第十四讲 第六章工艺规程设计 第一节概述 、工艺规程的作用 1.工艺规程是工厂进行生产准备工作的主要依据 产品在投入生产之前要作大量的生产准备工作,包括原材料和毛坯的供应,机床的配备和调整, 专用工艺装备的设计制造,核算生产成本以及配备人员等,所有这些工作都要根据工艺规程进行 2.工艺规程是企业组织生产的指导性文件 工厂管理人员根据工艺规程规定的要求,编制生产作业计划,组织工人进行生产,并按照工艺 规程要求验收产品。 3.工艺规程是新建和扩建机械制造厂(或车间)的重要技术文件 新建和扩建机械制造厂(或车间)须根据工艺规程确定机床和其他辅助设备的种类、型号规格 和数量,厂房面积,设备布置,生产工人的工种、等级及数量等。 此外,先进的工艺规程还起着交流和推广先进制造技术的作用。典型工艺规程可以缩短工厂摸 索和试制的过程 二、工艺规程的设计原则 工艺规程设计必须遵循以下原则 1)所设计的工艺规程必须保证机器零件的加工质量和机器的装配质量,达到设计图样上规定的 各项技术要求 2)工艺过程应具有较高的生产效率,使产品能尽快投放市场 3)尽量降低制造成本。 4)注意减轻工人的劳动强度,保证生产安全 、工艺规程设计所需原始资料 设计工艺规程必须具备以下原始资料: 1)产品装配图、零件图 2)产品验收质量标准 3)产品的年生产纲领 4)毛坯材料与毛坯生产条件。 5)制造厂的生产条件,包括机床设备和工艺装备的规格、性能和当前的技术状态,工人的技术 水平,工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的能力等有关资料 6)工艺规程设计、工艺装备设计所用设计手册和有关标准。 7)国内外有关制造技术资料等 第二节机械制造厂的生产过程和工艺过程 、生产过程和工艺过程 1.生产过程
77 第十四讲 第六章 工艺规程设计 第一节 概 述 一、工艺规程的作用 1．工艺规程是工厂进行生产准备工作的主要依据 产品在投入生产之前要作大量的生产准备工作，包括原材料和毛坯的供应，机床的配备和调整， 专用工艺装备的设计制造，核算生产成本以及配备人员等，所有这些工作都要根据工艺规程进行。 2．工艺规程是企业组织生产的指导性文件 工厂管理人员根据工艺规程规定的要求，编制生产作业计划，组织工人进行生产，并按照工艺 规程要求验收产品。 3．工艺规程是新建和扩建机械制造厂（或车间）的重要技术文件 新建和扩建机械制造厂（或车间）须根据工艺规程确定机床和其他辅助设备的种类、型号规格 和数量，厂房面积，设备布置，生产工人的工种、等级及数量等。 此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进制造技术的作用。典型工艺规程可以缩短工厂摸 索和试制的过程。 二、工艺规程的设计原则 工艺规程设计必须遵循以下原则： l）所设计的工艺规程必须保证机器零件的加工质量和机器的装配质量，达到设计图样上规定的 各项技术要求。 2）工艺过程应具有较高的生产效率，使产品能尽快投放市场。 3）尽量降低制造成本。 4）注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。 三、工艺规程设计所需原始资料 设计工艺规程必须具备以下原始资料： l）产品装配图、零件图。 2）产品验收质量标准。 3）产品的年生产纲领。 4）毛坯材料与毛坯生产条件。 5）制造厂的生产条件，包括机床设备和工艺装备的规格、性能和当前的技术状态，工人的技术 水平，工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的能力等有关资料。 6）工艺规程设计、工艺装备设计所用设计手册和有关标准。 7）国内外有关制造技术资料等。 第二节 机械制造厂的生产过程和工艺过程 一、生产过程和工艺过程 1．生产过程
机楲制造厂一般都从其他工厂取得制造机械所需要的原材料或半成品,丛原材料(或半成最) 进厂一真到把成是制造患来的各有关劳动过晨的总和统称为厂的生产过程,它包括原材料的运输 保管、把原材料做成毛坯、把毛坯做成机器零件、把机器零件装配成机器、检验、试车、油漆、包 装等 工厂的生产过程又可按车间分为若干车间的生产过程。 二.工艺过程 在生产过程史人属真接改变失产对象的尺丈形状,物現化学性能以及想对伩置关系的过 统称为芨过程其他过程则称为铺助过程。 工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。“机械制造 技术基础”课只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程。 个同样要求的零件,可以采用几种不同的丁艺过程来加丁但其史总有一种工艺过程在给定 的条代下是最食理的,人们把工艺过的有关内容用文件的形式固底下来用以指景生产,这个文 件称为玉规。 三、工艺过程的组成 1.工序 个工人感一组人·在一个工作地对凤一工供或同时对几个工件所连续完成的那一部众丁艺 过根称为J底。 机械零件的机械加工工艺过程由若干工序组成,毛坯依次通过这些工序,就被加工成合乎图样 规定要求的零件。 表1-1工艺过程 工序名称 车外圆、端面并加工孔 转塔车床 粗磨外圆及端面 外圆磨床 热处理 高频淬火机 精磨外圆及端面 外圆磨床 工序是工艺过程的基本组成部分,工序是制订生产计划和进行成本核算的基本单元 在同一工序中,工件在工作位置可能只装夹一次,也可能要装夹几次。玄装是工代经一次装来 卮所寇成的那一部分丁艺过。例如,表1-1所列工艺过程的第一道工序,一般都要进行两次装夹 才能把工件上所有的内外表面加工出来。 从减小装夹误差及减少装夹工件所花费的时间考虑,应尽量减少安装数。 3.工位 在同一工序中,有时为了减少由于多次装夹而带来的误差及时间损失,往往采用转位工作台或 转 位夹具。位是在丁件的一次家装中,忑件相对于机床(或刀具)每点据一个确切位置中所宾成 的那一部分装过程。 4.工步 一个工序(或一次安装或一个工位)中可能需要加工若干 个表面:也可能只加工一个表面,但却要用若干把不同的刀具 轮流加工;或只用一把刀具但却要在加工表面上切多次,而每 次切削所选用的切削用量不全相同。悲是在加工表面、切 刀具积切削用曩(仅指机床主轴转速和进飨曩)都不变的情况 下所完成的那一部分J惹过程。上述三个要素中(指加工表面、 切削刀具和切削用量)只要有一个要素改变了,就不能认为是 同一个工步 为了提高生产效率,机械加工中有时用几把刀具同时加工 图1-3走刀示例
