机械加工工艺规程毕业设计课件

机械制造工艺学1.4

工艺路线制定DeterminetheMachiningRoute第一章机械加工工艺规程设计MachiningProcessPlanning1机械制造工艺学1.4工艺路线制定第一章机械加工工艺规程在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步分为：1.4.1定位基准选择使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等。定位基准概念使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。

精基准

粗基准

附加基准2在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步分为：1.

工艺凸台A向A小刀架上的工艺凸台1.4.1定位基准选择3工艺凸台A向A小刀架上的工艺凸台1.4.1定位基

保证相互位置要求原则——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，则应以不加工面作为粗基准。

1.4.1定位基准选择粗基准的选择两个出发点：

a.保证各加工表面有足够余量。

b.保证不加工表面的尺寸和位置符合图纸要求。又如图，若△A>△B，应选B面，否则选A面。4保证相互位置要求原则——如果首先要求保证工件上加工面与不加

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，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。

a）b）c）粗基准选择比较1.4.1定位基准选择5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余量足够的原则——若工件上每个表面都要加工，则应以余量最小的表面作为粗基准，以保证各表面都有足够余量。

如图若以大端为粗基准，由于大小端外圆偏心有5毫米，则上侧单边为34，下侧单边为24,加工余量不足。分析：毛坯：单边29，零件：单边25；由于偏移5，则一边为24，另一边为34，24的一边加工不到。1.4.1定位基准选择6余量足够的原则——若工件上每个表面都要加工，则应以余量最小的阶梯轴的加工1.4.1定位基准选择7阶梯轴的加工1.4.1定位基准选择7床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2

便于工件装夹原则——要求选用的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。也不宜选用铸造分型面作粗基准。

粗基准一般不得重复使用原则重复定位精度低1.4.1定位基准选择Flash8床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2便于工件1.4.1定位基准选择a）以不加工外圆面定位加工孔，再以不加工外圆面定位加工螺钉过孔粗基准重复使用错误示例及改进b）以不加工外圆面定位加工孔，再以加工过的孔定位加工螺钉过孔91.4.1定位基准选择a）以不加工外圆面定位加工孔，再以

基准重合原则——选用被加工面的设计基准作为精基准，避免基准不重合误差。1.4.1定位基准选择精基准的选择重点考虑：

应考虑减少定位误差，安装方便准确；保证加工精度。（1）设计基准与定位基准不重合误差只发生在用调整法获得加工尺寸的情况。（2）基准不重合误差值等于设计基准与定位基准之间尺寸的变化量。（3）基准不重合一般发生在下列情况：①用设计基准定位不可能或不方便；②在选择精基准时优先考虑了基准统一原则。（4）设计基准与测量基准不重合也会产生基准不重合误差。（5）基准不重合误差不仅指尺寸误差，而且对位置误差也要考虑。10基准重合原则——选用被加工面的设计基准作为精基准，设计基准（定位基准）若本道工序的加工精度为δ，则只要δ≤δA2，即可满足加工要求例：图示零件加工台阶面切削平面δ（本道工序加工精度）1.4.1定位基准选择11设计基准（定位基准）若本道工序的加工精度为δ设计基准定位基准若要满足加工精度必须有：－称为基准不重合误差1.4.1定位基准选择12设计基准定位基准若要满足加工精度必须有：－称为基准不重合误差如图，加工2、3孔，为了保证尺寸a，应如何进行定位1.4.1定位基准选择12313如图，加工2、3孔，为了保证尺寸a，应如何进行定位1.4.1如图，图b方案：夹具简单，但孔中心距a难于保证。为保证尺寸a需提高尺寸c的制造精度。图(c)方案则相反。图b图c1.4.1定位基准选择14如图，图b方案：夹具简单，但孔中心距a难于保证。为保证尺寸a主轴箱零件精基准选择

统一基准原则——当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工，可保证各表面间的位置精度。1.4.1定位基准选择15主轴箱零件精基准选择统一基准原则——当工件以某一表面作精基以顶面和两销孔定位

镗孔支架置于箱体中部的吊架支承

吊架1.4.1定位基准选择16以顶面和两销孔定位镗孔支架置于箱体中部的吊架支承吊架1.

在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准；2）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；3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准；4）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：1）有利于保证各加工表面之间的位置精度；2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。★

注意：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，根据实际情况选择精基准。

1.4.1定位基准选择17在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：1.4.1

互为基准原则轴径轴径锥孔主轴零件精基准选择【例】主轴零件精基准选择

自为基准原则

【例】床身导轨面磨削加工）导轨磨削基准选择1.4.1定位基准选择以齿形表面定位加工1－卡盘；2－滚柱；3－齿轮18互为基准原则轴径轴径锥孔主轴零件精基准选择【例】主轴零件

对于某些精加工或光整加工工序，因为这些工序要求余量小而均匀，以保证表面加工的质量并提高生产率，此时应选择加工表面本身作为精基准。如：注意：采用自为基准仅能提高表面质量，不能提高形位精度，该加工表面与其它表面之间形位精度则应由先行工序保证。典型的采用自为基准加工的方法有：珩磨、高速自由镗等。

