第二章 机械加工工艺规程 烟台南山学院

第一章机械加工工艺规程的制订第一节基本概念1.生产过程和工艺过程1）什么是生产过程？原材料成品（机器、部件、零件）一、生产过程和工艺过程生产过程生产过程毛坯的制造；零件的机械加工热处理及其表面加工产品的装配试验等

原材料等的运输保管

生产和技术准备

产品的油漆、包装等工艺过程辅助过程例、汽车产品的生产过程铸铁废钢铝锭辅助材料┊热处理机械加工部件装配铸造铁粉碳粉┊粉末冶金烧结粉末冶金件铸件锻件钢板冲压铆、焊接装配油漆缸体曲轴变速箱壳体齿轮┊发动机变速器转向器驱动桥┊协作件、电器系统轮胎其它部件总装配试车汽车钢材锻造汽车生产过程2.工艺过程工艺过程：改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品.工艺过程包括：毛坯制造工艺过程机械加工工艺过程热处理工艺过程

装配工艺过程

二、工艺过程的组成1).工序一个或一组工人在一个工作地（机械设备）对同一个(或同时对几个)工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。

例：一个工件车外圆、平端面-----一道工序；一批零件，先逐个车外圆，然后逐个平端面---两道工序例：表1-1单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；

调头，车另一端面，钻中心孔车床I

2车大外圆及倒角；调头，车小外圆及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表1-2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床

I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床

5去毛刺钳工台图1–1阶梯轴讨论：生产规模不同，工序的划分不一样。二、工艺过程的组成2).安装工件经一次装夹后所完成的那一部分工序内容，称为安装。

例：表1-1单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；

调头，车另一端面，钻中心孔车床I

2车大外圆及倒角；调头，车小外圆及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表1-2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床

I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床

5去毛刺钳工台图1–1阶梯轴两次两次一次一次一次一次一次讨论：安装次数多好还是少好？二、工艺过程的组成3).工位

为了完成一定的工序内容，工件一次装夹后，与夹具或设备的可动部分一起，相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。

二、工艺过程的组成3).工位

图1–3在三个工位上钻、铰圆盘零件上的孔工件机床夹具回转部分夹具固定部分分度机构例：二、工艺过程的组成4).工步

工步是指在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内容。

例：表1-1单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；

调头，车另一端面，钻中心孔车床I

2车大外圆及倒角；调头，车小外圆及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表1-2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床

I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床

5去毛刺钳工台图1–1阶梯轴四个四个一个两个三个两个一个工步二、工艺过程的组成5).走刀

在一个工步中，有时因所需切除的金属层较厚而不能一次切完，需分几次切削，则每一次切削称为一次走刀。

三、生产纲领与生产类型及其工艺特征（一）.生产纲领

生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量。零件在计划期一年中的生产纲领N可按下式计算：

式中

Q——产品的年生产纲领，单位：台/年；

n——每台产品中所含零件的数量，单位：件/台；

a%——备品率，对易损件应考虑一定数量的备品，以供用户修配的需要；

b%——废品率。

%)%1(baQnN++=三、生产纲领与生产类型及其工艺特征（二）.生产类型

生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为：

1、大量生产

2、成批生产

3、单件生产

三、生产纲领与生产类型及其工艺特征1、大量生产产品的数量很大，产品的结构和规格比较固定，产品生产可以连续进行，大部分工作地的加工对象是单一不变的。例如，汽车、拖拉机、标准件等产品的制造，通常是以大量生产方式进行的。三、生产纲领与生产类型及其工艺特征

2、成批生产

产品数量较多，每年生产的产品结构和规格可以预先确定，而且在某一段时间内是比较固定的，生产可以分批进行，大部分工作地的加工对象是周期轮换的。根据批量的大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。例如，通用机床（一般为车、铣、刨、钻、磨床）等产品制造往往属于这种生产类型。三、生产纲领与生产类型及其工艺特征3、单件生产

