第一章 機械加工工藝規(guī)程的制定20140305

機械制造工藝學機電工程學院第一章緒論一、機械制造工業(yè)及其發(fā)展17世紀60年代，瓦特改進蒸汽機，標志第一次工業(yè)革命興起，工業(yè)化大生產(chǎn)從此開始；18世紀中，麥克斯韋爾建立電磁場理論，電氣化時代開始；20世紀初，福特汽車生產(chǎn)線，泰勒科學管理方法，標志制造業(yè)自動化時代到來；二戰(zhàn)后，計算機、微電子技術，信息技術及軟科學的發(fā)展，以及市場競爭的加劇和市場需求多樣性的趨勢，使中小批量生產(chǎn)自動化成為可能，并產(chǎn)生了綜合自動化和許多新的制造理念的生產(chǎn)模式；進入21世紀，制造技術向自動化、柔性化、集成化、智能化、精密化和清潔化的方向發(fā)展。緒論1、機械制造工業(yè)與夕陽產(chǎn)業(yè)

隨著知識經(jīng)濟的興起，一些人卻把機械制造業(yè)貶成為“日薄西山”的“夕陽產(chǎn)業(yè)”、“舊經(jīng)濟”，這種思想在很大程度也影響了校園、也極大地影響了在坐各位同學的學習熱情。

☆事實果真如此嗎？☆什么是機械制造？☆機械制造在人們生活、國民經(jīng)濟中處于什么地位？

緒論2、機械工業(yè)及其在國民經(jīng)濟中的地位

機械制造工業(yè)：用機器為主要手段，以金屬為主要原材料進行加工工業(yè)稱為機械制造工業(yè)（即機械制造業(yè)）。

機械制造業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)的主體，它為國民經(jīng)濟各產(chǎn)業(yè)與國防建設提供技術裝備、為人民生活提供耐用消費品的國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)。牽涉千百萬人的衣、食、住、行，是人的基本物質(zhì)需求的重要保證，是國家安全保障的支柱，制造業(yè)是“夕陽產(chǎn)業(yè)”嗎？有可能消亡嗎？

緒論

世界上各個發(fā)達工業(yè)國經(jīng)濟上的競爭，主要是制造技術的競爭。在各個國家企業(yè)生產(chǎn)力的構(gòu)成中，制造技術的作用一般占55%~65%，發(fā)達國家的發(fā)展，在很大程度上都是依靠他們重視制造技術。通過制造技術，形成獨、特、高的產(chǎn)品，首先搶占世界市場，這就是他們之所以能崛起、騰飛的訣竅。美、日等發(fā)達國家已將制造科學與信息科學、材料科學、生物科學一起列為當今時代四大支柱學科。事實上，雖然世界已進入信息化的大趨勢，但發(fā)達國家仍然高度重視制造業(yè)發(fā)展。據(jù)悉，美國制造業(yè)對GDP的貢獻率始終大于20%，拉動其它產(chǎn)業(yè)30%。

緒論世界經(jīng)濟發(fā)展的趨勢表明：機械制造工業(yè)的發(fā)展速度、規(guī)模和產(chǎn)品質(zhì)量水平?jīng)Q定一個國家工業(yè)發(fā)展的水平，是國民經(jīng)濟中各部門的技術基礎、是一個國家經(jīng)濟發(fā)展的基石。機械制造工業(yè)的規(guī)模和水平是衡量一個國家科學技術水平與經(jīng)濟實力的重要標志。

緒論3、我國機械工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

可以概括為八個字：發(fā)展迅速、相對落后迅速發(fā)展的表現(xiàn):建國六十年來，特別是改革開放三十多年來的發(fā)展，已使我國機械工業(yè)從十分落后的狀況發(fā)展到今天的機械制造大國（不是強國）?！笆晃濉逼陂g發(fā)展迅速，自2008年開始穩(wěn)居世界第1位。2013年，機械工業(yè)總產(chǎn)值預計可達到20萬億人民幣以上。我國已經(jīng)建成門類比較齊全、具有較大規(guī)模的裝備制造體系。裝備的自給率在85%以上；農(nóng)業(yè)裝備幾乎全部由國內(nèi)提供；部分重要產(chǎn)品的產(chǎn)量已躍居世界前列。緒論

一些產(chǎn)品已經(jīng)形成綜合比較性優(yōu)勢，更具有價格競爭力。

如：國產(chǎn)工程機械的價格僅為同類進口產(chǎn)品的1／4左右。

掌握了一大批重大技術裝備的核心技術和關鍵技術：發(fā)電設備：已能制造達到國外先進水平的30萬千瓦汽輪發(fā)電機組、三峽工程70萬千瓦水輪發(fā)電機組、100萬千瓦級超臨界火電機組、60萬千瓦核電機組和兆瓦級風力發(fā)電機組以及1000KV超高壓交流和±800KV直流輸電設備等。汽車工業(yè)：形成了奇瑞、吉利、哈飛、比亞迪、中華、長城等幾大民族品牌。（但僅占市場份額的不足25%）緒論

以“遠望”號綜合測量船、“向陽紅”10號科學考察船為主力的遠洋科學考察船隊達到了世界一流水平。

7000米水下載人潛器“蛟龍”號

“和諧號”高速動車組。以“神舟”、“嫦娥”工程為代表的航天技術、以J10、J20、J31、Y20為代表的航空工業(yè)發(fā)展迅速。

12000米深井石油鉆機、“海洋石油981”鉆井平臺

30萬噸合成氨設備

1080t履帶起重機、2萬噸橋式起重機

五軸聯(lián)動龍門加工機床、五軸聯(lián)動葉片加工中心

……緒論我國機械工業(yè)的突出問題：（1）我國機械工業(yè)擁有自主知識產(chǎn)權和自主品牌的技術和產(chǎn)品少，在許多高端領域未能掌握核心關鍵技術還不能生產(chǎn)大型民用飛機、深水海洋工程設備；90%的高端機床、95%的高端數(shù)控系統(tǒng)、機器人依賴進口；科學儀器和精密測量儀器對外依賴度達70%。------由于過度引進而削弱自主創(chuàng)新！（2）關鍵零部件發(fā)展滯后，主機面臨“空殼化”航空發(fā)動機；大型船舶、海洋工程配套設備；30MPa以上液壓元件；核電機組配套的泵閥（占機組總投資的1/4）“天河二號”超級計算機？（3）現(xiàn)代制造服務業(yè)發(fā)展緩慢，價值鏈的高端缺位

