并进行计算和试验，以判断其防潮能力的可靠性。通常使用的经验方法是把固态药品包装好，然后在规定条件下进行加速时效稳定性试验，例如在40：C和RH75％的条件下放置4个月后，若质量劣化程度显示在允许限度内，则说明这种包装方式的有效期限能达到药品的保质期。此法虽然简单，但可靠性却相当高。(2)药品蔽光包装设计： 光线能引起药品质量劣化，但与温度湿度所起的作用不同，光具有一定的辐射能，它能激发氧化反应，加速药物分解，使药物发生变质。因此，对于光敏药物，制造中要避光操作，选择带色的玻璃瓶、金属容器、深色塑料瓶、铝箔复合材料等进行包装。在实用中可用高照度荧光灯昼夜照射法，例如以20001x荧光灯，照射12．5日(相当于60万lx·h的照射量)来检查包装的蔽光效果。(3)药品充气包装：降低包装容器内的氧气浓度，可以减缓药品氧化变质速度。如果在药品包装内充换二氧化碳或氮气等惰性气体后，可使氧气浓度降低到0.5％左右。此外，把食品包装领域内广泛使用的吸氧剂用于医药包装，也会取得一定的效果。
三、安瓿药品包装工艺过程：不同剂型的药品有不同的包装形式，也有不同的包装工艺过程，下面以注射用药品为例，说明药品包装工艺过程设计的有关问题。注射用药品的包装形式有安瓿瓶和小玻璃瓶。其中安瓿瓶适用于1—20ml液体药物或干燥粉末药物的包装，其典型包装工艺过程见表14—8。
四．安瓿药品包装工艺过程分析：(1)瓶坯处理：安瓿是由生产厂家用硼硅酸和钠钙玻璃原料生产出各种管径的管坯，再由安瓿加工厂家对玻璃管的口径大小进行分拣，使同一批量的管径一致，其允许误差为土0。5mm。第一步是对玻璃管进行清洗干燥，放在自动成型机上，用氧气喷灯加热使之成半熔融状态，拉成细长的收缩部分，接着制成安瓿的缩颈、颈泡及外形，然后按规定尺寸切断、封底；最后经修整，并在缩颈周围刻划线痕，用陶瓷颜料作出标志以便使用时折断。为了降低热成型时引起的应力，安瓿还需在450—500℃的温度下退火，经外观检查后，制成合格的曲颈易折安瓿成品，如图14—20所示。它正在取代非易折安瓿。曲颈易折安瓿在使用时不需砂轮划痕，只要对正瓶颈上的陶瓷颜料圆点就可掰开。易折安瓿口是敞开的，为制药厂省去一道切口工序。这样，安瓿加工厂在用RSC型五层瓦楞纸箱运输时，纸箱内必须采用塑料袋或纸盒包装，以保持安瓿清洁。运到制药厂后拆箱，将安瓿朝上整齐排放在不锈钢盘内，在清洗机上用蒸馏水分粗、精两步冲洗其内壁，水压为0.15一0.2MPa，经甩干后用压缩空气将瓶内残余水分和杂质除去。再把安瓿倒置装盘，送入灭菌隧道，其温度为300℃，时间10min，烘干后准备灌装。(2)灌装：灌装是安瓿药品包装的重要工序。对于常用的1—2ml安瓿药品，清洁、灌装和封口工作可在一台专用的双针灌封机上进行，灌封机共有6个工位，每个工位上有两支安瓿同时进行工作，其生产能力为4200—4900支／h。灌装时，送料装置通过传送链将安瓿每两个一组送到第1工位，依次走过6个工位，分别完成以下工作：第1工位用压缩空气清洁安瓿内壁，压缩空气压力为0.2～ 0．3MPa。第2工位灌装药液，每次注入药液量可以通过灌装头上的旋钮调节。灌装时，注射针不可接触安瓿的内壁及瓶口，以免封口时，药液烧结成黑斑而报废。第3工位充填惰性气体，以降低瓶内氧气浓度，避免药品氧化变质0．12MPa。后面3个工位是用乙炔焰或其它燃气对安瓿封口。第4工位预热，防止剧烈加热时引起安瓿炸裂。第5工位高温加热，使瓶口呈半熔融状态。第6工位拉丝封口。灌装的药量由操作工人和检验人员抽查，药液的平面高于或低于某个高度则属不合格品，应及时调节机器。为了使安瓿生产过程密闭连接，提高生产率，可采用安瓿洗烘灌封联动机，由安瓿超声波清洗机、灭菌隧道烘箱、多针拉丝灌封机等组成，既可联动生产，也可单机使用。(3)灭菌：药品内部灭菌使用双扉式灭菌柜，水蒸气温度为100～120℃，具体温度和时间根据药品而定。不同品种规格的药品灭菌条件，应按灭菌效果F。值①大于8或其它确认达到无菌的方法加以验证。验证后的诸参数如温度、时间、柜内放置数量和排列层次等，不得任意改变。灭菌时应及时记录柜内温度、压力及时间；灭菌后必须逐柜取样作无菌检验。灭菌开柜之前，在真空度0.08MPa的条件下喷淋色水，以检查并剔除泄漏的安瓿，然后用热水浸洗。(4)检测： 检测项目主要是澄明度，按照卫生部规定的标准逐支检查。检查的方法有肉眼检查和自动检查两种。肉眼检查时，以白色或黑色作为背景，用眼睛观察是否有异物或封接不良现象。在检测中，应有目的地减小给定时间内被检物体的面积，增大视力所能观察到的范围(例如采用放大或投影技术)，缩短每次凝视的时间，对于提高检测水平会有很大帮助。此外，要求检查员视力在0.9以上，并每年检查一次。自动检查是用光电自动检查机，自动检查的精确度取决于机器的完善程度。目前不少工厂两种方法并用。(5)标志： 安瓿标志有两种形式，即印刷标志和标签标志。印刷标志就是用安瓿印刷机直接把标志印刷在安瓿瓶体上，如图14—21所示。标志内容包括药名、容量、有效期及生产厂家等，但用直接印刷的方法很难印刷所有信息，而且消毒时，印刷标志容易模糊甚至消失，所以今后的趋向是使用标签标志，特别是使用透明聚酯标签，采用相应的贴标签机，使生产效率也得到提高。(6)装盒： 安瓿装盒一般以10支为单位装入带有瓦楞纸隔条的纸盒，使用装盒机能连续将安瓿输送到纸盒中，但不易顺利进入间隔，有时会出现堆挤或空隔现象，需要用人工或机器进行整理，使安瓿在纸盒中排列得整齐有序，放入说明书后关闭盒盖。(7)封口： 纸盒关闭后需用标签封盒口，可用贴标签机，也可用人工操作。纸盒上的批号和有效期可用贴标签机贴签，也可用专门的打印机，例如用喷墨印字机直接打印。批号编码为年一月一流水号。(8)装箱： 将纸盒10个一捆，20捆为一箱装入5层瓦楞纸箱中，用两条50600mm的 OPP压敏胶带封箱口，然后在捆扎机上用厚0.8mm、宽15.5mm聚丙烯机用打包带捆扎两道，最后在箱面打印或粘贴批号标记，全部包装工艺过程结束。
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第三章 包装工艺过程质量控制
第一节
包装质量特性值的统计分析产品质量特性的含义十分广泛，每一种产品都有其质量特性。一般地说，凡是反映产品使用目的的各种技术经济参数都可以叫做质量特性。质量特性有用文字定性说明的，如外形美观、使用方便等；也有用数值定量表示的，称做质量特性值，例如表示包装件形状特性的有长、宽、高(mm)，表示包装量的有充填量(kg)、灌装量(m1)，表示塑料薄膜或纸张规格的有厚度(mm)、定量(g／m2)，表示包装件外观质量的有疵点数(个)等等。这些质量特性值又分为计量值与计数值，凡是可以用量具、仪器等进行测量而得出连续性数值的叫做计量值，它可以出现小数，如尺寸、质量、化学成分等；凡是不能用量具、仪器来度量的非连续数值叫做计数值，它们是正整数值，如合格品数、废品数、疵点数等。
用数据表征一批液体产品数量足够大、长时间重复生产的产品的质量特性时，可以发现，从个体数据看是偶然的，没有什么规律，但从总体数据看，则往往符合或服从一定的统计规律。因此，对质量特性值进行统计分析，是产品质量控制中的一项基础工作。下面以包装件质量特性值之一——充填量为例讨论质量控制方法。
一、包装精度与包装误差：包装精度是指包装后的数量(如灌装量或充填量)与技术指标规定的数量符合的程度，符合程度愈高，包装精度也愈高。实际上，检查一批充填包装件，结果并不相同，也就是与规定的数量有一些偏离，这种偏离就是包装误差。从一批检测的数据来看，误差可分为系统误差和偶然误差。系统误差是指在连续充填的一批包装件中，充填误差的大小和方向或是保持不变，或是按一定的规律而变化，如由包装机械或称量装置的制造误差引起的充填误差。偶然误差是指在连续充填一批包装件时，充填误差的大小和方向是不规律的变化，例如在容积充填时物料的堆积状态所引起的充填误差。上述两类不同性质的误差，可用不同的方法予以补偿。系统误差具有一定的变化规律，在查明其大小和方向后，可以用调整或检修设备的办法来解决。对于偶然误差，表面上看来似乎没有什么规律，但是应用数理统计的方法找出一批包装件包装误差的总规律后，也可针对其产生的根源，采取适当措施以减小其误差，例如由于物料堆积的状态所引起的误差，可采取如振动加料等措施，使物料在充入计量容器时尽可能均匀一致。
二、包装误差的统计分析法：统计分析法就是在生产现场对一批包装件进行检测，运用数理统计的方法处理所测得的数据，从中发现规律性的东西，用以找出解决问题的途径。
第二节
包装品及包装件的质量控制包装品包括包装材料和容器，包装件是产品包装后的总称。在现代包装生产线上，不管是全自动、半自动的，都是由一些复杂和精密的包装设备组成。为了使这些设备充分发挥功效，必须提供符合技术规范要求并保证质量稳定一致的包装品，否则必将引起包装工艺过程停顿或产量降低。因此，包装材料供应者和容器制造厂也必须对他们的产品进行质量管理，进行检测和控制。对于包装品的质量除了集中于它们的外观形状外，还要强调其使用功能。为此，对包装品也规定了技术规范和检验步骤与方法。包装部门在接受一批材料或容器时需要检验，以便决定是否接受；在完成一批产品的包装后也需要检验，以便判定其是否合格。包装晶及包装件的检验方法有两种：一种是全数检验，把不合格产品挑剔出来，虽然全数检验可提供较多的质量信息，但只有在数量少的情况下才能做到，数量大时，检验费用高、时间长，而且还难免漏检，至于有些破坏性的检验，更不可能每件都做。第二种是抽样检验，即从整批产品中抽取样本，检验样本的质量以代表整体的质量。样本必须尽可能地随机选取，让每个产品都有同等的中选机会，为了使抽样结果有足够的可信度，可适当增加样本数量，但样本增多会加大检验费用，所以应从技术与经济两方面综合考虑。此外也应指出，抽样只是不能采用全检时的一种应变之策，在抽样中可能合格批被拒收，不合格批被接受；因此，它要承担由于推断失误造成的风险。
