机械加工工艺规程设计备课笔记

第一章机械加工工艺规程设计

机械加工工艺规程：规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方

法等的工艺文件

§1.1基本概念

一.机械产品的生产过程与机械加工工艺过程

1.生产过程：是指将原材料转变为产品的全部劳动过程。

包括下列过程：

⑴.原材料、半成品和成品(产品)的运输和保管。

(2).生产和技术准备工作。如产品的开发和设计、工艺设计、专用

工艺装备的设计和制造、各种生产资料的准备以及生产组织等方面的准

备工作。

(3).毛坯制造。如铸造、锻造、冲压和焊接等。

(4).零件的机械加工、热处理和其它表面处理等。

(5).部件和产品的装配、调整、检验、试验、油漆和包装等。

现代机械工业的发展趋势：按产品生产专业化、工艺专业化的协作

化生产。

2.机械加工工艺过程：对机械产品中的零件采用各种加工方法直接用于

改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度以及物理力学性能，使之成为合

格零件的全部劳动过程。

二.机械加工工艺过程的组成

机械加工工艺过程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，称为工序

工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划的基本单元。

2.安装：

⑴.定位：确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程称为定位。

⑵.夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工中保持定位位置不便的

操作称为夹紧。

⑶.装夹：将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。

（4）.安装：工件（或装配单元）经一次装夹后所完成的那一部分工序

称为安装。

尽量减少装夹次数，减少装夹的时间，减少装夹误差。

3.工位：为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件（或装配单

元）与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的

每一个位置上完成的安装内容，称为工位。

4.工步：在加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下,

所连续完成的那一部分工序称为工步。

复合工步：为了提高生产率，用几把刀具同时加工几个表面，这也

可看作一个工步。

5.走刀:切削刀具在加工表面上切削依次所完成的工步内容

三生产纲领、生产类型及其工艺特征

（一）.生产纲领:生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量

和进度计划。计划期常定为1年，因此生产纲领也称年产量。

零件的生产纲领要计入备品和废品的数量，可按下式计算：

N=Qn（l+a%+3%）

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）；

a——备品的百分率；B——废品的百分率。

（二）.生产类型：是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生

产专业化程度的分类。

一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。

1.单件生产：品种很多，产量很少。用于新产品试制、专用或重型设

备

2.大量生产：产量很大，重复加工。用于汽车、拖拉机、自行车

3.成批生产：一年中分批轮流地制造儿种不同的产品，每种产品均有一

定的数量，工作地的加工对象周期性地重复。机床、机车、电机

4.生产批量：每一次投入或产出的同一产品（或零件）的数量称为生产

批量。

n=NA/F

按批量的多少，成批生产又可分为小批、中批和大批生产三

种。

（三）.各种生产类型的工艺特征

表1—5中一些项目的结论都是在传统的生产条件下归纳的。

四.获得加工精度的方法和工件的装夹方式

（-）.获得尺寸精度的方法

L试切法

经过试切一一测量一一调整一一再试切一一达到要求为止的加工方

法称为试切法。生产率低，无需复杂的装置，取决于工人的技术水平

和计量器具（工具、仪器、仪表）的精度，故常见于单件小批生产。

配作，以已加工件为基准，加工与其相配的另一工件，或将两个（或

两个以上）工件组合在一起进行加工的方法。配作中最终被加工尺寸达

到的要求是以与已加工件的配合要求为准的。

2.调整法

调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在加工过程中保持不变,

以保证工件被加工尺寸的方法称为调整法。影响因素有：测量、调整、

重复定位精度等。批量较大时，有较高的生产率。对调整工的要求高，对

操作工的要求不高，常见于成批和大量生产。

3.定尺寸刀具法

用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的方法称为定尺寸刀

具法。

影响因素有：刀具的尺寸精度、刀具与工件的位置精度等。操作方

便，生产率较高，加工精度也较稳定。钻头、较刀、多刃镶刀块、拉

刀属定尺寸刀具法

4.主动测量法

在加工过程中，边加工边测量加工尺寸，并将所测结果与设计要求

的尺寸比较后，或使机床继续工作，或使机床停止工作，这就称为主动

测量法。

5.自动控制法

这种方法是把测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统,

加工过程依靠系统自动完成的。

（二）.获得形状精度的方法

1.刀尖轨迹法：依靠刀尖的运动轨迹获得形状精度的方法称为刀尖轨迹

法。形状精度取决于成形运动的精度。普通车削、铳削、刨削和磨削

等均属刀尖轨迹法。

2.仿形法：刀具按照仿形装置进给对工件进行加工的方法称为仿行法。

形状精度取决于仿形装置的精度及其它成形运动精度。仿行车、仿

形铳

3.成形法：利用成形刀具对工件进行加工的方法称为成形法。形状精度

取决于成形刀具的形状精度和其它成形运动精度。成形刀具或砂轮的车、

铳、包IJ、磨、拉等

4.展成法（滚切法）：利用工件和刀具作展成切削运动进行加工的方法

称为展成法。展成法所得被加工表面是切削刃和工件作展成运动过程中

所形成的包络面，切削刃形状必须是被加工面的共桅曲线。它精度取决

于切削刃的形状和展成运动的精度等。滚齿、插齿、磨齿、滚花健等

均属展成法。

（三）.获得位置要求（位置尺寸和位置精度）的方法一一工件的装夹

方.式

1.用夹具装夹；定位方便，精度高且稳定，效率高。广泛用于中、大

批大量生产。费用较高、周期较长

2.找正装夹：用找正方法装夹工件称为找正装夹。

3.找正装夹又可分为：

⑴.划线找正装：用划针根据毛坯或半成品上所划的线为基准找正它

在机床上正确位置的一种装夹方法。用在批量不大、形状复杂而笨重的

工件，或毛坯的尺寸公差很大而无法采用夹具装夹的工件。

（2）.直接找正装夹：用划针和百分表或经过目测直接在机床上找正工

件位置的装夹方法。生产率较低，对工人的技术水平要求高，因此一般

只用于单件小批生产中。

§1.2工件加工时的定位和基准

一.工件的定位

（一）.工件的装夹-----获得位置要求（位置尺寸和位置精度）的方

法

定位：确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程称为定位。

夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工中保持定位位置不便的操

作称为夹紧。

装夹：将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。

工件在机床上或夹具中装夹有三种主要的方法：

1.直接找正装夹：用划线盘和千分表直接在机床上找正工件位置的装夹

方法。

生产率较低，对工人的技术水平要求高，因此一般只用于单件小批

生产中或高精度。

2.划线找正装夹：用划针根据毛坯或半成品上所划的线为基准找正它在

机床上正确位置的一种装夹方法。用在批量不大、形状复杂而笨重的工

件，或毛坯的尺寸公差很大而无法采用夹具装夹的工件。

无需专门设备，通用性好，但生产率低，精度不高，用在批量不大、

形状复杂而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大的生产条件。

3.用夹具装夹：有夹具保证工件在机床上的正确定位，并在夹具上夹

紧。

定位方便，精度高且稳定，效率高。广泛用于中、大批大量生产。

费用高、周期长。

（二）.定位原理

1.六点定位原理

在空间直角坐标系中，工件能够沿X、

Z轴有不同的位置，称作工件沿X、Y、

的位置自由度，

X、Y、Z表示；也能够绕X、Y、Z

轴有不同的位置，称作工件绕X、Y和Z轴的角度自由度，用X、Y、Z

表示。用以描述工件位置不确定性的X、Y、Z和X、Y、Z,称为工件

的六个自由度。

用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度，实现完全定位，称为六

点定位原理。

XOY面中，1,2,3支撑点：Z,X,Y

YOZ面中，4,5点:X,Z

ZOX面中，6点：Y

支承点的分布必须合理:工件底面上的三个支承点应放成三角形，三

角形的面积越大，定位越稳。工件侧面上的两个支承点不能垂直放置.

