機械制造工藝學課件

一、生產過程

（1）原材料、半成品的運輸和保管。

（2）生產與技術準備工作。

（3）毛坯制造（如鑄造、鍛造、焊接、沖壓毛坯等）。（4）零件的機械加工與熱處理。第1節(jié)生產過程與機械加工工藝過程

（5）產品裝配與測試。（6）產品檢驗。（7）產品的涂裝和保管。根據機械產品復雜程度的不同，工廠的生產過程還可按車間分為若干車間的生產過程。某一車間的原材料或半成品可能是另一車間的成品；而它的產品又可能是其它車間的原材料或半成品。二、工藝過程

所謂工藝過程是指生產過程中改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性能，使其成為半成品或成品的過程。以工藝文件的形式確定下來的工藝過程稱為工藝規(guī)程。機械產品的工藝過程可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機加工、熱處理、電鍍、涂裝、裝配等。機械制造工藝學只研究機械加工工藝過程和裝配工藝過程。機械加工工藝過程是產品整個工藝過程的主要組成部分。三、機械加工工藝過程的組成

1.工序

工序是指一個或一組操作者，在一個工作地點或一臺機床上，對同一個或同時對幾個工件進行加工所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。操作者、工作地點、工件和連續(xù)作業(yè)這四個要素是否變更，只要其中任一要素發(fā)生變更即構成新的工序。

如圖1-1所示階梯軸，當生產類型不同時，其工藝過程及工序劃分也有較大區(qū)別。如表1-1、表1-2所示。表1-1階梯軸單件小批量生產工藝過程工序號工序內容設備工序號工序內容設備1車端面、鉆中心孔車床3銑鍵槽、去毛刺銑床2車外圓、切槽及倒角車床4磨外圓磨床表1-2階梯軸大批量生產工藝過程工序號工序內容設備工序號工序內容設備1銑兩端面、鉆中心孔組合機床4銑鍵槽、去毛刺銑床2粗車外圓及倒角車床5去毛刺鉗工臺3精車外圓、倒角及切槽車床6磨外圓磨床

2.安裝

安裝是指加工前，工件在機床或夾具上需要先定位、再夾緊的過程。在一道工序中，工件可能需要安裝一次，也可能需要安裝多次。例如，表1—1中的工序1和工序2均有兩次安裝，而表1—2中的各道工序只有一次安裝。

3.工位

為了減少安裝次數，常采用回轉工作臺、轉位夾具，使工件在一次安裝中，先后處于幾個不同的位置進行加工。

工件在機床上所占據的每一個待加工位置稱為一個工位。右圖所示為在回轉工作臺上一次安裝完成工件的裝卸、鉆孔、擴孔和鉸孔的四工位加工實例。采用這種多工位加工方法，可以提高加工精度和生產率。

4.工步

工步是指在加工表面不變、加工工具不變、切削速度和進給量不變的條件下所連續(xù)完成的那一部分工序內容，即所謂“三不變、一連續(xù)”。以上三種因素中任一因素改變即為新的工步。一道工序可以只包括一個工步，也可以包括多個工步。為了提高生產率，生產實際中常采用多刀同時加工一個工件的幾個表面，該工步稱為復合工步，如圖1-3所示。

另外，有時為了簡化工序內容的敘述，將在一次安裝中連續(xù)進行的若干相同的工步，也視為一個工步。如圖1—4所示，在一次安裝中，用一把鉆頭連續(xù)鉆削四個φ15mm的孔，可視其為一個工步，表示為鉆4×φ15mm孔。

5.走刀

在一個工步內，如果被加工表面需切除的金屬層很厚，一次切削無法完成，則可分成多次切削，每進行一次切削就是一次走刀。由此可見，一個工步可以包括一次走刀或多次走刀。走刀是構成工藝過程的最小單元。機械加工工藝過程由工序、安裝、工位、工步、走刀等組成，它們之間的關系如圖1-5所示。

一、生產綱領

生產綱領是指企業(yè)在計劃期內應生產的產品產量。計劃期為一年的生產綱領稱為年生產綱領或年產量。計算公式：N=Qn（1+a+b）N-零件的年產量（件/年）Q-產品年產量（臺/年）n-每臺產品中該零件的數量（件/臺）

a-零件的備品率（%）b-零件的廢品率（%）第2節(jié)生產綱領與生產類型二、生產類型及其工藝特征

1.生產類型

生產類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組等）生產專業(yè)化程度的分類，一般為單件生產、成批生產和大量生產三種類型。在企業(yè)里，生產綱領決定了生產類型。但是，不同的產品大小和結構復雜程度對生產類型也會產生影響。表1-3是不同產品生產類型與生產綱領的關系。表1-3不同產品生產類型與生產綱領的關系生產類型工作地點每月承擔的工序數（工序數/月）產品生產綱領（臺/年或件/臺）重型（零件質量大于2000kg）中型（零件質量100-2000kg）輕型（零件質量小于100kg）單件生產不做規(guī)定＜3＜20＜100小批生產20-405-10020-200100-500中批生產10-20100-300200-500500-5000大批生產1-10300-1000500-50005000-50000大量生產1＞1000＞5000＞50000

2.工藝特征

對于不同的生產類型，其生產組織、生產管理、車間管理、毛坯選擇、設備工裝、加工方法和工人的技術等級要求均有不同的工藝特征，具體見表1-4所示。

工藝特征？第3節(jié)基準及分類

任何一個零件都是由許多表面構成，而這些表面之間往往有一定的尺寸和相互位置要求。因此，在生產過程中，就必須以零件某個表面或幾個表面為依據來進行其他表面的加工、測量或裝配，零件表面之間的這種相互依賴關系便引出了基準的概念?；鶞适侵干a對象（如零、部件等）上用來確定其他點、線、面的位置所依據的那些點、線、面?；鶞室话憧煞譃樵O計基準和工藝基準兩類。一、設計基準

在零件設計圖樣上所采用的基準稱為設計基準，該基準是設計人員從零件的工作條件、性能要求出發(fā)，適當考慮加工工藝性而選定的。如圖1—6所示零件圖樣，表面2、3和孔4軸線的設計基準為表面1。二、工藝基準

在工藝過程中所采用的基準稱為工藝基準。工藝基準可分為工序基準、定位基準、測量基準和裝配基準。

1.工序基準

在工序圖上，用來確定本道工序被加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準，稱為工序基準。工序基準是由工藝人員為保證零件設計要求、滿足加工工藝需要而選定的。

如上圖中所示的工件，A為加工表面。本道工序中，對A面的距離尺寸要求是A對B的尺寸H，角度位置要求為A對B的平行度（當沒有特殊標注時，平行度要求包括在尺寸H的公差范圍內），故外母線B為本道工序的工序基準。

