機械制造工藝與工裝教案

第三章制訂工藝規程基本知識

第一節概述

一、工藝規程的作用

工藝規程：以一定文件形式規定的產品生產過程。

機械加工工藝規程：是規定零件加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。簡稱“工藝規程二

1、是指導生產的主要技術文件。

關系到生產效率、原材料消耗、產品成本。

2、是生產組織管理、計劃工作的依據

產品投產前原材料及毛坯的供應、通用工藝裝備和機械負荷的調整、專用工藝裝備的設計與制造、

作業計劃的編排、勞動力的組織以及生產成本的核算，都以工藝規程為依據。

3、是新建或擴建機械制造J或車間的基本文件。

機床種類和數量、工人工種和人數、車間面積及布置、輔助部門的設置。

4、是現有生產方法和技術的總結，是工藝改革的基礎。

二、制訂工藝規程的原則和所需的原始資料

1、制訂工藝規程的原則

優質、高效、低成本。同時，在充分利用本企業現有生產條件的基礎上，盡可能采用國內外先進

技術和檢測技術，并保證有良好的勞動條件。

要求正確、完整、規范、清晰，所用術語、符號、計量單位、編號都要符合相應的標準。

2、制訂工藝規程所需原始資料

（1）產品的全套圖紙，有關產品質量驗收標準的技術文件；（裝配圖和零件圖）

（2）零件的生產綱領及投產批量：

（3）毛坯和半成品資料、毛坯制造方法、生產能力及供貨狀態；

（4）本廠現有質量管理體系、生產設備、生產能力、技術水平、外協條件等有關資料；

（5）工藝設計及夾具設計方面的手冊及技術資料；

（6）國內外同類產品的參考工藝文件及資料。

三、制訂工藝規程的步驟

機械加工工藝規程的編制是一個復雜的循環設計過程。細分為4個階段15個步驟（圖3—1）。

主要步驟:

1、圖樣分析；

2、選擇毛坯；

3、擬定工藝路線：

4、確定各工序所用機床及工藝裝備：

5、確定各工序的加工余量及工序尺寸；

6、確定各工序的切削用量和工時定額；

7、填寫工藝文件。

四、機械加工工藝規程的格式

1、工藝過程卡

各工序的說明較簡單，一般不直接指導工人操作，僅用于生產管理。但是在單件小批量生產中，

原則上以這種卡片指導生產。（見課本P31表3-1工藝過程卡片）

2、機械加工工藝卡片（工藝卡）

以工序為單位對工藝過程進行說明，詳細說明每一工序所包括的工步及工位內容，對復雜工序，

繪出工序簡圖，注明本工序加工表面及工序尺寸。

3、機械加工工序卡片（工序卡）

具體指導工人操作的文件。為每一工序制定，詳細說明該工序加工所必須的工藝資料。附有工序

簡圖。一般用于大批大量生產和重要零件的批量生產。

五、工序簡圖

繪制工序卡片中的工序簡圖應注意兒點：

1、可按比例縮小，盡量用較少的投影畫出略去次要結構和線條；

2、主視圖方向盡量與零件在機床上的安裝方向一致；

3、本工序加工表面用粗實線或紅色粗實線表示；

4、零件的結構、尺寸要與本工序加工后的情況相符，不能將后面工序中形成的結構形狀在前面工

序的簡圖中反映出來；

5、工序圖中應表示工件的安裝狀態；

6、工序簡圖中應標注本工序的工序尺寸和技術要求。

第二節零件的工藝分析

一、零件的結構及其JL藝分析

1、零件組成表面分析

任何一個零件，盡管形狀、尺寸、結構不同，但都是由一些基本表面（內外回轉面、平面等）

和特形表面（螺旋、齒面等）組成。根據不同表面，選擇相應的加工方法。對于平面，可選擇

刨削、銃削、車削、拉削、磨削等；對于孔，可選擇鉆削、較削、車削、鑲削、拉削、磨削等。

2、零件結構分析

就是對零件表面組合情況和尺寸的大小進行分析。由于零件結構上的差異，引起加工方法和方案

（方法的組合）有很人F勺差異。是確定合理加工方案的關鍵。

3、零件結構工藝性分析

零件結構工藝性是指設計的零件能否在現有的條件下被經濟、方便地制造出來，是否可能使用高

效率的制造方法和充分發揮設備能力。結構工藝性不好的零件有時根本制造不出來，在此種情況

下，要與設計者協商修改，以改善其工藝性。

零件結構工藝性涉及零件結構設計、尺寸標注、技術要求、材質等多方面內容。

表3—4部分零件機械加工工藝性對比情況

工藝性內容不合理的結構合理的結構說明

?f3pzr2r1、減少換刀次數

3、槽寬應該盡量一致2、提高生產率

1、便于滿足加工要求

4、裝配軸頸尺寸盡量短巨任2、便于裝配

1、便于小齒輪加工

5、留退刀槽或砂輪越程2、便于軸肩根部加工

槽3、便于槽的根部加工

4、便于螺紋加工

表3—4部分零件機械加工工藝性對比情況（續）

工藝性內容不合理的結構合理的結構說明

1、便于布置刀具

6、直徑沿一個或兩

2、便于在多刀半自

個方向遞減

動車床上加工

7、鍵槽布置在同一1、減少調整次數

方向上2、保證位置精度

8、孔的位置不能距

1、便于加工

壁太近

2、可采用標準刀具

1、便于加工

9、槽底面不能與其

2、避免損傷已加工

他面重合

表面

77T.