一、统计抽样检验：许多国家都有自己的抽样检验标准，较早的有美国军用标准MIL—STD—105D，在此基础上又形成了国际标准ISO2859-1974，我国在此基础上派生出国家标准GB2828-87和GB2829-87，为包装行业的抽样检验提供依据。此标准主要包括：(1)由包装品制造者会同使用者共同制定技术规范，其中包括外形：如材料种类、容器尺寸和结构；内在性能：如包装能否实现预定的保护产品、传达信息及方便使用等方面的功能。(2)列出需要避免的包装品质量特性的不合格缺陷，并按质量特性不合格的严重程度分类，一般分为3类：①A类不合格。极重要的质量特性不符合规定或者质量特性极严重不符合规定，使用中 包装内装物受到根本影响，如瓦楞纸箱粘接或钉合接缝脱落，印刷错误等缺陷。②B类不合格。其重要质量特性不符合规定，或者其质量特性严重不符合规定，使用中包装内装物的性能受到一定影响，如瓦楞纸箱粘接或钉合接缝歪斜等缺陷。③C类不合格。其一般质量特性不符合规定，或者其质量特性轻微不符合规定，使用中包装内装物的性能不受影响，如瓦楞纸箱外表面印刷颜包浅淡不一或有污脏等缺陷。有以上不合格缺陷的包装产品称为不合格品。A类不合格晶也可能包含有B类和C类不合格内容；B类不合格品也可能包含有C类不合格内容，但不包含A类不合格内容；C类不合格品应不包含A类和B类不合格内容。(3)由制造者和使用者协商确定合格质量水平AQI。(AcceptableQualityLevel)，并写入技术规范或订货合同中。合格质量水平原则上按不合格的分类分别规定。对A类规定的合格质量水平要小于对B类规定的合格质量水平；对C类规定的合格质量水平要大于对B类规定的合格质量水平。另外，可以考虑在同一类中对部分或个别不合格项目再规定合格质量水平；也可以考虑在不同类别之间再规定合格质量水平。合格质量水平用每百个包装产品的不合格数表示。例如瓦楞纸箱的合格质量水平是A类1.0，B类4.0，C类6.5(4)规定检查水平IL。检查水平中规定有3个一般检查水平（1、Ⅱ、Ⅲ)和4个特殊检查水平(S—
1、S—
2、S—
3、S—4)。除非另有规定，通常采用一般检查水平Ⅱ。(5)根据批量和检查水平确定样本大小字码。(6)根据抽样方案类型(分一次、二次、三次三种)确定抽样方案，即样本大小及合格判定数 与不合格判定数。(7)抽取样本并检查样本。(8)判断逐批检查合格或不合格，作出检查后的处置方案。
例如，检查和验收一批瓦楞纸箱，其中有40个托盘，每个托盘装250个纸箱，总共有10000个纸箱。按GB2828—87《逐批检查计数抽样程序及抽样表》执行，检查水平采用一般检查水平Ⅱ，亦即IL＝Ⅱ；用正常检查一次抽样方案，从表15—9查得样本大小字码为I。；再从表15„．10查得样本大小为200。则可从每个托盘中随机取5个纸箱，总数可得200个样本，按3种类别的合格质量水平，A类是1.0，B类是4.0，C类是6.5，则从表15—10，由样本大小字码L所在行与AQL＝1.0、4。0、6.5所在列相交处读出，[5，6]、[14，15]、[2l，22L其中5、14、21分别为A、B、C三类不合格品的合格判定数；6.15、22分别为A、B、C三类不合格品的不合格判定数。若在样本中出现的不合格品数小于或等于合格判定数，则判定这批瓦楞纸箱是合格批；若在样本中出现的不合格品数大于或等于不合格判定数，则判定这批瓦楞纸箱是不合格批。
二、包装品和包装件质量检验：包装品在生产过程中需要进行质量控制，并按照所获得的信息调整机器设备，使其规定的质量特性值保持在要求的限度内。使用者在收到包装品后要进行质量检验，判定其是否符合制造的技术规范，并检查在运输过程中有无明显的破损。使用者绝不能放弃检验的权利，如果认为全数检验工作量过大，也可采用抽样检验的方案。但不论采用哪种方式，都必须进行以下工作：制订包装品的技术规范；制订评价规范标准；采用可信的检验工具和检验方法；记录检验数据；提出对检验结果的处理意见。
下面讨论几种典型包装品和包装件的技术规范和评价标准。1．瓦楞纸箱：(1)瓦楞纸箱的技术规范①标准。按照GB6543<(瓦楞纸箱》和GB6544<(瓦楞纸板》的规定，合格的纸箱和纸板由纸箱厂在纸箱上标出检验合格的标记。②材料。瓦楞纸板所用瓦楞原纸定量不低于112g／m2；箱面纸定量不低于200g／m2；制成的瓦楞纸板表面应平整，无凸凹现象。③图案标志。瓦楞纸板的印刷应符合规定的色彩标准，图案标志要清晰，“勿用手钩”之类的字样要明显。④纸箱性能。瓦楞纸箱的构造应能达到其在高速包装生产线上正常操作的要求并顺利地竖起来。有些包装厂使用包装品的货源不止一个，因此要求纸箱能够完全互换，保证包装厂更换不同厂家的纸箱时，不致造成停工现象。⑤瓦楞纸箱必须折叠方正，搭接宽度在整个长度上要均匀一致，误差不得大于3mm。首先应选用粘合接缝式纸箱，粘合接缝在-20℃下放置72h后，纤维必须100％撕开；如果选用钉合接缝式纸箱，无论斜钉或横钉，应排列整齐、距离均匀；双钉钉距不大于75mm，单钉钉距不大于55mm，尾顶距离压痕中线不大于20mm，箱钉必须完全钉在接头上。⑥压痕与开槽。压痕应有足够的深度，使翼片在规定的位置上成一条直线地打开。切口要光滑整齐，不带毛边和不粘附碎屑片，翼片开槽必须在盖片压痕线5mm以内；压痕线必须与接缝适应，允差为3mm。⑦材料的卫生要求。瓦楞材料应在现代化的卫生条件下制造，并应在运输过程中加以适当的保护，防止脏物、害虫、化学物品或其它物质的污染。⑧规格尺寸。瓦楞纸箱以内尺寸为准，允许偏差为土3mm。⑨瓦楞和箱型。除非另有规定，所有纸箱都应是规则开槽箱(RSC)；箱侧面瓦楞应为垂直向下的方向。⑩包装与标记。瓦楞纸箱箱坯按一定数量捆扎在一起，再装上托盘或组成包装单元。每个包装托盘或包装单元的包装都要标明制造厂家、每单元中的件数、材料规格和尺寸、所包装的物品代号和名称、制造日期、批号。⑾储存条件和装卸。瓦楞纸箱应储存在于湿度适宜的清洁地方，堆码不应太高，以免受压变形。不使用时不要打开捆包。仓库的储存物要依次取用，先放入的要先取用。
(2)瓦楞纸箱不合格分类。①A类不合格。纸箱不能满足保护或标识内装物的功能。a．按缝脱落；b．尺寸超出允许误差范围；c．质量低于规定的最小值；d．压痕线处破裂或纸面被切断；e．表面撕裂、戳穿，有孔洞或盖片翼片不规则并粘连有多余的纸板片；f.印刷有错误、印刷不全或色彩图案有差错；g，外界物质造成的污染。②B类不合格。纸箱功能不全或存在问题。a．接缝粘合不完全，胶带接头不完全或接头钉合不充分；b．开槽切入纸箱侧边的边缘；c．盖片不能对接，其间隙大于3mm；d．纸板含水量高于20％或低于5％；e．纸箱非压痕处出现弯曲；f．箱面印刷不全或图文模糊；g．纸箱没有按规定采取防滑措施。③C类不合格。纸箱外观欠佳，但不影响其使用功能。a．开槽或纸箱模切粗糙；b．纸板表面有搓板状的凸凹不平，影响印刷图文质量；c，箱面有污染杂点；d．浅度划伤或标记被擦掉。
以上不合格的合格质量水平分别是：A类1.0；B类4.0；C类6.5。
(3)纸箱检查。对于一批纸箱，最初可以用目测法进行检查，但必须按一定顺序进行。①检验纸箱有无捆扎或碰撞损坏，有否雨淋或受潮情况；②从抽样货捆中部抽取一只纸箱铺平，检查印刷质量，模切形状，折缝状况及纸板外观；③打开纸箱，检查开槽切口、接头尺寸、盖片和翼片质量； ④切取8030mm纸板，检查材料及楞型，⑤检查上下底重叠质量及纸箱内尺寸； ⑥接缝粘合(钉合、胶带)质量。纸箱不合格处应作记录，为了证实其不合规范，可在实验室作进一步测试。例如，粗略检验出纸板定量(g／m2)不足，可测量瓦楞纸或箱板纸的厚度，因为纸张厚度与定量存在一定关系。精密检查则需在恒温恒湿条件下，使用精密天平进行测试。如果技术规范中还制订了纸板的物理和化学性能，如耐破强度，抗压强度等，那么必须按照规定的方法进行测试。这些实验可在使用者的实验室进行，如果使用者没有测试手段，也可委托专门试验机构进行测试。
2．纸盒：以折叠纸盒为例。(1)纸盒的典型技术规范。①侧缝粘合。在粘合的整个长度上都应是纤维撕裂；粘合的偏差小于0.8mm；外表面不应见到粘合剂。②压痕线。压痕线要均匀且有一定深度，使纸盒能形成直线的轮廓，清晰的折叠形状。当纸盒在折叠和压平成180°时，为了使压痕线上出现的裂纹最少，应该使用轮廓分明的压线刀压线，纸盒折片切口应对准盒面压痕线的中心。所有模切边缘都应干净平整。所有压痕都要预压以保证能在包装机器上正常生产。③平整度。纸盒应平整，不得有变形和翘曲；而且彼此分离，不得粘连。④清理。包装前对纸盒进行清扫和擦刷，以除去模切对纸盒表面留下的灰尘和废纸屑。⑤印刷。纸盒上的印刷应遵照色彩标准，并保证图文协调美观。
⑥食品和药品管理规定。生产中使用的包装材料不应含有任何超过限制的迁徙物质，这个限制由食品和医药主管部门及其下属部门制定。⑦包装和销售。印刷纸盒要按照规定进行包装。可装入瓦楞纸箱用胶带封合，也可堆放在托盘上，用拉伸包装或收缩包装裹包。每个包装单元都应标明制造厂家、纸盒数量，纸盒的类型和尺寸，制造日期和批号等。⑧储存和装卸。纸盒应储存在洁净的地方。温度不超过27℃，相对湿度在40％一60％之间。装纸盒的纸箱不得用侧面堆码，而且不要放在辐射体和其它热源附近，也不要放在容易使受潮的地板上。取用纸盒时应本着“先入先出”，用多少打开多少的原则。
