机械制造之工艺规程设计与制定模板.doc

第2章 工艺规程设计和制订
教学目标和要求
◆ 了解工艺规程制订标准和步骤
◆ 了解并掌握工件定位基准选择及其定位
◆ 熟悉并掌握工序加工余量和工序尺寸确实定方法
◆ 掌握经典工艺尺寸链解算方法
教学关键
◆ 工件定位基准选择及其定位
◆ 工序余量和工序尺寸确实定
◆ 经典工艺尺寸链解算
2.1 工艺规程制订基础标准和步骤
1．制订工艺规程标准
制订工艺规程总体标准是优质、高产、低消耗，即在确保产品质量前提下，尽可能提升生产率和降低成本。同时，还应在充足利用本企业现有生产条件基础上，尽可能采取中国外优异工艺技术和检测技术，在要求生产批量下采取最经济并能取得最好经济效益加工方法，另外还应确保工人含有良好而安全劳动条件。
2．制订工艺规程原始资料
① 产品装配图和零件图和产品验收质量标准。
② 零件生产纲领及投产批量、生产类型。
③ 毛坯和半成品资料、毛坯制造方法、生产能力及供货状态等。
④ 现场生产条件，包含工艺装备及专用设备制造能力、规格性能、工人技术水平及多种工艺资料和对应标准等。
⑤ 中国外同类产品相关工艺资料等。
3．制订工艺规程步骤
制订工艺规程关键步骤以下。
① 计算零件生产纲领，确定生产类型。
② 图样分析，关键进行零件技术要求分析和结构工艺性分析。
③ 选择毛坯，确定毛坯制造方法。
④ 确定工艺路线，选择表面加工方法，划分加工阶段，安排加工次序等。
⑤ 确定各工序所用机床及工艺装备。
⑥ 确定各工序加工余量及工序尺寸。
⑦ 确定各工序切削用量和工时定额。
⑧ 填写工艺文件，即填写工艺过程卡、工艺卡、工序卡等。
2.2 机械零件结构工艺性分析评价
2.2.1 概念
1．零件表面组成
零件结构千差万别，但全部是由部分基础表面和特形表面所组成。基础表面关键有内外圆柱面、平面等；特形表面关键指成型表面。
2．零件表面组合情况分析
对于零件结构分析其次是分析零件表面组合情况和尺寸大小。组合情况和尺寸大小不一样，形成了多种零件在结构特点和加工方案选择上差异。在机械制造业中，通常按零件结构特点和工艺过程相同性，将零件大致上分为轴类、箱体类、盘体类等。
3．零件结构工艺性分析
零件结构工艺性是指零件结构在确保使用要求前提下，是否能以较高生产率和最低成本而方便地制造出来特征。很多功效相同而结构不一样零件，它们加工方法和制造成本往往差异很大，所以应仔细分析零件结构工艺性。

