机械制造技术基础课件：机械加工工艺规程的制订

机械加工工艺规程的制订4.1概述4.2毛坯的选择4.3零件结构工艺性4.4定位基准的选择4.5工艺路线的拟定4.6工序设计4.7工艺尺寸链4.8数控加工工艺规程4.9典型零件加工4.10工艺过程技术经济分析机械制造基础1本章的学习要求(1)掌握工艺过程的基本概念、组成；(2)了解生产纲领、生产类型及其工艺特点；(3)掌握工艺规程的制订步骤；(4)掌握工艺规程制订中的毛坯选择、结构工艺性、基准选择、加工方法与加工顺序的确定、加工余量的确定、工序尺寸计算；(5)掌握工艺尺寸链的概念与计算；(6)掌握典型零件加工工艺过程，了解劳动生产率和加工经济性的概念。重点和难点：工艺过程的概念与组成工艺规程的制订工艺尺寸链的概念与计算机械制造基础2机械加工工艺规程的制订4.1概述4.2毛坯的选择4.3零件结构工艺性4.4定位基准的选择4.5工艺路线的拟定4.6工序设计4.7工艺尺寸链4.8数控加工工艺规程4.9典型零件加工4.10工艺过程技术经济分析机械制造基础3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。机械工厂的生产过程一般包括原材料的验收、运输、保管，生产技术准备，毛坯制造(铸造、锻压、焊接)，零件加工(含热处理)，产品装配，检验，试车以及油漆、包装等。1、生产过程基本概念一、生产过程和工艺过程机械制造基础4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，也包括电加工、超声波等特种加工。把生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、表面质量、性质、相对位置，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和机械性能等，使之变为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程，又称工艺路线或工艺流程。将零件装配成部件或产品的过程，称为装配工艺过程。2、工艺过程一、生产过程和工艺过程机械制造基础5

一个或一组工人在一台机床或一个工作地点，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。工作地、工人、工件与连续作业构成了工序的四个要素。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。工序的安排由被加工零件的复杂程度、加工精度要求及其产量等因素决定。1、工序二、机械加工工艺过程的组成机械制造基础6阶梯轴不同生产条件下的加工工艺过程

阶梯轴单件小批生产的工艺过程阶梯轴大批量生产的工艺过程阶梯轴机械制造基础7(1)安装工件在加工前，在机床或夹具中相对刀具应有一个正确的位置并给予固定，这个过程称为装夹，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。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。(2)工位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。2、安装与工位二、机械加工工艺过程的组成机械制造基础8为减少装夹次数，常采用多工位夹具或多轴(多工位)机床，使工件在一次安装中先后经过若干个不同位置顺次进行加工。多工位加工二、机械加工工艺过程的组成机械制造基础9(1)工步工步是工序的组成单位。在被加工的表面、切削用量(不包括背吃刀量)、切削刀具均保持不变的情况下所完成的那部分工序，称工步。复合工步：同时对一个零件的几个表面进行加工。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。3、工步与走刀二、机械加工工艺过程的组成机械制造基础10底座零件底孔加工工序当其中有一个因素变化时，则为另一个工步。二、机械加工工艺过程的组成转塔自动车床的不同工步机械制造基础11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。复合工步二、机械加工工艺过程的组成机械制造基础12(2)走刀

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工，每加工一次，称一次走刀。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。车削阶梯轴的多次走刀二、机械加工工艺过程的组成机械制造基础13几把不同刀具同时加工几个不同表面——称为复合工步连续钻4个相同孔——算一个工步机械制造基础14工序、安装、工位、工步和走刀的关系