如右圖所示工件，加工表面為D孔，要求其中心線與A面垂直，與C面和B面分別保證距離尺寸為L1和L2。因此，表面A、B、C均為本道工序的工序基準。

工序基準除采用工件上的實際線、面以外，還可以是工件表面的幾何中心、對稱面或對稱線等。

如上圖所示的小軸中，鍵槽的工序基準既有凸肩A和外圓母線B，又有外圓表面的軸向對稱面D。

2.定位基準

工件加工時，用作確定位置的基準稱為定位基準。如圖1—8所示零件加工內孔，其位置由定位元件1和2相接觸的底面A和側面B所確定的，故A、B面為該工序的定位基準。

3.測量基準

在測量時所采用的基準，稱為測量基準。如圖1—9所示為不同工序要求測量已加工平面位置時所使用的兩個不同的測量基準，其中一個為小圓的上母線，另一個則為大圓的下母線。

4.裝配基準

裝配時用來確定零、部件在產品中相對位置所采用的基準稱為裝配基準。如下圖所示，齒輪以其內孔及一端面裝配到與其配合的軸上，故齒輪內孔A及端面B為裝配基準。

本章小結：

1.理解基本概念生產過程、工藝過程、機械加工工藝過程、工序、安裝、工位、工步、走刀、生產綱領、生產類型與工藝特征、基準、設計基準、定位基準、測量基準、裝配基準2.注意掌握關鍵點

工序要注意的關鍵點是：一個工人、同一工作地點、一個零件和連續(xù)；工步要注意三個不變：加工表面不變、加工工具不變、切削速度和進給量不變；生產類型的確定不僅依據產品數量，還與產品的復雜程度及技術含量有關；各種基準都是參照物（點、線、面），只是使用場合不同而有不同的名稱。重點與難點

學習內容：機床夾具、定位方式、定位誤差、工件夾緊以及專用機床夾具設計方法

學習要求：掌握工件定位方式及定位誤差計算；了解常用機床夾具的典型結構和設計方法第2章工件裝夾及機床夾具設計基礎第1節(jié)機床夾具概述一、裝夾的概念

裝夾是指工件在機床或夾具中定位、夾緊的過程。

定位：為了使工件被加工表面獲得規(guī)定的加工精度，必須使工件在機床上或夾具中占有某一正確的位置。

夾緊：為了確保工件定位時已獲得的正確位置始終不變，必須將工件壓緊、夾牢。二、裝夾的方法

1.直接找正裝夾

操作者使用量具、劃線盤或目測直接在機床上找正工件的某一表面，使工件處于正確的位置的方法。如圖2—1所示套筒零件，本道工序需要磨削內孔φ15H7。

為了保證磨孔時加工余量均勻，先將套筒預夾在四爪單動卡盤中，再用劃針或百分表找正內孔表面，如圖2—2所示，使其軸心線與機床主軸回轉中心同軸，最后夾緊零件。此時定位基準應當是內孔而不是支承外圓表面。

2.劃線找正裝夾

先按加工表面的要求在工件上劃出中心線、對稱線或各待加工表面的加工線，然后加工時按劃好的線找正以獲得工件正確位置的方法。如圖2-3所示就是在牛頭刨床上按劃線找正裝夾工件。

2.用夾具裝夾

如圖2-4所示的鉆模就是使用專用夾具裝夾工件的一個例子。工件4以其內孔為定位基準套在夾具定位銷2上定位，使用螺母和壓板夾緊工件，鉆頭通過鉆套3引導，在工件上鉆出所要求的孔。三、機床夾具的分類

按使用特點分類按使用機床分類按夾緊動力分類通用夾具專用夾具可調夾具隨行夾具組合夾具車床夾具銑床夾具鉆床夾具鏜床夾具磨床夾具手動夾具氣動夾具液壓夾具增力夾具電磁夾具四、機床夾具的組成

1.定位裝置：確定一批工件在夾具中的正確位置

2.夾緊裝置：將工件壓緊夾牢在已占據的正確位置

3.對刀裝置：確定刀具相對夾具的正確位置

4.連接元件：確定夾具在機床上的正確位置5.夾具體：連接元件及裝置確定夾具在機床上的正確位置

6.其他裝置：滿足夾具特殊需要而設置的裝置或元件

講解…五、機床夾具的作用

（1）（2）（3）（4）保證加工精度穩(wěn)定產品質量縮短輔助時間提高生產效率擴大工藝范圍改變機床用途改善工作條件降低勞動強度第2節(jié)工件的定位一、定位原理

物體在空間的六個自由度：位置自由度、、角度自由度、、

如果說某物體在某一方向上的自由度被限制了，就是說該物物體在該方向上有了一個確定的位置；當物體的六個自由度完全被限制后，則該物體在直角坐標系中的位置就被完全確定了。特別提示

在xoy平面上的三個定位支承點1、2、3，共限制長方體、、三個自由度；在yoz平面上的兩個支承點4、5，又限制了長方體、兩個自由度；最后在xoz平面上的一個支承點6，可限制長方體的自由度。由此可知，該長方體在空間直角坐標系中的六個自由度就全部被限制了，也就是說該長方體的空間位置被完全確定了。

六點定位原理工件在夾具中的位置有六個自由度，要限制這六個自由度，需要在夾具上合理布置六個定位支承點，并使之與工件緊密接觸或配合，其中每一個定位支承點相應地消除一個自由度，從而使工件在夾具中占有一個完全確定的位置。

當工件的形狀及工件的定位基準不同時，定位點的分布應根據具體情況采取相應的改變。但是，不論定位點的定位形式如何改變，六點定位原理是不能改變的，即六個定位支承點必須消除工件的六個自由度。如右圖所示為盤狀工件的六點定位情況。

定位與夾緊相混只要工件在夾具中被夾緊了，工件也就不存在自由度了，因此工件自然就定位了兩種錯誤理解定位反方向移動工件雖然已經被定位了，但是它仍具有沿著定位支承點的相反方向移動的自由度注意注意

說明一

六點定位原理就是把夾具中的定位元件抽象成定位支承點，每個支承點消除一個自由度，最終將工件的六個自由度全都消除。但是，實際上夾具有時使用的是一些具體的定位元件，并不都是直接由支承點組成的，往往是通過定位元件上的具體定位表面體現出來的。把工件上的定位基準面與定位元件上相應的定位表面合稱為定位副。

說明二

定位元件的大小、長短都是相對工件而言的。一般當定位元件的定位表面與工件定位基準面接觸處大于工件一半以上時，則認為是大或者長；小于工件一半以下時，則認為是小或者短。在左上圖中所示的定位元件為大端面、短心軸；在右上圖中所示的定位元件為小端面、長心軸。二、限制工件自由度與加工要求的關系1.完全定位工件的六個自由度都被限制的定位稱為完全定位。如右圖所示工件，若槽不通銑，則自由度必須限制。2.不完全定位工件的六個自由度沒有被全部限制卻能滿足加工要求的定位，稱為不完全定位。如右圖所示為工件不完全定位的示例。

3.欠定位

若工件實際被限制的自由度個數少于加工要求所必須限制的自由度數目，即工件定位不足，則此時工件的定位狀態(tài)稱為欠定位，如右圖所示。欠定位絕對不允許。

4.過定位

若幾個定位支承點都重復限制了工件同一個或幾個自由度時，稱為過定位。如圖（a）所示的情形即為過定位。由圖可以看出，因為工件的端面和小頭孔不可能絕對垂直，長銷2也不可能與支承板1絕對垂直，所以在夾緊工件時定位元件就會產生變形，或者工件的端面與支承板1的定位面不能完全接觸，其結果必然會影響加工精度。

為了避免上述過定位，應將長銷2該成短銷，工件的定位就合理了，如圖（d）所示。短銷通常應盡量避免采用過定位，但是在某些特殊情況下也是允許的。如圖2-14所示齒輪加工中的定位方案顯然也是過定位，這種定位方案不會引起工件或夾具的變形，而且會提高工件的定位精度。三、常見定位方式及定位元件

