第5章零件制造工藝過程制定

1、內內 容容 提提 要要本章內容本章內容:介紹了生產過程、工藝過程；引入了工藝過程組成的概念；講述了制定機械加工工藝規(guī)程的步驟和方法；重點討論了機械加工工藝過程設計中的主要問題(定位基準的選擇，加工路線的擬訂，工序尺寸及公差的確定)；簡要分析了工藝過程的經濟性。 學習要求學習要求:熟悉機械加工工藝過程；理解工序、安裝、工位、工步及走刀的含義；掌握機械加工工藝過程設計的基本原理、原則和方法(定位基準的選擇原則，加工方法的選擇原則，工序劃分及加工順序安排的原則，確定余量的原則和方法，確定工序尺寸及公差的方法，工藝尺寸鏈原理及應用等)。生產過程生產過程5.1.1 生產過程生產過程 從原材料或半成品到成

2、品制造出來的各有關勞動過從原材料或半成品到成品制造出來的各有關勞動過程的總和稱為程的總和稱為生產過程生產過程。相關的過程： 產品的設計，包括產品的研究、開發(fā)、設計； 生產準備工作：如編制工藝文件，專用工裝及設備的設計與制造等； 原材料（或設備、工裝、標準件等）的購置、運輸、檢驗、保管； 毛坯制造； 零件的機械加工及熱處理； 產品裝配與調試、性能試驗以及產品的包裝、發(fā)運等工作。 提示 生產過程往往由許多工廠或工廠的許多車間聯合完成，這有利于專業(yè)化生產，提高生產率、保證產品質量、降低生產成本。 5.1 零件制造的工藝過程零件制造的工藝過程5.1.2 機械加工工藝過程機械加工工藝過程 用機械加工的方

3、法直接改變毛坯形狀、尺寸和機械性能用機械加工的方法直接改變毛坯形狀、尺寸和機械性能等，使之變?yōu)楹细窳慵倪^程，稱為等，使之變?yōu)楹细窳慵倪^程，稱為機械加工工藝過程機械加工工藝過程，又，又稱稱工藝路線工藝路線或或工藝流程工藝流程。 將零件裝配成部件或產品的過程，稱為將零件裝配成部件或產品的過程，稱為裝配工藝過程。裝配工藝過程。5.1.2.1 工藝過程工藝過程 組成組成機械加工工藝過程機械加工工藝過程 工藝過程工藝過程是由一個或若干個依次排列的工序所組成，毛坯依次通過這些工序就變成了成品或半成品。（1）工序）工序 一個（或一組）工人，在一個固定的工作地點（一臺機床或一個鉗工一個（或一組）工人，在一

4、個固定的工作地點（一臺機床或一個鉗工臺），對一個（或同時對幾個）工作所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為臺），對一個（或同時對幾個）工作所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為工工序序。它是工藝過程的基本單元，又是生產計劃和成本核算的基本單元。工序的安排和組成與零件的生產批量有關 (單件小批、大批大量單件小批、大批大量)。工藝過程組成工藝過程組成工藝過程組成工藝過程組成（2）安裝）安裝 工件在加工前，在機床或夾具中相對刀具應有一個正確工件在加工前，在機床或夾具中相對刀具應有一個正確的位置并給予固定，這個過程稱為的位置并給予固定，這個過程稱為裝夾裝夾； 一次裝夾所完成的那部分加工過程稱為一次裝夾所完成的那部

5、分加工過程稱為安裝安裝。 安裝是工序的一部分。每一個工序可能有一次安裝，也可能有幾次安裝。 如表5.1中第一工序，若對一個工件的兩端連續(xù)進行車端面、鉆中心孔，就需要兩次安裝(分別對兩端進行加工)，每次安裝有兩個工步(車端面和鉆中心孔)。 在同一工序中，安裝次數應盡量少，既可以提高生產效率，又可以減少由于多次安裝帶來的加工誤差。工藝過程組成工藝過程組成（3）工位）工位 為減少工序中的裝夾次數，常采用轉位（或移位）夾具、回轉工作臺或回轉夾具、多軸機床，使工件在一次安裝中，可先工件在一次安裝中，可先后在機床上占有不同的位置進行連續(xù)加工，每一個位置所完成后在機床上占有不同的位置進行連續(xù)加工，每一個位置

6、所完成的那部分工序，稱一個的那部分工序，稱一個工位工位。 工藝過程組成工藝過程組成 采用多工位加工，可以提高生產率和保證被加工表面間的相互位置精度。工藝過程組成工藝過程組成（4）工步）工步 工步是工序的組成單位。 在被加工的表面、切削用量（指切削速度、背吃刀量和進在被加工的表面、切削用量（指切削速度、背吃刀量和進給量）、切削刀具均保持不變的情況下所完成的那部分工序，給量）、切削刀具均保持不變的情況下所完成的那部分工序，稱稱工步工步。 當其中有一個因素變化時，則為另一個工步。當同時對一個零件的幾個表面進行加工時，則為復合工步。 劃分工步的目的，是便于分析和描述比較復雜的工序，更好地組織生產和計算

7、工時。（5）走刀）走刀 被加工的某一表面，由于余量較大或其它原因，在切削用被加工的某一表面，由于余量較大或其它原因，在切削用量不變的條件下，用同一把刀具對它進行多次加工，每加工一量不變的條件下，用同一把刀具對它進行多次加工，每加工一次，稱次，稱一次走刀一次走刀。5.1.2.2生產類型對工藝過程的影響生產類型對工藝過程的影響生產類型對工藝過程的影響生產類型對工藝過程的影響 當生產類型不同時，生產組織和生產管理、車間的機床布置、毛坯的制造方法、采用的工藝裝備（刀、夾、量具）、加工方法以及工人的熟練程度等都有很大的不同，因此在制訂工藝路線之前必須明確該產品的生產類型。 生產類型生產類型是指企業(yè)（或車

8、間、工段、班組、工作地）生產專業(yè)化程度的分類，一般分為：單件生產單件生產 、成批生產成批生產 、大量大量生產。生產。 單件生產單件生產 單個地生產不同結構和不同尺寸的產品，并單個地生產不同結構和不同尺寸的產品，并且很少重復。且很少重復。 例如，重型機器制造、專業(yè)設備制造和新產品試制等。生產類型對工藝過程的影響生產類型對工藝過程的影響 成批生產成批生產 一年中分批地制造相同的產品，制造過程有一年中分批地制造相同的產品，制造過程有一定的重復性。一定的重復性。 例如，機床制造就是比較典型的成批生產。 每批制造的相同產品的數量稱為批量。每批制造的相同產品的數量稱為批量。 根據批量的大小，成批生產又可分

