机械制造工艺与工装教案

第三章制订工艺规程基本知识

第一节概述

一、工艺规程的作用

工艺规程：以一定文件形式规定的产品生产过程。

机械加工工艺规程：是规定零件加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。简称“工艺规程二

1、是指导生产的主要技术文件。

关系到生产效率、原材料消耗、产品成本。

2、是生产组织管理、计划工作的依据

产品投产前原材料及毛坯的供应、通用工艺装备和机械负荷的调整、专用工艺装备的设计与制造、

作业计划的编排、劳动力的组织以及生产成本的核算，都以工艺规程为依据。

3、是新建或扩建机械制造J或车间的基本文件。

机床种类和数量、工人工种和人数、车间面积及布置、辅助部门的设置。

4、是现有生产方法和技术的总结，是工艺改革的基础。

二、制订工艺规程的原则和所需的原始资料

1、制订工艺规程的原则

优质、高效、低成本。同时，在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进

技术和检测技术，并保证有良好的劳动条件。

要求正确、完整、规范、清晰，所用术语、符号、计量单位、编号都要符合相应的标准。

2、制订工艺规程所需原始资料

（1）产品的全套图纸，有关产品质量验收标准的技术文件；（装配图和零件图）

（2）零件的生产纲领及投产批量：

（3）毛坯和半成品资料、毛坯制造方法、生产能力及供货状态；

（4）本厂现有质量管理体系、生产设备、生产能力、技术水平、外协条件等有关资料；

（5）工艺设计及夹具设计方面的手册及技术资料；

（6）国内外同类产品的参考工艺文件及资料。

三、制订工艺规程的步骤

机械加工工艺规程的编制是一个复杂的循环设计过程。细分为4个阶段15个步骤（图3—1）。

主要步骤:

1、图样分析；

2、选择毛坯；

3、拟定工艺路线：

4、确定各工序所用机床及工艺装备：

5、确定各工序的加工余量及工序尺寸；

6、确定各工序的切削用量和工时定额；

7、填写工艺文件。

四、机械加工工艺规程的格式

1、工艺过程卡

各工序的说明较简单，一般不直接指导工人操作，仅用于生产管理。但是在单件小批量生产中，

原则上以这种卡片指导生产。（见课本P31表3-1工艺过程卡片）

2、机械加工工艺卡片（工艺卡）

以工序为单位对工艺过程进行说明，详细说明每一工序所包括的工步及工位内容，对复杂工序，

绘出工序简图，注明本工序加工表面及工序尺寸。

3、机械加工工序卡片（工序卡）

具体指导工人操作的文件。为每一工序制定，详细说明该工序加工所必须的工艺资料。附有工序

简图。一般用于大批大量生产和重要零件的批量生产。

五、工序简图

绘制工序卡片中的工序简图应注意儿点：

1、可按比例缩小，尽量用较少的投影画出略去次要结构和线条；

2、主视图方向尽量与零件在机床上的安装方向一致；

3、本工序加工表面用粗实线或红色粗实线表示；

4、零件的结构、尺寸要与本工序加工后的情况相符，不能将后面工序中形成的结构形状在前面工

序的简图中反映出来；

5、工序图中应表示工件的安装状态；

6、工序简图中应标注本工序的工序尺寸和技术要求。

第二节零件的工艺分析

一、零件的结构及其JL艺分析

1、零件组成表面分析

任何一个零件，尽管形状、尺寸、结构不同，但都是由一些基本表面（内外回转面、平面等）

和特形表面（螺旋、齿面等）组成。根据不同表面，选择相应的加工方法。对于平面，可选择

刨削、铳削、车削、拉削、磨削等；对于孔，可选择钻削、较削、车削、镶削、拉削、磨削等。

2、零件结构分析

就是对零件表面组合情况和尺寸的大小进行分析。由于零件结构上的差异，引起加工方法和方案

（方法的组合）有很人F勺差异。是确定合理加工方案的关键。

3、零件结构工艺性分析

零件结构工艺性是指设计的零件能否在现有的条件下被经济、方便地制造出来，是否可能使用高

效率的制造方法和充分发挥设备能力。结构工艺性不好的零件有时根本制造不出来，在此种情况

下，要与设计者协商修改，以改善其工艺性。

零件结构工艺性涉及零件结构设计、尺寸标注、技术要求、材质等多方面内容。

表3—4部分零件机械加工工艺性对比情况

工艺性内容不合理的结构合理的结构说明

•f3pzr2r1、减少换刀次数

3、槽宽应该尽量一致2、提高生产率

1、便于满足加工要求

4、装配轴颈尺寸尽量短巨任2、便于装配

1、便于小齿轮加工

5、留退刀槽或砂轮越程2、便于轴肩根部加工

槽3、便于槽的根部加工

4、便于螺纹加工

表3—4部分零件机械加工工艺性对比情况（续）

工艺性内容不合理的结构合理的结构说明

1、便于布置刀具

6、直径沿一个或两

2、便于在多刀半自

个方向递减

动车床上加工

7、键槽布置在同一1、减少调整次数

方向上2、保证位置精度

8、孔的位置不能距

1、便于加工

壁太近

2、可采用标准刀具

1、便于加工

9、槽底面不能与其

2、避免损伤已加工

他面重合

表面

77T.