(2)纸盒不合格分类。①A类不合格。妨碍纸盒盛装产品和妨碍在纸盒上打印标记。a．纸盒开启力或回弹力过大；b．尺寸超过结构设计图规定的允差；c．纸盒破损，有漏洞或擦伤，使印刷图案擦坏或模糊不清；d.印刷的一种或几种颜色出现差错；e．印刷颜色没有套准，造成图案模糊不清；f.压痕错位，在包装生产中纸盒不能成型，无法充填和封合；
②B类不合格。纸盒勉强能用，或外观质量较差。a．印刷图案有污迹或表面擦伤，露出纸板或白垩涂料；b．压痕不全或不够，使纸盒在包装生产线上难以成型，导致包装效率下降c．自动锁底式折片锁合时，插口开得不够合适；d.纸盒侧面的易开孔冲切不合适。③C类不合格。仅影响外观而不影响使用。a．印刷表面粗糙，上光质量不佳；b．印刷色彩略偏标准。以上不合格的合格质量水平分别是：A类0.4；B类1.0；C类2.5。(3)检验。在纸盒生产厂应进行有效的质量控制与检验，以保证其符合技术规范。如果由于纸盒性能不佳使一整批货品(一卡车约有500000个纸盒)不符合要求，生产厂质量管理部门有权要求重新查验。
3．玻璃容器:(1)玻璃容器的技术规范。①形状。玻璃容器的基本形状主要取决于所盛装物品的种类和数量。瓶子形状确定后，应绘出工作图来展示容器的外形。通常用一张正视图，有时还需附加一张顶视图，形状复杂时还要有一张侧视图，此外瓶口部分还需另绘一局部放大图。②尺寸。玻璃容器的重要尺寸应在工作图中注出，并给出公差，还应包括其它项目，如容量或容积。尺寸与公差必须与制造者协商制订，因为制造厂的制瓶机有其固定的高度和直径，往往限制了瓶罐的形状和尺寸；常用的制瓶机对瓶罐的高度大致限制在25—300mm之间；瓶罐的直径与在一个机段上生产瓶罐的个数有关，其直径在12—150mm之间。③公差。玻璃瓶在成型过程中受到—些因素的影响，使其在形状和尺寸方面存在一些差异，所以要对瓶罐尺寸给以可按受的变化范围或公差。标准公差适宜于容量(mi)、质量(kg)、高度和直径(mm)。小瓶罐的容量公差是15％，大型瓶罐则不到l％，各种瓶罐容量公差在这两个极限之间。质量公差大致是所规定的瓶罐质量的5％，高度的变化范围为总高度的0.5％～0.8％。最小直径为25 mm左右的小瓶，直径公差为8％；最大直径为200mITl瓶罐的公差为1.5％；其它瓶罐的公差介于这两个极限之间。
(2)玻璃容器不合格分类。①A类不合格。在使用中有危险以及由于瓶子畸变或者因为玻璃没有完全充满模具致使
瓶罐完全不能使用。a．粘丝。瓶子内部存在长细玻璃丝，在瓶子灌装时有可能脱落；b．飞边。瓶口内面向上伸出的一圈凸缘，锋利伤人；c．裂口。从瓶口顶面向下延伸的开口裂缝；d．裂纹。细微而浅的表面裂纹；冷致裂纹常呈波纹状，热致裂纹的位置可能在瓶口、瓶子合缝线附近、瓶肩或瓶底上；般呈直线状。裂纹分布e．瓶口不饱满。瓶顶表面呈波纹状或倾斜形，通常正好位于螺纹起点的上方。有时也出现螺纹或过渡颈圈压制不饱满现象。f．畸形。瓶形弯曲和瓶口歪斜等奇形怪状，致使瓶子完全失去使用价值。g．玻璃分布不均。瓶肩过厚过薄、瓶颈过窄，底部过厚或倾斜，或在模缝线上出现玻璃瘤块等；h．瓶口条纹。密封表面上的线条，有时叫做剪刀印；i．软气泡。一种细小的气泡，常出现在密封面或密封面附近，也可能出现在瓶子的其它部位；j．针孔。导致瓶罐泄漏的任何小孔。②B类不合格。瓶罐的可用性或瓶内物品的可用性降低。a．瓶口裂片。生产过程中瓶口顶部边缘有裂片脱落；b．结石。任何非玻璃材料的细小杂质；c．凹底。瓶底中心有凹陷部分；d．错位。瓶口的两半边呈上下或左右错位；e．合缝线突出。瓶口顶部的密封面有凸起或在接缝处沿瓶体上下有凸起；f．瓶口不圆。瓶口被夹扁或压扁，或成椭圆形；g．凸缘底。在模缝线处环绕底面的一圈玻璃凸缘。③C类不合格。不影响瓶子的可用性，但影响瓶子的外观，影响瓶罐的可接受性a．塌肩。没有吹足或吹制后下陷；b．开口裂纹。类似裂纹，不过是开口的，当轻轻敲打时开口裂纹和裂纹样不会碎裂；c．搓板状波纹。瓶体部位呈波纹状水平线条；d．内部气泡。深埋在玻璃内部不易破碎的气泡；e．污染物。鳞状或粒状非玻璃杂质。也包括油、碳、模具用润滑剂、铁锈、石墨或其它夹杂f．斜底。瓶底玻璃一边厚一边薄；g．印痕。由细小的垂直折痕组成的细条纹；油迹是由于油在模具上的聚集而造成，碳迹来自供料机或模具润滑剂；l．口模合缝线。瓶口和瓶体间合缝处的隆起部分；i.长颈。瓶子从模具内钳出时由于温度过高而造成瓶颈拉长；j..粘接。瓶子还没有硬化时互相接触而粘在一起，分开时就会留下粗糙的斑点；k.合缝线。由皱型模形成的合缝线与由成型模形成的合缝线不一致，如果此线不是非常粗或者很难看，不影响使用。1．表面冷斑。也称作冷模斑，它是玻璃表面的一种波斑状痕；m．波状瓶。内表面不规则的瓶罐。以上三类不合格的合格质量水平分别是，A类0.25；B类1.5；C类4。
(3)玻璃瓶检验。检验方法是从一批物品中随机抽样检查，数量至少为l00个瓶子，最好是300个或更多，以确保A类不合格品不被遗漏。样品不应从运输中受到损坏的包装箱中抽取。如果A类不合格或B类不合格超过规定的限度，应重新抽样检查；如果再次抽样的不合格数量仍然超过规定限度，这批包装品应报废；如果C类不合格超过规定限度，使用者在接受产品的同时应对制造厂家提出警告。
三、.电冰箱包装件:电冰箱包装件的检验分为出厂检验和型式检验。(1)出厂检验。电冰箱包装件的出厂检验采用GB2828((逐批检查计数抽样程序及抽样表》中正常检查一次抽样方案。其不合格分类有B、C两类。①B类不合格。a.包装方法不符合包装工艺过程规定；防震护棱或护板以及顶盖衬垫安装不合要求；纸箱包装不合要求；b．随箱文件不齐全、封装不合理；捆扎位置不正确、不对称，用弹簧秤测得的捆扎带与箱面之间的垂直距高超过50mm．；B类不合格的合格质量水平为2.5。②C类不合格。封箱所用胶带两端下垂长度小于50mm，压盖了箱面标志及字迹。C类不合格的合格质量水平为4.0。(2)型式检验。电冰箱设计定型的新产品试销前应做型式检验，它采用GB2829((周期检查计数抽样程序及抽样表》。该标准以不合格质量水平(RQL)作为生产过程稳定性质量指标，并设3个判别水平(DL)I、Ⅱ与Ⅲ，以及1次、2次和5次3种抽样方案类型；把一个周期内专门为生产定型制造的全部产品作为一批。(3)电冰箱包装件检验。
①跌落实验。跌落试验按，GB4857—5《运输包装件基本试验——垂直冲击跌落试验方法》。试放置面为底面，跌落高度参见第十章，连续跌落二次。经过实验后，包装件应符合以下要求：a． 双瓦楞纸箱无明显破损和变形，内装电冰箱无明显位移，内装附件无损伤；b．电冰箱表面及零件没有机械损伤；c．电冰箱制冷、电气安全性能符合GB8059．1～3《家用制冷器具》，GB4706．1《家用和类似用途电器的安全一—通用要求》和GB4706．13《家用电冰箱和食品冷冻箱的特殊要求》的规定。②斜面冲击实验。斜面冲击试验按GB4857．1“运输包装件基本试验一水平冲击试验方法》进行。试件放置面为底面，冲击速度v＝2．2m／s，冲击面为周围四面，每面冲击2次；大于100kg的电冰箱包装件冲击速度为v＝1．5m／s，每面冲击2次。
③横木撞击实验。横木撞击试验按GBlol9《家用电器包装通则》中A6“横木撞击试验”的方法进行。试件放置面为底面，撞击距离为lm，冲击面为周围四面，每面撞击2次。大于100kg的电冰箱包装件撞击距离为0．5 m，每面撞击2次。试验后双瓦楞纸箱不应有明显的变形、折痕，并符合跌落试验后的要求。
④堆码实验。堆码试验按GB4857．3《运输包装件基本试验一堆码试验方法》进行。堆码负载按GBl019《家用电器包装通则》中A2”堆码试验”规定，施加压力时间为241)。电冰箱包装件经试验后包装件高度与试验前高度之差应小于1．2cm／m。⑤振动试验。将电冰箱包装件固定在模拟汽车振动台上，模拟汽车振动台应符合GB4857．7《运输包装件基本试验一正弦振动(定频)试验方法》中2“试验设备”的规定，振动时间为75min。试验后符合跌落试验的要求。⑥捆扎与封箱要求。型式检验与出厂检验中的规定相同。
第四篇：“杠杆”零件的机械加工工艺规程设计
机械制造技术基础课程设计任务书
题目：
姓 名：易涛伟 班 级：A13机械2 学 号：130408331 指导老师：朱从容 日 期：2016-06-25 “杠杆”零件的机械加工工艺规程设计
目录
一、零件图的分析 1.1、生产类型 1.2、零件的作用
1.3、零件的结构特点及工艺分析
二、工艺规程设计
2.1、确定毛坯的制造形式 2.2、基面的选择
2.2.1、粗基准的选择
2.2.2、精基准的选择
2.3、工件表面加工方法的选择 2.4、确定工艺路线
2.5、工艺方案的比较和分析
2.6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
2.6.1、Ф40㎜外圆表面沿轴线长度方向
2.6.2、圆柱内孔Ф25H9㎜
2.6.3、Ф30凸台上2×Ф8㎜
2.6.4、Ф30凸台厚度方向的加工余量及公差
0.012.6.5、宽度为30㎜表面上Ф10H7（0）㎜
2.7确定切削余量
2.7.1 工序Ⅰ的切削用量的确定
