机械制造技术基础第1章课件

1、1.1 基本概念1.2 机械加工工艺规程的制订1.3 零件的结构工艺性分析1.4 毛坯的选择1.5 定位基准的选择1.6 工艺路线的拟定1.7 确定加工余量1.8 工序尺寸及其公差的确定1.9 工艺过程的技术经济性分析第1章 机械加工工艺规程的制订1.1.1生产过程和加工工艺过程1.生产过程机械产品的生产过程是将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的运输和保管、生产技术准备过程、毛坯制造过程、机械加工过程、热处理过程、装配过程、检验过程、油漆和包装过程等。各种机械产品的具体制造方法和过程是不相同的，但生产过程大致可分为三个阶段，即毛坯制造、零件加工和产品装配。2.机械加工工艺过程机械产品的生

2、产过程是一个十分复杂的过程，在这些过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置及性质，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。它是生产过程的主要组成部分，主要包括铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、机械加工等。利用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其转变为成品的过程，称为机械加工工艺过程。1.1 基本概念返回下一页1.1.2机械加工工艺过程的组成一个零件的机械加工工艺过程，需要采用多种不同的加工方法和设备，通过一系列加工工序完成。机械加工工艺过程就是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。而工序又可分为安装、工位、工步和走刀。1.工序一个（或一组）工人，在一个工作地点（或一台机床上）

3、，对一个（或一组）零件连续加工所完成的那部分工艺过程，称为工序。划分工序的主要依据是工作地是否改变和加工是否连续完成。如图12所示阶梯轴，当单件小批量生产时，其工序划分按表11进行；当大批量生产时，其工序划分按表12进行。工序不仅是制订工艺过程的基本单元，也是制订时间定额、配备工人、安排作业计划和进行质量检验的基本单元。1.1 基本概念返回下一页上一页2.工步在一个工序中，当加工表面、切削工具、切削用量中的进给量和切削速度都不变的情况下所完成的那部分工艺过程称为工步。以上三种因素中任一因素改变后，即成为新的工步。一个工序可以只包括一个工步，也可以包括几个工步。如表11中的工序1，加工两个表面，

4、所以有两个工步。表12中的工序4只有一个工步。为简化工艺文件，对于那些连续进行的若干个相同的工步，通常都看做一个工步。如加工图13所示的零件，在同一工序中，连续钻四个15mm的孔就可看做一个工步。为了提高生产率，用几把刀具或复合刀具同时加工几个表面，这也可看做一个工步，称为复合工步。如表1-3铣端面、钻中心孔，每个工位都是用两把刀具同时铣两端面或钻两端中心孔，它们都是复合工步。在工艺文件上，复合工步应视为一个工步。1.1 基本概念返回下一页上一页5.工位在批量生产中，为了提高劳动生产率，减少安装次数、时间，常采用回转夹具、回转工作台或其他移位夹具，使工件在一次安装中先后处于不同的位置进行加工。

5、工件在机床上所占据的每一个待加工位置称为工位。图14所示为利用回转工作台或转位夹具，在一次安装中顺利完成装卸工件、钻孔、扩孔、铰孔四个工位加工的实例。采用这种多工位加工方法，可以提高加工精度和生产率。1.1.3生产纲领与生产类型机械制造工艺过程的安排取决于企业的生产类型，而生产类型又是由企业产品的生产纲领决定的。1.生产纲领企业在计划期内应当生产的产品数量和进度计划称为生产纲领。零件的年生产纲领可按式(11)计算1.1 基本概念返回下一页上一页式中N零件的年产量，件/年；Q产品的年产量，台/年；n每台产品中，该零件的数量，件/台；备品率；废品率。生产纲领的大小决定了产品（或零件）的生产类型，对

6、生产组织和零件加工工艺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.生产类型机械制造业根据生产纲领和产品的大小不同，可分为单件生产、成批生产及大量生产三种不同的生产类型。（1）单件生产单件生产是指单件地生产一种产品或少数几个，很少重复生产。例如，新产品的试制、重型机器制造、专用设备制造等都属于单件生产。1.1 基本概念返回下一页上一页3.各种生产类型的工艺特征各种生产类型具有不同的工艺特征。生产类型不同，产品和零件的制造工艺、所用设备及工艺装备和生产组织的形式也不同。各种生产类型的工艺特征见表14。 1.1 基本概念返回上一页1.2.1工艺

7、规程概述把工艺过程的各项内容用表格（或以文件）的形式确定下来，并用于指导和组织生产的工艺文件叫做工艺规程。工艺规程是指导工人操作和用于生产、工艺管理工作及保证产品质量可靠性的主要技术文件。它一般包括下列内容：毛坯类型和材料定额；工件的加工工艺路线；所经过的车间和工段；各工序的内容要求和工艺装备；工件质量的检验项目及检验方法；切削用量；工时定额及工人技术等级。工艺规程要经过逐级审批，因而也是工厂生产中的工艺纪律，有关人员必须严格执行。将工艺规程的内容，填入一定格式（格式可根据各工厂具体情况自行确定）的卡片，即成工艺文件。工艺文件一般有三种。1.机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡主要列出零件加工

8、所经过的工艺路线，包括毛坯制造、机械加工、热处理等，各工序的说明不具体。一般不用于直接指导工人操作，多作为生产管理使用。1.2 机械加工工艺规程的制订返回下一页在单件小批生产时，通常用这种卡片指导生产，这时应编制得详细些。机械加工工艺过程卡的格式和内容见表15。2.机械加工工艺卡机械加工工艺卡是以工序为单位，详细说明零件整个工艺过程的工艺文件，它用来指导工人操作和帮助管理人员及技术人员掌握零件加工全过程，广泛用于批量生产的零件和小批生产的重要零件。机械加工工艺卡的格式和内容见表16。3.机械加工工序卡机械加工工序卡是用来具体指导生产的一种详细的工艺文件。它根据工艺卡以工序为单元制订，包括加工工