過度依賴單機、實物量增長，而為用戶提供系統(tǒng)設計、系統(tǒng)成套、工程承包、遠程診斷維護、產(chǎn)品回收再制造、租賃等服務業(yè)未能得到培育。對“圓珠筆”的思考！緒論相對落后的表現(xiàn):

★產(chǎn)品品種少，技術含量低，質(zhì)量不穩(wěn)定、早期故障率高，可靠性差；★重復建設嚴重，專業(yè)化程度低，形不成規(guī)模，勞動生產(chǎn)率普遍較低、經(jīng)濟效益差；★結(jié)構(gòu)性過剩成為制約機械工業(yè)發(fā)展的主要因素；★對機械制造工業(yè)的作用認識、重視不夠；★技術裝備水平低，科研開發(fā)力量薄弱，資金投入不足，技術進步緩慢；★市場營銷與售后服務體系不健全；★企業(yè)管理體制和經(jīng)營機制轉(zhuǎn)換不到位。緒論4、兩點認識※

要重新認識機械制造業(yè)

機械制造業(yè)已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的機械制造，即所謂的機械加工。它是集機械、電子、光學、信息科學、材料科學、生物科學、光學、管理學等最新成就為一體的一個新興技術與新興工業(yè)。

信息化與工業(yè)化相輔相成。信息化不能代替工業(yè)化，但可以提升工業(yè)化、促進工業(yè)化，提高技術、生產(chǎn)、流通、管理的效率。機械制造工業(yè)必須依靠信息科學、材料科學來改造自己，另一方面信息科學、材料科學也必須依賴于制造技術來取得新的發(fā)展。緒論※中國不是“世界工廠”！

什么是“世界工廠”？世界工廠應該是指世界制造業(yè)的主要集中地?，F(xiàn)在，我國制造業(yè)的工業(yè)增加值僅為美國的～23％、日本的～36％，我國制造業(yè)的勞動生產(chǎn)率約為美國的～5％、日本的～4％，所以還不能算是世界工廠。如果說我國制造業(yè)的某個具體行業(yè)，如“打火機制造工廠”，似乎還值得探討一下，但不能說我們已是世界工廠。即便在諸如打火機的問題上，國外一個高檔打火機在價格上就頂上我們幾百個打火機。因此，一些說我們是世界工廠的外國人，可能光看到我們制造業(yè)產(chǎn)品的數(shù)量、產(chǎn)業(yè)的規(guī)模，并沒有注意到我們的產(chǎn)品在質(zhì)量和檔次上和發(fā)達國家有差距。同時，也可能是別有用心！

緒論

我國制造業(yè)大量的是來料加工，突出表現(xiàn)在電子等工業(yè)，許多關鍵產(chǎn)品、設計的知識產(chǎn)權并不掌握在我們手里，因此附加值很低。如富士康值得注意的是，美國的制造業(yè)占世界第一，但美國人從來不說自己是世界工廠。對國外說中國“世界工廠”的輿論，我們要警覺，這是不是有個“中國威脅論”的背景？

我國要成為“世界制造中心”，還有很長的路要走，要有長遠的眼光，不能拿犧牲自然資源、加劇環(huán)境污染的代價換取“世界工廠”的虛名。中國不能變成外國公司的垃圾場、下水道，外國的垃圾要留在國門外。如大連PX項目

從“霧霾天氣”上應覺醒！發(fā)展制造業(yè)要有創(chuàng)新的精神、要有民族精神，我們應該臥薪嘗膽為祖國制造事業(yè)不斷努力。緒論“東芝事件”的反思制造業(yè)對國防安全的影響深遠！緒論2011年《中國機械工程技術路線圖》對未來20年機械工技術發(fā)展進行了預測和展望五大趨勢：綠色、智能、超常、融合和服務八大技術問題：¤復雜系統(tǒng)的的創(chuàng)意、建模、優(yōu)化設計技術；¤零件精確成形技術；¤大型結(jié)構(gòu)件成形技術；¤高速精密加工技術；¤微納器件與系統(tǒng)（MEMS）；¤智能制造裝備；¤智能化集成化傳動技術；¤數(shù)字化工廠。緒論二、本課程研究的對象和任務1、工藝是什么？

工藝是使各種原材料、半成品成為產(chǎn)品的經(jīng)驗、方法和過程。各種機械制造的方法和過程的總和稱之為機械制造工藝。工藝是生產(chǎn)中最活躍的因素，它既是構(gòu)思和想法，又是實際的方法和手段，并落實在由工件、刀具、機床、夾具所構(gòu)成的工藝系統(tǒng)中。所以它包含和涉及的范圍很廣，需要多門學科知識的支持，同時又和生產(chǎn)實際聯(lián)系十分緊密。緒論2、機械制造工藝學的研究對象

是研究如何科學地、最優(yōu)地生產(chǎn)各種機械裝備、機械產(chǎn)品的一門技術學科。

是研究在機械制造(機械制造廣義包括：鑄造、鍛造、焊接、熱處理，機械加工、機械裝配）過程中優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗地生產(chǎn)機械裝備的原理和方法的科學。即從產(chǎn)品質(zhì)量（精度、壽命）、勞動生產(chǎn)率（高效的工藝方法和裝備及先進的生產(chǎn)組織和管理方法）、經(jīng)濟性（通過經(jīng)濟分析或經(jīng)濟論證加以確定）方面控制機械制造過程。緒論3、工藝與設計、制造的關系