2.7.2 工序Ⅱ的切削用量的确定
2.7.3 工序Ⅲ的切削用量的确定
2.7.4 工序Ⅳ的切削用量的确定
2.7.5工序Ⅴ的切削用量的确定
三、参考文献
序言
机械制造技术基础课程设计，是综合运用机械制造工艺学的基本知识、基本理论和基本技能，分析和解决实际工程问题的一个重要教学环节；是对学生运用所掌握的“机制工艺”知识及相关知识的一次全面训练。机械制造技术基础课程设计是在学完了该门课程之后的一个重要的实践教学环节，机械制造技术基础课程设计是对学生未来从事机械制造工艺工作的一次基本训练。通过课程设计培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力。在设计中，学生应熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。
一
零件的分析
1.1零件的作用
题目所给的零件是CA6140车床的杠杆结构，此零件的作用是支撑、固定，传递扭矩，帮助改变机床工作台的运动方向，要求零件的配合符合要求。
1.2零件的工艺分析
0.0
杠杆的Φ250㎜孔的轴线和两个端面有着垂直度的要求。现分述如下：本夹具用于历立式铣床上，加工Φ40㎜凸台端面。工件以0.052Φ250㎜孔及端面和水平面底、Φ30㎜的凸台分别用定位销实现完全定位。铣Φ40㎜端面时工件为悬臂，为了防止加工时变形，采用螺旋辅助支承与工件接触后，用螺母锁紧。要加工的主要工序包括：粗精铣宽
0.015度为Φ40㎜的上下平台、钻Φ10H7的孔、钻2xΦ8H7（0）㎜的小孔、粗精铣Φ30㎜的上下表面。
加工要求有：Φ40㎜的平台的表面粗糙度各为Ra6.3um（上
0.015平台）、Ra3.2um（下平台）、Φ10H7的孔为Ra3.2um。2xΦ8H7（0）㎜孔有平行度分别为0.1um(A)、0.15um（A)。杠杆有过渡圆角为R5，其他的过渡圆角为R3，其中主要的加工表面是Φ30㎜得端面，要用游标卡尺检查。
二
工艺规程的设计
2.1确定毛坯的制造形式
零件的材料是HT200。考虑到零件在工作中处于润滑状态，采用润滑效果较好的铸铁。由于年生产量很高，达到了中批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造的表面要求质量高，故可以采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造，便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。
查参考文献得：各加工表面表面总余量、加工表面、基本尺寸、加工余量等级、加工余量数值说明
2.2基面的选择
基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
（1）粗基准的选择。对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的加工表面就是宽度为Φ40的肩面表面作为加工的粗基准，可用压板对肩台进行加紧，利用一组V型块支承Φ40的外轮廓作主要定位，以消除以消除z、z、y、y四个自由度。再以一面定位消除x、x两个自由度，达到完全定位,就可加工Φ25（H9）的孔。
(2)精基准的选择。主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用Φ25(H9)的孔作为精基准。
2．3、工件表面加工方法的选择
本零件的加工表面有：粗精铣宽度为Φ40mm的上下平台、钻2×Ф8㎜的小孔、粗精铣Φ30㎜凸台的平台。材料为HT200，加工方法选择如下：
1、Φ40mm圆柱的上平台：公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣→精铣的加工方法。
2、Φ40mm圆柱的下平台：公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为Ra3.2，采用采用粗铣→精铣的加工方法。
3、Ø30mm的凸台上下表面：公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣→精铣的加工方法。
4、钻Φ25（H9）内孔：公差等级为IT6～IT8，表面粗糙度为Ra3.2，采用钻孔→扩孔钻钻孔→精铰的加工方法，并倒1×45°内角。
5、钻2xΦ8（H7）内孔：公差等级为IT6～IT8,采用钻孔→粗铰→精铰的加工方法。
2．4、确定工艺路线(1)、工艺路线方案一：
铸造
时效
涂底漆
工序1：铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台 工序2：铣宽度为Φ30mm的凸台表面 工序3：钻孔使尺寸达到Ф23mm。
工序4：扩孔钻钻孔Ф23使尺寸达到Ф24.8mm。工序5：铰孔Ф24.8㎜使尺寸达到Ф25(H9)。工序6：钻、粗、精铰2×Ф8的孔 工序7：检验入库。(2)、工艺路线方案二：
铸造
时效
涂底漆
工序1：粗铣宽度为Ф40mm的上平台和宽度为30mm的平台。工序2：精铣宽度为Ф40mm的上平台和宽度为30mm的平台。工序3：粗铣宽度为Ф40mm的下平台。工序4：精铣宽度为Ф40mm的下平台。工序5：扩铰孔使尺寸达到Ф25(H9)。
工序6：粗铣宽度为Φ30mm的凸台表面。工序7：精铣宽度为Φ30mm的凸台表面。
工序8：钻铰2×Ф8的小孔使尺寸达到Ф8。
工序9：钻铰Ф10H7的孔。
工序10：检验入库。
2．5、工艺方案的比较和分析：
上述两种工艺方案的特点是：方案一是根据宽度为40mm的上下肩面作为粗基准，Ф25孔作为精基准，所以就要加工Ф25孔时期尺寸达到要求的尺寸，这样就保证了2×Ф8小孔的圆跳动误差精度等。而方案二则根据Ф25孔加工Ф40的上下表面和Ф30的凸台表面，因为它们的加工与Ф25有一定的定位精度和形状误差，先粗加工，接着半精加工，精加工，减少了安装次数，同时也减少了安装误差。所以决定选择方案二作为加工工艺路线比较合理。
由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以采用通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各级床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X50K立式铣床，刀具选D=20mm的削平型立铣刀、专用夹具、专用量具和游标卡尺。
粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面。采用X50K立式铣床，刀具选D=20mm的削平型铣刀，专用夹具、专用量检具和游标卡尺。
钻直径为23的孔。采用立式Z535型钻床，刀具选D=23mm的锥柄孔钻（莫氏锥度3号刀），专用钻夹具和专用检具。
扩孔钻钻孔23使尺寸达到24.8mm。采用立式Z535型钻床，刀具选D=24.7mm的锥柄扩孔钻（莫氏锥度3号刀），专用钻夹具和专用检具。
铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)。采用立式Z535型钻床，刀具选D=25mm的锥柄机用铰刀，并倒1×45°的倒角钻用铰夹具和专用检量具。
钻2×Ф8的孔使尺寸达到Ф8。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=7.8mm的直柄麻花钻，专用钻夹具和专用检量具。
粗铰2×Ф8螺纹孔使尺寸达到Φ7.96mm。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm直柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量检具。
精铰2×Ф8小孔使尺寸达到Φ8（H7）。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm的直柄机用铰刀，使用专用的夹具和专用的量检具。
2.6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
杠杆的零材料是HT200，毛坯的重量约为2KG（经分析），生产类型为成批生产，采用金属模铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。
1，Ф40㎜外圆表面沿轴线长度方向及宽度为30㎜的平台高度方向的加工余量及公差
查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2－3，其中铸造模选用金属模铸造，铸造材料是HT200，公差等级为为7～9级。查表2.2－4，尺寸公差等级选取8级，加工余量等级选取F，基本尺寸是54㎜，在0～100㎜之间，故加工余量在1.5～2.0㎜之间，现取2.0㎜，长度方向的偏差是00.46㎜。2，圆柱内孔Ф25H9㎜
毛坯为实心，不冲出孔。内孔的精度要求是H9，参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3－9确定工序尺寸及余量为：
钻孔：Ф23㎜
扩孔：Ф24.8㎜
2Z=1.8㎜
0.052铰孔：Ф25H9（0）㎜
2Z=0.2㎜
3, Ф30凸台上2×Ф8㎜
