5机械加工工艺过程设计

加工经济精度
❖ 在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装 备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加 工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度（图5-13AB段）
❖ 经济精度随年代增长和技术进步而不断提高（图5-14）
C A B
加工误差（μm）
102
101
一般加工
100
10-1
精密加工
10-2
◆互为基准原则 【例】主轴零件精基准选择（图5-8）
轴径
轴径 锥孔
◆自为基准原则
图5-8 主轴零件精基准选择
【例】床身导轨面磨削加工（图5-9）
图5-9 导轨磨削基准选择
5.2.3 精基准的选择
【例】铰孔、拉孔、研磨（图5-10） 【例】浮动镗刀块镗孔（图5-11）
图5-10 外圆研磨示意图
图5-11 浮动镗刀块
2）加工方法要与零件材料相适应； 有色金属
硬度低、韧性足的金属材料，不宜磨削，
获得较高的精度，采用金刚镗或高速精密车削
淬火钢、耐热钢
硬度高、韧性低的金属材料
不宜车削，一般采用磨削
选择加工方法应考虑的问题
加工方法的选择
3）所选用的加工方法要与生产类型相适应；
直径在20mm和40mm之间的孔：钻、铰、拉和镗、磨等加工方 法都可以使用；使用哪种加工方法呢？
铸铁,铸钢,青铜 小型为主 复 杂
钢
各种尺寸 复 杂
铁,铜,铝基材料 中、小尺寸 较复杂
工程塑料 中、小尺寸 复杂
较好 各种类型
有内应力 单 件
差
单件小批
好
单件小批
好 中、大批量
较好 中、大批量
较好
大批量
较好 中、大批量
较好 中、大批量
好
大批量
一般 中、大批量
一般 中、大批量
5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤
冲压件 8～10 粉末冶金件 7～9 工程塑料件 9～11
大 一般
大 大 一般 较小 较小 小 很小 小 很小 较小
各种材料
小 型 简单
钢材
大、中型 较复杂
铸铁,铸钢,青铜 各种尺寸 复 杂
钢材为主
各种尺寸 较简单
钢,锻铝,铜等 中、小型 一 般
铸铝为主
中、小型 较复杂
钢材,锻铝等
小 型 较复杂
铸铁,铸钢,青铜 中、小型 复 杂
规定零件机械加工工艺过程的工艺文件。
5.1.1 机械加工工艺规程
机械加工工艺规程的作用
机械加工工艺规程是是机械制造工厂最主要的技术文件， 是生产一线的法规性文件。其具体作用如下：
1 ．工艺规程是指导生产的主要技术文件，是指挥现场 生产的依据。
2 ．工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据。
3 ．工艺规程是新建或改（扩）建工厂或车间的基本资 料。
• 实际生产中，以上原则不可能同时 兼顾，抓住主要矛盾；
• 对于粗基准而言，尽量少用，希望 以粗基准定位，首先把精基准加工 好，为后续工序准备好精基准。
5.2.3 精基准的选择
◆基准重合原则——选用被加工面设计基准作为精基准 ◆统一基准原则——当工件以某一表面作精基准定位，可 以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这 个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全 部）工序均以它为精基准进行加工
钻、铰、拉 钻、镗、磨
大批量成本低 单件小批量成本低
选择加工方法应考虑的问题
机床的选择
取决于生产类型和加工表面的复杂程度
专业化生产
专业机床
空间复杂曲面
数控机床、数控加工中心
粗加工
普通机床
技术改造

外协加工
添加设备
三、典型表面的加工路线
• 机械零件多种多样 均由外圆、平面、内孔、螺纹、锥形等常见 的表面组成。
图5-15 外圆表面的典型加工工艺路线
三、典型表面的加工路线
外圆的表面加工方法可以分为两大类：
1. 车削类：
2. 一般用于加工中等精度的盘套、短轴类 零件的外圆，有色金属的外圆，零件结构 不宜磨削的外圆；
金刚石车 IT5～6
Ra 0.02~1.25
滚压 IT6～7 Ra 0.16~1.25
精磨 IT6～7 Ra 0.16~1.25
研磨 IT5
Ra 0.008~0.32
超精加工 IT5
Ra 0.01~0.32
砂带磨 IT5
Ra 0.01～0.16
精密磨削 IT5
Ra 0.008~0.08
抛光 Ra 0.008~1.25
机械加工工艺规程设计步骤
1．阅读装配图和零件图 了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品
中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。
2．工艺审查 审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确
、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件 结构工艺性。
3．熟悉或确定毛坯 确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的
5.1.3 制定工艺规程所需原始资料
制定机械加工工艺规程所需原始资料
➢产品的全套装配图及零件图 ➢产品的验收质量标准 ➢产品的生产纲领及生产类型 ➢零件毛坯图及毛坯生产情况 ➢本厂（车间）的生产条件 ➢各种有关手册、标准等技术资料 ➢国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况
5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤
机械制造技术基础
第5章 工艺过程设计
Process Planning
5.2 定位基准的选择
Selection of Location Datum
5.2.1 定位基准
在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步 分为：
粗基准
使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。
精基准
使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。
超精密加工
10-3
0
Δ
图5-13 加工误差与成本关系
1920 1960 2000 年代
图5-14 加工精度与年代的关系
选择加工方法应考虑的问题
1）所选的加工方法的成形特点和加工范围与加工表面的重 量、形状、尺寸相适应；
直径小于20mm的小孔： 钻、铰、拉 钻、镗、磨 直径大于40mm的大孔： 钻、铰、拉 钻、镗、磨
第5章 工艺过程设计
本章要点
定位基准的选择 工艺路线拟订 加工余量的确定 工艺尺寸链 计算机辅助工艺过程 设计 工艺过程经济分析
机械制造技术基础
第5章 工艺过程设计
Process Planning
5.1 制定工艺规程的 步骤和方法
Steps and Methods of Process Planning
1—工件 2—镗刀块 3—镗杆
◆便于装夹原则——所选择的精基准，应能保证工件定位准 确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。
机械制造技术基础
第5章 工艺过程设计
Process Planning
5.3 加工路线的拟订 Determine the
Machining Route
5.3.1 加工方法的选择
一基准； 4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。
