第三章机械加工工艺规程的制定

第三章机械加工工艺规程的制定

§3-1基本概念

生产过程与工艺过程

（一）生产过程

从原材料到机械产品出厂的全部劳动过程。

包括：

1）生产技术准备过程

2）毛坯的制造

3）零件的机械加工及热处理

4）产品的装配、检验、试车、油漆、包装等。

5）产品的辅助劳动过程

直接生产过程

被加工对象的尺寸、形状或性能、位置产生一定的变化。如：零件的机械加工、热处理、

装配等。

间接生产过程：

不使加工对象产生直接变化。如：工装夹具的制造、工件的运输、设备的维护等。

（二）机械加工工艺过程

是生产过程的一部分，是对零件采用各种加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、

表面粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。工艺：使各种原材料、

半成品成为成品的方法和过程工艺过程：在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、

相对位置和性质等，使其成为成品和半成品的过程。

二.机械加工工艺过程的组成

1.工序

一个或一组工人，在一台机床或一个工作地点对一个或同时对几个工件所连续完成的那

一部分工艺过程。

划分工序的主要依据：工作地点是否改变和加工是否连续完成。同一零件，同样

的加工内容可以有不同的工序安排。

如图所示的阶梯轴的加工：

「•序方案实例:

加工内容：

1.加工小端面2.小端面钻中心孔

3.加工大端面4.大端面钻中心孔

5.车大端外圆6.对大端倒角

7.车小端外圆8.对小端倒角

9.精车外圆10.铳键槽

11.去毛刺

工序1：加工内容1到9——车床

工序2：加工内容10、11——钱床（手工去毛刺）

工序1：加工内容1、2、7、8—加工小端工序2：加工内容3、4、5、6一加工大瑞

工序3：加工内容9

工序4：加工内容10、11第三种工序安排：工序1：加工内容：1、2、3、4

一钱两端面打中心孔工序2：加工内容：5、6、7、8—仿形车外圆、倒角工序3：加工内容:

9—精车外圆工序4：加工内容：1—铳键槽工序5：加工内容：11一去毛刺2、安装如果在

一个工序中要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那部分加工内容称为一个安装。

3、工位在工件的一次安袭中，通过分度（或移位）装置，使工件相对于机床床身变换加工

位置，我们把每一个加工位置上的安装内容称为工位。一个安装中可能只有一个工位，也可

能有几个工位。如图为一回转工作台加工孔，钻、扩、就各为一个加工内容，装夹一次产生

一个合格的零件。该加工共有4个工位：装卸工件、钻孔、扩孔、较孔，用于依次装夹中

工位1：装卸工件；工位2：钻孔

工位3：扩孔；工位4：较孔

4、工步

指在加工表面不变、切削刀具不变、切削用量不变的情况下所完成的工位内容，称为

一个工步。

如上述第二种工序安排，工序1、2各有4个工步

注意；

1）组成工步的任一因素（刀具、切削用量，加工表面）改变后为另一工步。

2）连续进行的若干相同的工步，为简化工艺，习惯看作为一个工步。如一个个加工4-

小10的孔。

3）复合工步

为提高生产率，经常把几个带加工表面，用几把刀具同时进行加工，或采用复合刀具

加工表面，采用复合刀具和多刀加工的工步称为复合工步。

5、走刀

切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。一个工步可以包

括一次或数次走刀。

一刀实例:

9

三、生产纲领和生产批量

1.生产纲领：企业在计划期内，应生产的产品产量和进度计划称为生产纲领，计划挑为一

年的生产纲领成为年生产纲领。

2.年生产纲领

机械加工工序卡片如图所示

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机械加工工序卡片

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三.机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容

