工艺规程设计

7.3加工余量与工序尺寸第7章工艺规程设计7.1概述7.2机械加工工艺规程设计7.4工艺尺寸链7.6机械装配工艺7.5机械加工工艺的技术经济性分析一、生产过程与工艺过程二、机械加工工艺过程的组成三、机械加工工艺与生产类型四、工艺规程的设计原则及原始资料第一节概述

1.生产过程指把原材料转变为成品的全过程。

机械工厂的生产过程一般包括原材料的验收、保管、运输，生产技术准备，毛坯制造，零件加工（含热处理），产品装配，检验以及涂装等。第一节概述一、生产过程和工艺过程企业组织产品生产的模式：

1）生产全部零部件、组装机器。2）生产一部分关键的零部件，其余的由其它企业供应。3）完全不生产零部件，自己只负责设计与销售。

企业在市场导向下，产品的生产过程主要可划分为四个阶段，即新产品开发、产品制造、产品销售和售后服务阶段。2.工艺过程

把生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相

工艺过程可根据其具体工作内容分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、表面处理、装配等不同的工艺过程。对位置和物理、力学性能等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。

一个或一组工人在一个工作地点，对一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程叫工序。二、机械加工工艺过程及其组成

机械加工工艺过程:用机械加工方法（主要是切削加工方法）逐步改变毛坯的形态（形状、尺寸以及表面质量），使其成为合格零件所进行的全部过程。它一般由工序、工步、走刀等不同层次的单元所组成。

1.工序

图7.1小轴零件工序号工

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2车大外圆及倒角；调头车小外圆及倒角车床3铣键槽;去毛刺铣床表7－1单件小批加工工序

工序号工

序

内

容设备1铣端面、打中心孔铣端面打中心孔机床2车大外圆及倒角车床3车小外圆及倒角车床4铣键槽键槽铣床5去毛刺钳工台表7－2生产批量比较大时加工工序

工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为安装。2.安装在一个工序内，工件可能装夹一在一个工序内，工件可能装夹一次，也可能装夹几次，即一个工序可以有一次或几次安装。3.工步与复合工步

在加工表面、切削刀具和切削用量（仅指转速和进给量）都不变的情况下，所连续完成的那部分工艺过程，称为一个工步。例图7.2、图7.3所示。

有时为了提高生产效率，经常把几个待加工表面用几把刀具同时进行加工，这可看作为一个工步，并称为复合工步，如图7.4、图7.5所示。

图7.3转塔自动车床的不同工步图7.5复合工步图7.2底座零件底孔加工工序图7.4加工四个相同表面的工步4.走刀

在一个工步内，有些表面由于加工余量太大，或由于其它原因，需用同一把刀具以及同一切削用量对同一表面进行多次切削。这样刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。如图7.6所示的零件加工。

图7.6以棒料制造阶梯轴5.工位

工件在一次安装后，工件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上所完成的那一部分工艺过程称为工位。如图7.7所示。图7.7多工位加工工位Ⅰ-装卸工位工位Ⅱ-钻孔工位Ⅲ-扩孔工位Ⅳ-铰孔

多工位加工机械加工工艺过程工序1工序2工序n安装1安装2工位1工位2工步2工步1工步1工步2工步1走刀1走刀2走刀1走刀2走刀3零件的年生产纲领按下列公式计算：

N=Qn(1+a)(1+b)(6-1)式中N——零件的生产纲领，单位为件／年；

Q——产品的年产量，单位为台／年；

n——每台产品中所含该零件的数量，单位为件／台；

a——零件的备品百分率；

b——零件的废品百分率。1.生产纲领

产品的年生产纲领就是产品的年生产量。三、生产纲领与生产类型2.生产类型的划分

根据产品投入生产的连续性，可大致分为三种不同的生产类型。1.单件生产

产品品种不固定，每一品种的产品数量很少，大多数工作地点的加工对象经常改变。例如，重型机械、造船业等一般属于单件生产。2.大量生产

产品品种固定，每种产品数量很大，大多数工作地点的加工的对象固定不变。例如，汽车、轴承制造等一般属于大量生产。

在成批生产中，根据批量大小可分为小批、中批和大批生产。小批生产的特点接近于单件生产的特点，大批生产的特点接近于大量生产的特点，中批生产的特点介于单件和大量生产特点之间。因此生产类型可分为：单件小批生产，大批大量生产，中批生产。各种生产类型见表7-3。

