机械加工工艺过程设计

1、12本章主要内容：本章主要内容： 本章首先介绍制订机械加工工艺规程的步骤和方本章首先介绍制订机械加工工艺规程的步骤和方法；然后重点讨论机械加工工艺过程设计中的主要法；然后重点讨论机械加工工艺过程设计中的主要问题，包括定位基准的选择，加工路线的拟订，工问题，包括定位基准的选择，加工路线的拟订，工序尺寸及公差的确定等。序尺寸及公差的确定等。学习方法和要点：学习方法和要点： 学习本章内容，应牢牢把握住机械加工工艺过程学习本章内容，应牢牢把握住机械加工工艺过程设计的基本原理、原则和方法（如选择定位基准的原设计的基本原理、原则和方法（如选择定位基准的原则，选择加工方法的原则，工序划分及工序顺序安排则，选

2、择加工方法的原则，工序划分及工序顺序安排的原则，确定余量的原则和方法，工序尺寸及公差的的原则，确定余量的原则和方法，工序尺寸及公差的确定方法等），并通过一定的实践掌握制订机械加工确定方法等），并通过一定的实践掌握制订机械加工工艺规程的步骤和方法。工艺规程的步骤和方法。3 制订零件机械加工工艺规程是一件经验性和综合制订零件机械加工工艺规程是一件经验性和综合性很强的工作，除要密切联系生产实际外，综合运用性很强的工作，除要密切联系生产实际外，综合运用所学知识是十分必要的。学习者应有意识地将本章内所学知识是十分必要的。学习者应有意识地将本章内容与前面各章内容联系起来，将工艺过程设计看作是容与前面各章内

3、容联系起来，将工艺过程设计看作是本课程前面各章内容的综合和实际应用。本课程前面各章内容的综合和实际应用。4学习要点：学习要点：了解机械加工工艺规程的作用，掌握机了解机械加工工艺规程的作用，掌握机械加工工艺规程设计的原则和步骤，了解常用毛坯的械加工工艺规程设计的原则和步骤，了解常用毛坯的特点及适用范围。特点及适用范围。5 v 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动状、尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动过程。过程。v 机械加工工艺规程机械加工工艺规程 将制订好的零（

4、部）件的机械加工工艺过程按一将制订好的零（部）件的机械加工工艺过程按一定的格式（通常为表格或图表）和要求描述出来，作定的格式（通常为表格或图表）和要求描述出来，作为指令性技术文件，即为机械加工工艺规程。它包括为指令性技术文件，即为机械加工工艺规程。它包括了如下几个方面的内容：了如下几个方面的内容：6（1 1）机械加工工艺过程卡：）机械加工工艺过程卡：说明零件机械加工工说明零件机械加工工艺过程的工艺文件。艺过程的工艺文件。（2 2）工序卡：）工序卡：对每道工序作详细说明、可直接用于对每道工序作详细说明、可直接用于指导工人操作的工艺文件。指导工人操作的工艺文件。（3 3）检验工序卡：）检验工序卡：

5、对成批或大量生产中重要检验对成批或大量生产中重要检验工序作详细说明、指导检验的工艺文件。工序作详细说明、指导检验的工艺文件。（4 4）机床调整卡：）机床调整卡：大批量生产中对由自动线、流大批量生产中对由自动线、流水线上的机床以及由自动机或半自动机完成的工序，水线上的机床以及由自动机或半自动机完成的工序，为调整工提供机床调整依据的工艺文件。为调整工提供机床调整依据的工艺文件。7不同的生产类型对工艺规程的要求不同。不同的生产类型对工艺规程的要求不同。机械加工工艺规程的格式：机械加工工艺规程的格式： 大批量生产大批量生产因其生产组织严密、分工细致，工艺因其生产组织严密、分工细致，工艺规程应尽量详细，

6、要求对每道加工工序的加工精度、规程应尽量详细，要求对每道加工工序的加工精度、操作过程、切削用量、使用的设备及刀、夹、量具等操作过程、切削用量、使用的设备及刀、夹、量具等均作出具体规定。因此均作出具体规定。因此除了工艺过程卡外，还应有除了工艺过程卡外，还应有相应的加工工序卡相应的加工工序卡。此外，必要时还需要。此外，必要时还需要检验工序检验工序卡和机床调整卡卡和机床调整卡。 单件小批生产单件小批生产由于生产的分工较粗，通常只需由于生产的分工较粗，通常只需说明零件的加工工艺路线（即其加工工序顺序），填说明零件的加工工艺路线（即其加工工序顺序），填写写工艺过程卡工艺过程卡。8 车间生产新零件时，首先

7、要制订该零件的机械加工车间生产新零件时，首先要制订该零件的机械加工工艺规程，再根据工艺规程进行生产准备。工艺规程，再根据工艺规程进行生产准备。（1 1）工艺规程是指导生产的主要技术文件）工艺规程是指导生产的主要技术文件机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算等，都是以工艺件的加工质量检验，加工成本的核算等，都是以工艺规程为依据的。处理生产中的问题，也常以工艺规程规程为依据的。处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。作为共同依据。（2 2）工艺规程是生产准备工作的主要依据）工艺规程是生产准备工作的主要依据如处理

8、质量事故时，是按工艺规程来确定各有关单如处理质量事故时，是按工艺规程来确定各有关单位、人员的责任。位、人员的责任。9 新建（改新建（改.扩建）批量或大批量机械加工车间扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车间的布置，再由此确定车间的面积和数量以及在车间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、技术等级、数量等。技术等级、数量等。 如：新零件加工工艺中的关键工序的分析研究；如：新零件加工工艺中的关键工序的分析研究；准备所需的刀、夹、

