机械制造技术基础第五章new2

1、内内 容容 提提 要要本章内容本章内容:介绍了生产过程、工艺过程；工艺过程组成的概念；制定机械加工工艺规程的步骤和方法；机械加工工艺过程设计中的主要问题(定位基准的选择，加工路线的拟订，工序尺寸及公差的确定)；工艺过程的经济性。 学习要求学习要求:熟悉机械加工工艺过程；掌握工序、安装、工位、工步及走刀的含义；掌握机械加工工艺过程设计的基本原理、原则和方法(定位基准的选择原则，加工方法的选择原则，工序划分及加工顺序安排的原则，确定工序尺寸及公差的方法，工艺尺寸链原理及应用等)。生产过程生产过程5.1.1 生产过程生产过程 从原材料或半成品到成品制造出来的各有关劳动过从原材料或半成品到成品制造出来

2、的各有关劳动过程的总和称为程的总和称为生产过程生产过程。相关的过程： 产品的设计，包括产品的研究、开发、设计； 生产准备工作：如编制工艺文件，专用工装及设备的设计与制造等； 原材料（或设备、工装、标准件等）的购置、运输、检验、保管； 毛坯制造； 零件的机械加工及热处理； 产品装配与调试、性能试验以及产品的包装、发运等工作。 5.1 零件制造的工艺过程零件制造的工艺过程5.1.2 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和机械性能用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和机械性能等，使之变为合格零件的过程，称为等，使之变为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程机械加工

3、工艺过程，又，又称称工艺路线工艺路线或或工艺流程工艺流程。 将零件装配成部件或产品的过程，称为将零件装配成部件或产品的过程，称为装配工艺过程。装配工艺过程。5.1.2.1 工艺过程工艺过程 组成组成机械加工工艺过程机械加工工艺过程 工艺过程工艺过程是由一个或若干个依次排列的工序所组成，毛坯依次通过这些工序就变成了成品或半成品。（1）工序）工序 一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点（一台机床或一个钳工一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点（一台机床或一个钳工台），对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那部分工艺过程，称为台），对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工工序

4、序。它是工艺过程的基本单元，又是生产计划和成本核算的基本单元。工序的安排和组成与零件的生产批量有关 (单件小批、大批大量单件小批、大批大量)。工序的特点：三定一连续。工艺过程组成工艺过程组成划分工序的主要依据是（1）工作地点是否变动2）工作是否连续工艺过程组成工艺过程组成机械加工工艺过程是由一个或若干个按顺序排列的工序所组成；工序又可细分为安装、工步、走刀。（2）安装）安装 工件在加工前，在机床或夹具中相对刀具应有一个正确工件在加工前，在机床或夹具中相对刀具应有一个正确的位置并给予固定，这个过程称为的位置并给予固定，这个过程称为装夹装夹； 一次装夹所完成的那部分加工过程称为一次装夹所完成的那部

5、分加工过程称为安装安装。 安装是工序的一部分。每一个工序可能有一次安装，也可能有几次安装。 如表5.1中第一工序，若对一个工件的两端连续进行车端面、钻中心孔，就需要两次安装(分别对两端进行加工)，每次安装有两个工步(车端面和钻中心孔)。 安装的次数应该多还是少？工艺过程组成工艺过程组成（3）工位）工位 为减少工序中的装夹次数，常采用转位（或移位）夹具、回转工作台或回转夹具、多轴机床，使工件在一次安装中，可先工件在一次安装中，可先后在机床上占有不同的位置进行连续加工，每一个位置所完成后在机床上占有不同的位置进行连续加工，每一个位置所完成的那部分工序，称一个的那部分工序，称一个工位工位。 工艺过程

6、组成工艺过程组成 采用多工位加工，可以提高生产率和保证被加工表面间的相互位置精度。工艺过程组成工艺过程组成（4）工步）工步 工步是工序的组成单位。 在被加工的表面、切削用量（指切削速度、背吃刀量和进在被加工的表面、切削用量（指切削速度、背吃刀量和进给量）、切削刀具均保持不变的情况下所完成的那部分工序，给量）、切削刀具均保持不变的情况下所完成的那部分工序，称称工步工步。 当其中有一个因素变化时，则为另一个工步。当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合工步。 （5）走刀）走刀 被加工的某一表面，由于余量较大或其它原因，在切削用被加工的某一表面，由于余量较大或其它原因，在切削用量不变的条件下，

7、用同一把刀具对它进行多次加工，每加工一量不变的条件下，用同一把刀具对它进行多次加工，每加工一次，称次，称一次走刀一次走刀。复合工步复合工步如习如习5.14题图题图5.36所示零件，毛坯为所示零件，毛坯为35mm棒料，批量生产时其机棒料，批量生产时其机械加工工艺过程如下所述，试分析其工艺过程的组成。在锯床上切断械加工工艺过程如下所述，试分析其工艺过程的组成。在锯床上切断下料，车一端面钻中心孔，调头，车另一端面钻中心孔，在另一台车下料，车一端面钻中心孔，调头，车另一端面钻中心孔，在另一台车床上将整批工件靠螺纹一边都车至床上将整批工件靠螺纹一边都车至30mm，调头再换刀车整批工件，调头再换刀车整批工

8、件的的18mm外圆，又换一台车床车外圆，又换一台车床车20mm外圆，在铣床上铣两平面，外圆，在铣床上铣两平面，转转90后，铣另外两平面，最后，车螺纹，倒角。后，铣另外两平面，最后，车螺纹，倒角。序号工序安装工位工步内容510152025305.1.2.2生产类型对工艺过程的影响生产类型对工艺过程的影响生产类型对工艺过程的影响生产类型对工艺过程的影响 当生产类型不同时，生产组织和生产管理、车间的机床布置、毛坯的制造方法、采用的工艺装备（刀、夹、量具）、加工方法以及工人的熟练程度等都有很大的不同，因此在制订工艺路线之前必须明确该产品的生产类型。 生产类型生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地

