第1章工藝規(guī)程的制定

第1章工藝規(guī)程設(shè)計計劃學(xué)時：30學(xué)時加工余量的確定本章要點定位基準(zhǔn)的選擇工藝路線擬訂工藝尺寸鏈工藝過程經(jīng)濟(jì)分析基本術(shù)語1教學(xué)目的及要求

本章概述

了解機(jī)械加工工藝過程的基本概念，如工序、安裝和工藝規(guī)程等，了解機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定步驟，掌握工藝規(guī)程制定中的重要問題和內(nèi)容確定，理解工藝尺寸鏈的概念，掌握工藝尺寸鏈極值法解算公式并能應(yīng)用其解決常見的工藝尺寸鏈的問題，了解機(jī)械加工生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的基本知識。本章重點機(jī)械加工工藝過程的基本概念，粗精基準(zhǔn)的選擇原則，應(yīng)用工藝尺寸鏈進(jìn)行常用幾種工藝尺寸的換算。

本章難點工藝尺寸鏈的計算

2第一章工藝規(guī)程設(shè)計ProcessPlanning第一節(jié)

基本概念BasicConceptsofProcessPlanning機(jī)械制造工藝學(xué)3輸入輸出+-生產(chǎn)過程效益生產(chǎn)定義從系統(tǒng)的觀點，生產(chǎn)可以定義為將生產(chǎn)要素轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)財富并創(chuàng)造效益的輸入輸出系統(tǒng)，見圖1-1。

生產(chǎn)財富有形（產(chǎn)品）無形（服務(wù)）圖1-1生產(chǎn)的定義轉(zhuǎn)變效率：生產(chǎn)率=輸出/輸入

生產(chǎn)要素生產(chǎn)對象（原材料）生產(chǎn)資料（直接、間接）能源勞動力信息（知識、技能、情報…）資金1.1.1生產(chǎn)與制造指完成生產(chǎn)活動所需的原材料，包括主要材料和輔助材料。

指生產(chǎn)過程所需的各種手段（硬件）。生產(chǎn)資料可分為直接生產(chǎn)資料和間接生產(chǎn)資料兩類。

正效益指生產(chǎn)的財富能夠滿足人們物質(zhì)生活和精神生活的需要，生產(chǎn)活動本身能夠促進(jìn)社會健康發(fā)展。負(fù)效益則指生產(chǎn)活動給社會帶來的負(fù)面影響，如對于自然生態(tài)環(huán)境的破壞，各種各樣的污染（其中也包括精神污染）。4狹義的生產(chǎn)定義：將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的全過程。圖1-2狹義的生產(chǎn)的定義機(jī)械制造工藝過程毛坯成品高質(zhì)量高效率經(jīng)濟(jì)性機(jī)床刀具夾具量具加工工藝系統(tǒng)能源切削原理信息系統(tǒng)工藝規(guī)程物料流數(shù)控程序產(chǎn)品開發(fā)一、生產(chǎn)過程、機(jī)械加工工藝過程

5毛坯和零件成形——鑄造、鍛壓、沖壓、焊接、壓制、燒結(jié)、注塑、壓塑…機(jī)械加工——切削、磨削、特種加工材料改性與處理——熱處理、電鍍、轉(zhuǎn)化膜、涂裝、熱噴涂…機(jī)械裝配——把零件按一定的關(guān)系和要求連接在一起，組合成部件和整臺機(jī)械產(chǎn)品，包括零件的固定、連接、調(diào)整、平衡、檢驗和試驗等工作。工藝：工藝是指制造產(chǎn)品的技巧、方法和程序。工藝過程

：機(jī)械制造過程中，凡是直接改變零件形狀、尺寸、相對位置和性能等，使其成為成品或半成品的過程，稱為機(jī)械制造工藝過程。它通常包括零件的制造與機(jī)器的裝配兩部分。

工藝過程一、生產(chǎn)過程、機(jī)械加工工藝過程

6一、生產(chǎn)過程、機(jī)械加工工藝過程

機(jī)械制造工藝方法與分類JB/T5992-92——按大、中、小和細(xì)分類四個層次劃分大類中類代碼代碼名稱0123456789中類名稱0鑄造砂型鑄造特種鑄造1壓力加工鍛造軋制沖壓擠壓旋壓拉拔其他2焊接電弧焊電阻焊氣焊壓焊特種焊接釬焊3切削加工刃具加工磨削鉗加工4特種加工電物理加工電化學(xué)加工化學(xué)加工復(fù)合加工其他5熱處理整體熱處理表面熱處理化學(xué)熱處理6覆蓋層電鍍化學(xué)鍍真空沉積熱侵鍍轉(zhuǎn)化膜熱噴涂涂裝其他78裝配包裝裝配試驗與檢驗包裝9其他粉末冶金冷作非金屬成形表面處理防銹纏繞編織其他表1-1機(jī)械制造工藝方法類別劃分及代碼（JB/T5992-92）7一、生產(chǎn)過程、機(jī)械加工工藝過程

φ20±0.072×10.8圖1-3階梯軸φ32φ40φ25±0.07φ350-0.0170.80.8354030550150其余倒角1×45°3.22×1flashflash機(jī)械加工工藝過程——采用機(jī)械加工方法直接改變毛坯的形狀、尺寸、各表面間相互位置及表面質(zhì)量，使之成為合格零件的過程，稱為機(jī)械加工工藝過程。它由按一定的順序排列的若干個工序組成，而每一個工序又可細(xì)分為安裝、工位、工步及走刀等。8二、機(jī)械加工工藝過程組成

工序——是指由一個或一組工人在同一臺機(jī)床或同一個工作地，對一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。工作地、工人、工件與連續(xù)作業(yè)構(gòu)成了工序的四個要素，若其中任一要素發(fā)生變更，則構(gòu)成了另一道工序。工序是工藝過程劃分的最小單元。

工序數(shù)目和工藝過程的確定與零件的技術(shù)要求、零件的數(shù)量和現(xiàn)有工藝條件等有關(guān)，如階梯軸零件的加工。9一、生產(chǎn)過程、機(jī)械加工工藝過程

工序號工序內(nèi)容設(shè)備1車端面，打中心孔車床2車兩外圓及倒角車床3銑鍵槽，去毛刺銑床大批量生產(chǎn)的工藝過程單件小批生產(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)備1銑端面，打中心孔銑端面打中心孔機(jī)床2車大外圓及倒角車床3車小外圓及倒角車床4銑鍵槽銑床5去毛刺鉗工臺圖1-4階梯軸210二、機(jī)械加工工藝過程組成

工步——指在加工表面不變、切削刀具不變的情況下所連續(xù)完成的那部分工序。（在一個工步內(nèi)，若有幾把刀具同時加工幾個不同表面，稱此工步為復(fù)合工步）a）立軸轉(zhuǎn)塔車床的一個復(fù)合工步b）鉆孔、擴(kuò)孔復(fù)合工步圖1-5復(fù)合工步11二、機(jī)械加工工藝過程組成

圖1-6立軸轉(zhuǎn)塔車床圖1-7铇平面圖1-8鉆孔、擴(kuò)孔圖1-9組合銑刀銑平面圖1-10同時車外圓和倒角圖1-11同時銑削兩凸臺面12二、機(jī)械加工工藝過程組成

走刀——指同一加工表面加工余量較大，可以分作幾次工作進(jìn)給，每次工作進(jìn)給所完成的工步稱為一次走刀。一個工步可以包括一次或數(shù)次走刀。當(dāng)需要切除的金屬層很厚，不能在一次走刀下完成，則需分幾次走刀，走刀次數(shù)又稱行程次數(shù)。圖1-12走刀和行程13二、機(jī)械加工工藝過程組成

裝夾的含義：使工件在機(jī)床或夾具中占據(jù)某一正確位置并夾緊的過程稱為裝夾。

包括定位和夾緊兩項內(nèi)容。定位

——使工件在機(jī)床或夾具上占有正確位置夾緊

——對工件施加一定的外力，使其已確定的位置在加工過程中保持不變安裝的含義：在一道工序中，工件每經(jīng)一次裝夾后所完成的那部分工序稱為安裝。有時在機(jī)床上需經(jīng)過多次裝夾才能完成一個工序的工作內(nèi)容。工位：在工位是在工件的一次安裝中，通過分度（或移位）裝置，使工件相對于機(jī)床床身變換加工位置，我們把工件在機(jī)床上占據(jù)每一個位置所完成的那部分工序稱為工位。14二、機(jī)械加工工藝過程組成

圖1-13直接找正安裝flash毛坯孔加工線找正線圖1-14劃線找正安裝flash15二、機(jī)械加工工藝過程組成

圖1-15工件在夾具上裝夾（滾齒夾具）flash16二、機(jī)械加工工藝過程組成

圖1-16多工位加工1：裝卸工件2：鉆孔3：擴(kuò)孔4：絞孔flash17二、機(jī)械加工工藝過程組成

[思考題1-1]：所示階梯軸單件生產(chǎn)工藝過程中的第1工序，包括幾次安裝？每次安裝中有幾個工步？φ20±0.072×10.8圖1-17階梯軸φ32φ40φ25±0.07φ350-0.0170.80.8354030550150其余倒角1×45°3.22×1flashflash18三、生產(chǎn)類型和機(jī)械加工工藝規(guī)程生產(chǎn)綱領(lǐng)

N=Qn（1+α%+β%）

（1-1）式中Q——產(chǎn)品年產(chǎn)量（件/年）；n——每臺產(chǎn)品中該零件數(shù)量（件/臺）；α——備品率；

β——廢品率。生產(chǎn)綱領(lǐng)－生產(chǎn)類型的劃分可按照年生產(chǎn)綱領(lǐng)劃分，產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)就是產(chǎn)品包括備品和廢品在內(nèi)的年生產(chǎn)量。生產(chǎn)綱領(lǐng)是設(shè)計或修改工藝規(guī)程的重要依據(jù)，是車間（或工段）設(shè)計的基本文件

