机 械 加 工 工 艺 贵航高级技工学校 朱晓萍

本次机械加工工艺内容的学习，主要包括以下几个方面：机械加工工艺规程的制定，定位基准的选择，尺寸链的计算，典型零件的工艺分析、提高加工质量的方法、提高劳动生产率的方法。

一、机械加工工艺规程的制定 1、工艺过程的组成 生产过程是将原材料转变为产品的全过程。它包括产品开发、生产和技术准备到毛坯制造、机械加工和装配。 机械加工工艺过程是采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质等，使之成为成品或半成品的过程。

1、工艺过程的组成 机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成的，工序又可分为安装、工位、工步和工作行程。 （1）工序：一个或一组工人，在一个工作地对同一个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。工序是组成工艺过程的基本单元。工件加工数量不同，工序划分不同。 （2）安装：工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。在一道工序中，工件可能被装夹一次或多次，才能完成加工。 （3）工位：一次装夹工件后工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。 （4）工步：在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序称为工步。 （5 ）工作行程：刀具以加工进给速度相对于工件所完成一次进给运动的工步部分。

2、生 产 类 型 2、生产类型：生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。 （1）单件生产 产品品种很多，同一产品的产量很少，各个工作地的加工对象经常改变，而且很少重复的生产称为单件生产。 （2）大量生产 产品的产量很大，大多数工作地按照一定的生产节拍进行某种零件的某道工序的重复加工的生产称为大量生产。 （3）成批生产 一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地的加工对象周期性地重复生产称为成批生产。

3、拟定工艺规程的要求 工艺规程是指导工人操作、用于生产管理、工艺管理工作的主要技术文件，又是新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据，是新建、扩建车间或工厂的原始资料。 工艺规程直接影响产品质量、劳动生产率和经济效益。要求工艺规程在保证产品质量的前提下，尽量提高生产率和降低成本。尽可能采用新工艺、新技术、新材料。保证操作工人具有良好、安全的劳动条件。应做到正确、完整、统一、清晰，符合国家标准。

4、拟定工艺规程的原始资料 （1）产品的装配图样和零件图样； （2）产品的年产量； （3）现有生产条件：包括毛坯生产水平、加工设备和工艺装备情况、技术工人水平、专用设备和工艺装备制造能力、生产协作关系等。 （4）有关工艺资料、标准、图册； （5）国内外有关资料、技术发展状况。

5、拟定工艺规程的步骤 （1）分析零件图 结合产品装配图了解零件在机器中的位置、工作情况和作用，明确其精度和技术要求对装配质量和使用性能的影响。从工艺的角度，审查零件图样的视图、尺寸、公差和技术要求的完整性和正确性；加工要求的合理性；零件结构的工艺性等。 零件结构工艺性的要求有：零件各要素的形状尽量简单，面积尽量小，规格尽量标准、统一。能采用普通设备和标准刀具进行加工，刀具易进入、退出和顺利通过加工表面。加工面与非加工面之间，加工面与加工面之间均应明显分开。

5、拟定工艺规程的步骤 （2）确定毛坯 确定毛坯要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑最佳效果；确定毛坯包括确定毛坯的种类和制造方法。 （2）确定毛坯 确定毛坯要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑最佳效果；确定毛坯包括确定毛坯的种类和制造方法。 毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、型材等。 确定毛坯应考虑的因素有：零件的力学性能要求；零件的结构形状和尺寸；生产类型；现场生产条件。

5、拟定工艺规程的步骤 （3）拟定加工路线：拟定加工路线的主要内容有定位基准的选择、表面加工方法的选择、加工顺序的安排、加工设备和工艺装备的选择等内容。 选择机床应考虑：机床的加工尺寸范围与零件的外廓尺寸相适应；机床的工作精度与工序精度相适应；机床生产效率与零件生产类型相适应；与现有加工条件相适应。 选择工艺装备时，应根据生产类型、具体加工条件、工件结构和技术要求综合考虑。