只有掌握了制造工藝知識，才能夠進行經(jīng)濟、合理、可行的設計，才能夠方便、經(jīng)濟、高效、高質(zhì)地制造產(chǎn)品。它是將設計轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的橋梁。設計制造工藝橋梁作用不懂工藝能否成為一名優(yōu)秀的設計人員？緒論4、本課程的主要內(nèi)容

機械加工工藝規(guī)程制訂的原則、方法和步驟；

機床夾具的設計原理及方法；

機械加工精度的影響因素及其提高措施；

機械加工表面質(zhì)量的影響因素及其提高措施；

機械裝配工藝過程設計的理論和方法；

先進制造技術的發(fā)展。緒論5、課程的特點

實踐性強

學習時應注意基本理論與生產(chǎn)實際的結(jié)合，分析生產(chǎn)實際中遇到的問題，重視實踐性環(huán)節(jié)。

綜合性強

與金工實習、機械加工、公差、刀具、機床、夾具，企業(yè)管理等課程都有聯(lián)系，注意聯(lián)系和綜合應用以往所學知識。

靈活性大

工藝理論與工藝方法的應用具有很大的靈活性，在不同的條件甚至在相同的條件下可以有不同的處理方法，因此必須根據(jù)具體情況進行辯證的分析。緒論6、學習方法

理論聯(lián)系實際

具體問題具體分析，不能死記條文；應結(jié)合實際情況分析問題；

鉆研基本內(nèi)容

理解問題的實質(zhì)和概念，認真對待練習，掌握基本規(guī)律，做到舉一反三；

在掌握業(yè)務知識的同時，注意能力的培養(yǎng)。1機械加工工藝規(guī)程的制定1.1基本概念1.2機械加工工藝規(guī)程1.3工藝審查與毛坯選擇1.4工藝過程設計1.5工序設計1.6工藝尺寸鏈1.7時間定額及提高勞動生產(chǎn)率的工藝途徑1.8工藝過程方案的技術經(jīng)濟分析

1.1基本概念

1.1.1生產(chǎn)過程與工藝過程

生產(chǎn)過程是指機械產(chǎn)品從原材料開始到成品之間各相互關聯(lián)的勞動過程的總和。

在生產(chǎn)過程中按一定順序逐漸改變生產(chǎn)對象的形狀（鑄造、鍛造等）、尺寸（機械加工）、相對位置（裝配）和性質(zhì)（熱處理）使其成為成品的過程稱之為工藝過程。

本課程主要研究機械加工工藝過程中的一系列問題1.1.2工藝過程的組成

機械加工工藝過程是由一個或若干個順序排列的工序組成的，而工序又可分為安裝、工位、工步和行程。1.1基本概念1.工序

一個（或一組）工人，在一個工作地點，對一個（或同時幾個）工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程叫做工序。它是工藝過程的基本單元，也是生產(chǎn)計劃的基本單元。一組（個）工人一個工作地（指機床）連續(xù)地完成加工（如熱處理后再一次回到同一工作地）工序包括三要素三要素任何一個改變都將視為不同工序。1.1基本概念小批量生產(chǎn)加工方案：——

普通車床、三爪夾盤工序1：夾左側(cè)，車右端面、倒角及大外圓、打右中心孔；工序2:夾右側(cè)，車左端面、倒角、退刀槽（越程槽）及大外圓、打左中心孔；工序3：銑鍵槽、去毛刺。大批量生產(chǎn)加工方案：——

專用機床、夾具工序1：銑兩端面、打中心孔；工序2：車大外圓及倒角；工序3：車小外圓及倒角；工序4：車退刀槽（越程槽）工序5：銑鍵槽；工序6：去毛刺。圖1-1階梯小軸1.1基本概念思考題：1、為何要有倒角？2、中心孔有何用途？軸類零件都有中心孔嗎？3、退刀槽（越程槽）的作用4、鍵槽在軸端側(cè)是通透的與封閉的如何考慮？1.1基本概念2.工步

在加工表面和加工工具都不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序叫工步。加工表面不變（可以是單個表面或組合表面）工具不變（四角刀架，換刀）連續(xù)性（一個工序通常包含幾個工步）。工步包括三要素

上一例題的各工序中各含幾個工步？

在一個工步內(nèi)，若有幾把刀具同時加工幾個不同表面，稱此工步為復合工步1.1基本概念

圖1-2復合工步轉(zhuǎn)塔車床鉆、擴孔專用機床加工1.1基本概念3.安裝

在一個加工工序中，有時需要對零件進行多次裝夾加工，工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序稱為安裝。

4.工位

為完成一定的工序內(nèi)容，一次裝夾工件后，工件與夾具或機床的可動部分一起相對刀具或機床的固定部分所占據(jù)的每一個位置，稱為工位。

圖1-4多工位加工工位1：裝卸工件工位2：鉆孔工位3：擴孔工位4：鉸孔1.1基本概念

5.行程

有些工步，由于余量較大，需要同一刀具對同一表面進行多次切削，刀具對工件每切削一次就稱為一個行程。圖1-5階梯軸加工中的多次行程1.1基本概念1.1.3生產(chǎn)綱領與生產(chǎn)類型

1.生產(chǎn)綱領

生產(chǎn)綱領是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。計劃期常為一年，所以生產(chǎn)綱領也稱年產(chǎn)量。零件的生產(chǎn)綱領要計入備品和廢品的數(shù)量，可按下式計算，即

