《機械制造技術基礎》主教材第5章零件機械加工工藝規(guī)程的制訂2知識目標掌握工序、安裝、工位、工步、走刀、生產(chǎn)綱領、生產(chǎn)類型等概念。掌握各種生產(chǎn)類型的主要工藝特征。掌握制訂零件機械加工工藝規(guī)程的步驟。掌握確定加工余量和工序尺寸的方法。掌握應用尺寸鏈計算工序尺寸的方法。能力目標能制訂中等復雜程度零件的機械加工工藝規(guī)程，包括能進行工藝分析、能選擇毛坯、能擬訂工藝路線、能確定工序尺寸及其公差、能確定各工序切削用量。3工作任務4圖5-1傳動軸零件圖材料：45鋼55.1機械加工工藝規(guī)程基礎知識61.生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程的實質機械產(chǎn)品制造中，將原材料（或半成品）轉變?yōu)槌善返娜^程。生產(chǎn)過程包括產(chǎn)品設計、生產(chǎn)準備、原材料的運輸和保管、毛坯制造、機械加工、熱處理、裝配和調試、檢驗和試車、噴漆和包裝等。§5.1.1生產(chǎn)過程和工藝過程72.工藝過程工藝過程

在機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，與原材料變?yōu)槌善分苯佑嘘P的過程。例如：毛坯的制造、機械加工、熱處理和裝配等。零件的機械加工工藝過程（工藝路線或工藝流程）：

用機械加工的方法，直接改變原材料或毛坯的形狀、尺寸和性能等，使之變?yōu)楹细窳慵?。裝配工藝過程將零件裝配成部件或產(chǎn)品的過程。8

機械加工工藝過程由按順序排列的若干個工序組成，每個工序又可細分為安裝、工位、工步和走刀。

1.工序定義:

一個（或一組）工人，在一個固定的工作地點（一臺機床或一個鉗工臺），對一個（或同時對幾個）工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為工序。它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?！?.1.2工藝過程的組成9工序的決定因素：復雜程度、精度要求、生產(chǎn)批量案例零件的工藝過程(單件小批、大批)？10工序號工序名稱安裝工序內(nèi)容設備1粗車1①車端面，②鉆中心孔車床2一夾一頂，③~⑤粗車一端3個外圓臺階3調頭，⑥粗車另一端面，⑦鉆中心孔，4一夾一頂，⑧~⑨粗車另一端2個外圓臺階2熱處理調質處理熱處理爐3半精車1①修研兩端中心孔車床2兩頂尖裝夾，②~③半精車一端2個外圓臺階，④車槽，⑤倒角3調頭，⑥~半精車另一端1個外圓臺階，⑦車槽，⑧倒角4銑1①劃鍵槽加工線，②銑鍵槽，③去毛刺立式銑床5磨1①修研兩端中心孔外圓磨床2兩頂尖裝夾，②~③粗磨一端2個外圓臺階3調頭，④粗磨另一端1段外圓柱面4換精磨輪砂，⑤精磨1段外圓柱面5調頭，⑥~⑦精磨另一端2個外圓臺階表5-1傳動軸加工工藝過程（單件小批生產(chǎn)）

11表5-2傳動軸加工工藝過程（中、大批生產(chǎn)）工序號工序名稱安裝工序內(nèi)容設備1端面銑、鉆1同時銑兩端面，鉆中心孔平端面打中心孔鉆床2粗車11一夾一頂，①~③粗車一端3個外圓臺階車床3粗車21調頭，一夾一頂，①~②粗車另一端2個外圓臺階車床4熱處理調質處理熱處理爐5修研1修研兩端中心孔中心孔研磨機6半精車11兩頂尖裝夾，①~②半精車一端2個外圓臺階，③車槽，④倒角車床7半精車21調頭，①半精車另一端1段外圓柱面，②車槽，③倒角車床8銑鍵槽1銑鍵槽鍵槽銑床9去毛刺去毛刺鉗工臺10修研1修研兩端中心孔中心孔研磨機11粗磨11兩頂尖裝夾，①~②粗磨一端2個外圓臺階外圓磨床12粗磨21調頭，①粗磨另一端1段外圓柱面外圓磨床13精磨11兩頂尖裝夾，①~②精磨一端2個外圓臺階外圓磨床14精磨21調頭，①精磨另一端1段外圓柱面外圓磨床122.安裝一次裝夾所完成的那部分工序稱為安裝安裝是工序的一部分每一個工序可能有一次安裝，也可能有幾次安裝。如前例傳動軸的加工在同一工序中，安裝次數(shù)應盡量少，既可以提高生產(chǎn)效率，又可以減少由于多次安裝帶來的加工誤差。133.工位為減少工序中的裝夾次數(shù)，常采用回轉工作臺或回轉夾具，使工件在一次裝夾中，可先后在機床上占有不同的位置進行連續(xù)加工。工件一次裝夾后，工件與夾具或設備的可動部分一起相對刀具或設備的固定部分所占據(jù)的每一個位置，稱一個工位。采用多工位加工的目的

可以提高生產(chǎn)率和保證被加工表面間的相互位置精度。14在一次安裝中依次完成裝卸工件、鉆孔、擴孔、鉸孔

回轉工作臺工位示例154.工步工步是工序的組成單位工步的定義：在被加工的表面、切削用量中的切削速度和進給量、切削刀具均保持不變的情況下所完成的那部分工序，稱為工步。當其中有一個因素變化時，則為另一個工步。工步包括三要素加工表面不變（可以是單個表面或組合表面）加工工具不變（方刀架，換刀）連續(xù)性（一個工序通常包含幾個工步）16