9、為：小批生產、中批生產和大批生產。 小批生產的工藝過程的工藝特點和單件小批生產相似；大批生產的工藝過程的特點和大量生產相似；中批生產的工藝過程的特點則介于單件小批生產和大批大量生產之間。 大量生產大量生產 產品數量很大，大多數工作地點經常重復地產品數量很大，大多數工作地點經常重復地進行某一個零件的某一道工序的加工。進行某一個零件的某一道工序的加工。例如，汽車、拖拉機、軸承等的制造通常都是以大量生產的方式進行。5.2 各種生產類型工藝過程的主要特點各種生產類型工藝過程的主要特點工藝過程特點工藝過程特點生產類型生產類型單件生產單件生產成批生產成批生產大批量生產大批量生產工件的互換性工件的互換性一般

10、是配對制造，沒有互換性，廣泛用鉗工修配大部分有互換性，少數用鉗工修配全部有互換性。某些精度較高的配合件用分組選擇裝配法毛坯的制造方法毛坯的制造方法及加工余量及加工余量鑄件用木模手工造型；鍛件用自由鍛。毛坯精度低，加工余量大部分鑄件用金屬模；部分鍛件用模鍛。毛坯精度中等，加工余量中等。鑄件廣泛采用金屬模機器造型，鍛件廣泛采用模鍛，以及其他高生產率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小。機床設備機床設備通用機床，或數控機床，或加工中心。數控機床加工中心或柔性制造單元。設備條件不夠時，也采用部分通用機床、部分專用機床。專用生產線、自動生產線、柔性制造生產線或數控機床。夾具夾具多用標準附件，極少采用夾

11、具，靠劃線及試切法達到精度要求。廣泛采用夾具或組合夾具，部分靠加工中心一次安裝。廣泛采用高生產率夾具，靠夾具及調整法達到精度要求。刀具與量具刀具與量具采用通用刀具和萬能量具?？梢圆捎脤Ｓ玫毒呒皩Ｓ昧烤呋蛉鶚藴y量機。廣泛采用高生產率刀具和量具，或采用統(tǒng)計分析法保證質量。對工人的要求對工人的要求需要技術熟練的工人。需要一定熟練程度的工人和編程技術人員。對操作工人的技術要求較低，對生產線維護人員要求有高的素質。工藝規(guī)程工藝規(guī)程有簡單的工藝路線卡。有工藝規(guī)程，對關鍵零件有詳細的工藝規(guī)程。有詳細的工藝規(guī)程。生產類型對工藝過程的影響生產類型對工藝過程的影響工藝規(guī)程的作用及設計步驟工藝規(guī)程的作用及設計步驟

12、5.2 工藝規(guī)程的作用及設計步驟工藝規(guī)程的作用及設計步驟1、 定義定義： 規(guī)定產品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工規(guī)定產品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為藝文件稱為工藝規(guī)程工藝規(guī)程。其中，規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為機械加工工藝規(guī)程機械加工工藝規(guī)程。 工藝規(guī)程工藝規(guī)程是在具體的生產條件下，最合理或較合理的工藝過程和操作方法，并按規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經審批后用來指導生產的。 工藝規(guī)程工藝規(guī)程中包括各個工序的排列順序，加工尺寸、公差及技術要求，工藝設備及工藝措施，切削用量及工時定額等內容。 工藝規(guī)程的作用及設計步驟工藝規(guī)程的作用及設計步驟2、工藝規(guī)程的

13、作用：、工藝規(guī)程的作用： （1） 指導生產的主要技術文件指導生產的主要技術文件：起生產的指導作用； （2） 是生產組織和生產管理的依據是生產組織和生產管理的依據：即生產計劃、調度、工人操作和質量檢驗等的依據； （3） 是新建或擴建工廠或車間主要技術資料是新建或擴建工廠或車間主要技術資料。 總之，零件的機械加工工藝規(guī)程是每個機械制造廠或加工車間必不可少的技術文件。生產前用它做生產的準備生產的準備，生產中用它做生產的指揮生產的指揮，生產后用它做生產的檢驗。生產的檢驗。3、工藝規(guī)程的設計步驟、工藝規(guī)程的設計步驟 (P130)在機械制造技術基礎課程設計中講解。生產綱領生產綱領4、生產綱領、生產綱領：

14、根據零件的生產綱領可以確定零件的生產類型。零件的生產綱領可按下式計算： N零=Nn（1）（1）式中 N零零件的生產綱領(件/年)； N產品的生產綱領(臺/年)； n每臺產品中包含該零件的數量(件/臺)； 該零件備件的百分率； 該零件廢品的百分率。 生產類型零件年產量重型零件中型零件輕型零件單件生產510100成批生產小批51010200100500中批1003002005005005000大批30010005005000500050000大量生產1000500050000生產綱領生產綱領 表5.6為劃分生產類型的參考數據。 劃分生產類型，既要根據生產綱領，同時還要考慮零件的體積、質量等因素。

15、值得注意的是生產類型將直接影響工藝過程的內容和生產的組織形式，并在一定程度上對產品的結構設計也有重要影響。表表5.6 劃分生產類型的參考數據劃分生產類型的參考數據5、確定毛坯的種類、確定毛坯的種類： 鑄件：鑄件：包括鑄鋼、鑄鐵、有色金屬及合金的鑄件等。包括鑄鋼、鑄鐵、有色金屬及合金的鑄件等。 鑄件毛坯的形狀可以相當復雜，尺寸可以相當大，且吸振性能較好，但鑄件的機械性能較低，一般殼體零件的毛坯多用鑄件。 鍛件：鍛件：機械性能較好，有較高的強度和沖擊韌性，但毛坯的形狀不宜復雜，如軸類和齒輪類零件的毛坯常用鍛件。 型材：型材：包括圓形、方形、六角形及其它斷面形狀的棒包括圓形、方形、六角形及其它斷面形