9、）生产专业化程度的分类，一般分为：单件生产单件生产 、成批生产成批生产 、大量大量生产。生产。 单件生产单件生产 单个地生产不同结构和不同尺寸的产品，并单个地生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复。且很少重复。 例如，重型机器制造、专业设备制造和新产品试制等。生产类型对工艺过程的影响生产类型对工艺过程的影响 成批生产成批生产 一年中分批地制造相同的产品，制造过程有一年中分批地制造相同的产品，制造过程有一定的重复性。一定的重复性。 例如，机床制造就是比较典型的成批生产。 每批制造的相同产品的数量称为批量。每批制造的相同产品的数量称为批量。 根据批量的大小，成批生产又可分为：小批生产、中批生产

10、和大批生产。 小批生产的工艺过程的工艺特点和单件小批生产相似；大批生产的工艺过程的特点和大量生产相似；中批生产的工艺过程的特点则介于单件小批生产和大批大量生产之间。 大量生产大量生产 产品数量很大，大多数工作地点经常重复地产品数量很大，大多数工作地点经常重复地进行某一个零件的某一道工序的加工。进行某一个零件的某一道工序的加工。例如，汽车、拖拉机、轴承等的制造通常都是以大量生产的方式进行。5.2 各种生产类型工艺过程的主要特点各种生产类型工艺过程的主要特点工艺过程特点工艺过程特点生产类型生产类型单件生产单件生产成批生产成批生产大批量生产大批量生产工件的互换性工件的互换性一般是配对制造，没有互换性

11、，广泛用钳工修配大部分有互换性，少数用钳工修配全部有互换性。某些精度较高的配合件用分组选择装配法毛坯的制造方法毛坯的制造方法及加工余量及加工余量铸件用木模手工造型；锻件用自由锻。毛坯精度低，加工余量大部分铸件用金属模；部分锻件用模锻。毛坯精度中等，加工余量中等。铸件广泛采用金属模机器造型，锻件广泛采用模锻，以及其他高生产率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小。机床设备机床设备通用机床，或数控机床，或加工中心。数控机床加工中心或柔性制造单元。设备条件不够时，也采用部分通用机床、部分专用机床。专用生产线、自动生产线、柔性制造生产线或数控机床。夹具夹具多用标准附件，极少采用夹具，靠划线及试切法达到

12、精度要求。广泛采用夹具或组合夹具，部分靠加工中心一次安装。广泛采用高生产率夹具，靠夹具及调整法达到精度要求。刀具与量具刀具与量具采用通用刀具和万能量具。可以采用专用刀具及专用量具或三座标测量机。广泛采用高生产率刀具和量具，或采用统计分析法保证质量。对工人的要求对工人的要求需要技术熟练的工人。需要一定熟练程度的工人和编程技术人员。对操作工人的技术要求较低，对生产线维护人员要求有高的素质。工艺规程工艺规程有简单的工艺路线卡。有工艺规程，对关键零件有详细的工艺规程。有详细的工艺规程。生产类型对工艺过程的影响生产类型对工艺过程的影响工艺规程的作用及设计步骤工艺规程的作用及设计步骤5.2 工艺规程的作用

13、及设计步骤工艺规程的作用及设计步骤1、 定义定义： 规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工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艺文件称为工艺规程工艺规程。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机械加工工艺规程。 工艺规程工艺规程是在具体的生产条件下，最合理或较合理的工艺过程和操作方法，并按规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产的。 工艺规程工艺规程中包括各个工序的排列顺序，加工尺寸、公差及技术要求，工艺设备及工艺措施，切削用量及工时定额等内容。 工艺规程的作用及设计步骤工艺规程的作用及设计步骤2、工艺规程的作用：、工艺规程的作用

14、： （1） 指导生产的主要技术文件指导生产的主要技术文件：起生产的指导作用； （2） 是生产组织和生产管理的依据是生产组织和生产管理的依据：即生产计划、调度、工人操作和质量检验等的依据； （3） 是新建或扩建工厂或车间主要技术资料是新建或扩建工厂或车间主要技术资料。 总之，零件的机械加工工艺规程是每个机械制造厂或加工车间必不可少的技术文件。生产前用它做生产的准备生产的准备，生产中用它做生产的指挥生产的指挥，生产后用它做生产的检验。生产的检验。3、工艺规程的设计步骤、工艺规程的设计步骤(一一)制订工艺规程的基本要求（原则）：制订工艺规程的基本要求（原则）： 总原则：“优质、高产、低消耗” 1、保

15、证加工质量（首要原则）； 2、最大限度提高生产率； 3、尽可能降低成本； 4、努力减轻工人劳动强度，保证生产安全。 （二）制订工艺规程的原始资料：（二）制订工艺规程的原始资料： 1、产品图纸（零件图和装配图）； 2、产品的年生产纲领； 3、毛坯的生产和供应情况； 4、现场工艺条件和传统的加工方法； 5、国内外先进工艺及技术的发展情况。 （三）制订工艺规程的步骤和内容：（三）制订工艺规程的步骤和内容： 1、研究和分析产品的装配图和零件图工艺审查； 首先应分析审查产品的零件图和装配图，熟悉该产品的用途、性能和工作条件，各零件在产品中的作用，具体审查： （1）零件图纸的完整和正确性，即视图是否足够，

16、尺寸、技术要求是否齐全； （2）零件材料使用是否恰当； （3）技术要求是否合理。 （4）结构是否便于加工、装配等。 （5）材料选择是否合理，易于加工。工艺规程的作用及设计步骤工艺规程的作用及设计步骤 2 2、确定零件的生产类型：、确定零件的生产类型： 生产纲领：生产纲领：每年所需制造的产品数量称为生产纲领。通常可按下式计算： N零=Nn（1+）（1+） N零：零件的生产纲领（件/台） N：产品年产率（台/年） n：每台产品中该零件数量（件/台） ：备品率 ：废品率 划分生产类型既要根据生产纲领，同时还要考虑零件的体积、质量等因素，生产类型的划分见表5.6.工艺规程的作用及设计步骤工艺规程的作用

