金屬材料及機(jī)械制造工藝項(xiàng)目六機(jī)械零件加工工藝基礎(chǔ)課件

1、項(xiàng)目六 機(jī)械零件加工工藝基礎(chǔ) 任務(wù)1 機(jī)械零件加工工藝規(guī)程的制訂 任務(wù)2 機(jī)械加工精度 任務(wù)3 機(jī)械加工的表面質(zhì)量 任務(wù)4 機(jī)械加工中的振動(dòng) 【知識(shí)目標(biāo)】1. 熟悉工序、工步、走刀的基本概念，了解生產(chǎn)類(lèi)型及其工藝特點(diǎn)；2. 了解機(jī)械加工工藝規(guī)程編制的原則、方法和步驟；3. 掌握零件工藝性分析方法；4. 掌握工件定位基準(zhǔn)的選擇原則；5. 熟悉各種零件表面加工方法，掌握加工順序的安排方法；6. 掌握工序尺寸及其公差計(jì)算方法；7. 了解零件的加工精度及表面加工質(zhì)量的概念；8. 了解機(jī)械加工中振動(dòng)的分類(lèi)及控制方法。【能力目標(biāo)】1. 具有正確選擇定位基準(zhǔn)和定位方案的能力；2. 具有正確選擇表面加工方案的

2、能力；3. 具有合理安排加工順序的能力；4. 具有正確計(jì)算工序尺寸及其公差的能力。 任務(wù)1 機(jī)械零件加工工藝規(guī)程的制訂1.1 基 本 概 念1.1.1 機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程1生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程是將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^(guò)程。它包括生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理、裝配、測(cè)試檢驗(yàn)以及涂裝等過(guò)程。上述過(guò)程中凡使被加工對(duì)象的尺寸、形狀或性能產(chǎn)生一定變化的均稱(chēng)為直接生產(chǎn)過(guò)程。機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程還包括工藝裝備的制造、原材料的供應(yīng)、工件的運(yùn)輸和儲(chǔ)存、設(shè)備的維修及動(dòng)力供應(yīng)等。這些過(guò)程不使加工對(duì)象產(chǎn)生直接的變化，故稱(chēng)為輔助生產(chǎn)過(guò)程。2工藝過(guò)程在生產(chǎn)過(guò)程中改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，

3、使其成為成品或半成品的過(guò)程稱(chēng)為工藝過(guò)程。如毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理、裝配等過(guò)程均為工藝過(guò)程。工藝過(guò)程是生產(chǎn)過(guò)程的重要組成部分。采用機(jī)械加工方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使其成為合格零件的過(guò)程稱(chēng)為機(jī)械加工工藝過(guò)程。把零件裝配成機(jī)器并達(dá)到裝配要求的過(guò)程稱(chēng)為裝配工藝過(guò)程。機(jī)械加工工藝過(guò)程與裝配工藝過(guò)程是“機(jī)械制造工藝學(xué)”研究的兩項(xiàng)主要內(nèi)容。圖6-1示出了機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程。 圖6-1 機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程 1.1.2 機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成機(jī)械加工工藝過(guò)程是由一個(gè)或若干個(gè)順序排列的工序組成的，而工序又可分為若干安裝、工位、工步和走刀。1工序一個(gè)或一組工人在一個(gè)工作地對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工

4、件所連續(xù)完成的那一部分工藝過(guò)程稱(chēng)為工序。區(qū)分工序的主要依據(jù)是設(shè)備(或工作地)是否變動(dòng)和完成的那一部分工藝內(nèi)容是否連續(xù)。零件加工的設(shè)備變動(dòng)后，即構(gòu)成了另一工序。如圖6-2所示為一階梯軸，當(dāng)單件小批生產(chǎn)時(shí)，其加工工藝及工序劃分如表6-1所示；當(dāng)成批生產(chǎn)時(shí)，其加工工藝及工序劃分如表6-2所示。圖6-2 階梯軸簡(jiǎn)圖 表6-1 階梯軸加工工藝過(guò)程(單件小批生產(chǎn)) 表6-2 階梯軸加工工藝過(guò)程(成批生產(chǎn)) 工序不僅是制訂工藝過(guò)程的基本單元，也是制訂時(shí)間定額、配備工人、安排作業(yè)計(jì)劃和進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的基本單元。2安裝工件在加工之前，在機(jī)床或夾具上先占據(jù)一正確位置(定位)，再予以?shī)A緊的過(guò)程稱(chēng)為裝夾。工件(或裝配單

5、元)經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序內(nèi)容稱(chēng)為安裝。在一個(gè)工序中，工件可能只需一次安裝，也可能需要幾次安裝。工件加工中應(yīng)盡量減少安裝的次數(shù)，因?yàn)槎嘁淮伟惭b不僅會(huì)造成多一次的安裝誤差，而且會(huì)增加輔助時(shí)間。3工位為了完成一定的工序內(nèi)容，一次裝夾工件后，工件(或裝配單元)與夾具或設(shè)備的可動(dòng)部分一起相對(duì)刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個(gè)位置稱(chēng)為工位。為了減少工件安裝的次數(shù)，在大批量生產(chǎn)時(shí)，常采用各種回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)夾具或移位夾具，使工件在一次安裝中先后處于幾個(gè)不同位置進(jìn)行加工。此時(shí)，工件在機(jī)床上占據(jù)的每一個(gè)加工位置均稱(chēng)為工位。圖6-3所示為一種用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在一次安裝中順序完成裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔等

6、四個(gè)工位加工的實(shí)例。圖6-3 多工位加工4工步在一個(gè)工序內(nèi)，往往需要采用不同的工具對(duì)不同的表面進(jìn)行加工。為了便于分析和描述工序的內(nèi)容，工序還可以進(jìn)一步劃分為工步。工步是指加工表面和加工工具不變的條件下所完成的那部分工藝過(guò)程。為了提高生產(chǎn)率，用幾把刀具同時(shí)加工幾個(gè)不同表面，也可視為一個(gè)工步，稱(chēng)為復(fù)合工步。一個(gè)工序可以包括幾個(gè)工步，也可以只包括一個(gè)工步。5走刀在一個(gè)工步內(nèi)，若被加工表面的加工余量大，需要切去的金屬層很厚，需要分幾次切削，則每進(jìn)行一次切削就是一次走刀。每個(gè)工步可包括一次或幾次走刀。1.1.3 生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類(lèi)型及生產(chǎn)組織形式1生產(chǎn)綱領(lǐng)企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量和進(jìn)度計(jì)劃稱(chēng)為生產(chǎn)

7、綱領(lǐng)。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計(jì)算：N=Qn(1+a%+b%)式中，N為零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)；Q為產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)；n為每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量；a%為備品的百分率；b%為廢品的百分率。生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對(duì)生產(chǎn)組織和零件加工工藝過(guò)程起著重要的作用，它決定了各工序所需專(zhuān)業(yè)化和自動(dòng)化的程度以及所應(yīng)選用的工藝方法和工藝裝備。2生產(chǎn)類(lèi)型及其工藝特點(diǎn)企業(yè)(或車(chē)間、工段、班組、工作地)生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化程度的分類(lèi)稱(chēng)為生產(chǎn)類(lèi)型。生產(chǎn)類(lèi)型一般可分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種。(1) 單件生產(chǎn)。單件生產(chǎn)的基本特點(diǎn)是生產(chǎn)的產(chǎn)品品種繁多，每種產(chǎn)品僅制造一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)，而且很少再重復(fù)生產(chǎn)。例如重型機(jī)械產(chǎn)品制造和新產(chǎn)品試制等都屬于單件