***注意：

定位就不能脱离，始终保持接触

不考虑受力，受力后不脱离定位面--夹紧的任务

2.用定位元件代替约束点限制自由度

⑴.工件以平面定位时的定位元件：多用于箱体、盘类零件

定位元件以平面支承的一般称为支承件：支承钉、支承板

支承件：主要支承：用来限制工件自由度，即有定位作用的定位元

件。

辅助支承：提高工件的刚性和稳定性，无定位作用

主要支承：用来限制工件的自由度，起定位作用。

a.固定支承：在使用过程中，它们都是固定不动的。

支承钉：可视为一个点，限制一个自由度。

平头：用于已加工表面。

球头：用于毛胚表面。

齿纹头：用于侧面，能增大摩擦系数，防止工件滑动。

支承板：多用于支承已加工表面，狭长条：2个自由度；大平面：3

个自由度

A型：结构简单，制造方便，但清屑困难，故适用于侧面和顶面定

位。

B型：螺纹孔处带斜凹槽（容屑），便于清除切屑，适用于底面。

*需经常更换的支承钉应加衬套。

*支承钉、支承板和对套都已标准化其

*当要求几个支承针或支承板在装配后等高时，可装配后一次磨削。

b.调节支承：定位过程中，支承钉的高度可调，以适应粗基准位置的变

化

*对于小型工件，一般每批调整一次；工件较大时，常常每件都要调

整。

*在可调夹具上加工形状相同而尺寸不等的工件时，也可用调节支

承。

c.自位支承（浮动支承）：在工件定位过程中，能自动调整位置的支承

适用于毛胚面或刚性不足的场合

*接触点增加，提高工件的刚度和稳定性

*限制一个自由度

辅助支承：用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作用。

*工件定位时是浮动的，工件装夹好后再固定下来，以承受切削力。

a.螺旋式辅助支承：与调节支承相近，但操作过程不同，前者不起定位

作用，后者起定位作用，且前者不用螺母锁紧。

b.自动调节支承：靠弹簧推动滑柱，但不可顶起工件

C.推引式辅助支承：斜楔涨开而锁紧

(2),工件以圆孔定位时的定位元件

工件以圆孔内表面作为定位基面时，常见于盘类、套类、杆叉类

零件

a.定位销

固定式定位销：直接以H7/r6过盈配合压入夹具体

可换式定位销：夹具体中压入衬套，销以H7/h6压入并用螺母拉紧。

大批大量

A型称圆柱销，B型称菱形销

*D=3〜10mm时，为避免使用中折断，或热处理时淬裂，一般把根

部倒成圆角

*夹具体上应有沉孔，使定位销的圆角部分沉入孔内而不影响定位。

*为便于工件装入，定位销的头部有15度倒角。

b.圆柱心轴

间隙配合心轴：限位基面一般按h6、g6或f7制造，装卸工件方便,

精度不高。工件常以孔和端面联合定位，心轴限位圆柱面与限位端面最

一次装夹中加工出来。

过盈配合心轴：由引导部分、工作部分2、传动部分3组成。

引导部分：直径按e8制造，基本尺寸等于工件孔的最小极限尺寸,

其长度约为工件定位孔长度的一半。

工作部分：直径按r6制造，其基本尺寸等于孔的最大极限尺寸。当

工件定位孔的长度与直径之比L/d>l时，心轴的工作部分应稍带锥

度。制造简单、定心准确、不用另设夹紧装置，但装卸不便，易损伤

工件定位孔，故多用于定心精度要求高的精加工。

花健心轴：用于加工以花键孔定位的工件.，当工件定位孔的长径比L

/d>l时，

可稍带锥度。设计花键心轴时，应根据工件的不同定心方式来确定

定位心轴的结构。

c.圆锥销：限制了工件的X、Y、Z三个位置自由度。常与其它定位元

件组合定位。

d.锥度心轴：工件孔与心轴圆柱面的弹性变形夹紧工件，定心精度较高,

可达0.02—0.01mm,但工件的轴向位移误差较大，用于精车和磨削加工,

不能加工端面。

(3).工件以外圆柱面定位时的定位元件：

a.V形块：以外圆定位用的最多。

V形块既能用于精定位基面，乂能用于粗定位基面；能用于完整的圆

柱面，也能用于局部圆柱面；而且具有对中性(使工件的定位基准总处

在V形块两限位基面的对称面内)，活动V形块还可兼作夹紧元件。

b.定位套：其内孔轴线是限位基准，内孔面是限位基面。常与端面联合

定位。

定位套结构简单、容易制造，但定心精度不高，故只适用于精

定位基面。

C.半圆套：主要用于大型轴类零件和不便轴向装架的零件。

d.圆锥套：

3.完全定位和不完全定位：

完全定位：工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位。

不完全定位：工件被限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的

定位。

在工件定位时，以下几种情况允许不完全定位：

1）加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制。

2）毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的角度自力度

可不限制。

3）加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度

外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。

4.欠定位和过定位：

欠定位：按照加工要求应限制的自由度没有被限制的定位一--决不

允许发生的。

过定位：工件定位时，同一个自由度被两个或两个以上的定位元件所

限制-----过定位是否允许视具体情况而定。可用重

复定位不但不产生有害影响，反而可增加工件装夹刚

度的定位，在生产实际中被大量采用。

定位问题的研究：

(1),为满足加工要求所必须限制的自由度

(2),从承受切削力、夹紧力及提高生产率的角度分析在不完全定位中

还应该限制哪些自由度。

(3).在定位方案中，是否有欠定位和过定位问题，能否允许过定位的

存在。

二基准

基准：用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的那些

点、线、面。

基准分为两大类：设计基准和工艺基准

(一).设计基准：尺寸(或角度)的起始位置称作设计基准。简言之,

设计图样上所采用的基准就是设计基准。设计基准能够是点，也能够是

线或者面。

(二).工艺基准：零件在加工工艺过程中所采用的基准称为工艺基

准。

工艺基准又可进一步分为：工序基准，定位基准，测量基准和装配

基准。

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，称为工序基准。