17、及设计步骤生产类型零件年产量重型零件中型零件轻型零件单件生产510100成批生产小批51010200100500中批1003002005005005000大批30010005005000500050000大量生产1000500050000 表5.6为划分生产类型的参考数据。 划分生产类型，既要根据生产纲领，同时还要考虑零件的体积、质量等因素。 值得注意的是生产类型将直接影响工艺过程的内容和生产的组织形式，并在一定程度上对产品的结构设计也有重要影响。表表5.6 划分生产类型的参考数据划分生产类型的参考数据工艺规程的作用及设计步骤工艺规程的作用及设计步骤 3、确定毛坯的种类、形状和尺寸确定毛坯的种

18、类、形状和尺寸； 铸件：铸件：包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。 铸件毛坯的形状可以相当复杂，尺寸可以相当大，且吸振性能较好，但铸件的机械性能较低，一般机座、壳体零件的毛坯多用铸件。 锻件：锻件：机械性能较好，有较高的强度和冲击韧性，但毛坯的形状不宜复杂，如轴类和齿轮类零件的毛坯常用锻件。 型材：型材：包括圆形、方形、六角形及其它断面形状的棒包括圆形、方形、六角形及其它断面形状的棒料、管料及板料。料、管料及板料。 棒料常用在普通车床、六角车床及自动和半自动车床上加工轴类、盘类及套类等中小型零件。冷拉棒料比热轧棒料精度高且机械性能好，但直径较小。板料

19、常用冷冲压的方法制成零件，但毛坯的厚度不宜过大。工艺规程的作用及设计步骤工艺规程的作用及设计步骤 焊接件：焊接件：对尺寸较大、形状较复杂的毛坯，可采用型钢或锻件焊接成毛坯，但焊接件吸振性能差，容易变形，尺寸误差大。 工程塑料：工程塑料：它是近年来在机械制造业中普遍推广的一种毛坯，其形状可以很复杂，尺寸精度高，但机械性能差。 在大批、大量生产中，常采用精度和生产率较高的毛坯制造方法，如金属型铸造、精密铸造、模锻、冷冲压、粉末冶金等，使毛坯的形状更接近于零件的形状。因此可大量诚少切削加工的劳动量，甚至可不需要进行切削加工（少无（少无切屑加工），切屑加工），从而提高了材料的利用率，降低了机械加工的成

20、本。 在单件小批生产中，一般采用木模手工砂型铸造和自由锻造，因此毛坯的精度低，成本高、废品率高、切削加工劳动量大。工艺规程的作用及设计步骤工艺规程的作用及设计步骤 4、拟定零件加工的工艺路线。包括：选择定位基准、确定各表面的加工方法、安排加工顺序、确定工序集中与分散以及热处理、检验等辅助工序的安排； 5、确定各工序所采用的设备、工艺装备（工夹量具）； 6、确定各工序的加工余量，工序尺寸及公差； 7、确定各工序所用切削用量，工时定额； 8、技术经济分析； 9、填写工艺文件。工艺规程的作用及设计步骤工艺规程的作用及设计步骤 各厂根据生产需要选用相应的工艺文件，目前生产中有三种： （1）工艺过程综合

21、卡片工艺过程综合卡片（过程卡片，工艺路线卡片）：表5.3。特点：只列出简单的工艺路线，单件小批生产中工人及计划、调度、管理中使用。 （2）加工工艺卡片加工工艺卡片（工艺卡片）：比过程卡片详细的多，但没有工序卡详细表5.4。中批生产中使用。 （3）工序卡片工序卡片：详细规定加工方法和步骤，并附有工序简图表5.5。用于大批大量生产。 。工艺文件工艺文件5.3 定位基准的选择定位基准的选择在零件图上或实际的零件上，用来确定一些点、线、面位在零件图上或实际的零件上，用来确定一些点、线、面位置时所依据的那些点、线、面称为置时所依据的那些点、线、面称为基准基准。5.3.1 基准的分类基准的分类根据基准的用

22、途，基准可分为设计基准设计基准和工艺基准工艺基准两大类。5.3.1.1 设计基准设计基准设计人员在零件图上标注尺寸或相互位置关系时所依据的设计人员在零件图上标注尺寸或相互位置关系时所依据的那些点、线、面称为那些点、线、面称为设计基准设计基准。如图5.3(a)，端面C是端面A、B的设计基准；中心线O-O是外圆柱面D和d的设计基准；中心O是E面的设计基准。定位基准的选择定位基准的选择5.3.1.2 工艺基准工艺基准零件在加工或装配过程中所使用的基准，称为零件在加工或装配过程中所使用的基准，称为工艺基准工艺基准(也称制造基准)。 工艺基准按用途又可分为：（1）工序基准）工序基准在工序图上标注被加工表

23、面尺寸在工序图上标注被加工表面尺寸(称工序尺寸称工序尺寸)和相互位置关系时，所和相互位置关系时，所依据的点、线、面称为依据的点、线、面称为工序基准工序基准。如图5.3(a)的零件，若加工端面B时的工序图为图5.3(b)，工序尺寸为l4，则工序基准为端面A，而其设计基准是端面C。（2）定位基准）定位基准 工件在机床上加工时，在工件上用以确定被加工表面相对机床、夹工件在机床上加工时，在工件上用以确定被加工表面相对机床、夹具、刀具位置的点、线、面称为定位基准。确定位置的过程称为定位。具、刀具位置的点、线、面称为定位基准。确定位置的过程称为定位。图图5.3(c)，加工E面的工件是以外圆d在v形块1上定

