基于复杂零件的工艺分析和数控编程.doc

****
学生课程设计（论文）

题 目： 基于复杂零件的工艺分析和数控编程

学生姓名： ** 学 号：
所在院(系)： 机电工程学院
专 业： 机械设计制造及其自动化
班 级： 机械电子
指 导 教 师： 职称：

201 年 月 日
****教务处制

39

****本科毕业设计（论文） 摘要

摘 要

****本科毕业设计（论文） ABSTRACT

ABSTRACT

****本科毕业设计（论文） 目录

目 录

摘 要 I
ABSTRACT II
1绪论 1
1.1数控机床的产生和发展 1
1.2数控机床的加工特点 2
1.3数控机床的发展趋势 2
2零件和毛坯的工艺分析 4
2.1零件的工艺分析 4
2.1.1零件的图样分析 4
2.1.2零件的结构工艺分析 4
2.2毛坯的工艺分析 5
2.2.1毛坯形状和尺寸的确定 5
2.2.2毛坯的选择 5
2.2.3机械零件常用毛坯的种类 5
2.2.4毛坯的选择原则 6
3零件加工工艺分析 6
3.1加工工艺路线制定 6
3.1.1基准及其种类 6
3.1.2粗基准的选择 7
3.1.3精基准的选择 8
3.1.4辅助基准的选择 8
3.2零件表面加工方法的选择 8
3.2.1典型表面的加工方案 9
3.2.2加工阶段的划分 9
3.3工序顺序的确定 10
3.3.1机械加工工序的安排 10
3.3.2热处理工序的安排 11
3.3.3辅助工序的安排 11
3.4工序的组合 11
3.5加工余量的确定 13
3.5.1加工余量的概念 13
3.5.2加工余量的影响因素 13
3.5.3加工余量的确定方法 14
3.6工序尺寸的确定 14
3.6.1基准重合时工序尺寸及公差的确定 15
3.6.2基准不重合时工序尺寸及公差的确定 15
3.7机械加工精度及表面质量 16
3.7.1机械加工精度 16
3.7.2机械加工表面质量 17
4数控加工工艺的制定 19
4.1数控机床及数控加工工序实施过程的特点 19
4.2数控工序的实施内容 20
4.2.1分析理论工件图样 20
4.2.2数控加工中的工艺分析和工艺处理 21
4.2.3数学处理 29
4.2.4编写零件加工程序和输入加工程序 30
4.2.5数控加工操作 34
5 结论 36
参 考 文 献 37
致 谢 38

****本科毕业设计（论文） 绪论

1绪论

1.1数控机床的产生和发展
数控机床(Numerical Control Machine Tools)是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其过程大致如下：
随着电子技术的发展,1946年世界上第一台电子计算机问世,由此掀开了信息自动化的新篇章。1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。 1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。 60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。 1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。 20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。 20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。
目前，世界主要工业发达国家的数控机床已经进入批量生产阶段，如美国、德国、法国、日本等，其中日本发展最快。
我国1958年试制成功第一台电子管数控机床，从1965年开始研制晶体管数控系统，到20世纪70年代初曾研究出数控臂锥铣床、非圆插齿机、数控立铣床、数控车床、数控镗床、数控磨床和加工中心等。20世纪80年代随着改革开放政策的实施，我国从国外引进了先进技术，并在消化、吸收国外先进技术的基础上，进行了大量的开发工作，进而推动了我国数控机床新的发展高潮，使我国数控机床在品种上、性能上以及水平上均有了新的飞跃。

1.2数控机床的加工特点
(1) 自动化程度高，具有很高的生产效率。除手工装夹毛坯外，其余全部加工过程都可由数控机床自动完成。若配合自动装卸手段，则是无人控制工厂的基本组成环节。数控加工减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动条件；省去了划线、多次装夹定位、检测等工序及其辅助操作，有效地提高了生产效率。
(2) 对加工对象的适应性强。改变加工对象时，除了更换刀具和解决毛坯装夹方式外，只需重新编程即可，不需要作其他任何复杂的调整，从而缩短了生产准备周期。
(3) 加工精度高，质量稳定。加工尺寸精度在0.005～0.01 mm之间，不受零件复杂程度的影响。由于大部分操作都由机器自动完成，因而消除了人为误差，提高了批量零件尺寸的一致性，同时精密控制的机床上还采用了位置检测装置，更加提高了数控加工的精度。
(4) 易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。由于机床采用数字信息控制，易于与计算机辅助设计系统连接，形成CAD/CAM一体化系统，并且可以建立各机床间的联系，容易实现群控。

