机械制造与夹具教案

02机械制造与夹具教案

教学目标与要求

♦了解工艺规程制定的原那么与步骤

♦了解并把握工件定位基准的选择及其定位

♦熟悉并把握工序加工余量和工序尺寸的确定方法

♦把握典型工艺尺寸链的解算方法

教学重点

♦工件定位基准的选择及其定位

♦工序余量与工序尺寸的确定

♦典型工艺尺寸链的解算

2.1工艺规程制定的差不多原那么和步骤

1.制定工艺规程的原那么

制定工艺规程的总体原那么是优质、高产、低消耗，即在保证产品质量的前提下，尽可

能提高生产率和降低成本。同时，还应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采

纳国内外先进工艺技术和检测技术，在规定的生产批量下采纳最经济并能取得最好经济效益

的加工方法，此外还应保证工人具有良好而安全的劳动条件。

2.制定工艺规程的原始资料

①产品装配图和零件图以及产品验收的质量标准。

②零件的生产纲领及投产批量、生产类型。

③毛坯和半成品的资料、毛坯制造方法、生产能力及供货状态等。

④现场的生产条件，包括工艺装备及专用设备的制造能力、规格性能、工人技术水平及

各种工艺资料和相应标准等。

⑤国内外同类产品的有关工艺资料等。

3.制定工艺规程的步骤

制定工艺规程的要紧步骤如下。

①运算零件生产纲领，确定生产类型。

②图样分析，要紧进行零件技术要求分析和结构工艺性分析。

③选择毛坯，确定毛坯制造方法。

④拟定工艺路线，选择表面加工方法，划分加工时期，安排加工顺序等。

⑤确定各工序所用机床及工艺装备。

⑥确定各工序的加工余量及工序尺寸。

⑦确定各工序的切削用量和工时定额。

⑧填写工艺文件，即填写工艺过程卡、工艺卡、工序卡等。

2.2机械零件的结构工艺性分析评判

2.2.1概念

1.零件表面组成

零件的结构千差万别，但差不多上由一些差不多表面和特形表面所组成。差不多表面要

紧有内外圆柱面、平面等；特形表面要紧指成型表面。

2.零件表面组合情形分析

关于零件结构分析的另一方面是分析零件表面的组合情形和尺寸大小。组合情形和

尺寸大小的不同，形成了各种零件在结构特点和加工方案选择上的差别。在机械制造业

中，通常按零件结构特点和工艺过程的相似性，将零件大体上分为轴类、箱体类、盘体

类等。

3.零件的结构工艺性分析

零件结构工艺性是指零件的结构在保证使用要求的前提下，是否能以较高的生产率和最

低的成本而方便地制造出来的特性。许多功能相同而结构不同的零件，它们的加工方法与制

造成本往往差别专门大，因此应认真分析零件的结构工艺性。

2.2.2典型实例

表2-1列出了常见零件机械加工工艺性对比的例如。

表2-1零件机械加工工艺性对比

序号工艺性不合理工艺性合理说明

键槽的尺寸、方位相

同，可在一次装夹中

加工出全部键槽，以

提高生产效率

孔中心与箱体壁之间

尺寸太小，无法引进

兀具

减少接触面积，减

少加工量，提高稳

固性

应设计退刀槽，减少

4

兀具或砂轮的磨损

钻头容易引偏或折断

幸免深孔加工，提高

连接强度，节约材料,

减少加工量

续表

2.零件的结构形状与外形尺寸

一样用途的阶梯轴，如台阶直径相差不大，单件生产时可用棒料；假设台阶直径相差较

大，那么宜用锻件，以节约材料和减少机械加工量。大型零件毛坯受设备条件限制，一样只

能用白由锻件或砂型铸造件；中小型零件依照需要可选用模锻件或特种铸造件。

3.生产类型

大批大量生产时，应选择毛坯精度和生产率均高的先进毛坯制造方法，使毛坯的形状、

尺寸尽量接近零件的形状、尺寸，以节约材料，减少机械加工量，由此而节约的费用往往会

超出毛坯制造所增加的费用，以获得良好的经济效益。单件小批生产时;假设采纳先进的毛

坯制造方法，那么所节约的材料和机械加工成本，相关于毛坯制造所增加的设备和专用工艺

装备费用就得不偿失了，故应选择毛坯精度和生产率均比较低的一样毛坯制造方法，如自由

锻和手工砂型铸造等方法。

4.生产条件

选择毛坯时，应考虑现有生产条件，如现有毛坯的制造水平和设备情形，外协的可能性