78 机械制造厂一般都从其他工厂取得制造机械所需要的原材料或半成品，从原材料（或半成品） 进厂一直到把成品制造出来的各有关劳动过程的总和统称为工厂的生产过程，它包括原材料的运输 保管、把原材料做成毛坯、把毛坯做成机器零件、把机器零件装配成机器、检验、试车、油漆、包 装等。 工厂的生产过程又可按车间分为若干车间的生产过程。 二．工艺过程 在生产过程中凡属直接改变生产对象的尺寸、形状、物理化学性能以及相对位置关系的过程， 统称为工艺过程；其他过程则称为辅助过程。 工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。“机械制造 技术基础”课只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程。 一个同样要求的零件，可以采用几种不同的工艺过程来加工，但其中总有一种工艺过程在给定 的条件下是最合理的，人们把工艺过程的有关内容用文件的形式固定下来，用以指导生产，这个文 件称为工艺规程。 三、工艺过程的组成 l．工序 一个工人或一组工人，在一个工作地对同一工件或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺 过程，称为工序。 机械零件的机械加工工艺过程由若干工序组成，毛坯依次通过这些工序，就被加工成合乎图样 规定要求的零件。 工序是工艺过程的基本组成部分，工序是制订生产计划和进行成本核算的基本单元。 2．安装 在同一工序中，工件在工作位置可能只装夹一次，也可能要装夹几次。安装是工件经一次装夹 后所完成的那一部分工艺过程。例如，表 1－1 所列工艺过程的第一道工序，一般都要进行两次装夹， 才能把工件上所有的内外表面加工出来。 从减小装夹误差及减少装夹工件所花费的时间考虑，应尽量减少安装数。 3．工位 在同一工序中，有时为了减少由于多次装夹而带来的误差及时间损失，往往采用转位工作台或 转位夹具。工位是在工件的一次安装中，工件相对于机床（或刀具）每占据一个确切位置中所完成 的那一部分工艺过程。 4．工步 一个工序（或一次安装或一个工位）中可能需要加工若干 个表面；也可能只加工一个表面，但却要用若干把不同的刀具 轮流加工；或只用一把刀具但却要在加工表面上切多次，而每 次切削所选用的切削用量不全相同。工步是在加工表面、切削 刀具和切削用量（仅指机床主轴转速和进给量）都不变的情况 下所完成的那一部分工艺过程。上述三个要素中（指加工表面、 切削刀具和切削用量）只要有一个要素改变了，就不能认为是 同一个工步。 为了提高生产效率，机械加工中有时用几把刀具同时加工
几个表面,这也被看作是一个工步,称为复食工发。 5.走刀 在一个工步中,如果要切摸的金属层很果,可分几次切,每切削一次,就称为一次走刀。 综上分析可知,工艺过程的组成是很复杂的。工艺过程由许多工序组成,一个工序可能有几个 安装,一个安装可能有几个工位,一个工位可能有几个工步,如此等等。 @4 其余号 1870mA 材料40C 30h6和中28h6表面硬度:50HRC 图1-1机器零件图 Ⅵ1.铰孔 V.精车6、7 Ⅶ车端面1、4 BRSS m倒角2.5 ⅣV.扩孔3 1.粗车6、7 X.切空刀槽 Ⅱl.钻孔3 l挖槽8 图1-2多工位加工 第三节生产类型及其工艺特征 根据加工零件的年产纲领和零件本身的特性(轻重、大小、结构复杂程度、精密程度等),可以 将零件的生产类型划分为单件生产、成批生产和大量生产三种生产类型。产秒类很多,同一种产
79 几个表面，这也被看作是一个工步，称为复合工步。 5．走刀 在一个工步中，如果要切掉的金属层很厚，可分几次切，每切削一次，就称为一次走刀。 综上分析可知，工艺过程的组成是很复杂的。工艺过程由许多工序组成，一个工序可能有几个 安装，一个安装可能有几个工位，一个工位可能有几个工步，如此等等。 第三节 生产类型及其工艺特征 根据加工零件的年产纲领和零件本身的特性（轻重、大小、结构复杂程度、精密程度等），可以 将零件的生产类型划分为单件生产、成批生产和大量生产三种生产类型。产品种类很多，同一种产
最的数量不多生产很重复,北种生产称为单件生产。产品的是种较少·数量很太,每众设惫经 第熏复地进行某一忑件的某一忑底的生产,此种生产称为太曩生产。成批地制造相同零件的生产 称为成批生产。每批制造的相同零件的数量,称为批。批量可根据零件的年产量及一年中的生产 批数计算确定;一年中的生产批数,须根据零件的特征、流动资金的周转速度、仓库容量等具体情 况确定。按照批量多少和被加工零件自身的特性,成批生产又可进一步划分为小批生产、中批生产 和大批生产;小批生产接近单件生产,大批生产接近大量生产;中批生产介于单件生产和大量生产 之间 表1-2加工零件的生产类型 同种零件的年生产纲领(件/年) 生产类型 重型零件 中型零件 轻型零件 单件生产 小批 5-100 20-200 100~500 成批生产 100-300 200~500 500-5000 500-5000 5000~50000 大量生产 >1000 >5000 表1-3不同机械产品的零件质量型别表 加工零件的质量/kg 机械产品类别 型零件 中型零件 重型零件 电子工业机械 机床 重型机械 100-2000 >2000 不同的生产类型具有不同的工艺特征。在制订零件机械加工工艺规程时,必须首先确定生产类 型,生产类型确定之后,工艺过程的总体轮廓就勾画出来了。 在同一个工厂中,可能同时存在几种不同生产类型的生产。判断一个工厂(或一个车间)的生 产类型应根据该厂(或车间)的主要工艺过程的性质来确定