16、狀的棒料、管料及板料。料、管料及板料。 棒料常用在普通車床、六角車床及自動和半自動車床上加工軸類、盤類及套類等中小型零件。冷拉棒料比熱軋棒料精度高且機械性能好，但直徑較小。板料常用冷沖壓的方法制成零件，但毛坯的厚度不宜過大。生產綱領生產綱領 焊接件：焊接件：對尺寸較大、形狀較復雜的毛坯，可采用型鋼或鍛件焊接成毛坯，但焊接件吸振性能差，容易變形，尺寸誤差大。 工程塑料：工程塑料：它是近年來在機械制造業(yè)中普遍推廣的一種毛坯，其形狀可以很復雜，尺寸精度高，但機械性能差。 在大批、大量生產中，常采用精度和生產率較高的毛坯制造方法，如金屬型鑄造、精密鑄造、模鍛、冷沖壓、粉末冶金等，使毛坯的形狀更接近于零

17、件的形狀。因此可大量誠少切削加工的勞動量，甚至可不需要進行切削加工（少無（少無切屑加工），切屑加工），從而提高了材料的利用率，降低了機械加工的成本。 在單件小批生產中，一般采用木模手工砂型鑄造和自由鍛造，因此毛坯的精度低，成本高、廢品率高、切削加工勞動量大。生產綱領生產綱領5.3 定位基準的選擇定位基準的選擇在零件圖上或實際的零件上，用來確定一些點、線、面位在零件圖上或實際的零件上，用來確定一些點、線、面位置時所依據的那些點、線、面稱為置時所依據的那些點、線、面稱為基準基準。5.3.1 基準的分類基準的分類根據基準的用途，基準可分為設計基準設計基準和工藝基準工藝基準兩大類。5.3.1.1 設計

18、基準設計基準設計人員在零件圖上標注尺寸或相互位置關系時所依據的設計人員在零件圖上標注尺寸或相互位置關系時所依據的那些點、線、面稱為那些點、線、面稱為設計基準設計基準。如圖5.3(a)，端面C是端面A、B的設計基準；中心線O-O是外圓柱面D和d的設計基準；中心O是E面的設計基準。定位基準的選擇定位基準的選擇5.3.1.2 工藝基準工藝基準零件在加工或裝配過程中所使用的基準，稱為零件在加工或裝配過程中所使用的基準，稱為工藝基準工藝基準(也稱制造基準)。 工藝基準按用途又可分為：（1）工序基準）工序基準在工序圖上標注被加工表面尺寸在工序圖上標注被加工表面尺寸(稱工序尺寸稱工序尺寸)和相互位置關系時，

19、所和相互位置關系時，所依據的點、線、面稱為依據的點、線、面稱為工序基準工序基準。如圖5.3(a)的零件，若加工端面B時的工序圖為圖5.3(b)，工序尺寸為l4，則工序基準為端面A，而其設計基準是端面C。（2）定位基準）定位基準 工件在機床上加工時，在工件上用以確定被加工表面相對機床、夾工件在機床上加工時，在工件上用以確定被加工表面相對機床、夾具、刀具位置的點、線、面稱為定位基準。確定位置的過程稱為定位。具、刀具位置的點、線、面稱為定位基準。確定位置的過程稱為定位。圖圖5.3(c)，加工E面的工件是以外圓d在v形塊1上定位時，其定位基準則是外圓d的兩條母線。加工軸類零件時，常以頂尖孔為定位基準。

20、加工齒輪外圓或切齒時，常以內孔和端面為定位基準。定位基準常用的是“面”，所以也稱為定位面，常以符號“v”表示，其尖端指向定位面。如圖5.4為切齒輪時的定位基準表示法。定位基準的選擇定位基準的選擇（3）測量基準）測量基準在工件上用以測量己加工表面位置時所依據的點、線、面在工件上用以測量己加工表面位置時所依據的點、線、面稱為稱為測量基準測量基準。一般情況下常采用設計基準為測量基準。如圖5.3(a)，當加工端面A、B，并保證尺寸l1、l2時，測量基準就是它的設計基準端面C。但當以設計基準為測量基準不方便或不可能時，也可采用其它表面為測量基準。如圖5.3(c)，表面E的設計基準為中心O，而測量基準為外

21、圓D的母線F，則此時的測量尺寸為l。（4）裝配基準）裝配基準在裝配時，用來確定零件或部件在機器中的位置時所依據在裝配時，用來確定零件或部件在機器中的位置時所依據的點、線、面稱為裝配基準的點、線、面稱為裝配基準。如齒輪裝在軸上，內孔是它的裝配基準；軸裝在箱體孔上，則軸頸是裝配基準；主軸箱體裝在床身上，則箱體的底面是裝配基準。定位基準的選擇定位基準的選擇獲得加工精度的方法工件的裝夾獲得加工精度的方法工件的裝夾5.3.2 工件的裝夾與獲得加工精度的方法工件的裝夾與獲得加工精度的方法5.3.2.1 工件的裝夾工件的裝夾(1)直接找正定位的裝夾直接找正定位的裝夾 將工件直接放在機床上，工人可用百分表、劃

22、線盤、直角將工件直接放在機床上，工人可用百分表、劃線盤、直角尺等對被加工表面進行找正，確定工件在機床上相對刀具的正尺等對被加工表面進行找正，確定工件在機床上相對刀具的正確位置之后再夾緊。確位置之后再夾緊。 如圖5.5，在大型滾齒機上滾切齒形時，若被加工齒輪的分度圓與已加工的外圓表面有較高的同軸度要求時，工件放在支座上之后，用百分表找正，使齒坯外圓的中心與工作臺的回轉中心重合，然后進行夾緊。 這種裝夾方法，找正困難且費時間，找正的精度要依靠生產工人的經驗和量具的精度，因此多用于單件、小批生產或某些相互位置精度要求很高、應用夾具裝夾又難以達到精度的零件加工。（2）按劃線找正裝夾）按劃線找正裝夾 工

23、件在切削加工前，預先在毛坯表面上劃出要加工表面工件在切削加工前，預先在毛坯表面上劃出要加工表面的輪廓線，然后按所劃的線將工件在機床上找正、夾緊。的輪廓線，然后按所劃的線將工件在機床上找正、夾緊。 劃線時要注意照顧各表面間的相互位置和保證被加工表面有足夠的加工余量。 這種裝夾方法被廣泛用于單件、小批生產，尤其是用于形狀較復雜的大型鑄件或鍛件的機械加工，可以使各加工表面余量基本均勻。 這種方法的缺點是增加了劃線工序，另外由于劃的線條本身有一定的寬度，劃線時又有劃線誤差，因此它的裝夾精度低，一般在0.20.5 mm 之間。工件的裝夾工件的裝夾（3）在夾具中裝夾）在夾具中裝夾夾具固定在機床上，夾具本身