3.成批生产

产品品种基本固定，但数量少，品种较多，需要周期性地轮换生产，大多数工作地点的加工对象是周期性的变换。

生产类型零件的年生产纲领（件/年）重型机械中型机械小型机械

单件生产<5件<20件<100件成批生产小批生产5---100件20---200件100---200件中批生产100-300件200-500件500-5000件大批生产300-1000件500-5000件5000-50000件

大量生产>1000件>5000件>50000件表7-3生产类型和生产纲领等的关系表7-4不同生产类型的工艺特点1.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.工艺规程是组织生产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资料四、机械加工工艺规程

机械加工工艺规程简称为工艺规程，是指导机械加工的主要技术文件。

它是以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺卡片。这种卡片包括零件各个工序的名称、工序内容，经过的车间、工段、所用的机床、刀具、夹具、量具，工时定额等。主要用于单件小批生产以及生产管理中。2.常用工艺文件的种类（1）机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片它是根据工艺卡片的每一道工序制订的，主要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件。多用于大批大量生产或成批生产中比较重要的零件。该卡片中附有工序简图，并详细记载了该工序加工所需的资料，如定位基准选择、工序尺寸及公差以及机床、刀具、夹具、量具、切削用量和工时定额等。（2）机械加工工艺卡

它是以工序为单位，详细说明零件的机械加工工艺过程,其内容介于工艺过程卡片和工序卡片之间。它用来指导工人进行生产和帮助车间干部和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要工艺文件，广泛用于成批生产和单件小批生产中比较重要的零件或工序。（3）机械加工工序卡机械加工工艺卡片机械加工工序卡片3.工艺规程的设计原则（1）零件图纸上所有技术要求;

（2）经济上的合理性;（3）安全工作条件；（4）从实际出发;（5）不断修订完善。

（1）装配图、零件图；（2）验收质量标准；（3）年生产纲领；（4）毛坯材料与毛坯生产条件；（5）制造厂的生产条件；

（6）设计手册和有关标准；

（7）国内外先进制造技术资料等。4.工艺规程设计所需原始资料7.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤二、工艺路线的拟定(一).定位基准的选择1.精基准的选择

2.粗基准的选择

(二).表面加工方法的选择

(三).加工阶段的划分

(四).工序的集中与分散

(五).加工顺序的安排

(六).确定各工序所用机床设备和工艺装备7.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤1.分析零件图和产品装配图；

2.对零件图和装配图进行工艺审查；

3.由零件生产纲领确定零件生产类型；

4.确定毛坯种类；

5.拟定零件加工工艺路线；6.确定各工序所用机床设备和工艺装备。

7.确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差；

8.确定各工序的技术要求及检验方法；

9.确定各工序的切削用量和工时定额；

10.编制工艺文件。7.2机械加工工艺规程设计1.分析零件图和产品装配图

熟悉产品的用途、性能及工作条件，明确被加工零件在产品中的位置与作用。在此基础上,审查图纸的完整性和正确性，例如图纸是否有足够的视图。尺寸和公差是否标注齐全，零件的材料、热处理要求及其它技术要求是否完整合理。

在认真分析了零件的技术要求后，结合零件的结构特点，对零件的加工工艺过程便有一个初步的轮廓。加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和有无热处理要求，决定了该表面的最终加工方法，进而得出中间工序和粗加工工序所采用的加工方法。

如:轴类零件上IT7级精度、表面粗糙度Ra1.6μm的轴颈表面，若不淬火，可用粗车、半精车、精车最终完成；若淬火，则最终加工方法选磨削，磨削前可采用粗车、半精车（或精车）等加工方法加工。1.分析零件图和产品装配图7.2机械加工工艺规程设计2.对零件图和装配图进行工艺审查结构工艺性:零件在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。结构工艺性好，是指在现有工艺条件下，既能方便制造又有较低的制造成本。

3

插齿无退刀空间,小齿轮无法加工

大齿轮可滚齿或插齿，小齿轮可以插齿加工4

两端轴颈需磨削加工，因砂轮圆角而不能清根

留有砂轮越程槽，磨削时可以清根5

斜面钻孔，钻头易引偏

只要结构允许留出平台，可直接钻孔6

锥面加工时易碰伤圆柱面，且不能清根

可方便地对锥面进行加工2.对零件图和装配图进行工艺审查7

加工面高度不同，需两次调整刀具加工，影响生产率

加工面在同一高度，一次调整刀具可加工2个平面8

3个退刀槽的宽度有三种尺寸，需用3把不同尺寸刀具加工

同1个宽度尺寸的退刀槽，使用1把刀具即可加工9

加工面大，加工时间长，平面度误差大加工面减小，节省工时，减少刀具损耗并且容易保证平面度要求2.对零件图和装配图进行工艺审查10内壁孔出口处有阶梯面，钻孔时孔易钻偏或钻头折断

