第4章機械加工工藝規程設計1第4章機械加工工藝規程設計4.1基本概念4.2工件的裝夾4.3定位基準及其選擇4.4加工路線的擬訂4.5工序尺寸的確定4.6工藝過程經濟性分析24.1傳動軸機械加工工藝規程

傳動軸的材質為40Cr，生產數量500件。

傳動軸技術要求為：調質處理HB220——240，如圖所示。34

1．閱讀裝配圖和零件圖

了解產品的用途、性能和工作條件，熟悉零件在產品中的地位和作用，明確零件的主要技術要求。2．工藝審查審查圖紙的尺寸、視圖和技術要求是否完整、正確、統一，分析主要技術要求是否合理、適當，審查零件結構工藝性。3.熟悉或確定毛坯

確定毛坯的依據是零件在產品中的作用、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批量等。常用的毛坯種類有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件、型材等，其特點及應用見表4-0。4.1機械加工工藝規程設計步驟機械加工工藝規程設計步驟54.1機械加工工藝規程設計步驟表4-0各類毛坯的特點及適用范圍

毛坯種類制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形狀機械性能適用生產類型型材型材焊接件砂型鑄造自由鍛造普通模鍛鋼模鑄造精密鍛造壓力鑄造熔模鑄造沖壓件粉末冶金件

工程塑料件

13級以下13級以下11～1310～128～118～117～108～107～9

9～11大一般大大一般較小較小小很小小很小

較小各種材料鋼

材鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼材為主鋼,鍛鋁,銅等鑄鋁為主鋼材,鍛鋁等鑄鐵,鑄鋼,青銅鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼鐵,銅,鋁基材料工程塑料小型大、中型各種尺寸各種尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型為主各種尺寸中、小尺寸

中、小尺寸簡單較復雜復雜較簡單一般較復雜較復雜復雜復雜復雜較復雜復雜較好有內應力差好好較好較好較好較好好一般

一般各種類型單件單件小批單件小批中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量大批量中、大批量

中、大批量6傳動軸工藝規程卡片工序工種工序內容加工簡圖設備1下料圓鋼?60×260鋸床2車車一端面見平；調頭，車另一端面保證總長250。車床3車鉆一端中心孔；鉆另一端中心孔。車床動畫4.選擇定位基準75.擬定加工路線6.確定滿足各工序要求的工藝裝備4.1機械加工工藝規程設計步驟包括機床、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，應與生產批量和生產節拍相適應，并應充分利用現有條件，以降低生產準備費用。對必須改裝或重新設計的專用或成組工藝裝備，應在進行經濟性分析和論證的基礎上提出設計任務書。8

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控加工程序（對數控加工）評價工藝路線對所制定的工藝方案進行技術經濟分析，多種工藝方案應進行分析比較，或采用優化方法，以確定出最優工藝方案。12.填寫或打印工藝文件。4.1機械加工工藝規程設計步驟9工序工種工序內容加工簡圖設備4車用尾架頂尖頂住，粗車三個臺階。調頭，用尾架頂尖頂住。粗車另外三個臺階。車床動畫10工序工種工序內容加工簡圖設備5熱調質處理HB220-2406鉗修研兩端中心孔車床動畫11工序工種工序內容加工簡圖設備7車雙頂尖裝夾，半精車二個臺階。切槽二個，倒角二個。調頭，雙頂尖裝夾，半精車余下的三個臺階。切槽三個，倒角四個。車床動畫12工序工種工序內容加工簡圖設備8車雙頂尖裝夾，車螺紋M24X1.5。車床9鉗劃鍵槽加工線。動畫13工序工種工序內容加工簡圖設備10銑銑兩個鍵槽，鍵槽深度比圖樣規定尺寸多銑0.25mm,作為磨削的余量。銑床11鉗修研兩端中心孔車床動畫動畫14工序工種工序內容加工簡圖設備12磨磨一端兩個外圓；調頭，磨另一端兩個外圓。外圓磨床13檢檢驗動畫154.1.1機械加工工藝過程及其組成

機械加工工藝過程

采用各種機械加工方法，直接用于改變毛坯的形狀、尺寸、表面質量，使之成為合格零件的全部勞動過程。164.1.1機械加工工藝過程及其組成

機械加工工藝過程的組成：由一個或若干個順序排列的工序組成，工序又分為安裝、工位、工步和走刀。17車外圓→車端面→鏜孔→內孔倒角→鉆孔→插鍵槽工序工序是指一個(或一組)工人，在一個(或幾個)工作地點，對一個(或一批)工件所連續完成的那部分工藝過程。例：4.1.1機械加工工藝過程及其組成184.1.1機械加工工藝過程及其組成