1、提高生產率

10、凸臺表面應位于

3、易保證精度

同一平面上

11、兩相接精加工表

1、便于加工

面間應設刀具越程

2、易保證精度

槽

二、零件材料選用及熱處理要求的工藝性問題

如果零件的材料選用及熱處理要求不合理，會影響工藝過程的安排。

如圖實例。方頭短銷原選用材料為T8A,方頭要求淬硬，①2Hli孔要求裝配時配鉆，長度僅15nm1,

熱處理時要求只把方頭部分淬硬，而保留①8k6I員1柱不被淬硬很困難，致使在裝配時中2Hli孔因材料硬

度太高而難以加工。改用20Cr,方頭部分滲碳淬火，①8k6圓柱部分預加保護，即可得到解決。

同事滓火58HRC

2X0.5

二?一

方頭短銷

三、零件技術要求分析

是制定工藝規程的重要環節。分析零件的技術要求，確定主要加工表面和次要加工表面，從而確定

整個加工方案。一般從下面幾個方面進行。

（1）精度分析。包括主要精加工表面的尺寸精度，形狀和位置精度的分析工一般尺寸精度取決于加工

方法，位置精度決定于安裝方法和加工順序。

（2）表面粗糙度及其他表面質量要求分析。

（3）熱處埋要求及有關材質性能分析。

（4）其他技術要求（如動平衡、去磁等）的分析。

在認真分析和研究技術要求基礎上，確定主要加工表面和次要加工表面，進而確定主要工序和次要

工序等加工內容。

第三節零件精度獲得的方法

一、尺寸精度獲得方法

1、試切法

通過試切一測量一調整一再試切，反復進行，直到達到要求的尺寸精度為止。例如，箱體孔系的試

饃加工。精度高，但費時（需做多次調整、試切、測量、計算），效率低，依賴技工水平，質量不穩定,

單件小批生產。

2、調整法

用樣板或標準件調整好機床、夾具、刀具和工件的準確相對位置，用以保證工件的尺寸精度。例如

采用銃床夾具時，刀具的位置靠對刀塊確定。

調整法比試切法的加工精度穩定性好，生產率高，成批及大量生產。

3、定尺寸法

利用標準尺寸的刀具加工。尺寸由刀具尺寸決定。加工精度穩定，生產率高，無需技術。如鉆孔、

錢孔等。

4、自動控制法

由測量裝置.、進給裝置和控制系統等組成。尺寸測量、刀具補償調整和切削加工以及機床停車等自

動完成。例如數控機床。

二、形狀精度獲得方法

1、軌跡法

2、成形法

成形刀具代替普通刀具。生產率高。精度取決于成形運動的精度或刀刃的形狀精度。如圖車球面。

3、展成法（范成法）

各種齒輪齒廓、花鍵鍵齒、蝸輪輪齒的加JL方法。

刀刃形狀與所需表面幾何形狀不同。

例如齒輪加工，刀刃為直線（滾刀、齒條刀），加工表面為漸開線。

展成法形成的漸開線是滾力與工件按嚴格速比轉動時，刀刃的一系列切削位置的包絡線。

三、位置精度獲得方法

1、一次安裝法

有關表面在一次安裝中完成。

如軸類零件的外圓與端面的垂直度；箱體孔系中各孔之舊的平行度、垂直度、同軸度。

2、多次安裝法

表面間的位置精度是由加工表面與定位表面間的位置精度所決定的。如軸類零件上的鍵杷對外圓的

對稱度，箱體平面與平面之間的平行度、垂直度等。

按方式不同分為：

（1）直接安裝法（單件、小批）

（2）找正安裝法（單件、小批）

（3）夾具安裝法（成批、大量）

直接安裝法夾具安裝法

第四節毛坯的選擇

一、機械零件常用的毛坯種類

1、鑄件

一般用于形狀復雜的毛坯。鑄件的缺點是力學性能差。砂型鑄造、精密鑄造、離心鑄造等。

成本低、吸振好。工藝性好。

零件

E泥芯

u澆鑄

2、鍛件

適用于力學性能要求高、形狀簡單的零件的毛坯。

主要分自由鍛（單件小批、大型鍛件）和模鍛（成批大量小型鍛件）。

3、型材下料

各種不同截面形狀的熱軋和冷拔型材上切下來的毛坯件。

熱軋一一精度較低，一般零件的毛坯；冷拔型材一一精度較高。

4、焊接件

由同種材料或不同材料焊接組合而成。大型、復雜的毛場。

5、沖壓件

非常接近成品要求。小型機械、輕工、儀表、電子產品等。成批大量生產。

6、其他形式的毛坯

粉末冶金制品、工程塑料制品、新型陶瓷、復合材料制品等毛坯。

二、毛坯選擇

毛坯種類選擇是否正確，直接影響零件加工質量使用性能和經濟效益。

主:要選擇依據：

1、零件工作條件要求的材料及力學性能

材料為灰口鑄鐵等零件要用鑄造毛坯；

鋼質零件在形狀不第雜及機械性能要求不太高時用型材毛坯；

設計形狀較為兔雜，軸類零件直徑差很大或力學性能要求較高時用鍛造毛坯;