5、拟定工艺规程的步骤 夹具的选择为：单件小批生产采用各种通用夹具和机床附件，组合夹具；大批大量生产采用专用高效夹具；多品种、中小批生产，可采用可调夹具或成组夹具。 刀具的选择为：尽可能采用标准刀具，必要时采用高生产率的复合刀具及其它专用刀具。 量具的选择为：量具精度与加工精度相适应。单件小批生产，广泛采用通用量具；大批大量生产，采用极限量规和高效的检验仪器、检验夹具。

5、拟定工艺规程的步骤 （4）工序设计 工序设计的主要内容有确定各工序的加工余量、切削用量、工序尺寸及公差、时间定额等。 （4）工序设计 工序设计的主要内容有确定各工序的加工余量、切削用量、工序尺寸及公差、时间定额等。 （5）填写工艺文件 将制定的工艺过程各项内容，填入一定格式的卡片。

二、基准的选择 1、基准的分类 基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。基准就是“依据”的意思。 1、基准的分类 基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。基准就是“依据”的意思。 基准可分为设计基准和工艺基准两大类。 （1）设计基准 设计图样上所采用的基准称为设计基准。 （2）工艺基准 在工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。工艺基准又分为定位基准、测量基准和装配基准等几种。 定位基准是在加工中用作定位的基准。 测量基准是测量时所采用的基准。 装配基准是装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。

2、粗基准的选择原则 （1）选择不加工表面作为粗基准。 （2）对所有表面都需要加工的零件，根据加工余量最小的表面找正。 （3）选择比较牢固可靠的表面作为粗基准。 （4）选择平整光滑的表面作粗基准。 （5）粗基准不能重复使用。

3、精基准的选择原则 （1）尽可能采用设计或装配基准作为定位基准。 （2）尽可能使定位基准和测量基准重合。 （3）尽可能使基准统一 基准统一，可以减少加工误差，提高加工精度，使装夹方便。 原则(3)与原则(2)相抵触不能保证加工精度时，应放弃原则（3）。 （4）选择面积较大，精度较高，装夹稳定可靠的表面作为精基准。 在实际生产中，应根据具体情况进行分析，保证主要技术要求，选用最有利的精基准。

三、拟定工艺路线 1、表面加工方法的选择 选择加工方法主要应考虑加工表面的技术要求。还应考虑每种加工方法的加工经济精度范围；材料的性质及可加工性；工件的结构形状和尺寸大小；生产类型；工厂现有设备条件等。 在正常生产条件下，能较经济地达到的精度范围，称为该加工方法的经济精度。外圆加工、内孔加工、平面加工的经济精度和表面粗糙度可以用查表的方法来确定。 经济精度的数值不是一成不变的，随着科学技术的发展，工艺的改进和设备及工艺装备的更新，加工经济精度会逐步提高。

2、加工阶段的划分 （1）各加工阶段的主要任务 加工质量要求比较高的工件，通常划分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。 （1）各加工阶段的主要任务 加工质量要求比较高的工件，通常划分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。 粗加工阶段 切除各加工表面大部分余量，为半精加工提供定位基准和均匀适当的加工余量。 半精加工阶段 为主要表面精加工作好准备，即达到一定的精度、表面粗糙度和加工余量，加工一些次要表面，使达到技术要求。 精加工阶段 加工主要表面，使各主要表面达到规定的技术要求。 光整加工阶段 对于精度很高、表面粗糙度值很小的表面，要安排光整加工，提高加工表面尺寸精度和表面质量。一般位置精度不提高。 若毛坯余量特别大，表面非常粗糙，粗加工前要安排荒加工阶段。

2、加工阶段的划分 （2）划分加工阶段的原因 划分加工阶段能保证加工质量，有利于合理使用设备，便于安排热处理工序，便于及时发现毛坯缺陷，保护高精度表面少受磕碰损坏。 划分加工阶段应根据具体情况，灵活运用。如加工精度要求不高，工件刚性好时，可少划分或不划分加工阶段。刚性好的重型工件，在一次安装中完成粗精加工。 划分加工阶段应以工件的主要表面来分析，不应以个别表面和个别工序判断。

3、确定工序的集中与分散的程度 （1）工序集中 工序集中就是将工件的加工内容，集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容多。工序集中有机械集中和组织集中。 工序集中（机械集中）的特点：工件装夹次数减少，易保证表面间位置精度。工序数目减少，可简化生产计划和生产组织工作。机床设备数量减少，操作工人和生产面积相应减少。可采用高效专用设备及工艺装备，生产率高。但生产准备工作量大，投资大，设备调整维修复杂，转换新产品比较困难。