24、位时，其定位基准则是外圆d的两条母线。加工轴类零件时，常以顶尖孔为定位基准。加工齿轮外圆或切齿时，常以内孔和端面为定位基准。定位基准常用的是“面”，所以也称为定位面，常以符号“v”表示，其尖端指向定位面。如图5.4为切齿轮时的定位基准表示法。定位基准的选择定位基准的选择（3）测量基准）测量基准在工件上用以测量己加工表面位置时所依据的点、线、面在工件上用以测量己加工表面位置时所依据的点、线、面称为称为测量基准测量基准。一般情况下常采用设计基准为测量基准。如图5.3(a)，当加工端面A、B，并保证尺寸l1、l2时，测量基准就是它的设计基准端面C。但当以设计基准为测量基准不方便或不可能时，也可采用其

25、它表面为测量基准。如图5.3(c)，表面E的设计基准为中心O，而测量基准为外圆D的母线F，则此时的测量尺寸为l3。（4）装配基准）装配基准在装配时，用来确定零件或部件在机器中的位置时所依据在装配时，用来确定零件或部件在机器中的位置时所依据的点、线、面称为装配基准的点、线、面称为装配基准。如齿轮装在轴上，内孔是它的装配基准；轴装在箱体孔上，则轴颈是装配基准；主轴箱体装在床身上，则箱体的底面是装配基准。定位基准的选择定位基准的选择获得加工精度的方法工件的装夹获得加工精度的方法工件的装夹5.3.2 工件的装夹与获得加工精度的方法工件的装夹与获得加工精度的方法5.3.2.1 工件的装夹工件的装夹(1)

26、直接找正定位的装夹直接找正定位的装夹 将工件直接放在机床上，工人可用百分表、划线盘、直角将工件直接放在机床上，工人可用百分表、划线盘、直角尺等对被加工表面进行找正，确定工件在机床上相对刀具的正尺等对被加工表面进行找正，确定工件在机床上相对刀具的正确位置之后再夹紧。确位置之后再夹紧。 如图5.5，在大型滚齿机上滚切齿形时，若被加工齿轮的分度圆与已加工的外圆表面有较高的同轴度要求时，工件放在支座上之后，用百分表找正，使齿坯外圆的中心与工作台的回转中心重合，然后进行夹紧。 这种装夹方法，找正困难且费时间，找正的精度要依靠生产工人的经验和量具的精度，因此多用于单件、小批生产或某些相互位置精度要求很高、

27、应用夹具装夹又难以达到精度的零件加工。（2）按划线找正装夹）按划线找正装夹 工件在切削加工前，预先在毛坯表面上划出要加工表面工件在切削加工前，预先在毛坯表面上划出要加工表面的轮廓线，然后按所划的线将工件在机床上找正、夹紧。的轮廓线，然后按所划的线将工件在机床上找正、夹紧。 划线时要注意照顾各表面间的相互位置和保证被加工表面有足够的加工余量。 这种装夹方法被广泛用于单件、小批生产，尤其是用于形状较复杂的大型铸件或锻件的机械加工，可以使各加工表面余量基本均匀。 这种方法的缺点是增加了划线工序，另外由于划的线条本身有一定的宽度，划线时又有划线误差，因此它的装夹精度低，一般在0.20.5 mm 之间。

28、工件的装夹工件的装夹（3）在夹具中装夹（通用夹具和专用夹具）在夹具中装夹（通用夹具和专用夹具）夹具固定在机床上，夹具本身有使工件定位和夹紧的装夹具固定在机床上，夹具本身有使工件定位和夹紧的装置。工件在夹具上固定以后便获得了相对刀具的正确位置。置。工件在夹具上固定以后便获得了相对刀具的正确位置。这种装夹方法方便、迅速、精度高且稳定，广泛用于成批生产和大量生产中。如图5.1阶梯轴的铣键槽工序，可将工件直接放在夹具体的v形块上(见图5.6)，不用找正就保证了工件相对刀具的位置，然后用压板夹紧工件，便可进行铣键槽的工作。对于某些零件(例如连杆、曲轴)，即使批量不大，但是为了达到某些特殊的加工要求，仍需

29、要设计制造专用夹具。 工件的装夹工件的装夹尺寸精度的获得方法尺寸精度的获得方法5.3.2.2 获得加工精度的方法获得加工精度的方法(1)机械加工中获得工件尺寸精度的方法机械加工中获得工件尺寸精度的方法试切法试切法 即先试切出很小的一部分加工表面，测量试切所得的尺寸，按照加工要求作适当的调整，再试切，再测量，如此经过两三次试切和测量，当被加工尺寸达到要求后，再切削整个待加工表面。定尺寸刀具法定尺寸刀具法 用具有一定尺寸精度的刀具(如铰刀、扩孔钻、钻头等)来保证工件被加工部位(如孔)的精度。调整法调整法 利用机床上的定位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

30、工件。尺寸精度的获得方法尺寸精度的获得方法 自动控制法自动控制法 使用一定的装置，在工件达到要求的尺寸时，自动停止加工。 具体方法有两种： 自动测量自动测量 即机床上有自动测量工件尺寸的装置，在工作达到要求时，自动测量装置即发出指令使机床自动退刀并停止工作。 数字控制数字控制 即机床中有控制刀架或工作台精确移动的步进马达、滚动丝杆螺母副及整套数字控制装置，尺寸的获得(刀架的移动或工作台的移动)由预先编制好的程序通过计算机数字控制装置自动控制。形状精度的获得方法形状精度的获得方法(2)机械加工获得工件形状精度的方法机械加工获得工件形状精度的方法轨迹法轨迹法 利用切削运动中刀尖的运动轨迹形成被加工

