数控加工工艺

第1章数控加工工艺概述1.1数控加工在机械制造业中的地位和作用1.2数控加工与数控工艺1.3数控加工工艺技术的新发展1.1数控加工在机械制造业中的地位和作用1.1.1数控加工在机械制造业中的地位和作用随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。对机械产品的加工相应地提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高柔性、高精度与高度自动化的特点，因此，采用数控加工手段，很好地解决了机械制造中常规加工技术难以解决甚至无法解决的单件、小批量、特别是复杂型零件的加工问题。应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，使机械制造业的发展下-页

返回1.1数控加工在机械制造业中的地位和作用进入了一个新的阶段，提高了机械制造业的制造水平，为社会提供了高质量、多品种及高可靠性的机械产品。目前应用数控加工技术的领域已从当初的航空工业逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等民用机械制造业，并已取得了巨大的经济效益。上-页

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返回1.1数控加工在机械制造业中的地位和作用1.1.2数控加工的发展1．数控加工的发展数控机床的发展先后经历了电子管(1952年)、晶体管(1959年)、小规模集成电路(1965年)、大规模集成电路及小型计算机(1970年)和微处理机或微型计算机(1974年)等五代数控系统。前三代系统采用专用电子线路实现的硬件式数控系统，一般称为普通数控系统，简称NC。第四代和第五代系统是采用微处理器及大规模或超大规模集成电路组成的软件式数控系统，称为现代数控系统，简称CNC（第四代）和MNC（第五代）。上-页

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返回1.1数控加工在机械制造业中的地位和作用我国数控机床的研制始于1958年，由清华大学研制出了最早的样机。1966年，我国诞生了第一台用直线一圆弧插补的晶体管数控系统。1970年年初，研制成功集成电路数控系统。2．自动编程系统的发展在20世纪50年代后期，美国首先研制成功了语言式自动编程APT(Automati-callyProgrammedTools)系统。在西欧和日本，也在引进美国技术的基础上发展了各自的自动编程系统，如德国的EX-APT系统、法国的IFAPT系统、英国的2CL系统以及日本的FAPT系统和HAPT系统等。我国的自动编程系统发展较晚，但进步很快，目前主要有用于航空零件加工的SKC系统以及ZCK系统、ZBC系统和用于线切割加工的SKG系统等。上-页

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返回1.1数控加工在机械制造业中的地位和作用3．自动化生产系统的发展随着CNC技术、信息技术、网络技术以及系统工程学的发展，为单机数控化向计算机控制的多机制造系统自动化发展创造了必要的条件，在20世纪60年代末期出现了由一台计算机直接管理和控制一群数控机床的计算机群控系统，即直接数控系统DNC(DirectNC)，1967年出现了由多台数控机床连接成可调加工系统，这就是最初的柔性制造系统FMS(FlexibleManufacturingSystem)。20世纪80年代初又出现以1～3台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸的可交换工作台及监控检验装置的柔性制造单元FMC(Flexi-bleManufeturingCell)。近10多年来上-页

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返回1.1数控加工在机械制造业中的地位和作用FMC和FMS发展迅速，在1989年第八届欧洲国际机床展览会上，展出的FMS超过200条。目前，已经出现了包括生产决策、产品设计及制造和管理等全过程均由计算机集成管理和控制的计算机集成制造系统CIMS(ComputerInte-gratedManufacturingSystem)，以实现工厂自动化。自动化生产系统的发展，使加工技术跨入了一个新的里程，建立了一种全新的生产模式。我国已开始在这方面进行了探索与研制。并取得可喜的成果，已有一些FMS和CIMS成功地用于生产。1.1.3数控机床加工工艺研究的内容及任务上-页

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返回1.1数控加工在机械制造业中的地位和作用数控机床加工工艺的内容包括金属切削、加工工艺的基本知识和基本理论、金属切削刀具、量具的选择与应用、零件的安装和装夹、典型零件加工及工艺分析等。数控机床加工工艺研究的宗旨是如何科学地、最优地设计加工工艺，充分发挥数控机床加工过程中的优点，实现在数控加工中的优质、高产、低耗。数控机床加工工艺是数控技术应用专业和机电类专业的主要专业课之一。通过本课程的学习，应基本掌握数控加工的金属切削及加工工艺的基本知识和基本理论；学会选择机床、刀具、夹具及零件表面的加工方法；学会选择合理的切削参数；掌握数控加工工艺设计方法；通过有关教学环节的上-页

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返回1.1数控加工在机械制造业中的地位和作用配合，初步具有制订中等复杂程度零件的数控机床加工工艺和分析解决生产中一般工艺问题的能力。1.1.4数控机床加工工艺的特点及学习方法1)本课程包含面广、内容丰富、综合性强。2)数控机床加工工艺同生产实践密切相关，其理论源于生产实践，是长期生产实践的总结。3)数控机床加工工艺的应用有很大的灵活性。上-页

返回1.2数控加工与数控工艺1.2.1数控加工的概念数字控制(NumericalControl，NC)，简称为数控，是一种自动控制技术，是用数字化信号对控制对象加以控制的一种方法。1.2.2数控加工的基本原理与加工过程1．数控机床加工的基本原理数控机床加工的工作原理如图1-1所示。首先根据被加工零件的形状、尺寸、工艺和要求等，采用手工或计算机进行零件加工的程序编排，把加工零件所需机床的各种动作及工艺参数变成数控装置所能接受的程序代码，并将这些程序代码存储在控制介质（穿孔带、磁带、磁盘）上，然后经输入装置读出信息并送入数控装置。下-页

返回1.2数控加工与数控工艺2．数控机床的组成数控机床一般是由输入／输出设备、数控装置、伺服系统、机床本体和检测反馈装置组成，其基本组成如图1-2所示。(1)输入／输出设备用于记载零件加工的工艺过程、工艺参数和位移数据等各种加工信息，从而控制机床的运动，实现零件的机械加工。(2)数控装置数控装置是数控机床的核心，它的作用是接收输入装置所输入的加工信息，完成数值的计算、逻辑判断、输入输出和控制等功能。目前数控装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能。上-页

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返回1.2数控加工与数控工艺(3)伺服系统伺服系统是数控系统的执行部件，它包括电动机、速度控制单元、测量反馈单元、位置控制等部分。(4)机床本体数控机床的主体是完成各种切削加工的机械部分，主要包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置。(5)检测反馈装置检测反馈装置的作用是将机床的实际位置、速度等参数检测出来，转变成电信号，传输给数控装置，通过比较，校核机床的实际位置与指定位置是否一致，并由数控装置发出指令修正所产生的误差。上-页

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返回1.2数控加工与数控工艺3．数控机床的加工过程数控机床的工作过程如图1-3所示。加工零件时，应先根据零件加工图样的要求确定零件加工的工艺过程、工艺参数和刀具位移数据，再按照编程的有关规定编写加工程序，然后制作信息载体的加工信息输入到数控装置，在数控装置内部的控制软件支持下，经过译码、运算、处理之后，发出相应的指令给伺服控制系统，伺服控制系统通过伺服控制单元（步进电动机或伺服电动机）控制机床使其按预定的轨迹运动，完成对零件的自动切削加工。1.2.3数控加工的特点1)自动化程度高。2)加工精度高。上-页

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返回1.2数控加工与数控工艺3)对加工对象的适应性强。4)生产效率高。5)易于建立计算机通信网络。1.2.4数控加工工艺1．数控加工工艺的概念数控加工工艺是使用数控机床加工零件的一种工艺方法。数控技术的应用使机械加工工艺过程产生了巨大的变化，它不仅涉及数控加工设备，还包括了工艺规程、工装和加工过程的控制等内容。其中，数控加工工艺的制定是核心工作。2．数控加工工艺设计的主要内容上-页