24、有使工件定位和夾緊的裝夾具固定在機床上，夾具本身有使工件定位和夾緊的裝置。工件在夾具上固定以后便獲得了相對刀具的正確位置。置。工件在夾具上固定以后便獲得了相對刀具的正確位置。這種裝夾方法方便、迅速、精度高且穩(wěn)定，廣泛用于成批生產和大量生產中。如圖5.1階梯軸的銑鍵槽工序，可將工件直接放在夾具體的v形塊上(見圖5.6)，不用找正就保證了工件相對刀具的位置，然后用壓板夾緊工件，便可進行銑鍵槽的工作。對于某些零件(例如連桿、曲軸)，即使批量不大，但是為了達到某些特殊的加工要求，仍需要設計制造專用夾具。 工件的裝夾工件的裝夾尺寸精度的獲得方法尺寸精度的獲得方法5.3.2.2 獲得加工精度的方法獲得加工

25、精度的方法(1)機械加工中獲得工件尺寸精度的方法機械加工中獲得工件尺寸精度的方法試切法試切法 即先試切出很小的一部分加工表面，測量試切所得的尺寸，按照加工要求作適當的調整，再試切，再測量，如此經過兩三次試切和測量，當被加工尺寸達到要求后，再切削整個待加工表面。定尺寸刀具法定尺寸刀具法 用具有一定尺寸精度的刀具(如鉸刀、擴孔鉆、鉆頭等)來保證工件被加工部位(如孔)的精度。調整法調整法 利用機床上的定位裝置或預先調整好的刀架，使刀具相對于機床或夾具達到一定的位置精度，然后加工一批工件。尺寸精度的獲得方法尺寸精度的獲得方法 自動控制法自動控制法 使用一定的裝置，在工件達到要求的尺寸時，自動停止加工。

26、 具體方法有兩種： 自動測量自動測量 即機床上有自動測量工件尺寸的裝置，在工作達到要求時，自動測量裝置即發(fā)出指令使機床自動退刀并停止工作。 數字控制數字控制 即機床中有控制刀架或工作臺精確移動的步進馬達、滾動絲桿螺母副及整套數字控制裝置，尺寸的獲得(刀架的移動或工作臺的移動)由預先編制好的程序通過計算機數字控制裝置自動控制。形狀精度的獲得方法形狀精度的獲得方法(2)機械加工獲得工件形狀精度的方法機械加工獲得工件形狀精度的方法軌跡法軌跡法 利用切削運動中刀尖的運動軌跡形成被加工表面的形狀。這種加工方法所能達到的形狀精度，主要取決于這種成形運動的精度。成形法成形法 利用成形刀具刀刃的幾何形狀切削出

27、工件的形狀。這種加工方法所能達到的精度，主要取決于刀刃的形狀精度與刀具的裝夾精度。展成法展成法 利用刀具和工件作展成切削運動時，刀刃在被加工表面上的包絡面形成成形表面。這種加工方法所能達到的精度，主要取決于機床展成運動的傳動鏈精度與刀具的制造精度等因素。形狀精度的獲得方法形狀精度的獲得方法(3)位置精度的獲得方法位置精度的獲得方法 一次裝夾獲得法一次裝夾獲得法 零件表面的位置精度在一次安裝中，由刀具相對于工件的成形運動位置關系保證。 多次裝夾獲得法多次裝夾獲得法 通過刀具相對工件的成形運動與工件定位基準面之間的位置關系來保證零件表面的位置精度。 非成形運動法非成形運動法 利用人工，而不是依靠機

28、床精度，對工件的相關表面進行反復的檢測和加工，使之達到零件的位置精度要求。 定位基準的分類定位基準的分類5.3.3 定位基準的選擇定位基準的選擇 定位基準又分為粗定位基準粗定位基準、精定位基準精定位基準和輔助定位基準輔助定位基準，分別簡稱為粗基準粗基準、精基準精基準和輔助基準輔助基準。 粗基準粗基準：以未加工過的表面進行定位的基準稱粗基準，也以未加工過的表面進行定位的基準稱粗基準，也就是第一道工序所用的定位基準為就是第一道工序所用的定位基準為粗基準粗基準。 精基準精基準：以已加工過的表面進行定位的基準稱以已加工過的表面進行定位的基準稱精基準精基準。 輔助基準輔助基準：該基準在零件的裝配和使用過

29、程中無用處，只該基準在零件的裝配和使用過程中無用處，只是為了便于零件的加工而設置的基準稱是為了便于零件的加工而設置的基準稱輔助基準輔助基準。如軸加工用的頂尖孔等。 選擇定位基準主要是為了保證零件加工表面之間以及加工表面與未加工表面之間的相互位置精度，因此定位基淮的選擇應從有相互位置精度要求的表面間去找。 精基準的選擇精基準的選擇5.3.3.1 精基準的選擇精基準的選擇 選擇精基準時主要考慮應保證加工精度并使工件裝夾得方便、準確、可靠。因此，要遵循以下幾個原則：(1)基準重合的原則基準重合的原則 盡量選擇工序基準（或設計基準）為定位基準盡量選擇工序基準（或設計基準）為定位基準。這樣可以減少由于定

30、位基準轉化引起的加工誤差。 圖5.7(a)是在鉆床上成批加工工件孔的工序簡圖，N面為尺寸B的工序基準。若選N面為尺寸B的定位基準并與夾具1面接觸，鉆頭相對1面位置已調整好且固定不動見圖5.7(b)，則加工這一批工件時尺寸B不受尺寸A變化的影響，從而提高了加工尺寸B的精度。若選擇M面為定位基準并與夾具2面接觸，鉆頭相對2面已調整好且固定不動見圖5.7(c)，則加工的尺寸B要受到尺寸A變化的影響，使尺寸B精度下降。 精基準的選擇精基準的選擇(2)基準不變的原則基準不變的原則 盡可能使各個工序的定位基準相同盡可能使各個工序的定位基準相同。如軸類零件的整個加工過程中大部分工序都以兩個頂尖孔為定位基準；

