第2章 工藝規程設計與制定教學目標與要求 了解工藝規程制定的原則與步驟 了解并掌握工件定位基準的選擇及其定位 熟悉并掌握工序加工余量和工序尺寸的確定方法 掌握典型工藝尺寸鏈的解算方法教學重點 工件定位基準的選擇及其定位 工序余量與工序尺寸的確定 典型工藝尺寸鏈的解算2.1 工藝規程制定的基本原則和步驟1制定工藝規程的原則制定工藝規程的總體原則是優質、高產、低消耗，即在保證產品質量的前提下，盡可能提高生產率和降低成本。同時，還應在充分利用本企業現有生產條件的基礎上，盡可能采用國內外先進工藝技術和檢測技術，在規定的生產批量下采用最經濟并能取得最好經濟效益的加工方法，此外還應保證工人具有良好而安全的勞動條件。2制定工藝規程的原始資料 產品裝配圖和零件圖以及產品驗收的質量標準。 零件的生產綱領及投產批量、生產類型。 毛坯和半成品的資料、毛坯制造方法、生產能力及供貨狀態等。 現場的生產條件，包括工藝裝備及專用設備的制造能力、規格性能、工人技術水平及各種工藝資料和相應標準等。 國內外同類產品的有關工藝資料等。3制定工藝規程的步驟制定工藝規程的主要步驟如下。 計算零件生產綱領，確定生產類型。 圖樣分析，主要進行零件技術要求分析和結構工藝性分析。 選擇毛坯，確定毛坯制造方法。 擬定工藝路線，選擇表面加工方法，劃分加工階段，安排加工順序等。 確定各工序所用機床及工藝裝備。 確定各工序的加工余量及工序尺寸。 確定各工序的切削用量和工時定額。 填寫工藝文件，即填寫工藝過程卡、工藝卡、工序卡等。2.2 機械零件的結構工藝性分析評價2.2.1 概念1零件表面組成零件的結構千差萬別，但都是由一些基本表面和特形表面所組成。基本表面主要有內外圓柱面、平面等；特形表面主要指成型表面。2零件表面組合情況分析對于零件結構分析的另一方面是分析零件表面的組合情況和尺寸大小。組合情況和尺寸大小的不同，形成了各種零件在結構特點和加工方案選擇上的差別。在機械制造業中，通常按零件結構特點和工藝過程的相似性，將零件大體上分為軸類、箱體類、盤體類等。3零件的結構工藝性分析零件結構工藝性是指零件的結構在保證使用要求的前提下，是否能以較高的生產率和最低的成本而方便地制造出來的特性。許多功能相同而結構不同的零件，它們的加工方法與制造成本往往差別很大，所以應仔細分析零件的結構工藝性。2.2.2 典型實例表2-1列出了常見零件機械加工工藝性對比的示例。表2-1零件機械加工工藝性對比序 號工藝性不合理工藝性合理說 明1鍵槽的尺寸、方位相同，可在一次裝夾中加工出全部鍵槽，以提高生產效率2孔中心與箱體壁之間尺寸太小，無法引進刀具3減少接觸面積，減少加工量，提高穩定性4應設計退刀槽，減少刀具或砂輪的磨損5鉆頭容易引偏或折斷6避免深孔加工，提高連接強度，節約材料，減少加工量續表序 號工藝性不合理工藝性合理說 明7為減少刀具種類和換刀時間，應設計為相同的寬度8為便于加工，槽的底面不應與其他加工面重合9為便于加工，內螺紋根部應有退刀槽10為便于一次加工，生產效率高，凸臺表面應處于同一水平面2.3 零件毛坯的選擇與確定 2.3.1 毛坯類型機械制造中常用的毛坯有以下幾種。1鑄件形狀復雜的毛坯宜采用鑄造方法制造。目前生產中的鑄件大多數是用砂型鑄造的，少數尺寸較小的優質鑄件可采用特種鑄造，如金屬型鑄造、離心鑄造、熔模鑄造和壓力鑄造等。2鍛件鍛件有自由鍛和模鍛兩種。自由鍛件的加工余量大，鍛件精度低，生產率不高，要求工人的技術水平較高，適用于單件小批生產。模鍛件的加工余量小，鍛件精度高，生產率高，但成本也高，適用于大批大量生產且小型鍛件。3型材下料件型材下料件是指從各種不同截面形狀的熱軋和冷拉型材上切下的毛坯件。如角鋼、工字鋼、槽鋼、圓棒料、鋼管、塑鋼等。熱軋型材的精度較低，適用于一般零件的毛坯。冷拉型材的精度較高，多用于毛坯精度要求較高的中小型零件和自動機床上加工零件的毛坯。型材下料件的表面一般不再加工，但需注意其規格。4焊接件焊接件是用焊接的方法將同種材料或不同種材料焊接在一起，從而獲得的毛坯，如焊條電弧焊、氬弧焊、氣焊等。焊接方法特別適宜于實現大型毛坯、結構復雜毛坯的制造。焊接的優點是生產周期短、效率高、成本低，但缺點是焊接變形比較大。2.3.2 毛坯選擇的方法在進行毛坯選擇時，應考慮下列因素。1零件材料的工藝性零件材料的工藝性是指材料的鑄造、鍛造、切削性和熱處理性能等以及零件對材料組織和力學性能的要求，例如材料為鑄鐵或青銅的零件，應選擇鑄件毛坯。2零件的結構形狀與外形尺寸一般用途的階梯軸，如臺階直徑相差不大，單件生產時可用棒料；若臺階直徑相差較大，則宜用鍛件，以節約材料和減少機械加工量。大型零件毛坯受設備條件限制，一般只能用自由鍛件或砂型鑄造件；中小型零件根據需要可選用模鍛件或特種鑄造件。