零件的机械加工工艺过程
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完全定位: 工件的六个自由度全部被夹具中的定 位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一 位置，称为完全定位。
不完全定位: 根据工件加工表面的不同加工要求， 定位支承点的数目可以少于六个。有些自由度对加 工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这 种定位情况称为不完全定位。不完全定位是允许的。
欠定位： 按照加工要求应该限制的自由度没有 被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。 因为欠定位保证不了加工要求
锻件：模锻 铸件：手工造型和金属模 造型 毛坯精度及余量中等
通用机床和部分专用机床 及高效自动机床 零件类别分工段分布 通用夹具，专用或成组夹 具 专用或标准刀具、量具 多数互换，部分试配或修 配
锻件：模锻 铸件：机器造型、压力铸 造等高效方法 毛坯精度高、余量小
广泛采用自动机床、专用 机床 自动线分布 高效专用夹具
N min
n Aimin Aimax m i 1 i=1
⒊ 封闭环的上偏差与下偏差
n s N s Ai x Ai m i 1 i=1
n x N x Ai s Ai m i 1 i=1
⒋ 封闭环的公差
3．工艺尺寸链图 从封闭环出发，按照零件表面尺寸间 的联系，用首尾相接的单向箭头顺序 表示各组成环，这种尺寸图就是尺寸 链图。
6.6.3尺寸链的计算公式 ⒈ 封闭环基本尺寸计算
n N Ai Ai
m i 1 i=1
⒉ 封闭环的极限尺寸
N max
n Aimax Aimin m i 1 i=1
过定位 ： 工件的一个或几个自由度被不同的定 位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导 致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该 严禁采用。但当过定位并不影响加工精度，反而 对提高加工精度有利时，也可以采用。各类钳加 工和机加工都会用到。
6.3.3定位基准的选择
⒈ 基准的概念 基准就是确定零件（或部件）上某些点、线、 面的位置时所依据的点、线、面，即基准是零件 本身上的一些面、线或点，根据这些面、线或点 来确定零件上的另一些面、线或点的位置。
工艺过程 指直接改变原材料或半成品的尺寸、形状、 表面的相互位置、表面粗糙度或性能，使之 成为成品的过程。它包括：铸造工艺、锻造 工艺、焊接工艺、冲压工艺、电镀工艺、热 处理工艺、机械加工工艺、装配工艺等。 采用金属切削去除零件表面材料的方式， 获得成品的工艺过程称为机械加工工艺过程 (简称为工艺过程)。
机床设备及布局
夹具及尺寸 保证 刀具和量具 零件的互换性
专用刀具、量具，自动测 量 全部互换，高精度偶件采 用分组装配
工艺文件的要求
生产效率 成本 对操作人员的技 术要求
编制简单的工艺路线卡片
低 较高 高
编制较详细的工艺及工序 卡片
中等 中等 较高
编制详细的工艺、工序和 调整卡片
高 低 对人员的技术要求较低， 对调整人员的技术要求较 高
HT200 2. 主要技术要求分析：
（1）主要的尺寸精度有：
① 各孔的孔径大小
+0.018 +0.018 62-0.012 52-0.012
+0.018 100-0.012
加工镗床
钻、Biblioteka Baidu加工
16
+0.027 0
22
+0.033 0
18
+0.033 0
三个大孔精度要求都很高 ， 分为粗加工和 精加工