31、表面的形状。这种加工方法所能达到的形状精度，主要取决于这种成形运动的精度。成形法成形法 利用成形刀具刀刃的几何形状切削出工件的形状。这种加工方法所能达到的精度，主要取决于刀刃的形状精度与刀具的装夹精度。展成法展成法 利用刀具和工件作展成切削运动时，刀刃在被加工表面上的包络面形成成形表面。这种加工方法所能达到的精度，主要取决于机床展成运动的传动链精度与刀具的制造精度等因素。相切法相切法定位基准的分类定位基准的分类5.3.3 定位基准的选择定位基准的选择 定位基准又分为粗定位基准粗定位基准、精定位基准精定位基准和辅助定位基准辅助定位基准，分别简称为粗基准粗基准、精基准精基准和辅助基准辅助基准。 粗

32、基准粗基准：以未加工过的表面进行定位的基准称粗基准，也以未加工过的表面进行定位的基准称粗基准，也就是第一道工序所用的定位基准为就是第一道工序所用的定位基准为粗基准粗基准。 精基准精基准：以已加工过的表面进行定位的基准称以已加工过的表面进行定位的基准称精基准精基准。 辅助基准辅助基准：该基准在零件的装配和使用过程中无用处，只该基准在零件的装配和使用过程中无用处，只是为了便于零件的加工而设置的基准称是为了便于零件的加工而设置的基准称辅助基准辅助基准。如轴加工用的顶尖孔等。 选择定位基准主要是为了保证零件加工表面之间以及加工表面与未加工表面之间的相互位置精度，因此定位基淮的选择应从有相互位置精度要求

33、的表面间去找。 精基准的选择精基准的选择5.3.3.1 精基准的选择精基准的选择 选择精基准时主要考虑应保证加工精度并使工件装夹得方便、准确、可靠。因此，要遵循以下几个原则：(1)基准重合的原则基准重合的原则 尽量选择工序基准（或设计基准）为定位基准尽量选择工序基准（或设计基准）为定位基准。这样可以减少由于定位不准确引起的加工误差。 图5.7(a)是在钻床上成批加工工件孔的工序简图，N面为尺寸B的工序基准。若选N面为尺寸B的定位基准并与夹具1面接触，钻头相对1面位置已调整好且固定不动见图5.7(b)，则加工这一批工件时尺寸B不受尺寸A变化的影响，从而提高了加工尺寸B的精度。若选择M面为定位基准

34、并与夹具2面接触，钻头相对2面已调整好且固定不动见图5.7(c)，则加工的尺寸B要受到尺寸A变化的影响，使尺寸B精度下降。 精基准的选择精基准的选择(2)基准不变的原则基准不变的原则 尽可能使各个工序的定位基准相同尽可能使各个工序的定位基准相同。如轴类零件的整个加工过程中大部分工序都以两个顶尖孔为定位基准；齿轮加工的工艺过程中大部分工序以内孔和端面为定位基准；箱体加工中，若批量较大，大部分工序以平面和两个销孔为定位基准。 基准不变的好处是，可使各工序所用的夹具统一，从而减少了设计和制造夹具的时间和费用，加速了生产准备工作，降低了生产成本；多数表面用同一组定位基准进行加工，避免因基准转换过多带来

35、的误差，有利于保证其相互位置精度；由于基准不变就有可能在一次装夹中加工许多表面，使各表面之间达到很高的位置精度，又可避免由于多次装夹带来的装夹误差和减少多次装载工件的辅助时间，有利于提高生产率。 精基准的选择精基准的选择(3)互为基准，反复加工的原则互为基准，反复加工的原则 当两个表面相互位置精度要求较高时，则两个表面互为当两个表面相互位置精度要求较高时，则两个表面互为基准反复加工，可以不断提高定位基准的精度，保证两个表基准反复加工，可以不断提高定位基准的精度，保证两个表面之间相互位置精度面之间相互位置精度。 如加工套筒类，当内、外圆柱表面的同轴度要求较高时，先以孔定位加工外圆，再以外圆定位加

36、工孔，反复加工几次就可大大提高同轴度精度。 又如加工精密齿轮，当齿面经高频淬火后磨削时，因轮齿表面淬火层很薄，为保证磨削余量均匀，采用先以齿面为基准磨削内孔，再以内孔表面定位磨削齿面。 精基准的选择精基准的选择(4)自为基准的原则自为基准的原则 当精加工或光整加工工序要求余量小且均匀时，可选择当精加工或光整加工工序要求余量小且均匀时，可选择加工表面本身为精基准，以保证加工质量和提高生产率加工表面本身为精基准，以保证加工质量和提高生产率。 如精铰孔时，铰刀与主轴采用浮动连接，加工时是以孔本身为定位基准。 又如磨削车床床身导轨面车床床身导轨面时，常在磨头上装百分表以导轨面本身为基准来找正工件，或者

37、用观察火花的方法来找正工件。 再如精镗连杆小头孔，以自身定位自身定位。先在小头孔中安装活动定位销，定位夹紧后，再将定位销从孔中拔出来。 应用这种精基准加工工件，只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面间的相互位置精度，后者应由先行工序保证。 精基准的选择精基准的选择(5)应能使工作装夹稳定可靠、夹具简单应能使工作装夹稳定可靠、夹具简单一般常采用面积大、精度较高和粗糙度较低的表面为精一般常采用面积大、精度较高和粗糙度较低的表面为精基准基准。 如图5.8为机床主轴箱加工简图，一般是先加工装配基准面A，再以A面为精基准加工主轴孔B及其它孔。加工箱体类和支架类零件时常选用装配基准为精基准，因为装配基准

38、多数面积大、装夹稳定、方便，设计夹具也较简单。 粗基准的选择粗基准的选择5.3.3.2 粗基准的选择粗基准的选择 在零件加工过程的第一道工序，定位基准必然是毛坯表面，即粗基准。选择粗基准时应从以下几个方面考虑：(1)选择要求加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面有足够而选择要求加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量均匀的加工余量。 (此原则简称：余量均匀原则此原则简称：余量均匀原则) 例如，导轨面是车床床身的主要工作表面，要求在加工时切去薄而均匀的一层金属，使其保留铸造时在导轨面上所形成的均匀而细密的金相组织，以便增加导轨的耐磨性。另外，小而均匀的加工