機械加工工藝過程安裝：在一道工序中，工件每經一次裝夾后所完成的那部分工序稱為安裝。194.1.1機械加工工藝過程及其組成工位：工件在機床上占據每一個位置所完成的那部分工序稱為工位。圖4-1多工位加工1：裝卸工件2：鉆孔3：擴孔4：絞孔動畫204.1.1機械加工工藝過程及其組成工步：指在加工表面不變、切削刀具不變的情況下所連續完成的那部分工序。走刀：同一加工表面加工余量較大，可以分作幾次工作進給，每次工作進給所完成的工步稱為一次走刀。a）立軸轉塔車床的一個復合工步b）鉆孔、擴孔復合工步圖4-2復合工步動畫214.1.2生產類型及其工藝特點

1.生產綱領生產綱領—產品的年產量。2.生產類型生產綱領產品的年產量廢品率備品每臺產品中該零件的數量二、生產綱領和生產類型221)單件生產2)成批生產3)大量生產單個的制造某一種零件，很少重復、甚至不重復生產。如：大型機械、試制品、修配件等。成批的制造某一相同的零件，每隔一定時間又重復生產。小批生產：中批生產：大批生產：在大多數工作地點，經常重復地進行一種零件某一工序的生產。234.1.2生產類型及其工藝特點

表4-2各種生產類型的工藝特征工藝特征單件小批中批大批大量零件的互換性缺乏互換性大部分具有互換性具有廣泛的互換性毛坯制造方法與加工余量木模手工造型或自由鍛，加工余量大部分采用金屬模鑄造或模鍛，加工余量中等廣泛采用金屬模機器造型、模鍛或其它高效方法，加工余量小機床設備通用機床部分通用機床和高效機床廣泛采用高效專用機床及自動機床工藝裝備大多采用通用夾具、標準附件、通用刀具、萬能量具。廣泛采用夾具，較多采用專用刀具和量具廣泛采用高效夾具、復合刀具、專用量具或自動檢驗裝置生產組織機群式分工段排列設備流水線或自動線對工人的技術要求較高一定水平調整工：要求高操作工：要求低成本較高中等較低24把根據具體生產條件擬定的合理的工藝過程，用圖表（或文字）的形式寫成文件—工藝規程。零件工藝分析選擇毛坯確定加工余量擬定工藝路線編制工藝文件確定設備和工裝4.1.3機械加工工藝規程

254.1.3機械加工工藝規程

工藝規程形式（工藝過程卡、工序卡、工藝卡）

表4-3機械加工工藝過程卡片264.1.3機械加工工藝規程

表4-4

機械加工工藝卡片274.1.3機械加工工藝規程

表4-5機械加工工序卡片284.1.4機械加工工藝規程設計原則

1）以保證零件加工質量，達到設計圖紙規定的各項技術要求為前提。

2）工藝過程有較高的生產效率和較低的成本。

3）充分考慮和利用現有生產條件，盡可能作到平衡生產。

4）盡量減輕工人勞動強度，保證安全生產，創造良好、文明勞動條件。

5）積極采用先進技術和工藝，以減少材料和能源消耗，并應符合環保要求。機械加工工藝規程設計原則294.1.5制定工藝規程所需原始資料產品的全套裝配圖及零件圖；產品的驗收質量標準；產品的生產綱領及生產類型；零件毛坯圖及毛坯生產情況；本廠（車間）的生產條件；各種有關手冊、標準等技術資料；國內外先進工藝及生產技術的發展與應用情況。制定機械加工工藝規程所需原始資料30接盤機械加工工藝規程接盤材質為45鋼，生產數量500件。接盤技術要求為：調質處理HB220——240，如圖所示。3132工序號工種工序內容加工簡圖設備1鍛鍛造毛坯2車三爪自定心卡盤夾小端，粗車大端面見平，粗車大外圓至?96。車床接盤加工工藝規程卡片動畫33工序號工種工序內容加工簡圖設備3車調頭夾大端，粗車小端面保證總長52，粗車小外圓至?57長31，粗車孔至?33。車床4熱調質處理B220-240動畫34工序號工種工序內容加工簡圖設備5車半精車大外圓至圖紙要求?94,半精車大端面保證?94外圓長20，倒角1×

450車床6車半精車小端面保證總長51，半精車小外圓至?54，半精車臺階端面保證小外圓長31.5，內、外倒角1×450車床動畫動畫35工序號工種工序內容加工簡圖設備7車精車小端面保證總長50.5，精車孔至?35+0.025，精車小外圓至?55-0.019

，精車臺階端面保證小外圓長31。車床8車頂尖、心軸裝夾，精車大外圓端面保證外圓長19+0.021

。車床動畫動畫36工序號工種工序內容加工簡圖設備9鉗劃圓弧槽線，劃?16孔中心線10銑圓工作臺一三爪自定心卡盤裝夾，銑寬16深8的圓弧槽。銑床11鉆圓工作臺一三爪自定心卡盤裝夾，鉆?16通孔。鉆床12檢檢驗動畫動畫37機械制造工藝學