内壁孔出口处平整，钻孔方便，易保证孔中心位置度11键槽设置在阶梯轴900方向上，需两次装夹加工

将阶梯轴的两个键槽设计在同一方向上，一次装夹即可对2个键槽加工

12

钻孔过深，加工时间长，钻头耗损大，并且钻头易偏斜

钻孔的一端留空刀，钻孔时间短，钻头寿命长，且不易偏斜2.对零件图和装配图进行工艺审查7.2机械加工工艺规程设计4.确定毛坯种类1)铸件:

形状复杂的毛坯，如箱体、机座。

材料：铸铁、铸钢及铜、铝等有色金属。

方法：手工砂型铸造、金属模机器造型、离心铸造、熔模铸造、压力铸造。2)锻件:

适用强度高、形状简单的零件毛坯。

方法：自由锻造、模锻7.2机械加工工艺规程设计4.确定毛坯种类；3)型材

有热轧和冷拉两种。

热轧型材：尺寸精度低，脱碳层深，弯曲变形大，常用于一般零件的加工。

冷拉型材：尺寸精度高(可达IT9～ITl3级)，机械性能好，多用于毛坯精度要求高、批量较大的中小件生产。4)焊接件：须经时效处理后才能进行机械加工。7.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤1.分析零件图和产品装配图；

2.对零件图和装配图进行工艺审查；

3.由零件生产纲领确定零件生产类型；

4.确定毛坯种类；

5.拟定零件加工工艺路线；6.确定各工序所用机床设备和工艺装备。

7.确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差；

8.确定各工序的技术要求及检验方法；

9.确定各工序的切削用量和工时定额；

10.编制工艺文件。7.2机械加工工艺规程设计二、工艺路线的拟定(一).定位基准的选择基准：零件上用来确定点、线、面位置时，作为参考的其它点、线、面。基准设计基准工艺基准工序基准定位基准测量基准装配基准粗基准精基准辅加基准7.2机械加工工艺规程设计二、工艺路线的拟定(一).定位基准的选择定位基准粗基准精基准附加基准采用毛坯上未经加工的表面作为定位基准。又称毛基准。采用经过加工的表面作为定位基准。又称光基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。7.2机械加工工艺规程设计二、工艺路线的拟定(一).定位基准的选择附加基准1.精基准的选择——如何减小定位误差，提高定位精度。1、基准重合原则（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。在最后精加工时，为保证精度，更应该注意这个原则，这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差。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）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

在实际生产中，经常使用的基准统一形式有：轴类零件；箱体类零；盘套类零件；套类零件。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。1.精基准的选择——如何减小误差，提高定位精度。2、基准统一原则在工件的加工过程中尽可能地采用统一的一组定位基准加工工件上尽可能多的表面，称为基准统一。3、互为基准

当工件上两个加工表面之间的位置精度以及它们自身尺寸和形状精度要求都很高时，则可采取两个加工表面互为基准的方法进行加工。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3、互为基准【例】以齿形表面定位加工孔4、自为基准当某些表面精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，在加工时就应尽量选择被加工表面自身作为精基准，即遵循自为基准原则。床身导轨面磨削加工2.粗基准的选择◆保证相互位置要求原则——保证各加工表面有足够的余量，并尽快获得精基准。为保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面为粗基准。

套筒法兰零件，表面为不加工表面，为保证镗孔后零件的壁厚均匀，应选表面作粗基准镗孔、车外圆、车端面。床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2

2.粗基准的选择◆合理分配余量原则应保证各加工表面都有足够的加工余量；以加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面加工余量分布均匀、表面质量高。

◆便于工件装夹原则◆粗基准一般不得重复使用原则2.粗基准的选择选表面光洁的平面做粗基准，以保证定位准确、夹紧可靠。在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间位置误差会相当大。7.2机械加工工艺规程设计(二).表面加工方法的选择

