第三章 数控加工工艺基础1.

1、第三章 数控加工工艺基础 3.1 3.1 机械加工工艺规程概述机械加工工艺规程概述 3.2 3.2 制定机械加工工艺规程的准备性工作制定机械加工工艺规程的准备性工作 3.3 3.3 定位基准的选择定位基准的选择 3.4 3.4 机械加工工艺路线的拟定机械加工工艺路线的拟定 3.5 3.5 机床加工工序设计与设计机床加工工序设计与设计 3.6 3.6 数控加工工艺设计与实施数控加工工艺设计与实施 3.7 3.7 加工工艺过程的生产率加工工艺过程的生产率 3.8 3.8 典型零件加工工艺分析与数控加工工序实例典型零件加工工艺分析与数控加工工序实例第一节第一节 机械加工工艺规程概述机械加工工艺规程概

2、述n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程的从原材料或半成品到成品制造出来的各有关劳动过程的总和称为生产过程。总和称为生产过程。图3-1 生产过程、工艺过程与机械加工工艺过程 工艺过程工艺过程 生产过程中，按一定顺序直接改变生产对象的形状生产过程中，按一定顺序直接改变生产对象的形状（铸造、锻造等）、尺寸（机械加工）、位置（装配）（铸造、锻造等）、尺寸（机械加工）、位置（装配）和性质（热处理等），使之成为预期产品的过程，称为和性质（热处理等），使之成为预期产品的过程，称为工艺过程，又称工艺路线或工艺流程。工艺过程，又称工艺路线或工艺流程。 主要包括：主要包括： 毛坯和零

3、件成形毛坯和零件成形 铸造、锻压、冲压、焊接铸造、锻压、冲压、焊接 、压制、压制、烧结、注塑、压塑等烧结、注塑、压塑等 机械加工机械加工 切削、磨削、特种加工等切削、磨削、特种加工等 材料改性与处理材料改性与处理 热处理、电镀、涂装、热喷涂等热处理、电镀、涂装、热喷涂等 机械装配机械装配 把零件按一定的关系和要求连接在一起，把零件按一定的关系和要求连接在一起，组合成部件和整台机械产品，包括零件的固定、连接、组合成部件和整台机械产品，包括零件的固定、连接、调整、平衡、检验和试验等工作调整、平衡、检验和试验等工作 工艺过程由一个或若干个依次排列的工序所组成，工艺过程由一个或若干个依次排列的工序所组

4、成，毛坯依次通过这些工序就变成了成品或半成品。毛坯依次通过这些工序就变成了成品或半成品。二、二、 机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成 工序工序 一个一个(或一组或一组)工人，在一个固定的工作地点工人，在一个固定的工作地点(一台机一台机床或一个钳工台床或一个钳工台)，对一个，对一个(或同时对几个或同时对几个)工件所连续完工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。它是工艺过程的基本成的那部分工艺过程，称为工序。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。工序的安单元，又是生产计划和成本核算的基本单元。工序的安排的组成与零件的生产批量有关排的组成与零件的生产批量有关 。 划分

5、工序的主要依据是：划分工序的主要依据是： 工作地点（或机床）是否改变工作地点（或机床）是否改变 加工是否连续加工是否连续 安装安装 完成一个工序的工序内容，有时需要多次装夹工完成一个工序的工序内容，有时需要多次装夹工件，工件经一次装夹所完成的那部分加工过程称为安件，工件经一次装夹所完成的那部分加工过程称为安装。安装是工序的一部分。装。安装是工序的一部分。 在同一工序中，安装次数应尽量少，既可以提高在同一工序中，安装次数应尽量少，既可以提高生产效率，又可以减少由于多次安装带来的加工误差。生产效率，又可以减少由于多次安装带来的加工误差。例：在车床上加工外圆、例：在车床上加工外圆、 孔和孔和两个端面

6、。两个端面。安装安装1：车端面：车端面C、车外圆、车外圆、 车车 孔、倒角孔、倒角C2；安装安装2: 车端面车端面A、车、车B面、倒角面、倒角c23030 工位工位 为减少工序中的装夹次数，常采用回转工作台或回为减少工序中的装夹次数，常采用回转工作台或回转夹具，使工件在一次安装中，可先后在机床上占有不转夹具，使工件在一次安装中，可先后在机床上占有不同的位置进行连续加工，每一个位置所完成的那部分工同的位置进行连续加工，每一个位置所完成的那部分工序，称一个工位。序，称一个工位。 采用多工位加工，可以提高生产率和保证被加工表面采用多工位加工，可以提高生产率和保证被加工表面间的相互位置精度。间的相互位

7、置精度。 工步工步 工步是工序的组成单位。在一个工序中，工步是在工步是工序的组成单位。在一个工序中，工步是在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。部分工序。 当其中有一个因素变化时，则为另一个工步。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，则为复合工当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合工步。步。a）立轴转塔车床的一个复合工步 b）钻孔、扩孔复合工步复合工步 划分工步的目的，是便于分析和描述比较复杂的工划分工步的目的，是便于分析和描述比较复杂的工序，更好地组织生产和计算工时。序，更好