产品数量少，但种类、规格较多，多数产品只能单个或少数几个地生产，很少重复。例如，重型机器、大型船舶制造及新产品试制等常属于这种生产类型。四、获得加工精度的方法（一）获得尺寸精度的方法1.试切法：通过试切—测量—调整—再试切，反复进行到工件尺寸达到规定要求为止2.调整法：先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证工件被加工尺寸3.定尺寸刀具法：通过刀具的相应尺寸保证加工表面的尺寸精度4.自动控制法：将测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统，通过自动测量和数字控制装置，在达到尺寸精度后自动停止加工（二）获得形状精度的方法1.刀尖轨迹法：通过刀尖运动的轨迹来获得形状精度的方法2.仿形法：刀具依照仿形装置进给获得工件形状精度的方法3.成形法：利用成形刀具对工件加工获得形状精度的方法4.展成法：利用工件和刀具的展成切削运动进行加工的方法（三）获得位置精度的方法1.直接找正定位法：用划针或百分表直接在机床上找正工件位置2.划线找正定位法：先按零件图在毛坯上划好线，再以所的划线为基准找正它在机床的位置3.夹具定位法：在机床上安装好夹具，工件放在夹具中定位第二节机械加工工艺规程概述

工艺规程：规定产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件，称工艺规程。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。一、工艺规程的作用1）工艺规程是指导生产的主要技术文件2）工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据3）工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本技术文件4）工艺规程是进行技术交流的重要文件第二节机械加工工艺规程概述二、工艺规程的格式(1)机械加工工艺过程卡片

工艺过程卡片是以工序为单位简要说明零件加工过程的一种工艺文件。

(2)机械加工工艺卡

工艺卡是以工序为单位，详细说明零件工艺过程的工艺文件。（3）机械加工工序卡工序卡片是为每一道工序编制的一种工艺文件。序各级外圆、侧面、倒角第二节机械加工工艺规程概述三、制订工艺规程原则所制定的工艺规程应保证在一定的生产条件下，以最高的生产效率、最少的劳动量和最低的费用、可靠的生产出符合要求的产品；第二节机械加工工艺规程概述四、制定工艺规程原始资料1）产品的成套装配图和零件工作图；2）产品验收的质量标准；3）产品的生产纲领；4）毛坯的生产条件和毛坯图等资料；5）现有的生产条件和资料；6）国内外同类产品的有关工艺资料；7）有关的工艺、图纸、手册及技术书刊等资料。

第二节机械加工工艺规程概述五、制定工艺规程的步骤工艺路线：就是零件从毛坯到成品所经过工序的先后顺序。1.分析研究产品的零件图和装配图；2.确定毛坯的种类和尺寸；3.选择定位基准；4.拟定零件加工工艺路线；5.确定加工余量和工序尺寸；6.确定切削用量和时间定额；7.选择机床、工艺装备；8.确定工序的技术要求和检验方法；9.填写工艺文件。第三节零件图的分析一、检查零件图的完整性和正确性二、零件的技术要求分析1.加工表面的尺寸精度2.主要加工表面的形状精度3.主要加工表面之间的相互位置精度。4.加工表面粗糙度以及表面质量方面的其他要求5.热处理及其他要求的标准6、其他要求（未注圆角等等）第三节零件图的分析三、零件的结构工艺性分析1.工件应便于在机床或夹具上装夹，并尽量减少装夹次数2.刀具易于接近加工部位，便于进刀、退刀、越程和测量3.尽量减少刀具调整和走刀次数4.尽量减少加工面积和空行程，提高生产率5.便于采用标准刀具，尽可能减少刀具种类6.尽量减少刀具和工件的受力变形7.改善加工条件，便于加工，必要时应采用多刀、多工件加工8.有适宜的定位基准且定位基准至加工面的标注尺寸应便于测量第四节毛坯的选择一、毛坯的种类:铸件、锻件、型材、焊接件、冷冲压件、粉末冶金二、选择毛坯时应考虑的因素1.零件的材料及力学性能要求2.零件的结构形状和尺寸3.生产纲领的大小4.现有生产条件5.充分考虑利用好技术、新工艺、新材料的可能性第四节

毛坯的选择三、毛坯形状与尺寸的确定1.工艺凸台2.一坯多件3.组合毛坯种类特点铸件多用于形状复杂、尺寸较大的零件。其吸振性能好，但力学性能低。铸造方法有砂型铸造、离心铸造等，有手工造型和机器造型。模型有木模和金属模。木模手工造型用于单件小批生产或大型零件，生产效率低，精度低。金属模用于大批大量生产，生产效率高、精度高。锻件用于制造强度高、形状简单的零件（轴类和齿轮类）。用模锻和精密锻造，生产效率高，精度高。单件小批生产用自由锻冲压件用于形状复杂、生产批量较大的板料毛坯。精度较高，但厚度不宜过大型材用于形状简单或尺寸不大的零件。材料为各种冷拉和热轧钢材冷挤压件）用于形状简单、尺寸小和生产批量大的零件。如各种精度高的仪表件和航空发动机中的小零件焊接件用于尺寸较大、形状复杂的零件，多用型钢或锻件焊接而成，其制造成本低，但抗振性差，容易变形，尺寸误差大工程塑料用于形状复杂、尺寸精度高、力学性能要求不高的零件粉末冶金尺寸精度高、材料损失少，用于大批量生产、成本高。不适于结构复杂、薄壁、有锐边的零件