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返回1.2数控加工与数控工艺1)选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。2)分析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等。3)设计数控加工工序。4)调整数控加工工序的程序。5)分配数控加工中的容差。6)处理数控机床上部分工艺指令。7)编制数控加工工艺技术文件，如数控加工工序卡、刀具卡、程序说明卡和走刀路线图等。上-页

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返回1.2数控加工与数控工艺3．数控加工工艺与普通加工工艺的区别1)包括的知识范围宽，不仅包括金属切削原理、刀具、夹具和加工工艺等，还涉及毛坯制造、金属材料、热处理、公差配合、零件表面加工方法和加工设备等多方面知识。2)工艺设计的步骤基本相同，都包括有零件图纸的分析、毛坯的确定、定位基准的选择，获得各表面加工方案的确定、加工工艺路线的拟订、加工余量及工序尺寸的确定、刀量夹具的选择、切削参数的选择等。3)每一个零件的加工，不管是在数控机床上加工还是在普通机床上加工。如果生产条件不同，就会有不同的加工工艺方案，在所拟订的多个加工工艺方案中，其具体选择的原则上-页

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返回1.2数控加工与数控工艺是：在确保加工质量的前提下，尽可能提高生产率，尽可能降低生产成本。数控加工工艺与普通加工工艺的区别主要有3点：1)普通工艺在设计时比较注重于时间定额的确定。2)数控工艺比普通工艺的内容更为具体。3)数控工艺比普通工艺设计更为严密。4)数控工艺比普通工艺更注重加工的适应性。上-页

返回1.3数控加工工艺技术的新发展1.3.1CAPP技术的概念CAPP是根据产品设计所给出的信息进行产品加工方法和制造过程的设计。一般认为，CAPP系统的功能包括毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定和工时定额计算等。其中的工序设计又包括加工设备和工装的选用、加工余量的分配、切削用量选择以及机床、刀具的选择、必要的工序图生成等。1.3.2CAPP技术的发展CAPP的研究始于20世纪60年代。第一个CAPP系统是挪威1969年推出的AUTO-PROS系统。到目前为止，CAPP的研制在工业界和学术界的双重推动下，已有大量的系统问世。表1-1列出了国外比较著名的CAPP系统。下-页

返回1.3数控加工工艺技术的新发展智能化是指在整个CAPP设计过程中需要大量的各个领域的专业知识、丰富的实践经验及问题求解技巧，并且CAPP整个过程不仅仅是数值计算，还包括了大量的决策性和创造性的活动，需要进行思考、推理和决策。网络化是利用Internet，把分散在不同地区的现有智力资源和生产设备资源迅速组合起来，建立动态联盟的制造体系，以适应市场快速发展的需要，增强产品的市场竞争力。并行工程(ConcurrentEngineering，CE)是随着CAD、CIMS技术提出的一种新哲理、新的系统工程方法。这种方法的思路，就是并行的、集成的设计产品及开发的过程。虚拟设计是一种新兴的多学科交叉技术，涉及多方面的学科研究成果与专业技术。上-页

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返回1.3数控加工工艺技术的新发展1.3.3CAPP系统的分类从1966年第一个CAPP系统问世至今，出现了很多商用的CAPP系统。但就其工作原理而言，不外乎两类：一类是派生式，一类是创成式。派生式系统已从单纯的检索式发展成为今天具有不同程度的修改、编辑和自动筛选功能的系统，融合了部分创成式的原则和方法。创成式系统的研究和开发始于20世纪70年代中期，而且很快得到普遍重视，被认为是有前途的方法。近年来，这两种方法都在不断地改进和提高，并且相互渗透。1.3.4CAPP系统的基本结构1．CAPP系统的组成上-页

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返回1.3数控加工工艺技术的新发展(1)零件信息的获取零件信息是CAPP系统进行工艺过程设计的对象和依据，零件信息的描述和输入是CAPP系统的重要组成部分。(2)工艺决策工艺决策是系统的控制指挥中心。(3)工艺数据库／知识库工艺数据库／知识库是CAPP系统的支撑工具，它包含了工艺设计所要求的工艺数据（如加工方法、加工余量、切削用量、机床、刀具、夹具、量具、辅具以及材料、工时和成本核算等多方面的信息）和规则（包括工艺决策逻辑、决策习惯、加工方法选择规则和工序工步归并与排序规则等）。上-页

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返回1.3数控加工工艺技术的新发展(4)人机交互界面(5)工艺文件管理／输出CAPP的应用也能带来以下的效果。1)节省工艺编制时间和编制费用；2)提高相似和相同零件工艺过程的一致性；3)提高工艺过程合理化的程度；4)降低对工艺编制人员知识和经验水平的要求；5)促进工艺人员对经验进行总结，便于发挥和推广；6)减少了工装种类和生产费用，缩短了生产周期；7)提高了企业适应能力和市场竞争能力。上-页

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返回1.3数控加工工艺技术的新发展2．CAPP系统零件信息的描述(1)零件分类编码描述法零件分类编码描述法是按照零件分类编码系统对零件进行编码，用零件代码粗略地描述形状、尺寸、精度等特征，然后将代码及其他一些补充信息输入CAPP系统。(2)图形要素描述法图形要素描述法是将一个零件看成是由若干个基本几何形体所组成的。(3)面向零件特征描述法面向零件特征描述法是将零件信息看成是由许多特征所组成的。上-页

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返回1.3数控加工工艺技术的新发展(4)从CAD造型系统直接获取零件信息这种方法是解决CAPP系统零件信息输入的根本途径。实现CAD与CAPP的集成有以下几种途径。1)在现有CAD系统的基础上，将输出的几何造型信息通过一个软件功能模块转换成能满足CAPP系统要求的特征信息；2)建立以特征造型为基础的新型CAD系统；3)通过执行共同的ISO，STEP标准。3．CAPP系统的输出信息(1)工艺路线卡(2)工序卡(3)工序图上-页

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返回1.3数控加工工艺技术的新发展(4)数控加工工序卡4．工艺数据库／知识库CAPP数据库由若干数据库组成，包括加工余量数据库、设备库、刀具库、夹具库、模具库、装备库、量具库、切削用量库、工时定额库等。其主要功能是支持和保证CAPP系统在正常状态下的数据交换、查询及传递。CAPP系统的知识库存储有支持CAPP系统工艺决策所需的规则，以便CAPP系统进行工艺决策和规划。它包括选择性规则和决策性规则两大类。上-页

返回图1-1数控机床工作原理图返回图1-2数控机床组成框图返回图1-3数控机床的工作过程返回表1-1国外著名的CAPP系统返回第2章数控加工工艺基础2.1基本概念2.2工件获得加工精度的方法2.3加工余量的确定2.4加工质量2.5常用零件质量检验方法2.6机械加工工艺规程的制定2.7工序尺寸和公差的确定2.8数控加工走刀路线2.1基本概念2.1.1生产过程和工艺过程1．生产过程1)生产的准备工作，如产品的开发设计和工艺设计，专用装备的设计与制造，各种生产的组织及其他生产所需物资的准备工作。2)原材料及半成品的运输和保管。3)毛坯的制造过程，如铸造、锻造和冲压等。4)零件的各种加工过程，如机械加工、焊接、热处理和表面处理等。5)部件和产品的装配过程，包括组装、部装等。6)部件和产品的检验、调试、油漆和包装等。下-页

