资源描述
第一节 制造过程基础概念
一、生产过程和工艺过程
生产过程是指将原材料转变为成品全过程。它包含原材料准备、运输和保留，生产准备，毛坯制造，毛坯经过加工、热处理而成为零件，零件、部件经装配成为产品，机械质量检验及其运行试验、调试，机械油漆和包装等。
工艺过程是指在生产过程中，经过改变生产对象形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品过程。机械产品工艺过程又可分为铸造、铸造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等工艺过程。其中和原材料变为成品直接相关过程，称为直接生产过程，是生产过程关键部分。而和原材料变为产品间接相关过程，如生产准备、运输、保管、机床和工艺装备维修等，称为辅助生产过程。
机械制造工艺过程通常包含零件机械加工工艺过程和机器装配工艺过程。
机械加工工艺过程（以下简称加工过程）是指用机械加工方法直接改变毛坯形状、尺寸、相对位置和性质等使之成为合格零件工艺过程。从广义上来说电加工、超声波加工、电子束离子束等加工也属于加工过程。加工过程直接决定零件和机械产品质量，对产品成本和生产率全部有较大影响，是整个工艺过程关键组成部分。
二、机械加工工艺过程组成
因为零件加工表面多样性、生产设备和加工手段加工范围不足、零件精度要求及产量不一样，通常零件加工过程是由若干个顺次排列工序组成。工序是加工过程基础组成单元。每一个工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步或走刀。毛坯依次经过这些工序而变成零件。
1. 工序
工序是一个或一组工人，在相同工作地对同一个或同时对多个工件连续完成那一部分工艺过程。
工序是组成工艺过程基础单元，也是生产计划、成本核实基础单元。一个零件加工过程需要包含哪些工序，由被加工零件复杂程度、加工精度要求及其产量等原因决定。图 8-1 所表示阶梯轴，在单件小批生产时，其加工过程有三个工序组成（见表 8-1 ）；而在大批量生产时可有 5 个工序组成（见表 8-2 ）。
图 8-1 阶梯轴零件
表 8-2 大批量生产工艺过程
工序
工序内容
设备
1
铣端面，打中心孔
铣端面打中心孔机床
2
车大外圆及倒角
车床
3
车小外圆及倒角
车床
4
铣键槽
键槽铣床
5
去毛刺
钳工台
表 8-1 单件小批生产工艺过程
工序
工序内容
设备
1
车一端面，打中心孔；调头；车另一端面，打中心孔
车床
2
车大外圆及倒角；调头；车小外圆及倒角
车床
3
铣键槽；去毛刺
铣床
2. 安装和工位
（ 1 ）安装 指在一道工序中，工件经一次定位夹紧后所完成那一部分工序内容。 如表 8-1 中工序 1 和 2 全部是两次安装，而表 8-2 中各工序全部是一次安装。在工序中应尽可能降低安装次数，以降低辅助时间和夹装误差。
（ 2 ）工位 为完成一定工序内容，在一次装夹工作后工件（或装配单元）和夹具或设备可动部分一起相对刀具或设备固定部分所占据每一个位置所完成加工称为工位。图 8-2 所表示为利用回转工作台在一次安装中顺次完成装卸工作、钻孔、扩孔和铰孔四个工位示意图。
3. 工步和走刀
工步是指在加工表面、刀具和切削用量（不包含背吃刀量）均保持不变情况下所完成那一部分工序内容。对于在一次安装中连续进行若干个相同工步，习惯上视为一个工步。如 4 个 φ 15mm 孔钻削，可写成一个工步，即“ 4 - φ 15mm 孔”。
图 8-2 多工位加工图 8-3 复合加工
图 8-4 车削阶梯轴数次走刀
有时为了提升生产效率，常常见几把刀具同时分别加工多个表面工步，称为复合工步。如 图 8-3 所 示为用一把车刀和一个钻头同时加工外圆和孔。在多刀车床、转塔车床加工中常常有这种情况。在工艺文件上，复合工步也视为一个工步。
在一个工步内，因加工余量较大，需用同一刀具、在同一转速及进给量情况下对同一表面进行数次切削，每次切削称为一次走刀。图 8-4 所表示。走刀是组成加工过程最小单元。
三、生产纲领和生产类型
零件机械加工工艺过程和生产类型亲密相关，在制订机械加工工艺规程时，首先要确定生产类型，而生产类型关键和生产纲领相关。