1、提高生产率

10、凸台表面应位于

3、易保证精度

同一平面上

11、两相接精加工表

1、便于加工

面间应设刀具越程

2、易保证精度

槽

二、零件材料选用及热处理要求的工艺性问题

如果零件的材料选用及热处理要求不合理，会影响工艺过程的安排。

如图实例。方头短销原选用材料为T8A,方头要求淬硬，①2Hli孔要求装配时配钻，长度仅15nm1,

热处理时要求只把方头部分淬硬，而保留①8k6I员1柱不被淬硬很困难，致使在装配时中2Hli孔因材料硬

度太高而难以加工。改用20Cr,方头部分渗碳淬火，①8k6圆柱部分预加保护，即可得到解决。

同事滓火58HRC

2X0.5

二•一

方头短销

三、零件技术要求分析

是制定工艺规程的重要环节。分析零件的技术要求，确定主要加工表面和次要加工表面，从而确定

整个加工方案。一般从下面几个方面进行。

（1）精度分析。包括主要精加工表面的尺寸精度，形状和位置精度的分析工一般尺寸精度取决于加工

方法，位置精度决定于安装方法和加工顺序。

（2）表面粗糙度及其他表面质量要求分析。

（3）热处埋要求及有关材质性能分析。

（4）其他技术要求（如动平衡、去磁等）的分析。

在认真分析和研究技术要求基础上，确定主要加工表面和次要加工表面，进而确定主要工序和次要

工序等加工内容。

第三节零件精度获得的方法

一、尺寸精度获得方法

1、试切法

通过试切一测量一调整一再试切，反复进行，直到达到要求的尺寸精度为止。例如，箱体孔系的试

馍加工。精度高，但费时（需做多次调整、试切、测量、计算），效率低，依赖技工水平，质量不稳定,

单件小批生产。

2、调整法

用样板或标准件调整好机床、夹具、刀具和工件的准确相对位置，用以保证工件的尺寸精度。例如

采用铳床夹具时，刀具的位置靠对刀块确定。

调整法比试切法的加工精度稳定性好，生产率高，成批及大量生产。

3、定尺寸法

利用标准尺寸的刀具加工。尺寸由刀具尺寸决定。加工精度稳定，生产率高，无需技术。如钻孔、

钱孔等。

4、自动控制法

由测量装置.、进给装置和控制系统等组成。尺寸测量、刀具补偿调整和切削加工以及机床停车等自

动完成。例如数控机床。

二、形状精度获得方法

1、轨迹法

2、成形法

成形刀具代替普通刀具。生产率高。精度取决于成形运动的精度或刀刃的形状精度。如图车球面。

3、展成法（范成法）

各种齿轮齿廓、花键键齿、蜗轮轮齿的加JL方法。

刀刃形状与所需表面几何形状不同。

例如齿轮加工，刀刃为直线（滚刀、齿条刀），加工表面为渐开线。

展成法形成的渐开线是滚力与工件按严格速比转动时，刀刃的一系列切削位置的包络线。

三、位置精度获得方法

1、一次安装法

有关表面在一次安装中完成。

如轴类零件的外圆与端面的垂直度；箱体孔系中各孔之旧的平行度、垂直度、同轴度。

2、多次安装法

表面间的位置精度是由加工表面与定位表面间的位置精度所决定的。如轴类零件上的键杷对外圆的

对称度，箱体平面与平面之间的平行度、垂直度等。

按方式不同分为：

（1）直接安装法（单件、小批）

（2）找正安装法（单件、小批）

（3）夹具安装法（成批、大量）

直接安装法夹具安装法

第四节毛坯的选择

一、机械零件常用的毛坯种类

1、铸件

一般用于形状复杂的毛坯。铸件的缺点是力学性能差。砂型铸造、精密铸造、离心铸造等。

成本低、吸振好。工艺性好。

零件

E泥芯

u浇铸

2、锻件

适用于力学性能要求高、形状简单的零件的毛坯。

主要分自由锻（单件小批、大型锻件）和模锻（成批大量小型锻件）。

3、型材下料

各种不同截面形状的热轧和冷拔型材上切下来的毛坯件。

热轧一一精度较低，一般零件的毛坯；冷拔型材一一精度较高。

4、焊接件

由同种材料或不同材料焊接组合而成。大型、复杂的毛场。

5、冲压件

非常接近成品要求。小型机械、轻工、仪表、电子产品等。成批大量生产。

6、其他形式的毛坯

粉末冶金制品、工程塑料制品、新型陶瓷、复合材料制品等毛坯。

二、毛坯选择

毛坯种类选择是否正确，直接影响零件加工质量使用性能和经济效益。

主:要选择依据：

1、零件工作条件要求的材料及力学性能

材料为灰口铸铁等零件要用铸造毛坯；

钢质零件在形状不第杂及机械性能要求不太高时用型材毛坯；

设计形状较为兔杂，轴类零件直径差很大或力学性能要求较高时用锻造毛坯;