返回2.1基本概念2．工艺过程和机械加工工艺过程在机械产品的生产过程中，毛坯的制造、机械加工、热处理和装配等，这些与原材料变为成品直接有关的制造过程称为工艺过程。而在工艺过程中，用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和表面质量，使之成为合格零件的那部分工艺过程称为机械加工工艺过程（以下简称为工艺过程），零件的机械加工工艺过程占有十分重要的地位。2.1.2机械加工工艺过程的组成1．工序工序是指一个（或一组）工人，在一个工作地点（如一台设备）对一个（或同时对一批）工件连续完成的加工过程，称为一道工序。工序是工艺过程的基本单元，划分工序的上-页

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返回2.1基本概念主要依据是零件加工过程中工作地点（设备）是否变动，该工序的工艺过程是否连续完成。2．安装在机械加工中，使工件在机床或夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程，称为装夹。有时，工件在机床上需经过多次装夹才能完成一个工序的工作内容。工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。3．工位为了减少工件的安装次数，在大批量生产时，常采用各种回转工作台、回转夹具或移位夹具，使工件在一次安装中先后处于几个不同位置进行加工。上-页

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返回2.1基本概念4．工步工步是指加工表面（或装配时的连接面）和加工（或装配工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序内容。划分工步的依据是加工表面和刀具是否变化。一道工序可以包括几个工步，也可以只包括一个工步。例如在表2-2的工序3中。5．行程行程，俗称走刀，行程有工作行程和空行程之分，工作行程是指刀具以加工进给速度相对工件所完成一次进给运动的工步部分；空行程是指刀具以非加工进给速度相对工件所完成一次进给运动的工步部分。图2-8所示为工序、安装、工位、工步和行程的关系示意图。上-页

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返回2.1基本概念2.1.3机械加工的生产纲领、生产类型及工艺特征1．生产纲领生产纲领是指企业在计划期内应当生产产品的数量。计划期常定为1年，所以生产纲领也称年产量。零件的生产纲领要计人备品和废品的数量，可按下式计算2．生产类型(1)单件生产产品品种很多，同一产品的产量很少，各个工作地的加工对象经常改变，而且很少重复生产。上-页

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返回2.1基本概念(2)大量生产大量生产的基本特点是产品品种单一而固定，同一产品产量很大，大多数工作地长期进行一个零件某道工序的重复加工。(3)成批生产成批生产是在一年中分批轮流地制造不同的产品，每种产品均有一定的数量，生产呈周期性重复。每批生产相同零件的数量称为批量。3．工艺特点生产类型不同，产品制造的工艺方法、设备、工装、组织管理形式均不同。各种生产类型的工艺特点见表2-4。上-页

返回2.2工件获得加工精度的方法2.2.1获得尺寸精度的方法(1)试切法试切法是通过试切一测量一调整一再试切，反复进行的，直至达到要求为止。如图2-9(a)所示，通过反复试切保证尺寸2。(2)调整法调整法是预先按要求调整好刀具与工件的位置并在一批零件的加工中均保持此位置不变，以获得规定的加工尺寸。用此法加工时，刀具的位置调整好后，必须保证每一个工件都安装在同一位置上。如图2-9(b)所示，刀具位置靠挡块1控制，每一个工件的位置则靠三爪自定心卡盘的反爪台阶确定。(3)定尺寸刀具法下-页

返回2.2工件获得加工精度的方法定尺寸刀具法是直接靠刀具的尺寸来保证工件的加工尺寸。如钻孔、铰孔，工件的孔径靠钻头、铰刀的直径来保证。(4)自动控制法自动控制法是将测量装置、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统。加工过程中测量装置自动测量工件的加工尺寸，并与要求的尺寸进行比较后发出信号，信号通过转换、放大后控制进给系统对刀具或机床的位置作相应的调整，直至达到规定的加工尺寸要求后，加工自动停止。2.2.2获得形状精度的方法上-页

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返回2.2工件获得加工精度的方法(1)轨迹法轨迹法是依靠刀具与工件的相对运动轨迹获得工件形状。如图2-10(a)所示(2)成形法成形法是利用成形刀具加工工件的成形表面以获得所要求的形状精度的方法。成形法加工可以简化机床结构，提高生产率。如图2-10(a)所示的2(3)相切法相切法是利用刀具边旋转边作轨迹运动对工件进行加工的方法。如铣刀、砂轮等旋转刀具加工工件时，切削点轨迹运动的包络线形成工件的表面。上-页

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返回2.2工件获得加工精度的方法(4)展成法展成法又称为范成法，它是依据零件曲面的成形原理，通过刀具和工件的展成切削运动进行加工的方法。展成法所得的被加工表面是刀刃和工件在展成运动过程中所形成的包络面，刀刃必须是被加工表面的共轭曲线。2.2.3获得位置精度的方法(1)找正安装法找正是用工具和仪表根据工件上有关基准，找出工件有关几何要素相对于机床的正确位置的过程。用找正法安装工件称为找正安装，找正安装又可分为划线找正安装和直接找正安装。上-页

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返回2.2工件获得加工精度的方法1)划线找正安装。即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安装方法。如图2-11所示。2)直接找正安装。用划针和百分表或通过目测直接在机床上找正工件正确位置的安装方法。(2)夹具安装法夹具是用以安装工件和引导刀具的装置。在机床上安装好夹具，工件放在夹具中定位，能使工件迅速获得正确位置，并使其固定在夹具和机床上。因此，工件定位方便，定位精度高且稳定，装夹效率也高。但专用夹具的设计制造周期较长、成本较高，故在大批量生产中广泛使用该方法。上-页

返回2.3加工余量的确定2.3.1加工余量的概念加工余量是指零件在加工过程中从加工表面所切除的金属层厚度。加工余量可分为工序加工余量和总加工余量。1．工序加工余量工序加工余量是指某一表面在某一道工序中被切去的金属层厚度，即相邻两工序的工序尺寸之差。对于外圆和孔等回转表面，加工佘量是从直径方向考虑的，故称为双边余量，即实际切除的金属层厚度是加工余量的一半。2．总加工余量总加工余量也叫毛坯余量，是零件上同一表面的毛坯尺寸与零件尺寸之差。总加工余量等于各工序加工余量之和，即下-页

返回2.3加工余量的确定3．工序加工余量与工序尺寸的关系由于毛坯制造和各个工序尺寸都不可避免地存在着误差，因而无论总加工余量还是工序加工余量都是一个变动值，即有最大加工余量和最小加工余量之分，只标基本尺寸的加工余量称为基本余量或公称余量，工序加工余量与工序尺寸与公差的关系如图2-14所示。工序尺寸的公差带，一般采用“人体原则”标注，故对于被包容面（轴），基本尺寸即最大工序尺寸（上偏差等于零）；对于包容面（孔），基本尺寸则是最小工序尺寸（下偏差等于零），如图2-15所示。毛坯尺寸的公差一般采用“对称原则”。上-页

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返回2.3加工余量的确定2.3.2工序加工余量的影响因素加工余量的大小对零件的加工质量、生产效率和生产成本均有较大影响。若零件的加工余量过大，则不能保留零件最耐磨的表面层，降低了被加工表面的机械性能；同时增加了材料的损耗，提高了生产成本；增加了机械加工工时，降低了生产效率。影响加工余量的因素如下。1.上工序的各种表面缺陷和误差(1)上工序表面粗糙度Ra和缺陷层Da(2)上工序的尺寸公差Ta