1.3数控机床的发展趋势
随着计算机、微电子、信息、自动控制、精密检测及机械制造技术的高速发展，机床的数控技术有了长足的发展。近几年一些相关技术的发展，如刀具及新材料的发展，主轴伺服和进给系统、超高速切削等技术的发展。目前数控机铣床正朝着高速度、高精度、高工序集中度、高复合化和高可靠性等方向发展。世界数控技术及其装备的发展趋势主要体现在以下的方面。
1高速高效高精度
高生产率。通过数控装置及伺服系统功能的改进，主轴的速度和进给速度大大提高，减小了切削的时间和非切削时间。
高加工精度。随着精密产品的出现，对精度的要求提高到了0.1微米，有的零件甚至已经达到了0.01微米，高精密零件要求提高了机床的加工的精度，包括采用温度补偿法等。
2 柔性化
柔性化包括两个方面的柔性：一是数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化的设计，功能覆盖面广，便于不同用户的要求；二是DNC系统的柔性，同一DNC系统能够依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度的发挥DNC系统的效能。
3 工艺复合化和多轴化
数控机床的工艺复合化，是指工件在一台机床上装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头、旋转工作台等给种措施，完成多工序、多表面的复合加工。此外，数控技术的进步也提供了多轴控制和多轴联动控制功能。
4 实时智能化
在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要的分支发展，如自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。
5 结构新型化
采用新型结构，实现多坐标联动加工，其控制系统结构复杂，加工精度、加工效率较普通机床高2--10倍
6 编程技术自动化
为了弥补手工编程和NC语言编程的不足，近年来开发出多种自动编程系统，如图形交互式系统、数字化自动编程系统、会话式自动编程系统、语言数控编程系统等。其中图形交互式系统应用的最为广泛，图形交互式编程系统是以计算机辅助设计（CAD）软件为基础，首先形成零件的图形文件，然后再调用数控编程模块，自动编制加工程序，同时可动态显示刀具的加工轨迹。目前的图形交互式软件有Master CAD、Cimatron、pro/E 、UG 、CAXA、CATIA等。
7 集成化
数控系统采用高度集成化的芯片，可提高数控系统的集成度和软、硬件运行速度，应用平板显示技术可提高显示器的性能。平板显示器应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融于一体，通过提高集成电路的密度，减小互联长度和数量来降低产品的价格、改进性能、减小组件的尺寸、提高系统的可靠性。
8开放式闭环控制模式
采用通用计算机组成的总线式、模块化、开放、嵌入式体系结构，便于裁减、扩展和升级，可以组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统数控系统仅有的专用型封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包括诸如加工尺寸、形状、振动、噪音、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实现加工过程中动态调整加工过程变。在加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、多媒体技术、网络技术、CAD/CAM、伺服系统、自适应控制、动态数据管理、动态刀具补偿、动态仿真等高新技术溶于一体，构成严密的制造过程闭环控制系统体系，从而实现集成化、智能化、网络化。