磨大外圆、小外圆，调头 磨床 磨另一小外圆。 检验。 检验台
25
检
⒉ 安装 工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为 装夹。在一个工序内，工件的加工可能需要 装夹几次。如表中的工序10，共有两次装 夹。第一次装夹完成车右端面、中心孔、车 大外圆和小外圆，第二次装夹完成另一端面 和小外圆的加工。 工件(或装配单元)经一次装夹后所完成的那 一部分工序称为安装。上述工序10也是两 个安装过程。
② 测量基准：
用于测量被加工表面的尺寸和位置的基准。
③ 装配基准
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 ⒊ 定位基准的选择 ⑪ 粗基准的选择 粗基准主要影响不加工表面与加工表面的相互 位置精度，以及加工表面的余量分配
⑫ 精基准选择 ① 基准重合原则。 ② 基准统一原则 ③ 自为基准原则 ④ 互为基准原则
大批生 产
大量生产
＞5000～50000 ＞50000
＞500～5000 ＞5000
＞300～1000 ＞1000
3．生产类型及工艺过程的关系
项目 加工产品 单件生产 经常变换 成批生产 周期性变换 大量生产 长期加工一种零件
毛坯及加工余量
锻件：自由锻造 铸件：木模、手工造型 毛坯精度低，余量大
通用机床，部分采用数控 机床 机群式分布 通用夹具、标准附件 或组合夹具；划线试 切保证尺寸 通用刀具，标准量具 配对制造，互换性低，多 采用钳工修配
6.4
工艺路线的拟定
拟订工艺路线就是根据零件每个 加工表面（特别是主要表面）的精度、 粗糙度及技术要求，确定每个表面的 工序内容，然后把各个工序按顺序排 列起来。
6.4.1加工阶段的划分 ⒈ 粗加工阶段 ⒊ 精加工阶段 ⒉ 半精加工阶段 6.4.2加工顺序的安排 ⒈机械加工工序的安排 ⑪ 基准先行 ⑭ 先面后孔 ⑬ 先主后次 ⑫ 先粗后精
N= Ai
i=1 m+n
第一种是C面为测量基准进行测量： 测量基准和设计基准是重合 第二种是A面为测量基准进行测量，这时测量基 准和工艺基准是重合的，但和设计基准不重合 可能会出现“假废品”现象。
6.7变速箱体机械加工工艺设计
案例1中箱体属批量生产，需要建立专用零 件加工生产线。箱体工艺内容的安排要根据生产 线的要求来设计，工艺分析如下： 1.毛坯的选择
6.2.2 零件的结构工艺性分析
6.3 工件的定位与基准的选择
6.3.1工件的定位
工件的装夹包括定位和夹紧两个过程。 6.3.2 六点定位原理 任意一个刚体，在空间直角坐标系中有6个 方向活动的可能性，
沿3个坐标轴方向的移动: X Y Z
绕3个坐标轴方向的转动:
工件的定位
⒉ 热处理工序的安排 ⑪ 预备热处理 ⑫ 时效处理。 ⑬ 最终热处理 ⒊ 工序的集中与分散 ⑪ 工序集中原则 ⑫ 工序分散原则
6.5 加工余量和工序尺寸的确定
6.5.1加工余量的确定 ⒈ 加工余量的概念 要使毛坯变成合格零件，从毛坯表面上所切除 的金属层称为加工余量。加工余量分为总余量和 工序余量。 ⒉ 工序尺寸及其公差的确定： ⑪ 基准重合时，工序尺寸及其公差的计算
6.6 工艺尺寸链
6.6.1工艺尺寸链的定义 由单个零件在工艺过程中的有关工艺尺寸所 形成的尺寸链，就称为工艺尺寸链。
6.6.2工艺尺寸链的组成
⒈ 封闭环 根据尺寸链的封闭性，最终被间接保证精度的 那个环称为封闭环。
⒉ 组成环 尺寸链中除封闭环外的其他环称为组成环。 增环：若某环尺寸增大，其余各环尺寸保持不 变时，封闭环尺寸也随之增大 减环：若某环尺寸增大，其余各环尺寸保持不 变时，封闭环尺寸反而减小
工位Ⅰ—装卸工件； 工位Ⅱ—钻孔 工位Ⅲ—扩孔； 工位Ⅳ—铰孔； 工位Ⅴ—走刀
6.1.3生产纲领和生产类型
