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1、机械加工概述一、生产过程与工艺过程生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包含原材料的准备、运输与储存，生产的准备，毛坯的制造，毛坯通过加工、热处理而成为零件，零件、部件经装配成为产品，机械的质量检查及其运行试验、调试，机械的油漆与包装等。工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置与性质等，使其成为成品或者半成品的过程。机械产品的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、涂装等工艺过程。其中与原材料变为成品直接有关的过程，称之直接生产过程，是生产过程的要紧部分。而与原材料变为产品间接有关的过程，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称之辅助生产
2、过程。机械制造的工艺过程通常包含零件的机械加工工艺过程与机器的装配工艺过程。机械加工工艺过程（下列简称加工过程）是指用机械加工的方法直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置与性质等使之成为合格零件的工艺过程。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与机械产品的质量，对产品的成本与生产率都有较大影响，是整个工艺过程的重要构成部分。二、机械加工工艺过程的构成由于零件加工表面的多样性、生产设备与加工手段的加工范围的局限性、零件精度要求及产量的不一致，通常零件的加工过程是由若干个顺次排列的工序构成的。工序是加工过程的基本构成单元。每一个工序又可分为一个或者若干个
3、安装、工位、工步或者走刀。毛坯依次通过这些工序而变成零件。1.工序工序是一个或者一组工人，在相同的工作地对同一个或者同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程。工序是构成工艺过程的基本单元，也是生产计划、成本核算的基本单元。一个零件的加工过程需要包含什么工序，由被加工零件的复杂程度、加工精度要求及其产量等因素决定。如图8-1所示的阶梯轴，在单件小批生产时，其加工过程有三个工序构成（见表 工序构成（见表8-2 ） O8-1 ）；而在大批量生产时可有5个1o图8-1阶梯轴零件表8-表8-1单件小2大批生产工艺过程批量生产工序工序内容设备工艺1车一端面，打中心车床过程孔；调头；车另一端面，打中心孔工序
4、工序内容大外圆鹿翳角；调车床1 铳端面头打单小阴吸削角孔3铳键槽；去电肌机铳床床2 车大外圆及倒角车床3 车小外圆及倒角车床4 铳键槽键槽铳床5 去毛刺钳工台2 .安装与工位（1）安装指在一道工序中，工件经一次定位夹紧后所完成的那一部分工序内容。如表8-1中工序1与2都是两次安装，而表8-2中各工序都是一次安装。在工序中应尽量减少安装次数，以减少辅助时间与夹装误差。（2）工位为完成一定的工序内容，在一次装夹工作后工件（或者装配单元）与夹具或者设备的可动部分一起相对刀具或者设备的固定部分所占据的每一个位置所完成的加工称之工位。如图8-2所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
5、与校孔四个工位的示意图。3 .工步与走刀工步是指在加工表面、刀具与切削用量（不包含背吃刀量）均保持不变的情况下所完成的那一部分工序内容。关于在一次安装中连续进行的若干个相同工步，习惯上视为一个工步。如4个615mm孔的钻削，可写成一个工步，即4-15mm孔”。图8-2多工位加工图8-3复合加工二工二第一次建刀 、第二五步第三57刀图8-4车削阶梯轴的多次走刀有的时候为了提高生产效率，经常用几把刀具同时分别加工几个表面的工步，称之复合工步。如图8-3所示为用一把车刀与一个钻头同时加工外圆与孔。在多刀车床、转塔车床的加工中经常有这种情况。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
