第12章　机械制造工艺规程设计 机械制造技术 @高等教育出版社.

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1 第12章　机械制造工艺规程设计 机械制造技术 @高等教育出版社

2 目录页 Contents Page 01 车削加工概述 02 车床 03 车刀 04 车削夹具 05 车削加工概述 06 车床 07 车刀
04 车削夹具 01 车削加工概述 02 车床 03 车刀 08 车削夹具 05 车削加工概述 06 车床 07 车刀 目录页 Contents Page

3 过渡页 Transition Page 01 车削加工概述 02 车床 03 车刀 04 车削夹具 05 车削加工概述 06 车床
04 车削夹具 01 车削加工概述 02 车床 03 车刀 08 车削夹具 05 车削加工概述 06 车床 07 车刀 过渡页 Transition Page

4 12.1 机械制造工艺规程概述 一、工艺规程的内容与作用
工艺规程是在具体的生产条件下说明并规定工艺过程的工艺文件。根据生产过程工艺性质的不同，有毛坯制造、零件机械加工、热处理、表面处理以及装配等不同的工艺规程。 工艺规程是制造过程的纪律性文件。其中机械加工工艺规程包括工件加工工艺路线及所经过的车间和工段、各工序的内容及所采用的机床和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、工时定额及工人技术等级等内容。机械装配工艺规程包括装配工艺路线、装配方法、各工序的具体装配内容和所用的工艺装备、技术要求及检验方法等内容。 机械制造工艺规程的作用主要有： （1）工艺规程是指导生产的主要技术文件 （2）工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据 （3）工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料

5 12.1 机械制造工艺规程概述 二、机械制造工艺规程的类型及格式 1． 机械加工工艺规程 （1）机械加工工艺过程卡片
该卡片是简要说明零件机械加工过程以工序为单位的一种工艺文件，主要用于单件小批生产和中批生产的零件，大批大量生产可酌情自定。本卡片是生产管理方面的文件。 （2）机械加工工序卡片 它是在工艺过程卡片的基础上，进一步按每道工序所编制的一种工艺文件。该卡片中要画出工序简图（图上应标明定位基准、工序尺寸及公差、形位公差和表面粗糙度要求，用粗实线表示加工部位等），并详细说明该工序中每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用设备和工艺装备等。工序卡片主要用于大批大量生产中所有的零件、中批生产中的复杂产品的关键零件以及单件小批生产中的关键工序。

6 12.1 机械制造工艺规程概述 2． 机械装配工艺规程 常用的机械装配工艺规程有装配工艺过程卡和装配工序卡。装配工艺过程卡片上的每一工序应简要说明该工序的工作内容、所需设备及工艺装备、时间定额等；装配工序卡片上应配以装配工序简图，并要详细说明该工序的工艺内容、装配方法、所用工艺装备及时间定额等。

7 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差
12.1 机械制造工艺规程概述 三、工艺规程设计的原则与步骤 工艺规程设计的原则是在保证产品质量的前提下，应尽量提高生产率和降低成本。应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进工艺技术和经验，并保证有良好的劳动条件。 机械加工工艺规程设计的主要步骤： 分析零件图和产品的装配图 确定毛坯 选择定位基准 拟定工艺路线 确定各工序的设备、刀具、量具和辅助工具 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差 确定各工序的切削用量和时间定额 确定各主要工序的技术要求及检验方法 进行技术经济分析，选择最佳方案 填写工艺文件

8 12.1 机械制造工艺规程概述 机械装配工艺规程设计的主要步骤： 分析零件图和产品的装配图 确定装配组织形式 选择装配方法
划分装配单元，规定合理的装配顺序 划分装配工序 编制装配工艺文件

9 过渡页 Transition Page 01 车削加工概述 02 车床 03 车刀 04 车削夹具 05 车削加工概述 06 车床
04 车削夹具 01 车削加工概述 02 车床 03 车刀 08 车削夹具 05 车削加工概述 06 车床 07 车刀 过渡页 Transition Page

10 12.2 机械加工工艺规程设计 一、零件图的审查 1． 产品的零件图与装配图的分析 在对零件工作图进行分析时，应主要从下面三个方面进行：
（1）零件图的完整性与正确性 　在了解零件形状与各表面构成特征之后，应检查零件视图是否足够，尺寸、公差、表面粗糙度和技术要求的标注是否齐全、合理，重点要掌握主要表面的技术要求，因主要表面的加工确定了零件工艺过程的大致轮廓。 （2）零件技术要求的合理性 　零件的技术要求主要指精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）、热处理及其他要求（如动、静平衡等）的标注等。要注意分析这些要求，在保证使用性能的前提下是否经济合理，在现有生产条件下能否实现等。 （3）零件的选材是否恰当 　零件的选材要立足国内，在能满足使用要求的前提下尽量选用我国资源丰富的材料。

11 12.2 机械加工工艺规程设计 2． 零件的结构工艺性分析
零件结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。结构工艺性的问题比较复杂，它涉及毛坯制造、机械加工、热处理和装配等各方面的要求。