****本科毕业设计（论文） 零件和毛坯的工艺分析

2零件和毛坯的工艺分析

2.1零件的工艺分析
零件的工艺分析是从加工制造的角度对零件进行分析，主要包括零件的图样分析和零件的结构工艺分析两方面内容。分析零件的工艺时，要准备产品的全套装配图和零件图，质量验收 标准，生产纲领、毛坯和机械加工条件等原始资料。
2.1.1零件的图样分析
零件的图样是设计工艺过程的依据，必须仔细地分析、研究。
（1）通过图样了解零件的形状、结构并检验图样的完整性。
（2）分析图样上规定的尺寸及其公差、表面粗糙度、形状和位置公差等技术要求，并审查其合理性，必要时应参阅部、组件装配图或总装图。
（3）分析零件材料及热处理。其目的，一是审查零件材料及热处理选用是否合适，了解材料加工的难易程度；二是初步考虑热处理工序的安排。
（4）找出主要加工表面和某些特殊的工艺要求，分析其可行性，以确保其最终能顺利实现加工。
通过分析、研究零件图样，对零件的主要及加工顺序获得初步概念，为具体设计工序规程的各个阶段的细节打下必要的基础。
2.1.2零件的结构工艺分析
零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的方便性、可行性和经济性，即零件的结构应方便工件的装夹、对刀、测量和切削效率等。零件的结构工艺性差会造成加工困难，耗费工时，直至无法加工。所以，应该审查零件的结构工艺性，评价零件结构设计的优劣，若发现零件结构有不合理之处，应按规定手续进行必要的修改及补充。
（1）零件的结构尺寸（如轴径、孔径、齿轮魔术的、螺纹、键槽和过渡圆角半径等）应标准化，以便采用标准刀具和通用量具，是生产成本降低。
（2）零件结构形状应尽量简单和布局合理，各工件表面应尽可能分布在同一轴线或同一平面。否则，个各加工便面最好相互平行或垂直，使加工和测量方便。
（3）尽量减少加工便面（特别是精度高的表面）的数量和面积，合理地规定零件的精度和表面粗糙度，以利于减少切削加工工作量。
（4）零件应便于安装，定位准确，夹紧可靠；有相互位置要求的表面，最好能在一次安装中加工。
（5）零件应具有足够的刚度，能承受夹紧力和切削力，以便于提高切削用量，采用高速切削。此外，在分析零件的结构工艺性时还要与生产类型相联系。

2.2毛坯的工艺分析
2.2.1毛坯形状和尺寸的确定
现代机械制造发展的趋势之一是精化毛坯，使毛坯形状和尺寸尽量接近零件，从而实现少屑加工。但因毛坯制造技术和经济制约设备的投资等原因，目前毛坯表面仍留有加工余量。毛坯加工余量及公差与毛坯的制造方法有关，可参阅有关机械加工工艺手册。首先选择毛坯加工余量及毛坯公差，其次将毛坯加工余量叠加在零件的相应加工表面上，从而计算出毛坯尺寸。在确定毛坯的形状时，还要考虑加工工艺对毛坯形状的影响。
2.2.2毛坯的选择
选择毛坯就是选定毛坯的种类和制造方法，了解毛坯的制造误差及其可能产生的缺陷。毛坯的种类及其不同的制造方法，对零件的质量、加工方法、材料利用率，机械加工劳动量和制造成本等都有很大的影响。机械加工对毛坯的精度有严格的要求，不可能再装夹定位时进行个别调整，毛坯的一致性甚至是正常运行的必要条件。
2.2.3机械零件常用毛坯的种类
（1）型材 型材有热轧和冷拉两种。热轧型材尺寸范围较大，精度较低，用于一般机器零件。冷拉型材尺寸范围较小，精度较高，多用于制造毛坯精度要求较高的中小零件。
（2）铸件 形状复杂的毛坯易采用铸造方法制造。铸件毛坯的制造方法有砂型铸造、金属型铸造、精密铸造、压力铸造和离心铸造等。
（3）锻件 锻件毛坯由于经锻造后可得到金属纤维组织的连续性和均匀分布，从而提高了零件的强度，适用于对强度有一定要求，形状比较简单的零件。锻件有自由锻件、模锻件和精锻件3种。模锻毛坯精度高，加工余量小，生产率高，但成本也高，适用于小型零件毛坯的大批大量生产。
（4）焊接件 焊接件的优点是制造简单，生产周期短，节省材料，减轻重量。但其抗震性较差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。
（5）其他毛坯 其他毛坯类型包括冲压、粉末冶金、冷挤和塑料压制等毛坯。
2.2.4毛坯的选择原则
（1）零件的材料及力学性能 零件的材料大致决定了毛坯的种类，毛坯的工艺过程对材料的组织和性能又产生一定影响。零件的材料及力学性能都会影响其可加工性。
（2）零件的结构形状与外形尺寸 零件的结构形状和外形尺寸往往限制了毛坯的选择，设计时应考虑到毛坯制造的方便。
（3）生产纲领大小 当零件的产量较大时，应选精度和生产率较高的毛坯制造方法。相反，零件的产量较小时，应选精度和生产率均较低的毛坯制造方法。
（4）现有生产条件 选毛坯时，既要考虑到毛坯制造的实际工艺水平和能力，又要考虑实行专业化协作生产，可通过市场购买毛坯。
（5）充分考虑利用新技术、新工艺、新材料的可能 如少切削、无切削毛坯制造，如精铸、精锻、精冲、冷轧、冷挤压、粉末冶金、压塑注塑成型等，可节约材料和能源。

