新版機械制造工藝課件ch2機械加工工藝規(guī)程

第2章機械加工工藝規(guī)程2.1機械加工工藝規(guī)程2.2機械加工工藝性審查2.3毛坯的選擇2.4工藝路線的擬定2.5工序設計2.6數(shù)控加工工藝設計概述2.7工藝方案的生產(chǎn)率和經(jīng)濟技術分析第2章機械加工工藝規(guī)程2.1機械加工工藝規(guī)程12.1機械加工工藝規(guī)程機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。通常，機械加工工藝規(guī)程是用規(guī)定的表格或卡片等形式描述了某種具體生產(chǎn)條件下，最合理或較合理的工藝過程和操作方法。機械加工工藝規(guī)程是指導機械零件生產(chǎn)的技術文件，而且是一切有關生產(chǎn)人員都應嚴格執(zhí)行、認真貫徹的具有約束力文件。工藝規(guī)程是在總結實踐經(jīng)驗的基礎上，依據(jù)科學的理論和必要的工藝實驗后制定的，反映了加工中的客觀規(guī)律。經(jīng)過審批確定下來的機械加工工藝規(guī)程，不得隨意變更，若要修改與補充，則必須經(jīng)過認真討論和重新審批。2.1機械加工工藝規(guī)程機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機21.機械加工工藝規(guī)程的作用機械工藝規(guī)程在指導生產(chǎn)上發(fā)揮重要作用，主要體現(xiàn)在如下幾個方面：（1）工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的主要技術文件機械加工工藝規(guī)程是指導現(xiàn)場生產(chǎn)的根據(jù)，所有從事機械零件生產(chǎn)的人員都要嚴格、認真地貫徹執(zhí)行，用它指導生產(chǎn)可以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低成本。（2）工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù)在生產(chǎn)管理中，產(chǎn)品投產(chǎn)前原材料及毛坯的供應、通用工藝裝備的準備、機床負荷調(diào)整、專用工藝裝備設計制造、作業(yè)計劃編排、勞動力的組織及生產(chǎn)成本核算等都要以工藝規(guī)程作為基本依據(jù)。工藝裝備是指機械零件加工時所使用的刀具、夾具、量檢具、模具等各種工具的總稱。（3）工藝規(guī)程是新、擴建工廠或車間的基本資料在新建或擴建工廠、車間時，需要工藝規(guī)程才能準確地確定所需機床種類和數(shù)量，工廠或車間的面積，機床的平面布置，生產(chǎn)工人的工種、等級、數(shù)量，以及各輔助部門的安排。

1.機械加工工藝規(guī)程的作用32.制定機械加工工藝規(guī)程的原則通常，制定機械加工工藝規(guī)程應遵循如下原則：（1）機械加工工藝規(guī)程制定應保證零件設計圖樣上所有技術要求能夠實現(xiàn)。在編制機械加工工藝規(guī)程時，如果發(fā)現(xiàn)設計圖樣上某一技術要求不適當，需向設計部門提出建議并與之協(xié)商，不可擅自修改設計圖樣或不按設計圖樣上的要求去做。（2）機械加工工藝規(guī)程制定應必須能滿足生產(chǎn)綱領的要求。（3）在滿足技術要求和生產(chǎn)綱領要求的前提下，所制定機械加工工藝規(guī)程應使生產(chǎn)成本最低。（4）機械加工工藝規(guī)程制定應注意減輕工人的勞動強度，保障生產(chǎn)安全。

2.制定機械加工工藝規(guī)程的原則43.制定機械加工工藝規(guī)程的原始資料制定機械加工工藝規(guī)程需要依據(jù)必要原始資料，主要包括如下幾個方面：（1）產(chǎn)品的設計圖（包括裝配圖、零件圖及必要設計技術文件等）；（2）產(chǎn)品的驗收質(zhì)量標準；（3）產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型；（4）現(xiàn)有生產(chǎn)條件；（5）各種有關技術手冊、標準及其它指導性文件資料。

3.制定機械加工工藝規(guī)程的原始資料54.制定機械加工工藝規(guī)程的過程與步驟機械加工工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的約束性技術文件，它的編制須按照一定的程序步驟，并包含特定內(nèi)容。機械加工工藝規(guī)程制定過程與步驟大體如下：（1）機械加工工藝性審查

閱讀機器產(chǎn)品設計圖紙，了解機器產(chǎn)品的用途、性能和工作條件，熟悉零件在機器中的地位和作用。審查設計圖紙的完整性、統(tǒng)一性；審查設計圖紙的結構工藝性；審查圖樣標注的合理性；審查材料選用的合理性。（2）毛坯選擇毛坯選擇需要考慮零件的結構、作用、生產(chǎn)綱領，還必需注意零件毛坯制造的經(jīng)濟性和生產(chǎn)條件。（3）機械加工工藝路線擬定這是制訂機械加工工藝規(guī)程的核心。其主要內(nèi)容有：確定加工定位基準；確定工序劃分采用工序集中原則還是工序分散原則；確定各加工表面的加工方法；將機械加工工藝過程劃分為幾個加工階段；安排加工順序以及安排熱處理、檢驗和其它工序等。4.制定機械加工工藝規(guī)程的過程與步驟6（4）工序設計為各工序選擇機床及工藝裝備，對需要改裝或重新設計的專用工藝裝備應提出具體設計任務書；確定零件加工過程中工序或工步的切削用量；依據(jù)圖紙要求和工藝路線，確定各工序的加工余量、計算工序尺寸和公差；繪制工序簡圖。依據(jù)圖紙和技術要求，確定各主要工序的技術要求和檢驗方法。確定生產(chǎn)過程中各道工序的時間定額。（5）填寫工藝文件依據(jù)規(guī)定工藝文件格式，填寫工藝規(guī)程內(nèi)容。包括對工藝規(guī)程審查和批準簽字等內(nèi)容。（4）工序設計75.機械加工工藝規(guī)程形式機械加工工藝規(guī)程的詳盡程度與生產(chǎn)類型、零件的設計精度、零件加工工藝過程的自動化程度、零件及工序的重要程度等有關。一般情況，采用普通加工方法的單件小批生產(chǎn)機械加工工藝設計，只需編制簡單的機械加工工藝過程卡，工藝過程卡見表2.1。大批大量生產(chǎn)類型要求進行嚴密、細致的機械加工工藝設計工作，因此各工序都要編制工序卡，工序卡參見表2.2。對有調(diào)整要求的工序要編制調(diào)整卡，檢驗工序要編制檢驗卡。在批量生產(chǎn)零件的機械加工工藝設計中，依據(jù)生產(chǎn)組織管理的完備程度和產(chǎn)品的批量適當確定機械加工工藝規(guī)程的復雜程度。對于加工精度要求高的關鍵零件的關鍵工序，即使是普通加工方法的單件小批生產(chǎn)也應制定較詳細的機械加工工藝規(guī)程(包括填寫工序卡和檢驗卡等)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。不論生產(chǎn)類型如何，數(shù)控加工工藝過程設計都必須編制詳細的數(shù)控加工工藝文件，完成數(shù)控加工編程工作。5.機械加工工藝規(guī)程形式8新版機械制造工藝課件ch2機械加工工藝規(guī)程9新版機械制造工藝課件ch2機械加工工藝規(guī)程102.2機械加工工藝性審查機械加工工藝性審查往往需要分為兩個階段或兩個步驟完成的。第一階段，在設計部門完成機械產(chǎn)品設計圖紙及其技術資料后，工藝人員進行第一階段機械加工工藝審查（或工藝考核）。在工藝審查過程中，工藝人員與設計人員通過協(xié)商方式，共同制定工藝審查中出現(xiàn)問題的解決方案。其后，設計人員修正設計圖紙，然后再次提交工藝部門進入第二階段工藝審查。第二階段，除了例行的工藝審查內(nèi)容外，重點檢查第一階段共同制定工藝問題解決方案的落實情況。2.2機械加工工藝性審查機械加工工藝性審查往往需要分為兩個11工藝審查內(nèi)容主要包括四個方面：零件圖的完整性與統(tǒng)一性;零件的結構工藝性;設計圖樣標注合理性;材料選用合理性。當上述四個方面出現(xiàn)圖紙要求與現(xiàn)實技術能力水平相矛盾時，如果是由于客觀原因造成矛盾（如客觀合理的設計需求與現(xiàn)實加工能力之間的矛盾）則出現(xiàn)了所謂的關鍵技術難題，需要攻關解決。否則屬于簡單的工藝審查問題，可以通過工藝部門與設計部門協(xié)商解決。工藝審查內(nèi)容主要包括四個方面：122.2.1零件圖的完整性與統(tǒng)一性審查