2.2.2 经典实例
表2-1列出了常见零件机械加工工艺性对比示例。
表2-1 零件机械加工工艺性对比
序 号
工艺性不合理
工艺性合理
说 明
1

键槽尺寸、方位相同，可在一次装夹中加工出全部键槽，以提升生产效率
2

孔中心和箱体壁之间尺寸太小，无法引进刀具
3

降低接触面积，降低加工量，提升稳定性
4

应设计退刀槽，降低刀具或砂轮磨损
5

钻头轻易引偏或折断
6

避免深孔加工，提升连接强度，节省材料，降低加工量
续表
序 号
工艺性不合理
工艺性合理
说 明
7

为降低刀具种类和换刀时间，应设计为相同宽度
8

为便于加工，槽底面不应和其它加工面重合
9

为便于加工，内螺纹根部应有退刀槽
10

为便于一次加工，生产效率高，凸台表面应处于同一水平面
2.3 零件毛坯选择和确定
2.3.1 毛坯类型
机械制造中常见毛坯有以下多个。
1．铸件
形状复杂毛坯宜采取铸造方法制造。现在生产中铸件大多数是用砂型铸造，少数尺寸较小优质铸件可采取特种铸造，如金属型铸造、离心铸造、熔模铸造和压力铸造等。
2．锻件
锻件有自由锻和模锻两种。自由锻件加工余量大，锻件精度低，生产率不高，要求工人技术水平较高，适适用于单件小批生产。模锻件加工余量小，锻件精度高，生产率高，但成本也高，适适用于大批大量生产且小型锻件。
3．型材下料件
型材下料件是指从多种不一样截面形状热轧和冷拉型材上切下毛坯件。如角钢、工字钢、槽钢、圆棒料、钢管、塑钢等。热轧型材精度较低，适适用于通常零件毛坯。冷拉型材精度较高，多用于毛坯精度要求较高中小型零件和自动机床上加工零件毛坯。型材下料件表面通常不再加工，但需注意其规格。
4．焊接件
焊接件是用焊接方法将同种材料或不一样种材料焊接在一起，从而取得毛坯，如焊条电弧焊、氩弧焊、气焊等。焊接方法尤其适宜于实现大型毛坯、结构复杂毛坯制造。
焊接优点是生产周期短、效率高、成本低，但缺点是焊接变形比较大。
2.3.2 毛坯选择方法
在进行毛坯选择时，应考虑下列原因。
1．零件材料工艺性
零件材料工艺性是指材料铸造、铸造、切削性和热处理性能等和零件对材料组织和力学性能要求，比如材料为铸铁或青铜零件，应选择铸件毛坯。
2．零件结构形状和外形尺寸
通常见途阶梯轴，如台阶直径相差不大，单件生产时可用棒料；若台阶直径相差较大，则宜用锻件，以节省材料和降低机械加工量。大型零件毛坯受设备条件限制，通常只能用自由锻件或砂型铸造件；中小型零件依据需要可选择模锻件或特种铸造件。
3．生产类型
大批大量生产时，应选择毛坯精度和生产率均高优异毛坯制造方法，使毛坯形状、尺寸尽可能靠近零件形状、尺寸，以节省材料，降低机械加工量，由此而节省费用往往会超出毛坯制造所增加费用，以取得良好经济效益。单件小批生产时，若采取优异毛坯制造方法，则所节省材料和机械加工成本，相对于毛坯制造所增加设备和专用工艺装备费用就得不偿失了，故应选择毛坯精度和生产率均比较低通常毛坯制造方法，如自由锻和手工砂型铸造等方法。
4．生产条件
选择毛坯时，应考虑现有生产条件，如现有毛坯制造水平和设备情况，外协可能性等。在可能时，应尽可能组织外协，实现毛坯制造社会专业化生产，以取得好经济效益。
5．充足考虑利用新技术、新工艺和新材料
伴随毛坯制造专业化生产发展，现在毛坯制造方面新工艺、新技术和新材料应用越来越多，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料应用日益广泛，这些方法能够大大降低机械加工量，节省材料并有十分显著经济效益。
2.3.3 毛坯选择实例
① 为使工件安装稳定，有些铸件毛坯需要铸出工艺搭子。工艺搭子在零件加工后应切除。
② 为提升机械加工生产率，对于部分类似图2-1所表示须经铸造小零件，常将若干零件先铸造成一件毛坯，经加工以后再切割分离成单个零件。

图2-1 滑键零件图及毛坯图
③ 对于部分垫圈类较小零件，应将多件合成一个毛坯，先加工外圆和切槽，然后再钻孔切割成若干个零件，图2-2所表示。

图2-2 垫圈整体毛坯及加工
2.4 工件定位基准和定位
2.4.1 定位基准选择
工件在装夹时必需依据一定基准，不然便无法实现正确定位和夹紧，为此先讨论基准概念。
1．基准概念
在零件设计和制造过程中，确定生产对象上一些点、线、面位置时所依据那些点、线、面就是基准。根据作用不一样，基准可分为设计基准和工艺基准2大类。
（1）设计基准。就是设计工作图上所采取基准。如齿轮内孔、外圆和分度圆设计基准是齿轮轴线，两端面能够互为基准。
（2）工艺基准。就是加工或装配过程中所采取基准。它又分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。
① 工序基准：工序图上用来确定本工序所加工表面加工后尺寸、形状和位置基准。
② 定位基准：就是在加工中用作定位基准。
③ 测量基准：就是测量时所采取基准。
④ 装配基准：装配时用来确定零件或部件间相互位置所选择基准。
本节仅关键介绍定位基准。
2．定位基准选择
定位基准分为精基准和粗基准。
（1）粗基准选择。在起始工序中，只能选择未经加工过毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。粗基准在同一方向只许可使用一次。
粗基准选择，关键考虑怎样确保加工表面和不加工表面之间位置和尺寸要求，加工表面加工余量是否均匀和足够，和降低装夹次数等。选择粗基按时应坚持以下标准。
① 假如零件上有一个不需要加工表面，在该表面能够被利用情况下，应尽可能选择该表面作为粗基准。
② 假如零件上有多个不需要加工表面，应选择其中和加工表面有较高位置精度要求不加工表面作为第1次装夹粗基准。
③ 假如零件上全部表面全部需要机械加工，则应选择加工余量最小毛坯表面作为粗基准。

