第三章 工藝規(guī)程設(shè)計

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1、第3章??工藝規(guī)程設(shè)計 3.1概述 3.1.1機械加工工藝過程的組成 機械加工工藝過程是由一個或若干個順序排列的工序組成的。每一個工序又可分為若干個安裝、工位、工步和走刀。 1.工序 工序是指一個或一組工人，在一個工作地對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。 劃分工序的依據(jù)是“三不變，一連續(xù)”。工人（操作者）、工作地（機床）和工件（加工對象）三個要素中任一要素的變更即構(gòu)成新的工序；連續(xù)是指工序內(nèi)對一個工件的加工內(nèi)容必須連續(xù)完成，否則即構(gòu)成另一工序。例如圖3.1所示的階梯軸，當單件小批生產(chǎn)時，其加工工藝及工序劃分如表3.1所示。當中批生產(chǎn)時，其工序劃分如表3.2所

2、示。 工序是工藝過程的基本單元，又是生產(chǎn)計劃和成本核算的基本單元。 圖3.1 階梯軸簡圖 表3.1 階梯軸加工工藝過程（單件小批生產(chǎn)） 工 序 號 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 10 20 30 車端面、鉆中心孔、車全部外圓、車槽與倒角 銑鍵槽、去毛刺 磨外圓 普通車床 立式銑床 外圓磨床 表3.2 階梯軸加工工藝（中批生產(chǎn)） 工 序 號 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 10 20 30 40 50 銑端面、鉆中心孔 車外圓、車槽與倒角 銑鍵槽 去毛刺 磨外圓 銑端面鉆中心孔機床

3、 普通車床 立式銑床 鉗 工 臺 外圓磨床 2.安裝 工件在加工之前，在機床或夾具上先占據(jù)一正確的位置（定位），然后再予以夾緊的過程稱為裝夾。工件（或裝配單元）經(jīng)一次裝夾后所完成的那部分工序內(nèi)容稱為安裝。在一道工序中，工件可能只裝夾一次，也可能裝夾幾次，例如表3.2中，工序30中一次安裝即可加工出鍵槽，而工序20中，為了車出全部外圓至少需要兩次安裝。安裝次數(shù)多，既增加安裝誤差又增加裝夾輔助時間。故加工中應(yīng)盡可能減少安裝次數(shù)。 3.工位 為減少工序中的裝夾次數(shù)，常常采用各種移動或轉(zhuǎn)動工作臺、回轉(zhuǎn)夾具或移位夾具，使工件在一次安裝中可先后在機床上占有不同的位置進行連續(xù)加工。為

4、了完成一定的工序內(nèi)容，一次裝夾工件后，工件（或裝配單元）與夾具或設(shè)備的可動部分相對刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個位置稱為工位。如圖3.2所示，在三軸鉆床上利用回轉(zhuǎn)工作臺在一次安裝中可連續(xù)完成每個工件的裝卸、鉆孔、擴孔和鉸孔四個工位的加工。 采用多工位加工，可以提高生產(chǎn)率和保證加工表面間的相互位置精度。 圖3.2 多工位加工 工位Ⅰ—裝卸工件 工位Ⅱ—鉆孔 工位Ⅲ—擴孔 工位Ⅳ—鉸孔 4.工步與走刀 在一個工序內(nèi)，往往需要采用不同的工具對不同的表面進行加工。為了便于分析和描述比較復(fù)雜的工序，更好地組織生產(chǎn)和計算工時，工序還可以進一步劃分為工步。工步是指

5、加工表面（或裝配時的聯(lián)接表面）和加工（或裝配）工具不變的條件下所完成的那部分工藝過程。一個工序可以包括幾個工步，也可以只包括一個工步。例如表3.2中，工序20包括車各外圓表面、車槽及倒角等較多工步，而工序30只包括銑鍵槽一個工步。 構(gòu)成工步的任一因素（加工表面和刀具）改變后，則構(gòu)成另一個工步。但是，對于一次安裝中連續(xù)進行的若干相同的工步，通常算作一個工步。如圖3.3所示，用一把鉆頭連續(xù)鉆削四個φ15的孔，可寫成一個工步——鉆4-φ15孔。 圖3.3 加工四個相同表面的工步 為了提高生產(chǎn)效率，用幾把不同刀具或復(fù)合刀具同時加工一個零件的幾個表面的工步，也可看作是一個工步，稱為

6、復(fù)合工步。如圖3.4所示。 在一個工步內(nèi)，若被加工表面需要切去的金屬層很厚，需要分幾次切削，則每進行一次切削就稱為一次走刀。一個工步可包括一次或幾次走刀。 圖3.4 復(fù)合工步 3.1.2工藝規(guī)程 工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過程和操作方法的工藝文件。它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)。 1．工藝規(guī)程的作用 工藝過程一般包括的內(nèi)容有：零件加工的工藝路線、各工序的具體加工內(nèi)容、切削用量、時間定額以及所采用的設(shè)備和工藝裝備等。因此，工藝規(guī)程具有以下幾方面的作用：

7、 （1）工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件 合理的工藝規(guī)程是在總結(jié)廣大工人和技術(shù)人員的實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，依據(jù)工藝理論和必要的工藝試驗，又結(jié)合具體的生產(chǎn)條件制定的，并在實踐過程中不斷地加以改進和完善。按照工藝規(guī)程進行生產(chǎn)，可以穩(wěn)定地保證產(chǎn)品質(zhì)量和獲得較高得生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效果。因此，生產(chǎn)中應(yīng)嚴格地執(zhí)行既定的工藝規(guī)程。但是，工藝規(guī)程也不是固定不變的，它可根據(jù)生產(chǎn)實際情況進行修改，但必須要有嚴格的審批手續(xù)。 （2）工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)管理工作的依據(jù) 從工藝規(guī)程所涉及的內(nèi)容可以看出，在生產(chǎn)組織和管理中，產(chǎn)品投產(chǎn)前原材料及毛坯的供應(yīng)、通用工藝裝備的準備、機床負荷的調(diào)整、專用工藝裝備的設(shè)計和制造、生

8、產(chǎn)計劃的制定、勞動力的組織以及生產(chǎn)成本的核算等，都是以工藝規(guī)程作為基本依據(jù)的。 （3）工藝規(guī)程是新建、擴建或改建工廠及車間的基本資料 在新建、擴建或改建工廠及車間時，只有根據(jù)工藝規(guī)程和生產(chǎn)綱領(lǐng)才能正確地確定：生產(chǎn)所需的機床和其它設(shè)備的種類、規(guī)格和數(shù)量，車間的面積，機床的布置，生產(chǎn)工人的工種、技術(shù)等級及數(shù)量，以及輔助部門的安排等。 2．工藝規(guī)程的設(shè)計原則 工藝規(guī)程的設(shè)計原則是：優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本。即在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，以最少的勞動量和最低的成本，在規(guī)定的時間內(nèi)，可靠地加工出符合圖樣及技術(shù)要求的零件。在設(shè)計工藝規(guī)程時，應(yīng)注意以下問題： (1)技術(shù)上的先進性 在進行工藝規(guī)程設(shè)計時