自为基准原则

1.4.1定位基准选择19对于某些精加工或光整加工工序，因为这些工序要

浮动镗刀块1—工件2—镗刀块3—镗杆

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，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。接触面积和分布面积尽可能大。外圆研磨示意图【例】铰孔、拉孔、研磨【例】浮动镗刀块镗孔1.4.1定位基准选择20浮动镗刀块便于装夹原则——所选择的精基准，应能保证

摇杆零件图φ40φ12H7铸造圆角R3其余倒角1×45°60±0.059.5φ20H71.63.23.23.21.64018M83.2R12710±0.1ABDC1545【例】选择图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。

1.4.1定位基准选择21摇杆零件图φ40φ12H7铸造圆角R3其余倒角1×41.4.2加工方法的选择加工误差与成本关系CΔ0AB经济精度随年代增长和技术进步而不断提高在正常加工条件下（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粗糙度（图中AB段）加工经济精度加工误差（μm）196010-110-210-319202000102101100年代加工精度与年代的关系一般加工精密加工超精密加工221.4.2加工方法的选择加工误差与成本关系CΔ0AB经1.4.2加工方法的选择1）零件加工表面的形状和精度及表面粗糙度要求2）零件材料的加工性3）生产批量和生产节拍要求4）企业现有加工设备和加工能力5）经济性加工方法选择

在选择加工方法时，首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定它的最终工序的加工方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。

应考虑以下因素231.4.2加工方法的选择1）零件加工表面的形状和精度及表同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工，但每种加工方法所能获得的加工质量、加工时间和所花费的费用却是各不相同的，具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只通过一次加工就能达到图纸要求的，对于精密零件的主要表面，往往要通过多次加工才能逐步达到加工质量要求。工程技术人员的任务，就是要根据具体加工条件(生产类型、设备状况、工人的技术水平等)选用最适当的加工方法，加工出符合图纸要求的机器零件。1.4.2加工方法的选择24同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工，但每种加工方法所能1.4.2加工方法的选择

表4-7外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度注：加工有色金属时，表面粗糙度Ra

取小值。251.4.2加工方法的选择表4-7外圆加工中各种1.4.2加工方法的选择

表4-8孔加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度注：加工有色金属时，表面粗糙度Ra

取小值。261.4.2加工方法的选择表4-8孔加工中各种1.4.2加工方法的选择

表4-9平面加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度注：加工有色金属时，表面粗糙度Ra

取小值。271.4.2加工方法的选择表4-9平面加工中各常用加工方法一览表1.4.2加工方法的选择28常用加工方法一览表1.4.2加工方法的选择28常用加工方法一览表1.4.2加工方法的选择29常用加工方法一览表1.4.2加工方法的选择291.4.2加工方法的选择机床选择

零件加工表面形状与机床类型相适应

零件加工表面尺寸、精度与机床规格相适应

零件生产类型与机床的生产率相适应

零机床的选择还应与厂内现有设备相适应

数控机床与普通机床

产品变换周期短→数控机床形状复杂、普通机床加工困难→数控机床加工精度要求较高的重要零件→数控机床产品基本不变、大批大量生产→组合机床301.4.2加工方法的选择机床选择零件加工表面形状与机床各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择31各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择31各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择32各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择32各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择33各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择33各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择34各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择34外圆表面加工的零件种类

轴类、套筒类、盘类零件外圆表面加工的加工方法车削、磨削和各种光整加工方法。车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法，一般适于作为外圆表面粗加工和半进精加工方法；磨削加工是外圆表面主要精加工方法，特别适用于各种高硬度和淬火后零件的精加工；光整加工是精加工之后进行的超精密加工方法（如滚压、抛光、研磨、超精加工等），适用于某些精度和表面质量要求很高的零件。1.4.3典型表面加工路线外圆表面加工35外圆表面加工的零件种类1.4.3典型表面加工路线外圆表面表1-7外圆加工方法注：加工有色金属时，表面粗糙度Ra

取小值。1.4.2加工方法的选择36表1-7外圆加工方法注：加工有色金属时，表面粗1.4.3典型表面加工路线超精加工外圆表面加工方法砂带磨研磨371.4.3典型表面加工路线超精加工外圆表面加工方法砂内圆表面加工的特点螺钉、螺栓的紧固孔；套筒、法兰盘及齿轮等回转体零件上的孔；箱体类零件上的主轴及传动轴的轴承孔；炮筒、空心轴的深孔（一般l/d≥10）；保证零件间配合准确性的圆锥孔等。一般情况下，加工孔比加工同样尺寸、精度的外圆表面要困难内圆表面的加工条件差，孔加工刀具尺寸受被加工孔本身尺寸的限制，刀具的刚性差，容易产生弯曲变形及振动；切削过程中，孔内排屑、散热、冷却、润滑条件差。因此，孔的加工精度和表面粗糙度都不容易控制。此外，大部分孔加工刀具为定尺寸刀具，刀具直径的制造误差和磨损，将直接影响孔的加工精度。

当一个零件要求内圆表面与外圆表面必须保持某种确定关系时，一般总是先加工内圆表面，然后再以内圆表面定位加工外圆表面。1.4.3典型表面加工路线内圆表面加工38内圆表面加工的特点1.4.3典型表面加工路线内圆表面加工1.4.3典型表面加工路线内圆表面的可以在车、钻、镗、拉、磨床上进行。常用的加工方法有：钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔和磨孔等。选择达加工法时，应考方虑孔径大小、深度、精度、工件形状、尺寸、重量、材料、生产批量及设备等具体条件。对于精度要求较高的孔，最后还须经珩磨或研磨及滚压等精密加工。内圆表面的加工方法

