第五章 机械加工工艺规程111

1、第五章 机械加工工艺规程王凤花现代农业工程学院第五章 机械加工工艺规程n5.1 机械加工工艺过程的基本概念机械加工工艺过程的基本概念n5.2 工件的安装与基准工件的安装与基准n5.3 机械加工工艺规程的制订机械加工工艺规程的制订n5.4 制订工艺规程要解决的几个主要问题制订工艺规程要解决的几个主要问题n5.5 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定n5.6 机械加工的生产率与经济性分析机械加工的生产率与经济性分析5.1 机械加工工艺过程的基本概念机械加工工艺过程的基本概念n5.1.1 生产过程与工艺过程生产过程与工艺过程q(1)生产过程生产过程n制造机器时，由原材料到成品之间的所有劳动过

2、程的总和称为生产过程。原材料原材料成品（机器）成品（机器）生产过程包括： 1)1)原材料的运输、保管和准备；原材料的运输、保管和准备； 2)2)生产的准备工作；生产的准备工作； 3)3)毛坯的制造；毛坯的制造； 4)4)零件的机械加工与热处理；零件的机械加工与热处理； 5)5)零件装配成机器；零件装配成机器； 6)6)机器的质量检查及运行试验；机器的质量检查及运行试验； 7)7)机器的油漆、包装和入库。机器的油漆、包装和入库。5.1 机械加工工艺过程的基本概念机械加工工艺过程的基本概念n5.1.1 生产过程与工艺过程生产过程与工艺过程q（2）工艺过程）工艺过程n1）定义：定义：在机械产品的生产

3、过程中，那些与原材料在机械产品的生产过程中，那些与原材料变为成品直接有关的过程称为工艺过程。变为成品直接有关的过程称为工艺过程。n2）分类：）分类： 1) 1) 毛坯制造工艺过程毛坯制造工艺过程 2) 2) 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 3) 3) 热处理工艺过程热处理工艺过程 4) 4) 装配工艺过程装配工艺过程n机械加工工艺过程机械加工工艺过程n 采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使之成为合格零件的形状、尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动过程。的全部劳动过程。5.1.2 机械加工工艺过程的组成n工艺过程工艺过程是

4、由若干个按一定顺序排列的工序组是由若干个按一定顺序排列的工序组成。毛坯顺次通过这些工序就变成了成品或半成。毛坯顺次通过这些工序就变成了成品或半成品。成品。n工序是工艺过程的基本单元，工序又可分为工序是工艺过程的基本单元，工序又可分为安安装、工步、走刀和工位装、工步、走刀和工位。n（1）工序）工序q一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点（一一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点（一台机床或一个钳工台），对一个（或同时对几个）台机床或一个钳工台），对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。q划分工序的主要依据划分工序的主要依据是工

5、作地点是否改变和加工过是工作地点是否改变和加工过程是否连续。程是否连续。图图5.1 阶梯轴简图阶梯轴简图图图5.1 阶梯轴简图阶梯轴简图工序工序号号工序名称工序名称工作地点工作地点1铣端面打中心孔铣端面打中心孔铣端面打中心孔铣端面打中心孔机床机床2车外圆，切槽，车外圆，切槽，倒角倒角普通车床普通车床3铣键槽铣键槽立式铣床立式铣床4去毛刺去毛刺钳工台钳工台5磨外圆磨外圆外圆磨床外圆磨床表表5.1 阶梯轴的工艺过程阶梯轴的工艺过程n（2）安装）安装n 工件在加工前，在机床或夹具中相对刀具应有一个正确工件在加工前，在机床或夹具中相对刀具应有一个正确的位置并给予固定，这个过程称为的位置并给予固定，这个

6、过程称为装夹装夹，一次装夹所完，一次装夹所完成的那部分加工过程称为成的那部分加工过程称为安装安装。应尽可能减少装夹次数，。应尽可能减少装夹次数，因为多装夹一次就多一次误差，同时增加了装夹工件的因为多装夹一次就多一次误差，同时增加了装夹工件的辅助时间。辅助时间。n（3）工步）工步q在同一道工序内，当加工表面不变、切削用量（指切在同一道工序内，当加工表面不变、切削用量（指切削速度、背吃刀量和进给量）、切削刀具均保持不变削速度、背吃刀量和进给量）、切削刀具均保持不变的情况下所完成的那部分工序，称工步。的情况下所完成的那部分工序，称工步。 q当其中有一个因素变化时，则为另一个工步。当其中有一个因素变化

7、时，则为另一个工步。 q当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合工步。工步。 （如图（如图7-3）n（4）走刀）走刀q 在一个工步内，被加工的某一表面，由于余量较大在一个工步内，被加工的某一表面，由于余量较大或其它原因，在切削用量不变的条件下，用同一把或其它原因，在切削用量不变的条件下，用同一把刀具对它进行多次加工，每加工一次，称一次走刀。刀具对它进行多次加工，每加工一次，称一次走刀。n（5）工位）工位q为了减少工序中的装夹次数，常采用回转工作台或为了减少工序中的装夹次数，常采用回转工作台或回转夹具，使工件在一次安装中，可先后在机床上回转夹具

8、，使工件在一次安装中，可先后在机床上占有不同的位置进行连续加工，每一个位置所完成占有不同的位置进行连续加工，每一个位置所完成的那部分工序，称一个工位。的那部分工序，称一个工位。（如图（如图7-4） 5.1.3 生产类型及其工艺特点生产类型及其工艺特点n（1）生产纲领）生产纲领 某种产品（或零件）的年产量称为该产品某种产品（或零件）的年产量称为该产品（或零件）的生产纲领。（或零件）的生产纲领。零件的生产纲领零件的生产纲领N可按下式计算：可按下式计算：%)%1 ( QnN式中式中 Q Q产品的年产量，单位：台产品的年产量，单位：台/ /年；年；n每台产品中所含该零件的数量，单位：件每台产品中所含该