9、序图和详细的工步内容，多用于大批、大量生产。其格式和内容见表17。1.2 机械加工工艺规程的制订返回下一页上一页1.2.2工艺规程制订1.制订工艺规程的原则制订工艺规程的基本原则是在保证产品质量的前提下，争取最好的经济效益，即在一定的生产条件下，以最快的速度、最少的劳动消耗和最低的成本，最可靠地加工出符合图样要求的零件，同时应注意以下问题。（1）技术上的先进性。在制订工艺规程时，要充分利用现有设备，要了解国内外本行业工艺技术的发展水平，通过必要的工艺试验，积极采用适用的先进工艺和工艺装备。（2）经济上的合理性。在一定生产条件下，可能会有几种工艺方案供选择，应通过核算和相互对比，选择最合适的方案

10、，使产品的能源、材料消耗和生产成本取低。（3）有良好的劳动条件。在制订工艺规程时，要注意保证在操作时有良好而安全的劳动条件，在制订工艺方案时要注意采取机械化和自动化措施，以减轻工人的体力劳动。1.2 机械加工工艺规程的制订返回下一页上一页2.制订工艺规程的原始资料在制订工艺规程时，一般应具备下列原始资料。（1）产品的装配图和零件图。（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。（5）现场的生产条件。其包括生产车间面积，加工设备的种类、规格、型号，现场起重能力，工装制造能力，工人的操作技术水平和操作习惯特点，质量控制和检测手段等。（6）国内外同类产品工艺技术的参考资料

11、。（7）有关的工艺手册及图册。3.制订工艺规程的步骤（1）熟悉和分析制订工艺规程的主要依据和生产条件，确定零件的生产纲领和生产类型，进行零件的结构工艺性分析。1.2 机械加工工艺规程的制订返回下一页上一页（2）确定毛坯，包括选择毛坯类型及其制造方法。（3）拟定工艺路线。这是制订工艺规程的关键。（4）确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及其公差。（5）确定各主要工序的技术要求及检验方法。（6）确定各工序的切削用量和时间定额。（7）进行技术经济分析，选择最佳方案。（8）填写工艺文件。1.2 机械加工工艺规程的制订返回上一页对轴而言，既可以是粗轴也可以是细长轴，而零件的结构特点不同，其加工工艺将有很大

12、差别。零件的结构工艺性对其工艺过程的影响很大。使用性能相同而结构上却不相同的两个零件，它们的加工方法与制造成本往往也存有很大差异。在研究零件的结构时，还要注意审查零件的结构工艺性。所谓良好的结构工艺性，是指所设计的零件在保证产品使用性能的前提下，根据已定的生产规模，能采用生产效率高和成本低的方法制造出来。零件的结构工艺性较好，则可提高生产率，降低制造成本。表18列出了零件加工工艺性对比的一些实例。表中A栏表示工艺性不好的结构，B栏表示工艺性好的结构。1.3.2零件的技术要求分析零件的技术要求包括以下几个方面的内容。（1）加工表面的尺寸精度。（2）主要加工表面的形状精度。1.3 零件的结构工艺性

13、分析返回下一页上一页（3）主要加工表面之间的相互位置精度。（4）加工表面的表面粗糙度以及表面质量方面的其他要求。（5）热处理要求。（6）其他要求（如动平衡、未注圆角或倒角、去毛刺、毛坯要求等）。通过对零件结构工艺特点、技术条件的分析，即可根据生产批量、设备条件等编制工艺规程。编制过程中，应着重考虑主要表面和加工较困难表面的工艺措施，从而保证加工质量。1.3 零件的结构工艺性分析返回上一页模锻件的加工余量较小，锻件精度高，生产率高，适用于产量较大的中小型零件毛坯。3.型材型材有热轧和冷拉两类，热轧型材尺寸较大，精度较低，多用于一般零件毛坯；冷拉型材尺寸较小，精度较高，多用于对毛坯精度要求较高的中

14、小型零件。4.焊接件焊接件是根据需要将型材和钢板焊接成零件毛坯。对于大型工件来说，焊接件简单方便，生产周期短，节省材料。但焊接零件变形大，需要经过时效处理后才能进行机械加工。1.4.2毛坯选择的原则确定毛坯包括选择毛坯类型及其制造方法，应考虑下列因素。1.4 毛坯的选择返回下一页上一页1.零件的材料及其力学性能当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定。例如，铸铁或青铜材料，可选择铸造毛坯；钢材且力学性能要求高时，可选锻件；当力学性能要求较低时，可选型材或铸钢。2.零件的结构形状和尺寸大小形状复杂的毛坯，常用铸造方法。尺寸大的铸件宜用砂型铸造；薄壁零件，不可用砂型铸造；中小型零件可用较先进的铸造

15、方法。一般用途的钢质阶梯轴零件，如各台阶的直径相差不大，可用棒料；如各台阶的直径相差较大，宜用锻件。3.生产类型大量生产的零件应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。例如，铸件应采用金属模机器造型或精密铸造；锻件应用模锻、冷轧和冷拉型材等；单件小批生产则应采用木模手工造型或自由锻。1.4 毛坯的选择返回下一页上一页4.现有生产条件确定毛坯的种类和制造方法，必须考虑具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时，应积极组织地区专业化生产，统一供应毛坯。5.充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性为节约材料和