(一)机械加工工艺规程的设计原则

1.必须可靠地保证零件图纸上所有技术要求的实现。

2.在规定的生产纲领和生产批量，一般要求工艺成本最低。

3.充分利用现有生产条件，少花钱，多办事。

4.尽量减轻上人的劳动强度，保障生产安全，创造良好、文明的劳动条件。

(-)设计机械加工工艺规程的步骤和内容

1.阅读装配图和零件图

了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用。

2.工艺审查

审查图纸上的尺寸、视图和技求要求是否完整、正确、统一，找出主要的技术要求和分析关

键的技术问题；审查零件的结构工艺性。

§3-3零件的结构工艺性分析及毛坯的选择

一、零件的结构工艺性分析：

是指在满足使用要求的前提下制造该零件的可行性和经济性。功能相同的零件，其结构

工艺性可以有很大差异。所谓结构工艺性好，是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较

低的制造成本。

下面为几种零件的结构工艺性举例

a）孔距箱壁太近：b）加长箱耳，不需c）结构上允许，将箱耳

①需加长钻头才能加工加长钻头即可加工设计在某一端，不需加

②钻头在圆角处容易引偏长箱耳

1.熟悉或确定毛坯

确定毛坯的主要依据是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结构。

毛坯的种类：铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等

2.拟订机械加工工艺路线

1）定位基准的选择

2）加工方法的确定

3）加工顺序的安排

4）热处理、检验及其他工序的安排

3.确定满足各工序要求的工艺装备（机床、刀具、夹具、量具）对需要改装或重新设计的

专用工艺装备应提出具体的设计任务书。

4.确定各主要工序的技术要求和检验方法

5.确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差

6.确定切削用量

7.确定时间定额

8.填写工艺文件

二、毛坯的选择

一）毛坯的类型和特点

（1）铸件常用作形状比较复杂的零件毛坯

（2）锻件两种：自由锻件、模锻件

（3）型材两种：热扎、冷拉

（4）形材焊接件根据需要将型材和钢板焊接成零件毛坯

（二）毛坯选择的原则

（1）零件对材料的要求

（2）生产纲领的大小

（3）零件的结构形状和尺寸大小

（4）现有生产条件

§3-4定位基准的选择

一、基准的概念与分类

1、设计基准

设计基准是设计图样上所采用的基准

2、工艺基准

零件在工艺过程中所采用的基准

根据用途不同可分为以下几种：

（1）工序基准

在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准

（2）定位基准

二、定位基准的选择

（一）粗基准的选择

1.粗基准：

未经机械加工的定位基准称为粗基准。机械加工工艺规程中第一道加工工序所采用的定位基

准都是粗基准。

2.选择原则

1）保证相互位置精度要求的原则如要保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，

应以不加工面为粗基准。

2）保证加工表面加工余量合理分配的原则

如要首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。

3）便于工件装夹的原则选择粗基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠以及夹具结构简

单、操作方便等。这样要求选用的粗基准尽可能平整、光洁和足够大的尺寸，不允许有般造

飞边，浇铸浇口，或其他缺陷。

4）粗基准一般不得重复使用的原则若能采用精基法定位，粗基准一般不应被重复的便

用

（二）精基准的选择

1.精基准：以机械加工过的表面作为定位基准。2.出发点：保证设计技术要求的实现

以及装夹准确、可靠、方便。

3.选择原则

1）基准重合原则：

尽可能的选择被加工表面的设计（工序）基准为精基准

2）基准统一原则：

工件以某一精基准定位，可以比较方便的加工大多数或所有其他表面，则应尽可能的

把这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后工序均以它为精基准加工其他表面。

在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：

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（一个较大的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（一端面和一短圆孔）作统一基准；