9、零件的数量，单位：件/台；台； %备品率，对易损件应考虑一定数量的备品，以供用户修配的需要；备品率，对易损件应考虑一定数量的备品，以供用户修配的需要； %废品率。废品率。5.1.3 生产类型及其工艺特点生产类型及其工艺特点n（2 2）生产类型）生产类型 q在机械制造业中，根据生产纲领的大小和产品的特点，可以分在机械制造业中，根据生产纲领的大小和产品的特点，可以分为三种不同的生产类型：为三种不同的生产类型：单件生产、大量生产、成批生产。单件生产、大量生产、成批生产。q1 1）单件生产）单件生产 n单个地生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复。单个地生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复。

10、q 例如，重型机器制造、专业设备制造和新产品试制等。例如，重型机器制造、专业设备制造和新产品试制等。q2 2）大量生产）大量生产n产品数量很大，大多数工作地点经常重复地进行某一个产品数量很大，大多数工作地点经常重复地进行某一个零件的某一道工序的加工。零件的某一道工序的加工。q例如，汽车、拖拉机、轴承等的制造通常都是以大量生产的方式例如，汽车、拖拉机、轴承等的制造通常都是以大量生产的方式进行。进行。3 3）成批生产）成批生产q一年中分批地制造相同的产品，工作地点的加工对象一年中分批地制造相同的产品，工作地点的加工对象周期性重复。周期性重复。 n例如，机床制造就是比较典型的成批生产。例如，机床制造

11、就是比较典型的成批生产。q每批制造的相同产品的数量称为每批制造的相同产品的数量称为批量批量。根据批量的大。根据批量的大小，成批生产又可分为：小，成批生产又可分为： n小批生产小批生产-其工艺过程的工艺特点和单件生产相似，其工艺过程的工艺特点和单件生产相似，常将两者合称为单件小批生产；常将两者合称为单件小批生产； n大批生产大批生产-其工艺过程的特点和大量生产相似，常其工艺过程的特点和大量生产相似，常将两者合称为大批大量生产；将两者合称为大批大量生产； n中批生产中批生产-其工艺过程的特点则介于单件小批生产其工艺过程的特点则介于单件小批生产和大批大量生产之间。和大批大量生产之间。 n划分生产类型

12、的参考数据划分生产类型的参考数据 n表表5.2 划分生产类型的参考数据划分生产类型的参考数据 生产类型生产类型 零件年产量零件年产量重型零件重型零件质量大于质量大于2000kg中型零件中型零件质量质量1002000kg轻型零件轻型零件质量小于质量小于100kg 单件生产单件生产5201000500050000n各种生产类型的工艺过程的特点可归纳成表各种生产类型的工艺过程的特点可归纳成表53 特点特点单件生产单件生产成批生产成批生产大量生产大量生产工件工件的互的互换性换性一般是配对制一般是配对制造，没有互换造，没有互换性，广泛用钳性，广泛用钳工修配工修配大部分有互换大部分有互换性，少数用钳性，少

13、数用钳工修配。工修配。全部有互换性，有全部有互换性，有些精度较高的配合些精度较高的配合件用分组选择装配件用分组选择装配法法毛坯毛坯的制的制造方造方法及法及加工加工余量余量铸件用木模手铸件用木模手工铸造，锻件工铸造，锻件用自由锻，毛用自由锻，毛坯精度低加工坯精度低加工余量大余量大部分铸件用金部分铸件用金属模；部分锻属模；部分锻件用模锻。毛件用模锻。毛坯精度中等，坯精度中等，加工余量中等加工余量中等铸件广泛采用金属铸件广泛采用金属模机器造型；锻件模机器造型；锻件广泛采用模锻以及广泛采用模锻以及其他高生产率的毛其他高生产率的毛坯制造方法。毛坯坯制造方法。毛坯精度高，加工余量精度高，加工余量小小特点特

14、点单件生产单件生产成批生产成批生产大量生产大量生产机床机床设备设备通用机床。按通用机床。按机床种类及大机床种类及大小采用小采用“机群机群式式”排列排列部分通用机部分通用机床和部分高床和部分高生产率专用生产率专用机床。按加机床。按加工零件类别工零件类别分工段排列分工段排列广泛采用高生产广泛采用高生产率的专用机床及率的专用机床及自动机床。按流自动机床。按流水线形式排列水线形式排列夹具夹具多用通用夹具，多用通用夹具，极少采用专用极少采用专用夹具，靠划线夹具，靠划线法和试切法达法和试切法达到精度要求到精度要求广泛采用专广泛采用专用夹具，部用夹具，部分靠划线法分靠划线法达到精度要达到精度要求求广泛采用高

15、生产广泛采用高生产率专用夹具及调率专用夹具及调整法达到整法达到 加工精加工精度度特点特点单件生产单件生产成批生产成批生产大量生产大量生产刀具与刀具与量具量具采用通用刀采用通用刀具和万能量具和万能量具具较多采用专用较多采用专用刀具及专用量刀具及专用量具具广泛采用高生广泛采用高生产率刀具和量产率刀具和量具具对工人对工人的要求的要求需要技术熟需要技术熟练的工人练的工人需要一定熟练需要一定熟练程度的工人程度的工人对操作工人的对操作工人的技术要求较低，技术要求较低，对调整工人的对调整工人的技术要求较高技术要求较高工艺规工艺规程程有简单的工有简单的工艺路线卡艺路线卡有工艺规程，有工艺规程，对关键零件有对关