有色金属零件常用型材或铸造毛坯。

2、零件的结构形状及外形尺寸

阶梯轴零件各阶直径相差不大时用棒材毛坏；

阶梯轴直径相差较大时，一般采用锻造毛坯或焊接件毛坯；

形状复杂的零件一般不用自由锻毛坯；

封壁零件不可用砂型铸造毛坏。

3、零件制造经济性

选择的毛坯应使材料费、毛坯制造费用和零件加工费用之和为最小。

4、生产类型

大批大量生产时，应选择毛坯精度和生产率都高的先进的毛坯制造方法，如机器造型或特种铸造

的铸件，模锻的锻件等。

单件小批生产时，选择毛孙精度和生产率均比较低的一般毛坏制造方法。如手工砂型铸造或自由

锻等方法。

5、生产条件

选择毛坯时，应考虑现有生产条件和技术水平，以及工厂所在地区通过外协获得毛坯可能性。

6、充分考虑利用新技术、新工艺和新材料

随着科学技术的进步，毛坯制造的新工艺、新技术、新材料的应用也愈来愈普及，特别是

工程塑料和粉木冶金的广泛应用，大大减少机械加工量和节约大量材料，降低了生产成本。

三、毛坏形状与尺寸

毛坯尺寸和零件尺寸的差值称为毛坯加工余量。毛坏制造尺寸的公差称为毛坏公差。毛坏加工余量及

公差与毛坯的制造方法有关，从机械加工工艺角度来分析，在确定毛坯形状和尺寸时应注意以下问题：

（1）为了安装方便，有些铸件毛坯需铸出工艺搭子。加工后一般可予以保留，当影响外观和使用性

能时予以切除。

（2）像磨床主轴部件中的三块瓦轴承，连杆以及开合螺母等。常将这些分离零件先做成一个整体毛

坯，加工一定阶段后再切割分离。

（3）对于小零件，将若干零件先合用一件尺寸较大的毛坯，加工至一定阶段时再切割分离成单个零

件。如短小的轴套、型圈和螺母等零件，在选择棒料、钢管及六角钢等为毛坯时都采用较长的毛坯。

（4）为了减少工件装夹变形，对薄壁环类零件，将多件合成一个毛坯。零件安装后，经过车外圆、

切槽和套车分离成单件。

第五节定位基准及其选择

一、基准的概念及其分类

基准：是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。

对一个机械零件而言，基准就是确定其上的某些点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。

可分为设计基准和工艺基准两大类。

1、设计基准{©WOJ}

零件图上用以确定其他

点、线、面位置所依据的

点、线、面。如图。对尺寸

r

38而言，A、B面互为（1---、

设计基准；①20圆柱面的\EL」

设计基准是它的轴线，就1

同轴度而言，①40的轴线是①20轴线的设计基准；圆柱面的下素线G是槽底C的设计基准；对主轴箱

体，顶面F的设计基准是底面D,孔川和孔【V的设计基准是底面D和导向侧面E,孔II的设计基准是孔

IH和孔N的轴线。

一个方向上往往只有一个主要设计基准。它是在这个方向上多个尺寸的起始点。

2、工艺基准

零件加工和装配过程中所采用的基准。包括以下几种：

（1）工序基准：工序图上，用来标注本工序加工尺寸和形位公差的基准。就其实质来说，与设计基

准有相似之处，只不过是工序图的基准。大多与设计基准重合。有时为了加工方便，与设计基准不重合

而与定位基准重合。如图钻套加工过程。其设计基准为轴线0—0和右端面P。

（2）定位基准：加工中，是工件在机床上或夹具中占据正确位置所依据的基准。

宜接找正法：找正面是定位基准；_1-』2正一

划线找正法：所划线为定位基准;

夹具安装法：工件与定位元件相接触的面

为定位基准。

当以看不见摸不着的中心线、中心平面、球心

等作为定位基准时，需要通过工件上的某些表

面来体现，这些表面称为定位基面“

（3）测量基准：零件加工中或加工后测量时

所用的基准。钻套车削工序简图

左侧面为测量基准钻套的内孔为测量基准

（4）装配基准：装配时，用以确定零件或部件在机器中位置的基准。

（前图D、E面）。

如图为钻套在钻模板上的装配关系，钻套的外圆表面及它的台肩端

面为该钻套在夹具上的装配基准。零件上用做装配基准的表面一般

都是主要加工表面。

钻套的装配

二、定位基准的选择

定位基准一-般分为精基准和粗基准两类。

未经加工过的毛坯面用作定位基准，称为粗基准。

已加工过的表血作为定位基港称为精基准。

根据加工基准先行原则在选择基准时应先考虑精基准选择，后考虑粗基准选择。因为加工精基准时需

使用粗基准。（制订工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准把各个表面加工出来，然后考虑选择

怎样的粗基准把精基准的各个基面加工出来。）

1、精基准的选择

主要考虑减少加工误差，保证加工精度，考虑装夹准确、可靠和方便，夹具结构简单。

一般应遵循下列原则:

（1）基准重合原则应尽量选择设计基准作为定位基准，以避免由于基准不重合带来的定位误差。

如图所示轴承座镇孔基准选择。

轴承座馍孔基准选择基准不重合误差示例

<2）基准统一原则应尽可能使多个加工表面和加工工序使用同一个定位基准。既可避免因基准转换

而带来的误差，又能简化夹具的设计制造过程、简化工艺规程的制订。但是基准统一可能产生基准不重

合误差。

轴类一一两端中心孔;

圆盘类一一内孔和一个端面;

箱体类一一较大的平面和在该平面上相距较远的一组孔。

基准统一并不排斥在个别工序中更换基准。如右图所示

多数工序以M、N为精基准，而加工尺寸A的时候转换

为以Q为精基准。

活塞的加工定位基准

（3）互为基准原则（反复加工原则）相互位置精度要求高的零件，采用互为基准，反复加工的原则。

例如磨削精密齿轮，以内孔定位加工齿面，齿面经高频淬火后，先以齿面为基准磨内孔，再以内孔为基

准磨齿血。保证齿血磨削余量均匀（泮硬层较薄）。

车床主轴磨削加工也是互为基准的例子。主轴支承轴颈和主轴锥孔间有很高的同轴度要求及加工精

度要求，因此需要以锥孔为基准磨削轴颈，再以轴颈为基准磨前锥孔。经过多次反复，可逐步提高基准

精度和加工表面加工精度，从而最终达到高的技术要求。

（4）自为基准原则当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，或是在某些特殊情况下，

可选择加工表面本身作为精基准。但该加工表面与其他表面之间的相互位置精度，则由先行工序保证。

如用浮动较刀较孔、用圆拉刀拉孔、用圆推刀推孔、用布磨头布孔以及用无心磨床磨削外圆等，都

是以加工表面本身作为精基准。

2、粗基准的选择

粗基准选择时，应考虑到加工表面和不加工表面之间的位置尺寸，合理分配各表面的加工余量，毛坯

误差对加工的影响等。因此，粗基准的选择需注意下列几点：

（1）非加工表面原则。

如图所示的拨杆，有多个不加工面，但中22H9Q--AA-

孔与中40外圆有同轴度要求，为保证壁厚均匀，在S/\

钻622II9孔时，应选择中40外圆做粗基准。而在b。：'/\

加工B面时，要选A面做粗基准，以保证它们之T~lr\勿

间的尺寸要求。当工件上有多个不加工面与加工xsl卜------------^71

面有位置要求时，则应选择其中要求较高的不加

工面做粗基准。

（2）对于有较多加工表面或不加工表面与加工表面间相互位置要求不严格的零件，粗基准的选择应能

保证合理地分配各加工表面的余量。

合理地分配各表面上的加工余量是指：

①余量最小原则应保证各加工表面都g

W

有足够的加工余量。如图。

②重要表面原则尽可能地使某些重要表

面（如机床床身的导轨表面或重要箱体的内孔表面等）上的余量均匀。对有较高耐磨性要求的铸造工作表

面，要使其加工余量尽量小，从而保留结晶细密耐磨性好的金属层。如车床床身的加工。

③应使零件各加工表面上总的金属切除量为最少。如车床床身加工。

（3）选做粗基准的毛坯表面应尽量光滑平整，不应有浇口、冒口的残迹及飞边等缺陷。

（4）不重复使用原则在同一方向一般只允许用一次。因为毛坯制造精度低，粗基准本身的精度很低,

在两次安装中重复同一租基港会造成很大的定位误差。

车床导凯的粗基准选择

第六节工艺路线的拟定

基准的确定决定了工艺过程的顺序，工艺路线拟定是工艺规程制订的核心。必须分析比较、科学

合理。

一、单个表面加工方法及步骤确定

根据每个加工表面的技术要求和几何特征，确定其加工方法及分几次加工。而表面达到同样质量要求

的加工方法很多。应依据如下因素。

1、被加_L表面的儿何特点

不同的加工表面山不同的机床运动关系和加工方法获得。

外圆一一车削、磨削

内孔一一钻削、钱削、馍削、磨削、拉削

平面一一刨削、铳削和磨削

所以，被加工表面的几何特点决定了加工方法的选择范围。

2、被加工表面的技术要求

加工精度高一一成本高，加工精度低一一成本低。

应选择加工经济精度与零件表面要求精度相一致的加工方法。

下表为外圆、内孔、平面加工的典型加工路线及所能达到的加工经济精度和表面粗糙度。

外圆表面加工路线

序号加工方案经济精度级表面粗糙度Ra适用范围

1粗车IT11以下50〜12.5

2粗车一半精车IT8〜106.3〜3.2适用于淬火钢以外的

3粗车一半精车一精车IT7〜81.6〜0.8各种金属