為簡化工藝文件，對于那些連續(xù)進行的若干個相同的工步，通常都看作一個工步。下圖所示零件的加工，在同一工序中，連續(xù)鉆四個Ф20的孔，就可看作一個工步。17有時為了提高生產(chǎn)率，把幾個待加工表面用幾把刀具同時加工，此類工步稱為復合工步。

c)同時銑兩個臺階面復合工步185.走刀在一個工步中，若需切去的材料層較厚時，需要經(jīng)幾次切削才能完成，則每次切削所完成的工步內(nèi)容稱為走刀。一個工步可以包括一次或幾次走刀，如圖所示19工序、安裝、工位、工步和走刀之間的關系：試分析階梯軸小批生產(chǎn)時的工序、安裝、工步和走刀。201.生產(chǎn)綱領生產(chǎn)綱領是企業(yè)根據(jù)市場需求和自身的生產(chǎn)能力決定的在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。某零件的年生產(chǎn)綱領就是包括備品和廢品在內(nèi)的年產(chǎn)量，可按下式計算：

N=Qn(1+a%)(1+b%)式中N——零件的年生產(chǎn)綱領(件/年)Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺/年）

n——每臺產(chǎn)品中，該零件的數(shù)量（件/臺）

a%——備品率

b%——廢品率§5.1.3生產(chǎn)類型及其工藝特征212.生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型

是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）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)大量生產(chǎn)生產(chǎn)類型對工藝過程有重要影響當生產(chǎn)類型不同時，生產(chǎn)組織和生產(chǎn)管理、車間的機床布置、毛坯的制造方法、采用的工藝裝備（刀、夾、量具）、加工方法以及工人的熟練程度等都有很大的不同因此，在制訂工藝路線之前必須明確該產(chǎn)品的生產(chǎn)類型。22（1）單件生產(chǎn)

單件生產(chǎn)

單個地生產(chǎn)不同結構和不同尺寸的產(chǎn)品，并且很少重復。特點：產(chǎn)品品種多，但同一產(chǎn)品的產(chǎn)量少，而且很少重復生產(chǎn)，各工作地加工對象經(jīng)常改變。

例如：重型機器制造、專用設備制造和新產(chǎn)品試制等23（2）

成批生產(chǎn)

成批生產(chǎn)

指一年中分批地制造相同的產(chǎn)品，制造過程有一定的重復性。例如：機床、機車、紡織機械等產(chǎn)品制造就是比較典型的成批生產(chǎn)。批量指每批制造的相同產(chǎn)品的數(shù)量根據(jù)批量的大小，成批生產(chǎn)又可分為：小批生產(chǎn)---其工藝過程的特點和單件生產(chǎn)相似中批生產(chǎn)---其工藝過程的特點則介于單件小批生產(chǎn)和大批大量生產(chǎn)之間大批生產(chǎn)---其工藝過程的特點和大量生產(chǎn)相似24（3）大量生產(chǎn)

大量生產(chǎn)

指產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點經(jīng)常重復地進行某一個零件的某一道工序的加工。特點：產(chǎn)品的產(chǎn)量大、品種少，大多數(shù)工作地長期重復地進行某一零件的某一工序的加工

例如：汽車、拖拉機、軸承、螺栓、螺母等的制造通常都是以大量生產(chǎn)的方式進行。25生產(chǎn)類型的確定要考慮生產(chǎn)綱領，即年產(chǎn)量還必須考慮產(chǎn)品本身的大小和結構的復雜性具體確定時可參考下表。

生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領／(臺／年)或(件／年)工作地每月?lián)摰墓ば驍?shù)(工序數(shù)／月)重型機械或重型零件(>100kg)中型機械或中型零件(10～100kg)小型機械或輕型零件(<10kg)單件生產(chǎn)510100不作規(guī)定成批生產(chǎn)小批5~10010~200100~500>20~40中批100~300200~500500~5000>10~20大批300~1000500~50005000~50000>1~10大量生產(chǎn)>1000>5000>50000>1表5-3生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領的關系26不同生產(chǎn)類型零件的加工工藝選擇不同生產(chǎn)類型零件的加工工藝有很大的差異產(chǎn)量大、產(chǎn)品固定時，采用各種高生產(chǎn)率的專用機床和專用夾具，以提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。產(chǎn)量小、產(chǎn)品品種多時目前多采用通用機床和通用夾具，生產(chǎn)率較低。當采用數(shù)控機床加工時，生產(chǎn)率將有很大的提高。各種生產(chǎn)類型的工藝特征見下表27表5-4各種生產(chǎn)類型的工藝特征項目單件、小批生產(chǎn)中批生產(chǎn)大批大量生產(chǎn)零件的互換性一般是配對制造，缺乏互換性，廣泛用鉗工修配大部分有互換性，少數(shù)用鉗工修配全部有互換性。某些精度較高的配合件用分組選配法或調整法毛坯的制造方法及加工余量

鑄件用木模手工造型；鍛件用自由鍛。毛坯精度低，加工余量大部分采用金屬模鑄造或模鍛。毛坯精度和加工余量中等廣泛采用金屬模機器造型、模鍛以及其他高效毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小機床設備及其布置形式采用通用機床。按機床種類及大小采用機群式布置部分通用機床和部分高效率的專用機床。按加工零件類別分工段排列廣泛采用高效率的專用機床及自動機床。按流水線和自動線排列設備夾具多用標準附件，極少采用專用夾具，靠劃線及試切法達到精度要求廣泛采用專用夾具，部分靠劃線法達到精度要求廣泛采用高效率夾具及調整法達到精度要求刀具與量具采用通用刀具和量具較多采用專用刀具及量具廣泛采用高效率的專用刀具和量具對工人技術要求需要技術水平較高的工人需一般技術水平的工人對操作工人的技術水平要求較低，對調整工人的技術水平要求較高工藝文件只要求有工藝過程卡要求有工藝過程卡，關鍵工序有工序卡要求有詳細的工藝文件，如工藝過程卡、工序卡、調整卡等生產(chǎn)率低中高成本較高中等較低28機械加工工藝規(guī)程機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零、部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。它是指導工人進行生產(chǎn)和企業(yè)生產(chǎn)、物質供應部門組織生產(chǎn)和物質供應的重要技術依據(jù)。工藝規(guī)程制定好并經(jīng)批準實施后，企業(yè)有關人員必須嚴格執(zhí)行，這就是工藝紀律?！?.1.4機械加工工藝規(guī)程29（1）工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的主要技術文件，是連接產(chǎn)品設計和制造過程的橋梁。（2）工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)管理工作的依據(jù)（3）工藝規(guī)程是新建、擴建或改建機械制造廠的主要技術資料。1.機械加工工藝規(guī)程的作用

