機(jī)械制造與夾具教案

02機(jī)械制造與夾具教案

教學(xué)目標(biāo)與要求

?了解工藝規(guī)程制定的原那么與步驟

?了解并把握工件定位基準(zhǔn)的選擇及其定位

?熟悉并把握工序加工余量和工序尺寸的確定方法

?把握典型工藝尺寸鏈的解算方法

教學(xué)重點(diǎn)

?工件定位基準(zhǔn)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(guī)程制定的差不多原那么和步驟

1.制定工藝規(guī)程的原那么

制定工藝規(guī)程的總體原那么是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗，即在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可

能提高生產(chǎn)率和降低成本。同時(shí)，還應(yīng)在充分利用本企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上，盡可能采

納國內(nèi)外先進(jìn)工藝技術(shù)和檢測技術(shù)，在規(guī)定的生產(chǎn)批量下采納最經(jīng)濟(jì)并能取得最好經(jīng)濟(jì)效益

的加工方法，此外還應(yīng)保證工人具有良好而安全的勞動(dòng)條件。

2.制定工藝規(guī)程的原始資料

①產(chǎn)品裝配圖和零件圖以及產(chǎn)品驗(yàn)收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

②零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)及投產(chǎn)批量、生產(chǎn)類型。

③毛坯和半成品的資料、毛坯制造方法、生產(chǎn)能力及供貨狀態(tài)等。

④現(xiàn)場的生產(chǎn)條件，包括工藝裝備及專用設(shè)備的制造能力、規(guī)格性能、工人技術(shù)水平及

各種工藝資料和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)等。

⑤國內(nèi)外同類產(chǎn)品的有關(guān)工藝資料等。

3.制定工藝規(guī)程的步驟

制定工藝規(guī)程的要緊步驟如下。

①運(yùn)算零件生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。

②圖樣分析，要緊進(jìn)行零件技術(shù)要求分析和結(jié)構(gòu)工藝性分析。

③選擇毛坯，確定毛坯制造方法。

④擬定工藝路線，選擇表面加工方法，劃分加工時(shí)期，安排加工順序等。

⑤確定各工序所用機(jī)床及工藝裝備。

⑥確定各工序的加工余量及工序尺寸。

⑦確定各工序的切削用量和工時(shí)定額。

⑧填寫工藝文件，即填寫工藝過程卡、工藝卡、工序卡等。

2.2機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析評(píng)判

2.2.1概念

1.零件表面組成

零件的結(jié)構(gòu)千差萬別，但差不多上由一些差不多表面和特形表面所組成。差不多表面要

緊有內(nèi)外圓柱面、平面等；特形表面要緊指成型表面。

2.零件表面組合情形分析

關(guān)于零件結(jié)構(gòu)分析的另一方面是分析零件表面的組合情形和尺寸大小。組合情形和

尺寸大小的不同，形成了各種零件在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工方案選擇上的差別。在機(jī)械制造業(yè)

中，通常按零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(jié)構(gòu)工藝性分析

零件結(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

低的成本而方便地制造出來的特性。許多功能相同而結(jié)構(gòu)不同的零件，它們的加工方法與制

造成本往往差別專門大，因此應(yīng)認(rèn)真分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。

2.2.2典型實(shí)例

表2-1列出了常見零件機(jī)械加工工藝性對(duì)比的例如。

表2-1零件機(jī)械加工工藝性對(duì)比

序號(hào)工藝性不合理工藝性合理說明

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(chǎn)效率

孔中心與箱體壁之間

尺寸太小，無法引進(jìn)

兀具

減少接觸面積，減

少加工量，提高穩(wěn)

固性

應(yīng)設(shè)計(jì)退刀槽，減少

4

兀具或砂輪的磨損

鉆頭容易引偏或折斷

幸免深孔加工，提高

連接強(qiáng)度，節(jié)約材料,

減少加工量

續(xù)表

2.零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸

一樣用途的階梯軸，如臺(tái)階直徑相差不大，單件生產(chǎn)時(shí)可用棒料；假設(shè)臺(tái)階直徑相差較

大，那么宜用鍛件，以節(jié)約材料和減少機(jī)械加工量。大型零件毛坯受設(shè)備條件限制，一樣只

能用白由鍛件或砂型鑄造件；中小型零件依照需要可選用模鍛件或特種鑄造件。

3.生產(chǎn)類型

大批大量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)選擇毛坯精度和生產(chǎn)率均高的先進(jìn)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(jié)約材料，減少機(jī)械加工量，由此而節(jié)約的費(fèi)用往往會(huì)

超出毛坯制造所增加的費(fèi)用，以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。單件小批生產(chǎn)時(shí);假設(shè)采納先進(jìn)的毛

坯制造方法，那么所節(jié)約的材料和機(jī)械加工成本，相關(guān)于毛坯制造所增加的設(shè)備和專用工藝

裝備費(fèi)用就得不償失了，故應(yīng)選擇毛坯精度和生產(chǎn)率均比較低的一樣毛坯制造方法，如自由

鍛和手工砂型鑄造等方法。

4.生產(chǎn)條件

選擇毛坯時(shí)，應(yīng)考慮現(xiàn)有生產(chǎn)條件，如現(xiàn)有毛坯的制造水平和設(shè)備情形，外協(xié)的可能性

等。在可能時(shí)，應(yīng)盡量組織外協(xié)，實(shí)現(xiàn)毛坯制造的社會(huì)專業(yè)化生產(chǎn)，以獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。