• 零件生产纲领
零件生产纲领关键是指包含备品和废品在内年产量。在制订零件机械加工工艺规程时，必需先计算出零件生产纲领，具体可按下式计算：
（ 8-1 ）
式中 N —零件年产量（件 / 年）；
Q —产品年产量（台 / 年）；
n —每台产品中该零件数量（件 / 台）；
a % —备品率；
b % —废品率。
• 生产类型
依据生产纲领大小和产品大小和产品结构复杂程度，产品制造过程可分为三种生产类型：
（ 1 ）单件生产 单个地生产不一样结构、尺寸产品，且极少反复或完全不反复，这种生产称为单件生产。如机械配件加工、专用设备制造、新产品试制等全部是属于单件生产。
表 8-3 生产类型和生产纲领关系
生产类型
生产纲领（件 / 年）
重型机械
中型机械
小型机械
单件生产
小批生产
中批生产
大批生产
大量生产
<5
5~100
100~300
300~1000
>1000
<10
10~200
200~500
500~5000
>5000
<100
100~500
500~5000
5000~50000
>50000
（ 2 ）成批生产 成批地制造相同产品，而且是周期性反复生产，这种生产称为成批生产。如机床制造等多属于成批生产。同一产品（或零件）每批投入生产数量称为批量。依据产品特征及批量大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。小批生产工艺过程特点和单件生产相同。
（ 3 ） 大量生产 产品数量很大，大多数工作一直根据一定节拍进行同一个零件某一道工序加工，这种生产称为大量生产。如手表、洗衣机、自行车、汽车等生产。
生产类型划分关键取决于产品大小、复杂程度及生产纲领大小， 表 8-3 列出生产类型和生产纲领关系，供确定生 产类型时参考。
不一样生产类型，对生产组织、生产管理、毛坯选择、设备工装、加工方法和工人技术等级要求全部有所不一样。表 8-4 列 出了不一样生产类型工艺特点。
四、机械加工工艺规程和工艺文件
1. 机械加工工艺规程
将制订好零（部）件机械加工工艺过程按一定格式（通常为表格或图表）和要求描述出来，作为指令性技术文件，即为机械加工工艺规程。包含：
机械加工工艺过程卡——为说明零件机械加工工艺过程工艺文件；
工序卡——对每道工序作具体说明、可直接用于指导工人操作工艺文件；
检验工序卡——对成批或大量生产中关键检验工序作具体说明、指导检验工艺文件；
机床调整卡——大批量生产中对由自动线、流水线上机床和由自动机或半自动机完成工序，为调整工提供机床调整依据工艺文件。
2.机械加工工艺规程格式
不一样生产类型对工艺规程要求不一样。
单件小批生产因为生产分工较粗，通常只需说明零件加工工艺路线（即其加工工序次序），填写工艺过程卡（见 表8-1 ）。
对于大批量生产，因其生产组织严密、分工细致，工艺规程应尽可能具体，要求对每道加工工序加工精度、操作过程、切削用量、使用设备及刀、夹、量具等均作出具体要求。所以除了工艺过程卡外，还应有对应加工工序卡（见 表8-2 ）。另外，必需时还需要检验工序卡和机床调整卡。
中小批量生产常常采取机械加工工艺卡（见 表8-3 ），其具体程度介于工艺过程卡和加工工序卡之间。
3. 机械加工工艺规程及其作用
机械加工工艺规程作用
1. 工艺规程是指导生产关键技术文件
机械加工车间生产计划、调度，工人操作，零件加工质量检验，加工成本核实，全部是以工艺规程为依据。处理生产中问题，也常以工艺规程作为共同依据。如处理质量事故，应按工艺规程来确定各相关单位、人员责任。
2. 工艺规程是生产准备工作关键依据
车间要生产新零件时，首先要制订该零件机械加工工艺规程，再依据工艺规程进行生产准备。如：新零件加工工艺中关键工序分析研究；准备所需刀、夹、量具（外购或自行制造）；原材料及毛坯采购或制造；新设备购置或旧设备改装等，均必需依据工艺来进行。
3. 工艺规程是新建机械制造厂（车间）基础技术文件
新建（改.扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应依据工艺规程确定所需机床种类和数量和在车间部署，再由此确定车间面积大小、动力和吊装设备配置和所需工人工种、技术等级、数量等。