6、量较大，需用同一刀具、在同一转速及进给量的情况下对同一表面进行多次切削，每次切削称之一次走刀。如图8-4所示。走刀是构成加工过程的最小单元。三、生产纲领与生产类型零件的机械加工工艺过程与生产类型密切有关，在制订机械加工工艺规程时，首先要确定生产类型，而生产类型要紧与生产纲领有关。零件的生产纲领零件的生产纲领要紧是指包含备品与废品在内的年产量。在制订零件的机械加工工艺规程时，务必先计算出零件的生产纲领，具体可按下式计算：N = Qnlg1-A% ( 8-1 )式中/V一零件的年产量（件/年）；O一产品的年产量（台/年）；一每台产品中该零件的数量（件/台）；a%备品率；b%一废品率。生产类型根据生
7、产纲领的大小与产品大小与产品结构的复杂程度，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致结构、尺寸的产品，且很少重复或者完全不重复，这种生产称之单件生产。如机械配件加工、专用设备制造、新产品试制等都是属于单件生产。表8-3生产类型与生产纲领的关系生产类型单件生产生产纲领（件/年）重型机械中型机械小型机械5101000500050000（2）成批生产成批地制造相同产品，同时是周期性的重复生产，这种生产称之成批生产。如机床制造等多属于成批生产。同一产品（或者零件）每批投入生产的数量称之批量。根据产品的特征及批量的大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产与大批生产。小批生产工艺过程
8、的特点与单件生产相似。（3）大量生产产品的数量很大，大多数的工作一直按照一定节拍进行同一种零件的某一道工序的加工，这种生产称之大量生产。如手表、洗衣机、自行车、汽车等的生产。生产类型的划分要紧取决于产品大小、复杂程度及生产纲领的大小，表8-3列出生产类型与生产纲领的关系，供确定生产类型时参考。不一致的生产类型，对生产组织、生产管理、毛坯选择、设备工装、加工方法与工人的技术等级要求均是完全不一致的。表8-4列出了不一致生产类型的工艺特点。四、机械加工工艺规程与工艺文件1 .机械加工工艺规程将制订好的零（部）件的机械加工工艺过程按一定的格式（通常为表格或者图表）与要求描述出来，作为指令性技术文件，
9、即为机械加工工艺规程。包含：机械加工工艺过程卡一一为说明零件机械加工工艺过程的工艺文件；工序卡一一对每道工序作全面说明、可直接用于指导工人操作的工艺文件；检验工序卡一一对成批或者大量生产中重要检验工序作全面说明、指导检验的工艺文件；机床调整卡一一大批量生产中对由自动线、流水线上的机床与由自动机或者半自动机完成的工序，为调整工提供机床调整根据的工艺文件。2 .机械加工工艺规程的格式不一致的生产类型对工艺规程的要求不一致。3 .机械加工工艺规程及其作用机械加工工艺规程的作用1 .工艺规程是指导生产的要紧技术文件机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺
10、规程为根据的。处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同根据。如处理质量事故，应按工艺规程来确定各有关单位、人员的责任。2 .工艺规程是生产准备工作的要紧根据车间要生产新零件时，首先要制订该零件的机械加工工艺规程，再根据工艺规程进行生产准备。如：新零件加工工艺中的关键工序的分析研究；准备所需的刀、夹、量具（外购或者自行制造）；原材料及毛坯的采购或者制造；新设备的购置或者旧设备改装等，均务必根据工艺来进行。3 .工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件新建（改.扩建）批量或者大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类与数量与在车间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力与吊
11、装设备配置与所需工人的工种、技术等级、数量等。第二节制订机械加工工艺规程的要求与步骤一、机械加工工艺规程的设计原则1 .编制工艺规程应以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。2 .在保证加工质量的基础上，应使工艺过程有较高的生产效率与较低的成本。3 .应充分考虑与利用现有生产条件，尽可能作到均衡生产。4 .尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，制造良好、文明劳动条件。5 .积极使用先进技术与工艺，力争减少材料与能源消耗，并应符合环境保护要求。二、制订机械加工工艺规程所需的原始资料.制订零件的机械加工工艺规程时，需具备下列原始资料:1) .产品的全套装配图及零件图。2) .产品的