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返回2.3加工余量的确定(3)上工序的形位误差（也称空间误差）Pa。当形位公差与尺寸公差之间的关系是包容原则时，尺寸公差控制形位误差，可不计Pa值。2．本工序的装夹误差装夹误差包括定位误差、夹紧误差（夹紧变形）及夹具本身的误差。由于装夹误差的影响，使工件待加工表面偏离了正确位置，所以确定加工余量时还应考虑装夹误差的影响。如图2-18所示上-页

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返回2.3加工余量的确定应用上述公式时，可视具体情况作适当修正。例如，在无心磨床上磨削外圆、用拉刀、浮动铰刀、浮动镗刀加工孔时，都是自为基准，加工余量不受装夹误差和形位误差中的位置误差的影响。此时加工余量的计算公式可修正为若还需进一步提高尺寸精度和形状精度时，则加工余量的计算公式为上-页

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返回2.3加工余量的确定2.3.3确定加工余量的计算方法(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。(2)查表修正法此法是根据工厂长期的生产实践与试验研究所积累的有关加工余量数据，制成各种表格并汇编成手册，确定加工余量时，先查阅有关手册，然后在结合本厂实际情况进行适当修正后确定的方法。(3)分析计算法这是对影响加工余量的各种因素进行分析，然后根据一定的计算关系式来计算加工余量的方法。上-页

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返回2.3加工余量的确定确定加工余量时应该注意以下几个问题：1)采用最小加工余量原则。2)余量要充分，防止因余量不足而造成不良品。3)佘量中应包含因热处理引起的变形量。4)大零件取大余量。5)总加工余量（毛坯余量）和工序余量要分别确定。表2-5和表2-6列出了平面和内孔的部分常见加工方法的余量值，仅供参考。上-页

返回2.4加工质量2.4.1加工精度的概念机械加工精度（简称加工精度）是指零件加工后的实际几何参数（包括尺寸、几何形状和表面间的相互位置）与理想几何参数的符合程度。机械加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度3个方面。1)尺寸精度。加工后的零件表面本身或表面之间的实际尺寸与理想零件尺寸之间的符合程度。理想零件尺寸是指零件图上标注尺寸的中值。2)形状精度。加工后的零件表面本身的实际形状与理想零件表面形状相符合的程度。理想零件表面形状是指绝对准确的表面几何形状。下-页

返回2.4加工质量3)位置精度。加工后零件各表面间实际位置与理想零件各表面间的位置相符合的程度。理想零件各表面间的位置是指各表面间绝对准确的位置。2.4.2原始误差与加工误差的关系在机械加工过程中，刀具和工件加工表面之间位置关系合理时，加工表面精度就能达到加工要求，否则就不能达到加工要求。(1)与工艺系统本身初始状态有关的原始误差1)原理误差。这是加工方法、原理上存在的误差。2)工艺系统几何误差。①工件与刀具的相对位置在静态下已存在的误差，如刀具和夹具的制造误差、调整误差以及安装误差。上-页

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返回2.4加工质量②工件和刀具的相对位置在运动状态下存在的误差，如机床的主轴回转运动误差、导轨的导向误差和传动链的传动误差等。(2)与切削过程有关的原始误差1)工艺系统力效应引起的变形2)工艺系统热效应引起的变形2.4.3影响加工精度的因素(1)工艺系统的几何误差1)加工原理误差。加工原理误差是指采用了近似的加工运动、近似的加工方法和近似的刀具轮廓进行加工而产生的误差。上-页

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返回2.4加工质量2)机床主轴的回转运动误差。机床主轴是用来装夹工件或刀具并传递主要切削运动的重要零件。它是工件或刀具的位置基准和运动基准，它的误差直接影响着工件的加工精度。①主轴回转精度的概念。主轴回转精度是指主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线(实际回转轴线的对称中心)，在规定测量平面内的变动量。②主轴回转误差的基本形式。主轴回转轴线的误差运动，可以分解为纯径向跳动、纯轴向窜动和纯角度摆动3种基本形式，如图2-20(a)、(b)、(c)所示。上-页

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返回2.4加工质量③影响主轴回转精度的因素。主要因素有主轴的误差、轴承的误差、轴承的间隙、与轴承配合零件的误差，以及主轴系统的径向刚度不等和热变形等。④提高主轴回转精度的措施。提高主轴部件的制造和装配精度。首先是提高轴承的回转精度、并对滚动轴承进行预紧消隙；其次是提高箱体支承孔、主轴轴颈和与轴承相配合零件有关表面的加工精度，在主轴部件装配时可采用误差相互补偿或抵消的方法，减少轴承误差对主轴回转精度的影响。3)机床导轨导向误差。①机床导轨导向误差的概念。机床导轨导向误差是指机床导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向的符合程度。两者之间的偏差值称为机床导轨导向误差。上-页

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返回2.4加工质量②机床导轨导向误差对加工精度的影响。机床导轨导向误差主要表现为导轨在水平面内的直线度误差（图2-22所示）、导轨在垂直面内的直线度误差（图2-23所示）、导轨面间的平行度误差（图2-24所示）。③减小机床导轨导向误差的措施：机床设计与制造时，应从结构、材料、润滑、防护装置等方面采取措施提高导轨导向精度；机床安装时，应校正好水平和保证地基质量；机床使用时，要注意调整导轨中的配合间隙，同时保证良好的接触和润滑。4)机床传动链的传动误差。上-页

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返回2.4加工质量①传动链传动误差的概念。传动链传动误差是指内联系传动链中首、末两端传动元件之间相对运动的误差。它是螺纹、齿轮、涡轮以及其他按展成原理加工时，影响加工精度的主要因素。②减少传动链传动误差的措施。第一，减少传动件的个数，缩短传动链，减少误差来源。第二，提高传动件的制造精度和装配精度，特别是末端的传动元件。第三，消除结构上的传动间隙，如数控机床的进给传动系统常采用消除齿轮侧隙。第四，还可以采用自动测量和误差补偿的方法进行校正。上-页

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返回2.4加工质量5)工艺系统的其他几何误差①刀具误差。刀具误差对加工精度的影响，应根据刀具类型的不同进行具体分析。②夹具误差。夹具误差是由下列3方面原因引起的：第一，夹具的定位元件、刀具导向元件、对刀元件和夹具体等主要元件的制造误差。第二，夹具装配后，各主要元件之间以及夹具的定位元件工作面与夹具在机床上的定位面之间的尺寸误差和位置误差。第三，夹具在使用过程中有关工作表面的磨损。上-页

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返回2.4加工质量③工件装夹误差。工件的装夹有两种方法：一是采用夹具装夹工件，其误差包括工件的定位误差、夹紧误差及夹具在机床上的安装误差；二是将工件直接装夹在机床的工作台上，其误差的大小取决于工件定位基准的选择、安装中的测量误差及夹紧误差等。④测量误差。在加工过程中，需要用各种量具、量仪等进行检验测量，再根据测量结果对工件进行试切或调整机床。⑤调整误差。这里所指的调整误差是由于工艺系统没有调整到正确位置而产生的加工误差。(2)工艺系统的受力变形上-页

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返回2.4加工质量所谓工艺系统刚度，是指作用于工件加工表面法线方向上的切削分力R，与刀具在切削力作用下相对于工件在该方向上的位移的比值，即2)工艺系统受力变形对加工精度的影响。①切削力作用点位置变化引起的加工误差。②切削力变化引起的加工误差。③夹紧力和重力引起的加工误差。工件在装夹时，由于工件刚度较低或夹紧力着力点不当，会使工件产生相应的变形，造成加工误差。如图2-27所示上-页