在设计工序基准时，主要应考虑如下三个方面的问题：

1）应首先考虑用设计基准为工序基准；

2）所选工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的检查；

3）当采用设计基准为工序基准有困难时，可另选工序基准，但必

须可靠的保证零件设计尺寸的技术要求。

2.定位基准在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。

定位基准分为：粗基准、精基准，另外还有附加基准。

⑴.粗基准和精基准：

未经机加工的定位基准称为粗基准。第一道机加工工序采用的基准

都是粗基准。

经过机械加工的定位基准称为精基准。

⑵.附加基准：零件上据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准,

称为附加基准。

3.测量基准：测量时所采用的基准，称为测量基准。

4.装配基准在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采

用的基准。

三机械加工工艺规程

（一）.机械加工工艺规程的定义和作用

1.定义：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机械

加工工艺规程。------最合理或较合理的、规定的形式书写的、经

审批、指导生产的

2.作用：

⑴.指导生产的依据：生产的计划、调度，工人的操作、质量检查

(2).生产准备的依据

(3).中批、大批大量中新扩建车间的依据

逐级审批一一纪律-----严格、认真贯彻执行

但随着科学技术的进步和生产的发展而发展

(-).机械加工工艺规程的类型和格式

1.类型：

⑴.专用工艺规程

(2).通用工艺规程：典型、成组、标准工艺规程

2.格式--表格(卡片)的形式

机械加工工艺过程卡、机械加工工序卡、调整卡、操作卡、检

验卡

(三).机械加工工艺规程设计原则、步骤和内容

1.机械加工工艺规程的设计原则：

⑴.必须可靠地保证零件图纸上的所有技术要求的实现。

(2),在规定的生产纲领和生产批量下，一般要求工艺成本最低。

⑶.充分利用现有生产条件，高效低成本。

⑷.尽量减轻工人的劳动条件，安全、文明生产。

2.设计步骤和内容

⑴.阅读零件图和装配图

⑵.工艺审查：审图、找出主要技术要求、零件结构工艺性分析

⑶.熟悉或确定毛坏：类型和制造方法

(4).拟定机械加工工艺路线：选择定位基准、选择加工方法、工序

顺序的安排

(5).确定满足各工序要求的工艺装备

⑹.确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差

(7).确定各工序的技术要求和检验方法

(8).确定切削用量

⑼.确定时间定额

(10).填写工艺文件

(R).零件结构的工艺性分析

零件的结构工艺性是指零件在能满足使用要求的前提下，制造该

零件的可行性和经济性；主要是切削加工的工艺性。

(五).选择毛坯

影响毛坯选择的因素：

1.零件的材料及其力学性能：材料二》性能

铸铁：铸造钢材：性能好：锻件；性能差：型材或铸钢

2.生产类型

大批大量：精度高、生产率高金属模机器造型、精铸、模

锻、冷拉

单件小批：木模手工造型、自由锻

3.零件的形状、尺寸

铸造：形状复杂的毛坯

砂型铸造：大尺寸零件中、小零件-一先进的铸造技

术

钢：

各台阶的直径相差不大-一棒料各台阶的直径相差较大--锻

件

大尺寸零件--自由锻复杂零件、中、小零件一-模锻

4.现有的生产条件：实际水平和能力、外协、地区专业化生产

5.充分考虑利用新工艺、新技术、新材料

精密铸造、精密锻造

冷轧、冷挤压

粉末冶金、工程塑料

§1.3工艺路线的制定

粗基准:在最初的工序中只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准，称

为粗基准。

精基准：用加工过的表面作定位基准称为精基准。另外，

辅助基准：为满足工艺需要在工件上专门设汁的定位面，称为辅助基准。

一.定位基准的选择：

(一).粗基准的选择--影响余量分配及从不加工面与加工表面之间

的位置精度。

1.为保证加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作

为粗基准。

如果有多个不加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高

的表面作粗基准

2.为保证工件重要表面的余量均匀.应选择该表面作粗基准。

3.选作粗基准的表面，应平整光洁，大尺寸，没有浇口、冒口或飞边

等缺陷

4.粗基准一般在同一尺寸方向上只能使用一次，即不应重复使用。

(-).精基准的选择--保证加工精度和装夹准确方便

1.”基准重合”原则：选择被加工表面的设计基准为精基准，称为基准

重合。

在对被加工表面的位置尺寸有决定作用的工序中或位置公差很小时,

应遵循。

2.”基准统一”原则：在工件的加工过程中尽可能地采用统一的一组精

基准，可减少工件装夹次数，简化夹具，提高精度。

⑴.箱体零件：一面两销（工艺孔、工艺凸台）

（2）.轴类零件：两个顶尖孔

⑶.圆盘类零件（齿轮等）：用其端面和内孔作精基准

***基准统一而基准不重合时，常先用基准统一，最后工序用基准重合,

保证位置精度。

3.”自为基准”的原则：当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均

匀时，应选择加工表面本身作为精基准，而该加工表面与其它表面之间

的位资精度则要求由先行工序保证。-一不能提高加工面的位置精度，只

能提高加工面本身的精度。

4.”互为基准”的原则：为了获得小而均匀的加工余量或较高的位置精

度.可采取重复加工，互为基准的原则。

例如：加工精密齿轮，磨齿和内孔

5.精基准的选样应定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。

二加工经济精度与加工方法的选择

（一）.加工经济精度

加工误差与加工成本之间成反比关系。

加工经济精度：是指在正常的加工条件下（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，不延长加工时间）所能保证的加工精度和