N=Qn(1＋α＋β)式中：N——零件的年產(chǎn)量，件/年；

Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量，臺/年；

n——每臺產(chǎn)品中，該零件數(shù)量，件/臺；

α——備品的百分率；

β——費品的百分率。

1.1基本概念2.生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型是指企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。一般分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種類型。

(1)單件生產(chǎn)

產(chǎn)品產(chǎn)量很少，品種很多，各工作地加工對象經(jīng)常改變，很少重復。

(2)成批生產(chǎn)

一年中分批輪流地制造幾種不同的產(chǎn)品，每種產(chǎn)品均有一定數(shù)量，工作地加工對象周期地重復。

(3)大量生產(chǎn)

一種產(chǎn)品產(chǎn)量很大，工作地的加工對象固定不變，長期進行某零件的某道工序的加工。1.1基本概念

生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領（年產(chǎn)量）的關系

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生產(chǎn)類型重型機械中型機械小型機械

單件生產(chǎn)

<5

<20

<100

小批生產(chǎn)

5～100

20-200

100-500

中批生產(chǎn)－200-500

500-5000

大批生產(chǎn)－500-5000

5000-50000

大量生產(chǎn)－>5000

>50000

生產(chǎn)類型不僅決定于生產(chǎn)綱領，而且和產(chǎn)品的大小和復雜程度有關。

劃分生產(chǎn)類型的意義在于有利于進行生產(chǎn)的規(guī)劃和管理1.1基本概念生產(chǎn)類型對加工工藝的影響：生產(chǎn)類型不同，則零件的加工工藝、工藝裝備、毛坯制造等工藝特點也不同。

生產(chǎn)類型對零件工藝規(guī)程影響很大。同一產(chǎn)品在大量生產(chǎn)情況下應具有：效率高、成本低、質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，所以應推廣產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的標準化、系列化、通用化，以便組織大批量的專業(yè)化生產(chǎn)。成組技術（GroupTechnology）：成組技術的核心是成組工藝，它是把結(jié)構(gòu)、材料、工藝相近似的零件組成一個零件族（組），按零件族制定工藝進行加工，從而擴大了批量、減少了品種、便于采用高效方法、提高了勞動生產(chǎn)率。零件的相似性是廣義的，在幾何形狀、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性為基本相似性，以基本相似性為基礎，在制造、裝配等生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等方面所導出的相似性，稱為二次相似性或派生相似性。

成組工藝實施的步驟為：

①零件分類成組；

②制訂零件的成組加工工藝；

③設計成組工藝裝備；④組織成組加工生產(chǎn)線。

1.1基本概念各種生產(chǎn)類型的工藝特點工藝特征單件小批中批大批大量零件的互換性缺乏互換性大部分具有互換性具有廣泛的互換性毛坯制造方法與加工余量木模手工造型或自由鍛，加工余量大部分采用金屬模鑄造或模鍛，加工余量中等廣泛采用金屬模機器造型、模鍛或其它高效方法，加工余量小機床設備通用機床部分通用機床和高效機床廣泛采用高效專用機床及自動機床工藝裝備大多采用通用夾具、標準附件、通用刀具、萬能量具。廣泛采用夾具，較多采用專用刀具和量具廣泛采用高效夾具、復合刀具、專用量具或自動檢驗裝置生產(chǎn)組織機群式分工段排列設備流水線或自動線對工人的技術要求較高一定水平調(diào)整工：要求高操作工：要求低成本較高中等較低1.1基本概念

1.1.4基準基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面。一個幾何關系只有一個基準。根據(jù)作用的不同，基準可分為設計基準和工藝基準。

1.設計基準圖1-6設計基準的實例1.1基本概念

設計基準是零件圖樣上所采用的基準。圖1-7主軸箱箱體的設計基準1.1基本概念

2.工藝基準

工藝基準是在加工和裝配過程中所采用的基準。它包括：

(1)工序基準

在工序圖上用來確定本工序加工表面加工后的尺寸、位置的基準。

(2)定位基準

工件在機床上或夾具上加工時用作定位的基準。

(3)測量基準

工件在測量時所采用的基準。

(4)裝配基準

裝配時用來確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對位置所采用的基準。

各種基準的實例如圖1-71.1基本概念圖1-8各種基準的實例1.2機械加工工藝規(guī)程1.2.1機械加工工藝規(guī)程及其作用

1.機械加工工藝規(guī)程的概念

規(guī)定產(chǎn)品或零件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為工藝規(guī)程。