16、键零件有详细的工艺规详细的工艺规程程有详细的工艺有详细的工艺规程规程特点特点单件生产单件生产成批生产成批生产大量生产大量生产生产率生产率低低中中高高成本成本高高中中低低发展趋势发展趋势箱体类复杂零箱体类复杂零件采用加工中件采用加工中心心采用成组技采用成组技术，数控机术，数控机床或柔性制床或柔性制造系统等进造系统等进行加工行加工在计算机控制在计算机控制的自动化制造的自动化制造系统中加工，系统中加工，并可能实现在并可能实现在线故障诊断，线故障诊断，自动报警和加自动报警和加工误差自动补工误差自动补偿偿5.2 工件的安装与基准工件的安装与基准n5.2.1 工件的安装q定位：定位：加工前，使工件在机床上

17、或夹具上占有正确的加加工前，使工件在机床上或夹具上占有正确的加工位置的过程，称为定位。工位置的过程，称为定位。q夹紧：夹紧：用施加外力的形式，把工件已确定的定位位置固用施加外力的形式，把工件已确定的定位位置固定下来的过程，称为夹紧。定下来的过程，称为夹紧。q装夹或安装：装夹或安装：工件定位、夹紧的全过程，称为装夹或安工件定位、夹紧的全过程，称为装夹或安装。装。n例：在墙上贴画例：在墙上贴画 小结：小结： 定位在前，夹紧在后定位在前，夹紧在后 定位是首要的定位是首要的 定位定位 + + 夹紧夹紧 = = 安装安装由于工件大小、加工精度和批量的不同，工件的找正安装有由于工件大小、加工精度和批量的不

18、同，工件的找正安装有三种方式：三种方式：1 1）直接找正法）直接找正法：是用百分表、划针或用目测，在机床上直是用百分表、划针或用目测，在机床上直接找正工件，使工件获得正确位置的方法。接找正工件，使工件获得正确位置的方法。图图5-25-2 直接找正法示例直接找正法示例a a）磨内孔时工件的找正）磨内孔时工件的找正 b b）刨槽时工件的找正）刨槽时工件的找正n直接找正安装直接找正安装的精度与工作效率，取决于要求的找正精度、的精度与工作效率，取决于要求的找正精度、所采用的找正方法、所使用的找正工具和工人的技术水平。所采用的找正方法、所使用的找正工具和工人的技术水平。n此法的此法的缺点缺点：费时较多费

19、时较多，因此一般，因此一般只适合于工件批量小只适合于工件批量小，采用采用专用夹具不经济或工件定位精度要求特别高专用夹具不经济或工件定位精度要求特别高，采用专，采用专用夹具也不能保证，只能用精密量具直接找正定位的场合。用夹具也不能保证，只能用精密量具直接找正定位的场合。2)2)划线找正法：划线找正法：当零件形状很复杂时，可先用划针在工件上当零件形状很复杂时，可先用划针在工件上画出中心线、对称线或各加工表面的加工位置，然后再按画出中心线、对称线或各加工表面的加工位置，然后再按划好的线来找正工件在机床上的位置的方法。划好的线来找正工件在机床上的位置的方法。此法要增加划线工序，定位精度也不高。因此多用

20、于批量小，此法要增加划线工序，定位精度也不高。因此多用于批量小，零件形状复杂、毛坯零件形状复杂、毛坯制造精度较低的场合，以及大型铸件制造精度较低的场合，以及大型铸件和锻件等不宜使用专用夹具的粗加工。和锻件等不宜使用专用夹具的粗加工。 图图5-35-3 划线找正法示例划线找正法示例n3 3）用专用夹具安装）用专用夹具安装q工件在夹具内定位并夹紧，不需要找正。工件在夹具内定位并夹紧，不需要找正。q此法的安装精度较高，而且装卸方便，可以节省大量辅此法的安装精度较高，而且装卸方便，可以节省大量辅助时间。但制造专用夹具成本高，周期长，因此适用于助时间。但制造专用夹具成本高，周期长，因此适用于成批和大量生

21、产。成批和大量生产。q如图如图5.5.阶梯轴的铣键槽工序，可将工件直接放在夹具阶梯轴的铣键槽工序，可将工件直接放在夹具体的体的V V形块上（见图形块上（见图5.45.4），不用找正就能保证工件相对），不用找正就能保证工件相对刀具的位置，只要用压板夹紧工件，便可进行铣键槽的刀具的位置，只要用压板夹紧工件，便可进行铣键槽的工作。工作。 5.2.2 基准及其分类n基准：基准：在零件图上或实际的零件上，用来确定在零件图上或实际的零件上，用来确定一些点、线、面位置时所依据的那些点、线、一些点、线、面位置时所依据的那些点、线、面称为基准。面称为基准。 n根据基准的用途，基准可分为根据基准的用途，基准可分为

22、设计基准设计基准和和工艺工艺基准基准两大类。两大类。n（1）设计基准q定义：设计时在零件图纸上所使用的基准。如图7-6和图7-7。n（2）工艺基准q定义：在制造零件和装配机器的过程中所使用的基准。q工艺基准又分为工序基准、定位基准、度量基准和装配基准，分别用于工序图中的工序尺寸的标注、工件加工时的定位、工件的测量检验和零件的装配。q1）工序基准n在工序图中，用以标注被加工表面位置的面、线、点称为工序基准。（所标注的加工面的位置尺寸是工序尺寸）。如图7-8n2）定位基准q加工时确定零件在机床或夹具中位置所依据的那些点、线、面称为定位基准，及确定被加工表面位置的基准。如图7-6q定位基准面工件上作

23、为定位基准的点或线，总是由具体表面来体现，这个表面称为定位基准面。n3）测量基准q测被加工表面尺寸、位置所依据的基准称为测量基准。如图7-9n4）装配基准q在装配时，确定零件位置的面、线、点称为装配基准，即装配中用来确定零件、部件在机器中位置的基准。如图7-10n一般情况下，设计基准是在图纸上给定的，定位基准则是工艺人员根据不同的工艺顺序与装夹方法确定的，因此可以选出不同的定位基准。正确的选择定位基准是制订工艺规程的主要内容之一，也是夹具设计的前提。基准重合在实际生产中，应尽量使以上各种基准重合，以消在实际生产中，应尽量使以上各种基准重合，以消除基准不重合误差。除基准不重合误差。 1 1）设计