8、地组织生产和计算工时。 走刀走刀 被加工的某一表面，由于余量较大或其它原因，在被加工的某一表面，由于余量较大或其它原因，在切削用量不变的条件下，用同一把刀具对它进行多次加切削用量不变的条件下，用同一把刀具对它进行多次加工，每加工一次，称一次走刀。工，每加工一次，称一次走刀。三、机械加工工艺规程三、机械加工工艺规程在机械产品的生产中，规定产品或零部件制造工艺过程在机械产品的生产中，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机械加工工艺规程。和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。1.机械加工工艺规程机械加工工艺规程 机械加工工艺规程的内容机械加工工艺规程的内容 机械加工工艺过程卡

9、机械加工工艺过程卡 机械加工工序卡机械加工工序卡 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片 列出了整个零件加工所经过的工艺路线（包括毛列出了整个零件加工所经过的工艺路线（包括毛坯制造、机械加工、热处理等），是制订其他工艺文坯制造、机械加工、热处理等），是制订其他工艺文件的基础，也是生产技术准备、编制作业计划和组织件的基础，也是生产技术准备、编制作业计划和组织生产的依据。生产的依据。 工艺过程卡以零件的工序为单位，对全部加工过工艺过程卡以零件的工序为单位，对全部加工过程进行说明，说明的内容包括：程进行说明，说明的内容包括： 工序名称、工序内容、经过的车间及工段、所用工序名称、工序内容、经过的车间

10、及工段、所用的机床、刀具、夹具、量具、工时定额等。的机床、刀具、夹具、量具、工时定额等。 过程卡的说明不详细，不能直接指导工人的操作，过程卡的说明不详细，不能直接指导工人的操作，仅用于生产管理。（单件小批生产中可替代工序卡）仅用于生产管理。（单件小批生产中可替代工序卡） 机械加工工序卡片机械加工工序卡片 更详细地说明了各工序应如何加工。每道工序要更详细地说明了各工序应如何加工。每道工序要编写一张卡片，其中要画出工序简图，注明该工序的编写一张卡片，其中要画出工序简图，注明该工序的加工表面及应达到的尺寸和形位精度要求、工件的装加工表面及应达到的尺寸和形位精度要求、工件的装夹方式、刀具的类型和位置、

11、进刀方向、切削用量、夹方式、刀具的类型和位置、进刀方向、切削用量、夹具、量具等。夹具、量具等。 主要用于大批量生产，直接指导工人的操作。主要用于大批量生产，直接指导工人的操作。 机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程的作用 是组织生产的指导性文件；是组织生产的指导性文件；是生产组织和生产管理的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依据，即生产计划、调度、工人操作和质量检验等的依据；据； 是生产准备工作的依据是生产准备工作的依据 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； （生产前用它做生产的准备，生产中用它做生产的（生产前用它做生产

12、的准备，生产中用它做生产的指挥，生产后用它做生产的检验）指挥，生产后用它做生产的检验） 交流和推广经验的基本文件。交流和推广经验的基本文件。n 机械加工工艺规程的原则和步骤机械加工工艺规程的原则和步骤 基本原则基本原则 保证加工质量；保证加工质量； 最少的生产成本；最少的生产成本；制定零件机械加工工艺规程的工作分为四个阶段：制定零件机械加工工艺规程的工作分为四个阶段： 准备性工作阶段准备性工作阶段 工艺路线拟定阶段工艺路线拟定阶段 工序设计阶段工序设计阶段 填写工艺文件填写工艺文件3.2 3.2 制定机械加工工艺规程的准备性工作制定机械加工工艺规程的准备性工作 1.1.生产纲领和生产类型生产纲

13、领和生产类型 2.2.零件的工艺分析零件的工艺分析 3.3.确定毛坯种类确定毛坯种类一、一、 生产纲领与生产类型生产纲领与生产类型 生产纲领生产纲领 机械制造工艺过程的安排取决于生产类型，生产类机械制造工艺过程的安排取决于生产类型，生产类型又是由生产纲领决定的。型又是由生产纲领决定的。 企业根据市场需求和自身的生产能力决定生产计划。企业根据市场需求和自身的生产能力决定生产计划。在计划期内，应当生产的某种产品的数量及进度计划称在计划期内，应当生产的某种产品的数量及进度计划称为该产品的生产纲领。为该产品的生产纲领。 计划期为一年所对应的生产纲领称为年生产纲领计划期为一年所对应的生产纲领称为年生产纲

14、领（简称生产纲领），由下式计算：（简称生产纲领），由下式计算：式中式中 Q 产品年产量（件产品年产量（件/年）；年）； n 每台产品中该零件数量（件每台产品中该零件数量（件/台）；台）； 备品率；备品率； 废品率。废品率。)1)(1( QnN 零件的生产纲领确定后，还要根据生产车间等具体零件的生产纲领确定后，还要根据生产车间等具体情况将零件在一年中分批投产，每批投产的数量称为批情况将零件在一年中分批投产，每批投产的数量称为批量。量。 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）生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产规模及专业化程度的分类，一般分为：生产规模及专业

15、化程度的分类，一般分为： 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，单个地生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复。并且很少重复。 成批生产成批生产 一年中分批地制造相同的产品，制造过程一年中分批地制造相同的产品，制造过程有一定的重复性。有一定的重复性。 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。 成批生产又可分为：成批生产又可分为：小批生产小批生产、中批生产中批生产和和大批生产。大批生产。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。地进行某一个零件的某一道工序的加工。生产