图2-3 粗基准选择示例
④ 同一尺寸方向上，粗基准只能使用一次。
⑤ 粗基准要选择平整、面积大表面。
图2-3所表示，内孔和端面需要加工，外圆表面不需要加工。铸造时内孔B和外圆A之间有偏心。为确保加工后零件壁厚均匀，即内、外圆同心度好，应以不加工表面A作为粗基准来加工内孔B（采取三爪卡盘夹持外圆）；若以内孔B作为粗基准（用四爪卡盘夹持外圆，然后按内孔找正定位），则加工后内孔和外圆不一样轴，壁厚肯定不均匀。
图2-4所表示机床床身，要求导轨面应有很好耐磨性，以保持其导向精度。因为铸造时浇注位置（床身导轨面朝下）决定了导轨面处金属组织均匀而致密，为此，应选择导轨面作为粗基准，先加工床腿底面，图2-4（a）所表示；然后再以床腿底面为基准加工导轨面，图2-4（b）所表示，这么就能确保导轨面加工余量小而均匀。
图2-5所表示，以表面B为粗基准加工表面A以后，若仍以表面B为粗基准来加工表面C，因为作为粗基准毛坯表面通常精度比较低，两次装夹会出现较大误差，故不能确保工件轴心线在前后两次装夹中位置一致性，则肯定造成加工后表面A和C之间产生较大同轴度误差。

图2-4 机床床身加工粗基准选择 图2-5 粗基准反复使用示例
（2）精基准选择。用加工过表面作为定位基准，便称为精基准。选择精基按时应坚持以下5个标准。
① 基准重合标准：以设计基准为定位基准，可避免基准不重合误差，用调整法加工零件时，假如基准不重合，将出现基准不重合误差。所谓调整法，是指预先调整好刀具和机床相对位置，并在一批零件加工过程中保持这种相对位置不变加工方法。和之相对应是试切法加工，即试切—测量—调整—再试切，循环反复直至达成零件尺寸要求。试切法适适用于单件小批生产下逐一零件加工。
② 基准统一标准：选择统一定位基准来加工工件上各个加工表面，以避免基准转换而带来误差，它有利于确保各表面位置精度，可简化工艺规程和夹具设计和制造，缩短生产准备周期。经典基准统一标准关键表现在轴类零件、盘类零件和箱体类零件。轴精基准为轴两端中心孔；齿轮是经典盘类零件，常以中心孔及—个端面为精基准；而箱体类零件常以一个平面及平面上2个定位用工艺孔为精基准。
③ 自为基准标准：当一些精加工表面要求加工余量小而均匀时，可选择该加工表面本身作为定位基准，以提升加工面本身精度和表面质量。图2-4所表示机床床身零件在最终精磨床身导轨面时，常常在磨头上装上百分表，床身置于可调支承上，以导轨面本身为基准进行找正定位，来确保导轨面和磨床工作台平行，然后进行磨削加工，这么可使磨削余量小而均匀，以利于提升导轨面加工质量和磨削生产率。自为基准标准在生产中有着较多利用，如拉孔、浮动铰孔、珩磨孔和攻螺纹等，这些全部是以加工面本身作为定位基准实例。
④ 互为基准标准：若工件上存在2个相互位置精度有要求表面时，那么在加工中让这2个表面相互作为定位基准，反复加工另一个面，便称为互为基准标准。互为基准标准不仅符合基准重合标准，而且在反复加工过程中可使两加工表面取得高位置精度，且使加工余量小而均匀。所以部分同轴度或平行度等相互位置精度要求较高精密零件在加工中常常采取这一标准。

图2-6 基准重合示例
⑤ 确保工件定位正确，夹紧安全可靠，操作方便、省力标准：图2-6所表示，表面A、B及底面D已经加工过，要加工表面C。为了遵照基准重合标准，应选择加工面C设计基准面A作为定位基准。这么按调整法加工时，表面C对设计基准A位置精度确保，只要C面对A面平行度误差不超出0.05mm，位置尺寸L1加工误差不超出其设计公差，就能确保加工精度。不过，当表面C设计基准不是A面而是B面时，若仍以A面作为定位基准，就违反了基准重合标准，则肯定要产生基准不重合误差。
2.4.2 工件定位原理
1．六点定位原理
任何一个自由刚体，在空间全部有6个自由度，即沿空间坐标轴x、y、z 3个方向移动和绕此三坐标轴转动。工件定位实质就是限制工件自由度。若在x-y平面上设置3个不共线抽象支承点（图2-7所表示点1、2、3），工件紧靠在这3个支承点上，便限制了工件、、 3个自由度；在x-z平面上设置2个抽象支承点4、5（在理论上这2点尽可能相距远一点，它们连线和x-y平面平行），工件紧靠这2个支承点便可限制、2个自由度；在y-z平面上设置1个支承点6，工件靠向它便限制了自由度。由此可见，工件安装时要紧靠机床工作台或夹具上这6个支承点，它6个自由度即被全部限制，工件便取得一个完全确定位置。
工件定位时，用夹具上合理分布6个支承点和工件定位基准相接触来限制其6个自由度，使其位置完全确定，称为六点定位原理。
六点定位原理是工件定位基础法则。用于实际生产时，这些支承点应是含有一定形状几何体，这些限制工件自由度几何体就是定位元件。