5.充分考慮利用新技術(shù)、新工藝和新材料

隨著毛坯制造專業(yè)化生產(chǎn)的進(jìn)展，目前毛坯制造方面的新工藝、新技術(shù)和新材料的應(yīng)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(yīng)用日益廣泛，這些方法能

夠大大減少機(jī)械加工量，節(jié)約材料并有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3.3毛坯選擇實(shí)例

①為使工件安裝穩(wěn)固，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(yīng)切除。

②為提高機(jī)械加工生產(chǎn)率，關(guān)于一些類似圖2-1所示須經(jīng)鍛造的小零件，常將假設(shè)干零

件先鍛造成一件毛坯，經(jīng)加工之后再切割分離成單個(gè)零件。

90°

(a)零件圖(b)毛坯圖

圖2-1滑鍵的零件圖及毛坯圖

③關(guān)于一些墊圈類較小零件，應(yīng)將多件合成一個(gè)毛坯，先加工外圓和切槽，然后再鉆孔

切割成假設(shè)干個(gè)零件，如圖2-2所示。

圖2-2型圈的整體毛坯及加工

2.4工件的定位基準(zhǔn)與定位

2.4.1定位基準(zhǔn)的選擇

工件在裝夾時(shí)必須依據(jù)一定的基準(zhǔn)，否那么便無法實(shí)現(xiàn)正確定位與夾緊，為此先討論基

準(zhǔn)的概念。

1.基準(zhǔn)的概念

在零件的設(shè)計(jì)與制造過程中，確定生產(chǎn)對(duì)象上的某些點(diǎn)、線、面的位置時(shí)所依據(jù)的那些

點(diǎn)、線、面確實(shí)是基準(zhǔn)。按照作用的不同，基準(zhǔn)可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)2大類。

(1)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。確實(shí)是設(shè)計(jì)工作圖上所采納的基準(zhǔn)。如齒輪的內(nèi)孔、外圓與分度圓的設(shè)

計(jì)基準(zhǔn)是齒輪的軸線，兩端面能夠互為基準(zhǔn)。

(2)工藝基準(zhǔn)。確實(shí)是加工或裝配過程中所采納的基準(zhǔn)。它又分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、

測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。

①工序基準(zhǔn)：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(zhǔn)。

②定位基準(zhǔn)：確實(shí)是在加工中用作定位的基準(zhǔn)。

③測量基準(zhǔn)：確實(shí)是測量時(shí)所采納的基準(zhǔn)。

④裝配基準(zhǔn)：裝配時(shí)用來確定零件或部件間相互位置所選用的基準(zhǔn)。

本節(jié)僅重點(diǎn)介紹定位基準(zhǔn)。

2.定位基準(zhǔn)的選擇

定位基準(zhǔn)分為精基準(zhǔn)和粗基準(zhǔn)。

（1）粗基準(zhǔn)的選擇。在起始工序中，只能選用未經(jīng)加工過的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)，這

種基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)在同一方向只承諾使用一次。

粗基準(zhǔn)的選擇，要緊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平均和足夠，以及減少裝夾次數(shù)等。選擇粗基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)堅(jiān)持如下原那么。

①假如零件上有一個(gè)不需要加工的表面，在該表面能夠被利用的情形下，應(yīng)盡量選擇該

表面作為粗基準(zhǔn)。

②暇如零件上有幾個(gè)不需要加工的表面，應(yīng)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(zhǔn)。

③假如零件上所有表面都需要機(jī)械加工，那么應(yīng)選擇加工余量最小的毛坯表面作為粗基

準(zhǔn)。

④同一尺寸方向上，粗基準(zhǔn)只能使用一次。

⑤粗基準(zhǔn)要選擇平坦、面積大的表面。

如圖2-3所示，內(nèi)孔和端面需要加工，外圓表面不需要加

工。鑄造時(shí)內(nèi)孔B與外圓A之間有偏心。為保證加工后零件的

壁厚平均，即內(nèi)、外圓同心度好，應(yīng)以不加工表面A作為粗基

準(zhǔn)來加工內(nèi)孔3（采納三爪卡盤夾持外圓）；假設(shè)以內(nèi)孔3作為

粗基準(zhǔn)（用四爪卡盤夾持外圓，然后按內(nèi)孔找正定位），那么加

工后內(nèi)孔與外圓不同軸，壁厚必定不平均。

如圖2/所示的機(jī)床床身，要求導(dǎo)軌面應(yīng)有較好的耐磨性，以圖2-3粗基準(zhǔn)選擇例如

保持其導(dǎo)向精度。由于鑄造時(shí)的澆注位置（床身導(dǎo)軌面朝下）決定了導(dǎo)軌面處的金屬組織平均而

致密，為此，應(yīng)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，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(zhǔn)加工導(dǎo)軌面，如圖24⑹所示，如此就能保證導(dǎo)軌面的加工余量小而平均。