302.工藝規(guī)程形式常用的工藝文件有工藝過程卡、工藝卡、工序卡。3132333.機械加工工藝規(guī)程制訂原則1）以保證零件加工質量，達到設計圖紙規(guī)定的各項技術要求為前提。2）工藝過程有較高的生產(chǎn)效率和較低的成本3）充分考慮和利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，盡可能做到均衡生產(chǎn)4）盡量減輕工人勞動強度，保證安全生產(chǎn)，創(chuàng)造良好、文明勞動條件。5）積極采用先進技術和工藝，減少材料和能源消耗，并應符合環(huán)保要求

含氰電鍍工藝－－－無氰電鍍工藝344.制定工藝規(guī)程所需原始資料

產(chǎn)品的全套裝配圖及零件圖產(chǎn)品的驗收質量標準產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領及生產(chǎn)類型零件毛坯圖及毛坯生產(chǎn)情況本廠（車間）的生產(chǎn)條件各種有關手冊、標準等技術資料國內(nèi)外先進工藝及生產(chǎn)技術的發(fā)展與應用情況35

（1）閱讀裝配圖和零件圖，進行工藝審查

了解產(chǎn)品的用途、性能和工作條件，熟悉零件在產(chǎn)品中的地位和作用，明確零件的主要技術要求；審查零件結構工藝性。（2）根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領確定零件的生產(chǎn)類型。

（3）確定毛坯的類型、結構形狀及制造方法確定毛坯的依據(jù)是零件在產(chǎn)品中的作用、零件本身的結構特征與外形尺寸、零件材料工藝特性以及零件生產(chǎn)批量等。常用的毛坯種類有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件、型材等。5.機械加工工藝規(guī)程制訂步驟機械加工工藝規(guī)程制訂步驟36（4）選擇定位基準（5）擬定工藝路線（6）評價工藝路線

對所制定的工藝方案應進行技術經(jīng)濟分析，并應對多種工藝方案進行比較，或采用優(yōu)化方法，以確定出最優(yōu)工藝方案（見5.8節(jié)）。（7）確定各工序所用的設備和工藝裝備包括機床、夾具、刀具、量具、輔具等。工藝裝備的選擇在滿足零件加工工藝的需要和可靠地保證零件加工質量的前提下，應與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍相適應，并應充分利用現(xiàn)有條件，以降低生產(chǎn)準備費用。對必須改裝或重新設計的專用或成組工藝裝備，應在經(jīng)濟性分析和論證的基礎上提出設計任務書。37

（8）確定各工序加工余量，計算工序尺寸和公差（9）確定切削用量和時間定額（10）編制數(shù)控加工程序（對數(shù)控加工）（11）填寫/打印工藝文件38機械加工工藝規(guī)程制訂步驟閱讀和分析零件圖，確定生產(chǎn)類型確定工藝裝備擬定工藝路線選擇定位基準確定毛坯確定各工序加工余量計算工序尺寸和公差確定切削用量確定時間定額編制數(shù)控加工程序（對數(shù)控加工）評價及確定工藝路線填寫/打印工藝文件編制工序卡片39零件圖是制訂工藝規(guī)程最主要的原始資料。在制訂工藝規(guī)程時，首先必須對零件圖進行認真分析。為了理解零件結構上的特征和技術要求，通常還需要研究產(chǎn)品的總裝配圖、部件裝配圖以及驗收標準，從中了解零件的功用和相關零件的配合，以及主要技術要求制訂的依據(jù)等。對零件進行工藝分析，發(fā)現(xiàn)問題后及時提出修改意見。零件圖分析主要包括技術要求分析和零件結構工藝性分析。

5.2分析零件圖40

零件的技術要求：加工表面的尺寸精度和形狀精度。各加工表面之間以及加工表面與不加工表面之間的位置精度。表面粗糙度以及表面質量方面的其他要求。熱處理要求及其他要求（如動平衡、未注圓角、去毛刺、毛坯要求等）?！?.2.1零件的技術要求分析41

根據(jù)零件的技術要求，并結合零件的結構特點，就能對零件的加工工藝過程有一個初步的輪廓。加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和有無熱處理要求，決定了該表面的最終加工方法，進而得出中間工序和粗加工工序所采用的加工方法。表面間的相互位置精度，基本上決定了各表面的加工順序。例如：軸類零件上IT7級精度、表面粗糙度Ra1.6μm的軸頸表面

不淬火

淬火可用粗車、半精車、精車最終完成最終加工方法選磨削，磨削前可采用粗車、半精車（或精車）等加工方法加工421．零件表面的組成和基本類型

盡管組成零件的結構多種多樣，但從形體上加以分析，都是由一些基本表面和特形表面組成的。通常按零件結構和工藝過程的相似性，將各類零件大致分為軸類零件、套類零件、箱體類零件、齒輪類零件、板類零件和叉架類零件等

§5.2.2零件的結構工藝性分析43

2．主要表面與次要表面區(qū)分

根據(jù)零件各加工表面要求的不同，可以將零件的加工表面劃分為：主要加工表面次要加工表面這樣，就能在工藝路線擬定時，做到主次分開以保證主要表面的加工精度。

44（1）零件結構工藝性的概念是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟性。

影響零件結構工藝性的因素主要有：生產(chǎn)類型制造條件工藝技術的發(fā)展3．零件的結構工藝性45（2）

零件結構工藝性舉例分析a.減少加工面積的結構46b、增加刀具耐用度和剛度的結構4748c、減少裝夾或調整次數(shù)的結構49d、減少刀具種類、盡量采用標準刀具50e、加工時，便于進、退刀和測量51(3)零件整體結構的工藝性盡量采用標準件、通用件、借用件和相似件便于安裝和夾緊有位置要求或同方向的表面能在一次裝夾中加工出來有足夠的剛性52討論下面零件在結構工藝上有哪些缺陷，如何改進？53參考答案螺紋左端無倒角，右端無退刀槽。應增加倒角和退刀槽。錐面與圓柱面連接處應加砂輪越程槽。右端圓柱面右端應加倒角，與大圓柱面右端面連接處應加砂輪越程槽。兩鍵槽寬度應盡量一致(參考設計手冊)，且方位也應一致。最大軸段兩端應倒角修改后見圖54鑄件