3生產類型大批大量生產時，應選擇毛坯精度和生產率均高的先進毛坯制造方法，使毛坯的形狀、尺寸盡量接近零件的形狀、尺寸，以節約材料，減少機械加工量，由此而節約的費用往往會超出毛坯制造所增加的費用，以獲得良好的經濟效益。單件小批生產時，若采用先進的毛坯制造方法，則所節約的材料和機械加工成本，相對于毛坯制造所增加的設備和專用工藝裝備費用就得不償失了，故應選擇毛坯精度和生產率均比較低的一般毛坯制造方法，如自由鍛和手工砂型鑄造等方法。4生產條件選擇毛坯時，應考慮現有生產條件，如現有毛坯的制造水平和設備情況，外協的可能性等。在可能時，應盡量組織外協，實現毛坯制造的社會專業化生產，以獲得好的經濟效益。 5充分考慮利用新技術、新工藝和新材料隨著毛坯制造專業化生產的發展，目前毛坯制造方面的新工藝、新技術和新材料的應用越來越多，精鑄、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金和工程塑料的應用日益廣泛，這些方法可以大大減少機械加工量，節約材料并有十分顯著的經濟效益。2.3.3 毛坯選擇實例 為使工件安裝穩定，有些鑄件毛坯需要鑄出工藝搭子。工藝搭子在零件加工后應切除。 為提高機械加工生產率，對于一些類似圖2-1所示須經鍛造的小零件，常將若干零件先鍛造成一件毛坯，經加工之后再切割分離成單個零件。圖2-1 滑鍵的零件圖及毛坯圖 對于一些墊圈類較小零件，應將多件合成一個毛坯，先加工外圓和切槽，然后再鉆孔切割成若干個零件，如圖2-2所示。圖2-2 墊圈的整體毛坯及加工2.4 工件的定位基準與定位2.4.1 定位基準的選擇工件在裝夾時必須依據一定的基準，否則便無法實現正確定位與夾緊，為此先討論基準的概念。1基準的概念在零件的設計與制造過程中，確定生產對象上的某些點、線、面的位置時所依據的那些點、線、面就是基準。按照作用的不同，基準可分為設計基準和工藝基準2大類。（1）設計基準。就是設計工作圖上所采用的基準。如齒輪的內孔、外圓與分度圓的設計基準是齒輪的軸線，兩端面可以互為基準。（2）工藝基準。就是加工或裝配過程中所采用的基準。它又分為工序基準、定位基準、測量基準和裝配基準。 工序基準：工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀和位置的基準。 定位基準：就是在加工中用作定位的基準。 測量基準：就是測量時所采用的基準。 裝配基準：裝配時用來確定零件或部件間相互位置所選用的基準。 本節僅重點介紹定位基準。2定位基準的選擇定位基準分為精基準和粗基準。（1）粗基準的選擇。在起始工序中，只能選用未經加工過的毛坯表面作為定位基準，這種基準稱為粗基準。粗基準在同一方向只允許使用一次。粗基準的選擇，主要考慮如何保證加工表面與不加工表面之間的位置和尺寸要求，加工表面的加工余量是否均勻和足夠，以及減少裝夾次數等。選擇粗基準時應堅持如下原則。 如果零件上有一個不需要加工的表面，在該表面能夠被利用的情況下，應盡量選擇該表面作為粗基準。 如果零件上有幾個不需要加工的表面，應選擇其中與加工表面有較高位置精度要求的不加工表面作為第1次裝夾的粗基準。 如果零件上所有表面都需要機械加工，則應選擇加工余量最小的毛坯表面作為粗基準。圖2-3 粗基準選擇示例 同一尺寸方向上，粗基準只能使用一次。 粗基準要選擇平整、面積大的表面。如圖2-3所示，內孔和端面需要加工，外圓表面不需要加工。鑄造時內孔B與外圓A之間有偏心。為保證加工后零件的壁厚均勻，即內、外圓同心度好，應以不加工表面A作為粗基準來加工內孔B（采用三爪卡盤夾持外圓）；若以內孔B作為粗基準（用四爪卡盤夾持外圓，然后按內孔找正定位），則加工后內孔與外圓不同軸，壁厚必然不均勻。如圖2-4所示的機床床身，要求導軌面應有較好的耐磨性，以保持其導向精度。由于鑄造時的澆注位置（床身導軌面朝下）決定了導軌面處的金屬組織均勻而致密，為此，應選擇導軌面作為粗基準，先加工床腿底面，如圖2-4（a）所示；然后再以床腿底面為基準加工導軌面，如圖2-4（b）所示，這樣就能保證導軌面的加工余量小而均勻。如圖2-5所示，以表面B為粗基準加工表面A之后，若仍以表面B為粗基準來加工表面C，由于作為粗基準的毛坯表面一般精度比較低，兩次裝夾會出現較大誤差，故不能保證工件軸心線在前后兩次裝夾中位置的一致性，則必然導致加工后的表面A與C之間產生較大的同軸度誤差。 圖2-4 機床床身加工的粗基準選擇 圖2-5 粗基準重復使用示例（2）精基準的選擇。用加工過的表面作為定位基準，便稱為精基準。選擇精基準時應堅持以下5個原則。 基準重合原則：以設計基準為定位基準，可避免基準不重合誤差，用調整法加工零件時，如果基準不重合，將出現基準不重合誤差。所謂調整法，是指預先調整好刀具與機床的相對位置，并在一批零件的加工過程中保持這種相對位置不變的加工方法。與之相對應的是試切法加工，即試切測量調整再試切，循環反復直至達到零件尺寸要求。