1.工件以平面定位

（1）主要支承用來限制工件自由度并起定位作用。1）固定支承位置固定不變的定位元件，如右上圖所示。

2）可調支承在夾具體上，支承點的高低可以調節(jié)的定位元件稱為可調支承。常用的幾種可調支承結構如圖2-18所示。圖2-18不同類型的可調支承

圖2-18不同類型的可調支承

可調支承的應用：工件以粗基準（A面）定位且毛坯質量不高

可調支承的應用：工件形狀相同而尺寸不同

3）自位支承能夠自動調整工件定位位置的定位元件稱為自位支承，如右圖所示為常見的幾種自位支承結構。

（2）輔助支承輔助支承是用來提高工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性，不起定位作用。如圖所示。

常見輔助支承結構1-滑柱；2-彈簧；3-頂柱

常見輔助支承結構4-手輪；5-滑銷；6-斜楔

2.工件以圓孔定位

工件以圓孔表面做為定位基準面時，常使用以下定位元件：（1）圓柱銷圓柱銷分固定式和可換式圓柱銷，如圖2-23所示。

（2）圓柱心軸Look！

心軸在機床上的安裝

心軸在機床上的安裝（續(xù)）

心軸在機床上的安裝（續(xù)）

心軸在機床上的安裝（續(xù)）

（3）圓錐銷圖（a）所示圓錐銷用于粗基準；圖（b）所示圓錐銷用于精基準。

工件以單個圓錐銷定位時容易產生傾斜，故一般采用如圖2-27所示的組合定位方式；這兩種定位方式均限制了工件的五個自由度。

（4）小錐度心軸

如圖所示為工件以內孔在小錐度心軸上定位的情況。工件在小錐度心軸（常用錐度為1/1000-1/5000）上定位時，由于是無間隙配合，故定心精度較高。

3.工件以外圓柱面定位

工件以外圓柱面定位是指工件的定位基準為圓柱面的軸心線或外圓柱面時的兩種情況。前者稱為定心定位，后者稱為支承定位。（1）定位套定心定位中常用的定位元件為定位套，其定位如圖2-29所示。

常用定位套定位（續(xù)）

（2）V形塊支承定位常用的定位元件是V形塊，其結構形式如圖2-30所示。

V形塊結構形式（續(xù)）

工件以外圓柱面在V形塊上定位時的定位基準可以認為是其母線（也可以認為是其軸線），如圖2-31所示。

（1）使用V形塊定位的最大優(yōu)點是對中性好，它可以使一批工件的基準軸心線對中在V形塊兩斜面的對稱面上，而不受定位基準直徑誤差的影響。（2）V形塊定位的另一個特點就是無論定位基準是否經過加工，或者是完整的圓柱面還是局部圓弧面，都可以采用V形塊定位。特別說明

4.工件以圓錐孔定位

工件以圓錐孔定位時，常用的定位元件為錐形心軸和頂尖，如圖2-33所示。

錐形心軸

頂尖

頂尖

5.工件以組合表面定位

當工件以單一表面做定位基準不足以限制所需要限制的自由度時，常采用平面、外圓、內孔等表面進行組合定位。在組合定位中，首先要解決各個基準面之間的主次關系。一般情況下，限制自由度數目最多的定位表面稱為第一定位基準面或主基準面；限制自由度數目次多的定位表面稱為第二定位基準面或導向面；只限制一個自由度的定位表面稱為第三定位基準面或止推面。

（1）圓柱面（外圓或內孔）與端面組合

如果采用長心軸大端面組合定位，則由于過定位可能會產生如圖2-35所示的情況。

（2）三平面組合當加工以平面為主的零件（如箱體）時，可以采用三個平面組合定位方案，該方案限制工件六個自由度。此時應選工件上一個大平面做為主基準面，限制工件三個自由度；第二基準面應選擇一個窄長的平面，限制工件兩個自由度；第三基準面與第二基準面也應垂直，最好選擇與作用在工件上的切削力相對的平面，使其在限制工件自由度的同時能夠承受部分切削力。

（3）一面兩孔組合生產實踐中采用一面兩孔組合定位的工件很多，如箱體、蓋板、連桿等零件的加工都需要以一面兩孔定位。采用一面兩孔定位可以實線在一次裝夾中加工盡量多的工件表面，容易實現基準統一，同時也有利于保證工件各個表面之間的相互位置精度。工件以一面兩孔組合定位時，定位元件是一個大支承板和兩個與該板垂直的定位銷，如圖2-36所示。

此時工件定位平面為主基準，限制了三個自由度；與左圓柱銷相配合的孔為第二定位基準，限制了兩個自由度；與削邊定位銷相配合的孔為第三定位基準，限制了一個自由度。如果右邊的削邊銷依舊是圓柱銷的話，則將產生過定位。

（4）兩面一孔組合

四、定位誤差及計算

1.定位誤差的概念、產生與組成

工件在夾具中的位置是以其定位基面與定位元件相接觸或相配合來確定的。但是，由于定位基面和定位元件工作表面以及工件各表面之間的制造誤差，會使一批工件在夾具中的實際位置與定位方案中的位置不一致，從而引起工序尺寸或位置要求的加工誤差。這種由于定位不準確而造成的誤差就稱為定位誤差，用ΔD表示。（1）基準不重合誤差ΔB由于定位基準和工序基準（通常為設計基準）不重合而造成的加工誤差稱為基準不重合誤差，用ΔB表示。圖中所示為銑缺口工序簡圖，加工尺寸為A和B。加工尺寸A時，工序基準為F面，定位基準為E面，兩者不重合。由于F面的位置受到尺寸S的影響，而F面的位置變動又會影響尺寸A，使尺寸A產生誤差，即基準不重合誤差。銑缺口工件

由以上分析可知，基準不重合誤差的大小等于因定位基準與工序基準不重合而造成的加工尺寸的變動量，即ΔB=Amax-Amin=Smax-Smin=TsS是定位基準E和工序基準F之間的聯系尺寸，稱為定位尺寸。

一般式ΔB=Tscosαα—工序基準變動方向與加工尺寸方向之間的夾角。

（2）基準位移誤差Δy由于定位副的制造公差和最小配合間隙的影響，定位基準相對理想位置的最大變動量稱為基準位移誤差，用Δy表示。如圖（a）所示為在圓柱面上銑槽的工序簡圖，工序尺寸為A和B。圖（b）所示為工序定位示意圖，工件以內孔D在圓柱心軸上定位，O是心軸軸心，O1、O2是工件孔的軸心，C是對刀尺寸。對于尺寸A而言，工序基準與定位基準均是內孔D軸心線，故ΔB=0。

由于定位副存在制造誤差和最小配合間隙，使定位基準（內孔軸心線）與限位基準（心軸軸心線）不能重合，定位基準相對限位基準偏移了一段距離，而刀具調整好位置后在加工一批工件過程中位置不再變動（與限位基準的位置不變），所以定位基準的變動造成工序尺寸A產生加工誤差，即為基準位移誤差，用Δy表示?；鶞饰灰普`差的大小應等于因定位基準與限位基準不重合造成工序尺寸的最大變動量。