3、确定工序的集中与分散的程度 （2）工序分散 工序分散就是将工序的加工内容，分散在较多工序内完成，每道工序加工的内容较少。工序分散的特点：设备及工艺装备比较简单，调整维修方便，操作工人易掌握，易适应产品更换。可采用最合适的切削用量，减少基本时间，提高生产率。但设备数量多，操作工人多，生产面积大，生产管理工作量大。

3、确定工序的集中与分散的程度 （3）工序集中和工序分散的选用 工序集中和工序分散各有特点，应根据生产类型、现有生产条件、工件情况等进行分析后选用。 单件小批生产采用组织集中。成批生产使用高效设备，采用工序适当集中。大批大量生产使用较复杂的高效设备，采用工序集中；结构简单的工件，可采用工序分散；重型工件采用工序集中；精度高、刚性差的精密工件采用工序分散，目前倾向于工序集中。

4、加工顺序的安排 （1）机械加工工序的安排原则：有基准先行；先粗后精；先主后次；先面后孔。 1）基准先行：在每次粗、精加工工作表面之前，应先粗、精加工基准表面。 2）先粗后精：各表面的粗、精加工分开，按加工阶段进行。 3）先主后次：主要表面先安排加工，一些次要表面因加工面小，和主要表面又相互位置要求，可穿插在主要表面加工工序之间进行，但要安排在主要表面最后精加工之前，以免影响主要表面的加工质量。 4）先面后孔：箱体、支架等工件应先加工平面，后加工孔。这些工件平面轮廓大而平整，以平面定位比较稳定可靠，易保证平面与孔的位置精度。

4、加工顺序的安排 （2）热处理工序的安排 热处理工序的安排是否恰当，对保证工件精度、力学性能和加工顺序进行有重要的影响。常见的热处理有退火、正火、淬火、表面处理和时效等。 （3）辅助工序的安排 辅助工序安排不当或遗漏，给后续工序和装配带来困难，影响产品质量，甚至不能使用。辅助工序包括检验、去毛刺、去磁和平衡等。 检验工序是必不可少的工序，对保证质量，防止废品起重要作用。除各工序操作工人自检外，下列情况还应单独安排检验工序：粗加工结束后；送外车间加工前后；重要工序加工前后；全部工序加工完成后。

四、工序尺寸及公差的确定 1、加工余量：是在加工过程中，切去的金属层厚度。工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差。加工总余量（毛坯余量）是毛坯尺寸与工件设计尺寸之差，即各工序余量之和。 回转表面的加工余量指双边余量，切削层厚度为加工余量的一半；平面的加工余量指单边余量，等于切削层厚度。

2、影响加工余量的因素 1）上工序的尺寸公差Ta。 2）上工序的位置误差 pa（包括轴心线弯曲、偏移及平行度、垂制度等误差）。 3）上工序表面粗糙度Ra和缺陷层Da。 4）本工序的安装误差ξa（包括定位误差和夹紧误差）。 加工回转表面时： 2Zb=Ta+2(Ra+Da)+2|pa+ ξa| 加工平面时： Zb=Ta+Ra+Da+|pa+ ξa|

3、工艺基准和设计基准重合时工序尺寸及公差的确定 为保证工件 3、工艺基准和设计基准重合时工序尺寸及公差的确定 为保证工件 设计要求，需规定各工序的工序尺寸及工差。各工序的加工余量可查有关表格，加工余量确定后，即可计算工序尺寸。工序公差可根据经济精度确定。工序尺寸按“入体原则”标注极限偏差，被包容面的工序尺寸取上偏差为零，包容面的工序尺寸取下偏差为零。毛坯尺寸按双向布置上、下偏差。 工艺基准与设计基准重合，表面多次加工时，计算顺序为：先确定各工序余量的基本尺寸，然后从工件设计尺寸至毛坯尺寸逐工序计算工序尺寸，再按经济精度确定各工序公差，最后按“入体原则”确定上、下偏差。