9、，要全面了解國內(nèi)外本行業(yè)工藝技術(shù)的發(fā)展水平，積極采用適用的先進工藝和裝備，使所設(shè)計的工藝規(guī)程在一定時間內(nèi)保持相對的穩(wěn)定性和先進性，而不至于經(jīng)常作大的修改。 （2）經(jīng)濟上的合理性 在采用高生產(chǎn)率的設(shè)備與工藝裝備時要注意與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。對于在一定條件下可能會出現(xiàn)的幾種能夠保證零件技術(shù)要求的工藝方案，應(yīng)進行經(jīng)濟性分析和對比，從中選出最經(jīng)濟合理的方案。 （3）良好的勞動條件 設(shè)計工藝規(guī)程時要注意保證生產(chǎn)安全，盡量減輕工人的勞動強度，避免環(huán)境污染。在工藝方案上可注意采用機械化或自動化措施，將工人從某些繁重的體力勞動中解放出來。 3．工藝規(guī)程設(shè)計所需的原始資料 設(shè)計工藝規(guī)程通常需要下

10、列原始資料：①產(chǎn)品的全套裝配圖和零件工作圖；②產(chǎn)品驗收的質(zhì)量標準；③產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)；④毛坯資料，包括各種毛坯制造方法的技術(shù)經(jīng)濟特征，各種鋼型材的品種和規(guī)格，毛坯圖等；在無毛坯圖的情況下，需實地了解毛坯的形狀、尺寸及機械性能等；⑤現(xiàn)場的生產(chǎn)條件，要了解毛坯的生產(chǎn)能力及技術(shù)水平，加工設(shè)備和工藝裝備的規(guī)格及性能，工人的技術(shù)水平以及專用設(shè)備及工藝裝備的制造能力等；⑥工藝規(guī)程設(shè)計時應(yīng)盡可能多地了解國內(nèi)外相應(yīng)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展情況，同時還要結(jié)合本廠實際，合理地引進、采用新技術(shù)、新工藝；⑦有關(guān)的工藝手冊及圖冊。 3.2機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 3.2.1零件工藝分析

11、 設(shè)計工藝規(guī)程時，首先應(yīng)分析產(chǎn)品的零件圖和所在部件的裝配圖，熟悉產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，并找出其主要的技術(shù)要求和規(guī)定它的依據(jù)，然后對零件圖進行工藝分析。工藝分析主要有以下兩個方面內(nèi)容： 1．零件技術(shù)要求分析 零件的技術(shù)要求包括下列幾個方面：①加工表面的尺寸精度；②主要加工表面的形狀精度；③主要加工表面之間的相互位置精度；④各加工表面粗糙度以及表面質(zhì)量方面的其他要求；⑤熱處理要求及其它技術(shù)要求（如動平衡等）。 對零件圖具體的技術(shù)要求分析內(nèi)容有： （1）零件的視圖、尺寸、公差和技術(shù)要求等是否齊全 了解零件的各項技術(shù)要求，找出主要技術(shù)要求和加工關(guān)鍵，以便制訂相應(yīng)的加工工藝。 （2

12、）零件圖所規(guī)定的加工要求是否合理 如圖3.5所示的汽車鋼板彈簧吊耳，使用時鋼板彈簧與吊耳的內(nèi)側(cè)面是不接觸的，所以吊耳內(nèi)側(cè)面的表面粗糙度值，可由原設(shè)計要求的Ra3.2um增大到Ra12.5um，這樣就可以在銑削時增大進給量，以提高生產(chǎn)率。 圖3.5 汽車鋼板彈簧吊耳 （3）零件的選材是否恰當，熱處理要求是否合理 如圖3.6所示的方頭銷，方頭部分要求淬火硬度為55～60HRC，所選材料為T8A，零件上有一個小孔φ2H7要求裝配時配作。由于零件全長只有15mm，方頭部分長為4mm，所以用T8A材料局部淬火勢必使全長均被淬硬，以至裝配時φ2H7無法加工。若材料改用20Cr鋼

13、，局部滲碳淬火，便能解決問題。 圖3.6 方頭銷 2．零件結(jié)構(gòu)及其工藝性分析 對零件的結(jié)構(gòu)分析主要注意以下問題： （1）機械零件的結(jié)構(gòu)，由于使用要求不同而具有各種形狀和尺寸。但是，如果從形體上加以分析，各種零件都是由一些基本的表面和成形表面組成的?；颈砻嬗袃?nèi)外圓柱表面，圓錐表面和平面等；成形表面主要有螺旋面、漸開線齒形表面及其它一些成形表面等。在研究具體零件的結(jié)構(gòu)特點時，首先要分析該零件是由哪些表面組成的，因為表面形狀是選擇加工方法的基本因素。例如，外圓表面一般是由車削和磨削加工出來；內(nèi)孔則多通過鉆、擴、鉸、拉、鏜和磨削等加工方法獲得。除表面形狀外，尺寸對工藝也有重要的影

14、響。以內(nèi)孔為例，大孔與小孔，深孔與淺孔在工藝上均有不同特點。 （2）在分析零件的結(jié)構(gòu)時，不僅要注意零件的各個構(gòu)成表面本身的特征，而且還要注意這些表面的不同組合，正是這些不同的組合才形成零件結(jié)構(gòu)上的特點。例如以內(nèi)外圓為主的表面，既可組成軸類、盤類零件，也可組成套筒類零件。對于套筒類零件，既可是一般的軸套，也可以是形狀復(fù)雜或剛性很差的薄壁套筒。顯然，上述不同結(jié)構(gòu)的零件在工藝上往往有著較大的差異。在機械制造中，通常按照零件結(jié)構(gòu)和加工工藝過程的相似性，將各種零件大致分為軸類零件、套筒類零件、盤環(huán)類零件、叉架類零件以及箱體等。 另外，特別要注意分析零件的剛度情況，對剛度特別薄弱的部位，在加工時要注意

15、采取相應(yīng)的工藝措施以防止受力變形。同時還要注意分析零件剛度的方向，例如套筒類零件的軸向剛度大于徑向剛度，所以夾緊時常將徑向夾緊改為軸向夾緊。 （3）在研究零件的結(jié)構(gòu)時，還要注意審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性。零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指零件的結(jié)構(gòu)在保證使用要求的前提下，是否能以較高的生產(chǎn)率和最低的成本方便地制造出來的特性。使用性能完全不同的兩個零件，它們的制造方法和制造成本可能有很大的差別。在進行零件的結(jié)構(gòu)分析時應(yīng)考慮到加工時的裝夾、對刀、測量、切削效率等。結(jié)構(gòu)工藝性不好會使加工困難，浪費工時，浪費材料，甚至無法加工。表3.3列出了零件機械加工結(jié)構(gòu)工藝性對比的一些實例。 表3.3 零件機械加工結(jié)構(gòu)工藝性的

16、對比 3.2.2毛坯的選擇 毛坯是根據(jù)零件（或產(chǎn)品）所要求的形狀、工藝尺寸等而制成的供進一步加工用的生產(chǎn)對象。毛坯的種類、形狀、尺寸及精度對機械加工工藝過程、產(chǎn)品質(zhì)量、材料消耗和生產(chǎn)成本有著直接影響。因此，在設(shè)計工藝規(guī)程時必須正確地選擇毛坯的種類和確定毛坯的形狀。 1．毛坯種類的選擇 機械加工中常用的毛坯種類有：鑄件、鍛件、焊接件、型材、沖壓件、粉末冶金件和工程塑料件等。根據(jù)零件的材料和對材料力學(xué)性能的要求、零件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小、零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)和現(xiàn)場生產(chǎn)條件以及利用新工藝、新技術(shù)的可能性等因素，可參考表3.4確定毛坯的種類。 表3.4 機械制造業(yè)常用毛坯種類及其特