第二节 制订机械加工工艺规程要求和步骤
一、 机械加工工艺规程设计标准
1. 编制工艺规程应以确保零件加工质量，达成设计图纸要求各项技术要求为前提。
2. 在确保加工质量基础上，应使工艺过程有较高生产效率和较低成本。
3. 应充足考虑和利用现有生产条件，尽可能作到均衡生产。
4. 尽可能减轻工人劳动强度，确保安全生产，发明良好、文明劳动条件。
5. 主动采取优异技术和工艺，努力争取降低材料和能源消耗，并应符合环境保护要求。
二、 制订机械加工工艺规程所需原始资料
. 制订零件机械加工工艺规程时，需含有下列原始资料：
1). 产品全套装配图及零件图。
2). 产品验收质量标准。
3). 产品生产纲领及生产类型。
4). 零件毛坯图及毛坯生产情况。零件毛坯图通常由毛坯车间技术人员设计。机械加工工艺人员应研究毛坯图并了解毛坯生产情况，如了解毛坯余量、结构工艺性、铸件分型面和浇冒口位置、模锻件出模斜度和飞边位置等，方便正确选择零件加工时装夹部位和装夹方法，合理确定工艺过程。
5). 本厂（车间）生产条件。 应全方面了解工厂（车间）设备种类、规格和精度情况，工人技术水平，现有刀、夹、量具规格，和专用设备、工艺装备设计制造能力，等等。
6). 多种相关手册、标准等技术资料。
7). 中国外优异工艺及生产技术发展和应用情况。
三、 加工工艺规程设计步骤
1. 分析零件工作图和产品装配图
阅读零件工作图和产品装配图，以了解产品用途、性能及工作条件，明确零件在产品中位置、功用及其关键技术要求。
2. 工艺审查
关键审查零件图上视图、尺寸和技术要求是否完整、正确；分析各项技术要求制订依据，找出其中关键技术要求和关键技术问题，方便在设计工艺规程时采取方法给予确保；审查零件结构工艺性。
3. 确定毛坯种类及其制造方法
常见机械零件毛坯有铸件、锻件、焊接件、型材、冲压件和粉末冶金、成型轧制件等。零件毛坯种类有已在图纸上明确，如焊接件。有伴随零件材料选定而确定，如选择铸铁、铸钢、青铜、铸铝等，此时毛坯必为铸件，且除了形状简单小尺寸零件选择铸造型材外，均选择单件造型铸件。对于材料为结构钢零件，除了关键零件如曲轴、连杆明确是锻件外，大多数只要求了材料及其热处理要求，这就需要工艺规程设计人员依据零件作用、尺寸和结构形状来确定毛坯种类。如作用通常阶梯轴，若各阶梯直径差较小，则可直接以圆棒料作毛坯；关键轴或直径差大阶梯轴，为了降低材料消耗和切削加工量，则宜采取锻件毛坯。常见毛坯特点及适用范围见 表8-4 。
4. 确定机械加工工艺路线
这是机械加工工艺规程设计关键部分，其关键内容有：选择定位基准；确定加工方法；安排加工次序和安排热处理、检验和其它工序等。
5. 确定各工序所需机床和工艺装备
工艺装备包含夹具、刀具、量具、辅具等。机床和工艺装备选择应在满足零件加工工艺需要和可靠地确保零件加工质量前提下，和生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采取标准化工艺装备和充足利用现有条件，以降低生产准备费用。对必需改装或重新设计专用机床、专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证基础上提出设计任务书。
6. 确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差。
7. 确定切削用量。
8. 确定各工序工时定额。
9. 评价工艺路线对所制订工艺方案应进行技术经济分析，并应对多个工艺方案进行比较，或采取优化方法，以确定出最优工艺方案。
10. 填写或打印工艺文件。
第三节 零件工艺性分析和毛坯选择
在制订零件机械加工工艺规程时，对产品零件图进行细致审查，并进行工艺性分析，并提出修改意见，是一项关键工作。对零件进行工艺性审查，除了检验尺寸、视图和技术条件是否完整外，还应有以下几方面内容：
一、分析零件技术要求及其合理性
通常将零件图上提出相关技术要求分为以下几类：
1. 加工表面本身要求（尺寸精度、形状和粗糙度）：据其选择加工方法、加工步序；
2. 表面之间相对位置精度（包含位置尺寸、位置精度）：和基准选择相关；