16、能源，随着毛坯制造专业化生产的发展，目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快。例如，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益增加。应用这些方法后，可大大减少机械的加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。1.4 毛坯的选择返回上一页在制订机械加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证零件表面间的相互位置精度，确定表面加工顺序和夹具结构的设计都有很大的影响。选择定位基准不同，工艺过程也随之不同，用夹具装夹时，定位基准还会影响到夹具结构的复杂程度。因此，定位基准的选择是一个十分重要的工艺问题。1.5.1基准的概念及分类基准是确定零件上的某些点、线、面位置

17、时所依据的那些点、线、面。根据基准功用的不同，可以分为设计基准和工艺基准两大类。1.设计基准设计基准是在图样上用以确定其他点、线、面位置的基准。如图15所示的轴套零件，外圆和内孔的设计基准是它们的轴心线；端面A是端面B、端面C的设计基准；内孔D的轴心线是25h6外圆径向圆跳动的设计的设计基准。1.5 定位基准的选择返回下一页对于某一个位置要求（包括两个表面之间的尺寸或者位置精度）而言，在没有特殊指明的情况下，它所指向的两个表面之间常常是互为设计基准。如图15中，对于尺寸40mm来说，A面是C面的设计基准，也可认为C面是A面的设计基准。零件上的某一点、线、面的位置常由好几个尺寸（或位置公差）来确

18、定，此时对应于每一个要求便有一个设计基准。作为设计基准的点、线、面在工件上不一定存在，如表面的几何中心、对称线、对称平面等。2.工艺基准在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。按用途不同又可分为定位基准、测量基准、装配基准和工艺基准等。（1）定位基准。在加工时，用以确定零件在机床上或夹具中的正确位置所采用的基准，称为定位基准。例如，将图16（a）所示零件的内孔套在心轴上加工40h6外圆时，内孔即为定位基准。加工一个表面时，往往需要数个定位基准同时使用。1.5 定位基准的选择返回下一页上一页如图17所示零件，加工E孔时，为保证孔对A面的垂直度，要用A面作定位基准，为保证L1、L2

19、的距离尺寸，要用B、C面作定位基准。定位基准除了是工件的实际表面外，也可以是表面的几何中心、对称线或对称面，但必须由相应的实际表面来体现。如内孔（或外圆）的中心线由内孔表面（外圆表面）来体现，V形架的对称面用其两斜面来体现。这些面通称为定位基面。（2）测量基准。工件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准，称为测量基准。如图15所示，工件以内孔套在心轴上测量外圆25h6的径向圆跳动，则内孔为外圆的测量基准；用卡尺测量尺寸15mm和40mm，表面A是表面B、表面C的测量基准。（3）装配基准。装配时用以确定零件在机器中位置的基准，称为装配基准。如箱体零件的底面、主轴的主轴颈以及齿轮的孔和端面等。

20、图16（a）的钻套，40h6外圆及端面B为装配基准；图16（b）的支撑块，底面F为装配基准。1.5 定位基准的选择返回下一页上一页2.工件定位的方法根据定位的特点不同，工件在机床上定位一般有直接找正法、画线找正法和采用夹具定位三种方式。（1）直接找正法。工件定位时，用量具或量仪直接找正工件上某一表面，使工件处于正确的位置，称为直接找正法。在这种装夹方式中，被找正的表面就是工件的定位基准。如图19所示的套筒零件，为了保证磨孔时的加工余量均匀，先将套筒颈夹在四爪单动卡盘中，用画针或百分表找正内孔表面，使其轴线与机床回转中心同轴，然后夹紧工件。此时定位基准就是内孔而不是支撑表面外圆。直接找正法的定位

21、精度与所用量具的精度和操作者的技术水平有关，若找正所需的时间长，结果也不稳定，则只适用于单件小批生产。但是当工件加工要求特别高，而又没有专门的高精度设备或装备时，可以采用这种方式。此时必须由技术熟练的工人使用高精度的量具仔细地操作。1.5 定位基准的选择返回下一页上一页（2）画线找正法。画线找正法是先按加工表面的要求在工件上画线，加工时在机床上按线找正以获得工件的正确位置。此法受到画线精度的限制，定位精度比较低，多用于批量较小、毛坯精度较低以及大型零件的粗加工中。（3）用夹具定位。机床夹具是指在机械加工工艺过程中用以装夹工件的机床附加装置。使用夹具定位时，工件在夹具中迅速而正确地定位与夹紧，不

22、需找正就能保证工件与机床、刀具间的正确位置。这种方式生产率高、定位精度好，广泛用于成批以上生产和单件小批生产的关键工序中。3.六点定位规则任何一个工件，在其位置没有确定前，均有六个自由度，即沿空间坐标轴x、y、z三个方向移动和绕此三坐标轴转动。如图110所示，将未定位工件（双点画线所示长方体）放在空间直角坐标系中，工件可以沿x、y、z轴的直线方向有不同的位置，1.5 定位基准的选择返回下一页上一页三角形的面积越大，定位越可靠。工件侧面上的支撑点4和5限制 ，支撑点4和5的连线不能垂直于平面xOy，否则工件绕Z轴的角度自由度 便不能被限制。支撑点6限制自由度。4.定位方式（1）完全定位。工件实际

23、需要限制的自由度数取决于工件的加工要求。工件的六个自由度全部被限制的定位方式称为完全定位，此时工件在夹具中的位置是唯一的，如图112所示。（2）不完全定位。根据加工要求，并不需要限制工件全部六个自由度的定位称为不完全定位。如图113所示的通槽，工件沿y轴方向的移动并不影响通槽的加工要求，此时只需限制工件的五个自由度就可满足加工要求。这种情况在生产中应用很多，如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度，又如用三爪卡盘装夹工件车外圆，沿工件轴线方向的移动和转动不需要限制，只需要限制四个自由度。1.5 定位基准的选择返回下一页上一页(3)欠定位。按照加工要求应限制的自由度没有被限制的定位称为欠

