《机械制造工艺学（第三版）》课件 第3、4章 机械加工质量与控制、机械加工工艺规程

§3-3加工误差的统计分析31§3-1机械加工精度

2§3-2典型表面常见的加工误差与改进措施§3-4保证加工精度的方法4§3-5表面质量的控制5§3-1机械加工精度一、机械加工精度1.机械加工精度的概念机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（如尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程度。实际几何参数通常指零件加工后通过测量得到的几何参数。所谓理想几何参数就是当公差值t趋近于0时的几何参数。对尺寸而言就是零件尺寸的公差带中心;对表面形状而言,就是绝对正确的圆、圆柱面、平面和锥面等;对表面位置而言,就是绝对的平行、垂直、同轴和一定的角度等。2.机械加工精度的内容（1）尺寸精度：所谓尺寸精度是指加工后零件的直径、长度和表面间距离等尺寸的实际值与理想值的符合（接近）程度。（2）形状精度：形状精度指加工后零件的实际几何形状与理想形状的符合（接近）程度。国家标准中规定，用直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度作为评定形状精度的项目。（3）位置精度：位置精度指加工后零件几何图形的实际位置与理想位置的符合（接近）程度。用平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动作为评定位置精度的项目。（4）尺寸精度、形状精度和位置精度的关系图3-1所示光轴的圆柱度公差0.02mm小于全跳动公差0.025mm，全跳动公差又小于外圆尺寸公差0.046mm。通常在设计机器零件及规定零件加工精度时，应注意将同一表面要素的形状误差控制在位置公差内，位置误差又应小于尺寸公差。二、保证加工精度的方法（1）试切法：先试切出很小一部分加工表面，测量尺寸后再试切，再测量，如此重复数次，达到要求的尺寸后，便可切削整个待加工表面1.保证尺寸精度的方法（2）调整法：利用机床上的定程装置、对刀装置或预先调整好的刀架，使刀具相对于机床或夹具达到一定的位置精度，然后加工一批工件（3）定尺寸刀具法：使用具有一定尺寸精度的刀具（如钻头、铰刀等）来保证工件被加工部位（如孔）的尺寸精度（4）自动控制法：测量装置、调整装置和控制系统等组成的自动化加工系统，在加工过程中能自动测量、补偿调整，当工件达到尺寸要求时能自动停止退回。（5）数字控制法：数字控制法是将计算机数字控制技术应用到机械加工中的方法。（1）轨迹法：利用切削运动中刀尖的运动轨迹形成被加工表面的形状。2.保证形状精度的方法（2）成形法：利用成形刀具切削刃的几何形状切削出工件的形状，这种方法所能达到的精度主要取决于成形刀具切削刃的形状精度与刀具的安装精度。（3）展成法：展成法是利用刀具与工件的展成切削运动、切削刃在被加工表面上的包络面来形成成形表面的方法，如用滚刀切削加工齿轮等。（1）一次安装获得法：该方法把零件上有相互位置要求的相关表面安排在工件的一次装夹中进行加工，从而保证其位置精度。3.保证位置精度的方法（2）多次安装获得法：该方法人为地将工件的加工过程分几次装夹来完成，每次装夹有位置精度要求的表面可采用适当的装夹方法（如找正法或利用夹具装夹）实现，随着装夹加工的次数不断增多，加工表面与定位基准之间的位置精度也不断提高，最终保证工件的位置精度。三、生产实例分析现已加工出四个图3-1所示的光轴零件，其直径尺寸分别为60.030mm、60.060mm、60.080mm、60.010mm。试分析上述零件是否合格，并判别出加工精度最高的零件。图3-1所示光轴外圆尺寸的设计精度、理想尺寸与四个零件的实际尺寸之间的关系如图3-2所示。显然，零件1和零件2的实际尺寸均在设计精度范围内，为合格零件。但从加工精度的角度来评价，零件1的实际尺寸比零件2的实际尺寸更接近理想尺寸。因此，零件1的加工精度比零件2的加工精度更高。零件3和零件4的实际尺寸均超出零件设计精度范围，为不合格零件，而不合格零件通常用加工误差来分析。加工误差是指加工后零件的实际几何参数（如尺寸、形状和表面的相互位置）与理想几何参数的偏离程度。§3-2典型表面常见的加工误差与改进措施一、加工误差“加工精度”和“加工误差”是从不同角度来评定零件加工后的几何参数准确程度。加工精度的高与低是用加工误差的大小来判定的，加工误差越大，加工精度越低；加工误差越小，加工精度越高。二、造成加工误差的因素零件的加工精度（如尺寸精度、形状精度和位置精度）主要取决于工件与刀具在切削过程中相互位置的准确程度。三、误差敏感方向通常将原始误差对加工精度影响最大的方向称为误差敏感方向，一般为通过切削刃的已加工表面的法线方向。在卧式车床上车削轴类零件外圆表面时，通过切削刃外圆表面的法线方向（图3-3中的