表面粗糙度。

***加工经济精度随着科学技术的发展会逐步提高。

(二).加工方法的选择：

首先取决于加工表面应有的技术要求，有时还可能出于工艺上的原

因而在某些方面高于零件图上的要求。

选择加工方法时应考虑下列各因素：

1.应选择相应的能获得经济加工精度的加工方法。

2.要考虑工件材料的性质。淬火钢：磨削加工；有色金属：金刚镶或高

速精细车

3.要考虑工件的形状和尺寸。IT7孔：回转体--车削或磨削；箱体一

锋削或较削

4.要考虑生产率和经济性要求。大批大量：高效率的先进工艺，拉削，粉

末冶金

5.要考虑现有的生产能力，也应考虑不采用新技术和提高工艺水平

三典型表面的加工路线：外圆、内孔、平面

(-).外圆表面的加工路线

1.粗车-半精车-精车：应用最广，<=IT7,Ra>=0.8

2.粗车一半精车-粗磨-精磨：淬火钢，<=IT6,Ra>=0.16

3.粗车-半精车-精车-金刚石车：有色金属，0.1=0.01um

精密车床+金刚石车刀：主运动--液体静压轴承或空气静压轴承-一

平稳

进给运动--液体静压导轨或空气静压导轨

一-少爬行

4.粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨或抛

光：以减小表面粗糙度、提高尺寸精度、形状和位置精度为主要目的。

研磨：研具材料一铸铁、铜、铝、硬木

研磨剂-氧化铝、碳化硅、金刚石、碳化硼以及氧化铁、氧化铭

微粉等，用切削液和添加剂混合而成。

研磨时，工件作回转运动，研具作轴向往复运动（能够手动，也能够

机动）。

超精加工：工件作回转运动，用细磨粒油石作高频短幅振动和进给

运动。Ra=O.02

砂带磨削：砂带高速回转，工件缓慢转动并作进给运动Ra=0.02

镜面磨削：是指磨削后，表面粗糙度可减小至0.01很高的形状和位

詈精度

抛光：细磨粉、软膏磨料的布轮、布盘、皮轮、皮盘等软质工

具，机械摩擦和化学作月，减小表面粗糙度，不能提高尺寸和位置精度。

（二）.孔的加工路线

1.钻一粗拉一精拉：多用于大批大量生产盘套类零件的圆孔、单铤孔、

花键孔加工。加工质量稳定、生产效率高，7级精度的基准孔（H7）。

2.钻一扩一较一手较：应用最广泛，中、小孔加工。扩孔有纠正位置

精度的能力，较孔只能保证尺寸、形状精度和表面粗糙度。7级精度的

基准孔（H7）。

3.钻或粗镶一半精镣一精像一浮动链或金刚镇

1）单件小批生产中的箱体孔系加工；

2）位置精度要求很高的孔系加工；

3）在各种生产类型中，直径比较大的孔，＞80

4）材料为有色金属，由金刚键保证尺寸、形状和位置精度及表

面粗糙度

浮动镶刀块：沿锋刀杆径向能够自由滑动

金刚像是指在精密锋头上安装刃磨质量较好的金刚石刀具或硬质合

金刀具进行高速、小进给精键孔加工。金刚镶床也有精密和普通之分。

4.钻（或粗镶）一粗磨一半精磨一精磨一研磨或布磨：淬硬零件或精度要

求高的孔加工。研磨孔：用的研具是一个圆棒，研磨时工件作回转运动,

研具作往复送进运动。

布磨：用细粒度砂条组成布磨头，加工时工件不动，桁磨头回转并

作往复进给运动。

布磨头砂条数量为2〜8根不等，靠机械或液压作用涨开在工件表面

上，呈网纹状。珀磨精度与前道工序的精度有关，经珀磨后的尺寸和形

状精度可提高一级，0.63-0.04###补充说明：1）上述各条孔加工路

线的终加工工序，其加工精度在很大程度取决于操作者的操作水平（刀具

刃磨、机床凋整、对刀等）

2）对以微米为单位的特小孔加工，需要采用特种加工方法。

（三）.平面的加工路线

1.粗铳一半精铳一精铳一高速铳：铳削加工用得最多。这主要是因为铳

削生产率高。高速铳：加工精度（1T6〜7）,表面粗糙度0.16〜1.25