工序、安装和工位的关系工序、工步和走刀的关系机械制造基础15零件的年生产纲领按下列公式计算：

N=Q·n(1+a%)x(1+b%)式中N——零件的生产纲领(件/年)；

Q——产品的年产量(台/年)；

n——每台产品中所含该零件的数量(件/台)；

a%—零件的备品百分率；

b%—零件的废品百分率。1、零件的生产纲领三、生产纲领与生产类型主要是指包括备品与废品在内的年产量。机械制造基础16根据生产纲领大小、产品大小及产品结构的复杂程度，可大致分为三种不同的生产类型。单件生产产品品种多，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、专用设备或新产品试制都属于单件生产①单件生产单个的生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复或完全不重复。

2、生产类型的划分三、生产纲领与生产类型机械制造基础17成批生产工作地点的加工对象周期性地进行轮换。普通机床、纺织机械等的制造等多属此种生产类型。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。②成批生产一年中分批的制造相同的产品，制造过程有一定的重复性。每批制造的相同产品的数量称为批量。2、生产类型的划分三、生产纲领与生产类型机械制造基础18大量生产产品品种固定，每种产品数量很大，大多数工作地点长期进行某一零件的某一道工序的加工。如汽车、轴承、自行车等的制造多属此种生产类型。③大量生产

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。生产类型生产纲领(件/年)重型机械中型机械小型机械单件生产＜5＜10＜100小批生产5~10010~200100~500中批生产100~300200~500500~5000大批生产300~1000500~50005000~50000大量生产＞1000＞5000＞50000生产类型与生产纲领的关系机械制造基础19各种生产类型的工艺特点机械制造基础20工艺文件是指导工人操作和用于生产、工艺管理等各种技术文件。用来规定某个零件机械加工工艺的过程和操作方法等的工艺文件称之为机械加工工艺规程。

1、机械加工工艺规程的内容各工序加工内容及要求、所用机床和工艺设备、工件的检验项目及方法、切削用量及工时定额等。工艺装备（工装）：刀具、夹具、模具、量具、检验工具等。4.1.1机械加工工艺规程

机械加工工艺过程和工艺规程机械制造基础21(1)机械加工工艺过程卡主要用于单件小批生产以及生产管理中。(2)机械加工工艺卡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)机械加工工序卡多用于大批大量生产或成批生产中比较重要的零件。2、加工工艺规程的格式4.1.1机械加工工艺规程

机械制造基础22技术性文件之一，主要作用有：(1)指导加工车间生产。(2)技术准备和生产准备工作的依据。(3)新建、改建工程或车间的技术依据。此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进制造技术的作用。典型工艺规程可以缩短工厂摸索和试制的过程。3、加工工艺规程的作用4.1.1机械加工工艺规程

机械制造基础234.1.1机械加工工艺规程

工艺规程形式（工艺过程卡、工艺卡、工序卡）

机械制造基础244.1.1机械加工工艺规程

机械制造基础254.1.1机械加工工艺规程

机械制造基础264.1.2机械加工工艺规程设计原则

1）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。2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。4）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。5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。

技术上——先进；经济上——合理；劳动条件——良好。

机械加工工艺规程设计原则

机械制造基础274.1.3制定工艺规程所需原始资料

产品的全套装配图及零件图产品的验收质量标准产品的生产纲领及生产类型零件毛坯图及毛坯生产情况本厂（车间）的生产条件各种有关手册、标准等技术资料国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况制定机械加工工艺规程所需原始资料

机械制造基础28

1)阅读装配图和零件图

了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。2)工艺审查

审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。3)熟悉或确定毛坯

确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等。4.1.4机械加工工艺规程设计步骤机械加工工艺规程设计步骤机械制造基础294)选择定位基准5)拟定加工路线6)确定满足各工序要求的工艺装备4.1.4机械加工工艺规程设计步骤包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。工艺装备的选择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，应与生产批量和生产节拍相适应，并应充分利用现有条件，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。机械制造基础30

7)确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差确定切削用量8)确定时间定额9)编制数控加工程序（对数控加工）10)评价工艺路线