Fp

方向）为误差敏感方向当用车刀车削轴类零件端面时，垂直于端面的法线方向为误差敏感方向，如图3-4所示；在刨床上刨削平面时，垂直于已加工表面方向（图3-5中的垂直方向）为误差敏感方向。四、典型表面常见的加工误差及其控制

1.外圆表面常见的加工误差及其控制（1）腰鼓形圆柱度误差1）基本形式。两端小中间大，如图3-7所示。2）形成原因。造成工件弯曲的主要因素有三点：一是背向力Fp将工件顶弯，如图3-8所示；二是轴向切削力压迫工件，造成压杆不稳定弯曲；三是由切削热引起工件的热伸长，当尾座使用刚性顶尖时便会约束工件的伸长，使工件受干涉而弯曲。工件因弹性变形而出现弯曲“让刀”现象，在工件的全长上切削时，背吃刀量由大到小，再由小到大，如图3-9所示3）改进措施。腰鼓形圆柱度误差的改进措施有以下几种。①增加工件的刚度。②增大主偏角。③避免出现工件轴向约束。④采用反向进给。变轴向压力为轴向拉力，如图3-10所示。（2）马鞍形圆柱度误差1）基本形式。两头大中间小，如图3-11所示。2）形成原因。①加工细长轴时形成的马鞍形圆柱度误差。②加工粗短轴时形成的马鞍形圆柱度误差。③机床误差引起的马鞍形圆柱度误差。3）改进措施。①对于细长轴加工时形成的马鞍形圆柱度误差，可以采用与腰鼓形加工误差改进措施相同的方法。②对于粗短轴加工时形成的马鞍形圆柱度误差，可以通过改进刀具几何参数、减小背吃刀量来减小径向切削力，或在增强机床刚度等方面采取措施。③对于机床误差形成的马鞍形圆柱度误差，应加强机床导轨的维护与保养，以减少导轨磨损，延长导轨的使用寿命；应对机床定期检修，以保证机床的精度。

（3）锥形圆柱度误差1）基本形式。一端大一端小，如图3-13所示。2）形成原因。①车床导轨与主轴回转轴线在水平面内存在平行度误差，加工出来的轴就会产生锥度误差。②车床尾座中心线与主轴回转轴线不在同一直线上。如果车床尾座中心线向远离刀具一侧偏移，则加工出来的轴就产生如图3-13所示的锥形圆柱度误差；如果车床尾座中心线向靠近刀具一侧偏移，则加工出来的轴的大小头与图3-13所示的误差方向相反。