24、定位。在满足加工要求的前提下，采用不完全定位是允许的，但是欠定位是决不允许的。如图114所示，工件上铣槽时，若y轴方向自由度不进行限制，则键槽沿工件轴线方向的尺寸A就无法保证。（4）重复定位。工件上某一个自由度或某几个自由度被重复限制的定位称为重复定位。如图115所示，加工连杆大孔时在夹具中定位的情况，连杆以定位销2、支撑板1及挡销3进行定位，其中定位销限制了 四个自由度；支撑板限制了 三个自由度；挡销3限制了 一个自由度，其中 被重复限定了。由于工件的端面和小头孔不可能绝对垂直，定位销2也不可能和支撑板l绝对垂直，这样在夹紧工件时夹具的定位元件就可能产生变形，影响工件加工精度。因此为减少或消

25、除重复定位造成的不良后果可采取以下措施：提高工件和夹具有关表面的位置精度；改变定位装置结构等。常见定位方式所能限制的自由度见表19。1.5 定位基准的选择返回下一页上一页1.5.3定位基准的选择选择工件上的哪些表面作为定位基准，是制订工艺规程的一个十分重要的问题。在最初的工序中，只能用工件上未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准。1.粗基准的选择选择粗基准时，主要考虑两个问题：一是保证主要加工面有足够而均匀的余量和各待加工表面有足够的余量；二是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度。具体选择原则如下。（1）为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应选不加工面为粗基准。如图116

26、所示的毛坯，铸造时孔B和外圆A有偏心。只有采用不加工面（外圆A）为粗基准加工孔B，才能保证加工后的孔B与外圆A的轴线是同轴的，即壁厚是均匀的，但孔B的加工余量不均匀。当工件上有多个不加工面与加工面之间有位置要求时，则应以其中要求最高的不加工面为粗基准。1.5 定位基准的选择返回下一页上一页（2）合理分配各加工面的余量。在分配余量时应考虑以下两点。为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准。例如，图117所示的阶梯轴，因55mm外圆的余量较小，故应选55mm外圆为粗基准。如果选108mm外圆为粗基准加工50mm时，当两外圆有3mm的偏心时，则可能因50mm的余量不足而使工

27、件报废。对于工件上的某些重要表面（如导轨和重要孔等），为了尽可能地使其加工余量均匀，则应选择重要表面作粗基准。如图118所示的车床床身，导轨表面是重要表面，要求耐磨性好，且在整个导轨表面内具有大体一致的力学性能。因此，加工时应选导轨表面作为粗基准加工床腿底面(图118（a）)，然后以床腿底面为基准加工导轨平面(图118（b）)。1.5 定位基准的选择返回下一页上一页（3）粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只允许使用一次，以免产生较大的定位误差。如图119所示的小轴加工，如重复使用B面去加工A面、C面，则必然会使A面与C面的轴线产生较大的同轴度误差。（4）粗基准表面应平整无缺陷。

28、选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。2.精基准的选择选择定位基准时应从保证零件加工精度要求出发，同时考虑装夹方便可靠，夹具结构简单。精基准的选择一般应遵循以下原则。（1）基准重合的原则。应当尽量选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。图120所示的零件，设计尺寸为ATA/2和BTB/2，设顶面和底面已加工好(即尺寸ATA/2已保证)，现在用调整法铣削一批零件的槽深N。为保证设计尺寸BTB/2，可以有两种定位方案。1.5 定位基准的选择返回下一页上一页以底面为主要定位基准，如图120(a)所示。以顶面为主要定位基准，如图120

29、(b)所示。由于铣刀是相对于夹具定位面(或机床工作台面)调整的，对于一批零件来说，刀具调整好后位置不再变动。第一方案加工后尺寸B的大小除受本工序加工误差(TC)的影响外，还与上道工序的加工误差(TA)有关。如果采用第二方案，则尺寸A的公差TA对于尺寸B便无影响。这一误差是由于所选的定位基准与设计基准不重合而产生的，这种定位误差称为基准不重合误差。它的大小等于设计基准与定位基准之间尺寸的公差。设计基准与定位基准之间的尺寸就称为定位尺寸。当定位尺寸的方向与工序尺寸的方向不同时，基准不重合误差的大小等于定位尺寸公差在工序尺寸方向上的投影。显然，采用基准不重合的定位方案，必须控制该工序的加工误差和基准

30、不重合误差的总和不超过尺寸B的公差TB。这样既缩小了本道工序的加工允差，又对前面工序提出了较高的要求，1.5 定位基准的选择返回下一页上一页使加工成本提高，当然是应当避免的。所以，在选择定位基准时，应当尽量使定位基准与设计基准相重合。有时工件的加工要求比较高，采用基准重合方案一次加工不能达到预定的要求，这时常常采用互为基准反复加工的方案。例如，车床主轴的前锥孔与主轴支撑轴颈间有严格的同轴度要求，加工时就要求先以轴颈外圆为定位基准加工锥孔，再以锥孔为定位基准加工外圆，如此反复多次，才能最终达到加工要求。必须注意是，基准重合原则是针对一个工序的主要加工要求而言的。当工序中加工要求较多时，对于其他的