8、生產(chǎn)。(2) 成批生產(chǎn)。成批生產(chǎn)是分批地生產(chǎn)相同的零件，生產(chǎn)呈周期性重復(fù)。例如機(jī)床制造、機(jī)車(chē)制造等多屬于成批生產(chǎn)。一次投入或產(chǎn)出的同一產(chǎn)品 (或零件) 的數(shù)量稱(chēng)為批量。根據(jù)產(chǎn)品的特征和批量的大小，成批生產(chǎn)可分為小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)。(3) 大量生產(chǎn)。大量生產(chǎn)的基本特點(diǎn)是產(chǎn)品的產(chǎn)量大、品種少，大多數(shù)工作地長(zhǎng)期重復(fù)地進(jìn)行某一零件的某一工序的加工。例如汽車(chē)、拖拉機(jī)、軸承、自行車(chē)等的制造多屬于大量生產(chǎn)。生產(chǎn)類(lèi)型的劃分一方面要考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)，即年產(chǎn)量；另一方面還必須考慮產(chǎn)品本身的大小和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。例如，一臺(tái)重型龍門(mén)銑床比一臺(tái)臺(tái)鉆要大且復(fù)雜得多，每年生產(chǎn)20臺(tái)臺(tái)鉆只能屬于單件生產(chǎn)，而生產(chǎn)20臺(tái)重型

9、龍門(mén)銑床則屬于小批生產(chǎn)了。表6-3所列為生產(chǎn)類(lèi)型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，可供確定生產(chǎn)類(lèi)型時(shí)參考。表6-3 生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類(lèi)型的關(guān)系 由于大批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)特點(diǎn)相近，單件生產(chǎn)和小批生產(chǎn)特點(diǎn)相近，所以在實(shí)際工作中，生產(chǎn)類(lèi)型通常分為大批大量生產(chǎn)(也簡(jiǎn)稱(chēng)為大批量生產(chǎn))、成批生產(chǎn)和單件小批生產(chǎn)。不同生產(chǎn)類(lèi)型零件的加工工藝有很大的不同。在一般情況下，大批大量生產(chǎn)時(shí)采用各種高生產(chǎn)率的專(zhuān)用機(jī)床和專(zhuān)用夾具，具有生產(chǎn)穩(wěn)定、效率高、成本低、管理工作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著投資大、適應(yīng)性差和靈活性差等缺點(diǎn)，這樣會(huì)給產(chǎn)品更新?lián)Q代帶來(lái)巨大損失。單件小批生產(chǎn)目前多采用通用機(jī)床和通用夾具，由于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不斷變換品種，作業(yè)準(zhǔn)備改變頻繁，

10、造成生產(chǎn)能力利用率低，所以生產(chǎn)穩(wěn)定性差、效率低、成本高、管理工作復(fù)雜等，當(dāng)采用數(shù)控技術(shù)加工時(shí)，生產(chǎn)率將有較大的提高。因此，必須盡力做好作業(yè)準(zhǔn)備、作業(yè)分配、作業(yè)進(jìn)度計(jì)劃和進(jìn)度調(diào)整等工作。成批生產(chǎn)特點(diǎn)介于上述二者之間。各種生產(chǎn)類(lèi)型的工藝特性見(jiàn)表6-4。表6-4 各種生產(chǎn)類(lèi)型的工藝特性 3. 生產(chǎn)組織形式產(chǎn)品的生產(chǎn)類(lèi)型確定以后，就可確定相應(yīng)的生產(chǎn)組織形式。生產(chǎn)組織形式一般分自動(dòng)線生產(chǎn)、流水線生產(chǎn)和機(jī)群式生產(chǎn)組織形式三種。通常大量生產(chǎn)時(shí)采用自動(dòng)線，成批生產(chǎn)時(shí)采用流水線，單件小批生產(chǎn)時(shí)采用機(jī)群式的生產(chǎn)組織形式。1.2 機(jī)械加工工藝規(guī)程1.2.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機(jī)械加工工

11、藝過(guò)程和操作方法等的工藝文件。它是機(jī)械制造廠最主要的技術(shù)文件，一般包括下列內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗(yàn)項(xiàng)目及檢驗(yàn)方法、切削用量、時(shí)間定額等。工藝規(guī)程有以下幾方面的作用：(1) 工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件，是指揮現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的依據(jù)。對(duì)于大批大量生產(chǎn)的工廠，由于生產(chǎn)組織嚴(yán)密，分工細(xì)致，要求工藝規(guī)程比較詳細(xì)，才能便于組織和指揮生產(chǎn)。對(duì)于單件小批生產(chǎn)的工廠，工藝規(guī)程可以簡(jiǎn)單些。但無(wú)論生產(chǎn)規(guī)模大小，都必須要有工藝規(guī)程，否則生產(chǎn)調(diào)度、技術(shù)準(zhǔn)備、關(guān)鍵技術(shù)研究、器材配置等都無(wú)法安排，生產(chǎn)將陷入混亂。同時(shí)，工藝規(guī)程也是處理生產(chǎn)問(wèn)題的依據(jù)，如產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題，可按工

12、藝規(guī)程來(lái)明確各生產(chǎn)單位的責(zé)任。按照工藝規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)，可以保證產(chǎn)品質(zhì)量，獲得較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效果。 但是，工藝規(guī)程也不是固定不變的，它可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行修改，但必須要有嚴(yán)格的審批手續(xù)。(2) 工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù)。由工藝規(guī)程所涉及的內(nèi)容可以看出，在生產(chǎn)的組織和管理中，產(chǎn)品投產(chǎn)前原材料及毛坯的供應(yīng)、通用工藝裝備的準(zhǔn)備、機(jī)械負(fù)荷的調(diào)整、專(zhuān)用工藝裝備的設(shè)計(jì)和制造、作業(yè)計(jì)劃的編排、勞動(dòng)力的組織以及生產(chǎn)成本的核算等，都是以工藝規(guī)程為依據(jù)的。(3) 工藝規(guī)程是新建或擴(kuò)建工廠或車(chē)間的基本資料。在新建或擴(kuò)建工廠時(shí)，只有依據(jù)工藝規(guī)程才能確定生產(chǎn)所需要的機(jī)床和其他設(shè)備的種類(lèi)、數(shù)量和規(guī)格，車(chē)

13、間的面積，機(jī)床的布置，生產(chǎn)工人的工種、技術(shù)等級(jí)及數(shù)量，以及輔助部門(mén)的安排。工藝規(guī)程是生產(chǎn)工人和技術(shù)人員在生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)踐總結(jié)，在實(shí)施工藝過(guò)程中，還必須不斷總結(jié)及積累經(jīng)驗(yàn)，使它不斷改進(jìn)和完善。1.2.2 工藝規(guī)程制訂的原則工藝規(guī)程制訂的原則是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本，即在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，爭(zhēng)取最好的經(jīng)濟(jì)效益。在制訂工藝規(guī)程時(shí)，應(yīng)注意下列問(wèn)題：(1) 技術(shù)上的先進(jìn)性。在制訂工藝規(guī)程時(shí)，要了解國(guó)內(nèi)外本行業(yè)工藝技術(shù)的發(fā)展水平，通過(guò)必要的工藝試驗(yàn)，積極采用適用的先進(jìn)工藝和工藝裝備。(2) 經(jīng)濟(jì)上的合理性。在一定的生產(chǎn)條件下，可能會(huì)出現(xiàn)幾種能夠保證零件技術(shù)要求的工藝方案。此時(shí)應(yīng)通過(guò)核算或相互對(duì)比，選擇經(jīng)濟(jì)上

14、最合理的方案，使產(chǎn)品的能源、材料消耗和生產(chǎn)成本最低。 (3) 有良好的勞動(dòng)條件。在制訂工藝規(guī)程時(shí)，要注意保證工人操作時(shí)有良好而安全的勞動(dòng)條件。因此，在工藝方案上要注意采取機(jī)械化或自動(dòng)化措施，以減輕工人繁雜的體力勞動(dòng)。1.2.3 制訂工藝規(guī)程的原始資料制訂工藝規(guī)程時(shí)，通常應(yīng)具備下列原始資料：(1) 產(chǎn)品的全套裝配圖和零件工作圖。(2) 產(chǎn)品驗(yàn)收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。(3) 產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)(年產(chǎn)量)，以便確定生產(chǎn)類(lèi)型。(4) 毛坯資料。毛坯資料包括各種毛坯制造方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征、各種型材的品種和規(guī)格、毛坯圖等。在無(wú)毛坯圖的情況下，需實(shí)地了解毛坯的形狀、尺寸及力學(xué)性能。(5) 現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)條件。為了使制訂的工藝