391.4.3典型表面加工路线内圆表面的可以在车、钻、镗、拉内圆表面的加工方法

1.4.3典型表面加工路线40内圆表面的加工方法1.4.3典型表面加工路线40内圆表面的加工方法

1.4.3典型表面加工路线41内圆表面的加工方法1.4.3典型表面加工路线411.4.2加工方法的选择421.4.2加工方法的选择42孔加工方法1.4.3典型表面加工路线43孔加工方法1.4.3典型表面加工路线43珩磨孔加工方法1.4.3典型表面加工路线浮动镗浮动镗刀结构44珩磨孔加工方法1.4.3典型表面加工路线浮动平面是基础类零件(如箱体、工作台、床身及支架等)的主要表面，也是回旋体零件的重要表面之一(如端面、台肩面等)。根据平面所起的作用不同，可以将其分为非结合面、结合面导向面测量工具的工作平面等。平面加工方法1.4.3典型表面加工路线45平面是基础类零件(如箱体、工作台、床身及支架等)的主要表面，常用的粗加工方法常用的精加工方法平面的光整加工方法车平面铣平面刨平面拉平面磨平面宽刃精刨刮研平面研磨平面精密磨削砂带磨抛光平面的加工方法轴类、盘套类零件的端面加工常用在大批量生产1.4.3典型表面加工路线46常用的粗加工方法常用的精加工方法平面的光整加工方法车平面平面非结合面，一般粗铣、粗刨或粗车。结合面和重要表面，粗铣——精铣或粗刨——精刨即可，精度要求较高的，需磨削或刮削。盘类零件的结合面，如各种法兰盘的端面及止口，一般采用粗车——半精车——精车。精度较高的板块状零件，如定位用的平行垫铁等，常用粗铣（刨）——精铣（刨）磨削的方案。量块等高精度的零件尚需研磨。韧性较大的有色金属件，一般用粗铣—精铣或粗刨—精刨方案。1.4.3典型表面加工路线47非结合面，一般粗铣、粗刨或粗车。1.4.3典型表面加工路1.4.3典型表面加工路线481.4.3典型表面加工路线48工艺过程的加工阶段划分

粗加工阶段。主要切除各表面上的大部分加工余量，使毛坯形状和尺寸接近于成品。该阶段的特点是适用大功率机床，选用较大的切削用量，尽可能提高生产率和降低刀具磨损等。半精加工阶段。完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做准备。精加工阶段。保证主要表面达到图样要求。光整加工阶段。对表面粗糙度及加工精度要求高的表面，还需进行光整加工。这个阶段一般不能用于提高零件的位置精度。注意：加工阶段的划分是就零件加工的整个过程而言，不能以某个表面的加工或某个工序的性质来判断。同时在具体应用时，也不可以绝对化，对有些重型零件或余量小、精度不高的零件，则可以在一次装夹后完成表面的粗精加工。加工阶段的划分1.4.4加工顺序的安排49工艺过程的加工阶段划分加工阶段的划分1.4.4加工顺序划分加工阶段的原因

有利于保证加工质量。工件在粗加工时，由于加工余量较大，所受的切削力、夹紧力较大，将引起较大的变形及内应力重新分布。如不分阶段进行加工，上述变形来不及恢复，将影响加工精度。而划分加工阶段后，能逐渐恢复和修正变形，提高加工质量。便于合理使用设备。粗加工要求采用刚性好，效率高而精度低的机，精加工则要求机床精度高。划分加工阶段后，可以避免以精干粗，充分发挥机床的性能，延长机床的使用寿命。便于安排热处理工序和检验工序。如粗加工阶段后，一般要安排去应力的热处理，以消除内应力。某些零件精加工前要安排淬火等最终热处理，其变形可通过精加工予以消除。便于及时发现缺陷及避免损伤已加工表面。毛坯经粗加工阶段后，缺陷即已暴露，可及时发现和处理，同时，精加工工序放在最后，可以避免加工好的表面在搬运和夹紧中受损。1.4.4加工顺序的安排50划分加工阶段的原因1.4.4加工顺序的安排501.4.4加工顺序的安排

先基准后其他——先加工基准面，再加工其他表面

先面后孔——有两层含义：1）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2）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生

先主后次——也有两层含义：1）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2）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

先粗后精

工艺顺序安排原则511.4.4加工顺序的安排先基准后其他——先加工

预备热处理预备热处理的目的改善加工性能、消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织。其热处理工艺有退火、正火、时效、调质等。

1.4.4加工顺序的安排热处理和表面处理工序的安排目的：提高材料的机械性能；消除残余应力；改善金属的切削加工性。热处理工艺可分为两大类：预备热处理和最终热处理。52预备热处理1.4.4加工顺序的安排热处理和表面1.退火

