1
机械加工工艺规程设计
? 基本概念
? 工件加工时的定位和基准
? 工艺路线的拟定
? 加工余量、工序间尺寸及公差的确定
? 工艺尺寸链
? 时间定额和提高生产率的工艺途径
2
机械加工工艺过程的组成
? 机械加工工艺过程
机械加工工艺过程由若干个工序组成 。 机械加工中的每
个工序又可依次细分为安装, 工位, 工步和走刀 。
? 工序
工序是指一个 （ 或一组 ） 工人在一个工作地对一个 （ 或
时对几个 ） 工件连续完成的那一部分工艺过程
只要工人, 工作地点, 工作对象 （ 工件 ） 之一发生变化或
不是连续完成, 则应成为另一个工序
同一个零件, 同样的加工内容可以有不同的工序安排
3
4
? 安装
如果在一个工序中需要对工
件进行几次装夹．则每次装夹下
完成的那部分工序内容称为一个
安装。
? 工位
在工件的一次安装中，通过
分度（或移位）装置，使工件相
对于机床床身变换加工位置，每
一个加工位置上的安装内容称为
工位
5
? 工步
加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不
变的情况下所完成的工位内容，称为一个工步。
复合工步,
若有几把刀具同时参与切削，该工步称为复合
工步
6
? 走刀
切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步
内容，称为一次走刀。
7
生产类型与机械加工工艺规程
? 用工艺文件规定的机械加工工艺过程．称为机械加
工工艺规程
? 机械加工工艺规程的详细程度与生产类型有关
? 不同的生产类型是由产品的年生产纲领即年产量来
区别。
8
年生产纲领和生产批量
? 生产纲领
在计划期内, 应当生产的产品产量和进度计划称为生产
纲领 。
计划期为一年的生产纲领称为年生产纲领 。
? 年生产钢领是设计或修改工艺规程的重要依据，是车间
（或工段）设计的基本文件。
? 生产纲领确定以后，还应该确定生产批量
? 生产批量
是一次投入或产出的同一产品（或零件）的数量。
? 确定生产批量的大小主要应考虑三个因素
1,资金周转要快；
2,零件加工、调整费用要少；
3,保证装配和销售有必要的储备量
9
生产类型
? 根据工厂（或车间、工段、小组、工作地）生产专
业化程度的不同，可分为三种生产类型,
? 大量生产
? 成批生产
?大批生产
?中批生产
?小批生产
? 显然，产量愈大，生产专业化程度应该愈高
? 生产上常按单件小批生产, 中批生产和大批大量生
产来划分生产类型,
? 生产类型不同, 其工艺特点有很大差异 。
10
机械加工工艺规程的作用
1,生产的计划, 调度的依据 。
2,工人操作, 质量检查的依据 。
3,生产准备工作 （ 包括技术准备工作 ） 的依据 。
除单件小批生产以外, 在中批或大批大量生
产中要新建或扩建车间 （ 或工段 ）, 其原始依据
也是机械加工工艺规程
根据机械加工工艺规程碉定机床的种类和数
量, 确定机床的布置和动力配置 。 确定生产面积
和工人的数量等 。
11
机械加工工艺规程的格式
? 单件小批生产中。一般只编写简单的机械加工工艺
过程卡片
? 在中批生产中多采用机械加工工艺卡片
? 在大批大量生产中，则要求有详细和完整的工艺文
件，要求各工序都要有机械加工工序卡
12
机械加工工艺规程的设计原则
1,必须可靠地保证零件图纸上所有技术要求的实现
2,在规定的生产钢领和生产批量下，一般要求工艺
成本最低
3,充分利用现有生产条件，少花钱，多办事
4,尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全，创造
良好、文明的劳动条件
13
设计机械加工工艺规程的步骤和内容
1,阅读装配图和零件图 。