同一种表面可以选择不同的加工方法，但每一种加工方法所获得的加工质量、加工时间和费用是不一样的。选择加工方法的基本原则是既要满足零件的加工质量，同时也要兼顾生产率和经济性。为了正确选择加工方法，应了解各种加工方法的特点、加工经济精度及经济粗糙度的概念。1.根据加工表面的技术要求，确定加工方法和加工方案。2.要考虑被加工材料的性质7.2机械加工工艺规程设计(二).表面加工方法的选择方案必须在保证零件达到图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。淬火钢用磨削的方法加工；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。

典型表面加工路线研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂带磨IT5Ra0.01～0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08抛光Ra0.008~1.25金刚石车IT5～6Ra0.02~1.25滚压IT6～7Ra0.16~1.25精磨IT6～7Ra0.16~1.25精车IT7～8Ra1.25～5粗磨IT8～9Ra1.25～10半精车IT10～11Ra2.5～12.5粗车IT12～13Ra10～80外圆表面的典型加工工艺路线

孔的典型加工工艺路线珩磨IT5～6Ra0.04~1.25研磨IT5～6Ra0.008~0.63粗镗IT12～13Ra5～20钻IT10～13Ra5～80半精镗IT10～11Ra2.5～10粗拉IT9～10Ra1.25～5扩IT9～13Ra1.25~40精镗IT7～9Ra0.63～5粗磨IT9～11Ra1.25～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.25饺IT6～9Ra0.32~10金刚镗IT5～7Ra0.16~1.25精磨IT7～8Ra0.08~0.63滚压IT6～8Ra0.01~1.25手饺IT5Ra0.08~1.25平面典型加工工艺路线抛光Ra0.008¬1.25研磨IT5～6Ra0.008¬0.63精密磨IT5～6Ra0.04¬0.32半精铣IT8～11Ra2.5¬10精铣IT6～8Ra0.63～5高速精铣IT6～7Ra0.16¬1.25导轨磨IT6Ra0.16¬1.25精磨IT6～8Ra0.16¬1.25宽刀精刨IT6Ra0.16¬1.25粗磨IT8～10Ra1.25¬10精刨IT6～8Ra0.63～5半精刨IT8～11Ra2.5～10半精车IT8～11Ra2.5～10粗铣IT11～13Ra5～20粗刨IT11～13Ra5～20砂带磨IT5～6Ra0.01¬0.32金刚石车IT6Ra0.02¬1.25刮研Ra0.04¬1.25精车IT6～8Ra1.25～5粗车IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.5粗拉IT10～11Ra5～203.加工方法与生产类型相适应。4.加工方法与本厂条件相适应。7.2机械加工工艺规程设计(二).表面加工方法的选择大批大量生产应选用高效率的加工方法，采用专用设备。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方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。粗加工阶段光整加工阶段精加工阶段半精加工阶段加工阶段划分加工阶段的目的切除大量多余材料，主要提高生产率。完成次要表面加工(钻、攻丝、铣键槽等)主要表面达到一定要求，为精加工作好余量准备安排在热处理前。主要表面达到图纸要求。进一步提高尺寸精度降低粗糙度，但不能提高形状、位置精度.(三).加工阶段的划分7.2机械加工工艺规程设计划分加工阶段的主要目的：（1）保证加工质量

粗加工余量大，较大夹紧力、切削力、切削热，工件产生较大变形和加工误差，通过半精、精加工逐步纠正。（2）合理使用设备

有利于按照不同要求选不同精度、刚性、功率的机床。（3）便于安排热处理工序

热处理常穿插在加工阶段之间，也便于组织生产。（4）及时发现毛坯的缺陷

以决定零件的报废或修补，避免盲目加工造成的浪费。(四).工序的集中与分散7.2机械加工工艺规程设计

制订工艺路线时，选定了各表面的加工方法和划分加工阶段之后，就可将同一阶段中的各加工表面的加工组合成若干工序。在一般情况下，根据工步本身的性质（例如，车外圆、铣平面等）、加工阶段的划分、定位基准的选择和转换等，进行工序组合。设计工序时，有两种思路，一种是工序分散原则，另一种是工序集中的原则。1、工序集中:将工件的加工，集中在少数几道工序内完成。每道工序的加工内容较多。2、工序分散:将工件的加工，分散在较多的工序内进行。每道工序的加工内容很少，最少时每道工序仅一个简单工步。3、趋势：工序集中（MC、FMC等）(四).工序的集中与分散7.2机械加工工艺规程设计