80 品的数量不多，生产很少重复，此种生产称为单件生产。产品的品种较少，数量很大，每台设备经 常重复地进行某一工件的某一工序的生产，此种生产称为大量生产。成批地制造相同零件的生产， 称为成批生产。每批制造的相同零件的数量，称为批量。批量可根据零件的年产量及一年中的生产 批数计算确定；一年中的生产批数，须根据零件的特征、流动资金的周转速度、仓库容量等具体情 况确定。按照批量多少和被加工零件自身的特性，成批生产又可进一步划分为小批生产、中批生产 和大批生产；小批生产接近单件生产，大批生产接近大量生产；中批生产介于单件生产和大量生产 之间。 不同的生产类型具有不同的工艺特征。在制订零件机械加工工艺规程时，必须首先确定生产类 型，生产类型确定之后，工艺过程的总体轮廓就勾画出来了。 在同一个工厂中，可能同时存在几种不同生产类型的生产。判断一个工厂（或一个车间）的生 产类型应根据该厂（或车间）的主要工艺过程的性质来确定
表1-4各种生产类型的工艺特征 名称 大量生产 成批生产 单件生产 生产对象 品种较少,数量很大 品种较多,数量较多 品种很多,数量少 零件互换性 具有广泛的互换性,某些高精大部分零件具有互换性,同时广泛采用钳工修配 度配合件用分组选择法装配,不还保留某些钳工修配工作 允许用钳工修配 毛坯制造 广泛采用金属模机器造型、模部分采用金属模造型、模锻等,广泛采用木模手工 锻等 部分采用木模手工造型、自由锻造造型、自由锻造 毛坯精度高,加工余量小 毛坯精度中等 毛坯精度低,加工 余量大 机床设备及其布置采用高效专用机床、组合机床、部分采用通用机床,部分采用广泛采用通用机 可换主轴箱(刀架)机床、可重组数控机床、加工中心、柔性制造床、重要零件采用数 单元、柔性制造系统 控机床或加工中心 采用流水线或自动线进行生产 机床按零件类别分工段排列 机床按机群布 获得规定加工精在调整好的机床上加工 般是在调整好的机床上加工,试切法 度的方法 有时也用试切法 装夹方法 高效专用夹具装夹 夹具装夹 通用夹具装夹,找 正装夹 工艺装备 广泛采用高效率夹具、量具或广泛采用夹具,广泛采用通用广泛采用通用夹 自动检测装置,高效复合刀具刀具、万能量具,部分采用专用具、量具和刀具 刀具、专用量具 对工人要求 调整工技术水平要求高,操作对工人技术水平要求较高 对工人技术水平要 工技术水平要求不高 工艺文件 工艺过程卡片,工序卡片,检一般有工艺过程卡片,重要工只有工艺过程卡片 验卡片 序有工序卡片 第十五讲 第四节基准 用米确底生产对象几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面,称为基進。基准可分为设计 基准和工艺基准两大类;工艺基准又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准等。 设计基准:设计图样上标注设计尺寸所依据的基准 工序基准:在工序图上用来确定本工序加工表面尺寸、形 基 状和位置所依掘的基准 工艺基淮:工艺过定位基准:在加工中用作定位的基准 程中所使用的基准测量基准:工件在加工中或加工后,测量尺寸和形位误差 所依据的基准 装配基准:装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置 所依据的基准
81 第十五讲 第四节 基 准 用来确定生产对象几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面，称为基准。基准可分为设计 基准和工艺基准两大类；工艺基准又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准等。 基 准 设计基准： 设计图样上标注设计尺寸所依据的基准 工艺基准：工艺过 程中所使用的基准 工序基准：在工序图上用来确定本工序加工表面尺寸、形 状和位置所依据的基准 测量基准：工件在加工中或加工后，测量尺寸和形位误差 所依据的基准 定位基准：在加工中用作定位的基准 装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置 所依据的基准
0.05A 图1-5工序简图 c) 图1-4设计基准示例 上述各种基准应尽可能使之重合。在设计机器零件时,应尽量选用装配基准作为设计基准;在 编制零件的加工工艺规程时,应尽量选用设计基准作为工序基准:在加工及测量工作时,应尽量选 用工序基准作为定位基准及测量基准;以消除由于基准不重合引起的误差。 第五节机械加工工艺规程设计 、机械加工工艺规程设计的内容及步骤 1.分析零件图和产品装配图 设计工艺规程时,首先应分析零件图和该零件所在部件或总成的装配图,了解该零件在部件或 总成中的位置和功用以及部件或总成对该零件提出的技术要求,分析其主要技术关键和应相应采取 的工艺措施,形成工艺规程设计的总体构思。 2.对零件图和装配图进行工艺审查 审查图样上的视图、尺寸公差和技术要求是否正确。统一、完整,对零件设计的结构工艺性进 行评价,如发现有不合理之处应及时提出,并同有关设计人员商讨图样修改方案,报主管领导审批。 3.由产品的年生产纲领研究确定零件生产类型。 4.确定毛坯 提高毛坯制造质量,可以减少机械加工劳动量,降低机械加工成本,但同时可能会增加毛坯的 制造成本,要根据零件生产类型和毛坯制造的生产条件综合考虑 5.拟订工艺路线 其主要内容包括:选择定位基准,确定各表面加工方法,划分加工阶段,确定工序集中和分散 程度,确定工序顺序等。在拟定工艺路线时,需同时提出几种可能的加工方案,然后通过技术、经 济的对比分析,最后确定一种最为合理的工艺方案 6.确定各工序所用机床设备和工艺装备(含刀具、夹具、量具、辅具等),对需要改装或重新 设计的专用工艺装备要提出设计任务书。 7.确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差。 8.确定各工序的技术要求及检验方法 9.确定各工序的切削用量和工时定额 10.编制工艺文件
