機(jī)械加工工藝第4章機(jī)械加工工藝規(guī)程

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1、第4章 機(jī)械加工工藝規(guī)程機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念4.1零件結(jié)構(gòu)工藝性分析及審查4.2毛坯的選擇4.3定位基準(zhǔn)的選擇4.4機(jī)械加工工藝路線的擬定4.5機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)與實(shí)施 4.6 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1了解生產(chǎn)過程與機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念2掌握機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟、方法，能擬定機(jī)械加工工藝過程卡和工序卡3掌握工藝尺寸鏈的計(jì)算和應(yīng)用4了解典型零件機(jī)械加工工序的設(shè)計(jì)第4章 機(jī)械加工工藝規(guī)程工藝尺寸鏈4.7數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)4.8加工工藝過程技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析4.9典型零件加工工序?qū)嵗?.10 機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。這里的成品可以指一臺(tái)機(jī)器、一個(gè)部件或某個(gè)零件。對于機(jī)械制造而言，生產(chǎn)過

2、程包括原材料的運(yùn)輸和保存，產(chǎn)品的技術(shù)準(zhǔn)備和生產(chǎn)準(zhǔn)備，毛坯的制造，零件的機(jī)械加工及熱處理，產(chǎn)品的裝配、調(diào)試、檢驗(yàn)，以及油漆、包裝等。工藝過程是指在生產(chǎn)過程中直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)，使其成為成品或半成品的過程，如鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機(jī)械加工、熱處理、裝配等工藝過程。而機(jī)械加工工藝過程是指利用機(jī)械加工方法直接改變毛坯形狀、尺寸、相對位置和表面質(zhì)量，使其成為零件的過程。4.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念4.1.1 生產(chǎn)過程與機(jī)械加工工藝過程 一個(gè)零件的工藝過程可以有多種不同的加工方法和設(shè)備。為保證被加工零件的精度和生產(chǎn)效率，便于工藝過程的執(zhí)行和生產(chǎn)組織管理，通常把機(jī)械加工工藝過

3、程劃分為不同層次的單元；其中組成工藝過程的基本單元是工序，零件的機(jī)械加工工藝過程由若干工序組成；而每個(gè)工序又是由安裝、工位、工步和走刀組成。4.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念4.1.2 機(jī)械加工工藝過程的組成1工序工序是指一個(gè)（或一組）工人在一個(gè)工作地（或一臺(tái)機(jī)床上）對同一個(gè)（或同時(shí)對幾個(gè)）工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。工序的4要素是工作地、人、工件和連續(xù)作業(yè)，其中只要有一個(gè)要素發(fā)生變化即構(gòu)成了一個(gè)新的工序。例如，從連續(xù)作業(yè)這個(gè)要素上考慮，在車床上加工一批階梯軸，可以對每一根軸連續(xù)進(jìn)行粗車和精車外圓，也可以采用先對整批軸進(jìn)行粗車外圓，然后再依次對它們進(jìn)行精車外圓。在第1種情形下，加工是在連續(xù)

4、作業(yè)中完成的，所以是在一個(gè)工序中完成的；而在第2種情形下，由于加工連續(xù)性中斷，即使對工件的加工是在同一工作地完成的，也分為兩道工序。制訂機(jī)械加工工藝過程，必須確定該工件要經(jīng)過幾道工序以及工序進(jìn)行的先后順序。 列出主要工序名稱和加工順序的簡略工藝過程，稱為工藝路線。 2工步在一個(gè)工序中，工步是指在加工表面（或裝配時(shí)的連接表面）和加工（或裝配）工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序。工步是劃分工序的單元，加工表面、加工工具和連續(xù)加工3個(gè)要素中有一個(gè)發(fā)生變化就是另一個(gè)工步。對于在一次安裝中連續(xù)加工的若干相同工步，可寫成一個(gè)工步。例如，在工件上鉆削6個(gè)10 mm孔，可寫成：鉆6 10 mm。用幾把

5、刀具同時(shí)切削工件的幾個(gè)表面時(shí)，也把它作為一個(gè)工步，稱為復(fù)合工步。圖4-1所示為應(yīng)用復(fù)合工步的例子。4.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念4.1.2 機(jī)械加工工藝過程的組成 3走刀在一個(gè)工步內(nèi)，如果要切除的金屬層很厚，需要對同一表面進(jìn)行幾次切削，這時(shí)刀具每切削一次稱作一次走刀。4.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念4.1.2 機(jī)械加工工藝過程的組成4安裝工件（或裝配單元）經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序內(nèi)容稱為安裝。完成一個(gè)工序內(nèi)容有時(shí)需要多次裝夾工件。圖4-2所示為聯(lián)軸器，其工藝過程如表4-1所示，其中工序30的工序內(nèi)容是：在車床上加工出外圓、30孔和兩個(gè)端面。車端面、車外圓、車30孔、倒角2 45；安裝

6、二：車端面、車面、倒角2 45。 表4-1聯(lián)軸器加工工藝過程（中批生產(chǎn)） 單位：mm）4.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念4.1.2 機(jī)械加工工藝過程的組成 5工位采用轉(zhuǎn)位或移位夾具、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí)，在一次裝夾工件后，要經(jīng)過若干個(gè)位置依次進(jìn)行加工。工件在所占據(jù)的每一個(gè)位置上所完成的那一部分工序，稱為工位。如圖4-3所示，為完成一個(gè)工序中的裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔4部分工作內(nèi)容，利用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在一次裝 夾中占據(jù)4個(gè)工位。顯然，在一個(gè)工序中采用多工位加工可以減少裝夾次數(shù)，提高生產(chǎn)率。 4.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念4.1.2 機(jī)械加工工藝過程的組成 圖4-3 多工位加工工位裝卸工件

7、工位鉆孔 工位擴(kuò)孔 工位鉸孔 1生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)是指在計(jì)劃期內(nèi)企業(yè)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。計(jì)劃期為一年，所以生產(chǎn)綱領(lǐng)也稱年的總生產(chǎn)量。對于零件而言，產(chǎn)品的產(chǎn)量除了制造機(jī)器所需的數(shù)量外，還要包括一定的備品和廢品，通常為5%的備品率和2%廢品率。生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計(jì)算： N = Qn(1 + a%)(1 + b%)(件/年)（4-1）式中：Q產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺(tái)/年）； n每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量； a%備品的百分率； b%廢品的百分率。4.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念4.1.3 生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型 2生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型是企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。一般分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)。表4-2所示為機(jī)

8、床制造業(yè)劃分生產(chǎn)類型的參考數(shù)據(jù)。4.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念4.1.3 生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型表4-2劃分生產(chǎn)類型的參考數(shù)據(jù) 成批生產(chǎn)中，按照批量不同，分為小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)3種。4.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念4.1.3 生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型表4-3各種生產(chǎn)類型的工藝特點(diǎn) 1機(jī)械加工工藝規(guī)程規(guī)定產(chǎn)品或零件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件，稱為機(jī)械加工工藝規(guī)程，是企業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)性技術(shù)文件。常用的兩種工藝規(guī)程文件是機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片。數(shù)控加工中常用的工藝文件規(guī)程有：數(shù)控加工工序、有數(shù)控刀具卡片、數(shù)控加工程序單、走刀路線卡等。（1）機(jī)械加工工藝過程卡片。以工序?yàn)閱挝徽f

9、明零件機(jī)械加工過程的一種工藝文件，機(jī)械加工工藝過程卡制訂了零件所有的機(jī)械加工過程。工藝過程卡片中各工序的內(nèi)容規(guī)定得很具體，所以在成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)中不能直接指導(dǎo)工人操作，多作為生產(chǎn)管理使用。但是在單件小批生產(chǎn)中，通常不再編制 更詳細(xì)的工藝文件，以這種卡片直接指導(dǎo)生產(chǎn)。（2）機(jī)械加工工序卡片。是在機(jī)械加工工藝過程卡的基礎(chǔ)上，按每道工序的工序內(nèi)容所編制的一種工藝文件。該卡片中一般附有工序簡圖，并詳細(xì)說明該工序中每個(gè)工步的加工內(nèi)容、工藝參數(shù)、操作要求以及所用的設(shè)備和工藝裝備等。它是用于具體指導(dǎo)工人操作的技術(shù)文件。多用作大批量生產(chǎn)零件和成批生產(chǎn)中重要零件的工藝文件。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械加工工序卡片的格式如表4-5