3. 表面质量及镀层要求：包含选材及热处理工艺确实定；
4. 其它要求：如等重、平衡、探伤等。
同时，还要审查材料选择是否合适、技术要求是否合理。过高精度要求、粗糙度和其它要求，会使工艺过程复杂化，加工困难，成本增加。
二、零件结构工艺性审查
审查零件结构工艺性是工艺分析工作一项关键内容。工艺性分析内容除了审查零件图上视图、尺寸、公差是否齐全、正确之外，关键是审查零件结构工艺性。所谓零件结构工艺性是指所设计零件在满足使用要求前提下，制造可行性和经济性。有时功效完全相同而结构工艺性不一样零件其制造方法和制造成本往往相差很大。相关零件在机械加工中结构工艺性，关键考虑以下几方面：
1. 合理标注尺寸
（ 1 ）零件图上关键尺寸应直接标注，在加工时尽可能使工艺标准和设计基准重合，符合尺寸链最短标准。图 8-5 中活塞环槽尺寸为关键尺寸，其宽度应该直接注出。
图 8-6 从工艺基准标注尺寸
（ 2 ）零件图上标注尺寸应便于测量，不要从轴线、中心线、假想平面等难以测量基准标注尺寸。
（ 3 ）零件图上尺寸不应标注成封闭式，以免产生矛盾。
（ 4 ）零件自由尺寸，应按加工次序尽可能从工艺基准注出。图 8-6 齿轮轴，图 a 标注方法大部分尺寸要换算，不能直接测量。图 b 标注方法，和加工次序一致，便于加工测量。
（ 5 ）零件全部加工表面和非加工面之间只标注一个联络尺寸。
2. 零件结构便于加工，有利于达成所要求加工质量。
（ 1 ）合理确定零件加工精度和表面质量：加工精度定得过高会增加工序，增加制造成本 ; 过低会影响其使用性能，必需依据零件在整个机器中作用和工作条件合理进行选择。
（ 2 ）确保位置精度可能性：为确保零件位置精度，最好使零件能在一次装夹下加工出全部相关表面。这么由机床精度来达成要求位置精度。图 8-7a 结构，确保Ф 80mm 和内孔Ф 60mm 同轴度较难。如改成图 b 结构，就能在一次装夹下加工外圆和内孔。
3. 有利于降低加工和装配劳动量
图 8-7 确保同轴度结构 图 8-8 降低内部结构加工
（ 1 ）降低无须要加工面积可降低机械加工量；对于安装表面降低有利于确保配合面接触质量。
（ 2 ）尽可能避免、降低或简化内表面加工：因为外表面要比内表面加工方便经济，又便于测量。所以，在零件设计时应努力争取避免在零件内腔进行加工。图 8-8 所表示，将图 a 内沟槽改成图 b 轴外沟槽加工，使加工和测量全部很方便。
4. 有利于提升劳动生产率，和生产类型相适应
（ 1 ）零件相关尺寸应努力争取一致，并能用标准刀具加工。如退刀槽尺寸一致，可降低刀具种类。
图 8-9 孔轴线平行
图 8-10 结构便于多件加工
语
（ 2 ）零件加工表面应尽可能分布在同一方向，或相互垂直表面上。图 8-9b 所表示孔轴线应该平行。
（ 3 ）零件结构应便于加工。对于零件上那些不能进行穿通加工结构，应设退刀槽、越程槽或孔。
（ 4 ）避免在斜面或弧面上钻孔和钻头单刃切削，从而避免造成切削力不等使钻孔轴线倾斜或折断钻头。
（ 5 ）便于多刀或多件加工。零件设计结构要便于多件加工，图 8-10 ，图 b 结构可将毛坯排列成行便于多件连续加工。
（ 6 ）要和具体生产类型相适应。图 8-11 所表示，图 a 结构适合于大批量生产类型，图 b 结构则适合于生产量较小情况。
三、毛坯选择
制订机械加工工艺规程时，正确选择毛坯，对零件加工质量、材料消耗和加工工时有很大影响。毛坯尺寸、形状越靠近成品零件，机械加工量越少；不过毛坯制造成本就越高。应依据生产纲领，综合考虑毛坯制造和机械加工成原来确定毛坯类型，以求最好经济效益。
机械加工中常见毛坯由铸件、锻件、冲压件和型材等，选择时关键考虑以下多个原因：
1. 零件材料和力学性能 据此大致确定了毛坯种类。比如铸铁零件用铸造毛坯；形状简单钢质零件，力学性能要求低常见棒料，力学性能要求高用锻件；形状复杂力学性能要求低用铸钢件。
2. 零件结构形状和外形尺寸 比如阶梯轴零件各台阶直径相差不大时可用棒料，相差大时可用铸件；外形尺寸大零件通常见自由铸件或砂型铸造，中小型零件可用模锻件或压力铸造，形状复杂钢质零件不宜用自由铸件。