4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。

采用统一基准原则好处：

1）有利于保证各加工表面之间的位置精度；

2）可以简化夹具设减少工件搬动和翻转次数。

★注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行

具体分析，根据实际情况选择精基准。

3、互为基准原则

4、自为基准原则

5、便于装夹原则一一所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹

具结构简单、操作方便。

§3-5工艺路线的拟订

一.加工经济精度与加工方法的选择

（一）加工经济精度

在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不

延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度

各种加工方法所能达到的加工精度和表面粗造度，都是在一定的范围内的。任何一种加

工方法只要精心操作、细心调整、选择合适的切削用量，加工精度就可以提高，表面粗造度

就可以减小，但所耗费的时间与成本也会愈大。

（二）加工方法的选择

i.根据每个加工表面的精度要求，（尺寸、形状、位置、精度及表向粗造度对照各种加

工方法能达到的精度及粗糙度，选择最合理的加工方法。例：加工一直经由35H7VO.8

的孔a.钻孔一扩孔一较b,钻孔一拉c.钻孔一粗键一半粗镜一精键

2.加工材料的性质：

如淬火钢专用磨削，有色金属常用金刚键或者高速精密车削

3.考虑生产类型：

即生产率和经济性问题。在大批大量生产中可用专用高效设备，如平面和孔可采用拉削加工

代替铳、刨、镇。

4.考虑本厂（本车间）的现有设备及技术要求，能达到的加工经济精度。

二、加工顺序的安排：

（一）工序顺序的安排原则

1.先加工基准面再加工其他表面：

先基面后其他含义：

1）工艺路线开始安排的加工面应是选作定位基准的精基准面，然后再以精基准定位加

工其他表面

2）为保证一定的定&精度，当加工面的精度要求高时，精加工前一般应先精修一下精

基准。

2.加工平面后加工孔：

先面后孔含义

1）零件有较大平面可作为定位基准时，先加工定位面，以面定位加工孔。

2）毛坯面上钻孔钻夹易偏，若该平面需要加工则在钻孔前加工。

3.加工主要表面，后加工次要的表面：

先主后次

4.安排粗加工工序，后安排精加工工序先粗后精

（二）热处理工序及表面处理工序

1.为改善切削性而进行的热处理工序（退火、正火、调质）一（预备热处理）用于切

削加工前。

2.为了消除内应力而进行的热处理（人工时效、退火、正火）安排用于粗加工之后。

3.为改善材料力学物理性质，半精加工后精加工前安排淬火。淬火回火一渗碳淳火

等热处理工序。

4.精密零件在淬火后安排冷处理以稳定零件尺寸。

5.提高零件表面耐磨性或耐腐蚀性而安排的热处理工序，以及以装饰为目的而安排的

热处理工序（镀辂、阳极氧化、镀锌、发蓝）一般放在工艺过程最后.

（三）其他工序的安排

1.检验工序：

1）零件加工完毕之后

2）从一车间转到另一车间前后

3）关键工序的前后2.一般尺寸检验、X射线、检查、超声波探伤等用于工件内部

的质量检查，一般安排在工艺过程的开始。磁力探伤、荧光检验用于工件表面质量的检验，

在精加工前后进行密封性检验、零件平衡、零件的重量检验、在工艺过程最后进行。3.去

毛刺处理在切削加工后，装配工件前安排情况

4、清洗工件一股女排在送人装配之前。

五.工序的集中与分散

1、工序集中

使每个工序中包括尽可能多的工步内容，从而使总的工序数目减少

优点：

1）有利于保证工件冬加工面之间的位置精度；

2）有利于采用高效机床，可节省工件装夹时间，流少工件搬运次数；

3）可减小生产面积，并有利于管理。

2、工序分散

使每个工序的工步内容相对较少，从而使总的工序数3较多

工序分散优点：

每个工序使用的设备和工艺装备相对简单，调整、对刀比较容易，对操作工人技术水

平要求不高

3、工序集中与工序分散的应用

传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式（个别工序亦有相对集中的情况）。

多品种、中小批量生产，为便于转换和管理，多采用工序集中方式。

由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，工序集中将越来越成为生产

的主流方式。

六.加工阶段划分的原因

（一）划分加工阶段的原因

1.粗加工时，切削余量大、切削热量大、工艺系统受力变形及内应力变形存在而无法消除。

要在后续阶段逐步减少切削用量，逐步修正工件误差，阶段之间时间间隔用于自然时效，有

利于工件消除内应力和部分变形。2.后续工序易把以加工好的加工面划伤。3.不利于及时

发现毛坯的缺陷。4.不利于合理使用设备。粗加工采用普通机床，精加工采用精密机床。5.不

利于合理使用技术工人。

（二）划分方法

1.粗加工阶段：

提高生产率、去除加工面的大部分余量。2.半精加工阶段：

减少粗加工留下的误差，使加工面达到一定的精度，为精加工做准备。3.精加工阶段：

保证工件的尺寸、形状和位置精度达到或基本达到图纸规定的精度要求及表面粗糙度要

求。

4.精密、超精密或光整加工阶段：

对精度要求很高的工件，在工艺过程的最后安排琦磨、研磨、精密磨、超精加工、金刚

车、金刚镂或其它特种方法加工，以达到最终的精度要求。中间热处理中间，自然把加

工工艺过程分为几个加工价段.