16、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生产类型与生产纲领的关系生产类型与生产纲领的关系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零件的互换性零件的互换性用修配法，缺乏互换性多数互换，部分修配 全部互换，高精度偶件采用分组装配毛坯的制造方法毛坯的制造方法及加工余量及加工余量 锻件自由锻造，铸件木工手工造型，毛坯精度低部分铸件用模锻；铸件部分用金属模，毛坯精度中等。

17、广泛采用锻模、机器造型等高效方法生产毛坯，毛坯精度高机床设备机床设备通用机床，机群式布置或数控机床，部分通用机床、部分专用机床，机床按零件类别分工段布置广泛采用自动机床、专用机床，按流水线、自动线排列设备工艺装置工艺装置通用刀具、量具和夹具，或组合夹具，找正法装夹工件广泛采用夹具，部分靠找正装夹工件，较多采用专用量具和刀具采用高效专用夹具，多用专用刀具、专用量具及自动检测装置对工人的技术要对工人的技术要求求高中等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。工艺文件工艺文件仅要工艺过程卡工艺过程卡，关键零件的工序卡详细的工艺文件、工艺过程卡、工序卡、调整卡加工成本加工成本较高中等低

18、各种生产类型工艺过程的特点各种生产类型工艺过程的特点二、零件的工艺分析二、零件的工艺分析n分析、审查零件图样和产品的装配图分析、审查零件图样和产品的装配图 通过分析零件图样和部件的装配图，主要明确被加工零件在通过分析零件图样和部件的装配图，主要明确被加工零件在产品中的位置与作用，找出该零件上用多少主要加工表面，产品中的位置与作用，找出该零件上用多少主要加工表面，找出该零件主要的技术要求和加工中的关键的技术问题。找出该零件主要的技术要求和加工中的关键的技术问题。u审查零件图的视图、尺寸、公差和技术条件等是否完整。审查零件图的视图、尺寸、公差和技术条件等是否完整。u审查各项技术要求是否合理。审查各

19、项技术要求是否合理。u审查零件材料及热处理选用是否合适审查零件材料及热处理选用是否合适 umRa2 . 3例：例：汽车板簧与吊耳的配合。两个零件的对应侧面是不接触的，所以该表面粗糙度可由原设计的 增大到 从而可增大铣削加工时的进给量，提高生产率。umRa5 .12umRa2 . 3方头销简图方头销简图 零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性分析 零件结构工艺性的主要要求：零件结构工艺性的主要要求： 零件图的尺寸标注应适应机加工工艺和检验的要求零件图的尺寸标注应适应机加工工艺和检验的要求 尽可能减少机械加工量，提高生产率尽可能减少机械加工量，提高生产率 提高生产效率，保证产品质量提高生产效率，保证

20、产品质量 减少装夹次数，缩短辅助时间减少装夹次数，缩短辅助时间 结构应适应刀具要求结构应适应刀具要求 保证装配的方便和可拆性保证装配的方便和可拆性 减少轴承座底面加工面积 (a) 错误 (b) 正确 避免深孔加工的方法 (a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确 将内表面转化为外表面加工 (a) 错误 (b) 正确 将内沟槽转化为外沟槽加工 (a) 错误 (a) 错误 (a) 错误 (b) 正确 (b) 正确 (b) 正确 退刀槽尺寸一致 凸台高度相等 便于采用标准钻头 (a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确钻孔方向一致 键槽方位一致应留有越程槽 (a) 错误 (b

21、) 正确 应留有退刀槽 (a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确 (a) 错误 (b) 正确 避免在斜面上钻孔和钻头单刃切削 便于多刀加工 便于多件连续加工 (b) 正确 (a) 错误n数控加工对零件结构工艺性的影响数控加工对零件结构工艺性的影响 数控加工的特点是加工自动化程度高，加工数控加工的特点是加工自动化程度高，加工精度高，对加工对象的适应性强，可与计算机通信，精度高，对加工对象的适应性强，可与计算机通信，实现计算机辅助设计与制造一体化。实现计算机辅助设计与制造一体化。u单间小批生产的零件加工，成批生产中的关键工序单间小批生产的零件加工，成批生产中的关键工序的加工。的加工。

22、u加工精度高，具有形状复杂的曲线或曲面的零件加加工精度高，具有形状复杂的曲线或曲面的零件加工。工。u需要多次改型设计的零件的加工。需要多次改型设计的零件的加工。u需要钻、镗、铰、攻螺纹及铣削多个工步加工的工需要钻、镗、铰、攻螺纹及铣削多个工步加工的工件。件。u价值高的零件。价值高的零件。u进行精密复制的零件的加工。进行精密复制的零件的加工。u用通用机床加工时。用通用机床加工时。三、毛坯的选择三、毛坯的选择 毛坯是根据所要求的形状、工艺尺寸等而制成的供进一毛坯是根据所要求的形状、工艺尺寸等而制成的供进一步加工用的生产对象。常见的毛坯种类有：铸件、锻件、型步加工用的生产对象。常见的毛坯种类有：铸件