82 上述各种基准应尽可能使之重合。在设计机器零件时，应尽量选用装配基准作为设计基准；在 编制零件的加工工艺规程时，应尽量选用设计基准作为工序基准；在加工及测量工作时，应尽量选 用工序基准作为定位基准及测量基准；以消除由于基准不重合引起的误差。 第五节 机械加工工艺规程设计 一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤 1．分析零件图和产品装配图 设计工艺规程时，首先应分析零件图和该零件所在部件或总成的装配图，了解该零件在部件或 总成中的位置和功用以及部件或总成对该零件提出的技术要求，分析其主要技术关键和应相应采取 的工艺措施，形成工艺规程设计的总体构思。 2．对零件图和装配图进行工艺审查 审查图样上的视图、尺寸公差和技术要求是否正确。统一、完整，对零件设计的结构工艺性进 行评价，如发现有不合理之处应及时提出，并同有关设计人员商讨图样修改方案，报主管领导审批。 3．由产品的年生产纲领研究确定零件生产类型。 4．确定毛坯 提高毛坯制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本，但同时可能会增加毛坯的 制造成本，要根据零件生产类型和毛坯制造的生产条件综合考虑。 5．拟订工艺路线 其主要内容包括：选择定位基准，确定各表面加工方法，划分加工阶段，确定工序集中和分散 程度，确定工序顺序等。在拟定工艺路线时，需同时提出几种可能的加工方案，然后通过技术、经 济的对比分析，最后确定一种最为合理的工艺方案。 6．确定各工序所用机床设备和工艺装备（含刀具、夹具、量具、辅具等），对需要改装或重新 设计的专用工艺装备要提出设计任务书。 7．确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 8．确定各工序的技术要求及检验方法。 9．确定各工序的切削用量和工时定额。 10．编制工艺文件
二、工艺路线的拟订 拟订工艺路线是设计工艺规程最为关键的一步,需顺序完成以下几个方面的工作 (一)选择定位基准 用毛坯上未经加工的表面作定位基進,这种底伩基進称为积基進:用加工过的表面作定位基准 这秧底伩基進称为積基進。在选择定位基准时一般都是先根据零件的加工要求选择精基准,然后再 考虑用那一组表面作粗基准才能把精基准加工出来 1.精基准的选择原则 选择精基准一般应遵循以下几项原则: (1)基准重合原则应尽可能选择所加工表面的工序基准为精基准,这样可以避免由于基准 不重合引起的定位误差 (2)统一基准原则应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的表面,以保证所加 工的各个表面之间具有正确的相对位置关系 (3)互为基准原则当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时,可以采用两个加 工表面互为基准的方法进行加工。 (4)自为基准原则 些表面的精加工工序,要求加工余量小而均匀,常以加工表面自身为 精基准进行加工 上述四项选择精基准的原则,有时不可能同时满足,应根据实际条件决定取舍 MmmHmm 图5-1在导轨磨床上磨床身导轨面 件(床身)2一楔铁3一百分表4一机床工作台 2.粗基准的选择原则 工件加工的第 道工序所用基准都是 其余Q d22H9 粗基准,粗基准选择 得正确与否,不但与 第一道工序的加工有 关,而且还将对该工 件加工的全过程产生 重大影响。选择粗基 图5-2零件加工实例 准,一般应遵循以下 1一不加工表面2—加工余量 几项原则: (1)保证零件加工表面相对于不加工表面具有 定位置精度的原则被加工零件上如有不加 工表面应选不加工面作粗基准,这样可以保证不加 工表面相对于加工表面具有一定的相对位置关系。 (2)合理分配加工余量的原则从保证重要 图5-3拨叉加工实例 表面加工余量均匀考虑,应选择重要表面作粗基准
83 二、工艺路线的拟订 拟订工艺路线是设计工艺规程最为关键的一步，需顺序完成以下几个方面的工作。 （一）选择定位基准 用毛坯上未经加工的表面作定位基准，这种定位基准称为粗基准；用加工过的表面作定位基准， 这种定位基准称为精基准。在选择定位基准时一般都是先根据零件的加工要求选择精基准，然后再 考虑用那一组表面作粗基准才能把精基准加工出来。 1．精基准的选择原则 选择精基准一般应遵循以下几项原则： （1）基准重合原则 应尽可能选择所加工表面的工序基准为精基准，这样可以避免由于基准 不重合引起的定位误差。 （2）统一基准原则 应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的表面，以保证所加 工的各个表面之间具有正确的相对位置关系。 （3）互为基准原则 当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加 工表面互为基准的方法进行加工。 （4）自为基准原则 一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为 精基准进行加工。 上述四项选择精基准的原则，有时不可能同时满足，应根据实际条件决定取舍。 2．粗基准的选择原则 工件加工的第一 道工序所用基准都是 粗基准，粗基准选择 得正确与否，不但与 第一道工序的加工有 关，而且还将对该工 件加工的全过程产生 重大影响。选择粗基 准，一般应遵循以下 几项原则： （1）保证零件加工表面相对于不加工表面具有 一定位置精度的原则 被加工零件上如有不加 工表面应选不加工面作粗基准，这样可以保证不加 工表面相对于加工表面具有一定的相对位置关系。 （2）合理分配加工余量的原则 从保证重要 表面加工余量均匀考虑，应选择重要表面作粗基准