如圖2-5所示，以表面B為粗基準(zhǔn)加工表面A之后,假設(shè)仍以表面B為粗基準(zhǔn)來加工表面C

由于作為粗基準(zhǔn)的毛坯表面一樣精度比較低，兩次裝夾會(huì)顯現(xiàn)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，那么必定導(dǎo)致加工后的表面4與C之間產(chǎn)生較大的同

軸度誤差。

(b)

圖2-4機(jī)床床身加工的粗底準(zhǔn)選擇圖2-5粗基準(zhǔn)重復(fù)使用例如

(2)精基準(zhǔn)的選擇。用加工過的表面作為定位基準(zhǔn)，便稱為精基準(zhǔn)。選擇精基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)堅(jiān)

持以下5個(gè)原那么。

①基準(zhǔn)重合原那么：以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，可幸免基準(zhǔn)不重合誤差，用調(diào)整法加工零

件時(shí)，假如基準(zhǔn)不重合，將顯現(xiàn)基準(zhǔn)不重合誤差。所謂調(diào)整法，是指預(yù)先調(diào)整好刀具與機(jī)床

的相對(duì)位置，并在一批零件的加工過程中保持這種相對(duì)位置不變的加工方法。與之相對(duì)應(yīng)的

是試切法加工，即試切——測量——調(diào)整——再試切，循環(huán)反復(fù)直至達(dá)到零件尺寸要求。試

切法適用于單件小批生產(chǎn)下的逐個(gè)零件的加工。

②基準(zhǔn)統(tǒng)一原那么：選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)來加工工件上的各個(gè)加工表面，以幸免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)

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(guī)程和夾具的設(shè)計(jì)與制造，

縮短生產(chǎn)預(yù)備周期。典型的基準(zhǔn)統(tǒng)一原那么要緊表達(dá)在軸類零件、盤類零件和箱體類零件。

軸的精基準(zhǔn)為軸兩端的中心孔；齒輪是典型的盤類零件，常以中心孔及一個(gè)端面為精基準(zhǔn)；

而箱體類零件常以一個(gè)平面及平面上2個(gè)定位用的工藝孔為精基準(zhǔn)。

③自為基準(zhǔn)原那么：當(dāng)某些精加工表面要求加工余量小而平均時(shí)，可選擇該加工表面本

身作為定位基準(zhǔn)，以提高加工面本身的精度和表面質(zhì)量。圖2-4所示的機(jī)床床身零件在最后

精磨床身導(dǎo)軌面時(shí)，經(jīng)常在磨頭上裝上百分表，床身置于可調(diào)支承上，以導(dǎo)軌面本身為基準(zhǔn)

進(jìn)行找正定位，來保證導(dǎo)軌面與磨床工作臺(tái)平行，然后進(jìn)行磨削加工，如此可使磨削余量小

而平均，以利于提高導(dǎo)軌面的加工質(zhì)量與磨削生產(chǎn)率。自為基準(zhǔn)原那么在生產(chǎn)中有著較多的

運(yùn)用，如拉孔、浮動(dòng)較孔、玲磨孔以及攻螺紋等，這些差不多上以加工面本身作為定位基準(zhǔn)

的實(shí)例。

④互為基準(zhǔn)原那么：假設(shè)工件上存在2個(gè)相互位置精度有要求的表面時(shí)，那么在加工中讓這

2個(gè)表面互相作為定位基準(zhǔn)，反復(fù)加T另一個(gè)面，便稱為互為基準(zhǔn)原那么°互為基準(zhǔn)原那么不僅符

合基準(zhǔn)重合原那么，而且在反復(fù)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

而平均。因此一些同軸度或平行度等相互位置精度要

求較高的周密零件在加工中經(jīng)常采納這一原那么。

⑤保證工件定位準(zhǔn)確，夾緊安全可靠，操作方

便、省力的原那么：如圖2-6所示，表面A、B及

底面。差不多加工過，要加工表面C。為了遵循基

D

圖2-6基準(zhǔn)重合例如

準(zhǔn)重合原那么，應(yīng)選擇加工面。的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面A作為定位基準(zhǔn)。如此按調(diào)整法加工時(shí)，表面

。對(duì)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)A的位置精度的保證，只要。面對(duì)A面的平行度誤差不超過0.05mm,位置尺

寸心的加工誤差不超過其設(shè)計(jì)公差，就能保證加工精度。然而，當(dāng)表面。的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不是A

面而是8面時(shí)，假設(shè)仍以A面作為定位基準(zhǔn)，就違抗了基準(zhǔn)重合原那么，那么必定要產(chǎn)生基

準(zhǔn)不重合誤差。

2.4.2工件定位原理

1.六點(diǎn)定位原理

任何一個(gè)自由剛體，在空間均有6個(gè)自由度，即沿空間坐標(biāo)軸4、y、z3個(gè)方向的移動(dòng)和繞

此三坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。工件定位的實(shí)質(zhì)確實(shí)是限制工件的自由度。假設(shè)在x-y平面上設(shè)置3個(gè)不共