****本科毕业设计（论文） 零件加工工艺分析

3零件加工工艺分析

3.1加工工艺路线制定
机械加工工艺路线是指零件在生产过程中，由毛坯到成品，经过各工序的先后顺序，即仅用工序顺序简单地表明零件的工艺过程。拟定工艺路线是制定工艺过程的总体布局，其主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案，确定各个表面的加工顺序以及整个工艺过程中工序的数目和各工序的内容。这之中应确定各次加工的定位基准和装夹方法。然后再将所需的辅助，热处理等工序插入到相应顺序中，就得到了机械加工工艺路线。
3.1.1基准及其种类
在零件图样和实际零件上，总要依据一些制定的点、线、面来确定另一些点、线、面的依据。这些作为依据的点、线、面就称为基准。根据基准功用的不同，它可以分为设计基准和工艺基准两大类。
（1）设计基准 设计基准是在零件图上用于标注尺寸和表面相互位置关系的基准，它是标注设计尺寸的起点。
（2）工艺基准 在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准，标为工艺基准。根据用途不同可以分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。
a工序基准 在工序图上，用以标注本工序被加工后表面的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准，其所标注的加工面位置尺寸成为工序尺寸。
b定位基准 在机床上加工工件时，必须使工件在机床夹具上处于某一正确的位置，这一过程成为定位，用于确定工件在机床或夹具上的位置的基准称为定位基准。定位基准是工件与夹具的定位元件直接接触的点、线或面。定位基准除可以是工件的实际表面外，也可以是表面的几何中心、对称线或对称面等。所以，有时定位基准在工件上并不一定存在，但它可由一些相应的实际表面来体现，如内孔的中心线用内孔表外圆的中心线用外圆表面来体现，我们称这些表面为定位基面。
c测量基准 检验工件时，用于测量已加工表面的尺寸及各表面之间位置精度的基准称为测量基准。
d装配基准 机器装配时用以确定零件或部件在机器中正确位置的基准。在零件加工过程中合理选择定位基准对保证零件加工质量起着决定性的作用。定位基准按工件用于定位的表面状况分粗基准，精基准以及辅助基准。以毛坯上未加工的表面作定位基准的为粗基准；经过机械加工的表面作为定位基准的为精基准。
3.1.2粗基准的选择
工件加工的第一道工序所用基准都是粗基准，其选择正确与否既影响第一道工序的加工，更影响工件加工的全过程。粗基准选择有两个出发点：一是要保证各加工表面有足够余量，二是要保证不加工表面的位置与尺寸符合图样要求，并应尽快获得精基准面。粗基准选择原则为：
（1）选择不加工表面作粗基准的原则 被加工零件上如有不加工表面，选择不加工表面作粗基准，这样能保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置度。
（2）合理分配加工余量的原则 对于具有较多加工表面的工件，粗基准的选择应保证各加工表面的加工余量分配合理及相互位置要求。选择毛坯上加工余量最小的表面作粗基准来保证各加工表面都有足够的加工余量。选择那些重要表面为粗基准，尽量使其加工余量均匀，以便能获得硬度和耐磨性更好的表面。选择那些加工面积较大、形状比较复杂、加工余量较大的表面为组基准，使工件上各加工表面总的金属切除量最小。
（3）便于装夹与定位可靠的原则 为使工件定位稳定，夹紧可靠，要求所选的粗基准尽可能平整、光洁，不允许有锻造飞边，铸造浇冒口切痕和其它缺陷，并有足够的支撑面积。
（4）粗基准只能使用一次的原则 粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间的位置误差相当大。
3.1.3精基准的选择
（1）基准重合原则 应尽量选择加工表面的设计基准作为精基准，即为基准重合原则。用设计基准作为定位基准，可以避免因基准不合而产生的定位误差。否则，定位误差有时会造成零件尺寸超差而报废。
（2）基准同一原则 当零件要多道工序加工时，应尽可能在多数工序中选择同一精基准定位，称为基准同一原则。例如一般轴类零件加工，其工艺过程中多数以中心孔定位。基准同一有利于保证各加工面的位置关系，避免或减少因基准转换而带来的加工误差，同时可以简化夹具的设计和制造。
（3）互为基准原则 工件上有两个位置关系要求很高的表面，采用这两个表面互为定位基准，反复加工，称为互为基准原则。互为基准可使两个加工表面间获得高的位置精度，且加工余量小、均匀。如精密齿轮的磨削工序，先以齿面为基准定位，磨孔；然后以孔定位，磨齿面。
（4）自为基准原则 用精加工后光整加工方法加工零件的某些重要表面时要求余量小且均匀，则应以这些重要表面本身作为定位基准，称为自为基准原则，如拉孔、铰孔、研磨、无心磨等。但这些重要表面与其他表面的位置关系则由前道工序保证。
（5）便于装夹原则 所选精基准应能保证工件定位准确，稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单，操作灵活，同时定位基准应有足够的接触面积。
3.1.4辅助基准的选择
辅助基准是为了便于装夹或易于实现基准统一而人为制成的一种定位基准。