9、量具（外购或自行制造）；原材准备所需的刀、夹、量具（外购或自行制造）；原材料及毛坯的采购或制造；新设备的购置或旧设备改装料及毛坯的采购或制造；新设备的购置或旧设备改装等，均必须根据工艺来进行。等，均必须根据工艺来进行。 （3 3）工艺规程是新建机械制造厂（车间）的）工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件基本技术文件105. 积极采用先进技术和工艺，力争减少材料和能源消积极采用先进技术和工艺，力争减少材料和能源消耗，并应符合环境保护要求。耗，并应符合环境保护要求。1. 编制工艺规程应以保证零件加工质量，达到设编制工艺规程应以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。计图纸规

10、定的各项技术要求为前提。2. 在保证加工质量的基础上，应使工艺过程有较高在保证加工质量的基础上，应使工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。的生产效率和较低的成本。3. 应充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到均应充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到均衡生产。衡生产。 4. 尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。好、文明劳动条件。11 制订零件的机械加工工艺规程时，需具备下列制订零件的机械加工工艺规程时，需具备下列原始资料：原始资料： 1、 产品的全套装配图及零件图产品的全套装配图及零件图。2、 产品的验收质量标准。产品的验收质量

11、标准。3、产品的生产纲领及生产类型。、产品的生产纲领及生产类型。4、 零件毛坯图及毛坯生产情况。零件毛坯图及毛坯生产情况。12 7、国内外先进工艺及生产技术的发展与应用、国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况。情况。5、 本厂（车间）的生产条件。本厂（车间）的生产条件。6、各种有关手册、标准等技术资料。、各种有关手册、标准等技术资料。 零件毛坯图通常由毛坯车间技术人员设计。机械加零件毛坯图通常由毛坯车间技术人员设计。机械加工工艺人员应研究毛坯图并了解毛坯的生产情况，如了工工艺人员应研究毛坯图并了解毛坯的生产情况，如了解毛坯的余量、结构工艺性等，以便正确选择零件加工解毛坯的余量、结构工艺性等，

12、以便正确选择零件加工时的装夹部位和装夹方法，合理确定工艺过程。时的装夹部位和装夹方法，合理确定工艺过程。 应全面了解工厂（车间）设备的种类、规格和精度应全面了解工厂（车间）设备的种类、规格和精度状况，工人的技术水平，现有的刀、夹、量具规格，以状况，工人的技术水平，现有的刀、夹、量具规格，以及专用设备、工艺装备的设计制造能力，等等。及专用设备、工艺装备的设计制造能力，等等。13 阅读零件工作图和产品装配图，以了解产品的用阅读零件工作图和产品装配图，以了解产品的用途、性能及工作条件，明确零件在产品中的位置、功途、性能及工作条件，明确零件在产品中的位置、功用及其主要的技术要求。用及其主要的技术要求。

13、 主要审查零件图上的视图、尺寸和技术要求是否主要审查零件图上的视图、尺寸和技术要求是否完整、正确；分析各项技术要求制订的依据，找出其完整、正确；分析各项技术要求制订的依据，找出其中的主要技术要求和关键技术问题，以便在设计工艺中的主要技术要求和关键技术问题，以便在设计工艺规程时采取措施予以保证；审查零件的结构工艺性。规程时采取措施予以保证；审查零件的结构工艺性。14 常用的机械零件的毛坯有铸件、锻件、焊接件、常用的机械零件的毛坯有铸件、锻件、焊接件、型材、冲压件以及粉末冶金、成型轧制件等。型材、冲压件以及粉末冶金、成型轧制件等。 零件的毛坯种类有的已在图纸上明确，如焊接件；零件的毛坯种类有的已在

14、图纸上明确，如焊接件；有的随着零件材料的选定而确定，如选用铸铁、铸钢、有的随着零件材料的选定而确定，如选用铸铁、铸钢、青铜、铸铝等，此时毛坯必为铸件，且除了形状简单的青铜、铸铝等，此时毛坯必为铸件，且除了形状简单的小尺寸零件选用铸造型材外，均选用单件造型铸件等。小尺寸零件选用铸造型材外，均选用单件造型铸件等。15表5-4 各类毛坯的特点及适用范围 毛坯种类制造精度（IT）加工余量原 材 料工件尺寸工件形状机械性能适用生产类型型 材型材焊接件砂型铸造自由锻造普通模锻钢模铸造精密锻造压力铸造熔模铸造冲压件粉末冶金件工程塑料件 13级以下13级以下1115101281181171081079 911

15、大一般大大一般较小较小小很小小很小 较小各种材料钢 材铸铁,铸钢,青铜钢材为主钢,锻铝,铜等铸铝为主钢材,锻铝等铸铁,铸钢,青铜铸铁,铸钢,青铜钢铁,铜,铝基材料工程塑料小 型大、中型各种尺寸各种尺寸中、小型中、小型小 型中、小型小型为主各种尺寸中、小尺寸 中、小尺寸简 单较复杂复 杂较简单一 般较复杂较复杂复 杂复 杂复 杂较复杂复杂较好有内应力差好好较好较好较好较好好一般 一般各种类型单 件单件小批单件小批中、大批量中、大批量大 批 量中、大批量中、大批量大 批 量中、大批量 中、大批量16 工艺装备包括夹具、刀具、量具、辅具等。机床工艺装备包括夹具、刀具、量具、辅具等。机床和工艺装备的选