24、零件时应尽量以装配基准作为设计基准，）设计零件时应尽量以装配基准作为设计基准，以便保证装配技术要求；以便保证装配技术要求； 2 2）在制定加工工艺路线时，应尽量以设计基准）在制定加工工艺路线时，应尽量以设计基准作工序基准，以保证零件加工精度；作工序基准，以保证零件加工精度； 3 3）在加工和测量零件时，要尽量使定位基准、）在加工和测量零件时，要尽量使定位基准、测量基准和工序基准重合，以减少加工误差和测测量基准和工序基准重合，以减少加工误差和测量误差。量误差。5.2.3 机床夹具的基本概念n机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持

25、这个位置不变。q夹具夹具是指夹持工件的工具，如卡盘、顶尖、平口钳等。是指夹持工件的工具，如卡盘、顶尖、平口钳等。q辅具辅具是指夹持刀具的工具，如钻夹头、丝锥夹头及刀夹是指夹持刀具的工具，如钻夹头、丝锥夹头及刀夹等。等。n（1 1）夹具的分类）夹具的分类q1 1）按使用范围分）按使用范围分n通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具、随行通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具、随行夹具夹具q2 2）按使用机床的类型分）按使用机床的类型分n钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具、镗床钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具夹具、齿轮机床夹具q3 3）按夹紧动力源分）按夹紧动力源分

26、n手动夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具、自夹手动夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具、自夹紧夹具紧夹具n机床夹具通常按夹具的应用范围进行分类。n通用夹具通用夹具q指已经标准化了的夹具，适用于不同工件的装夹。如三指已经标准化了的夹具，适用于不同工件的装夹。如三爪卡盘、四爪卡盘、平口钳、分度头和回转工作台等。爪卡盘、四爪卡盘、平口钳、分度头和回转工作台等。q通用夹具的通用夹具的结构复杂结构复杂，适用于，适用于大批量生产大批量生产，也适用于，也适用于单单件小批生产件小批生产，是使用最广泛的一类夹具。，是使用最广泛的一类夹具。n专用夹具专用夹具q为加工某一零件某一道工序专门设计的夹具。为加工某一零件某

27、一道工序专门设计的夹具。q其结构简单、紧凑、操作迅速方便其结构简单、紧凑、操作迅速方便，因设计和制造的周，因设计和制造的周期较长，批量少，所以成本较高。当产品变更时，因无期较长，批量少，所以成本较高。当产品变更时，因无法使用而报废，因此法使用而报废，因此专用夹具适用于产品固定的成批或专用夹具适用于产品固定的成批或大量生产中大量生产中。可调夹具：可调夹具：是指经调整或更换个别元件，即可加工多种工件的夹具。 这种夹具主要用于形状相似，尺寸相近的工件的加工。组合夹具（拼装夹具）组合夹具（拼装夹具）：这种夹具是在夹具零部件完全标准化的基础上，根据积木化原理，针对不同的工件对象和加工要求，拼装组合则成夹

28、具。构成夹具的各零部件，在工件加工完后，可拆散成各种元件，组合成适用其它产品加工要求的夹具。随行夹具：随行夹具：是适用于自动线上的一种移动式夹具。工件安是适用于自动线上的一种移动式夹具。工件安装在随行家具上，随行夹具由自动线运输装置从一个工序装在随行家具上，随行夹具由自动线运输装置从一个工序运送到另一个工序，完成全部工序的加工。运送到另一个工序，完成全部工序的加工。随行夹具主要用于自动生产线加工中心、柔性生产线中。 （2）专用夹具的组成q(1)(1)定位元件：定位元件：q(2)(2)夹紧装置：夹紧装置：q(3)(3)对刀和导引元件：对刀和导引元件：q(4)(4)夹具体：夹具体： q(5)(5)

29、其它元件及装置：其它元件及装置：n（2）专用夹具的组成q(1)(1)定位元件：定位元件：用来确定工件在夹具中的正确位置的元件。q(2)(2)夹紧装置：夹紧装置：用于夹紧工件，使其保持在正确的定位位置上的夹紧装置和夹紧元件。q(3)(3)对刀和导引元件：对刀和导引元件：用于确定刀具位置或引导刀具方向的元件。q(4)(4)夹具体：夹具体：用于联接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床相结合，使夹具相对机床具有确定的位置。q(5)(5)其它元件及装置：其它元件及装置：有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。q 任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，它们是保证工件

30、加工精度的关键，目的是使工件“定准、夹牢”。n(3)专用夹具的功用 (1)保证加工精度，降低工人等级保证加工精度，降低工人等级 加工精度包括：尺寸精度、几何形状精度、表面相互位置精 度。使用夹具最有利于保证表面相互位置精度。如：在摇臂钻加工孔系 夹具：可达0.100.20mm 划线找正：0.41.0mm (2) 提高劳动生产率，降低加工成本提高劳动生产率，降低加工成本无找正，对刀等时间，工件装卸迅速，从而大大减少了工件安装的辅助时间，同时易于实现多件加工，多工位加工，特别适用于加工时间短，辅助时间长的中、小工件的加工。 (3) 扩大机床工艺范围扩大机床工艺范围扩大机床的功能，实现一机多用。如在