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返回2.4加工质量④传动力和惯性力引起的加工误差。在切削加工中，由于传动力和惯性力经常不断改变方向，有时与切削分力同向，有时与切削分力反向，将工件时而推向刀具、时而远离刀具，这就造成工件加工时过切或欠切，产生几何形状误差。3)减小工艺系统受力变形的措施。①提高工艺系统刚度。②减小载荷及其变化。合理选择刀具几何参数（增大前角和主偏角）和切削用量（适当减少进给量和切深）、减小切削力，就可以减少受力变形；将毛坯进行分组，使一次调整中加工的毛坯余量比较均匀，就能减少切削力的变化，使复映误差减少。上-页

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返回2.4加工质量(3)工艺系统的热变形1)工艺系统的热源。引起工艺系统变形的热源可分为内部热源和外部热源两大类。内部热源主要指切削热和摩擦热，它们产生于工艺系统内部，其热量主要是以传导的形式传递的。外部热源主要是指工艺系统外部的、以对流传热为主要形式的环境温度（它与气温变化，通风、空气对流和周围环境等有关）和各种辐射热（包括由阳光、照明和暖气设备等发出的辐射热）。2)工艺系统的热变形对加工精度的影响。①机床热变形对加工精度的影响。②工件热变形对加工精度的影响。上-页

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返回2.4加工质量③刀具热变形对加工精度的影响。3)减少和控制工艺系统热变形对加工精度影响的措施。①减少发热和隔离热源。②均衡温度场。③控制环境温度。④冷却、通风、散热。⑤加速热平衡。(4)工件残余内应力引起变形1)内应力的概念。内应力也称残余应力，是指在没有外力作用下或去除外力后残存在工件内部的应力。上-页

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返回2.4加工质量2)内应力产生的原因。内应力是由于金属内部相邻组织发生了不均匀的体积变化而产生的。促成这种变化的因素，主要来自冷、热加工。①毛坯制造和热处理过程中产生的内应力。②冷校直产生的内应力。冷校直产生的内应力可以用图2-28来说明。③切削加工带来的内应力。切削过程中产生的力和热，也会使被加工工件的表面层产生内应力。3)减少或消除内应力的措施。①改善零件的结构，提高零件的刚性，使壁厚均匀，以减少内应力的产生。上-页

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返回2.4加工质量②采用适当的热处理工序。③合理安排工艺过程。2.4.4提高加工精度的工艺措施(1)直接消除和减少误差法这种方法是在生产中应用较广的一种基本方法，它是在查明影响加工精度的主要原始误差因素之后，设法对其直接进行消除或减少,如图2-29所示。(2)误差补偿或抵消法(3)误差分组法(4)误差转移法(5)就地加工法(6)误差平均法上-页

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返回2.4加工质量2.4.5加工表面质量的含义机械加工表面质量，是指零件在机械加工后表面层的微观几何形状误差和物理、化学及力学性能。产品的工作性能、可靠性、寿命在很大程度上取决于主要零件的表面质量。机械加工表面质量的含义有两方面的内容。(1)表面的几何特性如图2-31所示，加工表面的几何形状，总是以“峰”、“谷”形式交替出现，其偏差又有宏观、微观的差别。1)表面粗糙度。它是指加工表面的微观几何形状误差，如图2-31所示2)表面波度。它是介于宏观几何形状误差(L1/H1>1000)与微观表面粗糙度(L3/H3<50)之间的周期性几何形状误差，如图2-31所示上-页

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返回2.4加工质量3)表面纹理方向。4)伤痕。它是指在加工表面的一些个别位置上出现的缺陷。(2)表面层的物理、化学和力学性能1)表面层加工硬化（冷作硬化）。2)表面层金相组织变化及由此引起的表层金属强度、硬度、塑性及耐腐蚀性的变化。3)表面层产生残余应力或造成原有残余应力的变化。2.4.6加工表面质量对零件使用性能的影响(1)表面质量对零件耐磨性的影响零件的磨损可分为3个阶段，如图2-32所示。上-页

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返回2.4加工质量表面粗糙度对摩擦副的初期磨损影响很大，但并不是表面粗糙度参数值越小越耐磨。图2-33所示。表面纹理方向对耐磨性也有影响，这是因为它能影响金属表面的实际接触面积和润滑液的存留情况。(2)表面质量对零件疲劳强度的影响(3)表面质量对零件耐腐蚀性的影响零件的表面粗糙度在一定程度上影响零件的耐腐蚀性。零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。因此，减小零件表面粗糙度值，可以提高零件的耐腐蚀性能。上-页

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返回2.4加工质量(4)表面质量对零件配合性质及其他性能的影响相配零件间的配合关系是用过盈量或间隙值来表示的。在间隙配合中，如果零件的配合表面粗糙，则会使配合件很快磨损而增大配合间隙，改变配合性质，降低配合精度；在过盈配合中，如果零件的配合表面粗糙，则装配后配合表面的凸峰被挤平，配合件间的有效过盈量减小，降低配合件间连接强度，影响配合的可靠性。因此对有配合要求的表面，必须限定较小的表面粗糙度值。2.4.7影响加工表面粗糙度的因素及其改善措施(1)影响机械加工表面粗糙度的因素及改善措施1)几何因素和物理因素。上-页

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返回2.4加工质量①合理选择切削用量。②选择适当的刀具材料和几何参数。③改善材料的切削加工性能。④加注切削液。2)磨削加工中影响表面粗糙度的因素及改善措施。①砂轮。砂轮的粒度越细，单位面积上的磨粒数越多，使工件表面的刻痕越细密，所以粗糙度值越小。②工件材料。③磨削用量。(2)影响表面物理力学性能的工艺因素及改善措施上-页

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返回2.4加工质量1)表面残余应力。外部载荷去除后，工件表面层及其与基体材料的交界处仍残存的互相平衡的应力称为表面层残余应力。表面层残余应力的产生，有3种原因。①冷态塑性变形。②热态塑性变形。③金相组织变化。2)表面加工硬化。机械加工过程中，工件表面层金属受切削力的作用，产生强烈的塑性变形，使金属的晶格扭曲，晶粒被拉长、纤维化甚至破碎而引起的表面层的强度和硬度增加，塑性降低，物理性能（如密度、导电性、导热性等）也有所变化。这种现象称为加工硬化，又称作冷作硬化或强化。上-页

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返回2.4加工质量①切削力越大，塑性变形越大，硬化程度和硬化层深度也越大。②切削温度越高，则软化作用增大，使冷硬作用减小。如切削速度增大，会使切削温度升高，有利于软化；磨削时提高磨削速度和纵向进给速度，有时会使磨削区产生较大热量而使冷硬减弱。③被加工材料的硬度低、塑性好，则切削时塑性变形越大，冷硬现象就越严重。3)表面层金相组织变化与磨削烧伤。机械加工过程中，在加工区及其邻近的区域，温度会急剧升高，当温度超过工件材料金相组织变化的临界点时，就会发生金相组织变化。上-页

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返回2.4加工质量(3)机械加工中的振动1)减少强迫振动的措施：如减少激振力；避免激振力的频率与系统的固有频率接近，以防止共振；采取隔振措施；采用消振措施等。2)减少自激振动的措施：如合理选用切削用量；合理选择刀具的几何参数；提高工艺系统的抗振性等。上-页