用于含碳量高于0.5%的碳钢和合金钢毛坯，常安排在毛坯制作之后、粗加工之前进行。退火的目的：

降低硬度，以利于切削加工；细化晶粒，改善组织，提高机械性能；消除内应力，为下一道热处理作好准备；提高金属材料的塑性、韧性，便于进行冷冲压或冷拉拔加工。退火的缺点：占用设备；生产率低。1.4.4加工顺序的安排返回531.退火1.4.4加工顺序的安排返回532.正火用于含碳量低于0.5%的碳钢和合金钢毛坯，为避免其硬度过低切削时粘刀，而采用正火处理，常安排在毛坯制作之后、粗加工之前进行。正火的作用与退火相似，与退火不同之处是：正火是在空气中冷却，冷却速度快，所获得的组织更细。正火后的强度、硬度较退火后的稍高，而塑性、韧性则稍低。不占用设备；生产率高。1.4.4加工顺序的安排返回542.正火1.4.4加工顺序的安排返回543、时效处理

为消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力而进行的热处理工序，有自然失效和人工失效两种。时效处理工序的安排最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之前；对于一般精度的零件，在精加工前安排一次时效处理即可；精度要求较高的零件，应安排两次或数次时效处理工序；简单零件一般可以不安排时效处理；除铸件外，对于一些刚性较差的精密零件，为消除加工中产生的内应力，稳定零件加工精度，常在粗加工、半精加工之间安排多次实效处理；有些轴类零件在校直工序后也要安排时效处理。1.4.4加工顺序的安排553、时效处理1.4.4加工顺序的安排554、调质

即在淬火后进行高温回火处理，通常安排在粗加工之后。作为预备热处理：

它能获得均匀细致的回火索氏体组织，为以后的表面淬火和渗氮处理时减少变形做准备。作为最终热处理工序用于要求具有较高综合机械性能（强度高，韧性好）的重要结构零件，及某些对硬度和耐磨性要求不高的零件。1.4.4加工顺序的安排564、调质1.4.4加工顺序的安排56目的：提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。最终热处理工艺有调质、淬火、渗碳淬火、渗氮、表面处理等。工艺顺序的安排：通常安排在半精加工后、精加工前进行。表面淬火、氮化、氰化等变形小的热处理工序，可根据零件的加工要求安排在粗、精磨之间或精磨之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。最终热处理1.4.4加工顺序的安排57目的：提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。最终热处理1.4.1.淬火

淬火是将零件加热到这种金属的临界温度以上30～50℃，经保温一定时间，随后在水或油中快速冷却，以获得高硬度组织的一种热处理工艺。淬火的特点：提高金属材料的强度和硬度，增加耐磨性，塑性、韧性降低；组织不稳定，易变形，淬火后应进行回火，以获得高强度和一定韧性相配合的性能；淬火有表面淬火和整体淬火。1.4.4加工顺序的安排返回581.淬火1.4.4加工顺序的安排返回58

变形、氧化及脱碳较小而应用较广，具有外部强度高、耐磨性好，而内部保持良好的韧性、抗冲击力强的优点。为提高表面淬火零件的机械性能，常需进行调质或正火等热处理作为预备热处理。一般工艺路线为:

下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精加工→淬火→精加工。表面淬火1.4.4加工顺序的安排59变形、氧化及脱碳较小而应用较广，表面淬火1.4.4加适用于低碳钢和低合金钢，该工艺方法先提高零件表面层的含碳量，经淬火后使表面获得高的硬度，而心部仍保持一定的强度和较高的韧性和塑性。渗碳分整体渗碳和局部渗碳，局部渗碳时对不渗碳部分要采取防渗措施（镀铜或镀防渗材料）。由于渗碳淬火变形大，且渗碳深度一般在0.5～2mm之间，故常将渗碳工序放在次要表面加工之前进行，待次要表面加工完毕之后再进行淬火，以减少次要表面的位置误差；其工艺路线一般为：下料→锻造→正火→粗、半精加工→渗碳淬火→精加工当局部渗碳零件的不渗碳部分加大加工余量后，需切除多余的渗碳层时，切除多余渗碳层的工序应安排在渗碳后淬火前。2、渗碳淬火1.4.4加工顺序的安排60适用于低碳钢和低合金钢，2、渗碳淬火1.4.4加工顺序的使氮原子深入金属表面获得一层含氮化合物的处理方法。渗氮层可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性；渗氮处理温度较低、变形小、且渗氮层较薄（一般不超过0.6～0.7mm），渗氮工序应尽量靠后安排；为减少渗氮时的变形，在切削后一般需要进行消除应力的高温回火。3、渗氮1.4.4加工顺序的安排61使氮原子深入金属表面获得一层含氮化合物的处理方法。3、渗氮（1）低温回火：回火温度为150～250℃。低温回火能消除一定的内应力，适当地降低钢的脆性，提高韧性，同时工件仍保持高硬度、高耐磨性，应用于各种量具和刃具。（2）中温回火：回火温度为350～500℃。中温回火可大大减小钢的内应力，提高了弹性、韧性，但硬度有所降低，应用于弹簧和热锻模等。（3）高温回火：回火温度为500～650℃。高温回火可以消除内应力，硬度有显著的下降，可获得具有强度、塑性、韧性等综合机械性能，应用于齿轮、连杆、曲轴等。淬火后再经高温回火的热处理工艺，即为调质处理。1.4.4加工顺序的安排62（1）低温回火：回火温度为150～250℃。低温回火能4.回火

