机械制造基础 课件 第2章　机械加工工艺规程的编制

2.1机械加工工艺过程概述01机械产品生产过程和机械加工工艺过程02机械加工工艺过程的组成03生产纲领与生产类型04工艺文件2.1.1机械产品生产过程和机械加工工艺过程1.机械产品生产过程机械产品生产过程是指从原材料到该机械产品出厂的全过程。它包括：（1）生产技术准备过程包括产品投产前的市场调查、预测、新产品开发鉴定、产品设计、标准化审查等。（2）生产工艺过程

指产品的毛坯成形和零件的切削加工、热处理、检测，以及装配、调试、涂装等基本生产活动。（3）辅助生产过程

为了保证基本生产过程的正常进行所必需的辅助生产活动，如工艺装备的制造、能源供应、设备维修等过程。(4)生产服务过程

是指原材料的采购、运输、保管、储存、供应及产品包装、销售等过程。2.机械加工工艺过程

机械加工工艺过程是指对工件采用各种加工方法直接改变毛坯的尺寸、形状、表面质量理力学性能，使之成为机械产品中的成品或半成品的全部劳动过程。如机械加工、热处理和装配等过程，均为机械加工工艺过程。机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分。2.1.2机械加工工艺过程的组成1.工序

工序是指一个或一组操作人员，在同一个工作地点对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。区分工序的主要依据是工作地是否变动和完成的那部分工艺内容是否连续。工作地点、操作人员、零件和连续作业是构成工序的四个要素，其中任一要素变更就构成新的工序。切削厚度hD工序的划分与生产类型有关，如图2-1所示为阶梯轴的零件图，单件小批生产外圆表面粗车后就立即进行精车，则整个粗车、精车外圆为一个工序。若阶梯轴生产批量很大，则宜将粗车与半精车分开，虽然都是在车床上进行切削加工，由于粗、精车外圆中间有了间断，车削就成为了两个工序。针对不同的生产批量，其加工工艺过程及工序的划分分别如表2—1及表2-2所示。2.安装

安装是指工件经一次装夹后所完成的那一部分工艺内容。

装夹是指工件在加工前，在机床或夹具上先占据一正确位置，然后再夹紧的过程。

在一道工序中，工件可能被装夹一次（见表2-1中的工序2）或几次装夹（见表2-1中的工序1）才能完成加工。

工件在加工过程中应尽可能减少安装次数，从而减少安装工件的辅助时间并避免安装误差。

3.工位

工位指工件在一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。

在加工中，为了减少安装次数，往往采用回转夹具、回转工作台或移动夹具，使工件在一次安装中，先后处于几个不同位置进行加工。如图2-3所示，在多工位机床上加工精度IT7的孔，在该工序中工件仅装夹一次，利用四工位的回转台使每个工件依次进行钻、扩、铰加工。可见，采用多工位加工可以减少装夹次数，减少装夹误差，提高生产率。

4.工步

工步指在一个工序中，加工表面、刀具、进给量和转速都不变时所完成的那一部分工艺过程。划分工步的主要依据是构成工步的任一要素都不能改变，否则就是新的工步。但在采用复合刀具或多刀同时加工时称为复合工步，可视为一个工步。

例如，大批量生产图2-1阶梯轴时，第一道工序用铣刀铣端面为一个工步；然后再钻中心孔则为第二个工步。即一道工序中包含了两个工步。

为了提高生产效率，有时在一个工位上采用几把刀具同时加工工件的几个表面进行加工或用一把刀依次加工工件的几个相同表面所完成的那一部分工艺过程，则称为复合工步。复合工步中，各表面的加工开始时间不同，但同时结束切削，如图2-3所示图a为在一次安装中用几把刀具分别加工工件几个表面；在一次安装中连续进行的若干相同加工内容，可以看成一个工步。如图2-3b所示，为在一次安装中用一把刀具依次加工工件上4个Ø15的孔。

在工艺文件上，复合工步可视为一个工步。图2-3复合工步

5.走刀

走刀指用同一把刀具在同一切削用量下，对同一表面进行的切削次数。

在一个工步内，若被加工表面需切除的余量较大，需要分多次切削，则每进行一次切削就是一次走刀或称为一个工作行程。

一个工步可以包括一次或几次走刀。2.1.3生产纲领与生产类型1.生产纲领

生产纲领是指企业一年中制造某产品的数量，就是该产品的年生产纲领。机器中某零件的年生产纲领除了制造机器所需要的数量以外，还要包括一定的备品和废品，所以，零件的年生产纲领就是指包括备品和废品在内的年产量可按下式计算：

零件的生产纲领计算公式：

N=Qn（1+α%）（1+β%）

2.生产类型企业生产专业化程度的分类称为生产类型。在机械制造业中，根据年产量的大小和产品品种的多少，生产类型可以分：(1)单件生产

指制造的产品数量不多，单个或少量地生产不同结构和尺寸的产品，并且生产过程中各工作地点的工作完全不重复，或不定期重复的生产。如新产品试制、专用设备制造、重型机械的制造等均属于单件生产。(2)成批生产

指产品成批地投入制造，一年中分批地制造相同的产品，通过一定的时间间隔生产呈周期性的重复，也就是说相同的工作地点的加工对象周期性重复，称为成批生产（或批量生产）。成批生产中，同一产品（或零件）每批投人生产的数量称为批量。根据产品批量的大小，批量生产又分为小批生产、中批生产和大批生产。小批生产的工艺特点接近单件生产，常将两者合称为单件小批生产；大批生产的工艺特点接近大量生产，常合称为大合称为大批大量生产。(3)大量生产

同一产品的生产数量很大，大多数工作地点重复地进行某个零件某道工序的加工，这种生产称为大量生产。也就是一种产品长期地在同一工作地点进行的生产，其主要特征是每一工作地点长期固定地重复同一工序。如汽车、拖拉机、轴承等的生产多属于大量生产。