2.粗刨一半精刨一精刨一宽刀精刨、刮研或研磨：铳削加工相比，生

产率低。但窄长面的加工来说，刨削加工的生产率并不低。

宽刀精刨：多用于大平面或机床床身导轨面加工，单件，成批生产

中被广泛应用°

刮研：获得精密平面的传统加工方法。劳动量大，生产率低，单件

小批生产或修配工作中广泛应用。

3.粗铳（刨）一半精铳（刨）一粗磨一精磨一研磨、精密磨、砂带磨或抛

光

4.粗拉一精拉主要在大批大量生产中采用。生产率高，特别对有沟槽

或台阶的表面。

粗车一半精车一精车一金刚石车：这主要用于有色金属零件的平

面加工

四.工序顺序的安排

（一）.工序顺序的安排原则

1.基准先行：

(1).第一道工序的加工面应是后续工序的精基准。

(2),当加工精度要求很高时，应先精修精基准。

轴类零件：铳端面，打中心孔

箱体类零件：一面两销

2.先面后孔：

(1).大平面先加工出来，然后用大平面定位来加工孔。

(2).钻孔之前应先加工面

3.先主后次：

主要表面：设计基准，主要工作面

次要表面：键槽、螺纹孔

4.先粗后精：对加工精度和表面质量要求较高的零件，粗精分开。

(二).热处理工序及表面处理工序的安排：

热处理作用：提高材料的力学性能、改进金属的加工性能、消

除残余应力。

1.最终热处理：提高力学性能，应安排在精加工前后。

如调质、淬火、渗碳淬火、液体碳氮共渗和渗氮等，

变形较大的热处理，如渗碳淬火、调质应安排在精加工前进行。

变形较小的热处理如渗氮等，应安排在精加工后。

表面装饰性镀层和发蓝处理，一般都安排在机械加工完毕后进行。

2.预备热处理：改进加工性能，消除残余应力，应安排在粗加工前、后。

如正火、退火和时效处理等。

放在粗加工前，可改进粗加工时材料的加工性能，并可减少车间之

间的运输工作量；

放在粗加工后，有利于粗加工后残余应力的消除。

调质处理能得到组织均匀细致的回火索氏体，有时也作为预备热处

理，常安

排在粗加工后。

精度要求较高的精密丝杠和主轴等工件淬火后冷处理。

提高零件表面耐磨性、耐腐蚀性的热处理、装饰、表面处理：--

安排在最后。

镀铭、阳极氧化、镀锌、发蓝

（三）.其它工序的安排

1.检验工序：

1）粗加工阶段结束后。

2）重要工序前后。

3）送往外车间加工的前后，

4）全部加工工序完成后。

2.内部质量检验：X射线检查、超声波探伤，一般都安排在工艺过程的

开始。

3.表面质量检验：如磁力探伤等检查工件的表面质量，一般都安排在精

加工阶段。

4.密封性检验验、工件的平衡和重量检验，一般都安排在工艺过程最

后进行。

5.去毛刺：切削加工之后。

6.清洗：清洗残留切屑、砂粒、去磁

五工序集中与分散的程度

工序集中与工序分散，是拟定工艺路线时确定工序数目（或工序内

容多少）的两种不同的原则，它和设备类型的选择有密切的关系。

（一）.工序集中和工序分散的概念

1.工序集中是将工件的加工集中在少数几道工序内完成。每道工序的加

工内容较多。

机械集中：可采用技术上的措施集中，多刃、多刀和多轴、自动、

数控、加工中心。

组织集中：可采用人为的组织措施集中，如卧式车床的顺序加工。

（二）.特点

1.工序分散的特点：

⑴.设备和工艺艺装备都比较简单，容易调整和维修，对工人技术水

平要求低，容易适应更换产品；

(2).有利于选用最合理的切削用置、减少机动工时。

机床设备数很多.生产面积大、操作工人多，工艺路线长。

2.工序集中的特点：

(1).有利于采用高效的专用设备和工艺装备，显著提高生产率；

(2).减少了工序数目.缩短工艺过程.简化了生产计划和生产组织工

作；

⑶.减少了设备数量.减少了操作工人人数和生产面积，工艺路线短;