19三、生產(chǎn)類型和機(jī)械加工工藝規(guī)程◆資金周轉(zhuǎn)要快◆零件加工、調(diào)整費用要少◆保證裝配和銷售有足夠必要的儲備量。生產(chǎn)批量：所謂生產(chǎn)批量是指一次投入或產(chǎn)出的同一產(chǎn)品（或零件）的數(shù)量。確定生產(chǎn)批量大小應(yīng)考慮三因素：◆單件小批生產(chǎn)：單個地生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)尺寸的產(chǎn)品，且很少重復(fù)的生產(chǎn)。如重型機(jī)械、大型船舶制造、新產(chǎn)品試制等?！襞可a(chǎn)：成批地制造相同產(chǎn)品，且周期性地重復(fù)生產(chǎn)，如機(jī)床制造等。根據(jù)產(chǎn)品特征及批量大小，又分為小批、中批和大批生產(chǎn)三種。◆大批大量生產(chǎn)：產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地一直按照一定的節(jié)拍進(jìn)行同一種零件的某一道工序的加工，稱為大量生產(chǎn)。如自行車、洗衣機(jī)、汽車等生產(chǎn)。

生產(chǎn)類型：根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品本身的大小及結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，產(chǎn)品的制造可分為三種生產(chǎn)類型。20三、生產(chǎn)類型和機(jī)械加工工藝規(guī)程◆生產(chǎn)類型不同，生產(chǎn)組織、設(shè)備布局、毛坯制造及機(jī)床、刀具的配置等方面就均有不同；◆生產(chǎn)類型還影響著制訂工藝過程的繁簡程度。對于簡單零件的單件生產(chǎn)，一般只制訂工藝路線；◆而對于重要零件的單件生產(chǎn)、各類零件的成批和大量生產(chǎn)，就要制訂詳細(xì)的工藝規(guī)程。表1-2年產(chǎn)量與生產(chǎn)類型21三、生產(chǎn)類型和機(jī)械加工工藝規(guī)程表1-3各種生產(chǎn)類型工藝過程的主要特點22三、生產(chǎn)類型和機(jī)械加工工藝規(guī)程◆指導(dǎo)生產(chǎn)的技術(shù)文件

◆生產(chǎn)組織管理的主要依據(jù)◆新建或擴(kuò)建工廠車間的基本文件

◆技術(shù)交流的作用工藝規(guī)程

：將制訂好的零（部）件的機(jī)械加工工藝過程按一定的格式（通常為表格或圖表）和要求描述出來，作為指令性技術(shù)文件，用以指導(dǎo)生產(chǎn)，即為機(jī)械加工工藝規(guī)程。機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用工藝規(guī)程的格式

★機(jī)械加工工藝過程卡

★機(jī)械加工工序卡

★機(jī)械加工工藝綜合卡

★機(jī)械加工檢驗卡

★機(jī)械加工機(jī)床調(diào)整卡23三、生產(chǎn)類型和機(jī)械加工工藝規(guī)程表1-4機(jī)械加工工藝過程卡片24三、生產(chǎn)類型和機(jī)械加工工藝規(guī)程表1-5機(jī)械加工工序卡片25三、生產(chǎn)類型和機(jī)械加工工藝規(guī)程表1-6機(jī)械加工工藝卡片26三、生產(chǎn)類型和機(jī)械加工工藝規(guī)程表1-7機(jī)械加工工藝綜合卡片27三、生產(chǎn)類型和機(jī)械加工工藝規(guī)程工序簡圖：工藝文件中的工序簡圖可以清楚直觀地表達(dá)出工序的內(nèi)容，其繪制要求有以下幾點：

◆①工序簡圖可以按比例縮小，并盡量用較少的投影繪出，可以略去視圖中的次要結(jié)構(gòu)和線條?！簪诠ば蚝唸D主視圖方向盡量與零件在機(jī)床上的安裝方向相一致?！簪郾竟ば虻募庸け砻嬗么謱嵕€或紅色粗實線表示，其余表面用細(xì)實線表示。◆④零件的結(jié)構(gòu)、尺寸要與本工序加工后的情況相符，不能將后面加工工序形成的結(jié)構(gòu)在前面工序的簡圖中反映出來。◆⑤工序簡圖應(yīng)該使用規(guī)定符號表示出定位及夾緊情況。◆⑥工序簡圖中應(yīng)標(biāo)注本工序加工尺寸及上下偏差、加工表面粗糙度、確定加工表面位置的主要定位尺寸。28三、生產(chǎn)類型和機(jī)械加工工藝規(guī)程工序簡圖：工藝文件中的工序簡圖可以清楚直觀地表達(dá)出工序的內(nèi)容，其繪制要求有以下幾點：

圖1-19a支座零件第4工序（磨內(nèi)孔、端面）圖1-19b支座零件第5工序（磨外圓、臺階面）29三、生產(chǎn)類型和機(jī)械加工工藝規(guī)程表1-8定位及夾緊符號

30三、生產(chǎn)類型和機(jī)械加工工藝規(guī)程表1-9定位及夾緊符號（續(xù)）

31三、工藝規(guī)程設(shè)計的原則步驟內(nèi)容1）以保證零件加工質(zhì)量，達(dá)到設(shè)計圖紙規(guī)定的各項技術(shù)要求為前提。2）工藝過程有較高的生產(chǎn)效率和較低的成本。3）充分考慮和利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，盡可能作到平衡生產(chǎn)。4）盡量減輕工人勞動強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)，創(chuàng)造良好、文明勞動條件。5）積極采用先進(jìn)技術(shù)和工藝，減少材料和能源消耗，并應(yīng)符合環(huán)保要求。機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計原則32三、工藝規(guī)程設(shè)計的原則步驟內(nèi)容產(chǎn)品的全套裝配圖及零件圖產(chǎn)品的驗收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型零件毛坯圖及毛坯生產(chǎn)情況本廠（車間）的生產(chǎn)條件各種有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)資料國內(nèi)外先進(jìn)工藝及生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用情況制定機(jī)械加工工藝規(guī)程所需原始資料33三、工藝規(guī)程設(shè)計的原則步驟內(nèi)容Ⅰ、準(zhǔn)備性階段1．圖紙研究

了解產(chǎn)品的用途、性能和工作條件，熟悉零件在產(chǎn)品中的地位和作用，明確零件的主要技術(shù)要求。審查圖紙上的尺寸、視圖和技術(shù)要求是否完整、正確、統(tǒng)一，分析主要技術(shù)要求是否合理、適當(dāng)，審查零件結(jié)構(gòu)工藝性。2．熟悉或確定毛坯

確定毛坯的依據(jù)是零件在產(chǎn)品中的作用、零件本身的結(jié)構(gòu)特征與外形尺寸、零件材料工藝特性以及零件生產(chǎn)批量等。3．定位基準(zhǔn)的確定

機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計步驟34三、工藝規(guī)程設(shè)計的原則步驟內(nèi)容Ⅱ、工藝路線擬定階段4．加工方法的選擇

根據(jù)零件形狀結(jié)構(gòu)、加工要求、生產(chǎn)綱領(lǐng)以及本廠的實際生產(chǎn)條件選擇所有加工表面的加工方法或加工方法鏈。5．工序的集中與分散原則

確定各工序的加工內(nèi)容，決定工藝路線的長短。6．加工階段的劃分

機(jī)加工路線一般分為四個階段，各階段所完成的任務(wù)不同。7．工序安排機(jī)加工工序排序、熱處理工序安排、輔助工序安插。機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計步驟35三、工藝規(guī)程設(shè)計的原則步驟內(nèi)容Ⅲ、工序詳細(xì)設(shè)計階段

8．加工余量、工序尺寸計算

工序余量的確定和工序尺寸的計算，包括利用工藝尺寸鏈計算工序尺寸。9．機(jī)床、夾具、刀具、量具和輔具選擇

選擇各工序的工藝裝備。10．切削用量、工時定額確定

機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計步驟Ⅳ、最終確定階段

對設(shè)計的工藝過程進(jìn)行分析、評價和比較，經(jīng)反復(fù)修改完善，最終確定一個最優(yōu)的工藝過程。填寫或打印工藝文件36第一章工藝規(guī)程設(shè)計ProcessPlanning第二節(jié)

準(zhǔn)備性工作TheStageofPreparationforProcessPlanning機(jī)械制造工藝學(xué)37一、圖紙研究1）熟悉該產(chǎn)品的用途、性能、工作條件、作用2）加工表面技術(shù)條件的制定依據(jù)。3）檢查零件圖的完整性、正確性。4）零件結(jié)構(gòu)工藝性分析5）發(fā)現(xiàn)問題及時向有關(guān)部門提出改進(jìn)意見圖紙研究的目的圖紙研究的內(nèi)容1）視圖關(guān)系：包括視圖的完備性、視圖的正確性、大致輪廓

2）技術(shù)要求：尺寸精度要求、形狀精度要求、位置精度要求、表面粗糙度要求、材料及熱處理要求、物理機(jī)械性能要求、其他要求3）零件結(jié)構(gòu)工藝性38一、圖紙研究圖1-20C616主軸零件圖39一、圖紙研究圖1-21C616主軸箱零件圖40零件結(jié)構(gòu)工藝性1）機(jī)器設(shè)計工藝性在機(jī)械設(shè)計中綜合考慮制造、裝配工藝、維修及成本等方面的技術(shù)，稱為機(jī)械設(shè)計工藝性。機(jī)器及其零部件的工藝性主要體現(xiàn)于結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，所以又稱為結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝性。2）零件結(jié)構(gòu)工藝性零件結(jié)構(gòu)工藝性指設(shè)計的零件是否能在現(xiàn)在的技術(shù)水平及設(shè)備條件下被經(jīng)濟(jì)、方便地制造出來，是否可能使用高效率的制造方法和充分發(fā)揮設(shè)備能力的程度。零件結(jié)構(gòu)工藝性存在于零部件生產(chǎn)和使用的全過程，包括：材料選擇、毛坯生產(chǎn)、機(jī)械加工、熱處理、機(jī)器裝配、機(jī)器使用、維護(hù)，直至報廢、回收和再利用等結(jié)構(gòu)與工藝的聯(lián)系41零件結(jié)構(gòu)工藝性1）生產(chǎn)類型