試切法適用于單件小批生產下的逐個零件的加工。 基準統一原則：選用統一的定位基準來加工工件上的各個加工表面，以避免基準轉換而帶來的誤差，它有利于保證各表面的位置精度，可簡化工藝規程和夾具的設計與制造，縮短生產準備周期。典型的基準統一原則主要體現在軸類零件、盤類零件和箱體類零件。軸的精基準為軸兩端的中心孔；齒輪是典型的盤類零件，常以中心孔及個端面為精基準；而箱體類零件常以一個平面及平面上2個定位用的工藝孔為精基準。 自為基準原則：當某些精加工表面要求加工余量小而均勻時，可選擇該加工表面本身作為定位基準，以提高加工面本身的精度和表面質量。圖2-4所示的機床床身零件在最后精磨床身導軌面時，經常在磨頭上裝上百分表，床身置于可調支承上，以導軌面本身為基準進行找正定位，來保證導軌面與磨床工作臺平行，然后進行磨削加工，這樣可使磨削余量小而均勻，以利于提高導軌面的加工質量與磨削生產率。自為基準原則在生產中有著較多的運用，如拉孔、浮動鉸孔、珩磨孔以及攻螺紋等，這些都是以加工面本身作為定位基準的實例。 互為基準原則：若工件上存在2個相互位置精度有要求的表面時，那么在加工中讓這2個表面互相作為定位基準，反復加工另一個面，便稱為互為基準原則。互為基準原則不僅符合基準重合原則，而且在反復加工過程中可使兩加工表面獲得高的位置精度，且使加工余量小而均勻。所以一些同軸度或平行度等相互位置精度要求較高的精密零件在加工中經常采用這一原則。圖2-6 基準重合示例 保證工件定位準確，夾緊安全可靠，操作方便、省力的原則：如圖2-6所示，表面A、B及底面D已經加工過，要加工表面C。為了遵循基準重合原則，應選擇加工面C的設計基準面A作為定位基準。這樣按調整法加工時，表面C對設計基準A的位置精度的保證，只要C面對A面的平行度誤差不超過0.05mm，位置尺寸L1的加工誤差不超過其設計公差，就能保證加工精度。但是，當表面C的設計基準不是A面而是B面時，若仍以A面作為定位基準，就違背了基準重合原則，則必然要產生基準不重合誤差。2.4.2 工件定位原理1六點定位原理任何一個自由剛體，在空間均有6個自由度，即沿空間坐標軸x、y、z3個方向的移動和繞此三坐標軸的轉動。工件定位的實質就是限制工件的自由度。若在x-y平面上設置3個不共線的抽象支承點（如圖2-7所示點1、2、3），工件緊靠在這3個支承點上，便限制了工件的、3個自由度；在x-z平面上設置2個抽象支承點4、5（在理論上這2點盡量相距遠一點，它們的連線與x-y平面平行），工件緊靠這2個支承點便可限制、2個自由度；在y-z平面上設置1個支承點6，工件靠向它便限制了自由度。由此可見，工件安裝時要緊靠機床工作臺或夾具上的這6個支承點，它的6個自由度即被全部限制，工件便獲得一個完全確定的位置。工件定位時，用夾具上合理分布的6個支承點與工件的定位基準相接觸來限制其6個自由度，使其位置完全確定，稱為六點定位原理。六點定位原理是工件定位的基本法則。用于實際生產時，這些支承點應是具有一定形狀的幾何體，這些限制工件自由度的幾何體就是定位元件。圖2-7 工件六點定位原理關于六點定位原理作以下2點說明。 6個支承點必須適當分布。若3個支承點分布在一直線上，就不會限制3個自由度；若不在一條線上的3個支承點所形成的三角形面積越大，則定位就越穩定。 工件與定位支承點相接觸就實現了定位，至于工件在加工過程中始終保持已定好的位置不變則是靠夾緊來實現的。另外，若認為工件定位后夾緊前在支承點的反方向仍有移動的可能性，便認為定位不確定，這種理解是錯誤的。在實際生產中，定位支承點總是以具體定位元件來實現的，因此直接分析各種定位元件所能限制的自由度，以及它們的組合所能限制的自由度，對研究定位問題更具有實際意義。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夾具的定位元件平面支承釘定位情況1個支承釘2個支承釘3個支承釘圖示限制自由度支承板定位情況1塊條形支承板2塊條形支承板1塊矩形支承板圖示限制自由度續表工件的定位面夾具的定位元件孔圓柱銷定位情況短圓柱銷長圓柱銷2段短圓柱銷圖示限制自由度圓錐銷定位情況固定錐銷浮動錐銷固定錐銷與浮動錐銷組合圖示限制自由度 心軸定位情況長圓柱心軸短圓柱心軸小錐度心軸圖示限制自由度外圓柱面V形塊定位情況1塊短V形塊2塊短V形塊1塊長V形塊圖示限制自由度定位套定位情況1個短定位套2個短定位套1個長定位套圖示限制自由度圓錐面錐頂尖及錐度心軸定位情況固定頂尖浮動頂尖錐度心軸圖示限制自由度 2工件自由度的限制 工件定位時，影響加工精度要求的自由度必須限制，不影響加工精度要求的自由度可限制也可不限制，具體視加工情況而定。因此，按照工件加工要求確定工件必須限制的自由度數是工件定位中首要解決的問題。（1）完全定位與不完全定位。