床身加工就是一个很好的实例。在床身零件中,导轨面是最重要的表面,它不仅精度要求高,而且 要求导轨面具有均匀的金相组织和较高的耐磨性。由于在铸造床身时,导轨面是倒扣在砂箱的最底 部浇铸成型的,导轨面材料质地致密,砂眼、气孔相对较少,因此要求在加工床身时,导轨面的实 际切除量要尽可能地小而均匀:故应选导轨面作粗基准加工床身底面,然后再以加工过的床身底面 作精基准加工导轨面,这样做可以保证从导轨面上切除的加工余量少而均匀。 (3)便于装夹的原则为使工件定位稳定,夹紧可靠,要求所选用的粗基准尽可能平也光洁 不允许有锻造飞边、铸造浇胃口切痕或其他缺陷,并有足够的支承面积 (4)粗基准一般不得重复使用的原则粗基准通常只允许使用一次,这是因为粗基准一般都很 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会相当大,所以,粗基准一般不得重 复使用。 上述四项选择粗基准的原则,有时不能同时兼顾,只能根据主次决择 图5-4床身加工粗基准选择 二)表面加工方法的选择 机器零件的结构形状虽然多种多样,但它们都是由一些最基本的几何表面(外圆、孔、平面等) 组成的,机器零件的加工过程实际就是获得这些几何表面的过程。同一种表面可以选用各种不同的 加工方法加工,但每种加工方法的加工质量、加工时间和所花费的费用却是各不相同的。工程技术 人员的任务,就是要根据具体加工条件(生产类型、设备状况、工人的技术水平等)选用最适当的 加工方法,加工出合乎图样要求的机器零件 具有一定技术要求的加工表面,一般都不是只通过一次加工就能达到图样要求的,对于精密零 件的主要表面,往往要通过多次加工才能逐步达到加工质量要求 在选择加工方法时,一般总是首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件,先选定该表 面终加工工序加工方法,然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。主要表面的加工方案 和加工方法选定之后,再选定次要表面的加工方案和加工方法 三)加工阶段的划分 当零件的加工质量要求较高时,一般都要经过粗加工。半精加工和精加工等三个阶段;如果零 件的加工精度要求特别高、表面粗糙度要求特别小时,还要经过精整和光整加工阶段。各个加工阶 段的主要任务是 1.粗加工阶段 高效地切除加工表面上的大部分余量,使毛坯在形状和尺寸上接近成品零件 2.半精加工阶段 切除粗加工后留下的误差,使被加工工件达到一定精度,为精加工作准备,并完成一些次要表 面的加工,例如,钻孔、攻螺纹、铣键槽等。 3.精加工阶段 保证各主要表面达到零件图规定的加工质量要求 4.精整和光整加工阶段 对于精度要求很高(II5以上)、表面粗糙度值要求很小(Ra<0.2{m)的表面,尚需安排精 整和光整加工阶段,其主要任务是减小表面粗糙度和进一步提高尺寸精度和形状精度,但一般没有 提高表面间位置精度的作用。 将零件的加工过程划分为几个加工阶段的主要目的是 (1)保证零件加工质量粗加工阶段要切除加工表面上的大部分余量,切削力和切削热量都
84 床身加工就是一个很好的实例。在床身零件中，导轨面是最重要的表面，它不仅精度要求高，而且 要求导轨面具有均匀的金相组织和较高的耐磨性。由于在铸造床身时，导轨面是倒扣在砂箱的最底 部浇铸成型的，导轨面材料质地致密，砂眼、气孔相对较少，因此要求在加工床身时，导轨面的实 际切除量要尽可能地小而均匀；故应选导轨面作粗基准加工床身底面，然后再以加工过的床身底面 作精基准加工导轨面，这样做可以保证从导轨面上切除的加工余量少而均匀。 （3） 便于装夹的原则 为使工件定位稳定，夹紧可靠，要求所选用的粗基准尽可能平也光洁， 不允许有锻造飞边、铸造浇胃口切痕或其他缺陷，并有足够的支承面积。 （4）粗基准一般不得重复使用的原则 粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很 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会相当大，所以，粗基准一般不得重 复使用。 上述四项选择粗基准的原则，有时不能同时兼顾，只能根据主次决择。 （二）表面加工方法的选择 机器零件的结构形状虽然多种多样，但它们都是由一些最基本的几何表面（外圆、孔、平面等） 组成的，机器零件的加工过程实际就是获得这些几何表面的过程。同一种表面可以选用各种不同的 加工方法加工，但每种加工方法的加工质量、加工时间和所花费的费用却是各不相同的。工程技术 人员的任务，就是要根据具体加工条件（生产类型、设备状况、工人的技术水平等）选用最适当的 加工方法，加工出合乎图样要求的机器零件。 具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只通过一次加工就能达到图样要求的，对于精密零 件的主要表面，往往要通过多次加工才能逐步达到加工质量要求。 在选择加工方法时，一般总是首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定该表 面终加工工序加工方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。主要表面的加工方案 和加工方法选定之后，再选定次要表面的加工方案和加工方法。 （三）加工阶段的划分 当零件的加工质量要求较高时，一般都要经过粗加工。半精加工和精加工等三个阶段；如果零 件的加工精度要求特别高、表面粗糙度要求特别小时，还要经过精整和光整加工阶段。各个加工阶 段的主要任务是： 1．粗加工阶段 高效地切除加工表面上的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近成品零件。 2．半精加工阶段 切除粗加工后留下的误差，使被加工工件达到一定精度，为精加工作准备，并完成一些次要表 面的加工，例如，钻孔、攻螺纹、铣键槽等。 3．精加工阶段 保证各主要表面达到零件图规定的加工质量要求。 4．精整和光整加工阶段 对于精度要求很高（IT5 以上）、表面粗糙度值要求很小（Ra＜0．2 m ）的表面，尚需安排精 整和光整加工阶段，其主要任务是减小表面粗糙度和进一步提高尺寸精度和形状精度，但一般没有 提高表面间位置精度的作用。 将零件的加工过程划分为几个加工阶段的主要目的是： （1）保证零件加工质量 粗加工阶段要切除加工表面上的大部分余量，切削力和切削热量都