12 12.2 机械加工工艺规程设计

13 12.2 机械加工工艺规程设计

14 12.2 机械加工工艺规程设计 二、毛坯的确定 1． 毛坯种类的确定
毛坯的种类有铸件、锻件、压制件、冲压件、焊接件、型材和板材等。具体确定时可结合有关资料进行，同时还要全面考虑下列因素的影响： （1）零件的材料及其力学性能　当零件的材料确定后，毛坯的类型也就大致确定了。 （2）生产类型　大批大量生产时，可选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法。用于毛坯制造的费用可由材料消耗和机械加工成本的降低来补偿。单件小批生产时，可选成本比较低的毛坯制造方法，如木模手工造型和自由锻等。 （3）零件的形状和尺寸　形状复杂的毛坯，常用铸造方法。 （4）现有生产条件　确定毛坯时，必须结合具体的生产条件，尤其应注意发挥行业协作网络的功能，实行专业化协作是实现优质低耗的重要途径。 （5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性　

15 12.2 机械加工工艺规程设计 2． 毛坯形状和尺寸的确定
受毛坯制造技术所限，加之对零件精度和表面质量的要求越来越高，故毛坯某些表面仍留有一定的加工余量，以便通过机械加工来达到质量要求。毛坯尺寸与零件尺寸的差值称为毛坯加工余量，毛坯制造尺寸的公差称为毛坯公差。 毛坯加工余量确定以后，还要考虑毛坯制造、机械加工和热处理等多方面工艺因素的影响。如为了加工时安装工件方便，有些铸件毛坯需铸出工艺搭子。工艺搭子在零件加工好后一般均应切除。 为了保证加工质量，同时也为了加工方便，常将分离零件先做成一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切割分离。对于形状比较规则的小型零件，也应将多件合成一个毛坯，当加工到一定阶段后，再分离成单件。

16 12.2 机械加工工艺规程设计 三、定位基准的选择 1． 粗基准的选择
粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工面之间的位置要求及合理分配各加工面的余量，同时要为后续工序提供精基准。一般按下列原则选择： （1）为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准

17 12.2 机械加工工艺规程设计 （2）合理分配各加工面的余量 ① 应保证各主要加工面都有足够的余量
① 应保证各主要加工面都有足够的余量 ② 对于工件上的某些重要表面（如床身导轨面和箱体的重要孔等），为了尽可能使其加工余量均匀，则应选择重要表面作粗基准。 （3）粗基准应避免重复使用 （4）选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。

18 12.2 机械加工工艺规程设计 2． 精基准的选择 基准重合原则 基准统一原则 自为基准原则 互为基准原则 便于装夹原则

19 12.2 机械加工工艺规程设计 3． 辅助基准的选择 选择辅助基准时应尽可能使工件安装定位方便，便于实现基准统一，便于加工。
定位基准的选择原则是从生产实践中总结出来的。上述每一个原则往往只说明了一个方面的问题。因此，应根据具体的加工对象和加工条件，全面考虑，灵活运用。 主轴箱体粗基准的选择应在保证各加工面余量的前提下，保证重要表面的余量均匀；考虑箱体内运动部件的空间位置；保证外形尺寸的正确。

20 12.2 机械加工工艺规程设计 3． 辅助基准的选择 主轴箱加工的精基准按基准重合原则和基准统一原则选择，通常优先考虑基准统一原则。

21 12.2 机械加工工艺规程设计 3． 辅助基准的选择 在大批量生产中，按基准统一原则，采用顶面R 及两个销孔（一面两孔）作定位基面。这种定位方式，加工时箱体口朝下安装。这时中间导向支承架可以紧固在夹具体上，解决了挂架方式的问题，工件装卸方便，易于实现加工自动化。其不足之处是存在基准不重合误差，且加工过程不易观察。

22 12.2 机械加工工艺规程设计 四、加工工艺路线的拟定 1． 表面加工方法的选择
零件上的每种表面都有许多加工方法，在保证零件各表面所要求的加工精度和表面粗糙度的前提下，尽可能选择与经济加工精度和表面粗糙度相适应的加工方法。 表面加工方法的选择，还要考虑以下几方面的因素： （1）工件材料的性质　要根据工件的材料及其性能，选择合适的加工方法。 （2）工件的结构形状和尺寸　根据工件的尺寸大小和结构形状特征选择合适的加工方法和装备。 （3）生产类型　根据生产纲领的不同，选择不同技术水平和自动化程度的加工方法。 （4）具体生产条件　同一种表面可以有多种不同的加工方法完成加工，但就生产的具体条件而言，其中必有一种加工方法是最合适的。必须结合具体的生产条件，选择相应的加工方法，并注意利用现代制造网络的条件，充分考虑利用新工艺、新技术的可能性。

23 12.2 机械加工工艺规程设计 2． 加工阶段的划分 （1）粗加工阶段　主要任务是切除毛坯的大部分加工余量，使毛坯在形状和尺寸上尽可能接近成品。因此，此阶段应采取措施尽可能提高生产率。 （2）半精加工阶段　完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做好准备。 （3）精加工阶段　保证各主要表面达到图样的全部技术要求，此阶段的主要目标是保证加工质量。 （4）光整加工阶段　对于质量要求很高（IT6 级以上，表面粗糙度为Ra 0.2 μm 以下）的表面，应安排光整加工，以进一步提高尺寸精度和减小表面粗糙度值；但一般不能用以纠正形状误差和位置误差。