39、余量将使切削力小而均匀，因此引起的工件变形小，而且不易产生振动，从而有利于提高导轨的几何精度和降低表面粗糙度。因此对加工床身来说，保证导轨面的加工余量小而均匀是主要的。在加工时，应先选取导轨面为粗基准，加工床脚的底平面，如图5.9(a)，再以床脚的底平面为精基准加工导轨面，此时导轨面的加工余量可以小而均匀见图5.9(c)。如果先以床脚底平面为粗基准加工导轨面，如图5.9(b)，则床脚底平面误差全部反映到导轨面上，使其加工余量不均匀。此时，在余量较大处，会把要保留的机械性能较好的一层金属切掉，而且由于余量不均匀而影响了加工精度。 粗基准的选择粗基准的选择(2)某些表面不需加工，则应选择其中与加工

40、表面有相互位置精度某些表面不需加工，则应选择其中与加工表面有相互位置精度要求的表面为粗基准要求的表面为粗基准。(此原则简称：相互位置原则此原则简称：相互位置原则) 如图5.10(a)所示，为保证皮带轮的轮缘厚度均匀，以不加工表面1为粗基准，车外圆表面。又如图5.10(b)所示，为保证零件的壁厚均匀，应以不加工的外圆表面A为粗基准，镗内孔。粗基准的选择粗基准的选择(3)选择比较平整、光滑、有足够大面积的表面为粗基准。选择比较平整、光滑、有足够大面积的表面为粗基准。该表面不允许有浇、冒口的残迹和飞边，以确保安全、可靠、误差小。(此原此原则简称：光滑平整原则则简称：光滑平整原则)(4)粗基准在同一定

41、位方向上只允许在零件加工工序中使用一次，不粗基准在同一定位方向上只允许在零件加工工序中使用一次，不允许重复使用允许重复使用。(此原则简称：一次使用原则此原则简称：一次使用原则) 因为粗基准的精度和粗糙度都很差，如果重复使用，则不能保证工件相对刀具的位置在重复使用粗基准的工序中都一致，因而影响加工精度。 上述有关粗、精基准选择原则中的每一项，只说明某一方面问上述有关粗、精基准选择原则中的每一项，只说明某一方面问题，在实际应用中，有时不能同时兼顾。因此要根据零件的生产类题，在实际应用中，有时不能同时兼顾。因此要根据零件的生产类型及具体的生产条件，并结合整个的工艺路线进行全面考虑，抓住型及具体的生产

42、条件，并结合整个的工艺路线进行全面考虑，抓住主要矛盾，灵活运用上述原则，正确选择粗、精基准。主要矛盾，灵活运用上述原则，正确选择粗、精基准。 选择图5-13所示摇杆零件的定位基准。零件材料为HT200，毛坯为铸件，生产批量：5000件。 基准的选择基准的选择图5-12 摇杆零件图4012H7铸造圆角R3其余倒角145600.059.520H71.63.23.23.21.64018M83.2R127100.1ABDC1545工艺路线的拟定工艺路线的拟定5.4 工艺路线的拟定工艺路线的拟定 拟定零件机械加工工艺路线时，要解决的主要问题有：零件各表面加工方法和设备的选择；加工阶段的划分；工序的集中与

43、分散；工序的安排等。5.4.1 零件各表面的加工方法及使用设备的选择零件各表面的加工方法及使用设备的选择5.4.1.1 加工方法的选择加工方法的选择(1)各种加工方法的经济加工精度和粗糙度各种加工方法的经济加工精度和粗糙度 不同的加工方法如车、磨、刨、铣、钻、镗等，其用途各不相同，所能达到的精度和表面粗糙度也大不一样。即使是同一种加工方法，在不同的加工条件下所得到的精度和表面粗糙度也大不一样，这是因为在加工过程中，将有各种因素对精度和粗糙度产生影响，如工人的技术水平、切削用量、刀具的刃磨质量、机床的调整质量等等。 根据统计资料，某一种加工方法的加工误差（或精度）和成本的关系如图5.11。在I段

44、，当零件加工精度要求很高时，零件成本将要提得很高，甚至成本再提高，其精度也不能再提高了，存在着一个极限的加工精度，其误差为。相反，在段，虽然精度要求很低，但成本也不能无限降低，其最低成本的极限值为S。因此在I、段应用此法加工是不经济的。在段，加工方法与加工精度是相互适应的，加工误差与成本基本上是反比关系，可以较经济地达到一定的精度，段的精度范围就称为这种加工方法的经济精度经济精度。加工方法的选择加工方法的选择图图5.11 加工成本与精度的关系加工成本与精度的关系 所谓某种加工方法的经济精度经济精度，是指在正常的工作条是指在正常的工作条件下（包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工件下（包括

45、完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用）所能达到的加人技术等级、标准的耗用时间和生产费用）所能达到的加工精度工精度。 与经济加工精度相似，各种加工方法所能达到的表面粗糙度也有一个较经济的范围。各种加工方法所能达到的经济精度、表面粗糙度以及表面形状以及位置精度可查阅金属机械加工工艺人员手册。 加工方法的选择加工方法的选择 加工方法的选择加工方法的选择(2)加工方法和加工方案的选择加工方法和加工方案的选择首先要根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法及加工首先要根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法及加工方案方案。 选择零件表面的加工方案必须在保证零件达到图