五、工艺尺寸链 1、尺寸链的定义 在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组，称为尺寸链。 1、尺寸链的定义 在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组，称为尺寸链。 在加工过程中，同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链，称为工艺尺寸链。

2、尺寸链的组成 图一所示的套，在加工时，车端面控制设计尺寸A1，车孔时控制工艺尺寸A2，间接保证设计尺寸A0，尺寸A1、A2和A0，形成工艺尺寸链 。

2、尺寸链的组成 （1）环：尺寸链中的每一尺寸，称为环。 （2）封闭环：尺寸链中，间接保证尺寸的环，称为封闭环。 （3）组成环：在尺寸链中，能人为地控制或直接获得的环，称为组成环。 （4）增环：某组成环增大而其它组成环不变，使封闭环随之增大，则此组成环为增环。 （5）减环：某组成环增大而其它组成环不变，使封闭环随之减小，则此组成环为减环。

3、尺寸链图 尺寸链图：将尺寸链中各相应的环，单独表示出来，按大致比例画出的尺寸图，称为尺寸链图。 为迅速判别增环和减环，在画尺寸链图时，可假定封闭环是减环，从封闭环开始，用首尾相接的单向箭头顺序表示各组成环。与封闭环箭头方向相同的组成环是减环，与封闭环箭头方向相反的组成环是增环。

4、尺寸链的特性 （1）封闭性 尺寸链是由一个封闭环和若干个相互连接的组成环构成的封闭尺寸组，不封闭就不成为尺寸链。 （1）封闭性 尺寸链是由一个封闭环和若干个相互连接的组成环构成的封闭尺寸组，不封闭就不成为尺寸链。 （2）关联性 尺寸链中的所有组成环只要一个尺寸变动，均会引起封闭环的尺寸变动。组成环是自变量，封闭环是因变量。

5、尺寸链的计算方法 计算尺寸链时，有正计算形式、反计算形式和中间计算形式三种： 正计算形式是已知各组成环的基本尺寸、极限偏差，求封闭环的基本尺寸、极限偏差。产品设计的校验常用此形式。 反计算形式是已知封闭环的基本尺寸、极限偏差，求各组成环的基本尺寸、极限偏差。产品设计常用此形式。 中间计算形式是已知封闭环和部分组成环的基本尺寸、极限偏差，求其余组成环的基本尺寸、极限偏差。工艺尺寸链属于此形式。

6、尺寸链计算举例 在工艺编制过程中，应力求做到工艺基准与设计基准重合这一基本原则是大家所熟知的，但在机械加工中也常碰到工艺基准不便或不能实现与设计基准重合的情况。 如（图二）所示，a为某零件轴向尺寸图，b、c、d、是钻孔工序的三种轴向定位基准选择的方案。

6、尺寸链计算举例 方案1（图b）：定位基准与设计基准重合，没有定位误差。 方案2（图c）：定位基准与设计基准不重合，两者之间的位置尺寸是 ，在钻孔时，工件以A面在夹具中定位，就一批工件而言，定位基准是变动的，变动量（0.09）将造成工艺尺寸的变化。由尺寸10±0.11及 可以算出定位基准到小孔中心线的距离是 ，也就是说公差缩小了0.09mm。因此，虽然本工序的设计尺寸为10±0.11但由于存在定位误差0.09mm，在钻孔时，孔轴心线位置尺寸的加工误差就不能超过0.13mm。

6、尺寸链计算举例 下面我们来看这个尺寸链的组成及计算： 通过尺寸链图我们可以看出，尺寸10±0.11是封闭环，尺寸A是增环，尺寸 是减环。我们用反计算的方式来求出尺寸A及它的上、下偏差。 10=A-8 可得 A=18 0.11=ES-(-0.09) 可得 ES=0.02 -0.11=EI-0 可得 EI=-0.11 所以求出A=

6、尺寸链计算举例 方案3（图d）：本方案用C面作定位基准，由于定位基准与设计基准不重合，所以也存在定位误差，其值为B、C面之间的位置精度公差值，即0.16，比方案2还要大些。 通过以上分析可知，定位基准选择的不同，定位误差的大小也随之而异。定位误差只与选择定位基准有关，和定位方法、加工方法无关。在很多情况下，定位误差要占去设计尺寸公差中相当大的一部分，这就人为的增加了加工难度，降低了生产率，提高了生产成本。所以合理的选择定位基准，力求做到工艺基准与设计基准重合这一原则，对机械加工来说尤为重要。