24 12.2 机械加工工艺规程设计 3． 加工顺序的安排 （1）机械加工顺序的安排原则
① 基面先行　选作精基准的表面，应安排在起始工序先进行加工，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。 ② 先主后次　零件的主要工作表面、装配基面应先加工，从而能及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面的加工可适当穿插在主要表面加工工序之间进行。 ③ 先粗后精　通过划分加工阶段，各个表面先进行粗加工，再进行半精加工，最后进行精加工和光整加工。从而逐步提高表面的加工精度与表面质量。 ④ 先面后孔　对于箱体、支架等类零件，因其平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠，一般先加工平面再加工孔。

25 12.2 机械加工工艺规程设计 （2）热处理工序的安排 热处理工序在工艺路线中的位置安排，主要取决于零件的材料及热处理的目的。
预备热处理的目的是改善材料的切削加工性能、消除残余应力和为最终热处理作好组织准备。正火和退火常安排在粗加工之前，以改善切削加工性能和消除毛坯的残余应力；调质一般安排在粗加工与半精加工之间进行，为最终热处理作组织准备；时效处理用以消除毛坯制造和机械加工中产生的应力。 最终热处理的目的是提高零件的强度、表面硬度和耐磨性及防腐、美观等。淬火及渗碳淬火（淬火后应回火）、氰化、氮化等安排在精加工磨削之前进行；由于调质后零件的综合力学性能较好，对某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作为最终热处理，其工序位置安排在精加工之前；表面装饰性镀层、发蓝处理应安排在机械加工完毕后进行。 （3）辅助工序的安排 辅助工序主要包括检验、清洗、去毛刺，去磁、倒棱边、涂防锈油及平衡等。其中检验工序是主要的辅助工序，是保证产品质量的主要措施。除各工序操作者自检外，在关键工序之后、送往外车间加工前后、粗加工结束以后，精加工开始以前、零件全部加工结束之后，一般均应安排检验工序。

26 12.2 机械加工工艺规程设计 4． 工序的集中与分散 在选定了零件上各个表面的加工方法及其加工顺序以后，制定工艺路线可以采用两种不同的原则：一种是工序集中的原则，即使每个工序中包括尽可能多的加工内容，从而使工序的总数减少；另一种是工序分散的原则，其含义与之相反。工序集中与分散各有不同的特点。 5． 主轴箱加工工艺路线分析

27 12.2 机械加工工艺规程设计

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29 12.2 机械加工工艺规程设计 5． 主轴箱加工工艺路线分析 主要表面的加工方法：
主轴箱的主要表面为安装基面、结合面的平面和各种轴的支承孔。平面的加工主要采用刨削和铣削方法，在小批量生产时，可采用刨削或在普通铣床上铣削。在大批量生产时，则采用生产率较高的组合铣削。当精度要求高时，多采用组合平面磨削。 箱体上的轴承支承孔精度多为IT7。这些孔一般需要3 ～ 4 次加工。小批量生产时采用卧式镗床镗削；在大批量生产时，则多采用专用组合机床通过扩－粗铰－精铰或镗－半精镗－精镗的方案加工，前者用于较小的孔，后者用于大孔。当孔的精度高于IT6 时，还需要增加精细镗、珩磨、滚压等超精加工工序。

30 12.2 机械加工工艺规程设计 定位基准的选择： （1）粗基准选择　小批量生产时，采用画线找正装夹工件，体现以主轴孔为粗基准；大批量生产时，直接以主轴孔为粗基准，通过专用夹具装夹工件。 （2）精基准选择　小批量生产时，选择装配基面为精基准，实现基准重合，便于加工安装；在大批量生产时，以顶面和两个工艺孔为精基准，实现基准统一。 拟订工艺过程的原则： （1）先面后孔的加工顺序　主轴箱的加工是按先面后孔的顺序进行的，这也是箱体加工的一般规律。 （2）粗精加工分阶段进行　在大批量生产时，按粗精分开的原则，重要的表面都划分为粗、精两个阶段加工。在小批量生产时，为减少设备数量和工件的转运工作，采用粗、精合并的方法，在实际生产时，为消除粗加工的应力和变形影响，在粗加工后把工件松开使应力变形释放，并给予充分的冷却时间，然后再以较小的夹紧力夹紧，进行精加工。 （3）合理安排热处理工序　箱体毛坯铸造之后应安排一次人工时效处理。对高精度或形状特别复杂的箱体，应在粗加工之后再安排一次人工时效处理。

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04 车削夹具 01 车削加工概述 02 车床 03 车刀 08 车削夹具 05 车削加工概述 06 车床 07 车刀 过渡页 Transition Page

32 12.3 加工余量与工序尺寸的确定 一、加工余量的概念
加工余量是指加工过程中从加工表面切去的材料层厚度。余量有工序余量和加工总余量（毛坯余量）之分。工序余量是同一被加工表面相邻两工序尺寸之差；加工总余量是某一表面毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。