生产类型可根据生产纲领和产品及零件的特征或者按工作地点每月担负的工序数来划分，参照表2-3确定。生产类型工作地点每月担负的工序数零件年产量重型零件零件重量大于2000kg中型零件零件重量100~200kg轻型零件零件重量小于100kg单件生产不作规定≤5≤20＜100成批生产＞20～405～10010～200100～500＞10～20100～300200～500500～5000＞1～10300～1000500～50005000～50000大量生产1＞1000＞5000＞50000工艺特征单件生产成批生产大量生产产品数量少中等大量加工对象经常变换周期性变换固定不变零件的互换性用修配法、钳工修配、缺乏互换性大部分具有互换性，少数用钳工修配具有广泛的互换性。少数装配精度要求较高时，采用分组装配法和调整法毛坯的制造方法与加工余量木模手工造型或自由锻，毛坯精度低、加工余量大部分采用金属模铸造或模锻，毛坯精度和加工余量中等广泛采用金属模机器造型、模锻或其它高效方法，毛坯精度高，加工余量小机床与布置通用机床，按机床类别采用“机群式”布置部分通用机床和高效机床，按机床类别分工段排列设备广泛采用高效专用机床和自动机床，按流水线和自动线排列设备工艺装备大多采用通用夹具、标准附件、通用刀具和万能量具。靠划线和试切法达到精度要求广泛采用夹具，部分靠找正装夹达到精度要求，较多采用专用刀具和量具广泛采用高效专用夹具、复合刀具、专用量具或自动检具。靠调整法达到精度要求对工人的技术要求需技术水平较高的工人需技术水平一般的工人对调整工的技术水平要求较高，对操作工的技术水平要求较低工艺文件有简单的工艺过程卡有工艺过程卡，关键零件有工序卡有详细的工艺文件生产率与成本生产率低、成本高生产率和成本中等生产率高、成本低

在制订零件的机械加工工艺规程时，应首先明确生产类型，根据不同生产类型的工艺特点，制订出合理的工艺规程。2.1.4工艺文件1.工艺文件的概念具体包括以下内容：①零件的加工工艺顺序。②各道工序的具体内容。③工序尺寸及切削用量。④各道工序采用的设备及工艺装备。⑤工时定额等。

一个零件可以用几种不同的加工工艺方法来制造。在一定的生产条件下，确定一种较合理的加工工艺，将它写成技术文件来指导生产，这类文件称为工艺规程。0304把上述工艺规程的内容填写在一定格式的卡片上，即成为工艺文件。（1）机械加工工艺过程卡

该卡以工序为单位简要列出了整个零件加工所经过的步骤（包括毛坯制造、机械加工、热处理等），即列出了整个零件加工所经过工艺路线。它是制定其他工艺文件的基础，是生产准备、编排作业计划和组织生产的依据。在单件小批量生产中，这种卡片用于指导生产。机械加工工艺过程卡的基本内容和格式如表2-5所示。（2）机械加工工艺卡

工艺卡是以工序为单位，详细说明整个工艺过程的一种工艺文件。

它是用来指导生产和车间技术管理、人员管理的主要技术文件，广泛用于批量零件加工及重要零件的小批量生产。

机械加工工艺卡的基本内容和格式如表2-6所示。（3）机械加工工序卡

工序卡是根据机械加工工艺卡为一道工序制订的，详细说明整个零件各个工序的要求，用来具体指导操作加工的工艺文件。工序卡上要画工序简图，并说明每一工步的内容、工艺参数、操作要求及所用到的设备及工艺装备。

机械加工工序卡主要用于说明大批量生产中所有零件、中批量生产中重要零件和单件小批量量生产中的关键工序。机械加工工序卡的基本内容和格式如表2-7所示。（3）机械加工工序卡

工序卡是根据机械加工工艺卡为一道工序制订的，详细说明整个零件各个工序的要求，用来具体指导操作加工的工艺文件。工序卡上要画工序简图，并说明每一工步的内容、工艺参数、操作要求及所用到的设备及工艺装备。

机械加工工序卡主要用于说明大批量生产中所有零件、中批量生产中重要零件和单件小批量量生产中的关键工序。机械加工工序卡的基本内容和格式如表2-7所示。

2.工艺规程的作用

工艺规程是机械制造厂最主要的技术文件之一，是工厂规章条例的重要组成部分。具体作用如下：①它是指导生产的主要技术文件工艺规程是最合理的工艺过程的表格化，是在工艺理论和实践经验的基础上制订的。工人只有按照工艺规程进行生产，才能保证产品质量和较高的生产率以及较好的经济效果。②它是组织和管理生产的基本依据在产品投产前要根据工艺规程进行有关的技术谁备和生产准备工作，如安排原材料的供应、通用工装设备的准备、专用工装设备的设计与制造、生产计划的编排、经济核算等工作。生产中对工人业务的考核也是以工艺规程为主要依据的。③它是新建和扩建工厂的基本资料新建或扩建工厂或车间时，要根据工艺规程来确定所需要的机床设备的品种和数量、机床的布置、占地面积、辅助部门的安排等。03043.工艺规程的制订

（1）制订工艺规程的原则所制订的工艺规程，能在一定的生产条件下，制造产品时以“优质、高效、低成本”为原则，即以最快的速度、最少的劳动量和最低的费用，可靠地加工出符合要求的零件。在制订工艺规程时，应尽量做到技术上先进、经济上合理并具有良好的劳动条件。（2）制订工艺规程的原始资料制订工艺规程时，通常应具有下列原始资料：①产品的整套装配图和零件工作图。②产品的年生产纲领。③产品验收的质量标准。④毛坯生产条件。⑤工厂现有生产条件和发展前景。⑥新技术、新工艺及其他有关工艺手册和资料。（3）制订工艺规程的步骤①计算生产纲领，确定生产类型。②研究分析零件图和产品装配图。③选择确定毛坯种类、结构及尺寸。④拟定工艺路线，选择定位基准和加工方法。⑤确定各工序的工序尺寸及公差。⑥确定切削用量及工时定额。⑦选择设备及工艺装备。⑧填写工艺文件。课后练习