(4),减少了工件装夹次数.容易保证加工面间的位置精度。

(5).投资大，调整和维修较费事，生产准备工作量大，转为新产品的

生产也比较困难，对工人的技术水平要求高。

(三).应用：根据生产类型、现有生产条件、工件结构特点和技术

要求等分析

传统的流水线、自动线：多采用工序分散，生产率高，适应性差。

高效自动化机床：工序集中，适应性强。

刚性差且精度高的精密零件：工序分散

重型零件：工序集中

六.加工阶段的划分

(一).划分加工阶段的原因：

1.保证加工质量

粗加工余量大、切削力大、变形大、残余应力大；半精加工、精

加工：纠正

2.有利于合理使用设备和技术工人

粗加工设备：功率大、刚性好、生产率高，精度不高

精加工设备：精度高

3.便于安排热处理

4.便于及时发现毛坯缺陷

5.精加工、光整加工安排在后，避免已加工表面磕伤。

（-）.各阶段的主要任务

1.粗加工阶段：处切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准.高

生产率。

2.半精加工阶段：减小粗加工中的误差，为零件主要表面的精加工作好

准备（达到一定的精度和表面粗糙度、保证一定的精加工余量）.并完成

一些次要表面的加工（如钻孔、攻丝、铳键槽等。

3.精加工阶段：确保尺寸、形状和位置精度达到或基本达到图纸的精

度和表面粗糙度。

4.精密、超精密或光整加工阶段：珀磨、研磨、精密磨、超精加工、

金刚石车

*高精度零件的中间热处理工序，自然地把工艺过程划分成几个阶

段。

*可保证有足够的时间消除热变形和粗加工产生的残余应力，使后续

加工精度提高。

§1.4加工余量、工序尺寸及公差的确定--基准重合时

一.加工余量的概念：

（一）.加工总余量（毛坯余量）与工序余量：

1.加工余量：指在加工过程中.从被加工表面上切除的金属层厚度。

加工余量分工序余量和加工总余量（毛坯余量）二种。

2.工序余量：相邻两工序的工序尺寸之差称为工序余量。

3.加工总余量：毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差称为加工总余量（毛

坯余量），其值等于各工序的工序余量总和。Z0=Z1+Z2+…….Zn

Z1-一粗加工工序的加工余量：与毛坯的制造精度有关。

在工艺过程中，某工序加工应达到的尺寸称为工序尺寸。

轴（被包谷一面）:

ZgfZ二上工序的基本尺寸-本工序的基本

，

痴

—

工

口

冰尺寸

仕

T：

T-

孔（包容面）：

Z二本工序的基本尺寸-上工序的基本尺寸

Z=Zmin+TaZmcix=Z+Tb=Zmin+Ta+Tb

Zmax-Zmin=Ta+Tb=Tz

4.工序尺寸及公差的标注：按入体原则标注极限偏差。轴：d°Td孔：DJD

毛坯：双向分布的正负偏差：L+T1/2

5.加工余量乂可分为单边余量和双边余量两种。

单边余量：零件非对称结构的非对称表面。平面：Z=L.-li

双边余量：零件对称结构的对称表面。轴：2Z=di--di孔：

2Z=Di-Di-1

（二）.工序余量的影响因素：（除第一道粗加工工序余量）

WL上工序的尺寸公差Ta

工_后星荔孩/2.上工序加工后的表面粗糙度Ry表面缺陷

层深度1匕

3.上工序留下的需要单独考虑的空间位置误差ea.它包括直线度、平

面度、同轴度、平行度和垂直度

4.本工序工件的装夹误差£b：定位误差和夹紧误差；具有方向性

空间误差和装夹误差有方向性

余量的计算：

单边余量：Zmin=Ta-Ry+Ha+|ea+£b|

双边余量：Zmin=Ta/2+Ry+Ha+|ea+eb|

二加工余量的确定：

1.计算法：掌握各影响因素的大小

⑴.采用自为基准的加工方法不能纠正位置误差：Zmin=Ta/2+Ha+Ry

⑵.无心外圆磨床无装夹误差：Zmin=Ta/2+Ry+Ha+1ea|

(3).研磨、珀磨、超精加工和抛光：提高尺寸和形状精度

Zmin=Ta/2+Ry

有的仅减小表面粗糙度：Zmin=Ry

2.查表法：工厂广泛应用

3.经验估算法：余量偏大，单件小批生产

三工序尺寸与公差的确定--基准重合时

步骤：

1.根据工艺手册确定各加工工序的加工余量。

2.确定各工序尺寸：设计尺寸+余量-〉工序尺寸+余量毛坯尺寸

3.确定工序尺寸的公差：按各自采用加工方法的加工经济精度确定工序

尺寸的公差，终工序的公差按设计要求确定。

4.填写工序尺寸并按”入体原则”标注工序尺寸的公差。

例如：某轴直径为巾50mm,其尺寸精度要求IT5,表面粗糙度RaO.04,

高频淬火，锻件。工艺路线：粗车-半精车-高频淬火-粗磨-精磨-研磨

*119工序间尺寸：公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定

匚序间T序间工序问

工序同尺寸

工序名称余所

质面粗糙度(mm)&’面粗糙度(pm)

(mm)经济精度(mm)尺寸、公茏(mm)

(pun)

研磨0.01h5<-8.on>凡0.0450凭0-&0U&0.04

精辟0.1h6(-8.016)RaO.16504-0.01-50.01力50.01-8.016R»0.16

粗磨0.3h8(-8.039)R.1.2550.01+0.1=50.11^50.11-8.039凡1.25

华精车1.1Ml(-8.16)心2.550.11+0.3=50.41临0.41-8.16上2.5

,

粗乍4.49h!3(-8.39)K.1650.41+1.1=51.51^51.51-8.39RJ6

敢造±251.51+4.49=56a6±2

§1.5工艺尺寸链

一.尺寸链的基本概念：

1.尺寸链的定义：

在机器装配和零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成的封闭的尺

寸组。

工艺尺寸链：加工中，由同一零件上的与工艺相关的尺寸所形成的

尺寸链。

2.尺寸链的组成：

⑴.环：列入尺寸链的每一个尺寸。

(2).封闭环：尺寸链中在装配过程或加工过程最后(自然或间接)形成

的一环。封闭环以下角标“0”表示，只有一个。

⑶.组成环：尺寸链中对封闭环有影响的全部环。(除封闭环外的其

它环。)组成环以下角标"i"表示，i从1到n-loi>=2.