31、车床上利用镗夹具，进行镗孔。利用铣夹具，进行铣槽。 (4) 减轻工人劳动强度，保证安全生产。减轻工人劳动强度，保证安全生产。5.2.4 工件在夹具中的定位及定位误差（1 1） 六点定位原理六点定位原理n 一个自由的物体相对于一个自由的物体相对于三个相互垂直的空间坐标系，三个相互垂直的空间坐标系，有六种活动的可能性有六种活动的可能性( (三种三种是移动，三种是转动是移动，三种是转动) )。习惯把这种活动的可能性称为把这种活动的可能性称为自由度自由度，因此空间任一自由空间任一自由物体共有六个自由度物体共有六个自由度。 未定位工件在空间有六未定位工件在空间有六个自由度，个自由度， 定位就是限制定位就

32、是限制其自由度。其自由度。 n六点定位原理：六点定位原理：布置六个定位支承点，使工件布置六个定位支承点，使工件上的定位基面与其接触，一个支承点限制工件上的定位基面与其接触，一个支承点限制工件一个自由度，使工件六个自由度被完全限制，一个自由度，使工件六个自由度被完全限制，在空间得到唯一确定的位置，此即在空间得到唯一确定的位置，此即六点定位原六点定位原理。理。长方体工件定位示例：长方体工件定位示例：根据加工要求决定所需限制的自由度 考虑定位方案时，需根据零件加工要求而定，应考虑定位方案时，需根据零件加工要求而定，应限制哪几个自由度，再以相应定位点去限制。限制哪几个自由度，再以相应定位点去限制。由此

33、，引出两种常见的两种定位类型：由此，引出两种常见的两种定位类型：完全定位：完全定位：工件的六个自由度需完全被工件的六个自由度需完全被限制的定位情况。限制的定位情况。如图如图7-15不完全定位：不完全定位：工件的六个自由度不需完工件的六个自由度不需完全被限制的定位情况。全被限制的定位情况。如图如图7-16欠定位欠定位与与过定位过定位 工件应限制的自由度未被限制的定位，为工件应限制的自由度未被限制的定位，为欠定位，欠定位， 在实际生产中是绝对不允许的。在实际生产中是绝对不允许的。如图如图7-157-15工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的 定位称为定

34、位称为过定位过定位或或重复定位。重复定位。一般来说也是不合一般来说也是不合 理的。理的。如图如图7-177-17常用定位元件限制自由度的情况1 1、在、在圆柱体上铣贯穿键槽上铣贯穿键槽长长V形块限制四个自由度，短形块限制四个自由度，短V形块限制两个自由度。形块限制两个自由度。2 2、两顶尖定位车外圆、两顶尖定位车外圆 固定的短锥面相当于三个定位点，活动的短锥面相当于固定的短锥面相当于三个定位点，活动的短锥面相当于两个定位点。两个定位点。3 3、顶尖磨削、顶尖磨削 长锥面相当于五个定位点。长锥面相当于五个定位点。4 4、圆柱体用三爪夹头定位并夹紧钻一通孔、圆柱体用三爪夹头定位并夹紧钻一通孔 长三

35、爪夹头相当于四个定位点，而短三爪夹头相当长三爪夹头相当于四个定位点，而短三爪夹头相当于两个定位点。于两个定位点。(2)典型定位方式和定位元件n定位元件要满足的共同要求：q1）定位工作面精度要求高；q2）要有足够的强度和刚度；q3）定位工作表面要有较好的耐磨性，以便长期保持定位精度；q4）结构工艺性要好，以便制造、装配、更换及排屑。(2)典型定位方式和定位元件1) 工件以平面定位工件以平面定位 主要支承主要支承 辅助支承辅助支承 固定支承固定支承可调支承可调支承自位支承自位支承支承钉支承钉支承板支承板 主要支承主要支承用来用来限制工件的自由度限制工件的自由度，是真正具有，是真正具有独立定位工作的

36、定位元件；而独立定位工作的定位元件；而辅助支承辅助支承是用来加是用来加强工件的刚性，强工件的刚性，不起限制工件自由度的作用不起限制工件自由度的作用。（1 1） 固定支承（固定支承（支承钉、支承板支承钉、支承板） 1）、支）、支承承钉钉q(a)平顶支承钉平顶支承钉，与工件接触面大，适用于精基准定位；q (b) 圆顶支承钉圆顶支承钉，与工件接触面小，适用于粗基准定位，以减小装夹误差，但支承钉容易磨损和压伤工件基准面；q (c) 花纹顶面支承钉花纹顶面支承钉，用于工件的侧面定位，增大摩擦系数，但清除切屑不方便，不易用在水平面定位；q (d) 带衬套支承钉带衬套支承钉，批量大、磨损快时使用，便于拆卸。

37、（1 1） 固定支承（固定支承（支承钉、支承板支承钉、支承板） 2 2）支承板）支承板A型适用于侧面和顶面定位型适用于侧面和顶面定位:平板式支承板平板式支承板结构简单、紧凑，但不易清除落入沉头螺钉孔内的碎屑； B型适用于底面的定位型适用于底面的定位:台阶式支承板台阶式支承板，装夹螺钉的平面低于支承面35mm，克服了不易清屑的缺点，但结构不紧凑；n不论采用支承钉或支承板作为定位元件，装入夹具不论采用支承钉或支承板作为定位元件，装入夹具体后，为使各支承面在一个水平面内，应再修磨一体后，为使各支承面在一个水平面内，应再修磨一次次。 n（2）可调支承 支承位置可在一定范围内调整，并用螺母锁紧。主要支承

38、位置可在一定范围内调整，并用螺母锁紧。主要用于粗基准定位用于粗基准定位。每批调整一次每批调整一次，以补偿各批毛坯误差。以补偿各批毛坯误差。n（2）自位支承（浮动支承）n在定位过程中自位支承的位置是随着定位基准面位置的变化而自动与之适应的。如图7-21。(a) 、(b) 是两点浮动式支承； (c)是三点浮动支承；n这种支承只能限制一个这种支承只能限制一个自由度，只起一个定位支自由度，只起一个定位支承点的作用。承点的作用。n一般用于毛坯表面或不一般用于毛坯表面或不连续的表面的定位中。连续的表面的定位中。n辅助支承n工件在装夹加工时，为了增加工件的刚性和稳为了增加工件的刚性和稳定性，但又要避免过定位