31、齒輪加工的工藝過程中大部分工序以內孔和端面為定位基準；箱體加工中，若批量較大，大部分工序以平面和兩個銷孔為定位基準。 基準不變的好處是，可使各工序所用的夾具統(tǒng)一，從而減少了設計和制造夾具的時間和費用，加速了生產準備工作，降低了生產成本；多數表面用同一組定位基準進行加工，避免因基準轉換過多帶來的誤差，有利于保證其相互位置精度；由于基準不變就有可能在一次裝夾中加工許多表面，使各表面之間達到很高的位置精度，又可避免由于多次裝夾帶來的裝夾誤差和減少多次裝載工件的輔助時間，有利于提高生產率。 精基準的選擇精基準的選擇(3)互為基準，反復加工的原則互為基準，反復加工的原則 當兩個表面相互位置精度要求較高時

32、，則兩個表面互為當兩個表面相互位置精度要求較高時，則兩個表面互為基準反復加工，可以不斷提高定位基準的精度，保證兩個表基準反復加工，可以不斷提高定位基準的精度，保證兩個表面之間相互位置精度面之間相互位置精度。 如加工套筒類，當內、外圓柱表面的同軸度要求較高時，先以孔定位加工外圓，再以外圓定位加工孔，反復加工幾次就可大大提高同軸度精度。 又如加工精密齒輪，當齒面經高頻淬火后磨削時，因輪齒表面淬火層很薄，為保證磨削余量均勻，采用先以齒面為基準磨削內孔，再以內孔表面定位磨削齒面。 精基準的選擇精基準的選擇(4)自為基準的原則自為基準的原則 當精加工或光整加工工序要求余量小且均勻時，可選擇當精加工或光整

33、加工工序要求余量小且均勻時，可選擇加工表面本身為精基準，以保證加工質量和提高生產率加工表面本身為精基準，以保證加工質量和提高生產率。 如精鉸孔時，鉸刀與主軸采用浮動連接，加工時是以孔本身為定位基準。 又如磨削車床床身導軌面車床床身導軌面時，常在磨頭上裝百分表以導軌面本身為基準來找正工件，或者用觀察火花的方法來找正工作。 再如精鏜連桿小頭孔，以自身定位自身定位。先在小頭孔中安裝活動定位銷，定位夾緊后，再將定位銷從孔中拔出來。 應用這種精基準加工工件，只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面間的相互位置精度，后者應由先行工序保證。 精基準的選擇精基準的選擇(5)應能使工作裝夾穩(wěn)定可靠、夾具簡單應能

34、使工作裝夾穩(wěn)定可靠、夾具簡單一般常采用面積大、精度較高和粗糙度較低的表面為精一般常采用面積大、精度較高和粗糙度較低的表面為精基準基準。 如圖5.8為機床主軸箱加工簡圖，一般是先加工裝配基準面A，再以A面為精基準加工主軸孔B及其它孔。加工箱體類和支架類零件時常選用裝配基準為精基準，因為裝配基準多數面積大、裝夾穩(wěn)定、方便，設計夾具也較簡單。 粗基準的選擇粗基準的選擇5.3.3.2 粗基準的選擇粗基準的選擇 在零件加工過程的第一道工序，定位基準必然是毛坯表面，即粗基準。選擇粗基準時應從以下幾個方面考慮：(1)選擇要求加工余量小而均勻的重要表面為粗基準，以保證該表面有足夠而選擇要求加工余量小而均勻的重

35、要表面為粗基準，以保證該表面有足夠而均勻的加工余量均勻的加工余量。 (此原則簡稱：余量均勻原則此原則簡稱：余量均勻原則) 例如，導軌面是車床床身的主要工作表面，要求在加工時切去薄而均勻的一層金屬，使其保留鑄造時在導軌面上所形成的均勻而細密的金相組織，以便增加導軌的耐磨性。另外，小而均勻的加工余量將使切削力小而均勻，因此引起的工件變形小，而且不易產生振動，從而有利于提高導軌的幾何精度和降低表面粗糙度。因此對加工床身來說，保證導軌面的加工余量小而均勻是主要的。在加工時，應先選取導軌面為粗基準，加工床腳的底平面，如圖5.9(a)，再以床腳的底平面為精基準加工導軌面，此時導軌面的加工余量可以小而均勻見

36、圖5.9(c)。如果先以床腳底平面為粗基準加工導軌面，如圖5.9(b)，則床腳底平面誤差全部反映到導軌面上，使其加工余量不均勻。此時，在余量較大處，會把要保留的機械性能較好的一層金屬切掉，而且由于余量不均勻而影響了加工精度。 粗基準的選擇粗基準的選擇(2)某些表面不需加工，則應選擇其中與加工表面有相互位置精度某些表面不需加工，則應選擇其中與加工表面有相互位置精度要求的表面為粗基準要求的表面為粗基準。(此原則簡稱：相互位置原則此原則簡稱：相互位置原則) 如圖5.10(a)所示，為保證皮帶的輪緣厚度均勻，以不加工表面1為粗基準，車外圓表面。又如圖5.10(b)所示，為保證零件的壁厚均勻，應以不加工

37、的外圓表面A為粗基準，鏜內孔。余量不均勻同軸零件余量均勻不同軸粗基準的選擇粗基準的選擇(3)選擇比較平整、光滑、有足夠大面積的表面為粗基準。選擇比較平整、光滑、有足夠大面積的表面為粗基準。該表面不允許有澆、冒口的殘跡和飛邊，以確保安全、可靠、誤差小。(此原此原則簡稱：光滑平整原則則簡稱：光滑平整原則)(4)粗基準在同一定位方向上只允許在零件加工工序中使用一次，不粗基準在同一定位方向上只允許在零件加工工序中使用一次，不允許重復使用允許重復使用。(此原則簡稱：一次使用原則此原則簡稱：一次使用原則) 因為粗基準的精度和粗糙度都很差，如果重復使用，則不能保證工件相對刀具的位置在重復使用粗基準的工序中都