12、验收质量标准。3) .产品的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熟悉毛坯的生产情况，如熟悉毛坯的余量、结构工艺性、铸件的分型面与浇冒口位置、模锻件的出模斜度与飞边位置等，以便正确选择零件加工时的装夹部位与装夹方法，合理确定工艺过程。5) .本厂(车间)的生产条件。应全面熟悉工厂(车间)设备的种类、规格与精度状况，工人的技术水平，现有的刀、夹、量具规格，与专用设备、工艺装备的设计制造能力，等等。6) .各类有关手册、标准等技术资料。7) .国内外先进工艺及生产技术的进展与应用情况。三、加工工艺规程的设计步骤1
13、.分析零件工作图与产品装配图阅读零件工作图与产品装配图，以熟悉产品的用途、性能及工作条件，明确零件在产品中的位置、功用及其要紧的技术要求。2 .工艺审查要紧审查零件图上的视图、尺寸与技术要求是否完整、正确；分析各项技术要求制订的根据，找出其中的要紧技术要求与关键技术问题，以便在设计工艺规程时采取措施予以保证；审查零件的结构工艺性。3 .确定毛坯的种类及其制造方法4 .拟定机械加工工艺路线这是机械加工工艺规程设计的核心部分，其要紧内容有：选择定位基准；确定加工方法；安排加工顺序与安排热处理、检验与其它工序等。5 .确定各工序所需的机床与工艺装备工艺装备包含夹具、刀具、量具、辅具等。机床与工艺装备
14、的选择应在满足零件加工工艺的需要与可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量与生产节拍相习惯，并应优先考虑使用标准化的工艺装备与充分利用现有条件，以降低生产准备费用。对务必改装或者重新设计的专用机床、专用或者成组工艺装备，应在进行经济性分析与论证的基础上提出设计任务书。6 .确定各工序的加工余量，计算工序尺寸与公差。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定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或者使用优化方法，以确定出最优工艺方案。10 .填写或者打印工艺文件。第三节零件工艺性分析与毛坯的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
15、的审查，并进行工艺性分析，并提出修改意见，是一项重要工作。对零件进行工艺性审查，除了检查尺寸、视图与技术条件是否完整外，还应有下列几方面内容：一、分析零件技术要求及其合理性通常将零件图上提出的有关技术要求分为下列几类：1.加工表面本身的要求（尺寸精度、形状与粗糙度）：据其选择加工方法、加工步序；2 .表面之间的相对位置精度（包含位置尺寸、位置精度）：与基准的选择有关；3 .表面质量及镀层要求：涉及选材及热处理工艺的确定；4 .其它要求：如等重、平衡、探伤等。同时，还要审查材料选用是否恰当、技术要求是否合理。过高的精度要求、粗糙度与其它要求，会使工艺过程复杂化，加工困难，成本增加。二、零件的结构
16、工艺性审查审查零件结构工艺性是工艺分析工作的一项重要内容。工艺性分析的内容除了审查零件图上视图、尺寸、公差是否齐全、正确之外，要紧是审查零件的结构工艺性。所谓零件结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性与经济性。有的时候功能完全相同而结构工艺性不一致的零件其制造方法与制造成本往往相差很大。关于零件在机械加工中的结构工艺性，要紧考虑如下几方面：1 .合理标注尺寸(1)零件图上重要尺寸应直接标注，在加工时尽量使工艺标准与设计基准重合，符合尺寸链最短的原则。如图8-5中活塞环槽的尺寸为重要尺寸，其宽度应该直接注出。图8-6从工艺基准标注尺寸(2)零件图上标注的尺寸应便于测量，不
17、要从轴线、中心线、假想平面等难以测量的基准标注尺寸。(3)零件图上的尺寸不应标注成封闭式，以免产生矛盾。(4)零件的自由尺寸，应按加工顺序尽量从工艺基准注出。如图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标注方式，与加工顺序一致，便于加工测量。(5)零件所有加工表面与非加工面之间只标注一个联系尺寸。2 .零件结构便于加工，有利于达到所要求的加工质量。(1)合理确定零件的加工精度与表面质量：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，务必根据零件在整个机器中的作用与工作条件合理的进行选择。(2)保证位置精度的可能性：为保证零件的位置精度，最好使零件能在一次