23、、锻件、型材、焊接件。材、焊接件。u铸件铸件 将熔融金属浇入铸型，凝固后所得到的金属毛坯。适将熔融金属浇入铸型，凝固后所得到的金属毛坯。适用于形状比较复杂，所用材料又具备可铸性的零件。用于形状比较复杂，所用材料又具备可铸性的零件。u锻件锻件 金属材料经过锻造变形而得到的毛坯。金属材料经过锻造变形而得到的毛坯。u型材型材 各种热轧和冷拉的圆钢、板材各种热轧和冷拉的圆钢、板材http:/ 是将各种金属零件用焊接的方法，而得到的结合件。是将各种金属零件用焊接的方法，而得到的结合件。n毛坯的形状与尺寸毛坯的形状与尺寸 现代机械制造发展趋势之一是精化毛坯，使毛坯形状现代机械制造发展趋势之一是精化毛坯，使

24、毛坯形状和尺寸尽量接近零件，从而实现少屑甚至无屑加工。和尺寸尽量接近零件，从而实现少屑甚至无屑加工。 毛坯加工余量毛坯加工余量 毛坯制造尺寸与零件相应尺寸的差值。毛坯制造尺寸与零件相应尺寸的差值。 确定毛坯的形状与尺寸的步骤：确定毛坯的形状与尺寸的步骤：u选取毛坯加工余量和毛坯公差选取毛坯加工余量和毛坯公差u将毛坯加工余量叠加在零件的相应加工表面上，计算毛坯尺将毛坯加工余量叠加在零件的相应加工表面上，计算毛坯尺寸寸u标注毛坯的尺寸公差标注毛坯的尺寸公差毛坯形状对加工工艺影响毛坯形状对加工工艺影响 (1)1)有时为是零件在加有时为是零件在加工中装夹方便，在其毛坯上工中装夹方便，在其毛坯上做出工艺

25、凸台。做出工艺凸台。 工艺凸台是为了满足工工艺凸台是为了满足工艺的需要而在工件上增设的艺的需要而在工件上增设的凸台。零件加工后一般应将凸台。零件加工后一般应将其切除。其切除。(2)(2) 尺寸小或薄的零件，为便于装夹并减少夹头，可将多尺寸小或薄的零件，为便于装夹并减少夹头，可将多个工件连在一起，由一个毛坯制出。如图个工件连在一起，由一个毛坯制出。如图3-133-13所示的活塞环的所示的活塞环的筒状毛坯，图筒状毛坯，图3-143-14所示的凿岩机棘爪毛坯都是由长型材毛坯所示的凿岩机棘爪毛坯都是由长型材毛坯依依次切制成型的。次切制成型的。 图3-13 活塞环筒状毛坯 图3-14 凿岩机棘爪毛坯 (

26、3)(3) 装配后形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加装配后形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便，常把两件合为一个整体毛坯，加工到一工质量并使加工方便，常把两件合为一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切开。例如图定阶段后再切开。例如图3-15(a)3-15(a)所示的开合螺母外壳所示的开合螺母外壳、图、图3-15(b)所示的发动机连杆和曲轴轴瓦盖等毛坯都是两件合制的所示的发动机连杆和曲轴轴瓦盖等毛坯都是两件合制的。 两件合制在一起的毛坯(a) 开合螺母外壳； (b) 发动机连杆和曲轴轴瓦盖 (4) 对于不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装对于不便装夹的毛坯，可考虑在毛

27、坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。 如图如图3-163-16所示，所示， 由于该工件缺少合适的定位基准，由于该工件缺少合适的定位基准， 因而可在毛坯上铸出三个因而可在毛坯上铸出三个工艺凸耳，在凸耳上制出定位基准孔。工艺凸耳在加工后一工艺凸耳，在凸耳上制出定位基准孔。工艺凸耳在加工后一般均应切除，般均应切除， 如对使用没有影响，也可如对使用没有影响，也可保留在零件上。保留在零件上。 图3-16 增加毛坯工艺凸耳示例 3.3定位基准的选择定位基准的选择 定位基准指的是在加工时用于工件定位的基准。定定位基准指的是在加工时用于工件定位的基准。定位

28、基准可分为：位基准可分为： 粗基准：以未加工表面进行定位的基准称粗基准，粗基准：以未加工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粗基准。也就是第一道工序所用的定位基准为粗基准。 精基准：以已加工表面进行定位的基准称精基准。精基准：以已加工表面进行定位的基准称精基准。 辅助基准：该基准在零件的装配和使用过程中无用辅助基准：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辅助基准。处，只是为了便于零件的加工而设置的基准称辅助基准。如轴加工用的顶尖孔等。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选择定位基准主要是为了保证零件加工

29、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的表面间去找。位基淮的选择应从有相互位置精度要求的表面间去找。 粗基准的选择粗基准的选择 选择粗基准时，应主要保证加工面与不加工面之间选择粗基准时，应主要保证加工面与不加工面之间的位置精度要求以及合理分配各加工面余量的要求，同的位置精度要求以及合理分配各加工面余量的要求，同时要为后续工序提供精基准。具体应考虑以下原则：时要为后续工序提供精基准。具体应考虑以下原则： 保证相互位置要求原则保证相互位置要求原则对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，当必须保对于