包括鑄鋼、鑄鐵、有色金屬及合金的鑄件等。鑄件毛坯的形狀可以相當復雜，尺寸可以相當大，且吸振性能較好，但鑄件的機械性能較低，一般殼體零件的毛坯多用鑄件。

鍛件

機械性能較好，有較高的強度和沖擊韌性，但毛坯的形狀不宜復雜，如軸類和齒輪類零件的毛坯常用鍛件。

型材

包括圓形、方形、六角形及其它斷面形狀的棒料、管料及板料。棒料常用在普通車床、六角車床及自動和半自動車床上加工軸類、盤類及套類等中小型零件。冷拉棒料比熱軋棒料精度高且機械性能好，但直徑較小。板料常用冷沖壓的方法制成零件，但毛坯的厚度不宜過大。

焊接件

對尺寸較大、形狀較復雜的毛坯，可采用型鋼或鍛件焊接成毛坯，但焊接件抗振性能差，容易變形，尺寸誤差大。工程塑料

它是近年來在機械制造業(yè)中普遍推廣的一種毛坯，其形狀可以很復雜，尺寸精度高，但機械性能差。

5.3確定毛坯§5.3.1確定毛坯的類型詳見主教材P163表5-7。55鑄造56傳統(tǒng)鑄造車間現(xiàn)代鑄造生產(chǎn)線5758播放鑄造59零件圖60鍛造播放鍛造61液壓機62中國第一臺萬噸水壓機

63世界“重裝之王”中國二重8萬噸大型模鍛壓機地上27米、地下15米，機身總高42米，相當于十幾層樓房的高度。6465零件的材料及力學性能零件的形狀和尺寸毛坯的形狀、尺寸應盡量與零件的形狀、尺寸接近形狀復雜和大型零件的毛坯多用鑄造；軸類零件毛坯，如各臺階直徑相差不大，可選用棒料；如各臺階直徑相差較大，宜用鍛件。生產(chǎn)類型批量小時，采用精度和生產(chǎn)率較低的方法批量大時，采用精度和生產(chǎn)率較高的方法具體生產(chǎn)條件本企業(yè)的實際工藝水平、設備狀況，外協(xié)可行性等新工藝、新技術、新材料的利用毛坯選擇應考慮的因素66為了加工時的安裝方便，有些鑄件毛坯需要鑄出工藝凸臺在機械加工中，如磨床的三塊軸承、開合螺母、平衡塊等零件，毛坯做成整體，加工后切割分離為了提高加工效率，小零件毛坯做成整體，加工后切割分離§5.3.2確定毛坯的形狀與尺寸6768鋸片銑刀的厚度69確定毛坯類型、形狀和尺寸后，對于鑄件和鍛件還應繪制出毛坯圖，作為毛坯生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品圖樣。繪制毛坯圖時，先用細雙點劃線將零件的輪廓畫出然后在各加工表面上加上相應毛坯余量，用粗實線畫出毛坯的輪廓。圖5-5鍛件毛坯圖§5.3.3繪制毛坯圖70繪制時還要考慮毛坯的具體制造條件，例如鑄件上的孔、鍛件上的孔和空檔、法蘭等的最小鑄出和鍛出條件鑄件和鍛件表面的起模斜度（拔模斜度）和圓角；分型面和分模面的位置等。除了圖中表示的尺寸、精度外，還應在圖上寫明具體的技術要求，如未注圓角、拔模斜度、熱處理要求、組織要求、表面質量及硬度要求等。

71

能否正確選擇定位基準，將影響:被加工零件的位置精度所采用工藝裝備的復雜程度和加工效率選擇定位基準時，通常按以下順序進行：先選擇精基準

所選擇的精基準，應能保證零件加工精度的要求。然后選擇粗基準

粗基準通常是為加工精基準服務的，因此可根據(jù)精基準加工的需要選擇粗基準。5.4選擇定位基準72定位基準

可進一步分為粗基準、精基準。粗基準使用未經(jīng)機械加工的表面作定位基準，也就是第一道工序所用的定位基準，稱為粗基準。精基準使用經(jīng)過機械加工的表面作定位基準，稱為精基準。什么是粗基準、精基準？73

選擇精基準時主要考慮應保證加工精度并使工件裝夾方便、準確、可靠。因此，要遵循以下幾個原則：（1）基準重合原則（2）基準統(tǒng)一原則

（3）互為基準原則（4）自為基準原則（5）應能使工件裝夾穩(wěn)定可靠、夾具簡單§5.4.1選擇精基準74（1）基準重合原則

盡量選擇工序基準（或設計基準）為定位基準。這樣可以減少由于定位不準確引起的加工誤差。

如圖所示，在零件上加工孔3，孔3的設計基準是平面2，要求保證的尺寸是A。若加工時如圖(b)所示，以平面1為定位基準，這時影響尺寸A的定位誤差ΔD就是尺寸B的加工誤差，設尺寸B的最大加工誤差為它的公差值TB，則ΔD=TB。如果按圖(c)所示，用平面2定位，此時基準重合，ΔD=0。75應盡量選擇加工表面的設計基準作為精基準，即謂“基準重合”原則。這樣可避免由于基準不重合而產(chǎn)生的定位誤差。在對加工面位置尺寸和位置關系有決定性影響的工序中，特別是當位置公差要求較嚴時，一般不應違反這一原則。否則，由于存在基準不重合誤差，將增大加工難度。