31、加工要求并不一定都是基准重合的，这时应当根据保证这些加工要求必须限制的自由度，找出相应的定位基准，并对基准不重合误差进行分析和计算，使之符合加工要求才行。在实际情况下，有时基准重合会带来一些新的问题，如装夹工件不方便或夹具结构太复杂等，而使得它实现起来很困难甚至不可能，此时就不得不放弃这一原则，而采用其他的方案。1.5 定位基准的选择返回下一页上一页（2）基准统一原则。在零件加工的整个工艺过程中或者有关的某几道工序中尽可能采用同一个（或一组）定位基准来定位，称为基准统一原则。采用基准统一原则，可以简化夹具的设计和制造工作，减少工件在加工过程中的翻转次数，在流水作业和自动化生产中应用十分广泛。有

32、时为了得到合适的统一基准面，在工件上特地做出一些表面供定位用，如轴类零件上的顶尖孔及某些大型工件上的工艺凸台等，或者将工件上已有的表面提高精度要求作为定位基准，如将箱体零件上原有的紧固孔加工成H7的标准孔等。这些零件上本来没有或本来要求不高，而为了满足工艺需要专门加工出来的定位基准面称为辅助基准。应当指出，基准统一原则是针对整个工艺过程或几道工序而言的，对于其中某些工序或某些加工要求，常会带来基准不重合的问题，必须针对具体情况认真分析。1.5 定位基准的选择返回下一页上一页（3）余量均匀原则。前面介绍过粗基准选择时应当考虑以要求余量均匀的表面为粗基准，其实精基准选择时仍然有类似的问题。某些精加

33、工工序，特别要求余量小而均匀，则应当先以这些表面为精基准。例如，齿轮渗碳淬火后常以齿面为精基准磨内孔，再以孔定位磨齿面时，可以保证在齿面上切去小而均匀的余量，留下均匀且足够的渗碳淬硬层。对于零件上重要表面的精加工，必须选加工表面本身作为基准。我们称之为“自为基准”原则。例如，磨削车床导轨面时，就利用导轨面作为基准进行找正安装，以保证加工余量少而且均匀。除此之外，还有无心磨外圆、浮动镗刀镗孔等均采用自为基准原则。（4）互为基准原则。有些零件采用互为基准反复加工的原则，如车床主轴的轴颈和前端锥孔的同轴度要求很高，常以轴颈和锥孔表面互为基准反复加工来达到精度要求。（5）便于装夹原则。所选择的精基准应

34、能保证零件定位准确、夹紧可靠，还应使夹具结构简单，操作方便。1.5 定位基准的选择返回下一页上一页实际上，无论精基准还是粗基准的选择，上述原则都不可能同时满足，有时还是互相矛盾的。因此，在选择基准时应根据具体情况进行分析，权衡利弊，保证其主要的要求。1.5 定位基准的选择返回上一页零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中,由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。工艺路线是指零件加工所经过的整个路线，也就是仅列出工序名称的简略工艺过程。工艺路线的拟订是制订工艺规程的重要内容，其主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序及整个工艺过程的工序数目和各工序内容。1.6.1加工方法的选择选择加工

35、方法时，一般先根据表面的加工精度和表面粗糙度要求选定最终加工方法，然后再由后向前确定精加工前各工序的加工方法，即确定加工方案。由于获得同一精度和表面粗糙度的加工方法往往有几种，选择时还要考虑生产率要求和经济效益，考虑零件的结构形状、尺寸大小、材料和热处理要求及工厂的生产条件等。1.加工经济精度和经济表面粗糙度任何一个表面加工中，影响选择加工方法的因素很多，每种加工方法在不同的工作条件下所能达到的精度和经济效果均不同。各加工方法能够获得的加工精度和表面粗糙度均有一个较大的范围。1.6 工艺路线的拟定返回下一页例如，在一定的设备条件下，精细操作，选择较低的切削用量，就能达到较高精度和较细的表面粗糙

36、度。但是，这样会降低生产率，增加成本。反之，提高了生产率，虽然降低了成本，但也降低了精度。加工经济精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，合理的加工时间）所能达到的加工精度，相应的表面粗糙度称为经济表面粗糙度。统计资料表明，各种加工方法的加工误差和加工成本之间的关系如图121所示。图中横坐标是加工误差，纵坐标是成本Q。在A点左侧，精度不易提高，且有一极限值(极)；在B点右侧，成本不易降低，也有一极限值(Q极)。曲线AB段的精度区间属经济精度范围。各种加工方法所能达到的经济精度和经济粗糙度等级，以及各种典型的加工方法可在机械加工的各种手册中查到。表110、

37、表111、表112中分别摘录了外圆、内孔和平面等典型表面的加工方法和加工方案以及所能达到的加工经济精度和经济粗糙度（经济精度以公差等级表示），1.6 工艺路线的拟定返回下一页上一页表113摘录了用各种加工方法加工轴线平行孔系的位置精度（用距离误差表示），供选用时参考。必须指出的是，经济精度的数值不是一成不变的。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.选择加工方法时考虑的因素（1）工件的结构形状和尺寸。工件的形状和尺寸影响加工方法的选择。例如，小孔一般采用钻、扩、铰的方法；大孔常采用镗削的加工方法；箱体上的孔一般难以拉削或磨削而采用镗削或铰削；对于非圆的通孔，应优先考虑用

38、拉削或批量较小时用插削加工；对于难磨削的小孔，则可采用研磨加工。（2）工件材料的性质。经淬火后的表面，一般应采用磨削加工；材料未淬硬的精密零件的配合表面，可采用刮研加工；对硬度低而韧性较大金属，如铜、铝、镁铝合金等非铁合金，为避免磨削时砂轮的嵌塞，一般不采用磨削加工，而采用高速精车、精镗、精铣等加工方法。1.6 工艺路线的拟定返回下一页上一页（3）生产类型。所选用的加工方法要与生产类型相适应。大批大量生产应选用生产率高和质量稳定的加工方法，如平面和孔可采用拉削加工，单件小批生产则应选择设备和工艺装备易于调整，准备工作量小，工人便于操作的加工方法。例如，平面采用刨削、铣削，孔采用钻、扩、铰或镗的