17、點 毛坯種類 毛坯制造方法 材 料 形 狀 復(fù)雜性 公差等級 （IT） 特 點 及 適 應(yīng) 的 生 產(chǎn) 類 型 型材 熱軋 鋼、有色金屬（棒、管、板、異形等） 簡單 11～12 常用作軸、套類零件及焊接毛坯分件，冷軋坯尺寸精度高但價格昂貴，多用于自動機。 冷軋（拉） 9～10 鑄 件 木模手工造型 鑄鐵、鑄鋼和有色金屬 復(fù)雜 12～14 單件小批生產(chǎn) 鑄造毛坯可獲得復(fù)雜形狀，其中灰鑄鐵因其成本低廉，耐磨性和吸振性好而廣泛用作機架、箱體類零件毛坯。 木模機器造型 ～12 成批生產(chǎn) 金屬模機器造型 ～12 大批大量

18、生產(chǎn) 離心鑄造 有色金屬、部分黑色金屬 回轉(zhuǎn)體 12～14 成批或大批大量生產(chǎn) 壓鑄 有色金屬 可復(fù)雜 9～10 大批大量生產(chǎn) 熔模鑄造 鑄鋼、鑄鐵 復(fù)雜 10～11 成批以上生產(chǎn) 失臘鑄造 鑄鐵、有色金屬 9～10 大批大量生產(chǎn) 鍛件 自由鍛造 鋼 簡單 12～14 單件小批生產(chǎn) 金相組織纖維化且走向合理，零件機械強度高。 模鍛 較復(fù)雜 11～12 大批大量生產(chǎn) 精密模鍛 10～11 沖壓件 板料加壓 鋼、有色金屬 較復(fù)雜 8～9 適用于大批大量生產(chǎn) 粉末冶金件 粉末冶金 鐵、銅、鋁基 材料 較復(fù)雜 7～

19、8 機械加工余量極小或無機械加工余量，適用于大批大量生產(chǎn) 粉末冶金熱模鍛 6～7 焊接件 普通焊接 鐵、銅、鋁基材料 較復(fù)雜 12～13 用于單件小批或成批生產(chǎn)，因其生產(chǎn)周期短、不需準備模具、剛性好及材料省而常用以代替鑄件。 精密焊接 10～11 工程 塑料件 注射成型 吹塑成型 精密模壓 工程塑料 復(fù)雜 9～10 適用于大批大量生產(chǎn) 2．確定毛坯的形狀和尺寸 現(xiàn)代機械制造發(fā)展的趨勢之一是精化毛坯，使其形狀和尺寸盡量與零件接近，從而進行少切屑加工甚至無屑加工。但由于毛坯制造技術(shù)和成本的限制，產(chǎn)品零件的加工精度和表面質(zhì)量的要求越來越高，所以毛坯的某些表

20、面仍需留有一定的加工余量，以便通過機械加工達 到零件的技術(shù)要求。毛坯制造尺寸與零件相應(yīng)尺寸的差值稱為毛坯加工余量，毛坯制造尺寸的公差稱為毛坯公差，二者都與毛坯的制造方法有關(guān)，生產(chǎn)中可參閱有關(guān)的工藝手冊來選取。毛坯的加工余量確定后，其形狀和尺寸的確定，還要考慮到毛坯制造、機械加工及熱處理等工藝因素的影響。下面僅從機械加工工藝角度來分析一下，在確定毛坯形狀和尺寸時應(yīng)注意的幾個問題。 （1）為使加工時工件安裝穩(wěn)定，有些鑄件毛坯需要鑄出工藝搭子，如圖3.7所示。工藝搭子一般在零件加工后再行切除。 圖3.7 具有工藝搭子的刀架毛坯 A—加工面 B—工藝搭子 C—定位面

21、 （2）為了保證零件的加工質(zhì)量和加工方便，常將一些零件先做成一個整體毛坯，加工到一定階段后再切割分離。對于半圓形的零件一般應(yīng)合并成一個整圓的毛坯；對于一些小的、薄的零件（如軸套、墊圈和螺母等），可以將若干零件合成一件毛坯，待加工到一定階段后再切割分離。圖3.8所示車床進給系統(tǒng)中的開合螺母外殼，就是將其毛坯做成整體，待加工到一定階段后再切割分離。 圖3.8 車床開合螺母外殼簡圖 3.2.3定位基準選擇 3.2.3.1基準的概念 所謂基準就是在零件上用以確定其他點、線、面的位置所依據(jù)的點、線、面。基準根據(jù)其功用不同可分為設(shè)計基準和工藝基準兩大類，前者用在產(chǎn)品零件的設(shè)計圖上，后者

22、用在機械制造的工藝過程中。 1．設(shè)計基準 在零件圖上用以確定其他點、線、面位置的基準稱為設(shè)計基準。對于距離尺寸精度，基準位于尺寸線的起點，對于相互位置精度，基準就是基準符號所處的位置。 例如，在圖3.9a所示的鉆套，軸線O-O是各外圓表面及內(nèi)孔的設(shè)計基準；端面A是端面B、C的設(shè)計基準；內(nèi)孔表面D的軸心線是φ46h6外圓表面的徑向跳動和端面B端面跳動的設(shè)計基準。同樣，圖3.9b中的F面是C面及E尺寸的設(shè)計基準，也是兩孔垂直度和C面平行度的設(shè)計基準；A面為B面尺寸及平行度的設(shè)計基準。作為設(shè)計基準的點、線、面在工件上不一定具體存在，例如表面的幾何中心、對稱線、對稱平面等。 圖3.

23、9 基準分析示例 2．工藝基準 零件在工藝過程中所采用的基準稱為工藝基準。工藝基準按用途又可分為： （1）工序基準 在工序圖上用來標注本工序被加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準稱為工序基準。如圖3.10a的零件，加工端面B時的工序圖為圖3.10b，工序尺寸為l4，則工序基準為端面A，而設(shè)計基準是端面C。 （2）定位基準 加工時，使工件在機床或夾具中占據(jù)一正確位置所用的基準稱為定位基準。例如加工圖3.9b中的孔時，底面F、側(cè)面A、D均應(yīng)作定位基準。 定位基準除了是工件的實際表面外，也可以是表面的幾何中心、對稱線或?qū)ΨQ面，但必須由相應(yīng)的實際表面來體現(xiàn)，這些實際表面稱為定位

24、基面。工件以回轉(zhuǎn)面與定位元件接觸時，工件軸線為定位基準，其軸心線由回轉(zhuǎn)面來體現(xiàn)，回轉(zhuǎn)面即為定位基面。如圖3.10c所示,加工E面時工件是以外圓φd放在V形塊1上定位，則其定位基準就是外圓φd的軸心線，定位基面是φd的外圓表面。又如將圖3.9a零件的內(nèi)孔套在心軸上加工φ46h6外圓時，內(nèi)孔中心即為定位基準，內(nèi)孔表面即為定位基面。 （3）測量基準 檢驗時用以測量已加工表面尺寸及位置的基準稱為測量基準。一般情況下常采用設(shè)計基準為測量基準。如圖3.10a中，當加工端面A、B，并保證尺寸l1、l2時，測量基準就是它的設(shè)計基準端面C。但當以設(shè)計基準為測量基準不方便或不可能時，也可采用其它表面為測量