76（2）基準統(tǒng)一原則基準統(tǒng)一原則

是指當工件多個表面需要進行多道工序加工時，盡可能使各個工序的定位基準相同。當工件以某一表面作精基準定位，可以方便地加工大多數(shù)（或全部）其余表面時，應盡早將這個基準面加工出來，并達到一定精度，以后大多數(shù)（或全部）工序均以它為精基準進行加工

圖5-5主軸箱零件精基準選擇77

在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的統(tǒng)一基準形式有：軸類零件常使用兩頂尖孔作統(tǒng)一基準箱體類零件常使用一面兩孔（一個較大的平面和兩個距離較遠的銷孔）作統(tǒng)一基準盤套類零件常使用止口面（一端面和一短圓孔）作統(tǒng)一基準套類零件用一長孔和一止推面作統(tǒng)一基準

采用統(tǒng)一基準原則好處：有利于保證各加工表面之間的位置精度可以簡化夾具設計，減少工件搬動和翻轉次數(shù)

★注意：采用統(tǒng)一基準原則常常會帶來基準不重合問題。此時，需針對具體問題進行具體分析，根據(jù)實際情況選擇精基準。78（3）自為基準的原則

對一些精度要求很高的表面，在精密加工時，為了保證加工精度，要求加工余量小而且均勻，這時可以用已經(jīng)精加工過的表面自身作為定位基準，這就是"自為基準原則"。例如精鏜孔時，鏜刀與主軸采用浮動連接，加工時是以孔本身為定位基準。又如磨削床身導軌面時，常在磨頭上裝百分表，以導軌面本身為基準來找正工件，或者用觀察火花的方法來找正工件。應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，后者應由先行工序保證。79“自為基準原則

”

【例】床身導軌面磨削加工（圖5-10）圖5-10導軌磨削基準選擇【例】浮動鏜刀塊鏜孔（圖5-9）圖5-9浮動鏜刀塊1—工件2—鏜刀塊3—鏜桿80（4）互為基準原則對某些位置精度要求高的表面，可以采用互為基準、反復加工的方法來保證其位置精度，這就是“互為基準原則”。例如：加工套筒類零件，當內(nèi)、外圓柱表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，反復加工幾次就可大大提高同軸度精度。81“互為基準”原則

【例】銑床主軸加工

臥式銑床主軸前端7：24錐孔對支承軸徑的同軸度要求很高，為保證這一要求，采用互為基準的原則進行加工。工藝過程如下：先以精車后的前后支撐軸頸1、2為基準粗、精車錐孔（通孔已鉆出）及后端φ38H9錐孔(圖中4，錐度為1：5，作輔助基準）；分別以7：24錐孔和φ38H9錐孔定位裝前、后堵，粗、精磨支承軸頸及各外圓面；再以支承軸頸為基準粗、精磨7：24錐孔。通過這樣互為基準、反復加工，確保兩者的同軸度誤差滿足設計要求。82（5）應能使工件裝夾穩(wěn)定可靠、夾具簡單

一般常采用面積大、精度較高和粗糙度較低的表面為精基準。加工箱體類和支架類零件時常選用裝配基準為精基準，因為裝配基準多數(shù)面積大、裝夾穩(wěn)定、方便，設計夾具也較簡單。如圖為車床主軸箱加工簡圖，一般是先加工裝配基準面A，再以A面為精基準加工主軸孔B及其它孔。箱體加工的精基準的選擇83選擇粗基準時要保證:用粗基準定位所加工出來的精基準有較高的精度能夠保證加工面和非加工面之間的位置要求及合理分配加工面的余量。粗基準選擇的原則如下：

（1）某些表面不需加工，則應選擇其中與加工表面有相互位置精度要求的表面為粗基準。（2）選擇要求加工余量小而均勻的重要表面為粗基準，以保證該表面有足夠而均勻的加工余量。（3）選擇比較平整、光滑、有足夠大面積的表面為粗基準，不允許有澆、冒口的殘跡和飛邊，以確保安全、可靠、誤差小。（4）粗基準在一般情況下只允許在第一道工序中使用一次，盡量避免重復使用?！?.4.2選擇粗基準84粗基準的選擇1)不加工面作為粗基準原則如果首先要求保證工件上加工面與不加工面的相互位置要求，則應以不加工面作為粗基準。852)余量均勻分配原則

如果首先要求保證工件某重要表面加工余量均勻時，應選擇該表面的毛坯面作為粗基準。86圖５.９床身加工粗基準的選擇

導軌面是車床床身的主要工作表面，要求在加工時切去薄而均勻的一層金屬，使其保留鑄造時在導軌面上所形成的均勻而細密的金相組織，以便增加導軌的耐磨性。另外，小而均勻的加工余量將使切削力小而均勻，因此工件的變形小，而且不易產(chǎn)生振動，從而有利于提高導軌的幾何精度和降低表面粗糙度。因此對加工床身來說，保證導軌面的加工余量小而均勻是主要的。

加工時，應先選取導軌面為粗基準加工床腳的底平面，如圖（a），再以床腳的底平面為精基準加工導軌面，此時導軌面的加工余量可以小而均勻［見圖（b）］。若先以床腳底平面為粗基準加工導軌面，如圖（C）則床腳底平面誤差全部反映到導軌面上，使其加工余量不均勻。此時，在余量較大處，會把要保留的機械性能較好的一層金屬切掉，而且由于余量不均勻將影響加工精度。87如下圖所示零件，如第一道工序以不加工外圓表面1定位，加工內(nèi)孔2和端面，第二道工序以外圓表面定位加工均布孔4，此工序是否合理？零件圖工序１示意工序２示意注意：粗基準應盡量避免重復使用！885.5擬訂零件機械加工工藝路線89圖5-13加工誤差與成本關系CΔ0AB