有色金屬零件常用型材或鑄造毛坯。

2、零件的結構形狀及外形尺寸

階梯軸零件各階直徑相差不大時用棒材毛壞；

階梯軸直徑相差較大時，一般采用鍛造毛坯或焊接件毛坯；

形狀復雜的零件一般不用自由鍛毛坯；

封壁零件不可用砂型鑄造毛壞。

3、零件制造經濟性

選擇的毛坯應使材料費、毛坯制造費用和零件加工費用之和為最小。

4、生產類型

大批大量生產時，應選擇毛坯精度和生產率都高的先進的毛坯制造方法，如機器造型或特種鑄造

的鑄件，模鍛的鍛件等。

單件小批生產時，選擇毛孫精度和生產率均比較低的一般毛壞制造方法。如手工砂型鑄造或自由

鍛等方法。

5、生產條件

選擇毛坯時，應考慮現有生產條件和技術水平，以及工廠所在地區通過外協獲得毛坯可能性。

6、充分考慮利用新技術、新工藝和新材料

隨著科學技術的進步，毛坯制造的新工藝、新技術、新材料的應用也愈來愈普及，特別是

工程塑料和粉木冶金的廣泛應用，大大減少機械加工量和節約大量材料，降低了生產成本。

三、毛壞形狀與尺寸

毛坯尺寸和零件尺寸的差值稱為毛坯加工余量。毛壞制造尺寸的公差稱為毛壞公差。毛壞加工余量及

公差與毛坯的制造方法有關，從機械加工工藝角度來分析，在確定毛坯形狀和尺寸時應注意以下問題：

（1）為了安裝方便，有些鑄件毛坯需鑄出工藝搭子。加工后一般可予以保留，當影響外觀和使用性

能時予以切除。

（2）像磨床主軸部件中的三塊瓦軸承，連桿以及開合螺母等。常將這些分離零件先做成一個整體毛

坯，加工一定階段后再切割分離。

（3）對于小零件，將若干零件先合用一件尺寸較大的毛坯，加工至一定階段時再切割分離成單個零

件。如短小的軸套、型圈和螺母等零件，在選擇棒料、鋼管及六角鋼等為毛坯時都采用較長的毛坯。

（4）為了減少工件裝夾變形，對薄壁環類零件，將多件合成一個毛坯。零件安裝后，經過車外圓、

切槽和套車分離成單件。

第五節定位基準及其選擇

一、基準的概念及其分類

基準：是用來確定生產對象上幾何要素間的幾何關系所依據的那些點、線、面。

對一個機械零件而言，基準就是確定其上的某些點、線、面的位置所依據的那些點、線、面。

可分為設計基準和工藝基準兩大類。

1、設計基準{?WOJ}

零件圖上用以確定其他

點、線、面位置所依據的

點、線、面。如圖。對尺寸

r

38而言，A、B面互為（1---、

設計基準；①20圓柱面的\EL」

設計基準是它的軸線，就1

同軸度而言，①40的軸線是①20軸線的設計基準；圓柱面的下素線G是槽底C的設計基準；對主軸箱

體，頂面F的設計基準是底面D,孔川和孔【V的設計基準是底面D和導向側面E,孔II的設計基準是孔

IH和孔N的軸線。

一個方向上往往只有一個主要設計基準。它是在這個方向上多個尺寸的起始點。

2、工藝基準

零件加工和裝配過程中所采用的基準。包括以下幾種：

（1）工序基準：工序圖上，用來標注本工序加工尺寸和形位公差的基準。就其實質來說，與設計基

準有相似之處，只不過是工序圖的基準。大多與設計基準重合。有時為了加工方便，與設計基準不重合

而與定位基準重合。如圖鉆套加工過程。其設計基準為軸線0—0和右端面P。

（2）定位基準：加工中，是工件在機床上或夾具中占據正確位置所依據的基準。

宜接找正法：找正面是定位基準；_1-』2正一

劃線找正法：所劃線為定位基準;