生產(chǎn)類型是影響結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝性的首要因素。常常同一種結(jié)構(gòu)，在單件小批生產(chǎn)中工藝性良好，在大批大量生產(chǎn)中未必也好，反之亦然。2）制造條件

機(jī)械零部件的結(jié)構(gòu)必須與制造廠的生產(chǎn)條件相適應(yīng)。具體生產(chǎn)條件應(yīng)包括：毛坯的生產(chǎn)能力及技術(shù)水平、機(jī)械加工設(shè)備和工藝裝備的規(guī)格及性能、熱處理設(shè)備條件與能力、技術(shù)人員和工人的技術(shù)水平以及輔助部門的制造能力和技術(shù)力量等。3）工藝技術(shù)的發(fā)展隨著生產(chǎn)不斷發(fā)展，新的加工設(shè)備和工藝方法的不斷出現(xiàn)，以往認(rèn)為工藝性不好的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在采用了先進(jìn)的制造工藝后，可能變得簡便、經(jīng)濟(jì)。影響結(jié)構(gòu)工藝性的因素42零件結(jié)構(gòu)工藝性①零部件結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)服從整機(jī)的工藝性②在滿足工作性能的前提下，零件造型應(yīng)盡量簡單，同時應(yīng)盡量減少零件的加工表面數(shù)量和加工面積；盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和外購件；增加相同形狀和相同元素（如直徑、圓角半徑、配合、螺紋、鍵、齒輪模數(shù)等）的數(shù)量。③零件設(shè)計時在保證零件使用功能和充分考慮加工可能性、方便性、精確性的前提下應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)性要求，即應(yīng)盡量降低零件的技術(shù)要求（加工精度和表面質(zhì)量），以使零件便于制造。④盡量減少零件的機(jī)械加工余量，力求實現(xiàn)少或無切屑加工，以降低零件的生產(chǎn)成本。⑤合理選擇零件材料，使其機(jī)械性能適應(yīng)零件的工作條件，且成本較低。⑥符合環(huán)境保護(hù)要求，使零件制造和使用過程中無污染、省能源，便于報廢、回收和再利用。零件結(jié)構(gòu)工藝性的基本要求43零件結(jié)構(gòu)工藝性對于零件機(jī)械加工結(jié)構(gòu)工藝性，主要從零件加工的難易性和加工成本兩方面考慮。次外零件機(jī)械加工結(jié)構(gòu)工藝性還要考慮以下要求：1）設(shè)計的結(jié)構(gòu)要有足夠的加工空間，以保證刀具能夠接近加工部位，留有必要的退刀槽和越程槽等；2）設(shè)計的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工，如應(yīng)盡量避免使鉆頭在斜面上鉆孔；3）盡量減少加工面積，如對大平面或長孔合理加設(shè)空刀等；4）從提高生產(chǎn)率的角度考慮，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)盡量使零件上相似的結(jié)構(gòu)要素（如退刀槽、鍵槽等）規(guī)格相同，并應(yīng)使類似的加工面（如凸臺面、鍵槽等）位于同一平面上或同一軸截面上，以減少換刀或安裝次數(shù)及調(diào)整時間；5）零件結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)便于加工時的安裝與夾緊。零件機(jī)械加工結(jié)構(gòu)工藝性44零件結(jié)構(gòu)工藝性45零件結(jié)構(gòu)工藝性46零件結(jié)構(gòu)工藝性47零件結(jié)構(gòu)工藝性48二、毛坯選擇1）設(shè)計圖紙規(guī)定的材料及機(jī)械性能如：2）零件的結(jié)構(gòu)形狀及外形尺寸如：3）零件制造經(jīng)濟(jì)性4）生產(chǎn)綱領(lǐng)5）現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)水平1．毛坯選擇原則2．毛坯類型確定毛坯的依據(jù)是零件在產(chǎn)品中的作用、零件本身的結(jié)構(gòu)特征與外形尺寸、零件材料工藝特性以及零件生產(chǎn)批量等。常用的毛坯種類有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件、型材等，其特點及應(yīng)用見表。49二、毛坯選擇表1-10各類毛坯的特點及其適用范圍

毛坯種類制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形狀機(jī)械性能適用生產(chǎn)類型型材型材焊接件砂型鑄造自由鍛造普通模鍛鋼模鑄造精密鍛造壓力鑄造熔模鑄造沖壓件粉末冶金件

工程塑料件

13級以下13級以下11～1510～128～118～117～108～107～9

9～11大一般大大一般較小較小小很小小很小

較小各種材料鋼

材鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼材為主鋼,鍛鋁,銅等鑄鋁為主鋼材,鍛鋁等鑄鐵,鑄鋼,青銅鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼鐵,銅,鋁基材料工程塑料小型大、中型各種尺寸各種尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型為主各種尺寸中、小尺寸

中、小尺寸簡單較復(fù)雜復(fù)雜較簡單一般較復(fù)雜較復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜較復(fù)雜復(fù)雜較好有內(nèi)應(yīng)力差好好較好較好較好較好好一般

一般各種類型單件單件小批單件小批中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量大批量中、大批量

中、大批量50二、毛坯選擇

常用的機(jī)械零件的毛坯有鑄件、鍛件、焊接件、型材、沖壓件以及粉末冶金、成型軋制件等。零件的毛坯種類有的已在圖紙上明確，如焊接件。有的隨著零件材料的選定而確定，如選用鑄鐵、鑄鋼、青銅、鑄鋁等，此時毛坯必為鑄件，且除了形狀簡單的小尺寸零件選用鑄造型材外，均選用單件造型鑄件。對于材料為結(jié)構(gòu)鋼的零件，除了重要零件如曲軸、連桿明確是鍛件外，大多數(shù)只規(guī)定了材料及其熱處理要求，這就需要工藝規(guī)程設(shè)計人員根據(jù)零件的作用、尺寸和結(jié)構(gòu)形狀來確定毛坯種類。如一般的階梯軸，若各階梯的直徑差較小，則可直接以圓棒料作毛坯；重要的軸或直徑差大的階梯軸，為了減少材料消耗和切削加工量，則宜采用鍛件毛坯。2．毛坯類型51二、毛坯選擇1）毛坯的形狀與尺寸

毛坯的形狀和尺寸主要由零件組成表面的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸及加工余量等因素確定的，并盡量與零件相接近，以達(dá)到減少機(jī)械加工的勞動量，力求達(dá)到少或無切削加工。毛坯尺寸與零件圖樣上的尺寸之差稱為毛坯余量。鑄件公稱尺寸所允許的最大尺寸和最小尺寸之差稱為鑄件尺寸公差。毛坯余量與毛坯的尺寸、部位及形狀有關(guān)。毛坯的形狀和尺寸的確定，除了將毛坯余量附在零件相應(yīng)的加工表面上之外，有時還要考慮到毛坯的制造、機(jī)械加工及熱處理等工藝因素的影響。有時為了提高生產(chǎn)率和加工過程中便于裝夾，可以將一些小零件多件合成一個毛坯，如圖3-19所示的滑鍵為鍛件，可以將若干零件先合成一件毛坯，待兩側(cè)面和平面加工后，再切割成單個零件。2）毛坯尺寸確定方法3．毛坯形狀、尺寸、精度確定52二、毛坯選擇如圖1-22所示，工藝凸臺在零件加工后一般應(yīng)切去。又如車床開合螺母外殼，它由兩個零件合成一個鑄件，待加工到一定階段后再切開，以保證加工質(zhì)量和加工方便。如圖1-23所示。圖1-22工藝凸臺圖1-23車床開合螺母外殼示意圖53二、毛坯選擇圖1-24所示的滑鍵為鍛件，可以將若干零件先合成一件毛坯，待兩側(cè)面和平面加工后，再切割成單個零件。圖1-24滑鍵零件及其毛坯54二、毛坯選擇如圖1-25所示為墊圈類零件，也應(yīng)將若干零件合成一個毛坯，毛坯可取一長管料，其內(nèi)孔直徑要小于墊圈內(nèi)徑。車削時，用卡盤夾住一端外圓，另一端用頂尖頂住，這時可車外圓、車槽，然后用卡盤夾住外圓較長的一部分用φ16mm的鉆頭鉆孔，這樣就可以分割成若干個墊圈零件。圖1-25墊圈整體毛坯及其加工示意圖55二、毛坯選擇1）內(nèi)容

