机械制造工艺学教学大纲

第四章机械加工工艺规程设计

教学规定:

§4-0学习指南及预备知识

一、学习内容：首先讲明两个概念，即机械产品的生产过程和机械加工

工艺过程，从而引入机械加工工艺规程日勺概念；然后简介制定机械加工

工艺规程H勺环节和措施，重点讨论机械加工工艺规程设计H勺重要问题，

包括定位基准的选择，加工路线的确定，工序尺寸及公差确实定等；再理解本章的学

后对工艺过程经济性进行讨论，包括时间定额与提高生产率的措施，工习内容和措施

艺方案比较与经济技术分析等。

二、学习措施：本课程是一门实践性相称强的课程，在牢牢把握机械加

工工艺过程设计的基本原理、原则和措施日勺基础上，通过一定日勺实践（生

产实习、课程设计第），初步掌握制定零件机械加工工艺规程的环节和措

施。

§4-1概述

§4-1-0新概念定义及老概念回忆

一、机械产品的生产过程

是指从原材料开始到成品HI厂的所有劳动过程，它既包括毛坯的制造,

零件日勺机械加工和热处理，机器日勺装配、检查、测试和涂装等重要劳动过程,

还包括专用工具、夹具、量具和辅具的制造、机器日勺包装、工件和成品日勺储

存和运送、加工设备的维修，以及动力供应等辅助劳动过程。

理解并掌

握基本口勺概

念：

设计信息

图4—1机械产品H勺生产过程图

二、机械加工工艺过程

机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分，是直接生产过程，其

由机械产

原意是指采用金属切削刀具或磨具来加工工件，使之到达所规定的形状、尺

品的生产过程

寸、表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件日勺生产过程。由于制造技术

引出机械加工

口勺不停发展，目前所说的加工措施除切削和磨削外，还包括其他加工措施，

工艺过程的概

如电加工、超声加工、电子束加工、离子束加工、激光束加工，以及化学加

念，再到机械

工等几乎所有日勺加工措施。

加工工艺规

三、机械加工工艺规程

程。

是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作措施等的工艺文献，是一

切有关生产人员都应严格执行、认真贯彻的纪律性文献。

四、机械加工工艺过程的构成

对H勺理解工

「安装1

厂工序11安装2工位1—工步1—走刀1序、安装、工

机械位、工步、走

工位1

加

工

工位2刀的概念；

工

艺

过

程♦♦♦♦♦♦

工位M

＜工序N

图4-2工艺过程、工序、安装、工位、工步、走刀之间的关系

五、回忆如下几种概念以以便本章的学习

1、工序

一种或一组工人，在一种工作地对一种或同步对儿种工件所持续完毕的

那一部分工艺过程，称为工序。

理解要点：

工序是构成工艺过程H勺基本单元。

三定一持续

划分工序的重要根据是工作地与否变动和工作与否持续以及操作者和

（四要素）

加工对象与否变化，共四个要素。在加工过程中，只要有其中一种要素发生

变化，即换了一种工序，

2、安装

在同一种工序中，工件每定位和夹紧一次所完毕的那部分工序内容称

为一种安装。

3、工位

在工件的一次安装中，通过度度（或移位）装置，使工件相对于机床床

身变换加工位置，则把每一种加工位置上的安装内容称为工位。

4、工步

加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的状况下所完毕的工位

内容，称为一种工步。

按照工步H勺定义，带回转刀架的机床（转塔车床等）其回转刀架的一次

转位所完毕的工位内容应属一种工步，此时若有几把刀具同步参与切削，该

工步称为复合工步。

5、走刀

切削刀具在加工表面上切削一次所完毕的工步内容，称为一次走刀。一

种工步可包括一次或多次走刀。当需要切去日勺金属层很厚，小能在一次走刀

下切完，则需分几次走刀，走刀次数乂称行程次数。

§4-1-1机械加工工艺规程的作用

一、工艺规程是指导生产的重要技术文献

理解工艺

机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检查，规程H勺三个重

加工成本日勺核算，都是以工艺规程为根据日勺。处理生产中的问题，也常以工要作用。

艺规程作为共同根据。

二、工艺规程是生产准备工作的重要根据

车间生产新零件，需要根据工艺规程进行生产准备。如：关键工序日勺分

析研究；准备所需刀、夹、量具；原材料及毛坯采购或制造；新设备购置或

旧设备改装等，均需根据工艺规程来进行。