图2-7 工件六点定位原理
相关六点定位原理作以下2点说明。
① 6个支承点必需合适分布。若3个支承点分布在一直线上，就不会限制3个自由度；若不在一条线上3个支承点所形成三角形面积越大，则定位就越稳定。
② 工件和定位支承点相接触就实现了定位，至于工件在加工过程中一直保持已定好位置不变则是靠夹紧来实现。另外，若认为工件定位后夹紧前在支承点反方向仍有移动可能性，便认为定位不确定，这种了解是错误。在实际生产中，定位支承点总是以具体定位元件来实现，所以直接分析多种定位元件所能限制自由度，和它们组合所能限制自由度，对研究定位问题更含有实际意义。表2-2列出了常见定位元件所能限制自由度。
表2-2 常见定位元件所能限制自由度
工件定位面
夹具定位元件
平面
支承钉
定位情况
1个支承钉
2个支承钉
3个支承钉
图示

限制自由度

支承板
定位情况
1块条形支承板
2块条形支承板
1块矩形支承板
图示

限制自由度

续表
工件定位面
夹具定位元件
孔
圆柱销
定位情况
短圆柱销
长圆柱销
2段短圆柱销
图示

限制自由度

圆锥销
定位情况
固定锥销
浮动锥销
固定锥销和浮动锥销组合
图示

限制自由度

心轴
定位情况
长圆柱心轴
短圆柱心轴
小锥度心轴
图示

限制自由度

外圆柱面
V形块
定位情况
1块短V形块
2块短V形块
1块长V形块
图示

限制自由度

定位套
定位情况
1个短定位套
2个短定位套
1个长定位套
图示

限制自由度

圆锥面
锥顶尖
及锥度
心轴
定位情况
固定顶尖
浮动顶尖
锥度心轴
图示

限制自由度

2．工件自由度限制
工件定位时，影响加工精度要求自由度必需限制，不影响加工精度要求自由度可限制也可不限制，具体视加工情况而定。所以，根据工件加工要求确定工件必需限制自由度数是工件定位中首要处理问题。
（1）完全定位和不完全定位。加工时工件6个自由度被完全限制订位称为完全定位。但生产中并不是全部工序全部需要采取完全定位方法，到底应该限制多个自由度和哪多个自由度，应由工件加工要求来决定。
工件6个自由度没有被完全限制现象便称为不完全定位。比如在一个长轴上铣一个两头不通键槽，加工要求除了键槽本身宽度、深度和长度外，还需确保槽距轴端尺寸及槽对外圆轴线对称度，此时除绕工件轴线转动自由度不需限制外，其它5个自由度均需限制。再如在平面磨床上磨削平板型零件平面时，也是一个不完全定位例子。
（2）欠定位和过定位。在工件加工中应该限制自由度而没有被限制现象，称为欠定位。我们知道，在满足加工要求前提下，采取不完全定位是许可。不过依据加工要求应该限制自由度而没有被限制现象是绝对不许可，因为欠定位是不能确保加工要求。
工件某个自由度被反复限制现象称为过定位。图2-8所表示为加工连杆小头孔时定位方法。图2-8（a）所表示为定位正确，短圆柱销1限制了、 2个移动自由度，支承面3限制了 3个自由度，挡销2限制了自由度，这是一个完全定位；图2-8（b）所表示为过定位，因为长圆柱销限制了工件、、、 4个自由度，而支承面限制了工件、 3个自由度，其中自由度被反复限制。在定位元件和工件制造精度不高情况下，过定位首先会使工件无法装入夹具中；其次即使工件装在夹具上，夹紧时也会引发工件或夹具定位元件变形，以致无法确保工件加工精度。