25、基準。如圖3.10d中，表面E的設(shè)計基準為中心O（尺寸l3），而測量基準為外圓φD的母線F，則此時測量尺寸為l。 圖3.10 工藝基準分析示例 （4）裝配基準 在裝配時，用來確定零件或部件在機器中的位置所用的基準稱為裝配基準。如齒輪裝在軸上，內(nèi)孔是它的裝配基準；軸裝在箱體孔上，則支承軸頸的軸線是裝配基準；主軸箱體裝在床身上，則箱體的底面是裝配基準。 3.2.3.2定位基準的選擇 定位基準有粗基準與精基準之分。在加工的起始工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面作定位基準，則該表面稱為粗基準。利用已經(jīng)加工過的表面作為定位基準，稱為精基準。 1．精基準的選擇 選擇精基準主

26、要考慮應(yīng)可靠地保證主要加工表面間的相互位置精度并使工件裝夾方便、準確、穩(wěn)定、可靠。因此選擇精基準時一般應(yīng)遵循以下原則： （1）基準重合原則 為了較容易地獲得加工表面對其設(shè)計基準的相對位置精度要求，應(yīng)選擇加工表面的設(shè)計基準作為定位基準，這一原則稱為“基準重合”原則。采用基準重合原則，可以直接保證設(shè)計精度，避免基準不重合誤差。如圖3.11a所示為一零件簡圖，A面是B面的設(shè)計基準，B面是C面的設(shè)計基準。在用調(diào)整法加工B面和C面時，先以A面定位加工B面，符合基準重合原則。然后再加工C面，此時有兩種不同方案。 a） b

27、） c） 圖3.11 定位基準選擇 第一種方案是以B面定位加工C面，直接保證尺寸c。這時定位基準與設(shè)計基準重合，影響加工精度的只有本工序的加工誤差，只要把此誤差控制在δc范圍以內(nèi)，就可以保證加工精度要求。但這種方案定位不方便且不穩(wěn)固。 第二種方案是以A面定位加工C面，直接保證尺寸b，如圖3.11b)。這時定位基準與設(shè)計基準不重合，設(shè)計尺寸c是由尺寸a和尺寸b間接保證的，它取決于尺寸a和b的加工精度。影響尺寸c的精度，除了本工序的加工誤差δb以外，還與前工序加工尺寸a的加工誤差δa有關(guān)。很明顯，要保證尺寸c的精度，必須控制尺寸b和a的加工誤差，使

28、兩者之和不超過δc，即δb+δa≤δc。其中，誤差δa是由于定位基準與設(shè)計基準不重合引起的，稱為基準不重合誤差，其數(shù)值等于定位基準與設(shè)計基準之間位置尺寸的公差。當δc為一定值時，由于基準不重合誤差（即δa）的存在，勢必要減小δb值。故采用這種方案，雖定位比較方便，但增加了本工序的加工難度。因此在選擇定位基準時，應(yīng)遵守“基準重合”原則，即盡可能選設(shè)計基準為定位基準。應(yīng)當指出，基準重合原則對于保證表面間的相互位置精度（如平行度、垂直度、同軸度等）亦完全適用。 （2）基準統(tǒng)一原則 當工件以某一組精基準定位可以比較方便地加工其它各表面時，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準定位，這就是“基準統(tǒng)一”原

29、則。采用基準統(tǒng)一原則可使各個工序所用的夾具統(tǒng)一，可減少設(shè)計和制造夾具的時間和費用，提高生產(chǎn)率。另外，多數(shù)表面采用同一組定位基準進行加工，可避免因基準轉(zhuǎn)換過多而帶來的誤差，有利于保證各表面之間的相互位置精度。例如，軸類零件加工過程中大多數(shù)工序采用兩個頂尖孔作為定位基準；齒輪加工中大部分工序以基準端面及內(nèi)孔作為定位基準；箱體類零件加工過程中大多數(shù)工序采用底面和底面上相距較遠的兩個孔作為定位基準。 （3）保證工件定位穩(wěn)定準確、夾緊可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的原則 一般應(yīng)采用面積大、精度較高和表面粗糙度值較低的表面為精基準。例如加工箱體類和支架類零件時常用底面為精基準，因為底面一般面積大、精度高

30、、裝夾穩(wěn)定、方便，設(shè)計夾具也較簡單。又如圖3.11a所示零件，當加工表面C時，若采用“基準重合”原則，選擇B面為定位基準，工件定位不穩(wěn)、裝夾不便、夾具結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。因此，在加工精度允許的條件下，可選擇底面A為定位基準，此時定位穩(wěn)定、裝夾方便、夾具結(jié)構(gòu)也簡單。 （4）互為基準原則 為了獲得均勻的加工余量及較高的相互位置精度，可采用互為基準，反復(fù)加工的原則。例如，加工精密齒輪，當高頻淬火把齒面淬硬后，需進行磨齒，因其淬硬層較薄，所以磨削余量應(yīng)小而均勻，這樣就得先以齒形分度圓為基準磨內(nèi)孔，再以內(nèi)孔為基準磨齒形面，以保證齒面余量均勻，且孔與齒面間的相互位置精度也高；加工套筒類零件，當內(nèi)、外圓柱表

31、面的同軸度要求較高時，先以孔定位加工外圓，再以外圓定位加工孔，反復(fù)加工幾次就可大大提高同軸度。 （5）自為基準原則 當精加工或光整加工工序要求余量小而均勻時，可選擇加工表面本身為精基準，以保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。如磨削車床床身導(dǎo)軌面時，為了保證導(dǎo)軌面上耐磨層的一定厚度和均勻性，可用導(dǎo)軌面自身找正定位來進行磨削。浮動鏜刀鏜孔、圓拉刀拉孔、珩磨及無心磨床磨軸的外圓表面，都是采用自為基準原則進行零件表面加工。應(yīng)用這種精基準加工工件，只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面間的相互位置精度，后者應(yīng)由先行工序保證。 工件定位時，為了保證加工表面的位置精度，多優(yōu)先選擇設(shè)計基準或裝配基準為主要定位基

32、準，這些定位基準一般為零件上的重要工作表面。但有些零件的加工，為裝夾方便或易于實現(xiàn)基準統(tǒng)一，人為地制造一種定位基準，如圖3.7所示零件上的工藝凸臺和軸類零件加工的中心孔。這些表面不是零件上的工作表面，只是由于工藝需要而作出的，這種基準稱為輔助基準。此外，零件上的某些次要表面（非配合表面），因工藝上選作定位基準而要提高它的加工精度和表面質(zhì)量以便定位時使用，這種表面也稱為輔助基準。例如，箱體零件加工中，為實現(xiàn)基準統(tǒng)一，采用底面與底面上的兩個緊固孔定位，為此必須提高兩個緊固孔的中心距離精度和本身的尺寸精度。 2． 粗基準選擇 選擇粗基準，主要是為了可靠方便地加工出精基準來。具體選擇時主要考慮以下