3. 生产类型 大批量生产中，应采取精度和生产率最高毛坯制造方法；铸件采取金属模机器造型，锻件用模锻或精密铸造。在单件小批生产中用木模手工造型或自由铸造来制造毛坯。
4. 毛坯车间生产条件 在选择毛坯时应考虑工厂毛坯车间生产条件。
5. 利用新工艺、新技术、新材料可能性 比如采取精密铸造、压铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等，可大大降低机械加工劳动量 。
第四节 机械加工工艺规程设计中多个关键定性问题
一、定位基准选择
图 8-12 齿轮零件
在零件加工过程中，每一道工序全部需要选定。定位基准选择，对确保零件加工精度，合理安排加工次序有决定性影响。
1. 基准概念和分类
基准是指用来确定生产对象上几何要素间几何关系所依据那些点、线、面。基准是由具体几何表面来表现，称为基面。图 8-12 所表示齿轮零件外圆表面Ф 50h8 基准是齿轮中心线，在具体装配或定位时，齿轮中心孔表面是表现基准轴线基面。按基准在不一样场所下不一样作用，可分为设计基准和工艺基准两大类。
（ 1 ）设计基准 设计基准是图样上所采取基准。图 8-12 所表示齿轮零件，轴线是各外圆和内孔设计基准。
（ 2 ）工艺基准 工艺基准是在工艺过程中所采取基准。按其不一样用途又可分为：
1 ）工序基准 工序基准是在工序图上用来确定本工序所加工表面，加工后尺寸、 形状、位置。它是某一工序所要达成加工尺寸（即工序尺寸）起点。
2 ） 定位基准 定 位基准是在加工中用作定位基准。图 8-12 所表示齿轮，用内孔装在 心轴上磨削Ф 50h8 外圆表面时，内孔中心线就是定位基准。
3 ） 测量基准 测量基准是零件测量时所采取基准。
4 ） 装配基准 装配基准是装配时确定零件或部件在产品中相对位置所采取基准。图 8-12 所表示齿轮，Ф 30H7 内孔及端面为装配基准。
2. 定位基准选择
定位基准又可分为粗基准和精基准两种。用作定位表面，假如是没有加工过毛坯表面，则称为粗基准；如为已经加工过毛坯表面，则称为精基准。
（ 1 ）精基准选择 选择精基按时，应关键考虑确保加工精度，使加工过程操作方便。选择精基准通常要考虑以下标准：
图 8-13 车床床头箱
1) 基准重合标准 尽可能选择被加工表面设计基准作为精基准，这么能够避免因基准不重合而引发误差。
图 8-13 所表示车床床头箱零件，要求主轴孔距底面 M 距离 H 1 =205 ± 0.1 。在大批量生产时在组合机床上采取调整法进行加工。为方便部署中间导向装置，床头箱体用顶面 N 为定位基准。镗孔工序直接确保工序尺寸是 H ，而 H 1 是由 H 及 H 2 间接确保；要求 T H + T H2 ≤ T H1 。假如以底面 M 定位，定位基准和设计基准重合，能够直接按设计尺寸 H 1 加工。
2) 基准统一标准 选择尽可能多表面加工时全部能使用基准做精基准。如轴类零件，常见顶尖孔做统一基准加工外圆表面，这么可确保各表面之间同轴度：通常箱体常见一平面和两个距离较远孔作为精基准；盘类零件常见一端面和一端孔为一精基准完成各工序加工。采取 基准统一标准可避免基准变换产生误差，简化夹具设计和制造。
3) 互为基准标准 对于两个表面间相互位置精度要求很高，同时其本身尺寸和形状精度全部要求很高表面加工，常采取“互为基准、反复加工”标准。如机床主轴前端锥孔，和轴颈外圆加工，常以锥孔为基准加工外圆轴颈，再以外圆轴颈为基准加工内锥孔，以确保二者间位置精度。
4 ）自为基准标准 对于加工精度要求很高，余量小而且均匀表面，加工中常见加工表面本身作为定位基准。比如磨削机床床身导轨面时，为确保导轨面上切除余量均匀，以导轨面本身找正定位磨削导轨面。
5 ）所选精基准，应确保工件装夹稳定可靠，夹具结构简单，操作方便。
动画 8-1 车床床身粗基准选择
2 ）粗基准选择标准 在机械加工工艺过程中，第一道工序总是用粗基准定位。粗基准选择对各加工表面加工余量分配、确保不加 工表面和加工表面间尺寸、相互位置精度全部有很大影响。图 8-14 a 和 b 分别给出了不一样粗基准选择方案对加工效果影响。具体选择时应考虑以下标准：
图 8-14 选择不一样粗基按时不一样加工效果
图 8-15 用床身导轨面为粗基准