10、所示。 4.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念4.1.4 機(jī)械加工工藝規(guī)程 2工序簡圖在機(jī)械加工工序卡片中附有工序簡圖，可以清楚直觀地表達(dá)一道工序的工序內(nèi)容，其繪制要點(diǎn)如下。 工序簡圖可按比例縮小，盡量用較少的投影繪出，可以略去視圖中的次要結(jié)構(gòu)和線條。 工序簡圖主視圖應(yīng)是本工序工件在機(jī)床上裝夾的位置。例如，在臥式車床上加工的軸類零件的工序簡圖，中心線要水平，加工端在右，卡盤夾緊端在左。 工序簡圖中工件上本工序加工表面用粗實(shí)線表示，本工序不加工表面用細(xì)實(shí)線表示。 工序簡圖中用規(guī)定的符號表示出工件的定位、夾緊情況。 工序簡圖中標(biāo)注本工序的工序尺寸及其公差，加工表面的表面粗糙度，以及其他本工序加工中應(yīng)該達(dá)

11、到的技術(shù)要求。 4.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念4.1.4 機(jī)械加工工藝規(guī)程 4.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念4.1.4 機(jī)械加工工藝規(guī)程 4.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念4.1.4 機(jī)械加工工藝規(guī)程 1工藝規(guī)程設(shè)計(jì)須遵循的原則 應(yīng)能夠保證加工后零件質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣上規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)要求。 設(shè)法降低生產(chǎn)制造成本，這也是制訂工藝規(guī)程的基本原則。 應(yīng)使工藝過程具有較高的生產(chǎn)效率，使產(chǎn)品盡快投入市場。 減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提供安全的勞動(dòng)條件。2制訂零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟 熟知和分析制訂工藝規(guī)程的技術(shù)要求，確定生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。 審查零件圖和裝配圖，分析零件結(jié)構(gòu)的工藝性。 確定毛坯種類、形狀、

12、尺寸及其制造方法。 擬定工藝過程，選擇定位基準(zhǔn)，確定加工表面的加工方法。 選擇機(jī)床和工藝裝備。 確定工藝路線中每一道工序的工序內(nèi)容，并提供主要工序的檢驗(yàn)方法。 確定加工余量、工序尺寸及其公差。 確定切削用量、計(jì)算工時(shí)定額。 進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選擇最優(yōu)工藝方案。 填寫工藝文件。 4.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程基本概念4.1.5 制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原則和步驟 制訂工藝規(guī)程時(shí)，首先應(yīng)分析零件圖及該零件所在部件的裝配圖。通過分析零件圖樣和部件的裝配圖，明確被加工零件在產(chǎn)品中的位置與作用；找出該零件上有多少主要加工表面；找出該零件主要的技術(shù)要求和加工中的關(guān)鍵的技術(shù)問題；了解各項(xiàng)公差與技術(shù)要求制訂的依據(jù)，在

13、編制工藝過程中，有針對性地解決這些問題。具體內(nèi)容包括如下。（1）檢查零件圖、裝配圖的完整性和正確性。審查零件圖、裝配圖的視圖、尺寸、公差和技術(shù)條件等是否完整、正確。（2）審查零件材料及熱處理選用是否合適。零件的熱處理要求與所選的零件材料有直接的關(guān)系，應(yīng)按所選材料審查其熱處理要求是否合理。 （3）審查各項(xiàng)技術(shù)要求是否合理。過高的精度要求、過小的表面粗糙度要求會(huì)使工藝過程復(fù)雜、加工困難、成本提高。 4.2 零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析及審查4.2.1 分析、審查零件圖、裝配圖 零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下制造的方便性、可行性和經(jīng)濟(jì)性，即零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)方便于加工時(shí)工件的裝夾、對刀、測

14、量，可以提高切削效率等。結(jié)構(gòu)工藝性不好會(huì)使加工困難，浪費(fèi)材料和工時(shí)，有時(shí)甚至無法加工，所以應(yīng)該對零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝性審查，如發(fā)現(xiàn)零件結(jié)構(gòu)不合理之處，應(yīng)與有關(guān)設(shè)計(jì)人員一起分析，按規(guī)定手續(xù)對圖樣進(jìn)行必要的修改及補(bǔ)充。4.2 零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析及審查4.2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析1從零件方便裝夾方面進(jìn)行分析零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮加工時(shí)的裝夾，裝夾次數(shù)盡量少而且方便。圖4-4（a）所示的零件只能用雙頂尖加撥盤裝夾，撥盤夾緊不方便，若改成圖4-4（b）所示的結(jié)構(gòu)，則可以方便地選擇夾盤和頂尖。 2從零件加工方面進(jìn)行分析零件設(shè)計(jì)時(shí)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，方便選擇刀具和量具。同時(shí)還應(yīng)考慮加工時(shí)的進(jìn)退刀、加工難易

15、程度等方面，盡量考慮一次裝夾就能加工大部分工作表面。另外在加工方面要分析加工的時(shí)間和效率，盡量減少不必要的加工，既節(jié)約了材料，又減輕重量。表4-6列出了分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性圖例。4.2 零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析及審查4.2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析表4-6零件的結(jié)構(gòu)工藝性圖例 3要考慮生產(chǎn)類型與加工方法圖4-5所示為車床進(jìn)給箱箱體零件，在單件小批生產(chǎn)時(shí)，其同軸孔的直徑應(yīng)設(shè)計(jì)成單向遞減的，如圖4-5（a）所示，以便在鏜床上通過一次安裝就能逐步加工出分布在同一軸線上的所有孔。但在大批生產(chǎn)中，為提高生產(chǎn)率，一般用雙面聯(lián)動(dòng)組合機(jī)床加工，這時(shí)應(yīng)采用雙向遞減的孔徑設(shè)計(jì)，用左、右兩鏜桿各鏜兩端孔，如圖4-5（b

16、）所示，以縮短加工工時(shí)，平衡節(jié)拍，提高效率。4.2 零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析及審查4.2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 圖4-5 生產(chǎn)類型對零件結(jié)構(gòu)工藝性的影響 4盡量統(tǒng)一零件輪廓內(nèi)圓弧的有關(guān)尺寸，使數(shù)控編程更方便零件的內(nèi)腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸，這樣可以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)，使編程方便，效益提高。輪廓內(nèi)圓弧半徑R決定著刀具直徑的大小，因而內(nèi)圓弧半徑不應(yīng)過小。如圖4-6所示，零件工藝性的好壞與被加工輪廓的高低、轉(zhuǎn)接圓弧半徑的大小等有關(guān)。圖4-6（b）與圖4-6（a）相比，轉(zhuǎn)接圓弧半徑大，可以采用較大直徑的銑刀來加工。加工平面時(shí)，進(jìn)給次數(shù)也相應(yīng)減少，表面加工質(zhì)量也會(huì)好一些，所以工藝性較好。

17、通常R0.2H（H為被加工零件輪廓面的最大高度）時(shí)，可以判定零件的該部位工藝性差。4.2 零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析及審查4.2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 5裝配和維修對零件結(jié)構(gòu)工藝性的要求零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮便于裝配和維修時(shí)的拆裝。圖4-8（a）左圖所示的結(jié)構(gòu)無透氣口，銷釘孔內(nèi)的空氣難于排出，故銷釘不易裝入，改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)如圖4-8（a）右圖所示。在圖4-8（b）中為保證軸肩與支承面緊貼，可在軸肩處切槽或孔口處倒角。圖4-8（c）所示為兩個(gè)零件配合，由于同一方向只能有一個(gè)定位基面，故圖4- 8（c）左圖不合理，而右圖所示為合理的結(jié)構(gòu)。在圖4-8（d）中，左圖所示螺釘裝配空間太小，螺釘裝不進(jìn)，改進(jìn)后的

18、結(jié)構(gòu)如圖4-8（d）右圖所示。 4.2 零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析及審查4.2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 毛坯的選擇主要是確定毛坯的種類、制造方法和制造精度等級。毛坯是根據(jù)零件所要求的形狀、工藝尺寸等而制成的供進(jìn)一步加工用的生產(chǎn)對象。毛坯的形狀、尺寸越接近成品，切削余量就越小，但從加工成本考慮，切削余量越小，制造毛坯和余量加工的成本相對而言就越高。所以選擇毛坯時(shí)應(yīng)從制造毛坯和余量機(jī)械加工兩方面來考慮。4.3 毛坯的選擇4.3.1 毛坯的種類1鑄件：是將熔融的金屬澆入鑄型，凝固后所得到的金屬毛坯。適用于形狀比較復(fù)雜的零件毛坯。鑄件的材料可以是鑄鐵、鑄鋼或有色金屬。2鍛件：是金屬材料經(jīng)過鍛造變形而得到的