③主轴纯角度摆动。主轴纯角度摆动是指主轴实际回转轴线与平均回转轴线成一定的倾斜角度，但其交点位置固定不变的运动，如图3-14所示。3）改进措施。锥形圆柱度误差的改进措施有以下几种。①定期检修机床，保证车床导轨与主轴回转轴线在水平面内的平行度符合要求。②在使用车床前，应检查尾座中心线与主轴回转轴线是否在同一直线上。③调整主轴轴承间隙，消除主轴纯角度摆动。（4）毛坯误差复映1）基本形式。工件已加工表面的误差与毛坯形状误差相似。2）形成原因。加工误差由毛坯形状误差造成的切削力大小变化所引起。3）改进措施。改进工艺措施，增加进给次数，采用误差分组法加工。（5）直线度误差1）基本形式。轴的回转中心线不成一条直线，如图3-15所示的弯曲变形是最常见的一种直线度误差。2）形成原因。形成直线度误差的原因有以下两个方面。①工件在加工过程中，需要切除大量金属，因而会产生较大的切削力和大量切削热，同时也需要较大的夹紧力，在上述因素的共同作用下，将引起工件弯曲变形。②经过粗加工、半精加工后，工件的外形发生了很大的变化，零件的内应力重新分布，导致工件发生弯曲变形。3）改进措施。直线度误差的改进措施有以下几种。①划分加工阶段，使零件的变形发生在粗加工、半精加工阶段，以便在精加工阶段得以修正。②在加工工艺过程中安排退火、时效处理等热处理工艺，消除内应力，减少工件的弯曲变形。③改进刀具几何形状，适当增大主偏角，采用硬质合金刀具，减小径向切削分力，控制工件的弯曲变形。（6）同轴度误差1）基本形式。两被测轴的轴线不在同一直线上，如图3-16所示。2）形成原因。①选择工艺方法不当。②加工时选择的基准不一致。③机床精度低也是造成同轴度误差的原因之一。3）改进措施。同轴度误差的改进措施有以下几种。①加工时采用两中心孔作为统一的定位基准，并在精加工之前修正中心孔，提高定位基准的定位精度，可以有效提高两轴轴线的同轴度。②保证机床精度能够满足零件的加工精度要求。（1）圆度误差2）形成原因。内孔的加工误差常发生在使用镗床加工零件孔的情况下，在镗床上加工孔时造成圆度误差的原因有以下两种。①主轴纯径向圆跳动造成的椭圆状圆度误差。主轴纯径向圆跳动指主轴实际回转轴线相对于主轴平均回转轴线在空间做平行移动，如图3-18所示。2.内孔常见的加工误差及其控制1）基本形式。在横截面上孔的形状变成椭圆或产生其他形式的圆度误差，如图3-17所示。3）改进措施。圆度误差的改进措施有以下几种。①提高主轴回转运动精度。②设法使回转精度不依赖于机床主轴。②主轴纯角度摆动造成的椭圆状圆度误差。主轴的纯角度摆动误差对工件的形状精度影响很大，镗孔时孔将呈椭圆形，如图3-19所示。1）基本形式。在全长上呈锥度或其他形式的圆柱度误差，如图3-20所示。（2）圆柱度误差2）形成原因。当在内圆磨床以横向切入法磨孔时，由于内圆磨头呈悬臂状态，其主轴受力后因刚度不足产生弯曲变形，工件孔会出现带锥度的圆柱度误差，如图3-21所示。3）改进措施。圆柱度误差的改进措施有以下几种。①在满足工艺要求的情况下尽量减小刀具的悬臂长度，提高刀架刚度。②适当减小背吃刀量，减小变形敏感方向的切削分力。③采用纵磨法加工。（3）垂直度误差1）基本形式。端面与孔的轴线不垂直，如图3-22所示。2）形成原因。机床主轴的纯轴向窜动如图3-23所示。在加工端面时，由于主轴每转一周就要沿轴向窜动一次，因此车出的端面与孔轴线不垂直。①对采用滚动轴承支承的主轴，需对滚动轴承进行预紧，可以消除主轴的轴向间隙，并产生微量过盈，提高轴承的接触刚度，从而提高主轴的回转精度。②对采用滑动轴承支承的主轴，则需调整主轴端的调整螺母，消除轴向间隙。（1）平面度误差基本形式3.平面常见的加工误差及其控制平面度误差如图3-24所示。（2）平面度误差形成原因1）导轨在垂直面内的直线度误差（图3-25）。2）工件不均匀受热。3）内应力引起的工件弯曲变形。4）装夹不当引起的工件变形。（3）平面度误差改进措施1）平时注意维护机床导轨，减少磨损。2）在磨削工件时，使用切削液冷却。3）划分加工阶段，并在粗加工、半精加工后松开工件，安排适当的时效处理；磨削薄板工件时，在工件与电磁工作台之间垫一块薄橡胶垫，即可将工件磨平，如图3-27所示。（1）齿形误差1）基本形式。齿形与渐开线不相符。标准渐开线齿轮的齿形应该是渐开线。4.齿轮常见的加工误差及其控制标准渐开线齿轮的每一个齿都是由两条对称的渐开线组成的，如图3-29所示。由于有原始误差的存在，加工后实际齿形并非渐开线，而是由若干短线组成的折线，如图3-30所示。2）形成原因。形成齿形误差的原因有以下三个方面。①当采用成形法加工时，成形刀具的制造误差引起齿形误差。②加工原理误差。当采用展成法加工时，齿廓是由滚刀做展成切削运动而加工出来的，齿廓的展成原理如图3-31所示。③滚刀的制造误差和机床的精度低。3）改进措施。①提高成形刀具的制造精度。②根据不同精度等级的齿轮，选择不同精度的展成法加工刀具。③根据不同精度等级的齿轮，选择不同的加工方案。（2）齿距误差1）基本形式。各齿距不相等。3）改进措施。齿距误差的改进措施有以下几种。①采用成形铣刀加工齿轮时，应提高分度头的制造精度，准确操作分度头，提高齿轮的分度精度。②采用展成法加工齿轮时，注意保持机床的传动精度。③提高齿坯的定位精度。2）形成原因。①采用成形铣刀加工齿轮。②采用展成法加工齿轮。§3-3加工误差的统计分析零件在加工过程中会发生不同形式的变形，细长轴受力后产生变形，如图3-35所示，磨床床身导轨加载后产生变形，如图3-36所示，薄壁套筒（图3-37）在加工时也会产生变形；箱体类零件孔系（图3-38）的同轴度要求高，一般的车削加工无法保证同轴度。由于细长轴的刚度低，当受到背向力Fp的作用后细长轴容易产生弯曲变形，该因素成了加工过程中造成加工误差的主要原因。针对这一因素，在加工过程中采用跟刀架直接提高工件的刚度（图3-39），可以减小加工误差，有效地保证和提高零件的加工精度。一、直接减小误差法