33 12.3 加工余量与工序尺寸的确定

34 12.3 加工余量与工序尺寸的确定

35 12.3 加工余量与工序尺寸的确定 二、加工余量的确定
加工余量对工件的加工质量和生产率有较大的影响。余量过大，会造成浪费工时，增加成本；余量过小，会造成废品。确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下，越小越好。 （1）上工序的表面粗糙度Ra 和缺陷层Da 　本工序必须把上工序留下的表面粗糙度Ra 和缺陷层Da 全部切除。 （2）上工序的尺寸公差Ti－1 　本工序的基本余量中包括了上工序的尺寸公差Ti－1。 （3）上工序的几何误差ρa 　本工序应纠正上工序留下的几何误差。这里的几何误差ρa 是 指不由尺寸公差Ti－1 所控制的几何误差。几何误差ρa 具有方向性，是一项空间误差，需要采用矢量合成。 （4）本工序加工时的装夹误差εb 　包括定位误差、夹紧误差和夹具在机床上的装夹误差。这些误差会使工件在加工时位置发生偏移，所以加工余量还必须考虑装夹误差的影响。

36 12.3 加工余量与工序尺寸的确定 在实际生产中，确定加工余量的方法有以下三种： ① 经验估计法
　凭经验来确定加工余量。为防止因余量不够而产生废品，所估加工余量一般偏大。此法常用于单件小批生产。 ② 查表法 　根据工艺手册或工厂中的统计资料查表，并结合具体情况加以修正来确定加工余量。此法在实际生产中广泛应用。 ③ 分析计算法 　根据一定的试验资料和计算公式，对影响加工余量的各项因素进行综合分析和计算来确定加工余量。它是最经济合理的方法，但必须有全面和可靠的试验数据资料。

37 12.3 加工余量与工序尺寸的确定 三、工序尺寸及公差的确定
工序尺寸是在加工过程中各工序应保证的加工尺寸，其公差即工序尺寸的公差。制定工艺规程的内容之一就是确定工序尺寸及其公差。工序余量确定之后，就可计算工序尺寸。工序尺寸公差的确定，则要依据工序基准或定位基准与设计基准是否重合，采用不同的计算方法。 当加工某一表面的各道工序都采用同一个工序基准或定位基准，并与设计基准重合时，只需考虑各工序的加工余量，可由最后一道工序开始向前推算。

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39 12.4 典型零件加工工艺 一、轴类零件的加工 1． 轴类零件的技术要求 （1）轴颈尺寸精度和几何精度
　主要轴颈的尺寸精度根据使用要求通常为IT9 ～ IT6，特别重要的轴颈也可为IT5；轴颈的几何形状精度（圆度、圆柱度）应限制在轴颈直径公差范围之内。 （2）轴颈各表面之间的位置精度 　配合轴颈（装配齿轮、带轮）对应支承轴颈（装配轴承）的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求。普通精度的轴，其同轴度公差为0.01 ～ 0.03 mm；高精度的轴，其同轴度公差为0.001 ～ mm。 （3）表面粗糙度 　支承轴颈和重要工作表面的粗糙度要求最高，达Ra0.8 ～ 0.4 μm，配合轴颈和其他表面一般为Ra1.6 ～ 0.8 μm。

40 12.4 典型零件加工工艺 2． 轴类零件的材料、毛坯及热处理
　一般轴类零件材料常用45 钢，根据要求采用不同的热处理（如正火、调质、淬火等），以获得需要的力学性能。 轴类零件最常用的毛坯为圆棒料和锻件。除强度要求较高或轴颈尺寸相差较大的轴用锻件外，其余轴一般采用棒料。锻 件中，对于中、小批量生产，结构简单的轴，采用自由锻，大批量生产时，采用模锻。 零件的热处理取决于轴的材料、毛坯形式、性能和精度要求等。调质是轴类零件最常用的热处理工艺，可使零件获得良 好的综合力学性能。

41 12.4 典型零件加工工艺 3． 主轴加工工艺过程分析 （1）主轴的加工工艺过程
　如图所示的车床主轴零件的材料为45 钢，其结构有台阶、螺纹、花键、圆锥等表面，而且是空心轴，精度要求比较高。其大批生产时的工艺过程见表12.7。

42 12.4 典型零件加工工艺

43 12.4 典型零件加工工艺

44 12.4 典型零件加工工艺 （2）主轴加工的工艺特点 ① 加工阶段的划分
主轴加工过程分四个阶段：毛坯准备阶段（工序1 ～ 4）、粗加工阶段（工序5 ～ 14）、半精加工阶段（工序16 ～ 24）和精加工阶段（工序25 ～ 28）。 ② 定位基准的选择与转换 定位基准的选择与转换过程如下：以外圆面为粗基准，铣端面钻中心孔，为粗车外圆准备好定位基准；粗车好的外圆又为钻通孔准备了定位基准；之后加工前后锥孔，以便安装锥堵，为半精加工外圆准备基准。为提高主轴莫氏锥孔与外圆的同轴度，互为基准加工对方。