等。在可能时，应尽量组织外协，实现毛坯制造的社会专业化生产，以获得好的经济效益。

5.充分考虑利用新技术、新工艺和新材料

随着毛坯制造专业化生产的进展，目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的应用

越来越多，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料的应用日益广泛，这些方法能

够大大减少机械加工量，节约材料并有十分显著的经济效益。

2.3.3毛坯选择实例

①为使工件安装稳固，有些铸件毛坯需要铸出工艺搭子。工艺搭子在零件加工后应切除。

②为提高机械加工生产率，关于一些类似图2-1所示须经锻造的小零件，常将假设干零

件先锻造成一件毛坯，经加工之后再切割分离成单个零件。

90°

(a)零件图(b)毛坯图

图2-1滑键的零件图及毛坯图

③关于一些垫圈类较小零件，应将多件合成一个毛坯，先加工外圆和切槽，然后再钻孔

切割成假设干个零件，如图2-2所示。

图2-2型圈的整体毛坯及加工

2.4工件的定位基准与定位

2.4.1定位基准的选择

工件在装夹时必须依据一定的基准，否那么便无法实现正确定位与夹紧，为此先讨论基

准的概念。

1.基准的概念

在零件的设计与制造过程中，确定生产对象上的某些点、线、面的位置时所依据的那些

点、线、面确实是基准。按照作用的不同，基准可分为设计基准和工艺基准2大类。

(1)设计基准。确实是设计工作图上所采纳的基准。如齿轮的内孔、外圆与分度圆的设

计基准是齿轮的轴线，两端面能够互为基准。

(2)工艺基准。确实是加工或装配过程中所采纳的基准。它又分为工序基准、定位基准、

测量基准和装配基准。

①工序基准：工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准。

②定位基准：确实是在加工中用作定位的基准。

③测量基准：确实是测量时所采纳的基准。

④装配基准：装配时用来确定零件或部件间相互位置所选用的基准。

本节仅重点介绍定位基准。

2.定位基准的选择

定位基准分为精基准和粗基准。

（1）粗基准的选择。在起始工序中，只能选用未经加工过的毛坯表面作为定位基准，这

种基准称为粗基准。粗基准在同一方向只承诺使用一次。

粗基准的选择，要紧考虑如何保证加工表面与不加工表面之间的位置和尺寸要求，加工

表面的加工余量是否平均和足够，以及减少装夹次数等。选择粗基准时应坚持如下原那么。

①假如零件上有一个不需要加工的表面，在该表面能够被利用的情形下，应尽量选择该

表面作为粗基准。

②暇如零件上有几个不需要加工的表面，应选择其中与加工表面有较高位置精度要求的

不加工表面作为第1次装夹的粗基准。

③假如零件上所有表面都需要机械加工，那么应选择加工余量最小的毛坯表面作为粗基

准。

④同一尺寸方向上，粗基准只能使用一次。

⑤粗基准要选择平坦、面积大的表面。

如图2-3所示，内孔和端面需要加工，外圆表面不需要加

工。铸造时内孔B与外圆A之间有偏心。为保证加工后零件的

壁厚平均，即内、外圆同心度好，应以不加工表面A作为粗基

准来加工内孔3（采纳三爪卡盘夹持外圆）；假设以内孔3作为

粗基准（用四爪卡盘夹持外圆，然后按内孔找正定位），那么加

工后内孔与外圆不同轴，壁厚必定不平均。

如图2/所示的机床床身，要求导轨面应有较好的耐磨性，以图2-3粗基准选择例如

保持其导向精度。由于铸造时的浇注位置（床身导轨面朝下）决定了导轨面处的金属组织平均而

致密，为此，应选择导轨面作为粗基准，先加工床腿底面，如图2-4（a）所示；然后再以床腿底

面为基准加工导轨面，如图24⑹所示，如此就能保证导轨面的加工余量小而平均。

如图2-5所示，以表面B为粗基准加工表面A之后,假设仍以表面B为粗基准来加工表面C

由于作为粗基准的毛坯表面一样精度比较低，两次装夹会显现较大误差，故不能保证工件轴

心线在前后两次装夹中位置的一致性，那么必定导致加工后的表面4与C之间产生较大的同

轴度误差。

(b)