1.对于精密零件的加工，机床的几何精度、刚度和加工过程中的热变形影响更为突出，应设法在这些方面采取措施。2.低刚度零件的加工误差主要来自受力变形。这种变形一方面是外力作用，另一方面是本身工艺系统刚度低，应从减小工件变形敏感方向的受力和提高系统刚度两个方面采取措施。3.对于成形表面零件的加工，则主要是减小成形刀具的形状误差和刀具的安装误差。误差补偿法是指人为地制造一个大小相等、方向相反的误差，去补偿加工、装配或使用过程中出现误差的加工方法。二、补偿或抵消原始误差法1.误差补偿法如果在精加工床身导轨前，先在床身上安装零件的位置加上同样质量的配重，迫使导轨在加工前预变形（图3-40所示虚线部分），在模拟床身的工作环境和条件下加工，这样产品在装配后便可获得较高的工作精度，这种方法就是误差补偿法。如图3-37a所示，薄壁套筒零件的特点是壁薄、刚度低。车外圆时，薄壁套筒零件会产生如图3-37b所示的变形；同样，车内圆时，薄壁套筒零件会产生如图3-37c所示的变形。2.误差抵消法为避免上述两种加工误差反映到零件上，在车床上加工薄壁套筒零件时，如果采用双刀架“对刀”同时对内外圆进行切削，径向切削分力在两个不同方向上引起的误差便会相互抵消，这样可以有效提高零件的加工精度，如图3-41所示。误差抵消法是指利用原有的一种原始误差去部分或全部地抵消另一种原始误差的加工方法。三、误差分组法工件分组情况见表3-7。误差分组法就是把毛坯或上道工序的尺寸按误差大小分为n

组，这样每组毛坯的误差就缩小为原来的1/n，然后按组分别调整刀具与工件的相对位置或选用合适的定位元件，大大缩小整批工件的尺寸分散范围。四、转移原始误差法加工图3-38所示的箱体类零件孔系时，应选择哪种加工方法保证加工精度？针对这种情况，可以采用镗模夹具和浮动连接的方式来保证工件的位置精度，如图3-42所示。转移原始误差法是指创造一定条件，把工艺系统的原始误差转移到误差的非敏感方向或其他不影响加工精度的方向上的加工方法。五、误差平均法如图3-43所示，采用研磨板研磨工件时，研具的精度并不高，分布在研具上的磨粒大小也可能不一样，但由于研磨时工件和研具之间有着复杂的相对运动轨迹，工件上各点均有机会与研具的各点相互接触并受到均匀的微量切削，同时工件和研具相互修整，精度也逐步共同提高，进一步使误差均化，因此，可获得精度高于研具原始精度的加工表面。误差平均法利用有密切联系的表面之间相互比较、相互修正或互为基准进行加工，能让局部较大的误差比较均匀地影响到整个加工表面，使传递到工件表面的加工误差较为均匀，因而工件的加工精度也就相应大大提高。六、就地加工法转塔车床的转塔上有六个安装刀架的大孔，转塔中心线必须保证和主轴旋转中心重合，而六个端面又必须和主轴中心线垂直，如图3-44所示。在实际生产中，有关表面在装配前不进行精加工，待其装配到机床上以后，再在主轴上安装刀具和能做径向进给的小刀架，加工六个大孔和车削端面。这样主轴回转中心与加工表面的回转中心线的同轴度可以大大提高，端面与主轴的垂直度也得到保证，这种方法称为就地加工法。

选取与加工表面相互位置精度要求较高的不加工表面作为粗基准，以保证不加工表面与加工表面的位置要求（1）相互位置要求原则§3-5表面质量的控制零件的加工质量一般包含加工精度和表面质量两个方面。一、表面粗糙度的形成与控制（1）切削加工的表面粗糙度形成1.切削加工的表面粗糙度形成与控制切削时，由于刀具与工件的相对运动及刀具几何形状的影响，有一小部分金属未被切下来而残留在加工表面上，称为残留面积，其高度直接影响加工表面的表面粗糙度。以车削外圆为例，如图3-46