常用毛坯种类和特点第五节定位基准的选择一、基准的概念及其分类基准：零件上用以确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。基准设计基准工艺基准定位基准测量基准工序基准装配基准第五节定位基准的选择1.设计基准：在零件图上用来确定其他点、线、面位置的基准。2.工艺基准：零件加工和装配过程中使用的基准1）定位基准：加工时工件定位所用的基准2）测量基准：用以检验已加工表面形状、尺寸及位置的基准3）工序基准：在工序简图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准4）装配基准：装配时用以确定零件在部件或成品中位置的基准第五节定位基准的选择定位基准的选择定位基准粗基准精基准用毛坯表面作的定位基准用已经加工过的表面作的定位基准第五节定位基准的选择1.精基准的选择选择精基准时，应从整个工艺过程来考虑，如何保证工件的尺寸精度和位置精度，并使工件装夹方便可靠。1)“基准重合”原则

应尽量选择被加工表面的设计基准作为定位基准，这样可以避免基准不重合而引起的定位误差。第五节定位基准的选择1)“基准重合”原则

车床床头箱第五节定位基准的选择2)“基准统一”原则

应选择各加工表面都能共同使用的定位基准作为定位基准。这样，便于保证各加工表面间的相互位置精度，避免基准转换所产生的定位误差，并简化夹具的设计和制造工作。

第五节定位基准的选择2)“基准统一”原则

柴油机机体第五节定位基准的选择3)“自为基准”原则

在有些精加工或光整加工工序中，要求余量尽量小而均匀，在加工时就尽量选择加工表面本身作为定位基准。

第五节定位基准的选择3)“自为基准”原则

在自为基准条件下磨削车床床身导轨面第五节定位基准的选择4)“互为基准”原则

当两个表面相互位置精度要求很高，可以采取互为精基准的原则，反复多次进行精加工。

第五节定位基准的选择1)以不加工表面为粗基准。

2.粗基准的选择第五节定位基准的选择2)以重要表面、加工余量较小的表面为粗基准。

床身加工粗基准的两种方案比较第五节定位基准的选择2)以加工余量最小的表面作为粗基准。

阶梯轴粗基准的选择第五节定位基准的选择3）一般只使用毛坯表面作一次粗基准，以后不再重复使用。4)选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其它缺陷，以便定位准确、装夹可靠。

第六节工艺路线的拟定选择零件表面的加工方法和安排各表面的加工顺序。例：主轴工艺路线：毛坯制造—正火—车端面、钻中心孔—粗车—调质—半精车、表面淬火—粗、精磨外圆—粗、精磨圆锥面—磨锥孔—检验一、表面加工方法的选择选择应考虑的因素：

1）工件所用材料的性质；

2）工件的形状和尺寸；

3）生产类型、生产率和经济性；

4）生产条件

5）加工表面的特殊要求；

第六节工艺路线的拟定二、加工顺序的安排（一）切削工序的安排原则

1）先粗后精(可分为四个阶段）粗加工阶段半精加工阶段精加工阶段光整加工阶段

2）先主后次

3）基准先行

4）先面后孔划分加工阶段的原因：1）保证加工质量。2）合理使用机床设备。3）便于安排热处理工序4）便于及时发现毛坯缺陷，以便及时报废或修补，避免继续加工造成浪费。第六节工艺路线的拟定（二）.热处理工序的安排1）预备热处理：为了改善工件材料机械性能和切削加工性能的热处理（正火、退火、调质），应安排在粗加工以前或粗加工以后，半精加工之前进行；2）时效处理：为了消除工件内应力的热处理，安排在粗加工以后，精加工以前进行；3）最终热处理：为了提高工件表面硬度的淬硬处理，一般都安排在半精加工之后，磨削等精加工之前进行；

第六节工艺路线的拟定4）当工件需要渗碳淬火时，由于高温渗碳会使工件产生较大的变形，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；5）氮化、氰化等热处理工序，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；6）表面装饰性镀层、发兰、发黑处理，一般都安排在机械加工完毕之后进行。第六节工艺路线的拟定（三).辅助工序的安排如：去毛刺清洗防锈去磁检验第六节工艺路线的拟定三.工序的集中与分散1.工序集中