15、規(guī)程切實(shí)可行，一定要考慮現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)條件。如了解毛坯的生產(chǎn)能力及技術(shù)水平、加工設(shè)備和工藝裝備的規(guī)格及性能、工人的技術(shù)水平以及專(zhuān)用設(shè)備與工藝裝備的制造能力等。(6) 國(guó)內(nèi)外工藝技術(shù)發(fā)展的情況。要經(jīng)常研究國(guó)內(nèi)外的有關(guān)工藝技術(shù)資料，積極引進(jìn)適用的先進(jìn)工藝技術(shù)，不斷提高工藝水平，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。(7) 有關(guān)的工藝手冊(cè)及圖冊(cè)。1.2.4 制訂工藝規(guī)程的步驟制訂零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟如下：(1) 計(jì)算零件年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類(lèi)型。(2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對(duì)零件進(jìn)行工藝分析。(3) 確定毛坯的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)形狀及制造方法。(4) 擬訂工藝路線。其主要工作是：選擇定位基準(zhǔn)，確定各表面的加工方法，安

16、排加工順序，確定工序分散與集中的程度，安排熱處理以及檢驗(yàn)等輔助工序。(5) 確定各工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差。(6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀、夾、量具和輔助工具。(7) 確定切削用量及時(shí)間定額。(8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法。(9) 填寫(xiě)工藝文件。1.2.5 機(jī)械加工工藝文件的格式將工藝規(guī)程的內(nèi)容填入一定格式的卡片，即成為生產(chǎn)準(zhǔn)備和施工依據(jù)的工藝文件。常用的工藝文件格式有下列幾種。1) 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片以工序?yàn)閱挝唬?jiǎn)要地列出了整個(gè)零件加工所經(jīng)過(guò)的工藝路線(包括毛坯制造、機(jī)械加工和熱處理等)。它是制訂其他工藝文件的基礎(chǔ)，也是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、編排作業(yè)計(jì)

17、劃和組織生產(chǎn)的依據(jù)。在這種卡片中，由于各工序的說(shuō)明不夠具體，故一般不能直接指導(dǎo)工人操作，而多作生產(chǎn)管理方面使用。但是，在單件小批生產(chǎn)中，由于通常不編制其他較詳細(xì)的工藝文件，因此常以這種卡片指導(dǎo)生產(chǎn)。2) 機(jī)械加工工藝卡片機(jī)械加工工藝卡片是以工序?yàn)閱挝?，詳?xì)說(shuō)明整個(gè)工藝過(guò)程的工藝文件。它是用來(lái)指導(dǎo)工人生產(chǎn)及幫助車(chē)間管理人員和技術(shù)人員掌握整個(gè)零件加工過(guò)程的一種主要技術(shù)文件，廣泛用于成批生產(chǎn)的零件和小批生產(chǎn)中的重要零件。這種工藝卡片的內(nèi)容包括：零件的材料和重量、毛坯的種類(lèi)、工序號(hào)、工序名稱(chēng)、工序內(nèi)容、工藝參數(shù)、操作要求以及采用的設(shè)備和工藝裝備等。3) 機(jī)械加工工序卡片機(jī)械加工工序卡片是根據(jù)工藝卡片為

18、每一道工序制訂的。它更詳細(xì)地說(shuō)明整個(gè)零件各個(gè)工序的加工要求，是用來(lái)具體指導(dǎo)工人操作的工藝文件。在這種卡片上，要畫(huà)出工序圖，注明該工序每一工步的內(nèi)容、工藝參數(shù)、操作要求以及所用的設(shè)備和工藝裝備。這種卡片常用于大批量生產(chǎn)的零件。1.3 零件的工藝分析1.3.1 分析研究產(chǎn)品的零件圖和裝配圖制訂工藝規(guī)程時(shí)，首先應(yīng)分析產(chǎn)品的零件圖和所在部件的裝配圖，熟悉該產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，明確該零件在產(chǎn)品中的位置和作用；其次應(yīng)了解并研究各項(xiàng)技術(shù)條件制訂的依據(jù)，找出其主要技術(shù)要求和技術(shù)關(guān)鍵，以便在擬訂工藝規(guī)程時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右员ＷC。對(duì)零件圖的具體分析內(nèi)容為：(1) 零件的視圖、尺寸、公差和技術(shù)要求等是否齊全

19、。了解零件的各項(xiàng)技術(shù)要求，找出主要技術(shù)要求和加工關(guān)鍵，以便制訂相應(yīng)的加工工藝。(2) 零件圖所規(guī)定的加工要求是否合理。(3) 零件的選材是否恰當(dāng)，熱處理要求是否合理。1.3.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指零件所具有的結(jié)構(gòu)是否便于制造、裝配和拆卸，它是評(píng)價(jià)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。零件的結(jié)構(gòu)工藝性對(duì)其工藝過(guò)程的影響很大。使用性能相同而結(jié)構(gòu)不同的兩個(gè)零件，它們的加工方法與制造成本可能有很大的差別。所謂良好的結(jié)構(gòu)工藝性，是指所設(shè)計(jì)的零件在保證產(chǎn)品使用性能的前提下，根據(jù)已定的生產(chǎn)規(guī)模，能采用生產(chǎn)率高和成本低的方法制造出來(lái)。設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)時(shí)一般應(yīng)考慮以下幾方面內(nèi)容：(1) 所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)

20、必須滿足使用要求。這是考慮零件結(jié)構(gòu)工藝性的前提，如果不滿足使用要求，零件的結(jié)構(gòu)工藝性再好也毫無(wú)意義。(2) 零件的結(jié)構(gòu)工藝性必須要綜合考慮。產(chǎn)品及零件的制造包括毛坯生產(chǎn)、切削加工、熱處理和裝配調(diào)試等多個(gè)階段，在設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡可能使各個(gè)階段都具有良好的工藝性。如果不能兼顧，也要分清主次，應(yīng)保證主要方面，照顧次要方面。因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)具備較全面的機(jī)械制造工藝知識(shí)，并有較為豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。(3) 要依據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型考慮零件的結(jié)構(gòu)工藝性。生產(chǎn)類(lèi)型不同，零件的結(jié)構(gòu)工藝性差異會(huì)很大，往往在單件小批生產(chǎn)時(shí)具有良好工藝性的結(jié)構(gòu)，在大批量生產(chǎn)時(shí)反而會(huì)變得不好。(4) 零件結(jié)構(gòu)工藝性好壞是相對(duì)的。隨著科學(xué)技術(shù)的

21、發(fā)展以及新的工藝方法的出現(xiàn)，原來(lái)被認(rèn)為不易加工的某些結(jié)構(gòu)會(huì)變得容易加工。1零件結(jié)構(gòu)的切削加工工藝性機(jī)器中大部分零件的尺寸精度、表面粗糙度、形狀精度和位置精度最終要靠切削加工來(lái)保證，所以零件結(jié)構(gòu)的切削加工工藝性好壞就顯得尤其重要。因此，設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)時(shí)，在滿足零件使用要求的條件下，還應(yīng)考慮以下設(shè)計(jì)原則：(1) 合理確定零件的技術(shù)要求。不需要配合的表面，不要設(shè)計(jì)成加工面；要求不高的表面，不應(yīng)設(shè)計(jì)為高精度和表面粗糙度Ra值低的表面，否則會(huì)使成本提高。(2) 遵循零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。其一，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)，零件的孔徑、錐度、螺紋孔徑和螺距、齒輪模數(shù)和壓力角、圓弧半徑、溝槽等參數(shù)盡量選用有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)推薦的

22、數(shù)值，這樣可使用標(biāo)準(zhǔn)的刀具、夾具和量具，減少專(zhuān)用工裝的設(shè)計(jì)、制造周期和費(fèi)用；其二，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件；其三，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)型材。(3) 合理標(biāo)注尺寸。其一，從實(shí)際存在的和易測(cè)量的表面標(biāo)注尺寸，且加工時(shí)應(yīng)盡量使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合；其二，按加工順序標(biāo)注尺寸，盡量減少尺寸換算，并能方便準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量；其三，零件各非加工面的位置尺寸應(yīng)直接標(biāo)注，非加工面與加工面之間只能有一個(gè)聯(lián)系尺寸。(4) 零件結(jié)構(gòu)要便于加工。其一，零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要便于安裝，定位準(zhǔn)確，加工穩(wěn)定可靠；其二，各要素的形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，加工面積要盡量小，規(guī)格應(yīng)盡量統(tǒng)一；其三，盡量減少毛坯余量和選用切削加工性好的材料；其四，避免在斜面或弧面上鉆孔；