回火是把淬火后的金属制件重新加热到某一温度，保温一段时间，然后置于空气或油中冷却的热处理工艺。回火的目的：为了消除淬火时因冷却过快而产生的内应力，降低金属材料的淬性，使它具有一定的韧性。根据加热温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。

1.4.4加工顺序的安排返回634.回火1.4.4加工顺序的安排返回63常用热处理方法的工艺曲线示意图

退火正火淬火回火1.4.4加工顺序的安排64常用热处理方法的工艺曲线示意图退火正火淬火回火1.4.4热处理工序的安排毛坯退火、正火：安排在粗加工之前。调质：通常安排在粗加工之后；若加工路线较简单，也

可在粗加工之前。淬火及低温回火：一般安排在磨之前。氮化：可安排在粗磨后、精磨前。1.4.4加工顺序的安排65热处理工序的安排毛坯退火、正火：安排在粗加工之前。1.4.1.4.4加工顺序的安排除操作工人自检外，下列情况应安排检验工序：零件加工完毕后；

零件换车间前后，特别是进行热处理工艺前后；

关键工序或工序较长的工序前后；在加工阶段前后。如在粗加工后精加工前。其他工序的安排去毛刺工序（倒钝锐角边)通常安排在切削加工之后。清洗工序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，应对工件进行认真地清洗。高速旋转的零件需要进行动平衡辅助工序的安排检验工序661.4.4加工顺序的安排除操作工人自检外，下列情况应安排1.4.5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，从而使总的工序数目减少优点：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工序分散优点：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工序集中工序分散1）有利于保证工件各加工面之间的位置精度；2）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；3）可减小生产面积，并有利于管理。671.4.5工序集中与工序分散使每个工序中包括尽1.4.5工序集中与工序分散

传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式（个别工序亦有相对集中的情况）工序集中与工序分散的应用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，多采用工序集中方式五面体加工中心681.4.5工序集中与工序分散传统的流水线、自动1.4.6加工阶段的划分

粗加工阶段——主要任务是去除加工面多余的材料

半精加工阶段——使加工面达到一定的加工精度，为精加工作好准备

精加工阶段——使加工面精度和表面粗糙度达到要求

光整加工阶段——对于特别精密的零件，安排此阶段，以确保零件的精度要求有利于保证零件的加工精度；有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持；有利于人员的合理安排；可及早发现毛坯缺陷，以减少损失。加工阶段的划分加工阶段划分的意义691.4.6加工阶段的划分粗加工阶段——主要任务机械制造工艺学1.4

工艺路线制定DeterminetheMachiningRoute第一章机械加工工艺规程设计MachiningProcessPlanning70机械制造工艺学1.4工艺路线制定第一章机械加工工艺规程在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步分为：1.4.1定位基准选择使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等。定位基准概念使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。

精基准

粗基准

附加基准71在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步分为：1.

工艺凸台A向A小刀架上的工艺凸台1.4.1定位基准选择72工艺凸台A向A小刀架上的工艺凸台1.4.1定位基

保证相互位置要求原则——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，则应以不加工面作为粗基准。

1.4.1定位基准选择粗基准的选择两个出发点：

a.保证各加工表面有足够余量。

b.保证不加工表面的尺寸和位置符合图纸要求。又如图，若△A>△B，应选B面，否则选A面。73保证相互位置要求原则——如果首先要求保证工件上加工面与不加

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，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。

a）b）c）粗基准选择比较1.4.1定位基准选择74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余量足够的原则——若工件上每个表面都要加工，则应以余量最小的表面作为粗基准，以保证各表面都有足够余量。

如图若以大端为粗基准，由于大小端外圆偏心有5毫米，则上侧单边为34，下侧单边为24,加工余量不足。分析：毛坯：单边29，零件：单边25；由于偏移5，则一边为24，另一边为34，24的一边加工不到。1.4.1定位基准选择75余量足够的原则——若工件上每个表面都要加工，则应以余量最小的阶梯轴的加工1.4.1定位基准选择76阶梯轴的加工1.4.1定位基准选择7床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2

便于工件装夹原则——要求选用的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。也不宜选用铸造分型面作粗基准。

粗基准一般不得重复使用原则重复定位精度低1.4.1定位基准选择Flash77床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2便于工件1.4.1定位基准选择a）以不加工外圆面定位加工孔，再以不加工外圆面定位加工螺钉过孔粗基准重复使用错误示例及改进b）以不加工外圆面定位加工孔，再以加工过的孔定位加工螺钉过孔781.4.1定位基准选择a）以不加工外圆面定位加工孔，再以