由以上分析可知，一批工件定位基準的最大變動量為

Δi=OO1-OO2=imax-imin=Amax-Amin式中：i—定位基準的位移量；

Δi—一批工件定位基準的最大變動量。當定位基準變動方向與加工尺寸的方向相同時，基準位移誤差等于定位基準的最大變動量，即Δy=Δi

1）定位副固定單邊接觸如圖2—39（b）所示，當心軸水平放置時，工件在自重的作用下與心軸固定單邊接觸，此時

Δy=OO1-OO2=imax-imin=Amax-Amin

=（Dmax-dmin）/2-（Dmin-dmax）/2=（Dmax-Dmin）/2-（dmax-dmin）/2=（TD+Td）/2

2）定位副任意接觸如圖2—39（c）所示，當心軸垂直放置時，工件與心軸任意邊接觸，此時

Δi=OO1-OO2=Dmax-dmin=TD+Td+Xmin式中：Xmin—孔軸配合最小間隙。

同樣需要指出，當工序基準的變動方向與加工尺寸方向不一致時，基準位移誤差等于定位基準的變動范圍在加工尺寸方向上的投影，即

Δy=Δicosα通過以上實例分析可知，定位誤差是指一批工件由于定位不準確而引起工序尺寸或位置要求的最大可能產生的變動量，而且定位誤差是由基準位移誤差和基準不重合誤差組成的。

2.定位誤差ΔD的計算方法

采用合成法計算定位誤差。（1）當ΔB≠0，Δy=0時，ΔD=ΔB。（2）當Δy≠0，ΔB=0時，ΔD=Δy。（3）當ΔB≠0，Δy≠0時，工序基準不在定位基面上ΔD=ΔB+Δy；工序基準在定位基面上ΔD=ΔB±Δy。在定位基面尺寸變動方向一定的條件下，ΔB與Δy的變動方向相同時取“+”號，反之取“-”號。

3.幾種典型定位情況的定位誤差

（1）工件以平面定位定位基準為平面時，其定位誤差主要原因是由基準不重合引起的，一般不計算基準位移誤差，因為基準位移誤差主要是由平面度引起的，該誤差很小，可忽略不計。例2-1在圖2-38中，設定位尺寸S=4mm，Ts=0.15mm，加工尺寸A=（18±0.1）mm，求加工尺寸A的定位誤差，并分析定位質量。

圖2-38基準不重合誤差

解：工序基準與定位基準不重合，存在基準不重合誤差，其大小等于定位尺寸S的公差Ts，即ΔB=Ts=0.15mm；以E面定位加工A時不會產生基準位移誤差，即Δy=0。故有

ΔD=ΔB=0.15mm分析：加工尺寸A的尺寸公差TA=0.2mm，而此時定位誤差ΔD=0.15mm＞1/3×0.2mm，即定位誤差太大，實際加工容易出現廢品，應該變定位方案。

（2）工件以內孔定位定位誤差與工件內孔的制造精度、定位元件的放置形式、定位基面與定位元件的配合性質以及工序基準與定位基準是否重合等因素直接有關。如圖2-39所示，存在基準位移誤差，當采用彈性可漲心軸為定位元件時，定位元件與定位基準之間無相對移動，故基準位移誤差為零。

例2-2如圖2-40所示為鏜削活塞銷孔的示意圖，活塞銷孔軸線對活塞裙部內孔軸線的對稱度要求為0.2mm。以裙部內孔及端面定位，內孔與定位銷的配合φ95H7/g6。求對稱度的定位誤差，并分析定位質量。

解：查表可知，φ95H7=，φ95g6=。1）對稱度的工序基準是裙部內孔軸線，定位基準也是裙部內孔軸線，兩者重合，故基準不重合誤差為零。

2）由于定位銷垂直放置，定位基準可在任意方向移動，則

Δy=Δi=Dmax-dmin〔95.035-（95-0.034）〕=0.069mm3）ΔD=Δy=0.069mm≈1/3×0.2mm=0.067mm故該定位方案可行。

（3）工件以外圓定位例2-3如圖2-41所示，工件銑鍵槽以外圓面在V形塊上定位，分析加工尺寸分別為A1、A2、A3時定位誤差。解:如圖2-42所示，由于工件外圓柱面有制造誤差，所以產生的基準位移誤差為

Δy=Δi=O1O2=-=

對于圖2-41中的三種工序尺寸標注，其定位誤差分別如下：1）當工序尺寸為A1時，工序基準和定位基準均是圓柱軸線，兩者重合，即ΔB=0。于是有

ΔD=Δy=

2）當工序尺寸為A2時，工序基準是圓柱下母線，定位基準是圓柱軸線，兩者不重合，即ΔB=Td/2。此時，工序基準在定位基面上。當定位基面直徑由大變小時，定位基準向下變動；當定位基準位置固定不動，而定位基面直徑由大變小時，工序基準向上變動，故定位基準與工序基準的變動方向相反，取“-”號。于是有

ΔD=Δy-ΔB=-=（-1）

3）當工序尺寸為A3時，工序基準是圓柱上母線，定位基準是圓柱軸線，兩者不重合，即ΔB=Td/2。此時，工序基準在定位基面上。當定位基面直徑由大變小時，定位基準向下變動；當定位基準位置固定不動，而定位基面直徑由大變小時，工序基準也向下變動，故定位基準與工序基準的變動方向相同，取“+”號。于是有

ΔD=Δy+ΔB=+=（+1）

（4）一面兩孔組合定位工件以一面兩孔組合定位時，必須注意各定位元件對定位誤差的綜合影響。其中基準位移誤差包括平面內任意方向移動的基準位移誤差和轉動的基準位移誤差（簡稱轉角誤差）。移動的基準位移誤差一般取決于第一定位副的最大間隙；轉角誤差應考慮最不利的情況并通過幾何關系轉換來求得。

例2-4圖2-43為連桿蓋工序圖，加工時采用圖2-44所示的定位方式。已知定位圓柱銷直徑d1=mm，定位菱形銷（削邊銷）直徑d2=mm，求4×φ3孔所注有關工序尺寸的定位誤差。

定位方式

解：連桿蓋本道工序的加工尺寸較多，除了4×φ3孔的直徑和深度以外，還有63±0.1mm、20±0.1mm、31.5±0.2mm和10±0.15mm。其中尺寸63±0.1mm、20±0.1mm沒有定位誤差，因為它們的大小主要取決于鉆套的尺寸，與工件定位無關；而尺寸31.5±0.2mm和10±0.15mm均受工件定位的影響，有定位誤差。1）影響加工尺寸31.5±0.2mm的定位誤差由于定位基準與工序基準不重合，定位尺寸為29.5±0.1mm，所以ΔB=0.2mm。因為尺寸31.5±0.2mm的方向與兩定位孔連心線平行，該方向位移誤差取決于孔與圓柱銷之間的最大配合間隙，即Δy=X1min=0.027+0.017=0.044mm。因工序基準不在定位基面上，故ΔD=Δy+ΔB=0.044+0.2=0.244mm。2）影響加工尺寸10±0.15mm的定位誤差因為定位基準與工序基準重合，所以ΔB=0。定位基準與限位基準不重合將產生基準位移誤差。位移的極限位置有四種情況：工件的兩孔和兩定位銷同側或另一側單邊接接觸，如圖2-45（a）所示；兩孔和兩銷上下錯移或反向錯移接觸，如圖2-45（b）所示。后者造成工件相對夾具上兩定位銷連線發(fā)生偏移，產生最大轉角誤差Δα。此時對加工尺寸10±0.15mm的影響是最大轉角誤差產生的位移量，它大于兩孔和兩銷同一側接觸的位移量，所以最大轉角誤差Δα所產生的基準位移誤差就是定位誤差。由圖2-45（c）可得tanΔα=（X1min+X2max）/2LΔα=arctan（X1min+X2max）/2L實際上，工件還可能向另一方向偏轉Δα，所以真正的轉角誤差應當是±Δα。