線的抽象支承點(diǎn)（如圖2-7所示點(diǎn)1、2、3）,工件緊靠在這3個(gè)支承點(diǎn)上，便限制了工件的￥、

￥、牙3個(gè)自由度；在心z平面上設(shè)置2個(gè)抽象支承點(diǎn)4、5（在理論上這2點(diǎn)盡量相距遠(yuǎn)一點(diǎn)，

它們的連線與x-y平面平行），工件緊靠這2個(gè)支承點(diǎn)便可限制2、了2個(gè)自由度；在），-z平面上

設(shè)置1個(gè)支承點(diǎn)6,工件靠向它便限制了無自由度。由此可見，工件安裝時(shí)要緊靠機(jī)床工作臺(tái)或

夾具上的這6個(gè)支承點(diǎn)，它的6個(gè)自由度即被全部限制，工件便獲得一個(gè)完全確定的位置。

工件定位時(shí)，用夾具上合理分布的6個(gè)支承點(diǎn)與工件的定位基準(zhǔn)相接觸來限制其6個(gè)自

由度，使其位置完全確定，稱為六點(diǎn)定位原理。

六點(diǎn)定位原理是工件定位的差不多法那么。用于實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，這些支承點(diǎn)應(yīng)是具有一定

形狀的幾何體，這些限制工件自由度的幾何體確實(shí)是定位元件。

圖2-7工件六點(diǎn)定位原理

關(guān)于六點(diǎn)定位原理作以下2點(diǎn)說明。

①6個(gè)支承點(diǎn)必須適當(dāng)分布。假設(shè)3個(gè)支承點(diǎn)分布在一直線上，就可不能限制3個(gè)自由

度；假設(shè)不在一條線上的3個(gè)支承點(diǎn)所形成的三角形面積越大，那么定位就越穩(wěn)固。

②工件與定位支承點(diǎn)相接觸就實(shí)現(xiàn)了定位，至于工件在加工過程中始終保持己定好的

位置不變那么是靠夾緊來實(shí)現(xiàn)的。另外，假設(shè)認(rèn)為工件定位后夾緊前在支承點(diǎn)的反方向仍

有移動(dòng)的可能性，便認(rèn)為定位不確定，這種明白得是錯(cuò)誤的。在實(shí)際生產(chǎn)中，定位支承點(diǎn)

總是以具體定位元件來實(shí)現(xiàn)的，因此直截了當(dāng)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(duì)研究定位問題更具有實(shí)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

定位情形1個(gè)支承釘2個(gè)支承釘3個(gè)支承釘

41■(二1

----M■

1__??fh市市

-------?--■,.J

____________V

支承釘圖示---

____X’(

(望一..望

XX

限制自由度工、2八攵、y

平面y

定位情形?塊條形支承板2塊條形支承板1塊矩形支承板

-

口3

=__d--?y

-1--------”1-----VL,

支承板圖示

『口——

?

3X

限制自由度元、2z>戈、y乞、￥、y

續(xù)表

限制自由度工、i無、三■、攵、z又示?、Z

定位情形1個(gè)短定位套2個(gè)短定位套1個(gè)長定位套

一1

圖示

定位套二擊

XX

「Z>歹、z

限制自由度y>zj?、Z>,、Z

定位情形固定頂尖浮動(dòng)頂尖錐度心軸

錐頂尖

圓錐田及錐度

心軸

2.工件自由度的限制

工件定位時(shí)，阻礙加工精度要求的自由度必須限制，不阻礙加工精度要求的自由度可限

制也可不限制，具體視加工情形而定。因此，按照工件加工要求確定工件必須限制的自由度

數(shù)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(shí)工件的6個(gè)自由度被完全限制的定位稱為完全定位。

但生產(chǎn)中并不是所有工序都需要采納完全定位的方式，怎么說應(yīng)該限制幾個(gè)自由度和哪幾個(gè)

自由度，應(yīng)由工件的加工要求來決定。

工件的6個(gè)自由度沒有被完全限制的現(xiàn)象便稱為不完全定位。例如在一個(gè)長軸上銃一個(gè)

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(duì)外圓軸線的對(duì)稱度，現(xiàn)在除繞工件軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度不需限制外，其余5個(gè)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(shí)，也是一個(gè)不完全定位的例子。

(2)欠定位與過定位。在工件加工中應(yīng)該限制的自由度而沒有被限制的現(xiàn)象，稱為欠定

位。我們明白，在滿足加工要求的前提下，采納不完全定位是承諾的。然而依照加工要求應(yīng)

該限制的自由度而沒有被限制的現(xiàn)象是絕對(duì)不承諾的，因?yàn)榍范ㄎ皇遣荒鼙ＷC加工要求的。

工件的某個(gè)自由度被重復(fù)限制的現(xiàn)象稱為過定位。圖2-8所示為加工連桿小頭孔時(shí)的定

位方式。圖2-8(a)所示為定位正確，短圓柱銷1限制了元、y2個(gè)移動(dòng)自由度，支承面3

限制了攵、y、N3個(gè)自由度，擋銷2限制了9自由度，這是一個(gè)完全定位；圖2?8(b)所示

為過定位，因?yàn)殚L圓柱銷限制了工件無、y.x.y4個(gè)自由度，而支承面限制了工件2、

雙y3個(gè)自由度，其中自由度￡、y被重復(fù)限制。在定位元件與工件制造精度不高的情形下,

過定位一方面會(huì)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(shí)也會(huì)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。