33、原則： （1）為了保證不加工表面與加工表面之間的相互位置關(guān)系（壁厚均勻、對稱、間隙大小等），應(yīng)首先選擇不加工表面作粗基準，若零件上有多個不加工表面，則應(yīng)則選擇其中與加工面相對位置精度要求較高的不加工面為粗基準。例如圖3.12a所示套類零件，為保證零件加工后壁厚均勻，應(yīng)選擇不加工的外圓面1作為粗基準。 （2）為了使定位穩(wěn)定、可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，作為粗基準的表面應(yīng)不是分型面，應(yīng)盡可能平整光潔，且有足夠大的尺寸，無澆口、冒口或飛邊、毛刺等缺陷，必要時，應(yīng)對毛坯加工提出修光打磨的要求。 （3）對于具有較多加工表面的工件，粗基準選擇時，應(yīng)考慮合理地分配各表面加工余量。 1）應(yīng)保證各加工

34、表面有足夠的余量。為滿足這個要求，應(yīng)選擇毛坯余量最小的表面作粗基準。如圖3.12b所示的階梯軸，?108mm外圓表面的余量比?55mm外圓表面大，應(yīng)選擇?55mm外圓表面作粗基準，否則會造成加工余量的不足。 a） b） 圖3.12 粗基準的選擇 2）對于某些重要表面（如導(dǎo)軌和重要孔等），為了盡可能使其加工余量均勻，應(yīng)選擇該重要表面作粗基準。如圖3.13所示的車床床身，導(dǎo)軌面是重要表面，要求硬度高且均勻，希望加工時只切去一小層均勻的余量，使其表面保留均勻致密的金相

35、組織，具有較高且一致的物理力學(xué)性能，以增加導(dǎo)軌的耐磨性。因此加工時應(yīng)選導(dǎo)軌面作為粗基準加工床腿底面（圖1.13a），然后以床腿底面為基準加工導(dǎo)軌平面（圖3.13b）. a） b） 圖3.13 床身加工粗基準選擇 （4）同一方向上的粗基準原則上只允許使用一次。因為粗基準本身都是未經(jīng)加工的表面，精度低，表面粗糙度數(shù)值大，在不同工序中重復(fù)使用同一尺寸方向上的粗基準，則不能保證被加工表面之間的相互位置精度。 應(yīng)該指出，上述粗、精基準的選擇原則，只說明了某一方面的問題，在

36、實際應(yīng)用中，常常不能同時兼顧，往往會出現(xiàn)相互矛盾的情況，這就要求選擇時應(yīng)根據(jù)零件的生產(chǎn)類型及具體生產(chǎn)條件，并結(jié)合整個工藝路線進行綜合考慮，分清主次，抓住主要矛盾，靈活運用上述原則，正確選擇粗、精基準。 例題3.1 圖3.14所示支架零件，請選擇該零件加工時的精基準和粗基準。 圖3.14 支架 首先對零件圖紙進行簡單分析：零件的加工表面主要有：底面、頂面、φ16H7孔、2-φ10孔、直槽、圓弧槽。其中，φ16H7孔徑精度、直槽對φ16H7孔的對稱度0.1mm、2-φ10孔至φ16H7孔的距離32±0.1 mm、28±0.1 mm、是主要加工要求。 設(shè)計基準分析：底面是頂面、

37、φ16H7孔在高度方向的設(shè)計基準，φ16H7孔軸線是直槽、圓弧槽、2-φ10孔的設(shè)計基準。 然后進行定位基準選擇。定位基準選擇時應(yīng)先選精基準，再選加工精基準用的粗基準。 精基準選擇： 底面——限制3個自由度（、、），選擇理由：①基準重合（底面是頂面、φ16H7孔等在高度方向的設(shè)計基準）；②基準統(tǒng)一（在大多數(shù)工序中使用）；③定位穩(wěn)定可靠、夾具結(jié)構(gòu)簡單（定位面積大且平整）。 φ16H7孔——限制2個自由度（、），理由：①基準重合（φ16H7孔軸線是直槽、圓弧槽、2-φ10孔的設(shè)計基準）；②基準統(tǒng)一（在大多數(shù)工序中使用）；③定位穩(wěn)定可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單。 左邊φ10孔——限制1個自由度（），

38、理由：①基準重合（該孔中心與φ16H7孔中心連線是直槽、圓弧槽、以及右邊φ10孔位置夾角的設(shè)計基準）；②基準統(tǒng)一（在大多數(shù)工序中使用）；③定位穩(wěn)定可靠，離φ16H7孔中心距離遠，轉(zhuǎn)角誤差小，夾具結(jié)構(gòu)簡單。 粗基準的選擇： φ40外圓——限制4個自由度（、、、），理由：①以不加工表面為粗基準保證加工表面與不加工表面之間的相互位置關(guān)系（保證孔φ16H7與φ40外圓之間壁厚均勻）；②定位穩(wěn)定可靠、夾緊方便（定位面積平整且光潔、可用三爪卡盤裝夾）。 K面——限制1個自由度（），理由：①以不加工表面為粗基準保證加工表面與不加工表面之間的相互位置關(guān)系（保證尺寸12）；②定位方便（直接靠在三爪卡盤卡

39、爪上）。 左邊R10外緣——限制1個自由度（），理由：①以不加工表面為粗基準保證加工表面與不加工表面之間的相互位置關(guān)系（保證φ10孔的中心與其外圓對稱）。 3.2.4工藝路線的擬訂 擬訂零件機械加工工藝路線時，要解決的主要問題有：零件各表面加工方法和加工方案的選擇，加工階段的劃分，確定工序集中與分散的程度，加工順序的安排等。 1．表面加工方法和加工方案的選擇 機械零件是由大量的外圓、內(nèi)孔、平面或復(fù)雜的成形表面組合而成的，零件表面加工方案的選擇應(yīng)根據(jù)零件各表面所要求的加工精度、表面粗糙度和零件結(jié)構(gòu)特點，選用相應(yīng)的加工方法和加工方案。選擇表面加工方案時應(yīng)注意以下幾點： （1）根據(jù)加工表

40、面的技術(shù)要求，盡可能采用經(jīng)濟加工精度方案。 不同的加工方法如車、銑、刨、磨、鉆、鏜等，其用途各不相同，所能達到的精度和表面粗糙度值也大不一樣。即使是同一種加工方法，在不同的加工條件下所得到的精度和表面粗糙度值也不一樣，這是因為在加工過程中，將有各種因素對精度和表面粗糙度產(chǎn)生影響，如工人的技術(shù)水平、切削用量、刀具的刃磨質(zhì)量、機床的調(diào)整質(zhì)量等等。 根據(jù)統(tǒng)計資料，某一種加工方法的加工誤差（或精度）和成本的關(guān)系如圖3.15。在Ⅰ段，當零件加工精度要求很高時，零件成本將要提得很高，甚至成本再提高，其精度也不能再提高了，存在著一個極限的加工精度，其誤差為Δα。相反，在Ⅲ段，雖然精度要求很低，但成本也不

41、能無限降低，其最低成本的極限值為Sα。因此在Ⅰ、Ⅲ段應(yīng)用此方法加工是不經(jīng)濟的。在Ⅱ段，加工方法與加工精度是相互適應(yīng)的，加工誤差與成本基本上是反比關(guān)系，可以較經(jīng)濟地達到一定的精度。Ⅱ段的精度范圍就稱為這種加工方法經(jīng)濟精度的范圍。 圖3.15 加工精度和加工成本的關(guān)系 所謂某種加工方法的經(jīng)濟精度，是指在正常的工作條件下（包括完好的機床設(shè)備、必要的工藝裝備、標準的工人技術(shù)等級、標準的耗用時間和生產(chǎn)費用）所能達到的加工精度。與經(jīng)濟加工精度相似，各種加工方法所能達到的表面粗糙度值也有一個較經(jīng)濟的范圍。各種加工方法所能達到的經(jīng)濟精度、表面粗糙度值以及表面形狀、位置精度可查閱《金屬機械加工工