第4章機械加工工藝規程設計4.2工件的裝夾與夾具設計

384.2.1夾具的基本概念夾具的含義

夾具是指在機床上用以裝夾工件的一種裝置。夾具的功用

(1)保證加工質量，使工件相對于機床或刀具保持正確位置。

(2)提高生產率，降低成本。

(3)擴大了機床的工藝范圍。

(4)減輕了工人勞動強度，保證生產安全。394.2.1

夾具的基本概念夾具的組成銑軸端槽夾具1—V型塊2—支撐套3—手柄4—定向鍵5—夾具體6—對刀塊123641）定位元件及裝置；6）其他元件及裝置（防護、防錯、分度…）。5）夾具體；4）連接元件；3）對刀及導向元件；2）夾緊元件及裝置；40夾具的分類

1）通用夾具：三爪、四爪卡盤，平口鉗等。

2）專用夾具：為某一工件特定工序專門設計的夾具。

3）通用可調整夾具及成組夾具：夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調整，以適應不同零件的加工。

4）組合夾具：由一套預先制造好的標準元件組合而成。根據工件的工藝要求，組裝成各種專用夾具。使用后，元件可拆開、洗凈后存放，待需要時重新組裝。適用于新產品試制和單件小批生產。

5）隨行夾具：在自動線或柔性制造系統中使用的夾具。◆按夾具使用范圍劃分4.2.1

夾具的基本概念414.2.1

夾具的基本概念三爪卡盤四爪卡盤萬向平口鉗回轉工作臺分度頭圖4-5通用夾具42圖4-6組合夾具實例4.2.1機床夾具43可分為鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具、磨床夾具等。◆按使用機床劃分可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、真空夾具、電動夾具等。◆按夾緊力源劃分4.2.1夾具的基本概念夾具的分類氣動虎鉗液壓夾具圖4-7夾具444.2.1工件裝夾直接找正裝夾裝夾的含義

裝夾又稱安裝，包括定位和夾緊兩項內容。定位

—使工件在機床或夾具上占有正確位置。夾緊

—對工件施加一定的外力，使其已確定的位置在加工過程中保持不變。工件裝夾方法454.2.1工件裝夾

圖4-8直接找正安裝毛坯孔加工線找正線圖4-9劃線找正安裝單件小批生產，效率低，精度取決于工人技術水平。劃線找正裝夾精度不高，效率低，多用于形狀復雜的鑄件。46474.2.1工件裝夾圖4-10工件在夾具上裝夾（滾齒夾具）夾具裝夾精度和效率均高，廣泛采用。484.2.2定位原理

圖4-11六點定位原理XZY

六點定位原理要確定其空間位置，就需要限制其6個自由度。將6個支承抽象為6個“點”，6個點限制了工件的6個自由度，這就是六點定位原理。任何一個物體在空間直角坐標系中都有6個自由度——用表示。Z移動，X、Y軸旋轉自由度X移動，Z軸轉動自由度Y移動自由度注意：夾緊定位49工件的6個自由度均被限制，稱為完全定位。工件6個自由度中有1個或幾個自由度未被限制，稱為不完全定位。完全定位與不完全定位不完全定位主要有兩種情況：①工件本身相對于某個點、線是完全對稱的，則工件繞此點、線旋轉的自由度不需限制。例如球體繞過球心軸線的轉動，圓柱體繞自身軸線的轉動等。②工件加工要求不需要限制某一個或某幾個自由度。如加工平板上表面，要求保證平板厚度及與下平面的平行度，則只需限制3個自由度就夠了。4.2.2定位原理

504.2.2定位原理

完全定位與不完全定位圖4-12工件應限制的自由度ZYXa）限制3個自由度ZYXb）限制5個自由度ZYXc）限制6個自由度ZYXd）限制2個自由度限制5個自由度e）ZYX限制4個自由度限制2個自由度f）ZYX限制5個自由度51欠定位工件加工時必須限制的自由度未被完全限制，稱為欠定位。欠定位不能保證工件的正確安裝，是不允許的。圖4-13欠定位示例XZYa）B4.2.2定位原理

B欠定位b）B正確定位52過定位過定位—工件某一個自由度（或某幾個自由度）被重復約束，稱為過定位。過定位是否允許，要視具體情況而定：

1）如果工件的定位面經過機械加工，且形狀、尺寸、位置精度均較高，則過定位是允許的。有時還是必要的，合理的過定位不僅不會影響加工精度，還會起到加強工藝系統剛度和增加定位穩定性的作用。

2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或雖經過機械加工，但加工精度不高，這時過定位一般是不允許的，因為它可能造成定位不準確，或定位不穩定，或發生定位干涉等情況。4.2.2定位原理

53

過定位分析（桌子與三角架）圖4-14過定位分析4.2.2定位原理

54

過定位分析圖4-15過定位示例a）ZYXYc）非過定位ZYXY4.2.2定位原理

b）ZYYX55

過定位分析圖4-15過定位示例XYa)過定位ZYb)合理定位ZYXY4.2.2定位原理

56刀柄主軸拉桿漲套過定位應用圖4-16HSK刀柄與傳統刀柄結構HSK刀柄傳統刀柄1:107:24間隙主軸拉桿刀柄4.2.2定位原理

定位端面配合錐面57

過定位討論如圖示，齒輪坯以內孔和一小端面定位，車削外圓和大端面。加工后檢測發現大端面與內孔垂直度超差。試分析原因，提出改進意見。4A0.02A間隙配合剛性心軸圖4-17過定位示例4.2.2定位原理