（b）過定位

圖2-8連桿的定位分析圖2-9跟刀架過定位圖

1一短圓柱銷；2—擋銷；3一支承面

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、銃、包h磨、鋒、鉆等），但每種加工方法

所能達(dá)到的加工精度和表面粗糙度相差較大。在擬定零件機(jī)械加工工藝路線時(shí)，表面加工方

法的選擇應(yīng)依照零件各表面所要求的加工精度和表面粗糙度，應(yīng)盡可能選擇與經(jīng)濟(jì)加工精度

和表面粗糙度相適應(yīng)的加工方法。

1.經(jīng)濟(jì)加工精度

所謂經(jīng)濟(jì)加工精度（簡稱經(jīng)濟(jì)精度），是指在正常生產(chǎn)條件下（采納符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、

工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)的工人，不延長加工時(shí)刻），采納某種加工方法所能達(dá)到的加工精度。

各種加工方法都有一個(gè)經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度的范疇。選擇表面加工方法時(shí)，應(yīng)使工件

的加工要求與之相適應(yīng)。各種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度詳見表2-3、表2-4和表2-5。

表2.3外圓加工的方法

加工經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度

加工方法加工性質(zhì)

（TT）/?a/pm

粗車13?1280-10

半精車11?1010?2.5

車

精車8?75?1.25

金剛石車6?51.25-0.02

粗磨9?810?1.25

外磨

半精磨8?725?0.63

精管7?61.25?0.16

周密磨6?50.32-0.08

鏡面磨50.08—0.008

粗研6?50.63?0.16

研磨

精研50.32-0.04

精50.32-0.08

超精加工

周密50.16-0.01

精磨6?50.16?0.02

砂帶磨

周密磨50.04-0.01

滾壓7?61.25?0.16

表2-4孔加工方法

加工經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度

加工方法加工性質(zhì)

(IT)

針i實(shí)心材料12-1120?2.5

粗?jǐn)U1220?10

擴(kuò)鑄或沖孔后一次擴(kuò)12?11

精擴(kuò)1010?2.5

半精較11?1010~5

較精較9?85?1.25

細(xì)較7-61.25-0.32

粗拉11?105?2.5

拉

精拉9?72.5?0.63

粗鎮(zhèn)1220?10

半精鋒1110?5

鎮(zhèn)

精鐐10?85-1.25

細(xì)鑲7?61.25?0.32

粗磨910?1.25

內(nèi)磨

精磨8?71.25-0.32

粗玲6?51.25?0.32

笫

精玲50.32?0.04

粗研651.25?0.32

研

精研50.32-0.01

滾壓8?70.63-0.16

表2.5平面加工方法

加工經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度

加工方法加工性質(zhì)

(IT)Ra/pm

粗銃12?1120?5

周銃

精銃105?1.25

粗銃12?1120?5

端銃

精銃10?95?0.63

車半精車11?1010-5

精車910?2.5

細(xì)車(金剛石車)8?71.25?0.63

粗刨12?1120?10

刨精刨10?910?2.5

寬刃精刨9?71.25?0.32

粗磨95-2.5

半精磨8?72.5?1.25

平磨

精磨70.63?0.16

周密磨60.16?0.016

刮研手工刮研10?20點(diǎn)/25mmx25mni1.25?0.16

粗研7?60.63?0.32

研磨

精研50.32?0.08

2.選擇表面加工方法應(yīng)考慮的要緊因素

在選擇表面加工方法時(shí)，除應(yīng)保證加工表面的加工精度和表面粗糙度外，還應(yīng)綜合考慮

如下因素。

(1)工件材料的性質(zhì)。加工方法的選擇常要受到工件材料性質(zhì)的限制。列如淬火鋼的精

加工要用到磨削，而有色金屬的精加工不宜采納磨削(易堵塞砂輪)，通常采納金剛鍵或高速

精細(xì)車等高速切削方法。

(2)工件的形狀和尺寸。形狀復(fù)雜、尺寸較大的零件，其上的孔一樣不采納拉削或磨削，

應(yīng)采納鏈削；直徑較大(d>60mm的孔)或長度較短的孔，宜選鏈削；孔徑較小時(shí)宜采納較削。

(3)生產(chǎn)類型。加工方法的選擇應(yīng)與生產(chǎn)類型相適應(yīng)，關(guān)于大批大量生產(chǎn)，應(yīng)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(chǎn)應(yīng)盡量選擇通

用設(shè)備和常用刀具進(jìn)行加工，如平面采納刨削或銃削，但刨削因生產(chǎn)率低，在成批生產(chǎn)以上

逐步被錢削所代替。關(guān)于孔加工來說，因像削刀具簡單，在單件小批生產(chǎn)中得到廣泛地應(yīng)用。

(4)具體生產(chǎn)條件。工藝人員必須熟悉企業(yè)的現(xiàn)有加工設(shè)備及其工藝能力，工人的技術(shù)