3.2零件表面加工方法的选择
机械加工中，每种加工方法能够保证相当大的加工精度和表面粗糙度范围。但如果要求得到过高的精度和表面粗糙度，需要采取一些特殊的工艺措施，将加大加工成本。每种加工方法都有一个经济精度和经济表面粗糙度的加工范围。所谓加工经济精度，就是指在正常条件下（即采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度。相应的粗糙度称为经济粗糙度。
3.2.1典型表面的加工方案
某一表面加工方法的确定，主要 由该表面所要求的加工精度和表面粗糙度来确定。通常根据零件图上给定的要求按加工经济精度确定最终工序的加工方法，然后按加工经济精度确定倒数第二次表面加工方法，一直反推至第一次加工，从而获得该表面的加工方案。
3.2.2加工阶段的划分
对形状复杂和加工质量要求较高的零件，工艺过程划分阶段进行，一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。若要求零件精度特高、表面粗糙度很低时，还应增加精密加工和超精密加工。各阶段的任务等如表1-1所示。
表3.1 机械加工阶段的划分
阶段名称
目的与任务
加工方法
尺寸公差等级
粗糙度
粗加工
尽快切除毛坯表面的大部分加工余量而接近零件，获得精基准
粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等

半精加工
达到一定的精度和降低粗糙度值，预留合适的加工余量，为主要表面的精加工做准备，完成次要表面的钻孔、铣键槽和攻螺纹等
半精车、半精镗、半精铣、半精刨、扩孔等

精加工
主要表面的精度和粗糙度值达到图纸的要求，或为要求很高的主要表面进行精密加工做准备
精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗拉、粗铰等
一般精加工
（精车外圆可达）

精磨、精拉、精铰等
精密精加工
（精磨可达）

精密加工
进一步提高精度和减少粗糙度值。若只减少粗糙度值而不精密加工，称为光整加工
研磨、珩磨、超精加工、抛光等

超精密加工
亚微米加工和纳米加工，只适用于极个别的超精密零件
金刚石刀具切削、超精密研磨和抛光等
高于

划分加工阶段的作用是：
（1）保证加工质量 工件在粗加工时切除大量材料，切削力、夹紧力，切削热量多，加工后内应力要重新分布，引起工件变形较大，需要通过半精加工和精加工来纠正。
（2）合理使用设备 加工划分阶段后，粗加工用功率大、刚度好，精度低的高效率机床加工。精加工则可采用高精度机床，以确保零件的精度要求，也有利于长期保持设备精度。
（3）及时发现毛坯缺陷 毛坯精粗加工后会及时发现工件的缺陷，如气孔、砂眼、裂纹和加工余量不足等。以便及时报废和修补，避免继续加工造成浪费。
（4）便于安排热处理工序 工件的热处理在精加工之前进行，这样热处理引起的变形可通过精加工去除。对一些精密零件，在粗加工后安排去应力的时效处理，可减少内应力变形对精加工的影响。