0.015内孔的尺寸Ф8H7（0）㎜，参照《机械制造工艺设计简明手册》表
2.3－9确定工序尺寸及余量为： 钻孔：Ф7.8㎜
0.015铰孔：Ф8H7（0）㎜
2Z=0.2㎜
4，Ф30凸台厚度方向的加工余量及公差
查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2－3，其中铸造模选用金属模铸造，铸造材料是HT200，公差等级为为7～9级。查表2.2－4，尺寸公差等级选取8级，加工余量等级选取F，基本尺寸是15㎜，在0～100㎜之间，故加工余量在1.5～2.0㎜之间，现取2.0㎜。
0.01
55，宽度为30㎜表面上Ф10H7（0）㎜
0.015内孔尺寸Ф10H7（0）㎜，参照《机械制造工艺设计简明手册》表
2.3－9确定工序尺寸及余量为： 钻孔：Ф9.8㎜
0.015铰孔：Ф10H7（0）㎜
2Z=0.2㎜
2.7确定切削余量
粗铣宽度为Ф40mm的上平台和宽度为30mm的平台 加工条件：工件材料： HT200，金属模铸造。机床：X52K立式铣床 刀具：硬质合金端铣刀，材料：YG8，D=125mm，齿数z=6，寿命T=180min, kr900,此为粗齿铣刀。
因其单边余量：Z=1.3mm 所以铣削深度ap：ap1.3mm
每齿进给量af：根据《切削用量简明手册》表3.5，取af0.20mm/Z 铣削速度V：根据《机械制造设计工艺手册》，取V64m/min。由式2.1得机床主轴转速n：
1000V100064n163r/min
D3.14125查《机械制造设计工艺简明手册》 n190r/min
Dn3.141251901.24m/s 实际铣削速度v：v1000100060进给量Vf：VfafZn0.128300/603.8mm/s 工作台每分进给量fm：fmVf3.8mm/s228mm/min
精铣Ф40mm的上平台及宽度为30㎜的平台
工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式升降台铣床。
刀具：高速钢立铣刀：YT15，D125mm，齿数10，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.7mm 铣削深度ap：ap0.3mm
每齿进给量af：根据《切削用量简明手册》表3.5，f=1.2-2.7,取f=2.0,aff/Z0.20mm/Z 铣削速度V：根据《机械制造设计工艺手册》,V=0.35m/s，机床主轴转速n：
1000V10000.3560n54r/min
D3.14125查《机械制造设计工艺简明手册》X52K机床主轴转速，取n75r/min
Dn3.14125600.39m/s 实际铣削速度v：v1000100060进给量Vf，由式（2.3）有：VfafZn0.202060/602.0mm/s 工作台每分进给量fm： fmVf2.0mm/s120mm/min
粗铣Ф40mm的下平台
加工条件：工件材料： HT200，金属模铸造。机床：X52K立式铣床 刀具：硬质合金端铣刀，材料：YG8，D=125mm，齿数z=6，寿命T=180min, kr900,此为粗齿铣刀。
因其单边余量：Z=1.3mm 所以铣削深度ap：ap1.3mm
每齿进给量af：根据《切削用量简明手册》表3.5，取af0.20mm/Z 铣削速度V：根据《机械制造设计工艺手册》，取V64m/min。由式2.1得机床主轴转速n：
1000V100064n163r/min
D3.14125查《机械制造设计工艺简明手册》 n190r/min
Dn3.141251901.24m/s 实际铣削速度v：v1000100060进给量Vf：VfafZn0.128300/603.8mm/s 工作台每分进给量fm：fmVf3.8mm/s228mm/min
精铣Ф40mm的下平台
工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式升降台铣床。刀具：高速钢端铣刀：YT15，D125mm，齿数10，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.7mm 铣削深度ap：ap0.3mm
每齿进给量af：根据《切削用量简明手册》表3.5，f=1.2-2.7,取f=2.0,aff/Z0.20mm/Z
铣削速度V：根据《机械制造设计工艺手册》,V=0.35m/s，机床主轴转速n：
1000V10000.3560n54r/min
D3.14125查《机械制造设计工艺简明手册》X25K机床主轴转速，取n75r/min
Dn3.14125600.39m/s 实际铣削速度v：v1000100060进给量Vf，由式（2.3）有：VfafZn0.202060/602.0mm/s 工作台每分进给量fm： fmVf2.0mm/s120mm/min
扩铰孔使尺寸达到Ф25(H9)㎜。
1，加工条件
工件材料：HT200灰铸铁，金属模铸造。加工要求：钻、扩、铰Ф25(H9)㎜的孔。机床：立式Z535型钻床
刀具：钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢，总长度L为253㎜，刀柄长度l为98㎜；扩孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢，总长度L为281㎜，刀柄长度l为121㎜；铰孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合金，总长度L为268㎜，刀柄长度l为240㎜。
2，计算切削用量（1）钻孔Ф23㎜
根据《切削用量简明手册》表2.7得，f=0.50㎜/r；表2.15得，v=14m/min。
ns=1000v100014==193.05r/min
23dw
根据《机械制造设计工艺手册》按钻床选取nw=195r/min；
所以实际的切削速度
v=dwnw=
1000231951000=14m/min
（2）扩孔Ф24.8㎜
根据《切削用量简明手册》表2.7得，f=0.50㎜/r；表2.15得，v=14m/min。
ns=1000v100014==180.4r/min 24.7dw
根据《机械制造设计工艺手册》按钻床选取nw=195r/min；
所以实际的切削速度
v=dwnw=
100024.7180.41000=14m/min（3）铰孔Ф25H7㎜
根据《切削用量简明手册》表2.7得，f=2.0㎜/r；表2.15得，v=10m/min。
ns=1000v100010==127.32r/min
25dw
根据《机械制造设计工艺简明手册》按钻床选取nw=140r/min；
所以实际的切削速度
v=dwnw=
1000251401000=11m/min 粗铣Ф30mm的平台
加工条件：工件材料： HT200，金属模铸造。机床：X52K立式铣床 刀具：硬质合金端铣刀，材料：YG8，D=125mm，齿数z=6，寿命T=180min, kr900,此为粗齿铣刀。
因其单边余量：Z=1.3mm 所以铣削深度ap：ap1.3mm
每齿进给量af：根据《切削用量简明手册》表3.5，取af0.20mm/Z 铣削速度V：根据《机械制造设计工艺手册》，取V64m/min。由式2.1得机床主轴转速n：
1000V100064n163r/min
D3.14125查《机械制造设计工艺简明手册》 n190r/min
Dn3.141251901.24m/s 实际铣削速度v：v1000100060进给量Vf：VfafZn0.128300/603.8mm/s 工作台每分进给量fm：fmVf3.8mm/s228mm/min 基本时间的确定：
查《机械制造工艺设计简明手册》得此工序机动时间计算公式：
所以：
==0.66 min 精铣宽度为Φ30mm的凸台表面
工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式升降台铣床。
刀具：高速钢端铣刀：YT15，D125mm，齿数10，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.7mm 铣削深度ap：ap0.3mm
每齿进给量af：根据《切削用量简明手册》表3.5，f=1.2-2.7,取f=2.0,aff/Z0.20mm/Z
铣削速度V：根据《机械制造设计工艺手册》,V=0.35m/s，机床主轴转速n：
1000V10000.3560n54r/min
D3.14125查《机械制造设计工艺简明手册》X25K机床主轴转速，取n75r/min
Dn3.14125600.39m/s 实际铣削速度v：v1000100060进给量Vf，由式（2.3）有：VfafZn0.202060/602.0mm/s 工作台每分进给量fm： fmVf2.0mm/s120mm/min 基本时间的确定：
查《机械制造工艺设计简明手册》得此工序机动时间计算公式：
l1=0.5d+（1—2）=0.5125+264.5mm l2=2mm l=100mm 所以：
=1.14 min
钻铰2×Ф8的小孔使尺寸达到Ф8H7 1，加工条件
工件材料：HT200灰铸铁，金属模铸造。加工要求：钻、绞Ф8H7㎜的孔。机床：立式Z535型钻床