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，以确定出最优工艺方案。11)填写或打印工艺文件4.1.4机械加工工艺规程设计步骤机械制造基础3132机械加工工艺规程的制订4.1概述4.2毛坯的选择4.3零件结构工艺性4.4定位基准的选择4.5工艺路线的拟定4.6工序设计4.7工艺尺寸链4.8数控加工工艺规程4.9典型零件加工4.10工艺过程技术经济分析机械制造基础334.2.1毛坯的种类

常用毛坯（1）型材：棒料、管材、异型材、板材等机械制造基础344.2.1毛坯的种类

常用毛坯（2）铸件：砂铸、永久型铸、离心铸造、熔模（精密）铸造、压铸等（3）锻件：自由锻、模锻、精锻机械制造基础354.2.1毛坯的种类

常用毛坯（4）焊接件（5）冲压件（6）冷挤压件（7）粉末冶金件（8）3D打印件机械制造基础364.2.1毛坯的种类选择毛坯应考虑的因素（1）零件的材料及其机械性能（2）生产纲领的大小（3）工厂毛坯的生产条件和技术水平及可能性、经济性机械制造基础37表4-4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11～1510～128～118～117～108～107～9

9～11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、大批量机械制造基础384.2.2毛坯尺寸与形状的确定毛坯形状应力求接近零件形状毛坯形状还要便于加工，保证加工质量确定毛坯的形状机械制造基础39机械加工工艺规程的制订4.1概述4.2毛坯的选择4.3零件结构工艺性4.4定位基准的选择4.5工艺路线的拟定4.6工序设计4.7工艺尺寸链4.8数控加工工艺规程4.9典型零件加工4.10工艺过程技术经济分析机械制造基础40零件结构工艺性：零件制造、测量、装配、维修的难易程度，是评价零件结构优劣的重要技术经济指标。衡量零件结构工艺性的依据（1）零件结构通用化、标准化、系列化的程度；（2）零件加工工艺复杂程度及经济性；（3）材料的利用率；（4）加工面积的大小和实现自动化加工的可能性。

结构工艺性是相对的，与生产规模、设备条件、技术水平等因素密切相关4.3.1结构工艺性的概念机械制造基础41切削加工对零件结构的一般要求

零件结构（螺纹、键槽、齿轮等）应符合国家标准4.3.1结构工艺性的概念

零件加工精度和表面质量要求应取经济值

零件上要有便于装夹的定位基面和夹紧面

有利于提高生产率

便于加工，易于测量

合理采用零件的组合

既要结合本单位的具体加工工艺条件，又要考虑与先进的工艺方法相适应机械制造基础424.3.2切削加工对零件结构的一搬要求提高零件结构工艺性的原则

（1）在保证零件刚度、强度等条件下减轻零件的重量和体积，以节省材料，方便储运。具体设计方法：合理运用加强筋等。

（2）有利于保证加工的可能性和经济性，保证加工质量，提高加工效率。具体设计方法：简化结构、减小加工面积、工件便于安装定位、加工和测量、满足工种工艺的要求等。例如：螺纹退刀槽、砂轮越程槽、刨、插退刀槽

刀具形状影响：钻孔顶角、不能在斜面上钻孔，出口也不能是斜面、孔轴线必须是直线；铣刀圆弧，内凹处不能是尖角。机械制造基础43提高零件结构工艺性的原则

（3）零件结构要素标准化、系列化，以简化工艺装备（刀具、夹具、量具及辅具等）。（4）合理规定尺寸精度、表面粗糙度要求及主要件的性能参数，以缩短加工过程。（5）把先进的工艺方法与工厂实际生产条件结合起来。4.3.2切削加工对零件结构的一搬要求机械制造基础44图例：便于加工机械制造基础45图：刀具结构影响机械制造基础464.3.3装配工艺对零件结构工艺性的要求改善机器结构的装配工艺性的原则（1）机器结构应能分解成为独立装配单元，以便于组织平行的流水装配作业，缩短装配周期。（2）应便于装配和调整、减轻劳动量。（3）零件数量、规格减小，简化装配结构。（4）有利于达到和提高装配质量要求。机械制造基础47机械加工工艺规程的制订4.1概述4.2毛坯的选择4.3零件结构工艺性4.4定位基准的选择4.5工艺路线的拟定4.6工序设计4.7工艺尺寸链4.8数控加工工艺规程4.9典型零件加工4.10工艺过程技术经济分析机械制造基础48基准：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点、线、面。基准不一定具体可见，如孔和轴中心线等基面:在零件上通过有关具体表面表现出来的，这些表面称为基面。基准的分类：