工件装夹次数减少，在一次安装中加工多个表面，易于保证相互位置精度。有利于采用高效的专用机床和工艺装备，可以大大提高生产率。所用机器设备的数量少，减少了生产的占地面积和操作工人数。工序数目减少，缩短了工艺路线，简化了生产计划工作，易于管理。加工时间减少，减少了运输路线，缩短了加工周期。专用机床和工艺装备成本高，机床结构通常较为复杂，其调整、维修费时费事，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。工序集中的特点：(四).工序的集中与分散7.2机械加工工艺规程设计

设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，生产准备工作量少，生产工人也便于掌握操作技术，容易适应产品更换。有利于选择合理的切削用量，又易于平衡工序时间。设备数量多，占地面积大，工人数量也多。工序数目较多，工艺路线长，生产周期长。工序分散的特点：(四).工序的集中与分散7.2机械加工工艺规程设计

对于大批大量生产。使用专用机床和工艺装备组成的传统的流水线、自动线生产多采用工序分散的原则组织生产；使用多刀、多轴自动机床、加工中心，可采用工序集中的原则组织生产。对于多品种、中小批量生产，为便于转换和管理，多采用工序集中的原则。对于单件、小批生产，如果使用通用设备组织生产，采用工序分散的原则；如果采用数控机床、加工中心、柔性制造单元等，可以采用工序集中的原则。零件尺寸、重量较大，不易运输和安装的，应采用工序集中的原则。工序集中与分散的选用原则：(四).工序的集中与分散7.2机械加工工艺规程设计基面先行先面后孔先主后次先粗后精1.机械加工顺序的安排(五).加工顺序的安排7.2机械加工工艺规程设计

基面先行——先基准面,后其他面先粗后精——先粗加工工序,后精加工工序先主后次——先主要表面,后次要表面有两层含义：

1）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工；

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；先面后孔——先主要平面,后主要孔

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，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。

常见的机械加工顺序为：定位基准的加工一主要表面的粗加工一次要表面加工一主要表面的半精加工一次要表面加工一修基准一主要表面的精加工。以上是安排机械加工工序顺序的一些基本原则。实际工作时，为了缩短工件在车间内的运输距离，考虑加工顺序时，还应考虑车间设备布置情况，尽量减少工件往返流动。

2.热处理工序的安排最终热处理去除内应力处理位置：粗加工前目的：改善切削性能，消除内应力位置：半精加工后，精加工前目的：提高强度、硬度

位置：粗加工前后，半精加工后，精加工前目的：消除内应力，防止变形、开裂。淬火、渗碳、氮化等自然时效人工时效(五).加工顺序的安排预备热处理退火：用于高碳钢、合金钢等，降低硬度，便于切削；正火：用于低碳钢，提高硬度，便于切削；调质：淬火后高温回火。3.辅助工序的安排金属镀层非金属镀层氧化膜表面处理工序检验工序其它工序安排位置：工艺过程最后目的：美观

位置：去毛刺、倒钝锐边应在淬火前目的：安全

位置：粗加工后、关键工序后、送往外车间加工前后、零件全部加工结束之后目的：质量控制。质量检验特种检验（无损探伤、磁力探伤、水压、超速试验）去毛刺、倒钝锐边去磁清洗涂防锈油(五).加工顺序的安排3.机床的规格与加工工件的尺寸相适应。5、合理选用数控机床。2.机床的生产率与生产类型相适应。1.机床的精度应与要求的加工精度相适应.4、机床的选择应结合现场的实际情况。单件小批：通用机床；大批大量：专机、组机、专用工装；数控机床：各种生产类型刀具尽可能用标准的。1.选择机床设备的基本原则(六).确定各工序所用机床设备和工艺装备7.2机械加工工艺规程设计1、单件小批生产：采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、虎钳、分度头等。有组合夹具的，可采用组合夹具。3、多品种中、小批生产可采用可调夹具或成组夹具。2、大批大量生产为提高劳动生产率应采用专用高效夹具。4、采用数控加工时夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工走刀（如碰撞等）。夹具的选择(六).确定各工序所用机床设备和工艺装备2.工艺装备的选择1、一般优先采用标准刀具。3、刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。2、若采用工序集中时，应采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。4、数控加工对刀具的刚性及寿命要求较普通加工严格。应合理选择各种刀具、辅具（刀柄、刀套、夹头等）。刀具的选择1、单件小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分表和千分表等。3、量具的精度必须与加工精度相适应。2、大批大量生产应采用高效的专用检验夹具和量仪等。量具的选择7.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤1.分析零件图和产品装配图；

