工艺路线的制定

图1 图2 第二节 工艺路线的制定一、 定位基准的选择1． 一般原则（1） 选最大尺寸的表面为安装面（主要定位面，限制三个自由度），选最长距离的表面为导向定位面（限制二个自由度），选最小尺寸的表面为支承面（限制一个自由度）。

如下图1所示，如果要求所加工的孔与端面M 垂直，显然用N 1面定位时加工精度最高。

（2） 首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。

因为在加工中保证空间位置精度有时要比尺寸精度困难得多。

如上图2所示的主轴箱零件，其主轴孔要求与M 面的距离为z ，与N 面的距离为x 。

由于主轴孔在箱体两壁上都有，并且要求与M 面及N 面平行，因此要以M 面为安装面，限制Z Y X r ))、、三个自由度，以N 面为导向面，限制X r 和Z )两个自由度。

要保证这些空间位置，M 面与N 面必须有较高的加工精度。

（位置公差是关联实际要素的方向或位置对基准所允许的变动全量。

位置公差又分为定向公差（平行度、垂直度、倾斜度）、定位公差（同轴度、对程度、位置度）、跳动公差（圆跳动、全跳动））（3） 应尽量选择零件的主要表面为定位基准，因为主要表面是决定该零件其他表面的基准，也就是主要的设计基准。

如上例中的主轴箱零件，M 面和N 面就是主要表面，许多表面的位置都是由这两个表面来决定的，因此选主要表面为定位基准，可使设计基准与定位基准重合。

（4） 定位基准应便于夹紧，在加工过程中稳定可靠。

2． 粗基准选择原则（1） 保证相互位置要求的原则（2） 保证加工表面加工余量合理分配的原则（3） 便于工件的装夹原则（4） 粗基准一般只能使用一次，应尽量避免重复使用图6 (a) (b)图7 （a ） （b ）图8 基准不重合误差 （a ）工件的设计基准 （b ）基准不重合误差 （5） 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面最为粗基准。

图6（a ）为一阶梯轴零件图，（b ）图为该零件的现有毛坯图。

由图（b ）所示，Φ100mm ，外圆的余量为14mm ，Φ50mm 外圆的余量为8mm ，毛坯两个外圆之间由5mm 的偏心。

根据零件的技术要求，应首先选Φ58mm 为粗基准面，先加工Φ114mm 外圆到Φ100mm ，然后再以车过的外圆为精基准面，加工Φ58mm 外圆到Φ50mm ，这样可以保证Φ50mm 外圆有足够的余量；反之，若以Φ114mm 外圆为粗基准面，加工Φ58mm 外圆时，有可能会因余量不够而产生废品。

3． 精基准选择原则（1） 基准重合原则尽量选择被加工表面的设计基准作为精基准，这样可避免因基准不重合而引起的定位误差。

如图7（a ）所示的工件，其大孔和底面已加工好，现需用钻模在工件上钻两个与大孔对称的小孔。

若用图（b ）的定位方式，即用底面和大孔中的菱形销定位，这时尺寸A 不受尺寸H的偏差影响，就没有因基准不重合而引起的误差。

遵循基准重合原则容易保证加工表面的位置精度。

例如，图9 （a ） （b ）图8（a ）所示工件台阶面2的设计基准是顶面3，顶面3的设计基准是底面1。

先加工底面，然后以底面为精基准加工顶面，得到尺寸H 这时，因为定位基准与设计基准重合，只要加工误差不超过的就能满足精度要求。

当加工台阶面时，若以顶面为精基准，也符合基准重合原则，只要尺寸h 的加工误差不超过h d 就能满足精度要求。

但是，使用顶面定位会造成装夹困难和夹具结构复杂，甚至难以实现。

生产中常常采用底面定位加工台阶面。

因为定位基准不是设计基准，即基准不重合，将造成新的误差，如图8（b ）所示。

设加工台阶面时的加工误差为j D ；。

由图可知：jH h jH h h h h hh D +=-=D ++==d d d min max max min式中：min h ——台阶高h 的最小实际尺寸； max h ——台阶高h 的最大实际尺寸；H d ——尺寸H 的公差；h d ——尺寸h 的公差。