38、一致，因而影響加工精度。 上述有關粗、精基準選擇原則中的每一項，只說明某一方面問上述有關粗、精基準選擇原則中的每一項，只說明某一方面問題，在實際應用中，有時不能同時兼顧。因此要根據零件的生產類題，在實際應用中，有時不能同時兼顧。因此要根據零件的生產類型及具體的生產條件，并結合整個的工藝路線進行全面考慮，抓住型及具體的生產條件，并結合整個的工藝路線進行全面考慮，抓住主要矛盾，靈活運用上述原則，正確選擇粗、精基準。主要矛盾，靈活運用上述原則，正確選擇粗、精基準。工藝路線的擬定工藝路線的擬定5.4 工藝路線的擬定工藝路線的擬定 擬定零件機械加工工藝路線時，要解決的主要問題有：零件各表面加工方法和設備

39、的選擇；加工階段的劃分；工序的集中與分散；工序的安排等。5.4.1 零件各表面的加工方法及使用設備的選擇零件各表面的加工方法及使用設備的選擇5.4.1.1 加工方法的選擇加工方法的選擇(1)各種加工方法的經濟加工精度和粗糙度各種加工方法的經濟加工精度和粗糙度 不同的加工方法如車、磨、刨、銑、鉆、鏜等，其用途各不相同，所能達到的精度和表面粗糙度也大不一樣。即使是同一種加工方法，在不同的加工條件下所得到的精度和表面粗糙度也大不一樣，這是因為在加工過程中，將有各種因素對精度和粗糙度產生影響，如工人的技術水平、切削用量、刀具的刃磨質量、機床的調整質量等等。 根據統(tǒng)計資料，某一種加工方法的加工誤差（或精

40、度）和成本的關系如圖5.11。在I段，當零件加工精度要求很高時，零件成本將要提得很高，甚至成本再提高，其精度也不能再提高了，存在著一個極限的加工精度，其誤差為。相反，在段，雖然精度要求很低，但成本也不能無限降低，其最低成本的極限值為S。因此在I、段應用此法加工是不經濟的。在段，加工方法與加工精度是相互適應的，加工誤差與成本基本上是反比關系，可以較經濟地達到一定的精度，段的精度范圍就稱為這種加工方法的經濟精度經濟精度。加工方法的選擇加工方法的選擇圖圖5.11 加工成本與精度的關系加工成本與精度的關系 所謂某種加工方法的經濟精度經濟精度，是指在正常的工作條是指在正常的工作條件下（包括完好的機床設備

41、、必要的工藝裝備、標準的工件下（包括完好的機床設備、必要的工藝裝備、標準的工人技術等級、標準的耗用時間和生產費用）所能達到的加人技術等級、標準的耗用時間和生產費用）所能達到的加工精度工精度。 與經濟加工精度相似，各種加工方法所能達到的表面粗糙度也有一個較經濟的范圍。各種加工方法所能達到的經濟精度、表面粗糙度以及表面形狀以及位置精度可查閱金屬機械加工工藝人員手冊。 加工方法的選擇加工方法的選擇 加工方法的選擇加工方法的選擇(2)加工方法和加工方案的選擇加工方法和加工方案的選擇首先要根據每個加工表面的技術要求，確定加工方法及加工首先要根據每個加工表面的技術要求，確定加工方法及加工方案方案。 選擇零

42、件表面的加工方案必須在保證零件達到圖紙要求方面是穩(wěn)定而可靠的，并在生產率和加工成本方面是最經濟合理的。 表5.7、表5.8、表5.9分別介紹了機器零件的三種最基本的表面(外圓表面、內孔表面和平面)的較常用的加工方案及其所能達到的經濟精度和表面粗糙度。 這都是生產實際中的統(tǒng)計資料，可以根據對被加工零件加工表面的精度和粗糙度要求、零件的結構和被加工表面的形狀、大小以及車間工廠的具體條件，選取最經濟合理的加工方案，必要時應進行技術經濟論證。 加工方法的選擇加工方法的選擇 但必須指出，這是在一般情況下可能達到的精度和表面粗糙度，在具體條件下是會有差別的。隨著生產技術的發(fā)展，工藝水平的提高，同一種加工方

43、法所能達到的精度和表面質量也會提高。加工方法所達到的精度變化的曲線見圖。 例如，過去在外圓磨床上精磨外圓僅能達到IT6的公差和Ra0.20m的表面粗糙度。但是在采用適當的措施提高磨床精度以及改進磨削工藝后，現在已能在普通外圓磨床上進行鏡面磨削，可達IT5以上精度、Ra0.100.012 m的表面粗糙度。用金剛石刀車削，也能獲得Ra0.01m的表面。另外，在大批、大量生產中，為了保證高的生產率和高的成品率，常把原用于小粗糙度(如Ra值要求很小)的加工方法用于獲得粗糙度較大的表面。例如，在連桿加工中用珩磨達到Ra0.020m的表面粗糙度；在曲軸加工中用超精磨獲得Ra0.40m的表面。決定加工方法時

44、要考慮被加工材料的性質決定加工方法時要考慮被加工材料的性質。例如，淬火鋼用磨削的方法加工；而有色金屬則磨削困難，一般采用金剛鏜或高速精密車削的方法進行精加工。選擇加工方法要考慮到生產類型，即要考慮生產率和經濟選擇加工方法要考慮到生產類型，即要考慮生產率和經濟性的問題性的問題。在大批、大量生產中可采用專用的高效率設備和專用工藝裝備。例如，平面和孔可用拉削加工，軸類零件可采用半自動液壓仿型車床加工，盤類或套類零件可用單能車床加工等。甚至在大批、大量生產中可以從根本上改變毛坯的形態(tài)，大大減少切削加工的工作量。例如，用粉末冶金制造的油泵齒輪，用失蠟澆注制造柴油機上的小尺寸零件等。在單件小批生產中，就采

45、用通用設備、通用工藝裝備及一般的加工方法。提高單件小批生產的生產率亦是目前機械制造工藝的研究課題之一。例如，在車床上裝液壓仿型刀架，采用數控車床或采用成組加工方法，單件試制新產品時，甚至采用加工中心機床等。 加工方法的選擇加工方法的選擇 選擇加工方法還要考慮本廠（或本車間）的現有設備選擇加工方法還要考慮本廠（或本車間）的現有設備情況及技術條件情況及技術條件。 應該充分利用現有設備，挖掘企業(yè)潛力，發(fā)揮工人群眾的積極性和創(chuàng)造性。有時雖有該項設備，但因負荷的平衡問題，還得改用其它的加工方法。 此外，選擇加工方法還應該考慮一些其它因素，例如，工件的形狀和質量以及加工方法所能達到的表面物理機械性能等。