39、，此时经常采用辅助定性，但又要避免过定位，此时经常采用辅助支承支承。n一般辅助支承是在工件定位后才参与工作，故一般辅助支承是在工件定位后才参与工作，故不起定位作用。不起定位作用。平面定位常用定位元件平面定位常用定位元件 支承支承板板可调支承可调支承 自位支承自位支承辅助支承辅助支承 平面型支承板平面型支承板：侧面和顶面定位：侧面和顶面定位带斜槽型支承板带斜槽型支承板：适于作底面定位准面：适于作底面定位准面平头支承钉平头支承钉：用于支承精基准面：用于支承精基准面球头支承钉球头支承钉：用于支承粗基准面：用于支承粗基准面网纹顶面支承钉网纹顶面支承钉：用在工件以粗基准：用在工件以粗基准定位且要求较大摩

40、擦力的表面定位定位且要求较大摩擦力的表面定位支承支承钉钉n2 2）工件以外圆柱面定位）工件以外圆柱面定位n支承定位(v v形块形块 )q用于以外圆表面为定位基准的工件用于以外圆表面为定位基准的工件。应用实例：n用用V形块定位，工件的定位基准始终在形块定位，工件的定位基准始终在V形块两定位面的对称中心平面内，对中性能好。形块两定位面的对称中心平面内，对中性能好。n一个短一个短V形块限制两个自由度；两个短形块限制两个自由度；两个短V形块组合或一个长形块组合或一个长V形块限制四个自由度；浮形块限制四个自由度；浮动式动式V形块只限制一个自由度。形块只限制一个自由度。n定心定位定心定位( (定位套筒定位

41、套筒 ) )q三爪自定心卡盘、弹簧夹头、套筒套筒。 在工件以端面为主要定位基面的场合，短定位套孔限制工在工件以端面为主要定位基面的场合，短定位套孔限制工件的两个自由度；在工件以外圆柱表面为主要定位基面的场合，件的两个自由度；在工件以外圆柱表面为主要定位基面的场合，长定位套孔限制工件的四个自由度。长定位套孔限制工件的四个自由度。半圆定位座半圆定位座 常用于大型轴类工件的定位常用于大型轴类工件的定位 当工件尺寸较大，用圆柱孔定位不方便时，可将圆柱孔当工件尺寸较大，用圆柱孔定位不方便时，可将圆柱孔改成两半，下半孔用作定位，上半孔用于压紧工件。改成两半，下半孔用作定位，上半孔用于压紧工件。 短半圆孔定

42、位限制工件的二个自由度；长半圆孔定位限短半圆孔定位限制工件的二个自由度；长半圆孔定位限制工件的四个自由度。制工件的四个自由度。n3 3）工件以圆孔定位）工件以圆孔定位n定位销定位销 n 分固定式和可换式分固定式和可换式用定位销定位时，短圆柱销限制两个自由度；用定位销定位时，短圆柱销限制两个自由度；长圆柱销可以限制四个自由度。长圆柱销可以限制四个自由度。心轴心轴几种常用的心轴结构形式如下图：几种常用的心轴结构形式如下图： a) 过盈配合心轴，依靠过盈量产生的夹紧力来传递扭矩，过盈配合心轴，依靠过盈量产生的夹紧力来传递扭矩，限制工件四个自由度；限制工件四个自由度； b)b)间隙配合心轴，限制工件五

43、个自由度（心轴外圆部分间隙配合心轴，限制工件五个自由度（心轴外圆部分限制四个自由度，轴肩面限制一个自由度）；限制四个自由度，轴肩面限制一个自由度）； c)c)小锥度心轴，装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表小锥度心轴，装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件，使用小锥度心轴定位可获得较高面的弹性变形夹紧工件，使用小锥度心轴定位可获得较高的定位精度，它可以限制五个自由度。的定位精度，它可以限制五个自由度。 圆锥销圆锥销 常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度 3 3）组合表面定位）组合表面定位 在实际生产中，为满足加工要求，有时采用在实际生产中，

44、为满足加工要求，有时采用几个定位面相组合的方式进行定位。常见的组几个定位面相组合的方式进行定位。常见的组合形式有：合形式有：两顶尖孔、一端面一孔、一端面一两顶尖孔、一端面一孔、一端面一外圆、一面两孔外圆、一面两孔等，与之相对应的定位元件也等，与之相对应的定位元件也是组合式的。是组合式的。几个表面同时参与定位时，各定位基准（基几个表面同时参与定位时，各定位基准（基面）在定位中所起的作用有主次之分。例如，面）在定位中所起的作用有主次之分。例如，轴以两顶尖孔在车床前后顶尖上定位的情况，轴以两顶尖孔在车床前后顶尖上定位的情况，前顶尖孔为主要定位基面，前顶尖限制三个自前顶尖孔为主要定位基面，前顶尖限制三

45、个自由度，后顶尖只限制两个自由度。由度，后顶尖只限制两个自由度。 一面两销的组合定位一个平面和与其垂直的两个孔组合一个平面和与其垂直的两个孔组合n这种定位属于过定位这种定位属于过定位n解决办法是：解决办法是： n将销将销2做成做成 n削边销削边销一个平面和与它垂直的孔的组合一个平面和与它垂直的孔的组合 如图7-34 带台阶面的心轴定位，及一个定位销和一个与它垂直的环形平面的组合。 5.3 机械加工工艺规程的制定机械加工工艺规程的制定n5.3.1 5.3.1 机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程的作用n什么是工艺过程？什么是工艺规程？什么是工艺过程？什么是工艺规程？ 优质、高产、低成本优质、高