42、藝人員手冊》。 表3.5、表3.6、表3.7分別介紹了外圓表面、內(nèi)孔表面和平面較常用的加工方案及其能達到的經(jīng)濟精度和表面粗糙度，表3.8摘錄了用各種加工方法加工軸線平行孔系的位置精度（用距離尺寸誤差表示）。這些都是生產(chǎn)實際的統(tǒng)計資料，可以根據(jù)對被加工零件加工表面的精度和表面粗糙度要求、零件的結(jié)構(gòu)和被加工表面的形狀、大小以及車間工廠的具體條件，選取最經(jīng)濟合理的加工方案，必要時應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟論證。當然，這是在一般情況下可能達到的精度和表面粗糙度值，在具體條件下也會有差別。 表3.5 外圓表面加工方案及其經(jīng)濟精度 序 號 加工方案 經(jīng)濟精度 公差等級 表面粗糙度Ra（um） 適用

43、范圍 1 粗車 IT11～13 12.5～50 適用于除淬火鋼以外的金屬材料 2 粗車—半精車 IT8～10 3.2～6.3 3 粗車—半精車—精車 IT7～8 0.8～1.6 4 粗車—半精車—精車—滾壓（或拋光） IT7～8 0.025～0.2 5 粗車—半精車—磨削 IT7～8 0.40～0.80 除不宜用于有色金屬外，主要適用于淬火鋼件的加工 6 粗車—半精車—粗磨—精磨 IT6～7 0.10～0.40 7 粗車—半精車—粗磨—精磨—超精磨 IT5 0.012～0.10 8 粗車—半精車—精車—金剛石車 IT6～7 0

44、.025～0.40 主要用于有色金屬 9 粗車—半精車—粗磨—精磨—鏡面磨 IT5以上 RZ0.05～0.025 主要用于高精度要求的鋼件加工 10 粗車—半精車—精車—精磨—研磨 IT5以上 RZ0.05～0.10 11 粗車—半精車—精車—精磨—粗研—拋光 IT5以上 RZ0.05～0.40 隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，工藝水平的提高，同一種加工方法所能達到的精度和表面質(zhì)量也會相應(yīng)提高。例如，外圓磨床一般可達IT7級公差和Ra0.4um的表面粗糙度，但在采取適當措施提高磨床精度、抗振性和改進磨削工藝后，可加工出IT5和Ra0.012～0.1um的外圓表面。用金剛石車削

45、，也能獲得Ra≤0.01um的表面。另外，在大批量生產(chǎn)中，為了保證高的生產(chǎn)率和高的成品率，常把原來能加工較小表面粗糙度值的方法用于加工表面粗糙度值要求較大的表面。例：連桿加工中用珩磨來獲得Ra0.8um的表面粗糙度值，曲軸加工中采用超精研磨來獲得Ra0.4um的表面粗糙度值。 表3.6 內(nèi)孔表面加工方案及其經(jīng)濟精度 序 號 加工方案 經(jīng)濟精度 公差等級 表面粗糙度Ra（um） 適用范圍 1 鉆 IT11～13 ≥12.5 加工未淬火鋼及鑄鐵的實心毛坯，也可用于加工有色金屬（所得表面粗糙度Ra值稍大） 2 鉆—擴 IT10～11 6.3～12.5 3 鉆—

46、擴—鉸 IT8～9 1.60～3.2 4 鉆—擴—粗鉸—精鉸 IT7 0.80～1.6 5 鉆—鉸 IT8～10 1.60～6.3 6 鉆—粗鉸—精鉸 IT7～8 0.80～1.60 7 鉆—（擴）—拉 IT7～9 0.10～1.60 大批量生產(chǎn) 8 粗鏜（或擴孔） IT11～13 6.3～12.5 除淬火鋼外的各種鋼材，毛坯上已有鑄出或鍛出孔 9 粗鏜（擴）—半精鏜（精擴） IT8～9 1.60～3.20 10 粗鏜（擴）—半精鏜（精擴）—精鏜（鉸） IT7～8 0.80～1.60 11 粗鏜（擴）—半精鏜（精擴）—精鏜—浮

47、動鏜 IT6～7 0.40～0.80 12 粗鏜（擴）—半精鏜—磨 IT7～8 0.20～0.80 主要用于淬火鋼，不宜用于有色金屬。 13 粗鏜（擴）—半精鏜—粗磨—精磨 IT6～7 0.10～0.20 14 粗磨—半精磨—精磨—金剛鏜 IT6～7 0.05～0.40 主要用于有色金屬。 15 鉆—（擴）—粗鉸—精鉸—珩磨 IT6～7 0.025～0.20 精度要求很高的孔，若以研磨代替珩磨，精度可達IT6以上，Ra可達0.10～0. 01。 16 鉆—（擴）—拉—珩磨 IT6～7 0.025～0.20 17 粗鏜—半精鏜—精鏜—珩磨

48、IT6～7 0.025～0.20 （2）工件材料的性質(zhì)及熱處理 例如，鋼淬火后應(yīng)用磨削方法加工，不能用鏜削或鉸削；而有色金屬則不能用磨削，應(yīng)采用金剛鏜削或高速精細車削的方法進行精加工。 （3）工件的結(jié)構(gòu)和尺寸 例如，對于回轉(zhuǎn)體類零件的孔的加工常用用車削或磨削，而箱體類零件的孔，一般采用鉸削或鏜削，孔徑小時，宜采用鉸削，孔徑大時，用鏜削。 表3.7 平面加工方案及其經(jīng)濟精度 序 號 加工方案 經(jīng)濟精度 公差等級 表面粗糙度Ra（um） 適用范圍 1 粗車 IT11～13 12.5～50 適用于工件的端面加工 2 粗車—半精車 IT8～10 3.2～6

49、.3 3 粗車—半精車—精車 IT7～8 0.8～1.6 4 粗車—半精車—磨 IT6～8 0.20～0.80 5 粗刨（或粗銑） IT11～13 6.3～25 除不宜用于有色金屬外，主要適用于淬火鋼件的加工 6 粗刨（或粗銑）—半精刨（或半精銑）—粗磨—精磨 IT5～7 0.10～0.40 7 粗車—半精車—粗磨—精磨—超精磨 IT5 0.012～0.10 8 粗車—半精車—精車—金剛石車 IT5～6 0.025～0.40 主要用于有色金屬 9 粗車—半精車—粗磨—精磨—鏡面磨 IT5以上 0.025～0.20 主要用于高精度要求

50、的鋼件加工 10 粗車—半精車—精車—精磨—研磨 IT5以上 0.05～0.10 11 粗車—半精車—精車—精磨—研磨—拋光 IT5以上 0.025～0.40 表3.8 軸線平行的孔的位置精度（經(jīng)濟精度） 加工方法 定位工具 兩孔軸線間的距離誤差或從孔軸線到平面的距離誤差 加工方法 定位工具 兩孔軸線間的距離誤差或從孔軸線到平面的距離誤差 立鉆或搖臂鉆上鉆孔 用鉆模 0.1～0.2 臥 式 鏜 床 上 鏜 孔 用鏜模 0.05～0.08 按劃線 1.0～3.0 按定位樣板 0.08～0.2