編制機械加工工藝的設計圖紙必需具備完整性和統(tǒng)一性。設計圖紙的完整性包括圖紙數(shù)量的完整無缺，也包括圖紙表達內(nèi)容的完整無缺。設計圖紙的統(tǒng)一性主要指在結構和圖樣標注等問題上，零件圖與總裝圖等表達內(nèi)容具有一致性。2.2.1零件圖的完整性與統(tǒng)一性審查編制機械加工工藝的設計132.2.2零件的結構工藝性審查零件的結構工藝性是指在滿足使用要求的前提下，機械零件制造的可行性和經(jīng)濟性。功能相同的零件，其結構工藝性可能有很大差異。零件結構工藝性好是指在一定的工藝條件下，既能方便制造，又有較低的制造成本。將零件設計成為具有良好工藝性的結構是設計人員追求的目標，但不是唯一目標。實際工程設計有一個過程，設計人員在開展工程設計時需要面對各種各樣的現(xiàn)實條件，因此設計師首先解決的是產(chǎn)品的有無，然后是產(chǎn)品的好壞，其次才是產(chǎn)品的便宜與否。在現(xiàn)實世界中，零件結構工藝性不盡完美的例子還是能夠看到的，這說明零件結構工藝性問題具有普遍性；審查零件結構工藝性具有重要性。零件結構工藝性優(yōu)劣與特定歷史時期的特定企業(yè)的技術能力和設備情況都有關系，目前尚不能給出統(tǒng)一的標準。這是零件結構工藝性問題的復雜性，同時說明審查零件結構工藝性也需要具體問題具體分析。

2.2.2零件的結構工藝性審查零件的結構工藝性是指在滿足使用14零件結構工藝性差可以概括為三個層次，分別是零件結構無法加工或幾乎無法加工；零件結構可以加工，但是加工非常困難；零件加工不存在技術障礙，但是零件加工的經(jīng)濟性不好。下面結合一些例子，對零件結構工藝性差的三個層次作概要說明。零件結構工藝性差可以概括為三個層次，分別是151.零件結構無法加工或幾乎無法加工零件結構工藝性最差的情況是零件結構致使零件無法加工或幾乎無法加工，表2.3給出了兩個例子。這種情況是不能接受的，必須對零件結構進行修改。

1.零件結構無法加工或幾乎無法加工162.零件結構可以加工，但是加工非常困難零件結構工藝性較差的情況是零件可以加工，但是零件結構致使零件加工非常困難，表2.4給出了兩個例子。由于客觀原因造成零件難加工情況出現(xiàn)在原理驗證樣機或單件生產(chǎn)中，有時這種難加工零件結構是可以接受的。但是對于批量生產(chǎn)，這種情況是不能接受的。難加工零件結構必須進行修改。

2.零件結構可以加工，但是加工非常困難17零件結構可以加工，但是加工非常困難零件結構可以加工，但是加工非常困難183.零件結構加工不存在技術障礙，但是經(jīng)濟性不好零件結構工藝性稍差的情況是零件加工不存在技術障礙，但是零件加工的經(jīng)濟性不好，表2.5給出了兩個例子。在大批大量生產(chǎn)中，即便是客觀原因造成上述零件結構工藝性問題出現(xiàn)，也是不可以長期被接受的，必須逐步設法改進。其它情況下出現(xiàn)零件結構工藝性不影響加工，但經(jīng)濟性不好問題能否被接受，尚需具體分析。3.零件結構加工不存在技術障礙，但是經(jīng)濟性不好19零件結構加工不存在技術障礙，但是經(jīng)濟性不好零件結構加工不存在技術障礙，但是經(jīng)濟性不好20零件局部結構工藝性的一些實例零件局部結構工藝性的一些實例214.非常規(guī)加工方法對零件結構工藝性的影響較多非常規(guī)加工方法已經(jīng)用于生產(chǎn)實踐，一些企業(yè)也配備了非常規(guī)加工設備。因此判斷零件結構工藝性時亦應該考慮非常規(guī)加工方法對零件結構設計帶來很大的影響。對于傳統(tǒng)機械加工手段來說，對方孔、小孔、深孔、彎孔、窄縫等被認為是工藝性很“差”的典型，有時甚至認為它們是機械設計的禁區(qū)。非常規(guī)加工方法的改變了這種判別標準。對于電火花穿孔、電火花線切割工藝來說，加工方孔和加工圓孔的難易程度是一樣的。當企業(yè)具備了非常規(guī)加工設備時，對結構工藝性好與壞的判定標準不能延續(xù)原有的傳統(tǒng)標準，需要采用新的判定標準。例如噴油嘴小孔、噴絲頭小異形孔、渦輪葉片大量的小深孔和窄縫、靜壓軸承、靜壓導軌的內(nèi)油腔等采用電加工后變難為易了。非常規(guī)加工方法使零件結構中可以采用小孔、小深孔、深槽和窄縫。需要指出：與傳統(tǒng)加工方法相比較，非常規(guī)加工方法目前還普遍存在加工效率低、加工成本高，以及需要專用設備等問題。機械零件制造手段還是普遍以傳統(tǒng)機械加工方式為主。

4.非常規(guī)加工方法對零件結構工藝性的影響222.2.3圖樣標注的合理性設計圖樣標注一般包括：尺寸及尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、表面物理性能、技術要求及有關技術文件等等。圖樣標注的合理性有兩層含義：一方面圖樣標注可以使設計圖紙滿足設計要求，即零件圖表達內(nèi)容滿足產(chǎn)品裝配及產(chǎn)品性能要求，并使產(chǎn)品最終實現(xiàn)其技術指標；另一方面，圖樣標注應符合機械加工制造要求，可以高效和低成本地制造。工藝審查圖樣標注的合理性主要從機械加工工藝方面審查零件圖樣標注是否滿足加工制造要求，滿足程度如何。工藝審查圖樣標注的合理性可以分為兩個層次：首先，圖樣標注使零件能夠被制造出來。這是工藝審查的最低要求和最根本要求。然后，圖樣標注應使零件的制造成本低、效率高。例如設計圖樣標注尺寸精度標注超出了零件加工方法的經(jīng)濟加工精度，則零件加工成本大大增加；如果設計圖樣標注尺寸精度要求進一步提高，則可能使零件加工制造變得十分困難，而不僅僅是增加制造成本的問題。2.2.3圖樣標注的合理性設計圖樣標注一般包括：尺寸及尺寸23下面展開探討圖樣標注合理性問題。1.尺寸及尺寸公差標注零件的尺寸標注主要反映了零件表面之間的相互關系，也反映了設計者選用的設計基準。合理的尺寸標注應該使零件設計基準更容易被選用作工序基準、定位基準和測量基準。如果零件還要經(jīng)過數(shù)控機床加工，則相關尺寸標注應方便數(shù)控工藝設計及數(shù)控編程、便于檢驗驗收。零件的尺寸公差則反映出零件設計精度要求。設計精度與制造誤差是一對矛盾，事實上工藝審查能夠緩和其中可能的對立性。合理的尺寸公差標注應該是滿足機械產(chǎn)品裝配和性能的前提下，努力使加工制造更為容易，生產(chǎn)成本更低。下面展開探討圖樣標注合理性問題。242.形位公差標注形位公差標注主要反映了零件設計對位置精度和形狀精度的要求。形位公差往往是精密機械零部件設計須特別注意的關鍵內(nèi)容，形位公差標注對機械產(chǎn)品的性能影響非常大。但是零件設計圖標注的形位公差要求往往使零件制造難度大幅度增加。合理的形位公差標注應該是滿足實際產(chǎn)品要求的前提下，盡量方便加工制造，盡量壓低生產(chǎn)成本。

2.形位公差標注253.表面粗糙度及表面物理性能零件實際加工所能達到的表面粗糙度及表面物理性能與多方面都有關系，如零件材料、零件加工方法、生產(chǎn)成本等等。工藝審查時一方面考察設計要求的必要性，另一方面需要積極尋找低成本、高效率的解決方案。

3.表面粗糙度及表面物理性能264.技術要求及技術文件技術要求及技術文件往往補充說明了圖示方式不便于表達的機械制造要求，它們是正確制造產(chǎn)品的不可少的組成部分。例如熱處理滲碳層厚度及表面硬度，零件表面涂漆要求，機器的裝配方法及技術要求，機器的調(diào)試試驗，零部件驗收標準等等。技術要求及技術文件往往會涉及較多專業(yè)領域，如機械加工、毛坯制造、裝配、調(diào)試試驗等等。技術要求及技術文件的工藝審查應分別由工藝部門相關專業(yè)人員分別進行審查并進行會簽。

4.技術要求及技術文件272.2.4材料選用合理性零件材料選用合理性是通過選用零件適當?shù)闹圃觳牧?，可以使零件具有足夠機械性能等滿足設計要求，使零件具有良好的機械制造工藝性，使零件制造過程和生產(chǎn)組織較為便利；并降低零件乃至機器制造成本。通常，零件材料選用工作在圖紙設計時已經(jīng)完成，鑒于零件材料選用的重要性以及零件材料選用與機械制造關系十分密切，在工藝審查時需要對零件材料選用進行必要復核工作。