46、产、低成本 工艺文件工艺文件 规定产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件，规定产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件，称称工艺规程工艺规程。其中规定零件机械加工工艺过程和操作方法。其中规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为等的工艺文件称为机械加工工艺规程机械加工工艺规程。5.3.1 5.3.1 机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程的作用(1)(1) 机械加工工艺规程是机械加工工艺过程的主要技术文件，机械加工工艺规程是机械加工工艺过程的主要技术文件，是指挥现场生产的依据。是指挥现场生产的依据。 (2)(2)机械加工工艺规程是新产品投产前，进行有关的技术准备机械加工工艺规程是

47、新产品投产前，进行有关的技术准备和生产准备的依据。和生产准备的依据。 (3)(3) 机械加工工艺规程是新建、扩建或改建厂房（车间）的机械加工工艺规程是新建、扩建或改建厂房（车间）的依据。依据。(4)(4)机械加工工艺规程有助于技术交流和推广先进经验。机械加工工艺规程有助于技术交流和推广先进经验。5.3.2 5.3.2 机械加工工艺规程的格式机械加工工艺规程的格式(1)(1)工艺过程卡片工艺过程卡片 工艺过程卡片是以工序为单位简要说明零件工艺过程卡片是以工序为单位简要说明零件加工过程的一种工艺文件。加工过程的一种工艺文件。 P P208 208 表表7-67-6(2)(2)工序卡片工序卡片 工序

48、卡片是为每一道工序编制的一种工艺文工序卡片是为每一道工序编制的一种工艺文件。件。 P P209 209 表表7-77-7205.3.3 5.3.3 制定机械加工工艺规程的原始制定机械加工工艺规程的原始资料资料1 1）零件工作图及其产品装配图；）零件工作图及其产品装配图；2）产品验收的质量标准；）产品验收的质量标准；3 3）零件的生产纲领；零件的生产纲领；4 4）现场的生产条件（毛坯制造能力、机床设备、工艺现场的生产条件（毛坯制造能力、机床设备、工艺装备、工人技术水平，专用设备和工装的制造能力）；装备、工人技术水平，专用设备和工装的制造能力）；5 5）国内外有关的先进制造工艺及今后生产技术的发展

49、国内外有关的先进制造工艺及今后生产技术的发展方向等；方向等；6 6）有关的工艺、图纸、手册及技术书刊等资料。）有关的工艺、图纸、手册及技术书刊等资料。 5.3.4 5.3.4 制定机械加工工艺规程的步骤制定机械加工工艺规程的步骤1.1.根据零件的生产纲领确定生产类型根据零件的生产纲领确定生产类型 2.2.对被加工零件进行工艺分析对被加工零件进行工艺分析 （零件分析）（零件分析） 功用功用 零件表面的技术要求零件表面的技术要求 结构工艺性结构工艺性5.3.4 5.3.4 制定机械加工工艺规程的步骤制定机械加工工艺规程的步骤1.1.根据零件的生产纲领确定生产类型根据零件的生产纲领确定生产类型 2.

50、2.对被加工零件进行工艺分析对被加工零件进行工艺分析 3.3.确定毛坯确定毛坯 1 1）毛坯的制造类型；）毛坯的制造类型； 2 2）毛坯的制造精度；）毛坯的制造精度； 3 3）毛坯图）毛坯图种类特 点铸件多用于形状复杂、尺寸较大的零件。其吸振性能好，但力学性能低。铸造方法有砂型铸造、离心铸造等，有手工造型和机器造型。模型有木模和金属模。木模手工造型用于单件小批生产或大型零件，生产效率低，精度低。金属模用于大批大量生产，生产效率高、精度高。离心铸造用于空心零件，压力铸造用于形状复杂、精度高、大量生产、尺寸小的有色金属零件锻件用于制造强度高、形状简单的零件（轴类和齿轮类）。用模锻和精密锻造，生产效

51、率高，精度高。单件小批生产用自由锻冲压件用于形状复杂、生产批量较大的板料毛坯。精度较高，但厚度不宜过大型材用于形状简单或尺寸不大的零件。材料为各种冷拉和热轧钢材冷挤压件）用于形状简单、尺寸小和生产批量大的零件。如各种精度高的仪表件和航空发动机中的小零件焊接件用于尺寸较大、形状复杂的零件，多用型钢或锻件焊接而成，其制造成本低，但抗振性差，容易变形，尺寸误差大工程塑料用于形状复杂、尺寸精度高、力学性能要求不高的零件粉末冶金尺寸精度高、材料损失少，用于大批量生产、成本高。不适于结构复杂、薄壁、有锐边的零件表7-6 常用毛坯种类和特点1.1.根据零件的生产纲领确定生产类型根据零件的生产纲领确定生产类型

52、 2.2.对被加工零件进行工艺分析对被加工零件进行工艺分析 3.3.确定毛坯确定毛坯 4.4.拟定工艺路线拟定工艺路线 什么是工艺路线？什么是工艺路线？工艺路线就是零件从毛坯到成品所经过工序的先后顺序。工艺路线就是零件从毛坯到成品所经过工序的先后顺序。 定位基准的选择定位基准的选择 表面加工方法的选择表面加工方法的选择 加工阶段的划分加工阶段的划分 工序顺序的安排工序顺序的安排 工序集中与分散的安排工序集中与分散的安排 5.3.4 制定机械加工工艺规程的步骤制定机械加工工艺规程的步骤5.3.4 制定机械加工工艺规程的步骤制定机械加工工艺规程的步骤1.1.根据零件的生产纲领确定生产类型根据零件的