51、 立鉆或搖臂鉆上鏜孔 用鏜模 0.05～0.03 按定位器的指示讀數(shù) 0.04～0.06 車床上鏜孔 按劃線 1.0～2.0 用塊規(guī) 0.05～0.1 用帶有滑座的角尺 0.1～0.3 用游標尺 0.2～0.4 坐標鏜床上鏜孔 用光學(xué)儀器 0.004～0.015 用內(nèi)徑規(guī)或用塞尺 0.05～0.25 金剛鏜床上鏜孔 0.008～0.02 用程序控制的坐標裝置 0.04～0.05 多軸組合機床上鏜孔 用鏜模 0.03～0.05 按劃線 0.4～0.6 （4）結(jié)合生產(chǎn)類型考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟性 大批量生產(chǎn)，應(yīng)采用高效的先進工藝，如平面和孔采

52、用拉削代替普通的銑、刨和鏜孔。甚至大批大量生產(chǎn)中可以從根本上改變毛坯的形態(tài)，大大減少切削加工的工作量。例如，用粉末冶金來制造油泵齒輪、用失蠟鑄造柴油機上的小零件等。在單件小批生產(chǎn)中，常采用通用設(shè)備、通用工藝裝備及一般的加工方法，避免盲目地采用高效加工方法和專用設(shè)備而造成經(jīng)濟損失。 （5）現(xiàn)有生產(chǎn)條件 充分利用現(xiàn)有設(shè)備，挖掘企業(yè)潛力，發(fā)揮工人的積極性和創(chuàng)造性，也考慮不斷改進現(xiàn)有的加工方法和設(shè)備，采用新技術(shù)和提高工藝水平，還考慮設(shè)備負荷的平衡。有時，還應(yīng)考慮一些其他因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求、工件重量等。 例如，某一孔的加工精度為IT7級，粗糙度值為Ra1.6～3.2um，查表3

53、.6可有四種加工方案：①鉆—擴—鉸—精鉸；②粗鏜—半精鏜—精鏜；③粗鏜—半精鏜—粗磨—精磨；④ 鉆—（擴）—拉。 方案①用得最多，在大批大量生產(chǎn)中常用在自動機床或組合機床上，在成批生產(chǎn)中常用在立鉆、搖壁鉆、六角車床等連續(xù)進行各個工步加工的機床上。該方案一般用于加工小于30mm的孔徑，工件材料為未淬火鋼或鑄鐵，不適于加工大孔徑，否則刀具過于笨重。 方案②用于加工毛坯本身有鑄出或鍛出的孔，但其直徑不宜太小，否則因鏜桿太細容易發(fā)生變形而影響加工精度，箱體零件的孔加工常用這種加工方案。 方案③適用于淬火的工件。 方案④適用于成批或大量生產(chǎn)的中小型零件，其材料為未淬火鋼、鑄鐵及有色金屬，且要求軸

54、向剛性較好。 2．加工階段的劃分 對于加工精度要求較高和粗糙度值要求較低的零件，通常將工藝過程劃分為粗加工、半精加工、精加工三個階段，當加工精度和表面質(zhì)量要求特別高時，還應(yīng)增加光整加工和超精密加工階段。 粗加工階段：這是加工的開始階段，在這階段中應(yīng)盡快切除零件各個表面的大部分加工余量。這個階段的主要問題是如何獲得高的生產(chǎn)率。 半精加工階段：這個階段繼續(xù)減少加工余量，為主要表面的精加工作準備，同時完成一些次要表面的加工，如鉆孔、攻絲、銑鍵槽等。 精加工階段：本階段的任務(wù)是使各主要表面達到圖紙要求的加工精度。 光整加工和超精密階段：該階段是對要求特別高的零件增設(shè)的加工階段，主要是為了降

55、低表面粗糙度值，進一步提高尺寸精度。 將工藝過程劃分粗、精加工階段的原因是： （1）保證加工質(zhì)量 工件在粗加工時切除的余量大，產(chǎn)生的切削力和切削熱也大，同時需要的夾緊力也較大，因而造成工件受力變形和熱變形。另外，經(jīng)過粗加工后工件的內(nèi)應(yīng)力要重新分布，也會使工件發(fā)生變形。若不分階段連續(xù)進行加工，就無法避免和消除上述原因所引起的加工誤差。劃分加工階段后，粗加工造成的誤差，可以通過半精加工和精加工得以修正，并逐步提高零件的加工精度和表面質(zhì)量。 （2）合理使用設(shè)備 粗加工階段可以使用功率大、剛性好、精度低、效率高的機床；精加工階段則要求使用精度高的機床。這樣各得其所，有利于充分發(fā)揮粗加工機

56、床的動力，又有利于長期保持精加工機床的精度。 （3）便于安排熱處理工序 劃分加工階段可以在各個階段中插入必要的熱處理工序，使冷熱加工配合得更好。實際上，加工中常常是以熱處理作為加工分階段的界線。如在粗加工之后進行去除內(nèi)應(yīng)力的時效處理，在半精加工后進行淬火處理等。 （4）便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，保護精加工表面 在粗加工階段，由于切除的金屬余量大，可以及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷（夾渣、氣孔、砂眼等），便于及時修補或決定報廢，避免繼續(xù)加工而造成工時和費用的浪費。而精加工表面安排在后面加工，可保護其不受損壞。 當然，加工階段的劃分不是絕對的，例如加工重型零件時，由于裝夾吊運不方便，一般不劃分加

57、工階段，在一次安裝中完成全部粗加工和精加工。為提高加工的精度，可在粗加工后松開工件，讓其充分變形，再用較小的力夾緊工件進行精加工，以保證零件的加工質(zhì)量。另外，如果工件的加工質(zhì)量要求不高、工件的剛度足夠、毛坯的質(zhì)量較好而切除的余量不多，則可不必劃分加工階段。 應(yīng)當指出，加工階段的劃分是針對零件加工的整個過程而言，是針對主要加工表面而劃分的，而不能從某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)來判斷。例如，工件的定位基準，在半精加工甚至粗加工階段就應(yīng)加工得很精確，而某些鉆小孔的粗加工工序，又常常安排在精加工階段。 3．工序集中與工序分散 在選定了各表面的加工方法和劃分加工階段之后，還要將工藝過程劃分為若干

58、工序。劃分工序時有兩個不同的方法，即工序的集中和工序的分散。 工序集中就是將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，此時工藝路線短，工序數(shù)目少，每道工序加工的內(nèi)容多。 工序集中的工藝特點是減少了工件裝夾次數(shù)，在一次安裝中加工出多個表面，有利于提高表面間的相互位置精度，減少工序間運輸，縮短生產(chǎn)周期，減少設(shè)備數(shù)量，相應(yīng)地減少操作工人和生產(chǎn)面積。工序集中有利于采用高生產(chǎn)率的先進或?qū)Ｓ迷O(shè)備、工藝裝備，提高加工精度和生產(chǎn)率，但設(shè)備的一次性投資大，工藝裝備復(fù)雜。 工序分散就是將工件的加工內(nèi)容分散在較多的工序內(nèi)完成，此時工藝路線長，工序數(shù)目多，每道工序加工的內(nèi)容少。工序分散的工藝特點是設(shè)備、工裝比較簡