刀具：钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢，总长度L为156㎜，刀柄长度l为81㎜；绞孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合金，总长度L为156㎜，刀柄长度l为139㎜。
2，计算切削用量（1）钻孔Ф7.8㎜
根据《切削用量简明手册》表2.7得，f=0.25㎜/r；表2.15得，v=16m/min。
ns=1000v100016==653r/min
7.8dw
根据《机械制造设计工艺手册》按钻床选取nw=750r/min；
所以实际的切削速度
v=dwnw=
10007.87501000=18m/min（2）铰孔Ф8H7㎜
根据《切削用量简明手册》表2.25得，f=0.2㎜/r；表2.15得，v=10m/min。
ns=1000v100010==398r/min
8dw
根据《机械制造设计工艺简明手册》按钻床选取nw=400r/min；
8400
所以实际的切削速度
v=dwnw==10m/min
10001000 钻绞Ф10H7的孔
1，加工条件
工件材料：HT200灰铸铁，金属模铸造。加工要求：钻、铰Ф10H7㎜的孔。机床：立式Z535型钻床
刀具：钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢，总长度L为156㎜，刀柄长度l为81㎜；绞孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合金，总长度L为156㎜，刀柄长度l为139㎜。
2，计算切削用量（1）钻孔Ф9.8㎜
根据《切削用量简明手册》表2.7得，f=0.25㎜/r；表2.15得，v=16m/min。
ns=1000v100016==519r/min
9.8dw
根据《机械制造设计工艺手册》按钻床选取nw=530r/min；
所以实际的切削速度
v=dwnw=
10009.85301000=16.3m/min（2）铰孔Ф10H7㎜
根据《切削用量简明手册》表2.25得，f=0.2㎜/r；表2.15得，v=10m/min。
ns=1000v100010==318r/min
10dw
根据《机械制造设计工艺简明手册》按钻床选取nw=400r/min；
所以实际的切削速度
v=dwnw=
1000
104001000=12.6m/min
四、参考文献
1，《机械制造工艺学课程设计指导书》第二版 赵家齐编 机械工业出版社
2，《机械制造工艺设计简明手册》 李益民编 机械工业出版社 3，《机床夹具设计手册》 上海科学技术出版社
4，《切削用量简明手册》 艾兴 肖诗纲编 机械工业出版社
第五篇：机械加工工艺教案
第1章
金属切削加工基础
备课时间：09-2-14
上课时间：09-2-16 教学目的：
1、新学期刚开始，充分调动学生的积极性，并讲解学习本课程的方法与技巧。
2、掌握切削运动的类型、切削用量三要素的概念。教学重点：切削用量三要素 课时：2课时 授课内容：
1.1.1 切削运动
金属切削加工是用切削工具将坯料或工件上的多余材料切除，以获得合乎设计要求的工件的一种加工方法。
（复习金属切削加工和数控加工在机械制造中的地位）1.1 切削运动及切削要素
机床为实现切削加工所必需具有的加工工件与工件间的相对运动。它包括主运动和进给运动。
主运动（复习什么是主运动）
主运动的速度即切削速度:主运动的线速度。
dwnvc 1000
（分析推导过程，分析根据工件材料查表时只能查到切削速度，而不能直接查到转速的原因）
（二）进给运动
进给运动速度：指切削刃选定点相对于工件进给运动的瞬时速度，用vf表示 例：外圆车削时，进给运动速度常常用进给量f来表述，单位：mm / r
刨削时，进给运动速度用每一行程多少毫米来表述，单位为mm / str。
铣削时，进给运动速度常用每齿进给量f来表述，单位：mm/z
进给速度vf、进给量f、每齿进给量fz 和刀具齿数Z之间的关系如下：
vf = nf
1.1.2 切削时形成的表面
车削加工过程中工件上有三个不断变化着的表面：（1）待加工表面（2）已加工表面（3）过渡表面 1.1.3
切削用量（1）切削速度vc（2）背吃刀量ap（分析车削和铣削的ap有什么不同）（3）进给量f（解释切削用量三要素对加工的影响。）
备课时间：09-2-18
上课时间：09-2-19 教学目的：
1、掌握刀具的组成及几何角度的确定方法
2、熟悉刀具的工作角度对加工的影响。
教学重点：几何角度的确定方法。
教学难点：刀具的工作角度对加工的影响。课时：2课时 授课内容：
1.2 刀具组成及几何角度
（首先让学生传递着观察车刀）1.刀具切削部分的组成要素 刀杆：起夹持作用 刀头:(三面)前刀面：切屑流过的表面
主后刀面：刀具上与加工表面相对的表面
副后刀面：刀具上与已加工表面相对的表面
(两刃)
主切削刃：刀具上前刀面与主后刀面的交线
副切削刃：刀具上前刀面与副后刀面的交线
(一尖)
主切削刃与副切削刃的交点
（结合刀具实物和图片与学生一起分析并提问）２．车刀切削角度的坐标平面
基面Pr：通过主切削刃上的某一点，与主运动方向相垂直的平面。
车刀的基面平行于刀体底面。
切削平面Ps：通过主切削刃上的某一点，与过渡表面相切并垂直于基面的平面。正交平面Po：通过主切削刃上的某一点，并同时垂直于基面和切削平面的平面。（结合幻灯片与学生一起分析并提问）3.刀具的主要标注角度 1)前角（0）
前刀面和基面之间的夹角。2）后角（0）
主后刀面和切削平面之间的夹角。
（直接分析出前角和后角的正、负、零。并要求学生在车刀上分析出前角和后角的正、负时的形状，及其大、小对加工的影响。）3）主偏角（kr）
主切削刃与进给方向间的夹角 4）副偏角（kr’）
负切削刃与进给方向的夹角 5）刃倾角（S）
主切削刃与基面之间的夹角。在切削平面内度量
4、刀具的工作角度
进给运动对刀具工作角度的影响
使刀具实际工作后角减小，工作前角增大
刀具安装高低对刀具工作角度的影响
刀杆中心面（线）不垂直于进给运动方向的影响
由此分析出刀具的安装方法：
1、刀尖的高度应与工件中心的高度一致。
2、刀杆中心面（线）应垂直于进给运动方向。
备课时间：09-2-22
上课时间：09-2-23 教学目的：
1、了解切削层参数
2、掌握切屑的形成过程及切屑种类
3、熟悉积屑瘤的形成及其对切削加工的影响。
教学难点：切屑的形成过程。
教学重点：切屑种类和积屑瘤的形成及其对切削加工的影响。课时：2课时 授课内容：
5、切削层参数
（1）切削层公称厚度hD ：垂直于过渡表面的切削层尺寸。
切削层截面的切削厚度为： hD ＝ f sinκr
（2）切削层公称宽度bD
切削层截面的公称切削宽度为：bD ＝ ap/sinκr(3)切削层公称横截面积
AD＝hD bD＝ f sinκr.ap/sinκr= f ap
1.3 金属的切削过程
金属在切削过程中，会出现一系列物理现象，如金属变形、切削力、切削热、刀具磨损等，这些都是以切屑形成过程为基础而生产中出现的许多问题，如积屑瘤、振动、卷屑、断屑等，都与切削过程密切相关。1.3.1.切屑的形成过程及切屑种类
1、切屑形成过程：对塑性金属进行切削时，切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。
2、切屑的类型及切屑控制
类型：带状切屑、挤裂切屑、单元切屑、崩碎切屑
（预习第10页表1-1，总结出哪种切屑较好，怎样控制切屑的类型。）
切屑控制：
“不可接受”的切屑：切削条件恶劣导致。影响主要有拉伤工件的已加工表面；划伤机床；造成刀具的早期破损；影响操作者的安全。
切屑控制：在切削加工中采取适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断，使形成“可接受”的良好屑形。
“可接受”的切屑标准：不妨碍正常的加工；不影响操作者的安全；易于清理、存
放和搬运。
(1)切屑的形态可随切削条件不同而改变
(2)可控制切削条件，使切屑形态向有利于生产的方面转化，保证切削加工的顺利进行和工件的加工质量：增大前角、提高切削速度、减小进给量 3．积屑瘤
在一定的切削速度和保持连续切削的情况下，加工塑性材料时，在刀具前刀面常常粘结一块剖面呈三角状的硬块，这块金属被称为积屑瘤。（1）积屑瘤的形成
切削过程中，由于金属的挤压和强烈摩擦，使切屑与前刀面之间产生很大的应力和很高的切削温度。当应力和温度条件适当时，切屑底层与前刀面之间的摩擦力很大，使得切屑底层流出速度变得缓慢，形成一层很薄的“滞流层”，当滞流层与前刀面的摩擦阻力超过切屑内部的结合力时，滞流层的金属与切屑分离而粘附在切削刃附近形成积屑瘤.（２）积屑瘤对切削加工的影响 有利方面：保护刀具、增加工作前角
不利方面：影响工件尺寸精度、影响工件表面粗造度（3）.积屑瘤的控制
影响积屑瘤的因素：工件材料、切削用量、刀具前角、切削液等
控制措施：通过热处理，提高零件材料的硬度，降低材料的加工硬化。
要避免在中温、中速加工塑性材料
增大前角可减小切削变形，降低切削温度，减小积屑瘤的高度 采用润滑性能优良的切削液可减少甚至消除积屑瘤
3、鳞刺的形成
低速加工塑性金属材料时在已加工表面常会出现一种鳞片状毛刺，成为鳞刺。 成因：低速切削形成挤裂或单元切屑时，刀、屑间摩擦发生周期性变化使切屑在前面上周期性停留代替刀具推挤切削层造成金属的积聚，使以加工表面产生拉应力而导裂，并使切削厚度向切削线以下而形成鳞刺
4、已加工表面的变形