返回2.5常用零件质量检验方法2.5.1常用零件质量检验方法1．常见尺寸精度的检测方法(1)用金属直尺进行测量金属直尺可直接测量工件尺寸。常用的金属直尺刻有米制尺寸，如图2-34所示。(2)用游标卡尺进行测量游标卡尺在工厂中广泛使用，它可以直接测量出工件的内径、外径、长度、深度和高度等。1)游标卡尺的构造。游标卡尺的构造如图2-36所示。2)原理和使用。以准确度为0.1mm的游标卡尺为例，主尺的最小分度是1mm，游标尺上有10小格的等分刻度，它们的总长等于9mm，因此游标尺的每一分度比主尺的最小分度是0.1mm，所以当左右测脚合在一起。下-页

返回2.5常用零件质量检验方法(3)用千分尺进行测量1)千分尺的结构外径千分尺的结构形状如图2-40所示。在尺架1左端装有固定砧座2，右端有固定套筒6，固定套筒内有螺距为0.5mm的内螺纹，它与量杆4的外螺纹相配合。在固定套筒外圆柱面上有轴向间距为0.5mm的刻线，它就是主尺。2)千分尺的读数原理及读数方法由于固定套筒沿轴向刻度每小格为0.5mm，活动套筒圆周上分为50小格，量杆的螺距为0.5mm，所以活动套筒每转一周时必带动量杆移动0.5mm。上-页

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返回2.5常用零件质量检验方法读数可按下述步骤：①先读出距活动套筒边线最近的固定套筒的轴向刻度数（应为0.5mm的整数倍）。②再读出与固定套筒基准线重合的活动套筒上的圆周刻度数（转过的格数）并乘以0.01mm。③将上述两部分尺寸加起为总尺寸。如图2-41所示。是千分尺所测得的尺寸及读数。3)千分尺的测量方法①测量前应检验“0”位，并予以校正。②工件应准确地放置在千分尺砧座和量杆之间，不能偏斜。③测量时应握住尺架，先旋转活动套筒作大的调整，当量杆上-页

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返回2.5常用零件质量检验方法即将接触工件时，再旋转棘轮作微调。至发出打滑声再转1～2圈为止，如图2-42(b)所示。④测量精密零件时，为避免千分尺受热变形，影响测量精度，可将千分尺装在固定架上测量，如图2-42(d)所示。⑤在车床上测量大直径工件时，千分尺两个测量头应在水平位置上，并要垂直于工件轴线。测量时，左手握住尺架，右手调整套筒和棘轮，靠千分尺的自重在工件直径方向找出最大尺寸，如图2-42(e)所示。⑥可在测量后直接读数，或转动制动环，锁紧后与工件分开后再读数。(4)用卡规进行测量卡规的形状如图2-43所示。上-页

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返回2.5常用零件质量检验方法用卡规检验工件时，如果过端能通过，止端不能通过，说明该工件的尺寸在允许的公差范围内，为合格工件。否则就是不合格的工件。为了使用方便，有些卡规将过端、止端做在卡规的一个方向。如图2-43(b)所示。(5)用塞规进行测量孔用塞规是没有刻度尺寸的专用量具，是光滑极限量规中的一种，用于检验光滑孔直径尺寸，如图2-44所示。(6)用内卡钳进行测量内卡钳的规格有100mm、200mm、600mm等多种。测量时，先将其掰开与零件尺寸近似，然后敲卡钳的内外侧，调整卡脚宽度。上-页

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返回2.5常用零件质量检验方法2．常见形状精度的检测方法(1)直线度的检测方法1)刀口形直尺测隙法。用刀口形直尺与被检测表面接触，如图2-46(a)所示2)塞尺测隙法。被测表面的直线度误差较大时，可使用塞尺进行检测，如图2-48所示。(2)平面度的检测方法1)调平比较检测法。将被检测工件用3个小千斤顶或可调节螺柱支承在基准平板上，如图2-49所示。2)水平仪检测法。图2-50(a)所示是框式水平仪。上-页

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返回2.5常用零件质量检验方法3)接触点检测法。(3)圆度及圆柱度的检测方法使用内径百分表测量是属于比较测量法。测量时，必须摆动内径百分表，如图2-52所示。所得的最小尺寸是孔的实际尺寸。内径百分表也可以测量孔的圆度。3．常见位置精度的检测方法(1)平行度与垂直度的检测方法平行度检测通常用游标卡尺或外径千分尺测量，根据平面的大小、形状，测量时应合理确定测量点的数目和分布位置。(2)倾斜度的检测方法检验斜面与基准面的倾斜度时，通常使用游标万能角度尺进行测量。如图2-54所示。上-页

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返回2.5常用零件质量检验方法(3)其他常见位置精度的检测方法其他常见位置精度通常使用百分表来测量。常用的百分表有钟面式和杠杆式两种。其中新式的钟面式百分表用数字计数器计数和读数，称为数显百分表，如图2-55所示。4．表面粗糙度的检测方法表面粗糙度通常是与样板目测比照进行检验的。由于加工材料及切削纹路的不同，因此，在比照时应选择与加工材料及表面切削纹路一致的，且粗糙度值符合图样要求的表面粗糙度样板。2.5.2新技术在质量检验中的应用上-页

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返回2.5常用零件质量检验方法1．三坐标测量机的分类与构成三坐标测量机按其工作方式可分为点位测量方式和连续扫描测量方式。它们各有特点其相应的适用范围如下：1)悬臂式的特点是结构紧凑、工作面开阔、装卸工件方便、便于测量，但悬臂易于变形，且变形量随测量轴y轴的位置变化而变化，因此y轴测量范围受限。2)桥式测量机结构刚性好，x，y，z方向的行程大，一般为大型机。3)龙门式的特点是龙门架刚度大，结构稳定性好，精度较高。4)立柱式适合于大型工件的测量。5)坐标镗床式的结构与镗床基本相同。上-页

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返回2.5常用零件质量检验方法三坐标测量机的规格品种很多，但基本组成大致一样，主要由测量机主体、测量系统、控制系统和数据处理系统组成。(1)三坐标测量机的主体(2)三坐标测量机的测量系统三坐标测量机的测量系统包括测头和标准器。三坐标测量机的测头用来实现对工件的测量，是直接影响测量机测量精度、操作的自动化程度和检测效率的重要部件。2．三坐标测量机的测量方法(1)直接测量方法（即手动测量）(2)程序测量方法上-页

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返回2.5常用零件质量检验方法零件测量程序的结构一般包括以下内容。1)程序初始化。2)测头管理和零件管理。3)测量的循环。①定位，使测头在进入下一采样点前，先进入定位点（使测头接近采样点时可避免碰撞工件的位置）；②采样处理，包括预备指令和操作指令，如浏孔指令前先给出采样点数、孔的轴线理论坐标及直径等参数的指令；③测量值的处理；④关闭文件结束整个测量过程。(3)自学习测量方法自学习测量过程中，系统可以以两种方式进行自学习：对于系统不需要对其进行任何计算的指令，如测头定义、参考坐标系的选择等指令，系统采用直接记录方式。许可记录方式上-页

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返回2.5常用零件质量检验方法用于测量计算的有关指令，只有在操作者确认无误时才记录，如测头校正、零件校正等指令。当测量循环完成或在执行程序的过程中发现操作错误时，可中断零件程序的生成，进入编辑修改状态，然后再从断点启动。3．三坐标测量机的应用(1)多种几何量的测量1)触头的定义和校验。在测量过程中，当触头接触零件时，计算机将存入测头中心坐标，而不是零件接触点的实际坐标，因而触头的定义包括触头半径和测杆的长度造成的中心偏置，以及多触头测量时各个触头定义代码。2)零件的找正。上-页