19、毛坯。適用于力學(xué)性能高，材料又具有可鍛性，形狀比較簡單的零件。生產(chǎn)批量大時(shí)，可用模鍛代替自由鍛。3型材：主要通過熱軋或冷拉而成。如各種熱軋和冷拉的圓鋼、板材、異型材等，適用于形狀簡單的、尺寸較小的零件。4焊接件：是將各種金屬零件用焊接的方法得到的結(jié)合件。在單件小批生產(chǎn)中，用焊接件制作大件毛坯，可以縮短生產(chǎn)周期。5沖壓件：是通過沖壓機(jī)床對薄鋼板進(jìn)行冷沖壓加工而得到的零件。它非常接近成品要求，精度高，適用于批量較大而零件厚度較小的板材類零件。6粉末冶金件：是以金屬粉末為原料，在高溫下燒結(jié)而成。如激光熔覆技術(shù)等 。主要用于成品零件的表面補(bǔ)修和改性。 1生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小當(dāng)零件生產(chǎn)綱領(lǐng)較大時(shí)，應(yīng)采用精度與

20、生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法，以便減少材料消耗和機(jī)械加工費(fèi)用。相反應(yīng)選用精度和生產(chǎn)率較低的毛坯制造方法，如自由鍛造鍛件和手工造型鑄件等。 2零件材料和性能的要求材料為鑄鐵與青銅的零件，一般應(yīng)選擇鑄件毛坯。重要的鋼質(zhì)零件為保證良好的力學(xué)性能，不論結(jié)構(gòu)形狀簡單或復(fù)雜，均不宜直接選取軋制型材，而應(yīng)選用鍛件毛坯。 3零件的結(jié)構(gòu)形狀及外形尺寸 例如臺(tái)階直徑相差不大的階梯軸，可直接選取圓棒料；相反相成宜選擇鍛件毛坯。一些非旋轉(zhuǎn)體的板條形鋼質(zhì)零件，多為鍛件。尺寸大的零件，選取自由鍛造和砂型鑄造，而中小型零件則可選用模鍛、精鍛、熔模鑄造及壓力鑄造等先進(jìn)的毛坯制造方法。 4現(xiàn)有的生產(chǎn)條件選擇毛坯時(shí)，要考慮毛坯制

21、造的實(shí)際水平、生產(chǎn)能力、設(shè)備情況及外協(xié)的可能性和經(jīng)濟(jì)性。 4.3 毛坯的選擇4.3.2 毛坯的選擇原則 毛坯余量指某一表面毛坯尺寸與零件設(shè)計(jì)尺寸之差，亦稱毛坯總余量，包括毛坯的尺寸公差與機(jī)械加工余量。最常用的鑄件和鍛件毛坯的尺寸公差與機(jī)械加工余量已有國家標(biāo)準(zhǔn)，按照標(biāo)準(zhǔn)即可確定。4.3 毛坯的選擇4.3.3 毛坯的形狀與尺寸確定毛坯的形狀與尺寸的步驟：首先選取毛坯加工余量和毛坯公差。其次將毛坯加工余量疊加在零件的相應(yīng)加工表面上，從而計(jì)算出毛坯尺寸。最后標(biāo)注毛坯的尺寸與公差。在決定毛坯形狀時(shí)，還需要考慮加工工藝對毛坯形狀的影響。例如有時(shí)為使零件在加工中裝夾方便，在其毛坯上做出工藝凸臺(tái)。所謂工藝凸臺(tái)

22、是為了滿足工藝的需要而在工件上增設(shè)的凸臺(tái)，如圖4-9（a）所示，零件加工后一般應(yīng)將其切除。有 時(shí)將分離的零件做成一個(gè)毛坯，使其易于加工，并確保加工質(zhì)量，如圖4-9（b）所示，機(jī)床絲杠的開合螺母，將其毛坯做成整體，待加工到一定階段后才切割分離。 例4-1 鑄件毛坯的選擇方法。圖4-10所示的支座，材料為HT200，年產(chǎn)量3 000件。4.3 毛坯的選擇4.3.4 毛坯的選擇實(shí)例 機(jī)械加工中，工件在機(jī)床或夾具上定位時(shí)所依據(jù)的點(diǎn)、線、面統(tǒng)稱為定位基準(zhǔn)。按工件上定位表面的不同，定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)，以及輔助基準(zhǔn)。 1粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)，稱為粗基準(zhǔn)。而利用工件上已加工

23、過的表面作為定位基準(zhǔn)面，稱為精基準(zhǔn)。 2輔助基準(zhǔn)零件設(shè)計(jì)圖中不要求加工的表面，有時(shí)為了工件裝夾的需要而專門將其加工作為定位用；或者為了定位需要，加工時(shí)有意提高了零件設(shè)計(jì)精度的表面，這種表面不是零件上的工作表面，只是由于工藝需要而加工的基準(zhǔn)面，稱為輔助基準(zhǔn)。例如加工過程中使用 的中心孔定位、圖4-9（a）所示零件的工藝凸臺(tái)、活塞加工中使用的止口定位（見圖4-12）等均屬于輔助基準(zhǔn)。在制訂工藝規(guī)程時(shí)，首先選擇出精基準(zhǔn)面，采用粗基準(zhǔn)定位，加工出精基準(zhǔn)表面；然后采用精基準(zhǔn)定位，加工零件的其他表面。 4.4 定位基準(zhǔn)的選擇4.4.1 定位基準(zhǔn)分類 選擇精基準(zhǔn)主要應(yīng)從保證工件的位置精度和裝夾方便這兩方面來

24、考慮。精基準(zhǔn)的選擇原則如下。 1基準(zhǔn)重合原則應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，這一原則稱為基準(zhǔn)重合原則。用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)可以避免因基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的定位誤差。如圖4-13（a）、（b）、（c）所示，采用調(diào)整法銑削C面，則工序尺寸c的加工誤差TC不僅包含本工序的加工誤差j，而且還包含基準(zhǔn)不重合帶來的誤差Ta。如果采用圖4-13（d）所示的方式安裝，則可消除基準(zhǔn)不重合誤差。4.4 定位基準(zhǔn)的選擇4.4.2 精基準(zhǔn)的選擇 2基準(zhǔn)統(tǒng)一原則盡可能采用同一個(gè)定位基準(zhǔn)來加工工件上的各個(gè)加工表面，這稱為基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。例如，一般軸類零件加工的多數(shù)工序以中心孔定位；在圖4-12活塞加工的工藝過程中，

25、多數(shù)工序以活塞的止口和端面定位；箱體零件采用一面兩孔定位，齒輪的齒坯和齒形加工多采用齒輪的內(nèi)孔及一端面為定位基準(zhǔn)，均屬于基準(zhǔn)統(tǒng)一原則?；鶞?zhǔn)統(tǒng)一有利于保證工件各加工表面的位置精度，避免或減少因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換而帶來的加工誤差。同時(shí)可以簡化夾具的設(shè)計(jì)和制造。 3自為基準(zhǔn)原則某些加工表面余量較小而均勻的精加工工序選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，稱為自為基準(zhǔn)原則。如圖4-14所示，磨削車床導(dǎo)軌面用可調(diào)支承定位床身，在導(dǎo)軌磨床上用百分表找正導(dǎo)軌本身表面作為定位基準(zhǔn)，然后磨削導(dǎo)軌，可以滿足精磨導(dǎo)軌面的余量小且均勻。還有浮動(dòng)鏜刀鏜孔、珩磨孔、拉孔、無心磨外圓等，也都是自為基準(zhǔn)定位。4.4 定位基準(zhǔn)的選擇4.4.2 精