代入數值計算得tanΔα=（X1min+X2max）/2L=（0.044+0.118）/（2×59）=0.00138從圖2-45（c）中可見，左邊兩小孔和右邊兩小孔的基準位移誤差分別是Δy1=X1min+2L1tanΔα=0.044+2×2×0.00138=0.05mmΔy2=X2max+2L1tanΔα=0.118+2×2×0.00138=0.124mm由于是對四孔的同一要求，故定位誤差ΔD=Δy2==0.124mm第3節(jié)工件的夾緊一、夾緊裝置的組成和基本要求

1.夾緊裝置的組成

動力裝置（產生夾緊力）和夾緊機構（傳遞夾緊力）圖2-46所示為采用液壓夾緊裝置的銑床夾具。其中，液壓缸4、活塞5、活塞桿3等組成動力裝置；鉸鏈臂2和壓板1等構成了夾緊機構。

2.對夾緊裝置的基本要求

（1）夾緊時不得改變工件定位后所占據的正確位置。（2）夾緊力的大小應適當可靠，既要保證工件在整個加工過程中不發(fā)生位置變動和振動，又不允許工件產生過大的夾緊變形和表面損傷。（3）夾緊裝置的復雜程度應與工件生產綱領相適應。（4）工藝性與使用性好。其結構應力求簡單、便于制造和維修，操作方便、安全、省力。二、夾緊力的確定

夾緊力包括大小、方向和作用點三個要素，它們的確定是夾緊裝置設計中首先要解決的問題。

1.夾緊力的方向

夾緊力的方向應垂直于主要定位基面（面積較大、精度較高、限制的自由度較多），以保證定位的穩(wěn)定可靠。如圖2—47（a）所示，工件被鏜孔與左端面有一定的垂直度要求。因此，工件以孔的左端面與定位元件的A面接觸，限制三個自由度；以底面與B面接觸，限制兩個自由度；夾緊力朝向主要限位面A，有利保證要求。

再如圖2-47（b）所示，夾緊力朝向主要限位面—V形塊的V形面，使工件的裝夾穩(wěn)定可靠。如果夾緊力朝向B面，則由于工件圓柱面與端面的垂直度誤差，夾緊時工件的原有定位受到破壞從而影響加工精度。

2.夾緊力的作用點

夾緊力的作用點是指夾緊元件與工件相接觸的位置。（1）夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內。如圖所示，夾緊力的作用點落到了定位元件的支承范圍之外，夾緊時工件定位破壞

（2）夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的方向和部位如圖所示，將單點夾緊改為三點夾緊，使著力點落在剛性較好的箱壁上，減小工件的夾緊變形

（3）夾緊力作用點應靠近工件的加工表面如圖所示，在撥叉上銑槽。由于主要夾緊力的作用點距加工表面較遠，故在靠近加工表面的地方設置了輔助支承，并增加了輔助夾緊力。這樣不僅提高了工件的裝夾剛性，而且還減少了加工時的振動。

3.夾緊力的大小

（1）建立理論夾緊力FJ理論與主要最大切削力FP的靜平衡方程，即FJ理論=φ（FP）（2）實際需要的夾緊力FJ需要應考慮安全系數FJ需要=KFJ理論式中：K—安全系數（見表2-2），K=K0K1K2K3（3）校核夾緊機構產生的夾緊力FJ是否滿足條件FJ＞FJ需要考慮因素系數值K0—基本安全系數（考慮工件的材料、余量是否均勻）1.2—1.5K1—加工性質系數粗加工1.2精加工1.0K2—刀具鈍化系數1.1—1.3K3—切削特點系數連續(xù)加工1.0斷續(xù)加工1.2

表2-2各種因素的安全系數三、基本夾緊機構

1.斜楔夾緊機構

2.螺旋夾緊機構圖2-56快速螺旋夾緊機構之一圖2-56快速螺旋夾緊機構之二

圖2-57螺旋壓板機構

3.偏心夾緊機構第4節(jié)專用夾具的設計方法一、專用夾具設計的基本要求

1保證加工精度2提高生產效率3工藝性能良好4使用方便可靠5經濟效應良好二、專用夾具的設計步驟

1明確任務收集資料2擬定結構繪制草圖3審查方案改進設計4繪制夾具裝配總圖5繪制夾具零件圖紙

三、夾具總圖上尺寸、公差和技術要求的標注

1.夾具總圖上應標注的尺寸和公差

（1）最大輪廓尺寸（SL）如圖2-61中最大輪廓尺寸SL為84mm、φ70mm和60mm。（2）影響定位精度的尺寸和公差（SD）它們主要是指工件與定位元件以及定位元件之間的尺寸和公差，如圖2-61中標注的定位基面與限位基面的配合尺寸φ20H7/n6，圖2-62中標注的圓柱銷和菱形銷尺寸d1、d2以及銷間距L±δL。（3）影響對刀精度的尺寸和公差（ST）它們主要是指刀具與對刀或導向元件之間的尺寸和公差，如圖2-61中標注的鉆套導向孔的尺寸φ5F7。（4）影響夾具在機床上安裝精度的尺寸和公差（SA）它們主要是指夾具安裝基面與機床相應配合表面之間的尺寸和公差。

（5）影響夾具精度的尺寸和公差（SJ）它們主要是指定位元件、對刀或導向元件、分度裝置以及安裝基面相互之間的尺寸、公差和位置公差，如圖2-61中標注的鉆套軸線與限位基面的尺寸20±0.03mm、鉆套軸線相對定位心軸的對稱度0.03mm、鉆套軸線相對與安裝基面B的垂直度60：0.03、定位心軸相對于安裝基面B的平行度0.05mm；又如圖2-62中標注的限位平面到安裝基準的距離α±δa、限位平面相對安裝基面B的垂直度δt1。

（6）其他重要尺寸和公差它們一般為機械設計中應標注的尺寸和公差，如圖2-61中標注的配合尺寸φ14H7/n6、φ40H7/n6、φ10H7/n6。

2.夾具總圖上應標注的技術要求夾具總圖上無法用符號標注而又必須說明的問題，可做為技術要求用文字寫在總圖上。

3.夾具總圖上公差值的確定夾具總圖上標注公差值的確定原則是：在滿足工件加工要求的前提下，盡量降低夾具的制造精度。（1）直接影響工件加工精度的夾具公差δJδJ=（1/2～1/5）δK式中：δK-與δJ相應的工件尺寸公差或位置公差。（2）夾具上其他重要尺寸的公差與配合這類尺寸的公差與配合的標注對工件的加工精度有間接影響，在確定配合性質時，應考慮減少其影響。

本章小結：

1.牢固掌握工件裝夾的含義（定位與夾緊）

2.正確理解六點定位原理

3.熟練判別工件定位所限制的自由度數目

4.具備對過定位、欠定位的判斷能力

5.掌握簡單定位方案的定位誤差計算方法

6.掌握確定夾緊力的方法

7.知道基本夾緊機構的工作原理、工作特性及使用范圍

8.知道專用夾具的設計方法重點與難點

學習內容：機械加工工藝規(guī)程的基本原理和問題

學習要求：了解和掌握制定機械加工工藝規(guī)程的步驟和方法；熟練運用工藝尺寸鏈計算工序尺寸及其公差第3章機械加工工藝規(guī)程的制定第1節(jié)機械加工工藝規(guī)程概述一、工藝規(guī)程的格式和內容