58圖4-18a過定位引起夾緊變形4.2.2定位原理

59橡膠墊圖4-18b過定位處理分析4.2.2定位原理

60

討論分析圖示定位方案：①各方案限制的自由度；②有無欠定位或過定位；③對不合理的定位方案提出改進意見。

b）XZYXc）XZYXa）YXZ圖4-19過定位分析4.2.2定位原理

61a）過定位YXZa2）合理定位YXZa1）合理定位YXZ圖4-20a過定位示例分析4.2.2定位原理

62b）過定位XZYXb1）XZYXXZb2）合理定位YXXZb3）YX圖4-20b過定位示例分析4.2.2定位原理

有過定位，提高V形塊的制造與導向精度，可解決此問題有過定位，提高相關精度，可解決此問題63c2）YXXZ圖4-20c過定位示例分析4.2.2定位原理

c）XZYX有過定位，提高V形塊的制造與導向精度，可解決此問題合理定位64圖4-21工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承釘、支承板、夾具支承件和夾具體的凸臺及平面等。ZXY4.2.2定位方法與定位元件

工件以平面定位ZXYZXYZXYZXYZXY65圖4-25工件以圓孔定位工件以圓孔定位多屬于定心定位，常用的定位元件有定位銷和心軸。定位銷有圓柱銷、圓錐銷、菱形銷等形式；心軸有剛性心軸、彈性心軸之分。XYZXYZXYZXYZXYZXYZ4.2.2定位方法與定位元件

工件以圓孔定位664.2.2定位方法與定位元件

定位銷圖4-26常用的定位銷674.2.2定位方法與定位元件

剛性心軸圖4-27剛性新軸684.2.2定位方法與定位元件

工件以外圓定位常用于外圓表面的定位元件有：定位套、支承板和V型塊等。圖4-28定位套694.2.2定位方法與定位元件

圖4-29V形塊70除平面、圓孔、外圓柱面外，工件有時還可能以其它表面（如圓錐面、漸開線齒面、曲面等）定位。圖4-30工件以錐孔定位4.2.2定位方法與定位元件

工件以其他表面定位限制5個自由度71在多個表面同時參與定位情況下，各定位表面所起作用有主次之分。定位點數最多的表面為主要定位面、位點數次多的表面為次定位基準面。4.2.2定位方法與定位元件

定位表面的組合XZY圖4-31工件在兩頂尖上定位在分析多個表面定位情況下各表面限制的自由度時，分清主次定位面很重要。主要定位基準，限制X、Y、Z自由度次基準，與主基準一起限制X、Y自由度724.2.2定位誤差

定位誤差的概念如圖4-32在軸上銑鍵槽，采用V型塊定位，鍵槽銑刀按規定尺寸H調整好位置，分析其定位誤差。圖4-32定位誤差HOAO2O1ΔDW定位誤差是由于工件在夾具上（或機床上）定位不準確而引起的加工誤差。實際加工時，由于工件直徑存在公差，會使軸心位置發生變化，進而使工序尺寸H也發生變化。定位誤差73

1）由于工件定位表面或夾具定位元件制作不準確引起的定位誤差，稱為基準位置誤差。

2）由于工件的工序基準與定位基準不重合而引起的定位誤差，稱為基準不重合誤差。圖4-33所示工件以底面定位銑臺階面，要求保證尺寸a。4.2.2定位誤差

定位誤差的來源ba圖4-33由于基準不重合引起的定位誤差定位基準工序基準ΔDW基準不重合誤差744.2.2定位誤差

定位誤差計算工件的定位誤差實質上就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量。用幾何方法計算定位誤差通常要畫出工件的定位簡圖，并在圖中夸張地畫出工件變動的極限位置；然后運用幾何知識，求出工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量，即可求出定位誤差。1)用幾何方法計算定位誤差75當工件孔徑為最大，定位銷的直徑為最小時，孔處在左右兩個極限位置。【解】4.2.2定位誤差

【例4-1】圖4-34所示為孔與銷間隙配合的情況，銷垂直放置，若工件的工序基準為孔心，試確定其定位誤差。式中ΔDW—定位誤差；

Dmax—工件定位孔最大直徑;

dmin—夾具定位銷最小直徑。圖4-34孔與銷間隙配合時的定位誤差DmaxdminO定位誤差均為：O2ΔDWO1764.2.2定位誤差

當工件孔與夾具定位銷保持固定邊接觸時，定位誤差為孔徑公差的一半。

ΔDW

=（Dmax－Dmin）=TD

（4-7）1212此時，定位誤差是由于定位基準與工序基準不重合所造成的，屬于基準不重合誤差，與定位銷直徑無關。圖4-35孔與銷間隙配合固定邊接觸時定位誤差OO1DminDmaxΔDWO2定位誤差為：774.2.2定位誤差