六、典型零件工艺分析 在工艺编制实践中，发现有相当一部分零件的工艺基准与设计基准不便重合需要通过基准转换，选择合理的定位基准才能确保零件的机械加工质量。有的零件(比如说薄壁件)，是因径向夹紧容易变形，有的零件是因为刚性太差，不利于装夹，有的是设计基准不能实现零件的重复定位等，这样就不能做到定位基准与设计基准重合。在这种时候，如果定位基准选择不合理，或单一强调所谓的重合原则，不认真地分析选择合理的定位基准，这样既影响加工零件的精度，又会给生产带来极大的难度，所以必须重视合理选择定位基准。

（一） 高压汽发动机轮盘

（一） 高压汽发动机轮盘

（一） 高压汽发动机轮盘

（一） 高压汽发动机轮盘

（二）门 形 座

（二）门 形 座

（二）门 形 座

（二）门 形 座

（三）小结： 通过上面两个比较复杂的零件的加工工艺分析，我们不难看出，合理的选择定位基准，对机械加工有着很重要的意义，它有时候也能简化难度很大的加工工艺，又能提高零件的加工精度，对整个工艺过程的经济性和生产率都会有很大的提高，所以在机械加工中必须重视定位基准的选择，这一点有待于我们在以后的工艺实践中不断学习，锻炼加强自己的技术业务能力。

七、提高加工质量的方法 1、加工精度：加工精度是指工件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。加工误差是指工件加工后的实际几何参数与理想几何参数的偏离程度。加工误差小，工件精度高。加工精度主要包括尺寸精度、形状精度和位置精度。

1、加工精度 （1）尺寸精度 尺寸精度是指工件加工后的实际尺寸与理想尺寸的符合程度。尺寸精度用标准公差表示，分为20个的等级，IT01精度最高，IT18精度最低。 （2）形状精度 形状精度是指工件加工后的实际形状与理想形状的符合程度。形状公差有直线度、圆度、圆柱度和平面度。形状公差分为12个等级，1级公差值最小，12级公差值最大。 （3）位置精度 位置精度是指工件加工后的实际位置与理想位置的符合程度。位置公差有平行度、垂直度、同轴度、跳动等。位置公差分为12个等级，1级公差值最小，12级公差值最大。

2、提高和保证加工精度的工艺措施 （1）直接减少误差法：在查明产生加工误差的主要因素后，设法对其直接进行消除或减少。如车削细长轴采用“反向切削法”可消除轴向切削力引起的弯曲变形，使用弹性顶尖可消除工件伸长的影响。 （2）误差补偿法：人为地造出一种新的误差，抵偿原来工艺系统中固有的原始误差。 （3）误差分组法：将上下工序按误差大小分为n组，每组误差范围就缩小为原来的1/n，然后按各组分别调整加工。 （4）误差转移法：将工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等转移到不影响加工精度的方向上。 （5）就地加工法：一些被加工表面装配到机床上后，再进行精加工。

八、提高劳动生产率的方法 劳动生产率是衡量企业经济效益的考核指标，有时间定额和产量定额。时间定额指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。产量定额指在一定生产条件下，每个工人在单位时间里应完成的合格品数量。 提高劳动生产率的方法有：缩短基本时间、缩短辅助时间和采用其它方法。 1、缩短基本时间的方法 （1）减少加工余量 （2）提高切削用量：提高切削速度、增大进给量、增大背吃刀量。 （3）采用多刀切削和多件加工。

八、提高劳动生产率的方法 2、缩短辅助时间的方法 （1）缩短工件的装夹时间。 （2）减少回转刀架及调换车刀的时间：采用多刃车刀、采用可转位车刀、采用装配式车刀。 （3）减少测量工件的时间：采用纵向和横向挡铁、采用位移数字显示装置。 3、采用其它方法提高劳动生产率 （1）尾座四头钻装置。 （2）加工成形面的刀架靠模。 （3）高速车螺纹自动退刀架。

谢 谢 大 家！