毛坯形狀、尺寸及公差、分形（分模）面、澆冒口位置、拔模斜度及圓角、毛坯組織。2）毛坯圖的繪制 ①鑄造毛坯圖 ②鍛件毛坯圖 ③焊接件毛坯圖3、毛坯圖繪制56二、毛坯選擇圖1-26轉(zhuǎn)向機(jī)殼體鑄件圖57二、毛坯選擇圖1-26轉(zhuǎn)向機(jī)殼體鑄件圖58二、毛坯選擇圖1-27轉(zhuǎn)向垂臂鍛造毛坯圖59二、毛坯選擇圖1-28機(jī)架焊接結(jié)構(gòu)圖1-機(jī)架本體2-軸承3-加強(qiáng)筋4-凸臺5-機(jī)架座6-軸承7-軸承60三、定位基準(zhǔn)的選擇1）基準(zhǔn)將用來確定加工對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面稱為基準(zhǔn)。2）基準(zhǔn)分類1、基準(zhǔn)的概念基準(zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)測量基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)精基準(zhǔn)輔加基準(zhǔn)61設(shè)計基準(zhǔn)在設(shè)計圖樣上所采用的基準(zhǔn)稱為設(shè)計基準(zhǔn)。如圖1-29所示的箱體零件，頂面B的設(shè)計基準(zhǔn)為底面A（尺寸H）；孔I的設(shè)計基準(zhǔn)為底面A與角尺面C（尺寸X1、Y1）；孔Ⅱ的設(shè)計基準(zhǔn)為底面A孔I的中心（尺寸Y2、R1）；孔Ⅲ的設(shè)計基準(zhǔn)為孔I與孔Ⅱ的中心（尺寸R2、R3）。設(shè)計人員是從零件的工作性能要求出發(fā)而確定設(shè)計基準(zhǔn)的。圖1-29中孔I與孔Ⅱ、孔Ⅲ之間，孔Ⅱ與孔Ⅲ之間均有齒輪嚙合傳動關(guān)系。為保證齒側(cè)嚙合間隙量，孔Ⅱ采用了孔I中心作設(shè)計基準(zhǔn)，孔Ⅲ采用了孔I與孔Ⅱ的中心作為的設(shè)計基準(zhǔn)。圖1-29多工位加工62設(shè)計基準(zhǔn)圖1-30鉆套零件圖圖1-30a所示的鉆套軸線O-O是各外圓表面及內(nèi)孔的設(shè)計基準(zhǔn)；端面A是端面B、C的設(shè)計基準(zhǔn)；內(nèi)孔表面D的軸心線是φ40h6外圓表面的徑向跳動和端面B的端面跳動的設(shè)計基準(zhǔn)。同樣，圖1-30b中的F面是C面和E面的設(shè)計基準(zhǔn)，也是兩孔垂直度和C面平行度的設(shè)計基準(zhǔn)；A面為B面的距離尺寸及平行度設(shè)計基準(zhǔn)。63設(shè)計基準(zhǔn)[思考題]試指出圖1-31所示零件的設(shè)計基準(zhǔn)

圖1-31鉆套零件圖a）圖1-31外圓表面Ⅰ和Ⅱ的設(shè)計基準(zhǔn)為中心線，平面Ⅲ的設(shè)計基準(zhǔn)為母線C。b）圖1-31端面Ⅱ和Ⅲ的設(shè)計基準(zhǔn)為端面Ⅰ，外圓表面D2的設(shè)計基準(zhǔn)是內(nèi)孔D1。作為設(shè)計基準(zhǔn)的點、線、面在工件上有時不一定具體存在，例如表面的幾何中心、對稱線、對稱面等，而常常由某些具體表面來體現(xiàn)，這些具體表面稱為基面。64工藝基準(zhǔn)

工藝基準(zhǔn)

在工藝過程中所采用的基準(zhǔn)。又可分為：工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)。

工序基準(zhǔn)

工序基準(zhǔn)是在工序圖上用來確定本道工序所加工的表面加工后位置尺寸和位置關(guān)系的基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)

定位基準(zhǔn)是加工中用作定位的基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)可進(jìn)一步分為粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)和附加基準(zhǔn)。測量基準(zhǔn)

零件測量時所采用的基準(zhǔn)，稱為測量基準(zhǔn)。裝配基準(zhǔn)

裝配時用來確定零件或部件在機(jī)器中的相對位置所采用的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。65工序基準(zhǔn)

工序基準(zhǔn)

工序基準(zhǔn)是在工序圖上用來確定本道工序所加工的表面加工后位置尺寸和位置關(guān)系的基準(zhǔn)。圖1-32a支座零件第1工序（車削）66工序基準(zhǔn)

圖1-32b支座零件第1工序（鉆孔）67工序基準(zhǔn)

圖1-32c支座零件第3工序（鉆、锪4分布孔）68工序基準(zhǔn)

圖1-32d支座零件第4工序（磨內(nèi)孔、端面）圖1-32e支座零件第5工序（磨外圓、臺階面）69工序基準(zhǔn)①盡可能用設(shè)計基準(zhǔn)作工序基準(zhǔn)。

當(dāng)采用設(shè)計基準(zhǔn)為工序基準(zhǔn)有困難時，可另選工序基準(zhǔn)，但必須可靠地保證零件的設(shè)計尺寸和技術(shù)要求。②所選工序基準(zhǔn)應(yīng)盡可能用于工件的定位和工序尺寸的檢查。工序基準(zhǔn)的選擇應(yīng)主要考慮如下兩個方面的問題70定位基準(zhǔn)在加工時用于工件定位的基準(zhǔn)稱為定位基準(zhǔn)。又可進(jìn)一步分為：使用未經(jīng)機(jī)械加工表面作為定位基準(zhǔn)，稱為粗基準(zhǔn)。零件上根據(jù)機(jī)械加工工藝需要而專門設(shè)計的定位基準(zhǔn)。如用作軸類零件定位的頂尖孔，用作殼體類零件定位的工藝孔或工藝凸臺（圖1-33）等。粗基準(zhǔn)使用經(jīng)過機(jī)械加工表面作為定位基準(zhǔn)，稱為精基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)附加基準(zhǔn)71定位基準(zhǔn)

工藝凸臺A向A圖1-33小刀架上的工藝凸臺72三、定位基準(zhǔn)的選擇2、粗基準(zhǔn)選擇◆保證相互位置要求原則——如果首先要求保證工件上加工面與不加工面的相互位置要求，則應(yīng)以不加工面作為粗基準(zhǔn)。

★保證不加工表面與加工表面相互位置關(guān)系；

★多個情況下，選位置精度較高者

★被加工零件上如有不加工表面應(yīng)選不加工面作粗基準(zhǔn)，這樣可以保證不加工表面相對于加工表面具有較為精確的相對位置◆余量均勻分配原則——如果首先要求保證工件某重要表面加工余量均勻時，應(yīng)選擇該表面的毛坯面作為粗基準(zhǔn)。

★余量足夠

★重要表面余量均勻

★總金屬切除量少

73粗基準(zhǔn)選擇

a）b）c）圖1-34粗基準(zhǔn)選擇比較如圖1-34a加工時，若以不加工外圓表面1作粗基準(zhǔn)定位（如用三爪卡盤夾外圓），則加工后內(nèi)孔2與外圓1同軸，可以保證零件壁厚均勻，但加工面（內(nèi)孔）2加工余量不均勻，見圖1-34b。若以零件毛坯孔3作粗基準(zhǔn)定位（如用四爪卡盤夾外圓1，以毛坯孔3直接找正），則加工面（內(nèi)孔）2與毛坯孔3同軸，可以保證加工余量均勻，但加工面（內(nèi)孔）2與不加工面外圓1不同軸，即壁厚不均勻，見圖1-34c。74粗基準(zhǔn)選擇

圖1-35床身粗基準(zhǔn)選擇比較工序1工序1工序2（a）工序2（b）flash再如車床床身加工，導(dǎo)軌面是床身的重要表面，不但精度要求高，而且要求材料的組織致密，金相組織均勻。為此在鑄造時，置導(dǎo)軌面于下方，并采取激冷措施。這時若以導(dǎo)軌面為粗基準(zhǔn)加工底面，再以底面為基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面，即可保證其余量均勻（見圖1-35a），否則若以底面為粗基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面（見圖1-35b）就無法滿足這一要求。75粗基準(zhǔn)選擇[思考題1-2]圖5-3所示柱塞桿零件，如何選擇其粗基準(zhǔn)？（提示：φA部分余量較φB部分大）

思考題1-2答案：根據(jù)粗基準(zhǔn)選擇第2條原則，加工時為保證有足夠的余量，應(yīng)選φB作為粗基準(zhǔn)。圖1-36柱塞桿零件粗基準(zhǔn)的選擇76三、定位基準(zhǔn)的選擇1、粗基準(zhǔn)選擇◆便于工件裝夾原則——要求選用的粗基準(zhǔn)面盡可能平整、光潔，且有足夠大的尺寸，不允許有鍛造飛邊、鑄造澆、冒口或其它缺陷。也不宜選用鑄造分型面作粗基準(zhǔn)?！舸只鶞?zhǔn)一般不得重復(fù)使用原則——因為粗基準(zhǔn)本身是毛坯表面，精度和粗糙度均較差，如果在兩次裝卡中重復(fù)使用同一粗基準(zhǔn)，就會造成兩次加工出的表面之間出現(xiàn)較大的位置誤差。77粗基準(zhǔn)選擇

a)b)

圖1-37粗基準(zhǔn)重復(fù)使用錯誤示例及改進(jìn)圖1-37a所示零件，如第一道工序以不加工外圓表面1定位，加工內(nèi)孔2，若第二道工序仍以外圓表面定位加工均布孔4（見圖1-37a），則孔4將與孔2產(chǎn)生較大的同軸度誤差。正確的工藝方案應(yīng)以已加工過的內(nèi)孔2定位加工均布孔4（如圖1-37b所示）78三、定位基準(zhǔn)的選擇3、精基準(zhǔn)選擇◆三個問題（須同時考慮）——

★能經(jīng)濟(jì)合理地達(dá)到零件的加工要求

★其加工的粗基面如何選擇

★采用第二精基面滿足特殊的加工要求◆二條要求——

★各加工表面有足夠的加工余量（至少不留黑癍）

★定位基準(zhǔn)有足夠的接觸面積和分布面積◆一關(guān)鍵——減少誤差

◆四項原則——

★基準(zhǔn)重合原則

★基準(zhǔn)統(tǒng)一原則

★自為基準(zhǔn)原則★互為基準(zhǔn)原則79精基準(zhǔn)選擇原則1）基準(zhǔn)重合原則◆應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，即謂"基準(zhǔn)重合"原則?！@樣可避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的定位誤差。在對加工面位置尺寸和位置關(guān)系有決定性影響的工序中，特別是當(dāng)位置公差要求較嚴(yán)時，一般不應(yīng)違反這一原則。否則，將由于存在基準(zhǔn)不重合誤差，而增大加工難度。 ☆定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn) ☆特別在最終工序 ☆目的避免基準(zhǔn)不重合誤差80粗基準(zhǔn)選擇