45 12.4 典型零件加工工艺 ③ 加工顺序的安排 在安排主轴的加工工序时，应以支承轴颈和内锥孔的加工作为主线， 其他表面的加工穿插进行，按“先粗后精”的顺序，逐步达到零件要求的精度。具体的工序安排还应注意： “基准先行”：前一工序应为后工序准备基准。首道加工工序是加工中心孔，为粗车外圆准备好基准，后续的工序也应如此。 先大端后小端：安排外圆各表面的加工顺序时，一般先加工大端外圆，再加工小端外圆，避免一开始就降低工件的刚度。 钻孔工序的安排：钻通孔属于粗加工，应靠前，但钻孔后定位用的中心孔消失，不便定位。所以，深孔加工应安排在外圆粗车或半精车之后，这时就有较精确的轴颈定位（搭中心架用），避免使用锥堵。另外，钻孔要安排在调质之后进行，因为调质处理引起工件变形较大（孔歪斜），而钻通孔无后续工序纠正这种歪斜变形。

46 12.4 典型零件加工工艺 二、齿轮类零件的加工工艺 1． 齿轮的技术要求
　齿轮制造应满足齿轮传动的一般要求，即传递运动准确、传动工作平稳、齿面接触良好和非工作齿侧间留有适当的间隙等。为保证齿轮传动质量，齿轮制造时，除了应注意有关轮齿的各项精度要求外，还应十分重视切齿前齿坯加工的精度要求。齿坯的内孔（或轴颈）和基准端面（有时还有顶圆）常常是齿轮加工、检验和安装的基准，齿坯加工的精度对齿圈加工和传动的精度均有很大的影响。 2． 齿轮的材料、热处理与毛坯 一般齿轮常选用45 钢或中、低碳合金钢，如20Cr、40Cr、20CrMnTi 等；低速重载的齿轮传动应选用综合力学性能好、齿面硬度高的材料，如18CrMnTi 渗碳淬火；速度较高的传动齿轮，齿面硬度要求高，可用38CrMoAl 渗氮；非传力齿轮可以用不淬火钢、铸铁、夹布胶木或尼龙等材料。 齿轮毛坯一般安排正火处理，中碳钢可在齿坯粗加工后安排调质处理，齿形加工后根据需要安排齿面高频感应加热淬火、渗碳淬火或渗氮处理。

47 12.4 典型零件加工工艺 3． 圆柱齿轮加工工艺过程分析 （1）零件特点
该齿轮的齿坯部分由内外旋转表面和键槽组成。外圆表面采用粗、精车削加工即可达到要求。内孔圆表面采用粗车、半精车、精车或精铰等方法加工。内键槽插削完成。大量生产时，内孔和内键槽都可采用定尺寸的圆拉刀和键槽拉刀，一次拉削而成。

48 12.4 典型零件加工工艺 （2）齿轮加工工艺过程卡 （3）工艺分析 ① 毛坯类型选择为锻件。 ② 齿轮的热处理。
③ 齿形精度由滚－剃－珩工艺保证。 ④ 齿端倒角。 ⑤ 基准孔的修正。

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04 车削夹具 01 车削加工概述 02 车床 03 车刀 08 车削夹具 05 车削加工概述 06 车床 07 车刀 过渡页 Transition Page

50 12.5 数控加工工艺概述 一、数控加工工艺的概念 数控加工工艺主要包括以下几方面内容：
（1）通过数控加工的适应性分析，选择并确定进行数控加工的零件的内容。 （2）结合加工表面的特点和数控设备的功能对零件进行数控加工工艺分析。 （3）设计数控加工工艺。 （4）根据编程的需要，对零件图形进行数学处理和计算。 （5）编写加工程序。 （6）检验修改加工程序。 （7）编制数控加工工艺技术文件，如数控加工工序卡、刀具卡、程序说明卡、走刀路线图等。

51 12.5 数控加工工艺概述 二、数控加工工艺的特点 （1）工艺内容十分具体
　在数控加工工艺中必须对工步划分、走刀路线、对刀点、换刀点、切削用量等具体的工艺问题作出确定和正确的选择。 （2）工艺设计非常严密 　数控加工工艺的设计必须注意加工过程中的每一个细节，如冷却状况、排屑情况等。在对工件图形进行数学处理和编程时，都要准确无误。 （3）注重加工的适应性 　要根据数控加工工艺的特点正确地选择加工方法和加工对象。由于数控机床的特点，适合采用数控加工的零件主要是：形状复杂、加工精度要求高，用普通机床无法完成或难以完成的零件；用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件；难以测量、控制尺寸的内型腔零件；必须在一次装夹中完成多工序加工内容的零件。

52 12.5 数控加工工艺概述 三、数控加工工艺路线的设计 （1）工序的划分 根据数控加工的特点，工序的划分可按以下几种方法进行：
① 按安装划分　一次安装为一个工序。适应于加工内容不多的工件。 ② 按刀具划分　每换一种刀具为一个工序。 ③ 按加工部位划分　对于加工内容很多的零件，根据零件的结构特点把加工部位划分为几个部分，每部分为一个工序。 ④ 按粗、精加工划分　对于易发生变形的零件和精度要求高的零件，应把粗、精加工分在不同的工序中进行。 ⑤ 按设备划分　对于带自动换刀的加工中心，应在保证加工质量的前提下，发挥机床的功能，在一次安装中完成尽可能多的加工内容。这时可以按机床划分工序。