设计基准：图样上标注的起点，图4.6。工艺基准：装配基准、测量基准、工序基准、定位基准

工序基准：工序图中用来确定本工序加工表面形状、尺寸、位置的基准。

定位基准：在加工中用作定位的基准。

定位基准按基准面状况分：粗基准：未加工表面作为基准精基准：达到一定精度的加工表面为基准4.4.1基准及其分类机械制造基础

3）选余量最小的表面为粗基准，保证加工余量最小的表面有足够的加工余量。49

1）选重要表面为粗基准，保证各重要加工表面加工余量均匀。

2）选不加工表面为粗基准，保证加工表面与不加工表面之间的相互位置精度。4.4.2定位粗基准的选择4）选宽大平整的表面为粗基准，保证安装稳定可靠。

5）同一尺寸方向，粗基准只能使用一次。

机械制造基础（4）互为基准原则：为了使加工表面间有较高的位置精度，采用相应的表面为基准反复加工。（5）定位稳定原则：应选尺寸精度与形位精度高，表面粗糙度较低，面积较大的面为精基准，一方面减小基准位移误差，另一方面方便于装夹。

保证加工精度，同时考虑安装准确可靠和方便，夹具结构简单。应选尺寸精度与形位精度高，表面粗糙度较低，面积较大的面为精基准，一方面减小基准位移误差，另一方面方便于装夹。（1）基准重合原则：定位基准与设计（工序）基准重合，以避免基准不重合误差。（2）基准统一原则：多个表面的加工采用同一个定位基准，保证各表面间的位置精度。504.4.3定位精基准的选择（3）自为基准原则：以加工表面自身为定位基准。一般用于精度较高而余量较小的场合及拉削加工（保护拉刀）等。机械制造基础51机械加工工艺规程的制订4.1概述4.2毛坯的选择4.3零件结构工艺性4.4定位基准的选择4.5工艺路线的拟定4.6工序设计4.7工艺尺寸链4.8数控加工工艺规程4.9典型零件加工4.10工艺过程技术经济分析机械制造基础524.5.1零件表面加工方案的选择图4-13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（图4-14）

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4-13AB段）加工经济精度加工误差（μm）196010-110-210-319202000102101100年代图4-14加工精度与年代的关系一般加工精密加工超精密加工机械制造基础53考虑的主要因素：

l

应选择相应的获得经济精度的加工方法

l

要考虑工件材料的性质

l

要考虑工件的结构形状和尺寸大小

l

要考虑生产率和经济性的要求

l

要考虑工厂的现有设备情况和技术条件4.5.1零件表面加工方案的选择机械制造基础544.5.1零件表面加工方案的选择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图4-15外圆表面的典型加工工艺路线机械制造基础554.5.1零件表面加工方案的选择图4-17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IT10～11Ra5～20机械制造基础564.5.1零件表面加工方案的选择图4-16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铰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手铰IT5Ra0.08~1.25机械制造基础574.5.2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，完成次要表面的加工（键槽、油孔等）

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，加工精度IT6以上，Ra≤0.32μm

超精密加工阶段——亚微米级加工，加工精度0.03~0.2μm，表面粗糙度Ra≤0.03μm

有利于保证零件的加工质量；有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持；有利于安排热处理工序，使冷、热加工工序配合的更好；便于及时发现问题；保护零件。零件的加工阶段划分加工阶段的主要目的机械制造基础584.5.3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