图2-4机床床身加工的粗底准选择图2-5粗基准重复使用例如

(2)精基准的选择。用加工过的表面作为定位基准，便称为精基准。选择精基准时应坚

持以下5个原那么。

①基准重合原那么：以设计基准为定位基准，可幸免基准不重合误差，用调整法加工零

件时，假如基准不重合，将显现基准不重合误差。所谓调整法，是指预先调整好刀具与机床

的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这种相对位置不变的加工方法。与之相对应的

是试切法加工，即试切——测量——调整——再试切，循环反复直至达到零件尺寸要求。试

切法适用于单件小批生产下的逐个零件的加工。

②基准统一原那么：选用统一的定位基准来加工工件上的各个加工表面，以幸免基准转

换而带来的误差，它有利于保证各表面的位置精度，可简化工艺规程和夹具的设计与制造，

缩短生产预备周期。典型的基准统一原那么要紧表达在轴类零件、盘类零件和箱体类零件。

轴的精基准为轴两端的中心孔；齿轮是典型的盘类零件，常以中心孔及一个端面为精基准；

而箱体类零件常以一个平面及平面上2个定位用的工艺孔为精基准。

③自为基准原那么：当某些精加工表面要求加工余量小而平均时，可选择该加工表面本

身作为定位基准，以提高加工面本身的精度和表面质量。图2-4所示的机床床身零件在最后

精磨床身导轨面时，经常在磨头上装上百分表，床身置于可调支承上，以导轨面本身为基准

进行找正定位，来保证导轨面与磨床工作台平行，然后进行磨削加工，如此可使磨削余量小

而平均，以利于提高导轨面的加工质量与磨削生产率。自为基准原那么在生产中有着较多的

运用，如拉孔、浮动较孔、玲磨孔以及攻螺纹等，这些差不多上以加工面本身作为定位基准

的实例。

④互为基准原那么：假设工件上存在2个相互位置精度有要求的表面时，那么在加工中让这

2个表面互相作为定位基准，反复加T另一个面，便称为互为基准原那么°互为基准原那么不仅符

合基准重合原那么，而且在反复加工过程中可使两加工表面获得高的位置精度，且使加工余量小

而平均。因此一些同轴度或平行度等相互位置精度要

求较高的周密零件在加工中经常采纳这一原那么。

⑤保证工件定位准确，夹紧安全可靠，操作方

便、省力的原那么：如图2-6所示，表面A、B及

底面。差不多加工过，要加工表面C。为了遵循基

D

图2-6基准重合例如

准重合原那么，应选择加工面。的设计基准面A作为定位基准。如此按调整法加工时，表面

。对设计基准A的位置精度的保证，只要。面对A面的平行度误差不超过0.05mm,位置尺

寸心的加工误差不超过其设计公差，就能保证加工精度。然而，当表面。的设计基准不是A

面而是8面时，假设仍以A面作为定位基准，就违抗了基准重合原那么，那么必定要产生基

准不重合误差。

2.4.2工件定位原理

1.六点定位原理

任何一个自由刚体，在空间均有6个自由度，即沿空间坐标轴4、y、z3个方向的移动和绕

此三坐标轴的转动。工件定位的实质确实是限制工件的自由度。假设在x-y平面上设置3个不共

线的抽象支承点（如图2-7所示点1、2、3）,工件紧靠在这3个支承点上，便限制了工件的¥、

¥、牙3个自由度；在心z平面上设置2个抽象支承点4、5（在理论上这2点尽量相距远一点，

它们的连线与x-y平面平行），工件紧靠这2个支承点便可限制2、了2个自由度；在），-z平面上

设置1个支承点6,工件靠向它便限制了无自由度。由此可见，工件安装时要紧靠机床工作台或

夹具上的这6个支承点，它的6个自由度即被全部限制，工件便获得一个完全确定的位置。

工件定位时，用夹具上合理分布的6个支承点与工件的定位基准相接触来限制其6个自

由度，使其位置完全确定，称为六点定位原理。

六点定位原理是工件定位的差不多法那么。用于实际生产时，这些支承点应是具有一定

形状的几何体，这些限制工件自由度的几何体确实是定位元件。

图2-7工件六点定位原理

关于六点定位原理作以下2点说明。

①6个支承点必须适当分布。假设3个支承点分布在一直线上，就可不能限制3个自由

度；假设不在一条线上的3个支承点所形成的三角形面积越大，那么定位就越稳固。

②工件与定位支承点相接触就实现了定位，至于工件在加工过程中始终保持己定好的

位置不变那么是靠夹紧来实现的。另外，假设认为工件定位后夹紧前在支承点的反方向仍

有移动的可能性，便认为定位不确定，这种明白得是错误的。在实际生产中，定位支承点

总是以具体定位元件来实现的，因此直截了当分析各种定位元件所能限制的自由度，以及

它们的组合所能限制的自由度，对研究定位问题更具有实际意义。表2-2列出了常用定位