§3-6加工余量的确定

一.加工余量的概念

余量的大小对零件的加工余量和生产率有较大影响。余量大会增大机加工劳动量，降低

生产率，增加材料、工具、能源消耗、提高成本，余量小又不能消除前道工序留下的误差及

其表面缺陷，甚至产生废品。因此必须合理确定加工余量。

加工总余量：毛坯尺寸与余零件设计尺寸之差，其大小取决于加工过程中每个工序切除

金属层厚度的总和。工序余量：每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。

=z+z+z++Zn

加工总余量和工序余量之间的关系用下式表示：Z0l23-

..工序余量的影响因素

第一道粗加工工序余量与毛坯制造精度有关。毛坯制造精度高则第一道粗加工序加工工

序余量小，毛坯制造精度低则第一道粗加工工序的加工余量就大。其它工序的工序余量的影

响因素有以下几个方面：

1.上工序的尺寸公差T4：本工序应切除上道工序尺寸公差中包含的各种可能产生的误差。

2.上道工序产生的表面粗糙度Ry和表面缺陷层深度必。

3.上工序留下的需单独考虑的空间误差£2，这些误差可能是上工序加工方法带来的，

也可能是热处理后产生的，也可能是毛坯带来的。

4.本工序的装夹误差£展定位误差和夹紧误差。此项误差直接影响被加工表面和切削刀

具的相对位置，所以加工余量中应该包括此项误差。

三.加工余量的确定

1.计算法：

用于在影响因素清楚的情况下采用，且不能离开具体的加工方法和条件，要具体情况具

体分析。

2.查表法：

以工厂生产实践和实验研究积累的经验所制成的表格为基础，并结合实际情况加以修正,

确定加工余量。此法方便、迅速、应用广泛。

3.经验法：

有一些有经验的工程技术人员或工人根据经验确定加工余量的大小。

§3-7工序尺寸公差的确定

基准重合时工序尺寸与公差的确定

i.确定各加工工序的加工余量

2.从最后工序开始，即从设计尺寸开始到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序余量，

得各工序基本尺寸（包括毛坯尺寸）。

3.除最后工序，其余工序按各自所采用加工方法的加工精度确定工序尺寸公差。

4.按入体原则标注工序尺寸

一.工艺尺寸链

（一）尺寸链定义：

尺寸链：将相互关联的尺寸按一定的顺序联接成首尾相接的封闭图形。

工艺尺寸链：由单个零件在工艺过程中形成的有关尺寸的尺寸链。

（二）尺寸链的组成

1.环：组成尺寸蛙的每个尺寸A］、A2、、A3

2.封闭环：在加工过程中间接得到的尺寸A2。

3.组成环：在加工过程中直接得到的尺寸Ai、A3。

增环：其余各组成环不变，此环增大使封闭环增大者。

减环：其余各组成环不变，此环摺大使封闭环减少者.

具体判断：给封闭环任选一个方向，沿此方向转一圈，在每个环上加方向，与封闭

环方向相同者为减环，相反者为增环。

（三）特点：

1.寸锥必须封闭

2.尺寸能只有一个封闭环

3.封闭环的精度低于组成环精度

4.封闭环随组成环变动而变动

（四）作法：

1.找出封闭环

2.从封闭环起，按工件表面上关系依次画出组成环，直到尺寸回到封闭环起，形成一个

封闭图形，组成尺寸链的组成环环数应是最少的。

3.相接原则，确定增环、减环。

二.尺寸链基本计算

1.封闭环的基本尺寸=各组成环的基本尺寸的代数和-增环的基本尺寸之和-减环的基本尺寸

之和

2.封闭环的最大极限尺寸=所有增环的最大极限尺寸一所有减环的最小极限尺寸

3.封闭环最小极限尺寸;所有增环的最小极限尺寸一所有减环的最大极限尺寸

4.封闭环的上偏差;所有增环的上偏差之和一所有减环的下偏差之和

5.封闭环的下偏差;所有增环的下偏差之和一所有臧环的上偏差之和

6.封闭环的公差=封闭环的最大极限尺寸一封闭环的最小极限尺寸

=封闭环的上偏差一封闭环的下偏差

二增环的公差之和+减环的公差之和

=所有组成环的公差之和

偏差确定：一般根据“入体”原则

1）组成环为包容面时，下偏差为0,上偏差二公差

2）组成环为被包容面时，上偏差为（），下偏差二公差

§3-8时间定额与提高生产效率的方法

一、时间定额

1、定义：在一定生产条件下，生产一件产品或完成一道工序所需消耗