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；找出主要技术要求和分析关键的技术问题；
审查零件的结构工艺性。
3,熟悉或确定毛坯
4,拟定工艺路线 。 其主要内容有：选择定位基准, 确定加工
方法, 安排加工顺序以及安排热处理, 检验和其它工序等 。
? 工艺路线的最终确定, 通过对几条工艺路线的分析与比
较, 从中选出一条适台本厂条件的, 确保加工质量, 高
效和低成本的最佳工艺路线 。
5,确定满足各工序要求的工艺装备 （ 包括机床, 夹具, 刀具
和量具等 ） 。 对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提
出具体设计任务书 。
14
6,确定各主要工序的技术要求和检验万法 。
7,确定各工序的加工余量, 计算工序尺寸和公差 。
8,确定切削用量 。
? 在单件小批生产厂, 切削用量多由操作者自行
决定, 机械加工工艺过程卡中一般不作明确规
定 。
? 在中批, 特别是在大批大量生产厂, 为了保证
生产的合理性和节奏均衡, 则要求必须规定切
削用量, 并不得随意改动 。
9,确定时间定额 。
10,填写工艺文件 。
15
零件的结构工艺性
? 指在满足使用要求的前提下制造该零件的可行性和
经济性 。
? 功能相同的零件, 其结构工艺性可以有很大差异
? 所谓结构工艺性好, 是指在现有工艺条件下既能方
便制造, 又有较低的制造成本,
16
确定毛坯
? 依据
?零件的作用
?生产纲领
?零件本身的结构 。
? 毛坯的种类
?铸件, 锻件／型材, 焊接件, 冲压件等 。
? 产品设计者 选择毛坯
工艺人员 熟悉毛坯的特点 。
对于铸件应了解其分型面, 浇口和冒口的位置
以及铸件公差和拨模斜度等 。
? 毛坯的种类和质量与机械加工关系密切 。
17
工件的装夹
? 装夹有两个含义，即定位和夹紧。
? 定位是指确定工件在机床或夹具中占有正确位置的
过程
? 夹紧是指工件定位后将其固定, 使其在加工过程中
保持定位位置不变的操作 。
18
装夹的三种方法
1,直接找正装夹
? 直接在机床上利用千
分表, 划线盘等工具,
找正某些有相互位置
要求的表面, 然后夹
紧工件, 称之为直接
找正装央
? 直接找正装夹效率低,
但找正精度可以很高,
适合于单件小批量生
产或在精度要求特别
高的生产中使用
19
2,划线找正装夹
? 划线装夹不需要其它专
门设备, 通用性好, 但
生产效率低, 精度不高,
适用于单件, 中小批生
产中的复杂铸件或精度
较低的粗加工
3,夹具装夹
? 操作比较简单, 也比较
容易保证加工精度要求
20
基准
? 基准分为两大类，
设计基准和工艺基准
? 设计基准
设计图样上所采用的基准
? 工艺基准
零件在加工工艺过程中所采用的基准称为工艺
基准。工艺基准又可进一步分为工序基准，定位
基准，测量基准和装配基准
21
1,工序基准
? 在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的
尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准
? 在设计工序基准时, 考虑问题：
1,应首先考虑用设计基准为工序基准；
2,所选工序基准应尽可能用于工件的定位和工序
尺寸的检查；
3,当采用设计基准为工序基准有困难时, 可另选
工序基准, 但必须可靠的保证零件设计尺寸的
技术要求 。
22
2,定位基准
? 在加工时用于工件定位的基准称为定位基准
? 定位基准还可进一步分为粗基准, 精基准 。
1,未经机械加工的定位基准称为粗基准
2,经过机械加工的定位基准称为精基准
3,测量基准
? 在加工中或加工后用来测量工件的形状, 位置
和尺寸误差时所采用的基准, 称为测量基准 。
4,装配基准