18、装夹下加工出所有有关表面。这样由机床的精度来达到要求的位置精度。如图8-7a结构，保证80mm与内孔中60mm的同轴度较难。如改成图b结构，就能在一次装夹下加工外圆与内孔。3 .有利于减少加工与装配的劳动量图8-7保证同轴度的结构图8-8减少内部结构加工(1)减少不必要的加工面积可减少机械加工量；关于安装表面的减少有利于保证配合面的接触质量。(2)尽量避免、减少或者简化内表面的加工：由于外表面要比内表面加工方便经济，又便于测量。因此，在零件设计时应力求避免在零件内腔进行加Io如图8-8所示，将图a的内沟槽改成图b轴的外沟槽加工，使加工与测量都很方便。4 .有利于提高劳动生产率，与生产类型相习惯
19、(1)零件的有关尺寸应力求一致，并能用标准刀具加工。如退刀槽尺寸一致，可减少刀具种类。图8-9孔轴线平行图8-10结构便于多件加工(2)零件加工表面应尽量分布在同一方向，或者互相垂直的表面上。如图8-9b所示孔的轴线应当平行。(3)零件结构应便于加工。关于零件上那些不能进行穿通加工的结构，应设退刀槽、越程槽或者孔。(4)避免在斜面或者弧面上钻孔与钻头单刃切削，从而避免造成切削力不等使钻孔轴线倾斜或者折断钻头。(5)便于多刀或者多件加工。零件设计的结构要便于多件加工，如图8-10,图b结构可将毛坯排列成行便于多件连续加工。(6)要与具体的生产类型相习惯。如图8-11所示，图a结构适合于大批量生产
20、类型，图b结构则适合于生产量较小的情况。三、毛坯的选择制订机械加工工艺规程时，正确选择毛坯，对零件的加工质量、材料消耗与加工工时有很大影响。毛坯的尺寸、形状越接近成品零件，机械的加工量越少；但是毛坯的制造成本就越高。应根据生产纲领，综合考虑毛坯制造与机械加工成本来确定毛坯类型，以求最好的经济效益。机械加工中常用的毛坯由铸件、锻件、冲压件与型材等，选用时要紧考虑下列几个因素：1 .零件的材料与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；形状简单的钢质零件，力学性能要求低常用棒料，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 .零件的结构形状与外形尺寸比如阶梯轴零件各台阶直
21、径相差不大时可用棒料，相差大时可用铸件；外形尺寸大的零件通常用自由铸件或者砂型铸造，中小型零件可用模锻件或者压力铸造，形状复杂的钢质零件不宜用自由铸件。3 .生产类型大批量生产中，应使用精度与生产率最高的毛坯制造方法；铸件使用金属模机器造型，锻件用模锻或者精密锻造。在单件小批生产中用木模手工造型或者自由锻造来制造毛坯。4 .毛坯车间的生产条件在选择毛坯时应考虑工厂毛坯车间的生产条件。5 .利用新工艺、新技术、新材料的可能性比如使用精密锻造、压铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等，可大大减少机械加工劳动量。第四节机械加工工艺规程设计中的几个要紧定性问题一、定位基准的选择图8-1
22、2齿轮零件在零件加工过程中，每一道工序都需要选定。定位基准的选择，对保证零件加工精度，合理安排加工顺序有决定性的影响。1 .基准的概念与分类基准是指用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所根据的那些点、线、面。基准是由具体的几何表面来表达，称之基面。如图8-12所示齿轮零件的外圆表面50h8基准是齿轮中心线，在具体装配或者定位时，齿轮中心孔表面是表达基准轴线的基面。按基准在不一致场合下的不一致作用，可分为设计基准与工艺基准两大类。（1）设计基准设计基准是图样上所使用的基准。如图8-12所示的齿轮零件，轴线是各外圆与内孔的设计基准。（2）工艺基准工艺基准是在工艺过程中所使用的基准。按其不一致用途