46、關于加工方案可參考與表5.7相類似的表格來進行選擇。 加工方法的選擇加工方法的選擇【例題【例題51】 表格應用的舉例：要求孔的加工精度為IT7級，粗糙度Ra=1.63.2m，確定孔的加工方案。查表58可有下面四種加工方案：鉆擴粗鉸精鉸；粗鏜半精鏜精鏜；粗鏜半精鏜粗磨精磨；鉆(擴)拉。方案用得最多，在大批、大量生產中常用在自動機床或組合機床上，在成批生產中常用在立鉆、搖臂鉆、六角車床等連續(xù)進行各個工步加工的機床上。該方案一般用于加工小于80mm的孔徑，工件材料為未淬火鋼或鑄鐵，不適于加工大孔徑，否則刀具過于笨重。方案用于加工毛坯本身有鑄出或鍛出的孔，但其直徑不宜太小，否則因鏜桿太細容易發(fā)生變形而

47、影響加工精度，箱體零件的孔加工常用這種方案。方案適用于淬火的工件。方案適用于成批或大量生產的中小型零件，其材料為未淬火鋼、鑄鐵及有色金屬。加工方法的選擇舉例加工方法的選擇舉例5.4.1.2 設備的選擇設備的選擇各表面的加工方法確定以后，應選擇適當的機床以滿足各表面的加工要求。機床設備的選擇除考慮現有生產條件外，還要根據以下四個方面考慮：機床工作區(qū)域的尺寸應當與零件的外廓尺寸相適應。機床工作區(qū)域的尺寸應當與零件的外廓尺寸相適應。也就是根據零件的外廓尺寸來選擇機床的形式和規(guī)格，以便充分發(fā)揮機床的使用性能。如直徑不太大的軸、套、盤類零件一般在普通機床上加工。直徑大而短的盤、套類客件一般在端面機床或立

48、式機床上加工。機床的精度應該與工件要求的加工精度相適應。機床的精度應該與工件要求的加工精度相適應。機床精度過低，不能滿足工件加工精度的要求；過高，則是一種浪費。機床的功率、剛度和工作參數應該與最合理的切削用量相適應機床的功率、剛度和工作參數應該與最合理的切削用量相適應。粗加工時選擇有足夠功率和足夠剛度的機床，以免切削深度和進給量的選用受限制；精加工時選擇有足夠剛度和足夠轉速范圍的機床，以保證零件的加工精度和粗糙度。機床生產率應該與工件的生產類型相適應機床生產率應該與工件的生產類型相適應。對于大批、大量生產，宜采用高效率機床、專用機床、組合機床或自動機床；對于單件小批生產，一般選擇通用機床。工藝

49、路線的擬定工藝路線的擬定5.4.2 加工階段的劃分加工階段的劃分 對于加工精度要求較高和粗糙度值要求較低的零件，通常將工藝過程劃分為粗加工和精加工兩個階段；對于加工精度要求很高、粗糙度值要求很低的零件，則常劃分為粗加工階段粗加工階段、半精加工階段半精加工階段、精加工階段精加工階段和光整加工階段光整加工階段。 粗加工階段粗加工階段：是加工開始階段，在這個階段中，盡量將零件各個被加工表面的大部分余量從毛坯上切除。這個階段主要問題是如何提高生產率。 半精加工階段半精加工階段：這一階段為主要表面的精加工做好準備，切去的余量介于粗加工和精加工之間，并達到一定的精度和粗糙度值，為精加工留有一定的余量。在此

50、階段還要完成一些次要表面的加工，如鉆孔、攻絲、銑鍵槽等。 精加工階段精加工階段：在這個階段將切去很少的余量，保證各主要表面達到較高的精度和較低的粗糙度值(精度710級，Ra0.83.2m)。 光整加工階段光整加工階段：主要是為了得到更高的尺寸精度和更低的粗糙度值(精度59級，Ra0.32m)，只從被加工表面上切除極少的余量。 工藝路線的擬定工藝路線的擬定將工藝過程劃分粗、精加工階段的原因是劃分粗、精加工階段的原因是：在粗加工階段，由于切除大量的多余金屬，可以及早發(fā)現毛坯的缺陷(夾渣、裂紋、氣孔等)，以便及時處理，避免過多浪費工時。粗加工階段容易引起工件的變形，這是由于切除余量大，一方面毛坯的內

51、應力重新分布而引起變形，另一方面由于切削力、切削熱及夾緊力都比較大，因而造成工作的受力變形和熱變形。為了使這些變形充分表現，應在粗加工之后留有一定的時間。然后再通過逐步減少加工余量和切削用量的辦法消除上述變形。劃分加工階段可以合理使用機床。如粗加工階段可以使用功率大、精度較低的機床；精加工階段可以使用功率小、精度高的機床。這樣有利于充分發(fā)揮粗加工機床的動力，又有利于長期保持精加工機床的精度。 加工階段的劃分加工階段的劃分劃分加工階段可在各個階段中插入必要的熱處理工序。如在粗加工之后進行去除內應力的時效處理；在半精加工后進行淬火處理等。在某些情況下，劃分加工階段也并不是絕對的，例如加工重型工件時

52、，由于不便于多次裝夾和運輸，因此不必劃分加工階段，可在一次裝夾中完成全部粗加工和精加工。為提高加工的精度，可在粗加工后松開工作，讓其充分變形，再用較小的力量夾緊工件進行精加工，以保證零件的加工質量。另外，如果工件的加工質量要求不高、工件的剛度足夠、毛坯的質量較好而切除的余量不多，則可不必劃分加工階段。 加工階段的劃分加工階段的劃分5.4.3 工序的劃分工序的劃分在制定工藝過程中，為便于組織生產、安排計劃和均衡機床的負荷，常將工藝過程劃分為若干個工序。劃分工序時有兩個原則，即工序的工序的集中集中和工序的分散工序的分散。工序集中：工序集中：將若干個工步集中在一個工序內完成，一個工件的加將若干個工步