⒈ 生产纲领 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产 量和进度计划。计划期常定为一年，所以生产纲 领也称年产量。 零件的生产纲领要计入备品和废品的数量，可按 式计算，即 N Qn(1 ) 式中： N—某零件的生产纲领(件／年)； Q—产品的生产纲领(台／年)； n—每台产品中该零件数(件／台)； —备品的百分率； —废品的百分率。
⒋ 工艺规程的类型与格式
表6-4 机械生产工艺过程卡片
机械加工工序卡片
6.2
零件的工艺分析
6.2.1零件图的技术要求分析 零件技术要求一般包括： ① 加工表面的尺寸精度； ② 主要加工表面的形状精度； ③ 主要加工表面之间的相互位置精度； ④ 加工表面质量； ⑤ 热处理要求及其它要求(如动平衡等)。
6.1.2工艺过程的组成
⒈ 工序 一个或一组工人，在一台机床上或在同一个工作地点对一个或一组个工件 连续完成的那部分工艺过程，称为工序。划分工序的依据是工作地点是否 变化和工作是否连续。
工序号
工种
工序内容
0
5
下料
车
下料
车两端面，钻中心孔
工作地 点 锯床 车床
10
15 20
车
铣 磨
粗车、精车大外圆和小外 车床 圆；掉头车另一小外圆。 铣键槽 铣床
⒊ 工步与复合工步 工步是指加工表面、切削刀具、切削速度 和进给量都保持不变的条件下所完成的那 一部分工艺过程。
在大批量生产中，尤其在专用设备中，为 提高生产率，用几把刀具或复合刀具同时 加工一个工件的几个表面的工步称为复合 工步。工艺文件上，复合工步记为一个工 步。
⒋ 工位 相对刀具或设备的固定部分，工件所占有的 每一个加工位置称为工位。
⒉ 基准的分类
按其作用的不同，基准可分为设计基准和工艺 基准，工艺基准又可分为定位基准、测量基准 和装配基准，定位基准又可分为粗基准和精基 准。
(1)设计基准 在零件图上，确定其它点、线、面的位置所依 据的那些点、线、面称为设计基准。 (2)工艺基准 ① 定位基准
在加工时，工件在机床或夹具中定位用的基准。
6.1基本概念 6.2 零件的工艺分析 6.3 工件定位与基准的选择 6.4工艺路线的拟定 6.5 加工余量和工序尺寸的确定 6.6 工艺尺寸链 6.7 变速箱体机械加工工艺设计
6.1
基本概念
6.1.1生产过程和工艺过程 生产过程： 从原材料（或半成品）开始直到成品的所有 相互关联的劳动过程总和就称为生产过程。 包括：⑪ 技术准备过程 ⑫ 工艺过程 ⑬ 辅助生产过程 ⑭ 生产服务过程
⒉ 生产类型 单件生产、批量生产、大量生产。
生产纲领（台/年或件/年） 生产类型 单件生产 小批生 产 批量 中批生 生产 产
小型机械或轻型 零件 100 ＞100～500 ＞500～5000
中型机械或中型 零件 10 ＞10～150 ＞150～500
重型机械或重 型零件 5 ＞5～100 ＞100～300
② 孔距精度要求的有
选择具有高效率、高精度的专用组合镗床来完 成大孔的加工 （2）主要的形位公差有：孔系的同轴度和孔 中心线间的平行度 （3）表面粗糙度要求 孔的表面粗糙度最低，用镗削
两侧面和上下面的粗糙度，用铣削
6.1.4机械加工工艺规程 机械加工工艺规程简称工艺规程，它是规定产 品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺 文件，即把较成熟的工艺过程的有关内容，编 写成文字和表格的形式，使之规范化。
制订工艺规程的步骤大致如下： ① 根据零件的生产纲领确定生产类型； ② 对零件进行工艺分析； ③ 确定毛坯； ④ 拟定工艺路线； ⑤ 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及 公差； ⑥ 选择或设计各工序所采用的机床设备及刀 具、夹具、量具等工艺装备； ⑦ 确定各主要工序的切削用量和工时定额； ⑧ 确定各主要工序的技术要求及检验方法； ⑨ 工艺方案的技术经济分析； ⑩ 填写工艺文件。