夾具安裝法：工件與定位元件相接觸的面

為定位基準。

當以看不見摸不著的中心線、中心平面、球心

等作為定位基準時，需要通過工件上的某些表

面來體現，這些表面稱為定位基面“

（3）測量基準：零件加工中或加工后測量時

所用的基準。鉆套車削工序簡圖

左側面為測量基準鉆套的內孔為測量基準

（4）裝配基準：裝配時，用以確定零件或部件在機器中位置的基準。

（前圖D、E面）。

如圖為鉆套在鉆模板上的裝配關系，鉆套的外圓表面及它的臺肩端

面為該鉆套在夾具上的裝配基準。零件上用做裝配基準的表面一般

都是主要加工表面。

鉆套的裝配

二、定位基準的選擇

定位基準一-般分為精基準和粗基準兩類。

未經加工過的毛坯面用作定位基準，稱為粗基準。

已加工過的表血作為定位基港稱為精基準。

根據加工基準先行原則在選擇基準時應先考慮精基準選擇，后考慮粗基準選擇。因為加工精基準時需

使用粗基準。（制訂工藝規程時，總是先考慮選擇怎樣的精基準把各個表面加工出來，然后考慮選擇

怎樣的粗基準把精基準的各個基面加工出來。）

1、精基準的選擇

主要考慮減少加工誤差，保證加工精度，考慮裝夾準確、可靠和方便，夾具結構簡單。

一般應遵循下列原則:

（1）基準重合原則應盡量選擇設計基準作為定位基準，以避免由于基準不重合帶來的定位誤差。

如圖所示軸承座鎮孔基準選擇。

軸承座饃孔基準選擇基準不重合誤差示例

<2）基準統一原則應盡可能使多個加工表面和加工工序使用同一個定位基準。既可避免因基準轉換

而帶來的誤差，又能簡化夾具的設計制造過程、簡化工藝規程的制訂。但是基準統一可能產生基準不重

合誤差。

軸類一一兩端中心孔;

圓盤類一一內孔和一個端面;