59、單，調(diào)整、維護方便，生產(chǎn)準備工作量少；每道工序的加工內(nèi)容少，便于選擇最合理的切削用量；設(shè)備數(shù)量多，操作人員多，占用生產(chǎn)面積大，組織管理工作量大。 工序集中和分散的程度應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和設(shè)備等具體生產(chǎn)條件綜合考慮后確定。例如在單件小批生產(chǎn)中，一般采用通用設(shè)備和工藝專備，盡可能在一臺機床上完成較多的表面加工，尤其是對重型零件的加工，為減少裝夾和往返搬運的次數(shù)，多采用工序集中的原則，主要是為了便于組織管理。在大批、大量生產(chǎn)中，常采用高效率的設(shè)備和工藝裝備，如多刀自動機床、組合機床及專用機床等，使工序集中，以便提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量。但有些工件（如活塞、連桿等）可采用效率高

60、、結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工藝裝備，按工序分散原則進行生產(chǎn)，這樣容易保證加工質(zhì)量和使各工序的時間趨于平衡，便于組織流水線、自動線生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率。面對多品種、中小批量的生產(chǎn)趨勢，也多采用工序集中原則，選擇數(shù)控機床、加工中心等高效、自動化設(shè)備，使一臺設(shè)備完成盡可能多的表面加工。由于工序集中的優(yōu)點較多，現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展趨于工序集中。 4．工序順序的安排 （1）機械加工順序的安排 工件各表面的機械加工順序，一般按照下述原則安排： 1）先基準后其它 被選定的零件的精基準表面應(yīng)先加工，并應(yīng)加工到足夠的精度和表面粗糙度，以便定位可靠且使其他表面能達到一定的精度。例如軸類零件先加工中心孔，齒輪零件應(yīng)先

61、加工孔和基準端面等。 2）先粗后精 零件表面加工一般都需要分階段進行，應(yīng)先安排各表面的粗加工，其次安排半精加工，最后安排主要表面的精加工和光整加工。 3）先主后次、穿插進行 根據(jù)零件功用和技術(shù)要求，往往先將零件各表面分為主要表面和次要表面，然后先著重考慮主要表面的加工順序，再把次要表面適當穿插在主要表面的加工工序之間。由于次要表面的精度不高，一般在粗加工和半精加工階段即可完成，但對于那些同主要表面相對位置關(guān)系密切的次要表面，通常多安排在精加工之后加工。如箱體零件上重要孔周圍的緊固螺紋孔，安排在重要孔精加工后進行鉆孔和攻螺紋。 4）先面后孔 對于底座、箱體、支架及連桿

62、類零件應(yīng)先加工平面，后加工內(nèi)孔，因為平面一般面積較大，輪廓平整，先加工好平面，便于加工孔時定位安裝，有利于保證孔與平面的位置精度，同時也給孔加工帶來方便，使刀具的初始工作條件得到改善。 綜合以上原則，常見的機械加工順序為：定位基準的加工→主要表面的粗加工→次要表面加工→主要表面的半精加工→次要表面加工→修基準→主要表面的精加工。 以上是安排機械加工工序順序的一些基本原則。實際工作時，為了縮短工件在車間內(nèi)的運輸距離，考慮加工順序時，還應(yīng)考慮車間設(shè)備布置情況，盡量減少工件往返流動。 （2）熱處理工序的安排 工藝過程中的熱處理按其目的，大致可分為預(yù)備熱處理和最終熱處理兩大類，前者可以改善材料

63、切削加工性能，消除內(nèi)應(yīng)力和為最終熱處理做準備；后者可使材料獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)，提高零件材料的硬度、耐磨性和強度等性能。 1）預(yù)備熱處理 正火和退火可以消除毛坯制造時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定金屬組織和改善金屬的切削性能，一般安排在粗加工之前。含碳量大于0.5%的碳鋼和合金鋼，為降低金屬的硬度易于切削，常采用退火處理；含碳量低于0.5%的碳鋼和合金鋼，為避免硬度過低造成切削時粘刀，常采用正火處理。鑄鐵件一般采用退火處理，鍛件一般采用正火處理。 時效處理主要用于消除毛坯制造和機械加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，一般安排在粗加工前后進行。例如對于大而復(fù)雜的鑄件，為了盡量減少由于內(nèi)應(yīng)力引起的變形，常常在粗加工

64、前采用自然時效，粗加工后進行人工時效。而對于精度高，剛性差的零件（如精密絲桿）為消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定精度，常在粗加工、半精加工、精加工之間安排多次時效處理。 調(diào)質(zhì)處理可以改善材料的綜合機械性能，獲得均勻細致的索氏體組織，為表面淬火和氮化處理作組織準備。對硬度和耐磨性要求不高的零件，調(diào)質(zhì)處理可作為最終熱處理工序。調(diào)質(zhì)處理一般安排在粗加工之后，半精加工之前。 2）最終熱處理 淬火處理或滲碳淬火處理，可以提高零件表面的硬度和耐磨性，常需預(yù)先進行正火及調(diào)質(zhì)處理。淬火處理一般安排在精加工或磨削之前進行，當用高頻淬火時也可安排在最終工序。滲碳淬火處理適用于低碳鋼和低碳合金鋼，其目的是使零件表層含碳量增加

65、，經(jīng)淬火后方可使表層獲得高的硬度和耐磨性，而心部仍可保持一定的強度和較高的韌性和塑性。滲碳淬火一般安排在半精加工之后進行。 滲氮處理是使氮原子滲入金屬表面而獲得一層含氮化合物的處理方法。滲氮可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲勞強度和抗蝕性。由于滲氮處理溫度較低，變形小，且滲氮層較?。ㄒ话悴怀^0.6～0.7mm），滲氮工序應(yīng)盡量靠后安排。為了減少滲氮時的變形，在切削加工后一般需要進行消除應(yīng)力的高溫回火。 表面處理（電鍍及氧化）可提高零件的抗腐蝕能力，增加耐磨性，使表面美觀等。一般安排在工藝過程的最后進行。 零件機械加工的一般工藝路線為：毛坯制造→退火或正火→主要表面的粗加工→次要表面加工

66、→調(diào)質(zhì)（或時效）→主要表面的半精加工→次要表面加工→淬火（或滲碳淬火）→修基準→主要表面的精加工。 3）輔助工序的安排 檢驗是主要的輔助工序，除每道工序由操作者自行檢驗外，在粗加工之后，精加工之前；零件轉(zhuǎn)車間前后；重要工序加工前后以及零件全部加工完成之后，還要安排獨立的檢驗工序。 一般來說，鉆削、銑削、刨削、拉削等工序加工后要安排去毛刺工序。去毛刺工序應(yīng)安排在淬火等熱處理前。 除檢驗工序、去毛刺工序外，其它輔助工序有：清洗、防銹、去磁、平衡等，對產(chǎn)品質(zhì)量有重要的作用，均不要遺漏，要同等重視。 3.2.5加工余量的確定 零件加工的工藝路線確定以后，在進一步安排各個工序的具體內(nèi)容時，應(yīng)正確地確定各工序的工序尺寸。而確定工序尺寸，首先應(yīng)確定加工余量。 1．加工余量的概念 為了使零件得到所要求的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，在切削加工過程中，必須從加工表面上切除的金屬層厚度稱為機械加工余量。 （1）工序余量 完成某一工序而從某一表面上切除的金屬層厚度。工序余量等于工件某一工序前后尺寸之差。 對于外表面：Zb=a-b （圖3.16a） 對于內(nèi)表面：Zb=b-a （圖3.1