图2-8 连杆定位分析 图2-9 跟刀架过定位图
1—短圆柱销；2—挡销；3—支承面
2.5 工艺路线确实定
2.5.1 表面加工方法选择
零件上多种经典表面全部有多个加工方法（车、铣、刨、磨、镗、钻等），但每种加工方法所能达成加工精度和表面粗糙度相差较大。在确定零件机械加工工艺路线时，表面加工方法选择应依据零件各表面所要求加工精度和表面粗糙度，应尽可能选择和经济加工精度和表面粗糙度相适应加工方法。
1．经济加工精度
所谓经济加工精度（简称经济精度），是指在正常生产条件下（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），采取某种加工方法所能达成加工精度。多种加工方法全部有一个经济加工精度和表面粗糙度范围。选择表面加工方法时，应使工件加工要求和之相适应。多种加工方法经济精度详见表2-3、表2-4和表2-5。
表2-3 外圆加工方法
加 工 方 法
加 工 性 质
加工经济精度
（IT）
表面粗糙度
Ra/mm
车
粗车
13～12
80～10
半精车
11～10
10～2.5
精车
8～7
5～1.25
金刚石车
6～5
1.25～0.02
外磨
粗磨
9～8
10～1.25
半精磨
8～7
2.5～0.63
精磨
7～6
1.25～0.16
精密磨
6～5
0.32～0.08
镜面磨
5
0.08～0.008
研磨
粗研
6～5
0.63～0.16
精研
5
0.32～0.04
超精加工
精
5
0.32～0.08
精密
5
0.16～0.01
砂带磨
精磨
6～5
0.16～0.02
精密磨
5
0.04～0.01
滚压

7～6
1.25～0.16

表2-4 孔加工方法
加 工 方 法
加 工 性 质
加工经济精度
（IT）
表面粗糙度
Ra/mm
钻
实心材料
12～11
20～2.5
扩
粗扩
12
20～10
铸或冲孔后一次扩
12～11

精扩
10
10～2.5
铰
半精铰
11～10
10～5
精铰
9～8
5～1.25
细铰
7～6
1.25～0.32
拉
粗拉
11～10
5～2.5
精拉
9～7
2.5～0.63
镗
粗镗
12
20～10
半精镗
11
10～ 5
精镗
10～8
5～1.25
细镗
7～6
1.25～0.32
内磨
粗磨
9
10～1.25
精磨
8～7
1.25～0.32
珩
粗珩
6～5
1.25～0.32
精珩
5
0.32～0.04
研
粗研
6～5
1.25～0.32
精研
5
0.32～0.01
滚压
8～7
0.63～0.16
表2-5 平面加工方法
加 工 方 法
加 工 性 质
加工经济精度
（IT）
表面粗糙度
Ra/mm
周铣
粗铣
12～11
20～5
精铣
10
5～1.25
端铣
粗铣
12～11
20～5
精铣
10～9
5～0.63
车
半精车
11～10
10～5
精车
9
10～2.5
细车（金刚石车）
8～7
1.25～0.63
刨
粗刨
12～11
20～10
精刨
10～9
10～2.5
宽刃精刨
9～7
1.25～0.32
平磨
粗磨
9
5～2.5
半精磨
8～7
2.5～1.25
精磨
7
0.63～0.16
精密磨
6
0.16～0.016
刮研
手工刮研
10～20点/25mm´25mm
1.25～0.16
研磨
粗研
7～6
0.63～0.32
精研
5
0.32～0.08
2．选择表面加工方法应考虑关键原因
在选择表面加工方法时，除应确保加工表面加工精度和表面粗糙度外，还应综合考虑以下原因。
（1）工件材料性质。加工方法选择常要受到工件材料性质限制。比如淬火钢精加工要用到磨削，而有色金属精加工不宜采取磨削（易堵塞砂轮），通常采取金刚镗或高速精细车等高速切削方法。
（2）工件形状和尺寸。形状复杂、尺寸较大零件，其上孔通常不采取拉削或磨削，应采取镗削；直径较大（d＞60mm孔）或长度较短孔，宜选镗削；孔径较小时宜采取铰削。
（3）生产类型。加工方法选择应和生产类型相适应，对于大批大量生产，应尽可能选择专用高效率加工方法，如平面和孔加工选择拉削方法；而单件小批生产应尽可能选择通用设备和常见刀具进行加工，如平面采取刨削或铣削，但刨削因生产率低，在成批生产以上逐步被铣削所替换。对于孔加工来说，因镗削刀具简单，在单件小批生产中得到广泛地应用。
（4）具体生产条件。工艺人员必需熟悉企业现有加工设备及其工艺能力，工人技术水平，和利用新工艺、新技术可能性等。只有做到熟练掌握，方能充足利用现有设备和工艺手段，挖掘企业潜能。
3．多种表面经典加工路线
在综合考虑多种原因而选择某种加工方法后，即可确定它们预加工方案，和热处理工序合适插入。下面介绍多个经典表面加工路线。
（1）外圆表面加工路线。
① 粗车—半精车—精车：常见材料，中等要求工作表面。
② 粗车—半精车—粗磨—精磨：需要淬硬材料，要求较高工作表面。
③ 粗车—半精车—精车—金刚石车：要求高铜、铝等合金工件。
④ 粗车—半精车—粗磨—光整加工或（超）精密加工：黑色金属材料，表面精度、粗糙度要求质量高表面。外圆表面加工路线图2-10所表示。