53、集中在一個工序內完成，一個工件的加工，只須集中在少數幾個工序內完成工，只須集中在少數幾個工序內完成。最大限度的集中是在一個工序內完成工件所有表面的加工。例如在一臺組合機床上可同時完成縫紉機殼體14個孔的加工。采用工序集中可以減少工件的裝夾次數，在一次裝夾中可以加工許多表面，有利于保證各表面之間的相互位置精度，也可以減少機床的數量，相應地減少工人的數量和機床的占地面積。但所需要的設備復雜，操作和調整工作也較復雜。工序分散：工序分散：工序的數目多，工藝路線長，每個工序所包括的工步工序的數目多，工藝路線長，每個工序所包括的工步少少。最大限度的分散是在一個工序內只包括一個簡單的工步。工序分散可以使所需

54、要的設備和工藝裝備結構簡單、調整容易、操作簡單，但專用性強。工序的劃分工序的劃分 在確定工序集中或分散的問題上，主要根據生產規(guī)模、零件主要根據生產規(guī)模、零件的結構特點、技術要求和設備等具體生產條件綜合考慮后確定。的結構特點、技術要求和設備等具體生產條件綜合考慮后確定。 在單件小批生產中在單件小批生產中：一般采用通用設備和工藝裝備，盡可能在一臺機床上完成較多的表面加工，尤其是對重型零件的加工，為減少裝夾和往返搬運的次數，多采用工序集中的原則多采用工序集中的原則。 在成批生產中：在成批生產中：盡可能采用效率高的通用機床（如六角機床）和專用機床，使工序集中使工序集中。 在大批、大量生產中：在大批、大

55、量生產中：常采用高效率的設備和工藝裝備，如多刀自動機床、組合機床及專用機床等，使工序集中使工序集中，以便提高生產率和保證加工質量。但因工件特殊結構關系，各個表面不便于集中加工。如活塞、連桿等可采用效率高、結構簡單的專用機床和工藝裝備，按工序分散的原則進行生產按工序分散的原則進行生產。這樣易于保證加工質量和使各工序的時間趨于平衡，便于組織流水生產，提高生產率。 工序的劃分工序的劃分5.4.4 工序的安排工序的安排5.4.4.1 加工順序的確定加工順序的確定 工件各表面的加工順序，一般按照下述原則安排：按照下述原則安排：先粗先粗加工后精加工加工后精加工；先基準面加工后其它面加工先基準面加工后其它面

56、加工；先主要表面加先主要表面加工后次要表面加工工后次要表面加工；先平面加工后孔加工先平面加工后孔加工。 根據上述原則，作為精基準的表面應安排在工藝過程開始時加工。精基準面加工好后，接著對精度要求高的主要表面進行粗加工和半精加工，并穿插進行一些次要表面的加工，然后進行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工一般安排在最后進行，這樣可避免已加工表面在運輸過程中碰傷，有利于保證加工精度。有時也可將次要的、較小的表面安排在最后加工，如緊固螺釘孔等。 工序的安排工序的安排5.4.4.2 熱處理及表面處理工序的安排熱處理及表面處理工序的安排 為了改善工件材料的機械性能和切削性能，在加工過程中常常需要安排熱

57、處理工序。采用何種熱處理工序以及如何安排熱處理工序在工藝過程中的位置，要根據熱處理的目的決定。退火和正火退火和正火 可以消除內應力和改善材料的加工性能，一般安排在加工前進行，有時正火也安排在粗加工后進行。時效處理時效處理 對于大而復雜的鑄件，為了盡量減少由于內應力引起的變形，常常在粗加工后進行人工時效處理。粗加工前最好采用自然時效。調質處理調質處理 可以改善材料的機械性能，因此許多中碳鋼和合金鋼常采用這種熱處理方法，一般安排在粗加工之后進行，但也有安排在粗加工之前進行的。淬火處理或滲碳淬火處理淬火處理或滲碳淬火處理 可以提高零件表面的硬度和耐磨性。淬火處理一般安排在磨削之前進行，當用高頻淬火時

58、也可安排在最終工序。滲碳可安排在半精加工之前或之后進行。表面處理表面處理(電鍍及氧化電鍍及氧化) 可提高零件的抗腐蝕能力，增加耐磨性，使表面美觀等。一般安排在工藝過程的最后進行。 工序的安排工序的安排5.4.4.3 檢驗工序的安排檢驗工序的安排 檢驗工序是保證產品質量和防止產生廢品的重要措施。在每個工序中，操作者都必須自行檢驗。在操作者自檢的基礎上，在下列場合還要安排獨立檢驗工序：粗加工全部結束后，精加工之前；送往其它車間加工的前后（特別是熱處理工序的前后）；重要工序的前后；最終加工之后等。5.4.4.4 其它工序的安排其它工序的安排 在工序過程中，還可根據需要在一些工序的后面安排去毛刺、去磁

59、、清洗等工序。 工序的安排工序的安排55 加工余量的確定加工余量的確定551 加工余量的確定加工余量的確定 為了保證零件圖上某平面的精度和粗糙度值，需要從其毛為了保證零件圖上某平面的精度和粗糙度值，需要從其毛坯表面上切去全部多余的金屬層，這一金屬層的總厚度稱為坯表面上切去全部多余的金屬層，這一金屬層的總厚度稱為該該表面的加工總余量表面的加工總余量。每一工序所切除的金屬層厚度每一工序所切除的金屬層厚度稱為工序余稱為工序余量量?？梢娔潮砻娴募庸た傆郱總與該表面余量Zi之間的關系為：Z總=Z1+ Z2+ +Zi+Zn式中 n一加工該表面的工序（或工步）數目。工件加工余量的大小，將直接影響工件的加工質

60、量、生產率和經濟性。例如加工余量太小時，不易去掉上道工序所遺留下來的表面缺陷及表面的相互位置誤差而造成廢品；加工余量太太時，會造成加工工時和材料的浪費，甚至因余量太大而引起很大的切削熱和切削力，使工件產生變形，影響加工質量。 加工余量的確定加工余量的確定5.5.2 影響加工余量的因素影響加工余量的因素5.5.2.1 上工序表面質量上工序表面質量Ra、ta的影響的影響在上工序加工后的表面上或毛坯表面上，存在著表面微觀粗糙度值Ra和表面缺陷層ta(包括冷硬層、氧化層、裂紋等)，必須在本工序中切除。Ra、ta的大小與所用的加工方法有關，Ra的數值可參考表5.7，表5.8，表5.9；ta的數值可參考表