53 12.5 数控加工工艺概述 （2）加工顺序的安排 安排加工顺序的重点是保证定位夹紧时工件的刚性和保证加工精度。一般按以下原则进行：
①上道工序的加工不影响下道工序的装夹（特别是定位）。 ② 先进行内型腔加工，后进行外表面加工。 ③ 以相同的装夹方式或同一刀具加工的工序尽可能采用集中的连续加工，减少重复定位误差，减少重复装夹、更换刀具等辅助时间。 ④ 同一次安装中的加工内容，对工件刚性影响小的内容先行。 （3）数控加工工艺过程与普通加工工艺的衔接 数控加工工序前后一般都穿插有普通机床加工工序，因此，在制订数控加工工艺过程时，一定要使之与整个工艺过程协调吻合。

54 12.5 数控加工工艺概述 四、数控加工工序的设计 （1）进给路线的选择
　进给路线是指在数控加工中刀具刀位点相对工件运动的轨迹与方向。进给路线反映了工步加工内容及工序安排的顺序，是编写程序的重要依据，因此要合理选择进给路线。影响进给路线的因素很多，主要有工件材料、余量、精度、表面粗糙度、机床的类型、刀具的耐用度及工艺系统的刚度等。合理的进给路线是指在保证零件的加工精度和表面粗糙度的前提下，尽量使数值计算简单、编程量小、程序段少、进给路线短、空程量最少的高效率路线。 （2）工件的装夹方式 　尽量做到基准统一，减少装夹次数，避免采用占机人工调整方案。夹具结构力求简单，尽可能采用组合夹具、可调夹具等标准化通用化夹具，避免设计、制造夹具，以节省费用和缩短生产周期；加工部位要敞开，不致因夹紧机构或其他元件而影响刀具进给；夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确位置上按程序操作。 （3）刀具的选择 　与普通机床相比，数控机床对刀具的要求要严格得多。一般来讲，数控机床使用的刀具必须精度高、刚性好、耐用度高，同时安装调整方便。在编程时，大都要规定刀具的结构尺寸和调整尺寸，刀具安装到机床上之前，应根据编程时确定的尺寸和参数，在专用对刀仪上调整好。

55 12.5 数控加工工艺概述 （4）对刀点与换刀点的确定
　对刀点是在数控机床上加工零件时，刀具相对工件运动的起点，又称为程序起点。对刀的目的是确定编程原点在机床坐标中的位置。对刀点可以设在被加工零件上，也可以设在夹具上，但必须与零件的定位基准有一定的关系。为了提高零件的加工精度，对刀点尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。例如，以孔定位的零件，以孔的中心作为对刀点较为合适。对于车削加工，则常将对刀点设在工件外端面的中心上。 （5）切削用量的确定 　切削用量根据以下原则选择：保证零件加工精度和表面粗糙度；充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；充分发挥机床的性能；最大限度地提高生产率，降低成本。在数控机床上，精加工余量可小于普通机床上的精加工余量，主轴的转速可按刀具允许的切削速度选取。选取进给量的主要依据是粗加工时考虑系统的变形和保证高效率，精加工主要是保证加工精度，尤其是表面粗糙度。切削用量的具体数值选取，可依据数控机床使用说明书和切削原理中介绍的方法结合实践加以确定。

56 12.5 数控加工工艺概述 五、数控加工工艺设计实例
　如图所示为升降台铣床的支承套，在两个互相垂直的方向上有多个孔要加工，若在普通机床上加工，则需多次安装才能完成，且效率低。在加工中心上加工，一次安装可完成多个表面加工。

57 12.5 数控加工工艺概述 1． 选择加工方法 所有孔都是在实体上加工，为防止钻偏，均先钻中心孔，然后再钻孔。根据图样要求，各加工表面选择的加工方案如下： Φ35H7 孔：钻中心孔－钻孔－粗镗－半精镗－铰孔； Φ 15H7 孔：钻中心孔－钻孔－扩孔－铰孔； Φ 60 mm 孔：粗铣－精铣； Φ 11 mm 孔：钻中心孔－钻孔； Φ 17 mm 孔：锪孔； M6－6H 螺纹孔：钻中心孔－钻底孔－孔口倒角－攻螺纹。 2． 确定加工顺序 为减少变换工位的辅助时间和工作台分度误差的影响，在工作台一次分度下，各个工位上的加工表面按先粗后精的原则加工完毕。

58 12.5 数控加工工艺概述 3． 确定装夹方式 通过对零件结构和技术要求分析，选择Φ100f9 外圆、支承套左端面及上平面为定位基准面，分别限制工件4 个、1 个、1 个自由度。所用夹具为专用夹具，工件的装夹如图所示。 4． 选择刀具 各工步刀具直径根据加工余量和孔径确定，刀具长度与工件在机床工作台上的装夹位置有关，在装夹位置确定之后，再计算刀具长度。 5． 选择切削用量 根据机床说明书允许的切削用量范围，查表选取切削速度和进给量，然后算出主轴转速和进给速度。