所示（2）切削加工的表面粗糙度控制1）改进刀具几何形状。如图3-46

所示，刀具几何形状直接影响着零件表面粗糙度，减小刀具的主偏角、副偏角，增大刀尖圆弧半径，能有效地减小切削层残留面积，从而减小表面粗糙度。前角γo对切削过程的塑性变形影响很大，适当增大前角，刀具易于切入工件，使切屑变形和摩擦减小，由此而引起的切削力小、切削热少，故加工表面的表面粗糙度较小。但前角太大，刀具切削刃有切入工件的倾向，加工表面的表面粗糙度将会增大。前角太小或负前角，会因切削变形严重、切削热量大，使加工表面的表面粗糙度增大。2）改善材料切削工艺性能。为了减小加工表面的表面粗糙度，常在切削加工前对低碳钢或低碳合金钢进行正火处理，以获得均匀细密的晶粒组织和合适的硬度。3）选择合适的切削用量。精加工切削用量的选择通常遵循的原则是采用较小的背吃刀量和较小的进给量，在保证刀具磨损不超过允许限度的前提下，尽可能采用大的切削速度。4）抑制加工过程中的振动。①自由振动。机械加工过程中的自由振动往往是由切削力的突然改变或其他外界力的冲击等引起的。②强迫振动。强迫振动是由外界持续激励所产生的振动。减小强迫振动的措施有以下几种。a.减小机床传动零件的缺陷所引起的振动。b.减小因切削过程不连续引起的振动。c.调节振动频率。d.切断振源（隔振）。e.增强机床或整个工艺系统的刚度和阻尼。③自激振动。自激振动是由系统本身引起的交变力作用而产生的。减小自激振动的措施有以下几种。a.合理选择切削用量。b.合理选用刀具的几何参数。c.提高工艺系统的抗振能力。（1）磨削加工的表面粗糙度形成2.磨削加工的表面粗糙度形成与控制在切削、刻痕和滑擦三种因素的共同作用下形成了“表面粗糙度”层。磨削加工中影响表面粗糙度的因素有砂轮的几何形状、磨料的粒度和磨削用量等。（2）磨削加工的表面粗糙度控制1）合理选择砂轮。选择砂轮应选择合适的磨料粒度、砂轮硬度和砂轮材料。2）改进工艺方法。改进工艺的方法包括以下几个方面。①采用纵磨法加工。②如有必要可采用精密磨削。③采用切削液。二、表层材料物理性能和力学性能的变化与控制（1）表面冷作硬化：在加工过程中，零件表层材料在切削力的作用下产生塑性变形，使晶粒间产生剪切滑移，晶格扭曲，晶粒拉长、破碎，从而使加工表层材料的强度、硬度提高，塑性下降，这种现象称为冷作硬化。1.表层材料物理性能和力学性能的变化（2）表面金相组织变化：在机械加工中会产生大量的切削热，直接影响着零件表层材料的金相组织。（3）表面残余应力：在机械加工中，当表层金属组织发生变化时，将在表层金属与其基体间产生残余应力。1）塑性变形引起内应力。2）热效应引起内应力。3）金相组织变化引起内应力。（1）对于切削加工，可以采取措施减小加工过程中的切削力，使用主要起润滑作用的切削液，如油基切削液。（2）对于磨削加工，可以减小背吃刀量，大量使用同时起冷却、润滑作用的切削液，如乳化切削液。要达到传动轴各表面的设计要求，可采用车削和磨削方法加工。表面粗糙度值大于或等于Ra1.6μm的表面可采用车削方法作为终加工。表面粗糙度值小于Ra1.6μm的表面可采用磨削方法作为终加工。2.减小表层材料物理性能和力学性能变化的措施三、生产实例分析1.选择表面的加工方法（1）采用车削方法加工时控制表面质量的方法2.控制表面粗糙度的方法1）改善材料切削性能。2）改进刀具几何形状。3）选择合适的切削参数。（2）采用磨削方法加工时控制表面质量的方法1）使用乳化切削液充分冷却。2）采用较小的磨削深度。3）增加光磨（无进给）次数。4）采用纵磨法加工。§4-3工艺路线的拟定31§4-1基本概念

2§4-2基准的选择§4-4加工余量的确定4§4-5工序尺寸的确定5§4-6制定机械加工工艺规程的实例6§4-1基本概念一、生产过程与工艺过程1．生产过程（1）材料、半成品和成品的运输和保存。（2）生产和技术准备工作，如产品的开发和设计、工艺及工艺装备的设计与制造等。（3）毛坯制造和处理，零件的机械加工，热处理及其他表面处理。（4）部件或产品的装配、检测、调试、包装等。生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。对机械制造而言，生产过程一般包括以下内容：2．工艺过程

工艺过程：在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置或性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程机械加工工艺过程：机械加工车间中采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程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，而工序又由安装、工位、工步和进给组成。（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。划分工序的依据是工作地是否发生变化和工作是否连续。（2）安装定位：工件在加工前，确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作装夹：将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程安装：工件（或装配单元）经一次装夹后所完成的那一部分工序（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，称为工位（4）工步工步：在加工表面（或装配时的连接表面）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划分工步的依据是加工表面和加工工具是否变化。加工右图需要九个工步：车端面A、车φ30mm外圆、车φ14h7外圆、车端面B、车槽φ13mm×1mm、倒角C1mm、切断、车端面C、倒角C1.5mm为简化工艺文件，对在一次安装中连续进行的若干个相同的工步，通常看作一个工步。如图4-4所示，钻削零件上六个φ20mm孔，可写成一个工步“钻6×φ20mm孔”