1.什么是机械产品生产过程？它包括哪些内容？2.机械制造的工艺过程包括哪些？什么是机械加工工艺过程？3.何谓生产纲领和生产类型？生产类型分为哪几类？4.简述工序、安装、工位和工步的含义。

2.2零件图的分析01零件的结构工艺性分析02零件的技术分析2.2.1零件的结构工艺性分析1.检查产品图样的完整性和正确性

应检查产品图纸是否完整、正确，表达是否清楚，绘制是否符合国家标准；尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等技术要求是否齐全和合理。2.零件的结构及其工艺性分析

在机械制造中，通常按零件结构和工艺过程的相似性，将各类零件大致分为轴类、套类、箱体类、齿轮类和叉架类等。在分析零件结构时，应根据组成该零件各种表面的尺寸、精度、组合情况，选择适当的加工方法和加工路线。

在研究零件的结构时，还应注意审查零件的结构工艺性。零件的结构工艺性是指在保证使用要求的前提下，能否以较高的生产率和较低的成本而方便地制造出来的特性，表2-8列出了一些零件机械加工工艺结构对比实例。2.2.2零件技术分析1.零件技术分析

零件技术要求分析是制定工艺规程的重要环节，通过认真仔细地分析零件技术要求，可确定零件的主要加工表面和次要加工表面，从而确定整个零件的加工方案。零件技术要求分析包括以下几个方面：1)精度分析包括被加工表面的尺寸精度、形状精度和相互位置精度的分析。2)表面粗糙度及其他表面质量要求的分析。3)热处理要求和其他方面要求（如动平衡、去磁等）的分析。在认真分析了零件的技术要求后，结合零件的结构特点，对制定零件加工工艺规程有初步的轮廓。分析零件的技术要求时，还要结合零件在产品中的作用，审查技术要求是否合理，有无遗漏和错误，如发现不妥之处，及时与设计人员协商解决。切削厚度hD2.审查零件材料的合理性

零件材料选择主要取决于零件的功能要求、结构特点及使用时的工作条件，一般可从钢、铸铁、青铜、黄铜等材料中去选择。2.3毛坯的选择01毛坯的种类02毛坯的选择03确定毛坯的形状和尺寸2.3.1毛坯的种类

机械制造中常用毛坯种类有铸件、锻件、型材和焊接件等。1.铸件通过铸造方式获得的毛坯称为铸件。铸造方法有砂型铸造和特种铸造，特种铸造又可分为金属型铸造、熔模铸造、压力铸造等。铸造用于形状较复杂的零件毛坯。2.锻件

通过锻造方式获得的毛坯称为锻件。锻造方法主要有自由锻、模锻、热轧及冷挤压等。锻件适用于形状简单，要求强度高的零件毛坯。3.焊接件用焊接的方法获得的结合件称为焊接件。焊接主要采用气焊、电弧焊、电渣焊等焊接手段。对于大件来讲，焊接件简单方便，特别是单件小批生产，可以大大缩短生产周期，但焊接的零件变形大，需经时效处理才能进行加工。4.型材型材按截面分为圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢及其他特殊截面的型材，型材分为热轧和冷拉两种。普通精度热轧钢采用一般机器加工，冷拉钢材采用自动机床或转塔机床加工。5．其他毛坯其他毛坯类型包括冲压、粉末冶金、冷挤、塑料压制等方法得到的毛坯。2.3.2毛坯的选择

选用毛坯时应主要考虑以下因素：1.零件的材料及其力学性能要求

零件的材料大致确定了毛坯的种类，例如铸铁和青铜零件选用铸造毛坯；钢质零件当形状不复杂、力学性能要求不太高时可选型材毛坯；重要的钢质零件，为保证其力学性能，应选择锻件毛坯。2.零件的结构、形状和尺寸

形状复杂的毛坯，一般用铸造方法制造，薄壁零件毛坯不宜用砂型铸造；中小型零件可考虑用先进的铸造方法得到毛坯；大型零件可用砂型铸造得到毛坯。一般用途的阶梯轴，如各台阶直径相差不大时可用棒料毛坯，如相差较大时宜用锻件毛坯。外形尺寸大的零件一般用自由锻或砂型铸造毛坯，中小型零件可用模锻件或特种铸造毛坯。3.生产类型

大量生产应采用精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，铸件应采用金属模机器造型或精密铸造；锻件应采用模锻或精密锻件；单件小批生产则应采用木模手工造型铸件或自由锻造锻件。切削厚度hD4．毛坯车间的生产条件

在选择毛坯时，应尽量结合本厂毛坯车间生产条件来选择，也可由专业化工厂提供毛坯。5充分考虑利用新工艺、新技术、新材料的可能性

为节约材料和能源，机械制造的发展趋势是少切屑、无切屑加工，即选用先进的毛坯制造方法，如采用精密铸造、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等，采用这些方法可大大减少机械加工量，有时甚至可以不再进行机械加工，其经济效果非常显著。2.3.3确定毛坯的形状与尺寸切削厚度hD

毛坯的形状和尺寸，基本上取决于零件的形状和尺寸。在零件图上相应表面上的机械加工余量即为毛坯尺寸。毛坯制造的尺寸公差称为毛坯公差。毛坯加工余量及公差大小，直接影响加工的劳动量和原材料消耗，所以要尽量减少加工余量，力求做到少切屑、无切屑加工。毛坯加工余量及公差可参照有关工艺手册选取。切削厚度hD