切屑经过刀刃钝圆B点后，受到后刀面BC段的挤压和摩擦，经过BC段后，这部分金属开始弹性恢复，恢复高度为△h，在恢复过程中又与后刀面CD部分产生摩擦，这部分切削层在OB，BC，CD段的挤压和摩擦后，形成了已加工表面的加工质量。所以说第三变形区对工件加工表面质量产生很大影响。
备课时间：09-2-25
上课时间：09-2-26 教学目的：
1、掌握刀具材料的基本要求及常用刀具材料。
2、熟悉切削力、切削热和切削温度及其对刀具寿命的影响。
教学重点和难点：刀具材料的基本要求及常用刀具材料。课时：2课时 授课内容：
1.4 刀具材料
概
述：刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。1.4.1 刀具材料的基本要求（1）高硬度
（2）高强度与强韧性
（3）较强的耐磨性和耐热性（4）优良导热性
（5）良好的工艺性与经济性 1.4.2 常用刀具材料
刀具材料种类很多，常用的有：工具钢（包括碳素工具钢、）、硬质合金、陶瓷金刚石（天然和人造）、立方氮化硼、碳素工具钢和合金工具钢，因其耐热性很差，目前仅用于手工工具。
1、高速钢
高速钢是一种含有钨、钼、钒等合金元素较多的工具钢，也称为锋钢或白钢． 特点：
1）强度高，抗弯强度为硬质合金的2～3倍；
2）韧性高，比硬质合金高几十倍；
3）硬度HRc63以上，且有较好的耐热性；
4）可加工性好，热处理变形较小。
应用：常用于制造各种复杂刀具（如钻头、丝锥、拉刀、成型刀具、齿轮刀具等）。
2、硬质合金
硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物粉末和金属粘结剂（如Co、Ni、Mo等）经高压成型后，再在高温下烧结而成的粉末冶金制品。
优点
硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高，允许的切削速度远高于高速钢，且能切削诸如淬火钢等硬材料。 不足（与高速钢相比）：
其抗弯强度较低、脆性较大，抗振动和冲击性能也较差。
硬质合金因其切削性能优良而被广泛用来制作各种刀具。在我国，绝大多数车刀、面铣刀和深孔钻都采用硬质合金制造。
3、陶瓷刀具材料
陶瓷材料比硬质合金具有更高的硬度（HRA91～95）和耐热性，在1200℃的温度下仍能切削，耐磨性和化学惰性好，摩擦系数小，抗粘结和扩散磨损能力强，因而能以更高的速度切削，并可切削难加工的高硬度材料。主要缺点是性脆、抗冲击韧性差，抗弯强度低。
4、立方氮化硼
它是一种人工合成的新型刀具材料。它是利用超高温高压技术制成的一种无机超硬材料。立
方氮化硼在高温、其硬度很高，可达8000～9000HV,仅次于金刚石，但热稳定性远高于金刚石，并且与元素亲和力小，它的最大的优点是在高温1200℃～1300℃时也不会与铁族金属起反应。因此既能胜任淬火钢、冷硬铸铁的粗车和精车，又能胜任高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削。超高速加工的首选刀具材料
5、金刚石
分为人造和天然两种，是目前已知最硬的，硬度约为HV10000,故其耐磨性好，不足之处是抗弯强度和韧性差，对铁的亲和作用大，故金刚石刀具不能加工黑色金属，在800℃时，金刚石中的碳与铁族金属发生扩散反应，刀具急剧磨损。金刚石价格昂贵，刃磨困难，应用较少。主要用作磨具及磨料，有时用于修整砂轮。
总结：材料的韧性则是高速钢最高，金刚石最低
材料的硬度、耐磨性，金刚石最高，递次降低到高速钢。
课时八
1.5 切削力、切削热和切削温度 1.5.1
切削力的来源
1、切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性
变形、塑性变形所产生的抗力；
2、刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。
1.5.2 切削分力及其作用
1、主切削力Fc ：切削合力在切削速度方向上的分力，垂直于基面，是计算机床动力、校核机床和夹具强度及刚度的重要依据
2、背向力Fp
切削合力在切削深度方向上的分力，与切深方向相反，它能使工件弯曲和引起震动，对加工质量影响较大。
3、进给力Ff
切削合力在进给方向上的分力;与进给方向平行，但方向相反，是设计和校验进给机构强度的依据。
4、影响切削力的因素
工件材料： 被加工工件材料的强度、硬度越高，切削力增大。强度相近的材料，如其塑性（伸长率）较大，切削力增大。切削脆性材料时，其切削力一般低于塑性材料。
切削用量：切削深度ap或进给量f加大，均使切削力增大，但两者的影响程度不同，ap 的影响更大一些。切削速度： 加工塑性金属时，在中速和高速下，切削力一般随着切削速度的增大而减小。刀具几何参数
1.5.5
切削热和切削温度
1.切削热的产生传出及影响 ａ．切削热的来源
切屑层的金属发生弹性变形、塑性变形而产生大量的热 切屑与刀具前刀面产生的摩擦 工件与刀具后刀面产生的摩擦 ｂ．切削热的传导
传入切屑，约占总热量的５０％～８６％，对切削加工无不利影响
传入工件，约占总热量的４０％～１０％，会使工件膨胀或伸长，产生尺寸和形状误差，影响加工精度
传入刀具，约占总热量的９％～３％，使刀具温度升高，硬度下降，磨损加快，耐用度降
传入周围介质，约占总热量的１％，对切削加工无不利影响 2.切削温度及其影响因素
切削温度：是指刀具表面上切屑和刀具接触处的平均温度。
其高低取决于切削时产生热量的多少和传导条件的好坏，切削用量、工件材料、刀具材料及角度等对切削温度均有影响 3.降低切削温度的措施
(1)选择合理的几何角度和切削用量(2)使用切削液 1.6 刀具的磨损和寿命
一．刀具的磨损形式
1、前刀面磨损(月牙洼磨损)2．后万面磨损
3．前刀面和后刀面同时磨损
二、刀具磨损过程
初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段
三、刀具寿命(1)定义
刃磨或换刃后的刀具，自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间，称为刀具寿命，符号用T，单位用min或s。
(2)刀具寿命与切削用量的关系
切削用量对刀具寿命T 的影响程度与切削用量对切削温度θ的影响程度是一致的，切削速度对刀具寿命的影响最大，其次是进给量，背吃刀量的影响很小。
备课时间：09-3-1
上课时间：09-3-2 教学目的：
1、掌握切削液的作用及选用原则
2、掌握前角的选用方法和原则。
教学难点：刀具几何角度的确定。
教学重点：刀具的组成及几何角度的确定方法。课时：2课时 授课内容：
1.7 工件材料的切削加工性和切削液
1.7.1切削加工性的概念和衡量指标
材料的切削加工性是指材料被切削加工的难易程度。材料加工的难易程度要由具体的加工要求及切削条件而定。通常精加工时以能较好的保证加工质量为工件材料切削加工性的主要指标；自动加工则以断屑的难易程度为材料切削加工性的主要指标 衡量材料切削加工性的指标 1.一定刀具寿命下的切削速度 vTvT越大，材料的切削加工性越好。2.相对加工性 kr
为统一标准起见，取正火状态下的45钢作基准材料，刀具寿命为60 min，这时的切削速度为基准（写作(v60)j），而将其它材料的(v 60)与其相比，这个比值Kr称为相对加工性：
vkr60(v60)j
材料具有良好的切削加工性。kr1
3.已加工表面质量
凡较容易获得好的表面质量的材料，其切削加工性较好；反之则较差。精加工时，常以此为衡量指标。
4.切屑的控制或断屑的难易
凡切屑较容易控制或易于断屑的材料，其切削加工性较好；反之则较差。在自动机床或自动线上加工时，常以此为衡量指标。5.切削力
在相同切削条件下，凡切削力较小的材料，其切削加工性较好；反之则较差。在粗加工中，当机床刚性或动力不足时，常以此为衡量指标。（衡量材料切削加工性的指标5项内容，须提问） 影响材料切削加工性的因素 1.物理性能
材料的导热性愈好、一定刀具耐用度下的切削速度愈 高，材料的切削加工性愈好。2.材料的力学性能
材料的强度、硬度愈高，切削力愈大，切削温度愈高，刀具磨损加剧，— 切削加工性愈差。
材料的塑性、韧性愈高，切削时切屑的变形加大，摩擦力提高，切削力愈大，切削温度愈高，刀具磨损加剧，— 切削加工性愈差。1.7.2 改善材料切削加工性的途径 1.调整材料的化学成分
在钢中加入 S、Pb 等元素，可有效的改善材料的切削加工性。——“易切削钢”。2.热处理
1.7.3
切削液 1．切削液的作用（1）润滑作用（2）冷却作用（3）清洗作用（4）防锈作用
2、切削液的种类 ①、切削油 ②、乳化液 ③、水溶液
3．切削液的选用原则（1）粗加工
粗加工时，切削用量大，产生的切削热量多，容易使刀具迅速磨损。此类加工一般
采用冷却作用为主的切削液，如离子型切削液或3％～5％乳化液。
切削速度较低时，刀具以机械磨损为主，宜选用润滑性能为主的切削液； 速度较高时，刀具主要是热磨损，应选用冷却为主的切削液。
硬质合金刀具耐热性好，热裂敏感，可以不用切削液。如采用切削液，必须连续、充分浇注，以免冷热不均产生热裂纹而损伤刀具。
（2）精加工
精加工时，切削液的主要作用：提高工件表面加工质量和加工精度。
加工一般钢件，在较低的速度（6.0m/min～30m/min）情况下，宜选用润滑性能好的极压切削油或10％～12％极压乳化液，以减小刀具与工件之间的摩擦和粘结，抑制积屑瘤。注意：