加工時工件的6個自由度被完全限制的定位稱為完全定位。但生產中并不是所有工序都需要采用完全定位的方式，究竟應該限制幾個自由度和哪幾個自由度，應由工件的加工要求來決定。工件的6個自由度沒有被完全限制的現象便稱為不完全定位。例如在一個長軸上銑一個兩頭不通的鍵槽，加工要求除了鍵槽本身的寬度、深度和長度外，還需保證槽距軸端的尺寸及槽對外圓軸線的對稱度，此時除繞工件軸線轉動的自由度不需限制外，其余5個自由度均需限制。再如在平面磨床上磨削平板型零件的平面時，也是一個不完全定位的例子。（2）欠定位與過定位。在工件加工中應該限制的自由度而沒有被限制的現象，稱為欠定位。我們知道，在滿足加工要求的前提下，采用不完全定位是允許的。但是根據加工要求應該限制的自由度而沒有被限制的現象是絕對不允許的，因為欠定位是不能保證加工要求的。工件的某個自由度被重復限制的現象稱為過定位。圖2-8所示為加工連桿小頭孔時的定位方式。圖2-8（a）所示為定位正確，短圓柱銷1限制了、 2個移動自由度，支承面3限制了 3個自由度，擋銷2限制了自由度，這是一個完全定位；圖2-8（b）所示為過定位，因為長圓柱銷限制了工件、 4個自由度，而支承面限制了工件、 3個自由度，其中自由度被重復限制。在定位元件與工件制造精度不高的情況下，過定位一方面會使工件無法裝入夾具中；另一方面即使工件裝在夾具上，夾緊時也會引起工件或夾具定位元件的變形，以致無法保證工件的加工精度。 圖2-8 連桿的定位分析 圖2-9 跟刀架過定位圖1短圓柱銷；2擋銷；3支承面2.5 工藝路線的擬定2.5.1 表面加工方法的選擇零件上各種典型表面都有多種加工方法（車、銑、刨、磨、鏜、鉆等），但每種加工方法所能達到的加工精度和表面粗糙度相差較大。在擬定零件機械加工工藝路線時，表面加工方法的選擇應根據零件各表面所要求的加工精度和表面粗糙度，應盡可能選擇與經濟加工精度和表面粗糙度相適應的加工方法。1經濟加工精度所謂經濟加工精度（簡稱經濟精度），是指在正常生產條件下（采用符合質量標準的設備、工藝裝備和標準技術等級的工人，不延長加工時間），采用某種加工方法所能達到的加工精度。各種加工方法都有一個經濟加工精度和表面粗糙度的范圍。選擇表面加工方法時，應使工件的加工要求與之相適應。各種加工方法的經濟精度詳見表2-3、表2-4和表2-5。表2-3外圓加工的方法加 工 方 法加 工 性 質加工經濟精度（IT）表面粗糙度Ra/mm車粗車13128010半精車1110102.5精車8751.25金剛石車651.250.02外磨粗磨98101.25半精磨872.50.63精磨761.250.16精密磨650.320.08鏡面磨50.080.008研磨粗研650.630.16精研50.320.04超精加工精50.320.08精密50.160.01砂帶磨精磨650.160.02精密磨50.040.01滾壓761.250.16表2-4孔加工方法加 工 方 法加 工 性 質加工經濟精度（IT）表面粗糙度Ra/mm鉆實心材料1211202.5擴粗擴122010鑄或沖孔后一次擴1211精擴10102.5鉸半精鉸1110105精鉸9851.25細鉸761.250.32拉粗拉111052.5精拉972.50.63鏜粗鏜122010半精鏜1110 5精鏜10851.25細鏜761.250.32內磨粗磨9101.25精磨871.250.32珩粗珩651.250.32精珩50.320.04研粗研651.250.32精研50.320.01滾壓870.630.16表2-5平面加工方法加 工 方 法加 工 性 質加工經濟精度（IT）表面粗糙度Ra/mm周銑粗銑1211205精銑1051.25端銑粗銑1211205精銑10950.63車半精車1110105精車9102.5細車（金剛石車）871.250.63刨粗刨12112010精刨109102.5寬刃精刨971.250.32平磨粗磨952.5半精磨872.51.25精磨70.630.16精密磨60.160.016刮研手工刮研1020點/25mm25mm1.250.16研磨粗研760.630.32精研50.320.082選擇表面加工方法應考慮的主要因素在選擇表面加工方法時，除應保證加工表面的加工精度和表面粗糙度外，還應綜合考慮如下因素。（1）工件材料的性質。加工方法的選擇常要受到工件材料性質的限制。例如淬火鋼的精加工要用到磨削，而有色金屬的精加工不宜采用磨削（易堵塞砂輪），通常采用金剛鏜或高速精細車等高速切削方法。（2）工件的形狀和尺寸。形狀復雜、尺寸較大的零件，其上的孔一般不采用拉削或磨削，應采用鏜削；直徑較大（d60mm的孔）或長度較短的孔，宜選鏜削；孔徑較小時宜采用鉸削。（3）生產類型。