? 在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, 称为装配基准
23
制定工艺路线
? 怎样选择定位基准；
? 怎样确定加工方法；
? 怎样安排加工顺序以及热处理, 检验等其它工序 。
24
定位基准的选择 /粗基准的选择
25
粗基准选择原则
1,以不加工面作为粗基准，保证相互位置要求
2,选择重要表面毛坯面为粗基准, 保证工件重要表
面的余量均匀
1,选用平整, 光洁和有足够大尺寸的毛坯面为粗基
准, 保证定位准确, 夹紧可靠
2,粗基准一般不得重复使用
26
27
精基准的选择原则
1,基准重合原则 应尽可能选择被加工表面的设计
基准为精基准
? 违反了这一原则就必然会产生基准不重合误差，
增大加工难度 。当位置公差要求很小时不应违
反这一原则
2,统一基准原则 多数工序以某一基准定位 。
? 采用统一基准原则可以简化夹具设计, 可以减
少工件搬动和翻转次数, 在自动化生产中有广
泛应用 。
3,互为基准原则 某些位置度要求很高的表面, 常采
用互为基准反复加工的办法来达到 。
28
4,自为基准原则 以加工面本身为基准进行加工, 旨
在减小表面粗糙度, 减小加工余量和保证加工余
量均匀 。
例：拉孔, 浮动镗刀块镗孔 。
5,便于装夹原则 应能保证定位准确, 可靠, 夹紧机
构简单, 操作方便,
29
加工经济精度
加工经济精度是指在正常加工条件下 （ 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,
30
加工方法的选择
选择加工方法时应考虑的主要问题有
1,零件精度的要求 。
2,零件材料的加工性能 。 例如有色金属不宜采用磨削
加工方法, 因为有色金属易堵塞砂轮工作面 。
3,生产率要求 。
4,本厂的工艺能力和现有加工设备 。,
31
外圆表面的加工路线
32
外圆表面的一些精加工方法介绍
? 金刚石车
在精密车床上用金刚石车刀进行车削，主要适用于有色金属。
? 外圆研磨
研具材料一般为铸铁, 铜, 铝或硬木等
研磨剂一般为氧化铝, 碳化硅, 金刚石, 碳化棚以及氧化铁, 氧化
铬微粉等, 用切削液和添加剂混合而成 。
研磨时, 工件作回转运动, 研具作轴向往复运动 （ 可以手动, 也可
以机动 ）, 研具和工件表面之间留有间隙 （ 一般为 0.02～ 0.05mm） 以存
留研磨剂 。,
33
? 超精加工
工件作回转运动；
细磨粒油石以很小的压力作高频短幅振动和送进运动 。
可使工件表面粗糙度减小至 0.02um,但不能改变形状和
位置精度
34
? 砂带磨削
粘满砂粒的砂带高速回转；
工件缓慢转动并作送进运动 。
效率高, 带有抛光性质 。 表面粗糙度至 0.02um。
35
? 镜面磨削
对机床, 砂轮粒度, 硬度, 修整用量及磨削用
量等都有很高的要求 。
表面粗糙度可减小至 0.01um或更小 。 形状和位
置精度高 。
? 抛光
用敷有细磨粉或软膏磨料的布轮, 布盘或皮轮,
皮盘等软质工具, 靠机械滑擦和化学作用, 减小工
件表面粗糙度的加工方法 。
不能提高尺寸和位置精度 。
36
孔的加工路线
37
? 扩孔有纠正位置精度
的能力, 铰孔不能纠
正位置精度
? 浮动镗加工精度和表
面粗糙度好, 生产效
率高 。
38
? 金刚镗
在精密镗头上安装金刚石刀具
或硬质含金刀具进行高速, 小送给
加工
? 研磨孔并
研具是一个圆棒 。 研磨时工件
作回转运动, 研具作往复进给运动 。
或工件不动, 研具同时作回转和往
复送进运动 。
? 珩磨
细粒度砂条组成征磨头, 加工
时工件不动, 珩磨头回转并作往复
送进运动 。
对机床精度要求不高, 若无珩
磨机, 可利用车床, 钻床进行加工 。
加工后的尺寸和形状精度可提
高一级, 表 面 粗 糙 度 可 达
Ra0.63~0.04um