4粗车一半精车一精车一滚压或抛光IT7〜80.2-0.025

5粗车一半精车一磨削IT7〜80.8〜0.4主要用于淬火钢，也可

6粗车一半精车一粗磨一精磨IT6〜70.4~0.1用于未淬火钢，但不宜

粗车一半精车一粗磨一精磨一超精加工硬度低的有色金

7IT50.1-0.008

加工（或轮式超精磨）属

8粗车一半精车一精车一金刚车IT6〜70.4-0.025要求较高的有色金属

粗车一半精车一粗磨一精磨一超精

9IT5以上0.025-0.008

磨或镜面磨极高精度的外圆加工

10粗车一半精车一粗磨一精磨一研磨IT5以上0.1-0.008

平面表面加工路线

序号加工方案经济精度级表面粗糙度Ra适用范围

1粗车一半精车IT96.3~3.2

2粗车一半精车一精车IT7〜81.6〜0.8

端面

3粗车一半精车一磨削IT8〜90.8〜0.2

一般不淬硬平面（端铳

4粗刨或粗铳一精刨或精铳IT8〜96.3〜1.6

表面粗糙度较细）

5粗刨或粗铳一精刨或精铳一刮研IT6〜70.8〜0.1精度要求较高的不淬

硬平面,批量较大时宜

6以宽刃刨刀代替上述方案IT70.8-0.2

采用宽刃精刨方案

7粗刨或粗铳一精刨或精铳一磨削IT70.8~0.2

精度要求较高的淬硬

粗刨或粗铳一精刨或精铳一粗磨一

8IT6〜70.4-0.02平面或不淬硬平面

精磨

大量生产，较小的平面

9粗铳一拉IT7〜90.8~0.2

加工精度由拉刀精度决定

10粗铳一精铳一磨削研磨IT6以上0.1-0.008高精度平面

内孔表面加工路线

序号加工方案经济精度级表面粗糙度Ra适用范围

1钻IT12-1112.5未淬火钢及铸铁毛坯

2钻一较IT93.2~1.6也可用于加工有色金

3钻一钱一精较IT7〜81.6〜0.8属（dV15〜20mll1）

4钻一扩IT10-1112.5~6.3

未淬火钢及铸铁毛坯

5钻一扩一钱IT8〜93.2~1.6

也可用于加工有色金

6钻一较一粗较一精较IT71.6〜0.8

属（d>15〜20mm）

7钻一钱一机钱一手钱IT6〜70.4~0.1

大批大量生产，加工精

8钻一扩一拉IT7〜91.6~0.1

度由拉刀精度决定

9粗镶或扩孔IT11-1212.5~6.3除淬火钢外的各种材

10粗镇（扩）一半粗馍（精扩）IT8〜93.2~1.6料，毛坯有铸出孔或锻

粗镇（扩）一半粗镣（精扩）一精

11IT7〜81.6~0.8除淬火钢外的各种材

镂（«）

料，毛坯有铸出孔或锻

粗镇（扩）一半粗镇（精扩）一精

12IT6〜70.8〜0.4出孔

镇一浮动镖刀精链

13粗馍（扩）一半粗镶一磨孔IT7〜80.8~0.2主要用于淬火钢，也可

用于未淬火钢，但不宜

14粗镇（扩）一半粗镶一粗磨一精磨IT6〜70.2—0.1

用于有色金属

主要用于精度要求高

15粗镇一半粗镇一精镣一金刚镇IT6〜70.4-0.05

的有色金属

钻一扩一粗钱一精锐一布磨

16钻一扩一拉一玲磨IT6〜70.2-0.025

精度要求彳艮高的孔

粗镂一半粗镂一精镀一地磨

17以研磨代替上述方案中的圻磨IT6以上0.1-0.006

3、零件材料的性质

淬火钢件精加工一一磨削，

硬度较低的有色金属精加工一一金刚镇或高速细车

4、零件结构形状和尺寸大小

中、小尺寸孔精加工一一磨削或拉削

大尺寸孔精加工一一镂削或较削方法

大直径的孔精加工一一馍

5、生产纲领和投产批量

大批大量生产，采用高生产率的加工方法一一拉削平面、冷轧花犍等，

单件小批生产，应采用较常见的通用设备所能采用的方法。

6、工厂现有设备能力、技术条件及设备负荷的平衡

选择零件表面加工方法时，首先根据表面种类和技术要求，找出可供选用的最后精加工方法，再选

定前面一系列的预备加工方法。比较几种加工路线，综合考虑各方面因素，最终确定一套最优的加工方

法和路线。

二、加工顺序的确定

单个表面加工方法和加工顺序确定之后，即可确定各加工表面的整个加工顺序，制定工艺卡。

1、加工阶段的划分

按先粗后精的顺序：

（1）粗加工阶段

切除大部分多余的金属，使毛坯形状和尺寸基本接近零件成品。土要任务是提高生产率。

(2)半精加工阶段

主要任务是使主要表面达到一定精度并留有适当的余量，完成一些次要表面的加工。

如钻孔、攻螺纹、铳键槽等。