元件所能限制的自由度。

表2・2常用定位元件所能限制的自由度

工件的定位面夹具的定位元件

定位情形1个支承钉2个支承钉3个支承钉

41■(二1

----M■

1__««fh市市

-------।--■,.J

____________V

支承钉图示---

____X’(

(望一..望

XX

限制自由度工、2八攵、y

平面y

定位情形।块条形支承板2块条形支承板1块矩形支承板

-

口3

=__d--►y

-1--------”1-----VL,

支承板图示

『口——

•

3X

限制自由度元、2z>戈、y乞、¥、y

续表

限制自由度工、i无、三■、攵、z又示?、Z

定位情形1个短定位套2个短定位套1个长定位套

一1

图示

定位套二击

XX

「Z>歹、z

限制自由度y>zj?、Z>,、Z

定位情形固定顶尖浮动顶尖锥度心轴

锥顶尖

圆锥田及锥度

心轴

2.工件自由度的限制

工件定位时，阻碍加工精度要求的自由度必须限制，不阻碍加工精度要求的自由度可限

制也可不限制，具体视加工情形而定。因此，按照工件加工要求确定工件必须限制的自由度

数是工件定位中首要解决的问题。

(1)完全定位与不完全定位。加工时工件的6个自由度被完全限制的定位称为完全定位。

但生产中并不是所有工序都需要采纳完全定位的方式，怎么说应该限制几个自由度和哪几个

自由度，应由工件的加工要求来决定。

工件的6个自由度没有被完全限制的现象便称为不完全定位。例如在一个长轴上铳一个

两头不通的键槽，加工要求除了键槽本身的宽度、深度和长度外，还需保证槽距轴端的尺寸

及槽对外圆轴线的对称度，现在除绕工件轴线转动的自由度不需限制外，其余5个自由度均

需限制。再如在平面磨床上磨削平板型零件的平面时，也是一个不完全定位的例子。

(2)欠定位与过定位。在工件加工中应该限制的自由度而没有被限制的现象，称为欠定

位。我们明白，在满足加工要求的前提下，采纳不完全定位是承诺的。然而依照加工要求应

该限制的自由度而没有被限制的现象是绝对不承诺的，因为欠定位是不能保证加工要求的。

工件的某个自由度被重复限制的现象称为过定位。图2-8所示为加工连杆小头孔时的定

位方式。图2-8(a)所示为定位正确，短圆柱销1限制了元、y2个移动自由度，支承面3

限制了攵、y、N3个自由度，挡销2限制了9自由度，这是一个完全定位；图2・8(b)所示

为过定位，因为长圆柱销限制了工件无、y.x.y4个自由度，而支承面限制了工件2、

双y3个自由度，其中自由度£、y被重复限制。在定位元件与工件制造精度不高的情形下,

过定位一方面会使工件无法装入夹具中；另一方面即使工件装在夹具上，夹紧时也会引起工

件或夹具定位元件的变形，以致无法保证工件的加工精度。

（b）过定位

图2-8连杆的定位分析图2-9跟刀架过定位图

1一短圆柱销；2—挡销；3一支承面

2.5工艺路线的拟定

2.5.1表面加工方法的选择

零件上各种典型表面都有多种加工方法（车、铳、包h磨、锋、钻等），但每种加工方法

所能达到的加工精度和表面粗糙度相差较大。在拟定零件机械加工工艺路线时，表面加工方

法的选择应依照零件各表面所要求的加工精度和表面粗糙度，应尽可能选择与经济加工精度

和表面粗糙度相适应的加工方法。

1.经济加工精度

所谓经济加工精度（简称经济精度），是指在正常生产条件下（采纳符合质量标准的设备、

工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时刻），采纳某种加工方法所能达到的加工精度。

各种加工方法都有一个经济加工精度和表面粗糙度的范畴。选择表面加工方法时，应使工件

的加工要求与之相适应。各种加工方法的经济精度详见表2-3、表2-4和表2-5。

表2.3外圆加工的方法

加工经济精度表面粗糙度

加工方法加工性质

（TT）/?a/pm

粗车13〜1280-10

半精车11〜1010〜2.5

车

精车8〜75〜1.25

金刚石车6〜51.25-0.02

粗磨9〜810〜1.25

外磨

半精磨8〜725〜0.63

精管7〜61.25〜0.16

周密磨6〜50.32-0.08

镜面磨50.08—0.008

粗研6〜50.63〜0.16

研磨

精研50.32-0.04

精50.32-0.08

超精加工

周密50.16-0.01

精磨6〜50.16〜0.02

砂带磨

周密磨50.04-0.01

滚压7〜61.25〜0.16

表2-4孔加工方法

加工经济精度表面粗糙度

加工方法加工性质

(IT)