39、加工方法。又如，为保证质量可靠和稳定，保证有高的成品率，在大批大量生产中采用珩磨和超精磨加工精密零件，也常常降级使用一些高精度的加工方法加工一些精度要求并不太高的表面。（4）生产率和经济性。对于较大的平面，铣削加工生产率较高，窄长的工件宜用刨削加工；对于大量生产的低精度孔系，宜采用多轴钻；对批量较大的曲面加工，可采用机械靠模加工、数控加工和特种加工等加工方法。（5）生产条件。选择加工方法，不能脱离本厂实际，应充分利用现有设备和工艺手段，发挥技术人员的创造性，挖掘企业潜力，重视新技术、新工艺的推广应用，从而不断提高工艺水平。1.6 工艺路线的拟定返回下一页上一页1.6.2加工顺序的安排复杂工件的

40、机械加工工艺路线中，要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此，在拟订工艺路线时，必须全面地把切削加工、热处理和辅助工序一起考虑，合理安排。为确定各表面的加工顺序和工序数目，生产中已总结出一些指导性原则及具体安排中应注意的问题，现分述如下。1.加工阶段的划分零件机械加工时，先加工哪些表面，后加工哪些表面；热处理工序和检验工序应安排何处，均需统筹合理安排。工艺过程的加工阶段一般可分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段四个阶段。（1）粗加工阶段。从毛坯上切除大部分加工余量，只能达到较低的加工精度和表面质量。1.6 工艺路线的拟定返回下一页上一页（2）半精加工阶段。介于粗加工和精加工的切

41、削加工过程，它能完成一些次要表面的加工，并为主要表面的精加工做好准备（如精加工前必要的精度、表面粗糙度和合适的加工余量等）。（3）精加工阶段。使各主要表面达到规定质量要求。（4）光整加工和超精密加工。对要求特别高的零件增设的加工方法，主要目的是达到所要求的光洁表面和加工精度。工艺过程中划分加工阶段的优点如下。（1）保证加工质量。工件在粗加工时加工余量较大，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，工件会产生较大的变形。而且经过粗加工后工件的内应力要重新分布，也会使工件发生变形。如果不分阶段而连续进行加工，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

42、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。1.6 工艺路线的拟定返回下一页上一页（2）合理使用设备。粗加工要求功率大、刚性好、生产率高而精度要求不高的设备。精加工则要求精度较高的设备。划分加工阶段后就可以充分发挥粗精加工设备的特点，避免以精干粗，做到合理使用设备。（3）便于安排热处理工序，使冷热加工配合得更好。对一些精密零件，在粗加工后安排去除应力的时效处理，可以减少内应力变形对加工精度的影响；对于要求淬火的零件，在粗加工或半精加工后安排热处理，可便于前面工序的加工和在精加工中修正淬火变形，达到工件的加工精度要求。（4）便于及时

43、发现毛坯的缺陷。毛坯的各种缺陷，如气孔、砂眼、夹渣及加工余量不足等，在粗加工后即可发现，便于及时修补或决定报废，以免继续加工后造成工时和费用的浪费。在拟定零件的工艺路线时，一般应遵循划分加工阶段这一原则，但并非所有工件都要划分加工阶段，在应用时要灵活掌握。例如，对一些加工要求不高、刚性好或毛坯精度高、加工余量小的工件，就可以少划分几个阶段或不划分加工阶段。1.6 工艺路线的拟定返回下一页上一页又如，对一些刚性好的重型零件，由于装夹吊运很费工时，往往不划分加工阶段而在一次安装中完成粗精加工。2.工序的集中与分散将同一阶段中的加工组成若干工序。组合时可采用工序集中或工序分散两个不同的原则。（1）工

44、序集中。工序集中是把零件上较多的加工内容集中在一道工序中进行，整个工艺过程由数量较少的工序组成。工序集中可采用多刀多刃、多轴机床、自动机床、数控机床和加工中心等技术措施，也可采用普通机床进行顺序加工。工序集中具有如下特点。在一次安装中可以完成零件多个表面的加工，可以较好地保证这些表面的相互位置精度，同时也减少了工件的装夹次数和辅助时间，并减少了工件在机床间的搬运工作量，有利于缩短生产周期。采用高效专用设备及工艺装备，生产率高。1.6 工艺路线的拟定返回下一页上一页减少机床数量，并相应地减少操作工人数量，节省车间面积，简化生产计划和生产组织工作。因为采用专用设备和工艺装备，使投资增大，调整和维修

45、复杂，生产准备工作量大，产品转换费时。（2）工序分散。工序分散是将零件各个表面加工分得很细，在每道工序中加工内容很少，最大限度的工序分散是每一工序只有简单的一个工步，而整个工艺过程工序数量多。工序分散具有以下特点。机床设备及工艺装备简单，调整和维修方便，工人掌握容易，生产准备工作量少，又易平衡工序时间，易于产品更换。可采用最合理的切削用量，减少基本时间。设备数量多，操作工人多，占用生产面积大。1.6 工艺路线的拟定返回下一页上一页工序集中与工序分散各有利弊，应根据生产类型、现有生产条件、企业能力、工件结构特点和技术要求等进行综合分析，择优选用。单件小批生产采用万能机床顺序加工，使工序集中，可以