图2-10 外圆表面加工路线
（2）孔加工路线。孔加工常见加工路线以下。
① 钻孔—扩孔—铰—精铰：关键用于中、小直径（d＜50mm）精密孔。
② 钻或扩（粗镗）—粗拉—精拉：用于大量生产中尺寸中等孔、花键孔或带键槽孔。
③ 钻或粗镗—半精镗—精镗—浮动镗—金刚镗：广泛用于箱体零件孔系加工、有色金属零件精密孔加工，含有高生产率。
④ 钻或粗镗—半精镗—粗磨—精磨—珩磨或研磨：关键用于淬硬零件或要求高零件。
孔加工常见加工路线图2-11所表示。

图2-11 孔加工路线
（3）平面加工路线。平面加工方法关键是铣削、刨削和磨削，其加工路线有以下4条。
① 粗铣—半精铣—精铣—高速铣：用于精度和粗糙度要求高平面加工，生产率高。
② 粗刨—半精刨—精刨—刮或研磨：多用于单件、小批生产，生产率低。
③ 粗铣（刨）—半精铣（刨）—粗磨—精密磨、导轨磨、研磨、砂带磨：关键用于淬硬零件和精度要求高、表面粗糙度值要求小平面加工。
④ 粗拉—精拉：用于大量生产，尤其适适用于冷拉铸件。
平面加工路线图2-12所表示。