加工方法的選擇應與生產類型相適應，對于大批大量生產，應盡可能選用專用高效率的加工方法，如平面和孔的加工選用拉削方法；而單件小批生產應盡量選擇通用設備和常用刀具進行加工，如平面采用刨削或銑削，但刨削因生產率低，在成批生產以上逐步被銑削所代替。對于孔加工來說，因鏜削刀具簡單，在單件小批生產中得到廣泛地應用。（4）具體生產條件。工藝人員必須熟悉企業的現有加工設備及其工藝能力，工人的技術水平，以及利用新工藝、新技術的可能性等。只有做到熟練掌握，方能充分利用現有設備和工藝手段，挖掘企業潛能。3各種表面的典型加工路線在綜合考慮各種因素而選擇某種加工方法后，即可擬定它們的預加工方案，以及熱處理工序的適當插入。下面介紹幾種典型表面的加工路線。（1）外圓表面的加工路線。 粗車半精車精車：常用材料，中等要求的工作表面。 粗車半精車粗磨精磨：需要淬硬的材料，要求較高的工作表面。 粗車半精車精車金剛石車：要求高的銅、鋁等合金工件。 粗車半精車粗磨光整加工或（超）精密加工：黑色金屬材料，表面精度、粗糙度要求質量高的表面。外圓表面加工路線如圖2-10所示。圖2-10 外圓表面的加工路線（2）孔加工路線。孔加工常用的加工路線如下。 鉆孔擴孔鉸精鉸：主要用于中、小直徑（d50mm）的精密孔。 鉆或擴（粗鏜）粗拉精拉：用于大量生產中尺寸中等的孔、花鍵孔或帶鍵槽的孔。 鉆或粗鏜半精鏜精鏜浮動鏜金剛鏜：廣泛用于箱體零件的孔系加工、有色金屬零件的精密孔的加工，具有高的生產率。 鉆或粗鏜半精鏜粗磨精磨珩磨或研磨：主要用于淬硬零件或要求高的零件。孔加工常用加工路線如圖2-11所示。圖2-11 孔加工路線（3）平面加工路線。平面加工方法主要是銑削、刨削和磨削，其加工路線有如下4條。 粗銑半精銑精銑高速銑：用于精度和粗糙度要求高的平面加工，生產率高。 粗刨半精刨精刨刮或研磨：多用于單件、小批生產，生產率低。 粗銑（刨）半精銑（刨）粗磨精密磨、導軌磨、研磨、砂帶磨：主要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。 粗拉精拉：用于大量生產，尤其適用于冷拉鑄件。平面加工路線如圖2-12所示。圖2-12 平面加工路線2.5.2 加工階段的劃分粗加工階段：主要切除各加工表面的大部分加工余量。此階段應盡量提高生產率。半精加工階段：完成次要表面的終加工，并為主要表面的精加工作準備。精加工階段：保證各主要表面達到圖樣的全部技術要求，此階段的主要問題是保證加工質量。超精加工階段：當零件上有要求特別高的表面時，需在精加工之后再用精密磨削、金剛石車削、金剛鏜、研磨、珩磨、拋光或無屑加工等達到圖樣要求的精度。2.5.3 加工順序的確定1機械加工順序的安排原則一般原則如下。 先粗后精。即粗加工半精加工精加工，最后安排主要表面的終加工。 先主后次。零件的主要工作表面、裝配基準應先加工，以便盡快為后續工序的加工提供精基準。 先面后孔。這是因為平面定位比較穩定可靠，故對于箱體、支架、連桿等類平面輪廓尺寸較大的零件，一般先加工平面，然后以平面定位再去加工孔。 基面先行。在各階段中，先加工基準面，然后以其定位去加工其他表面。此外，除用作基準的表面外，精度越高、粗糙度Ra值越小的表面應放在后面加工，以防鐵屑等劃傷。2熱處理工序的安排熱處理工序在工藝路線中的位置安排，主要由零件的材料及熱處理的目的來決定。為了改善工件材料的切削加工性、消除殘余應力，正火和退火常安排在粗加工之前；若為最終熱處理作組織準備，則調質處理一般安排在粗加工與精加工之間進行；時效處理用以消除毛坯制造和機械加工中產生的內應力；為了提高零件的強度，表面硬度和耐磨性及防腐等，淬火及滲碳淬火（淬火后應回火）、氰化、氮化等應安排在精加工磨削之前進行；對于某些硬度和耐磨性要求不高的零件，調質處理也可作為最終熱處理，其工序位置應安排在精加工之前進行；表面裝飾性發藍、鍍層處理，應安排在全部機械加工完后進行。3輔助工序的安排（1）檢驗工序。為了確保工件的加工質量，應合理安排檢驗工序。通常在重要關鍵工序前后，各加工階段之間及工藝過程的最后均應安排檢驗工序。（2）劃線工序。在單件、小批生產中，對一些形狀復雜的鑄件，為了在機械加工中安裝方便，并使工序余量均勻，應安排劃線工序。（3）去毛刺和清洗。切削加工后在零件表層或內部有時會留下毛刺，它們將會影響裝配質量甚至影響產品的性能，應專門安排去毛刺工序。工件在裝配前，應安排清洗工序。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發生銹蝕的物質，例如切削液含有的硫、氯等物質。（4）特殊需要的工序。如平衡應安排在零件或部件完成后。退磁工序則一般安排在精加工之后、終檢之前。2.5.4 工序的集中與分散在選定零件各表面的加工方法及加工順序之后，制定工藝路線時可采用2種完全相反的原則，一是工序集中原則，另一是工序分散原則。