箱體類一一較大的平面和在該平面上相距較遠的一組孔。

基準統一并不排斥在個別工序中更換基準。如右圖所示

多數工序以M、N為精基準，而加工尺寸A的時候轉換

為以Q為精基準。

活塞的加工定位基準

（3）互為基準原則（反復加工原則）相互位置精度要求高的零件，采用互為基準，反復加工的原則。

例如磨削精密齒輪，以內孔定位加工齒面，齒面經高頻淬火后，先以齒面為基準磨內孔，再以內孔為基

準磨齒血。保證齒血磨削余量均勻（泮硬層較薄）。

車床主軸磨削加工也是互為基準的例子。主軸支承軸頸和主軸錐孔間有很高的同軸度要求及加工精

度要求，因此需要以錐孔為基準磨削軸頸，再以軸頸為基準磨前錐孔。經過多次反復，可逐步提高基準

精度和加工表面加工精度，從而最終達到高的技術要求。

（4）自為基準原則當精加工或光整加工工序要求余量盡量小而均勻時，或是在某些特殊情況下，

可選擇加工表面本身作為精基準。但該加工表面與其他表面之間的相互位置精度，則由先行工序保證。

如用浮動較刀較孔、用圓拉刀拉孔、用圓推刀推孔、用布磨頭布孔以及用無心磨床磨削外圓等，都

是以加工表面本身作為精基準。

2、粗基準的選擇

粗基準選擇時，應考慮到加工表面和不加工表面之間的位置尺寸，合理分配各表面的加工余量，毛坯

誤差對加工的影響等。因此，粗基準的選擇需注意下列幾點：

（1）非加工表面原則。

如圖所示的撥桿，有多個不加工面，但中22H9Q--AA-

孔與中40外圓有同軸度要求，為保證壁厚均勻，在S/\

鉆622II9孔時，應選擇中40外圓做粗基準。而在b。：'/\

加工B面時，要選A面做粗基準，以保證它們之T~lr\勿

間的尺寸要求。當工件上有多個不加工面與加工xsl卜------------^71

面有位置要求時，則應選擇其中要求較高的不加

工面做粗基準。

（2）對于有較多加工表面或不加工表面與加工表面間相互位置要求不嚴格的零件，粗基準的選擇應能

保證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余量最小原則應保證各加工表面都g

W

有足夠的加工余量。如圖。

②重要表面原則盡可能地使某些重要表

面（如機床床身的導軌表面或重要箱體的內孔表面等）上的余量均勻。對有較高耐磨性要求的鑄造工作表

面，要使其加工余量盡量小，從而保留結晶細密耐磨性好的金屬層。如車床床身的加工。

③應使零件各加工表面上總的金屬切除量為最少。如車床床身加工。

（3）選做粗基準的毛坯表面應盡量光滑平整，不應有澆口、冒口的殘跡及飛邊等缺陷。

（4）不重復使用原則在同一方向一般只允許用一次。因為毛坯制造精度低，粗基準本身的精度很低,

在兩次安裝中重復同一租基港會造成很大的定位誤差。

車床導凱的粗基準選擇

第六節工藝路線的擬定

基準的確定決定了工藝過程的順序，工藝路線擬定是工藝規程制訂的核心。必須分析比較、科學

合理。

一、單個表面加工方法及步驟確定

根據每個加工表面的技術要求和幾何特征，確定其加工方法及分幾次加工。而表面達到同樣質量要求

的加工方法很多。應依據如下因素。

1、被加_L表面的兒何特點

不同的加工表面山不同的機床運動關系和加工方法獲得。

外圓一一車削、磨削

內孔一一鉆削、錢削、饃削、磨削、拉削

平面一一刨削、銃削和磨削

所以，被加工表面的幾何特點決定了加工方法的選擇范圍。

2、被加工表面的技術要求

加工精度高一一成本高，加工精度低一一成本低。

應選擇加工經濟精度與零件表面要求精度相一致的加工方法。

下表為外圓、內孔、平面加工的典型加工路線及所能達到的加工經濟精度和表面粗糙度。

外圓表面加工路線

序號加工方案經濟精度級表面粗糙度Ra適用范圍

1粗車IT11以下50?12.5

2粗車一半精車IT8?106.3?3.2適用于淬火鋼以外的

3粗車一半精車一精車IT7?81.6?0.8各種金屬

4粗車一半精車一精車一滾壓或拋光IT7?80.2-0.025

5粗車一半精車一磨削IT7?80.8?0.4主要用于淬火鋼，也可

6粗車一半精車一粗磨一精磨IT6?70.4~0.1用于未淬火鋼，但不宜

粗車一半精車一粗磨一精磨一超精加工硬度低的有色金

7IT50.1-0.008

加工（或輪式超精磨）屬

8粗車一半精車一精車一金剛車IT6?70.4-0.025要求較高的有色金屬

粗車一半精車一粗磨一精磨一超精

9IT5以上0.025-0.008

磨或鏡面磨極高精度的外圓加工

10粗車一半精車一粗磨一精磨一研磨IT5以上0.1-0.008

平面表面加工路線

序號加工方案經濟精度級表面粗糙度Ra適用范圍

1粗車一半精車IT96.3~3.2

2粗車一半精車一精車IT7?81.6?0.8

端面

3粗車一半精車一磨削IT8?90.8?0.2

一般不淬硬平面（端銃

4粗刨或粗銃一精刨或精銃IT8?96.3?1.6

表面粗糙度較細）

5粗刨或粗銃一精刨或精銃一刮研IT6?70.8?0.1精度要求較高的不淬

硬平面,批量較大時宜

6以寬刃刨刀代替上述方案IT70.8-0.2

采用寬刃精刨方案

7粗刨或粗銃一精刨或精銃一磨削IT70.8~0.2

精度要求較高的淬硬

粗刨或粗銃一精刨或精銃一粗磨一

8IT6?70.4-0.02平面或不淬硬平面

精磨

大量生產，較小的平面

9粗銃一拉IT7?90.8~0.2

加工精度由拉刀精度決定

10粗銃一精銃一磨削研磨IT6以上0.1-0.008高精度平面

內孔表面加工路線

序號加工方案經濟精度級表面粗糙度Ra適用范圍

1鉆IT12-1112.5未淬火鋼及鑄鐵毛坯