基准重合原则——选用被加工面的设计基准作为精基准，避免基准不重合误差。1.4.1定位基准选择精基准的选择重点考虑：

应考虑减少定位误差，安装方便准确；保证加工精度。（1）设计基准与定位基准不重合误差只发生在用调整法获得加工尺寸的情况。（2）基准不重合误差值等于设计基准与定位基准之间尺寸的变化量。（3）基准不重合一般发生在下列情况：①用设计基准定位不可能或不方便；②在选择精基准时优先考虑了基准统一原则。（4）设计基准与测量基准不重合也会产生基准不重合误差。（5）基准不重合误差不仅指尺寸误差，而且对位置误差也要考虑。79基准重合原则——选用被加工面的设计基准作为精基准，设计基准（定位基准）若本道工序的加工精度为δ，则只要δ≤δA2，即可满足加工要求例：图示零件加工台阶面切削平面δ（本道工序加工精度）1.4.1定位基准选择80设计基准（定位基准）若本道工序的加工精度为δ设计基准定位基准若要满足加工精度必须有：－称为基准不重合误差1.4.1定位基准选择81设计基准定位基准若要满足加工精度必须有：－称为基准不重合误差如图，加工2、3孔，为了保证尺寸a，应如何进行定位1.4.1定位基准选择12382如图，加工2、3孔，为了保证尺寸a，应如何进行定位1.4.1如图，图b方案：夹具简单，但孔中心距a难于保证。为保证尺寸a需提高尺寸c的制造精度。图(c)方案则相反。图b图c1.4.1定位基准选择83如图，图b方案：夹具简单，但孔中心距a难于保证。为保证尺寸a主轴箱零件精基准选择

统一基准原则——当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工，可保证各表面间的位置精度。1.4.1定位基准选择84主轴箱零件精基准选择统一基准原则——当工件以某一表面作精基以顶面和两销孔定位

镗孔支架置于箱体中部的吊架支承

吊架1.4.1定位基准选择85以顶面和两销孔定位镗孔支架置于箱体中部的吊架支承吊架1.

在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准；2）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；3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准；4）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：1）有利于保证各加工表面之间的位置精度；2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。★

注意：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，根据实际情况选择精基准。

1.4.1定位基准选择86在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：1.4.1

互为基准原则轴径轴径锥孔主轴零件精基准选择【例】主轴零件精基准选择

自为基准原则

【例】床身导轨面磨削加工）导轨磨削基准选择1.4.1定位基准选择以齿形表面定位加工1－卡盘；2－滚柱；3－齿轮87互为基准原则轴径轴径锥孔主轴零件精基准选择【例】主轴零件

对于某些精加工或光整加工工序，因为这些工序要求余量小而均匀，以保证表面加工的质量并提高生产率，此时应选择加工表面本身作为精基准。如：注意：采用自为基准仅能提高表面质量，不能提高形位精度，该加工表面与其它表面之间形位精度则应由先行工序保证。典型的采用自为基准加工的方法有：珩磨、高速自由镗等。

自为基准原则

1.4.1定位基准选择88对于某些精加工或光整加工工序，因为这些工序要

浮动镗刀块1—工件2—镗刀块3—镗杆

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，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。接触面积和分布面积尽可能大。外圆研磨示意图【例】铰孔、拉孔、研磨【例】浮动镗刀块镗孔1.4.1定位基准选择89浮动镗刀块便于装夹原则——所选择的精基准，应能保证

摇杆零件图φ40φ12H7铸造圆角R3其余倒角1×45°60±0.059.5φ20H71.63.23.23.21.64018M83.2R12710±0.1ABDC1545【例】选择图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。

1.4.1定位基准选择90摇杆零件图φ40φ12H7铸造圆角R3其余倒角1×41.4.2加工方法的选择加工误差与成本关系CΔ0AB经济精度随年代增长和技术进步而不断提高在正常加工条件下（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粗糙度（图中AB段）加工经济精度加工误差（μm）196010-110-210-319202000102101100年代加工精度与年代的关系一般加工精密加工超精密加工911.4.2加工方法的选择加工误差与成本关系CΔ0AB经1.4.2加工方法的选择1）零件加工表面的形状和精度及表面粗糙度要求2）零件材料的加工性3）生产批量和生产节拍要求4）企业现有加工设备和加工能力5）经济性加工方法选择

在选择加工方法时，首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定它的最终工序的加工方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。

应考虑以下因素921.4.2加工方法的选择1）零件加工表面的形状和精度及表同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工，但每种加工方法所能获得的加工质量、加工时间和所花费的费用却是各不相同的，具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只通过一次加工就能达到图纸要求的，对于精密零件的主要表面，往往要通过多次加工才能逐步达到加工质量要求。工程技术人员的任务，就是要根据具体加工条件(生产类型、设备状况、工人的技术水平等)选用最适当的加工方法，加工出符合图纸要求的机器零件。1.4.2加工方法的选择93同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工，但每种加工方法所能1.4.2加工方法的选择

表4-7外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度注：加工有色金属时，表面粗糙度Ra

取小值。941.4.2加工方法的选择表4-7外圆加工中各种1.4.2加工方法的选择

表4-8孔加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度注：加工有色金属时，表面粗糙度Ra

取小值。951.4.2加工方法的选择表4-8孔加工中各种1.4.2加工方法的选择

表4-9平面加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度注：加工有色金属时，表面粗糙度Ra

取小值。961.4.2加工方法的选择表4-9平面加工中各常用加工方法一览表1.4.2加工方法的选择97常用加工方法一览表1.4.2加工方法的选择28常用加工方法一览表1.4.2加工方法的选择98常用加工方法一览表1.4.2加工方法的选择291.4.2加工方法的选择机床选择