若有几把刀具同时参与切削，该工步称为复合工步。如图4-5所示为立轴转塔车床回转刀架，图4-6所示为利用该刀架加工齿轮内孔及外圆的一个复合工步。（5）进给在一个工步内，若被加工表面需切除的余量较大，可分几次切削，每次切削称为一次进给。车削图4-7所示的台阶轴，第一工步（车削φ80mm外圆）为一次进给，第二工步（车削φ60mm外圆）为二次进给。二、生产纲领和生产类型1.生产纲领

企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领2．生产类型

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，一般分为单件生产、大量生产和成批生产三种类型三、机械加工工艺文件1．机械加工工艺过程卡

以工序为单位，简要说明产品或零、部件的加工（或装配）过程所经过的整个工艺路线。2．机械加工工艺卡

以工序为单元，详细说明产品（或零、部件）在某一工艺阶段中的工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求以及采用的设备和工艺装备。3．机械加工工序卡

工序卡是在机械加工工艺过程卡或机械加工工艺卡的基础上，对每道工序所编制的一种工艺文件。§4-2基准的选择一、基准的概念及分类

所谓基准，就是用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。1.基准的概念2.基准的分类

根据功用的不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。

设计基准是指零件设计图样上用来确定其他点、线、面的位置基准。（1）设计基准

工艺基准是指工艺过程中所采用的基准。按其作用不同，工艺基准可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。（2）工艺基准1）工序基准

工序基准是指工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准。

在加工中用作定位的基准称为定位基准。定位基准用来确定工件在机床上或夹具中的正确位置。2）定位基准

测量时所采用的基准称为测量基准3）测量基准

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称为装配基准。4）装配基准二、定位基准的选择

粗基准：在最初工序中，只能用工件上的未经加工的毛坯表面作为定位基准。

精基准：采用经过加工的表面作为定位基准。1．粗基准的选择原则

一是保证所有加工表面都有足够的加工余量；二是保证零件上加工表面和不加工表面之间具有一定的位置精度。

选取与加工表面相互位置精度要求较高的不加工表面作为粗基准，以保证不加工表面与加工表面的位置要求。（1）相互位置要求原则

对于全部表面都需要加工的零件，应该选择加工余量最小的表面作为粗基准，这样不会因为位置偏移而造成余量太小的部位加工不出来。（2）加工余量合理分配原则

为保证重要表面的加工余量均匀，应选择重要加工面为粗基准。（3）重要表面原则

粗基准未经加工，表面比较粗糙且精度低，二次安装时，其在机床上（或夹具中）的实际位置可能与第一次安装时不一样，从而产生定位误差，导致相应加工表面出现较大的位置误差。因此，粗基准一般不应重复使用。（4）不重复使用原则（5）便于工件装夹原则

作为粗基准的表面，应尽量平整、光滑，没有飞边、冒口、浇口或其他缺陷，以便使工件定位准确、夹紧可靠。2．精基准的选择原则

直接选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差（基准不重合误差）。（1）基准重合原则

同一工件的多道工序尽可能选择同一个定位基准，称为基准统一原则。（2）基准统一原则（3）自为基准原则

对于研磨、铰孔等精加工或光整加工工序，要求余量小而均匀，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。

为使各加工表面之间具有较高的位置精度，或为使加工表面具有均匀的加工余量，可采取两个加工表面互为基准反复加工的方法，称为互为基准原则。（4）互为基准原则（5）便于装夹原则