不完全定位: 根据工件加工表面的不同加工要求， 定位支承点的数目可以少于六个。有些自由度对加 工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这 种定位情况称为不完全定位。不完全定位是允许的。
欠定位： 按照加工要求应该限制的自由度没有 被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。 因为欠定位保证不了加工要求
锻件：模锻 铸件：手工造型和金属模 造型 毛坯精度及余量中等
通用机床和部分专用机床 及高效自动机床 零件类别分工段分布 通用夹具，专用或成组夹 具 专用或标准刀具、量具 多数互换，部分试配或修 配
锻件：模锻 铸件：机器造型、压力铸 造等高效方法 毛坯精度高、余量小
广泛采用自动机床、专用 机床 自动线分布 高效专用夹具
N min
n Aimin Aimax m i 1 i=1
⒊ 封闭环的上偏差与下偏差
n s N s Ai x Ai m i 1 i=1
n x N x Ai s Ai m i 1 i=1
⒋ 封闭环的公差
3．工艺尺寸链图 从封闭环出发，按照零件表面尺寸间 的联系，用首尾相接的单向箭头顺序 表示各组成环，这种尺寸图就是尺寸 链图。
6.6.3尺寸链的计算公式 ⒈ 封闭环基本尺寸计算
n N Ai Ai
m i 1 i=1
⒉ 封闭环的极限尺寸
N max
n Aimax Aimin m i 1 i=1
过定位 ： 工件的一个或几个自由度被不同的定 位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导 致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该 严禁采用。但当过定位并不影响加工精度，反而 对提高加工精度有利时，也可以采用。各类钳加 工和机加工都会用到。
6.3.3定位基准的选择
⒈ 基准的概念 基准就是确定零件（或部件）上某些点、线、 面的位置时所依据的点、线、面，即基准是零件 本身上的一些面、线或点，根据这些面、线或点 来确定零件上的另一些面、线或点的位置。
工艺过程 指直接改变原材料或半成品的尺寸、形状、 表面的相互位置、表面粗糙度或性能，使之 成为成品的过程。它包括：铸造工艺、锻造 工艺、焊接工艺、冲压工艺、电镀工艺、热 处理工艺、机械加工工艺、装配工艺等。 采用金属切削去除零件表面材料的方式， 获得成品的工艺过程称为机械加工工艺过程 (简称为工艺过程)。
机床设备及布局
夹具及尺寸 保证 刀具和量具 零件的互换性
专用刀具、量具，自动测 量 全部互换，高精度偶件采 用分组装配
工艺文件的要求
生产效率 成本 对操作人员的技 术要求
编制简单的工艺路线卡片
低 较高 高
编制较详细的工艺及工序 卡片
中等 中等 较高
编制详细的工艺、工序和 调整卡片
高 低 对人员的技术要求较低， 对调整人员的技术要求较 高
HT200 2. 主要技术要求分析：
（1）主要的尺寸精度有：
① 各孔的孔径大小
+0.018 +0.018 62-0.012 52-0.012
+0.018 100-0.012
加工镗床
钻、Biblioteka Baidu加工
16
+0.027 0
22
+0.033 0
18
+0.033 0
三个大孔精度要求都很高 ， 分为粗加工和 精加工
磨大外圆、小外圆，调头 磨床 磨另一小外圆。 检验。 检验台
25
检