59 过渡页 Transition Page 01 车削加工概述 02 车床 03 车刀 04 车削夹具 05 车削加工概述 06 车床
04 车削夹具 01 车削加工概述 02 车床 03 车刀 08 车削夹具 05 车削加工概述 06 车床 07 车刀 过渡页 Transition Page

60 12.6 成组技术与计算机辅助工艺规程设计简介 一、成组技术 1． 成组技术的基本原理
成组技术的实质是将工厂产品的所有零件，根据其形状、结构及加工工艺等方面的相似性进行分类编组，对同一组的零件制定统一的加工方案，并在同一机床组中稍加调整后完成加工。这样做可以扩大工艺批量，使大批量生产中行之有效的高效率工艺方法和设备可以应用到中小批生产中去，从而提高中小批生产的生产率。 2． 零件分类编码系统 零件分类编码是实施成组技术的重要手段。它用数字表示零件的形状特征和工艺特征，以便采用一定数列的数字码来表示这些零件。

61 12.6 成组技术与计算机辅助工艺规程设计简介

62 12.6 成组技术与计算机辅助工艺规程设计简介 3． 成组工艺过程设计 （1）复合零件法
　利用一种所谓的复合零件来设计成组工艺的方法。复合零件拥有同组零件的全部待加工的表面要素。所以按复合零件设计的成组工艺，能加工零件组内所有的零件，只是需要从成组工艺中删除某一零件不需用的工序或工步内容，便形成该零件的加工工艺。复合零件法一般适用于回转体零件，而对非回转体零件来说，因其形状极不规则，复合零件很难建立，常采用复合工艺路线法。 （2）复合工艺路线法 　在零件分类成组的基础上，把同组零件的工艺过程卡收集在一起，然后从中选出组内最复杂也即最长的工艺路线作为代表，再将此代表路线与组内其他零件的工艺路线相比较，将其他零件有的而此代表路线没有的工序一一添入，这样便可最终得出能满足全组零件要求的成组工艺。

63 12.6 成组技术与计算机辅助工艺规程设计简介 二、计算机辅助工艺规程设计（CAPP）简介 1． CAPP 的概念
（1）派生型　利用成组技术的原理将零件分类成组，设计成组典型工艺，并将其存入计算机数据库中。设计一个新的零件工艺规程时输入零件的有关信息，计算机对零件进行编码（或直接输入零件代码），按此代码检索出此零件所属的零件组（族），并调出相应的标准（典型）工艺，然后再根据零件结构及工艺要求，对标准（典型）工艺进行适当的修改编辑，从而派生出所需要的工艺规程。 （2）创成型　这种系统是采用决策逻辑的方法开发的，系统中只存储了若干逻辑算法程序。系统根据输入信息由这些逻辑算法对加工工艺进行决策，自动生成零件的加工工艺规程。完全创成式的系统还处于研究阶段，在生产中实用的尚不多见。 （3）综合型（又称半创成型）　这种系统沿用以派生型为主的检索编辑原理，当零件不能归入系统已存在的零件组（族）时，则转向创成型的决策逻辑原理。它具有两种类型系统的优点，部分克服了它们的缺点，效果较好，应用广泛。

64 12.6 成组技术与计算机辅助工艺规程设计简介 2． CAPP 的组成与功能
CAPP 系统可以完成：接收输入或生成零件图上的几何信息、工艺信息和测量信息；检索标准工艺文件；选择加工方法；安排加工路线；选择机床、刀具、夹具等；选择切削用量；计算切削参数、加工时间和加工费用等；进行工艺流程的优化及多工序、单工序切削用量的优化；确定工序尺寸、公差及选择毛坯等；绘制工序图；产生刀具运动轨迹，自动进行NC 编程；模拟加工过程，显示刀具运动轨迹等功能。

65 过渡页 Transition Page 01 车削加工概述 02 车床 03 车刀 04 车削夹具 05 车削加工概述 06 车床
04 车削夹具 01 车削加工概述 02 车床 03 车刀 08 车削夹具 05 车削加工概述 06 车床 07 车刀 过渡页 Transition Page

66 12.7 装配工艺规程设计 一、制订装配工艺规程的原则 二、制订装配工艺规程的步骤及其内容 研究产品装配图和验收技术标准 确定装配方法
（1）保证产品装配质量　合理选择装配方法，力求装配工作达到最佳效果。 （2）提高生产率　合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工装配的工作量，缩短装配周期。 （3）降低装配成本　要减少装配生产面积，减少工人的数量和降低对工人技术等级的要求，尽量采用通用装备，减少装配投资等。 二、制订装配工艺规程的步骤及其内容 研究产品装配图和验收技术标准 确定装配方法 确定装配组织形式 划分装配单元，确定装配顺序 划分装配工序 制订装配工艺文件