30、同时具有加工表面和不加工表面的零件，当必须保证其不加工表面与加工表面的相互位置时，则应以不加证其不加工表面与加工表面的相互位置时，则应以不加工面作为粗基准。工面作为粗基准。 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表面加工余量均匀时，如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。应选择该表面的毛坯面作为粗基准。例：其上有多个不加工表面但保证加工面20mm孔与不加工面40mm的同轴度（保证零件的壁厚均匀）是主要的，因此加工20mm孔时应选40mm外圆为粗基准拨杆粗基准的选择拨杆粗基准的选择例例: :铸件毛坯与内孔不同轴，壁厚不均匀铸件毛坯与内孔

31、不同轴，壁厚不均匀, ,比较两方案：比较两方案：一：一：以外圆（不加工表面）为粗基准定以外圆（不加工表面）为粗基准定位位( (三爪卡盘三爪卡盘) )，车削内孔，则加工出孔，车削内孔，则加工出孔与不加工表面同轴，保证了不加工表面与不加工表面同轴，保证了不加工表面（外圆）与加工表面（孔）的位置，经（外圆）与加工表面（孔）的位置，经加工后工件壁厚均匀。加工后工件壁厚均匀。二：二：选内孔为粗基准（用四爪单动卡盘选内孔为粗基准（用四爪单动卡盘夹持外圆，然后按内孔找正）定位，则夹持外圆，然后按内孔找正）定位，则孔的加工余量是均匀的，但是加工后的孔的加工余量是均匀的，但是加工后的孔与外圆（不加工表面）不同轴

32、，工件孔与外圆（不加工表面）不同轴，工件的壁厚不均匀。的壁厚不均匀。粗基准选择对加工粗基准选择对加工工件的影响工件的影响n 合理分配加工余量：合理分配加工余量：l若工件必须首先保证某重要表面的余量均匀，应选择该若工件必须首先保证某重要表面的余量均匀，应选择该表面为粗基准。表面为粗基准。l应选择毛坯上余量最小的表面为粗基准，以保证加工表应选择毛坯上余量最小的表面为粗基准，以保证加工表面都有足够加工余量。面都有足够加工余量。l作为粗基准的表面应尽量平整，不应有飞边、浇口、冒作为粗基准的表面应尽量平整，不应有飞边、浇口、冒口及其它缺陷，这样可以减少定位误差，并使工件夹紧口及其它缺陷，这样可以减少定位

33、误差，并使工件夹紧可靠。可靠。l应避免重复使用粗基准，在同一尺寸方向上粗基准只准应避免重复使用粗基准，在同一尺寸方向上粗基准只准使用一次。使用一次。床身粗基准选择比较床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2重复使用粗基准示例重复使用粗基准示例 精基准的选择精基准的选择 基准重合原则基准重合原则 选用被加工面设计基准作选用被加工面设计基准作为精基准。为精基准。 基准统一原则基准统一原则 当零件需要多道工当零件需要多道工序加工时，应尽可能在序加工时，应尽可能在多数工序中选择同一组多数工序中选择同一组精基准定位，称为基准精基准定位，称为基准统一原则。统一原则。定位基准与设计基准重合定位基准与设计基

34、准重合主轴箱零件精基准选择主轴箱零件精基准选择 在实际生产中，经常使用的基准统一形式有：在实际生产中，经常使用的基准统一形式有： 轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准；轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准； 箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个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）作统一基准；距离较远的销孔）作统一基准； 盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准；一基准； 套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。 采用统一基准原则好处：采用统一基准原则好处： 有利于保证各加工

35、表面之间的位置精度；有利于保证各加工表面之间的位置精度； 可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。 注意：采用基准统一原则常常会带来基准不重合问题注意：采用基准统一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，根据实际情况选。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。择精基准。 自为基准原则自为基准原则 当精加工或光整加工工序要求余量小且均匀时，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。高生产率。 磨削车床床身导轨面

36、时，常在磨头上装百分表以导磨削车床床身导轨面时，常在磨头上装百分表以导轨面本身为基准来找正工件。轨面本身为基准来找正工件。 浮动镗刀块浮动镗刀块1工件 2镗刀块 3镗杆外圆研磨示意图外圆研磨示意图 互为基准原则互为基准原则 两个表面互为基准反复加工，可以不断提高定位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，保证两个表面之间相互位置精度。基准的精度，保证两个表面之间相互位置精度。轴径轴径锥孔主轴零件精基准选择主轴零件精基准选择l便于装夹原则便于装夹原则 所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。尽可能使

37、夹具结构简单、操作方便。3.43.4机械加工工艺路线机械加工工艺路线 机械加工工艺路线是指零件在生产过程中，由毛坯到机械加工工艺路线是指零件在生产过程中，由毛坯到成品，经过各工序的先后顺序，即用工序顺序简单地表明零成品，经过各工序的先后顺序，即用工序顺序简单地表明零件的工艺过程。件的工艺过程。n 零件表面加工方法的选择零件表面加工方法的选择l 加工经济度和加工经济表面粗糙度加工经济度和加工经济表面粗糙度 在正常条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和在正常条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间），所能保证的加工标准技术等级的工人，不延长加工时间），所能保