确定了毛坯的加工余量后，还要考虑毛坯制造、机械加工和热处理等多方面工艺因素影响。下面仅从机械加工工艺的角度，分析确定毛坯的形状和尺寸时们应注意的问题。1.工艺凸台的设计为使加工时工件安装稳定，有些铸件毛坯需要铸出工艺凸台，如图2-4所示。工艺凸台在零件加工一般情况下应切除。切削厚度hD

确定了毛坯的加工余量后，还要考虑毛坯制造、机械加工和热处理等多方面工艺因素影响。下面仅从机械加工工艺的角度，分析确定毛坯的形状和尺寸时们应注意的问题。2.整体毛坯的采用

在机械加工中，有时会遇到像磨床主轴部件中的三块瓦动压滑动轴承、连杆和车床的开合螺母等零件。为保证加工质量和加工方便，常做成整体毛坯，加工到一定阶一定阶段后再切开，图2-5所示为连杆整体毛坯。切削厚度hD

确定了毛坯的加工余量后，还要考虑毛坯制造、机械加工和热处理等多方面工艺因素影响。下面仅从机械加工工艺的角度，分析确定毛坯的形状和尺寸时们应注意的问题。3.合件毛坯的采用为便于装夹和提高生产率，对于一些形状较规则的小零件，如扁螺母、小隔套等，应将多件合成一个毛坯，待加工到一定阶段后或大多数表面加工完毕后，再加工成单件，图2-6所示为扁螺母整体毛坯及其加工示意图。切削厚度hD

对于铸件和锻件，在确定了毛坯种类、形状后，应绘制毛坯图，作为毛坯生产单位的产品图样，在绘制时要考虑毛坯的具体制造条件，如铸出和锻出最小孔的条件；铸、锻件表面的拔模斜度和圆角；分型面和分模面的位置等。之后用双点画线在毛坯图中表示出零件的表面，如下图所示的锻件毛坯图。除了图中表示的尺寸、精度外，还应在图上写明具体的技术要求，如未注圆角、拔模斜度、热处理要求及硬度要求等。课后练习选择毛坯时应考虑哪些因素？2.4拟定机械加工工艺路线01零件各表面加工方案的确定03工序集中与工序分散04加工顺序的确定02加工阶段的划分05确定零件的工艺路线

机械加工工艺路线的拟定是制订工艺规程的关键，工艺路线制订得是否合理直接影响到工艺规程的合理性、科学性和经济性。

机械加工工艺规程的制定可分为两部分：首先，拟定零件加工的工艺路线；然后，确定各道工序尺寸及公差、所用设备、切削规范和时间定额等。

拟定零件加工路线，是制定工艺规程的关键，其主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案、确定各个表面的加工先后顺序及整个工艺过程中工序数目多少等。2.4.1零件各表面加工方案的确定

拟定工艺路线时，首先要确定各表面的加工方法。选择表面加工方法和方案，应同时满足加工质量、生产率和经济性等方面的要求。

选择表面加工方法时，一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终的加工方法，然后再确定精加工前准备工序的加工方法，可以分几步（阶段）来达到此要求，即确定加工方案。表2-9外圆表面加工方案序号加工方案经济精度经济粗糙度Ra/μm适用范围1粗车IT11以下12.5以上适用于淬火钢以外的各种金属2粗车—半精车IT8～103.2～6.33粗车—半精车—精车IT7～80.8～1.64粗车—半精车—精车—滚压（抛光）IT7～80.025～0.25粗车—半精车—磨削IT7～80.4～0.8主要适用于淬火钢，也可以用于非淬火钢，但不宜加工非铁金属6粗车—半精车—粗磨—精磨IT6～70.1～0.47粗车—半精车—粗磨—精磨—超精加工（或轮式超精加工）IT50.012～0.18粗车—半精车—精车—金钢石车IT6～70.025～0.4主要用于要求较高的非铁金属加工9粗车—半精车—粗磨—精磨—超精磨或镜面磨IT5以上0.006～0.025极高精度的外圆加工10粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨IT5以上0.006～0.1序号加工方案经济精度经济粗糙度Ra/μm适用范围1粗车IT11以下12.5以上端面加工2粗车—半精车IT8～103.2～6.33粗车—半精车—精车IT7～80.8～1.64粗车—半精车—磨削IT6～80.2～0.85粗刨（或粗铣）IT11以下6.3～12.5一般加工不淬硬平面（端铣Ra值较小）6粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）IT8～101.6～6.37粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—刮研IT6～70.1～0.8精度要求较高的不淬硬平面，批量大时宜采用方案88以宽刃精刨代替上述刮研IT70.2～0.89粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—磨削IT70.2～0.8精度要求高的平面加工10粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—粗磨—精磨IT6～70.025～0.411粗铣—拉IT7～90.2～0.8大批量生产较小的平面（精度由拉刀的精度而定）12粗铣—精铣—磨削—研磨IT5以上0.006～0.1高精度平面表2-10平面加工方案表2-11内孔加工方案序号加工方案经济精度经济粗糙度Ra/μm适用范围1钻IT11以下12.5以上加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也适用于非铁金属加工。孔径小于15～20mm2钻—铰IT8～101.6～6.33钻—粗铰—精铰IT7～80.8～1.64钻—扩IT10～116.3～12.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也适用于非铁金属加工。孔径大于15～20mm5钻—扩—铰IT8～91.6～3.26钻—扩—粗铰—精铰IT70.8～1.67钻—扩—机铰—手铰IT6～70.2～0.48钻—扩—拉IT7～90.1～1.6大批大量生产（精度由拉刀的精度而定）9粗镗（或扩孔）IT11以下6.3～12.5除淬火钢以外的各种材料，毛坯已有底孔10粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）IT9～101.6～3.211粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）—精镗（铰）IT7～80.8～1.612粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）—精镗—浮动镗刀精镗IT6～70.4～0.813粗镗（粗扩）—半精镗—磨孔IT7～80.2～0.8主要适用于淬火钢，也可用于非淬火钢，但不宜加工非铁金属14粗镗（粗扩）—半精镗—粗磨—精磨IT6～70.1～0.215粗镗—半精镗—精镗—精细镗（金刚镗）IT6～70.05～0.4主要用于要求的非铁金属16钻—扩—粗铰—精铰—珩磨；钻—扩—拉—珩磨；粗镗—半精镗—精镗—珩磨IT6～70.025～0.2适用于很高精度的孔加工17以研磨代替上述方法中的珩磨IT5～60.006～0.1表面加工方案的选择，应同时满足加工质量、生产率和经济性等方面的要求，具体选择时应考虑以下几方面的因素：1)选择能获得相应经济精度的加工方法