三、工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文献

新建（扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程

确定所需机床日勺种类和数量以及在车间日勺布置.，再由此确定车间的面积大

小、动力和吊装设备配置以及所需工人日勺工种、技术等级、数量等。

§4-1-2机械加工工艺规程的格式

卡片形式，我国未作统一口勺规定，但各机械制造厂使用表格的基本内容

懂得机械加工

是相似日勺。机械加工工艺规程的详细程度与生产类型、零件的设计精度和工艺规程的特

工艺过程日勺自动化程度有关。对应形式见表4—1。详细格式见图4—3、4点和应用场所

—4及4—5o

表4-1机械加工工艺规程格式特点对比

生产类型详细程度备注

机械加工单件小批（一般

简朴

工艺过程卡片加工措施）对于数控工序，

机械加工工艺卡则需作出详细规

中批生产较详细

片定，填写数控加

大批大量工工序卡、刀具

（单件小批中技卡等必要的与编

机械加工工序卡详细（+调整卡、

术规定高的关键程有关的工艺文

片检查卡）

零件的1关键工献，以利于编程。

序）

产品名称及

事件名彝零件酣号

机楠工

（工Lm

工艺过程名称毛|杓舞黑府更曾毛更第页

名）

长片材牌号好|尺寸峰更然同单件小批（一

料性能微料件数目台拄救般加工措施）

工之峻备9当称屋编写时＞1足颔（min）

加工设缶名林

工序号工口内容

空M及旗号夹A刀a件

史波内

容

4W|1校对1田根1**1

图4-3机械加工工艺过程卡

产品名栋及

零件名称/件留号

（IT

机标加工

名）名称毛种类至更维贝

工艺卡片材

啤号尺C（嫡共艮

»

&能§1懒数分台在短4批件敏

工之蚯羽中批生产

切即1用量时M足颔（min）

况号

II仞削速设缶

逸妗国度名林

工序内容酋也切«曜

rrm/rr/min权编央量

刀鼠度7)*#

片第或或号具

9m/min

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敏/min

容

脑1|四||校对|田校||批灌|

图4-4机械加工工艺R

窑杵名称窑件触工序名称工序0关员

（IT机械加工产品名称及型9

名）工序卡片

其更

至M工段材料名称材料席丹力学性能

同时加工单仲时师淮缶T^rt

聂阳逸技术善必

年»（min）OH(min)大批大量

设缶名称设电编号夹具名称夹具编号工作液（单件小

（研工平间四处）

更批中技术

改

内

容规定高的

计算致JEGmO切刖用量工时运通（min）刀枭ma及辅助工具关键零件

切刖工

工逸妗

速度作工

呈切削辅名规编»

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观》双双务

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规定可以

»»1|砂耳||校对||多核|*t«|对时填写

几种卡片

图4-5机械加工工序卡

口勺内容

§4-1-3机械加工工艺规程设计原则、环节和内容

一、设计原则

1、以保证零件加工质量，到达设计图纸规定的各项技术规定为前提；掌握加工

2、满足生产大纲规定；工艺规程

3、工艺过程有较高的生产效率和较低的成本；H勺设计原

4、充足运用既有生产条件，尽量做到平衡生产；则、环节；

5、尽量减轻工人的劳动强度，保证安全生产，发明良好文明的劳动条件；

6、积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源的消耗，并应符合环境俣护

规定。

通过装配

二、制定机加工规程所需原始资料图，理解零

1、产品的全套装配图及零件图；件在机器

2、产品Ff'J验收质量原则；中区J地位、

3、产品的生产大纲及生产类型；作用及受

4、零件毛坯图及毛坯生产状况；载荷状况

5、本厂（车间）的生产条件；等信息。

6、多种有关于册、原则等技术资料；重要！

7、国内外先进工艺及生产技术H勺发展与应用状况。

三、机械加工工艺规程设计环节和内容

1、阅读装配图和零件图；

理解产品日勺用途，零件在产品中的地位。

2、工艺审查；

审查图纸上的尺寸、视图和技术规定与否完整、对的、统一，分析重要技术

规定与否合理、合适，审查零件构造工艺性。

零件构造工艺性正误举例，见图4—6：

(M

(J

(P

(q

1)

n)

P)

r)

t)

v)