3.3工序顺序的确定
3.3.1机械加工工序的安排
（1）基准先行 先加工出用做精基准的表面，然后以精基准定位加工其他表面。如轴类零件一般以中心孔为精基准，所以先以外圆作粗基准加工中心孔，然后再以中心孔为精基准加工其他表面。精加工阶段之前，有时还需对精基准进行修复以确保定位精度。
（2）先粗后精 精基准加工好后，整个零件的加工，应是粗加工在先，待所有粗加工完成后，接着半精加工，最后安排精加工和光整加工。
（3）先主后次 次要表面（如键槽、螺孔、销孔等）一般与主要表面之间有相对位置要求，所以应先安排加工主要表面（如零件的工作表面、装配基准）作为精基准，次要表面一般安排在半精加工之后，精加工之前一次完成。如果放在最后加工，应注意不要碰伤以加工好的主要表面。
（4）先面后孔 先加工平面，后加工内孔。对于箱体、底座、支架等类的零件，平面的轮廓尺寸较大，用它作为精基准加工孔，稳定可靠，易于加工，也有利于保证孔与平面的位置精度。
3.3.2热处理工序的安排
热处理分预备热处理、最终热处理和时效处理。
（1）预备热处理 其目的是改善材料的切削性能，消除毛坯内的内应力，有退火、正火、调质等。通常安排退火和正火在粗加工之前，调质安排在粗加工之后、半精加工之前。
（2）最终热处理 其目的是提高材料的硬度、耐磨性和强度等，包括淬火、渗碳淬火、渗氮等。通常安排这些工序在半精加工之后、磨削加工之前。
（3）时效处理 分人工时效和自然时效。一般安排在粗加工之后，可同时消除毛坯制造和机械加工产生的内应力；有时为 减少运输量，也安排在粗加工之前。对精加工要求高的零件，应在半精加工后安排第二次甚至多次时效处理。
3.3.3辅助工序的安排
检验工序是主要的辅助工序，用于保证加工质量，除每道工序由操作者自行检验外，检验工序一般安排在关键工序的前后，零件转换车间时以及粗加工结束，零件全部加工完毕后以及入库前。另外，辅助工序中去毛刺、倒棱、清洗、防锈等不可遗漏，注意某一工序后面如果不再有去毛刺工序时，本工序产生的毛刺应该由本工序负责去除。

3.4工序的组合
通过上述分析，可大致得到零件各表面的前后顺序，但次顺序中的某个工步属于哪个工序尚不确定，即工序内容不确定。所以，在确定加工顺序后，还应把工步序列进行适当组合，形成以 工序单位的工艺过程。在工序的组合时，主要考虑一下两个方方面：
（1）确定工序内容
确定一个工序所包括的若干工步，应考虑这几个工步能否在同一个机床上加工；是否需要在一次安装中加工以保证相互位置关系。几个工步能在同一个机床上完成时它们组合成一个工序的先决条件。对于有较高位置精度要求的一组表面，应安排在一个工序内加工。如车削套筒类零件时，可在一个车床上用一次安装依次完成内外圆表面及端面，即可在此工序中安排这些工步，使这些表面之间获得较高的同轴度、垂直度等相互位置精度。
数控机床加工零件，工序应比较集中，一次装夹应尽可能完成大部分加工。先按图样考虑能否在一台数控机床完成整个零件的加工，若不能选择哪部分表面用数控机床加工。一般工序组合按零件装夹定位方式、粗、精加工分开原则和所用刀具进行工序组合。
（2）工序的集中与分散
如何确定零件工艺过程中的工序数目，就涉及到工序的集中与分散。如果一个零件的加工集中在少数工序内完成，每道工序加工内容多，称为工序集中。反之，称为工序分散。
工序集中的特点是：
①有利于采用高效的专用设备和工艺装备，如数控机床、加工中心和多刀多刃等。
②减少了工序数目，缩短工序路线，从而简化生产计划和生产组织工作。
③减少了设备数量，操作工人和生产面积。
④减少了安装次数，缩短辅助时间，在一次安装中能加工较多的表面，且易于保证这些表面之间的相对位置精度。
⑤专用设备和工艺装备复杂，生产准备和投资较大，尤其是转换新产品比较困难。
工序分散的特点是：
①设备和工艺装备结构简单，调整方便，对人工的技术水平要求低。
②可采用最有利的切削用量，减少机动时间。
③易于适应产品的变换。
④设备数量多，操作工人多，占用生产面积大。
工序集中与工序分散各有特点，在拟定工艺路线时，采用工序集中还是工序分散，取决于生产规模和零件的结构特点及技术要求。在一般情况下，单件小批量生产多采用工序集中，大批大量生产时，既可用多刀、多轴的高效率机床将工序集中，也可将工序分散后组织流水线作业。目前，机械加工的发展趋势是倾向于工序集中。