如果在每道工序中所安排的加工内容多，则一个零件的加工就集中在少数几道工序里完成，这样，工艺路线短，工序少，称为工序集中。

第六节工艺路线的拟定工序集中的特点：1）可以采用高效机床和工艺装备，生产率高。2)

工件装夹的次数减少，易于保证表面间位置精度还能减少工序间的运输量。3)

工序数目少，可以减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可以简化生产。4）如果采用结构复杂的专用设备及工艺装备，则投资巨大，调整和维修复杂，费用较高。

第六节工艺路线的拟定2.工序分散

如果在每道工序中所安排的加工内容少，把零件的加工内容分散在很多工序里完成，则工艺路线长，工序多，称为工序分散。

第六节工艺路线的拟定工序分散的特点：

1)

设备及工艺装备比较简单，调整和维修比较容易，能较快地更换、生产不同的产品。2）可采用最合理的切削用量，减少基本时间。3)

设备数量多，操作工人多，占用生产面积大。附：拟定工艺路线举例例：图示方头小轴，中批生产，材料为20Cr，要求12h7mm段渗碳（深0.8mm~1.1mm），淬火硬度为50HRC~55HRC，试拟定其工艺路线。方头小轴附：拟定工艺路线举例1.分析零件图

;2.加工方法

;3.拟订工艺路线。方头小轴

方头小轴制造工艺路线下料：20Cr钢棒22mm×470mm若干段粗加工1车车右端面及右端外圆，留磨余量每面0.2mm(7mm不车)，按长度切断，每段切留余量(2~3)mm。2车夹右端柱段，车左端面，留余量2mm；车左端外圆至20mm。3检验

4渗碳半精加工5车夹左端20mm段，车右端面，留余量1mm，打中心孔；车7mm、12mm圆柱段。6车夹12部分，车左端面至尺寸，打中心孔。7铣铣削17mm×17mm方头。8检验

9淬火HRC=50~60。精加工10研中心孔粗糙度Ra0.4m11磨磨12h7mm外圆，达到图纸要求。12检验

13清洗、油封、包装第七节加工余量的确定一、加工余量的基本概念：机械加工过程中从加工表面切去的金属层，分为：工序加工余量和总加工余量。（一）.工序余量:相邻两工序的工序尺寸之差；即在一道工序中从某一加工表面切除的材料层厚度。

1.工序余量的计算

非对称表面：对于外表面：Z=a-b

对于内表面：Z=b-a

余量为单边余量旋转表面：对于轴：Z=da-db

对于孔：Z=db-da

余量为双边余量

工序加工余量Zi轴：Zi

=

di–1

–

di孔：Zi

=

Di–Di–1

轴孔2.工序基本余量、最大余量、最小余量及余量公差

当工序余量用基本尺寸计算时，所得的加工余量称为基本余量

最小余量（Zmin）保证该工序加工表面的精度和质量所需切除的金属层最小厚度。最大余量（Zmax）该工序余量的最大值基本余量Z=a-b

最小余量Zmin=amin-bmax

最大余量Zmax=amax-bmin

余量公差Z=Zmin+Ta

Zmax=Z+Tb=Zmin+Ta+Tb

余量公差是加工余量的变动范围

TZ=Zmax-Zmin=（amax-amin）+（bmax-bmin）=Ta+Tb第七节加工余量的确定式中n–––某一表面的工序（或工步）数目。

（二）.总加工余量å==niizz1总zi--第i道工序加工余量-----+++++第七节加工余量的确定二、影响加工余量的因素上工序的表面质量前工序的工序尺寸公差前工序的位置误差本工序工件的安装误差以上误差之和必须小于本工序加工余量三、加工余量的确定1.经验估计发根据工艺人员的经验确定，常用于单件小批生产2.分析计算法根据有关手册查取，经过适当修正，广泛采用的方法3.查表修正法考虑多方面因素经过计算，结果比较合理但方法复杂，很少采用。第八节工序尺寸及其公差的确定工序尺寸：某工序加工应达到的尺寸一、基准重合时，工序尺寸及其公差的确定当工序基准、定位基准或测量基准与设计基准重合，表面多次加工时，计算顺序是由最后一道工序开始，即由设计尺寸开始向前推算到毛坯尺寸计算步骤：定毛坯总余量和工序余量定工序公差求工序基本尺寸标注工序尺寸公差例：简单工序尺寸及公差的确定图