(3)精加工阶段

切除的余量很少，任务是保证各主要表面达到图纸规定的尺寸精度、表面粗糙度以及相互位置精

度要求(IT7〜10级，Rai.6〜0.4以下)。

(4)光整加工和超精加工阶段

布磨、镜面磨削、超精加工等光整加工方法的余量极小，主要是在精加工基础之上进一步提高表

面尺寸精度和降低表面粗糙度数值(IT5〜9级RaO.2以下)，不能纠正表面形状及位置误差。

加工阶段划分不是绝对的，对于要求不高、加工余量很小或重型零件可以不划分加工阶段而一次

加工完成。

划分加工阶段的目的：

(1)保证加工质量。

粗加工中切除的金属层厚，夹紧力及切削力大，切削热量多，产生的加工误差大。这些误差可以通

过以后的加工纠正。加工阶段间的工件周转时间有利于工件冷却和内应力重新分布。精加工阶段夹紧力

小，可以减小夹紧变形。这些都有利于加工精度的逐步提高。

(2)合理使用机床设备。

粗加工采用功率大、刚性好、精度较低的机床；

精加工采用高精度机床。

(3)便于安排热处理工序。

粗加工之前，退火或正火：

粗加工后时效处理，减少精加工后因内应力产生的变形；

最终热处理安排在精加工或半精加工之前进行，通过精加工或半精加工去除热处理变形。

(4)及时发现毛坯缺陷。及时修补或报废。

2、机械加工工序安排

(1)划分加工阶段

着重考虑主要表面，适当穿插次要表面。

(2)先主后次

先安排各表面的粗加工，中间安排半精加工，最后安排主要表面的精加工和光整加工。

（3）先基准后其他

从精基准的加工开始，然后加工其他主要表面和次要表面。

（4）先面后孔

对于箱体、支架和连杆等零件，先加工好平面，以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度。

（5）考虑车间布置

缩短运输距离，避免往返流动。

3、热处理工序安排

|淬火|

毛坯半精加工去■»精加工

|时效|

常用的热处理工艺有退火、正火、调质、时效、淬火回火、渗碳及氮化等。按照目的可分为预备热

处理、最终热处理。

（1）预备热处理一一改善加工性能、消除内应力、为最终热处理做准备。退火、正火、时效和调质等。

①退火和正火为改善毛坏切削加工性能和消除毛坏的内应力，常进行退火和正火处理。例如，碳的

质量分数大于0.7%的碳钢和合金钢，为降低硬度常采用退火；碳的质量分数低于0.3%的低碳钢和低

合金钢，为避免硬度过低切削时粘刀而采用正火。退火和正火能细化晶粒、均匀组织、为以后的热处理

做好组织准备。粗加工之前进行。

②调质即淬火加高温回火，能获得均匀细致的索氏体组织，为以后表面淬火和氮化处理做好组织准

备，因此调质可作为预备热处理工序。由于调质后零件的综合力学性能较好，对硬度和耐磨性要求不高

的零件可作为最终热处理。粗加工之后，半精加工之前。

③时效处理消除内应力。对形状复杂的工件，粗加工后一次时效即可，对高精度的复杂铸件，安排

两次时效，铸造一一粗加工一一第一次时效一一半精加工一一第二次时效一一精加工。简单铸件不必时

效处理。刚性差的精密零件（精密丝杠）为消除加工中的内应力，稳定工件的加工精度，需多次时效。

（2）最终热处理一一提高硬度和耐磨性。淬火、渗碳、氮化处理等。安排精加工之前。

①淬火整体淬火、表面淬火（变形、氧化、脱碳较少），预先调质及正火，能提高表面淬火零件的

心部材料性能，获得细马氏体的表层淬火组织。

路线：铸（锻）造一一正（退）火一一粗加工一一调质一一半精加工一一表面淬火一一精加工。

②渗碳淬火（整体、局部）适用于低碳钢和低碳合金钢。使工件表层含碳量增加。表层硬度和耐

磨性提舟，心部仍保持一定的强度和较岛•的韧性和塑性。

渗碳层深度0.5〜2mm,变形较大。常安排在半精加工和精加工之间。

路线：铸（锻）造一一正火一一粗、半精加工一一渗碳一一淬火一一精加工。

当局部渗碳零件的不需渗碳部位采用加大加工余量消除渗碳层时，渗碳后淬火前，需增加一道工序。

③氮化处理表层渗入氮原子，提高硬度、耐磨性、疲劳强度。

温度低，变形小、氮化层薄，工序靠后。

路线：铸（锻）造一一退火一一粗加工一一调质一一半精加工一一除应力一一粗磨一一氮化一一

精磨、超精磨或研磨。

4、辅助工序安排

检验、去毛刺、洗涤、防锈、表面处理、平衡去重等。

（1）检验工序

保证零件质吊，发现、剔除废品。