所謂工序集中原則，就是每一工序中盡可能包含多的加工內容，從而使工序的總數減少，實現工序集中；而工序分散原則正好與工序集中原則含義相反。工序集中與工序分散各有特點，在制定工藝路線時，究竟采用哪種原則須視具體情況決定。1工序集中的優點 可減少工件的裝夾次數。在一次裝夾下即可把各個表面全部加工出來，有利于保證各表面之間的位置精度和減少裝夾次數。尤其適合于表面位置精度要求高的工件的加工。 可減少機床數量和占地面積，同時便于采用高效率機床加工，有利于提高生產率。 簡化了生產組織計劃與調度工作。因為工序少、設備少、工人少，自然便于生產的組織與管理。工序集中的最大不足之一是不利于劃分加工階段；二是所需設備與工裝復雜，機床調整、維修費時，投資大，產品轉型困難。工序分散的優點與不足正好與上述相反。其優點是工序包含的內容少，設備工裝簡單、維修方便，對工人的技術水平要求較低，在加工時可采用合理的切削用量，更換產品容易；缺點是工藝路線較長。2工序集中與工序分散的實際應用在擬定工藝路線時，工序集中或分散影響整個工藝路線的工序數目。具體選擇時，依據如下。（1）生產類型。對于單件、小批生產，為簡化生產流程、減少工藝裝備，應采用工序集中。尤其數控機床和加工中心的廣泛使用，多品種小批量產品幾乎全部采用了工序集中；中批生產或現場數控機床不足時，為便于裝夾、加工檢驗，并能合理均衡地組織生產，宜采用工序分散的原則。（2）零件的結構、大小和重量。對于尺寸和重量大、形狀又復雜的零件，宜采用工序集中，以減少安裝與搬運次數。為了使用自動機床，中、小尺寸的零件，多數也采用了工序集中。（3）零件的技術要求與現場工藝設備條件。零件上技術要求高的表面，需采用高精度設備來保證其質量時，可采用工序分散的原則；生產現場多數為數控機床和加工中心，此時應采用工序集中原則；零件上某些表面的位置精度要求高時，加工這些表面易采用工序集中的方案。2.6 工序內容的擬定2.6.1 機床工藝裝備的選擇1機床的選擇 根據零件加工的每一道工序選擇機床時，應堅持下列幾項原則。 機床的加工規格范圍應與零件的形狀、尺寸相適應。 機床的加工精度必須與被加工零件的精度等級相適應。尺寸精度高、表面粗糙度要求小的零件應選精度高的機床；反之，選精度低的機床。 機床的生產率應與工件的生產類型相適應。單件小批生產以選用通用機床為宜，成批大量生產以選用專用機床、組合機床、自動機床、數控機床為宜。 機床的選擇應與現有生產條件相適應。除了新廠投產以外，一般應根據現有的生產條件，盡量發揮原有設備的作用。 在多品種小批量且工件精度要求高的生產中，應優先選用數控機床和加工中心，這樣一方面精度容易保證；另一方面會減少大量工藝裝備的設計。2工藝裝備的選擇工藝裝備的選擇主要是對夾具、刀具和量具的選擇。具體選擇原則如下。（1）夾具的選擇。在單件小批生產中，應盡量選用通用夾具或組合夾具，這有利于制造成本的降低；在成批大量生產中，應根據加工要求設計制造專用夾具，這對保證加工精度、提高生產效率和降低加工成本是極其重要的。（2）刀具的選擇。在生產中能否合理選用刀具的類型、結構、尺寸和刀片材料等，對于改善切削加工條件等具有十分重要的意義。具體選擇原則如下。 單件小批生產，應盡量選用標準刀具；大批大量生產或按工序集中的原則組織生產時，應選用專用刀具和復合刀具等，以獲得高的生產效率。 不同的工藝方案，要選用不同類型的刀具。例如孔的加工可采用鉆擴鉸，也可以采用鉆粗鏜精鏜等。顯然，工藝方案不同，所選用的刀具類型也就不同。 根據工件的材料和加工性質確定刀具的材料。例如車削鑄鐵等脆性材料時，一般選用YG類硬質合金；加工鋼料時，一般選用YT類硬質合金。工件的形狀和尺寸不同時，就應選擇與其相適應的刀具結構及尺寸，例如加工梯形槽，就應選擇梯形銑刀，加工成形面一般選成形銑刀。（3）量具的選擇。選擇量具時，首先要考慮所要檢驗工件的精度，以便正確地反映工件的實際加工情況。關于量具的類型，則主要取決于生產的類型。在單件小批生產時，廣泛采用通用量具。在大批大量生產中，主要采用專用量具，例如極限量規等，有時也采用自動檢驗量具以提高生產率。2.6.2 加工余量和工序尺寸的確定加工余量是指在機械加工過程中從加工表面上切除的金屬層厚度。加工余量的大小直接影響著生產率和加工成本的高低。若毛坯的余量過大，一是浪費材料，二是增加機械加工的勞動量，從而使生產率下降，產品成本增高；反之，若余量過小，一方面提高了對毛坯的要求使加工困難，另一方面會因余量過小而使安裝困難，甚至造成廢品。1總加工余量和工序余量（1）總加工余量和工序余量。為了獲得零件上某一表面所要求的精度和表面粗糙度，從毛坯相應的表面上切去的全部多余金屬層，便為該表面的總加工余量。在完成一道工序時，從某一表面上所切去的金屬層即為工序余量，如圖2-13所示。總加工余量與工序余量的關系如下：（2-1）式中，ZS總加工余量；Zi工序余量；n 工序數目。 