2.2.4材料選用合理性零件材料選用合理性是通過選用零件適28零件選用材料的工藝審查，一般從如下幾個方面考慮：1．選用材料的機械性能零件材料選用的首要標準就是材料的機械性能必須滿足零件的功能要求。工藝審查零件材料選用主要是復核圖紙設計選用金屬材料在工廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件下，能否達到零件設計要求和達到整機功能要求。零件選用材料的工藝審查，一般從如下幾個方面考慮：292．選用材料的工藝性 材料工藝性的可以從毛坯制造（鑄造，鍛造，焊接、切板，切棒）、機械加工、熱處理、以及表面處理等多個方面衡量。一般地，鑄造材料的工藝性能是指材料的液態(tài)流動性、收縮率、偏析程度及產(chǎn)生縮孔的傾向性等。鍛造材料的工藝性是指材料的延展性、熱脆性及冷態(tài)和熱態(tài)下塑性變形的能力等。焊接材料的工藝性是指材料的可焊性及焊縫產(chǎn)生裂紋的傾向性等。材料的熱處理工藝性是指材料的可淬性、淬火變形傾向性及熱處理介質(zhì)對材料的滲透能力等。冷加工工藝性是指材料的硬度、切削性、冷作硬化程度及切削后可能達到表面粗糙度等。在材料的工藝性方面，工藝審查需要復核選用材料是否能夠高效、低成本開展零件生產(chǎn)。特別關注熱處理前后材料的機械性能變化、機械加工性能變化及熱處理變形量等對機械加工工藝規(guī)程編制的影響。

2．選用材料的工藝性303.選用材料的經(jīng)濟性零件材料選用的經(jīng)濟性需要從材料本身的價格和材料的加工費用兩個方面權衡。在滿足性能和功能要求時，優(yōu)先采用價廉材料，優(yōu)先采用加工費低的材料。注意采用組合結構可以節(jié)約貴重材料。例如切削刀具采用組合結構，刀刃與刀桿采用不同材質(zhì)。注意通過結構設計和選用先進加工方法提高材料利用率。零件選用材料過于優(yōu)良，實際上也是一種浪費。3.選用材料的經(jīng)濟性314．選用材料的供應情況零件選材恰當與否還應考慮到當前本地的材料供應狀況和本企業(yè)庫存材料情況等等。為了減少供應費用，簡化供應和儲存的材料品種，對于單件小批量生產(chǎn)的零件，應盡可能地減少選用材料品種和規(guī)格。4．選用材料的供應情況322.3毛坯的選擇毛坯的選擇是機械加工過程的起點，它也是機械加工工藝設計的重要內(nèi)容。2.3毛坯的選擇毛坯的選擇是機械加工過程的起點，它也是機械332.3.1毛坯的種類機械零件的毛坯主要可分為鑄件、鍛件、沖壓件、焊接件、型材等多種。1.鑄件鑄件是常見的毛坯形式，形狀較為復雜的毛坯經(jīng)常采用鑄件。通常，鑄件的重量可能占機器設備整機重量的50%以上。鑄件毛坯的優(yōu)點是：適應性廣，靈活性大，加工余量小，批量生產(chǎn)成本低；鑄件缺點是內(nèi)部組織疏松，力學性能較差。鑄件成型方法主要有砂型鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造和精密鑄造等等。按材質(zhì)不同，鑄件分為鑄鐵件、鑄鋼件、有色合金鑄件等等。不同鑄造方法和不同材質(zhì)的鑄件在力學性能、尺寸精度、表面質(zhì)量及生產(chǎn)成本等方面可能有所不同。

2.3.1毛坯的種類機械零件的毛坯主要可分為鑄件、鍛件、沖34新版機械制造工藝課件ch2機械加工工藝規(guī)程352.鍛件鍛件常用作受力情況復雜、重載、力學性能要求較高零件的毛坯。鍛件是金屬經(jīng)過塑性變形得到的，其力學性能和內(nèi)部組織較鑄件好。鍛件的生產(chǎn)方法主要是自由鍛和模鍛。鍛件的形狀復雜程度受到很大限制。鍛件材料種類較多，不同材料、不同熱處理方法零件的機械性能差別較大。

2.鍛件363.沖壓件沖壓件是常溫下通過對良好塑性的金屬薄板進行變形和分離工序加工而成。沖壓件的特點是重量較輕，且具有一定的強度和剛度、并有一定的尺寸精度和表面質(zhì)量；但是沖壓模具制造成本高。沖壓件材料通常采用塑性好的碳鋼、合金鋼和有色金屬。3.沖壓件374.焊接件焊接是一種永久性的金屬連接加工方法，不是毛坯件的主要制造方法。焊接件毛坯的優(yōu)點是重量較輕，且機械性能較好。特別是焊接件還可以是異種材質(zhì)的；焊接件毛坯的缺點是焊縫處及其附近機械加工性能不好。焊接件作為毛坯通常出現(xiàn)在下列幾種情況下：復雜大型結構件的毛坯、異種材質(zhì)零件毛坯、某些特殊形狀零件或結構件作毛坯、單件小批量生產(chǎn)的毛坯。

4.焊接件焊接件作為毛坯通常出現(xiàn)在下列幾種情況下：復雜大型385.型材機械加工中常用型材是圓鋼、方鋼、扁鋼、鋼管及鋼板等，型材經(jīng)過切割下料后可以直接作為毛坯。型材通常分為熱軋型材和冷拉型材。冷拉型材表面質(zhì)量和尺寸精度較高，當零件成品質(zhì)量要求與冷拉型材質(zhì)量相符時，可以選用冷拉型材。普通機械加工零件通常選用熱軋型材制作毛坯。

5.型材392.3.2.毛坯選擇方法零件毛坯選擇需綜合考慮多方面因素。通常主要包括如下幾個方面因素：(1)零件的材料

設計圖紙選用材料是毛坯選擇考慮的重要因素。例如，設計圖紙選用鑄鐵或鑄鋼時，毛坯選用鑄件。(2)零件的力學性能要求

零件的力學性能要求通常是選擇毛坯種類的主要考慮因素。例如，當零件受力情況復雜，力學性能要求較高時，選用鋼材鍛件毛坯；當零件力學性能較低時，可以選用鑄鐵件。(3)零件的形狀及尺寸

零件的形狀復雜程度和零件的尺寸也是選擇毛坯種類的重要因素。通常，形狀復雜的零件宜采用鑄件毛坯；大型復雜零件可以考慮選用鑄件或焊接件作為毛坯。各個臺階直徑相差不大的軸可以選用圓鋼型材作為毛坯；如果軸的各個臺階直徑相差較大時，宜選用鍛件毛坯；且當零件尺寸較小時，宜用模鍛件；當零件尺寸較大時，宜用自由鍛件。2.3.2.毛坯選擇方法零件毛坯選擇需綜合考慮多方面因素。40(4)零件毛坯的生產(chǎn)條件

毛坯的選擇還要考慮特定企業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)能力以及外協(xié)生產(chǎn)的可行性。(5)毛坯制造的經(jīng)濟性

毛坯選擇還應考慮毛坯制造的經(jīng)濟性。進行毛坯生產(chǎn)方案的經(jīng)濟技術分析，確定出經(jīng)濟性較好的毛坯制造方案。簡單地說，毛坯的制造經(jīng)濟性與生產(chǎn)率和生產(chǎn)類型密切相關。單件小批量生產(chǎn)可以選用生產(chǎn)率較低，但單件制造成本低的制造方案，鑄件可采用木模型手工造型；鍛件采用自由鍛。特別是單件生產(chǎn)可考慮采用型材作毛坯或制造外形簡單的毛坯，進一步采用機械加工方法，制造零件外形。大批大量生產(chǎn)時，可選用生產(chǎn)率高、毛坯質(zhì)量較高、批量制造成本低的方法。例如鑄件采用金屬模造型，精密鑄造。鍛件應采用模鍛方式。(4)零件毛坯的生產(chǎn)條件41(6)采用新工藝、新技術、新材料的可能性采用新工藝、新技術、新材料的往往可以提高零件的機械性能、改善可加工性、減少加工工作量。綜上所述，盡管同一零件的毛坯可以有多種方法制造，毛坯制造方法選擇卻不是隨意的，是需要在特定的加工條件下，按照生產(chǎn)綱領進行優(yōu)選的，其目標是優(yōu)質(zhì)量、高效率、低能耗地制造機械零件。

(6)采用新工藝、新技術、新材料的可能性采用新工藝、新422.4工藝路線的擬定擬定加工工藝路線主要包括確定定位基準，選擇表面加工方法，劃分加工階段，安排加工順序等工作。擬定加工工藝路線是工藝規(guī)程設計中的關鍵性工作。其結果會直接影響加工質(zhì)量、加工效率、工人的勞動強度、生產(chǎn)成本等。對新建工廠將影響設備投資額度、車間面積大小等。擬定合理的工藝路線往往需要豐富的工程實際經(jīng)驗、較為扎實的機械加工工藝基礎，需要掌握特定企業(yè)的設備數(shù)量、分布、技術指標以及設備狀況等等現(xiàn)實條件因素，還需要掌握產(chǎn)品的生產(chǎn)類型等等。