2.用微分方法計算定位誤差

【例4-2】工件在V型塊上定位銑鍵槽，計算定位誤差。要求保證的工序尺寸和工序要求：①槽底至工件外圓中心的距離H；②鍵槽對工件外圓中心的對稱度。圖4-36外圓表面在V型塊上的定位誤差HBαOAOA=Sin(α/2)OB=2Sin(α/2)d1對上式求全微分，得到：d(OA)=2Sin(α/2)1

d(d1)－4Sin2(α/2)d1cos(α/2)

d(α)對于第1項要求，寫出O點至加工尺寸方向上某一固定點如V型塊兩斜面交點A的距離：78以微小增量代替微分，并將尺寸誤差視為微小增量，且考慮到尺寸誤差可正可負，各項誤差均取絕對值，得到工序尺寸H的定位誤差：4.2.2定位誤差

（4-8）式中Td

—工件外圓直徑公差；

Tα—V型塊兩斜面夾角角度公差。若忽略V型塊兩斜面夾角的角度公差，可以得到用V型塊對外圓表面的定位誤差為：（4-9）79若忽略V型塊兩斜面夾角的角度公差，可以得到用V型塊對外圓表面的定位誤差為：4.2.2定位誤差

工件工序基準為外圓下母線時，由右圖得：圖4-37外圓表面在V型塊上的定位誤差b）H1BOAC804.2.2定位誤差

若工件工序基準為外圓上母線時，由右圖得：圖4-38外圓表面在V型塊上的定位誤差c）H2BdOAC若忽略V型塊兩斜面夾角的角度公差，可以得到用V型塊對外圓表面的定位誤差為：81

關于鍵槽對工件外圓中心的對稱度要求。圖4-39外圓表面在V型塊上的定位誤差HBαOA4.2.2定位誤差

若忽略工件的圓度誤差和V型塊角度偏差，可以認為工序基準在水平方向上的位置變動量為零，即定位誤差為零。824.2.2定位誤差

3.組合定位誤差【例4-3】一面兩銷定位誤差分析計算。圖4-39一面兩銷的定位誤差834.2.2定位誤差

直線位移誤差圖4-40兩銷定位的直線位移誤差O1O2O11O21O12O22極端情況為：工件內孔1的直徑尺寸最大、定位銷1直徑尺寸最小，極端位置為最左、最右兩種情況。ΔO1ΔO1=Dmax－dmin式中ΔO1——定位誤差；

D1max——工件定位孔最大直徑；

d1min——夾具定位銷最小直徑。844.2.2定位誤差

角位移誤差圖4-41兩銷定位的角位移誤差O1O2O11O21O12O22極端情況為：工件內孔1、2的直徑尺寸最大、定位銷1、2直徑尺寸最小，極端偏擺為上、下最大轉角兩種情況。Δdw-ΔdwO12O22O'12O'22O2O1L854.2.2定位誤差

角位移誤差O12O22O'12O'22O2O1L864.2.3夾緊裝置的組成及設計要求

夾緊裝置的組成

(1)動力源。人力、氣動、液動、電動等。

(2)夾緊機構。包括中間遞力機構和夾緊元件。

夾緊裝置的設計要求

（1）夾緊力應有助于定位，而不應破壞定位；（2）夾緊力的大小應能保證加工過程中工件不發生位置變動和振動，并能在一定范圍內調節；（3）工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不應超出允許的范圍；（4）應有足夠的夾緊行程；（5）手動時要有自鎖性能：（6）結構簡單緊湊、動作靈活，制造、維護方便，省力、安全并有足夠的強度和剛度。874.2.3夾緊力的確定

正確確定夾緊力，主要是正確確定夾緊力的方向、作用點和大小。夾緊力的方向

(1)夾緊力的方向應垂直于主要定位基準面。

WWWWα

α>90°α<90°

α>90°α<90°

圖4-42兩銷定位的角位移誤差884.2.3夾緊力的確定

(2)夾緊力的作用方向應盡量與工件剛度最大的方向相一致，以減小工件變形。

Fj變形大FjFj變形小

(a)(b)圖4-43

薄壁套筒的夾緊894.2.3夾緊力的確定

(3)夾緊力的方向應盡可能與切削力、工件重力方向一致，以減少夾緊力。夾緊力作用點的選擇

(1)夾緊力的作用點應能保持工件定位穩定，不致引起工件產生位移或偏轉。

(a)(b)FjFj圖4-44加緊力作用點對穩定性的影響904.2.3夾緊力的確定

(2)夾緊力的作用點應使被夾緊工件的夾緊變形盡可能小。FjFjFj

(a)不合理(b)合理圖4-45

夾緊力作用點的布置比較

(3)夾緊力的作用點應盡量靠近切削部位，以提高夾緊的可靠性，若切削部位剛性不足，可采用輔助支承。91夾緊力的大小

4.2.3夾緊力的確定

夾緊力的大小必須適當，夾緊力過小，工件在夾具中的位置可能在加工過程中產生變動，破壞原有的定位。夾緊力過大，不但會使工件和夾具產生過大的變形，對加工質量不利。計算夾緊力，通常將夾具和工件看成一個剛性系統以簡化計算。然后根據工件受切削力、重力、夾緊力等后處于靜力平衡條件，計算出理論夾緊力W，再乘以安全系數K，作為實際所需的夾緊力W0，即