在設計工藝過程時，應根據各工序的性質來確定工序余量，進而求出各工序尺寸。但在加工過程中，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，如圖2-14所示。其最大工序余量Zmax與最小工序余量Zmin計算如下：（2-2）（2-3） 圖2-13 加工余量與工序余量 圖2-14 加工余量及公差（2-4）式中，Z工序余量；Li1、Li上、下兩道工序的工序尺寸;Ti1、Ti上、下兩道工序尺寸的公差。（2）影響工序余量的因素。在確定工序余量時，應考慮下列幾方面的因素。 前道工序的表面質量：前一道工序形成的表面粗糙度、輪廓最大高度和表面缺陷層深度，應在本工序加工中切除，如圖2-15所示。 上道工序尺寸的公差：如圖2-14加工余量及公差所示，上道工序尺寸公差的大小對本工序余量有直接的影響，也就是說，上道工序的公差越大，本工序余量變化就越大。 前道工序的形狀和位置公差：當工件上有些形狀和位置偏差不包括在尺寸公差的范圍內時，這些誤差就必須在本工序的加工中糾正，本工序加工余量中必須包括ea，否則加工后必然為廢品，如圖2-16所示。 圖2-15 工件的加工表面層 圖2-16 軸線彎曲對加工余量的影響 本工序的安裝誤差：安裝誤差包括工件的定位誤差與夾緊誤差，由于這部分誤差要影響被加工表面和刀具的相對位置，依次也應計在工序余量內，如圖2-17所示。（3）確定工序余量的方法。工序余量確定的方法有3種，即分析計算法、經驗估算法和查表修正法。 分析計算法。通過分析影響工序余量的因素，并逐一計算確定加工余量。這種方法雖然考慮問題全面，確定的工序余量比較精確，但由于計算繁瑣，故一般使用較少，只在大批大量生產中的某些重要工序中應用。 經驗估算法。這種方法是依靠工藝人員的經驗采用類比法來確定工序余量，雖然比較簡便，但精度不高。為防止廢品出現，一般選取較大的工序余量，故此法多用于單件小批量生產。 查表修正法。這種方法簡便、準確、應用廣泛。但需注意的是，各種手冊所提供的數據對軸和孔一類的對稱表面是雙邊余量，非對稱表面則是單邊余量。2工序尺寸的計算在一般情況下，加工某表面的最終工序尺寸及公差可直接按零件圖的要求來確定。中間工序尺寸是由零件圖樣尺寸（最終工序尺寸）加上（軸為加）或減去（孔為減）工序余量而得到的。即采用“倒推法”（由后往前推的方法），由零件圖的尺寸一直可推算到毛坯的尺寸。圖2-18所示為加工外表面時各工序尺寸之間的關系，其中L1為最終工序尺寸，L5為毛坯尺寸，L2、L3、L4為中間工序尺寸。對于外表面加工，本工序的尺寸加上本工序的余量即為前一道工序的尺寸，如L2=L1+Z1，L3=L2+Z2= L1+Z1+Z2，L5=L4+Z4=L1+Z1+Z2+Z3+Z4。由此可知，某一表面經過n-1次加工，其工序尺寸為 （n1）（2-5）式中，Ln工序尺寸；Zi工序余量。 圖2-17 裝夾誤差對加工余量的影響 圖2-18 各工序尺寸之間的關系關于工序尺寸的公差，可根據加工方法來確定。通常最終工序尺寸的公差為零件圖樣上的設計尺寸的公差；而其他中間工序尺寸的公差均按本工序加工方法的經濟加工精度來確定，并按“入體原則”進行標注。【例2-1】 某箱體零件外形尺寸為500mm400mm350mm,其上有一孔，設計尺寸為mm，孔長45mm。已知其加工工藝為粗鏜半精鏜精鏜鉸孔（用浮動鏜刀塊），試畫出該孔加工余量和工序尺寸分布圖。解：（1）查表，得各工序余量和公差Z鉸=0.25mm T鉸=0.035mmZ精鏜=1mm T精鏜=0.09mmZ半精鏜=1.4mm T半精鏜=0.22mmZ粗鏜=？ T精鏜=0.54mmZS=Z毛坯=6mm T毛坯=1.2mm（2）計算 mm（3）畫孔的加工余量和工序尺寸分布圖（如圖2-19所示）圖2-19 孔加工余量和工序尺寸分布圖（4）按“倒推法”計算各工序尺寸與公差鉸mm精鏜 mm半精鏜mm粗鏜mm毛坯mm2.6.3 切削用量的確定切削用量能否合理選擇，對于加工質量、切削效率和加工成本具有重要的影響作用。在具體選擇時，應綜合考慮工件材料、加工精度與表面粗糙度、刀具材料與結構、機床功率與剛度等因素。在粗加工時，首先盡量選取大的背吃刀量ap，然后選取盡可能大的進給量f，最后根據刀具耐用度和機床功率選擇合適的切削速度vc。在精加工時，切削用量的選擇以提高加工質量為主，并兼顧生產率和加工成本。因此，先按加工余量選擇背吃刀量ap，按表面質量要求選擇合理的進給量f，然后在保證刀具耐用度和加工質量的前提下選擇盡可能大的切削速度vc。切削用量的選擇可以計算，也可以查表，查表法詳見機械加工工藝設計實用手冊。2.6.4 時間定額的制定時間定額是在一定的生產條件下，規定完成一件產品或一道工序所需要的時間。它是生產計劃、成本核算的主要依據之一。