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第 5 章 机械加工工艺规程设计. 5.1 机械加工工艺的基本概念. 5.1.1 生产过程与机械加工工艺过程 1 ．生产过程. 生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。. 一般包括以下过程： 原材料的运输和保管； 生产和技术准备工作； 毛坯制造，如铸造、锻造、冲压、切割和焊接等； 零件的机械加工与热处理； 成品（部件或机器）的装配、调整、检验等； 成品的运输和保管。. 2 ．工艺过程. 机械产品的工艺过程包括毛坯制造、零件的机械加工与热处理及成品（部件或机器）的装配、调整、检验等，它是生产过程中的主要和重要组成部分。.
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5.1 机械加工工艺的基本概念 5.1.1 生产过程与机械加工工艺过程 1．生产过程 生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。 • 一般包括以下过程： • 原材料的运输和保管； • 生产和技术准备工作； • 毛坯制造，如铸造、锻造、冲压、切割和焊接等； • 零件的机械加工与热处理； • 成品（部件或机器）的装配、调整、检验等； • 成品的运输和保管。
2．工艺过程 • 机械产品的工艺过程包括毛坯制造、零件的机械加工与热处理及成品（部件或机器）的装配、调整、检验等，它是生产过程中的主要和重要组成部分。 工艺过程是指生产过程中，直接改变生产对象的形 状、尺寸、相对位置和物理力学性质等，使其成为 成品或半成品的过程。
3．机械加工工艺过程 • 一般的机械加工包括车、钳、刨、铣、拉、割等金属切削加工和磨削加工，但从广义上说，电加工、超声加工、激光加工、电子束和离子束加工等特种加工也是机械加工工艺过程中的一部分。 • 机械加工工艺过程直接决定了零件及机械产品的质量和性能，是整个工艺过程的重要组成部分。 机械加工工艺过程是指用机械加工的方法直接改变 毛坯的形状、尺寸、相对位置和表面质量等，使其 成为合格零件或机械成品的过程。
5.1.2 机械加工工艺过程的组成 1 、工序 工序是一个或一组工人，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。 • 划分工序的主要依据是工人是否变动、工作地是否变动、工件是否变动和工作是否连续。 • 若机械加工中，工人、工作地、工件三不变且工作连续，则属同一工序，否则该加工要划分成多个工序。 • 工序是机械加工工艺过程中的基本单元，也是制订生产计划，组织生产及进行成本核算的基本单元。
如图所示的阶梯轴,零件，当单件小批生产时，其加工工艺的工序可划分成4道（见表1所示）。当批量生产时，其加工工艺的工序就要划分成6道（见表2所示）。
2．安装 • 工件在加工前，先要把工件放准，确保工件在机床上或夹具中占有正确位置，这个过程称为定位。 • 工件定位后要将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不便，这个操作称为夹紧。 • 定位和夹紧几次就构成了几次安装。 安装是经一次装夹（定位和夹紧）后所完成的那一 部分工序。
3．工位 • 为了减少工件的装夹次数，常采用各种回转工作台，回转夹具或移动夹具，使工件在一次装夹中，先后处于几个不同的位置进行连续加工。 • 利用多工位加工的最大优点是可以大大提高加工生产率。 工位是指为完成一定的工序部分，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。
多工位加工 工位Ⅰ—装卸工件；工位Ⅱ—钻孔 工位Ⅲ—扩孔；工位Ⅳ—铰孔
4．工步 • 工步的要点有三个，即加工表面不变、加工刀具不变和机床的切削参数不变。若其中一个要素发生变化，就形成了一个新工步。 • 一个工序可以包含一个工步，也可以包含多个工步。 • 为了提供生产率，有时用几把刀具同时加工几个表面，这也可看出一个工步，称为复合工步。 工步是在加工表面、加工工具及切削用量中转速和 进给量（不包括背吃刀量）均保持不变的情况下， 所连续完成的那一部分工序。
5．走刀 • 走刀是构成机械加工工艺过程的最小单元。 走刀是在一个工步中所进行的每一次切削。如果在一 个工步中的加工余量较大，就需要进行多次切削，即 需要多次走刀。
5.1.3 生产纲领、生产类型与工艺特征 1．生产纲领 生产纲领主要指企业在计划期内，应当生产的产品产 量和和进度计划，计划期常定为一年，因此生产纲领 也称零件的年产量。 零件的年生产纲领或年产量按以下公式计算: N=Qn(1+a)(1+b) 其中 N----零件的生产纲领(件/年)； Q----产品的年产量(台/年)； n----每台产品中所含该零件的数量（件/台)； a----零件的备品率； b----零件的废品率；