W0＝KW

924.2.3常用夾緊機構

(1)斜楔夾緊機構斜楔夾緊機構原理圖4-46

斜楔夾緊機構的原理圖934.2.3常用夾緊機構

斜楔夾緊的特點（1）斜楔的自鎖性；（2）斜楔能改變夾緊作用力的方向；（3）斜楔具有擴力作用；（4）斜楔的夾緊行程小；（5）斜楔夾緊的效率低。由于手動的斜楔夾緊機構在夾緊工件時既費時又費力，效率很低，故實際上多在機動夾緊裝置中采用。適用范圍944.2.3常用夾緊機構

(2)螺旋夾緊機構

圖4-47螺旋夾緊原理圖螺旋夾緊機構具有結構簡單、制造容易、夾緊可靠、擴力比大和夾緊行程不受限制等特點，所以在手動夾緊裝置中被廣泛使用，其缺點是夾緊動作慢、效率低。954.2.3常用夾緊機構

(3)圓偏心夾緊機構

圓偏心夾緊實際上是斜楔夾緊的一種變形。

圖4-48

偏心圓夾緊原理圖

適應范圍：(1)

適用于切削負荷不大且無很大振動的場合；(2)用于夾緊行程較小的情況；(3)很少直接用于夾緊工件，大多是與其它夾緊元件聯合使用。964.2.3常用夾緊機構

(4)鉸鏈夾緊機構

圖4-49

鉸鏈夾緊原理圖鉸鏈夾緊機構的結構簡單、擴力比大且摩擦損失小，故適用于多點或多件夾緊，在氣動或液壓夾具中廣泛應用。974.2.3常用夾緊機構

(5)定心、對中夾緊機構

定心、對中夾緊機構，是一種特殊的夾緊機構，工件在其上同時實現定位和夾緊。在這種夾緊機構上與工件定位基準面相接觸的元件，即是定位元件，又是夾緊元件。984.2.3常用夾緊機構

(5)聯動夾緊機構

圖4-51聯動夾緊原理圖99機械制造工藝學

第4章機械加工工藝規程設計4.3

定位基準及其選擇1004.3.1基準確定加工對象上幾何要素間幾何關系所依據的那些點、線、面稱為基準。

設計基準

在設計圖樣上所采用的基準

基準

圖4-3定位支座零件650.80.8321145°Φ12Φ62Φ75Φ30H7Φ50g64-Φ70.020.02Φ0.02AAA121.61.6Φ117OOACDBFE6.3其余倒角145°101工藝基準

在加工過程中所采用的基準。又可分為：工序基準、定位基準、測量基準與裝配基準。

4.3.1基準圖4-4支座零件第1工序（車削）Φ52.90-0.24.34.31145°4.34.3145°4.3145°Φ29.70+0.1Φ50.4-0.10Φ754.3145°4.3Φ12.45-0.20安裝I安裝II1024.3.1基準工藝基準

圖4-5支座零件第1工序（鉆孔）4.3Φ1231.8±0.11034.3.1基準工藝基準

圖4-6支座零件第3工序（鉆、锪4分布孔）Φ62Φ624-Φ74-Φ116.36.37安裝I安裝II1044.3.1基準工藝基準

圖4-8支座零件第5工序（磨外圓、臺階面）Φ50-0.025+0.0210.81.6A0.02AΦ0.015A圖4-7支座零件第4工序（磨內孔、端面）Φ12.45-0.20Φ300+0.0210.81.6A0.02AΦ12.45-0.20105在加工時用于工件定位的基準稱為定位基準。又可進一步分為：

使用未經機械加工表面作為定位基準，稱為粗基準。零件上根據機械加工工藝需要而專門設計的定位基準。如用作軸類零件定位的頂尖孔，用作殼體類零件定位的工藝孔或工藝凸臺等。粗基準使用經過機械加工表面作為定位基準，稱為精基準。精基準附加基準4.3.1基準定位基準1064.3.1基準

工藝凸臺A向A圖4-4小刀架上的工藝凸臺107a）b）c）4.3.2粗基準的選擇◆保證相互位置要求原則—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。圖4-5粗基準選擇比較108

4.3.2粗基準的選擇正確錯誤◆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1094.3.2粗基準的選擇◆在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件的所有表面都要加工，則應以加工余量最小的表面作為粗基準。