(4).增环：尺寸链中的组成环，由于该环的变动引起封闭环同向变动。

(5).减环：尺寸链中的组成环，由于该环的变动引起封闭环反向变动。

⑹.补偿环：预先选定一组成环，改变其大小或位置，使封闭环达到

规定要求。

3.尺寸链的特性

⑴.封闭性：尺寸链是封闭的尺寸组，一个封闭环有一个尺寸链，至

少有三个尺寸。

⑵.关联性：尺寸链具有封闭性，因此尺寸链中的各环都相互关联。

尺寸链中封闭环随所有组成环的变动而变动，组成环是自变量，封闭

环是因变量。

(3).传递系数C：表示各组成环对封闭环影响大小的系数称为传递系

数。

Lo=f(L,L2…射)设第i个组成环的传递系数5f/5Li

对于增环，Ci为正值；对于减环，Ci为负值；

若组成环与封闭环平行，U=l;

若组成环与封闭环不平行，一kCi<+lo

4.尺寸链图：将尺寸链中各环按大致比例，用首尾相接的单箭头线顺序

画出的尺寸图。增环：与封闭环箭头方向反向的环。减环：与封闭环箭

头方向同向的环。

5.尺寸链形式

1）按环的几何特征划分为长度尺寸链和角度尺寸链和组合尺寸链

三种。

2）按其应用场合划分为装配尺寸链（全部组成环为不同零件的设

计尺寸）、工艺尺寸链（全部组成环为同一零件的工艺尺寸D和零件尺寸

链（全部组成环为同一零件的设计尺寸）。设计尺寸是指零件图样上标注

的尺寸，工艺尺寸是指工序尺寸、测量尺寸和

定位尺寸等。必须注意：零件图样上的尺寸不能标注成封闭的。

3）按各环所处空间位置划分为直线尺寸链、平面尺寸链和空间尺

寸链。

6.尺寸链的计算公式一-极值法

-J|一|」।⑴.封闭环的基本尺寸L0:

my叶卜产斗心L0=LLz-ELj

（2）.封闭环的极限尺寸：

LOmax=ELzmax-ELjminLOmin=ELzmin-ELjmax

(3).封闭环的上偏差ESLO、下偏差EILO:

ESi.o=Lomax-Lo=ELzmax-ELjmin-(SLz-ELj)=EESi,z-EELj

=_

EILOLomin-Lo=ELzmin-LLjmax-(ZLz-LLj)=EEILzEESL.i

(4).封闭环的公差：

九二L0max-L0min=ELzmax-ELjmin-(SLzmin-ELjmax)=ETu

⑸.封闭环中间尺寸Lom和中间偏差△。计算:

中间尺寸Lim:最大极限尺寸和最小极限尺寸之和的

平均尺寸。

Lim=(Limax+Limin)/2

中间偏差上下偏差的平均值或中间尺寸与基本

尺寸之差。

△Li=Lim-Li=(Limax-Limin-2Li)/2=(ESLi+EILi)/2

封闭环的中间尺寸Lom:Lom=SLzm-Z：Ljm

封闭环的中间偏差AL。：ALO=MZ-ALj=Lom-Lo

ES,.F△Li+T"2EILi=ALi-TU/2

—

ESI.O=△ix>+Ti.o/2EL.。二△LOTi.o/2

(6).极值法的特点：简便、可靠

但当九较小，(nT)较多时,组成环公差较小，加工困难，成本

fR]o

⑺.应用场合：封闭环精度较高，环数较少

封闭环精度较低，环数较多

有补偿环的尺寸链中

7.尺寸链的计算形式：

⑴.正计算：已知各组成环，求封闭环：产品设计的检验，结果唯一。

(2).反计算：已知封闭环，求组成环：计算不唯一，公差的合理分配。

(3).中间计算：已知封闭环和部分组成环，求其余组成环。

二直线尺寸链在工艺过程中的应用：确定尺寸链，求解尺寸链

(一).工艺基准和设计基准重合时工艺尺寸链的建立和计算：

匀工序基准、定位基准、测量基准与设计基准重合，工序

J

斗尺寸及公差可直接保证，余量是间接获得的,是封闭环。

例1:上工序的工序尺寸A1=51°心本工序的工序尺寸

—F—------------A2=5O0-o,os,求余量o

解：・・,余量是间接保证的・•・是封闭环,A1是增环，A2是减环

Z=A1-A2=51-50=1mmTz=TAi+TA2=0.1+0.05=0.15mm

ESZ=ESAI-EIA2=0+0.05=0.05mmEIZ=EIAI-ESA2=~0.l-0=-0.lirm

Zmax=l.05mmZmin=0.9mm

*工序余量是一个三环尺寸链的封闭环。

靠火花磨削:直接控制的是余量而不是工序尺寸,则余量是组成环。

例2:靠火花磨削：由操作者据砂轮靠磨工件时所产生的火花多少,

凭经验判断和控制磨削余量的一种磨削方法。因此余量是组成环，间

接保证的是工序尺寸。

已知：Z=0.1+0.02mm,A0=44.915+0.085mm,求Al=?

解：Al=A0+Z=44.915+0.1=45.015mm

ESAI=ESAO+EIZ=O.085-0.02=0.065mm

ELi=Eho+ESz=-0.085+0.02=-0.065mm

Al=45.015+0.065=45

（二）.工艺基准和设计基准不重合时工艺

fod

引2尺寸链的建立和计算：

1面已加工好，以1定位加工2、3面，试确

定工序尺寸A1及A3.

由于加工面3时定位基准和设计基准重合，工序尺寸A1等于设计尺寸,

A1=3O°-O,2

工序尺寸3:A3=Al-A0-30-10=20mm

EI3=ESI-ESO=0-0.3=-0.3mmES3=EI]-EIo=-0.2-(-0.3)=0.1mm

*基准不重合时,设计设计是封闭环

1.测量基准和设计基准不重合:

⑴.测量尺寸的换算：

设计尺寸链：A0=50-10=40mm

==_

ESAO=ESAI-EIA2-O+O.36=0.36mmEIAOEIAI-ESA2O.17+0=-0.17mm

・・・孔深A0=40

测量尺寸链：由于10较难测量，故改测孔深，孔深直接获得,•・io

尺寸是封闭环。

A2?=4010,9O

由于测量基准和设计基准不重合，需进行尺寸换算，其结果是毙高

了对测量尺寸的精度要求，其公差减少了A1的两倍。

在测量尺寸链中,难以测量的尺寸为封闭环,易于测量的尺寸为组

成环。

(2),假废品的分析：由于极值法计算是极限情况下各环之间的尺寸联

系，是一种保守算法，计算结果可靠，但隐含假废品。

若A2'超出了40.°y，但仍在原设计范围内，是否合格？

例：A2'=40-0.17=39.83mm,在原设计范围内

A1'=50-0.17=49.83mmA0'=49.83-39.83=10mm在原设计

范围内，合格品。

例：A2'=40+0.36=40.36mm,在原设计范围内

Ar=50A0'=50-40.36=9.64mm在原设计范围内,合格

品。

为了避免假废品的产生，若零件换算后的测量尺寸超差且小于另一

组成环的公差，应实测其它组成环，由零件的实际尺寸来判断是否为废

品。

⑶.设计工艺装备来保证工序尺寸:

设计尺寸：10°-0.15丽,50°-o.Imm

•••50尺寸不易测量，，改测x

又・・・TQT5O，取“。=0.05mm

x=60mmESx=-0.05mmEIx=0.1mm

换算后的测量精度高于原精度，因此在成批生产中用心轴和卡板

A2=Al-A0=30mm

=

ESA2=EI.U+EIAO=-O.02-(-0.1)=0.08mmEIA2ES.M+ESAO=O

A2=30°,O8omni

（三）.一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸链计算:

+0045

镇内孔至649.80mm;

插键槽；

淬火处理

磨内孔，同时保证内孔直径"

+003

500mm和键槽深度53.两个设计尺寸要求。

解：画尺寸链图，键槽深度的设计尺寸Lo为封闭环，L2和L3为增

环，L1为减环。

L2=Lo+Ll_L3=53.8+24.9-25=53.7mm

+

ESI.2=ESLOEII,I-ESI,3=0.3+0-0.015=0.285mm

023-0=0.023mm

EIL2=EILO+ESL1-EIL3=0+0.

AL2=53.7

间接保证的设计尺寸是封闭环。

若考虑同轴度误差0+0.025mm

L2=Lo+Ll_L3=53.8+24.9+0-25=53.7mm

I+EI.3+0+(-0.025)-0.015=0.26mm

ESL2=ESLO+ELIU-ESL3=0

EIL2=EILO+ESLI+ESL4_EIL3=0+0.023+0.025-0=0.048mm

.\L2=53.7(L2=53.7)公差减小

（四）.表面淬火、渗碳层深度及镀层、涂层厚度工艺尺寸链:

1.渗碳或淬火后磨削，保证渗碳层厚度:

1）精车P面，保证尺寸638.4°-o.imm

2）渗碳处理，渗碳层厚度为t;

3）精磨P面，保证尺寸4）38°-o,oi6nim,同时保证渗碳层

0.5-0.8mm

解:封闭环L0=0.5,增环t,L2=19;减环L1=19.2

—I-------1—t=L0+Ll-L2=0.5+19.2-19=0.7mm

ESt=ESLO+EIRESL2=0.3-0.05-0=0.25mm

EIt=EII,o+ESi.i-ETI2=0+0-(-0.008)=0.008mm

At=0.7

2.涂、镀后无需加工，保证镀层厚度和尺寸精度：

j镀层厚度规定为0.025-0.04mm,镀后不加工，外径

O，

^/////////7z3A尺寸为628°-o,015mm,镀层厚度经过控制电镀时间来

直接保证。

L2=0.025«叱mm（减环）Lo=14°{0225mm（封闭环）

7..79Ll=Lo-L2=14-0.025=13.975.nm

一Lo丁ESL1=ESI.O-ESL2-O-O.015=-0.015mm

EL.FEL.O-EI^-0.0225-0=-0.0225mmAL1=13.975d=4）27.95

（五）.余量校核：

OV工U・V4

1）精车A面，自B处切断，保证两端面距离尺寸Ll=31t0.1mm

2）以A面定位，精车B面，保证L2=30.4士0.05mm,精车余量Z2;

3）以B面定位,磨A面,保证L3=30.15+0.02mm,磨削余量Z3;

4）以A面定位磨B面，保证最终轴向尺寸L4=30±0.02mm,磨削余量Z4;

Z2=L1-L2=31-3O.4=0.6mmESZ2=ESLI-EIL2-0.1+0.05=0.15mm

Z2=0.6+0.15mm

Z3=L2-L3=30.4-30.15=0.25mm_

ESZ3=ESL2EIL3-0.02+0.05=0.07mm

Z2=0.25+0.07mm

Z4=L3-L4=30.15—30=0.15mm02+0.02=0.04mm/•

ESZ4=ESL3-EIL4=0.

Z2=0.15+0.04mm

调整：1）令Z4=0.1+0.04mm,L3=30.1+0.02mm

2）令L2=30.25+0.025Z3=0.15+0.07mm

3）Z2不变,Ll=30.85+0.1=30.8mm

三尺寸链图解跟踪法:

（一）.图表的绘制

1.加工顺序不能颠倒或遗漏。

2.箭头指向被加工表面，尾部圆点为定位基准。

3.加工余量按“入体”原则位置示意。

(-).用图解跟踪法建立工艺尺寸链：

1.确定全部封闭环

(1).除“靠火花磨削”外全部的工序余量为封闭环」靠火花磨削”的

工序尺寸是封闭环。

(2).间接获得的设计尺寸为封闭环。

・••封闭环：L、L。八L、Z5、Z6,Zi、Z2,Z3是粗加工余量。

2.按每个封闭环查找组成环，得到尺寸链：

(三).计算工艺尺寸链的步骤与方法:

1.确定各工序尺寸的公差：先确定要求严，公差小

(1).先确定与设计尺寸有关的工序尺寸及公差

工序尺寸即为设计尺寸，要求严：L6=27.07土0