中间检验、最终（成品）检验、表血质量检验、特种检验。

①粗加工后，精加工前；

②转入外车间加工前；

③花费工时多的工序和重要工序的前后；

④最终加工之后。

（2）表面处理工序

提高抗腐蚀能力、耐磨性、导电性等。电镀、涂漆、发蓝、表层氧化等。最后进行。

（3）洗涤防锈工序最终检验前、抛光或磁力探伤后、工序间、入库前。

（4）其他辅助操作工序包括去毛刺、打磨锐边、修圆、做标记、打钢印、手工研磨、抛光等。

三、工序集中与分散

工序集中一一将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序加工内容比较多。

工序集中采用多刀多刃、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。特点：

（1）在一次安装中可完成多个表面的加工。保证相互位置精度，减少装夹次数和辅助时间减少搬运工

作量，缩短生产周期。

（2）采用高效专用设备及工艺装备，生产率高。

（3）减少机床数量，减少操作个人。节省车间面积，简化生产计划和生产组织工作。

（4）因采用专用设备和工艺装备，投资增大，调整和维修复杂，准备工作量大，产品转获费时。

工序分散一一将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时仅包含一个工步。

特点：

（1）机床设备及工艺装备简单，调整维修方便，技术掌握容易，准备工作量少，易平衡工序时间，易

于产品更换。

（2）可采用最合理的切削用量，减少基本时间。

（3）设备数量多，工人多，日用面积大。

各有利弊，应根据生产类型、现有生产条件、企业能力、工人结构特点却技术要求进行综合分析，择优

选用。

单件小批生产采用万能机床顺序加工一一工序集中；

重型工件一一工序集中；

大批大量生产，采用专用设备及工艺装备-----工序集中；

大批大最生产一些结构较简单的产品（如轴承）和刚性差、精度高的精密零件-----工序分散。

目前发展趋势一一倾向于工序集中。

第七节工序设计

一、加工余量及其公差的确定

1、加工余量的概念

加工余量是指加工过程中，从加工表面上所切去的金属层的厚度。分工序加工余量和加工总余量。

（1）工序加工余量：某一表面，在一道工序中所切除的金属层厚度。

1__rJ

O

q

—,

do」Zb一

_________do_________cb_

对于外表面Zb=a-b

对于内表面Zh=b-a

Zh——本工序的工序加工余量；

〃一一前工序的工序尺寸；

b一一本工序的工序尺、J。

旋转表面（外圆和内孔）的加工余量是对称加工余量

对于轴2Zh=da-dh

对于孔2Zh=dh-da

Zh——本工序的单边工序余量；

da一一前工序的加工表面的直径；

dh一一本工序的加工表面的直径。

（2）加工总余量：零件从毛坯变为成品的整个加工过程中，某一表面所切除的金属层的总厚度。

即零件上同一表面毛坯尺寸与零件尺寸之差。

n

z?=Z]+Zz+…+Z〃

i=\

毛坯尺寸和各个工序尺寸都存在着误差，加工总余量或工序余量都是变动值。

加工余量可分为基本加工余量（Z）、最大加工余量（Zm”）和最小加工余量（z.而）。如图所示。

•加工孔加工

基本加工余量是相邻两工序基本尺寸之差:

最小加工余量是前工序最小工序尺寸和本工序最大工序尺寸之差;

最大加工余量是前工序最大工序尺寸和本工序最小工序尺寸之差。

工序加工余量的变动范围等于前工序和本工序两道工序尺寸公差之和。

-Zmax一2口面=(〃max一“min)一("min-"max)=(々max-〃min)+("max-"min)=2+

工序的公差带，一般规定在零件的“入体”方向，故对于被包容表面（轴）基本尺寸为最大尺寸；即A'。

对于包容面（孔），基本尺寸就是最小工序尺寸：即毛坯公差采用双向标注。即

2、影响加工余量的因素

（1）前工序形成的表面粗糙度〃,和表面缺陷层深度，；

（2）前工序的工序尺寸公差3”；

（3）前工序形成的表面位置误差/9小

（4）本工序的装夹误差4。

对称加工表面（双面余量）

24=功+2（乩+7；）+斗匠+或

非对称加工表面（单面余量）

Zb=a+（”“+T）+q+j

式中Pa+£b是误差£和j的矢量和的绝对值,

Pa+邑=J4+£；

0.962“+0.4%,(p/无)