2鉆一較IT93.2~1.6也可用于加工有色金

3鉆一錢一精較IT7?81.6?0.8屬（dV15?20mll1）

4鉆一擴IT10-1112.5~6.3

未淬火鋼及鑄鐵毛坯

5鉆一擴一錢IT8?93.2~1.6

也可用于加工有色金

6鉆一較一粗較一精較IT71.6?0.8

屬（d>15?20mm）

7鉆一錢一機錢一手錢IT6?70.4~0.1

大批大量生產，加工精

8鉆一擴一拉IT7?91.6~0.1

度由拉刀精度決定

9粗鑲或擴孔IT11-1212.5~6.3除淬火鋼外的各種材

10粗鎮（擴）一半粗饃（精擴）IT8?93.2~1.6料，毛坯有鑄出孔或鍛

粗鎮（擴）一半粗鐐（精擴）一精

11IT7?81.6~0.8除淬火鋼外的各種材

鏤（?）

料，毛坯有鑄出孔或鍛

粗鎮（擴）一半粗鎮（精擴）一精

12IT6?70.8?0.4出孔

鎮一浮動鏢刀精鏈

13粗饃（擴）一半粗鑲一磨孔IT7?80.8~0.2主要用于淬火鋼，也可

用于未淬火鋼，但不宜

14粗鎮（擴）一半粗鑲一粗磨一精磨IT6?70.2—0.1

用于有色金屬

主要用于精度要求高

15粗鎮一半粗鎮一精鐐一金剛鎮IT6?70.4-0.05

的有色金屬

鉆一擴一粗錢一精銳一布磨

16鉆一擴一拉一玲磨IT6?70.2-0.025

精度要求彳艮高的孔

粗鏤一半粗鏤一精鍍一地磨

17以研磨代替上述方案中的圻磨IT6以上0.1-0.006

3、零件材料的性質

淬火鋼件精加工一一磨削，

硬度較低的有色金屬精加工一一金剛鎮或高速細車

4、零件結構形狀和尺寸大小

中、小尺寸孔精加工一一磨削或拉削

大尺寸孔精加工一一鏤削或較削方法

大直徑的孔精加工一一饃

5、生產綱領和投產批量

大批大量生產，采用高生產率的加工方法一一拉削平面、冷軋花犍等，

單件小批生產，應采用較常見的通用設備所能采用的方法。

6、工廠現有設備能力、技術條件及設備負荷的平衡

選擇零件表面加工方法時，首先根據表面種類和技術要求，找出可供選用的最后精加工方法，再選

定前面一系列的預備加工方法。比較幾種加工路線，綜合考慮各方面因素，最終確定一套最優的加工方

法和路線。

二、加工順序的確定

單個表面加工方法和加工順序確定之后，即可確定各加工表面的整個加工順序，制定工藝卡。

1、加工階段的劃分

按先粗后精的順序：

（1）粗加工階段

切除大部分多余的金屬，使毛坯形狀和尺寸基本接近零件成品。土要任務是提高生產率。

(2)半精加工階段

主要任務是使主要表面達到一定精度并留有適當的余量，完成一些次要表面的加工。

如鉆孔、攻螺紋、銃鍵槽等。

(3)精加工階段

切除的余量很少，任務是保證各主要表面達到圖紙規定的尺寸精度、表面粗糙度以及相互位置精

度要求(IT7?10級，Rai.6?0.4以下)。

(4)光整加工和超精加工階段

布磨、鏡面磨削、超精加工等光整加工方法的余量極小，主要是在精加工基礎之上進一步提高表

面尺寸精度和降低表面粗糙度數值(IT5?9級RaO.2以下)，不能糾正表面形狀及位置誤差。

加工階段劃分不是絕對的，對于要求不高、加工余量很小或重型零件可以不劃分加工階段而一次

加工完成。

劃分加工階段的目的：

(1)保證加工質量。

粗加工中切除的金屬層厚，夾緊力及切削力大，切削熱量多，產生的加工誤差大。這些誤差可以通

過以后的加工糾正。加工階段間的工件周轉時間有利于工件冷卻和內應力重新分布。精加工階段夾緊力

小，可以減小夾緊變形。這些都有利于加工精度的逐步提高。

(2)合理使用機床設備。

粗加工采用功率大、剛性好、精度較低的機床；

精加工采用高精度機床。

(3)便于安排熱處理工序。

粗加工之前，退火或正火：

粗加工后時效處理，減少精加工后因內應力產生的變形；

最終熱處理安排在精加工或半精加工之前進行，通過精加工或半精加工去除熱處理變形。

(4)及時發現毛坯缺陷。及時修補或報廢。

2、機械加工工序安排

(1)劃分加工階段

著重考慮主要表面，適當穿插次要表面。

(2)先主后次

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

（3）先基準后其他

從精基準的加工開始，然后加工其他主要表面和次要表面。

（4）先面后孔

對于箱體、支架和連桿等零件，先加工好平面，以平面定位加工孔，保證平面和孔的位置精度。

（5）考慮車間布置

縮短運輸距離，避免往返流動。

3、熱處理工序安排

|淬火|

毛坯半精加工去■?精加工

|時效|

常用的熱處理工藝有退火、正火、調質、時效、淬火回火、滲碳及氮化等。按照目的可分為預備熱

處理、最終熱處理。

（1）預備熱處理一一改善加工性能、消除內應力、為最終熱處理做準備。退火、正火、時效和調質等。

①退火和正火為改善毛壞切削加工性能和消除毛壞的內應力，常進行退火和正火處理。例如，碳的

質量分數大于0.7%的碳鋼和合金鋼，為降低硬度常采用退火；碳的質量分數低于0.3%的低碳鋼和低

合金鋼，為避免硬度過低切削時粘刀而采用正火。退火和正火能細化晶粒、均勻組織、為以后的熱處理

做好組織準備。粗加工之前進行。

②調質即淬火加高溫回火，能獲得均勻細致的索氏體組織，為以后表面淬火和氮化處理做好組織準

備，因此調質可作為預備熱處理工序。由于調質后零件的綜合力學性能較好，對硬度和耐磨性要求不高

的零件可作為最終熱處理。粗加工之后，半精加工之前。

③時效處理消除內應力。對形狀復雜的工件，粗加工后一次時效即可，對高精度的復雜鑄件，安排

兩次時效，鑄造一一粗加工一一第一次時效一一半精加工一一第二次時效一一精加工。簡單鑄件不必時