38、证的加工精度和表面粗糙度。精度和表面粗糙度。l 经济度随着年代的增长和经济度随着年代的增长和 技术进步不断提高。技术进步不断提高。n 典型表面的加工路线典型表面的加工路线序号加工方法公差等级 粗糙度粗糙度适用范围适用范围1 粗车IT11IT1312.550适用于淬火钢以外的各种金属2粗车 半精车IT8IT103.26.53粗车 半精车 精车IT7IT80.81.64粗车 半精车 精车 滚压IT7IT80.0250.25粗车 半精车 磨削 IT7IT80.40.8主要用于淬火钢，也可以用于未淬火钢，不宜加工有色金属6粗车 半精车 粗磨 精磨IT6IT70.10.47粗车 半精车粗磨 精磨 超精加

39、工 IT50.0120.18粗车 半精车 精车 精细车IT6IT70.0250.4精度高的有色金属加工9粗车 半精车 粗磨 精磨 超精磨 IT50.0060.025极高精度的外圆加工10粗车 半精车 粗磨 精磨 研磨 IT50.0060.1n选择加工方法应考虑的问题选择加工方法应考虑的问题l 零件加工表面的精度和表面粗糙度要求零件加工表面的精度和表面粗糙度要求l 工件材料的性质的限制工件材料的性质的限制l 工件的结构形状和尺寸的影响工件的结构形状和尺寸的影响l 生产类型的影响生产类型的影响l 充分利用现场生产条件充分利用现场生产条件n 工序顺序的确定工序顺序的确定n 加工阶段的划分加工阶段的划

40、分l 粗加工阶段粗加工阶段高效率去除各加工表面上的大部分余量，高效率去除各加工表面上的大部分余量， 为半精加工提供精度准备和表面粗糙度的准备。为半精加工提供精度准备和表面粗糙度的准备。l 半精加工半精加工消除主要表面上经粗加工留下的加工误差，为消除主要表面上经粗加工留下的加工误差，为精加工做好准备精加工做好准备l 精加工阶段精加工阶段使加工面精度和表面粗糙度达到要求使加工面精度和表面粗糙度达到要求l 光整加工阶段光整加工阶段进一步提高尺寸精度和减少表面粗糙度，进一步提高尺寸精度和减少表面粗糙度，包括垳磨、超精加工、镜面磨削等光整加工。包括垳磨、超精加工、镜面磨削等光整加工。u划分加工阶段的原因

41、：划分加工阶段的原因： 保证加工质量保证加工质量 合理使用机床设备合理使用机床设备 发现毛坯缺陷发现毛坯缺陷 便于安排热处理工序便于安排热处理工序 加工顺序的安排加工顺序的安排先基准后其他先基准后其他先加工基准面，再加工其他表面先加工基准面，再加工其他表面 先加工平面后加工孔先加工平面后加工孔两层含义：两层含义： 当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定 在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，

42、先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生 先安排粗加工工序，后安排精加工工序先安排粗加工工序，后安排精加工工序 先加工主要表面后加工次要表面先加工主要表面后加工次要表面也有两层含义：也有两层含义： 先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排 次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常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，以主要表面定位进行加工要求在主要表面加工后，以主要表面定

43、位进行加工 机械加工工序的安排机械加工工序的安排n 工序的组合工序的组合l 确定工序的内容确定工序的内容 确定一个工序包括的若干工步，需要这几个工步是否确定一个工序包括的若干工步，需要这几个工步是否在同一机床上加工；是否需要在一次安装中加工，以保证在同一机床上加工；是否需要在一次安装中加工，以保证相互位置精度。相互位置精度。 几个工步能在同一机床完成是它们能被组合成一个工几个工步能在同一机床完成是它们能被组合成一个工序的先决条件。序的先决条件。 工序集中与工序分散工序集中与工序分散 使每个工序中包括尽可能多的工步内容，从而使总的使每个工序中包括尽可能多的工步内容，从而使总的工序数目减少。优点：

44、工序数目减少。优点： 有利于保证工件各加工面之间的位置精度；有利于保证工件各加工面之间的位置精度； 有利于采用高效机床，可节省工件装夹时间，减少工件有利于采用高效机床，可节省工件装夹时间，减少工件搬运次数；搬运次数； 可减小生产面积，并有利于管理。可减小生产面积，并有利于管理。 使每个工序的工步内容相对较少，从而使总的工序数使每个工序的工步内容相对较少，从而使总的工序数目较多。优点：目较多。优点： 每个工序使用的设备和工艺装备相对简单，调整、对每个工序使用的设备和工艺装备相对简单，调整、对刀比较容易，对操作工人技术水平要求不高。刀比较容易，对操作工人技术水平要求不高。 工序集中工序集中 工序分

45、散工序分散 传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式（个别工序亦有相对集中的情况）。形式（个别工序亦有相对集中的情况）。 由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，加之加工中心等先进设备的采用，工序集中将越越高，加之加工中心等先进设备的采用，工序集中将越来越成为生产的主流方式。来越成为生产的主流方式。 多品种、中小批量生产，为便于转换和管理，多采用多品种、中小批量生产，为便于转换和管理，多采用工序集中方式。工序集中方式。 工序集中与工序分散的应用工序集中与工序分散的应用 为改善工件材

46、料切削性能而进行的热处理工序（如退火为改善工件材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），应安排在切削加工之前进行、正火等），应安排在切削加工之前进行 为消除内应力而进行的热处理工序（如退火、人工时效为消除内应力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，也可安排在切削加工之前等），最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之前 为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序（如调质、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前进行（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，磨削加工前。