针i实心材料12-1120〜2.5

粗扩1220〜10

扩铸或冲孔后一次扩12〜11

精扩1010〜2.5

半精较11〜1010~5

较精较9〜85〜1.25

细较7-61.25-0.32

粗拉11〜105〜2.5

拉

精拉9〜72.5〜0.63

粗镇1220〜10

半精锋1110〜5

镇

精镣10〜85-1.25

细镶7〜61.25〜0.32

粗磨910〜1.25

内磨

精磨8〜71.25-0.32

粗玲6〜51.25〜0.32

笫

精玲50.32〜0.04

粗研651.25〜0.32

研

精研50.32-0.01

滚压8〜70.63-0.16

表2.5平面加工方法

加工经济精度表面粗糙度

加工方法加工性质

(IT)Ra/pm

粗铳12〜1120〜5

周铳

精铳105〜1.25

粗铳12〜1120〜5

端铳

精铳10〜95〜0.63

车半精车11〜1010-5

精车910〜2.5

细车(金刚石车)8〜71.25〜0.63

粗刨12〜1120〜10

刨精刨10〜910〜2.5

宽刃精刨9〜71.25〜0.32

粗磨95-2.5

半精磨8〜72.5〜1.25

平磨

精磨70.63〜0.16

周密磨60.16〜0.016

刮研手工刮研10〜20点/25mmx25mni1.25〜0.16

粗研7〜60.63〜0.32

研磨

精研50.32〜0.08

2.选择表面加工方法应考虑的要紧因素

在选择表面加工方法时，除应保证加工表面的加工精度和表面粗糙度外，还应综合考虑

如下因素。

(1)工件材料的性质。加工方法的选择常要受到工件材料性质的限制。列如淬火钢的精

加工要用到磨削，而有色金属的精加工不宜采纳磨削(易堵塞砂轮)，通常采纳金刚键或高速

精细车等高速切削方法。

(2)工件的形状和尺寸。形状复杂、尺寸较大的零件，其上的孔一样不采纳拉削或磨削，

应采纳链削；直径较大(d>60mm的孔)或长度较短的孔，宜选链削；孔径较小时宜采纳较削。

(3)生产类型。加工方法的选择应与生产类型相适应，关于大批大量生产，应尽可能选

用专用高效率的加工方法，如平面和孔的加工选用拉削方法；而单件小批生产应尽量选择通

用设备和常用刀具进行加工，如平面采纳刨削或铳削，但刨削因生产率低，在成批生产以上

逐步被钱削所代替。关于孔加工来说，因像削刀具简单，在单件小批生产中得到广泛地应用。

(4)具体生产条件。工艺人员必须熟悉企业的现有加工设备及其工艺能力，工人的技术

水平，以及利用新工艺、新技术的可能性等。只有做到熟练把握，方能充分利用现有设备和

工艺手段，挖掘企业潜能。

3.各种表面的典型加工路线

在综合考虑各种因素而选择某种加工方法后，即可拟定它们的预加工方案，以及热处理

工序的适当插入。下面介绍几种典型表面的加工路线。

(1)外圆表面的加工路线。

①租车一半精车一精车：常用材料，中等要求的工作表面。

②粗车一半精车一粗磨一精磨：需要淬硬的材料，要求较高的工作表面。

③粗车一半精车一精车一金刚石车：要求高的铜、铝等合金工件。

④粗车一半精车一粗磨一光整加工或(超)周密加工：黑色金属材料，表面精度、粗糙

度要求质量高的表面。外圆表面加工路线如图2-10所示。

图2-10外圆表面的加工路线

（2）孔加工路线。孔加工常用的加工路线如下。

①钻孔一扩孔一较一精较：要紧用于中、小直径（d<50mm）的周密孔。

②钻或扩（粗链）一粗拉一精拉：用于大量生产中尺寸中等的孔、花键孔或带键槽的孔。

③钻或粗健一半精链一精镶一浮动链一金刚链：广泛用于箱体零件的孔系加工、有色金