零件加工表面形状与机床类型相适应

零件加工表面尺寸、精度与机床规格相适应

零件生产类型与机床的生产率相适应

零机床的选择还应与厂内现有设备相适应

数控机床与普通机床

产品变换周期短→数控机床形状复杂、普通机床加工困难→数控机床加工精度要求较高的重要零件→数控机床产品基本不变、大批大量生产→组合机床991.4.2加工方法的选择机床选择零件加工表面形状与机床各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择100各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择31各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择101各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择32各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择102各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择33各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择103各类机床的工作精度1.4.2加工方法的选择34外圆表面加工的零件种类

轴类、套筒类、盘类零件外圆表面加工的加工方法车削、磨削和各种光整加工方法。车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法，一般适于作为外圆表面粗加工和半进精加工方法；磨削加工是外圆表面主要精加工方法，特别适用于各种高硬度和淬火后零件的精加工；光整加工是精加工之后进行的超精密加工方法（如滚压、抛光、研磨、超精加工等），适用于某些精度和表面质量要求很高的零件。1.4.3典型表面加工路线外圆表面加工104外圆表面加工的零件种类1.4.3典型表面加工路线外圆表面表1-7外圆加工方法注：加工有色金属时，表面粗糙度Ra

取小值。1.4.2加工方法的选择105表1-7外圆加工方法注：加工有色金属时，表面粗1.4.3典型表面加工路线超精加工外圆表面加工方法砂带磨研磨1061.4.3典型表面加工路线超精加工外圆表面加工方法砂内圆表面加工的特点螺钉、螺栓的紧固孔；套筒、法兰盘及齿轮等回转体零件上的孔；箱体类零件上的主轴及传动轴的轴承孔；炮筒、空心轴的深孔（一般l/d≥10）；保证零件间配合准确性的圆锥孔等。一般情况下，加工孔比加工同样尺寸、精度的外圆表面要困难内圆表面的加工条件差，孔加工刀具尺寸受被加工孔本身尺寸的限制，刀具的刚性差，容易产生弯曲变形及振动；切削过程中，孔内排屑、散热、冷却、润滑条件差。因此，孔的加工精度和表面粗糙度都不容易控制。此外，大部分孔加工刀具为定尺寸刀具，刀具直径的制造误差和磨损，将直接影响孔的加工精度。

当一个零件要求内圆表面与外圆表面必须保持某种确定关系时，一般总是先加工内圆表面，然后再以内圆表面定位加工外圆表面。1.4.3典型表面加工路线内圆表面加工107内圆表面加工的特点1.4.3典型表面加工路线内圆表面加工1.4.3典型表面加工路线内圆表面的可以在车、钻、镗、拉、磨床上进行。常用的加工方法有：钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔和磨孔等。选择达加工法时，应考方虑孔径大小、深度、精度、工件形状、尺寸、重量、材料、生产批量及设备等具体条件。对于精度要求较高的孔，最后还须经珩磨或研磨及滚压等精密加工。内圆表面的加工方法

1081.4.3典型表面加工路线内圆表面的可以在车、钻、镗、拉内圆表面的加工方法

1.4.3典型表面加工路线109内圆表面的加工方法1.4.3典型表面加工路线40内圆表面的加工方法

1.4.3典型表面加工路线110内圆表面的加工方法1.4.3典型表面加工路线411.4.2加工方法的选择1111.4.2加工方法的选择42孔加工方法1.4.3典型表面加工路线112孔加工方法1.4.3典型表面加工路线43珩磨孔加工方法1.4.3典型表面加工路线浮动镗浮动镗刀结构113珩磨孔加工方法1.4.3典型表面加工路线浮动平面是基础类零件(如箱体、工作台、床身及支架等)的主要表面，也是回旋体零件的重要表面之一(如端面、台肩面等)。根据平面所起的作用不同，可以将其分为非结合面、结合面导向面测量工具的工作平面等。平面加工方法1.4.3典型表面加工路线114平面是基础类零件(如箱体、工作台、床身及支架等)的主要表面，常用的粗加工方法常用的精加工方法平面的光整加工方法车平面铣平面刨平面拉平面磨平面宽刃精刨刮研平面研磨平面精密磨削砂带磨抛光平面的加工方法轴类、盘套类零件的端面加工常用在大批量生产1.4.3典型表面加工路线115常用的粗加工方法常用的精加工方法平面的光整加工方法车平面平面非结合面，一般粗铣、粗刨或粗车。结合面和重要表面，粗铣——精铣或粗刨——精刨即可，精度要求较高的，需磨削或刮削。盘类零件的结合面，如各种法兰盘的端面及止口，一般采用粗车——半精车——精车。精度较高的板块状零件，如定位用的平行垫铁等，常用粗铣（刨）——精铣（刨）磨削的方案。量块等高精度的零件尚需研磨。韧性较大的有色金属件，一般用粗铣—精铣或粗刨—精刨方案。1.4.3典型表面加工路线116非结合面，一般粗铣、粗刨或粗车。1.4.3典型表面加工路1.4.3典型表面加工路线1171.4.3典型表面加工路线48工艺过程的加工阶段划分