2.工藝規(guī)程的作用

(1)工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的主要技術文件；

(2)工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù)；

(3)工藝規(guī)程是新、擴建工廠或車間的基本資料。1.2.2工藝規(guī)程的類型與格式

1.專用工藝規(guī)程

2.通用工藝規(guī)程1.2機械加工工藝規(guī)程

(1)典型工藝規(guī)程

(2)成組工藝規(guī)程

3.標準工藝規(guī)程

(1)機械加工工藝規(guī)程

(2)裝配工藝規(guī)程

1.2機械加工工藝規(guī)程

機械加工工藝過程卡片格式1.2機械加工工藝規(guī)程

機械加工工序卡片格式1.2機械加工工藝規(guī)程1.2.3工藝規(guī)程的內(nèi)容、制定步驟和原始資料

1.工藝規(guī)程的內(nèi)容與制定步驟

1)工藝審查與毛坯選擇

2)工藝過程設計

3)工序設計

4)填寫工藝文件

2.工藝規(guī)程制定的原始資料

1)產(chǎn)品的裝配圖和零件圖；

2)產(chǎn)品驗收的質(zhì)量標準；

3)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型；

4)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件；

5)各有關手冊、標準及指導性文件資料。1.3工藝審查與毛坯選擇1.3.1零件的工藝性分析

1.審查各項技術要求

圖1-9技術要求不當?shù)氖纠?.3工藝審查與毛坯選擇圖1-10零件局部結(jié)構(gòu)工藝性的一些實例

2.審查零件結(jié)構(gòu)工藝性本教材上圖1-9是零件局部結(jié)構(gòu)工藝性的一些實例，每個實例右邊為合理的正確結(jié)構(gòu)。

以下幾頁的工藝審查來自參考書

1.3工藝審查與毛坯選擇1.3工藝審查與毛坯選擇1.3工藝審查與毛坯選擇1.3工藝審查與毛坯選擇1.3工藝審查與毛坯選擇1.3工藝審查與毛坯選擇

3.結(jié)構(gòu)設計時應注意的幾項原則

1)盡可能采用標準化參數(shù)，有利于采用標準刀具和量具；

2)要保證加工的可能性和方便性，加工面應有利于刀具的進入和退出；

3)加工表面形狀應盡量簡單，便于加工，并盡可能布置在同一表面或同一軸線上，以減少工件裝夾、刀具調(diào)整及走刀次數(shù)；

4)零件結(jié)構(gòu)應便于工件裝夾，有利于增強工件或刀具的剛度；

5)應盡可能減輕零件質(zhì)量，減少加工表面面積，并盡可能減少內(nèi)表面加工；

6)零件的結(jié)構(gòu)應與先進的加工工藝方法相適應。

1.3工藝審查與毛坯選擇1.3.2毛坯選擇

1.常用的毛坯種類

(1)鑄件

(2)鍛件

(3)焊接件

(4)型材

2.毛坯選擇時考慮的因素

(1)零件材料及其力學性能；

(2)零件的形狀和尺寸；

(3)生產(chǎn)類型；

(4)具體生產(chǎn)條件；

(5)利用新工藝、新技術和新材料的可能性。1.3工藝審查與毛坯選擇各類毛坯的特點及適用范圍

毛坯種類制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形狀機械性能適用生產(chǎn)類型型材型材焊接件砂型鑄造自由鍛造普通模鍛鋼模鑄造精密鍛造壓力鑄造熔模鑄造沖壓件粉末冶金件

工程塑料件

13級以下13級以下11～1310～128～118～117～108～107～9

9～11大一般大大一般較小較小小很小小很小

較小各種材料鋼材鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼材為主鋼,鍛鋁,銅等鑄鋁為主鋼材,鍛鋁等鑄鐵,鑄鋼,青銅鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼鐵,銅,鋁基材料工程塑料小型大、中型各種尺寸各種尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型為主各種尺寸中、小尺寸

中、小尺寸簡單較復雜復雜較簡單一般較復雜較復雜復雜復雜復雜較復雜復雜較好有內(nèi)應力差好好較好較好較好較好好一般

一般各種類型單件單件小批單件小批中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量大批量中、大批量

中、大批量1.4工藝過程設計工藝過程設計內(nèi)容包括：選擇定位基準、選擇零件表面加工方法、加工階段劃分、加工順序的安排和工序組合等。

1.4.1定位基準選擇

在最初的工序中只能選擇未加工的毛坯表面作為定位基準，這種表面稱為粗基準。用加工過的表面作為定位基準稱為精基準。另外，為滿足工藝需要而在工件上專門設置或加工出的定位面，稱為輔助基準，如軸加工時用的中心孔、活塞加工時用的止口等。

1.粗基準的選擇

粗基準選擇主要影響加工表面與不加工表面的相互位置精度，以及影響加工表面的余量分配。

1.4工藝過程設計圖1-11選擇不同粗基準使得不同加工結(jié)果外圓基準內(nèi)圓基準1.4工藝過程設計選擇粗基準的基本原則如下：

1)如果工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應選擇該表面為粗基準。如圖1—12所示。

2)如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置精度，則應以不加工表面作為粗基準。圖1-12車床床身加工圖1-13粗基準選擇1.4工藝過程設計

3)如果零件每個表面都要加工，則應以加工余量最小的表面為粗基準。如圖1—14所示。

4)選擇粗基準的表面，應平整，沒有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。

5)粗基準一般只能使用一次，以免產(chǎn)生較大的位置誤差。圖1-14階梯軸加工的粗基準選擇1.4工藝過程設計2.精基準的選擇

精基準選擇應保證相互位置精度和裝夾準確方便，一般應遵循如下原則。

(1)基準重合原則

應盡量選用設計基準和工序基準作為定位基準。圖1-15的方式，由于定位基準和工序基準不重合，不容易保證t的加工精度。圖1-16的方式，由于定位基準和工序基準重合，就容易保證t的加工精度。圖1-15定位基準和工序基準不重合1.4工藝過程設計

(2)基準統(tǒng)一原則

工件加工過程中，盡可能采用統(tǒng)一的定位基準，這樣便于保證各加工面間的相互位置精度，且可簡化夾具的設計。圖1-16定位基準和工序基準重合1.4工藝過程設計在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的統(tǒng)一基準形式有：

1）軸類零件常使用兩頂尖孔作統(tǒng)一基準；

2）箱體類零件常使用一面兩孔（一個較大的平面和兩個距離較遠的銷孔）作統(tǒng)一基準；

3）盤套類零件常使用止口面（一端面和一短圓孔）作統(tǒng)一基準；

4）套類零件用孔和止推面作統(tǒng)一基準。采用統(tǒng)一基準原則好處在于：

1）有利于保證各加工表面之間的位置精度；

2）可以簡化夾具設計，減少工件搬動和翻轉(zhuǎn)次數(shù)?！镒⒁猓翰捎媒y(tǒng)一基準原則會帶來基準不重合問題。此時，需針對具體問題進行具體分析，根據(jù)實際情況選擇精基準。