階梯軸粗基準的選擇110◆便于工件裝夾原則——要求選用的粗基準面盡可能平整、光潔，且有足夠大的尺寸，不允許有鍛造飛邊、鑄造澆、冒口或其它缺陷。也不宜選用鑄造分型面作粗基準。◆粗基準一般不得重復使用原則

4.3.2粗基準的選擇111圖4-8主軸箱零件精基準選擇4.3.3精基準的選擇

◆基準重合原則——選用被加工面設計基準作為精基準。◆基準統一原則——當工件以某一表面作精基準定位，可以方便地加工大多數（或全部）其余表面時，應盡早將這個基準面加工出來，作為為精加工基準。112精基準的選擇113

在實際生產中，經常使用的統一基準形式有：

1）軸類零件常使用兩頂尖孔作統一基準；

2）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）作統一基準；

3）盤套類零件常使用止口面（一端面和一短圓孔）作統一基準；

4）套類零件用一長孔和一止推面作統一基準。

采用統一基準原則好處：

1）有利于保證各加工表面之間的位置精度；

2）可以簡化夾具設計，減少工件搬動和翻轉次數。

★注意：采用統一基準原則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，根據實際情況選擇精基準。4.3.3精基準的選擇114115

◆互為基準原則

軸徑軸徑錐孔圖4-11主軸零件精基準選擇【例】主軸零件精基準選擇4.3.3精基準的選擇◆自為基準原則

【例】床身導軌面磨削加工圖4-12導軌磨削基準選擇116圖4-14浮動鏜刀塊1—工件2—鏜刀塊3—鏜桿◆便于裝夾原則——所選擇的精基準，應能保證工件定位準確、可靠，并盡可能使夾具結構簡單、操作方便。圖4-13外圓研磨示意圖【例】鉸孔、拉孔、研磨4.3.3精基準的選擇【例】浮動鏜刀塊鏜孔117機械制造工藝學

第4章機械加工工藝規程設計4.4

加工路線的擬訂1184.4.1加工方法的選擇圖4-15加工誤差與成本關系CΔ0AB經濟精度隨年代增長和技術進步而不斷提高（圖4-16）。在正常加工條件下，一種加工方法所能保證的加工精度和表面粗糙度（圖4-15AB段）。加工經濟精度加工誤差（μm）196010-110-210-319202000102101100年代圖4-16加工精度與年代的關系一般加工精密加工超精密加工1194.4.1加工方法的選擇

1）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求；2）零件材料的加工性；3）生產批量和生產節拍要求；4）企業現有加工設備和加工能力；5）經濟性。選擇加工方法應考慮的問題1204.4.1加工方法的選擇

典型表面加工路線研磨IT3Ra0.008~0.32超精加工IT3Ra0.01~0.32砂帶磨IT3Ra0.01～0.16精密磨削IT3Ra0.008~0.08拋光Ra0.008~1.23金剛石車IT3～6Ra0.02~1.23滾壓IT6～7Ra0.16~1.23精磨IT6～7Ra0.16~1.23精車IT7～8Ra1.23～3粗磨IT8～9Ra1.23～10半精車IT10～11Ra2.3～12.3粗車IT12～13Ra10～80圖4-17外圓表面的典型加工工藝路線1214.4.1加工方法的選擇

圖4-18孔的典型加工工藝路線

珩磨IT3～6Ra0.04~1.23研磨IT3～6Ra0.008~0.63粗鏜IT12～13Ra3～20鉆IT10～13Ra3～80半精鏜IT10～11Ra2.3～10粗拉IT9～10Ra1.23～3擴IT9～13Ra1.23~40精鏜IT7～9Ra0.63～3粗磨IT9～11Ra1.23～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.23餃IT6～9Ra0.32~10金剛鏜IT3～7Ra0.16~1.23精磨IT7～8Ra0.08~0.63滾壓IT6～8Ra0.01~1.23手餃IT3Ra0.08~1.231224.4.1加工方法的選擇圖4-19平面典型加工工藝路線拋光Ra0.008?1.23研磨IT3～6Ra0.008?0.63精密磨IT3～6Ra0.04?0.32半精銑IT8～11Ra2.3?10精銑IT6～8Ra0.63～3高速精銑IT6～7Ra0.16?1.23導軌磨IT6Ra0.16?1.23精磨IT6～8Ra0.16?1.23寬刀精刨IT6Ra0.16?1.23粗磨IT8～10Ra1.23?10精刨IT6～8Ra0.63～3半精刨IT8～11Ra2.3～10半精車IT8～11Ra2.3～10粗銑IT11～13Ra3～20粗刨IT11～13Ra3～20砂帶磨IT3～6Ra0.01?0.32金剛石車IT6Ra0.02?1.23刮研Ra0.04?1.23精車IT6～8Ra1.23～3粗車IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.3粗拉IT10～11Ra3～201234.4.3加工順序的安排

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、穩定。

2）在毛坯面上鉆孔或鏜孔，容易使鉆頭引偏或打刀，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濟角度出發進行安排。