属零件的周密孔的加工，具有高的生产率。

④钻或粗停一半精锤一粗磨一精磨一密磨或研磨：要紧用于淬硬零件或要求高的零件。

孔加工常用加工路线如图2-11所示。

图2-11孔加工路线

（3）平面加工路线。平面加工方法要紧是铳削、刨削和磨削，其加工路线有如下4条。

①粗铳一半精铳一精铳一高速铳：用于精度和粗糙度要求高的平面加工，生产率高。

②粗刨一半精刨一精刨一刮或研磨：多用于单件、小批生产，生产率低。

③粗铳（刨）一半精铳（刨）一粗磨一周密磨、导轨磨、研磨、砂带磨：要紧用于淬硬

零件和精度要求高、表面粗糙度值要求小的平面加工。

④粗拉一精拉：用于大量生产，专门适用于冷拉铸件。

平面加工路线如图2-12所示。

图2-12平面加工路线

2.5.2加工时期的划分

粗加工时期：要紧切除各加工表面的大部分加工余量。现在期应尽量提高生产率。

半精加工时期：完成次要表面的终加工，并为要紧表面的精加工作预备。

精加工时期；保证各要紧表面达到图样的全部技术要求，现在期的要紧问题是保证加工

质量。

超精加工时期：当零件上有要求专门高的表面时，需在精加工之后再用周密磨削、金刚

石车削、金刚镂、研磨、圻磨、抛光或无屑加工等达到图样要求的精度。

2.5.3加工顺序的确定

1.机械加工顺序的安排原那么

一样原那么如下。

①先粗后精。即粗加工一半精加工一精加工，最后安排要紧表面的终加工。

②先主后次。零件的要紧工作表面、装配基准应先加工，以便尽快为后续工序的加工提

供精基准。

③先面后孔。这是因为平面定位比较稳固可靠，故关于箱体、支架、连杆等类平面轮廓

尺寸较大的零件，一样先加工平面，然后以平面定位再去加工孔。

④基面先行。在各时期中，先加工基准面，然后以其定位去加工其他表面。

此外，除用作基准的表面外，精度越高、粗糙度几值越小的表面应放在后面加工，以防

铁屑等划伤。

2.热处理工序的安排

热处理工序在工艺路线中的位置安排，要紧由零件的材料及热处理的目的来决定。

为了改善工件材料的切削加工性、排除残余应力，正火和退火常安排在粗加工之前；假

设为最终热处理作组织预备，那么调质处理一样安排在粗加工与精加工之间进行；时效处理

用以排除毛坯制造和机械加工中产生的内应力；为了提高零件的强度，表面硬度和耐磨性及

防腐等，淬火及渗碳淬火(淬火后应回火)、辄化、氮化等应安排在精加工磨削之前进行；关

于某些硬度和耐磨性要求不高的零件，调质处理也可作为最终热处理，其工序位置应安排在

精加工之前进行；表面装饰性发蓝、镀层处理，应安排在全部机械加工完后进行。

3.辅助工序的安排

(1)检验工序。为了确保工件的加工质量，应合理安排检验工序。通常在重要关键工序

前后，各加工时期之间及工艺过程的最后均应安排检验工序。

(2)划线工序。在单件、小批生产中，对一些形状复杂的铸件，为了在机械加工中安装

方便，并使工序余量平均，应安排划线工序。

(3)去毛刺和清洗。切削加工后在零件表层或内部有时会留下毛刺，它们将会阻碍装配

质量甚至阻碍产品的性能，应专门安排去毛刺工序。工件在装配前，应安排清洗工序。清洗

一方面要去掉黏附在工件表面上的砂粒；另一方面要清洗掉易使工件发生锈独的物质，例如

切削液含有的硫、氯等物质。

(4)专门需要的工序。如平稳应安排在零件或部件完成后。退磁工序那么一样安排在精

加工之后、终检之前。

2.5.4工序的集中与分散

在选定零件各表面的加工方法及加工顺序之后，制定工艺路线时可采纳2种完全相反的

原那么，一是工序集中原那么，另一是工序分散原那么。所谓工序集中原那么，确实是每一