2.4工藝路線的擬定擬定加工工藝路線主要包括確定定位基準，432.4.1定位基準的選擇定位基準可分為粗基準和精基準兩種。如果用作定位的零件表面是沒有被機械加工過的毛坯表面，則稱之為粗基準；如果用作定位基準的零件表面是經(jīng)過機械加工的表面，則定位表面為精基準。機械零件往往有許多表面，但不是零件每個表面都適合作定位基準。定位基準選擇需要遵循一定原則。1.粗基準選擇的原則在機械加工工藝的過程中，第一道工序總是用粗基準定位。粗基準的選擇對零件各加工表面加工余量的分配、保證不加工表面與加工表面間的尺寸、保證相互位置精度等均有很大的影響。2.4.1定位基準的選擇定位基準可分為粗基準和精基準兩種。44如圖所示套筒鏜孔加工，粗基準可以選擇外圓柱面，用三爪卡盤安裝工件，參見圖(a)；也可以用內(nèi)孔作粗基準，用四爪卡盤裝夾工件，參見圖(b)。兩種定位基準產(chǎn)生的加工效果是不同的。因此粗基準選擇不是隨意的，粗基準選擇需要遵循如下原則：如圖所示套筒鏜孔加工，粗基準可以選擇外圓柱面，用三爪卡盤安裝451)選擇重要表面作為粗基準工件都有相對重要的表面。通常，為了控制重要表面處金相組織均勻，要求重要表面處機械加工金屬去除量小且均勻，那么應優(yōu)先選擇該重要表面為粗基準。例如加工機床床身時，往往要以導軌面為粗基準，如圖a所示，然后以加工好的機床底部作精基準，見圖b，可以使導軌處金屬去除量小，且導軌內(nèi)部組織均勻。1)選擇重要表面作為粗基準46否則，如圖c和d所示情況，機床導軌處金屬去除量較大，可能導致導軌處金屬去除量不均勻，而產(chǎn)生導軌內(nèi)部金相組織差異較大，造成機床性能下降。

否則，如圖c和d所示情況，機床導軌處金屬去除量較大，可能導致472)選擇不加工表面作為粗基準為了保證加工表面與不加工表面之間的相互位置要求，一般應選擇不加工表面為粗基準。如圖2.1所示套筒鏜孔加工，如果外圓柱面是不加工面，應該用圖2.1(a)以外圓柱面定位，保證壁厚均勻。

2)選擇不加工表面作為粗基準48不加工表面作基準原則不加工表面作基準原則493)選擇加工余量最小的表面為粗基準

若零件有多個表面需要加工，則應選擇其中加工余量最小的表面作為粗基準，以保證零件各加工表面都有足夠的加工余量。例如，圖a所示零件，應選擇其中加工余量最小的Φ95圓柱表面作為粗基準，見圖b3)選擇加工余量最小的表面為粗基準50否則選用Φ68表面作為粗基準，導致Φ90表面加工余量不夠，如圖2.3(c)所示。否則選用Φ68表面作為粗基準，導致Φ90表面加工余量不夠，如514)選擇定位可靠、裝夾方便、面積較大的表面為粗基準粗基準應平整光潔，無分型面和冒口等缺陷，以便使工件定位可靠、裝夾方便，減少加工勞動量。

4)選擇定位可靠、裝夾方便、面積較大的表面為粗基準525)粗基準在同一自由度方向上只能使用一次重復使用粗基準并重復進行裝夾工件操作會產(chǎn)生較大的定位誤差。由于粗基準是未加工表面，精度較低。用三爪卡盤固定未加工圓柱面時，重復安裝工件中心位置可能變化5)粗基準在同一自由度方向上只能使用一次由532.精基準的選擇原則精基準選擇應著重保證加工精度，并使加工過程操作方便。選擇精基準一般應遵循以下原則：1)基準重合的原則工藝人員盡量選用設計基準作為精基準，這樣可以避免因基準不重合而引起的誤差。第一章中工藝尺寸鏈應用例題計算結果說明了定位基準與設計基準不重合情況會大大壓縮加工尺寸公差，造成制造困難，甚至無法加工。而測量基準與設計基準不重合則會大大壓縮測量尺寸公差，造成假廢品現(xiàn)象。特別強調(diào)，從機械加工工藝方面看，設計人員在設計零件圖時，在關注零件的功能和要求外，亦應充分關注零件的加工制造等工藝方面的需要，合理選擇設計基準。

2.精基準的選擇原則542)基準統(tǒng)一原則工件加工過程中，盡量使用統(tǒng)一的基準做精基準，容易實現(xiàn)加工面之間具有高位置精度。例如軸類零件的表面常常是回轉表面，常用頂尖孔作為統(tǒng)一基準，加工各個外圓表面，采用統(tǒng)一基準加工有助于保證各表面之間同軸度。箱體零件常用一平面和兩個距離較遠的孔作為精基準，加工該箱體上大多數(shù)表面。盤類零件常用一端面和一端孔為精基準完成各工序的加工。采用基準統(tǒng)一原則可避免基準變換產(chǎn)生的誤差，提高工件加工精度，并簡化夾具設計和制造。2)基準統(tǒng)一原則553)互為基準原則對于兩個表面間相互位置精度要求很高，同時其自身尺寸與形狀精度都要求很高的表面加工，常采用“互為基準、反復加工”原則。如圖2.4所示連桿磨削工序，包含兩個安裝，兩個安裝的定位基準關系是互為基準。

3)互為基準原則564)自為基準原則當零件加工表面的加工精度要求很高，加工余量小而且均勻時，常常用加工表面本身作為定位基準。例如各種機床床身導軌面加工時，為保證導軌面上切除加工余量均勻，以導軌面本身找正和定位，磨削導軌面。

4)自為基準原則575)工件裝夾方便，重復定位精度高用作定位的精基準應保證工件裝夾穩(wěn)定可靠，夾具結構簡單，工件裝夾操作方便，重復定位精度高。定位基準選定后，依據(jù)定位基準的幾何特征、零件的結構以及加工表面情況，進一步可以確定工件的夾緊方式和夾緊位置。用表2.6中的定位與夾緊符號在工序簡圖上標記定位基準和夾緊位置。5)工件裝夾方便，重復定位精度高58定位夾緊符號

定位夾緊符號592.4.2工序的集中與分散工序集中與分散是擬定工藝路線的兩個原則。工序集中就是通過擬定零件的工藝路線，使零件加工集中在較少的工序內(nèi)完成。這樣每道工序的加工內(nèi)容多。工序分散就是通過擬定零件的工藝路線，使零件加工分散在較多的工序內(nèi)進行。這樣每道工序加工內(nèi)容少。2.4.2工序的集中與分散工序集中與分散是擬定工藝路線的兩60采用工序集中原則擬定工藝路線時，機械制造過程的特點如下：(1)采用柔性或多功能機械加工設備及工藝裝備，生產(chǎn)率高；(2)工件裝夾次數(shù)少，易于保證加工表面間位置精度，減少工序間運輸量，縮短生產(chǎn)周期；(3)機床數(shù)量、操作工人數(shù)量和生產(chǎn)面積可以較少，從而簡化生產(chǎn)組織和計劃工作；(4)因采用柔性或多功能設備及工藝裝備，所以投資大，設備調(diào)整復雜，生產(chǎn)準備工作量大，轉換產(chǎn)品費時。

采用工序集中原則擬定工藝路線時，機械制造過程的特點如下：61機械制造過程具有如下特點時，往往采用工序分散原則擬定工藝路線。(1)機械加工設備和工藝裝備功能單一，調(diào)整維修方便，生產(chǎn)準備工作量?。?2)由于工序內(nèi)容簡單，可采用較合理的切削用量；(3)設備數(shù)量多，操作工人多，生產(chǎn)面積大；(4)對操作者技能要求低。機械制造過程具有如下特點時，往往采用工序分散原則擬定工藝路線62工序集中與工序分散各有利弊，應根據(jù)生產(chǎn)類型、現(xiàn)有生產(chǎn)條件（機械加工設備類型、設備數(shù)量及分布）、工件結構特點和技術要求等進行綜合分析后選用。即使采用通用機床和工藝裝備，單件生產(chǎn)往往采用工序集中的原則；在具有加工中心等先進設備條件下，小批量生產(chǎn)可采用工序集中原則安排零件加工，以便簡化生產(chǎn)組織工作。大批大量生產(chǎn)廣泛采用專用機床時，采用工序分散的原則安排零件加工；當生產(chǎn)線中有加工中心、數(shù)控設備及先進工藝裝備時，可部分采用工序集中原則安排零件加工。對于重型零件，工序應適當集中；對于剛性差、精度要求高的零件應適當分散其加工工序。