⒉ 安装 工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为 装夹。在一个工序内，工件的加工可能需要 装夹几次。如表中的工序10，共有两次装 夹。第一次装夹完成车右端面、中心孔、车 大外圆和小外圆，第二次装夹完成另一端面 和小外圆的加工。 工件(或装配单元)经一次装夹后所完成的那 一部分工序称为安装。上述工序10也是两 个安装过程。
② 测量基准：
用于测量被加工表面的尺寸和位置的基准。
③ 装配基准
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 ⒊ 定位基准的选择 ⑪ 粗基准的选择 粗基准主要影响不加工表面与加工表面的相互 位置精度，以及加工表面的余量分配
⑫ 精基准选择 ① 基准重合原则。 ② 基准统一原则 ③ 自为基准原则 ④ 互为基准原则
大批生 产
大量生产
＞5000～50000 ＞50000
＞500～5000 ＞5000
＞300～1000 ＞1000
3．生产类型及工艺过程的关系
项目 加工产品 单件生产 经常变换 成批生产 周期性变换 大量生产 长期加工一种零件
毛坯及加工余量
锻件：自由锻造 铸件：木模、手工造型 毛坯精度低，余量大
通用机床，部分采用数控 机床 机群式分布 通用夹具、标准附件 或组合夹具；划线试 切保证尺寸 通用刀具，标准量具 配对制造，互换性低，多 采用钳工修配
6.4
工艺路线的拟定
拟订工艺路线就是根据零件每个 加工表面（特别是主要表面）的精度、 粗糙度及技术要求，确定每个表面的 工序内容，然后把各个工序按顺序排 列起来。
6.4.1加工阶段的划分 ⒈ 粗加工阶段 ⒊ 精加工阶段 ⒉ 半精加工阶段 6.4.2加工顺序的安排 ⒈机械加工工序的安排 ⑪ 基准先行 ⑭ 先面后孔 ⑬ 先主后次 ⑫ 先粗后精
N= Ai
i=1 m+n
第一种是C面为测量基准进行测量： 测量基准和设计基准是重合 第二种是A面为测量基准进行测量，这时测量基 准和工艺基准是重合的，但和设计基准不重合 可能会出现“假废品”现象。
6.7变速箱体机械加工工艺设计
案例1中箱体属批量生产，需要建立专用零 件加工生产线。箱体工艺内容的安排要根据生产 线的要求来设计，工艺分析如下： 1.毛坯的选择
6.2.2 零件的结构工艺性分析
6.3 工件的定位与基准的选择
6.3.1工件的定位
工件的装夹包括定位和夹紧两个过程。 6.3.2 六点定位原理 任意一个刚体，在空间直角坐标系中有6个 方向活动的可能性，
沿3个坐标轴方向的移动: X Y Z
绕3个坐标轴方向的转动:
工件的定位
⒉ 热处理工序的安排 ⑪ 预备热处理 ⑫ 时效处理。 ⑬ 最终热处理 ⒊ 工序的集中与分散 ⑪ 工序集中原则 ⑫ 工序分散原则
6.5 加工余量和工序尺寸的确定
6.5.1加工余量的确定 ⒈ 加工余量的概念 要使毛坯变成合格零件，从毛坯表面上所切除 的金属层称为加工余量。加工余量分为总余量和 工序余量。 ⒉ 工序尺寸及其公差的确定： ⑪ 基准重合时，工序尺寸及其公差的计算
6.6 工艺尺寸链
6.6.1工艺尺寸链的定义 由单个零件在工艺过程中的有关工艺尺寸所 形成的尺寸链，就称为工艺尺寸链。
6.6.2工艺尺寸链的组成
⒈ 封闭环 根据尺寸链的封闭性，最终被间接保证精度的 那个环称为封闭环。
⒉ 组成环 尺寸链中除封闭环外的其他环称为组成环。 增环：若某环尺寸增大，其余各环尺寸保持不 变时，封闭环尺寸也随之增大 减环：若某环尺寸增大，其余各环尺寸保持不 变时，封闭环尺寸反而减小
工位Ⅰ—装卸工件； 工位Ⅱ—钻孔 工位Ⅲ—扩孔； 工位Ⅳ—铰孔； 工位Ⅴ—走刀
6.1.3生产纲领和生产类型