比较大,装夹工件所需夹紧力亦较大,被加工工件会产生较大的受力变形和受热变形:此外,粗加 工阶段从工件上切除大部分余量后,残存在工件中的内应力要重新分布,也会使工件产生变形。如 果加工过程不划分阶段,把各个表面的粗、精加工工序混在一起交错进行,那么安排在工艺过程前 期通过精加工工序获得的加工精度势必会被后续的粗加工工序所破坏,这是不合理的。加工过程划 分为几个阶段以后,粗加工阶段产生的加工误差,可以通过半精加工和精加工阶段逐步予以修正, 这样安排,零件的加工质量容易得到保证 (2)有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理粗加工各表面后,由于切除了各加工表面的 大部分加工余量,可及早发现毛坯的缺陷(气孔、砂眼、裂纹和加工余量不够),以便及时报废或修 补,不会浪费后续精加工工序的制造费用 3)有利于合理利用机床设备粗加工工序需选用功率大、精度不高的机床加工,精加工工 序则应选用高精度机床加工。在高精度机床上安排做粗加工工作,机床精度会迅速下降,将某一表 的粗、精加工工作安排在同一机床上加工是不合理的 应当指出,将工艺过程划分为几个阶段进行是对整个加工过程而言的,不能拘泥于某一表面的 加工,例如,工件的定位基准,在半精加工阶段(有时甚至在粗加工阶段)中就需要加工得很精确 而在精加工阶段中安排某些钻、攻螺纹孔之类的粗加工工序也是常见的 当然,划分加工阶段并不是绝对的。在高刚度高精度机床设备上加工刚性好、加工精度要求不 特别高或加工余量不太大的工件就可以不必划分加工阶段。有些精度要求不太高的重型零件,由于 运送工件和装央工件费时费工,一般也不划分加工阶段,而是在一个工序中完成全部粗加工和精加 工工作。在上述加工中,为减少夹紧变形对工件加工精度的影响,一般都在粗加工后松开夹紧装置 然后用较小的夹紧力重新夹紧工件,继续进行精加工,这对提高工件加工精度有利 (四)工序的集中与分散 确定加工方法之后,就要按零件加工的生产类型和工厂(车间)具体条件确定工艺过程的工序 数。确定零件加工过程工序数有两种退然不同的原则,一种是工序集中原则,另一种是工序分散原 则。按工序集中原则组织工艺过程,就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些,组成一个集中工 序:最大限度的工序集中,就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。按工序分散原则组织工艺 过程,就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些:最大限度的工序分散就是使每个工序只包括 个简单工步 按工序集中原则组织工艺过程的特点是 1)有利于采用自动化程度较高的高效率机床和工艺装备,生产效率高 2)工序数少,设备数少,可相应减少操作工人数和生产面积 3)工件的装夹次数少,不但可缩短辅助时间,而旦由于在一次装夹中加工了许多表面,有利于 保证各加工表面之间的相互位置精度要求。 按工序分散原则组织工艺过程的特点是: 1)所用机床和工艺装备简单,易于调整 2)对操作工人的技术水平要求不高。 3)工序数多,设备数多,操作工人多,占用生产面积大。 按工序集中原则和工序分散原则组织工艺过程各有特点,生产上都有应用。传统的以专用机床、 组合机床为主体组建的流水生产线、自动生产线基本是按工序分散原则组织工艺过程的,这种组织 方式可以实现高生产率生产,但对产品改型的适应性较差,转产比较困难。采用数控机床和加工中 心加工零件都按工序集中原则组织工艺过程,虽然设备的一次性投资较高,但由于可重组生产的能 力较强,生产适应性好,转产相对容易,仍然受到愈来愈多的重视。 五)工序先后顺序的安排 1.机械加工工序的安排 机械加工工序先后顺序的安排,一般应遵循以下几个原则 1)先加工定位基面,再加工其他表面 2)先加工主要表面,后加工次要表面
85 比较大，装夹工件所需夹紧力亦较大，被加工工件会产生较大的受力变形和受热变形；此外，粗加 工阶段从工件上切除大部分余量后，残存在工件中的内应力要重新分布，也会使工件产生变形。如 果加工过程不划分阶段，把各个表面的粗、精加工工序混在一起交错进行，那么安排在工艺过程前 期通过精加工工序获得的加工精度势必会被后续的粗加工工序所破坏，这是不合理的。加工过程划 分为几个阶段以后，粗加工阶段产生的加工误差，可以通过半精加工和精加工阶段逐步予以修正， 这样安排，零件的加工质量容易得到保证。 （2）有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理 粗加工各表面后，由于切除了各加工表面的 大部分加工余量，可及早发现毛坯的缺陷（气孔、砂眼、裂纹和加工余量不够），以便及时报废或修 补，不会浪费后续精加工工序的制造费用。 （3）有利于合理利用机床设备 粗加工工序需选用功率大、精度不高的机床加工，精加工工 序则应选用高精度机床加工。在高精度机床上安排做粗加工工作，机床精度会迅速下降，将某一表 面的粗、精加工工作安排在同一机床上加工是不合理的。 