3.5加工余量的确定
3.5.1加工余量的概念
（1）加工余量
加工余量是指使加工表面达到所需要的精度和表面质量而切除的金属层厚度，即加工表面加工前、后工序尺寸之差。加工余量分为工序余量和加工总余量。
零件在由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面上切除的金属层厚度，称为加工总余量（或毛坯余量），即毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差。通常，加工总余量应由多道工序切除，加工过程中，某工序完成后工件的尺寸称为本工序的工序尺寸，该工序切除的金属厚度称为本工序的工序余量，即相邻两工序的工序尺寸之差。
显然，加工总余量等于各工序余量之和，其关系式为：

式中，——加工总余量；
——工序数目；
——工序余量。
（2）工序余量公差
在实际加工过程中，由于毛坯制造和各个工序尺寸都存在着误差，因此，加工余量也是个变动值。常用的加工余量及查表得到的加工余量实际上均指公称加工余量。考虑加工时的方便，工序尺寸公差一般用“入体原则”标注在工序图上。即被包容面（轴）取上偏差为零，下偏差为负值；包容面（孔）取上偏差为正值，下偏差为零。注意，毛坯的公称尺寸一般规定为双向偏差。在计算总余量时，第一道工序的公称余量不 考虑毛坯的全部公差，而按“入体”方向取允许偏差，即被包容面用“负”部分，包容面（孔）用“正”部分。
3.5.2加工余量的影响因素
加工过程中每道工序的切除量，应切除前工序留下的各种误差和缺陷，又应考虑本工序的安装误差，必须保证一定数值的最小工序余量。加工余量的影响因素有：
（1）前工序（或毛坯）的表面质量
在确定加工余量时，应考虑前工序（或毛坯）的加工后的表面质量，它包括表面粗糙度和表面缺陷层。
（2）前工序（或毛坯）的尺寸公差
当批量加工时，应将尺寸公差考虑在内，其值可从机械加工手册按前工序（或毛坯）的经济精度查得。
（3）前工序（或毛坯）的形位公差
当工件形位公差不包括在尺寸公差范围内（遵守独立原则或最大实体原则时），形位误差又必须在本工序加工中纠正，确定本工序的加工余量必须包括形位公差。这样，本工序加工时会消除前工序（或毛坯）的形位误差造成的余量不足，加工后不残留这些形位误差。另外，热处理会使工件产生较大的变形，所以在热处理前应留有较大的余量。例如，淬火钢工件比不淬火钢的磨削余量应大些。
（4）安装误差
安装误差包括定位误差（包括家具的制造误差和家具在机床上的装夹误差）和夹紧误差（夹紧变形）。
3.5.3加工余量的确定方法
确定加工余量的方法有：经验估计法、查表修正法和分析计算法。
（1）经验估计法
本方法是根据工厂的生产技术水平，凭实际经验估算加工余量，为防止余量不足而产生废品，一般确定的加工余量都偏大，仅适用于单件小批量生产。
（2）查表修正法
本方法是根据工厂长期生产实践和经试验研究所积累的加工余量数据，制成各种表格并汇编成手册。确定加工余量时，先从手册中查得所需数据，再结合工厂的实际情况进行适当地修正。这种方法目前应用最为广泛。
（3）分析计算法
本方法根据加工余量的计算公式和一定的试验资料，分析各项影响因素而经综合计算确定加工余量。此方法比较经济合理，但必须有较全面可靠的试验资料，所以较少应用。