16、择应在满足零件加工工艺的需要和可和工艺装备的选择应在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺装备和节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺装备和充分利用现有条件，以降低生产准备费用。对必须改充分利用现有条件，以降低生产准备费用。对必须改装或重新设计的专用机床、专用或成组工艺装备，应装或重新设计的专用机床、专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。 这是机械加工工艺规程设计的核心部分，其主要这是机械加工工艺规

17、程设计的核心部分，其主要内容有：选择定位基准；确定加工方法；安排加工顺内容有：选择定位基准；确定加工方法；安排加工顺序以及安排热处理、检验和其它工序等。序以及安排热处理、检验和其它工序等。17 对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案。出最优工艺方案。 18195.2 定位基准的选择定位基准的选择 拟订加工路线的第一步是选择定位基准。定位基拟订加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择合理与否，将直接影响所制订的零件加工工准的选择合理与否，将

18、直接影响所制订的零件加工工艺规程的质量。基准选择不当，往往会增加工序，或艺规程的质量。基准选择不当，往往会增加工序，或使工艺路线不合理，或使夹具设计困难，甚至达不到使工艺路线不合理，或使夹具设计困难，甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。零件的加工精度（特别是位置精度）要求。学习要点：学习要点：定位基准的选择是零件加工工艺规程制定位基准的选择是零件加工工艺规程制定的重要问题，要深刻理解并牢固掌握粗基准及精基定的重要问题，要深刻理解并牢固掌握粗基准及精基准的选择原则，并会灵活地使用这些原则。准的选择原则，并会灵活地使用这些原则。205.2.1 精基准的选择精基准的选择 1、“基准重合基

19、准重合”原则原则 在对加工面位置尺寸和位置关系有决定性影响的在对加工面位置尺寸和位置关系有决定性影响的工序中，特别是当位置公差要求较严时，一般不应违工序中，特别是当位置公差要求较严时，一般不应违反这一原则。否则，将由于存在基准不重合误差，而反这一原则。否则，将由于存在基准不重合误差，而增大加工难度。增大加工难度。 尽量选择工序基准尽量选择工序基准( (或设计基准或设计基准) )为定位基准为定位基准, ,以以减少由于定位基准转化引起的加工误差减少由于定位基准转化引起的加工误差, ,即谓即谓基准基准重合重合原则。原则。21例例1：上图上图(a)(a)是在钻床上成批加工工件孔的工序简图。是在钻床上成

20、批加工工件孔的工序简图。 若选若选N N面为尺寸面为尺寸B B的定位基准见图的定位基准见图(b)(b)，钻头相对，钻头相对1 1面位置已调整好且固定不动，则加工这一批工件时尺面位置已调整好且固定不动，则加工这一批工件时尺寸寸B B不受尺寸不受尺寸A A变化的影响。变化的影响。 若选择若选择M M面为定位基准见图面为定位基准见图(c)(c)，钻头相对，钻头相对2 2面已调面已调整好且固定不动，则加工的尺寸整好且固定不动，则加工的尺寸B B要受到尺寸要受到尺寸A A变化的变化的影响，使尺寸影响，使尺寸B B精度下降。精度下降。22例例2：如下图所示活塞零件，设计要求活塞销孔与顶面如下图所示活塞零件

21、，设计要求活塞销孔与顶面距离距离C1，公差一般为，公差一般为0.10.2mm。（1）若加工销孔时以）若加工销孔时以止口面（一大平面加一止口面（一大平面加一短圆柱面）定位，直接短圆柱面）定位，直接保证的尺寸是保证的尺寸是C2。（2）为使尺寸）为使尺寸C1达到达到规定精度，必须同时严规定精度，必须同时严格控制尺寸格控制尺寸C和和C2。（3）C1、C2两个尺寸从功能要求出发，均不需严格两个尺寸从功能要求出发，均不需严格控制。因此在大批量生产中，常以顶面定位加工销孔，控制。因此在大批量生产中，常以顶面定位加工销孔，以使尺寸以使尺寸C1容易保证。容易保证。 23有关基准不重合误差问题的注意：有关基准不重

22、合误差问题的注意：（1 1）当设计基准与定位基准不重合，且采用的是）当设计基准与定位基准不重合，且采用的是调整调整法法加工获得加工尺寸时，才会出现基准不重合误差；加工获得加工尺寸时，才会出现基准不重合误差；（2 2）基准不重合误差值的大小等于两个基准之间的联）基准不重合误差值的大小等于两个基准之间的联系尺寸的差值；系尺寸的差值；（3 3）基准不重合误差的形式既有尺寸也有位置；既）基准不重合误差的形式既有尺寸也有位置；既在于设计基准（工序基准）与定位基准不重合的加工在于设计基准（工序基准）与定位基准不重合的加工时，也在于设计基准（工序基准）与测量基准的不重时，也在于设计基准（工序基准）与测量基准

23、的不重合的检验时。合的检验时。（4 4）基准不重合通常发生在用设计基准定位不可能）基准不重合通常发生在用设计基准定位不可能或不方便；在选择基准时优先考虑了基准统一原则而或不方便；在选择基准时优先考虑了基准统一原则而不得不放弃的场合。不得不放弃的场合。24在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：2、“统一基准统一基准”原则原则 工件在整个加工工艺过程中，以某一组表面作统工件在整个加工工艺过程中，以某一组表面作统一的精基准定位面，以便方便地加工大多数（或全部）一的精基准定位面，以便方便地加工大多数（或全部）其余的表面时。其余的表面时。常见的统一精基准形式：常