应当指出，将工艺过程划分为几个阶段进行是对整个加工过程而言的，不能拘泥于某一表面的 加工，例如，工件的定位基准，在半精加工阶段（有时甚至在粗加工阶段）中就需要加工得很精确； 而在精加工阶段中安排某些钻、攻螺纹孔之类的粗加工工序也是常见的。 当然，划分加工阶段并不是绝对的。在高刚度高精度机床设备上加工刚性好、加工精度要求不 特别高或加工余量不太大的工件就可以不必划分加工阶段。有些精度要求不太高的重型零件，由于 运送工件和装央工件费时费工，一般也不划分加工阶段，而是在一个工序中完成全部粗加工和精加 工工作。在上述加工中，为减少夹紧变形对工件加工精度的影响，一般都在粗加工后松开夹紧装置， 然后用较小的夹紧力重新夹紧工件，继续进行精加工，这对提高工件加工精度有利。 （四）工序的集中与分散 确定加工方法之后，就要按零件加工的生产类型和工厂（车间）具体条件确定工艺过程的工序 数。确定零件加工过程工序数有两种退然不同的原则，一种是工序集中原则，另一种是工序分散原 则。按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，组成一个集中工 序；最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。按工序分散原则组织工艺 过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些；最大限度的工序分散就是使每个工序只包括一 个简单工步。 按工序集中原则组织工艺过程的特点是： 1）有利于采用自动化程度较高的高效率机床和工艺装备，生产效率高。 2）工序数少，设备数少，可相应减少操作工人数和生产面积。 3）工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而旦由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于 保证各加工表面之间的相互位置精度要求。 按工序分散原则组织工艺过程的特点是： l）所用机床和工艺装备简单，易于调整。 2）对操作工人的技术水平要求不高。 3）工序数多，设备数多，操作工人多，占用生产面积大。 按工序集中原则和工序分散原则组织工艺过程各有特点，生产上都有应用。传统的以专用机床、 组合机床为主体组建的流水生产线、自动生产线基本是按工序分散原则组织工艺过程的，这种组织 方式可以实现高生产率生产，但对产品改型的适应性较差，转产比较困难。采用数控机床和加工中 心加工零件都按工序集中原则组织工艺过程，虽然设备的一次性投资较高，但由于可重组生产的能 力较强，生产适应性好，转产相对容易，仍然受到愈来愈多的重视。 （五）工序先后顺序的安排 1．机械加工工序的安排 机械加工工序先后顺序的安排，一般应遵循以下几个原则： l）先加工定位基面，再加工其他表面。 2）先加工主要表面，后加工次要表面
3)先安排粗加工工序,后安排精加工工序。 4)先加工平面,后加工孔 2.热处理工序及表面处理工序的安排 为改善工件材料切削性能安排的热处理工序,例如退火、正火、调质等,应在切削加工之前进 为消除工件内应力安排的热处理工序,例如人工时效、退火等,最好安排在粗加工阶段之后进 行:为了减少机械加工车间与热处理车间之间的运输工作量,对于加工精度要求不高的工件也可安 排在粗加工之前进行。对于机床床身、立柱等结构较为复杂的铸件,在粗加工前后均须安排时效处 理工序(人工时效或自然时效),使材料组织稳定,日后不再有较大的变形产生。所谓人时效,就 是将铸件以50~10℃小时的速度加热到500~550℃,保漫3~5h,然后以2050℃的速度随 炉冷想。所谓自然时效就是癔铸侁在天放置几个月到几年旼间,让铸侁在自然界经爱貝曛頠洑的 锤炼”,使杖料组织肉部应力松弛并逐渐趋于稳底 为改善工件材料力学性能的热处理工序,例如淬火、渗碳淬火等,一般都安排在半精加工和精 加工之间进行,这是因为淬火处理后尤其是渗碳淬火后工件会有较大的变形产生,为修正渗碳、淬 火处理产生的变形,热处理后需要安排精加工工序。在淬火处理进行之前,需将铣槽、钻孔、攻螺 纹、去毛刺等次要表面的加工进行完毕。当工件需要作渗碳淬火处理时,由于渗碳过程工件会有较 大的变形产生,常将渗碳过程放在次要表面加工之前进行,这样可以减少次要表面与淬硬表面间的 位置误差。 为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序,例 如镀铬、镀锌、发兰等,一般都安排在工艺过程最后阶段进行 3.其他工序的安排 为保证零件制造质量,防止产生废品,需在下列场合安排检验工序:1)粗加工全部结束之后 2)送往外车间加工的前后:3)工时较长工序和重要工序的前后:4)最终加工之后。除了安排几何 尺寸检验工序之外,有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序 零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大,切削加工之后,应安排去毛刺工序。 零件在进人装配之前,一般都应安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔易存留切屑:研磨、珩磨 等光整加工工序之后,微小磨粒易附着在工件表面上,要注意清洗。 在用磁力夹紧的工序之后,要安排去磁工序,不让带有剩磁的工件进人装配线。 (六)机床设备与工艺装备的选择 正确选择机床设备是一件很重要的工作,它不但直接影响工件的加工质量,而且还影响工件的 加工效率和制造成本。所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应,机床精度等级应与本 工序加工要求相适应,电动机功率应与本工序加工所需功率相适应,机床设备的自动化程度和生产 效率应与工件生产类型相适应。 