23、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的表面，加工后的尺寸、形状、位置。它是某一工序所要达到的加工尺寸（即工序尺寸）的起点。2 ）定位基准定位基准是在加工中用作定位的基准。如图8-12所示的齿轮，用内孔装在心轴上磨削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使用的基准。4 ）装配基准装配基准是装配时确定零件或者部件在产品中的相对位置所使用的基准。如图8-12所示的齿轮，30H7内孔及端面为装配基准。2.定位基准的选择定位基准又可分为粗基准与精基准两种。用作定位的表面，假如是没有加工过的毛坯表面，则称之粗基准；如为已经加工过的毛坯表
24、面，则称之精基准。（1）精基准的选择选择精基准时，应重点考虑保证加工精度，使加工过程操作方便。选择精基准通常要考虑下列原则：图8-13车床床头箱1）基准重合的原则尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准，这样能够避免因基准不重合而引起的误差。如图8-13所示车床床头箱零件，要求主轴孔距底面M的距离H1=2050.1O在大批量生产时在组合机床上使用调整法进行加工。为方便布置中间导向装置，床头箱体用顶面N为定位基准。镜孔工序直接保证的工序尺寸是，而是由，及，2间接保证的；要求7H+7H2W7Hl。假如以底面M定位，定位基准与设计基准重合，能够直接按设计尺寸H1加工。2）基准统一原则选择尽可能多的表面
25、加工时都能使用的基准做精基准。如轴类零件，常用顶尖孔做统一基准加工外圆表面，这样可保证各表面之间同轴度：通常箱体常用一平面与两个距离较远的孔作为精基准；盘类零件常用一端面与一端孔为一精基准完成各工序的加工。使用基准统一原则可避免基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。3）互为基准原则关于两个表面间相互位置精度要求很高，同时其自身尺寸与形状精度都要求很高的表面加工，常使用“互为基准、反复加工”原则。如机床主轴前端锥孔，与轴颈外圆的加工，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，以保证二者间的位置精度。4）自为基准原则关于加工精度要求很高，余量小而且均匀的表面，加工中常用加工表面本
26、身作为定位基准。比如磨削机床床身导轨面时，为保证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，应保证工件装夹稳固可靠，夹具结构简单，操作方便。图8-15用床身导轨面为粗基准动画8-1车床床身粗基准的选择2）粗基准选择的原则在机械加工工艺的过程中，第一道工序总是用粗基准定位。粗基准的选择对各加工表面加工余量的分配、保证不加工表面与加工表面间的尺寸、相互位置精度均有很大的影响。图8-14a与b分别给出了不一致的粗基准选择方案对加工效果的影响。具体选择时应考虑下列原则：图8-16不加工表面作粗基准1 ）选择重要表面为粗基准关于工件的重要表面，为保证其本身的加工的余量小而均匀，
27、应优先选择该重要表面为粗基准。如加工床身、主轴箱时，常以导轨面（如图8-15）或者主轴孔为粗基准。2 ）选择不加工表面为粗基准为了保证加工表面与不加工表面之间的相互位置要求，通常应选择不加工表面为粗基准。如图8-16所示。3 ）选择加工余量最小的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的表面为粗基准，以保证各加工表面都有足够的加工余量。如图8-17所示，铸造或者锻造的轴，通常大头直径上的余量比小头直径上的余量大，故常用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，面积较大的为粗基准，以使工件定位可靠、装夹方便，减少加工劳动量。5 ）粗基准
28、在同一自由度方向上只能使用一次。粗基准重复使用会造成较大的定位误差。二、加工工艺路线的拟定图8-17加工余量大小不等的情况拟定加工工艺路线是工艺规程设计中的关键性工作，其不仅影响加工质量与加工效率，还影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。其要紧任务是解决表面加工方法的选择，加工顺序的安排与整个工艺过程中工艺工序的数量。1.表面加工方法的选择任何复杂的表面都是由若干个简单的几何表面（外圆柱面、孔、平面或者成形表面）组合而成的。零件的加工，实质上就是这些简单几何表面加工的组合。因此，在拟定零件的加工工艺路线时，首先要确定构成零件各个表面的加工方法。选择加工方法的具体做法就是根据被加工