2.对零件图和装配图进行工艺审查；

3.由零件生产纲领确定零件生产类型；

4.确定毛坯种类；

5.拟定零件加工工艺路线；6.确定各工序所用机床设备和工艺装备。

7.确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差；

8.确定各工序的技术要求及检验方法；

9.确定各工序的切削用量和工时定额；

10.编制工艺文件。7.3加工余量与工序尺寸一、加工余量及其影响因素1.加工余量概念2.影响加工余量的因素3.加工余量的确定二、工序尺寸及其公差的确定7.3加工余量与工序尺寸一、加工余量及其影响因素1.加工余量概念加工余量:加工过程中，从加工表面切除的金属层厚度。可分为加工总余量和工序加工余量。总余量：即毛坯余量，是指毛坯尺寸与零件设计尺寸之差，也就是指零件从毛坯变为成品的整个加工过程中，某一表面所被切除的金属层的总厚度。加工总余量等于各加工工序余量之和。工序余量：某一表面在一道工序中所切除的金属层厚度，它取决于同一表面相邻两工序的工序尺寸之差。工序余量有单边余量和双边余量之分。1.加工余量概念总余量Z0与工序余量Zi

的关系：单边余量对于非对称表面，其加工余量用单边余量Zb

表示。

Zb

=la-lb一、加工余量及其影响因素式中a——上工序

b——本工序1.加工余量概念双边余量：对于外圆、内圆等对称表面，加工余量用双边余量2Zb表示。一、加工余量及其影响因素外圆表面2Zb

=da-db，内圆表面2Zb

=Db-Da

双边余量:2Zb

工序尺寸公差一般按“入体原则”标注

Zmax=la–(lb

–Tb)=Zb

+

Tb

Zmin

=(la–Ta)

–lb=Zb

–

Ta工序余量变动范围

Tz

=Zmax–Zmin

=Tb+Ta各工序尺寸都有偏差，故实际切除的余量是变化的。工序余量又分为公称余量Zb、最大余量Zmax、最小余量Zmin。对于被包容面（轴），本工序的公称余量:

Zb

=la-lb

对于包容尺寸（孔径、槽宽），下偏差为0，其最小尺寸就是基本尺寸，本工序的公称余量:Zb

=lb-la

Zmax=(lb

+Tb)–la=Zb

+

Tb

Zmin

=lb–(la+Ta)

=Zb

–

Ta工序余量变动范围

Tz

=Zmax–Zmin

=Tb+Ta1）上工序留下的表面粗糙度值Ra和表面缺陷层深度Da2.影响加工余量的因素

本工序必须把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层全部切去，因此本工序余量必须包括这两项因素。表面粗糙度及变形层2）上工序的尺寸公差Ta

上工序加工表面存在形状误差，如平面度、圆柱度等，为使本工序能切去这些误差，工序余量应包括Ta项。2.影响加工余量的因素上工序留下的形状误差3）上工序留下的空间位置误差

ea工件上有些形位误差未包括在加工表面工序尺寸公差范围之内,在确定加工余量时，须考虑它们的影响，否则将无法去除上工序留下的表面缺陷层。工件轴线弯曲对加工余量的影响