3.6工序尺寸的确定
工序尺寸是某道工序加工后应该达到的尺寸。显然，零件某表面经最后一道工序后，应该达到其设计尺寸的要求，即最后一道的工序尺寸及公差应该为该表面的设计尺寸及公差。而中间各工序的工序尺寸则需要计算确定。
3.6.1基准重合时工序尺寸及公差的确定
当加工某表面的各道工序都采用一个定位基准，并与设计基准重合时，工序尺寸的计算只需考虑工序余量。运算步骤是由最后一道工序开始向前推算。
①确定毛坯总加工余量和各工序余量数值。
②确定工序公差。最后工序尺寸及公差等于设计尺寸及公差，其余工序公差按经济精度查有关手册确定。
③求工序基本尺寸。从零件图上的设计尺寸开始，向前推算到毛坯尺寸。
④标注工序尺寸及公差。最后一道工序的公差按设计尺寸标注，其余尺寸公差按“入体”原则标注，即被包容面（轴）的工序尺寸公差带取上偏差为零，下偏差为负；包容面（孔）的工序尺寸公差取上偏差为正，下偏差为零。毛坯尺寸公差为双向分布。
3.6.2基准不重合时工序尺寸及公差的确定
基准不重合时计算工序尺寸，要具体情况具体对待。
（1）测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算
加工时会遇到某个表面的设计尺寸不便测量的情况，需在工件上另选一个较易测量的测量基准，间接检验设计尺寸。如果基准不重合进行的尺寸换算将带来两个问题：一是换算的结果明显提高了对测量尺寸的精度要求。二是出现“假废品”。只要测量尺寸超差量小于另一组成环的公差时，则有可能出现假废品，这时，需重新测量其他组成环的尺寸，再算出封闭环的尺寸，以判断是否是废品。
定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算
（2）定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算
零件用夹具装夹、调整法加工时，如果加工表面的定位基准与设计基准不重合，就要进行尺寸换算，重新标准工序尺寸。若用试切法加工，设计所需要求的尺寸一般可直接测量，可按设计基准直接找正定位，不存在基准不重合误差。当然若找正基准不是设计基准，则需要依据基准不重合计算找正尺寸。
当定位基准与设计基准不重合进行尺寸换算时，需要提高本工序的加工精度，使加工更加困难，有时甚至还会出现公差为零或负值的现象。遇到这种情况一般可采取以下两种措施：一是减少其他组成环的公差。即根据各组成环加工的经济精度来压缩各环公差；二是该改变定位基准或加工方式。同时，也会出现假废品的问题。
（3）编程原点与设计基准不重合时的工序尺寸计算
用数控机床加工工件时，刀具轨迹用坐标尺寸规定。若工件坐标系的原点不是工件的设计基准，此时基准不重合，则需要计算刀具在工件坐标系中的坐标尺寸，并依据计算后的尺寸进行编程或找正刀具，间接保证工件尺寸精度。

3.7机械加工精度及表面质量
机械产品的质量与零件的质量和装配质量有着密切的关系。零件的质量包括加工精度和表面质量。
3.7.1机械加工精度
（1）机械加工精度的概念
机械加工精度是指零件加工后的实际集合参数（尺寸、形状和相对位置）与理想几何参数的符合程度。两者间的差异（即偏离程度）称为加工误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低，加工误差越小，加工精度则越高。
任何一种加工方法，都不能将零件加工得绝对准确，总会存在一定的误差。从机器的使用性能角度看，也没必要将零件制造得绝对准确，但存在的误差不能影响机器的正常使用，应规定一定的限度。
（2）获得机械加工精度的方法
零件规定的加工精度包括尺寸精度、几何形状精度和表面之间相互位置精度等方面。
①获得尺寸精度的方法
A试切法 指通过对工件试切、测量、调整、再试切的反复过程，直至获得符合要求的尺寸。此方法效率较低，对操作者技术水平要求较高；
B调整法 预先调整好刀具、夹具、机床与工件的相对位置，经试加工测量合格后，再连续成批按调整好的位置加工。工件的加工精度在很大程度上取决于调整的精度；
C定尺寸刀具法 用具有一定形状和尺寸的刀具对工件进行加工，如钻孔、拉孔、攻螺纹等。工件的精度取决于刀具的精度；
D自动控制法 在加工过程中采用专门的测量装置、进给装置和控制装置组成一个自动加工的循环系统，试加工过程的测量、补偿调整和切削等自动完成，以保证工件