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

機械加工工序的安排124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。為消除內應力而進行的熱處理工序(如退火、人工時效)，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質而進行的熱處理工序(如調質、淬火)通常安排在粗加工后、精加工前進行。其中滲碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。表面淬火和滲氮等變形小的熱處理工序，可安排在精加工后。為了提高零件表面耐磨性或耐蝕性而進行的熱處理工序和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、發黑等)一般放在工藝過程的最后。4.4.3加工順序的安排熱處理和表面處理工序的安排1254.4.3加工順序的安排除操作工人自檢外，下列情況應安排檢驗工序：①零件加工完畢后；②從一個車間轉到另一個車間前后；③重要工序前后。其他工序的安排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。檢驗工序的安排1264.4.3工序集中與工序分散使每個工序中包括盡可能多的工步內容，從而使總的工序數目減少。

優點：

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，可節省工件裝夾時間，減少工件搬運次數；

3）可減小生產面積，并有利于管理。使每個工序的工步內容相對較少，從而使總的工序數目較多。優點：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1274.4.3工序集中與工序分散

傳統的流水線、自動線生產，多采用工序分散的組織形式。工序集中與工序分散的應用由于市場需求的多變性，對生產過程的柔性要求越來越高，加之加工中心等先進設備的采用，工序集中將越來越成為生產的主流方式。多品種、中小批量生產，為便于轉換和管理，多采用工序集中方式。1284.4.4加工階段的劃分

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；有利于人員的合理安排；可及早發現毛坯缺陷，以減少損失。加工階段的劃分加工階段劃分的意義129機械制造工藝學

第4章機械加工工藝規程設計4.5

工序尺寸的確定1304.5.1加工余量加工余量—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(軸等)式中Zb—本工序余量；

a—前工序尺寸；

b—本工序尺寸。加工余量及其計算a）b）圖4-21工序加工余量(被包容面)ZbbabaZbZb對于(a)所示的單邊余量：對于(b)所示的雙邊余量：1314.5.1加工余量◎對于包容表面(孔等)c）Zbd）ZbbaabZb圖4-21工序加工余量(包容面)式中Zb—本工序余量；

a—前工序尺寸；

b—本工序尺寸。對于(c)所示的單邊余量：對于(d)所示的雙邊余量：加工余量及其計算1324.5.1加工余量總加工余量——零件從毛坯變為成品切除材料層總厚度。（4-5）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。最大余量（4-6）（被包容尺寸單邊余量）（包容尺寸單邊余量）

最小余量（4-7）（被包容尺寸單邊余量）（包容尺寸單邊余量）133

式中Zmax

，Zmin

，Zm—最大、最小、平均余量；

TZ

—余量公差；

amax

，amin

，am—上工序最大、最小、平均尺寸；

bmax

，bmin

，bm—本工序最大、最小、平均尺寸；

Ta—上工序尺寸公差；

Tb—本工序尺寸公差。

平均余量（4-8）（被包容尺寸單邊余量）（包容尺寸單邊余量）

余量公差

(4-10)（被包容尺寸與包容尺寸）4.5.1加工余量（4-9）（被包容尺寸單邊余量）（包容尺寸單邊余量）221344.5.3最小加工余量最小余量構成式中Zmin—最小去除余量；

Ta—上一工序的尺寸公差；

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。RyHaeaεb圖4-22最小加工余量構成135加工余量確定方法計算法——采用計算法確定加工余量比較準確，但需掌握必要的統計資料和具備一定的測量手段。經驗法——由一些有經驗的工程技術人員或工人根據現場條件和實際經驗確定加工余量。此法多用于單件小批生產。查表法——利用手冊所給的數據，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，生產上應用較多。4.5.3最小加工余量136確定工序尺寸一般方法1）確定各工序加工余量；2）從最終加工工序開始，即從設計尺寸開始，逐次加上（對于被包容面）或減去（對于包容面）每道工序的加工余量，可分別得到各工序的基本尺寸；3）除最終加工工序取設計尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所對應的加工經濟精度確定工序尺寸公差；4）除最終工序外，其余各工序按“入體原則”標注工序尺寸公差；3）毛坯余量通常由毛坯圖給出，故第1工序余量由計算確定。4.5.3工序尺寸確定1374.5.3工序尺寸確定主軸孔工序尺寸及公差的確定，加工過程：粗鏜→半精鏜→精鏜→浮動鏜【例4-2】表4-6主軸孔工序尺寸及公差的確定浮動鏜0.051007Ra0.8

精鏜0.15100-0.1=99.98Ra1.6半精鏜1.399.9-0.3=99.610Ra4.3

粗鏜2.599.6-2.6=9712Ra6.3毛坯孔97-5

=92工序名稱加工余量工序基本尺寸加工經濟精度(IT)工序尺寸及公差表面粗糙度0.14099.6f+138機械制造工藝學

第4章機械加工工藝規程設計4.6工藝過程經濟性分析139基本時間：直接改變生產對象的性質，使其成為合格產品或達到工序要求所需時間（包括切入、切出時間）。時間定額定義:

在一定生產條件