能对口勺分

析常见的

零件构造

图4一6零件构造工艺性分析

的工艺性

优劣；

3、熟悉或确定毛坯

重要根据：零件在产品中日勺作用和生产大纲，零件H勺构造特性与外形尺寸，

零件材料工艺特性等。常见的毛坯种类见表4—2。

表4-2各类毛坯的种类及合用范围

制造精度工工件适用生产

毛坯种类量原材料工件尺寸力学性能

（rr）形状类型

型材大各种材料小型简单较好各种类型

型材焊接件一般钢材大、中型较复杂有内应力单件

砂型铸造1须以下大铸铁，铸钢，青铜各种尺寸复杂差单件小批

自由锻造1魂以下大钢材为主各种尺寸较简单好单件小批

°普通模锻11〜15一般钢,锻铝,廨中,小型-般好中、大批量

钢模铸造10-12较小铸铝为主中、小型较复杂较好中、大批量

精密锻造8〜11较小钢材,锻铝等小型较复杂较好大批量

压力铸造8〜11小铸铁，铸钢，青铜中、小型复杂较好中、大批量

熔模铸造7-10很小铸铁，铸钢，青铜小型为主复杂较好中、大批量

冲压件8〜10小钢各种尺寸复杂好大批量

粉末冶金件7〜9很小铁,铜,铝基材料中、小尺寸较复杂一般中、大批量

工程型料件9—11较小工程塑料中、小尺寸复杂一般中、大批量

CC

4、选择定位基准（见§4—2—1）；

5、确定加工路线（见§4一2—3）；

6、确定满足各工序规定RJ工艺装备；

＞包括机床、夹具、刀具、量具和辅具等；

＞应与生产批量和生产节拍相适应，并充足达用既有条件，以减少生产准

备费用；

＞对需要改装或重新设计日勺专用工艺装备应提出详细设计任务书。规定：熟悉

7、确定各重要工序技术规定和检查措施；机械加工

8、确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差；工艺规程

9、确定切削用量；设计日勺环

10、确定期间定额；节和内容。

11、编制数控加工程序（对于数控加工）；

12、评价工艺路线；

对工艺方案进行技术经济分析，确定最优方案。

13、填写或打印工艺文献；

§4-2工艺路线的制定

制定工艺路线时需要考虑的重要问题有：

思索并处

1、怎样选择定位基准；

理提出的

2、怎样确定加工措施；问题；

3、怎样安排加工次序以及热处理、检查等工序；

§4—2—1定位基准的I选择

一、基本概念

回忆各基

1、基准日勺定义及分类

准时定义

1）确定生产对象上几何要素之间的儿何关系所根据日勺那些点、线、面称为（上学期

基准。基准分类见下图：教学内

容），明确

定位机械

化在整个

基准体系

中的地位。

图4—7基准分类图

2）定位基准：在加工时用于工件定位的基准叫定位基准。分：粗基准、精

基准和辅助基准。

＞粗基准

使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。

＞精基准

使用通过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。

＞辅助基准

零件上根据机械加工工艺需要而专门设计H勺定位基准。如用作轴类零件定位

H勺顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等。

二、定位基准选择的一般原则补充内容：

以便学生

1、选最大尺寸的表面为安装面（限3个自由度），选最长距离口勺表面为导向口勺理解!