46、纸要求方面是稳定而可靠的，并在生产率和加工成本方面是最经济合理的。 表5.7、表5.8、表5.9分别介绍了机器零件的三种最基本的表面(外圆表面、内孔表面和平面)的较常用的加工方案及其所能达到的经济精度和表面粗糙度。 这都是生产实际中的统计资料，可以根据对被加工零件加工表面的精度和粗糙度要求、零件的结构和被加工表面的形状、大小以及车间工厂的具体条件，选取最经济合理的加工方案，必要时应进行技术经济论证。 加工方法的选择加工方法的选择 但必须指出，这是在一般情况下可能达到的精度和表面粗糙度，在具体条件下是会有差别的。随着生产技术的发展，工艺水平的提高，同一种加工方法所能达到的精度和表面质量也会提高。

47、加工方法所达到的精度变化的曲线见图。 例如，过去在外圆磨床上精磨外圆仅能达到IT6的公差和Ra0.20m的表面粗糙度。但是在采用适当的措施提高磨床精度以及改进磨削工艺后，现在已能在普通外圆磨床上进行镜面磨削，可达IT5以上精度、Ra0.100.012 m的表面粗糙度。用金刚石刀车削，也能获得Ra0.01m的表面。另外，在大批、大量生产中，为了保证高的生产率和高的成品率，常把原用于小粗糙度(如Ra值要求很小)的加工方法用于获得粗糙度较大的表面。例如，在连杆加工中用珩磨达到Ra0.020m的表面粗糙度；在曲轴加工中用超精磨获得Ra0.40m的表面。决定加工方法时要考虑被加工材料的性质决定加工方法时

48、要考虑被加工材料的性质。例如，淬火钢用磨削的方法加工；而有色金属则磨削困难，一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行精加工。选择加工方法要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经济选择加工方法要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经济性的问题性的问题。在大批、大量生产中可采用专用的高效率设备和专用工艺装备。例如，平面和孔可用拉削加工，轴类零件可采用半自动液压仿型车床加工，盘类或套类零件可用单能车床加工等。甚至在大批、大量生产中可以从根本上改变毛坯的形态，大大减少切削加工的工作量。例如，用粉末冶金制造的油泵齿轮，用石蜡浇注制造柴油机上的小尺寸零件等。在单件小批生产中，就采用通用设备、通用工艺装备及一般的加工

49、方法。提高单件小批生产的生产率亦是目前机械制造工艺的研究课题之一。例如，在车床上装液压仿型刀架，采用数控车床或采用成组加工方法，单件试制新产品时，甚至采用加工中心机床等。 加工方法的选择加工方法的选择 选择加工方法还要考虑本厂（或本车间）的现有设备选择加工方法还要考虑本厂（或本车间）的现有设备情况及技术条件情况及技术条件。 应该充分利用现有设备，挖掘企业潜力，发挥工人群众的积极性和创造性。有时虽有该项设备，但因负荷的平衡问题，还得改用其它的加工方法。 此外，选择加工方法还应该考虑一些其它因素，例如，工件的形状和质量以及加工方法所能达到的表面物理机械性能等。 关于加工方案可参考与表5.7相类似的

50、表格来进行选择。 加工方法的选择加工方法的选择【例题例题51】 表格应用的举例：要求孔的加工精度为IT7级，粗糙度Ra=1.63.2m，确定孔的加工方案。查表58可有下面四种加工方案：钻扩粗铰精铰；粗镗半精镗精镗；粗镗半精镗粗磨精磨；钻(扩)拉。方案用得最多，在大批、大量生产中常用在自动机床或组合机床上，在成批生产中常用在立钻、摇臂钻、六角车床等连续进行各个工步加工的机床上。该方案一般用于加工小于80mm的孔径，工件材料为未淬火钢或铸铁，不适于加工大孔径，否则刀具过于笨重。方案用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔，但其直径不宜太小，否则因镗杆太细容易发生变形而影响加工精度，箱体零件的孔加工常用这种

51、方案。方案适用于淬火的工件。方案适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为未淬火钢、铸铁及有色金属。加工方法的选择举例加工方法的选择举例5.4.1.2 设备的选择设备的选择各表面的加工方法确定以后，应选择适当的机床以满足各表面的加工要求。机床设备的选择除考虑现有生产条件外，还要根据以下四个方面考虑：机床工作区域的尺寸应当与零件的外廓尺寸相适应。（机床工作区域的尺寸应当与零件的外廓尺寸相适应。（尺寸要求尺寸要求）机床的精度应该与工件要求的加工精度相适应。（机床的精度应该与工件要求的加工精度相适应。（精度要求精度要求）机床的功率、刚度和工作参数应该与最合理的切削用量相适应机床的功率、刚度和工作参数

52、应该与最合理的切削用量相适应。（功率要求功率要求）机床生产率应该与工件的生产类型相适应机床生产率应该与工件的生产类型相适应。（生产率要求生产率要求）工艺路线的拟定工艺路线的拟定5.4.2 加工阶段的划分加工阶段的划分 对于加工精度要求较高和粗糙度值要求较低的零件，通常将工艺过程划分为粗加工和精加工两个阶段；对于加工精度要求很高、粗糙度值要求很低的零件，则常划分为粗加工阶段粗加工阶段、半精加工阶段半精加工阶段、精加工阶段精加工阶段和光整加工阶段光整加工阶段。 粗加工阶段粗加工阶段：是加工开始阶段，在这个阶段中，尽量将零件各个被加工表面的大部分余量从毛坯上切除。这个阶段主要问题是如何提高生产率。

53、半精加工阶段半精加工阶段：这一阶段为主要表面的精加工做好准备，切去的余量介于粗加工和精加工之间，并达到一定的精度和粗糙度值，为精加工留有一定的余量。在此阶段还要完成一些次要表面的加工，如钻孔、攻丝、铣键槽等。 精加工阶段精加工阶段：在这个阶段将切去很少的余量，保证各主要表面达到较高的精度和较低的粗糙度值(精度710级，Ra0.83.2m)。 光整加工阶段光整加工阶段：主要是为了得到更高的尺寸精度和更低的粗糙度值(精度59级，Ra0.32m)，只从被加工表面上切除极少的余量。 工艺路线的拟定工艺路线的拟定将工艺过程划分粗、精加工阶段的原因是划分粗、精加工阶段的原因是：在粗加工阶段，由于切除大量的