⒈ 生产纲领 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产 量和进度计划。计划期常定为一年，所以生产纲 领也称年产量。 零件的生产纲领要计入备品和废品的数量，可按 式计算，即 N Qn(1 ) 式中： N—某零件的生产纲领(件／年)； Q—产品的生产纲领(台／年)； n—每台产品中该零件数(件／台)； —备品的百分率； —废品的百分率。
⒋ 工艺规程的类型与格式
表6-4 机械生产工艺过程卡片
机械加工工序卡片
6.2
零件的工艺分析
6.2.1零件图的技术要求分析 零件技术要求一般包括： ① 加工表面的尺寸精度； ② 主要加工表面的形状精度； ③ 主要加工表面之间的相互位置精度； ④ 加工表面质量； ⑤ 热处理要求及其它要求(如动平衡等)。
6.1.2工艺过程的组成
⒈ 工序 一个或一组工人，在一台机床上或在同一个工作地点对一个或一组个工件 连续完成的那部分工艺过程，称为工序。划分工序的依据是工作地点是否 变化和工作是否连续。
工序号
工种
工序内容
0
5
下料
车
下料
车两端面，钻中心孔
工作地 点 锯床 车床
10
15 20
车
铣 磨
粗车、精车大外圆和小外 车床 圆；掉头车另一小外圆。 铣键槽 铣床
⒊ 工步与复合工步 工步是指加工表面、切削刀具、切削速度 和进给量都保持不变的条件下所完成的那 一部分工艺过程。
在大批量生产中，尤其在专用设备中，为 提高生产率，用几把刀具或复合刀具同时 加工一个工件的几个表面的工步称为复合 工步。工艺文件上，复合工步记为一个工 步。
⒋ 工位 相对刀具或设备的固定部分，工件所占有的 每一个加工位置称为工位。
⒉ 基准的分类
按其作用的不同，基准可分为设计基准和工艺 基准，工艺基准又可分为定位基准、测量基准 和装配基准，定位基准又可分为粗基准和精基 准。
(1)设计基准 在零件图上，确定其它点、线、面的位置所依 据的那些点、线、面称为设计基准。 (2)工艺基准 ① 定位基准
在加工时，工件在机床或夹具中定位用的基准。
6.1基本概念 6.2 零件的工艺分析 6.3 工件定位与基准的选择 6.4工艺路线的拟定 6.5 加工余量和工序尺寸的确定 6.6 工艺尺寸链 6.7 变速箱体机械加工工艺设计
6.1
基本概念
6.1.1生产过程和工艺过程 生产过程： 从原材料（或半成品）开始直到成品的所有 相互关联的劳动过程总和就称为生产过程。 包括：⑪ 技术准备过程 ⑫ 工艺过程 ⑬ 辅助生产过程 ⑭ 生产服务过程
⒉ 生产类型 单件生产、批量生产、大量生产。
生产纲领（台/年或件/年） 生产类型 单件生产 小批生 产 批量 中批生 生产 产
小型机械或轻型 零件 100 ＞100～500 ＞500～5000
中型机械或中型 零件 10 ＞10～150 ＞150～500
重型机械或重 型零件 5 ＞5～100 ＞100～300
② 孔距精度要求的有
选择具有高效率、高精度的专用组合镗床来完 成大孔的加工 （2）主要的形位公差有：孔系的同轴度和孔 中心线间的平行度 （3）表面粗糙度要求 孔的表面粗糙度最低，用镗削
两侧面和上下面的粗糙度，用铣削
6.1.4机械加工工艺规程 机械加工工艺规程简称工艺规程，它是规定产 品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺 文件，即把较成熟的工艺过程的有关内容，编 写成文字和表格的形式，使之规范化。
制订工艺规程的步骤大致如下： ① 根据零件的生产纲领确定生产类型； ② 对零件进行工艺分析； ③ 确定毛坯； ④ 拟定工艺路线； ⑤ 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及 公差； ⑥ 选择或设计各工序所采用的机床设备及刀 具、夹具、量具等工艺装备； ⑦ 确定各主要工序的切削用量和工时定额； ⑧ 确定各主要工序的技术要求及检验方法； ⑨ 工艺方案的技术经济分析； ⑩ 填写工艺文件。