23、其五，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工，且刀具易進(jìn)入、退出和順利通過(guò)加工表面；其六，對(duì)車(chē)、刨、磨等加工面，為了使刀具或砂輪順利退出，常開(kāi)設(shè)退刀槽、砂輪越程槽和讓刀槽。表6-5列出了在常規(guī)工藝條件下零件結(jié)構(gòu)的切削加工工藝性對(duì)比的實(shí)例。表6-5 零件結(jié)構(gòu)的切削加工工藝性實(shí)例 2. 零件結(jié)構(gòu)的裝配工藝性零、部件裝配工藝性的好壞，會(huì)影響機(jī)器的制造成本、使用性能以及維修難易程度。良好的零、部件結(jié)構(gòu)的裝配工藝性一般應(yīng)遵循以下原則：(1) 為簡(jiǎn)化裝配過(guò)程，機(jī)器結(jié)構(gòu)應(yīng)能劃分成幾個(gè)獨(dú)立的裝配單元。(2) 裝配過(guò)程中的修配勞動(dòng)量和機(jī)械加工勞動(dòng)量應(yīng)盡量少。(3) 應(yīng)便于裝配和拆卸。(4) 應(yīng)考慮零件起吊、安裝和運(yùn)輸方便。表

24、6-6列出了常見(jiàn)零、部件裝配工藝性對(duì)比的實(shí)例。表6-6 常見(jiàn)零、部件裝配工藝性實(shí)例 1.3.3 技術(shù)要求分析零件的技術(shù)要求主要包括：(1) 加工表面的尺寸精度和形狀精度，包括尺寸公差、形狀尺寸精度和形狀公差。(2) 主要加工表面之間的相互位置精度，包括距離尺寸精度和位置公差。(3) 加工表面的表面結(jié)構(gòu)要求，包括加工表面的表面粗糙度及其他方面的表面質(zhì)量要求。(4) 熱處理及其他特殊要求。通過(guò)對(duì)零件的技術(shù)要求的分析，可以把零件的表面區(qū)分為主要表面和次要表面。上述四個(gè)方面均要求較高的表面，即為主要表面，要采用各種工藝措施予以重點(diǎn)保證。在分析了零件的結(jié)構(gòu)工藝性和技術(shù)要求后，我們對(duì)零件的加工工藝及加工方

25、法就能形成一個(gè)初步的加工方案，從而為下一步制訂工藝規(guī)程做好準(zhǔn)備。若在工藝分析中發(fā)現(xiàn)零件的結(jié)構(gòu)工藝性不好、技術(shù)要求不合理或存在其他問(wèn)題，可對(duì)零件的設(shè)計(jì)提出修改意見(jiàn)，并經(jīng)設(shè)計(jì)人員同意后按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行修改審批，待獲得批準(zhǔn)后由設(shè)計(jì)人員對(duì)圖紙進(jìn)行修改。1.4 定位及定位基準(zhǔn)的選擇在制訂零件加工工藝規(guī)程時(shí)，正確選擇定位基準(zhǔn)對(duì)保證加工表面的尺寸精度和相互位置精度的要求，以及合理安排加工順序都有重要的影響。選擇定位基準(zhǔn)不同，工藝過(guò)程也隨之而異。1.4.1 基準(zhǔn)的概念及其分類(lèi)所謂基準(zhǔn)就是零件上用以確定其他點(diǎn)、線、面的位置所依據(jù)的點(diǎn)、線、面。基準(zhǔn)根據(jù)其功用不同可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)兩大類(lèi)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)用在產(chǎn)品零件

26、的設(shè)計(jì)圖上，工藝基準(zhǔn)用在機(jī)械制造的工藝過(guò)程中。1. 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在零件圖上用以確定其他點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)稱(chēng)為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如圖6-4(a)所示的鉆套，軸線OO是各外圓表面及內(nèi)孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；端面A是端面B、C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；內(nèi)孔表面D的軸心線是f40h6外圓表面的徑向跳動(dòng)和端面B端面跳動(dòng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。同樣，圖6-4(b)中的F面是C面及E面尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也是兩孔垂直度和C面平行度的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；A面為B面尺寸及平行度的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的點(diǎn)、線、面在工件上不一定具體存在，例如表面的幾何中心、對(duì)稱(chēng)線、對(duì)稱(chēng)平面等。圖6-4 基準(zhǔn)分析示例 2. 工藝基準(zhǔn)工件在工藝過(guò)程中所使用的基準(zhǔn)稱(chēng)為工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)按用途不

27、同又可分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。(1) 工序基準(zhǔn)。在工序圖上，用以標(biāo)注本工序被加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)稱(chēng)為工序基準(zhǔn)。其所標(biāo)注的加工面位置尺寸稱(chēng)為工序尺寸。如圖6-5(a)所示，A為加工表面，B面至A面的距離h為工序尺寸，位置要求為A面對(duì)B面的平行度(沒(méi)有特殊標(biāo)出時(shí)包括在h的尺寸公差內(nèi))。因此，母線B為本工序的工序基準(zhǔn)。有時(shí)確定一個(gè)表面就需要數(shù)個(gè)工序基準(zhǔn)。如圖6-5(b)所示，fE孔為加工表面，要求其中心線與A面垂直，并與B面及C面保持距離L1、L2，因此表面A、B、C均為本工序的工序基準(zhǔn)。圖6-5 工序基準(zhǔn)及工序尺寸 (2) 定位基準(zhǔn)。加工時(shí)，使工件在機(jī)床或夾具

28、中占據(jù)一正確位置所用的基準(zhǔn)稱(chēng)為定位基準(zhǔn)。例如將圖6-4(a)所示零件的內(nèi)孔套在心軸上加工f40h6外圓時(shí)，內(nèi)孔即為定位基準(zhǔn)。加工一個(gè)表面時(shí)，往往需要數(shù)個(gè)定位基準(zhǔn)同時(shí)使用。如圖6-5(b)所示零件，加工fE孔時(shí)，為保證孔對(duì)A面的垂直度，要用A面作定位基準(zhǔn)；為保證L1、L2的距離尺寸，要用B、C面作定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)除了是工件的實(shí)際表面外，也可以是表面的幾何中心、對(duì)稱(chēng)線或?qū)ΨQ(chēng)面，但必須由相應(yīng)的實(shí)際表面來(lái)體現(xiàn)。如內(nèi)孔(或外圓)的中心線由內(nèi)孔表面(或外圓表面)來(lái)體現(xiàn)，V形架的對(duì)稱(chēng)面用其兩斜面來(lái)體現(xiàn)。這些實(shí)際存在的表面通稱(chēng)為定位基面。(3) 測(cè)量基準(zhǔn)。檢驗(yàn)零件時(shí)，用以測(cè)量已加工表面尺寸及位置的基準(zhǔn)稱(chēng)為測(cè)

29、量基準(zhǔn)。例如圖6-5(a)中，檢驗(yàn)h尺寸時(shí)，B為測(cè)量基準(zhǔn)；圖6-4(a)中，以內(nèi)孔套在檢驗(yàn)心軸上去檢驗(yàn)f40h6外圓的徑向跳動(dòng)和端面B的端面跳動(dòng)時(shí)，內(nèi)孔即為測(cè)量基準(zhǔn)。(4) 裝配基準(zhǔn)。裝配時(shí)，用以確定零件或部件在機(jī)器中的位置所用的基準(zhǔn)稱(chēng)為裝配基準(zhǔn)。例如圖6-4(a)所示的鉆套，f40h6外圓及端面B為裝配基準(zhǔn)；圖6-4(b)所示的支承塊，底面F為裝配基準(zhǔn)。1.4.2 工件定位的概念1定位的概念工件加工的尺寸、形狀和表面間的相互位置精度是由刀具與工件的相對(duì)位置來(lái)保證的。加工前，確定工件在機(jī)床或夾具中的正確位置就稱(chēng)為定位。因此，工件定位的本質(zhì)是使加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在工藝系統(tǒng)中占據(jù)一個(gè)正確的位置。工件