時間定額的規定，應具有平均先進水平，過高過低的時間定額均不利于提高操作者的積極性和生產水平。時間定額由如下幾部分構成。 （1）基本時間tj。它是指直接改變工件的尺寸、形狀和性質所需要的時間，亦稱機動時間，一般可用計算法確定。對于車削，基本時間tj為（min）（2-6）式中，L光軸的車削長度（單位為mm）；La、Lb刀具切入、切出長度（mm）；n工件轉速（r/min）；f刀具進給量（mm/r）；i走刀次數。（2）輔助時間tf。它是指在完成基本工藝工作中需要的輔助動作所消耗的時間，主要包括裝卸工件、開停機床、改變切削用量和測量工件等所消耗的時間。輔助時間通常有2種確定辦法，一是在單件小批生產條件下，按基本時間tj的百分比進行估算；二是在成批量生產條件下，按以往統計資料予以確定。（3）布置工作地、休息與生理需要時間tbx。它是指在工作班時間內照管工作地和保持工作狀態所消耗的時間，主要包括更換和修磨刀具、潤滑機床、清理切屑與場地，以及工作班內允許的必要休息和生理需要時間等。一般按基本時間和輔助時間的百分比來計算，例如按（tj+tf）的2%7%進行估算。（4）準備與終結時間tzz。它是指操作者在加工一批工件的開始和結束時必須的準備工作和結束工作所需要的時間，主要包括熟悉工藝文件，借還工具、夾具、量具，領取毛坯，調整機床，首件檢驗，發送成品等所用的時間。若一批工件的數量為N，那么分攤到每一工件上的準結時間為tzz/N，當N很大時，tzz/N就可忽略不計。綜上所述，對于單件小批生產，其單件時間定額Td為Td=tj+tf+tbx+tzz =tj(1+k)+tbx+tzz（min）（2-7）式中，tj基本時間（min）；tf輔助時間（min），可按tf=tjk來計算，k為百分比；tbx布置工作地、休息與生理需要時間（min）；tzz準備與終結時間（min）。對于成批大量生產，因分攤到每一工件的準備與終結時間tzz/N很小，故可忽略不計。因此單件時間定額Td為Td=tj(1+k)+tbx(min)（2-8）2.6.5 工藝文件前面講到，把制定工藝過程的各項內容歸納成文件形式便成為工藝規程。工藝規程是多種多樣的，沒有統一的格式，一般是根據生產類型、實際需要和企業的具體情況，并本著力求簡單明了的原則確定的。常用的工藝規程有機械加工工藝過程卡片、機械加工工藝卡片和機械加工工序卡片，如表2-6、表2-7和表2-8所示。2.7 工藝尺寸鏈的計算在機械加工中，工件由毛坯到成品，期間經過多道加工工序，然而這些工序之間存在一定的聯系，應用尺寸鏈理論揭示它們之間的內在聯系，并確定工序尺寸極其公差，是尺寸鏈計算的主要任務。由此可知，尺寸鏈理論是分析機械加工過程各工序之間以及各工序內相關尺寸之間的關系，進而合理地確定機械加工工藝的重要手段。2.7.1 尺寸鏈的基本概念1尺寸鏈的概念尺寸鏈是零件加工過程中，由相互聯系的尺寸組成的封閉圖形。圖2-20（a）所示為一臺階零件，Lc和Lb為圖樣上標準尺寸。在加工中該零件以A面定位先加工C面，得尺寸Lc；再加工B面得尺寸La，從而間接得到尺寸Lb。于是尺寸Lc、La、Lb就組成一個封閉的尺寸圖形，即形成一個尺寸鏈，如圖2-20（b）所示。再如圖2-21（a）所示，A1和A0為圖樣上的標注尺寸，若按圖樣尺寸加工時尺寸A0不便測量，但通過保證尺寸A1和易于測量的尺寸A2，間接得到尺寸A0，那么尺寸A1、A2和A0就組成一個尺寸鏈，如圖2-21（b）所示。圖2-20 加工臺階零件的尺寸鏈2工藝尺寸鏈的組成圖2-21 加工套筒零件的尺寸鏈在工藝尺寸鏈中，每一個尺寸稱為尺寸鏈的環，尺寸鏈的環按性質不同可分為組成環和封閉環。組成環是加工過程中直接得到的尺寸，如圖2-20（b）所示的尺寸La、Lb和圖2-21（b）所示的尺寸A2、A1均為加工過程直接得到的尺寸，故為組成環。封閉環是在加工過程中間接得到的尺寸，如圖2-20（b）所示的尺寸Lo和圖2-21（b）所示的尺寸A0均為封閉環。封閉環的右下角通常用“0”表示。在尺寸鏈中，若其余組成環保持不變，當某一組成環增大時，則封閉環也隨之增大，該組成環便為增環；反之，使封閉環減小的環，便為減環。圖2-20（b）中的La和圖2-21（b）中的A1為增環，其上用一向右的箭頭表示，即、；圖中的Lb和A2為減環，其上用一向左的箭頭表示，即、。3工藝尺寸鏈的特征工藝尺寸鏈具有如下特征。（1）關聯性。組成工藝尺寸鏈的各尺寸之間存在內在關系，相互無關的尺寸不會組成尺寸鏈。在工藝尺寸鏈中每一個組成環不是增環就是減環，其中任何一個尺寸發生變化時，均要引起封閉環尺寸的變化。對工藝尺寸鏈的封閉環沒有影響的尺寸，就不是該工藝尺寸鏈的組成環。（2）封閉性。尺寸鏈是一個首尾相接且封閉的尺寸圖形，其中包含一個間接得到的尺寸。不構成封閉的尺寸圖形就不是尺寸鏈。2.7.2 工藝尺寸鏈的分類