机械制造基础594.5.4热处理等工序的安排

预备热处理：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

中间热处理：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

最终热处理：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。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，允许安排在精加工后进行

表面处理：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。热处理和表面处理工序的安排机械制造基础604.5.4热处理等工序的安排除操作工人自检外，下列情况应安排检验工序：①零件加工完毕后；②从一个车间转到另一个车间前后；③重要工序前后；

④粗加工阶段结束后⑤特殊性能（表面裂纹、密封性）检验之前其他工序的安排

去毛刺工序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。检验工序的安排机械制造基础614.5.5工序集中与分散

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：

1）减少零件安装次数，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。

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机械制造基础62

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4.5.5工序集中与分散机械制造基础63机械加工工艺规程的制订4.1概述4.2毛坯的选择4.3零件结构工艺性4.4定位基准的选择4.5工艺路线的拟定4.6工序设计4.7工艺尺寸链4.8数控加工工艺规程4.9典型零件加工4.10工艺过程技术经济分析机械制造基础644.6.1加工余量的确定

加工余量——加工过程中从加工表面切去材料层厚度

工序（工步）余量——某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料层厚度◎对于被包容表面（4-1）◎

对于包容表面（4-2）a）b）Zbab图4-24工序加工余量ZbbabaZb2Zb2Zb2Zb2ab式中Zb——本工序余量；

a——前工序尺寸；

b——本工序尺寸。加工余量及其计算机械制造基础654.6.1工序设计

总加工余量——零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度（4-3）式中ZS——总加工余量；

Zi——第i道工序加工余量；

n——该表面加工工序数。

最大余量

最小余量（4-4）（被包容尺寸）（包容尺寸）（4-5）（被包容尺寸）（包容尺寸）amax，amin——上道工序最大、最小尺寸；bmax，bmin——本道工序最大、最小尺寸；机械制造基础664.6.1加工余量的确定影响加工余量的因素上道工序留下的表面粗糙度Ra和表面缺陷层Da，本工序必须切除。上道工序的尺寸公差Ta上道工序已加工表面形状与位置误差ρ0本道工序的安装误差

b机械制造基础674.6.1工序设计加工余量确定方法

计算法——采用计算法确定加工余量比较准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量手段。

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实际经验确定加工余量。此法多用于单件小批生产。

查表法——利用各种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，以确定加工余量。此法方便、迅速，生产上应用较多。

需要指出的是，目前国内各种手册所给的余量多数为基本余量，基本余量等于最小余量与上一工序尺寸公差之和，即基本余量中包含了上一工序尺寸公差，此点在应用时需加以注意。机械制造基础684.6.2工序尺寸的计算基准重合时工序尺寸和公差的确定l

制定该表面的加工方案l

确定各工序的加工余量l

计算各工序的尺寸逆推法：零件图的基本尺寸为最后工序尺寸基本值，再按工序余量大小由最后工序向前依次推算出各工序尺寸基本值。l

确定各工序的尺寸公差及表面粗糙l

工序尺寸偏差确定毛坯尺寸的偏差采用双向标注，最后工序尺寸按零件图的尺寸偏差标注，中间工序尺寸按“入体”原则标注，被包容尺寸（轴）上偏差为零，包容尺寸（孔、槽宽）下偏差为零。工序尺寸工件在某工序加工之后所应保证的尺寸。机械制造基础694.6.2工序尺寸的计算基准重合时工序尺寸和公差的确定例1：某机床主轴孔要求为