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返回2.5常用零件质量检验方法零件找正的主要步骤有：①根据采用的三维找正或二维找正方法，确定初始参考坐标系；②运行找正程序；③选定第一坐标轴；④调用相应子程序进行测量并存储结果；⑤选第二坐标轴；⑥调用相应子程序进行测量并存储结果。对于三维找正中的第三轴，系统自动根据右手坐标准则确定。(2)实物程序编制对于在数控机床上加工的形状复杂的零件，当其形状难于建立数学模型使程序编制困难时，常常可以借助于测量机。(3)轻型加工生产型三坐标测量机除用于零件的测量外，还可用于划线、打冲眼、钻孔、微量铣削及末道工序精加工等轻型加工，在模具制造中可用于模具的安装、装配。上-页

返回2.6机械加工工艺规程的制定2.6.1工艺规程的概念、制定的作用原则、主要依据和步骤1．机械加工工艺规程的概念规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程。其中，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。2．机械加工工艺规程的作用1)工艺规程是指导生产的主要技术文件。2)工艺规程是生产、组织和管理工作的基本依据。3)工艺规程是生产准备和技术准备的基本依据。下-页

返回2.6机械加工工艺规程的制定3．制定机械加工工艺规程的原则制定工艺规程的基本要求是在保证产品质量的前提下，尽量提高生产效率和降低生产成本，使经济效益最大化。另外，还应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外的先进工艺技术和经验，并保证工人具有良好而安全的劳动条件。4．制定机械加工工艺规程的主要依据1)产品的全套装配图和零件图。2)产品的技术设计说明书。3)产品的验收质量标准。4)产品的生产纲领及生产类型。5)工厂的生产条件。6)国内外同类产品的有关工艺资料。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定5．制定机械加工工艺规程的步骤1)收集和熟悉制定工艺规程的有关资料图纸，进行零件的结构工艺性分析。2)确定毛坯的类型及制造方法。3)选择定位基准。4)拟定工艺路线。5)确定各工序的工序余量、工序尺寸及其公差。6)确定各工序的设备，刀、夹、量具和辅助工具。7)确定各工序的切削用量及时间定额。8)确定主要工序的技术要求及检验方法。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定9)进行技术经济分析，选择最佳方案。10)填写工艺文件。2.6.2数控加工工艺文件的格式(1)机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡片描述整个零件加工所经过的工艺路线(包括毛坯、机械加工和热处理等)。其格式见表2-8。(2)数控加工工序卡数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，只是所附的工艺草图应注明工件坐标系的位置、对刀点，要进行编程的简要说明，如所用机床型号、程序介质、程序编号、刀具补偿方式以及切削参数（即主轴转速、进给速度、最大上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定切削深度等）的确定。如表2-9所示。工序卡片中工序简图的要求如图2-59所示。1)简图可按比例缩小，用尽量少的投影视图表达。2)被加工表面用粗实线（或红线）表示，其余均用细实线。3)应标明本工序的工序尺寸、公差及粗糙度要求。4)定位、夹紧表面应以规定的符号标明。(3)数控刀具卡片它是组装刀具和调整刀具的依据，如表2-10所示。(4)数控加工走刀路线图上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定为简化走刀路线图，一般可采用统一约定的符号来表示。不同的机床可以采用不同的图例与格式，如表2-11所示。(5)装夹图和零件设定卡它应表示出数控加工原点定位方法和夹紧方法，并应注明加工原点设置位置和坐标方向，使用的夹具名称和编号等，见表2-12。(6)数控编程任务书它阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求和工序说明，以及数控加工前应保证的加工余量。2.6.3零件图分析上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定1．分析零件图样1)通过图样了解零件的形状、结构并检查图样的完整性。2)分析图样上规定的尺寸及其公差、表面粗糙度、形状和位置公差等技术要求，并审查其合理性，必要时应参阅部、组件装配图或总装图。3)分析零件材料及热处理。其目的，一是审查零件材料及热处理选用是否合适，了解零件材料加工的难易程度；二是初步考虑热处理工序的安排。4)找出主要加工表面和某些特殊的工艺要求，分析其可行性，以确保其最终能顺利实现加工。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定2．零件的结构工艺性分析(1)结构工艺性的概念零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性，它是评价零件结构设计优劣的主要技术经济指标之一。(2)零件结构工艺性1)零件的结构尺寸（如轴径、孔径、齿轮模数、螺纹、键槽和过渡圆角半径等）应标准化，以便采用标准刀具和通用量具，降低生产成本。2)零件结构形状应尽量简单且布局合理，各加工表面应尽可能地分布在同一轴线或同一平面上；否则，各加工表面最好上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定相互平行或垂直，使加工和测量方便。3)尽量减少加工表面（特别是精度高的表面）的数量和面积，合理地规定零件的精度和表面粗糙度，以利于减少切削加工工作量。4)零件应便于安装，定位准确，夹紧可靠；有相互位置要求的表面，最好能在一次安装中加工。5)零件应具有足够的刚度，能承受夹紧力和切削力，以便于提高切削用量，采用高速切削。2.6.4零件毛坯的确定1．毛坯的种类(1)铸件上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定(2)锻件(3)型材(4)焊接件2．毛坯的选择在选择零件毛坯时，主要考虑以下因素。(1)零件的材料及其力学性能(2)零件的结构形状及外形尺寸(3)生产纲领(4)生产条件(5)积极推广应用新工艺、新技术和新材料上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定3．零件毛坯综合图的绘制方法零件毛坯综合图上技术条件一般包括下列内容。1)合金牌号。2)铸造方法。3)铸造的精度等级。4)未注明的铸造斜度及圆角半径。5)铸件的检验等级。6)铸件综合技术条件。7)铸件交货状态。如允许浇冒口残根大小等。8)铸件是否进行气压或液压试验。9)热处理硬度。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定2.6.5工件定位基准的选择1．基准及其分类基准是零件上用来确定其他点、线、面的位置所依据的点、线、面。(1)设计基准它是在零件设计图纸上用来确定其他点、线、面的位置的基准。(2)工艺基准1)工序基准。它是在工序图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。所注的被加工表面位置尺寸称为工序尺寸，如图2-63所示。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定2)定位基准。它是在加工中用于工件定位的基准。时，以C面和D面为工件的定位基准3)测量基准。它是在测量工件的形状、位置和尺寸误差时采用的基准。4)装配基准。它是在机器装配时，用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。如图2-66所示是齿轮和轴的装配示例。2．定位基准的选择(1)粗基准的选择1)为了保证加工面和不加工面之间的相互位置要求，一般选择不加工面为粗基准，如图2-68所示。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定2)粗基准的选择应考虑合理分配各加工表面的加工余量。3)粗基准应避免重复使用。4)作为粗基准的表面，应平整光洁，要避开铸造浇冒口、分型面、锻造飞边等表面缺陷，以保证工件定位可靠，夹紧方便。(2)精基准的选择1)基准重合原则。采用设计基准作为定位基准称为基准重合。如图2-72(a)所示。2)基准统一原则。在零件加工的整个工艺过程或者相关的某几道工序中，选用同一个（或一组）定位基准进行定位，称为基准统一原则。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定3)自为基准原则。对于某些精度要求很高的表面，在精加工或光整加工工序中要求加工余量小而均匀时，可以选择加工表面本身作为定位基准进行加工，这就是自为基准原则。如图2-74所示。4)互为基准原则。为了使加工面间有较高的位置精度，可采用互为定位基准、反复加工的原则。5)便于装夹原则。所选择的精基准应保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方便。(3)辅助基准的应用。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定(3)辅助基准的应用。工件定位时，为了保证加工表面的位置精度，多优先选择设计基准或装配基准为定位基准，这些基准一般均为零件上的重要工作表面。但有些零件的加工，为了安装方便或易于实现基准统一，人为地制造一种定位基准，如图2-76所示。2.6.6工艺路线的拟定1．表面加工方法的选择(1)加工经济精度1)同一种加工方法，加工精度越高，生产成本越高；反之，加工精度降低，则生产成本下降。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定2)同一种加工方法，加工精度有一定极限，超过极限点，即使再增加生产成本，加工精度也提高极少。3)同样，生产成本也有一定极限，超过极限B点，即使再降低加工精度，生产成本也降低极少。4)曲线中的AB段，加工精度和加工成本是互相适应的，属于加工经济精度的范围。5)随着科技的不断发展，新技术、新工艺、新材料的不断推广和应用，加工精度不断提高，生产成本不断降低。(2)选择加工方法时需考虑的主要因素1)工件的加工精度、表面粗糙度和其他技术要求。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定2)工件材料的性质。3)工件的形状和尺寸。4)结合生产类型考虑生产效率和经济性。5)根据现有生产条件因地制宜。2．加工阶段的划分(1)加工阶段的划分1)粗加工阶段。2)半精加工阶段。3)精加工阶段。4)光整加工阶段。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定(2)划分加工阶段的原因1)保证加工质量。2)合理使用机床设备。3)及时发现毛坯缺陷。4)便于安排热处理工序。3．加工顺序的安排工件各表面的加工顺序，除依据加工阶段的划分外还应分别考虑以下因素。(1)机械加工工序的安排1)先基面后其他表面。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定2)先粗后精。根据零件加工阶段划分的原则和依据，先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工或光整加工。3)先主后次。先考虑和安排主要表面的加工，再将次要表面的加工适当穿插在其前后。4)先面后孔。对于箱体、支架和连杆等工件应先加工平面后加工孔。(2)热处理工序的安排热处理的目的是提高材料的力学性能、消除毛坯制造及加工过程中的内应力、改善材料的切削加工性能。1)预备热处理。一般安排在机械加工粗加工前后，主要目的上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定是改善零件的切削加工性能，消除毛坯制造和粗加工切削产生的内应力，并为最终热处理做好金相组织准备。常用的预备热处理有退火、正火、时效和调质等。2)最终热处理。最终热处理的主要目的是提高零件的硬度和耐磨性，一般包括淬火、回火及表面热处理（表面淬火、渗碳淬火、氮化处理、碳氮共渗）等，它应安排在精加工前后。(3)辅助工序的安排1)粗加工阶段结束后。2)关键工序前后。3)转换车间的前后，特别是热处理工序前后。4)零件全部加工结束之后。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定(4)数控加工工序与普通加工工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其他普通加工工序，如衔接得不好就容易产生问题。4．工序的集中与分散(l)工序分散工序分散是指整个工艺过程安排的工序数较多，而每道工序的加工内容较少。其特点是：1)设备和工艺装备比较简单，调整方便，生产适应性好，便于产品的变换。2)有利于选择最合理的切削用量。3)设备数量多，操作工人多，生产面积大。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定(2)工序集中工序集中则正好相反，即整个工艺过程集中在几个工序中，每道工序的加工内容较多。其特点是：1)工件安装次数减少，不仅可以缩短辅助时间，而且易于保证加工表面之间的相互位置精度。2)设备数量减少，并相应地减少了操作工人人数和生产面积，缩短了工艺流程，简化了生产计划工作和生产组织工作。3)有利于采用高效的专用设备和工艺装备，提高生产效率。(3)工序集中与分散的应用上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定工序集中与分散各有其特点，应根据生产纲领、零件结构特点及技术要求条件和产品的发展情况等因素来综合分析。5．设备与工艺装备的选择(1)设备的选择设备的选择一般应考虑下列问题。1)机床的精度与工序要求的精度相适应。2)机床的规格与工件的外形尺寸、本工序的切削用量相适应。3)机床的生产效率与被加工零件或产品的生产类型相适应。4)选择的设备应尽可能地与工厂现有的条件相适应。(2)工艺装备的选择上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定1)夹具的选择。单件小批生产应尽量选用通用夹具，有条件的可采用组合夹具或可调夹具。成批生产时可采用专用夹具，但应力求结构简单。大批量生产应采用液压或气动夹具、多工位夹具等，保证装卸零件方便、可靠、迅速，以提高生产效率。2)刀具的选择。刀具的选择主要取决于各工序所采用的加工方法、加工表面尺寸、工件材料、加工精度和表面粗糙度要求、生产效率和经济性等因素。3)量具的选择。量具主要根据生产类型和工件的加工精度来选取。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定6．切削用量与工时定额的确定(1)切削用量切削用量包括主轴转速、进给速度和背吃刀量（切削深度）。(2)时间定额时间定额是在一定的生产条件下制定出来的完成单件产品（如一个零件）或某项工作（如一个工序）所消耗的时间。1)基本时间Ti。基本时间是直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。2)辅助时间Tj。辅助时间是工人在完成工序加工时所必须进行的各种辅助动作的时间。上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定3)服务时间Tfw。服务时间是为使加工正常进行，工人照管工作地（如更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）及保持正常工作状态所消耗的时间。4)休息与自然需要时间Tzx。休息时间是工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。一般按工序时间的百分数来计算。5)准备与终结时间Tzz（简称准终时间）。准备与终结时间是工人为了生产一批产品或零部件，进行准备和结束工作所消耗的时间。(3)提高机械加工生产率的工艺途径上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定1)缩短时间定额。①缩短基本时间。一是提高切削用量，增大切削速度、进给量和背吃刀量，它是广泛采用的提高劳动生产率的有效措施。②缩短辅助时间。③减少服务时间。缩减工作地点服务时间主要是要缩减调整和更换刀具的时间，提高刀具或砂轮的耐用度。④缩短准终时间。在批量生产时，应设法缩减安装工具，调整机床的时间，同时应尽量扩大零件的批量，使分摊到每个零件上的准备终结时间减少。2)采用先进工艺方法。采用先进工艺可以大大提高劳动生产率，具体有以下几个方面：上-页