1.4工藝過程設計

(3)互為基準原則

當兩個表面相互位置精度較高時，可互為精基準，反復加工。例如加工精密齒輪時，需先以齒面為基準磨內(nèi)孔，然后再以內(nèi)孔為基準磨齒面，如圖1-17所示。

圖1-17以齒形表面定位磨內(nèi)孔1.4工藝過程設計(4)自為基準原則

當某些表面精加工要求余量小而均勻時，應選擇加工表面本身作為精基準。如圖1-18所示，在導軌磨床上以自為基準磨削床身導軌。圖1-18床身導軌面自為基準的實例浮動鏜刀塊1—工件2—鏜刀塊3—鏜桿1.4工藝過程設計

外圓研磨1.4工藝過程設計1.4.2表面加工方法選擇

1、加工方法選擇時應考慮的因素

(1)經(jīng)濟加工精度（見圖1-19）；

(2)工件材料的性質(zhì)；

(3)工件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸；

(4)生產(chǎn)類型和經(jīng)濟性；

(5)現(xiàn)有設備情況和技術條件。

圖1-19加工誤差（或加工精度）和成本的關系1.4工藝過程設計

2、常見表面(外圓、內(nèi)孔、平面)的加工方法，見下列框圖

研磨IT3Ra0.008~0.32超精加工IT3Ra0.01~0.32砂帶磨IT3Ra0.01～0.16精密磨削IT3Ra0.008~0.08拋光Ra0.008~1.23金剛石車IT3～6Ra0.02~1.23滾壓IT6～7Ra0.16~1.23精磨IT6～7Ra0.16~1.23精車IT7～8Ra1.23～3粗磨IT8～9Ra1.23～10半精車IT10～11Ra2.3～12.3粗車IT12～13Ra10～80外圓表面的典型加工工藝路線1.4工藝過程設計孔的典型加工工藝路線

珩磨IT3～6Ra0.04~1.23研磨IT3～6Ra0.008~0.63粗鏜IT12～13Ra3～20鉆IT10～13Ra3～80半精鏜IT10～11Ra2.3～10粗拉IT9～10Ra1.23～3擴IT9～13Ra1.23~40精鏜IT7～9Ra0.63～3粗磨IT9～11Ra1.23～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.23鉸IT6～9Ra0.32~10金剛鏜IT3～7Ra0.16~1.23精磨IT7～8Ra0.08~0.63滾壓IT6～8Ra0.01~1.23手鉸IT3Ra0.08~1.231.4工藝過程設計平面典型加工工藝路線拋光Ra0.008?1.23研磨IT3～6Ra0.008?0.63精密磨IT3～6Ra0.04?0.32半精銑IT8～11Ra2.3?10精銑IT6～8Ra0.63～3高速精銑IT6～7Ra0.16?1.23導軌磨IT6Ra0.16?1.23精磨IT6～8Ra0.16?1.23寬刀精刨IT6Ra0.16?1.23粗磨IT8～10Ra1.23?10精刨IT6～8Ra0.63～3半精刨IT8～11Ra2.3～10半精車IT8～11Ra2.3～10粗銑IT11～13Ra3～20粗刨IT11～13Ra3～20砂帶磨IT3～6Ra0.01?0.32金剛石車IT6Ra0.02?1.23刮研Ra0.04?1.23精車IT6～8Ra1.23～3粗車IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.3粗拉IT10～11Ra3～201.4工藝過程設計

1.4.3加工階段的劃分

一般可分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。加工精度和表面質(zhì)量要求特別高時，還可增加光整加工和超精密加工階段劃分加工階段的原因：(1)保證加工質(zhì)量；

(2)合理地使用機床設備；

(3)便于熱處理工序安排；

(4)便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷；

(5)保護精加工過后的表面。

1.4工藝過程設計1.4.4加工順序的安排

1.機械加工工序的安排

(1)先基準面，后其它面；

(2)先主要表面，后次要表面；(3)先面后孔；

(4)先粗后精。1.4工藝過程設計2.熱處理工序的安排

(1)預備熱處理：退火、正火、調(diào)質(zhì)等

(2)最終熱處理：調(diào)質(zhì)、淬火、滲碳、滲氮等

(3)時效處理：自然時效、人工時效

(4)表面處理：電鍍、氧化、鈍化、涂層等3.輔助工序的安排

輔助工序種類較多，包括檢驗、去毛刺、倒棱、清洗、防銹、去磁及平衡等。

檢驗工序分加工質(zhì)量檢驗和特種檢驗

——X射線、超聲波、熒光、磁力、著色、超速動平衡，等。1.4工藝過程設計1.4.5工序的集中與分散

1.工序集中的特點

工序集中就是工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，每道工序的加工內(nèi)容較多。

1)采用高效專用設備及工藝裝備，生產(chǎn)率高；

2)裝夾次數(shù)少，易于保證表面間位置精度，減少工序間運輸量，縮短生產(chǎn)周期；

3)機床數(shù)量、操作工人和生產(chǎn)面積少，可簡化生產(chǎn)組織和計劃工作；

4)因采用結(jié)構(gòu)復雜的專用設備，所以投資大，調(diào)整復雜，生產(chǎn)準備量大，轉(zhuǎn)換產(chǎn)品費時；

1.4工藝過程設計2.工序分散的特點

工序分散就是將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進行，每道工序的加工內(nèi)容較多。1)設備和工藝裝備簡單，調(diào)整維修方便，生產(chǎn)準備量少，易適應產(chǎn)品更換；