工序中尽可能包含多的加工内容，从而使工序的总数减少，实现工序集中；而工序分散原那

么正好与工序集中原那么含义相反。工序集中与工序分散各有特点，在制定工艺路线时，怎

么说采纳哪种原那么须视具体情形决定。

1.工序集中的优点

①可减少工件的装夹次数。在一次装夹下即可把各个表面全部加工出来，有利于保证各

表面之间的位置精度和减少装夹次数。专门适合于表面位置精度要求高的工件的加工。

②可减少机床数量和占地面积，同时便于采纳高效率机床加工，有利于提高生产率。

③简化了生产组织打算与调度工作。因为工序少、设备少、工人少，自然便于生产的组

织与治理。

工序集中的最大不足之一是不利于划分加工时期；二是所需设备与工装复杂，机床调整、

修理费时，投资大，产品转型困难。

工序分散的优点与不足正好与上述相反。其优点是工序包含的内容少，设备工装简单、

修理方便，对工人的技术水平要求较低，在加工时可采纳合理的切削用量，更换产品容易；

缺点是工艺路线较长。

2.工序集中与工序分散的实际应用

在拟定工艺路线时，工序集中或分散阻碍整个工艺路线的工序数目。具体选择时，依据如下。

(1)生产类型。关于单件、小批生产，为简化生产流程、减少工艺装备，应采纳工序集

中。专门数控机床和加工中心的广泛使用，多品种小批量产品几乎全部采纳了工序集中；中

批生产或现场数控机床不足时，为便于装夹、加工检验，并能合理均衡地组织生产，宜采纳

工序分散的原那么。

(2)零件的结构、大小和重量。关于尺寸和重量大、形状又复杂的零件，宜采纳工序集中,

以减少安装与搬运次数。为了使用自动机床，中、小尺寸的零件，多数也采纳了工序集中。

(3)零件的技术要求与现场工艺设备条件。零件上技术要求高的表面，需采纳高精度设备

来保证其质量时，可采纳工序分散的原那么；生产现场多数为数控机床和加工中心，现在应采

纳工序集中原那么；零件上某些表面的位置精度要求高时，加工这些表面易采纳工序集中的方

案。

2.6工序内容的拟定

2.6.1机床工艺装备的选择

1.机床的选择

依照零件加工的每一道工序选择机床时，应坚持以下几项原那么。

①机床的加工规格范畴应与零件的形状、尺寸相适应。

②机床的加工精度必须与被加工零件的精度等级相适应。尺寸精度高、表面粗糙度要求

小的零件应选精度高的机床；反之，选精度低的机床。

③机床的生产率应与工件的生产类型相适应。单件小批生产以选用通用机床为宜，成批

大量生产以选用专用机床、组合机床、自动机床、数控机床为宜。

④机床的选择应与现有生产条件相适应。除了新厂投产以外，一样应依照现有的生产条

件，尽量发挥原有设备的作用。

⑤在多品种小批量且工件精度要求高的生产中，应优先选用数控机床和加工中心，如此

一方面精度容易保证；另一方面会减少大量工艺装备的设计。

2.工艺装备的选择

工艺装备的选择要紧是对夹具、刀具和量具的选择。具体选择原那么如下。

(1)夹具的选择。在单件小批生产中，应尽量选用通用夹具或组合夹具，这有利于制造

成本的降低；在成批大量生产中，应依照加工要求设计制造专用夹具，这对保证加工精度、

提高生产效率和降低加工成本是极其重要的。

(2)刀具的选择。在生产中能否合理选用刀具的类型、结构、尺寸和刀片材料等，关于

改善切削加工条件等具有十分重要的意义。具体选择原那么如下。

①单件小批生产，应尽量选用标准刀具；大批大量生产或按工序集中的原那么组织生产

时，应选用专用刀具和复合刀具等，以获得高的生产效率。

②不同的工艺方案，要选用不同类型的刀具。例如孔的加工可采纳钻一扩一钱，也能够

采纳钻一粗健一精锤等。明显，工艺方案不同，所选用的刀具类型也就不同。