30、定位時(shí)，由于工藝系統(tǒng)在靜態(tài)下的誤差會(huì)使工件加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在工藝系統(tǒng)中的位置發(fā)生變化，影響工件加工面與其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的相互位置精度，但只要這個(gè)變動(dòng)值在允許的誤差范圍以內(nèi)，即可認(rèn)定工件在工藝系統(tǒng)中已占據(jù)了一個(gè)正確的位置，即工件已正確定位。2定位的要求工件定位的目的是保證工件加工面與加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)之間的位置公差(如同軸度、平行度、垂直度等)和距離的尺寸精度。工件加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與機(jī)床的正確位置是工件加工面與加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)之間位置公差的保證；工件加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與刀具的正確位置是工件加工面與加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)之間距離尺寸精度的保證。 1.4.3 工件定位方法工件在機(jī)床上定位有三種方法，即直接找正法、劃

31、線找正法和采用夾具定位。1直接找正法直接找正法是用百分表、劃針或目測(cè)在機(jī)床上直接找正工件，使其獲得正確位置的一種方法。例如，在磨床上磨削一個(gè)與外圓表面有同軸度要求的內(nèi)孔時(shí)，加工前將工件裝在四爪單動(dòng)卡盤(pán)上，用百分表直接找正外圓表面，即可獲得工件的正確位置，如圖6-6所示。直接找正法的定位精度與找正的快慢，取決于找正精度、找正方法、找正工具及工人的技術(shù)水平。此法多用于單件小批生產(chǎn)或位置精度要求特別高的工件。圖6-6 直接找正法示例2劃線找正法劃線找正法是在機(jī)床上用劃針按毛坯或半成品上所劃的線找正工件，使其獲得正確位置的一種方法，如圖6-7所示。由于受到劃線精度及找正精度的限制，此法多用于生產(chǎn)批量較

32、小、毛坯精度較低以及大型零件等不便于使用夾具的粗加工中。3采用夾具定位夾具定位是用夾具上的定位元件使工件獲得正確位置的一種方法。由于夾具的定位元件與機(jī)床和刀具的相對(duì)位置均已預(yù)先調(diào)整好，故工件定位時(shí)不必再逐個(gè)調(diào)整。因此，采用夾具定位可使工件定位迅速方便，定位精度也比較高，廣泛用于成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)中。圖6-7 劃線找正法示例 1.4.4 定位的基本原理1六點(diǎn)定位原理零件在空間位置的自由度，用直角坐標(biāo)來(lái)表示時(shí)，共有六個(gè)，即沿X、Y、Z軸三個(gè)方向的移動(dòng)，用來(lái)表示，以及繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，用來(lái)表示，如圖6-8(a)所示。圖6-8 工件的六點(diǎn)定位 要使工件在空間處于相對(duì)固定不變的位置，就必須限制其六個(gè)

33、自由度。限制方法如圖6-8(b)所示，用相當(dāng)于六個(gè)支承點(diǎn)的定位元件與工件的定位基面接觸來(lái)限制。此時(shí)：在XOY平面內(nèi)，用三個(gè)支承點(diǎn)限制了三個(gè)自由度；在YOZ平面內(nèi)，用兩個(gè)支承點(diǎn)限制了兩個(gè)自由度；在XOZ平面內(nèi)，用一個(gè)支承點(diǎn)限制了一個(gè)自由度。上述用六個(gè)支承點(diǎn)限制工件的六個(gè)自由度的方法，稱(chēng)為六點(diǎn)定位原理。圖6-8中工件的A面與三個(gè)支承點(diǎn)接觸，限制了三個(gè)自由度，稱(chēng)為主要定位基準(zhǔn)。顯然，三個(gè)支承點(diǎn)之間的面積越大，支承工件就越穩(wěn)定；工件的表面越平整，定位越可靠。所以，在滿足加工表面位置精度的前提下，一般應(yīng)選擇工件上大而平整的表面作為主要定位基準(zhǔn)。B面與兩個(gè)支承點(diǎn)接觸，限制了兩個(gè)自由度，稱(chēng)為導(dǎo)向定位基準(zhǔn)。C

34、面與一個(gè)支承點(diǎn)接觸，限制了一個(gè)自由度，稱(chēng)為止推定位基準(zhǔn)。六點(diǎn)定位原理是工件定位的基本法則，實(shí)際生產(chǎn)中起支撐作用的是有一定形狀的幾何體，這些用于限制工件自由度的幾何體即為定位元件。2定位的類(lèi)別在生產(chǎn)實(shí)踐中，工件定位時(shí)需要限制的自由度數(shù)目應(yīng)根據(jù)加工表面的尺寸及位置要求來(lái)確定。工件定位中根據(jù)限制自由度的數(shù)目可以分為以下幾種情況：(1) 完全定位。工件的六個(gè)自由度全部被限制的定位，稱(chēng)為完全定位。當(dāng)工件在X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向上均有尺寸要求或位置精度要求時(shí)，一般采用這種定位方式。(2) 不完全定位。根據(jù)工件的加工要求，并不需要限制工件的全部六個(gè)自由度，這樣的定位稱(chēng)為不完全定位。圖6-9為在平面磨床上磨一

35、平板的示例。加工要求保證板厚B，同時(shí)，加工表面要與底面平行。這時(shí)，只要限制、和就可以了，在磨床上采用電磁工作臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)定位。圖6-9 零件加工定位分析 (3) 欠定位。工件在某工序加工時(shí)，根據(jù)加工面的尺寸和位置要求定位面未能滿足其限制的自由度數(shù)目時(shí)，稱(chēng)為欠定位。如圖6-9所示的壓板導(dǎo)槽加工，減少限制任何一個(gè)自由度都是欠定位。欠定位是絕對(duì)不允許的，因?yàn)楣ぜ谇范ㄎ坏那闆r下，將不能保證其加工的精度要求。(4) 過(guò)定位。夾具上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的定位元件，重復(fù)限制工件的同一個(gè)或幾個(gè)自由度的現(xiàn)象，稱(chēng)為過(guò)定位或重復(fù)定位。圖6-10所示為一零件在自由度上有左右兩個(gè)支承點(diǎn)限制，這就產(chǎn)生了過(guò)定位。圖6-10

36、 過(guò)定位分析 圖6-11是齒輪毛坯定位的示例。其中圖(a)是短銷(xiāo)、大平面定位。短銷(xiāo)限制了、兩個(gè)自由度，大平面限制了和三個(gè)自由度，無(wú)過(guò)定位。圖(b)是長(zhǎng)銷(xiāo)、小平面定位。長(zhǎng)銷(xiāo)限制了四個(gè)自由度，小平面限制了一個(gè)自由度，也無(wú)過(guò)定位。圖(c)是長(zhǎng)銷(xiāo)、大平面定位。長(zhǎng)銷(xiāo)限制了四個(gè)自由度，大平面限制了、和三個(gè)自由度。因?yàn)?、由兩個(gè)定位元件限制，所以產(chǎn)生了過(guò)定位。圖(d)和圖(e)中由于零件處于過(guò)定位，如再施加夾緊力強(qiáng)迫零件底部與定位平面貼緊，將會(huì)導(dǎo)致零件或夾具變形。圖6-11 過(guò)定位情況分析 過(guò)定位一般是不允許的，因?yàn)樗赡墚a(chǎn)生破壞定位、工件不能裝入、工件或夾具變形等后果。但如果在工件與夾具定位面的精度都較高的