图 8-16 不加工表面作粗基准
1 ）选择关键表面为粗基准 对于工件关键表面，为确保其本身加工余量小而均匀，应优先选择该关键表面为粗基准。如加工床身、主轴箱时，常以导轨面（图 8-15 ）或主轴孔为粗基准。
2 ）选择不加工表面为粗基准 为了确保加工表面和不加工表面之间相互位置要求，通常应选择不加工表面为粗基准。图 8-16 所表示。
3 ）选择加工余量最小表面为粗基准 若零件上有多个表面要加工，则应选择其中加工余量最小表面为粗基准，以确保各加工表面全部有足够加工余量。图 8-17 所表示，铸造或铸造轴，通常大头直径上余量比小头直径上余量大，故常见小头外圆表面为粗基准来加工大头直径外圆。
4 ）选择较为平整光洁，无分型面、冒口，面积较大为粗基准，以使工件定位可靠、装夹方便，降低加工劳动量。
5 ）粗基准在同一自由度方向上只能使用一次。粗基准反复使用会造成较大定位误差。
二、加工工艺路线确实定
图 8-17 加工余量大小不等情况
确定加工工艺路线是工艺规程设计中关键性工作，其不仅影响加工质量和加工效率，还影响工人劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。其关键任务是处理表面加工方法选择，加工次序安排和整个工艺过程中工艺工序数量。
1. 表面加工方法选择
任何复杂表面全部是由若干个简单几何表面（外圆柱面、孔、平面或成形表面）组合而成。零件加工，实质上就是这些简单几何表面加工组合。所以，在确定零件加工工艺路线时，首先要确定组成零件各个表面加工方法。
选择加工方法具体做法就是依据被加工表面加工要求、材料性质等，选择适宜加工方法及加工路线。在具体选择时应综合考虑下列各方面标准：
（ 1 ）所选择加工方法经济加工精度及表面粗糙度应满足被加工表面要求。
图 8-18 、图 8-19 、图 8-20 分别给出三种基础表面经典加工方法。其中数据是在正常加工条件下（采取符合质量标准设备、工艺装备和标准技术等级工人、不延长加工时间）所能确保加工精度，即经济加工精度。伴随生产技术发展，工艺水平提升，同一个加工方法能达成经济加工精度和表面粗糙度也会不停提升。
（ 2 ）所选择加工方法要能确保加工表 面几何形状精度和表面相互位置要求。多种加工方法所能达成几何形状精度和相互位置精度可参阅相关机械加工工艺手册。
（ 3 ）选择加工方法要和零件加工性能、热处理情况相适应。对于硬度低、韧性较高金属材料，如有色金属等不宜采取磨削加工，而淬火钢、耐热钢等材料多用磨削加工。
（ 4 ）所选择加工方法要和生产类型相适应。大批量生产可采取高效机床和优异加工方 法，如平面和内孔拉削，轴类零件可用半自动液压仿形车；而小批生产则用通用车床、通用工艺装备和通常加工方法。
（ 5 ）所选择加工方法要和工厂现有生产条件相适应，不能脱离现有设备情况和工人技术水平，要充足利用现有设备，挖掘生产潜力。
2. 加工阶段划分
对于加工质量要求较高或比较复杂零件，整个工艺路线常划分为多个阶段来进行：
（ 1 ）粗加工阶段 关键任务是切除各加工表面上大部分加工余量，并作出精基准。其关键问题是提升生产率。
（ 2 ）半精加工阶段 任务是降低粗加工留下误差，为关键表面精加工做好准备（控制精度和合适余量），并完成部分次要表面加工（如钻孔、攻螺纹、铣键槽等）。
（ 3 ）精加工阶段 任务是确保各关键表面达成图样要求要求，关键问题是怎样确保加工质量。
（ 4 ）光整加工阶段 关键任务是提升表面本身精度（表面粗糙度和精度），不纠正几何形状和相互位置误差。常见加工方法有金钢镗、研磨、 珩磨、 镜面磨、抛光等。
划分加工阶段原因是：
（ 1 ）确保加工质量 粗加工时切削余量大，切削力、切削热、夹紧力也大，毛坯本身含有内应力，加工后内应力将重新分布，工件会产生较大变形。划分加工阶段后，粗加工产生 误差和变形，经过半精加工和精加工给予纠正，并逐步提升零件精度和表面质量。
（ 2 ）立即发觉毛坯缺点 粗加工时去除了加工表面大部分余量，当发觉有缺点是可立即报废或修补，可避免精加工工时损失。
（ 3 ）合理使用设备 粗加工可采取精度通常，功率大、高效率设备；精加工则采取精度高精密机床；发挥各类机床效能，延长机床使用寿命。