29、表面的加工要求、材料性质等，选择合适的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的原则：（1）所选择加工方法的经济加工精度及表面粗糙度应满足被加工表面的要求。（2）所选择的加工方法要能保证加工表面的几何形状精度与表面相互位置要求。各类加工方法所能达到的几何形状精度与相互位置精度可参阅有关机械加工工艺手册。（3）选择加工方法要与零件的加工性能、热处理状况相习惯。关于硬度低、韧性较高的金属材料，如有色金属等不宜使用磨削加工，而淬火钢、耐热钢等材料多用磨削加工。（4）所选择的加工方法要与生产类型相习惯。大批量生产可使用高效机床与先进加工方法，如平面与内孔的拉削，轴类零件可用半自动液压仿形车
30、；而小批生产则用通用车床、通用工艺装备与通常的加工方法。（5）所选择的加工方法要与工厂现有的生产条件相习惯，不能脱离现有设备状况与工人技术水平，要充分利用现有设备，挖掘生产潜力。2.加工阶段的划分关于加工质量要求较高或者比较复杂的零件，整个工艺路线常划分为几个阶段来进行：（1）粗加工阶段要紧任务是切除各加工表面上的大部分加工余量，并作出精基准。其关键问题是提高生产率。（2）半精加工阶段任务是减少粗加工留下的误差，为要紧表面的精加工做好准备（操纵精度与适当余量），并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻螺纹、铳键槽等）。（3）精加工阶段任务是保证各要紧表面达到图样规定要求，要紧问题是如何保证加工质量
31、。（4）光整加工阶段要紧任务是提高表面本身的精度（表面粗糙度与精度），不纠正几何形状与相互位置误差。常用加工方法有金钢镶、研磨、珀磨、镜面磨、抛光等。划分加工阶段的原因是：（1）保证加工质量粗加工时切削余量大，切削力、切削热、夹紧力也大，毛坯本身具有内应力，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，粗加工产生的误差与变形，通过半精加工与精加工予以纠正，并逐步提高零件的精度与表面质量。（2）及时发现毛坯的缺陷粗加工时去除了加工表面的大部分余量，当发现有缺陷是可及时报废或者修补，可避免精加工工时的缺失。(3)合理使用设备粗加工可使用精度通常，功率大、高效率设备；精加工则使用精度高
32、的精密机床；发挥各类机床的效能，延长机床的使用寿命。(4)便于组织生产各加工阶段要求的生产条件不一致，如精密加工要求恒温洁净的生产环境。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，可减少内应力对精加工的影响；半精加工后安排淬火不仅容易达到零件的性能要求，而且淬火变形可通过精加工工序予以消除。(5)精加工安排在最后，可防止或者减少已加工表面的损伤。应当指出，加工阶段的划分不是绝对的。关于那些刚性好、余量小、加工要求不高或者内力影响不大的工件，如有些重型零件的加工，能够不划分加工阶段。三、机床与工艺装备的选择1 .机床的选择选择机床设备的原则是：(1)机床
33、的要紧规格尺寸应与被加工零件的外廓尺寸相习惯；(2)机床的精度应与工序要求的加工精度相习惯；(3)机床的生产率应与被加工零件的生产类型相习惯；(4)机床的选择应习惯工厂现有的设备条件。假如需要改装或者设计专用机床，则应提出设计任务书，阐明与加工工序内容有关的参数、生产率要求，保证零件质量的条件与机床总体布置形式等。2 .工艺装备的选择选择工艺装备，即确定各工序所用的刀具、夹具、量具与辅助工具等。(1)夹具的选择单件小批生产，应尽量选用通用工具，如各类卡盘、虎钳与回转台等，为提高生产率可积极推广与使用成组夹具或者组合夹具。大批大量生产可使用高效的液压气动等专用工具。夹具的精度应与工件的加工精度要
34、求相习惯。(2)刀具的选择通常使用通用刀具或者标准刀具，必要时也可使用高效复合刀具及其它专用刀具。刀具的类型、规格与精度应符合零件的加工要求。(3)量具的选择单件小批量生产应使用通用量具，大批大量生产中使用各类量规与一些高效的检验工具。选用的量具精度应与零件的加工精度相习惯。假如需要使用专用的工艺装备时，则应提出设计任务书。四、切削用量的确定应当从保证工件加工表面的质量、生产率、刀具耐用度与机床功率等因素来考虑选择切削用量。1 .粗加工切削用量的选择粗加工毛坯余量大，加工的精度与表面的粗糙度要求不高。因此，粗加工切削用量的选择应在保证必要的刀具耐用度的前提下，尽可能提高生产率与降低成本。通常生