53、生产纲领确定生产类型 2.2.对被加工零件进行工艺分析对被加工零件进行工艺分析 3.3.确定毛坯确定毛坯 4.4.拟定工艺路线拟定工艺路线 5.5.确定各工序所用的设备和工艺装备确定各工序所用的设备和工艺装备 6.6.确定加工余量、工序尺寸及公差确定加工余量、工序尺寸及公差7.7.确定切削用量及时间定额确定切削用量及时间定额8.8.填写工艺文件填写工艺文件 5.4 制定工艺规程要解决的几个主要制定工艺规程要解决的几个主要问题问题n5.4.1定位基准的选择定位基准的选择定位基准定位基准粗基准粗基准精基准精基准用毛坯表面作用毛坯表面作的定位基准的定位基准用已经加工过用已经加工过的表面作的定的表面作

54、的定位基准位基准5.4.1定位基准的选择定位基准的选择1.精基准的选择 选择精基准时，应从整个工艺过程来考虑，选择精基准时，应从整个工艺过程来考虑，如何保证工件的尺寸精度和位置精度，并使工如何保证工件的尺寸精度和位置精度，并使工件装夹方便可靠。件装夹方便可靠。n“基准重合基准重合”原则原则 n“基准统一基准统一”原则原则n“互为基准互为基准”原则原则1)1)“自为基准自为基准”原则原则1 1. .精基准的选择1) “基准重合基准重合”原则原则 应尽量选择被加工表面的设应尽量选择被加工表面的设计基准作为精基准，这样可以避计基准作为精基准，这样可以避免基准不重合而引起的定位误差。免基准不重合而引起

55、的定位误差。 如图如图7-467-461 1. .精基准的选择2) “基准统一基准统一”原则原则 应选择各加工表面都能共同使用的定位基应选择各加工表面都能共同使用的定位基准作为精基准。这样，便于保证各加工表面间准作为精基准。这样，便于保证各加工表面间的相互位置精度，避免基准转换所产生的定位的相互位置精度，避免基准转换所产生的定位误差，并简化夹具的设计和制造工作。误差，并简化夹具的设计和制造工作。 1 1. .精基准的选择3) “互为基准互为基准”原则原则 当两个表面相互位置精度要求很高，当两个表面相互位置精度要求很高，可以采取互为精基准的原则，反复多次可以采取互为精基准的原则，反复多次进行精加

56、工。进行精加工。 1 1. .精基准的选择4) “自为基准自为基准”原则原则 在有些精加工或光整加工工序中，要在有些精加工或光整加工工序中，要求余量尽量小而均匀，在加工时就尽量求余量尽量小而均匀，在加工时就尽量选择加工表面本身作为基准。选择加工表面本身作为基准。如图如图7-477-472 2. .粗基准的选择n1) 若工件必须首先保证某重要表面的加工余若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。量均匀，则应选择该表面为粗基准。图7-11 床身加工粗基准的两种方案比较2 2. .粗基准的选择2) 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情

57、况下，若零件的所有表面都要加工，则应况下，若零件的所有表面都要加工，则应以加以加工余量最小的表面作为粗基准。工余量最小的表面作为粗基准。 图7-12 阶梯轴粗基准的选择2 2. .粗基准的选择图7-13 以不加工表面为粗基准3)3)在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有的表面不需要加工，则件有的表面不需要加工，则应以不加工表面中与加工表应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。面的位置精度要求较高的表面为粗基准。 2 2. .粗基准的选择n4)4)选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，选作粗基准的表面，应尽可能平整

58、和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其它缺陷，以便定不能有飞边、浇口、冒口及其它缺陷，以便定位准确、装夹可靠。位准确、装夹可靠。n5)5)使用毛坯表面作粗基准一般只能用一次，使用毛坯表面作粗基准一般只能用一次，以以后不再重复使用。后不再重复使用。5.4.2 表面加工方法的选择表面加工方法的选择选择加工方法应考虑的因素：1）各加工表面所要达到的加工技术要求；）各加工表面所要达到的加工技术要求；2）工件所用材料的性质、硬度和毛坯的质量；）工件所用材料的性质、硬度和毛坯的质量；3）零件的结构形状和加工表面的尺寸；）零件的结构形状和加工表面的尺寸；4）生产类型；）生产类型；5）车间现有设备情况；）车间现有

59、设备情况；6）各种加工方法所能达到的经济精度和表面）各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度等。粗糙度等。5.4.2 表面加工方法的选择表面加工方法的选择n加工方法选择的原则加工方法选择的原则 1.所选的最终加工方法的经济精度及表面粗糙度要与加工表面的精度和表面粗糙度要求相适应。 2.所选加工方法要能保证加工表面的几何形状精度和表面相互位置精度要求。 P211 表7-8 （外圆加工） P212 表7-9 （内孔加工）P213 表7-10 （平面加工）5.4.2 表面加工方法的选择表面加工方法的选择n加工方法选择的原则加工方法选择的原则q3.所选加工方法要与零件的结构、加工表面的特点和材料等因

60、素相适应。q4.所选加工方法要与企业的生产类型相适应 。q5.加工方法要与工厂现有生产条件相适应。 5.4.3 5.4.3 加工阶段的划分加工阶段的划分 零件加工，总是先粗加工后精加工，有时还需光整加工。划分加工阶段就是把整个工艺过程划分为几个阶段，做到粗精加工分开进行。 粗加工的目的为切去大部分加工余量； 精加工的目的为保证被加工零件达到规定的质量要求。 1.粗加工阶段 2.半精加工阶段 3.精加工阶段 4.光整加工阶段5.4.3 5.4.3 加工阶段的划分加工阶段的划分n划分加工阶段的原因有：划分加工阶段的原因有：q1 1）为了保证加工质量。）为了保证加工质量。q2 2）可以及早发现毛坯缺