經(jīng)濟精度隨年代增長和技術進步而不斷提高（圖5-14）

在正常加工條件下（采用符合質量標準的設備和工藝裝備，使用標準技術等級工人，不延長加工時間），一種加工方法所能保證的加工精度和表面粗糙度（圖5-13AB段）1.加工經(jīng)濟精度加工誤差（μm）196010-110-210-319202000102101100年代圖5-14加工精度與年代的關系一般加工精密加工超精密加工§5.5.1確定零件各表面加工方案90一加工方法的選擇（續(xù)）

1）零件加工表面的尺寸精度和表面粗糙度要求2）零件材料的加工性3）生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍要求4）企業(yè)現(xiàn)有加工設備和加工能力5）經(jīng)濟性2.選擇加工方法應考慮的問題

外圓表面、孔及平面加工方案參見下表5-8、表5-9、表5-10。91

3.典型表面加工路線表5-8外圓表面加工方案及其經(jīng)濟精度92表5-9內(nèi)孔表面加工方案及其經(jīng)濟精度

93表5-10平面加工方案及其經(jīng)濟精度94

粗加工階段——主要任務是去除加工面多余的材料

半精加工階段——使加工面達到一定的加工精度，為精加工作好準備

精加工階段——使加工面精度和表面粗糙度達到要求

光整加工階段——對于特別精密（IT6以上及Ra<0.2）的零件，安排此階段，以確保零件的精度要求。

有利于保證零件的加工精度；有利于設備的合理使用和精密機床的精度保持；有利于合理安排熱處理；可及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，以減少損失。加工階段的劃分加工階段劃分的意義§5.5.2劃分零件的加工階段95

使每個工序中包括盡可能多的工步內(nèi)容，從而使總的工序數(shù)目減少。優(yōu)點：

1）有利于保證工件各加工面之間的位置精度

2）有利于采用高效機床，可節(jié)省工件裝夾時間，減少工件搬運次數(shù)

3）可減小生產(chǎn)面積，并利于管理

使每個工序的工步內(nèi)容相對較少，從而使總的工序數(shù)目較多。工序分散優(yōu)點：每個工序使用的設備和工藝裝備相對簡單，調整、對刀比較容易，對操作工人技術水平要求不高工序集中工序分散§5.5.3確定劃分工序的方法劃分工序時有兩種不同的方法：

96

傳統(tǒng)的流水線、自動線生產(chǎn)，多采用工序分散的組織形式（個別工序亦有相對集中的情況）工序集中與工序分散的應用

由于市場需求的多變性，對生產(chǎn)過程的柔性要求越來越高，加上加工中心等先進設備的采用，工序集中將越來越成為生產(chǎn)的主流方式。

多品種、中小批量生產(chǎn)，為便于轉換和管理，多采用工序集中方式97電機后端蓋柔性生產(chǎn)線98

先基準后其他——先加工基準面，再加工其他表面

先面后孔——有兩層含義：

1）當零件上有較大的平面可以作定位基準時，先將其加工出來，再以面定位，加工孔，可以保證定位準確、穩(wěn)定

2）在毛坯面上鉆孔或鏜孔，容易使鉆頭鉆偏或打刀，先將此面加工好，再加工孔，則可避免上述情況的發(fā)生。

先主后次——也有兩層含義：

1）先考慮主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常從加工方便與經(jīng)濟角度出發(fā)進行安排。

2）次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位進行加工。

先粗后精粗加工－半精加工－精加工－光整加工1.切削加工工序的安排§5.5.4確定加工順序99

為改善工件材料切削性能而進行的熱處理工序（如退火、正火等），應安排在切削加工之前進行。為消除內(nèi)應力而進行的熱處理工序（如退火、人工時效等），最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之前。為了改善工件材料的力學、物理性能而進行的熱處理工序（如調質、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前進行。其中表面淬火、滲碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。而滲氮等變形小的熱處理工序，允許安排在精加工后進行。為了提高零件表面耐磨性或耐蝕性而進行的熱處理工序以及以裝飾為目的的熱處理工序或表面處理工序，如鍍鉻、鍍鋅、氧化、煮黑（即發(fā)黑、發(fā)藍）等，一般放在工藝過程的最后。2.熱處理和表面處理工序的安排100振動時效自然時效101除操作工人自檢外，下列情況應安排檢驗工序：從一個車間轉到另一個車間前后－中間檢驗關鍵工序前后－中間檢驗零件加工完畢后－最終檢驗

3.檢驗工序的安排1024.其他工序的安排表面強化工序如滾壓、噴丸處理等，一般安排在工藝過程的最后。探傷工序

如X射線檢查、超聲波探傷等多用于零件內(nèi)部質量的檢查，一般安排在工藝過程的開始。磁力探傷、熒光檢驗等主要用于零件表面質量的檢驗，通常安排在該表面加工結束以后。平衡工序包括動、靜平衡，一般安排在精加工以后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裝配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夾緊加工去磁后，應對工件進行認真地清洗。103汽車配件噴砂加工前后(表面清理+強化)噴丸處理后的工件(表面強化)104噴砂處理105

加工余量——加工過程中從加工表面切去材料層厚度

工序（工步）余量——某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料層厚度◎對于被包容表面（5-1）◎

對于包容表面（5-2）a）b）c）d）Zbab圖5-24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。5.6確定加工余量§5.6.1加工余量的概念106

總加工余量——零件從毛坯變?yōu)槌善非谐牧蠈涌偤穸龋?-3）式中ZS——總加工余量；

Zi——第i道工序加工余量；

n——該表面加工工序數(shù)。107

由于毛坯制造與各工序加工后的工序尺寸都不可避免地存在誤差，所以各工序的加工余量不是一個固定值，有基本加工余量、最大加工余量和最小加工余量之分。余量的變動范圍稱為余量公差。108最小余量構成（圖5-25）◎