效處理。剛性差的精密零件（精密絲杠）為消除加工中的內應力，穩定工件的加工精度，需多次時效。

（2）最終熱處理一一提高硬度和耐磨性。淬火、滲碳、氮化處理等。安排精加工之前。

①淬火整體淬火、表面淬火（變形、氧化、脫碳較少），預先調質及正火，能提高表面淬火零件的

心部材料性能，獲得細馬氏體的表層淬火組織。

路線：鑄（鍛）造一一正（退）火一一粗加工一一調質一一半精加工一一表面淬火一一精加工。

②滲碳淬火（整體、局部）適用于低碳鋼和低碳合金鋼。使工件表層含碳量增加。表層硬度和耐

磨性提舟，心部仍保持一定的強度和較島?的韌性和塑性。

滲碳層深度0.5?2mm,變形較大。常安排在半精加工和精加工之間。

路線：鑄（鍛）造一一正火一一粗、半精加工一一滲碳一一淬火一一精加工。

當局部滲碳零件的不需滲碳部位采用加大加工余量消除滲碳層時，滲碳后淬火前，需增加一道工序。

③氮化處理表層滲入氮原子，提高硬度、耐磨性、疲勞強度。

溫度低，變形小、氮化層薄，工序靠后。

路線：鑄（鍛）造一一退火一一粗加工一一調質一一半精加工一一除應力一一粗磨一一氮化一一

精磨、超精磨或研磨。

4、輔助工序安排

檢驗、去毛刺、洗滌、防銹、表面處理、平衡去重等。

（1）檢驗工序

保證零件質吊，發現、剔除廢品。

中間檢驗、最終（成品）檢驗、表血質量檢驗、特種檢驗。

①粗加工后，精加工前；

②轉入外車間加工前；

③花費工時多的工序和重要工序的前后；

④最終加工之后。

（2）表面處理工序

提高抗腐蝕能力、耐磨性、導電性等。電鍍、涂漆、發藍、表層氧化等。最后進行。

（3）洗滌防銹工序最終檢驗前、拋光或磁力探傷后、工序間、入庫前。

（4）其他輔助操作工序包括去毛刺、打磨銳邊、修圓、做標記、打鋼印、手工研磨、拋光等。

三、工序集中與分散

工序集中一一將工件的加工集中在少數幾道工序內完成，每道工序加工內容比較多。

工序集中采用多刀多刃、多軸機床、自動機床、數控機床和加工中心等技術措施。也可采用普通機

床進行順序加工。特點：

（1）在一次安裝中可完成多個表面的加工。保證相互位置精度，減少裝夾次數和輔助時間減少搬運工

作量，縮短生產周期。

（2）采用高效專用設備及工藝裝備，生產率高。

（3）減少機床數量，減少操作個人。節省車間面積，簡化生產計劃和生產組織工作。

（4）因采用專用設備和工藝裝備，投資增大，調整和維修復雜，準備工作量大，產品轉獲費時。

工序分散一一將工件的加工分散在較多的工序中進行，每道工序的內容很少，最少時僅包含一個工步。

特點：

（1）機床設備及工藝裝備簡單，調整維修方便，技術掌握容易，準備工作量少，易平衡工序時間，易

于產品更換。

（2）可采用最合理的切削用量，減少基本時間。

（3）設備數量多，工人多，日用面積大。

各有利弊，應根據生產類型、現有生產條件、企業能力、工人結構特點卻技術要求進行綜合分析，擇優

選用。

單件小批生產采用萬能機床順序加工一一工序集中；

重型工件一一工序集中；

大批大量生產，采用專用設備及工藝裝備-----工序集中；

大批大最生產一些結構較簡單的產品（如軸承）和剛性差、精度高的精密零件-----工序分散。

目前發展趨勢一一傾向于工序集中。

第七節工序設計

一、加工余量及其公差的確定

1、加工余量的概念

加工余量是指加工過程中，從加工表面上所切去的金屬層的厚度。分工序加工余量和加工總余量。

（1）工序加工余量：某一表面，在一道工序中所切除的金屬層厚度。

1__rJ

O

q

—,

do」Zb一

_________do_________cb_

對于外表面Zb=a-b

對于內表面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。

旋轉表面（外圓和內孔）的加工余量是對稱加工余量

對于軸2Zh=da-dh

對于孔2Zh=dh-da

Zh——本工序的單邊工序余量；

da一一前工序的加工表面的直徑；

dh一一本工序的加工表面的直徑。

（2）加工總余量：零件從毛坯變為成品的整個加工過程中，某一表面所切除的金屬層的總厚度。

即零件上同一表面毛坯尺寸與零件尺寸之差。

n

z?=Z]+Zz+…+Z〃

i=\

毛坯尺寸和各個工序尺寸都存在著誤差，加工總余量或工序余量都是變動值。

加工余量可分為基本加工余量（Z）、最大加工余量（Zm”）和最小加工余量（z.而）。如圖所示。

?加工孔加工

基本加工余量是相鄰兩工序基本尺寸之差:

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。

工序加工余量的變動范圍等于前工序和本工序兩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+

工序的公差帶，一般規定在零件的“入體”方向，故對于被包容表面（軸）基本尺寸為最大尺寸；即A'。

對于包容面（孔），基本尺寸就是最小工序尺寸：即毛坯公差采用雙向標注。即

2、影響加工余量的因素

（1）前工序形成的表面粗糙度〃,和表面缺陷層深度，；

（2）前工序的工序尺寸公差3”；

（3）前工序形成的表面位置誤差/9小

（4）本工序的裝夾誤差4。

對稱加工表面（雙面余量）

24=功+2（乩+7；）+斗匠+或

非對稱加工表面（單面余量）

Zb=a+（”“+T）+q+j

式中Pa+￡b是誤差￡和j的矢量和的絕對值,

Pa+邑=J4+￡；

0.962“+0.4%,(p/無)

0.4^4-0.96^,(pa<￡h)

4，(424〃)