小轴例：如图所示小轴零件，毛坯为普通精度的热轧圆钢，装夹在车床前、后顶尖间加工，主要工序；下料–––车端面–––钻中心孔–––粗车外圆–––精车外圆–––磨削外圆。工序尺寸及公差的计算（单位：mm）工序名称工序余量工序经济加工精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨削IT70.02125.00Φ25.00-0.021精车粗车毛坯工序尺寸及公差的计算（单位：mm）工序名称工序余量工序经济加工精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨削IT70.02125.00Φ25.00-0.021精车粗车毛坯3.0IT141.0Φ28±0.5工序尺寸及公差的计算（单位：mm）工序名称工序余量工序经济加工精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨削0.3IT70.02125.00Φ25.00-0.021精车0.8粗车毛坯3.0IT141.026.1+1.9=28.0Φ28±0.5工序尺寸及公差的计算（单位：mm）工序名称工序余量工序经济加工精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨削0.3IT70.02125.00Φ25.00-0.021精车0.8粗车1.9毛坯3.0IT141.0Φ28±0.5工序尺寸及公差的计算（单位：mm）工序名称工序余量工序经济加工精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨削0.3IT70.02125.00Φ25.00-0.021精车0.8IT100.084粗车1.9IT120.210毛坯3.0IT141.0Φ28±0.5工序尺寸及公差的计算（单位：mm）工序名称工序余量工序经济加工精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨削0.3IT70.02125.00Φ25.00-0.021精车0.8IT100.08425+0.3=25.3粗车1.9IT120.21025.3+0.8=26.1毛坯3.0IT141.026.1+1.9=28.0Φ28±0.5工序尺寸及公差的计算（单位：mm）工序名称工序余量工序经济加工精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨削0.3IT70.02125.00Φ25.00-0.021精车0.8IT100.08425+0.3=25.3Φ25.30-0.084粗车1.9IT120.21025.3+0.8=26.1Φ26.10-0.210毛坯3.0IT141.026.1+1.9=28.0Φ28±0.5二．基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算

当零件加工过程中多次转换工艺基准，引起测量基准、定位基准或工序基准与设计基准不重合时，需利用工艺尺寸链原理进行工序尺寸及其公差的计算第八节工序尺寸及其公差的确定（一）工艺尺寸链的基本概念：1.工艺尺寸链的定义和特征工艺尺寸链——零件在加工过程中，由相互联系的尺寸按一定顺序首尾相接排列成的尺寸封闭图形。工艺尺寸链的主要特征：封闭性、关联性2.工艺尺寸链的组成环——组成工艺尺寸链的每一个尺寸封闭坏——由其它尺寸间接形成的尺寸．组成环——加工中直接形成的尺寸．组成环分：增环——若其余各组成环不变，该环增大（减小）时封闭环也跟着增大（减小）．减环——若其余各组成环不变，该环增大（减小）时封闭环反而减小（增大）．第八节工序尺寸及其公差的确定3.工艺尺寸链的建立（1）封闭环的确定可能是零件设计尺寸中的一个或加工余量值在零件的设计图中，封闭环一般是未注的尺寸（2）组成环的查找（3）区分增减环（采用箭头法）4.工艺尺寸链计算基本公式工艺尺寸链的计算有极值法和概率法（1）极值法1.用极值法进行工艺尺寸链计算的基本公式１）．封闭环的基本尺寸=２）．封闭环的极限尺寸：３）．封闭环的上、下偏差:４）．封闭环的公差=ES-Eiåå-+=¬=®å-=111nmjjmiiAAA计算封闭环的偏差口诀：增环上下偏差照抄；减环上下偏差对调、反号

2.概率法

大批量或封闭环公差小、组成环多时:

用概率法计算封闭环的公差

5）封闭环平均尺寸和平均偏差的计算5.尺寸链的计算形式⑴正计算已知各组成环尺寸求封闭环尺寸，主要用于设计计算校核⑵反计算已知封闭环求各组成环，主要用于根据机器装配精度，确定各零件尺寸及偏差的情况⑶中间计算

已知封闭环和部分组成环，求某一组成环此法应用最广（二）工艺尺寸链的分析和解算1.测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算例1-22.定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算

例1-3A21∨32A23.工艺基准是尚待继续加工的表面

例1-443.62019.8A4.保证渗氮、渗碳层深度的工艺计算

例题1-5某零件内孔，材料为38CrMoAIA，孔径为∮145+0.04mm，内孔表面需要渗氮，渗氮层深为0.3~0.5mm加工过程为：1）磨内孔至Φ144.76+0.04mm；2）渗氮，深度t1；3）磨内孔至145+0.04mm，并保持渗氮层深