35、产率以单位时间内的金属切除率Z表示：Z=100O醇pmm3/so可见，提高切削速度、增大进给量与切削深度都能提高切削加工生产率。其中P对刀具耐用度T影响最大，ap最小。在选择粗加工切削用量时，应首先选用尽可能大的背吃刀量aP,其次选用较大的进给量F,最后根据合理的刀具耐用度，用计算法或者查表法确定合适的切削速度ro(1)切削深度的选择粗加工时，其由工件加工余量与工艺系统的刚度决定。在保留后续工序加工余量的前提下，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)进给量的选择限制进给量的要紧因素是切削力。在工艺系统的刚性与强度良好的情况下，可用较大的f值。具体可用查表法，参阅机械加
36、工工艺手册，根据工件材料与尺寸大小、刀杆尺寸与初选的切削深度ap选取。(3)切削速度的选择切削速度要紧受刀具耐用度的限制，在ap及F选定后，P可按公式计算得到。切削用量aP、F与。三者决定切削功率，确定。时应考虑机床的许用功率。2 .精加工时切削用量的选择在精加工时，加工精度与表面粗糙度的要求都较高，加工余量小而均匀。因此，在选择精加工的切削用量时，着重是考虑保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。(1)背吃刀量的选择由粗加工后留下的余量决定，通常ap不能太大，否则会影响加工质量。（2）进给量的选择限制进给量的要紧因素是表面粗糙度。应根据加工表面的粗糙度要求、刀尖圆弧半径r、工件材料、主偏角
37、KY及副偏角J等选取fO参见机械加工工艺人员手册的有关表格。（3）切削速度的选择要紧考虑表面粗糙度要求与工件的材料种类。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关于零件的某一个表面，为达到图纸所规定的精度及表面粗糙度，往往需要通过多次加工方能完成。而每次加工都需要去除余量。一、加工余量的概念加工余量是指在加工过程中从被加工表面上切除的金属层厚度。加工余量可分为加工总余量与工序余量两种。加工总余量为同一表面上毛坯尺寸与零件设计尺寸之差（即从加工表面上切除的金属层总厚度）。工序余量是指工件某一表面相邻两工序尺寸之差（即一道工序中切除的金属层厚度）。按照这一定义，工序余量有
38、单边余量与双边余量之分。零件的非对称结构的非对称表面，其加工余量通常为单边余量；如单一平面的加工余量为单边余量。零件对称结构的对称表面，其加工余量为双边余量；如回转体表面（内、外圆柱表面）的加工余量为双边余量。显然某表面加工总余量（2）等于该表面各个工序余量（Zi）之与，即Z=Z1+Z2+Zn（8-2）其中，为机械加工工序数目。Zl为第一道粗加工工序的加工余量。通常来说，毛坯的制造精度高，Z1就小；若毛坯制造精度低，Z1就大（具体数值可参阅有关毛坯余量手册）。动画工序余量工序余量与工序尺寸的关系二、影响加工余量的因素影响工序余量的因素比较多、复杂。结合图8-21所示用小头孔与端面定位，镇削连杆
39、大孔工序的情形，综合分析影响工序余量的要紧因素有：1 .前一工序产生的表面粗糙度Ra与表面缺陷层深度Ha其应在本工序切除掉。表面层的结构如图8-22所示。表面上Ra与Ha的大小，与所用的加工方法有关，表8-8为有关的实验数据。图8-22表面粗糙及缺陷层结构2 .加工前或者上道工序的尺寸公差7a本工序应切除上道工序尺寸公差中包含的各类误差。待加工表面存在各类几何形状误差，如圆度、圆柱度等，其包含在前工序公差范围内。3 .加工前与上工序各表面间的相互位置误差Pa包含轴线、平面的本身形状误差（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表面粗糙度而与表面缺陷层厚
40、质的值（110加工方法RaHa加工方法RaHa粗车内外圆151004060粗刨151004050精车内外圆5453040精刨5452540粗车端面152254060粗插251005060精车端面5243040精插5453550钻452254060粗铳152254060粗扩孔252254060精铳5452540精扩孔251003040拉1.73.5I(T20粗较251002530切断4522560精较5.525I(T20研磨(11.635粗镶252253050超级光磨(To.80.20.3精镇5252540抛光0.061.625磨外圆L7151525磨内圆1.7152030闭式模锻IO(T225