2．生产类型 • 根据生产纲领的大小、产品本身的大小以及产品结构的复杂性，产品的制造可分为三种生产类型： • 单件生产 • 成批生产 • 大批量生产 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。
5.1.4 机械加工工艺规程 1．机械加工工艺规程的概念 机械加工工艺规程一般简称工艺规程，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。 它是结合具体的生产条件，把最合理或较合理的工艺过程和操作方法按规定的格式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。
2．机械加工工艺规程的形式 （1）机械加工工艺过程卡片 它是以工序为单位说明零件加工工艺过程的工艺文件。由于各工序中的内容规定得不够具体，因此不能指导成批生产和大批量生产类型下一般操作工人的生产，但可用于指导单件或小批量生产类型下技术工人的生产。它主要用来表示零件的加工工艺过程，可供生产计划、生产组织、生产调度等生产管理使用。
（2）机械加工工序卡片 机械加工工序卡片如表所示（摘自JB/T9165-1998）。它是为每道工序详细制订的，用来具体指导操作工人进行批量生产和大批量生产的工艺文件。
3．机械加工工艺规程的作用 机械加工工艺规程是机械制造厂最主要的技术文件之一，是工厂规章条例的重要组成部分，其具体作用如下： • 它是指导生产的主要技术文件； • 它是组织和管理生产的基本依据； • 它是新建和扩建车间或工厂的原始资料； • 它是交流和推广先进加工经验的渠道。
4．制订机械加工工艺规程的步骤 • 零件图样分析和结构工艺性分析 • 确定零件的生产类型 • 选择毛坯和毛坯制造方法 • 拟订零件的加工路线 • 确定各工序的加工方法 • 填写工艺文件
5.2 零件结构工艺性分析 5.2.1零件结构工艺性的概念 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，其制造的可行性和经济性。 • 制订零件的机械加工工艺规程的第一步是审查零件图样和对零件进行结构工艺性分析。 • 零件的结构工艺性包括零件在各个制造过程中的工艺性，有零件结构在铸造、锻造、冲压、焊接等毛坯制造的工艺性和切削加工的工艺性。
5.2.2毛坯制造加工对零件结构工艺性的要求 1．铸造加工对零件结构工艺性的要求 • 铸件的壁厚应合适、均匀、不得有突然变化； • 铸造结构的转角处要有圆角； • 铸件的结构要尽量简化，并要有合理的起模斜度； • 加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹； • 铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。
2．锻造加工对零件结构工艺性的要求 • 自由锻件的结构力求简单、对称，避免锥体或斜面结构； • 模锻件应有合理的锻造斜度和圆角半径； • 避免凸台、筋板、工字形等结构； • 材料应具有良好的可锻性；
3．冲压加工对零件结构工艺性的要求 • 结构应力求简单、对称; • 外型和内孔应尽量避免尖角; • 圆角大小要利于成型。冲裁的圆角半径应大于或等于板厚的1/2，拉伸件的底部圆角半径一般为板厚的3-5倍。
4．焊接加工对零件结构工艺性的要求 • 焊接件的材料应具有良好的可焊性； • 焊缝布置应分散，不能交叉密集； • 焊缝的布置应有利于减小焊接应力及变形； • 焊接接头的形式、位置和尺寸应能满足焊接质量的要求。
5.2.3 切削加工对零件结构工艺性的要求 1．零件要便于在夹具上装夹及减少在夹具上装夹的次数 （1）增加可装夹的工艺面、工艺边或工艺孔
2．零件的加工要减少刀具的种类、调整次数和走刀次数2．零件的加工要减少刀具的种类、调整次数和走刀次数 （1）尽量采用相同的螺孔结构
3．要便于进刀和退刀 （1）车螺纹要有退刀槽，磨削表面要有砂轮越程槽 a b
4．零件结构要便于加工 （1）避免在斜面上钻孔或单刃切削
5.3 定位基准的选择 在制订机械加工工艺规程时，选择出合适的定位基准是至关重要的。它是继对零件作结构工艺性审查后要考虑的重要问题，因为它直接影响到零件的加工精度能否得到保证，加工顺序如何安排，机床、夹具、刀具和量具的复杂程度。
5.3.1基准的概念及其分类 1．基准的概念 基准是用来确定生产对象上几何要素间几何关系所 依据的那些点、线和面。 在零件图或实际零件上，每个尺寸的标注、加工、测量都有一个参考点、线或面，这些参考点、线和面就是所谓的基准
2．基准的分类 根据基准的作用不同，常把基准分为两类，即设计基准和工艺基准。 （1）设计基准 设计基准是从设计角度考虑，为满足零件在机器 或部件之中对其结构、性能的特定要求而选定的 一些基准。 设计基准可以从零件的作用和尺寸的标注中分析出来。
（2）工艺基准 工艺基准是在制造零件和装配机器的工程中所使用的基准。 工艺基准按其用途又分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。