（ 4 ）便于组织生产 各加工阶段要求生产条件不一样，如精密加工要求恒温洁净生产环境。划分加工阶段后，可在各阶段之间安排热处理工序。对精密零件，粗加工后安排去应力时效处理，可降低内应力对精加工影响；半精加工后安排淬火不仅轻易达成零件性能要求，而且淬火变形可经过精加工工序给予消除。
（ 5 ）精加工安排在最终，可预防或降低已加工表面损伤。
应该指出，加工阶段划分不是绝正确。对于那些刚性好、余量小、加工要求不高或内力影响不大工件，如有些重型零件加工，能够不划分加工阶段。
三、机床和工艺装备选择
1. 机床选择
选择机床设备标准是：
(1) 机床关键规格尺寸应和被加工零件外廓尺寸相适应；
(2) 机床精度应和工序要求加工精度相适应；
(3) 机床生产率应和被加工零件生产类型相适应；
(4) 机床选择应适应工厂现有设备条件。
假如需要改装或设计专用机床，则应提出设计任务书，说明和加工工序内容相关参数、生产率要求，确保零件质量条件和机床总体部署形式等。
2. 工艺装备选择
选择工艺装备，即确定各工序所用刀具、夹具、量具和辅助工具等。
（ 1 ）夹具选择 单件小批生产，应尽可能选择通用工具，如多种卡盘、虎钳和回转台等，为提升生产率可主动推广和使用成组夹具或组合夹具。大批大量生产可采取高效液压气动等专用工具。夹具精度应和工件加工精度要求相适应。
（ 2 ）刀具选择 通常采取通用刀具或标准刀具，必需时也可采取高效复合刀具及其它专用刀具。刀具类型、规格和精度应符合零件加工要求。
（ 3 ）量具选择 单件小批量生产应采取通用量具，大批大量生产中采取多种量规和部分高效检验工具。选择量具精度应和零件加工精度相适应。
假如需要采取专用工艺装备时，则应提出设计任务书。
四、切削用量确实定
应该从确保工件加工表面质量、生产率、刀具耐用度和机床功率等原因来考虑选择切削用量。
1. 粗加工切削用量选择
粗加工毛坯余量大，加工精度和表面粗糙度要求不高。所以，粗加工切削用量选择应在确保必需刀具耐用度前提下，尽可能提升生产率和降低成本。
通常生产率以单位时间内金属切除率 Z ω 表示： Z ω = 1000 vfa p mm 3 /s 。可见，提升切削速度、增大进给量和切削深度全部能提升切削加工生产率。其中 v 对刀具耐用度 T 影响最大， a p 最小。在选择粗加工切削用量时，应首先选择尽可能大背吃刀量 a p ，其次选择较大进给量 f ，最终依据合理刀具耐用度，用计算法或查表法确定适宜切削速度 v 。
（ 1 ）切削深度选择 粗加工时，其由工件加工余量和工艺系统刚度决定。在保留后续工序加工余量前提下，尽可能将粗加工余量一次切除掉；若总余量太大，可分几次走刀。
（ 2 ）进给量选择 限制进给量关键原因是切削力。在工艺系统刚性和强度良好情况下，可用较大 f 值。具体可用查表法，参阅机械加工工艺手册，依据工件材料和尺寸大小、刀杆尺寸和初选切削深度 a p 选择。
（ 3 ）切削速度选择 切削速度关键受刀具耐用度限制，在 a p 及 f 选定后， v 可按公式计算得到。切削用量 a p 、 、 f 和 v 三者决定切削功率，确定 v 时应考虑机床许用功率。
2. 精加工时切削用量选择
在精加工时，加工精度和表面粗糙度要求全部较高，加工余量小而均匀。所以，在选择精加工切削用量时，着重是考虑确保加工质量，并在此基础上尽可能提升生产率。
（ 1 ） 背吃刀量 选择 由粗加工后留下余量决定，通常 a p 不能太大，不然会影响加工质量。
（ 2 ）进给量选择 限制进给量关键原因是表面粗糙度。应依据加工表面粗糙度要求、刀 尖圆弧半径 r ω 、工件材料、主偏角 及副偏角 等选择 f 。参见机械加工工艺人员手册相关表格。
（ 3 ）切削速度选择 关键考虑表面粗糙度要求和工件材料种类。当表面粗糙度要求较高时，切削速度也较大。
第五节 加工余量及其确定方法
对于零件某一个表面，为达成图纸所要求精度及表面粗糙度，往往需要经过数次加工方能完成。而每次加工全部需要去除余量。
一、加工余量概念
加工余量是指在加工过程中从被加工表面上切除金属层厚度。加工余量可分为加工总余量和工序余量两种。
加工总余量为同一表面上毛坯尺寸和零件设计尺寸之差（即从加工表面上切除金属层总厚度）。