.J，gW0.25J)

對■于不同的零件和不同的工序，上述公式中各組成部分的數值和表現形式也各不相同。

拉削、無心磨、浮動較削等，省略安裝誤差；

超精拋光等，僅考慮表面粗糙度；

剛性差的細長軸，應母線直線誤差超出直徑尺寸公差，及熱處理工件，工序加工余量應適當放大。

3、加工余量的確定方法

（1）經驗估算法（不太準確，單件、小批生產）

（2）杳表修正法（應用廣泛）（孔軸雙邊余量）

（3）分析計算法（缺少試驗資料，很少應用）

二、工序尺寸及其公差的確定

工序尺寸是各工序應該控制或保證的尺寸。只有最后一道工序的尺寸是設計圖紙的尺寸，除此之外

中間各工序的尺寸及公差則應由工藝設計者根據加工工序間尺寸演變的聯系進行確定和計算。

幾種情況：

（1）工藝基準與設計基準重合時各工序尺寸；

（2）工藝基準與設計基準不重合需要重新確定工序尺寸；

（3）設計基港有待進一步加工導致工序尺寸小斷變化；

（4）表面工藝處理時工序尺寸確定。

1、尺寸鏈

（1）尺寸鏈定義和特征

如圖，尺寸C、E、A可以由Al、A2、A0來表示,Al、A2、A0形成一個封閉的尺寸組。

由相互聯系的尺寸，按一定的順序首尾相接形成封閉的尺寸組，稱為尺寸鏈。

特征：①封閉性：首尾相連。包含一個間接尺寸和若干個直接尺寸。

②關聯性：間接尺寸受直接尺寸的支配。間接尺寸精度低于直接支持精度。

<2）尺寸鏈的組成

環——組成尺寸鏈中的每一尺寸，如圖所示的Al、A2、AOo

封閉環一一裝配或加工過程中最后自然形成的一環。如圖AOo

組成環一一除封閉環外的全部其他環,是直接獲得的環。

增環一一該環尺寸增大封閉環隨之增大，該環減小封閉環隨之減小的組成環。通常在增環符號上

標以向右的箭頭，如

減環一一該環尺寸增大使封閉環減小，該環減小使封閉環增大的組成環。通常在減環符號上標以

向左的箭頭，如A】o

（3）尺寸鏈分類

①工藝過程尺寸鏈：零件按一定順序安排的各個加工工序（包括檢驗工序）中，先后獲得的各工序

尺寸所構成的封閉尺寸組合。

②裝配尺寸鏈：在機器設計或裝配過程中，由機器或部件內若干個相關零件構成互相有聯系的封閉

尺寸絹合c

③工藝系統尺寸鏈：在零件生產過程中某工序的工藝系統內，由工件、刀具、夾具、機床及加工誤

差等有關尺寸所形成的封閉尺寸組合，稱為工藝系統尺寸鏈。

（4）尺寸鏈的計算。

①正計算已知全部組成環的尺寸以及偏差，計算封閉環尺寸及偏差。主要用于設計尺寸校核。

②反計算已知封閉環尺寸及偏差，計算各組成環尺寸及偏差。主要用于根據機器裝配精度，確定

各零件尺寸及偏差的設計計算。

③中間計算已知封閉環及某些組成環的尺寸及偏差，計算某一組成環的尺寸及偏差。求解工藝尺

寸鏈經常用到中間計算。

（5）極值法解尺寸鏈的基本計算公式計算方法有極值法和概率法兩種。極值法適用于組成環數較

少的計算，概率法適用于組成環數較多的計算。工藝尺寸鏈計算主要應用極值法。

①封閉環的基本尺寸

封閉環的基本尺寸4等于所有增環基本尺寸之和減去所有減環基本尺寸之和。即

4=￡A-YAJ

i=\j-m+\

式中：m增環數；

n一一包括封閉環在內的總環數。

②封閉環的極限尺寸

封閉環的最大極限尺寸等于所有增環的最大極限尺寸之和，減去所有減環的最小極限尺寸之和。

最小極限尺寸等于所有增環的最小極限尺寸之和，減去所有減環的最大極限尺寸之和。即

“Z,max這A,E4mm

Z=1J-///+1

m,一!__

&,min-￡A,由訪￡A,max

i=li-m+\

③封閉環的極限偏差

封閉環的上偏差等于所有增環上偏差之和，減去所有減環下偏差之和；

封閉環的下偏差等于所有增環下偏差之和，減去所有減環上偏差之和。即

庚&=2虛4一2EIAj

f-l

〃-1

%=2函-29

/=1J-7M+1

④封閉環的極值公差

封閉環的極值公差心（即按極值法計算所得的可能出現的誤差范圍）等于各組成環公差之和。即

⑤封閉環中間偏差

封閉環的中間偏差Ay,等于所有增環中間偏差之和減去所有減環中間偏差之和，即

z=EA/_Z△/

i=lJ-7H+1

中間偏差為上偏差與下偏差的平均值，即

人ES+EI

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

2

上式乂可表示為

T

ES=A+—

2

TT