39
平面的加工路线
40
? 刮研
获得精密平面的传统加工方法 。 如, 精密平面
一直是用手工刮研的方法来保证, 生产率低 。 应用
在单件小批生产中 。
41
工序顺序的安排原则
? 先加工基准面
? 先加工平面，后加工孔，否则容易使钻头引偏
? 先加工主要表面，后加工次要表面
? 先安排粗加工工序，后安排精加工工序
42
热处理工序及表面处理工序的安排
? 改善切削性能：如退火, 正火, 应安排在切削加工之前 。
? 消除内应力：如人工时效, 退火, 正火等, 最好安排在粗加
工之后 。
有时安排在切削加工之前：精度要求不太高的零件减少
运输工作量 。
? 改善材料的力学物理性质：如淬火, 淬火一回火, 渗碳淬火
安排在半精加工之后, 精加工之前；变形小的热处理工序
（ 例如高频感应加热淬火, 渗氮 ）, 有时允许安排在精加工
之后进行 。
? 高精度精密零件稳定尺寸 （ 如量块, 量规, 铰刀, 样板, 精
密丝杠, 精密齿轮等 ）,在淬火后安排冷处理 （ 使零件在低
温介质中继续冷却到零下 800C） 。
? 提高零件表面耐磨性或耐腐蚀性或装饰目的：如镀铬, 阳极
氧化, 镀锌, 发蓝处理等, 一般都放在工艺过程的最后 。
43
其它工序的安排
? X射线检查、超声波探伤检查等多用于工件（毛坯）
内部的质量检查，一般安排在工艺过程的开始。
? 磁力探伤, 萤光检验主要用于工件表面质量的检验,
通常安排在精加工的前后 。
? 切削加工之后, 应安排去毛刺处理, 零件表层或内
部的毛刺, 影响装配质量 。
? 采用磁力夹紧工件, 工件被磁化, 应安排去磁处理,
并在去磁后进行清洗 。
? 装配之前, 一般都应安排清洗
44
工序的集中与分散
1,概念
? 所谓工序集中, 是使每个工序中包括尽可能多的工步内容, 因而使
总的工序数目减少, 夹具的数目和工件的安装次数也相应地减少 。
? 所谓工序分散, 是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去
完成, 因而每道工序的工步少, 工艺路线长 。
2,特点
? 工序集中有利于保证各加工面间的相互位置精度要求, 有利于采用
高生产率机床, 节省装夹工件的时间, 减少工件的搬动次数
? 工序分散可使每个工序使用的设备和夹具比较简单, 调整, 对刀也
比较容易, 对操作工人的技术水平要求较低 。
3,应用
? 传统的流水线, 自动线生产大多采用工序分散的组织形式 。
? 当零件的加工精度要求比较高时, 常需要把工艺过程划分为不同的
加工阶段, 在这种情况下工序必然分散 。
? 采用高效自动化机床, 以工序集中的形式组织生产 （ 典型的例子是
采用加工中心机床组织生产 ）, 除了具有上述工序集中的优点以外,
生产适应性强, 转产相对容易, 因而虽然设备价格昂贵, 但仍然受
到愈来愈多的重视 。
45
加工阶段的划分
? 粗加工阶段：以高生产率去除加工面多余的金属,
? 半精加工阶段：减小粗加工中留下的误差, 使加工
面达到一定的精度, 为精加工做好推备 。
? 精加工阶段：确保尺寸, 形状和位置精度以及表面
粗糙度达到或基本达到 （ 精密件 ） 要求 。
? 精密, 超精密或光整加工阶段：对那些精度要求很
高的零件, 最后安排如珩磨, 研磨, 精密磨, 超精
加工, 金刚石车, 金刚镗或其它特种加工方法加工 。
46
精密零件为什么要划分加工阶段
? 有利于及时发现毛坯的缺陷 。
? 精加工阶段可消除粗加工时的热变形和残余应力 。
? 合理地使用设备。低精度机床用于粗加工，精密机
床专门用于精加工。
? 合理地安排入力资源 。 高技术工人专门从事精密,
超精密加工 。
? 避免后续加工把已加工好的加工面划伤 。
47
加工余量、工序间尺寸及公差的确定
? 每一工序所切除的