工序集中與工序分散各有利弊，應根據(jù)生產(chǎn)類型、現(xiàn)有生產(chǎn)條件（機632.4.3加工方法的確定任何復雜的表面都是由若干個簡單的幾何表面（外圓柱面、孔、平面或成形表面）組合而成的。零件加工的實質(zhì)就是這些簡單幾何表面加工的組合。因此，在擬定零件的加工工藝路線時，首先要確定構成零件各個表面的加工方法。加工方法選擇的基本原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。2.4.3加工方法的確定任何復雜的表面都是由若干個簡單的幾64加工方法選擇還應全面考慮下列各方面因素：1.經(jīng)濟性因素考慮經(jīng)濟因素后，加工方法的選擇原則是所選加工方法的經(jīng)濟加工精度及表面粗糙度應滿足被加工表面的質(zhì)量要求。經(jīng)濟加工精度是在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標準的設備、工藝裝備和標準技術等級工人、不延長加工時間）所能保證的加工精度。隨著生產(chǎn)技術的發(fā)展，工藝水平的提高，同一種加工方法能達到的經(jīng)濟加工精度和表面粗糙度也會不斷提高。加工方法選擇還應全面考慮下列各方面因素：65新版機械制造工藝課件ch2機械加工工藝規(guī)程66新版機械制造工藝課件ch2機械加工工藝規(guī)程67新版機械制造工藝課件ch2機械加工工藝規(guī)程682.形位公差因素選擇的加工方法要能保證加工表面的幾何形狀精度和表面相互位置精度要求。各種加工方法所能達到的幾何形狀精度和相互位置精度可參閱機械加工工藝手冊或機械設計手冊。2.形位公差因素693.熱處理因素選擇加工方法要與零件的加工性能、熱處理狀況相適應。當精加工硬度低、韌性較高的金屬材料，如鋁合金件時，通常不宜采用磨削加工，采用精車等。但是采用熱處理工藝提高其硬度后，則可以采用磨削加工；普通非淬火鋼件精加工可以采用精車和磨削，考慮生產(chǎn)率因素宜采用精車；而淬火鋼、耐熱鋼等材料多用磨削進行精加工。3.熱處理因素704.生產(chǎn)率因素不同加工方法的生產(chǎn)率有所不同，所選擇的加工方法要與生產(chǎn)類型相適應。大批量生產(chǎn)可采用生產(chǎn)效率高的機床和先進加工方法。如平面和內(nèi)孔采用拉削加工，軸類零件可用半自動液壓仿形車或數(shù)控車床。單件小批生產(chǎn)則普遍采用通用車床、通用工藝裝備和一般的加工方法。4.生產(chǎn)率因素715.工廠條件因素零件加工方法的選擇要與工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件相適應。不能脫離現(xiàn)有設備狀況和工人技術水平，要充分利用現(xiàn)有設備，挖掘生產(chǎn)潛力。5.工廠條件因素722.4.4加工階段的劃分零件加工往往分階段進行，其原因是機械加工過程中存在誤差復映規(guī)律，需要分多次加工才可能得到較高加工質(zhì)量；鑄件或鍛件往往具有內(nèi)應力或平衡內(nèi)應力。經(jīng)過切削加工后，零件內(nèi)應力平衡被打破，零件會產(chǎn)生變形而影響加工精度。分階段加工（或中間加入時效處理）可以減少內(nèi)應力對加工精度影響。另外，不同毛坯制造方法獲得毛坯質(zhì)量不同，需要劃分加工階段，分階段去處金屬和保證加工質(zhì)量。

2.4.4加工階段的劃分零件加工往往分階段進行，其原因是機73對于加工質(zhì)量要求較高或結構比較復雜的零件，可將零件的整個工藝路線劃分為如下幾個階段：(1)粗加工階段

在粗加工階段，機械加工主要任務是快速去除多余金屬。因此粗加工采用大切削用量提高生產(chǎn)率。粗加工階段還要加工出精基準，供下道工序加工定位使用。(2)半精加工階段

半精加工階段是過度階段，主要任務是依據(jù)誤差復映規(guī)律，采用多次加工，減少粗加工留下的誤差，為主要表面的精加工做準備。并完成一些次要表面的加工。半精加工階段通常安排在熱處理前完成。(3)精加工階段

在精加工階段，機械加工的主要任務是保證零件各主要表面達到圖樣規(guī)定要求。實現(xiàn)手段是均勻切除少量加工余量。精加工階段通常安排在熱處理后進行。

對于加工質(zhì)量要求較高或結構比較復雜的零件，可將零件的整個工藝74(4)光整加工階段

光整加工主要任務是提高零件表面粗糙度，它不用于糾正幾何形狀和相互位置誤差。常用光整加工方法有鏡面磨、研磨、珩磨、拋光等。當毛坯余量特別大時，可以在毛坯車間進行去皮加工，切除多余加工余量。并檢查毛坯缺陷。加工階段的劃分應依據(jù)具體情況而定，不是必需的。對于那些剛性好、余量小、加工質(zhì)量要求不高或內(nèi)力影響不大的工件，可以不劃分加工階段或少劃分加工階段。如有些重型零件安裝和搬運困難，亦可不劃分加工階段。對于加工精度要求極高的重要零件需要在劃分加工階段的基礎上，適當插入的時效處理環(huán)節(jié)，消除殘余應力影響。

(4)光整加工階段75分階段進行零件加工的益處:(1)有益于保證加工質(zhì)量粗加工時，切削余量大，切削力、切削熱和夾緊力也大，切削加工難以達到較高精度。而且由于毛坯本身具有的內(nèi)應力，粗加工后內(nèi)應力將重新分布，工件會產(chǎn)生較大變形。劃分加工階段后，粗加工誤差以及應力變形，通過半精加工和精加工可以逐步修正，從而提高零件的精度和表面質(zhì)量。(2)有益于及時發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷粗加工階段去除了零件加工表面的大部分余量。當發(fā)現(xiàn)有缺陷時，可及時作報廢或修補處理，可避免對廢品進行精加工產(chǎn)生浪費。(3)有益于合理使用設備粗加工階段可采用功率大、效率高，而精度一般的設備；精加工階段則采用精度高的精密機床。將零件加工劃分加工階段可發(fā)揮各類機床的效能，延長機床的使用壽命。分階段進行零件加工的益處:76(4)方便安排熱處理工序安排

按階段進行零件加工可在各階段之間適當安排熱處理工序。對于重要和精密零件，在粗加工后安排時效處理，可減少內(nèi)應力對零件加工精度的影響；在半精加工后安排滲碳淬火處理，不僅容易達到零件的性能要求，而且熱處理變形可通過精加工過程予以消除。(5)精加工工序安排在零件加工過程的最后有利于避免重要表面和精密表面受損傷。(4)方便安排熱處理工序安排772.4.5加工順序的安排

機械零件常常有許多表面需要進行機械加工。零件各加工表面往往需要分階段分批次逐步進行加工，其間需要安排熱處理工序和檢驗工序等各種輔助工序。零件的加工順序安排不是隨意的，通常應遵循一些原則。

2.4.5加工順序的安排機械零件常常有許多表面需要進行機781．機械加工工序安排原則(1)先加工基準面原則

零件加工順序安排應盡早加工用作精基準的表面，以便為后續(xù)加工提供可靠的高質(zhì)量的定位基準。(2)先主要后次要原則

零件的主要表面是加工精度和表面質(zhì)量要求較高的面，其加工過程往往較為復雜，工序數(shù)目多，且零件主要表面的加工質(zhì)量對零件質(zhì)量影響較大，因此安排加工順序時應優(yōu)先考慮零件主要表面加工；零件一些次要表面如孔、鍵槽等，可穿插在零件主要表面加工中間或其后進行。(3)先面后孔原則

零件機械加工順序應先進行平面加工工序，后進行孔加工工序。如箱體、支架和連桿等工件，因平面輪廓平整，定位穩(wěn)定可靠，應先加工平面，然后以平面定位加工孔和其它表面，這樣容易保證平面和孔之間的相互位置精度。(4)先粗后精原則

零件加工順序安排應先進行粗加工工序，后進行精加工工序。機械加工精度要求較高零件的主要表面應按照粗加工、半精加工、精加工、光整加工的順序安排，使零件加工質(zhì)量逐步提高。

1．機械加工工序安排原則792．熱處理工序的安排(1)預備熱處理安排

通常，退火與正火處理安排在粗加工之前進行；正火處理可以勻化金相組織，改善材料切削性。退火處理可以降低鍛件硬度，提高材料切削性，去除冷、熱加工的應力，細化勻化晶粒，使碳化物球化，提高冷加工性能。調(diào)質(zhì)處理可以使零件具有在強度、硬度、塑性和韌性等方面普遍較好的綜合機械性能。調(diào)質(zhì)處理通常安排在粗加工后進行。(2)最終熱處理安排

淬火、滲碳淬火等用于提高材料強度、表面硬度和耐磨性。它們通常被安排在半精加工之后和磨削加工之前。氮化處理可以獲得更高的表面硬度和耐磨性，更高的疲勞強度。由于氮化層較薄，所以氮化后磨削余量不能太大，故一般將其安排在粗磨之后，精磨之前進行。通常氮化處理前應對零件進行調(diào)質(zhì)處理和去內(nèi)應力處理，消除內(nèi)應力，減少氮化變形，改善加工性能。2．熱處理工序的安排80(3)時效處理安排