水平，以及利用新工藝、新技術(shù)的可能性等。只有做到熟練把握，方能充分利用現(xiàn)有設(shè)備和

工藝手段，挖掘企業(yè)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(yù)加工方案，以及熱處理

工序的適當(dāng)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。

①租車一半精車一精車：常用材料，中等要求的工作表面。

②粗車一半精車一粗磨一精磨：需要淬硬的材料，要求較高的工作表面。

③粗車一半精車一精車一金剛石車：要求高的銅、鋁等合金工件。

④粗車一半精車一粗磨一光整加工或(超)周密加工：黑色金屬材料，表面精度、粗糙

度要求質(zhì)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?？准庸こＳ玫募庸ぢ肪€如下。

①鉆孔一擴(kuò)孔一較一精較：要緊用于中、小直徑（d<50mm）的周密孔。

②鉆或擴(kuò)（粗鏈）一粗拉一精拉：用于大量生產(chǎn)中尺寸中等的孔、花鍵孔或帶鍵槽的孔。

③鉆或粗健一半精鏈一精鑲一浮動(dòng)鏈一金剛鏈：廣泛用于箱體零件的孔系加工、有色金

屬零件的周密孔的加工，具有高的生產(chǎn)率。

④鉆或粗停一半精錘一粗磨一精磨一密磨或研磨：要緊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。平面加工方法要緊是銃削、刨削和磨削，其加工路線有如下4條。

①粗銃一半精銃一精銃一高速銃：用于精度和粗糙度要求高的平面加工，生產(chǎn)率高。

②粗刨一半精刨一精刨一刮或研磨：多用于單件、小批生產(chǎn)，生產(chǎn)率低。

③粗銃（刨）一半精銃（刨）一粗磨一周密磨、導(dǎo)軌磨、研磨、砂帶磨：要緊用于淬硬

零件和精度要求高、表面粗糙度值要求小的平面加工。

④粗拉一精拉：用于大量生產(chǎn)，專門適用于冷拉鑄件。

平面加工路線如圖2-12所示。

圖2-12平面加工路線

2.5.2加工時(shí)期的劃分

粗加工時(shí)期：要緊切除各加工表面的大部分加工余量?，F(xiàn)在期應(yīng)盡量提高生產(chǎn)率。

半精加工時(shí)期：完成次要表面的終加工，并為要緊表面的精加工作預(yù)備。

精加工時(shí)期；保證各要緊表面達(dá)到圖樣的全部技術(shù)要求，現(xiàn)在期的要緊問題是保證加工

質(zhì)量。

超精加工時(shí)期：當(dāng)零件上有要求專門高的表面時(shí)，需在精加工之后再用周密磨削、金剛

石車削、金剛鏤、研磨、圻磨、拋光或無屑加工等達(dá)到圖樣要求的精度。

2.5.3加工順序的確定

1.機(jī)械加工順序的安排原那么

一樣原那么如下。

①先粗后精。即粗加工一半精加工一精加工，最后安排要緊表面的終加工。

②先主后次。零件的要緊工作表面、裝配基準(zhǔn)應(yīng)先加工，以便盡快為后續(xù)工序的加工提

供精基準(zhǔn)。

③先面后孔。這是因?yàn)槠矫娑ㄎ槐容^穩(wěn)固可靠，故關(guān)于箱體、支架、連桿等類平面輪廓

尺寸較大的零件，一樣先加工平面，然后以平面定位再去加工孔。

④基面先行。在各時(shí)期中，先加工基準(zhǔn)面，然后以其定位去加工其他表面。

此外，除用作基準(zhǔn)的表面外，精度越高、粗糙度幾值越小的表面應(yīng)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，要緊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、排除殘余應(yīng)力，正火和退火常安排在粗加工之前；假

設(shè)為最終熱處理作組織預(yù)備，那么調(diào)質(zhì)處理一樣安排在粗加工與精加工之間進(jìn)行；時(shí)效處理

用以排除毛坯制造和機(jī)械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；為了提高零件的強(qiáng)度，表面硬度和耐磨性及

防腐等，淬火及滲碳淬火(淬火后應(yīng)回火)、輒化、氮化等應(yīng)安排在精加工磨削之前進(jìn)行；關(guān)

于某些硬度和耐磨性要求不高的零件，調(diào)質(zhì)處理也可作為最終熱處理，其工序位置應(yīng)安排在

精加工之前進(jìn)行；表面裝飾性發(fā)藍(lán)、鍍層處理，應(yīng)安排在全部機(jī)械加工完后進(jìn)行。

3.輔助工序的安排

(1)檢驗(yàn)工序。為了確保工件的加工質(zhì)量，應(yīng)合理安排檢驗(yàn)工序。通常在重要關(guān)鍵工序

前后，各加工時(shí)期之間及工藝過程的最后均應(yīng)安排檢驗(yàn)工序。

(2)劃線工序。在單件、小批生產(chǎn)中，對(duì)一些形狀復(fù)雜的鑄件，為了在機(jī)械加工中安裝

方便，并使工序余量平均，應(yīng)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(nèi)部有時(shí)會(huì)留下毛刺，它們將會(huì)阻礙裝配