24、见的统一精基准形式： 1 1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一精基准。）轴类零件常使用两顶尖孔作统一精基准。2 2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一精基准。两个距离较远的销孔）作统一精基准。3 3）套类零件用一长孔和一止推面作统一精基准。）套类零件用一长孔和一止推面作统一精基准。254 4）盘套类零件常使用止口面作统一精基准。例如活塞）盘套类零件常使用止口面作统一精基准。例如活塞零件，采用裙部止口面定位可以方便地加工活塞的其零件，采用裙部止口面定位可以方便地加工活塞的其他表面，故选其为统一精基准。实际上，活塞止口面他表

25、面，故选其为统一精基准。实际上，活塞止口面的圆孔并无功能要求，之所以对其进行加工，完全是的圆孔并无功能要求，之所以对其进行加工，完全是为了作定位基准使用。为了作定位基准使用。 需要指出，采用统一基准原则常常会带来基准不需要指出，采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。例如活塞零件，采用止口面据实际情况选择精基准。例如活塞零件，采用止口面作统一精基准，而在销孔加工工序中，为方便可靠的作统一精基准，而在销孔加工工序中，为方便可靠的保证尺寸保证尺寸C1C1，则可采用顶面作精基准。，则可采用顶面作

26、精基准。263、“互为基准互为基准”的原则的原则 对某些位置精度要求高的表面，可以采用互为基对某些位置精度要求高的表面，可以采用互为基准、反复加工的方法来保证其位置精度，这就是准、反复加工的方法来保证其位置精度，这就是“互互为基准为基准”的原则。的原则。 如卧式铣床主轴，前端如卧式铣床主轴，前端7 7：2424锥孔（图中锥孔（图中3 3）对支承）对支承轴径（图中轴径（图中1 1、2 2）的同轴度要求很高，为保证这一要）的同轴度要求很高，为保证这一要求，采用互为基准的原则进行加工，有关的工艺过程求，采用互为基准的原则进行加工，有关的工艺过程如下：如下：27 先以精车后的前后支撑轴颈先以精车后的前

27、后支撑轴颈1 1、2 2为基准粗、精车为基准粗、精车锥孔及后端锥孔及后端38H938H9锥孔锥孔( (图中图中4 4，锥度为，锥度为1 1：5 5，作辅助，作辅助基准）；分别以基准）；分别以7 7：2424锥孔和锥孔和38H938H9锥孔定位装前、后锥孔定位装前、后堵，粗、精磨支承轴颈及各外圆面；再以支承轴颈为堵，粗、精磨支承轴颈及各外圆面；再以支承轴颈为基准粗、精磨基准粗、精磨7 7：2424锥孔。锥孔。284、“自为基准自为基准”的原则的原则 对一些精度要求很高的表面，在精密加工时，为对一些精度要求很高的表面，在精密加工时，为保证加工精度，要求加工余量小而且均匀，这时以已保证加工精度，要求

28、加工余量小而且均匀，这时以已经精加工过的表面自身作为定位基准，这就是经精加工过的表面自身作为定位基准，这就是 自为基自为基准准 的原则。的原则。 如：机床床身导轨面的精加工如：机床床身导轨面的精加工29 又如连杆小头孔最又如连杆小头孔最后金刚镗时就以精镗后后金刚镗时就以精镗后的小头孔自身定位，待的小头孔自身定位，待工件夹紧后再将定位销工件夹紧后再将定位销移去。移去。 5、便于装夹原则、便于装夹原则所选择的精基准，尤所选择的精基准，尤其是主要定位面，应有其是主要定位面，应有足够大的面积和精度，足够大的面积和精度，以保证定位准确、可靠以保证定位准确、可靠。同时还应使夹紧机构。同时还应使夹紧机构简单

29、、操作方便。简单、操作方便。 30粗基准选择一般应遵循以下原则粗基准选择一般应遵循以下原则： 5.2.2 5.2.2 粗基准的选择粗基准的选择 1、保证相互位置要求原则、保证相互位置要求原则 如果首先要求保证工件上加工如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。则应以不加工面作为粗基准。 2、余量均匀分配原则、余量均匀分配原则如果首先要求保证工件某重要如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。表面的毛坯面作为粗基准。 上述两个原则是选择粗基准时最主要的原则。这两上述两

30、个原则是选择粗基准时最主要的原则。这两个原则常常是相互矛盾的，需根据具体情况加以选择。个原则常常是相互矛盾的，需根据具体情况加以选择。313、选择高精度表面原则、选择高精度表面原则如果零件上有多个非加工表面，则应选择其中与如果零件上有多个非加工表面，则应选择其中与加工表面有较高精度要求的表面作为粗基准；选用的加工表面有较高精度要求的表面作为粗基准；选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。选用铸造分型面作粗基准。 4、选择加

31、工余量最小原则、选择加工余量最小原则32 因为粗基准本身是毛坯表面，精度和粗糙度均较因为粗基准本身是毛坯表面，精度和粗糙度均较差，如果在两次装卡中重复使用同一粗基准，就会造差，如果在两次装卡中重复使用同一粗基准，就会造成两次加工出的表面之间出现较大的位置误差。成两次加工出的表面之间出现较大的位置误差。5、粗基准一般不得重复使用原则、粗基准一般不得重复使用原则例如：图例如：图5-5a所示零件，如所示零件，如果第一道工序以不加工外圆表果第一道工序以不加工外圆表面面1定位，加工内孔定位，加工内孔2，而第，而第二道工序仍以外圆表面定位加二道工序仍以外圆表面定位加工均布孔工均布孔4（见图（见图5-4a）