轴类零件的轴线有直线度误差ea，则加工余量必须至少增加2ea才能保证该轴在加工后消除弯曲的影响。4）本工序的装夹误差

εb

如果本工序存在装夹误差（定位误差、夹紧误差），在确定本工序加工余量时还应考虑εb的影响。

ea与εb都是向量，要用矢量相加所得矢量和的模进行余量计算。综上分析，工序余量的最小值可用以下公式计算：对于单边余量：

对于双边余量：3.加工余量的确定

1）计算法掌握影响加工余量的各种因素具体数据的条件下，计算法比较科学，但目前统计资料较少。

2）经验估计法

为避免出现废品，估计余量一般偏大，用于单件小批生产。

3）查表法

以生产实践和实验研究为基础制成数据表格，查表并结合实际情况加以修正。查表法确定加工余量，方法简便，较接近实际，应用广泛。7.3加工余量与工序尺寸二、工序尺寸及其公差的确定1.工艺基准与设计基准重合同一表面经多次加工达到图纸尺寸要求，其中间工序尺寸根据零件图尺寸加上或减去工序余量即可得到，即从最后一道工序向前推算，得出相应的工序尺寸，一直推算到毛坯尺寸。2.工艺基准与设计基准不重合须通过工艺尺寸的计算才能得到，第4节介绍。7.3加工余量与工序尺寸二、工序尺寸及其公差的确定1）确定各工序加工余量；2）从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上（对于被包容面）或减去（对于包容面）每道工序的加工余量，可分别得到各工序的基本尺寸；3）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公差；4）除最终工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差；5）毛坯余量通常由毛坯图给出，故第1工序余量由计算确定。

现以查表法确定工序余量，各加工方法按经济精度和相应公差值，确定某箱体零件上孔加工的各工序尺寸和公差。例：毛坯为带孔铸件，零件孔要求达到Φ100H7（+0.035）,Ra为0.8μm，材料为HT200。其工艺路线为粗镗→半精镗→精镗→浮动镗孔。试确定各工序尺寸及公差。0Ф9297-5=928毛坯孔

Ф97

+0.5499.4-2.4=97IT13（0.54）

5粗镗孔

Ф99.4

+0.2299.9-0.5=99.4IT11（0.22）

2.4半精镗孔

Ф99.9

+0.087100-0.1=99.9IT9（0.087）

0.5精镗孔

Ф100

+0.035100IT7（0.035）

0.1浮动镗孔

工序尺寸及偏差

工序基本尺寸

工序经济精度

工序余量

工序名称

工序尺寸及其偏差00007.4工艺尺寸链一、尺寸链的定义及组成1.尺寸链的定义尺寸链:在零件加工或机器装配过程中，由一系列相互联系的尺寸按一定顺序连接形成尺寸封闭图形。在加工中形成的尺寸链——工艺尺寸链A2A1A01.加工面2.定位面3.设计基准在装配中形成的尺寸链——装配尺寸链A1A2A02.组成：尺寸链的环

封闭环——在零件加工过程或机器装配过程中最终形成的环（或间接得到的环）;——指组成尺寸链的每一个尺寸。

增环——该环变动（增大或减小）引起封闭环同向变动（增大或减小）的环，如图中的A1。

组成环——尺寸链中除封闭环以外的各环。对于工艺尺寸链来说，组成环的尺寸一般是由加工直接得到的;

减环——该环变动（增大或减小）引起封闭环反向变动（减小或增大）的环，如图中的A2。图示尺寸链中，尺寸A0是加工过程间接保证的，因而是尺寸链的封闭环；尺寸A1和A2是在加工中直接获得的，因而是尺寸链的组成环。其中，A1为增环，A2为减环。

A1A2A0b)A1A2A0a)ABC0.05A0.1C

工艺尺寸链示例：工件A、C面已加工好，现以A面定位用调整法加工B面，要求保证B、C面距离A0【例】3.特征：关联性；封闭性①关联性

组成工艺尺寸链的各尺寸之间必然存在着一定的关系，相互无关的尺寸不组成工艺尺寸链。工艺尺寸链中每一个组成环不是增环就是减环，其尺寸发生变化都要引起封闭环的尺寸变化。对工艺尺寸链中的封闭环尺寸没有影响的尺寸，就不是该工艺尺寸链的组成环。②封闭性

尺寸链必须是一组首尾相接并构成一个封闭图形的尺寸组合，其中应包含一个间接得到的尺寸。不构成封闭图形的尺寸组合就不是尺寸链。4.增、减环判别方法

从封闭环开始，给每一个环画出箭头，最后再回到封闭环，像电流一样形成回路。凡箭头方向与封闭环方向相反者为增环，箭头方向与封闭环方向相同者为减环。A1A0A2A3封闭环减环增环7.4工艺尺寸链二、尺寸链的分类1、在空间分布的位置关系直线尺寸链:全部组成环平行于封闭环的尺寸链。平面尺寸链:全部组成环位于一个或几个平行平面内，但某些组成环不平行于封闭环的尺寸链。空间尺寸链:组成环位于几个不平行平面内的尺寸链。图2-387.4工艺尺寸链2、应用范围工艺尺寸链:组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。装配尺寸链:组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链。零件尺寸链:组成环为同一零件设计尺寸所形成的尺寸链。设计尺寸链:装配尺寸链与零件尺寸链，统称为设计尺寸链。3、各环的几何特征长度尺寸链—全部环为长度的尺寸链;角度尺寸链—全部环为角度的尺寸链.