所选精基准应能保证工件定位准确、稳定，装夹方便、可靠，夹具结构简单、适用，操作方便、灵活。同时，定位基准应有足够大的接触面积，以承受较大的切削力。为了满足工艺需要，在工件上专门设计的定位面称为辅助基准。辅助基准在切削加工中应用比较广泛，如轴类工件加工所用的两个中心孔，它不是工件的工作表面，只是出于工艺上的需要才加工的。3.辅助基准的选择§4-3工艺路线的拟定一、毛坯的选择1.毛坯种类的选择（1）零件的材料及其力学性能（2）零件的结构、形状和外形尺寸（3）生产类型（4）毛坯车间的生产条件（5）利用新工艺、新技术、新材料的可能性2.毛坯的形状与尺寸应使毛坯的形状与尺寸尽量接近零件，从而实现少屑或无屑加工。毛坯制造尺寸与零件图样尺寸的差值称为毛坯加工余量，毛坯制造尺寸的公差称为毛坯公差，两者都与毛坯的制造方法有关。二、加工阶段的划分1.加工阶段的任务（1）荒加工:荒加工的任务是及时发现毛坯的缺陷，避免不合格的毛坯进入机械加工车间。（2）粗加工：粗加工的任务是切除毛坯上大部分多余的金属，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品。因此，这个阶段的主要问题是如何获得高的生产效率。（3）半精加工：半精加工的任务是使主要表面达到一定的加工精度，保证一定的精加工余量，为主要表面的精加工（如精车、精磨等）做好准备。（4）精加工：精加工的任务是保证主要加工表面达到图样规定的尺寸精度和表面质量要求。（5）光整加工：其主要目的是提高尺寸精度，减小表面粗糙度值，但一般不用来提高位置精度。2.划分加工阶段的目的（1）有利于保证产品的质量。（2）有利于合理使用设备。（3）便于及时发现毛坯的缺陷。（4）便于热处理工序的安排。（5）精加工、光整加工安排在后，可保护精加工和光整加工过的表面少受损伤或不受损伤。三、工序的划分（1）工序集中原则工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成，而每一道工序的加工内容较多。1.工序划分的原则（2）工序分散原则工序分散是指将工件的加工分散在较多的工序内完成，每道工序的加工内容很少。大批量生产时，若使用多刀、多轴等高效机床，可按工序集中原则划分；若在组合机床组成的自动线上加工，工序可按分散原则划分。单件、小批量生产时，工序划分通常采用集中原则。成批生产时，工序可按集中原则划分，也可按分散原则划分，应根据具体情况确定。对于尺寸大的重型零件，由于装卸和搬运困难，一般采用工序集中的原则；对于结构简单、尺寸小的零件，可以采用工序分散的原则。若零件的尺寸精度和形状精度要求较高，则采用工序分散原则，可以采用高精度的机床保证加工要求。若零件的位置精度要求较高，则采用工序集中的原则，可以在一次装夹中加工，保证较高的位置精度。随着现代数控技术的发展，特别是加工中心的应用，工艺路线的安排更多地趋向于工序集中。2.工序划分方法四、加工顺序的安排（1）基面先行原则加工一开始，总是把作为精基准的表面加工出来。1.切削加工工序的安排（2）先粗后精原则先粗后精原则是指各表面的加工顺序按照粗加工→半精加工→精加工→光整加工的顺序依次进行。（3）先主后次原则先安排主要表面的加工，后安排次要表面的加工。这里所谓的主要表面，是指装配基面、工作面等，次要表面是指非工作表面。（4）先面后孔原则对箱体类、支架类、机体类等零件，平面轮廓尺寸较大，用平面定位比较稳定可靠，故一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸。（5）先内后外原则对既有内表面又有外表面的零件，在制定其加工方案时，通常应安排先加工内形和内腔，后加工外形表面。（1）预备热处理预备热处理安排在机械加工之前，其目的是改善材料的切削加工性能，消除毛坯内应力，细化晶粒，均匀组织。2.热处理工序的安排（2）消除残余内应力热处理由于毛坯在制造和机械加工过程中产生的内应力会引起工件变形和开裂，为稳定尺寸，保证产品质量，因此要安排消除残余内应力热处理。消除残余内应力热处理最好安排在粗加工之后、精加工之前，对于精度要求不太高的零件，一般把去除残余内应力的人工时效和退火安排在毛坯进入机加工车间之前进行。（3）最终热处理最终热处理的目的是提高零件的强度、表面硬度和耐磨性等，一般安排在精加工之前进行，以便通过精加工纠正热处理引起的变形。常用的方法有淬火、表面淬火、渗碳、渗氮和碳氮共渗等。3.辅助工序的安排辅助工序主要包括检验、清洗、去毛刺、去磁、倒钝锐边、涂防锈油和平衡等。检验工序是主要的辅助工序，除了在每道工序中需要进行检验外，为了保证产品质量，必要时还应安排专门的检验工序，即中间检验和成品检验。五、机床和工艺装备的选择（1）机床的类型常用机床有车床、铣床、刨床、镗床、插床、磨床、滚齿机、磨齿机、钻床及各类数控机床等。1.机床的选择（2）机床的规格机床的规格应与所加工零件的外轮廓尺寸相适应，加工小零件选小型机床，加工大零件选大型机床，确保设备合理使用。（3）机床精度机床精度应与工序要求的加工精度相适应。2.工艺装备的选择（1）夹具的选择单件、小批量生产应尽量选用通用夹具，如各种卡盘、机用平口钳、分度头等。为提高生产效率，应积极推广使用组合夹具或拼装夹具。大批量生产应采用高生产效率的气动、液压传动的专用夹具。（2）刀具的选择一般采用标准刀具，必要时也可采用高生产效率的复合刀具及专用刀具。（3）量具的选择单件、小批量生产采用通用量具，如游标卡尺、千分尺等。大批量生产应采用各种量规和一些高效的专用检具。六、时间定额的确定时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。1.基本时间Tj基本时间是指直接用于改变生产对象的尺寸、形状、相互位置、表面状态或材料性质等的工艺过程所消耗的时间。2.辅助时间Tf辅助时间是指为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。3.布置工作场地时间Tb布置工作场地时间是指为使加工正常进行，工人照管工作场地（如更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的时间。4.休息和生理需要时间Tx休息和生理需要时间是指工人在工作班内恢复体力和满足生理上需要所消耗的时间。5.准备和终结时间Te准备和终结时间是指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。§4-4加工余量的确定一、加工总余量和工序余量所谓加工余量，是指使加工表面达到所需的精度和表面质量而应切除的金属层厚度。加工余量有工序余量和加工总余量之分。工序余量是指相邻两工序的工序尺寸之差；加工总余量是指毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差，它等于各工序余量之和。工序余量与工序尺寸及其公差的关系如图4-21所示。加工余量有单边余量和双边余量之分。平面的加工余量指单边余量，它等于实际切削的金属层厚度。对于外圆和内孔等回转体表面，在机械加工过程中，加工余量有时指双边余量。单边余量双边余量（1）上工序表面粗糙度值Ra（2）上工序的表面缺陷层Da（3）上工序的尺寸公差Ta（4）上工序的几何误差（也称空间误差）ρa二、影响加工余量的因素1.上工序的各种表面缺陷和误差经验估算法是凭工艺人员的实践经验估计加工余量。三、确定加工余量的方法1.经验估算法2.查表修正法确定加工余量时，可先从手册中查得所需数据，然后再结合企业的实际情况进行适当修正。3.分析计算法分析计算法是根据上述的加工余量计算公式和一定的试验资料，对影响加工余量的各项因素进行综合分析和计算来确定加工余量的一种方法。1.总加工余量（毛坯余量）和工序余量要分别确定。四、确定加工余量的原则2.