質(zhì)量甚至阻礙產(chǎn)品的性能，應(yīng)專門安排去毛刺工序。工件在裝配前，應(yīng)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(fā)生銹獨(dú)的物質(zhì)，例如

切削液含有的硫、氯等物質(zhì)。

(4)專門需要的工序。如平穩(wěn)應(yīng)安排在零件或部件完成后。退磁工序那么一樣安排在精

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(shí)可采納2種完全相反的

原那么，一是工序集中原那么，另一是工序分散原那么。所謂工序集中原那么，確實(shí)是每一

工序中盡可能包含多的加工內(nèi)容，從而使工序的總數(shù)減少，實(shí)現(xiàn)工序集中；而工序分散原那

么正好與工序集中原那么含義相反。工序集中與工序分散各有特點(diǎn)，在制定工藝路線時(shí)，怎

么說采納哪種原那么須視具體情形決定。

1.工序集中的優(yōu)點(diǎn)

①可減少工件的裝夾次數(shù)。在一次裝夾下即可把各個(gè)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(shù)。專門適合于表面位置精度要求高的工件的加工。

②可減少機(jī)床數(shù)量和占地面積，同時(shí)便于采納高效率機(jī)床加工，有利于提高生產(chǎn)率。

③簡化了生產(chǎn)組織打算與調(diào)度工作。因?yàn)楣ば蛏?、設(shè)備少、工人少，自然便于生產(chǎn)的組

織與治理。

工序集中的最大不足之一是不利于劃分加工時(shí)期；二是所需設(shè)備與工裝復(fù)雜，機(jī)床調(diào)整、

修理費(fèi)時(shí)，投資大，產(chǎn)品轉(zhuǎn)型困難。

工序分散的優(yōu)點(diǎn)與不足正好與上述相反。其優(yōu)點(diǎn)是工序包含的內(nèi)容少，設(shè)備工裝簡單、

修理方便，對(duì)工人的技術(shù)水平要求較低，在加工時(shí)可采納合理的切削用量，更換產(chǎn)品容易；

缺點(diǎn)是工藝路線較長。

2.工序集中與工序分散的實(shí)際應(yīng)用

在擬定工藝路線時(shí)，工序集中或分散阻礙整個(gè)工藝路線的工序數(shù)目。具體選擇時(shí)，依據(jù)如下。

(1)生產(chǎn)類型。關(guān)于單件、小批生產(chǎn)，為簡化生產(chǎn)流程、減少工藝裝備，應(yīng)采納工序集

中。專門數(shù)控機(jī)床和加工中心的廣泛使用，多品種小批量產(chǎn)品幾乎全部采納了工序集中；中

批生產(chǎn)或現(xiàn)場數(shù)控機(jī)床不足時(shí)，為便于裝夾、加工檢驗(yàn)，并能合理均衡地組織生產(chǎn)，宜采納

工序分散的原那么。

(2)零件的結(jié)構(gòu)、大小和重量。關(guān)于尺寸和重量大、形狀又復(fù)雜的零件，宜采納工序集中,

以減少安裝與搬運(yùn)次數(shù)。為了使用自動(dòng)機(jī)床，中、小尺寸的零件，多數(shù)也采納了工序集中。

(3)零件的技術(shù)要求與現(xiàn)場工藝設(shè)備條件。零件上技術(shù)要求高的表面，需采納高精度設(shè)備

來保證其質(zhì)量時(shí)，可采納工序分散的原那么；生產(chǎn)現(xiàn)場多數(shù)為數(shù)控機(jī)床和加工中心，現(xiàn)在應(yīng)采

納工序集中原那么；零件上某些表面的位置精度要求高時(shí)，加工這些表面易采納工序集中的方

案。

2.6工序內(nèi)容的擬定

2.6.1機(jī)床工藝裝備的選擇

1.機(jī)床的選擇

依照零件加工的每一道工序選擇機(jī)床時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持以下幾項(xiàng)原那么。

①機(jī)床的加工規(guī)格范疇?wèi)?yīng)與零件的形狀、尺寸相適應(yīng)。

②機(jī)床的加工精度必須與被加工零件的精度等級(jí)相適應(yīng)。尺寸精度高、表面粗糙度要求

小的零件應(yīng)選精度高的機(jī)床；反之，選精度低的機(jī)床。

③機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。單件小批生產(chǎn)以選用通用機(jī)床為宜，成批

大量生產(chǎn)以選用專用機(jī)床、組合機(jī)床、自動(dòng)機(jī)床、數(shù)控機(jī)床為宜。

④機(jī)床的選擇應(yīng)與現(xiàn)有生產(chǎn)條件相適應(yīng)。除了新廠投產(chǎn)以外，一樣應(yīng)依照現(xiàn)有的生產(chǎn)條