37、情況下，過(guò)定位是允許的。1.4.5 定位基準(zhǔn)選擇當(dāng)根據(jù)工件加工要求確定了工件應(yīng)限制的自由度后，某一方向自由度的限制往往會(huì)有幾個(gè)定位基準(zhǔn)可選擇，此時(shí)提出了如何正確選擇定位基準(zhǔn)的問(wèn)題。定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)與精基準(zhǔn)之分。在加工的起始工序中，若只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面作定位基準(zhǔn)，則該表面稱(chēng)為粗基準(zhǔn)；若利用已經(jīng)加工過(guò)的表面作定位基準(zhǔn)，則該表面稱(chēng)為精基準(zhǔn)。1粗基準(zhǔn)的選擇選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，主要考慮兩個(gè)問(wèn)題：一是合理地分配各加工面的加工余量；二是保證加工面與不加工面之間的相互位置關(guān)系。具體選擇時(shí)參考下列原則：(1) 對(duì)于同時(shí)具有加工表面與不加工表面的工件，為了保證不加工表面與加工表面之間的位置要求，應(yīng)選擇不加工表面

38、作粗基準(zhǔn)，如圖6-12(a)所示。如果零件上有多個(gè)不加工表面，則應(yīng)以其中與加工面相互位置要求較高的表面作粗基準(zhǔn)，如圖6-12(b)所示。該零件有三個(gè)不加工表面。若表面4與表面2所組成的壁厚均勻度要求較高，則應(yīng)選擇表面2作為粗基準(zhǔn)來(lái)加工臺(tái)階孔。圖6-12 精基準(zhǔn)的選擇 (2) 對(duì)于具有較多加工表面的工件，選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)考慮合理地分配各表面的加工余量。在加工余量的分配上應(yīng)該注意下列兩點(diǎn)： 應(yīng)保證各主要加工表面都有足夠的余量。為滿足這個(gè)要求，應(yīng)選擇毛坯余量最小的表面作粗基準(zhǔn)，如圖6-12(c)所示的階梯軸，應(yīng)選擇f55 mm外圓表面作粗基準(zhǔn)。 對(duì)于工件上的某些重要表面(如導(dǎo)軌和重要孔等)，為了盡可

39、能使其加工余量均勻，則應(yīng)選擇重要表面作粗基準(zhǔn)。如圖6-13所示的車(chē)床床身，導(dǎo)軌表面是重要表面，要求耐磨性好，且在整個(gè)導(dǎo)軌表面內(nèi)具有大體一致的力學(xué)性能。因此，加工時(shí)應(yīng)選導(dǎo)軌表面作為粗基準(zhǔn)加工床腿底面(如圖6-13(a)所示)，然后以床腿底面為基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌平面(如圖6-13(b)所示)。圖6-13 床身加工粗基準(zhǔn)選擇 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用。在同一尺寸方向上，粗基準(zhǔn)通常只允許使用一次，以免產(chǎn)生較大的定位誤差。如圖6-14所示的小軸加工，如重復(fù)使用B面去加工A、C面，則必然會(huì)使A面與C面的軸線產(chǎn)生較大的同軸度誤差。 選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒(méi)有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。圖6-14 重復(fù)使用

40、精基準(zhǔn)示例2精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)從保證零件加工精度出發(fā)，同時(shí)考慮裝夾方便及夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。選擇精基準(zhǔn)時(shí)一般應(yīng)遵循以下原則。1) “基準(zhǔn)重合”原則為了較容易地獲得加工表面對(duì)其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的相對(duì)位置精度要求，應(yīng)選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)。這一原則稱(chēng)為“基準(zhǔn)重合”原則。如圖6-15所示，當(dāng)工件表面間的尺寸按圖(a)標(biāo)注時(shí)，對(duì)于表面B和C的加工，根據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則，應(yīng)選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)A為定位基準(zhǔn)。加工后，表面B、C相對(duì)A的平行度取決于機(jī)床的幾何精度；尺寸精度Ta和Tb則取決于機(jī)床、刀具、工件等一系列工藝因素。圖6-15 零件的兩種尺寸注法 按調(diào)整法加工表面B和C時(shí)，雖然刀具相對(duì)定位基面A的位置是按

41、照工序尺寸a和b預(yù)先調(diào)定，而且在一批零件的加工過(guò)程中是保持不變的，但是由于工藝系統(tǒng)中一系列因素的影響，一批零件加工后的尺寸a和b仍然會(huì)產(chǎn)生誤差a和b，這種誤差稱(chēng)為加工誤差。在基準(zhǔn)重合的情況下，只要這種誤差不大于a和b的尺寸公差，即aTa，bTb，加工的零件就不會(huì)報(bào)廢。當(dāng)零件表面間的尺寸標(biāo)注如圖6-15(b)所示時(shí)，如果仍然選擇表面A為定位基準(zhǔn)，并按照調(diào)整法分別加工B面和C面。對(duì)于B面來(lái)說(shuō)，是符合“基準(zhǔn)重合”原則的；對(duì)于C面來(lái)說(shuō)，則定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合。 2) “基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以比較方便地加工其他各表面時(shí)，盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位，這就是“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則

42、。例如，軸類(lèi)零件的大多數(shù)工序都以頂尖孔為定位基準(zhǔn)；齒輪的齒坯和齒形加工多采用齒輪的內(nèi)孔及基準(zhǔn)端面為定位基準(zhǔn)。采用“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則可減少工裝設(shè)計(jì)及制造的費(fèi)用，提高生產(chǎn)率，并且可以避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所造成的誤差。3) “自為基準(zhǔn)”原則當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量盡可能小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，這就是“自為基準(zhǔn)”原則。例如，磨削床身的導(dǎo)軌面時(shí)，就是以導(dǎo)軌面本身作定位基準(zhǔn)，如圖6-16所示。此外，用浮動(dòng)鉸刀鉸孔、用圓拉刀拉孔、用無(wú)心磨床磨外圓表面等時(shí)，均為以加工表面本身作定位基準(zhǔn)的實(shí)例。圖6-16 機(jī)床導(dǎo)軌面自為基準(zhǔn)示例 4) “互為基準(zhǔn)”原則為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可采

43、用互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工的原則。例如，加工精密齒輪時(shí)，先以內(nèi)孔定位切出齒形面，齒面淬硬后需進(jìn)行磨齒。因齒面淬硬層較薄，所以要求磨齒余量小而均勻。這時(shí)就得先以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以內(nèi)孔為基準(zhǔn)磨齒面，從而保證余量均勻，且孔與齒面又能得到較高的相互位置精度。5) 保證工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、操作方便的原則所選精基準(zhǔn)要求工件在定位時(shí)準(zhǔn)確可靠，不能出現(xiàn)定位困難、工件裝夾不便或者夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜的情況以保證加工工件質(zhì)量及較高加工效率。3輔助基準(zhǔn)的應(yīng)用工件定位時(shí)，為了保證加工表面的位置精度，多優(yōu)先選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)為主要定位基準(zhǔn)，這些基準(zhǔn)一般為零件上的重要工作表面。但有些零件的加工，為裝夾方便或易于實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一

44、，人為地制造一種定位基準(zhǔn)，如某些零件上的工藝凸臺(tái)和軸類(lèi)零件加工時(shí)的中心孔。這些表面不是零件上的工作表面，只是由于工藝需要而作出的，這種基準(zhǔn)稱(chēng)為輔助基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)。此外，零件上的某些次要表面(非配合表面)，因工藝上宜作定位基準(zhǔn)而提高它的加工精度和表面質(zhì)量以便定位時(shí)使用，這種表面也稱(chēng)為輔助基準(zhǔn)。例如絲杠的外圓表面，從螺旋副的傳動(dòng)看它是非配合的次要表面。但在絲杠螺紋的加工中，外圓表面是導(dǎo)向基面，它的圓度和圓柱度直接影響到螺紋的加工精度，所以要提高其加工精度，并降低其表面粗糙度值。1.5 工藝路線的擬訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂大體可分為兩個(gè)部分：擬訂零件加工的工藝路線；確定各道工序的工序尺寸及公差、所用