32、时，）时，则孔则孔4将与孔将与孔2产生较大的同产生较大的同轴度误差。轴度误差。33345.3.1 5.3.1 表面加工方法的选择表面加工方法的选择 指在正常的加工条件下（采用符合质量标准的设指在正常的加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级的工人、不延长加备和工艺装备，使用标准技术等级的工人、不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度。粗糙度。1、 加工经济精度加工经济精度2、 加工精度与成本的关系加工精度与成本的关系 任何一种加工方法的加工精度与加工成本之间都任何一种加工方法的加工精度与加工成本之间都有如下

33、图所示的一种相互关系。有如下图所示的一种相互关系。 35图中曲线表达出加工图中曲线表达出加工误差与加工成本关系误差与加工成本关系的总趋势是的总趋势是: : 加工成本随着加加工成本随着加工误差的下降而上升，工误差的下降而上升，但在不同的误差范围但在不同的误差范围内成本上升的比率不内成本上升的比率不同。同。A A点左侧曲线：点左侧曲线：加工误差减少一点，加工成本会上加工误差减少一点，加工成本会上升很多；加工误差减少到一定程度，投入的成本再多，升很多；加工误差减少到一定程度，投入的成本再多，加工误差的下降也微乎其微，这说明某种加工方法加加工误差的下降也微乎其微，这说明某种加工方法加工精度的提高是有极

34、限的。工精度的提高是有极限的。图图 加工误差与成本关系加工误差与成本关系C0AB36B B点右侧：点右侧：即使加工误差即使加工误差放大许多，成本下降却很放大许多，成本下降却很少，这说明对于一种加工少，这说明对于一种加工方法，成本的下降也是有方法，成本的下降也是有极限的，即有最低成本。极限的，即有最低成本。ABAB段：段：只有在曲线的只有在曲线的ABAB段，段，加工成本随着加工误差的加工成本随着加工误差的减少而上升的比率相对稳减少而上升的比率相对稳定。定。小结小结1 1：只有当加工误差等于曲线只有当加工误差等于曲线ABAB段对应的误差值段对应的误差值时，采用相应的加工方法加工才是经济的，该误差值

35、时，采用相应的加工方法加工才是经济的，该误差值所对应的精度即为该加工方法的经济精度。所对应的精度即为该加工方法的经济精度。小结小结2 2：加工经济精度是指一个精度范围而非一个值。加工经济精度是指一个精度范围而非一个值。 图图 加工误差与成本关系加工误差与成本关系C0AB373、加工精度与年代的关系、加工精度与年代的关系 各种加工方法的经济精度随年代增长和技术进步各种加工方法的经济精度随年代增长和技术进步而不断提高而不断提高, ,见图见图5-85-8。384、加工方法的选择、加工方法的选择 在进行零件各加工表面的加工方法选择时，一般在进行零件各加工表面的加工方法选择时，一般先选择零件上精度要求最

36、高表面的加工方法，即该表先选择零件上精度要求最高表面的加工方法，即该表面的终加工方法。选择时应考虑以下几个问题：面的终加工方法。选择时应考虑以下几个问题： （1 1）加工表面的精度和粗糙度要求）加工表面的精度和粗糙度要求 （2 2）零件的材料和热处理要求）零件的材料和热处理要求 （3 3）零件的生产类型要求）零件的生产类型要求 （4 4）本厂现有技术水平、生产条件等）本厂现有技术水平、生产条件等391 1）零件加工表面的精度和表）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求面粗糙度要求2 2）零件材料的加工性）零件材料的加工性3 3）生产批量和生产节拍要求）生产批量和生产节拍要求4 4）企业现有加工设备

37、和加工）企业现有加工设备和加工能力能力5 5）经济性）经济性5、典型表面的加工路线、典型表面的加工路线40（1 1） 外圆表面的加工路线（外圆表面的加工路线（3 3条）条） 研研 磨磨IT5Ra 0.0080.32超超 精精 加加 工工IT5Ra 0.010.32砂砂 带带 磨磨IT5Ra 0.010.16精精 密密 磨磨 削削IT5Ra 0.0080.08抛抛 光光Ra0.0081.25金金 刚刚 石石 车车IT56Ra 0.021.25滚滚 压压IT67Ra 0.161.25精精 磨磨IT67Ra 0.161.25精精 车车IT78Ra1.2 55粗粗 磨磨IT89Ra 1.2510半半

38、精精 车车IT1011Ra 2.512.5粗粗 车车IT1213Ra 108041（2 2） 孔的加工路线（孔的加工路线（4 4条）条） 珩珩 磨磨IT56Ra0.041.25研研 磨磨IT56Ra0.0080.63粗粗 镗镗IT1213Ra 520钻钻IT1013Ra 580半半 精精 镗镗IT1011Ra 2.510粗粗 拉拉IT910Ra 1.255扩扩IT913Ra 1.2540精精 镗镗IT79Ra 0.635粗粗 磨磨IT911Ra1.2510精精 拉拉IT79Ra0.160.63推推IT68Ra0.081.25饺饺IT69Ra 0.3210金金 刚刚 镗镗IT57Ra0.161.