工序余量是指工件某一表面相邻两工序尺寸之差（即一道工序中切除金属层厚度）。根据这一定义，工序余量有单边余量和双边余量之分。零件非对称结构非对称表面，其加工余量通常为单边余量；如单一平面加工余量为单边余量。零件对称结构对称表面，其加工余量为双边余量；如回转体表面（内、外圆柱表面）加工余量为双边余量。
显然某表面加工总余量（ Z∑ ）等于该表面各个工序余量（ Zi ）之和，即
Z ∑ = Z 1 ＋ Z 2 ＋…＋ Z n (8-2)
其中， n 为机械加工工序数目。 Z 1 为第一道粗加工工序加工余量。通常来说，毛坯制造精度高， Z 1 就小；若毛坯制造精度低， Z 1 就大（具体数值可参阅相关毛坯余量手册）。
动画 工序余量
工序余量和工序尺寸关系
二、影响加工余量原因
影响工序余量原因比较多、复杂。结合 图 8-21 所表示 用小头孔和端面定位，镗削连杆大孔工序情形，综合分析影响工序余量关键原因有：
1. 前一工序产生表面粗糙度 R a 和表面缺 陷层深度 H a 其应在本工序切 除掉。表面层结构图 8-22 所表示。表面上 R a 和 H a 大小，和所用加工方法相关， 表 8-8 为 相关试验数据。
图 8-22 表面粗糙及缺点层结构
2. 加工前或上道工序尺寸公差 T a 本工序应切除上道工序尺寸公差中包含多种误差。待加工表面存在多种几何形状误差，如圆度、圆柱度等，其包含在前工序公差范围内。
3. 加工前和上工序各表面间相互位置误差 ρ a 包含轴线、平面本身形状误差（如弯曲、偏斜等）及其相互位置误差（如偏移、平行度、垂直度、同轴度误差等）。
表 8-8 表面粗糙度 Ra 和表面缺点层厚质 Ha 值（μm）
加工方法
R a
H a
加工方法
R a
H a
粗车内外圆
精车内外圆
粗车端面
精车端面
钻
粗扩孔
精扩孔
粗铰
精铰
粗镗
精镗
磨外圆
磨内圆
磨端面
磨平面
15~100
5~45
15~225
5~24
45~225
25~225
25~100
25~100
5.5~25
25~225
5~25
1.7~15
1.7~15
1.7~15
1.7~15
40~60
30~40
40~60
30~40
40~60
40~60
30~40
25~30
10~20
30~50
25~40
15~25
20~30
15~35
20~30
粗刨
精刨
粗插
精插
粗铣
精铣
拉
切断
研磨
超级光磨
抛光
闭式模锻
冷拉
高精度辗压
15~100
5~45
25~100
5~45
15~225
5~45
1.7~3.5
45~225
0~1.6
0~0.8
0.06~1.6
100~225
25~100
100~225
40~50
25~40
50~60
35~50
40~60
25~40
10~20
60
3~5
0.2~0.3
2~5
500
80~100
300
4. 本工序装夹误差 ε b 包含定位误差、夹紧误差和夹具本身误差。
依据以上分析，可建立以下加工余量计算式：
加工外圆和孔时： Z b = T a ＋ 2( H a ＋ R a ) ＋ 2 ∣ ∣ （ 8-3 ）
加工平面时： Z b = T a ＋ ( H a ＋ R a ) ＋ ∣ ∣ （ 8-4 ）
三、确定余量方法
1 ．分析计算法
在已知各个影响原因情况下，计算法是比较正确。在应用 式（ 8-3 ）和（ 8-4 ）时，要针对具体情况对其加以分析、简化。比如，
（ 1 ）在无心外圆磨床上加工零件，装夹误差可忽略不计，故
Z b = T a ＋ 2( H a ＋ R a ＋ ρ a ) （ 8-5 ）
（ 2 ）当用浮动铰刀、铰孔和拉孔（工作端面用浮动支承）时，空间偏差对余量无影响，也无装夹误差影响，故
Z b = T a ＋ 2( H a ＋ R a ) （ 8-6 ）
（ 3 ）超精加工、研磨及抛光时，关键是为了改善工件表面粗糙度，故
Z b = T a ＋ 2 R a （ 8-7 ）
2 ．经验估量
多用于多件小批生产，关键用来确定总余量。由部分有经验工程技术人员依据经验确定余量大小。通
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