1.機械加工工藝規(guī)程

常用機械加工工藝規(guī)程有機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡。主要內容包括：零件加工路線及經過的車間和工段、各工序內容以及采用的機床和工藝裝備、零件檢驗項目以及檢驗方法、切削用量、工時定額及工人技術等級等。

2.機械裝配工藝規(guī)程

常用的機械裝配工藝規(guī)程有機械裝配工藝過程卡、機械裝配工序卡和裝配工藝系統圖。主要內容包括：裝配工藝路線、裝配方法、各工序的具體裝配內容和所用的工藝裝備、技術要求以及檢驗方法等。詳見表3-3、表3-4以及圖3-1所示。

二、機械加工工藝規(guī)程的作用

1指導生產主要技術文件2生產組織生產準備依據3設計擴建工廠技術依據三、制定機械加工工藝規(guī)程的原則

一個原則在一定的生產條件及保證產品質量的前提下，盡量提高生產率和降低成本，獲得良好的經濟效益和社會效益四個問題技術上的先進性經濟上的合理性安全上的保障性格式上的規(guī)范性四、工藝規(guī)程的原始資料

（1）產品的裝配圖和零件圖（2）產品驗收的質量標準（3）產品的生產綱領（4）毛坯的生產條件或協作關系（5）現有的生產條件和資料（6）國內外先進工藝以及生產技術的發(fā)展情況

五、機械加工工藝規(guī)程的設計

1.機械加工工藝規(guī)程設計的主要步驟

（1）分析產品的裝配圖和零件圖；（2）選擇毛坯；（3）選擇定位基準；（4）擬訂工藝路線；（5）確定設備及工量器具；

（6）確定加工余量及工序尺寸；（7）確定切削用量及工時定額；（8）確定技術要求及檢驗方法；（9）技術經濟分析；（10）填寫工藝文件

2.機械裝配工藝規(guī)程設計的主要步驟（1）分析產品裝配圖和零件圖（2）確定裝配組織形式（3）選擇裝配方法（4）劃分裝配單元及規(guī)定合理裝配順序（5）劃分裝配工序（6）編制裝配工藝文件第2節(jié)零件的工藝分析一、產品零件圖和裝配圖分析

制定工藝規(guī)程時，必須對零件圖以及該零件所在部件或裝配圖進行全面的技術分析。

1.審查圖紙的完整性和正確性

審查視圖、尺寸、公差、表面粗糙度、形位公差標注是否齊全、合理等。若有錯誤，應及時提出修改意見。

2.檢查圖紙技術要求和材料選擇的合理性

產品設計應當遵循經濟性的原則，即在不影響使用性能的前提下，盡量降低對產品制造的要求。工藝人員應審查零件的技術要求（尺寸精度、限位精度、表面質量）是否過高，能否實現。同樣零件材料的選擇不僅要考慮實用性以及材料成本，還要考慮加工需要。因為零件材料的不同，將對零件工藝過程的經濟性有很大影響。如圖3-2所示方頭銷零件材料的選取。

二、零件的結構工藝性分析

產品和零件的結構與其適合的制造工藝方法是密切相關的。同一產品和零件可以有多種不同的結構，而這些不同的結構在一定條件下，其制造的難易程度差別不大。結構工藝性把產品和零件的結構與工藝之間的關系建立起來。結構工藝性是指零件在滿足使用要求的前提下，所具有的制造、裝配和維修的可行性與經濟性。

結構工藝性具有綜合性和相對性的特點。所謂綜合性是指必須對毛坯制造、零件加工、產品裝配等工藝過程進行綜合分析比較，全面評價。例如，某道工序的改善，可能引起毛坯制造或裝配工作的困難。所謂相對性是指某一結構的好壞是相對一定條件而言的。例如，生產類型、工廠車間現有條件、現有的科技水平等。在某一條件下認為工藝性好的結構，在另一條件下則不一定好。典型零件結構工藝性示例（1）結構工藝性差結構工藝性好典型零件結構工藝性示例（2）結構工藝性好結構工藝性差典型零件結構工藝性示例（3）結構工藝性差結構工藝性好典型零件結構工藝性示例（4）結構工藝性差結構工藝性好典型零件結構工藝性示例（5）結構工藝性差結構工藝性好典型零件結構工藝性示例（6）結構工藝性差結構工藝性好第3節(jié)毛坯的選擇一、毛坯種類

毛坯種類粉末冶金鑄件鍛件型材沖壓件焊接件擠壓件二、毛坯的選擇原則

1.零件的材料以及機械性能

材料的可加工性決定了其加工的難易程度，而工藝過程對材料的組織和性能會產生影響。例如材料為鑄鐵的零件，應選擇鑄件毛坯。對于鋼質零件還要考慮機械性能的要求。

2.零件的結構形狀和外形尺寸

零件的結構形狀和外形尺寸往往使毛坯的選擇受到很大限制。設計時要考慮毛坯制造的方便性。在選用特殊方法時尤其要注意其在結構形狀等方面的特殊要求。

3.生產綱領

當零件的產量較大時，應選擇精度和生產效率較高的毛坯制造方法。當零件的產量較小時，應選擇精度和生產效率較低的毛坯制造方法。

4.現有生產條件

選擇毛坯時，既要考慮現有的生產條件，如毛坯制造

5.使用新技術、新工藝、新材料

為節(jié)約材料和能源，毛坯的發(fā)展趨勢是制造出少切屑、無切屑毛坯，如精鑄、精鍛、精沖、冷軋、冷擠壓、粉末冶金、壓塑注塑成形等。三、毛坯尺寸和形狀的確定

（1）根據毛坯類型及制造方法估計加工表面工序數目。

（2）確定每道工序加工余量并計算總余量。

（3）將原工件尺寸加上各表面的總加工余量即構成毛坯的雛形。毛坯尺寸的制造公差可查閱有關手冊。有了毛坯的雛形后，即可繪制毛坯圖。第4節(jié)工件的裝夾與定位基準的選擇一、工件的裝夾

工件在加工時，首先要把工件安放在機床工作臺或夾具里，使工件和刀具之間有一定的相對位置，這就是定位。工件定位后，在加工過程中要保持位置不變，才能保證加工精度，因此必須把工件夾住、夾緊。工件從定位到夾緊的整個過程稱為裝夾。定位保證工件的位置正確，夾緊保證工件的位置不變。具體裝夾方式見第2章有關內容。

二、基準的選擇

正確選擇定位基準是制定工藝規(guī)程的一項重要工作，對保證零件的加工質量、提高生產效率、改善勞動條件和簡化夾具結構等都有重大影響。在工件加工的第一道工序中，只能采用毛坯上未加工過的毛坯表面做為定位基準，這種定位基準稱為粗基準；采用加工過的表面做為定位基準，這種定位基準稱為精基準。另外，為滿足工藝需要，在工件上專門設計的定位面，稱為輔助基準。

1.粗基準的選擇

粗基準的選擇，一般情況下也是第一道工序定位基準的選擇。粗基準的選擇影響各加工面的余量分配以及不加工表面與加工表面之間的位置精度。這兩方面的要求往往是相互矛盾的，在選擇粗基準時，必須首先明確哪一方面是主要的。另外，在選擇粗基準時還要考慮盡量減少工件裝夾次數。