39、25精精 磨磨IT78Ra0.080.63滚滚 压压IT68Ra0.011.25手手 饺饺IT5Ra0.081.2542（3 3） 平面加工路线（平面加工路线（5 5条）条） 抛抛 光光Ra0.0081.25研研 磨磨IT56Ra0.0080.63精精 密密 磨磨IT56Ra 0.040.32半半 精精 铣铣IT811Ra 2.510精精 铣铣IT68Ra 0.635高 速 精 铣IT67Ra 0.161.25导导 轨轨 磨磨IT6Ra0.161.25精精 磨磨IT68Ra 0.161.25宽 刀 精 刨IT6Ra 0.161.25粗粗 磨磨IT810Ra 1.2510精精 刨刨IT68Ra

40、0.635半半 精精 刨刨IT811Ra 2.510半半 精精 车车IT811Ra 2.510粗粗 铣铣IT1113Ra 520粗粗 刨刨IT1113Ra 520砂砂 带带 磨磨IT56Ra0.010.32金 刚 石 车IT6Ra0.021.25刮刮 研研Ra 0.041.25精精 车车IT68Ra 1.255粗粗 车车IT1213Ra 1080精精 拉拉IT69Ra 0.322.5粗粗 拉拉IT1011Ra 520435.3.2 5.3.2 加工阶段的划分加工阶段的划分 为了保证零件的加工质量生产效率和经济性，为了保证零件的加工质量生产效率和经济性，通常在安排工艺路线时，将其划分成几个阶段。

41、对于通常在安排工艺路线时，将其划分成几个阶段。对于一般精度零件，可划分成粗加工半精加工和精加工一般精度零件，可划分成粗加工半精加工和精加工三个阶段。对精度要求高和特别高的零件，还需安排三个阶段。对精度要求高和特别高的零件，还需安排精密加工（含光整加工）和超精密加工阶段。精密加工（含光整加工）和超精密加工阶段。1、 加工阶段的划分原则：加工阶段的划分原则： 1 1）粗加工阶段：）粗加工阶段： 主要去除各加工表面的大主要去除各加工表面的大部分余量，并加工出精基准。部分余量，并加工出精基准。各阶段的主要任务是：各阶段的主要任务是： 442 2）半精加工阶段：）半精加工阶段： 减少粗加工阶段留下的误差

42、，减少粗加工阶段留下的误差，使加工面达到一定的精度，为精加工做好准备，并完使加工面达到一定的精度，为精加工做好准备，并完成一些精度要求不高表面的加工。成一些精度要求不高表面的加工。3 3）精加工阶段：）精加工阶段： 主要是保证零件的尺寸形状主要是保证零件的尺寸形状位置精度及表面粗糙度，这是相当关键的加工阶段。位置精度及表面粗糙度，这是相当关键的加工阶段。大多数表面至此加工完毕，也为少数需要进行精密加工大多数表面至此加工完毕，也为少数需要进行精密加工或光整加工的表面做好准备。或光整加工的表面做好准备。 4 4）精密和超精密加工阶段：）精密和超精密加工阶段： 精密和超精密加精密和超精密加工采用一些

43、高精度的加工方法，如精密磨削珩磨工采用一些高精度的加工方法，如精密磨削珩磨研磨金刚石车削等，进一步提高表面的尺寸、形状研磨金刚石车削等，进一步提高表面的尺寸、形状精度，降低表面粗糙度，最终达到图纸的精度要求。精度，降低表面粗糙度，最终达到图纸的精度要求。454 4）便于组织生产。）便于组织生产。 2、 加工阶段划分的意义：加工阶段划分的意义： 1 1）有利于保证零件的加工质量。）有利于保证零件的加工质量。 2 2）便于及时发现毛坯的缺陷，可以避免以后精加）便于及时发现毛坯的缺陷，可以避免以后精加工的经济损失。工的经济损失。3 3）可以合理安排加工设备和操作工人，有利于延）可以合理安排加工设备和

44、操作工人，有利于延长精加工设备的寿命。长精加工设备的寿命。注意注意1：加工过程阶段的划分不是绝对的，主要应加工过程阶段的划分不是绝对的，主要应从工件在加工过程中的变形对精度的影响程度来决定。从工件在加工过程中的变形对精度的影响程度来决定。注意注意2：加工阶段的划分应根据具体条件，如零件加工阶段的划分应根据具体条件，如零件技术要求、生产纲领和生产条件以及毛坯情况来决定。技术要求、生产纲领和生产条件以及毛坯情况来决定。465.3.3 5.3.3 加工顺序的安排加工顺序的安排 1、 机械加工顺序的安排原则机械加工顺序的安排原则 1) 1) 先基准（面）后其它（面）：先基准（面）后其它（面）： 应首先

45、安排应首先安排被选作精基准的表面的加工，再以加工出的精基准为被选作精基准的表面的加工，再以加工出的精基准为定位基准，安排其它表面的加工。该原则还有另外一定位基准，安排其它表面的加工。该原则还有另外一层意思，是指精加工前应先修一下精基准。层意思，是指精加工前应先修一下精基准。安排机械加工顺序时一般应遵循以下原则：安排机械加工顺序时一般应遵循以下原则：例如：例如：精度要求高的轴类零件，第一道加工工序就是精度要求高的轴类零件，第一道加工工序就是以外圆面为粗基准加工两端面及顶尖孔，再以顶尖孔以外圆面为粗基准加工两端面及顶尖孔，再以顶尖孔定位完成各表面的粗加工；精加工开始前首先要修整定位完成各表面的粗加