圖5-5所示活塞零件，設(shè)計要求活塞銷孔與頂面距離C1，公差一般為0.1～0.2mm。若加工銷孔時以止口面（一大平面加一短圓柱面）定位，直接保證的尺寸是C2。此時，為了使尺寸C1達(dá)到規(guī)定的精度，必須同時嚴(yán)格控制尺寸C和C2（尺寸C1、C2和C構(gòu)成一個尺寸鏈，其中C1是封閉環(huán)，尺寸C和C2公差之和應(yīng)小于或等于尺寸C1的公差）。而這兩個尺寸從功能要求出發(fā)，均不需嚴(yán)格控制，且在加工頂面時（通常采用車削方法），尺寸C也確實較難控制。因此在大批量生產(chǎn)中，常以頂面定位加工銷孔，以使尺寸C1容易保證。圖1-38活塞零件簡圖81精基準(zhǔn)選擇原則2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則◆當(dāng)工件以某一表面作精基準(zhǔn)定位，可以方便地加工大多數(shù)（或全部）其余表面時，應(yīng)盡早地將這個基準(zhǔn)面加工出來，并達(dá)到一定精度，以后大多數(shù)（或全部）工序均以它為精基準(zhǔn)進(jìn)行加工——

★這樣有利于保證各加工表面之間的位置精度；

★可以簡化夾具設(shè)計，減少工件搬動和翻轉(zhuǎn)次數(shù)。

★注意：采用統(tǒng)一基準(zhǔn)原則常常會帶來基準(zhǔn)不重合問題。此時，需針對具體問題進(jìn)行具體分析，根據(jù)實際情況選擇精基準(zhǔn)。 ☆大部分表面采用同一組精基面加工 ☆簡化工藝規(guī)程和夾具設(shè)計 ☆減少基準(zhǔn)變換所帶來的基準(zhǔn)更換誤差82精基準(zhǔn)選擇

圖1-39所示為某廠批量生產(chǎn)的X62W銑床立柱簡圖，該零件選擇立導(dǎo)軌A、C面為統(tǒng)一精基準(zhǔn)。在最初的工序中，首先將立導(dǎo)軌加工好，以后的各工序均以此為精基準(zhǔn)定位，依次加工出底面1、懸梁導(dǎo)軌2、側(cè)面4以及孔系3（軸孔Ⅰ～Ⅴ），以保證軸孔Ⅴ（主軸孔）、懸梁導(dǎo)軌及底面與立導(dǎo)軌的垂直度；側(cè)面與Ⅲ軸孔的平度以及軸孔Ⅰ～Ⅴ間的中心距和平行度。圖1-39銑床立柱簡圖83精基準(zhǔn)選擇

圖1-40所示大批量生產(chǎn)條件下加工床頭箱體的工藝路線，采用頂面和頂面上兩工藝孔做統(tǒng)一精基準(zhǔn)。圖1-40主軸箱零件精基準(zhǔn)選擇flash84精基準(zhǔn)選擇

圖1-42以頂面和兩銷孔定位鏜孔支架圖1-41置于箱體中部的吊架支承吊架85精基準(zhǔn)選擇

在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的統(tǒng)一基準(zhǔn)形式有：

1）軸類零件常使用兩頂尖孔作統(tǒng)一基準(zhǔn)；

2）箱體類零件常使用一面兩孔（一個較大的平面和兩個距離較遠(yuǎn)的銷孔）作統(tǒng)一基準(zhǔn)；

3）盤套類零件常使用止口面（一端面和一短圓孔）作統(tǒng)一基準(zhǔn)；

4）套類零件用一長孔和一止推面作統(tǒng)一基準(zhǔn)。需要指出，采用統(tǒng)一基準(zhǔn)原則常常會帶來基準(zhǔn)不重合問題。此時，需針對具體問題進(jìn)行具體分析，根據(jù)實際情況選擇精基準(zhǔn)。例如圖1-38所示活塞零件，采用止口面作統(tǒng)一精基準(zhǔn)，而銷孔加工工序中，為保證尺寸C1，采用頂面作精基準(zhǔn)。86精基準(zhǔn)選擇原則3）互為基準(zhǔn)原則——對某些位置精度要求高的表面，可以采用互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工的方法來保證其位置精度。軸徑軸徑錐孔圖1-43主軸零件精基準(zhǔn)選擇【例】主軸零件精基準(zhǔn)選擇（圖1-43）如臥式銑床主軸（圖1-43），前端7:24錐孔對支承軸徑的同軸度要求很高，為保證這一要求，采用互為基準(zhǔn)的原則進(jìn)行加工，有關(guān)的工藝過程如下：先以精車后的前后支撐軸頸為基準(zhǔn)粗、精車錐孔（通孔已鉆出）及后端φ38H9錐孔(錐度為1:5）作輔助基準(zhǔn)；分別以7:24錐孔和φ38H9錐孔定位裝前、后堵，粗、精磨支承軸頸及各外圓面；再以支承軸頸為基準(zhǔn)粗、精磨7:24錐孔。通過這樣互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工，確保兩者的同軸度誤差滿足設(shè)計要求。87精基準(zhǔn)選擇原則4）自為基準(zhǔn)原則【例】床身導(dǎo)軌面磨削加工（圖1-44）◆對一些精度要求很高的表面，在精密加工時，為了保證加工精度，要求加工余量小而且均勻，這時可以已經(jīng)精加工過的表面自身作為定位基準(zhǔn)，這就是"自為基準(zhǔn)"的原則。

如圖1-44所示的床身導(dǎo)軌，在磨削前通過精刨或精銑已達(dá)到一定精度，磨削時希望余量小而均勻，安裝時可以導(dǎo)軌面自身為定位基準(zhǔn)，通過調(diào)整工件下面的四個楔鐵，用千分表找正導(dǎo)軌面定位。圖1-44導(dǎo)軌磨削基準(zhǔn)選擇flash88精基準(zhǔn)選擇原則圖1-46浮動鏜刀塊1—工件2—鏜刀塊3—鏜桿◆便于裝夾原則——所選擇的精基準(zhǔn)，應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確、可靠，并盡可能使夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。圖1-45外圓研磨示意圖【例】鉸孔、拉孔、研磨（圖1-45）【例】浮動鏜刀塊鏜孔（圖1-46）89精基準(zhǔn)選擇原則圖1-47搖桿零件圖φ40φ12H7鑄造圓角R3其余倒角1×45°60±0.059.5φ20H71.63.23.23.21.64018M83.2R12710±0.1ABDC1545【思考題1-3】選擇圖1-47所示搖桿零件的定位基準(zhǔn)。零件材料為HT200，毛坯為鑄件，生產(chǎn)批量：5000件。1.精基準(zhǔn)的選擇：該零件的設(shè)計基準(zhǔn)是φ20H7孔及端面A。根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，應(yīng)選φ20H7孔及端面A作定位精基準(zhǔn)。從統(tǒng)一基準(zhǔn)的原則出發(fā)，以φ20H7孔及端面A定位可以方便地加工其他表面，也應(yīng)選φ20H7孔及端面A作統(tǒng)一精基準(zhǔn)。在本例中基準(zhǔn)重合與統(tǒng)一基準(zhǔn)原則相一致。2.粗基準(zhǔn)的選擇：本例中零件毛坯為一般鑄件，φ20H7孔及φ12H7孔及φ12H7孔均較小，一般不鑄出，故不存在重要加工面加工余量均勻問題，此時應(yīng)著重考慮加工面與不加工面的位置要求。本例中φ20H7孔要求與φ40外圓同軸，因此在加工φ20H7孔時，應(yīng)以φ40外圓作粗基準(zhǔn)。90三、定位基準(zhǔn)的選擇4、附加基準(zhǔn)的選擇◆1） 工藝上要求

◆2）

尋求統(tǒng)一基準(zhǔn)面使定位方便◆3） 尋求合理定位面如用作軸類零件定位的頂尖孔，用作殼體類零件定位的工藝孔或工藝凸臺（圖1-33）等。工藝凸臺A向A圖1-33小刀架上的工藝凸臺91第一章工藝規(guī)程設(shè)計ProcessPlanning第三節(jié)

工藝路線的擬定DeterminetheMachiningRoute機(jī)械制造工藝學(xué)92一、加工方法的選擇圖1-48加工誤差與成本關(guān)系CΔ0AB經(jīng)濟(jì)精度隨年代增長和技術(shù)進(jìn)步而不斷提高（圖1-49）在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和工藝裝備，使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級工人，不延長加工時間），一種加工方法所能保證的加工精度和表面粗糙度（圖1-48AB段）1、加工經(jīng)濟(jì)精度加工誤差（μm）196010-110-210-319202000102101100年代圖1-49加工精度與年代的關(guān)系一般加工精密加工超精密加工93一、加工方法的選擇根據(jù)零件制造工藝過程中原有物料與加工后物料在重量（或質(zhì)量）上有無變化及變化的方向（增大或減少），可將零件制造工藝方法分為三類：材料成形法，材料去除法和材料累加法。2、零件制造工藝方法材料成形法特點是進(jìn)入工藝過程的物料，其初始重量等于（或近似等于）加工后的最終重量。常用的材料成形法有鑄造、鍛壓、沖壓、粉末冶金、注塑成形等。材料去除法特點是零件的最終幾何形狀局限在毛坯的初始幾何形狀范圍內(nèi)，零件形狀的改變是通過去除一部分材料，減少一部分重量來實現(xiàn)的。材料累加法傳統(tǒng)的累加方法主要是焊接、粘接或鉚接，通過這些不可拆卸的連接方法使物料結(jié)合成一個整體，形成零件。近幾年才發(fā)展起來的快速原型制造技術(shù)（RPM），是材料累加法的新發(fā)展。94