大零件取大余量。零件越大，切削力、内应力引起的变形越大。3.余量要充分，防止因余量不足而造成废品。余量中应包含热处理引起的变形。4.采用最小加工余量原则。在保证加工精度和加工质量的前提下，余量越小越好，以缩短加工时间，减少材料消耗，降低加工费用。§4-5工序尺寸的确定一、基准重合时工序尺寸及其公差的计算1.确定毛坯总余量和工序余量。2.

确定工序公差。3.计算工序公称尺寸。4.

标注工序尺寸公差。二、基准不重合时工序尺寸及其公差的计算（1）工艺尺寸链的概念1.工艺尺寸链1）工艺尺寸链的定义。在机器装配或零件加工过程中，互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合称为尺寸链。其中，由单个零件在加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸链称为工艺尺寸链。2）工艺尺寸链的特征。①关联性。任何一个直接保证的尺寸及其精度的变化必将影响间接保证的尺寸及其精度。②封闭性。尺寸链中各个尺寸的排列呈封闭性。3）工艺尺寸链的组成。①封闭环。工艺尺寸链中间接得到的尺寸称为封闭环。它的尺寸随着别的环的变化而变化。②组成环。工艺尺寸链中除封闭环以外的其他环称为组成环。根据其对封闭环的影响不同，组成环又可分为增环和减环。增环是当其他组成环不变，该环增大（或减小），使封闭环随之增大（或减小）的组成环。减环是当其他组成环不变，该环增大（或减小），使封闭环随之减小（或增大）的组成环。在工艺尺寸链图上，先给封闭环任意确定一个方向并画出箭头，然后沿此方向环绕尺寸链回路，依次给每一组成环画出箭头，凡箭头方向与封闭环相反的则为增环，相同的则为减环。（2）工艺尺寸链计算的基本公式1）封闭环的公称尺寸。封闭环的公称尺寸AΣ等于所有增环的公称尺寸Ai

之和减去所有减环的公称尺寸Aj

之和。2）封闭环的极限尺寸。封闭环的上极限尺寸AΣmax

等于所有增环的上极限尺寸Aimax

之和减去所有减环的下极限尺寸Ajmin

之和。封闭环的下极限尺寸AΣmin

等于所有增环的下极限尺寸Aimin之和减去所有减环的上极限尺寸Ajmax

之和。3）封闭环的上、下极限偏差。封闭环的上极限偏差ESAΣ等于所有增环的上极限偏差ESAi

之和减去所有减环的下极限偏差EIAj之和。封闭环的下极限偏差EIAΣ等于所有增环的下极限偏差EIAi

之和减去所有减环的上极限偏差ESAj

之和。4）封闭环的公差。封闭环的公差TAΣ等于所有组成环的公差TAi之和。（1）选择工艺尺寸链的封闭环时，尽量与零件图样上的尺寸封闭环一致，以免产生工序公差的“压缩现象”。（2）选择工艺尺寸链的封闭环时，尽可能选择公差大的尺寸作为封闭环，以便使组成环分得较大的公差。（3）选择工艺尺寸链的封闭环时，尽可能选择不容易测量的尺寸作为封闭环。2.工艺尺寸链封闭环的选择（4）选择工艺尺寸链的封闭环时，要注意两个或多个尺寸链中的“公共环”，它在某一尺寸链中作了封闭环，则在其他尺寸链中必为组成环，这种情况称为“封闭环的一次