時效處理可以消除毛坯制造和機械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應力。若鑄件毛坯零件精度要求一般，可在粗加工前或粗加工后進行一次時效處理。鑄件毛坯零件精度要求較高時，可安排多次時效處理。(4)表面處理安排

零件的表面處理工序一般都安排在工藝過程的最后進行。表面處理包括表面金屬鍍層處理、表面磷化處理、表面發(fā)藍、發(fā)黑處理、表面鈍化處理、鋁合金的陽極化處理等。(3)時效處理安排813．檢驗工序安排檢驗工序分一般檢驗工序和特種檢驗工序，它們是工藝過程中必不可少的工序。一般檢驗工序通常安排在粗加工后、重要工序前后、轉車間前后以及全部加工工序完成后。特種檢驗工序，如x射線和超聲波探傷等無損傷工件內(nèi)部質(zhì)量檢驗，一般安排在工藝過程開始時進行。如磁力探傷、熒光探傷等檢驗工件表面質(zhì)量的工序，通常安排在精加工階段進行。殼體零件的密封性檢驗一般安排在粗加工階段進行。零件的靜平衡和動平衡檢查等一般安排在工藝過程的最后進行。3．檢驗工序安排822.5工序設計在工序設計階段，工序設計為每一道加工工序選擇適當?shù)臋C床設備并配備工藝裝備；確定切削用量；確定加工余量；確定工序尺寸及公差等。2.5工序設計在工序設計階段，工序設計為每一道加工工序832.5.1機床與工藝裝備的選擇1.機床的選擇機床是實現(xiàn)機械切削加工（包括磨削等）的主要設備。機床設備選擇應遵循的原則是：(1)機床的主要規(guī)格尺寸應與被加工零件的外廓尺寸相適應；(2)機床的加工精度應與工序要求的加工精度相適應；(3)機床的生產(chǎn)率應與被加工零件的生產(chǎn)類型相適應；(4)機床的選擇應充分考慮工廠現(xiàn)有設備情況。如果需要改裝或設計專用機床，則應提出設計任務書，闡明與加工工序內(nèi)容有關的參數(shù)、生產(chǎn)率要求，保證零件質(zhì)量的條件以及機床總體布置形式等。

2.5.1機床與工藝裝備的選擇1.機床的選擇842.工藝裝備的選擇工藝裝備主要指夾具、刀具、量具和輔助工具等。工藝裝備選擇首先需要滿足零件加工需求。一般地，夾具與量具選擇要注意其精度應與工件的加工精度要求相適應。刀具的類型、規(guī)格和精度應符合零件的加工要求。工藝裝備的配備還應該與零件的生產(chǎn)類型相適應，才能在滿足產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高生產(chǎn)率，并降低生產(chǎn)成本。單件小批量生產(chǎn)中，夾具應盡量選用通用工具，如卡盤、虎鉗和回轉臺等，為提高生產(chǎn)率可積極推廣和使用成組夾具或組合夾具。刀具一般采用通用刀具或標準刀具，必要時也可采用高效復合刀具及其它專用刀具。量具應普遍采用通用量具。大批大量生產(chǎn)中，機床夾具應盡量選用高效的液壓或氣動等專用夾具。刀具可采用高效復合刀具及其它專用刀具。量具應采用各種量規(guī)和一些高效的檢驗工具。選用的量具精度應與工序設計工件的加工精度相適應。如果工序設計需要采用專用的工藝裝備，則應提出設計任務書。中批量生產(chǎn)應綜合權衡生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本等多方面因素，可適當選用專用工藝裝備。2.工藝裝備的選擇852.5.2切削用量的確定切削用量是機械加工的重要參數(shù)，切削用量數(shù)值因加工階段不同而不同。選擇切削用量主要從保證工件加工表面的質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、維持刀具耐用度以及機床功率限制等因素來綜合考慮。1.粗加工切削用量的選擇

粗加工毛坯余量大，而且可能不均勻。粗加工切削用量的原則一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應考慮加工經(jīng)濟性和加工成本。粗加工階段工件的精度與表面粗糙度可以要求不高。在保證必要的刀具耐用度的前提下，適當加大切削用量。

2.5.2切削用量的確定切削用量是機械加工的重要參數(shù)，切削86通常生產(chǎn)率用單位時間內(nèi)的金屬切除率Zω表示，則Zω=1000vfapmm3/s?？梢?，提高切削速度v、增大進給量f和背吃刀量ap都能提高切削加工生產(chǎn)率。但是切削速度對刀具耐用度影響最大，背吃刀量對刀具耐用度影響最小。在選擇粗加工切削用量時，應首先選用盡可能大的背吃刀量；其次選用較大的進給量；最后根據(jù)合理的刀具耐用度，用計算法或查表法確定合適的切削速度。(1)背吃刀量的選擇

粗加工時，背吃刀量由工件加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度決定。在預留后續(xù)工序加工余量的前提下，應將粗加工余量盡可能快速切除掉；若總余量太大，可分幾次走刀。

通常生產(chǎn)率用單位時間內(nèi)的金屬切除率Zω表示，則Zω=187(2)進給量的選擇

限制進給量的主要因素是切削力。在工藝系統(tǒng)的剛性和強度良好的情況下，可用較大的進給量值。進給量的選擇可以采用查表法，參閱機械加工工藝手冊，根據(jù)工件材料和尺寸大小、刀桿尺寸和初選的背吃刀量選取。

(3)切削速度的選擇

切削速度主要受刀具耐用度的限制。在背吃刀量及進給量選定后，切削速度可按金屬切除率公式計算得到。背吃刀量、進給量和切削速度三者決定切削功率，確定切削速度時應考慮機床的許用功率。

(2)進給量的選擇882.精加工時切削用量的選擇

半精加工和精加工時，加工余量小而均勻。切削用量的選用原則是在保證工件加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、加工經(jīng)濟性和加工成本。一般地，吃刀量、進給量及切削速度的確定需要考慮如下因素：(1)背吃刀量的選擇

背吃刀量的選擇由粗加工后留下的余量決定，一般背吃刀量不能太大，否則會影響加工質(zhì)量。

(2)進給量的選擇

限制進給量的主要因素是表面粗糙度。進給量應根據(jù)加工表面的粗糙度要求、刀尖圓弧半徑、工件材料、主偏角及副偏角等選取。

(3)切削速度的選擇

切削速度選擇主要考慮表面粗糙度要求和工件的材料種類。當表面粗糙度要求較高時，需要選擇較高的切削速度。上述切削用量參數(shù)亦可依據(jù)相關手冊或經(jīng)驗確定。

2.精加工時切削用量的選擇892.5.3加工余量的擬定1.加工余量的概念

加工余量是指在加工過程中從被加工表面上切除的金屬層厚度。加工余量可分為加工總余量和工序余量兩種。

工序余量是相鄰工序的工序尺寸之差。由于工序尺寸有公差，故實際切除的余量大小不等，工序余量也是一個變動量。當工序尺寸用名義尺寸計算時，所得的加工余量稱為基本余量或者公稱余量。保證該工序加工表面的精度和質(zhì)量所需切除的最小金屬層厚度稱為最小余量Zmin；該工序余量的最大值則稱為最大余量Zmax。2.5.3加工余量的擬定1.加工余量的概念90加工余量可以利用尺寸鏈理論計算。通常，加工余量形成過程是兩道工序（或兩次加工）之間的間接形成的，因此加工余量是封閉環(huán)，工序尺寸是組成環(huán)。機械加工過程總是去除金屬的過程，可以建立尺寸鏈圖，如圖a所示，Z表示加工余量。內(nèi)表面加工示意參見圖bA是上道工序的工序尺寸B是本工序的工序尺寸；加工余量可以利用尺寸鏈理論計算。內(nèi)表面加工示意參見圖b91外表面加工示意參見圖c，A是本工序的工序尺寸，B是上道工序的工序尺寸。外表面加工示意參見圖c，A是本工序的工序尺寸，B是上道工序92不論內(nèi)表面還是外表面，工序余量和工序尺寸及公差的關系可統(tǒng)一寫成如下形式。Z=B–AESZ=ESB-EIA

EIZ=EIB-ESATz=Ta+TbTa為內(nèi)表面加工時，表示上道工序尺寸的公差；外表面加工時，表示本道工序尺寸的公差；Tb為內(nèi)表面加工時，表示本道工序尺寸的公差；外表面加工時，表示上道工序尺寸的公差；Tz為本工序的余量公差。

Zmax

=Z+ESZ

Zmin

=Z+EIZ

不論內(nèi)表面還是外表面，工序余量和工序尺寸及公差的關系可統(tǒng)一寫93工序余量有單邊余量和雙邊余量之分。零件非對稱結構的非對稱表面，其加工余量一般為單邊余量。例如單一平面的加工余量為單邊余量，見圖a。零件對稱結構的對稱表面，其加工余量為雙邊余量；如回轉體表面（內(nèi)、外圓柱表面）的加工余量為雙邊余量，如圖b所示。