快速原型方法

快速原型制造技術(shù)（RPM）

◆快速原型制造（RapidPhotographManufacturing—RPM），又稱“快速成形技術(shù)”（RapidPhotograph—RP）或“分層制造”（LayerManufacturing—LM），是20世紀(jì)80年代后期迅速發(fā)展起來的一種新型制造技術(shù)。◆它將計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）、計算機(jī)輔助制造（CAM）、計算機(jī)數(shù)控（CNC）、精密伺服驅(qū)動、新材料等先進(jìn)技術(shù)集于一體，依據(jù)計算機(jī)上構(gòu)成的產(chǎn)品三維設(shè)計模型，對其進(jìn)行分層切片，得到各層截面的輪廓?！舭凑者@些輪廓，激光束選擇性地切割一層層的箔材（或固化一層層的液態(tài)樹脂，或燒結(jié)一層層的粉末材料），或噴射源選擇性地噴射一層層的粘結(jié)劑或熱熔材料等，形成一個個薄層，并逐步迭加成三維實體（見圖2-1）。95材料成形方法圖1-50快速成型過程噴粘結(jié)劑噴熱熔材料三維產(chǎn)品（樣品/模具）表面處理構(gòu)造三維模型模型近似處理切片處理激光噴射源固化樹脂切割箔材燒結(jié)粉末96材料成形方法a）b）圖1-51傳統(tǒng)加工與快速成型比較模具模具設(shè)計鑄造焊接鍛壓毛坯（大于工件）半成品半成品工件去除加工設(shè)計模具樣品快速成形97材料成形方法圖1-52快速成型機(jī)床及快速成型件98零件表面形成方法軌跡法成形法相切法展成法flashflashflashflasha）軌跡法b）成形法c）相切法d）展成法圖1-53零件表面成形方法99主運動

指直接切除工件上的余量形成加工表面的運動。主運動的速度即切削速度，用v（m/s）表示。◆主運動和進(jìn)給運動是實現(xiàn)切削加工的基本運動，可以由刀具來完成，也可以由工件來完成；可以是直線運動（用T

表示），也可以是回轉(zhuǎn)運動（用

R

表示）。正是由于上述不同運動形式和不同運動執(zhí)行元件的多種組合，產(chǎn)生了不同的加工方法。進(jìn)給運動

指為不斷把余量投入切削的運動。進(jìn)給運動的速度用進(jìn)給量（f—mm/r）或進(jìn)給速度（vf—mm/min）表示。定位和調(diào)整運動

使工件或刀具進(jìn)入正確加工位置的運動。如調(diào)整切削深度，工件分度等。切削加工的成形運動100三、傳統(tǒng)加工方法外圓表面加工

外圓表面加工方法有車削、成形車削、旋轉(zhuǎn)拉削、研磨、銑削外圓、成形外圓磨（橫磨）、普通外圓磨、無心磨、車銑加工、滾壓加工。內(nèi)圓表面加工內(nèi)圓表面加工方法有鉆孔、擴(kuò)、鉸孔、拉孔、擠孔、磨孔。平面加工平面加工方法包括刨平面、插削、銑平面、磨削平面、車（鏜）平面、拉平面。螺紋加工螺紋加工方法包括車螺紋、攻螺紋和套螺紋、盤形銑刀銑螺紋、梳形銑刀銑螺紋、旋風(fēng)銑螺紋、磨螺紋、滾壓螺紋。齒形加工漸開線齒形常用的加工方法有兩大類，即成形法和展成法。包括銑齒成形磨齒滾齒剃齒插齒展成法磨齒。101

外圓磨無心磨車銑加工滾壓加工銑削成形磨（橫磨）主運動進(jìn)給運動表1-11外圓表面加工方法刀具T/RT主運動進(jìn)給運動工件表面成形原理圖RRRRRTRRT/R車削成形車削拉削研磨典型表面加工方法1）車削外圓表面加工中，車削應(yīng)用最為廣泛。通常，工件通過夾具安裝在車床主軸上，并與車床主軸一起回轉(zhuǎn)，形成主運動。刀具安裝在刀架上，與縱溜板一起作平行于主軸回轉(zhuǎn)軸線的直線進(jìn)給運動，形成圓柱面；或作與主軸回轉(zhuǎn)軸線成一定角度的的直線進(jìn)給運動，形成圓錐面；或沿靠模曲線運動，形成回轉(zhuǎn)曲面。2）成形車削用成形車刀車削外圓通常采用徑向進(jìn)給方式，少數(shù)也有采用切向進(jìn)給方式的。成形車削多用于自動車床上的小件加工。3）旋轉(zhuǎn)拉削工件旋轉(zhuǎn)，拉刀沿切向作直線進(jìn)給運動，完成外圓加工。旋轉(zhuǎn)拉削是一種高生產(chǎn)率的加工方式，適用于大批量生產(chǎn)。4）研磨工件回轉(zhuǎn)，研具沿工件軸向作往復(fù)直線進(jìn)給運動。研磨屬零件表面光整加工，材料去除量很小。5）銑削外圓刀具與工件均作回轉(zhuǎn)運動（刀具運動為主運動，工件運動為進(jìn)給運動），可用于加工長度較短、具有不完整圓柱形的表面。6）成形外圓磨（橫磨）運動形式與銑削外圓相同，多用于長度較短或不完整圓柱形表面的精加工。7）普通外圓磨砂輪回轉(zhuǎn)運動為主運動，工件進(jìn)給運動包括轉(zhuǎn)動和移動。多用于黑色金屬、特別是淬硬鋼外圓表面的精加工。8）無心磨工件放在砂輪和導(dǎo)輪之間，砂輪高速回轉(zhuǎn)進(jìn)行磨削，導(dǎo)輪低速回轉(zhuǎn)，帶動工件旋轉(zhuǎn)并作軸向移動，實現(xiàn)進(jìn)給運動。無心磨生產(chǎn)率高，適用于大批量生產(chǎn)。9）車銑加工這是一種新的加工方法。加工偏心零件外圓表面時，由于零件不能高速旋轉(zhuǎn)，采用車削方法無法充分發(fā)揮刀具的潛力。此時若采用端銑刀銑外圓，不僅可以獲得高的切削效率，且可保證可靠的斷屑。車銑時，端銑刀與工件互相垂直布置。10）滾壓加工通過自由旋轉(zhuǎn)的磙子對工件表面均勻施加壓力，使被滾壓表面得到強(qiáng)化，并形成表面殘余壓應(yīng)力，表面粗糙度也得到減小。滾壓加工還常用來成形表面花紋102表1-12內(nèi)圓表面加工方法表面成形原理圖鉆擴(kuò)鉸鏜拉擠行星式內(nèi)圓磨主運動進(jìn)給運動刀具主運動進(jìn)給運動工件RRTRRT/RTRTRTTRTT內(nèi)圓磨無心磨典型表面加工方法1）鉆孔通常用于在實心材料上加工直徑φ0.5～50mm的孔。鉆孔加工有不同的運動形式：在鉆床或鏜床上加工，主運動和進(jìn)給運動均由刀具完成；在車床上鉆孔，主運動由工件完成，進(jìn)給運動由刀具完成；在組合機(jī)床上加工時，刀具完成主運動，進(jìn)給運動或由工件完成，或由刀具完成。鉆孔刀具有麻花鉆、扁鉆、深孔鉆及中心鉆等。2）擴(kuò)、鉸孔擴(kuò)、鉸孔是孔加工的中間或終結(jié)工序，其成形運動與鉆孔相似。3）鏜孔一般刀具的回轉(zhuǎn)運動為主運動，刀具或工件的作直線進(jìn)給運動。鏜孔加工可在鏜床上進(jìn)行，也可在車床、銑床、組合機(jī)床或加工中心上進(jìn)行。4）拉孔利用多刃刀具，通過刀具相對于工件的直線運動完成加工工作。可以拉圓柱孔、花鍵孔、成形孔等，是一種高生產(chǎn)率的加工方法，多用于大批量生產(chǎn)。5）擠孔可以用擠刀擠孔，也可以用鋼球擠孔。擠孔在獲得尺寸精度的同時，可使孔壁硬化，使被加工孔表面粗糙度降低。6）磨孔是高精度、淬硬內(nèi)孔的主要加工方法，其基本加工方式有內(nèi)圓磨削、無心磨削和行星磨削。103主運動進(jìn)給運動表1-13平面加工方法刀具主運動進(jìn)給運動工件表面成形原理圖RTRTTT刨插周銑端銑平磨端面平磨車?yán)璗典型表面加工方法1）刨平面對于牛頭刨床，刨刀的直線運動為主運動，進(jìn)給運動通常由工件完成；對于龍門刨床，工件的直線往復(fù)運動為主運動，進(jìn)給運動通常由刀具完成。目前，牛頭刨床已逐漸被各種銑床所代替，但龍門刨床仍廣泛用于大件的平面加工。寬刃精刨工藝在一定條件下可代替磨削或刮研工作。2）插削是內(nèi)孔鍵槽的常用加工方法，其主運動通常為插刀的直線運動。3）銑平面有周銑和端銑兩種形式。端銑刀由于刀盤轉(zhuǎn)速高，刀桿剛性好，可進(jìn)行高速銑削和強(qiáng)力銑削。4）磨削平面也可以分圓周磨和端面磨兩大類。圓周磨由于砂輪與工件接觸面積小，磨削區(qū)散熱排屑條件好，加工精度較高；端面磨允許采用較大的磨削用量，可獲得高的加工效率，但加工精度不如圓周磨。平面磨削一般作為精加工工序，安排在粗加工之后進(jìn)行。5）車（鏜）平面在車床上車平面時，工件的回轉(zhuǎn)運動是主運動，刀具作垂直于主軸回轉(zhuǎn)軸線的進(jìn)給運動。鏜平面時，主運動和進(jìn)給運動均由刀具來完成。6）拉平面平面拉刀相對于工件作直線運動，實現(xiàn)拉削加工。平面拉削是一種高精度和高效率的加工方法，適用于大批量生產(chǎn)。104典型表面加工方法車螺紋板牙主運動進(jìn)給運動表1-14螺紋加工方法刀具主運動進(jìn)給運動工件表面成形原理圖RTRRTTR滾壓絲錐銑螺紋梳形銑刀旋風(fēng)銑磨螺紋RR1）車螺紋螺紋車刀結(jié)構(gòu)簡單，通用性好，可用于加工各種尺寸、形狀和精度的內(nèi)外螺紋。但加工效率較低，多用于單件小批生產(chǎn)。2）攻螺紋和套螺紋用絲錐攻螺紋和用板牙套螺紋常用于加工精度要求不高的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)、外螺紋。3）盤形銑刀銑螺紋主要用于加工大螺距的梯形螺紋及蝸桿。4）梳形銑刀銑螺紋梳形螺紋銑刀相當(dāng)于若干把盤形銑刀的組合，一般在專用的螺紋銑床上加工短而螺距不大的內(nèi)、外螺紋。5）旋風(fēng)銑螺紋利用裝在特殊旋轉(zhuǎn)刀盤上的硬質(zhì)合金刀頭進(jìn)行內(nèi)、外螺紋的高速銑削，是一種高效率的加工方法。6）磨螺紋是一種高精度的螺紋加工方法，主要用于加工外螺紋。7）滾壓螺紋是一種高效率的螺紋加工方法。它利用壓力加工方法使金屬材料產(chǎn)生塑性變形以形成螺紋，所用工具有滾絲輪和搓絲板。105典型表面加工方法主運動進(jìn)給運動表1-15齒形加工方法刀具主運動進(jìn)給運動工件表面成形原理圖RTRTTR/TRRR/T銑齒指狀銑刀銑齒成形磨齒滾齒剃齒插齒蝸桿砂輪磨齒碟形砂輪磨齒錐形砂輪磨齒1）銑齒采用盤形模數(shù)銑刀或指狀銑刀銑齒屬于成形法加工，銑刀刀齒截面形狀與齒輪齒間形狀相對應(yīng)。此種方法加工效率和加工精度均較低，僅適用于單件小批生產(chǎn)。2）成形磨齒也屬于成形法加工，因砂輪不易修整，使用較少。3）滾齒屬于展成法加工，其工作原理相當(dāng)于一對螺旋齒輪嚙合。齒輪滾刀的原型是一個螺旋角很大的螺旋齒輪，因齒數(shù)很少（通常齒數(shù)z=1），牙齒很長，繞在軸上形成一個螺旋升角很小的蝸桿，再經(jīng)過開槽和鏟齒，便成為了具有切削刃和后角的滾刀。4）剃齒在大批量生產(chǎn)中剃齒是非淬硬齒面常用的精加工方法。其工作原理是利用剃齒刀與被加工齒輪作自由嚙合運動，借助于兩者之間的相對滑移，從齒面上剃下很細(xì)的切屑，以提高齒面的精度。剃齒還可形成鼓形齒，用以改善齒面接觸區(qū)位置。5）插齒插齒是除滾齒以外常用的一種利用展成法的切齒工藝。插齒時，插齒刀與工件相當(dāng)于一對圓柱齒輪的嚙合。插齒刀的往復(fù)運動是插齒的主運動，而插齒刀與工件按一定比例關(guān)系所作的圓周運動是插齒的進(jìn)給運動。6）展成法磨齒展成法磨齒的切削運動與滾齒相似，是一種齒形精加工方法，特別是對于淬硬齒輪，往往是唯一的精加工方法。展成法磨齒可以采用蝸桿砂輪磨削，也可以采用錐形砂輪或碟形砂輪磨削。106