图2-12 平面加工路线
2.5.2 加工阶段划分
粗加工阶段：关键切除各加工表面大部分加工余量。此阶段应尽可能提升生产率。
半精加工阶段：完成次要表面终加工，并为关键表面精加工作准备。
精加工阶段：确保各关键表面达成图样全部技术要求，此阶段关键问题是确保加工质量。
超精加工阶段：当零件上有要求尤其高表面时，需在精加工以后再用精密磨削、金刚石车削、金刚镗、研磨、珩磨、抛光或无屑加工等达成图样要求精度。
2.5.3 加工次序确实定
1．机械加工次序安排标准
通常标准以下。
① 先粗后精。即粗加工—半精加工—精加工，最终安排关键表面终加工。
② 先主后次。零件关键工作表面、装配基准应先加工，方便立即为后续工序加工提供精基准。
③ 先面后孔。这是因为平面定位比较稳定可靠，故对于箱体、支架、连杆等类平面轮廓尺寸较大零件，通常先加工平面，然后以平面定位再去加工孔。
④ 基面先行。在各阶段中，先加工基准面，然后以其定位去加工其它表面。
另外，除用作基准表面外，精度越高、粗糙度Ra值越小表面应放在后面加工，以防铁屑等划伤。
2．热处理工序安排
热处理工序在工艺路线中位置安排，关键由零件材料及热处理目标来决定。
为了改善工件材料切削加工性、消除残余应力，正火和退火常安排在粗加工之前；若为最终热处理作组织准备，则调质处理通常安排在粗加工和精加工之间进行；时效处理用以消除毛坯制造和机械加工中产生内应力；为了提升零件强度，表面硬度和耐磨性及防腐等，淬火及渗碳淬火（淬火后应回火）、氰化、氮化等应安排在精加工磨削之前进行；对于一些硬度和耐磨性要求不高零件，调质处理也可作为最终热处理，其工序位置应安排在精加工之前进行；表面装饰性发蓝、镀层处理，应安排在全部机械加工完后进行。
3．辅助工序安排
（1）检验工序。为了确保工件加工质量，应合理安排检验工序。通常在关键关键工序前后，各加工阶段之间及工艺过程最终均应安排检验工序。
（2）划线工序。在单件、小批生产中，对部分形状复杂铸件，为了在机械加工中安装方便，并使工序余量均匀，应安排划线工序。
（3）去毛刺和清洗。切削加工后在零件表层或内部有时会留下毛刺，它们将会影响装配质量甚至影响产品性能，应专门安排去毛刺工序。工件在装配前，应安排清洗工序。清洗首先要去掉黏附在工件表面上砂粒；其次要清洗掉易使工件发生锈蚀物质，比如切削液含有硫、氯等物质。
（4）特殊需要工序。如平衡应安排在零件或部件完成后。退磁工序则通常安排在精加工以后、终检之前。
2.5.4 工序集中和分散
在选定零件各表面加工方法及加工次序以后，制订工艺路线时可采取2种完全相反标准，一是工序集中标准，另一是工序分散标准。所谓工序集中标准，就是每一工序中尽可能包含多加工内容，从而使工序总数降低，实现工序集中；而工序分散标准恰好和工序集中标准含义相反。工序集中和工序分散各有特点，在制订工艺路线时，到底采取哪种标准须视具体情况决定。
1．工序集中优点
① 可降低工件装夹次数。在一次装夹下即可把各个表面全部加工出来，有利于确保各表面之间位置精度和降低装夹次数。尤其适合于表面位置精度要求高工件加工。
② 可降低机床数量和占地面积，同时便于采取高效率机床加工，有利于提升生产率。
③ 简化了生产组织计划和调度工作。因为工序少、设备少、工人少，自然便于生产组织和管理。
工序集中最大不足之一是不利于划分加工阶段；二是所需设备和工装复杂，机床调整、维修费时，投资大，产品转型困难。
工序分散优点和不足恰好和上述相反。其优点是工序包含内容少，设备工装简单、维修方便，对工人技术水平要求较低，在加工时可采取合理切削用量，更换产品轻易；缺点是工艺路线较长。
2．工序集中和工序分散实际应用
在确定工艺路线时，工序集中或分散影响整个工艺路线工序数目。具体选择时，依据以下。
（1）生产类型。对于单件、小批生产，为简化生产步骤、降低工艺装备，应采取工序集中。尤其数控机床和加工中心广泛使用，多品种小批量产品几乎全部采取了工序集中；中批生产或现场数控机床不足时，为便于装夹、加工检验，并能合理均衡地组织生产，宜采取工序分散标准。
（2）零件结构、大小和重量。对于尺寸和重量大、形状又复杂零件，宜采取工序集中，以降低安装和搬运次数。为了使用自动机床，中、小尺寸零件，多数也采取了工序集中。
（3）零件技术要求和现场工艺设备条件。零件上技术要求高表面，需采取高精度设备来确保其质量时，可采取工序分散标准；生产现场多数为数控机床和加工中心，此时应采取工序集中标准；零件上一些表面位置精度要求高时，加工这些表面易采取工序集中方案。
2.6 工序内容确实定
2.6.1 机床工艺装备选择
1．机床选择
依据零件加工每一道工序选择机床时，应坚持下列几项标准。
① 机床加工规格范围应和零件形状、尺寸相适应。
② 机床加工精度必需和被加工零件精度等级相适应。尺寸精度高、表面粗糙度要求小零件应选精度高机床；反之，选精度低机床。
③ 机床生产率应和工件生产类型相适应。单件小批生产以选择通用机床为宜，成批大量生产以选择专用机床、组合机床、自动机床、数控机床为宜。
④ 机床选择应和现有生产条件相适应。除了新厂投产以外，通常应依据现有生产条件，尽可能发挥原有设备作用。
⑤ 在多品种小批量且工件精度要求高生产中，应优先选择数控机床和加工中心，这么首先精度轻易确保；其次会降低大量工艺装备设计。
2．工艺装备选择
工艺装备选择关键是对夹具、刀具和量具选择。具体选择标准以下。
（1）夹具选择。在单件小批生产中，应尽可能选择通用夹具或组合夹具，这有利于制造成本降低；在成批大量生产中，应依据加工要求设计制造专用夹具，这对确保加工精度、提升生产效率和降低加工成本是极其关键。
（2）刀具选择。在生产中能否合理选择刀具类型、结构、尺寸和刀片材料等，对于改善切削加工条件等含有十分关键意义。具体选择标准以下。
① 单件小批生产，应尽可能选择标准刀具；大批大量生产或按工序集中标准组织生产时，应选择专用刀具和复合刀具等，以取得高生产效率。
② 不一样工艺方案，要选择不一样类型刀具。比如孔加工可采取钻—扩—铰，也能够采取钻—粗镗—精镗等。显然，工艺方案不一样，所选择刀具类型也就不一样。
③ 依据工件材料和加工性质确定刀具材料。比如车削铸铁等脆性材料时，通常选择YG类硬质合金；加工钢料时，通常选择YT类硬质合金。工件形状和尺寸不一样时，就应选择和其相适应刀具结构及尺寸，比如加工梯形槽，就应选择梯形铣刀，加工成形面通常选成形铣刀。
（3）量具选择。选择量具时，首先要考虑所要检验工件精度，方便正确地反应工件实际加工情况。相关量具类型，则关键取决于生产类型。在单件小批生产时，广泛采取通用量具。在大批大量生产中，关键采取专用量具，比如极限量规等，有时也采取自动检验量具以提升生产率。
2.6.2 加工余量和工序尺寸确实定
加工余量是指在机械加工过程中从加工表面上切除金属层厚度。加工余量大小直接影响着生产率和加工成本高低。若毛坯余量过大，一是浪费材料，二是增加机械加工劳动量，从而使生产率下降，产品成本增高；反之，若余量过小，首先提升了对毛坯要求使加工困难，其次会因余量过小而使安装困难，甚至造成废品。
1．总加工余量和工序余量
（1）总加工余量和工序余量。为了取得零件上某一表面所要求精度和表面粗糙度，从毛坯对应表面上切去全部多出金属层，便为该表面总加工余量。在完成一道工序时，从某一表面上所切去金属层即为工序余量，图2-13所表示。总加工余量和工序余量关系以下：
（2-1）
式中，ZS—总加工余量；
Zi—工序余量；
n —工序数目。
在设计工艺过程时，应依据各工序性质来确定工序余量，进而求出各工序尺寸。但在加工过程中，因为工序尺寸有公差，所以工序余量有最大工序余量和最小工序余量之分，图2-14所表示。其最大工序余量Zmax和最小工序余量Zmin计算以下：
（2-2）
（2-3）