47、而。其中渗碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。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工后进行 为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性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理工序（如镀铬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）一般放在工艺过程的最后。、镀锌、氧化、煮黑等）一般放在工艺过程的最后。 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热处理工序的安排热处理工序的安排热处理工序的安排u去毛刺工序去毛刺工序 通常安排在切削加

48、工之后。通常安排在切削加工之后。u 清洗工序清洗工序 在零件加工后装配之前，研磨、珩磨等光在零件加工后装配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夹紧加工去磁后，应整加工工序之后，以及采用磁力夹紧加工去磁后，应对工件进行认真地清洗。对工件进行认真地清洗。u防锈工序防锈工序u检验工序检验工序 辅助工序的安排辅助工序的安排第五节第五节 机床加工工序设计与实施机床加工工序设计与实施u 加工余量加工余量u 工序尺寸的确定工序尺寸的确定u 工艺尺寸链工艺尺寸链7.3.1 加工余量加工余量 加工余量加工余量 加工余量是指加工表面加工前后的尺寸之差。加工余量是指加工表面加工前后的尺寸之差。 加工加工

49、过程中从加工表面切去材料层厚度。过程中从加工表面切去材料层厚度。 (1)工序余量工序余量 相邻两工序的工序尺寸之差称为工序相邻两工序的工序尺寸之差称为工序余量。工序余量也就是在一道工序中切除的金属层厚度余量。工序余量也就是在一道工序中切除的金属层厚度 式中式中 Zb本工序余量；本工序余量； a 前工序尺寸；前工序尺寸； b 本工序尺寸。本工序尺寸。baZb abZb n 单边余量单边余量 对于外表面：对于外表面： 对于内表面：对于内表面：双边余量双边余量:轴：轴：babddZ2孔：孔：abbddZ2babddZ2 （2）总加工余量）总加工余量 是指由毛坯加工成成品过程中，从某一加工表面上切除的

50、金属层总厚度。其值等于某一表面的毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸之差，就称为总加工余量总加工余量(毛坯余量毛坯余量)，即等于各工序余量之和。即niiZZ1加工总余量、工序余量与工序尺寸及其公差的关系加工总余量、工序余量与工序尺寸及其公差的关系 2.影响加工余量的因素影响加工余量的因素 确定加工余量的基本原则是：在保证加工余量的前提确定加工余量的基本原则是：在保证加工余量的前提下，本工序的加工余量越小越好。下，本工序的加工余量越小越好。 工件加工余量的大小，将直接影响工件的加工质量、工件加工余量的大小，将直接影响工件的加工质量、生产率和经济性。例如加工余量太小时，不易去掉上道工生产率和经济性。例如

51、加工余量太小时，不易去掉上道工序所遗留下来的表面缺陷及表面的相互位置误差而造成废序所遗留下来的表面缺陷及表面的相互位置误差而造成废品；加工余量太太时，会造成加工工时和材料的浪费，甚品；加工余量太太时，会造成加工工时和材料的浪费，甚至因余量太大而引起很大的切削热和切削力，使工件产生至因余量太大而引起很大的切削热和切削力，使工件产生变形，影响加工质量。变形，影响加工质量。 影响加工余量的因素影响加工余量的因素HaDaab最小加工余量构成最小加工余量构成影响本工序最小加工余量的因素主要包括以下两个方面：影响本工序最小加工余量的因素主要包括以下两个方面： 上工序的各种表面缺陷和误差因素上工序的各种表面

52、缺陷和误差因素 表面粗糙高度表面粗糙高度 表面缺陷层（包括冷硬层、表面缺陷层（包括冷硬层、氧化层、裂纹等）氧化层、裂纹等）Da 前工序尺寸公差前工序尺寸公差Ta 前工序位置误差前工序位置误差a 以上这些由上道工序带来以上这些由上道工序带来的表面缺陷和误差因素必须在的表面缺陷和误差因素必须在本道工序中切除。本道工序中切除。aH 本工序的装夹误差本工序的装夹误差b 此误差除包括定位和夹紧误差外，还包括夹具本身此误差除包括定位和夹紧误差外，还包括夹具本身的制造误差，其大小为三者的向量和。它将直接影晌被的制造误差，其大小为三者的向量和。它将直接影晌被加工表面与刀具的相对位置，因此有可能因余量不足而加工

53、表面与刀具的相对位置，因此有可能因余量不足而造成废品，所以必须给予余量补偿。造成废品，所以必须给予余量补偿。 空间偏差与装夹误差在空间是有不同方向的，二者空间偏差与装夹误差在空间是有不同方向的，二者对加工余量的影响应该是向量和。对加工余量的影响应该是向量和。加工平面：baaaabDHTZ)(加工回转面：baaaaaDHTZ2)(223.加工余量的确定方法加工余量的确定方法 计算法计算法 以前述公式为基础，通过计算确定加工余量。该种方以前述公式为基础，通过计算确定加工余量。该种方法比较准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量法比较准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量手段，目前应用较少