粗加工阶段。主要切除各表面上的大部分加工余量，使毛坯形状和尺寸接近于成品。该阶段的特点是适用大功率机床，选用较大的切削用量，尽可能提高生产率和降低刀具磨损等。半精加工阶段。完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做准备。精加工阶段。保证主要表面达到图样要求。光整加工阶段。对表面粗糙度及加工精度要求高的表面，还需进行光整加工。这个阶段一般不能用于提高零件的位置精度。注意：加工阶段的划分是就零件加工的整个过程而言，不能以某个表面的加工或某个工序的性质来判断。同时在具体应用时，也不可以绝对化，对有些重型零件或余量小、精度不高的零件，则可以在一次装夹后完成表面的粗精加工。加工阶段的划分1.4.4加工顺序的安排118工艺过程的加工阶段划分加工阶段的划分1.4.4加工顺序划分加工阶段的原因

有利于保证加工质量。工件在粗加工时，由于加工余量较大，所受的切削力、夹紧力较大，将引起较大的变形及内应力重新分布。如不分阶段进行加工，上述变形来不及恢复，将影响加工精度。而划分加工阶段后，能逐渐恢复和修正变形，提高加工质量。便于合理使用设备。粗加工要求采用刚性好，效率高而精度低的机，精加工则要求机床精度高。划分加工阶段后，可以避免以精干粗，充分发挥机床的性能，延长机床的使用寿命。便于安排热处理工序和检验工序。如粗加工阶段后，一般要安排去应力的热处理，以消除内应力。某些零件精加工前要安排淬火等最终热处理，其变形可通过精加工予以消除。便于及时发现缺陷及避免损伤已加工表面。毛坯经粗加工阶段后，缺陷即已暴露，可及时发现和处理，同时，精加工工序放在最后，可以避免加工好的表面在搬运和夹紧中受损。1.4.4加工顺序的安排119划分加工阶段的原因1.4.4加工顺序的安排501.4.4加工顺序的安排

先基准后其他——先加工基准面，再加工其他表面

先面后孔——有两层含义：1）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2）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生

先主后次——也有两层含义：1）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2）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

先粗后精

工艺顺序安排原则1201.4.4加工顺序的安排先基准后其他——先加工

预备热处理预备热处理的目的改善加工性能、消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织。其热处理工艺有退火、正火、时效、调质等。

1.4.4加工顺序的安排热处理和表面处理工序的安排目的：提高材料的机械性能；消除残余应力；改善金属的切削加工性。热处理工艺可分为两大类：预备热处理和最终热处理。121预备热处理1.4.4加工顺序的安排热处理和表面1.退火

用于含碳量高于0.5%的碳钢和合金钢毛坯，常安排在毛坯制作之后、粗加工之前进行。退火的目的：

降低硬度，以利于切削加工；细化晶粒，改善组织，提高机械性能；消除内应力，为下一道热处理作好准备；提高金属材料的塑性、韧性，便于进行冷冲压或冷拉拔加工。退火的缺点：占用设备；生产率低。1.4.4加工顺序的安排返回1221.退火1.4.4加工顺序的安排返回532.正火用于含碳量低于0.5%的碳钢和合金钢毛坯，为避免其硬度过低切削时粘刀，而采用正火处理，常安排在毛坯制作之后、粗加工之前进行。正火的作用与退火相似，与退火不同之处是：正火是在空气中冷却，冷却速度快，所获得的组织更细。正火后的强度、硬度较退火后的稍高，而塑性、韧性则稍低。不占用设备；生产率高。1.4.4加工顺序的安排返回1232.正火1.4.4加工顺序的安排返回543、时效处理

为消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力而进行的热处理工序，有自然失效和人工失效两种。时效处理工序的安排最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之前；对于一般精度的零件，在精加工前安排一次时效处理即可；精度要求较高的零件，应安排两次或数次时效处理工序；简单零件一般可以不安排时效处理；除铸件外，对于一些刚性较差的精密零件，为消除加工中产生的内应力，稳定零件加工精度，常在粗加工、半精加工之间安排多次实效处理；有些轴类零件在校直工序后也要安排时效处理。1.4.4加工顺序的安排1243、时效处理1.4.4加工顺序的安排554、调质

即在淬火后进行高温回火处理，通常安排在粗加工之后。作为预备热处理：

它能获得均匀细致的回火索氏体组织，为以后的表面淬火和渗氮处理时减少变形做准备。作为最终热处理工序用于要求具有较高综合机械性能（强度高，韧性好）的重要结构零件，及某些对硬度和耐磨性要求不高的零件。1.4.4加工顺序的安排1254、调质1.4.4加工顺序的安排56目的：提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。最终热处理工艺有调质、淬火、渗碳淬火、渗氮、表面处理等。工艺顺序的安排：通常安排在半精加工后、精加工前进行。表面淬火、氮化、氰化等变形小的热处理工序，可根据零件的加工要求安排在粗、精磨之间或精磨之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。最终热处理1.4.4加工顺序的安排126目的：提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。最终热处理1.4.1.淬火

淬火是将零件加热到这种金属的临界温度以上30～50℃，经保温一定时间，随后在水或油中快速冷却，以获得高硬度组织的一种热处理工艺。淬火的特点：提高金属材料的强度和硬度，增加耐磨性，塑性、韧性降低；组织不稳定，易变形，淬火后应进行回火，以获得高强度和一定韧性相配合的性能；淬火有表面淬火和整体淬火。1.4.4加工顺序的安排返回1271.淬火1.4.4加工顺序的安排返回58

变形、氧化及脱碳较小而应用较广，具有外部强度高、耐磨性好，而内部保持