46、工；精加工开始前首先要修整顶尖孔，以提高轴在精加工时的定位精度，然后再安顶尖孔，以提高轴在精加工时的定位精度，然后再安排各外圆面的精加工。排各外圆面的精加工。 47 3) 3) 先主后次：先主后次： 主要表面一般指零件上的设计基主要表面一般指零件上的设计基准面和重要工作面。这些表面是决定零件质量的主要准面和重要工作面。这些表面是决定零件质量的主要因素，对其进行加工是工艺过程的主要内容，因而在因素，对其进行加工是工艺过程的主要内容，因而在确定加工顺序时，要首先考虑加工主要表面的工序安确定加工顺序时，要首先考虑加工主要表面的工序安排，以保证主要表面的加工精度。在安排好主要表面排，以保证主要表面的加

47、工精度。在安排好主要表面加工顺序后，常常从加工的方便与经济角度出发，安加工顺序后，常常从加工的方便与经济角度出发，安排次要表面的加工。排次要表面的加工。 2) 2) 先粗后精：先粗后精：指先安排各表面粗加工，后安排精指先安排各表面粗加工，后安排精加工。加工。 此外，次要表面和主要表面之间往往有相互位置此外，次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位进行加工。进行加工。48 4) 4) 先面后孔：先面后孔： 主要是指箱体和支架类零件的加主要是指箱体和支架类零件的加工而言。一般这类零件上既有平面，又有孔或孔系，工

48、而言。一般这类零件上既有平面，又有孔或孔系，这时应先将平面（通常是装配基准）加工出来，再以这时应先将平面（通常是装配基准）加工出来，再以平面为基准加工孔或孔系。此外，在毛坯面上钻孔或平面为基准加工孔或孔系。此外，在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀。此时也应先加工面，镗孔，容易使钻头引偏或打刀。此时也应先加工面，再加工孔，以避免上述情况的发生。再加工孔，以避免上述情况的发生。 2、 热处理和表面处理工序的安排热处理和表面处理工序的安排 1 1）预备热处理：）预备热处理：为改善材料切削性能而进行的为改善材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），应安排在切削加工热处理工序（如退火、正

49、火等），应安排在切削加工之前进行。之前进行。 492 2）为）为消除内应力消除内应力而进行的热处理工序（如退火、而进行的热处理工序（如退火、人工时效等），最好安排在粗加工之后，精加工之前人工时效等），最好安排在粗加工之后，精加工之前进行；有时也可安排在切削加工之前进行。进行；有时也可安排在切削加工之前进行。 3 3）为）为改善工件材料的力学物理性质改善工件材料的力学物理性质而进行的而进行的热处理工序（如调质、淬火等）通常安排在粗加工后、热处理工序（如调质、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前进行。其中渗碳淬火一般安排在切削加工后，精加工前进行。其中渗碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前进行。

50、而表面淬火和渗氮等变形小的热处磨削加工前进行。而表面淬火和渗氮等变形小的热处理工序，允许安排在精加工后进行。理工序，允许安排在精加工后进行。 4 4）为了）为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的而进行的热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、煮黑等）一般放在工理工序（如镀铬、镀锌、氧化、煮黑等）一般放在工艺过程的最后。艺过程的最后。 504 4）零件的全部加工结束以后。）零件的全部加工结束以后。 3、 辅助工序的安排辅助工序的安排 检验工序是辅助工序中的重要工序，其工序的安检验工序是辅助工

51、序中的重要工序，其工序的安排原则如下：排原则如下：1 1）重要工序的加工前后；）重要工序的加工前后；2 2）不同加工阶段的前后，如粗加工结束精加工）不同加工阶段的前后，如粗加工结束精加工前；精加工后精密加工前；前；精加工后精密加工前；3) 3) 工件从一个车间转到另一个车间前后；工件从一个车间转到另一个车间前后；51 零件的加工顺序确定以后，在确定各工序的具体零件的加工顺序确定以后，在确定各工序的具体加工内容时，可有两种设计思路：一种是工序数多而加工内容时，可有两种设计思路：一种是工序数多而各工序的加工内容少，称之为工序分散；另一种是工各工序的加工内容少，称之为工序分散；另一种是工序数少而各工

52、序的加工内容多，称之为工序集中。序数少而各工序的加工内容多，称之为工序集中。 5.3.4 5.3.4 工序的集中与分散工序的集中与分散 1 1）在一次安装中可加工出多个表面，不但减少了安）在一次安装中可加工出多个表面，不但减少了安装次数，而且易于保证这些表面之间的位置精度；装次数，而且易于保证这些表面之间的位置精度； 1、工序集中特点、工序集中特点 2 2）有利于采用高效的专用机床和工艺装备；）有利于采用高效的专用机床和工艺装备；3 3）所用机器设备的数量少，生产线的占地面积小，）所用机器设备的数量少，生产线的占地面积小，使用的工人也少，易于管理；使用的工人也少，易于管理； 4 4）机床结构通

53、常较为复杂，调整和维修比较困难。）机床结构通常较为复杂，调整和维修比较困难。 52 3 3）使用的设备数量多，占地面积较大，使用的工人）使用的设备数量多，占地面积较大，使用的工人数量也多。数量也多。 2、工序分散的特点、工序分散的特点1 1）使用的设备较为简单，易于调整和维护；）使用的设备较为简单，易于调整和维护；2 2）有利于选择合理的切削用量；）有利于选择合理的切削用量； 3、工序集中与工序分散的应用、工序集中与工序分散的应用 工序设计时是采取工序分散还是工序集中，应根工序设计时是采取工序分散还是工序集中，应根据生产纲领零件的技术要求产品的市场前景以及据生产纲领零件的技术要求产品的市场前景