采用浮動鏜刀塊鏜孔式中Ry——上一工序表面粗糙度；

Ha——上一工序表面缺陷層；

ea

——上一工序形位誤差；

εb——本工序裝夾誤差。（5-8）◎

無心磨床磨外圓◎

研磨、拋光平面RyHaeaεb圖5-25最小加工余量構成§5.6.2最小加工余量109

計算法——采用計算法確定加工余量比較準確，但需掌握必要的統(tǒng)計資料和具備一定的測量手段。

經(jīng)驗法——由一些有經(jīng)驗的工程技術人員或工人根據(jù)現(xiàn)場條件和實際經(jīng)驗確定加工余量。多用于單件小批生產(chǎn)。

查表法——利用各種手冊如《金屬機械加工工藝人員手冊》所給的表格數(shù)據(jù)，再結合實際加工情況進行必要的修正，以確定加工余量。此法方便、迅速，工廠中廣泛應用。

需要指出的是，目前國內(nèi)各種手冊所給的余量多數(shù)為基本余量，基本余量等于最小余量與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，此點在應用時需加以注意?！?.6.3確定加工余量的方法

加工余量的大小對于零件的加工質量和生產(chǎn)率均有較大影響,因此應當合理確定加工余量。確定加工余量的方法有以下三種:110零件設計圖上要求保證的尺寸通常要經(jīng)過幾道工序的加工才能得到每道工序加工后應達到的加工尺寸稱為工序尺寸根據(jù)不同的情況，可用以下方法確定工序尺寸及其公差直接引用法加工余量法工藝尺寸鏈法5.7確定工序尺寸及其公差111§5.7.1直接引用法直接引用法就是直接引用零件圖上給出的設計尺寸及其公差作為工序尺寸及其公差。通常用于工件某些表面只需進行一次加工或多次加工中的最后一次加工，且定位基準與設計基準重合的情況。112§5.7.2加工余量法當工件表面需進行多次加工，且定位基準與設計基準重合時，工序尺寸的計算可以通過加工余量法算出。具體步驟：確定各工序的加工余量。從最終加工工序開始(即從設計尺寸開始)往前推，逐次加上各工序余量，可分別得到各工序基本尺寸(包括毛坯尺寸)。查表得出各中間工序的經(jīng)濟加工精度，按“入體原則”標注為工序尺寸偏差。即對被包容面，工序尺寸的上偏差為零；對包容面，工序尺寸的下偏差為零；毛坯的尺寸偏差一般按雙向標注。113被包容表面包容表面公差標注采用入體原則對于被包容表面,由（5-1）,可得a=b+Zb對于包容表面,由（5-2）,可得a=b-Zb注：中間工序尺寸有的企業(yè)采用對稱偏差各工序基本尺寸計算圖示114工序尺寸確定舉例

圖2-1所示傳動軸，要求調質處理，材料為45鋼，毛坯為熱軋圓鋼棒料，試確定加工直徑為

、表面粗糙度Ra值為0.8μm的外圓表面時各工序的工序尺寸及公差。【例5-2】【解】（1）擬定加工工藝路線。查手冊或附錄A表A-1，確定

的尺寸精度為IT6級，根據(jù)尺寸精度和表面粗糙度查表5-8，確定其工藝路線為：粗車—半精車—粗磨—精磨。（2）查表確定各工序加工余量。由有關工藝手冊或附錄B可查得各工序（除粗車外）的加工余量，見表5-11。（3）計算各工序基本尺寸。精磨的工序基本尺寸為Φ35mm(即設計尺寸)；粗磨的工序尺寸為Φ(35+0.l)mm=Φ35.1mm；其他尺寸依此類推，見表5-11。115

毛坯的基本尺寸可根據(jù)毛坯的生產(chǎn)類型、結構特點、制造方法和生產(chǎn)廠的具體條件，參照有關毛坯手冊選用。此例根據(jù)零件最大直徑Φ40及其表面粗糙度要求，查附錄B表B-1選毛坯棒料直徑為Φ42mm，得到該表面總加工余量為7mm，并由此計算出粗車余量為7-(0.1+0.2+1.5)=5.2mm。（4）查有關工藝手冊（或表5-8）確定各工序的經(jīng)濟加工精度等級和表面粗糙度，結果見表5-11。（5）根據(jù)各工序的基本尺寸及其經(jīng)濟精度等級，查附錄A表A-1，得到各工序尺寸的公差值，然后按“入體原則”標注出上、下偏差，見表5-11。毛坯的尺寸公差按正負對稱偏差標注，查機械設計手冊中熱軋圓鋼國家標準，可知其為±0.5。116Ф36.835.3+1.5=36.8IT12（0.25）5.2粗車Ф35.335.1+0.2=35.3

IT10（0.1）1.50

半精車Ф35.135+0.1=35.1IT8（0.039）0.2粗磨Ф3535IT6（0.016）2Zb0.1精磨工序尺寸及偏差工序基本尺寸工序經(jīng)濟精度工序余量工序名稱工序尺寸及其偏差毛坯Ф42±0.5117一尺寸鏈基本知識1.尺寸鏈定義

在零件加工或機器裝配過程中，由相互聯(lián)系的尺寸形成的封閉尺寸組，稱為尺寸鏈。

裝配尺寸鏈——在機器設計和裝配過程中，由有關零件尺寸形成的尺寸鏈

工藝尺寸鏈——在加工過程中，由同一零件有關工序尺寸所形成的尺寸鏈§5.7.3工藝尺寸鏈法118

2.尺寸鏈的環(huán)

封閉環(huán)——在零件加工過程或機器裝配過程中最終形成的環(huán)（或間接得到的環(huán)）——指組成尺寸鏈的每一個尺寸

增環(huán)——該環(huán)變動（增大或減小）引起封閉環(huán)同向變動（增大或減?。┑沫h(huán)