54、多余金属，可以及早发现毛坯的缺陷(夹渣、裂纹、气孔等)，以便及时处理，避免过多浪费工时。粗加工阶段容易引起工件的变形，这是由于切除余量大，一方面毛坯的内应力重新分布而引起变形，另一方面由于切削力、切削热及夹紧力都比较大，因而造成工作的受力变形和热变形。为了使这些变形充分表现，应在粗加工之后留有一定的时间。然后再通过逐步减少加工余量和切削用量的办法消除上述变形。划分加工阶段可以合理使用机床。如粗加工阶段可以使用功率大、精度较低的机床；精加工阶段可以使用功率小、精度高的机床。这样有利于充分发挥粗加工机床的动力，又有利于长期保持精加工机床的精度。 加工阶段的划分加工阶段的划分划分加工阶段可在各个阶段

55、中插入必要的热处理工序。如在粗加工之后进行去除内应力的时效处理；在半精加工后进行淬火处理等。在某些情况下，划分加工阶段也并不是绝对的，例如加工重型工件时，由于不便于多次装夹和运输，因此不必划分加工阶段，可在一次装夹中完成全部粗加工和精加工。为提高加工的精度，可在粗加工后松开工作，让其充分变形，再用较小的力量夹紧工件进行精加工，以保证零件的加工质量。另外，如果工件的加工质量要求不高、工件的刚度足够、毛坯的质量较好而切除的余量不多，则可不必划分加工阶段。 加工阶段的划分加工阶段的划分5.4.3 工序的划分工序的划分在制定工艺过程中，为便于组织生产、安排计划和均衡机床的负荷，常将工艺过程划分为若干个

56、工序。划分工序时有两个原则，即工序的工序的集中集中和工序的分散工序的分散。工序集中：工序集中：将若干个工步集中在一个工序内完成，一个工件的加将若干个工步集中在一个工序内完成，一个工件的加工，只须集中在少数几个工序内完成工，只须集中在少数几个工序内完成。最大限度的集中是在一个工序内完成工件所有表面的加工。例如在一台组合机床上可同时完成缝纫机壳体14个孔的加工。采用工序集中可以减少工件的装夹次数，在一次装夹中可以加工许多表面，有利于保证各表面之间的相互位置精度，也可以减少机床的数量，相应地减少工人的数量和机床的占地面积。但所需要的设备复杂，操作和调整工作也较复杂。工序分散：工序分散：工序的数目多，

57、工艺路线长，每个工序所包括的工步工序的数目多，工艺路线长，每个工序所包括的工步少少。最大限度的分散是在一个工序内只包括一个简单的工步。工序分散可以使所需要的设备和工艺装备结构简单、调整容易、操作简单，但专用性强。工序的划分工序的划分 在确定工序集中或分散的问题上，主要根据生产规模、零件主要根据生产规模、零件的结构特点、技术要求和设备等具体生产条件综合考虑后确定。的结构特点、技术要求和设备等具体生产条件综合考虑后确定。 在单件小批生产中在单件小批生产中：一般采用通用设备和工艺装备，尽可能在一台机床上完成较多的表面加工，尤其是对重型零件的加工，为减少装夹和往返搬运的次数，多采用工序集中的原则多采用

58、工序集中的原则。 在成批生产中：在成批生产中：尽可能采用效率高的通用机床（如六角机床）和专用机床，使工序集中使工序集中。 在大批、大量生产中：在大批、大量生产中：常采用高效率的设备和工艺装备，如多刀自动机床、组合机床及专用机床等，使工序集中使工序集中，以便提高生产率和保证加工质量。但因工件特殊结构关系，各个表面不便于集中加工。如活塞、连杆等可采用效率高、结构简单的专用机床和工艺装备，按工序分散的原则进行生产按工序分散的原则进行生产。这样易于保证加工质量和使各工序的时间趋于平衡，便于组织流水生产，提高生产率。 工序的划分工序的划分5.4.4 工序的安排工序的安排5.4.4.1 加工顺序的确定加工

59、顺序的确定 工件各表面的加工顺序，一般按照下述原则安排：按照下述原则安排：先粗先粗加工后精加工加工后精加工(先粗后精）先粗后精）；先基准面加工后其它面加工（基先基准面加工后其它面加工（基准先行）准先行）；先主要表面加工后次要表面加工（先主后次）先主要表面加工后次要表面加工（先主后次）；先平面加工后孔加工（先面后孔）先平面加工后孔加工（先面后孔）。 根据上述原则，作为精基准的表面应安排在工艺过程开始时加工。精基准面加工好后，接着对精度要求高的主要表面进行粗加工和半精加工，并穿插进行一些次要表面的加工，然后进行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工一般安排在最后进行，这样可避免已加工表面在运输过

60、程中碰伤，有利于保证加工精度。有时也可将次要的、较小的表面安排在最后加工，如紧固螺钉孔等。 工序的安排工序的安排5.4.4.2 热处理热处理及表面处理工序的安排及表面处理工序的安排 为了改善工件材料的机械性能和切削性能，在加工过程中常常需要安排热处理工序。采用何种热处理工序以及如何安排热处理工序在工艺过程中的位置，要根据热处理的目的决定。退火和正火退火和正火 可以消除内应力和改善材料的加工性能，一般安排在加工前进行，有时正火也安排在粗加工后进行。退火：将金属构件加热到高于或低于临界点，保持一定时间，随后缓慢冷却，从而获得接近平衡状态的组织与性能的金属热处理工艺。正火使晶粒细化和碳化物分布均匀化