A、加工铜材料时，不宜采用含硫切削液，因为硫对铜有腐蚀作用。
B、加工铝时，也不适于采用含硫与氯的切削液，因为这两种元素宜与铝形成强度高于铝的化合物，反而增大刀具与切屑间的摩擦。也不宜采用水溶液，因高温时水会使铝产生针孔。
1.8 刀具几何参数的合理选择
刀具几何参数的合理选择：是指在保证加工质量的前提下，选择能提高切削效率，降低生产成本，获得最高刀具耐用度的刀具几何参数。
刀具几何参数内容：
刀具几何角度（如前角、后角、主偏角等）、 刀面形式（如平面前刀面、倒棱前刀面等） 切削刃形状（直线形、圆弧形）1．前角和前刀面形状的选择 前角的功用：
（1）影响切削变形和切削力的大小（2）影响加工表面质量（3）影响刀具寿命
（4）影响切屑形态和断屑效果。（1）前角的选择：
在选择刀具前角时首先应保证刀刃锋利，同时也要兼顾刀刃的强度与耐用度。
刀具前角的合理选择，主要由刀具材料、工件材料、加工条件决定。
① 刀具材料
强度和韧性大的刀具材料可以选择大的前角，而脆性大的刀具甚至取负的前角。
② 工件材料
加工钢件等塑性材料时，切屑沿前刀面流出时和前刀面接触长度长，压力与摩擦较大，为减小变形和摩擦，一般采用选择大的前角。
加工脆性材料时，切屑为碎状，切屑与前刀面接触短，切削力主要集中在切削刃附近，受冲击时易产生崩刃，因此刀具前角相对塑性材料取得小些或取负值，以提高刀刃的强度。
③ 加工条件
粗加工时，一般取较小的前角；
精加工时，宜取较大的前角，以减小工件变形与表面粗糙度； 带有冲击性的断续切削比连续切削前角取得小。
总之，前角选择的原则是在满足刀具耐用度的前提下，尽量选取较大前角。
刀具的合理前角参考值见P34表1-7
2、前刀面形状、刃区形状及其参数的选择
①、前刀面形状
A、正前角锋刃平面型
特点：刃口较锋利，但强度差，γo不能太大，不易折屑。
主要用于高速钢刀具，精加工。B、带倒棱的正前角平面型
特点：切削刃强度及抗冲击能力强，同样条件下可以采用较大的前角，提高了刀具耐用度。
主要用于硬质合金刀具和陶瓷刀具，加工铸铁等脆性材料。
C、负前角平面型
特点：切削刃强度较好，但刀刃较钝，切削变形大。
主要用于硬脆刀具材料。加工高强度高硬度材料，如淬火钢。 图示类型负前角后部加有正前角，有利于切屑流出。 D、曲面型
特点：有利于排屑、卷屑和断屑，而且前角较大，切削变形小，所受切削力也较小。 在钻头、铣刀、拉刀等刀具上都有曲面前面。
备课时间：09-3-4
上课时间：09-3-5 教学目的：
1、掌握后角、主偏角、刃倾角的选择原则和方法。
2、掌握切削用量的选择原则和方法。
教学重点、难点：切削用量的选择原则和方法。课时：2课时 授课内容：
2．后角及形状的选择(1)后角的功用 ：
A、减小刀具后刀面与加工表面的摩擦；
B、当前角固定时，后角的增大与减小能增大和减小刀刃的锋利程度，改变刀刃的散热，从而影响刀具的耐用度。(2)后角的选择
后角大小取决于：切削厚度、工件材料、工艺系统刚度。切削厚度(进给量）越大，后角越小； 工件材料越软、塑性越大，后角越大； 工艺系统刚度较差时，适当减小后角
副后角的作用与后角类似，它用来减少副后面与已加工表面之间的摩擦，一般刀具将副后角制成与后角相同。1.8.4、主、副偏角的功用及其选择
1、主、副偏角的功用
主偏角影响切削层的形状，切削刃的工作长度和单位切削刃上的负荷。减少κr，主切削刃单位长度上的负荷减少，刀具磨损小，耐用。
副偏角影响已加工表面的粗糙度和刀尖强度，减少κr´，减少表面的粗糙度的数值，还可提高刀具强度。过小，会使副切削刃与已加工面的摩擦增加，引起震动，降低表面质量。2.主、副偏角的选择
主偏角主要根据加工条件和工艺系统刚性来选择
副偏角主要考虑表面粗糙度、刀尖强度和散热面积来选择。3．主偏角的选择
A、主偏角κr的增大或减小对切削加工有利的一面（主偏角κr减小，能提高刀具耐用度。）
在背吃刀量ap与进给量f 不变时，主偏角κr减小将使切削厚度hD减小，切削宽度bD增加，参加切削的切削刃长度也相应增加，切削刃单位长度上的受力减小，散热条件也得到改善。
主偏角κr减小时，刀尖角增大，刀尖强度提高，刀尖散热体积增大。
B、主偏角κr的增大或减小对切削加工不利的一面（主偏角的减小对刀具耐用度和加工精度产生不利影响。）
因为根据切削力分析可以得知，主偏角κr减小，将使背向力Fp增大，从而使切削时产生的挠度增大，降低加工精度。同时背向力的增大将引起振动。主偏角κr 选择原则 ：
①、工艺系统刚性较好时（工件长径比lw/dw < 6），主偏角κr可以取小值。 ②、工艺系统刚性较差时（工件长径比lw/dw = 6-12），或带有冲击性的切削，主偏角κr可以取大值，一般κr＝75o～93o，甚至主偏角κr可以大于90o，以避免加工时振动。
硬质合金刀具车刀的主偏角多为60o～75o。
③、根据工件加工要求选择。
当车阶梯轴时，κr ＝90o；同一把刀具加工外圆、端面和倒角时，κr ＝45o。
课时十二
4、副偏角的选择
副偏角κrˊ的大小对刀具耐用度和加工表面粗糙度的影响：
A、副偏角的减小，将可降低残留物面积的高度，提高理论表面粗糙度值， B、副偏角减小刀尖强度增大，散热面积增大，提高刀具耐用度。
C、副偏角太小会使刀具副后刀面与工件的摩擦，使刀具耐用度降低，另外引起加工中振动。
①、工艺系统刚性好时，加工高强度高硬度材料，一般κrˊ＝5o～10o；加工外圆及端面，能中间切入，κrˊ＝45o。
②、工艺系统刚度较差时，粗加工、强力切削时，κrˊ＝10o～15o；车台阶轴、细长轴、薄壁件，κrˊ＝5o～10o。 ③、切断切槽，κrˊ＝1o～2o。
副偏角的选择原则是：在不影响摩擦和振动的条件下，应选取较小的副偏角。1.8.5
刃倾角的选择
（1）λs对切屑流出方向的影响
当λs为负值时，切屑将流向已加工表面，并形成长螺卷屑，容易损害加工表面。
但切屑流向机床尾座，不会对操作者产生大的影响。粗车时采用负值的λs。 当λs为正值，切屑将流向机床床头箱，影响操作者工作，并容易缠绕机床的转动部件，影响机床的正常运行精车时采用正值的λs。（2）刃倾角对刀尖的影响
刃倾角λs的变化能影响刀尖的强度和抗冲击性能。
当λs取负值时，刀尖在切削刃最低点，切削刃切入工件时，切入点在切削刃或前刀面，保护刀尖免受冲击，增强刀尖强度。
一般大前角刀具通常选用负的刃倾角，既可以增强刀尖强度，又避免刀尖切入时产生的冲击。
（3）刃倾角对切削分力的影响
刃倾角负值越大，切深抗力越大，当工艺系统刚性较差时，容
易引起振动。 1.8.6．刀尖形状的选择
刀尖是刀具强度和散热条件都很差的地方。切削过程中，刀尖切削温度较高，非常容易磨损，因此增强刀尖，可以提高刀具耐用度。刀尖对已加工表面粗糙度有很大影响。
（1）直线过渡刃的优点：
主偏角κr和副偏角κrˊ的减小，都可以增强刀尖强度，但同时也增大了背向力Fp，使得工件变形增大并引起振动。但如在主、副切削刃之间磨出直线过渡刃。则既可增大刀尖角，又不会使背向力Fp增加多少 （2)圆弧状刀尖的圆弧半径取值
增大ｒε，刀具的磨损和破损都可减小，不过，此时背向力Fp也会增大，容易引起振动。考虑到脆性大的刀具对振动敏感因素，一般硬质合金刀具和陶瓷刀具的刀尖圆弧半径ｒε值较小；
硬质合金车刀和陶瓷车刀，一般ｒε＝0.2～2㎜，高速钢刀具，ｒε ＝0.5～5 ㎜。精加工ｒε选取比粗加工小。
(3)
修光刃
精加工时，还可修磨出κrε＝0o，宽度b＝（1.2～1.5）f 与进给方向平行的修光刃，切除掉残留面积。
这种修光刃能在进给量较大时，还能获得较高的表面加工质量。修光刃 常用于端铣刀
1.9 切削用量的选择
1）切削用量对加工质量的影响
当切削速度增大时，切削力减小，可减小或避免积屑瘤，有利于提高加工质量 进给量增大使工件残留面积的高度显著增大，表面更粗糙。
切削深度增大，时切削力和工件变形增大，可能引起振动，使零件的加工精度和表面质量下降。
2)切削用量对刀具耐用度的影响
在切削用量中，切削速度对刀具耐用度的影响最大，进给量次之，切削深度影响最小 3)选择切削用量的原则
粗加工：首先选择大的切削深度，其次选择较大的进给量，最后确定合理的切削速度。精加工：一般取较小的切削深度和进给量，尽可能选择较高的切削速度。 对切削用量三要素选择方法
（1）背吃刀量的选择
粗加工时（表面粗糙度Ra50～12.5μm）：在允许的条件下，尽量一次切除该工序的全部余量。如分两次走刀，则第一次背吃刀量尽量取大，第二次背吃刀量尽量取小些。
半精加工时（表面粗糙度Ra6.3～3.2μm），背吃刀量一般为0.5～2㎜。） 精加工时（表面粗糙度Ra1.6～0.8μm），背吃刀量为0.1～0.4㎜。
（2）进给量的选择
粗加工时，进给量主要考虑工艺系统所能承受的最大进给量。
精加工和半精加工时，最大进给量主要考虑加工精度和表面粗糙度。另外还要考虑工件材料，刀尖圆弧半径、切削速度等。
P39 表1-8、1-9.（3）切削速度的选择 切削速度的选取原则是：
粗车时，应选较低的切削速度，精加工时选择较高的切削速度；
加工材料强度硬度较高时，选较低的切削速度，反之取较高切削速度； 刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。可查表1-11得到
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