26、基準(zhǔn)的選擇 4互為基準(zhǔn)原則某個(gè)工件上有兩個(gè)相互位置精度要求很高的表面，采用工件上的這兩個(gè)表面互相作為定位基準(zhǔn)，反復(fù)進(jìn)行加工，稱為互為基準(zhǔn)?；榛鶞?zhǔn)可使兩個(gè)加工表面間獲得高的相互位置精度，且加工余量小而均勻。如加工精密齒輪中的磨齒工序，先以齒面為基準(zhǔn)定位磨孔，如圖4-15所示；然后以內(nèi)孔定位，磨齒面，使齒面加工余量均勻，能保證齒面與內(nèi)孔之間的較高的相互位置精度。 5準(zhǔn)確可靠，便于裝夾的原則所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件定位準(zhǔn)確，安裝可靠，裝夾方便，夾具簡單適用、操作方便。 4.4 定位基準(zhǔn)的選擇4.4.2 精基準(zhǔn)的選擇 圖4-15 互為基準(zhǔn)定位的磨齒輪孔 1推銷 2鋼球 3齒輪 粗基準(zhǔn)對加工工件的影響可以

27、用一實(shí)例說明。圖4-16中，鑄件毛坯的外圓與內(nèi)孔不同軸，其壁厚不均勻，比較兩個(gè)粗基準(zhǔn)定位的方案。方案一：以A面（不加工表面）為粗基準(zhǔn)定位（用三爪卡盤夾住外圓），車削內(nèi)孔。則加工出的孔與外圓A面同軸，保證了內(nèi)、外圓表面的同軸度的位置關(guān)系，經(jīng)加工后工件壁厚均勻。方案二：選內(nèi)孔為粗基準(zhǔn)（用四爪單動(dòng)卡盤夾持外圓，然后按內(nèi)孔找正，實(shí)現(xiàn)定位）定位，則車削的加工余量是均勻的，但是加工后的孔與外圓（不加工表面）不同軸，工件的壁厚不均勻。4.4 定位基準(zhǔn)的選擇4.4.3 粗基準(zhǔn)的選擇所以粗基準(zhǔn)的選擇對工件主要有兩個(gè)方面的影響，一是影響工件上加工表面與不加工表面的相互位置，二是影響加工余量的分配。如果零件要求壁厚

28、均勻，則加工中的粗基準(zhǔn)選擇方案一是正確的。 1保證工件加工表面與不加工表面的相互位置精度，選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)對于同時(shí)具有加工和不加工表面的零件，必須保證不加工表面與加工表面的相互位置時(shí)，選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)。如果零件有多個(gè)不加工表面，應(yīng)選擇其中與加工表面相互位置要求高的表面作為粗基準(zhǔn)。 圖4-17所示撥桿上有多個(gè)不加工表面，但保證加工20 mm孔與不加工表面40 mm外圓的同軸度（可以保證零件的壁厚均勻）是主要的，因此加工20 mm孔時(shí)應(yīng)選40 mm外圓為粗基準(zhǔn)。 4.4 定位基準(zhǔn)的選擇4.4.3 粗基準(zhǔn)的選擇 圖4-17 撥桿粗基準(zhǔn)的選擇 2保證重要表面的余量均勻工件必須首先保證某

29、重要表面的余量均勻，選擇該表面為粗基準(zhǔn)。如床身的加工，床身上的導(dǎo)軌面是重要表面，要求導(dǎo)軌面的加工余量均勻。若精磨導(dǎo)軌時(shí)，先以床腳平面作為粗基準(zhǔn)定位，磨削導(dǎo)軌面，如圖4-18（b）所示，導(dǎo)軌表面上的加工余量不均勻，切去的又太多，會(huì)露出較疏松的、不耐磨的金屬層，達(dá)不到導(dǎo)軌要求的精度和耐磨性。若選擇導(dǎo)軌面為粗基準(zhǔn)定位，先加工床腳底面，然后以床腳底面定位加工導(dǎo)軌面，如圖4-18（a）所示，這就可以保證導(dǎo)軌面加工余量均勻。4.4 定位基準(zhǔn)的選擇4.4.3 粗基準(zhǔn)的選擇 3選擇余量最小的表面為粗基準(zhǔn)選擇毛坯加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證各加工表面都有足夠加工余量，不至于造成廢品。如圖4-19所示，加

30、工鑄造或鍛造的軸套，通常加工余量較小，并且孔的加工余量較大，而外圈表面的加工余量較小，這時(shí)就應(yīng)該以外圈表面作為粗基準(zhǔn)來加工孔。 4選擇平整光潔的表面作為粗基準(zhǔn)應(yīng)該選擇毛坯上尺寸和位置可靠、平整光潔的表面作為粗基準(zhǔn)，表面不應(yīng)有飛邊、澆口、冒口及其他缺陷，這樣可減少定位誤差，并使工件夾緊可靠。4.4 定位基準(zhǔn)的選擇4.4.3 粗基準(zhǔn)的選擇 5不重復(fù)使用粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上粗基準(zhǔn)只準(zhǔn)使用一次。因?yàn)榇只鶞?zhǔn)是毛坯表面，定位誤差大，兩次以上使用同一粗基準(zhǔn)裝夾，加工出的各表面之間會(huì)有較大的位置誤差。圖4-20所示零件加工中，如第一次用不加工表面30 mm定位，分別車削18H7 mm和端面；第二次仍用不加工

31、表面30 mm定位，鉆4 8 mm孔，則會(huì)使18H7 mm孔的軸線與 4 8 mm孔位置即46mm的中心線之間產(chǎn)生較大的同軸度誤差，有時(shí)可達(dá)23 mm。因此，這樣的定位方案是錯(cuò)誤的。正確的定位方法應(yīng)以精基準(zhǔn)18 mm孔和端面定位，鉆4 8 mm孔。 4.4 定位基準(zhǔn)的選擇4.4.3 粗基準(zhǔn)的選擇 圖4-20 重復(fù)使用粗基準(zhǔn) 例4-2 如圖4-21所示，軸座零件加工工藝過程如表4-8所示，表中列出各工序的定位基準(zhǔn)以及選擇依據(jù)。4.4 定位基準(zhǔn)的選擇4.4.4 定位基準(zhǔn)選擇實(shí)例注：粗基準(zhǔn)可以用劃線基準(zhǔn)體現(xiàn)。例如表中在10工序前安排劃線工序，以40軸線為基準(zhǔn)，劃出底面加工線，在10工序中按線加工底面

32、，則可以認(rèn)為劃線基準(zhǔn)（40外圓的軸線）是粗基準(zhǔn)。 機(jī)械加工工藝路線是指零件由毛坯到成品過程中加工各工序的先后順序。擬定機(jī)械加工工藝路線是制訂機(jī)械加工工藝過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其主要工作是選擇各加工表面的加工方法，確定工序數(shù)目和內(nèi)容，選擇加工方案、定位和夾緊方法等。具體擬定時(shí)，結(jié)合零件的技術(shù)要求、生產(chǎn)批量、經(jīng)濟(jì)效益及生產(chǎn)實(shí)際裝備等情況，確定較為合理的工藝路線。4.5 機(jī)械加工工藝路線的擬定4.5.1 加工方法和加工方案的選擇1加工經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)表面粗糙度的概念任何一種加工方法能夠保證的加工精度和表面粗糙度有一個(gè)相當(dāng)大的范圍，但如果要求它保證的加工精度過高，需采取特殊的工藝措施，降低了生產(chǎn)率，又加大了

33、加工成本。因此只有在一定的精度范圍內(nèi)才是經(jīng)濟(jì)的。加工經(jīng)濟(jì)精度是指在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級的工人，合理的加工時(shí)間）所能保證的加工精度。相應(yīng)的粗糙度稱為經(jīng)濟(jì)表面粗糙度。例如，在普通車床上加工外圓所能獲得尺寸的加工經(jīng)濟(jì)精度為IT8IT9級，加工經(jīng)濟(jì)表面粗糙度Ra為1.66.3 m。普遍外圓磨床磨削外圓，尺寸的加工經(jīng)濟(jì)精度為IT5IT6級，加工經(jīng)濟(jì)表面粗糙度Ra為0.160.32 m。 2典型表面的加工路線機(jī)械零件都是由外圓、孔、平面及成型表面等組合而成的，因此零件的工藝路線就是這些表面加工路線的恰當(dāng)組合，表4-9、表4-10和表4-11分別是外圓柱、孔、平面的

34、典型加工路線。4.5 機(jī)械加工工藝路線的擬定4.5.1 加工方法和加工方案的選擇 4.5 機(jī)械加工工藝路線的擬定4.5.1 加工方法和加工方案的選擇 4.5 機(jī)械加工工藝路線的擬定4.5.1 加工方法和加工方案的選擇 1加工階段的劃分在加工較高精度的工件時(shí)，如工序數(shù)較多，可把整個(gè)工藝路線分成如下幾個(gè)加工階段。（1）粗加工階段。高效率地去除各加工表面上的大部分余量。粗加工階段所能達(dá)到的精度較低，表面粗糙度大，主要任務(wù)是如何獲得高的生產(chǎn)率。（2）半精加工階段。目的是消除主要表面上經(jīng)粗加工后留下的加工誤差，使其達(dá)到一定的精度，為進(jìn)一步精加工做準(zhǔn)備（保證精加工余量），同時(shí)完成一些次要表面的加工（鉆孔、