67 12.7 装配工艺规程设计 三、减速器装配工艺编制实例
减速器的运动由输入轴1 传来，经小齿轮传至大齿轮，最后由输出轴19 传出。它具有结构紧凑、工作平稳、噪声小等特点。主要技术有：滚动轴承的轴向间隙为0.05 ～ 0.1 mm；齿面接触斑点沿全长不小于50％、沿齿高不小于40％；齿侧间隙为0.185 mm等。滚动轴承的轴向间隙采用调整法装配，即分别调整或更换两组垫片16、23 的尺寸来保证。 齿面的接触精度用完全互换法装配，即控制零件的加工精度来保证。根据减速器为成批生产，结构简单，尺寸不大，确定其装配组织形式为移动式流水线装配。根据减速器的结构，将其划分为6 个装配单元：输入轴组件、输出轴组件、轴承盖合件Ⅰ、轴承盖合件Ⅱ、箱盖合件、油塞合件。

68 12.7 装配工艺规程设计

69 过渡页 Transition Page 01 车削加工概述 02 车床 03 车刀 04 车削夹具 05 车削加工概述 06 车床
04 车削夹具 01 车削加工概述 02 车床 03 车刀 08 车削夹具 05 车削加工概述 06 车床 07 车刀 过渡页 Transition Page

70 12.8 时间定额和提高生产率的工艺途径 一、时间定额 时间定额是指在一定的生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。
1． 基本时间Tb 基本时间是直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等的工艺过程所消耗的时间。对机械加工而言，应是直接切除工序余量所消耗的时间（包括刀具的切入和切出时间）。 2． 辅助时间Ta 辅助时间是为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。如装卸工件、开停机床、引进或退出刀具、改变切削用量、试切和测量工件等所消耗的时间。 基本时间加辅助时间称为作业时间TB ，它是直接用于制造产品或零、部件所消耗的时间。 3． 布置工作地时间Ts 布置工作地时间是为使加工正常进行，工人照管工作地（如调整和更换刀具、修整砂轮、润滑和擦拭机床、清理切屑等）所消耗的时间。Ts 不是直接消耗在每个工件上的，而是消耗在一个工作班内的时间，再折算到每个工件上的。一般按作业时间的2％ ～ 7％计算。

71 Tp ＝ Tb ＋Ta ＋Ts ＋Tr ＝ TB ＋Ts ＋Tr
12.8 时间定额和提高生产率的工艺途径 4． 休息与生理需要时间Tr 休息与生理需要时间是工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。Tr 也是按一个工作班为计算单位，再折算到每个工件上的。对由工人操作的机械加工工序，一般按作业时间的2％ ～ 4％计算。 以上四部分时间的总和就是单件时间Tp，即 Tp ＝ Tb ＋Ta ＋Ts ＋Tr ＝ TB ＋Ts ＋Tr 在单件或成批生产中，每当加工一批工件的开始和终了时，工人需做以下工作：开始时，需熟悉工艺文件，领取毛坯、材料，领取和安装刀具和夹具，调整机床和其他工艺装备等；终了时，需拆下和归还工艺装备，送交成品等。工人为了生产一批产品或零、部件进行准备和结束工作所消耗的时间称为准备终结时间Te（简称准终时间）。设一批工件的数量为n，则分摊到每个工件上的时间为Te / n。故单件和成批生产的单件计算时间Tc 应为

72 12.8 时间定额和提高生产率的工艺途径 二、提高生产率的工艺途径 提 高 生 产 率 的 工 艺 途 径 缩减时间定额 缩减基本时间
提高切削用量 减少或重合切削行程长度 多件加工 缩减辅助时间 采用先进夹具 采用主动测量的自动测量装置 缩减布置工作地时间 缩减准备终结时间 扩大零件的批量 减少调整机床、刀具和夹具的时间 采用先进工艺方法 提高机械制造自动化程度 二、提高生产率的工艺途径

73 思考与练习题 制订工艺规程时，为什么要划分加工阶段？什么情况下可以不划分或不严格划分加工阶段？
何谓工序集中、工序分散？什么情况下采用工序集中？什么情况下采用工序分散？影响工序集中和工序分散的主要原因是什么？ 毛坯的选择与机械加工有何关系？试说明选择不同的毛坯种类以及毛坯精度对零件的加工工艺、加工质量及生产率有何影响。 加工余量如何确定？影响工序间加工余量的因素有哪些？举例说明是否在任何情况下都要考虑这些因素。　 试述机械加工过程中安排热处理工序的目的及安排顺序。 说明缩短工时定额、提高生产率的常用措施。 轴类零件中心孔的主要作用是什么？调质是轴类零件最常用的热处理工艺，试说明其作用及安排原则。

74 思考与练习题 齿轮加工工艺过程中，常见的精度要求有哪些？ 什么叫经济加工精度？它与机械加工工艺规程制订有什么关系？
以加工表面本身为定位基准有什么作用？试举出三个生产中的实例。 “当基准统一时即无基准不重合误差”这种说法对吗，为什么？举例说明。 成组技术的实质是什么？进行成组加工，要做哪些生产准备工作？ 保证装配精度有哪几种方法？各适合于什么场合？轴孔配合为什么不采用修配法？ 何谓装配单元？为什么要把机器划分成许多独立的装配单元？ 数控加工工艺有何特点？ CAPP 系统从原理上讲有哪几种类型？