例如，加工精度为IT7。表面粗糙度Ra值为0.4µm的外圆柱面，通过精细车削可以达到要求，但不如磨削经济。2)零件材料的加工性能

例如，淬火钢的精加工要用磨削，而有色金属圆柱面精加工时，为避免磨削时磨屑堵塞砂轮，则应采用高速精车或精镗（金刚镗）。3)工件的结构形状和尺寸大小

例如，对于加工精度要求为IT7的孔，采用镗削、铰削、拉削和磨削均可达到要求。但箱体上的孔，一般不宜选用拉孔或磨孔，而宜选择镗孔（大孔）或铰孔（小孔）。4)生产类型

大批量生产时，应采用高效率的先进工艺。5)生产条件

充分利用现有的生产条件。如内孔与平面的拉削、同时加工几个表面的组合铣削或磨削等。这些方法都能大幅度提高生产率，取得很好的经济效果。但是在产量不大的生产条件下，如盲目采用高效率的加工方法及专用设备，则会因设备利用率低造成经济上的较大损失。2.4.2加工阶段的划分1.加工阶段的划分和主要任务主要任务是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品。。粗加工阶段主要任务是达到一定的精度要求，并保证留有一定的加工余量，为主要表面的精加工作准备，同时也要完成一些次要表面的加工。半精加工阶段主要任务是保证零件各主要表面达到规定的技术要求。若零件技术要求特别高，表面粗糙度要求很高时，应当增加光整加工和超精密加工阶段。精加工阶段当零件的加工质量要求较高时，往往不可能在一个工序内集中完成全部加工工工作，而是要把整个加工过程划分为几个阶段，即粗加工、半精加工和精加工阶段等。各加工阶段的划分和主要任务如下：2.划分加工阶段的作用（1）有利于消除或减少内应力、夹紧力、切削力等变形对加工精度的影响只有划分加工阶段后，粗加工时的各类加工误差就能通过半精加工和精加工得到修正，逐步提高工件的加工精度和表面质量，这样安排容易保证工件的加工质量要求。（2）有利于尽早发现毛坯的缺陷，避免工时浪费毛坯上的各种缺陷在粗加工时就能被及时发现，便于及时修补或报废，避免因盲目加工而造成更大的损失。（3）有利于合理选择和使用设备只有划分加工阶段后，才能充分发挥粗、精加工不同机床设备各自的性能优势，做到合理使用设备，有利于提高粗加工时的生产效率，保证精加工时的精度要求。（4）有利于合理组织生产和安排工艺对于毛坯质量好、加工余量小、刚性好并预先进行消除内应力热处理的工件，加工精度要求不很高时，不一定要划分加工阶段，可将粗加工、半精加工，甚至包括精加工，合并在一道工序中完成，而且各加工阶段也没有严格的区分界限，一些表面可能在粗加工阶段或半精加工阶段完成。2.4.3工序的集中与分散1.工序集中的特点①减少了工序数目，简化了工艺路线，缩短了生产周期。②减少了机床设备、操作工人和生产面积。③一次装夹后可加工许多表面，因此，容易保证零件有关表面之间的相互位置精度。④有利于采用高生产率的专用设备、组合机床、自动机床和工艺装备，从而大大提高了劳动生产率。在通用机床上采用工序集中方式加工，由于换刀及试切时间较多，会降低生产率。⑤采用专用机床设备和工艺装备较多，设备费用大，机床和工艺装备调整费时，生产准备工作量大，对调试、维修人员的技术水平要求高。2.工序分散的特点①工序内容单一，可采用比较简单的机床设备和工艺装备，调整容易。②对操作人员的技术水平要求低。③生产准备工作量小，变换产品容易。④机床设备数量多，工作人员数量多，生产面积大。⑤由于工序数目增多，工件在工艺过程中装卸次数多，对保证零件表面之间较高的相互位置精度不利。3.工序集中与分散的选择①在一般情况下，单件、小批量生产都采用工序集中原则，而大批量生产则应根据现场的设备、人员等各方面条件决定，既可采用工序集中原则，也可采用工序分散原则。②