③依照工件的材料和加工性质确定刀具的材料。例如车削铸铁等脆性材料时，一样选用

YG类硬质合金；加工钢料时，一样选用YT类硬质合金。工件的形状和尺寸不同时，就应

选择与其相适应的刀具结构及尺寸,例如加工梯形槽，就应选择梯形铳刀，加工成形面一样

选成形铁刀。

(3)量具的选择。选择量具时,第一要考虑所要检验工件的精度，以便正确地反映工件

的实际加工情形。关于量具的类型,那么要紧取决于生产的类型。在单件小批生产时，广泛

采纳通用量具。在大批大量生产中,要紧采纳专用量具，例如极限量规等，有时也采纳自动

检验量具以提高生产率。

2.6.2加工余量和工序尺寸的确定

加工余量是指在机械加工过程中从加工表面上切除的金属层厚度。加工余量的大小直截

了当阻碍着生产率和加工成本的高低。假设毛坯的余量过大，一是白费材料，二是增加机械

加工的劳动量，从而使生产率下降，产品成本增高；反之，假设余量过小，一方面提高了对

毛坯的要求使加工困难，另一方面会因余量过小而使安装困难，甚至造成废品。

1.总加工余量和工序余量

(1)总加工余量和工序余量。为了获得零件上某一表面所要求的精度和表面粗糙度，从

毛坯相应的表面上切去的全部余外金属层，便为该表面的总加工余量。在完成一道工序时，

从某一表面上所切去的金属层即为工序余量，如图2・13所示。总加工余量与工序余量的关系

如下：

Zf=Z4(2-1)

*=i

式中，Zz——总加工余量；

Z,——工序余量；

/2——工序数目。

在设计工艺过程时，应依照各工序的性质来确定工序余量，进而求出各工序尺寸。但在

加工过程中，由于工序尺寸有公差，因此工序余量有最大工序余量和最小工序余量之分，如

图2.14所示。其最大工序余量Zmax与最小工序余量Znm运算如下：

Z=L._x-Lt(2-2)

<2=4_一(4—Z)=Z+7；(2-3)

图2-14加工余量及公差

Zmin=(L——Tj])—Lj=Z-毒_](2-4)

式中，Z一工序余量；

Lr、匕——上、下两道工序的工序尺寸；

Ti、Ti——上、下两道工序尺寸的公差。

(2)阻碍工序余量的因素。在确定工序余量时，应考虑以下儿方面的因素。

①前道工序的表面质量：前一道工序形成的表面粗糙度、轮廓最大高度和表面缺陷层深

度，应在本工序加工中切除，如图2/5所示。

②上道工序尺寸的公差：如图2-14加工余量及公差所示，上道工序尺寸公差的大小对

本工序余量有直截了当的阻碍，也确实是说，上道工序的公差越大，本工序余量变化就越大。

③前道工序的形状和位置公差：当工件上有些形状和位置偏差不包括在尺寸公差的范

畴内时;这些误差就必须在本工序的加工中纠正，本工序加工余量中必须包括备，否那么加

工后必定为废品，如图2-16所小。

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图2-15工件的加工表面层图2-16轴线弯曲对加工余量的阻碍

④本工序的安装误差：安装误差包括工件的定位误差与夹紧误差，由于这部分误差要阻

碍被加工表面和刀具的相对位置，依次也应计在工序余量内，如图2・17所示。

(3)确定工序余量的方法。工序余量确定的方法有3种，即分析运算法、体会估算法和

查表修正法。

①分析运算法。通过分析阻碍工序余量的因素，并逐一运算确定加工余量。这种方

法尽管考虑问题全面，确定的工序余量比较精确，但由于运算繁琐，故一样使用较少，只

在大批大量生产中的某些重要工序中应用。

②体会估算法。这种方法是依靠工艺人员的体会采纳类比法来确定工序余量，尽