46、简化生产计划和组织工作。单件小批生产采用组织集中，以便简化生产组织工作。大批大量生产可采用较复杂的集中，如多刀、多轴机床、各种高效组合机床和自动机床加工；对一些结构较简单的产品，如轴承生产，也可采用分散的原则。成批生产应尽可能采用效率较高的机床，如六角车床、多刀半自动车床、数控机床、加工中心等，使工序适当集中。对于重型零件，为了减少工件装卸和运输的劳动量，工序应适当集中；对于刚性差且精度高的精密工件，则工序应适当分散。3.加工顺序的安排一个零件往往有多个表面需要加工，这些表面不仅本身有一定的尺寸精度要求，而且各表面之间还有一定的位置要求。为了达到这些精度要求，各表面加工顺序的安排要统筹考虑，总

47、的原则是前面工序为后续工序创造条件，做好基准准备。具体包括以下四个原则。1.6 工艺路线的拟定返回下一页上一页（1）基准先行。用作精基准的表面，要首先加工，所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工（有时包括精加工），然后再以精基准定位加工其他表面。如加工轴类零件时，应先加工中心孔；加工齿轮应先加工端面和内孔；对于一般零件，因平面尺寸较大，定位稳定可靠，常用作精基准，先加工。（2）先粗后精。零件的加工一般应划分加工阶段，先进行粗加工，然后半精加工，最后是精加工和光整加工，应将粗、精加工分开进行。（3）先主后次。先安排主要表面的加工，后进行次要表面的加工，因为主要表面加工容易出废品，应放

48、在前阶段进行，以减少工时浪费。次要表面的加工一般安排在主要表面的半精加工之后精加工之前进行。（4）先面后孔。先加工平面，后加工内孔，因为平面一般面积较大，轮廓平整，先加工好平面，便于加工孔时定位安装，利于保证孔与平面的位置精度，同时也给孔加工带来方便。1.6 工艺路线的拟定返回下一页上一页4.热处理工序的安排热处理工序主要包括预备热处理及最终热处理。要根据其作用，确定其在工艺路线中的大致位置。（1）正火、退火。正火、退火目的是消除内应力、改善加工性能及为最终热处理做准备。一般安排在粗加工之前。（2）时效处理。时效处理以消除内应力、减少工件变形为目的。一般安排在粗加工之前后，对于精密零件，要进行

49、多次时效处理。（3）调质。零件淬火后再高温回火，能消除内应力、改善加工性能并能获得较好的综合力学性能，对一些性能要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。一般安排在粗加工之后。（4）最终热处理。常用的热处理方法有淬火、渗碳淬火、渗氮等。它们的主要目的是提高零件的硬度和耐磨性。常安排在精加工（磨削）之前进行，其中渗氮由于热处理温度较低，零件变形很小，也可以安排在精加工之后。1.6 工艺路线的拟定返回下一页上一页5.辅助工序的安排检验工序是主要的辅助工序，除每道工序由操作者自行检验外，在粗加工之后精加工之前；零件转换车间时及重要工序之后和全部加工完毕进库之前，一般都要安排检验工序。除检验外，其他辅助

50、工序有特种检验、表面强化和去毛刺、倒棱、清洗、防锈、去磁、平衡等均不要遗漏，要同等重视。1.6.3设备与工艺装备的选择1.设备的选择确定了工序集中或工序分散的原则后，基本上也就确定了设备的类型。如采用机械集中时，则选用高效自动加工的设备，多刀、多轴机床；若采用组织上集中，则选用通用设备；若采用工序分散，则加工设备可较简单，选择专用设备。此外，选择设备时，还应考虑以下几个方面。（1）机床精度与工件精度相适应。（2）机床规格与工件的外形尺寸相适应。1.6 工艺路线的拟定返回下一页上一页（3）与现有加工条件相适应，如设备负荷的平衡状况等。如果没有设备可供选用，经过技术经济分析后，也可提出专用设备的设

51、计任务书或改装旧设备。2.工艺装备的选择工艺装备是产品制造过程中所用的各种工具的总称，包括夹具、刀具、量具、模具等。工艺装备的选择，主要是指选择夹具、刀具、量具。工艺装备选择的合理与否，将直接影响工序的加工精度、生产效率和经济性，应根据生产类型、具体加工条件、工件结构特点和技术要求等选择工艺装备。（1）夹具的选择。单件小批生产应首先采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、虎钳、分度头等。有组合夹具站的，可采用组合夹具。为了提劳动生产率，大批大量生产应采用专用高效夹具。多品种中小批量生产可采用可调夹具或成组夹具。1.6 工艺路线的拟定返回下一页上一页（2）刀具的选择。一般优先采用标准刀具。若采用机械

52、集中时，应采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。（3）量具的选择。单件小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分尺和千分表等。大批大量生产应采用极限量规和高效专用检验夹具和量仪等。量具的精度必须与加工精度相适应。1.6 工艺路线的拟定返回上一页零件的工艺路线确定以后，在进一步确定各个工序的具体内容时需对每一道工序进行详细设计，其中包括正确确定各工序的工序尺寸，而工序尺寸的确定，首先应确定加工余量。1.7.1加工余量的概念加工余量是指加工过程中所切除的金属层厚度。加工过程包括若干个工序。某一表面在一道工序中被切除的金属层厚度，即相邻两道工序的工

53、序尺寸之差称为该表面的工序余量。对于外圆和孔等旋转表面，加工余量在直径方向对称分布，称为双边余量，它的大小实际上等于工件表面切去金属层厚度的两倍。对于平面等非对称表面来说，加工余量即等于切去的金属层厚度，称为单边余量。图1-22表示了它们和工序尺寸之间的关系。由图1-22可知如下公式。对于外表面对于内表面1.7 确定加工余量返回下一页对于轴对于孔式中Zi本道工序的单边工序余量；Li本道工序的工序尺寸；Li-1上道工序的工序尺寸；Di本道工序的孔直径；Di-1上道工序的孔直径；di本道工序的外圆直径；di-1上道工序的外圆直径。各道工序余量之和为加工总余量（即毛坯余量），它等于毛坯尺寸与零件图样