41、500磨端面1.7151535冷拉2510080100磨平面1.7152030高精度辗压1002253004.本工序的装夹误差b包含定位误差、夹紧误差与夹具本身的误差。根据以上分析，可建立下列加工余量计算式:加工外圆与孔时：Zb=7a+2(a+Ma)+2|夕&+5|(8-3)加工平面时：Zb=7a+(a+4a)+|A+5|(8-4)三、确定余量的方法1 .分析计算法在已知各个影响因素的情况下，计算法是比较精确的。在应用式(8-3)与(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Zb=7a+2(a+4a+a)(8-5)(2)当用浮动较
42、刀、较孔与拉孔(工作端面用浮动支承)时，空间偏差对余量无影响，也无装夹误差的影响，故Zb=7a+2(a+Ea)(8-6)(3)超精加工、研磨及抛光时，要紧是为了改善工件的表面粗糙度，故Zb=7a+24a(8-7)2 .经验估计多用于多件小批生产，要紧用来确定总余量。由一些有经验的工程技术人员根据经验确定余量的大小。通常地，由经验法确定加工余量往往偏大。3 .查表法根据通用的机械加工工艺人员手册30或者工厂制成的经验数据表格，能够查出各类工序余量或者加工总余量，并结合实际加工情况加以修正，确定加工余量。此法方便、迅速，生产中被广泛使用。第六节加工工艺尺寸的计算在拟定加工工艺路线之后，即应确定各个
43、工序所应达到的加工尺寸及其公差，与所应切除的加工余量，这一工作通常是运用尺寸链原理进行的。一、尺寸链的基本概念进行加工工艺（装配工艺）分析时，都有关于尺寸公差与技术要求的计算问题。运用尺寸链原理进行分析计算，能够使这些分析计算大为简化。图8-23加工尺寸链示意图1.尺寸链的定义与构成在零件的加工与装配过程中，经常遇到一些相互联系的尺寸组合，这种相互联系、并按一定顺序排列的封闭尺寸组合称之尺寸链。在零件加工过程中，由加工过程中有关的工艺尺寸所构成的尺寸链，称之加工尺寸链；在机器装配过程中，由有关零件上的有关尺寸构成的尺寸链，称之装配尺寸链。图8-23所示是一块状零件加工工艺尺寸链的例子。加工中操
44、纵A1、42两个工序尺寸，就能够确定尺寸这样，A1A2A三个尺寸构成一个封闭的尺寸组合，即形成一个尺寸链。为简单扼要地表示尺寸链中各尺寸之间的关系，常将相互联系的尺寸组合从零件（部件）的具体结构中抽象出来，绘成尺寸链简图。其不需要按比例绘制，只要求保持原有的联接关系。同一个尺寸链中各个环以同一个字母表示，并以脚标加以区别。尺寸链中的每一个尺寸称之尺寸链的环。环又可分为封闭环与构成环。（1）封闭环在零件加工或者机器装配后间接形成的尺寸，其精度是被间接保证的，称之封闭环。如图8-23尺寸链中，A是封闭环。（2）构成环在尺寸链中，由加工或者装配直接操纵，影响封闭环精度的各个尺寸称之构成环。如图8-2
45、3的力1与力2是构成环。构成环按其对封闭环的影响，又分增环与减环。1）增环：当其余各构成环不变，凡是其尺寸增大会使封闭环尺寸也随之增大的构成环称之增环。以向右的箭头表示。比如尺寸4就是增环。2 ）减环：当其余各构成环不变，如其尺寸的增大，使封闭环尺寸随之减小的构成环称之减环，以向左的箭头表示。如尺寸功就是减环。在尺寸链中，判别增环或者减环，除用定义进行判别外，构成环数较多时，还可用画箭头的方法。即在绘制尺寸链简图时，用封闭的单向箭头表示各环尺寸。凡是箭头方向与封闭环的箭头方向相同的构成环就是减环；箭头方向与封闭环箭头方向相反者就是增环。.尺寸链特性（1）封闭性尺寸链是由一个封闭环与若干个（含1
46、个）相互关联的构成环所构成的封闭图形，因而具有封闭性。不封闭就不成为尺寸链，一个封闭环对应着一个尺寸链。（2）关联性由于尺寸链具有封闭性，因此尺寸链中的各环都相互关联。尺寸链中封闭环随所有构成环的变动而变动，构成环是自变量，封闭环是因变量。（3）尺寸链反映了其中各个环所代表的尺寸之间的关系，这种关系是客观存在的，不是人为构造的。根据封闭环的特性，关于每一个尺寸链，只能有一个封闭环。（4）传递系数f表示各构成环对封闭环影响大小的系数称之传递系数。尺寸链中封闭环与构成环的关系可用方程式表示，即4=（44广.41）。设第4=爻i个构成环的传递系数为点，叱。关于增环，4为正值；关于减环，以为负值；若构成环与封闭环平行，H1;若构成环与封闭环不平行，-iV6v+1。图8-23中的尺寸链可写成方程式：A=A-A;其中环A1是增环，4】=+1；环月2是减环，42=-1o3 .尺寸链的分类尺寸链的类型根据不一致分