件，盡量發(fā)揮原有設(shè)備的作用。

⑤在多品種小批量且工件精度要求高的生產(chǎn)中，應(yīng)優(yōu)先選用數(shù)控機(jī)床和加工中心，如此

一方面精度容易保證；另一方面會(huì)減少大量工藝裝備的設(shè)計(jì)。

2.工藝裝備的選擇

工藝裝備的選擇要緊是對(duì)夾具、刀具和量具的選擇。具體選擇原那么如下。

(1)夾具的選擇。在單件小批生產(chǎn)中，應(yīng)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(chǎn)中，應(yīng)依照加工要求設(shè)計(jì)制造專用夾具，這對(duì)保證加工精度、

提高生產(chǎn)效率和降低加工成本是極其重要的。

(2)刀具的選擇。在生產(chǎn)中能否合理選用刀具的類型、結(jié)構(gòu)、尺寸和刀片材料等，關(guān)于

改善切削加工條件等具有十分重要的意義。具體選擇原那么如下。

①單件小批生產(chǎn)，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具；大批大量生產(chǎn)或按工序集中的原那么組織生產(chǎn)

時(shí)，應(yīng)選用專用刀具和復(fù)合刀具等，以獲得高的生產(chǎn)效率。

②不同的工藝方案，要選用不同類型的刀具。例如孔的加工可采納鉆一擴(kuò)一錢，也能夠

采納鉆一粗健一精錘等。明顯，工藝方案不同，所選用的刀具類型也就不同。

③依照工件的材料和加工性質(zhì)確定刀具的材料。例如車削鑄鐵等脆性材料時(shí)，一樣選用

YG類硬質(zhì)合金；加工鋼料時(shí)，一樣選用YT類硬質(zhì)合金。工件的形狀和尺寸不同時(shí)，就應(yīng)

選擇與其相適應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu)及尺寸,例如加工梯形槽，就應(yīng)選擇梯形銃刀，加工成形面一樣

選成形鐵刀。

(3)量具的選擇。選擇量具時(shí),第一要考慮所要檢驗(yàn)工件的精度，以便正確地反映工件

的實(shí)際加工情形。關(guān)于量具的類型,那么要緊取決于生產(chǎn)的類型。在單件小批生產(chǎn)時(shí)，廣泛

采納通用量具。在大批大量生產(chǎn)中,要緊采納專用量具，例如極限量規(guī)等，有時(shí)也采納自動(dòng)

檢驗(yàn)量具以提高生產(chǎn)率。

2.6.2加工余量和工序尺寸的確定

加工余量是指在機(jī)械加工過程中從加工表面上切除的金屬層厚度。加工余量的大小直截

了當(dāng)阻礙著生產(chǎn)率和加工成本的高低。假設(shè)毛坯的余量過大，一是白費(fèi)材料，二是增加機(jī)械

加工的勞動(dòng)量，從而使生產(chǎn)率下降，產(chǎn)品成本增高；反之，假設(shè)余量過小，一方面提高了對(duì)

毛坯的要求使加工困難，另一方面會(huì)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(yīng)的表面上切去的全部余外金屬層，便為該表面的總加工余量。在完成一道工序時(shí)，

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?？偧庸び嗔颗c工序余量的關(guān)系

如下：

Zf=Z4(2-1)

*=i

式中，Zz——總加工余量；

Z,——工序余量；

/2——工序數(shù)目。

在設(shè)計(jì)工藝過程時(shí)，應(yīng)依照各工序的性質(zhì)來確定工序余量，進(jìn)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Znm運(yùn)算如下：

Z=L._x-Lt(2-2)

<2=4_一(4—Z)=Z+7；(2-3)

圖2-14加工余量及公差

Zmin=(L——Tj])—Lj=Z-毒_](2-4)

式中，Z一工序余量；

Lr、匕——上、下兩道工序的工序尺寸；

Ti、Ti——上、下兩道工序尺寸的公差。

(2)阻礙工序余量的因素。在確定工序余量時(shí)，應(yīng)考慮以下兒方面的因素。

①前道工序的表面質(zhì)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(yīng)在本工序加工中切除，如圖2/5所示。

②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(duì)

本工序余量有直截了當(dāng)?shù)淖璧K，也確實(shí)是說，上道工序的公差越大，本工序余量變化就越大。

③前道工序的形狀和位置公差：當(dāng)工件上有些形狀和位置偏差不包括在尺寸公差的范

疇內(nèi)時(shí);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備，否那么加

工后必定為廢品，如圖2-16所小。

：?.：:?：：?:;：：：.

圖2-15工件的加工表面層圖2-16軸線彎曲對(duì)加工余量的阻礙

④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，由于這部分誤差要阻

礙被加工表面和刀具的相對(duì)位置，依次也應(yīng)計(jì)在工序余量內(nèi)，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，即分析運(yùn)算法、體會(huì)估算法和

查表修正法。

①分析運(yùn)算法。通過分析阻礙工序余量的因素，并逐一運(yùn)算確定加工余量。這種方

法盡管考慮問題全面，確定的工序余量比較精確，但由于運(yùn)算繁瑣，故一樣使用較少，只

在大批大量生產(chǎn)中的某些重要工序中應(yīng)用。

②體會(huì)估算法。這種方法是依靠工藝人員的體會(huì)采納類比法來確定工序余量，盡