可见，当定位基准与设计基准不重合时，尺寸h 的变动量不只是加工误差j D 。

还包括顶面的尺寸公差H d 。

H d 就是因定位基准与设计基准不重合而增加的误差，称为基准不重合误差。

为保证台阶面的位置尺寸误差不超过h d 的范围，必须设法减小尺寸H 的公差H d 和尺寸h 的加工误差j D ，使H d +j D ≤h d 。

基准不重合误差H d 的产生使加工误差j D 必须相应减小，即增加了加工台阶面2的难度。

（2） 统一基准原则：选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为基准。

（3） 互为基准原则（4） 自为基准原则（5） 便于装夹原则选择精基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠，夹具结构简单，操作方便。

如图9所示工件，根据基准重合原则，加工表面3时，应以表面1为定位基准；加工表面2时，应以3表面为定位基准；但若以表面3定位加工表面2（图b ），因表面3的面积小，不易夹紧，并在切削力的作用下，工件易松动或产生振动，安装也比较复杂，因此应以面积较大的表面1为定位基准（图a ），这样工件的安装可靠而且方便，但违反了基准重合的原则。

在这种情况下，安装的可靠性为主要矛盾，故仍以表面1定位，否则因安装不可靠而引起的误差将超过基准不重合所引起的误差，至于因基准不重合而引起的定位误差，可通过尺寸换算加以控制。

由以上所述，定位基准选择，既要考虑零件的加工精度，又要使夹紧方便可靠，夹具的结构简单等，其与工艺过程的安排也有密切关系。

上述选择基准的各个原则，在具体选择中有时互相矛盾的，应该具体分析，以能有效地保证表面间相互位置精度为前提，正确处理。

例图1 例图2[例1] 例图1所示为一锻造或铸造的轴套，通常是孔的加工余量较大，外圆的加工余量较小。

试选择粗、精基准。

[解答] 以外圆为粗基准加工孔，然后以孔为精基准加工外圆，保证工件表面不会在加工过程中留下毛坯表面而造成废品。

[例2] 例图2所示零件的A、B、C面，Φ10H7mm及Φ30H7mm孔均已加工。

试分析加工Φ12H7mm孔时，选用哪些表面定位最合理？为什么？[解答] 选A面（定位元件为支承板）、Φ30H7mm孔（定位元件为圆柱销）、Φ10H7mm孔（定位元件为菱形销）作为定位基准。

选A面和Φ30H7mm孔可以符合基准重合原则。

[例3] 例图3所示各零件加工时的粗、精基准应如何选择（标有▽符号的为加工面，其余为非加工面）？并简要地说明理由。

注：图（a）中要求外毂壁厚较均匀；（b）中要求壳壁较均匀。

[解答]（a）以外毂内壁为粗基准加工内孔和一端面，再以该内孔和端面加工外毂面和另一端面。

（b）以壳体外圆为粗基准加工内孔和端面以及法兰外圆，再以端面和大孔为精基准加工6—Φ10孔。

理由：课堂作业：1．P212，4-5、4-62．如图所示零件若孔及底面B已加工完毕，在加工上平面A时，应选择哪个面作为定位基准较合理？试列出两种可能的定位方案并进行比较。