（1）若零件上有一個不需要加工的表面，則盡可能選此表面做為第一次裝夾的粗基準。如圖所示，應選選表面A做為粗基準，這不僅只需一次裝夾，而且B和A面及C與A面之間的位置精度也高。

（2）如果零件上有幾個不需要加工的表面，則應選擇其中位置精度要求較高的不加工表面做為第一次裝夾的粗基準。如圖所示，零件上A和B面均不需要加工，但A面與需要加工的孔有較高位置精度，故應選A面做為粗基準。

（3）如果零件上所有表面都需要加工，則應選擇加工余量最小的加工表面做為粗基準。如圖所示零件，A、B、C三面都需要加工，但各自加工余量不等，故應選擇加工余量最小的C面為粗基準方能保證加工要求。

（4）若首先保證工件某重要表面的加工余量均勻，則應以該表面為粗基準。如圖（a）所示，先以導軌面為粗基準加工床腿面，再以床腿面為精基準加工導軌面方可保證導軌面加工余量均勻。否則，如圖（b）所示，由于毛坯平面位置誤差很大，將導致導軌面余量很不均勻甚至余量不夠。

（5）粗基準通常只能使用一次。因為粗基準表面質量差，重復使用將使基準位移誤差增大。如圖所示零件，D和B面需要兩道工序加工。正確的選擇應該是先以C面為粗基準加工孔D，再以D為基準加工四個孔B。

（6）應盡量選用面積較大、平整光潔的表面做為粗基準。避免使用有飛邊、澆口、冒口或其他缺陷的表面。

2.精基準的選擇精基準的選擇應從保證零件的加工精度出發(fā)，同時也要考慮工件裝夾方便，夾具結構簡單、操作可靠。（1）基準重合原則盡量選擇設計基準做為定位基準，這樣可以減少基準重合而引起的定位誤差，有利于保證加工精度。

Look！

從以上分析可知，零件圖上原設計尺寸A與B是彼此獨立的。但是由于加工時定位基準與設計基準不重合，致使尺寸B的誤差中加入了一個從定位基準到設計基準之間的尺寸A的誤差，這項誤差就是基準不重合誤差。由于基準不重合誤差的存在，使得工序尺寸C的公差不得不縮小，造成加工困難，增加了加工成本。關于基準不重合誤差，應注意以下幾點：

1）基準不重合誤差只發(fā)生在用調整法加工的情況下。

2）無論加工、測量、裝配都要盡量避免基準不重合誤差?；鶞什恢睾弦话惆l(fā)生在不便于直接得到所要求尺寸或制定零件機械加工工藝規(guī)程時要求基準統一，以便減少夾具的設計與制造工作量。3）基準不重合誤差不僅存在于尺寸關系中，而且存在于各表面之間的位置精度中，其分析方法同上。（2）基準統一原則它是指應用統一的定位基準進行各道工序或大部分工序的加工。選作統一基準的表面，一般應是面積較大、精度較高的平面、孔以及其他距離較遠的幾個面的組合。如箱體零件加工，可以選擇一個較大的平面和兩個距離較遠孔做為精基準；軸類零件選擇兩個頂尖孔做為精基準。

采用基準統一原則，不僅可以簡化工藝過程的制定及減少制造夾具的時間與費用，而且還可以避免由于基準轉換所產生的定位誤差，有利于保證位置精度要求。

基準統一原則是成批、大量生產常用的一條原則，但不排除個別工序采用基準重合原則。例如圖中所示柴油機活塞采用端面和止口做為定位統一基準，進行大部分工序加工。但是，在最后精鏜活塞銷孔時，采用基準重合原則，以外圓頂面為定位基準加工活塞銷孔。

（3）自為基準原則當某些精加工要求加工余量小且均勻時，選擇加工表面本身做為定位基準稱為自為基準原則，如下圖所示。

（4）互為基準原則為了使加工面之間具有較高的位置精度，使其加工余量小而均勻，可采取反復加工，互為基準原則。例如，右圖所示精密齒輪淬火后磨齒時，先以齒面為基準磨孔，再以磨好的孔為基準磨齒面，從而保證磨削余量均勻且孔與齒面位置精度高。

（5）準確、可靠、方便原則所選精基準應能保證零件定位準確穩(wěn)定、夾緊可靠、操作方便，在加工時不僅能保證足夠的定位精度，而且在夾緊力、切削力和零件自身重力作用下，也不至于引起零件位置偏移后產生太大的變形。因此，精基準應選擇尺寸精度、形位精度高而表面粗糙度小、面積較大的表面。第5節(jié)機械加工工藝路線的擬訂一、表面加工方法的確定

確定零件表面加工方法，是以各種加工方法的加工經濟精度和其相應的表面粗糙度為依據的。加工經濟精度是指在正常條件下，采用符合質量標準的設備、工藝裝備和標準技術等級的工人，不延長加工時間所能保證的加工精度。相應的表面粗糙度稱為經濟表面粗糙度。各種加工方法所能達到的經濟精度和表面粗糙度詳見表3-6。

某表面加工方法的確定，通常是根據零件圖上給定的該表面的加工要求，按加工經濟精度確定應使用的最終加工方法，并根據最終加工方法所需的預備加工精度，按加工經濟精度確定倒數第二次表面加工的方法。照此辦法，可由最終加工反推至第一次加工，從而形成一個獲得該表面的加工方案。

由于獲得同一精度和表面粗糙度的加工方法往往不止一種，選擇時要考慮多種因素及要求的實際條件。

（1）粗車—半精車—精車

（2）粗車—半精車—粗磨—精磨

（3）粗車—半精車—精車—金剛車

（4）粗車—半精車—粗磨—精磨—精密加工外圓加工路線

（1）鉆—擴—粗鉸—精鉸（2）粗鏜—半精鏜—精鏜（3）鉆—拉

（4）粗鏜—半精鏜—粗磨—精磨孔加工路線

（1）粗銑—精銑

（2）粗刨—精刨平面加工路線

（3）粗銑—精銑—磨削

（4）粗刨—精刨—磨削二、加工階段的劃分

當零件的加工質量較高時，往往不可能在一道工序內完成一個或幾個表面的全部加工，一般必須把零件的整個工藝路線分成幾個加工階段，即粗加工階段、半精加工階段、精加工階段。有時還應進行光整加工和超精密加工。

1.各加工階段的任務（1）粗加工階段粗加工階段位于工藝路線的最前面，主要任務是切除各加工表面或主要加工面的大部分尺寸余量，并加工出精基準。因此，粗加工階段所面臨的主要問題是如何獲得高的生產效率。（2）半精加工階段半精加工階段的主要任務是為主要表面的精加工做好準備工作，即達到一定的加工精度，保證適當的加工余量，并完成一些次要表面的加工。（3）精加工階段精加工階段的任務是使各主要表面達到圖紙要求。

（4）光整加工階段對于精度要求很高，而表面粗糙度又要求很細（IT6或IT6以上，表面粗糙度Ra≤0.32μm）的表面，還需要安排光整加工階段。光整階段階段的主要任務是提高工件的尺寸精度，降低表面粗糙度或強化加工表面，一般不用來提高位置精度。（5）超精密加工階段超精密加工階段是按照超穩(wěn)定、超微量切除原則，實現加工尺寸誤差和形狀誤差小于0.1μm的加工技術。