注意单件、小批量生产与大批量生产采用工序集中的本质区别，前者是在通用设备上主要使用通用工具进行加工；后者必须采用高效专用设备，自动、半自动机床，组合机床等进行加工。若使用通用设备、通用工具进行大批生产，则采用工序分散原则。③根据目前工艺条件和今后工艺发展趋势，随着自动、半自动机床，数控机床，加工中心等的使用日益广泛，应更多采用工序集中的原则制定工艺过程和组织生产，以适应科技发展和高精产品的加工需要。2.4.4加工顺序的确定1.机械加工顺序的安排①基准先行零件加工一般多从精基准的加工开始，再以精基准定位加工其他表面。因此，选作精基准的表面应安排在工艺过程的起始工序先进行加工，以便为后继工序提供精基准。②先粗后精精基准加工好后，整个零件的加工工序是粗加工工序在前，相继进行半精加工、精加工及光整加工，即按先粗后精的原则进行加工。在对重要表面加工之前，有时需要对精基准进行修正，以利于保证重要表面的加工精度。③先主后次在安排加工工序时，首先安排主要表面的加工，再把次要表面的加工工序插入其中。次要表面的加工一般放在主要表面的半精加工之后、精加工之前一次加工完成。④先面后孔对于箱体、底座、支架等零件，平面的轮廓尺寸较大，用它作为精基准加工孔，比较稳定可靠，也容易加工，有利于保证孔的精度。如果先加工孔，再以孔为基准加工平面，则比较困难，加工质量也受到影响。2.热处理工序的安排常用钢质、铸铁工件的热处理工序在工艺过程中的安排如下：①安排在机械加工前的热处理工序有：退火、正火、人工时效等。②安排在粗加工后，半精加工前的热处理工序有：调质、时效、退火等。③安排在半精加工后，精加工前的热处理工序有：渗碳、淬火、高频淬火、去应力退火等。④安排在精加工后的热处理工序有：氮化、接触电加热淬火（如铸铁机床导轨）等。3.表面处理工序的安排

表面处理在工艺过程中的主要目的和作用是：提高工件的抗蚀能力，提高工件的耐磨性，增加工件的导电率和作为一些工序的准备工序，比如发蓝、电镀等。

除工艺需要的表面处理（如工件非渗碳表面的保护性镀铜、非氮化表面的保护性镀锡和镀镍等）视工艺要求而定以外，一般表面处理工序都安排在工艺过程的最后。4.其他工序的安排1）检验工序的安排

检验工序一般安排在粗加工之后，精加工之前；送往外车间之前；重要工序和工时长的工序之前；零件加工结束之后，入库之前。2）表面强化工序

表面强化工序如滚压、喷丸处理等，一般安排工艺过程的最后。3）探伤工序

探伤工序如x射线检查、超声波探伤等多用于零件内部质量的检查，一般安排在工艺过程的开始。4)平衡工序

平衡工序包括动平衡、静平衡，一般安排在精加工之后。5)去毛刺工序

去毛刺工序通常安排在切削加工之后。6)清洗工序

清洗工序一般安排在零件加工结束之后、装配之前。5.数控工序与非数控工序间的衔接有些工件的加工是由普通机床和数控机床共同完成的，数控机床加工工序一般穿插在整个工艺过程之间，应注意解决好数控工序与非数控工序间的衔接。如作为定位基准的孔和面的精度是否满足要求，后道工序的加工余量是否足够等。2.4.5确定零件的工艺路线零件的工艺路线通常为：制造毛坯（锻造、铸造）一热处理（退火、正火）一粗加工一热处理（调质）一半精加工—热处理（淬火，表面淬火、渗碳、渗氮等）—精加工一表面处理（发蓝、电镀、滚压、喷丸处理等）—去毛刺一检验—清洗。零件精度要求越高，工艺路线就越长，制造成本增加。课后练习9.选择加工方法时应综合考虑哪些因素？10.何谓工序集中和工序分散？各自的特点是什么？11.加工顺序的安排一般考虑哪几个方面？12.简述退火、正火、时效、调质、淬火、渗碳等热处理工序在工艺过程中的位置和各自的作用。谢谢聆听!2.5确定加工余量及工序尺寸01加工余量的确定03工序尺寸计算实例分析02工序尺寸及公差的确定

2.5.1加工余量的确定

加工余量的确定是机械加工中很重要的内容，正确地确定加工余量具有重要的经济意义。

加工余量过大，不但浪费材料，而且增大了机械加工的工作量，会降低劳动生产率，增加产品的成本。在某些情况下，还会影响产品质量的提高。

加工余量太小，会提高毛坯的制造精度要求，使毛坯制造困难，另一方面还会造成表面加工困难，甚至会因毛坯表面缺陷未能完全切除即达到规定的尺寸要求而致使工件报废。1.加工余量的基本概念工件从毛坯成为成品的整个切削过程中，某表面所切除的材料层总厚度称为该表面的总余量。总余量加工过程包括若干个工序，工件某一表面在一道工序中被切除的金属层厚度，即相邻工序的工序尺寸之差，称为该表面的工序余量。工序余量加工余量分工序余量和总余量。机械加工时，应保证在切除上道工序留下的缺陷的前提下，尽量减小加工余量。总余量等于该加工表面各工序余量之总和。

加工余量等于各工序余量总和计算工序余量，有外表面和内表面之分。外表面是指确定该表面位置的工序尺寸在加工后减小的表面（相当于外圆表面）；内表面是指确定该表面位置的工序尺寸在加工后增大的表面（相当于内圆表面）。图2-8工序的基本余量a)外表面加工b）内表面加工对于外表面：z=a-b对于内表面：z=b-a式中a——前工序的基本尺寸，mm

b——本工序的基本尺寸，mm

计算工序余量，有外表面和内表面之分。外表面是指确定该表面位置的工序尺寸在加工后减小的表面（相当于外圆表面）；内表面是指确定该表面位置的工序尺寸在加工后增大的表面（相当于内圆表面）。图2—10回转表面的工序基本余量a）轴加工b）孔加工对于轴：2z=da-db,对于孔：2z=Db-Da式中da，Da——前工序轴、孔的基本尺寸，mmdb，Db——本工序轴、孔的基本尺寸，mm

由于毛坯制造和切削加工都存在加工误差，对于一批工件来说，每个工件在加工时实际切除的工序余量是变化的，与基本余量并不一定吻合，因此加工余量除基本余量外，还有最大余量与最小余量之分。对于外表面：工序最大余量为前工序最大极限尺寸与本工序最小极限尺寸之差，即