組成環(huán)——尺寸鏈中除封閉環(huán)以外的各環(huán)。對于工藝尺寸鏈來說，組成環(huán)的尺寸一般是由加工直接得到的

減環(huán)——該環(huán)變動（增大或減?。┮鸱忾]環(huán)反向變動（減小或增大）的環(huán)3.尺寸鏈方程

——

確定尺寸鏈中封閉環(huán)（因變量）和組成環(huán)（自變量）的函數(shù)關系式，其一般形式為：（5-9）119圖示尺寸鏈中，尺寸A0是加工過程間接保證的，因而是尺寸鏈的封閉環(huán)；尺寸A1和A2是在加工中直接獲得的，因而是尺寸鏈的組成環(huán)。其中，A1為增環(huán)，A2為減環(huán)。

圖5-26工藝尺寸鏈a1a2a0A1A2A0b)c)A1A2A0a)ABC0.05A0.1C

工藝尺寸鏈示例（圖5-26）：工件A、C面已加工好，現(xiàn)以A面定位用調整法加工B面，要求保證B、C面距離A0【例5-3】尺寸鏈方程為：舉例

120二尺寸鏈計算方法

對式（5-9）兩邊取全微分，有：（5-9）（5-10）式中偏導數(shù)表示組成環(huán)對封閉環(huán)影響的大小，稱為誤差傳遞系數(shù)，記為ζi。式（5-10）也可以寫成如下形式：（5-11）基本尺寸計算公式

誤差與公差計算公式

上述兩式為尺寸鏈特定偏差值計算公式，即誤差傳遞公式121

1.公差極值算法

式中T0L

——極值公差；

Ti

——各組成環(huán)公差。

ζ——誤差傳遞系數(shù)（5-12）（5-13）（5-14）★

偏差計算公式★

公差計算公式上式表明在極端的情況下，尺寸鏈封閉環(huán)的公差等于所有組成環(huán)公差與誤差傳遞系數(shù)絕對值乘積之和。122

2.公差概率算法(選講內(nèi)容)

為計算方便，作如下近似處理：令k1=k2=…=kn=k，得到近似概率算法公差計算公式（k值常取1.2～1.6）：★

各組成環(huán)均接近正態(tài)分布時，公差計算公式：（5-15）式中T0Q

稱為平方公差?！?/p>

各組成環(huán)偏離正態(tài)分布時，公差計算公式：式中T0Q

稱為統(tǒng)計公差。k為分布系數(shù)，定義如下：（5-16）（5-18）（5-17）123

極值算法（5-19）

概率算法(選講內(nèi)容)

（5-20）式中α為分布不對稱系數(shù)，定義如下（圖5-28）圖5-28分布系數(shù)與不對稱系數(shù)

TΔ=α

2Amin分布中心AMAmaxXAAEIEST/2T/2φ(X)X（5-21）平均尺寸計算公式

124

基本尺寸計算公式直線尺寸鏈極值算法公式

（常用）偏差計算公式封閉環(huán)公差計算公式（5-11）（5-9）（5-10）（5-8）125

圖示工件

，以底面A定位，加工臺階面B，保證尺寸，試確定工序尺寸A2及平行度公差Ta2?！纠?-6】

尺寸鏈b）中，A0為封閉環(huán)，A1和A2是組成環(huán)；角度尺寸鏈（圖5-26c）中，a0為封閉環(huán)，a1

和a2是組成環(huán)?！窘狻咳龖霉に嚦叽珂溣嬎愎ば虺叽鐖D5-26工藝尺寸鏈示例b)c)a)A1A2A0a1a2a0A1A2A0ABC0.05A0.1C求解圖5-206和圖5-26c的尺寸鏈，可得到：工序尺寸：平行度公差：1.定位基準與工序基準不重合時工藝尺寸的計算觀察基淮不重合時加工尺寸公差和平行度公差的變化126圖5-30測量尺寸鏈示例A2

若實測A2=40.30，按上述要求判為廢品，但此時如A1=50，則實際A0=9.7，仍合格，即“假廢品”。當實測尺寸與計算尺寸的差值小于尺寸鏈其它組成環(huán)公差之和時，可能為假廢品。采用專用檢具可減小假廢品出現(xiàn)的可能性

圖5-30所示零件，尺寸A0不好測量，改測尺寸A2

，試確定A2的大小和公差。

由新建立的尺寸鏈可解出：

A2是測量直接得到的尺寸，是組成環(huán)；A0是間接保證的，是封閉環(huán)。計算尺寸鏈可得到：【解】【例5-7】★

假廢品問題：2.測量基準與設計基準不重合時工藝尺寸的計算127D1

3.工序基準是尚待加工的設計基準D2xHR1R2xH1)鏜內(nèi)孔至；2)插鍵槽至尺寸x；試確定尺寸x

的大小及公差。3)淬火處理建立尺寸鏈如圖b

所示，H是間接保證的尺寸，因而是封閉環(huán)。計算該尺寸鏈，可得到：4)磨內(nèi)孔至，同時保證尺寸。

a）b）圖5-31鍵槽加工尺寸鏈【解】圖5-31所示鍵槽孔加工過程如下：【例5-8】軸線128

圖5-33所示偏心零件，表面A要求滲碳處理，滲碳層深度規(guī)定為0.5～0.8mm。與此有關的加工過程如下：

4.表面淬火、滲碳、鍍層的工藝尺寸計算(選講內(nèi)容)

【例5-9】【解】R2R1H1H0b)圖5-33滲碳層深度尺寸換算a)A1）精車A面，保證直徑；3）精磨A面保證直徑尺寸，同時保證規(guī)定的滲碳層深度。D2H0H12）滲碳處理，控制滲碳層深度H1；試確定H1的數(shù)值。在該尺寸鏈中，H0

是最終的滲碳層深度，是間接保證的，因而是封閉環(huán)。計算該尺寸鏈，可得到：D1建立尺寸鏈，如圖b。1295.8對工藝方案進行技術經(jīng)濟分析

130基本時間：直接改變生產(chǎn)對象的性質，使其成為合格產(chǎn)品或達到工序要求所需時間（包括切入、切出時間）

定義:

在一定生產(chǎn)條件下，生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時間。

組成輔助時間：為實現(xiàn)工藝過程必須進行的各種輔助動