2)可采用最合理的切削用量；

3)設備數(shù)量多，操作工人多，生產(chǎn)面積大。

工序集中與分散各有利弊，應根據(jù)生產(chǎn)類型、現(xiàn)有生產(chǎn)條件、工件結(jié)構(gòu)特點和技術要求等綜合分析

單件小批的集中——加工中心大批量的集中——多刀、多軸機床、組合機床、自動機床重型零件——工序集中剛度差、精度高——工序分散1.5工序設計

零件在工藝過程設計后，應進行工序設計。主要工作是為每一工序選擇機床和工藝裝備，確定加工余量、工序尺寸和公差，確定切削用量和工時定額。

1.5.1機床及工藝裝備選擇

1、機床的選擇：精度、規(guī)格尺寸、效率相適應

2、工藝裝備的選擇：精度、規(guī)格、類型相適應

夾具：單件小批——通用、組合；大批——高效、專用

刀具：優(yōu)選標準刀具；必要時采用高效的專用、復合、多刃刀具

量具：單件小批——通用；大批——極限量規(guī)，高效測量量具、儀器1.5工序設計1.5.2加工余量的確定1.加工余量的概念加工余量：加工過程中所切去的金屬層厚度，分為工序余量和加工總余量工序余量：相鄰兩工序的工序尺寸之差加工總余量：從毛坯到成品的整個加工過程中某表面切除的金屬層總厚度某個表面加工總余量為該表面工序余量之和，即：式中ZS——總加工余量；

Zi——第i道工序加工余量；

n——該表面加工工序數(shù)。1.5工序設計

若相鄰兩工序的工序尺寸都是基本尺寸，則得到的余量就是工序的公稱余量。最大余量和最小余量與工序尺寸公差有關。

在加工外表面時Tb

在加工內(nèi)表面時1.5工序設計

可見，無論是加工外表面還是內(nèi)表面，本工序余量公差總是等于上工序與本工序公差之和。

1.5工序設計加工余量有雙邊余量和單邊余量之分工序尺寸的公差，一般按“入體原則”標注極限偏差，即外表面的工序尺小取上偏差為零；內(nèi)表面的工序尺寸取下偏差為零；即公差指向?qū)嶓w。毛坯尺寸則按雙向布置上、下偏差。1.5工序設計2影響加工余量的因素(1)上工序表面粗糙度H1a和缺陷層H2a(2)上工序的尺寸公差Ta

＞Tb圖1-23上工序留下的尺寸公差表面粗糙度缺陷層圖1-22加工表面的粗糙度與缺陷層正常組織1.5工序設計(3)上工序的形位誤差

(4)本工序加工時的裝夾誤差圖1-24軸的彎曲對加工余量影響圖1-25三爪卡盤上的裝夾誤差1.5工序設計

3確定加工余量的方法

(1)查表法：來自生產(chǎn)實踐和實驗研究，并結(jié)合實際加工情況進行修訂加工余量，應用廣泛；

——《機械加工工藝手冊》

(2)經(jīng)驗估計法：來自實踐經(jīng)驗，一般偏大。常用于單件小批生產(chǎn)中；

(3)分析計算法：基于上述加工余量公式及可靠實踐資料，對影響加工余量的各項因素進行分析而得到，方法比較合理。1.5.3工序尺寸及公差的確定

對于各工序的定位基準與設計基準重合時的表面的多次加工，其工序尺寸的計算比較簡單，此時只要根據(jù)零件圖上的設計尺寸、各工序的加工余量、各工序所能達到的精度，由最后一道工序開始依次向前推算，直至毛坯為止，即可確定各工序尺寸及公差。

見例題

當工序基準或定位基準與設計尺寸不重合時，或在加工過程中工序基準多次轉(zhuǎn)換，或工序尺寸尚需從待加工表面標注時，工序尺寸及公差的的計算比較復雜，需要用工藝尺寸鏈來分析計算。（下一節(jié)內(nèi)容）1.5工序設計

例如：某車床主軸箱箱體的主軸孔，設計要求為φ100Js6，Ra0.8，加工工序為粗鏜—半精鏜—精鏜—浮動鏜四道工序。試確定備工序尺寸及其公差。1.5工序設計例：軸φ50、IT5、Ra0.04，高頻淬火、鍛件鍛造——粗車——半精車——高頻——粗磨——精磨——研磨余量工序尺寸經(jīng)濟精度粗糙度工序尺寸及公差鍛造564粗車51.5半精車50.41高頻粗磨0.350.11精磨0.150.01研磨0.01501.6工藝尺寸鏈

1.6.1尺寸鏈的定義、組成及分類

1.尺寸鏈的定義

在零件加工或機器裝配過程中，相互聯(lián)系并按一定順序排列的封閉尺寸組合，稱為尺寸鏈。

圖1-26工藝尺寸鏈圖1-27裝配尺寸鏈1.6工藝尺寸鏈

2.尺寸鏈的組成

(1)封閉環(huán)：在加工或裝配過程中最后（自然或間接）形成的環(huán),記作(2)組成環(huán)：尺寸鏈中的其它各環(huán)，是加工或裝配直接得到的尺寸(3)增環(huán)：其它各環(huán)不變，該環(huán)增大，封閉環(huán)也增大。記作(4)減環(huán)：其它各環(huán)不變，該環(huán)增大，封閉環(huán)減小。記作

建立尺寸鏈時，首先應確定封閉環(huán)，再從封閉環(huán)一端起，依次畫出有關直接得到的尺寸作為組成環(huán)，直到尺寸的終端回到封閉環(huán)的另一端，形成一個封閉的尺寸鏈圖。判斷增環(huán)和減環(huán)，通常先給封閉環(huán)任意一個方向畫上箭頭，然后沿此方向環(huán)繞尺寸鏈依次給每一組成環(huán)畫出箭頭。凡是組成環(huán)尺寸箭頭方向與封閉環(huán)箭頭方向相反的，均為增環(huán)；相同的為減環(huán)。

1.6工藝尺寸鏈

3.尺寸鏈的分類

①按應用范圍，可分為工藝尺寸鏈和裝配尺寸鏈；②按各環(huán)所處空間位置，可分為直線尺寸鏈、平面尺寸鏈和空間尺寸鏈；③按環(huán)的幾何特征，可分為長度尺寸鏈和角度尺寸鏈。直線、長度平面空間角度1.6工藝尺寸鏈