非傳統(tǒng)加工又稱特種加工，通常被理解為別于傳統(tǒng)切削與磨削加工方法的總稱。非傳統(tǒng)加工方法產(chǎn)生于二次大戰(zhàn)后。兩方面問題傳統(tǒng)機(jī)械加工方法難于解決：

1）難加工材料的加工問題。宇航工業(yè)等對材料高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、耐高溫、耐高壓、耐低溫等的要求，使新材料不斷涌現(xiàn)。

2）復(fù)雜形面、薄壁、小孔、窄縫等特殊工件加工問題。為解決上面兩方面問題，出現(xiàn)了非傳統(tǒng)加工方法。

非傳統(tǒng)加工方法將電、磁、聲、光等物理量及化學(xué)能量或其組合直接施加在工件被加工的部位上，從而使材料被去除、累加、變形或改變性能等。四、特種加工技術(shù)107四、特種加工技術(shù)非傳統(tǒng)加工方法主要不是依靠機(jī)械能，而是用其它能量（如電能、光能、聲能、熱能、化學(xué)能等）去除材料。非傳統(tǒng)加工方法由于工具不受顯著切削力的作用，對工具和工件的強(qiáng)度、硬度和剛度均沒有嚴(yán)格要求。一般不會產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。且工件加工部位變形小，發(fā)熱少，或發(fā)熱僅局限于工件表層加工部位很小區(qū)域內(nèi)，工件熱變形小，加工應(yīng)力也小，易于獲得好的加工質(zhì)量。加工中能量易于轉(zhuǎn)換和控制，有利于保證加工精度和提高加工效率。非傳統(tǒng)加工方法的材料去除速度，一般低于常規(guī)加工方法，這也是目前常規(guī)加工方法仍占主導(dǎo)地位的主要原因。非傳統(tǒng)加工方法特點108四、特種加工技術(shù)

機(jī)械過程利用機(jī)械力，使材料產(chǎn)生剪切、斷裂，以去除材料。如超聲波加工、水噴射加工、磨料流加工等。非傳統(tǒng)加工方法分類（按加工機(jī)理和采用的能源劃分）

熱學(xué)過程通過電、光、化學(xué)能等產(chǎn)生瞬時高溫，熔化并去除材料，如電火花加工、高能束加工、熱力去毛刺等。

電化學(xué)過程利用電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能對材料進(jìn)行加工，如電解加工、電鑄加工（金屬離子沉積）等。

化學(xué)過程利用化學(xué)溶劑對材料的腐蝕、溶解，去除材料，如化學(xué)蝕刻、化學(xué)銑削等。109四、特種加工技術(shù)

復(fù)合過程利用機(jī)械、熱、化學(xué)、電化學(xué)的復(fù)合作用，去除材料。常見的復(fù)合形式有：◎機(jī)械化學(xué)復(fù)合——如機(jī)械化學(xué)拋光、電解磨削、電鍍珩磨等。◎機(jī)械熱能復(fù)合——如加熱切削、低溫切削等?！驘崮芑瘜W(xué)能復(fù)合——如電解電火花加工等?！蚱渌鼜?fù)合過程——如超聲切削、超聲電解磨削、磁力拋光（圖7-61）等。工件（陶瓷滾柱）磁性材料磁極振動運動圖1-54磁力拋光示意圖NS110四、特種加工技術(shù)拓寬現(xiàn)有非傳統(tǒng)加工方法的應(yīng)用領(lǐng)域。探索新的加工方法，研究和開發(fā)新的元器件。優(yōu)化工藝參數(shù)，完善現(xiàn)有的加工工藝。向微型化、精密化發(fā)展。采用數(shù)控、自適應(yīng)控制、CAD/CAM、專家系統(tǒng)等技術(shù)，提高加工過程自動化、柔性化程度。發(fā)展趨勢圖1-55EI收錄文章數(shù)比較70年代80年代90年代20841104232142244424214441321252353316激光加工電火花加工超聲加工電化學(xué)加工★

圖7-62反映了學(xué)術(shù)界和工程界對幾種非傳統(tǒng)加工方法的關(guān)注程度。1114特種加工技術(shù)圖1-56非傳統(tǒng)加工方法構(gòu)成圖112電火花加工電火花加工又稱電腐蝕加工，包括使用模具電極的型腔加工和使用電極絲的線切割加工。有電火花成形加工、電火花穿孔加工、電火花線切割電解加工電解加工又稱電化學(xué)加工，電解加工廣泛應(yīng)用于模具的型腔加工，槍炮的膛線加工，發(fā)電機(jī)的葉片加工，花鍵孔、內(nèi)齒輪、深孔加工，以及電解拋光、倒棱、去毛刺等。高能束加工高能束加工是指用激光、電子束、離子束等具有很高能量密度的射流進(jìn)行加工的一種方法，包括激光加工、電子束加工、離子束加工超聲波加工超聲波發(fā)生器將工頻交流電能，轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，通過換能器將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C(jī)械振動。利用工具端面的超聲振動，使工作液中的懸浮磨粒對工件表面產(chǎn)生撞擊拋磨，實現(xiàn)加工。四、特種加工技術(shù)113電火花加工工作原理：利用工具電極與工件電極之間脈沖性火花放電，產(chǎn)生瞬時高溫，工件材料被熔化和氣化。同時，該處絕緣液體也被局部加熱，急速氣化，體積發(fā)生膨脹，隨之產(chǎn)生很高的壓力。在這種高壓作用下，已經(jīng)熔化、氣化的材料就從工件的表面迅速被除去（圖7-63）。

◆

4個階段：1）介質(zhì)電離、擊穿，形成放電通道；2）火花放電產(chǎn)生熔化、氣化、熱膨脹；3）拋出蝕除物；4）間隙介質(zhì)消電離（恢復(fù)絕緣狀態(tài)）。