Zmax=amax-bmin工序最小余量为前工序最小极限尺寸与本工序最大极限尺寸之差，即Zmin=amin-bmax对于内表面：工序最大余量为本工序最大极限尺寸与前工序最小极限尺寸之差，即Zmax=bmax-amin工序最小余量为本工序最小极限尺寸与前工序最大极限尺寸之差，即zmin=bmin-amax2.影响加工余量的因素(1)前工序（或毛坯）表面的加工痕迹和缺陷层

对于毛坯表面，有铸铁的冷硬层、气孔、夹渣，锻件和热处理的氧化皮、脱碳层、表面裂纹等。对于切削后的表面，有表面粗糙和因切削而产生的塑性变形层（残余应力和冷作硬化层）等。(2)前工序的尺寸公差

前工序加工后，表面存在尺寸误差和形状误差，这些误差的总和一般不超过前工序的尺寸公差。在成批加工工件时，为了纠正这些误差，确定本工序余量对应计入前工序的尺寸公差。(3)前工序的相互位置公差

前工序加工后的某些相互位置误差，并不包括在尺寸公差范围内，因此在确定余量时应计入这部分误差。(4)本工序加工时的安装误差

包括工件的定位误差、夹紧误差和夹具的制造与调整误差或工件的较正误差等。这些误差直接影响工件被加工表面与切削刀具之间的相对位置，使加工余量不均匀，基至造成余量不够，因此，在确定工序余量时应考虑安装误差的影响。3.工序余量所包含的内容1）上道工序的尺寸公差工序余量必须大于上道工序的尺寸公差，才能保证消除上道工序的形状误差。2）上道工序加工后各表面相互位置偏差和工件热处理所产生的变形及尺寸变化当加加工表面本身为定位基准时，由于不能校正位置误差，故其余量中不应考虑位置误差。3）上道工序的表面变质层厚度和表面粗糙度这一项是光整加工时确定加工余量的主要因素。4）本道工序的安装误差以加工表面为定位基准时不考虑这项误差。4.确定加工余量的方法

1)分析计算法

分析计算法是根据计算公式和一定的试验资料，对影响加工余量的因素逐项分析计算。此方法确定的加工余量比较科学和精确，但计算时需要很多原始资料，且计算过程复杂，所以，目前仅在大批量生产中应用。2)经验估计法

经验估计法是由生产经验丰富的工人和技术人员根据工厂生产的实际情况，依靠实际经验估计工件各表面的毛坯余量和各工序的工序余量。这种方法容易操作，但有时也会受经验的限制，使确定的余量不够精确。为了防止余量不够而产生废品，估计余量一般偏大。此方法适用于单件和小批量生产。3)查表修正法

查表修正法是以机械加工工艺手册中推荐的加工余量数据为基础，结合本厂长期生产实践与试验研究积累的有关加工余量数据进行修正，然后确定加工余量数值。这种方法确定的加工余量比较可靠，所以，目前在工厂中应用较广泛。

常用的各种加工方法的加工余量参考附录中附表1—附表9。2.5.2工序尺寸及其公差的确定

工序尺寸是指在加工过程中各工序所要达到的尺寸，也就是在工序图上所标注尺寸。

在编制机械加工工序卡时，需要画出工序简图，并在工序简图中标注本道工序的尺寸，因此，需要先进行工序基本尺寸计算。2.工序尺寸及其公差的确定

工序余量确定之后，就可以计算工序基本尺寸。工序尺寸及其公差的确定与工序余量的大小和工序基准的选择有关。（1）基准重合时工序基本尺寸的计算

当工序基准或定位基准与设计基准重合时，被加工表面的最终工序的基本尺寸一般可直接按零件图样规定的尺寸确定，

中间各工序的基本尺寸则根据零件图样规定的尺寸依次加上（对于外表面）或减去（对于内表面）各工序的加工余量求得，计算的顺序是由后向前推算（逆推法），直至毛坯尺寸。（2）基准不重合时工序基本尺寸的计算

当工序基准或定位基准与设计基准不重合时，工序基本尺寸的计算比较复杂，需用工艺尺寸链来分析计算。2.5.3确定工序尺寸的公差及工序尺寸计算实例分析1.确定工序尺寸的公差当工序基本尺寸确定之后，需要确定工序尺寸的公差。工序尺寸的公差等级可按各种加工方法的经济精度和各工序对加工过程的质量控制要求选定，然后查阅有关标准公差数值表，确定工序尺寸的公差。毛坯尺寸公差按照毛坯制造方法或根据所选型材的品种、规格确定。

在确定各工序尺寸的公差时，既要参考各工序采用的加工方法获得的经济精度，又要保证下一道工序有足够的余量。经过长期的生产实践，总结出工序尺寸公差的标注规则：工序尺寸公差规定按“入体原则”标注，即对于外尺寸（轴），其尺寸偏差按h配置，如图2-11所示；对于内尺寸（孔），其尺寸偏差按H配置，如图2-12所示。毛坯尺寸的公差一般为双向对称标注。图2—11轴的公差带位置图2—12孔的公差带位置2.工序尺寸计算实例分析

如下图所示，零件的毛坯为一般精度的热轧圆钢，其Ø42g6外圆的加工工艺路线为粗车一半精车一粗磨一精磨，试确定各工序余量及加工余量。分析：基本尺寸为Ø42mm，长度为160mm的轴的粗车余量Z4=2.Omm，半精车余量Z3=1.3mm，粗磨余量z2=0.3mm，精磨余量Z1=0.1mm，则加工余量z为：z=z1+z2+z3+z4=0.1mm+0.3mm+1.3mm+2.0mm=3.7mm2.工序尺寸计算实例分析