面（2个自由度），选最小尺寸日勺表面为支撑面（限1个自由度）。合用于粗

基准及精

2、首先考虑保证零件的空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。由于在加工基准，具有

中保证空间位置精度有时比保证尺、」精度困难的多。通用性！

3、应尽量选择零件的重要表面为定位基准，由于重要表面是决定该零件其

他表面的设计基准，也就是重要设计基准。

4、定位基准应有助于夹紧，在加工过程中稳定可靠。

三、粗基准的选择

1、粗基准选择日勺出发点（见图4—8）

怎样做到

以内孔3为

定位基

准？

四爪单动

卡盘/划线

我正

图4—8两种粗基准选择对比

左a）以外圆1为粗基准：孔的余量不均，加工后壁厚均匀

右b）以内孔3为粗基准：孔的余量均匀，但加工后壁厚不均匀

1一外圆2一加工面3一孔

由此得出结论：粗基准的选择将影响到加工面与不加工面的互相位置（不

一样轴/偏心），或影响到加工余量的分派（均匀否？）o

分析为何

2、粗基准的选择原则

得到这样

（1）保证互相位置规定的原则：假如必须保证工件上加工面与不加工面

口勺结论？

之间的互相位置规定，则应以不加工面作为粗基准。除了图4—8例子外，

图4—9例子同理。

图4—9粗基准日勺选择

（2）保证加工表面加工余量合理分派的原则：假如必须首先保证工件上某

重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。

分析图中

两种方案

哪种好，为

工序1工序I

何？

a）b）

图4-10床身加工粗基准选择正误对比

a）对时b）不对

阐明：在车床床身加工中，导轨面是最重要的表面，它不仅精度规定高，并导轨面如

磨损，最佳

且规定导轨面有均匀日勺金相组织和较高日勺耐磨性，因此但愿加工时导轨面清除余可以等速

量要小并且均匀。此时应以导轨面为粗基准，先加工底面，然后再以底面为精基磨损！

准，加工导轨面（见图4-10a）。

3）便于工件装夹的原则：规定选用的粗基准面尽量平整、光洁，且有足够

大的尺寸，不容许有铸造飞边、铸造浇、冒口或其他缺陷。也不适宜选用铸造分

型面作粗基准。

4）粗基准一般不得反复使用的原则。

NN

08H

gE:9

wZ一

Ee

lI，

I4I

—U—-

二

S

O

H

W

X

E

图4一11不反复使用粗基准举例

注意：两个

零件图的

区别。

第二个零

件的两个

小孔第二

个零件的

两个小有

对称性规

定，必须限

定绕大孔

转动0'J自

由度，而第

一种零件

不需要限

图4一12运用粗基准补充定位的例子

定绕大孔

a）工件简图b）加二简图

转动H勺自

由度。

阐明：此例中，是运用粗基准进行补充定位，并不属于粗基准时反复使用。

总结：上述四条原则，每一原则都只是阐明一种方面的问题，在实际应用中,

划线装夹有时可以兼顾这四条原则，而夹具装夹则不能同步兼顾，这就要根据实

际状况，抓重要矛盾，处理重要问题。

四、精基准的选择

在实际应

1、基准重叠原则：选用被加工面的设计基准作为精基准。

用中要根

阐明：在对加工面位置尺寸有决定作用的工序中，尤其是当位置公差规定很

据实际状

小的时候，一般不应违反此原则，否则产生基准不重叠误差，增大加工难度，

况，抓重要

2、统一基准原则：当工件以某一表面作精基准定位，可以以便地加工大多

矛盾，处理

数（或所有）其他表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并到达一定精度，后

重要问题。

来大多数（或所有）工序均以它为精基准进行加工。

在实际生产中，常常使用H勺统一基准形式有：

1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准；

2）箱体类零件常使用一面两孔（一种较大口勺平面和两个距离较远的销孔）

作统一基准；

3）盘套类零件常使用止口面（大端面和一短圆孔）作统一基准；

4）套类零件用一长孔和一止推面（小平面）作统一基准；

实际生产

长处：中常常使

＞可以简化夹具设计；用统一基

准

＞可以减少工件搬动和翻转次数。

缺陷：

＞会带来基准不重叠误差

处理措施：

＞详细问题详细分析，以满足设计技术规定为前提。

4、互为基准原则：某些位置度规定很高的表面，常采用互为基准，反

复加工的措施来到达位置度规定。

主轴为机

床的重要

零部件，其

精度直接

影响加工

零件H勺精

度。

阐明：以保证车床主轴前后支承轴颈与前锥孔（含后锥孔）的同轴度规定为

例，阐明互为基准。

4、自为基准原则：意在减小表面粗糙度，减小加工余量和保证加工余量均

匀的工序，常以加工面自身为基准进行加工。俗称：自干

自

图4—14床身导轨面自为基准定位

1一工件2一调整用楔铁3一找正用百分表

5、便于装夹的原则：所选择的精基准，应保证定位精确、可靠、夹紧机构

简朴，操作以便。

阐明：此条一直不可违反，因在定位基准H勺选择原则上已经给出了。规定掌握

粗、精基准

的选择原

则；

§4-2-2加工措施时选择

一、加工经济精度

在正常加工条件下（采用符合质量原则日勺设备和工艺装备，使用原则技术

等级工人，不延长加工E寸间），一种加工措施所能保证的加工精度和表面粗糙度

（图中AB段）。

多种加工措

施的加工经

济精度的概

念在发展，

其指标在不

停提高&

90年代的一

般加工精

度，相称于

图4一15加工误差与成本的关系图4一16加工精度发展趋势

50年代的精

图4-15阐明：3—加工误差；S—加工成本。从图中可以看出：对一种密加工水

加工措施来说，加工误差小到一定程度后（如曲线中A点欧|左侧），加工成本提平，相称于

高诸多，加工误差却减少很少；加工误差大到一定程度后（如曲线中B点的右30年代的超

侧），虽然加工误差增大诸多，加工成本却减少很少。阐明一种加工措施在AB精密加工。

段的外侧应当都是不经济H勺。

图4-16阐明：20世纪40年代的I精密加工精度大概只相称于80年代的一

般加工精度。多种加工措施的加工经济精度的概念在发展，其指标在不停提高。

二、加工措施的选择

1、加工措施日勺选择原则

1）所选加工措施的加工经济精度范围要与加工表面精度、粗糙度规定相

适应；

2）保证加工面的几何形状精度、表面互相位置精度的规定；规定可以对

3）与零件材料口勺可加工性相适应。如淬火钢宜采用磨削加工；的地选用加

4）与生产类型相适应，大批量生产时，应采用高效的J机床设备和先进的工措施