45、設(shè)備及工藝裝備、切削規(guī)范和時(shí)間定額等。工藝路線的擬訂是制訂工藝規(guī)程的關(guān)鍵，其主要任務(wù)是選擇各個(gè)表面的加工方法和加工方案，確定各個(gè)表面的加工順序以及工序集中與分散等。關(guān)于工藝路線的擬訂，目前還沒(méi)有一套普遍而完善的方法，而多采用經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)出的一些綜合性原則。在應(yīng)用這些原則時(shí)，要結(jié)合具體的生產(chǎn)類(lèi)型及生產(chǎn)條件靈活處理。1.5.1 加工方法的選擇加工方法選擇的原則是保證加工質(zhì)量和生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)性。為了正確選擇加工方法，應(yīng)了解各種加工方法的特點(diǎn)和掌握加工經(jīng)濟(jì)精度及經(jīng)濟(jì)粗糙度的概念。1經(jīng)濟(jì)精度與經(jīng)濟(jì)粗糙度加工過(guò)程中，影響精度的因素很多。每種加工方法在不同的工作條件下所能達(dá)到的精度是不同的。例如，在一定的

46、設(shè)備條件下，操作精細(xì)、選擇較低的進(jìn)給量和切削深度，就能獲得較高的加工精度和較細(xì)的表面粗糙度。但是這必然會(huì)使生產(chǎn)率降低，生產(chǎn)成本增加。反之，提高了生產(chǎn)率，雖然成本降低，但會(huì)增大加工誤差，降低加工精度。加工經(jīng)濟(jì)精度是指在正常的加工條件下(采用符合質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)的工人，不延長(zhǎng)加工時(shí)間)所能保證的加工精度。經(jīng)濟(jì)粗糙度的概念類(lèi)同于經(jīng)濟(jì)精度的概念。各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)粗糙度等級(jí)，以及各種典型的加工方法均已制成表格，在機(jī)械加工的各種手冊(cè)中均能查到。表6-7、表6-8、表6-9中分別摘錄了外圓柱面、孔和平面等典型表面的加工方法和加工方案以及所能達(dá)到的加工經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)粗

47、糙度(經(jīng)濟(jì)精度以公差等級(jí)表示)，表6-10摘錄了用各種加工方法加工軸線平行孔系的位置精度(用距離誤差表示)，供選用時(shí)參考。表6-7 外圓柱面加工方法 表6-8 孔 加 工 方 法 表6-9 平面加工方法 表6-10 軸線平行孔系的位置精度(經(jīng)濟(jì)精度)必須指出，經(jīng)濟(jì)精度的數(shù)值不是一成不變的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工藝技術(shù)的改進(jìn)，加工經(jīng)濟(jì)精度會(huì)逐步提高。2選擇加工方法時(shí)考慮的因素選擇加工方法時(shí)，一般先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或查表來(lái)確定，再根據(jù)實(shí)際情況或工藝試驗(yàn)進(jìn)行修改。從表6-7表6-10中的數(shù)據(jù)可知，滿足同樣精度要求的加工方法有若干種，所以選擇時(shí)還要考慮下列因素：(1) 選擇相應(yīng)能獲得經(jīng)濟(jì)精度的加工方法。例如，

48、加工精度為IT7、表面粗糙度Ra為0.4 m的外圓柱表面時(shí)，通過(guò)精心車(chē)削是可以達(dá)到要求的，但不如磨削經(jīng)濟(jì)。(2) 工件材料的性質(zhì)。例如，淬火鋼的精加工要用磨削，有色金屬圓柱表面的精加工為避免磨削時(shí)堵塞砂輪，則要用高速精細(xì)車(chē)或精細(xì)鏜(金剛鏜)。(3) 工件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小。例如，對(duì)于加工精度要求為IT7的孔，采用鏜削、鉸削、拉削和磨削均可達(dá)到要求。但箱體上的孔一般不宜選用拉孔或磨孔，而宜選用鏜孔(大孔)或鉸孔(小孔)。(4) 結(jié)合生產(chǎn)類(lèi)型考慮生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)性。大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)采用高效率的先進(jìn)工藝。例如，用拉削方法加工孔和平面，同時(shí)加工幾個(gè)表面的組合銑削和磨削等。單件小批生產(chǎn)時(shí)，宜采用刨削、銑削

49、平面和鉆、擴(kuò)、鉸孔等加工方法，避免盲目地采用高效加工方法和專(zhuān)用設(shè)備而造成經(jīng)濟(jì)損失。(5) 現(xiàn)有生產(chǎn)條件。應(yīng)該充分利用現(xiàn)有設(shè)備，選擇加工方法時(shí)要注意合理安排設(shè)備負(fù)荷。同時(shí)要充分挖掘企業(yè)潛力，發(fā)揮工人的創(chuàng)造性。1.5.2 加工順序的確定復(fù)雜工件的機(jī)械加工工藝路線中，要經(jīng)過(guò)切削加工、熱處理和輔助工序。因此，在擬訂工藝路線時(shí)，必須全面地考慮切削加工、熱處理和輔助工序，合理安排。為確定各表面的加工順序和工序數(shù)目，生產(chǎn)中已總結(jié)出一些指導(dǎo)性原則及具體安排中應(yīng)注意的問(wèn)題，下面分別予以介紹。1機(jī)械加工工序的安排原則1) 劃分加工階段工件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，都應(yīng)劃分加工階段。一般可分為粗加工、半精加工和精加工三

50、個(gè)階段。如果加工精度和表面粗糙度要求特別高，還可增設(shè)光整加工和超精密加工階段。各加工階段的主要任務(wù)如下：(1) 粗加工階段是從毛坯上切除大部分加工余量，只能達(dá)到較低的加工精度和表面質(zhì)量。(2) 半精加工階段是介于粗加工和精加工的切削加工過(guò)程，它能完成一些次要表面的加工，并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備(如精加工前必要的精度、表面粗糙度和合適的加工余量等)。(3) 精加工階段是使各主要表面達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量要求。(4) 光整加工和超精密加工是對(duì)要求特別高的零件增設(shè)的加工方法，主要目的是達(dá)到所要求的光潔表面和加工精度。工藝過(guò)程中劃分加工階段的原因是：(1) 保證加工質(zhì)量。工件在粗加工時(shí)加工余量較大，產(chǎn)生較

51、大的切削力和切削熱，同時(shí)也需要較大的夾緊力。在這些力和熱的作用下，工件會(huì)產(chǎn)生較大的變形。而且經(jīng)過(guò)粗加工后工件的內(nèi)應(yīng)力要重新分布，也會(huì)使工件發(fā)生變形。如果不分階段而連續(xù)進(jìn)行加工，就無(wú)法避免和修正上述原因所引起的加工誤差。加工階段劃分后，粗加工造成的誤差通過(guò)半精加工和精加工可以得到修正，并逐步提高零件的加工精度和表面質(zhì)量，保證了零件的加工要求。(2) 合理使用設(shè)備。粗加工要求功率大、剛性好、生產(chǎn)率高而精度要求不高的設(shè)備。精加工則要求精度較高的設(shè)備。劃分加工階段后就可以充分發(fā)揮粗精加工設(shè)備的特點(diǎn)，避免以精干粗，做到合理使用設(shè)備。(3) 便于安排熱處理工序，使冷熱加工配合得更好。例如，對(duì)一些精密零件，

52、粗加工后安排去除應(yīng)力的時(shí)效處理，可以減少內(nèi)應(yīng)力變形對(duì)加工精度的影響；對(duì)于要求淬火的零件，在粗加工或半精加工后安排熱處理，可便于前面工序的加工和在精加工中修正淬火變形，達(dá)到工件的加工精度要求。(4) 便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷。毛坯的各種缺陷，如氣孔、砂眼、夾渣及加工余量不足等，在粗加工后即可發(fā)現(xiàn)，便于及時(shí)修補(bǔ)或決定報(bào)廢，以免繼續(xù)加工后造成工時(shí)和費(fèi)用的浪費(fèi)。在擬訂零件的工藝路線時(shí)，一般應(yīng)遵循劃分加工階段這一原則，但具體應(yīng)用時(shí)要靈活處理。例如，對(duì)一些精細(xì)毛坯，加工精度要求較低而剛性又好的零件時(shí)，可不必劃分加工階段。又如對(duì)一些剛性好的重型零件，由于裝夾吊運(yùn)很費(fèi)工時(shí)，往往不劃分加工階段而在一次安裝中完成粗