54、以及现场的生产条件等因素综合考虑后决定。现场的生产条件等因素综合考虑后决定。 53 传统的流水线、自动线生产，主要通过采用组合传统的流水线、自动线生产，主要通过采用组合机床等高效率加工装备来实现对工序合理有效的分散机床等高效率加工装备来实现对工序合理有效的分散与集中。对大批量生产而言，这种组织形式可以获得与集中。对大批量生产而言，这种组织形式可以获得高的生产效率和低的生产成本，缺点是柔性差，产品高的生产效率和低的生产成本，缺点是柔性差，产品转换困难。转换困难。 对于多品种、中小批量生产，为便于产品的转换对于多品种、中小批量生产，为便于产品的转换和管理，多采用通用（或柔性化）加工装备来达到工和管

55、理，多采用通用（或柔性化）加工装备来达到工序集中的目的。数控加工中心采用的便是典型的工序序集中的目的。数控加工中心采用的便是典型的工序集中方式。集中方式。 由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，工序集中将越来越成为生产的主流方式。越来越高，工序集中将越来越成为生产的主流方式。 54555.4.1 5.4.1 加工余量的概念加工余量的概念 在零件的加工过程中，为使加工表面达到所需在零件的加工过程中，为使加工表面达到所需精度和表面质量应该切除的金属表层厚度被称为加精度和表面质量应该切除的金属表层厚度被称为加工余量。工余量。 加工余量分为工序余

56、量和加工总余量；加工余加工余量分为工序余量和加工总余量；加工余量有基本余量、最大余量和最小余量之分。量有基本余量、最大余量和最小余量之分。1、加工总余量与工序（工步）余量、加工总余量与工序（工步）余量56 加工总余量即毛坯余量，是指毛坯尺寸与零件设加工总余量即毛坯余量，是指毛坯尺寸与零件设计尺寸之差，也就是某加工表面上切除的金属层总厚计尺寸之差，也就是某加工表面上切除的金属层总厚度。工步（工序）余量是指相邻两工序（工步）的尺度。工步（工序）余量是指相邻两工序（工步）的尺寸之差，也就是某道工序（工步）所切除的金属层厚寸之差，也就是某道工序（工步）所切除的金属层厚度。显然有度。显然有式中式中 Z

57、ZS S - - 某表面加工总余量；某表面加工总余量； n - n - 该表面的机械加工工序（工步）数；该表面的机械加工工序（工步）数； Z Zi i - - 该表面第该表面第i i个工序（工步）加工余量。个工序（工步）加工余量。（1 1）加工总余量与工序余量的关系：）加工总余量与工序余量的关系：57 设加工表面上某道工序（工步）的尺寸为设加工表面上某道工序（工步）的尺寸为a a，本道，本道工序（工步）的尺寸工序（工步）的尺寸b b，则本道工序（工步）的基本余，则本道工序（工步）的基本余量量Z Zb b可表示如下：可表示如下： （2 2）工序余量计算公式：）工序余量计算公式：被包容表面被包容表

58、面: :包容表面：包容表面：58 工序（工步）余工序（工步）余量有单边余量和双边量有单边余量和双边余量之分。余量之分。 通常平面加工属通常平面加工属于单边余量（图于单边余量（图a a，b b），回转面（外圆、），回转面（外圆、内孔等）和某些对称内孔等）和某些对称平面（键槽等）加工平面（键槽等）加工属于双边余量（图属于双边余量（图c c，d d）。）。双边余量的各边余量等于工序（工步）余量的一半双边余量的各边余量等于工序（工步）余量的一半 592、最大、最小余量，平均余量、余量公差、最大、最小余量，平均余量、余量公差 余量作为尺寸，也有基本尺寸，上、下偏差和公余量作为尺寸，也有基本尺寸，上、下偏

59、差和公差，即有基本余量（余量基本尺寸），最大余量、最差，即有基本余量（余量基本尺寸），最大余量、最小余量和余量公差（余量变动量）。其计算公式为：小余量和余量公差（余量变动量）。其计算公式为： 最大余量最大余量 ： 最小余量：最小余量： 平均余量：平均余量： 余量公差：余量公差：603、加工余量及工序尺寸公差对机、加工余量及工序尺寸公差对机械加工的影响械加工的影响 加工余量的大小对零件加工质量和生产率有较大的加工余量的大小对零件加工质量和生产率有较大的影响。余量过大，增加机械加工量、降低生产率、浪费影响。余量过大，增加机械加工量、降低生产率、浪费材料和能源等；余量过小，不能保证消除前工序的各种材

60、料和能源等；余量过小，不能保证消除前工序的各种误差和表面缺陷层。误差和表面缺陷层。4、影响工序余量的因素、影响工序余量的因素 加工余量主要取决于前一工序加工面（或毛坯面）加工余量主要取决于前一工序加工面（或毛坯面）的状态。为保证本工序的加工精度，需将前一工序加的状态。为保证本工序的加工精度，需将前一工序加工面（或毛坯面）的缺陷部分去除。因此，最小加工工面（或毛坯面）的缺陷部分去除。因此，最小加工余量应包括：余量应包括：61 1) 1) 上一工序产上一工序产生的表面粗糙度生的表面粗糙度R Ryaya（表面轮廓最大高（表面轮廓最大高度）度） 和表面缺陷和表面缺陷层深度层深度H Ha a。 2) 2