2劃分加工階段目的保護工件少受磕碰損壞便于及時發(fā)現問題便于安排熱處理工序合理使用設備保證加工質量三、工序的集中與分散

1.工序集中工序集中是指零件的加工集中在少數幾道工序中完成，每道工序加工內容較多，工藝路線短。其特點是：（1）采用高效專用設備和工藝裝備，生產效率高。（2）工件裝夾次數少，易于保證表面之間的位置精度。（3）工序數目少，可減少機床數量、操作工人數和生產占地面積，還可簡化生產計劃和生產組織工作。（4）采用的機床和工藝裝備結構復雜，專業(yè)化程度和成本較高。

2.工序分散工序分散是指每道工序的加工內容很少，甚至一道工序只有一個工步，工藝路線很長。其特點是：（1）設備和工裝比較簡單，調整和維修比較方便，工人容易掌握，生產準備工作量少，又易于平衡工序時間，容易適應產品的更換。（2）對工人的技術要求較低。（3）可采用最合理的切削用量，減少機動時間。（4）所需設備和工藝裝備的數目多，操作工人多，生產占地面積也大。

3.工序集中和工序分散的選擇工序集中和分散各有利弊，應根據生產類型、現有生產條件、工件結構特點和技術要求等進行綜合考慮。

一般情況下，單件小批生產宜采用工序集中，在一臺普通機床上加工出盡可能多的表面；大批量生產時，既可采用多刀、多軸等高效自動機床，將工序集中，也可以將工序分散后組織流水線生產。對于重型零件，為了減少裝卸和運輸的勞動量，工序應適當集中；對于剛性差且精度要求高的精密工件，則工序應適當分散。根據目前國內外的發(fā)展趨勢，特別是近年來數控技術和柔性制造系統的發(fā)展，多采用工序集中來組織生產。四、加工順序的安排

1.機械加工工序的安排

（1）先基面后其他工藝路線開始安排的加工表面，應該是后續(xù)工序做為精基準的表面，然后再以該基準面定位，加工其他表面。（2）先面后孔當零件上有較大的平面可以用來做為定位基準時，總是先加工平面，再以平面定位加工孔，保證孔和平面之間的位置精度，這樣定位比較穩(wěn)定，裝夾也很方便。同時在毛坯表面上鉆孔，鉆頭容易引偏，所以從保證孔的加工精度出發(fā)，也應當先加工平面在加工該平面上的孔。（3）先主后次零件上的加工表面一般可分為主要表面和次要表面兩大類。主要表面通常是指位置精度要求較高的基準面和工作表面；而次要表面則是指那些要求較低，對零件整個工藝過程影響較小的輔助表面，如鍵槽、螺孔等。這些次要表面與主要表面之間也有一定的位置精度要求，一般是先加工主要表面，再以主要表面定位加工次要表面。對于整個工藝過程而言，次要表面的加工一般安排在主要表面最終精加工之前。（4）先粗后精對于精度要求較高的零件，應按粗、精加工階段來劃分加工順序。對剛性較差的零件更是如此。

2.熱處理工序的安排

（1）預備熱處理這類包括正火、退火、時效處理和調質處理等，其目的是改善工件的加工性能，消除內應力和為最終熱處理做好組織準備，其工序位置安排在粗加工前后。1）正火、退火。

經過熱加工的毛坯，為改善切削加工性能和消除毛坯的內應力，一般在粗加工之前安排正火、退火處理。

2）時效處理。

時效處理主要用于消除毛坯制造和機械加工中產生的內應力。對形狀復雜的鑄件，一般在粗加工后安排一次時效處理；對于精密零件，要進行多次時效處理。3）調質處理。調質處理即淬火+高溫回火。對于中碳鋼來說，調質處理能消除內應力，改善加工性能并獲得良好的綜合力學性能?？紤]材料的粹透性，一般安排在粗加工之后進行。

（2）最終熱處理最終熱處理通常有淬火+回火、滲透淬火、滲氮等。它們的主要目的是提高零件的硬度和耐磨性，一般安排在精加工（磨削）之前，或安排在精加工之后光整加工之前。

3.輔助工序的安排檢驗工序是主要的輔助工序，除由操作者自檢外，在粗加工之后、精加工之前、零件轉換車間時、重要工序之后以及全部加工完畢入庫之前，通常都要安排檢驗工序。

除檢驗工序外，其他輔助工序通常有：表面強化、去毛刺、倒棱、去磁、清洗、動平衡、防銹以及包裝等。輔助工序也是保證產品質量所必需的工序，若缺少了輔助工序或輔助工序不嚴，將給裝配工作帶來困難，甚至使機器不能使用。例如，未去凈的毛刺和銳邊將使零件不便于裝配，且危及操作者的安全。因此，在擬訂零件機械加工工藝路線時，一定要充分重視輔助工序的安排。第6節(jié)加工余量與工序尺寸的確定一、加工余量的概念

為了保證加工要求，需從工件的加工表面上切除一層材料，這層材料即為加工余量。加工余量可分為工序余量和加工總余量。

1.工序余量工序余量是指某一道工序中所切除的金屬層厚度，即相鄰兩工序的工序尺寸之差。工序余量的基本尺寸（基本余量或公稱尺寸）可按下式計算：（1）平面或非回轉表面被包容面Zb=a-b包容面Zb=b-a

（2）回轉表面被包容面（軸）Zb=a-b，單邊余量ZD=Zb/2包容面（孔）Zb=b-a，單邊余量ZD=Zb/2加工余量為變動值。工序尺寸用基本尺寸計算時，所得到的加工余量稱為基本余量。若以極限尺寸計算時，所得余量會出現最大或最小余量，其差值就是加工余量的變動范圍。以外表面單邊加工余量情況為例，其值為Zbmax=amax-bminZbmin=amin-bmax式中：Zbmax、Zbmin-最大、最小加工余量；Amax-前工序最大極限尺寸；bmax-本工序最大極限尺寸；Amin-前工序最小極限尺寸；bmin-本工序最小極限尺寸。

圖3-15所示為工序尺寸與加工余量之間的關系。余量公差是加工余量的變動范圍，其值為TZ=Zbmax-Zbmin=（amax-amin）-（bmax-bmin）=Ta-Tb

2.加工總余量

加工總余量是指某加工表面上所切除金屬層的總厚度，即毛坯尺寸與零件圖設計尺寸之差，也等于各道工序加工余量之和，即ZO=∑Zi式中：ZO—加工總余量；Zi—各工序余量。加工總余量也是個變動值，其值及公差一般是從有關手冊中查得或憑實際生產經驗確定的。二、影響加工余量的因素

加工余量的大小對于工件的加工質量和生產效率均有較大的影響。加工余量過大，不僅增加機械加工的工作量，降低生產效率，而且增加材料、工具和動力的消耗以及加工成本。若加工余量過小，既不能消除上道工序中的各種缺陷和誤差，又不能補償本道工序加工時工件裝夾誤差，很容易造成廢品。因此，應當合理確定加工余量。下面簡單分析影響加工余量的主要因素。1.上道工序各種表面缺陷和誤差

（1）表面粗糙度和缺陷層（如圖3-16所示）本道工序必須把上道工序留下來的表面粗糙度全部切除，還應切除上道工序在表面留下的一層金屬組織已遭破壞的缺陷層。

（2）上道工序尺寸公差工序的基本余量中包括了上道工序的尺寸公差Ta。（3）上道工序的形位誤差如圖所示小軸，當軸線有直線度誤差時，須在本道工序中加以糾正，因而直徑方向上的加工余量應增加2