100+0.035（Ra0.8），毛坯为铸造孔，确定表中各工序尺寸及偏差。工序名称工序余量工序所能达精度工序尺寸工序尺寸及偏差浮动镗孔0.1精镗孔0.5半精镗孔2.4粗镗孔5毛坯孔总余量8机械制造基础704.6.2工序尺寸的计算例2：某轴直径为50mm，其公差等级为IT5，表面粗糙度要求为Ra=0.04μm，并要求高频淬火，毛坯为锻件。其工艺路线为：粗车—半精车—高频淬火—粗磨—精磨—研磨。请计算各工序的工序尺寸及公差。机械制造基础714.6.2工序尺寸的计算采用尺寸链进行分析计算图表跟踪法基准不重合时工序尺寸及其公差的确定机械制造基础72机床与工艺装备的选择应考虑以下几个方面：l

机床的加工尺寸范围应与零件外廓尺寸相适应l

机床精度应与工序要求的加工精度相适应l

机床功率应与工序加工需要的功率相适应l

尽量选用标准刀具，大批大量生产时可采用复合刀具l

单件小批量选用通用夹具，大批大量选用高生产率夹具l

单件小批量选用通用量具，大批大量选用高效率量具4.6.3机床与工艺装备的选择机械制造基础73选用切削用量可采用查表法或计算法，步骤：l

由工序余量确定切削深度l

按本工序加工表面粗糙度确定进给量l

选择刀具磨钝标准及寿命l

确定切削速度，并按机床实有主轴转速选取接近的主轴转速l

最后检验机床功率4.6.4切削用量的确定机械制造基础74机械加工工艺规程的制订4.1概述4.2毛坯的选择4.3零件结构工艺性4.4定位基准的选择4.5工艺路线的拟定4.6工序设计4.7工艺尺寸链4.8数控加工工艺规程4.9典型零件加工4.10工艺过程技术经济分析机械制造基础754.7.1工艺尺寸链的基本概念尺寸链定义

在零件加工或机器装配过程中，由相互联系的尺寸形成的封闭尺寸组合，称为尺寸链★工艺尺寸链——在加工过程中，由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链机械制造基础76★

装配尺寸链——在机器设计和装配过程中，由有关零件尺寸形成的尺寸链4.7.1工艺尺寸链的基本概念机械制造基础774.7.1工艺尺寸链的基本概念尺寸链的环

封闭环——在零件加工过程或机器装配过程中间接得到的环——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，以向右的箭头表示

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，以向左的箭头表示尺寸链方程

——

确定尺寸链中封闭环（因变量）和组成环（自变量）的函数关系式，其一般形式为：（4-9）机械制造基础784.7.1工艺尺寸链的基本概念图示尺寸链中，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为减环图4-26工艺尺寸链a1a2a0A1A2A0b)c)A1A2A0a)ABC0.05A0.1C

工艺尺寸链示例（图4-26）：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】尺寸链方程为：

机械制造基础794.7.1工艺尺寸链的基本概念尺寸链作图法

（1）找封闭环(一个尺寸链只有一个)，确定一个方向画出箭头；（2）从封闭环开始按零件相关表面间的联系画出各组成环，形成封闭图形,注意要求其组成环的数量最少；（3）从封闭环开始用箭头首尾相接各尺寸环；（4）标明各尺寸环的性质，与封闭环同向的为减环，与封闭环反向的为增环。机械制造基础804.7.1工艺尺寸链的基本概念图示工件:设计时大孔的深度未标注，是由工件长度和小孔的深度所决定。故它就是封闭环。加工时，先加工工件长度，再加工大孔，控制大孔深度，而小孔深度是由加工工件总长和大孔深度决定的，故小孔的深度即为封闭环。测量时，小孔的深度无法直接检测，一般先检测工件长度和大孔深度，小孔深度为间接获得尺寸，故同样小孔深度为封闭环。机械制造基础814.7.2工艺尺寸链的计算直线尺寸链极值算法公式

用极值法解尺寸链，基本计算公式如下：(1)封闭环的基本尺寸等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和，即:(2)封闭环的最大极限尺寸等于增环最大极限尺寸之和减去减环最小极限尺寸之和，即:

机械制造基础824.7.2工艺尺寸链的计算直线尺寸链极值算法公式

(3)封闭环的最小极限尺寸等于增环最小极限尺寸之和减去减环最大极限尺寸之和，即:(4)封闭环的上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之和，即：机械制造基础834.7.2工艺尺寸链的计算直线尺寸链极值算法公式

(5)封闭环的下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之和，即(6)封闭环的公差等于组成环公差之和，即机械制造基础844.7.2工艺尺寸链的计算工艺尺寸链的解题步骤

确定封闭环查明全部组成环，画出尺寸链图判断组成环中的增、减环，并用箭头标出利用基本计算公式求解中间工序尺寸公差一般按“入体”原则标注

“入体原则”是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。机械制造基础854.7.2工艺尺寸链的计算l

实例设计时：机械制造基础864.7.3几种典型工艺尺寸链的计算测量基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算机械制造基础874.7.3几种典型工艺尺寸链的计算定位基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算机械制造基础884.7.3几种典型工艺尺寸链的计算定位基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算DCC机械制造基础894.7.3几种典型工艺尺寸链的计算中间工序的工序尺寸及其公差的求解计算43.6机械制造基础904.7.3几种典型工艺尺寸链的计算保证应有渗碳或渗氮层工艺尺寸及其公差计算机械制造基础91机械加工工艺规程的制订4.1概述4.2毛坯的选择4.3零件结构工艺性4.4定位基准的选择4.5工艺路线的拟定4.6工序设计4.7工艺尺寸链4.8数控加工工艺规程4.9典型零件加工4.10工艺过程技术经济分析机械制造基础924.8数控加工工艺规范设计

形状复杂、加工面多、加工量大、生产批量较小的零件（如批量较小的复杂箱体类零件）数控加工的合理选用

普通机床无法加工或需使用复杂工装才能加工的零件（如复杂轮廓面或复杂空间曲面）加工精度要求高的零件（如某些径向尺寸和轴向尺寸精度要求均很高的轴类零件）零件上某些尺寸难以测量和控制的情况（如具有不开敞内腔加工面的壳体或盒型零件）零件一次装夹，可完成铣、镗、钻、铰、攻丝等多种操作图5-18各类机床适应的加工范围专用机床数控机床通用机床零件复杂程度零件批量机械制造基础934.8数控加工工艺规范设计

加工过程严格按程序指令自动进行——数控加工工艺设计要求详细、具体和完整。如工件在机床（或夹具）上装夹位置、工序内工步的安排、刀具选用、切削用量、走刀路线等，都必须在工艺设计中认真考虑和明确规定数控加工工艺特点

自行调整能力较差——数控加工工艺设计应十分严密、准确，必须注意到加工中的每一个细节，如每个坐标尺寸的计算、对刀点和换刀点的确定、攻丝时的排屑动作等。程序须经验证正确后，方可进行正式加工多采用工序集中原则，一次装夹可完成多个表面加工刀具（相对工件）运动路径对生产率、加工精度影响很大，需合理规划使用夹具相对简单机械制造基础944.8数控加工工艺规范设计点位加工——通常按空程最短安排走刀路线。位置精度要求较求高的孔系加工，要注意避免反向间隙影响数控加工走刀路线规划√√机械制造基础954.8数控加工工艺规范设计机床反向间隙误差是指由于机床传动链中机械间隙的存在，机床执行件在运动过程中，从正向运动变为反向运动时，执行件的运动量与理论值(编程值)存在误差，最后反映为叠加至工件上的加工精度的误差。数控加工走刀路线规划对刀点234ABCD1XY对刀点23ABCD1XY45刀具折返点孔加工路线示例a）b）机械制造基础964.8数控加工工艺规范设计轮廓加工——刀具应从切向进入轮廓加工，加工完成后不要在切点处取消刀补，要安排一段沿切向继续运动距离图4-20内、外圆加工路线a）外圆加工b）内孔加工机械制造基础974.8数控加工工艺规范设计