35、攻螺紋、銑鍵槽等）。 （3）精加工階段。該階段中的加工余量和切削用量都很小，其主要任務(wù)是保證工件的主要表面的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度。（4） 光整加工階段。對精度要求高、表面粗糙度要求小（公差等級6、表面粗糙度Ra0.32 m）的零件，要有專門的光整加工階段。包括珩磨、超精加工、鏡面磨削等方法，其加工余量極小，主要目的是進(jìn)一步提高尺寸精度和減小表面粗糙度，一般不能用于提高形狀精度和位置精度。 4.5 機(jī)械加工工藝路線的擬定4.5.2 加工階段的劃分 2劃分加工階段的原因（1）保證加工質(zhì)量。粗加工時(shí)切除的余量大，切削力和夾緊力大，切削熱多，產(chǎn)生的加工誤差大。兩個(gè)加工階段之間的工件周轉(zhuǎn)期間

36、長，要有充分的時(shí)間使工件冷卻和內(nèi)應(yīng)力重新分布，可以確保精加工階段糾正粗加工的加工誤差和精加工后質(zhì)量的穩(wěn)定。（2）合理使用機(jī)床設(shè)備。粗加工可使用功率大、精度較低的機(jī)床，以獲得較大的生產(chǎn)率。精加工切削力小，可使用高精度的機(jī)床加工，既確保加工質(zhì)量，又有利于長期保護(hù)機(jī)床精度。 （3）充分發(fā)揮熱處理工序的效果?？稍诠ば蛑胁迦氡匾臒崽幚砉ば?，使熱處理發(fā)揮充分的效果。如材料預(yù)備熱處理前安排粗加工，有利于消除粗加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，最終熱處理后再安排精加工可以去除淬火后的工件變形。 4.5 機(jī)械加工工藝路線的擬定4.5.2 加工階段的劃分 此外，由于劃分了加工階段，帶來了兩個(gè)有利條件：第一是粗加工完各表面后，可

37、及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，及時(shí)報(bào)廢或修補(bǔ)；第二是精加工表面的工序安排在最后，可保護(hù)已加工表面少受損傷。但將工藝路線劃分為幾個(gè)加工階段會(huì)增加工序數(shù)目，從而增加加工成本。因此在工件剛度高、工藝路線不劃分階段也能夠保證加工精度的情況下，就不應(yīng)該劃分加工階段。 復(fù)雜零件的機(jī)械加工常常要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序，擬定工藝路線時(shí)要合理安排加工順序，結(jié)合三者統(tǒng)籌考慮，常見加工順序的安排應(yīng)該遵循下述原則。 1切削加工順序安排的原則：（1）先粗后精。先安排粗加工，中間半精加工，最后精加工和光整加工。（2）先主后次。零件的主要表面是加工精度和表面質(zhì)量要求高的表面，它的工序較多，其加工質(zhì)量對零件質(zhì)量影響大，因此先加

38、工。一些次要表面如緊固用的螺孔、鍵槽等，可穿插在主要表面加工之間和加工之后進(jìn)行。 （3）先基準(zhǔn)，后其他。先用粗基準(zhǔn)定位加工精基準(zhǔn)表面，為其他表面的加工提供可靠的定位基準(zhǔn)，然后再用精基準(zhǔn)定位加工其他表面。如軸類零件一般以中心孔為精基準(zhǔn)，所以先以外圓為粗基準(zhǔn)加工中心孔，然后再以中心孔定位加工外圓柱面。（4）先面后孔。這是上一條原則的特例，因?yàn)閷τ谙潴w類零件，它的平面的輪廓尺寸大，用平面為精基準(zhǔn)加工孔定位可靠，也容易實(shí)現(xiàn)，而先加工孔、再以內(nèi)孔定位加工平面則比較困難。所以箱體零件一般先以主要孔為粗基準(zhǔn)加工平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔系。 4.5 機(jī)械加工工藝路線的擬定4.5.3 加工順序的安排 2熱處

39、理工序的安排熱處理是用來提高材料的力學(xué)性能，消除殘余內(nèi)應(yīng)力，改善金屬的加工性能。一般按使用目的的不同可分為如下幾種。（1）預(yù)備熱處理。預(yù)備熱處理的目的是改善材料的切削性能，消除毛坯制造時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和為最終熱處理準(zhǔn)備良好的金相組織。其熱處理工藝有退火、正火和調(diào)質(zhì)。退火和正火通常安排在機(jī)械加工之前進(jìn)行；調(diào)質(zhì)安排在粗加工之后、半精加工之前進(jìn)行。由于調(diào)質(zhì)使得材料的綜合力學(xué)性能較好，對于某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可以作為最終熱處理工序。 （2）時(shí)效處理。分為人工時(shí)效和自然時(shí)效兩種，目的都是為了消除毛坯制造和機(jī)械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，一般安排在粗加工之后，可同時(shí)消除鑄造和粗加工所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。有時(shí)

40、為減少運(yùn)輸工作量，也可將時(shí)效處理放在粗加工之前進(jìn)行。精度要求高的零件，應(yīng)該在半精加工后安排第二次甚至多次時(shí)效。（3）最終熱處理。包括淬火、滲碳淬火、滲氮等。常安排在半精加工之后、磨削加工之前進(jìn)行，其目的是提高材料的硬度、耐磨性和強(qiáng)度等力學(xué)性能。熱處理的方法、次數(shù)和時(shí)間應(yīng)根據(jù)材料和熱處理的目的而定，某些表面還需做電鍍、涂層、發(fā)藍(lán)、氧化等處理。常見的安排如表4-12所示。 4.5 機(jī)械加工工藝路線的擬定4.5.3 加工順序的安排 4.5 機(jī)械加工工藝路線的擬定4.5.3 加工順序的安排表4-12 熱處理工序的安排熱處理種類、名稱目的 工序安排預(yù)備熱處理表 面 處 理時(shí) 效 處 理最終熱處理3輔助工

41、序的安排輔助工序是指不直接加工也不改變工件尺寸和性能的工序。包括去毛刺、倒棱、清洗、防銹、檢驗(yàn)等工序。（1）檢驗(yàn)工序。除各工序安排自檢外，粗加工全部結(jié)束后；重要工序前后；零件從一個(gè)車間轉(zhuǎn)到另一個(gè)車間時(shí)；零件全部加工結(jié)束后。特種檢驗(yàn)如用于檢驗(yàn)工件內(nèi)部質(zhì)量的超聲波檢驗(yàn)、X射線檢查。用于檢驗(yàn)工件表面質(zhì)量的磁力探傷、熒光檢驗(yàn)通常安排在精加工階段進(jìn)行。（2）去毛刺及清洗。毛刺對機(jī)器裝配質(zhì)量影響很大，切削加工之后，應(yīng)安排去毛刺工序。裝配零件之前，一般都安排清洗工序。工件內(nèi)孔、箱體內(nèi)腔容易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附著在工件表面上，也需要清洗。（3）特殊需要的工序。在用磁力夾緊工件的

42、工序之后，例如，在平面磨床上用電磁吸盤夾緊工件，要安排去磁工序，不讓帶有剩磁的工件進(jìn)入裝配線。平衡試驗(yàn) 、檢查滲漏等工序應(yīng)安排在精加工之后進(jìn)行。其他特殊要求應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖樣上的規(guī)定，安排在相應(yīng)的位置。 1工序的集中與分散原則工序集中原則就是將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成。每道工序的加工內(nèi)容較多。工序集中又可分為：采用技術(shù)措施的機(jī)械集中，如采用多刀、多刃、多軸或數(shù)控機(jī)床加工等；采用人為組織措施的組織集中，如臥式車床的順序加工。工序分散原則是將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)完成。每道工序的加工內(nèi)容很少，有時(shí)甚至每道工序只有一個(gè)工步。 2工序集中與工序分散的特點(diǎn)（1）工序集中的特點(diǎn)： 采用高效率的