[解答] 加工导轨上平面A时，可能有两种定位方案：方案一：以孔定位，符合基准重合的原则，但夹具结构复杂，刚性较差，工件安装不便，使用效果较差。

方案二：以底面B定位，工件定位稳定，装夹简便可靠，刚性好。

由于基淮不重合，必然产生基准不符误差（0.2）。

显然加工质量不能保证。

为此要求提高前道工序的工序精度，即按尺寸20士0.05来控制镗孔的轴线位置。

本道工序加工A面时的工序尺寸应为40土0.0 5。

采用方案二比较合理。

3．如下图所示之两模板零件，欲钻孔O1及O2，要求距A面和O孔的尺寸分别为a1和a2，且其轴心线与A面平行。

l为自由尺寸，孔O及其他表面均已加工。

试选择加工这两个零件的孔O1及O2时的定位基准，并指出所限制的自由度数。

[解答]图a）模板零件选择下底面为主要定位基准,定位元件为两长条板或三个支承钉，限制三个自由度；以孔O为第二定位基准，定位元件为长菱形销，限制二个自由度，如下图c）。

图b）模板零件选择孔O为为主要定位基准，定位元件为长销，限制四个自由度；以下底面为第三定位基准，定位元件为活动支承板，限制一个自由度，如下图d）。

4．试拟定右图所示零件的机械加工工艺路线（包括工序名称、加工方法、所用设备并以工序图表示）。

已知该零件的毛坯为铸件,孔未铸出，生产类型为成批生产。

[解答]加工工艺过程主要工序的工序图二、加工经济精度与加工方法的选择1．加工经济精度：在正常的加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度和表面粗糙度。

1．加工方法的选择在选择加工方法时应考虑以下几个主要问题：（1）所选择的加工方法能否达到零件精度的要求；（2）零件材料的可加工性能如何。

例如有色金属宜采用切削加工方法，不宜采用磨削加工方法，因为有色金属易堵塞砂轮工作面。

（3）生产率对加工方法有无特殊要求。

例如为满足大批大量生产的需要，齿轮内孔通常多采用拉削加工方法加工。

（4）本厂的工艺能力和现有加工设备的加工经济精度如何。

三、几种加工方法的概念和特点1．成形刀（样板刀）法：在成批生产中，用刀刃形状与工件表面形状相吻合的成形刀来车削成形面的方法。

加工时，车刀只作横向进给，由于车刀和工件的接触面较大，正如用宽刀法车削锥面一样，容易引起振动，因此切削用量应选小一些，同时要有良好的润滑条件。

这种加工方法，操作简便、生产率高，但由于成形刀刃不能太宽，刀刃曲线不可锪钻锪孔示意图能磨得很精确，以及刀具制造成本又较高等原因，所以这种方法只适用于成批生产形状简单、轴向尺寸较小的成形面。

2． 钻孔：钻孔是孔的粗加工方法，由于钻头横刃处有很大的负前角，切削条件很差，钻削中，横刃两端点交替作瞬时中心，使钻头容易偏斜；另外，由于钻头的两个刀刃在刃磨时不对称使得钻孔时容易产生孔径扩大。

钻头的主刀刃长，切削宽度大，切屑成很宽的螺卷，它占居的空间体积大，使断屑和排屑困难，冷却液也难以注入，切屑往往与孔壁产生较大的摩擦、挤压，使内孔表面拉毛和刮伤，从而降低了内孔表面的质量。

尽管它有上述缺点，但由于钻孔操作简单，适应性强，可用定径刀具对一些需要镗削、拉削、铰削和插削的实体工件进行孔的预加工，也可以对一些贯穿螺栓，螺钉和润滑通道孔进行加工，因此，钻孔仍然在各类机械制造中应用较广，是不可缺少的一种加工方法。

钻孔精度为IT13~IT12，粗糙度R a 值为50~12.5μm 。

孔径小于10 mm 的小孔，可以一次钻成，孔径大于30mm 的孔，则要钻削两次，先钻一小孔，小孔直径应超过第二次钻孔所用钻头的横刃宽度，以减少轴向力。

3． 扩孔：是指用扩孔钻来扩大工件上已有孔径的加工方法。

常用作铰孔或磨孔前的预加工，它是孔的半精加工。

当孔的精度要求不太高时，扩孔也可作为孔加工的最后加工。

公差等级为IT10~IT9，表面粗糙度R a 值为6.3~3.2μm 。