1、确定封闭环

2、组成环确定1、加工顺序或装配顺序确定后才能确定封闭环。2、封闭环的基本属性为“派生”，表现为尺寸间接获得。

关键

关键

要领1、设计尺寸往往是封闭环。2、加工余量往往是封闭环。

关键

关键1、封闭环确定后才能确定。2、直接获得。3、对封闭环有影响。三、尺寸链的建立尺寸链建立方法（1）找出间接保证的设计尺寸和余量作为封闭环；（2）沿封闭环两端面竖线同步向前面各工序追踪查找组成环；（3）在追踪过程中，遇到箭头拐弯，逆加工箭头横向追踪到此尺寸的度量基准；（5）当两边竖线“汇交”到某一个度量基准为止。（4）沿度量基准所在的竖线继续追踪；

1.极值法

（1）封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸A0等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和，即（2）封闭环的极限尺寸封闭环的最大极限尺寸A0max等于增环的最大极限尺寸之和减去减环的最小极限尺寸之和，即四、尺寸链的计算

封闭环的最小极限尺寸A0min等于增环的最小极限尺寸之和减去减环的最大极限尺寸之和，即(3)

封闭环的上、下偏差封闭环的上偏差ES(A0)等于增环的上偏差之和减去减环的下偏差之和，即

封闭环的下偏差EI(A0)等于增环下偏差之和减去减环的上偏差之和，即

（4）封闭环的公差

封闭环的公差T(A0)等于各组成环的公差T(Ai)之和，即

极值法解算尺寸链的特点是：简便、可靠，但当封闭环公差较小，组成环数目较多时，分摊到各组成环的公差可能过小，从而造成加工困难，制造成本增加。封闭环的公差比任何一个组成环的公差都大，应尽量选择最不重要的尺寸作封闭环；为减小封闭环公差，应尽量减少组成环数及其公差。

计算尺寸链时，常遇到两种类型的问题：1）正计算——已知全部组成环的极限尺寸，求封闭环基本尺寸及公差，称为“正计算”，结果唯一。

2）反计算——已知封闭环的极限尺寸，求一个或几个组成环的极限尺寸，称为“反计算”。通常在制定工艺规程时，由于基准不重合而需要进行的尺寸换算属于这类计算，结果不唯一，需优化计算。

2.竖式计算法竖式计算法口诀：封闭环和增环:基本尺寸和上下偏差照抄；减环:基本尺寸变号、上下偏差对调且变号。

尺寸链计算的关键：正确画出尺寸链图，找出封闭环，确定增环和减环①作尺寸链图按照加工顺序依次画出各工序尺寸及零件图中要求的尺寸，形成一个封闭的图形。②找封闭环根据工艺过程，找出间接保证的尺寸A0

为封闭环。③确定增环和减环1)按“入体”原则标注

公差带的分布按“入体”原则标注时，被包容面尺寸：标注上偏差为零、下偏差为负形式（即-T）；包容面的尺寸：标注下偏差为零、上偏差为正的形式（即+T）。2）按双向对称分布标注

对于诸如孔系中心距、相对中心的两平面之间的距离等尺寸，一般按对称分布标注，即可标注成上、下偏差绝对值相等、符号相反形式（即T/2）。

3.工序尺寸的标注

图示工件

，以底面A定位，加工台阶面B，保证尺寸，试确定工序尺寸A2。【例1】五、几种常见工艺尺寸链形式b)a)A1A2A0A1A2A0ABC0.05A0.1C1）设计基准与定位基准不重合时的工艺尺寸计算1.基准不重合时的尺寸换算环基本尺寸ESEI增环A1600-0.1减环A2封闭环A025+0.250b)a)A1A2A0A1A2A0ABC0.05A0.1C-35+0.25+0.1减环A2为：A2=35

-0.1=34.90-0.25-0.15解:1)确定封闭环为A0、建立尺寸链、判别增环为A1，减环为A2。2)用竖式计算【例2】

：某零件如图示，设计尺寸50-0.17、10-0.36，因10-0.36不好测量，而改为测量A2，试确定工序尺寸A2。A210-0.36A1=50-0.17A0封闭环A0A2A1解:1)确定封闭环、建立尺寸链、判别增减环。2）尺寸及偏差计算：A2=40+0.192）