電火花加工圖1-57電火花加工原理圖進(jìn)給系統(tǒng)放電間隙工具電極工件電極直流脈沖電源工作液Real114圖1-58電火花加工機(jī)床電火花加工115電火花加工電極材料——要求導(dǎo)電，損耗小，易加工；常用材料：紫銅、石墨、鑄鐵、鋼、黃銅等，其中石墨最常用。工作液——主要功能壓縮放電通道區(qū)域，提高放電能量密度，加速蝕物排出；常用工作液有煤油、機(jī)油、去離子水、乳化液等。放電間隙——合理的間隙是保證火花放電的必要條件。為保持適當(dāng)?shù)姆烹婇g隙，在加工過程中，需采用自動調(diào)節(jié)器控制機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)，并帶動工具電極緩慢向工件進(jìn)給。工作要素脈沖寬度與間隔——影響加工速度、表面粗糙度、電極消耗和表面組織等。脈沖頻率高、持續(xù)時間短，則每個脈沖去除金屬量少，表面粗糙度值小，但加工速度低。通常放電持續(xù)時間在2μs至2ms范圍內(nèi)，各個脈沖的能量2mJ到20J（電流為400A時）之間。116電火花加工電火花線切割加工：用連續(xù)移動的鉬絲（或銅絲）作工具陰極，工件為陽極。機(jī)床工作臺帶動工件在水平面內(nèi)作兩個方向移動，可切割出二維圖形（圖1-59）。同時，絲架可作小角度擺動，可切割出斜面。電火花加工類型圖1-59電火花線切割原理圖XY儲絲筒導(dǎo)輪電極絲工件Real電火花成形加工：主要指孔加工，型腔加工等RealReal117電火花加工電火花線切割機(jī)床圖1-60電火花線切割加工加工過程顯示118電火花加工不受加工材料硬度限制，可加工任何硬、脆、韌、軟的導(dǎo)電材料。加工時無顯著切削力，發(fā)熱小，適于加工小孔、薄壁、窄槽、形面、型腔及曲線孔等，且加工質(zhì)量較好。脈沖參數(shù)調(diào)整方便，可一次裝夾完成粗、精加工。易于實現(xiàn)數(shù)控加工。電火花加工特點電火花加工應(yīng)用電火花成形加工：電火花打孔常用于加工冷沖模、拉絲模、噴嘴、噴絲孔等。型腔加工包括鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模等型腔加工，以及葉輪、葉片等曲面加工。電火花線切割：廣泛用于加工各種硬質(zhì)合金和淬硬鋼的沖模、樣板、各種形狀復(fù)雜的板類零件、窄縫、柵網(wǎng)等。119電解加工工作原理：工件接陽極，工具（銅或不銹鋼）接陰極，兩極間加直流電壓6～24V，極間保持0.1～1mm間隙。在間隙處通以6～60m/S高速流動電解液，形成極間導(dǎo)電通路，工件表面材料不斷溶解，溶解物及時被電解液沖走。工具陰極不斷進(jìn)給，保持極間間隙。

圖1-61電解加工原理圖電解液直流電源泵工件陽極陰極進(jìn)給工具陰極電解加工120

不受材料硬度的限制，能加工任何高硬度、高韌性的導(dǎo)電材料，并能以簡單的進(jìn)給運動一次加工出形狀復(fù)雜的形面和型腔。

加工形面、型腔生產(chǎn)率高（與電火花加工比高5～10倍）。采用振動進(jìn)給和脈沖電流等新技術(shù)，可進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和加工精度。陰極在加工中損耗小。加工表面質(zhì)量好，無毛刺、殘余應(yīng)力和變形層。設(shè)備投資大，有污染，需防護(hù)。模具型腔、槍炮膛線、發(fā)電機(jī)葉片、花鍵孔、內(nèi)齒輪、小而深的孔加工，電解拋光、倒棱、去毛刺等。電解加工特點電解加工應(yīng)用電解加工121工件與磨輪保持一定接觸壓力，突出的磨料使磨輪導(dǎo)電基體與工件之間形成一定間隙。電解液從中流過時，工件產(chǎn)生陽極溶解，表面生成一層氧化膜，其硬度遠(yuǎn)比金屬本身低，易被刮除，露出新金屬表面，繼續(xù)進(jìn)行電解。電解作用與磨削作用交替進(jìn)行，實現(xiàn)加工。

電解磨削效率比機(jī)械磨削高，且磨輪損耗遠(yuǎn)比機(jī)械磨削小，特別是磨削硬質(zhì)合金時，效果更明顯。電解磨削（圖1-62）電解加工導(dǎo)電磨輪電解液電刷工作臺工件絕緣板導(dǎo)電基體磨料陽極膜圖1-62電解磨削122電子束加工真空條件下，利用電流加熱陰極發(fā)射電子束，經(jīng)控制柵極初步聚焦后，由加速陽極加速，通過透鏡聚焦系統(tǒng)進(jìn)一步聚焦，使能量密度集中在直徑5～10μm斑點內(nèi)。高速而能量密集的電子束沖擊到工件上，被沖擊點處形成瞬時高溫（幾分之一微秒時間內(nèi)升高至幾千攝氏度），工件表面局部熔化、氣化直至被蒸發(fā)去除。

圖1-63電子束加工原理圖控制柵極加速陽極電子束斑點旁熱陰極聚焦系統(tǒng)工件工作臺電子束加工工作原理（圖1-63）123電子束束徑小（最小直徑可達(dá)0.01～0.05mm），而電子束長度可達(dá)束徑幾十倍，故可加工微細(xì)深孔、窄縫。材料適應(yīng)性廣（原則上各種材料均能加工），特別適用于加工特硬、難熔金屬和非金屬材料。非接觸加工，無工具損耗；無切削力，加工時間極短，工件無變形。加工速度高，切割1mm厚鋼板，速度可達(dá)240mm/min。在真空中加工，無氧化，特別適于加工高純度半導(dǎo)體材料和易氧化的金屬及合金。

加工設(shè)備較復(fù)雜，投資較大。多用于微細(xì)加工。

特點及應(yīng)用電子束加工124激光加工激光是一種受激輻射而得到的加強(qiáng)光。其基本特征：

◎強(qiáng)度高，亮度大

◎波長頻率確定，單色性好

◎相干性好，相干長度長

◎方向性好，幾乎是一束平行光工作原理（圖1-64）激光加工當(dāng)激光束照射到工件表面時，光能被吸收，轉(zhuǎn)化成熱能，使照射斑點處溫度迅速升高、熔化、氣化而形成小坑，由于熱擴(kuò)散，使斑點周圍金屬熔化，小坑內(nèi)金屬蒸氣迅速膨脹，產(chǎn)生微型爆炸，將熔融物高速噴出并產(chǎn)生一個方向性很強(qiáng)的反沖擊波，于是在被加工表面上打出一個上大下小的孔。激光器工件工作臺圖1-64激光加工原理圖光闌反射鏡聚焦鏡電源Real125激光加工固體激光器◎YAG（結(jié)晶母材由釔、鋁和石榴石構(gòu)成）激光器◎紅寶石激光器◎混合氣體：氦約80%，氮約15%，CO2約5%◎通過高壓直流放電進(jìn)行激勵◎波長10.6μm，為不可見光◎能量效率5%～15%反射凹鏡反射平鏡電極放電管CO2氣體冷卻水進(jìn)口冷卻水出口激光高壓直流電源圖1-65CO2激光器示意圖氣體激光器——CO2激光器（圖1-65）激光器126激光加工加工材料范圍廣，適用于加工各種金屬材料和非金屬材料，特別適用于加工高熔點材料，耐熱合金及陶瓷、寶石、金剛石等硬脆材料。加工性能好，工件可離開加工機(jī)進(jìn)行加工，可透過透明材料加工，可在其他加工方法不易達(dá)到的狹小空間進(jìn)行加工。非接觸加工方式，熱變形小，加工精度較高。可進(jìn)行微細(xì)加工。激光聚焦后焦點直徑理論上可小至1μ以下，實際上可實現(xiàn)φ0.01mm的小孔加工和窄縫切割。加工速度快，效率高。激光加工不僅可以進(jìn)行打孔和切割，也可進(jìn)行焊接、熱處理等工作。激光加工可控性好，易于實現(xiàn)自動控制。加工設(shè)備昂貴。激光加工特點127激光加工激光打孔

◎廣泛應(yīng)用于金剛石拉絲模、鐘表寶石軸承、陶瓷、玻璃等非金屬材料，和硬質(zhì)合金、不銹鋼等金屬材料的小孔加工。

◎激光打孔具有高效率、低成本的特點，特別適合微小群孔加工。

◎焦點位置對孔的質(zhì)量影響：若焦點與加工表面之間距離很大，則激光能量密度顯著減小，不能進(jìn)行加工。如果焦點位置偏離加工表面1mm，可以進(jìn)行加工，此時加工出孔的斷面形狀隨焦點位置不同而發(fā)生變化（圖1-66）。激光加工應(yīng)用圖1-66焦點位置對孔形狀影響Real128激光加工激光熱處理

◎原理：照射到金屬表面上的激光使表面原子迅速蒸發(fā)，由此產(chǎn)生微沖擊波會導(dǎo)致大量晶格缺陷形成，達(dá)到硬化。

◎優(yōu)點：快速、不需淬火介質(zhì)、硬化均勻、變形小、硬化深度可精確控制。激光焊接

◎與打孔相比，激光焊接所需能量密度較低，因不需將材料氣化蝕除，而只要將工件的加工區(qū)燒熔使其粘合在一起。

◎優(yōu)點：沒有焊渣，不需去除工件氧化膜，可實現(xiàn)不同材料之間的焊接，特別適宜微型機(jī)械和精密焊接。Real激光切割

◎激光切割具有切縫窄、速度快、熱影響區(qū)小、省材料、成本低等優(yōu)點，并可以在任何方向上切割，包括內(nèi)尖角。

◎可以切割鋼板、不銹鋼、鈦、鉭、鎳等金屬材料，以及布匹、木材、紙張、塑料等非金屬材料。Real129激光加工圖1-68激光焊接車身圖1-67激光切割130超聲波加工利用工具端面作超聲（16～25kHz）振動，使工作液中的懸浮磨粒對工件表面撞擊拋磨來實現(xiàn)加工。超聲波發(fā)生器將工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，通過換能器將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C(jī)械振動，此時振幅一般很小，再通過振幅擴(kuò)大棒（變幅桿）使固定在變幅桿端部的工具振幅增大到0.01～0.15mm。

工作原理（圖1-69）變幅桿超聲波發(fā)生器圖1-69超聲波加工原理圖振動方向工具換能器工作液噴嘴工件Real超聲波加工131超聲波加工圖1-70超聲波加工機(jī)床圖1-71超聲波加工樣件132超聲波加工適用于加工各種脆性金屬材料和非金屬材料，如玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體、寶石、金剛石等。可加工各種復(fù)雜形狀的型孔、型腔、形面。

工具與工件不需作復(fù)雜的相對運動，機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單。被加工表面無殘余應(yīng)力，無破壞層，加工精度較高，尺寸精度可達(dá)0.01～0.05mm。加工過程受力小，熱影響小，可加工薄壁、薄片等易