图2-13 加工余量和工序余量 图2-14 加工余量及公差
（2-4）
式中，Z—工序余量；
Li−1、Li—上、下两道工序工序尺寸;
Ti−1、Ti—上、下两道工序尺寸公差。
（2）影响工序余量原因。在确定工序余量时，应考虑下列几方面原因。
① 前道工序表面质量：前一道工序形成表面粗糙度、轮廓最大高度和表面缺点层深度，应在本工序加工中切除，图2-15所表示。
② 上道工序尺寸公差：图2-14加工余量及公差所表示，上道工序尺寸公差大小对本工序余量有直接影响，也就是说，上道工序公差越大，本工序余量改变就越大。
③ 前道工序形状和位置公差：当工件上有些形状和位置偏差不包含在尺寸公差范围内时，这些误差就必需在本工序加工中纠正，本工序加工余量中必需包含ea，不然加工后肯定为废品，图2-16所表示。

图2-15 工件加工表面层 图2-16 轴线弯曲对加工余量影响
④ 本工序安装误差：安装误差包含工件定位误差和夹紧误差，因为这部分误差要影响被加工表面和刀具相对位置，依次也应计在工序余量内，图2-17所表示。
（3）确定工序余量方法。工序余量确定方法有3种，即分析计算法、经验估算法和查表修正法。
① 分析计算法。经过分析影响工序余量原因，并逐一计算确定加工余量。这种方法即使考虑问题全方面，确定工序余量比较正确，但因为计算繁琐，故通常使用较少，只在大批大量生产中一些关键工序中应用。
② 经验估算法。这种方法是依靠工艺人员经验采取类比法来确定工序余量，即使比较简便，但精度不高。为预防废品出现，通常选择较大工序余量，故此法多用于单件小批量生产。
③ 查表修正法。这种方法简便、正确、应用广泛。但需注意是，多种手册所提供数据对轴和孔一类对称表面是双边余量，非对称表面则是单边余量。
2．工序尺寸计算
在通常情况下，加工某表面最终工序尺寸及公差可直接按零件图要求来确定。中间工序尺寸是由零件图样尺寸（最终工序尺寸）加上（轴为加）或减去（孔为减）工序余量而得到。即采取“倒推法”（由后往前推方法），由零件图尺寸一直可推算到毛坯尺寸。
图2-18所表示为加工外表面时各工序尺寸之间关系，其中L1为最终工序尺寸，L5为毛坯尺寸，L2、L3、L4为中间工序尺寸。对于外表面加工，本工序尺寸加上本工序余量即为前一道工序尺寸，如L2=L1+Z1，L3=L2+Z2= L1+Z1+Z2，…，L5=L4+Z4=L1+Z1+Z2+Z3+Z4。由此可知，某一表面经过n-1次加工，其工序尺寸为
（n＞1） （2-5）
式中，Ln—工序尺寸；
Zi—工序余量。

图2-17 装夹误差对加工余量影响 图2-18 各工序尺寸之间关系
相关工序尺寸公差，可依据加工方法来确定。通常最终工序尺寸公差为零件图样上设计尺寸公差；而其它中间工序尺寸公差均按本工序加工方法经济加工精度来确定，并按“入体标准”进行标注。
【例2-1】 某箱体零件外形尺寸为500mm´400mm´350mm,其上有一孔，设计尺寸为mm，孔长45mm。已知其加工工艺为粗镗—半精镗—精镗—铰孔（用浮动镗刀块），试画出该孔加工余量和工序尺寸分布图。
解：（1）查表，得各工序余量和公差
Z铰=0.25mm T铰=0.035mm
Z精镗=1mm T精镗=0.09mm
Z半精镗=1.4mm T半精镗=0.22mm
Z粗镗=？ T精镗=0.54mm
ZS=Z毛坯=6mm T毛坯=±1.2mm
（2）计算

mm
（3）画孔加工余量和工