确定如下图所示的轴各工序尺寸及其公差(1)按逆推法计算各工序基本尺寸精磨后（最终工序尺寸）：d1=42mm粗磨后：d2=d1+z1=42mm+0.1mm=42.1mm半精车后：d3=d2+z2=d1+z1+z2=42mm+0.1mm+0.3mm=42.4粗车后：d4=d3+z3=d1+z1+z2+z3=42mm+0.1mm+0.3mm+1.3mm=43.7mm毛坯：d5二d4+z4=d1十zl+z2+z3+z4=42mm+O．1mm+O．3mm+1.3mm+2.Omm=45.mm2.工序尺寸计算实例分析

(2)根据各加工工序所能达到的经济精度，查阅标准公差数值表，按“入体原则”确定公差。1)各加工工序所能达到的经济精度精磨后（由图2-13知）：IT6粗磨后：IT9半精车后：IT11粗车后：IT132）查阅标准公差数值表IT6=0.016mm,IT9=0.062mm,IT11=0.160mm,IT13=0.39mm。由各工序所采用的加工方法的经济精度，按“入体原则”确定其基本偏差及表面粗糙度值。精磨：

mm，表面粗糙度Ra值为0.4µm。粗磨：

mm，表面粗糙度Ra值为1.25µm。半精车：

mm，表面粗糙度Ra值为3.2µm。粗车：

mm，表面粗糙度Ra值为12.5µm。谢谢聆听!2.6工艺尺寸链的计算01尺寸链的基本概念03工艺尺寸链的分析与计算02工艺尺寸链的计算

2.6.1尺寸链的基本概念

零件图上所标注的尺寸公差是零件加工最终所要求达到的尺寸要求，工艺过程中许多中间工序的尺寸公差，必须在设计工艺过程中予以确定。工序尺寸及其公差一般都是通过计算工艺尺寸链确定的。1.尺寸链的定义

由相互联系的尺寸、按一定顺序排列成的封闭尺寸组，称为尺寸链。尺寸链按应用范围可分为工艺尺寸链和装配尺寸链。本章主要介绍工艺尺寸链。

如右图2所示工件，如先以A面定位加工C面，得尺寸A1然后再以A面定位用调整法加工台阶面B，得尺寸A2，要求保证B面与C面间尺寸Ao。A1、A2和Ao这三个尺寸构成了一个封闭尺寸组，就成了一个尺寸链。2.工艺尺寸链的组成

（1）环

工艺尺寸链中的每个尺寸称为尺寸链的一个环。工艺尺寸链由一系列的环组成。根据加工时各环的形成过程，可将其分为封闭环和组成环。（2）封闭环

零件加工过程中间接得到的尺寸称为封闭环，如图中的尺寸Ao。封闭环常以符号Ao表示。（3）组成环

加工过程由中，直接得到的尺寸称为组成环，如图中的尺寸A1和尺寸A2。组成环常以符号Ai表示。根据对封闭环的影响，组成环又分为增环和减环。（4）增环

在尺寸链中，自身增大或减小，会使封闭环随之增大或减小的组成环，称为增环，表示增环时，字母上面用→表示，如：（5）减环

在尺寸链中，自身增大或减小，会使封闭环反而随之减小或增大的组成环，称为减环，表示增环时，字母上面用←表示,如:2.工艺尺寸链的组成

增环和减环判别方法：

在尺寸链图(见右图)中，先任意给封闭环画一个箭头（向左或向右），然后沿此箭头方向环绕尺寸链顺次给每一个组成环画出箭头，箭头的首尾相连形成回路。此时，凡箭头方向与封闭环相反的组成环为增环

，相同的则为减环

。2.6.2工艺尺寸链的计算1.极值法计算公式（1）封闭环基本尺寸A0

(2)封闭环的极限尺寸

（3）封闭环的上、下极限偏差（4）封闭环公差T0

2.概率法计算公式（1）将极限尺寸换算成平均尺寸LΔ

（2）将极限偏差换算成中间偏差Δ

(3)封闭环中间偏差的平方等于各组成环中间偏差平方之和2.6.3工艺尺寸链的分析与计算1．测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算

如下图所示套筒零件，两端面已加工完毕，加工孔底面时，要保证尺寸mm,因该尺寸不便测量，试标出测量尺寸。解：由于孔的深度A2可以直接测量，而尺寸

mm在前工序加工过程中获得，该道工序通过直接尺寸A1和A2间接保证尺寸A0。则A0就是封闭环，列出尺寸链如图b-孔深尺寸A2可以计算出来：由式（2-1）得16二60-A2，则A2=44mm由式（2-4）得0=0-EI(A2)，则EI(A2)=0mm由式（2-5）得-0.35=-0.17-ES(A2)则ES(A2)=+0.18mm所以测量尺寸

mm.2．定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算

零件调整法加工时，如果加工表面的定位基准和设计基准不重合，就要进行尺寸换算，并重新标注工序尺寸。如上图所示零件．尺寸

mm已加工完成，现以B面定位精铣D面，试标出工序尺寸A2。解：当以B面定位加工D面时，将按工序尺寸A2进行加工，设计尺寸

mm是本工序间接保证的尺寸，为封闭环。其尺寸链如图b所示，尺寸A2的计算如下：求基本尺寸：由式(2-1)得25=60-A2，则A2=35mm求下偏差：由式(2-4)得+0.22=0-EI(A2)，则EI(A2)=-0.22mm求上偏差：由式(2-5)得O=-0.12-ES(A2)，则ES(A2)=-0.12mm所以工序尺寸

mm．3．中间工序尺寸的计算

当主设计基准最后加工时，会出现“多尺寸保证”问题，一般情况，直接保证公差小的尺寸（组成环），而间接保证公差大的尺寸（封闭环）。解：先列出尺寸链如图2-17b所示。注意当有直径尺寸时，一般应考虑用半径尺寸来列尺寸链。最后工序是直接保证

mm，间接保证

mm，故

mm为封闭环,尺寸A和