选用机床设备应立足于国内,必须进口的机床设备,须经充分论证,严格履行审批手续 如果工件尺寸太大(或太小)或工件的加工精度要求过高,没有现成的机床设备可供选择时 可以考虑采用自制专用机床。可根据工序加工要求提出专用机床设计任务书,机床设计任务书应附 有与该工序加工有关的一切必要的数据资料,包括工序尺寸、公差及技术条件,工件的装夹方式 该工序加工所用切削用量、工时定额、切削力、切削功率以及机床的总体布置形式等 工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造成本,应根据不同情况适当选择 在中小批生产条件下,应首先考虑选用通用工艺装备(包括夹具、刀具、量具和辅具);在大批大量 生产中,可根据加工要求设计制造专用工艺装备。使用数控机床加工,机时费用高,为充分发挥数 控机床的作用,宜选用机械央固不重磨刀具和耐磨性特别好的刀具,例如,硬质合金涂层刀具、立 方氮化硼刀具和人造金刚石刀具等,以减少更换刀具和预调刀具的时间。数控加工所用刀具寿命至 少应保证能将一个工件加工完。 机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益,还要考虑产品改型及转产的可能 性,应使其具有更大的柔性
86 3）先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 4）先加工平面，后加工孔。 2．热处理工序及表面处理工序的安排 为改善工件材料切削性能安排的热处理工序，例如退火、正火、调质等，应在切削加工之前进 行。 为消除工件内应力安排的热处理工序，例如人工时效、退火等，最好安排在粗加工阶段之后进 行；为了减少机械加工车间与热处理车间之间的运输工作量，对于加工精度要求不高的工件也可安 排在粗加工之前进行。对于机床床身、立柱等结构较为复杂的铸件，在粗加工前后均须安排时效处 理工序（人工时效或自然时效），使材料组织稳定，日后不再有较大的变形产生。所谓人工时效，就 是将铸件以 50－100℃／小时的速度加热到 500－550℃，保温 3－5h，然后以 20－50℃/h 的速度随 炉冷却。所谓自然时效就是将铸件在露天放置几个月到几年时间，让铸件在自然界经受日晒雨淋的 “锤炼”，使材料组织内部应力松弛并逐渐趋于稳定。 为改善工件材料力学性能的热处理工序，例如淬火、渗碳淬火等，一般都安排在半精加工和精 加工之间进行，这是因为淬火处理后尤其是渗碳淬火后工件会有较大的变形产生，为修正渗碳、淬 火处理产生的变形，热处理后需要安排精加工工序。在淬火处理进行之前，需将铣槽、钻孔、攻螺 纹、去毛刺等次要表面的加工进行完毕。当工件需要作渗碳淬火处理时，由于渗碳过程工件会有较 大的变形产生，常将渗碳过程放在次要表面加工之前进行，这样可以减少次要表面与淬硬表面间的 位置误差。 为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序，例 如镀铬、镀锌、发兰等，一般都安排在工艺过程最后阶段进行。 3．其他工序的安排 为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序：l）粗加工全部结束之后； 2）送往外车间加工的前后；3）工时较长工序和重要工序的前后；4）最终加工之后。除了安排几何 尺寸检验工序之外，有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。 零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工之后，应安排去毛刺工序。 零件在进人装配之前，一般都应安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔易存留切屑；研磨、珩磨 等光整加工工序之后，微小磨粒易附着在工件表面上，要注意清洗。 在用磁力夹紧的工序之后，要安排去磁工序，不让带有剩磁的工件进人装配线。 （六）机床设备与工艺装备的选择 正确选择机床设备是一件很重要的工作，它不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的 加工效率和制造成本。所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应，机床精度等级应与本 工序加工要求相适应，电动机功率应与本工序加工所需功率相适应，机床设备的自动化程度和生产 效率应与工件生产类型相适应。 选用机床设备应立足于国内，必须进口的机床设备，须经充分论证，严格履行审批手续。 如果工件尺寸太大（或太小）或工件的加工精度要求过高，没有现成的机床设备可供选择时， 可以考虑采用自制专用机床。可根据工序加工要求提出专用机床设计任务书，机床设计任务书应附 有与该工序加工有关的一切必要的数据资料，包括工序尺寸、公差及技术条件，工件的装夹方式， 该工序加工所用切削用量、工时定额、切削力、切削功率以及机床的总体布置形式等。 工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造成本，应根据不同情况适当选择。 在中小批生产条件下，应首先考虑选用通用工艺装备（包括夹具、刀具、量具和辅具）；在大批大量 生产中，可根据加工要求设计制造专用工艺装备。使用数控机床加工，机时费用高，为充分发挥数 控机床的作用，宜选用机械央固不重磨刀具和耐磨性特别好的刀具，例如，硬质合金涂层刀具、立 方氮化硼刀具和人造金刚石刀具等，以减少更换刀具和预调刀具的时间。数控加工所用刀具寿命至 少应保证能将一个工件加工完。 机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益，还要考虑产品改型及转产的可能 性，应使其具有更大的柔性