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返回2.6机械加工工艺规程的制定①在毛坯制造中采用先进的方法。②采用少、无切削新工艺。③应用特种加工新工艺。④改进传统加工方法。3)提高机械加工自动化程度。加工过程自动化是提高劳动生产率的最理想手段，要针对不同的生产类型，采取相应的自动化程度。上-页

返回2.7工序尺寸和公差的确定2.7.1基准重合时，工序尺寸和公差的计算1)先确定毛坯总余量和各加工工序的工序余量。2)确定各工序的尺寸公差和表面粗糙度值，根据各工序加工方法，查表求所能达到的经济精度和表面粗糙度值，并查表转换成尺寸公差，如表2-15～表2-18所示。3)计算各工序的基本尺寸。根据查表得到的各工序的加工余量，由该表面的设计尺寸开始，即由最后一道工序开始逐一向前推算各工序的基本尺寸，直到毛坯的基本尺寸。4)标注各工序的尺寸公差和表面粗糙度值。下-页

返回2.7工序尺寸和公差的确定2.7.2基准不重合时，工序尺寸和公差的计算1．工艺尺寸链(1)工艺尺寸链的概念和特征在零件加工过程中，由一系列相互联系的工艺尺寸按一定顺序首尾相连形成的封闭尺寸系统称为工艺尺寸链。通过以上分析可以知道，工艺尺寸链的主要特征是封闭性和关联性。1)封闭性。尺寸链中各个尺寸的排列呈封闭形式，不封闭就不成为尺寸链。2)关联性。任何一