4.尺寸鏈的特性

(1)封閉性；(2)關聯(lián)性；(3)傳遞參數(shù)1.6.2尺寸鏈的計算方法

1、極值法

(1)封閉環(huán)的基本尺寸

封閉環(huán)的基本尺寸等于所有增環(huán)基本尺寸之和減去所增減環(huán)基本尺寸之和，即式中m—增環(huán)數(shù)n—組成環(huán)總環(huán)數(shù)1.6工藝尺寸鏈

(2)封閉環(huán)的極限尺寸

封閉環(huán)的最大尺寸等于各增環(huán)最大尺寸之和減去各減環(huán)最小尺寸之和；封閉環(huán)的最小尺寸等于各增環(huán)最小尺小之和減去各減環(huán)最大尺寸之和。即1.6工藝尺寸鏈(3)封閉環(huán)的上、下偏差

封閉環(huán)的上偏差等于各增環(huán)的上偏差之和減去各減環(huán)下偏差之和；封閉環(huán)的下偏差等于各增環(huán)的下偏差之和減去各減環(huán)上偏差之和。即

(4)封閉環(huán)的公差

封閉環(huán)公差等于各組成環(huán)公差之和，即1.6工藝尺寸鏈2．概率法

若各組成環(huán)尺寸為正態(tài)分布時，其基本計算公式為：極值法按誤差綜合最不利的情況考慮的，優(yōu)點是簡便、可靠；缺點是在封閉環(huán)公差要求小而組成環(huán)數(shù)目多時，會造成對組成環(huán)的公差要求過于嚴格。概率法是利用概率原理來進行尺寸鏈計算，主要用于封閉環(huán)公差小、組成環(huán)數(shù)目多，以及大批量生產(chǎn)中。1.6工藝尺寸鏈1.6.3工藝尺寸鏈的應用1.測量基準與設計基準不重合時，測量尺寸的換算；

由此可見，由于測量基準與設計基準不重合，因而要換算測量尺寸。若測量尺寸超差，只要其超差量不大于另一組成環(huán)的公差，則該零件可能是假廢品，應復檢。1.6工藝尺寸鏈

2.定位基準與設計基準不重合時的工序尺寸換算；

圖中：設計尺寸為：350±0.30。設計基準為下底面，為使鏜孔夾具能安置中間導向支承，加工中以箱體頂面作為定位基準。此時，A為工序尺寸。則A的計算為：基本尺寸：A=600-350=250又因為：

即：由于尺寸350和600均為對稱偏差，故：A＝250±0.10

1.6工藝尺寸鏈分析：

如果有另一種情況，若箱體圖規(guī)定350±0.30（要求不變）600±0.40,（公差放大）。則因為T600＞

T350

（即0.80＞0.60），就無法滿足工藝尺寸鍵的基本計算式的關系，即使本工序的加工誤差TA

=0，也無法保證獲得360±0.30尺寸在允許范圍之內(nèi)。這時就必須采取措施：

(1)

與設計部門協(xié)商，能否將孔心線尺寸350公差要求放低（例如要放大到T350>T600,往往是難以同意的）；

1.6工藝尺寸鏈

(3)

提高上工序的加工精度，即縮小600±0.40公差，使T600<T350

（比如上例中T350=0.60,而TA=0.20,T600=0.40是允許的）；

(4)適當選擇其他加工方法，或采取技術革新，使上工序和本工序尺寸的加工精度均有所提高（比如使壓縮T600=0.50，TA=0.10），這樣也能保證實現(xiàn)350土0.30的技術要求。

(2)

改變定位基準，即用底面定位加工（這時雖定位基準與設計基準重合，但中間導向支承要用吊裝式，裝拆麻煩）；

1.6工藝尺寸鏈3.從待加工設計基準標注尺寸時，工序尺寸及公差的換算；

圖1-30內(nèi)孔及鍵槽的工藝尺寸鏈分解封閉環(huán)封閉環(huán)1.6工藝尺寸鏈

4.多尺寸保證時，工序尺寸的換算；

對于多個設計尺寸，在最后加工中只能直接控制一個尺寸，這個尺寸通常是精度最高的，其他尺寸需要通過換算間接保證。精度要求最高，熱處理后磨削1.6工藝尺寸鏈

5.表面熱處理時的工序尺寸換算；

6.圖表跟蹤法確定工序尺寸；怎樣測量熱處理層厚度t1？1.6工藝尺寸鏈7.孔系坐標尺寸的換算

箱體類大多都有孔系。設計時一般都標出孔間距離尺寸及公差，此外還標有相關的角度。加工時，一般用坐標鏜床按各孔的x和y坐標值進行加工。因此，必須將孔距尺寸公差換算為加工用的坐標尺寸及公差．這就屬于平面尺寸鏈的問題。圖1-34箱體零件鏜孔工序圖及鏜孔工藝尺寸鏈1.6工藝尺寸鏈練習1

如圖所示偏心零件，表面A要求滲碳處理，滲碳層深度規(guī)定為0.3～0.8mm。與此有關的加工過程如下：1）精車A面，保證直徑；2）滲碳處理，控制滲碳層深度H1；3）精磨A面保證直徑尺寸，同時保證規(guī)定的滲碳層深度。試確定H1的數(shù)值。A1.6工藝尺寸鏈練習2如下圖所示的軸類零件，在臥式銑床上，采用調(diào)整法且用兩把銑刀組合在一起同時加工兩個槽。當此工序以大端端面為軸向定位基準時，根據(jù)零件圖標注相關工序尺寸0—0.2+0.10BAc1.7時間定額及提高勞動生產(chǎn)率的工藝途徑

1.7.