工序余量有單邊余量和雙邊余量之分。零件非對稱結構的非對稱表面94加工總余量是同一表面上毛坯尺寸與零件設計尺寸之差（即從加工表面上切除的金屬層總厚度）。顯然零件某表面加工總余量（Z總）等于該表面各個工序余量（Z1、Z2……Zn）之和，即Z總=Z1+Z2+……+Zn第一道工序的加工余量Z1就是粗加工的加工余量，其數(shù)值大小與毛坯制造方法有關。一般來說，毛坯的制造精度高，Z1可以?。蝗裘髦圃炀鹊?，Z1需要大些。關于毛坯加工余量詳細內(nèi)容請查閱相關教材或手冊。本課程著重分析和探討機械加工余量的影響因素。

加工總余量是同一表面上毛坯尺寸與零件設計尺寸之差（即從加工表952．影響工序加工余量的因素工序加工余量的影響因素非常復雜。相比較，如下因素的作用較為明顯：前道工序的表面粗糙度Ry和表面層缺陷層厚度Ha參見圖2.7，前道工序的表面粗糙度Ry和表面層缺陷層厚度Ha都應在本工序內(nèi)去除。(2)前道工序的尺寸公差Ta應將前道工序的尺寸公差Ta計入本工序加工余量。2．影響工序加工余量的因素96(3)前道工序的形位誤差ρa工件形位誤差如工件表面的彎曲、工件的空間位置誤差等。形位誤差ρa往往具有空間方向性，加工余量分析與計算時可以按照其矢量模計算。其原因是如果工件形位公差可以用目視觀察獲知，則需要增加矯直工序，矯直后殘余形位誤差應無法目測判斷其方向性，工序余量計算按照前道工序的形位誤差矢量模計算。(4)本工序的安裝誤差εb安裝誤差εb也具有空間方向性，加工余量分析與計算時也可以按照其矢量模計算。其原因是如果工件安裝誤差εb可以用目視觀察獲知其方向，則需要重新安裝工件或找正處理，找正處理后殘余安裝誤差應無法目測判斷其方向性，工序余量計算按照本道工序的安裝誤差矢量模計算。綜合上述分析結果，本工序的加工余量應為：對稱余量：

Z≥2(Ry+Ha+|εb|+|ρa|)+Ta單邊余量：

Z≥Ry+Ha+Ta+|εb|+|ρa|(3)前道工序的形位誤差ρa973．加工余量的擬定加工余量的大小對零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本均有較大影響。加工余量過大，不僅增加機械加工的勞動量、降低生產(chǎn)率，而且增加了材料、刀具和電力的消耗，提高了加工成本；加工余量過小往往會造成廢品，往往不是加工余量不能消除前道工序的各種表面缺陷和誤差，就是加工余量不能補償本工序加工時工件的安裝誤差。因此，應合理地確定加工余量。確定加工余量的基本原則是：在保證工件加工質(zhì)量的前提下，盡可能選用較小加工余量。實際工作中，確定工件加工余量的方法有以下三種：(1)查表法;(2)經(jīng)驗估計法；(3)分析計算法。3．加工余量的擬定98(1)查表法查表法是根據(jù)有關切削加工手冊或機械加工工藝手冊提供的加工余量數(shù)據(jù)，或者依據(jù)工廠自身積累的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，以查表的方式擬定的加工余量。查表法往往可以獲知各種工序余量或加工總余量，亦可以結合實際加工企業(yè)情況，對查表數(shù)據(jù)作進一步修正，擬定合適加工余量。查表法操作方便、簡單、實用。是目前應用較為廣泛的方法。特別是對于機械加工經(jīng)驗尚不豐富的工藝人員，查表法擬定加工余量更顯實用。(1)查表法99孔加工的一些加工余量經(jīng)驗數(shù)值參見表2.10?？准庸さ囊恍┘庸び嗔拷?jīng)驗數(shù)值參見表2.10。100外圓加工的一些加工余量經(jīng)驗數(shù)值參見表2.11。外圓加工余量與外圓直徑和工件長度有關。外圓直徑小大于180mm且工件長度不超過200mm時，加工余量取下限；外圓直徑超過180mm且工件長度超過400mm時，加工余量取上限；其它情況酌減。外圓加工的一些加工余量經(jīng)驗數(shù)值參見表2.11。外圓加工余量與101平面或端面加工的一些加工余量經(jīng)驗數(shù)值參見表2.12。平面或端面加工余量與平面或端面大小有關。當加工平面長與寬不大于100mm時，加工余量取下限；當加工平面長大于500mm且寬大于200mm時取上限，其它情況酌減。

平面或端面加工的一些加工余量經(jīng)驗數(shù)值參見表2.12。102(2)經(jīng)驗估計法工藝人員根據(jù)自身積累的機械加工經(jīng)驗，確定加工余量的方法稱為經(jīng)驗估計法。經(jīng)驗估計法最為快捷、方便。為了防止余量過小而產(chǎn)生廢品，采用經(jīng)驗估計法確定的加工余量往往數(shù)值偏大。(2)經(jīng)驗估計法103(3)分析計算法分析計算法是根據(jù)理論公式和試驗資料，對影響加工余量的各因素進行分析、計算從而確定加工余量的方法。這種確定加工的方法較合理，但需要掌握完備和可靠的試驗資料，加工余量計算也相對復雜。一般只在材料十分貴重或少數(shù)大批、大量生產(chǎn)的情況下采用。

(3)分析計算法1042.5.4工序尺寸及其公差的確定零件的設計尺寸一般都要經(jīng)過多道工序加工才能得到，每道工序加工所應保證的尺寸稱為工序尺寸。工序尺寸及偏差應標注在對應的工序卡的工序簡圖上，它們是零件加工和工序檢驗的依據(jù)。工序尺寸及偏差標注應符合“入體原則”?！叭塍w原則”標注指的是外表面的工序尺寸公差取上偏差為零；內(nèi)表面的工序尺寸公差取下偏差為零；而毛坯尺寸公差按雙向布置上、下偏差。工序尺寸及偏差確定的基本原則：(1)滿足零件加工質(zhì)量要求；(2)毛坯制造方便，制造成本較低；(3)各工序加工方便，加工成本較低。2.5.4工序尺寸及其公差的確定零件的設計尺寸一般都要經(jīng)過105機械加工過程中，工件的尺寸是不斷變化的，由毛坯尺寸到工序尺寸，從上道工序尺寸到本道工序尺寸，然后到下道工序尺寸，最后達到滿足零件性能要求的設計尺寸。工序尺寸及偏差確定的基本方法：(1)最后一道工序的工序尺寸及公差按零件圖紙確定；(2)其余工序的工序尺寸及公差按工序加工方法的經(jīng)濟加工精度確定；(3)各工序的工序余量應當合理；(4)工序尺寸及公差確定過程是逐步推算的過程，推算方向是從最后一道工序向前依次推算。由于零件結構和尺寸關系可能非常復雜，實際工序尺寸及公差計算過程可能會較為繁瑣，需要遵循一些計算方法和步驟。一般來說，如果某個工序尺寸在零件加工過程中工藝基準與設計基準是重合的，則工序尺寸及其公差的計算相對簡單。當工藝基準與設計基準不重合時，工序尺寸及其公差的計算較為繁瑣。

機械加工過程中，工件的尺寸是不斷變化的，由毛坯尺寸到工序尺寸1061．基準重合時工序尺寸及其公差的計算當工藝基準與設計基準重合時，工件表面多次加工的工序尺寸及其公差的計算是常見的工序尺寸計算問題。零件設計圖紙可以確定最后一道工序的工序尺寸及公差。其余工序尺寸及其公差確定的基本方法如下：(1)按照各工序加工方法，確定工序的加工余量；(2)依據(jù)加工余量計算公式，從最后一道工序的工序尺寸開始，依次計算上一道工序的工序尺寸，直至零件毛坯尺寸。(3)按工序加工方法的經(jīng)濟加工精度，確定各中間工序的工序尺寸及公差；(4)按“入體原則”標注極限偏差。

1．基準重合時工序尺寸及其公差的計算107例2.1某主軸箱體主軸孔的設計要求為Φ100H7，Ra=0.4μm。其加工工藝路線為：毛坯→粗鏜→半精鏜→精鏜→浮動鏜。試確定各工序尺寸及其公差。

例2.1108解：從機械工藝手冊查得各工序的加工余量和所能達到的精度，具體數(shù)值見表2.13中的第二、三列，計算結果見表2.13中的第四、五列。

解：1092．基準不重合時工序尺寸及其公差的計算零件機械加工過程往往是復雜的過程，因此工序尺寸計算過程也往往較為復雜。當零件結構復雜且加工表面較多時，零件加工工序會很多，加工過程中往往會多次更換機械加工機床設備，進行多次安裝工件，并更換定位基準。當零件加工精度較高時，盡管零件結構不很復雜，其加工過程經(jīng)常也會有很多工序，加工過程中常常會使用不同定位基準和工序基準。由于基準轉換致使工序基準、定位基準或測量基準與設計基準不重合時，工序尺寸及其公差的計算需要利用工藝尺寸鏈理論。第1章的尺寸鏈應用例題已經(jīng)介紹了測量基準或定位基準與設計基準不重合時工序尺寸計算方法、熱處理滲氮層控制工序尺寸計算方法；從未加工表面標注的工序尺寸計算方法。這里，用多尺寸同時保證情況工序尺寸設計方法和尺寸跟蹤圖工序尺寸計算方法作為例題進一步介紹工序尺寸計算方法。