53、精加工。應(yīng)當(dāng)指出，工藝路線的劃分階段，是對(duì)零件加工的整個(gè)過(guò)程來(lái)說(shuō)的，不能從某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)來(lái)判斷。例如，有些定位基準(zhǔn)面，在半精加工甚至在粗加工階段中就要完成而不能放在精加工階段。2) 先加工基準(zhǔn)面選為精基準(zhǔn)的表面，應(yīng)安排在起始工序先進(jìn)行加工，以便盡快為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。3) 先面后孔對(duì)于箱體、支架和連桿等零件應(yīng)先加工平面，后加工孔。這是因?yàn)槠矫娴妮喞秸?，安放和定位比較穩(wěn)定可靠。若先加工好平面，就能以平面定位加工孔，便于保證平面與孔的位置精度。另外，由于平面先加工好，因此也便于平面上的孔加工，使刀具的初始工作條件得到了改善。4) 次要表面穿插在各加工階段進(jìn)行次要表面一般加工量都

54、較少，加工比較方便，把次要表面穿插在各加工階段中進(jìn)行加工，既能使加工階段更加明顯和順利地進(jìn)行，又能增加加工階段間的時(shí)間間隔，使工件有足夠時(shí)間讓殘余應(yīng)力重新分布并使其引起的變形充分表現(xiàn)，以便在后續(xù)工序中修正。2工序集中與分散在擬訂零件加工的工藝路線時(shí)，確定工序集中或分散是很重要的。工序集中就是將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，每道工序加工內(nèi)容較多。工序分散就是將工件的加工分散在較多的工序中進(jìn)行，每道工序的內(nèi)容很少，最少時(shí)每道工序僅包含一個(gè)簡(jiǎn)單工步。工序集中可采用多刀多刃、多軸機(jī)床、自動(dòng)機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和加工中心等技術(shù)措施，也可采用普通機(jī)床進(jìn)行順序加工。工序集中具有如下特點(diǎn)：(1) 在一次安裝中

55、可以完成零件多個(gè)表面的加工，可以較好地保證這些表面的相互位置精度，同時(shí)也減少了工件的裝夾次數(shù)和輔助時(shí)間，并減少了工件在機(jī)床間的搬運(yùn)工作量，有利于縮短生產(chǎn)周期。(2) 采用高效專(zhuān)用設(shè)備及工藝裝備，生產(chǎn)率高。(3) 減少了機(jī)床數(shù)量，并相應(yīng)地減少了操作工人，可節(jié)省車(chē)間面積，簡(jiǎn)化生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)組織工作。(4) 因?yàn)椴捎脤?zhuān)用設(shè)備和工藝裝備，使投資增大，調(diào)整和維修復(fù)雜，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，產(chǎn)品轉(zhuǎn)換費(fèi)時(shí)。工序分散具有以下特點(diǎn)：(1) 機(jī)床設(shè)備及工藝裝備簡(jiǎn)單，調(diào)整和維修方便，工人掌握容易，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，又易平衡工序時(shí)間，易于產(chǎn)品更換。(2) 可采用最合理的切削用量，減少基本時(shí)間。(3) 設(shè)備數(shù)量多，操作工人

56、多，占用生產(chǎn)面積大。工序集中與工序分散各有利弊，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型、現(xiàn)有生產(chǎn)條件、企業(yè)能力、工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求等進(jìn)行綜合分析，擇優(yōu)選用。單件小批生產(chǎn)采用萬(wàn)能機(jī)床順序加工，使工序集中，可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)計(jì)劃和組織工作。對(duì)于重型工件，為了減少工件裝卸和運(yùn)輸?shù)膭趧?dòng)量，工序應(yīng)適當(dāng)集中。大批大量生產(chǎn)的產(chǎn)品，可以采用專(zhuān)用設(shè)備及工藝裝備，使工序集中；但對(duì)一些結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的產(chǎn)品(如軸承)和剛性差、精度高的精密工件，則工序應(yīng)適當(dāng)分散。目前的發(fā)展趨勢(shì)是傾向于工序集中。3工序順序的安排1) 機(jī)械加工工序的安排根據(jù)零件的功用和技術(shù)要求，先將零件的主要表面和次要表面分開(kāi)，然后著重考慮主要面的加工順序。按照機(jī)械加工工序的安排原則

57、，安排的一般順序是：加工精基準(zhǔn)面粗加工主要表面半精加工主要表面精加工主要表面光整加工、超精密加工主要表面。次要表面的加工穿插在各階段之間進(jìn)行。由于次要表面精度要求不高，一般在粗、半精加工階段即可完成，但對(duì)于那些同主要表面有密切關(guān)系的表面，如主要孔周?chē)木o固螺孔等，通常置于主要表面精加工之后完成，以便保證它們的位置精度。2) 熱處理工序的安排熱處理的目的是提高材料的力學(xué)性能，消除殘余應(yīng)力和改善金屬的加工性能。機(jī)械零件常用的熱處理工藝有退火、正火、調(diào)質(zhì)、時(shí)效、淬火、回火、滲碳淬火和滲氮等。按照熱處理的不同目的，上述熱處理工藝可分為兩類(lèi)：預(yù)備熱處理和最終熱處理。(1) 預(yù)備熱處理。預(yù)備熱處理的目的是

58、改善加工性能，消除內(nèi)應(yīng)力和為最終熱處理準(zhǔn)備良好的金相組織，其處理工藝有退火、正火、時(shí)效、調(diào)質(zhì)等。(2) 最終熱處理。最終熱處理的目的是提高零件材料的硬度、耐磨性和強(qiáng)度等力學(xué)性能，其處理工藝包括淬火、滲碳淬火、滲氮等。3) 輔助工序的安排輔助工序一般包括去毛刺、倒棱、清洗、防銹、退磁、檢驗(yàn)等。其中檢驗(yàn)工序是主要的輔助工序，它對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有極重要的作用。檢驗(yàn)工序一般安排在：(1) 關(guān)鍵工序或工時(shí)較長(zhǎng)的工序前后。(2) 零件轉(zhuǎn)換車(chē)間前后，特別是進(jìn)行熱處理工序的前后。(3) 各加工階段前后，具體是在粗加工后、精加工前或精加工后、精密加工前。(4) 零件全部加工完畢后。1.6 加工余量的確定零件加工的工

59、藝路線確定以后，在進(jìn)一步安排各個(gè)工序的具體內(nèi)容時(shí)，應(yīng)正確地確定各工序的工序尺寸。而要確定工序尺寸，首先應(yīng)確定加工余量。1.6.1 加工余量的概念由于毛坯不能達(dá)到零件所要求的精度和表面粗糙度，因此要留有加工余量，以便經(jīng)過(guò)機(jī)械加工來(lái)達(dá)到這些要求。加工余量是指加工過(guò)程中從加工表面切除的金屬層厚度。1總加工余量和工序加工余量為了得到零件上某一表面所要求的精度和表面質(zhì)量而從毛坯這一表面上切除的全部多余的金屬層，稱(chēng)為該表面的總加工余量。完成一個(gè)工序而從某一表面上切除的金屬層，稱(chēng)為工序加工余量。總加工余量與工序加工余量的關(guān)系如下：式中：Z總為總加工余量；Zi為第i道工序的加工余量；n為工序數(shù)目。 2公稱(chēng)加工

60、余量、最大加工余量和最小加工余量在制訂工藝規(guī)程時(shí)，應(yīng)根據(jù)各工序的性質(zhì)來(lái)確定工序的加工余量，進(jìn)而求出各工序的尺寸。由于在加工過(guò)程中各工序尺寸都有公差，所以實(shí)際切除的余量也是變化的。加工余量又可分為公稱(chēng)加工余量、最大加工余量和最小加工余量。通常所說(shuō)的加工余量是指公稱(chēng)加工余量，其值等于前后工序的基本尺寸之差(如圖6-17所示)，即式中：Zb為本工序的加工余量；a為前工序的工序尺寸；b為本工序的工序尺寸。圖6-17 加工余量 加工余量有雙邊余量和單邊余量之分。平面的加工余量是單邊余量，它等于實(shí)際切削的金屬層厚度。對(duì)于外圓和孔等回轉(zhuǎn)表面，加工余量指雙邊余量，即以直徑方向計(jì)算，實(shí)際切削的金屬為加工余量數(shù)值