➢ 采用统一基准原则好处： 1）有利于保证各加工表面之间的位置精度； 2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。
★注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题 。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选 择精基准。
5.2.3 精基准的选择
4. 拟定加工路线（见5.3节） 5. 确定满足各工序要求的工艺装备
➢ 包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。 ➢ 工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可
靠地保证零件加工质量的前提下，应与生产批量 和生产节拍相适应，并应充分利用现有条件，以 降低生产准备费用。 ➢ 对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备， 应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任 务书。
5.1.2 机械加工工艺规程设计原则
工艺规程的设计原则 技术上的先进性
优质高产低成本 经济上的合理性 良好的劳动条件
具体
5.1.2 机械加工工艺规程设计原则
机械加工工艺规程设计原则
1）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）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。 3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产 。 4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、 文明劳动条件。 5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并 应符合环保要求。
在这种卡片中，由于各工序的说明不够 具体，故一般不直接指导工人操作，而多作 为生产管理方面使用。但在单件小批生产中, 由于通常不编制其它较详细的工艺文件，而 就以这种卡片指导生产。
机械加工工艺卡（表5-2） 工艺过程卡 工序卡
机械加工工艺规程的格式
机械加工工艺卡片是以工序为单位，详细地 说明整个工艺过程的一种工艺文件。它是用来指 导工人生产和帮助车间管理人员和技术人员掌握 整个零件加工过程的一种主要技术文件，是广泛 用于成批生产的零件和重要零件的小批生产中。
图5-5 主轴箱零件精基准选择
5.2.3 精基准的选择
镗孔支架
图 以顶面和两销孔定位
5.2.3 精基准的选择
➢ 在实际生产中，经常使用的统一基准形式有： 1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准； 2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个
距离较远的销孔）作统一基准； 3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统
5.1.1 机械加工工艺规程
机械加工工艺过程和工艺规程
❖ 机械加工工艺过程 采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、
尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动过程。
❖ 机械加工工艺规程 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情
况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成相应的工 艺文件，这种文件就称机加工工艺规程。
5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤
6. 确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差（见5.4， 5.5节）
7. 确定切削用量（见3.5节） 8. 确定时间定额（见5.8节） 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，或采用优化方法，以确定出最 优工艺方案（见5.8节）。 10. 填写或打印工艺文件
a）
b）
c）
图 粗基准选择比较
工作要求
铸造特点
加工方法
工序1
工序1
工序2
工序2
图5-3 床身粗基准选择比较
◆便于工件装夹原则——要求选用的粗基准面尽可能平整 、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇 口、冒口或其它缺陷。
◆粗基准一般不得重复使用原则
5.2.2 粗基准的选择
a)
b)
图5-4 粗基准重复使用错误示例及改进
机械加工工艺规程的格式
①工艺过程卡片 • 工艺规程格式 ②机械加工工艺卡片
③机械加工工序卡片
一般一式三份：现场、工艺组、资料室
机械加工工艺规程的格式
机械加工工艺过程卡（表5-1）
工艺卡 工序卡
指的 是机 床
机床 操作 工人
机械加工工艺规程的格式
这种卡片以工序为单位，简要地列出整 个零件加工所经过的工艺路线（包括毛坯制 造、机械加工和热处理等）。它是制订其它 工艺文件的基础，也是生产准备、编排作业 计划和组织生产的依据。
结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产 批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压 件、型材等。
5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤
表5-4 各类毛坯的特点及适用范围
毛坯种类
制造精度 （IT）
加工 余量
原材料
工件尺寸
工件 形状
机械性能
适用生产 类型
型材 型材焊接件
砂型铸造 13级以下 自由锻造 13级以下 普通模锻 11～15 钢模铸造 10～12 精密锻造 8～11 压力铸造 8～11 熔模铸造 7～10
附加基准
零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。 如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的 工艺孔或工艺凸台（图5-1）等。
粗基准选择原则
◆保证相互位置要求原则——如果首先要求保证工件上加 工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗 基准。 ◆余量均匀分配原则——如果首先要求保证工件某重要表 面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。
详细说明：每一工序所包括工位、工步的顺序， 切削用量的三要素（背吃刀量、切削速度、进给 量）。
机械加工工序卡 （表1-8）
过程卡 工艺卡
机械加工工序卡片是根据机械加工工艺卡片 为一道工序制订的。它更详细地说明整个零件各 个工序的要求，是用来具体指导工人操作的工艺 文件。在这种卡片上要画工序简图，详细说明该 工序每一工步的内容、工艺参数、操作要求以及 所用的设备及工艺装备。一般用于大批大量生产 的零件。
• 将各种加工方法按加工要求按一定顺序组合 起来，依次对表面进行由粗到精的加工，逐 步达到所规定的技术要求，这种加工方法的 组合称为加工方案。
5.3.1 加工方法的选择
典型表面加工路线
粗车 IT12～13 Ra 10～80
半精车 IT10～11 Ra 2.5～12.5
精车 IT7～8 Ra1.2 5～5 粗磨 IT8～9 Ra 1.25～10