2．基準不重合時工序尺寸及其公差的計算1101)多尺寸同時保證情況工序尺寸計算方法多尺寸同時保證問題是工序設計時經(jīng)常遇到的問題。例2.2如圖所示零件中，尺寸12-0.02、8+0.4和27+0.1都是以端面A為基準。但是由于A面加工質(zhì)量要求高，需要磨削加工，并且需要安排在最后工序進行。因此，以D面定位磨削A時，磨削加工需要同時保證上面三個零件尺寸符合精度要求。要求通過尺寸鏈計算，設計磨削加工前加工A表面、加工B表面和加工C表面的工序尺寸A1、B1和C1。問題分析：由于磨削加工，只能控制一個尺寸，那么選擇磨削加工控制精度最高的尺寸。依據(jù)精度要求最高的表面機械加工的尺寸鏈確定磨削加工余量。由于磨削加工同時加工三個尺寸的共同基準，該磨削余量同時是另外兩個工序尺寸的加工余量。B表面加工和C表面加工工序尺寸計算時，控制尺寸是封閉環(huán)，工序余量是已知組成環(huán)，尺寸鏈可解。1)多尺寸同時保證情況工序尺寸計算方法問題分析：111解：工序尺寸間的關系見圖b。A0=12-0.02,B0=8+0.4,C0=27+0.1，Z是磨削余量。①工序尺寸Z計算：工序尺寸A0、A1與工序余量Z構成尺寸鏈，見圖c，工序尺寸Z為封閉環(huán)，工序尺寸A0已知。初步擬定Z=0.3mm，則可依據(jù)尺寸鏈理論擬定A1基本尺寸12.3mm。按經(jīng)濟加工精度確定A1=12.3-0.04。

解：112依據(jù)尺寸鏈理論計算如下。，代入數(shù)值，，解得，代入數(shù)值，，解得，代入數(shù)值，，解得故，A1=12.3-0.04。依據(jù)尺寸鏈理論計算如下。113②工序尺寸B1計算：工序尺寸B0、B1與工序余量Z構成尺寸鏈，見圖d，工序尺寸B0為封閉環(huán)，工序余量Z已知工序尺寸B0已知。②工序尺寸B1計算：114依據(jù)尺寸鏈理論計算如下。，代入數(shù)值，，解得，代入數(shù)值，，解得，代入數(shù)值，，解得則，工序尺寸依據(jù)尺寸鏈理論計算如下。115③工序尺寸C1計算：工序尺寸C0、C1與工序余量Z構成尺寸鏈，見圖e，工序尺寸C0為封閉環(huán)，工序余量Z和工序尺寸C0已知。③工序尺寸C1計算：116依據(jù)尺寸鏈理論計算如下。，代入數(shù)值，，解得，代入數(shù)值，，解得，代入數(shù)值，，解得則，工序尺寸

依據(jù)尺寸鏈理論計算如下。1172）尺寸跟蹤圖方法當零件結構復雜或工序數(shù)目較多時，工序尺寸常常相互關聯(lián)，工序尺寸分析計算顯得錯綜復雜。遇到工序尺寸計算較為復雜的情況，可以用尺寸跟蹤圖方法理清尺寸關系，求解工序尺寸。

尺寸跟蹤圖法是一種有效的工序尺寸分析計算方法。

2）尺寸跟蹤圖方法118例2.2套筒零件(略去與軸向加工面無關的尺寸)如上圖所示，零件軸向表面加工工藝過程如下，要求確定軸向端面加工各工序的工序尺寸及其公差。工序1：以D面定位基準，粗車A面；然后以A面作為工序基準，粗車C面。工序2：以A面定位基準，粗車和半精車B面；然后以A面作為工序基準，半精車D面。工序3：以B面定位基準，半精車A面；然后以A面作為工序基準，半精車C面。工序4：以A面作為定位基準，磨削B面。

例2.2套筒零件(略去與軸向加工面無關的尺寸)如上圖所示119問題分析：圖示零件軸向表面加工中，出現(xiàn)了多次基準變換。工序1中，A面加工以D面作為工序基準，C面加工以A面作為工序基準；工序2中和工序4中各面加工都是以A面作為工序基準；工序3中，A面加工以B面作為工序基準，C面加工以A面作為工序基準。圖2.9零件軸向表面加工中，既有外表面加工，亦有內(nèi)表面加工。重要表面還要分階段進行加工。圖2.9零件加工具有一定代表性。盡管圖2.9零件軸向設計尺寸只有三個。由于加工表面需要多次加工和需要基準變換，工序尺寸分析計算具有一定復雜性。為清晰起見，可以繪制尺寸跟蹤圖，描述工序尺寸及工序余量之間的相互關系，方便工序尺寸分析計算。問題分析：120解：套筒零件毛坯(略去軸向加工面無關尺寸)如圖2.10所示。解：套筒零件毛坯(略去軸向加工面無關尺寸)如圖2.10所示。121尺寸跟蹤圖繪制使用圖示符號尺寸跟蹤圖繪制122尺寸跟蹤圖繪制過程如下。(1)繪制尺寸跟蹤圖表的表格，如圖2.11所示。(2)繪制被加工零件簡圖于尺寸跟蹤圖表的表格上部，并用符號標注各個加工表面。(3)依據(jù)零件加工工藝過程，嚴格按工序次序逐步繪制工序尺寸及工序余量，不得變更次序。繪制尺寸跟蹤圖時，使用圖2.11中給出的圖例符號。工序之間用表格橫線分開。尺寸跟蹤圖繪制過程如下。123①工序1尺寸繪制。標注D表面作定位基準。以D表面作為工序基準加工A表面，繪制兩個工序尺寸A1和工序余量Z3；以加工后的A表面作為工序基準加工C表面，繪制工序尺寸A2和工序余量Z2

①工序1尺寸繪制。124②工序2尺寸繪制。標注A表面作定位基準。以A表面作為工序基準加工B表面，繪制兩個工序尺寸A3和工序余量Z1；以加工后的A表面作為工序基準加工D表面，繪制工序尺寸A4和工序余量Z4②工序2尺寸繪制。125③工序3尺寸繪制。標注B表面作定位基準。以B表面作為工序基準加工A表面，繪制兩個工序尺寸A5和工序余量Z5；以加工后的A表面作為工序基準加工C表面，繪制工序尺寸A6和工序余量Z6③工序3尺寸繪制。126④工序4尺寸繪制。標注A表面作定位基準。以A表面作為工序基準加工B表面，繪制兩個工序尺寸A7和工序余量Z7

④工序4尺寸繪制。127⑤繪制設計尺寸。繪制完全部相關加工工序的工序尺寸，另起一行表格繪制設計尺寸，使用設計尺寸符號。將設計尺寸寫成對稱公差形式，A8=9.95±0.05，A9=80.1±0.3，A10=99.7±0.3⑤繪制設計尺寸。128⑥繪制毛坯尺寸。最后在尺寸跟蹤圖表上繪制毛坯尺寸

⑥繪制毛坯尺寸。129工序尺寸計算分析過程：工序尺寸的確定順序按加工工藝過程的逆向次序逐步進行，亦即按照尺寸跟蹤圖表由下至上的順序依次進行。

工序尺寸計算分析過程：130①工序尺寸A7計算工序尺寸A7與設計尺寸A8相同，故A7=9.95±0.05①工序尺寸A7計算131②工序余量Z7計算

②工序余量Z7計算132②工序余量Z7計算

圖2.12，其中工序余量Z7為封閉環(huán)，工序尺寸A7已知。初步擬定Z7=0.15mm，則可依據(jù)尺寸鏈理論擬定A5基本尺寸10.1。按經(jīng)濟加工精度確定A5=10.1±0.05。利用尺寸鏈理論驗算工序余量最小值Z7min=10.05-10.0=0.05<0.08(最小工序余量的經(jīng)驗數(shù)值)，不合適，需要修改初步擬定工序余量數(shù)值，適當增大工序余量。②工序余量Z7計算圖2.12，其中工序余量Z7為封閉環(huán)，工133重新擬定Z7=0.2mm，則可依據(jù)尺寸鏈理論擬定A5基本尺寸10.15

。按經(jīng)濟加工精度確定A5=10.15±0.05。利用尺寸鏈理論驗算工序余量最小值Z7min=10.15-10.0=0.10>0.08(最小工序余量的經(jīng)驗數(shù)值)，合適，則確定Z7=0.2mm，A5=

10.15±0.05重新擬定Z7=0.2mm，則可依據(jù)尺寸鏈理論擬定A5基本尺134③工序尺寸A3和工序余量Z5計算

③工序尺寸A3和工序余量Z5計算135工序尺寸A