43、專用設(shè)備和工藝裝備，生產(chǎn)效率高。 減少了裝夾次數(shù)，易于保證各表面間相互位置精度，能縮短輔助時(shí)間。 工序數(shù)目少，機(jī)床數(shù)量、操作工人數(shù)量和生產(chǎn)面積都可少，節(jié)省人力、物力，還可簡化生產(chǎn)計(jì)劃和組織工作。 加工設(shè)備和工藝裝備投資大，調(diào)整、維修較困難，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，產(chǎn)品更新?lián)Q代較麻煩。 4.5 機(jī)械加工工藝路線的擬定4.5.4 工序的組合（集中與分散） （2）工藝分散的特點(diǎn)： 加工設(shè)備和工藝裝備簡單、調(diào)整方便、工人便掌握，容易適應(yīng)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換。 可以采用最合理的切削用量，減少基本時(shí)間。 對操作工人的技術(shù)水平要求較低。 設(shè)備和工藝裝備數(shù)量多、操作人多、占地面積大。3工序的集中與分散的程序一個(gè)零件的加工是由

44、多個(gè)工序組成的，每個(gè)工序又分為一個(gè)或多個(gè)工步。怎樣把這些工步組合在一起，主要取決于生產(chǎn)類型、機(jī)床設(shè)備、零件結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等。究竟如何組合，主要從以下幾個(gè)方面考慮。4.5 機(jī)械加工工藝路線的擬定4.5.4 工序的組合（集中與分散） （1）生產(chǎn)類型。單件小批量生產(chǎn)時(shí)，為簡化生產(chǎn)流程，縮短在制品生產(chǎn)周期，減少工藝裝備，應(yīng)采用工序集中原則。大批量生產(chǎn)中，若使用由專用機(jī)床和專用工藝裝備組成的生產(chǎn)線，則應(yīng)按工序分散的原則組織生產(chǎn)，這有利于專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡化和按節(jié)拍組織流水生產(chǎn)。若使用多刀多軸的自動(dòng)機(jī)床、加工中心，可按工序集中組織生產(chǎn)；成批生產(chǎn)時(shí)，兩種原則均可采用，具體采用哪種原則，要考慮其他條件（如零件的

45、技術(shù)要求、工廠的生產(chǎn)條件等）而定。（2）零件的結(jié)構(gòu)、大小和質(zhì)量。對于尺寸和質(zhì)量較大、形狀又復(fù)雜的零件，應(yīng)采用工序集中的原則，以減少安裝與運(yùn)送次數(shù)。對于剛性差且精度高的精密工件，為減少夾緊 力和加工中的變形，工序應(yīng)適當(dāng)分散。（3）零件的技術(shù)要求及現(xiàn)場的條件。零件上有技術(shù)要求高的表面，需采用高精度的設(shè)備來保證質(zhì)量時(shí)，可采用工序分散的原則。對采用數(shù)控加工的零件，應(yīng)考慮如何減少裝夾次數(shù)，盡量在一次定位裝夾中加工出全部待加工表面，應(yīng)采用工序集中的原則。由于生產(chǎn)需求的多變性，對生產(chǎn)過程的柔性要求越來越高，現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展多趨向于工序集中。 4.5 機(jī)械加工工藝路線的擬定4.5.4 工序的組合（集中與分散）

46、1加工余量的基本概念加工余量是指零件加工前后從加工表面切除的材料層厚度。加工余量分為工序余量和加工總余量。工序尺寸是指本工序加工后應(yīng)達(dá)到的尺寸。4.6 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)與實(shí)施4.6.1 確定加工余量（1）工序余量。相鄰兩工序的工序尺寸之差稱為工序余量。即在一道工序中所切除的金屬層厚度，所以余量是正值。對于非對稱的加工表面，圖4-22（、）所示的加工余量稱為單邊余量，其工序余量計(jì)算式如下。對于外表面：b = AB（4-2） 對于內(nèi)表面：b = BA（4-3）式中：b單邊加工余量； A上工序的工序尺寸； B本工序的工序尺寸?；剞D(zhuǎn)體表面的工序尺寸以直徑計(jì)算，圖4-22（c、d）所示回轉(zhuǎn)體表面的加工余

47、量稱為雙邊余量，其工序余量計(jì)算式為： 軸：2b = AB（4-4） 孔：2b = BA（4-5）式中：2b雙邊（直徑方向的）加工余量； A上工序的工序尺寸（直徑）； B本工序的工序尺寸（直徑）。 （2）加工總余量（也稱毛坯余量）。加工總余量是指各個(gè)工序余量的總和，也就是從毛坯變?yōu)槌善返恼麄€(gè)加工過程中，某一加工表面上所切除的金屬總厚度。即：Z （4-6）式中：Z 總加工余量；Zi 第i道工序的工序余量；n 該表面總共加工的工序次數(shù)。4.6 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)與實(shí)施4.6.1 確定加工余量 1n ii Z2工序加工余量與工序尺寸的關(guān)系由于毛坯制造和各個(gè)工序尺寸都不可避免存在誤差，因而無論總加工余量還

48、是工序加工余量都是一個(gè)變動(dòng)量。即有最大加工余量和最小加工余量之分，只標(biāo)基本尺寸的加工余量稱為基本余量或公稱余量，圖4-23表示了工序加工余量與工序尺寸的關(guān)系。 圖4-23 工序加工余量與工序尺寸關(guān)系 4.6 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)與實(shí)施4.6.1 確定加工余量 從圖中可以看出：工序公稱加工余量是相鄰兩工序基本尺寸之差；工序最小加工余量是前工序最小工序尺寸和本工序最大工序尺寸之差；工序最大加工余量是前工序最大工序尺寸和本工序最小工序尺寸之差。工序加工余量的變動(dòng)范圍等于前工序與本工序兩工序尺寸公差之和。4.6 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)與實(shí)施4.6.1 確定加工余量工序尺寸的公差帶一般采用“入體原則”標(biāo)注，故對于

49、被包容面（軸），基本尺寸即最大工序尺寸（上偏差等于零）；對于包容面（孔），基本尺寸則是最小工序尺寸（下偏差等于零），如圖4-24所示。毛坯尺寸的公差一般采用“對稱原則”。圖4-24 加工余量和加工尺寸分布圖 加工余量的大小對零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本有較大影響，應(yīng)合理確定，過大的余量會(huì)浪費(fèi)材料，增加機(jī)床和刀具的磨損，提高了生產(chǎn)成本。余量過小，不能全部消除上道工序的誤差和表面缺陷，可能造成廢品。因此加工余量應(yīng)合理確定，影響加工余量的因素如下：4.6 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)與實(shí)施4.6.2 影響加工余量的因素（1）前工序的表面粗糙度高度a和表面缺陷層厚度Da。為使加工后的表面沒有前工序留下的加工

50、痕跡，應(yīng)將前工序形成的a和a層切除。a和a應(yīng)包括在加工余量內(nèi)。（2）前工序的尺寸公差Ta。由于工序尺寸的公差是按“入體原則”標(biāo)注，因此Ta值在工序尺寸的入體方向，如圖4-23所示，所以公差值a應(yīng)包括在加工余量內(nèi)。（3）前工序的位置誤差a。是指不由尺寸公差Ta所控制的形位公差，如采用獨(dú)立原則或最大實(shí)體原則時(shí)，本工序通過切削加工修正前工序形成的這種誤差，所以a值應(yīng)包括在加工余量內(nèi)。（4）工序的裝夾誤差b。用來補(bǔ)償裝夾誤差對加工的影響。由于位置誤差和裝夾誤差是有方向性的，因此它們的合成應(yīng)是向量和，記為 a+ b。 1經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法根據(jù)以往加工的經(jīng)驗(yàn)，估計(jì)加工余量的大小。為避免因加工余量不夠而產(chǎn)生廢品，所

51、以一般估計(jì)的余量偏大，只適用于單件小批生產(chǎn)。 2查表修正法可以依據(jù)工藝手冊或者各廠根據(jù)自有的生產(chǎn)實(shí)踐特點(diǎn)制訂的加工余量技術(shù)資料，直接查找加工余量，同時(shí)結(jié)合實(shí)際加工情況進(jìn)行修正來確定加工余量。此法在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。 3計(jì)算法 根據(jù)工序加工余量的計(jì)算公式來確定加工余量，這是最經(jīng)濟(jì)和最準(zhǔn)確的方法，但是由于難以獲得齊全可靠的數(shù)據(jù)資料，所以一般應(yīng)用得較少。 4.6 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)與實(shí)施4.6.3 確定加工余量的方法 零件表面經(jīng)最后一道工序加工后，應(yīng)該達(dá)到其設(shè)計(jì)要求，所以零件某表面最后一道工序的工序尺寸及公差應(yīng)為零件上該表面的設(shè)計(jì)尺寸和公差，而中間工序的工序尺寸需要由計(jì)算確定。當(dāng)加工某表面的各道工序都采