54、。手段，目前应用较少。 经验法经验法 由一些有经验的工程技术人员或工人根据现场条件和由一些有经验的工程技术人员或工人根据现场条件和实际经验确定加工余量。考虑到废品率的因素，此法给实际经验确定加工余量。考虑到废品率的因素，此法给出的加工余量一般偏保守，多用于单件小批生产。出的加工余量一般偏保守，多用于单件小批生产。 查表法查表法 利用各种手册（如利用各种手册（如金属机械加工工艺人员手册金属机械加工工艺人员手册）所给的表格数据，再结合实际加工情况进行必要的修正，所给的表格数据，再结合实际加工情况进行必要的修正，以确定加工余量。此法方便、迅速，比较接近实际，生产以确定加工余量。此法方便、迅速，比较接

55、近实际，生产上应用较多。上应用较多。 二、基准重合时工序尺寸及公差的确定二、基准重合时工序尺寸及公差的确定某工序加工应达到的尺寸称为工序尺寸，其公差称为工某工序加工应达到的尺寸称为工序尺寸，其公差称为工序尺寸公差。序尺寸公差。 零件的加工过程，是通过切削加工去除材料，使毛零件的加工过程，是通过切削加工去除材料，使毛坯逐步变为成品的过程。在加工过程中，各工序的工序坯逐步变为成品的过程。在加工过程中，各工序的工序尺寸及工序的加工余量要根据具体的工序特点事先确定尺寸及工序的加工余量要根据具体的工序特点事先确定出来（其中一些在零件图上是反映不出来的），这是制出来（其中一些在零件图上是反映不出来的），这

56、是制订工艺规程的重要工作内容之一。订工艺规程的重要工作内容之一。 工序基准与设计基准重合工序基准与设计基准重合 确定各工序加工余量；确定各工序加工余量； 从最后一道加工工序尺寸等于零件图样上设计尺寸，从最后一道加工工序尺寸等于零件图样上设计尺寸，并由最后工序向前逐道工序推算出各工序的工序尺寸。并由最后工序向前逐道工序推算出各工序的工序尺寸。 除最终加工工序取设计尺寸公差外，其余各工序按各除最终加工工序取设计尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差；公差； 各工序尺寸按上、下偏差按各工序尺寸按上、下偏差按“入体

57、原则入体原则”标注工序尺标注工序尺寸公差（极限偏差）；寸公差（极限偏差）； 毛坯余量及公差通常根据毛坯类型、结构特点、制造毛坯余量及公差通常根据毛坯类型、结构特点、制造方法等由毛坯图给出。方法等由毛坯图给出。主轴孔工序尺寸及公差的确定主轴孔工序尺寸及公差的确定浮动镗 0.1 100 7 Ra 0.8 精镗 0.5 100-0.1=99.9 8 Ra 1.6半精镗 2.4 99.9-0.5=99.4 10 Ra 3.2 粗镗 5 99.4-2.4=97 12 Ra 6.4 毛坯孔 8.0 100- 8 =92120.03501000.054099.90.14099.40.350971292工序名

58、称加工余量工序基本尺寸加工经济精度(IT)工序尺寸及公差表面 粗糙度 例：某车床主轴箱箱体主轴孔的设计要求为例：某车床主轴箱箱体主轴孔的设计要求为 ，表面粗糙度表面粗糙度 ，在成批生产的条件下其工艺路线为，在成批生产的条件下其工艺路线为“粗镗粗镗半精镗半精镗精镗精镗浮动镗浮动镗”，试确定加工余量和工序尺，试确定加工余量和工序尺寸。寸。m8 . 0aRmm100035. 00 查出各工序的加工余量和各种加工方法的经济精度，然后从最后一道工序开始，查出各工序的加工余量和各种加工方法的经济精度，然后从最后一道工序开始，由加工余量确定工序基本尺寸，按入体原则确定工序尺寸的公差（极限偏差）。由加工余量确

59、定工序基本尺寸，按入体原则确定工序尺寸的公差（极限偏差）。1 1、定义、定义尺寸链就是在尺寸链就是在零件加工零件加工或或机器装配机器装配过程中，由过程中，由相互相互联系联系且按一定顺序连接的且按一定顺序连接的封闭尺寸组合封闭尺寸组合。 一、尺寸链的定义、组成一、尺寸链的定义、组成A2A1A01.加工面加工面2.定位面定位面3.设计基准设计基准在加工中形成的尺寸链在加工中形成的尺寸链工艺尺寸链工艺尺寸链n 图示工件如先以图示工件如先以A面定位加工面定位加工C面，得尺寸面，得尺寸A1然后再然后再以以A面定位用调整法加工台阶面面定位用调整法加工台阶面B，得尺寸，得尺寸A2，要求保证，要求保证B面与面

60、与C面间尺寸面间尺寸A0；A1、A2和和A0这三个尺寸构成了一这三个尺寸构成了一个封闭尺寸组，就成了一个尺寸链。个封闭尺寸组，就成了一个尺寸链。2、特征、特征3、 组成组成 1、封闭性、封闭性 2、关联性。、关联性。环环尺寸链中的每一个尺寸。尺寸链中的每一个尺寸。封闭环封闭环在零件加工过程中间接得到的尺寸在零件加工过程中间接得到的尺寸组成环组成环尺寸链中除封闭环以外的环尺寸链中除封闭环以外的环 组成环又可分为组成环又可分为增环增环和和减环减环。 增环增环在一个尺寸链中，组成环的其余环不在一个尺寸链中，组成环的其余环不变，当该环增大使封闭环也增大的环变，当该环增大使封闭环也增大的环 减环减环组成