0.4^4-0.96^,(pa<£h)

4，(424〃)

.J，gW0.25J)

对■于不同的零件和不同的工序，上述公式中各组成部分的数值和表现形式也各不相同。

拉削、无心磨、浮动较削等，省略安装误差；

超精抛光等，仅考虑表面粗糙度；

刚性差的细长轴，应母线直线误差超出直径尺寸公差，及热处理工件，工序加工余量应适当放大。

3、加工余量的确定方法

（1）经验估算法（不太准确，单件、小批生产）

（2）杳表修正法（应用广泛）（孔轴双边余量）

（3）分析计算法（缺少试验资料，很少应用）

二、工序尺寸及其公差的确定

工序尺寸是各工序应该控制或保证的尺寸。只有最后一道工序的尺寸是设计图纸的尺寸，除此之外

中间各工序的尺寸及公差则应由工艺设计者根据加工工序间尺寸演变的联系进行确定和计算。

几种情况：

（1）工艺基准与设计基准重合时各工序尺寸；

（2）工艺基准与设计基准不重合需要重新确定工序尺寸；

（3）设计基港有待进一步加工导致工序尺寸小断变化；

（4）表面工艺处理时工序尺寸确定。

1、尺寸链

（1）尺寸链定义和特征

如图，尺寸C、E、A可以由Al、A2、A0来表示,Al、A2、A0形成一个封闭的尺寸组。

由相互联系的尺寸，按一定的顺序首尾相接形成封闭的尺寸组，称为尺寸链。

特征：①封闭性：首尾相连。包含一个间接尺寸和若干个直接尺寸。

②关联性：间接尺寸受直接尺寸的支配。间接尺寸精度低于直接支持精度。

<2）尺寸链的组成

环——组成尺寸链中的每一尺寸，如图所示的Al、A2、AOo

封闭环一一装配或加工过程中最后自然形成的一环。如图AOo

组成环一一除封闭环外的全部其他环,是直接获得的环。

增环一一该环尺寸增大封闭环随之增大，该环减小封闭环随之减小的组成环。通常在增环符号上

标以向右的箭头，如

减环一一该环尺寸增大使封闭环减小，该环减小使封闭环增大的组成环。通常在减环符号上标以

向左的箭头，如A】o

（3）尺寸链分类

①工艺过程尺寸链：零件按一定顺序安排的各个加工工序（包括检验工序）中，先后获得的各工序

尺寸所构成的封闭尺寸组合。

②装配尺寸链：在机器设计或装配过程中，由机器或部件内若干个相关零件构成互相有联系的封闭

尺寸绢合c

③工艺系统尺寸链：在零件生产过程中某工序的工艺系统内，由工件、刀具、夹具、机床及加工误

差等有关尺寸所形成的封闭尺寸组合，称为工艺系统尺寸链。

（4）尺寸链的计算。

①正计算已知全部组成环的尺寸以及偏差，计算封闭环尺寸及偏差。主要用于设计尺寸校核。

②反计算已知封闭环尺寸及偏差，计算各组成环尺寸及偏差。主要用于根据机器装配精度，确定

各零件尺寸及偏差的设计计算。

③中间计算已知封闭环及某些组成环的尺寸及偏差，计算某一组成环的尺寸及偏差。求解工艺尺

寸链经常用到中间计算。

（5）极值法解尺寸链的基本计算公式计算方法有极值法和概率法两种。极值法适用于组成环数较

少的计算，概率法适用于组成环数较多的计算。工艺尺寸链计算主要应用极值法。

①封闭环的基本尺寸

封闭环的基本尺寸4等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和。即

4=£A-YAJ

i=\j-m+\

式中：m增环数；

n一一包括封闭环在内的总环数。

②封闭环的极限尺寸

封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和，减去所有减环的最小极限尺寸之和。

最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和，减去所有减环的最大极限尺寸之和。即

“Z,max这A,E4mm

Z=1J-///+1

m,一!__

&,min-£A,由访£A,max

i=li-m+\

③封闭环的极限偏差

封闭环的上偏差等于所有增环上偏差之和，减去所有减环下偏差之和；

封闭环的下偏差等于所有增环下偏差之和，减去所有减环上偏差之和。即

庚&=2虚4一2EIAj

f-l

〃-1

%=2函-29

/=1J-7M+1

④封闭环的极值公差

封闭环的极值公差心（即按极值法计算所得的可能出现的误差范围）等于各组成环公差之和。即

⑤封闭环中间偏差

封闭环的中间偏差Ay,等于所有增环中间偏差之和减去所有减环中间偏差之和，即

z=EA/_Z△/

i=lJ-7H+1

中间偏差为上偏差与下偏差的平均值，即

人ES+EI

A=----------

2

上式乂可表示为

T

ES=A+—

2

TT