52、用同一個(gè)定位基準(zhǔn)，并與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時(shí)，工序尺寸計(jì)算只需考慮工序余量。運(yùn)算步驟如下。 確定毛坯總余量和各工序余量。 確定各工序的工序尺寸。最后一道工序的工序尺寸等于零件圖樣上設(shè)計(jì)尺寸，并由最后工序向前逐道工序推算出各工序的工序尺寸。 確定各工序的尺寸公差。最后一道工序的工序尺寸公差等于零件圖樣上設(shè)計(jì)尺寸公差，中間工序尺寸公差取加工經(jīng)濟(jì)精度。各工序應(yīng)該達(dá)到的表面粗糙度以相同方法確定。 標(biāo)注各工序、尺寸公差和表面粗糙度值。各工序尺寸的上、下偏差按“入體原則”確定。即對于孔，下偏差取零，上偏差取正值；對于軸，上偏差取零，下偏差取負(fù)值。 4.6 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)與實(shí)施4.6.4 基準(zhǔn)重合時(shí)工序尺寸及公差

53、的確定 例4-3 圖4-25（a）所示為某法蘭盤零件上的一個(gè)孔，孔徑為 mm，表面粗糙度值為Ra0.8 m，毛坯采用鑄鋼件，需要淬火熱處理。試確定其各工序尺寸及公差。4.6 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)與實(shí)施4.6.4 基準(zhǔn)重合時(shí)工序尺寸及公差的確定0.030 743解 根據(jù)題意要求，60 mm的孔徑可以直接鑄出，零件精度為IT7級，查表4-10，孔加工方法確定工藝路線為：粗鏜孔半精鏜孔磨孔。從機(jī)械加工工藝手冊查出各工序的基本余量、加工經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)粗糙度，填入表4-13所示的第24列內(nèi)；計(jì)算各工序基本尺寸并填入表4-13所示的第5列內(nèi)；再按入體原則和對稱原則確定各工序尺寸的上下偏差，填入表4-13所示的

54、第6列內(nèi)。標(biāo)注如圖4- 25（a）、（b）、（c）、（d）所示。 1普通機(jī)床的選擇選擇機(jī)床要考慮以下幾個(gè)方面。（1）機(jī)床主要規(guī)格尺寸應(yīng)與工件外形輪廓尺寸相適應(yīng)，即小工件應(yīng)選小型機(jī)床加工，大工件應(yīng)選大型機(jī)床加工，合理使用設(shè)備。（2）機(jī)床的精度應(yīng)與工序要求的加工精度相適應(yīng)。（3）機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)，盡量利用工廠現(xiàn)有的機(jī)床設(shè)備。 2數(shù)控機(jī)床的選擇數(shù)控加工方法是根據(jù)被加工零件圖樣和工藝要求編制加工程序，由加工程序控制數(shù)控機(jī)床并自動(dòng)加工出工件。數(shù)控機(jī)床適用于加工零件較復(fù)雜、精度要求高、產(chǎn)品更新快、 生產(chǎn)周期要求短的場合。但數(shù)控機(jī)床的初始投資費(fèi)用比較大，在選用數(shù)控機(jī)床加工時(shí)要充分考慮其經(jīng)

55、濟(jì)效益。 4.6 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)與實(shí)施4.6.5 機(jī)床的選擇 機(jī)械加工中的工藝裝備是指零件制造過程中所用的各種工具的總稱，包括夾具、刀具、量具和輔具。 1夾具的選擇所用夾具應(yīng)與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。單件小批生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇通用夾具，如各種通用卡盤、平口虎鉗、分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。也可使用組合夾具。中批生產(chǎn)可以選用通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具。大批量生產(chǎn)應(yīng)盡量使用高產(chǎn)效率的專用夾具，如氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)夾具。此外夾具的精度應(yīng)能滿足加工精度的要求。 2刀具、輔具的選擇一般應(yīng)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)也可選用高效率的復(fù)合刀具和專用刀具。所用刀具的類型、規(guī)格和精度應(yīng)能滿足加工要求。機(jī)床輔具是用以聯(lián)

56、結(jié)刀具與機(jī)床的工具，如刀柄、接桿、夾頭等。一般要根據(jù)刀具和機(jī)床結(jié)構(gòu)選擇輔具，盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)輔具。 3量具的選擇單件小批生產(chǎn)應(yīng)選用通用量具，如游標(biāo)卡尺、千分尺等。大批量生產(chǎn)時(shí)盡量選用極限量規(guī)、高效專用檢具。 4.6 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)與實(shí)施4.6.6 工藝裝備的選擇 1加工前的準(zhǔn)備操作者接到加工任務(wù)后，首先檢查加工所需的產(chǎn)品圖樣、工藝規(guī)程和有關(guān)的技術(shù)資料是否齊全。要按照工藝規(guī)程要求準(zhǔn)備好加工所需的工藝裝備，對新夾具要先熟悉其使用要求和操作方法。加工所用的工藝裝備應(yīng)放在規(guī)定的位置。檢查所用機(jī)床設(shè)備，準(zhǔn)備所用的各種附件。加工前機(jī)床要按規(guī)定進(jìn)行潤滑和空運(yùn)轉(zhuǎn)。2刀具與工件的裝夾（1）刀具的裝夾。安裝各種刀具

57、前，一定要把刀柄、刀桿、刀套等擦拭干凈。刀具裝夾后，應(yīng)該使用對刀裝置或試切等方法，檢查刀具裝夾是否完好。 （2）工件的裝夾。 在機(jī)床工作臺(tái)上安裝夾具時(shí)要擦凈定位面，并找正夾具定位面與刀具的相互位置。 工件裝夾前應(yīng)將工件的定位面、夾緊面、墊鐵和夾具的定位、夾緊面擦干凈，并不得有毛刺。 對不使用專用夾具的工件，裝夾時(shí)應(yīng)找正工件，其找正原則是：對劃線工件應(yīng)按線進(jìn)行找正；對在本工序加工到成品尺寸的表面，其找正精度應(yīng)小于尺寸和位置公差的1/3。 夾緊工件時(shí)，夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)通過支承點(diǎn)或支承面。 夾持精加工面和軟材質(zhì)工件時(shí)，應(yīng)墊以軟墊，如紫銅皮等。 用壓板壓緊工件時(shí)，壓板支承點(diǎn)應(yīng)略高于被壓工件表面，并且壓

58、緊螺栓應(yīng)盡量靠近工件，以保證壓緊力。 4.6 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)與實(shí)施4.6.7 機(jī)械加工工序?qū)嵤┙饘偾邢骷庸すに囀貏t 3加工時(shí)的要求 加工有公差要求的尺寸時(shí)，應(yīng)盡量按其平均尺寸加工。 粗加工時(shí)的倒角、倒圓、槽深等都應(yīng)按精加工余量加大或加深，以保證要求。 本工序以后沒有去毛刺工序時(shí)，本工序產(chǎn)生的毛刺應(yīng)由本工序去除。 粗、精加工在同一機(jī)床時(shí)，粗加工后一般應(yīng)松開工件，待其冷卻后重新裝夾。 在切削過程中若發(fā)出不正常的聲音，應(yīng)立即停車，退刀檢查。 在批量生產(chǎn)中，加工完第一個(gè)工件必須進(jìn)行首件檢查，合格后方能繼續(xù)加工。在加工過程中操作者必須對工件進(jìn)行自檢。 檢測工件時(shí)，應(yīng)正確使用測量器具。使用量規(guī)、千分尺等

59、必須輕輕地推入或旋入，測量前應(yīng)調(diào)好零位。 4加工后的處理 工件在各工序加工后應(yīng)做到無屑、無水、無臟物，在規(guī)定的器具上擺放整齊，以免磕、碰、劃傷等。 各工序加工完的工件經(jīng)檢查員檢查合格后方能轉(zhuǎn)往下道工序。 5其他要求工藝裝備用完后要擦干凈（涂好防銹油），放到規(guī)定位置或交還工具庫。產(chǎn)品圖樣、工藝規(guī)程和所使用的其他技術(shù)文件要保持整潔，嚴(yán)禁涂改。 4.6 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)與實(shí)施4.6.7 機(jī)械加工工序?qū)嵤┙饘偾邢骷庸すに囀貏t 例4-5 圖4-26所示為齒輪軸，工件材料為30CrMnSi，加工數(shù)量為30件。其加工工藝規(guī)程卡片如表4-15所示。4.6 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)與實(shí)施4.6.8 機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片