54、上的设计尺寸之差。其变动范围（即余量的公差）等于本道工序工序尺寸公差Ti与上道工序工序尺寸公差Ti-1之和。1.7 确定加工余量返回下一页上一页通常所指的工序余量是上道工序与本道工序工序基本尺寸之差，称为公称余量。对于被包容面来说，上道工序最大工序尺寸与本道工序最小工序尺寸为最大加工余量，上道工序最小工序尺寸与本道工序最大工序尺寸为最小加工余量。对于包容面结果则正相反。由于毛坯制造和各工序加工中都不可避免地存在着误差，这就使得实际上的加工余量成为一个变动值，出现了最小加工余量和最大加工余量，它们之间的关系如图123所示。为了便于加工，工序尺寸都按“入体原则”标注，即包容面的工序尺寸取下偏差为零

55、，被包容面的工序尺寸取上偏差为零，毛坯尺寸偏差则双向布置。1.7.2影响加工余量的因素正确规定加工余量的大小具有十分重要的作用。如果加工余量太大，则浪费材料、浪费工时、增加工具损耗；如果加工余量太小，则不能保证切去金属表面的缺陷，可能产生废品，有时还会使刀具切在很硬的夹砂表皮上，导致刀具迅速磨损。1.7 确定加工余量返回下一页上一页影响加工余量的因素比较复杂，现将其主要因素分析如下。1.上道工序产生的表面粗糙度Ry和表面缺陷层深度Hi-1(图124)为了保证加工质量，上道工序留下的表面轮廓最大高度和表面缺陷层深度必须在本道工序中予以切除。在某些光整加工方法中，该项因素甚至是决定加工余量的唯一因

56、素。2.上道工序的尺寸公差Ti-1工序公称余量（简称公序余量）不但包括了上道工序的尺寸公差，上道工序留下的各种形状位置误差一般也包括在尺寸公差范围以内，所以上道工序尺寸公差的大小对工序余量有着直接的影响。3.上道工序留下的空间位置误差i-1工件上有一些形状位置误差不能包括在尺寸公差范围内，但这些误差又必须在加工中予以纠正，所以必须单独考虑这些误差对加工余量的影响，如轴线的直线度、位置度、同轴度等都属于这一类型的误差。1.7 确定加工余量返回下一页上一页4.本工序的装夹误差i在本道工序装夹工件时，由于定位误差、夹紧误差以及夹具本身误差的影响，使工件待加工表面偏离了正确的位置，显然应当在本工序中加

57、大余量把它纠正过来。1.7.3确定加工余量的方法1.经验估计法经验估计法即根据工艺人员的经验来确定加工余量。为避免产生废品，所确定的加工余量一般偏大。该法常用于单件小批生产。2.查表修正法此法是根据有关手册，查得加工余量的数值，然后根据实际情况进行适当修正。这是一种广泛采用的方法。1.7 确定加工余量返回下一页上一页3.分析计算法这是对影响加工余量的各种因素进行分析，然后再计算加工余量的方法。此方法确定的加工余量较合理，但需要全面的试验资料，计算也较复杂，故很少采用。1.7 确定加工余量返回上一页工件上的设计尺寸及其公差是经过各工序加工后得到的，每道工序的工序尺寸都不相同，它们是逐步向设计尺寸

58、接近的。为了最终达到工件的设计要求，需规定各工序的工序尺寸及其公差。工序余量确定之后，就可计算工序尺寸。工序尺寸公差的确定，则要依据工序基准或定位基准与设计基准是否重合，采取不同的计算方法。1.8.1基准重合时，工序尺寸及其公差的计算这是指工序基准或定位基准与设计基准重合，同一表面需经多次加工才能达到图样要求。工件上外圆和孔的多工序加工都属于这种情况。1.最终工序尺寸及其公差的确定当基准重合时，最终工序的工序尺寸及其公差为该表面的设计尺寸及公差，即从图样上“照抄”。表面粗糙度亦然。2.中间各工序尺寸及公差的计算先确定各工序余量的基本尺寸，再由后往前逐个工序推算，即由该表面的最终工序开始向前工序

59、推算，直到毛坯尺寸。1.8 工序尺寸及其公差的确定返回下一页中间工序尺寸的公差则都按各工序的经济精度确定，并按“入体原则”确定上偏差及下偏差。表面粗糙度按工序的经济粗糙度进行选择。1.8.2基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算工序基准或定位基准与设计基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算比较复杂，需用工艺尺寸链来进行分析计算。1.工艺尺寸链的定义在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组称为尺寸链。例如，图125（a）所示的台阶零件，零件图样上标注设计尺寸A1和A0。当其他表面均已加工完成，用调整法最后加工表面B时，为了使工件定位可靠和夹具结构简单，常选A面为定位基准，按尺寸A

60、2对刀加工B面成型，间接保证尺寸A0。这样，尺寸A1、A2和A0是在加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组，如图125（b）所示,它就是一个尺寸链。1.8 工序尺寸及其公差的确定返回下一页上一页2.尺寸链的组成尺寸链是由一组相关尺寸所组成的。（1）环。组成尺寸链的每一个尺寸称为尺寸链的环。图125（b）中的A1、A2和A0，都称为尺寸链的环。（2）封闭环。在加工过程中，间接获得、间接保证的尺寸。图125中的A0是间接获得的，为封闭环。（3）组成环。尺寸链中对封闭环有影响的全部环。这些环中任意一环的变动必然引起封闭环的变动。图125（b）中A1和A2是组成环。（4）增环。在其他组成环不变的