形腔加工——在保证加工精度前提下，使走刀路径最短a）b）c）最好4-21型腔加工路线比较机械制造基础984.8数控加工工艺规范设计

高速加工——保证刀具运动轨迹光滑平稳，并使刀具载荷均匀a）摆线加工b）赛车线加工图4-22高速切削刀具路径规划（DELCAM公司）机械制造基础99机械加工工艺规程的制订4.1概述4.2毛坯的选择4.3零件结构工艺性4.4定位基准的选择4.5工艺路线的拟定4.6工序设计4.7工艺尺寸链4.8数控加工工艺规程4.9典型零件加工4.10工艺过程技术经济分析机械制造基础1004.9.1轴类零件加工工艺性分析

轴类零件的功用、分类及结构特点轴的作用：支承传动件，传递运动和扭矩。轴的分类：光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴（曲轴、凸轮轴、偏心轴等）刚性轴（L/d≤12）挠性轴（L/d＞12）机械制造基础1014.9.1轴类零件加工工艺性分析轴类零件技术条件的分析加工精度的要求（1）尺寸精度：配合轴颈一般取IT6~IT7，其余一般为自由公差（2）几何形状精度：配合轴颈对圆度和圆柱度要求较高，其余取轴颈的1/2~1/4。（3）位置精度：内外圆同轴度及与端面垂直度按公差规定取。机械制造基础1024.9.1轴类零件加工工艺性分析轴的表面粗糙度要求Ra（μm）项目一般要求轴精密轴支承轴颈滑动轴承0.20.1~0.05滚动轴承0.40.4与传动件配合轴颈0.8~0.40.4~0.2重要定位配合面0.8~0.40.4~0.05一般表面6.3~1.63.2~0.8表面粗糙度的要求其他方面的要求：合理选择材料和热处理，合理选择表面处理机械制造基础1034.9.1轴类零件加工工艺性分析

轴类零件的材料及热处理（1）一般轴常用45钢，热处理可根据要求选正火、调质或淬火等；（2）精度和转速较高的轴选中碳合金钢如40Cr、轴承钢如GCr15、弹簧钢如65Mn等，热处理为调质和轴颈高频淬火。（3）高速重载轴采用低碳合金钢如18CrMnTi、20Cr、20Mn2B等，热处理为正火后表面渗碳淬火；也可用38CrMoAl等氮化钢，调质后表面氮化。机械制造基础1044.9.1轴类零件加工工艺性分析轴类零件的毛坯（1）热轧/冷拔钢棒：适用于中、小型强度要求不高的光轴或直径相差不大的轴。（2）锻件：机械强度要求高或直径差别较大的阶段轴、异形轴。（3）铸件：铸铁轧辊、球铁曲轴等。机械制造基础1054.9.1轴类零件加工工艺性分析定位基准选择：粗基准通常为轴的外圆，精基准一般为两端中心孔或一端轴颈和另一端中心孔；空心轴用高精度外圆轴颈定位加工内孔，用内孔定位加工外圆。工艺过程（1）粗加工阶段：加工定位基准，切除大部分余量，发现毛坯缺陷；（2）半精加工阶段：完成一般精度表面及螺纹、键槽等表面加工，为轴颈等高精度表面精加工做准备。（3）精加工阶段：完成高精度表面加工。机械制造基础1064.9.1轴类零件加工工艺性分析序号工序名称工序内容定位基准及夹紧设备1锻造

2热处理正火

3铣端面，打中心孔

外圆专机4粗车外圆

外圆和顶尖孔普通车床机械制造基础1074.9.1轴类零件加工工艺性分析机械制造基础1084.9.1轴类零件加工工艺性分析机械制造基础1094.9.1轴类零件加工工艺性分析机械制造基础1104.9.1轴类零件加工工艺性分析机械制造基础1114.9.1轴类零件加工工艺性分析机械制造