60、的制作實(shí)例圖4-26 齒輪軸 1尺寸鏈的定義和特征在零件的加工過程或機(jī)器的裝配過程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些相互聯(lián)系的尺寸組合，這些相互聯(lián)系且按一定順序排列的封閉尺寸組合稱為尺寸鏈。在零件的加工過程中，由有關(guān)工序尺寸組成的尺寸鏈稱為工藝尺寸鏈。圖4-27（a）所示為主軸箱箱體鏜孔，圖中尺寸a、b、c的關(guān)系可簡單地用圖4-27（b）中A1、A0、A2分別表示。從圖中可以看出，A1、A0、A2形成一個(gè)封閉的圖形。這種互相聯(lián)系且按一定順序首尾相接構(gòu)成封閉形式的一組尺寸組合就定義為尺寸鏈。在鏜孔加工過程中尺寸A1、A0、A2所形成的尺寸鏈稱為工藝尺寸鏈。4.7 工藝尺寸鏈4.7.1 工藝尺寸鏈的定義和特征如圖

61、中所示，當(dāng)定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，就往往必須同時(shí)提高尺寸a和c的加工精度，以間接地保證尺寸b的加工精度。因此，必須特別注意：此處尺寸a和c是在加工過程中直接獲得的，尺寸b是間接保證的。 尺寸鏈的主要特征如下：（1）封閉性。尺寸鏈必須是首尾相接且封閉的尺寸組合。其中，應(yīng)包含一個(gè)間接保證的尺寸和若干個(gè)對此有影響的直接獲得的尺寸。（2）關(guān)聯(lián)性。尺寸鏈中間接保證的尺寸精度是受這些直接獲得的尺寸精度所支配的，彼此間具有特定的函數(shù)關(guān)系，并且間接保證的尺寸精度必然低于直接獲得的尺寸精度。2尺寸鏈的組成和尺寸鏈簡圖的作法組成尺寸鏈的各個(gè)尺寸稱為尺寸鏈的環(huán)。圖4-27所示的尺寸a、b、c都是尺寸鏈的環(huán)。這些環(huán)

62、又可分為如下幾種。 （1）封閉環(huán)。在尺寸鏈中最后形成或未標(biāo)注間接保證的尺寸成為封閉環(huán)。一個(gè)尺寸鏈中，封閉環(huán)只能有一個(gè)，用A0表示，圖4-27所示的尺寸b就是封閉環(huán)。在機(jī)器的裝配過程中，凡是在裝配后才形成的尺寸（例如，通常的裝配間隙或裝配后形成的過盈），就稱為裝配尺寸鏈的封閉環(huán)，它是由兩個(gè)零件上的表面（或中心線等）構(gòu)成的。 4.7 工藝尺寸鏈4.7.1 工藝尺寸鏈的定義和特征 （2）組成環(huán)。除封閉環(huán)以外的其他環(huán)都稱為組成環(huán)。圖4-27所示的尺寸a和c就是組成環(huán)。根據(jù)組成環(huán)對封閉環(huán)影響，將其分成如下兩類。 增環(huán)。在尺寸鏈中，當(dāng)其余各組成環(huán)不變，而該環(huán)增大使封閉環(huán)也增大的，稱為增環(huán)。圖4-27所示的

63、尺寸c就是增環(huán)。為明確，可加標(biāo)一個(gè)正向的箭頭 。如 。 減環(huán)。在尺寸鏈中，當(dāng)其余各組成環(huán)不變，而該環(huán)增大使封閉環(huán)減小的環(huán)，稱為減環(huán)。圖4-27所示的尺寸a就是減環(huán)，記為 。 （3）尺寸鏈簡圖的作法。常采用標(biāo)箭頭的方法來判斷增減環(huán)，特別是當(dāng)尺寸鏈的環(huán)數(shù)較多時(shí)，這樣判斷既方便又不易出錯(cuò)。建立工藝尺寸鏈時(shí)，應(yīng)首先對工藝過程和工藝尺 寸進(jìn)行分析，確定間接保證精度（或最后形成）的尺寸，將其定為封閉環(huán)。然后從封閉環(huán)出發(fā)，用首尾相接的單箭頭順序表示各組成環(huán)。在組成環(huán)當(dāng)中，與封閉環(huán)箭頭方向相同的環(huán)為減環(huán)，與封閉環(huán)箭頭方向相反的環(huán)為增環(huán)。圖4-28中，（ 、 、 ）為增環(huán)，（ 、 、 ）為減環(huán)。 4.7 工藝尺

64、寸鏈4.7.1 工藝尺寸鏈的定義和特征 1A 3A 4A 0A 2A 5A a c 計(jì)算工藝尺寸鏈的常用方法有極值法、豎式法和概率法等，此處介紹極值法和豎式法。 1封閉環(huán)的基本尺寸封閉環(huán)的基本尺寸等于所有增環(huán)基本尺寸之和減去所有減環(huán)基本尺寸之和，即： （4-9）式中： 封閉環(huán)的基本尺寸； 增環(huán)的基本尺寸； 減環(huán)的基本尺寸；m 增環(huán)的數(shù)量；n 組成環(huán)的總數(shù)（不包括封閉環(huán)）。 2封閉環(huán)的極限尺寸 封閉環(huán)的最大極限尺寸等于所有增環(huán)最大極限尺寸之和，減去所有減環(huán)最小極限尺寸之和；而封閉環(huán)的最小極限尺寸等于所有增環(huán)最小極限尺寸之和，減去所有減環(huán)最大極限尺寸之和。即： （4-10） （4-11） 4.7

65、工藝尺寸鏈4.7.2 尺寸鏈的基本計(jì)算 0 1 1m ni ji j mA A A 0A iA jAmax min0max 1 1m ni ji j mA A A min max0min 1 1m ni ji j mA A A 3封閉環(huán)的上、下偏差和公差封閉環(huán)的上偏差等于所有增環(huán)上偏差之和減去所有減環(huán)下偏差之和，封閉環(huán)的下偏差等于所有增環(huán)下偏差之和減去所有減環(huán)上偏差之和。即： （4-12）； （4-13）式中： 、 增環(huán)的上、下偏差； 、 減環(huán)的上、下偏差。封閉環(huán)的公差等于各組成環(huán)的公差和，即： （4-14）式中： 、 分別是封閉環(huán)、組成環(huán)的公差。 4工藝尺寸鏈解題步驟首先確定封閉環(huán)。封閉環(huán)是

66、在加工過程中間接獲得的尺寸。其次查明全部組成環(huán)。尺寸鏈中直接獲得的若干尺寸是組成環(huán)。畫出尺寸鏈簡圖。再次判明增、減環(huán)。用符號（箭頭）標(biāo)明增、減環(huán)。最后利用尺寸鏈計(jì)算公式求解。 4.7 工藝尺寸鏈4.7.2 尺寸鏈的基本計(jì)算 0 1 1ES ES EIm n jii j m 0 1 1EI EI ESm ni ji j m ES EI ES EI 0 1n iiT T0T iT 例4-7 加工圖4-29（a）所示的零件，設(shè)1面已加工好，現(xiàn)以1面定位加工3面和2面，其工序簡圖如圖4-29（b）所示，試求工序尺寸A1與A2。4.7 工藝尺寸鏈4.7.2 尺寸鏈的基本計(jì)算解: 由于加工3面時(shí)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，因此工序尺寸A1就等于設(shè)計(jì)尺寸，A1 = mm。00.230而加工2面時(shí)，定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，這就導(dǎo)致在用調(diào)整法加工時(shí)，只能以尺寸A2為工序尺寸，但這道工序的目的是為了保證零件圖上的設(shè)計(jì)尺寸A0，即：（100.3）mm。因此A0與A1、A2構(gòu)成尺寸鏈，如圖4-29（c）所示。根據(jù)尺寸鏈特性，A0是封閉環(huán)；A1和A2為組成環(huán)，其中A1為增環(huán)，A2為減環(huán)。由該尺寸鏈可以計(jì)算A2。由