金属层厚度称为工
序余量 。
? 工序余量还可定
义为相邻两工序基
本尺寸之差 。
? 单边余量
零件非对称
结构的非对称表面,
其加工余量一般为
单边余量；
? 双边余量
零件对称结构
的对称表面, 其加
工余量为双边余量 。
48
? 加工总余量和工序余量的关系
Z0=Z1+Z2+---+Zn
49
工序余量的影响因素
? 上工序的各种可能产生的误差
? 本工序的装失误差
确定加工余量的方法：
? 计算法
? 查表法
? 经验法
50
工序尺才与公差的确定
（工艺基准和设计基准重合的情况下）
1,确定各加工工序的加工余量 (查表 )；
2,从终加工工序开始, 即从设计尺才开始, 到第 —道
加工工序, 逐次加上每道加工工序余量, 可分别
得到各工序基本尺才 （ 包括毛坯尺寸 ） ；
3,除终加工工序以外, 其它各加工工序按各自所采
用加工方法的加工经济精度确定工序尺才公差
（ 终加工工序的公差按设计要来确定 )；
4,按, 入体原则, 标注工序尺寸公差 。
51
例
某轴直径为 50mm,其尺寸精度要求为 IT5,表面粗糙
度要求为 Ra0.04um,并要求高频淬火, 毛坯为锻件 。
其工艺路线为粗车 --半精车 --高频淬火 --粗磨一精磨 -
-研磨 。 试计算各工序的尺寸和公差 。
52
工艺尺寸链
? 定义：在零件加工过程中，由相互连接、相互影响
的尺寸形成的封闭的尺寸组称为尺寸链。
53
工艺尺寸链基本概念
? 环：列入尺寸链中的每一尺寸。可分为封闭环、增
环、减环。
? 封闭环：加工过程中最后形成的一环，是间接保证
的设计尺寸。
? 增环：该环的变动引起封闭环的同向变动。
? 减环：该环的变动引起封闭环的反向变动。
? 增、减环快速判别：尺寸链中的每一尺寸画上首末
相接的箭头。与封闭环同向的是增环，反向的是减
环。
54
工艺尺寸链计算公式 (极值法 )
1,封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有
减环的基本尺寸之和
2,封闭环的公差等于
各组成环的公差之和
1,封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环
的下偏差之和；封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之
和减去所有减环的上偏差之和 。
??
???
??
n
mi
i
m
i
i AAA
11
0
?
?
?
n
i
iTT
1
0
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???
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mi
i
m
i
i
n
mi
i
m
i
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EIESES
11
0
11
0
55
测量基准和设计基准不重合时的计算
? 已知：
L1=40-0.009+0.002；
L3=32.50+0.015；
L0=127± 0.07。
? 解：
1,画出尺寸链图
2,判别封闭环、
增环、减环。
封闭环 L0,增环 L1,L2,L3,减环无。
3,根据公式计算。经尺寸链计算后得,L2=54.5-0.061+0.053。
? 若 L2实测结果超差，却不一定都是废品。因为极值算法考虑
的是极限情况下各环之间的尺寸联系，这是一种保守算法。
? 在发现实测尺寸超差时，应实测其它组成环的实际尺寸，然
后在尺寸链中重新计算封闭环的实际尺寸。若重新计算结果
超出了封闭环设计要求的范围便确认为废品，否则仍为合格
品。
56
定位基准和设计基准不重合
? 调整法加工 A,B,C面 。 A,B面已加工好, 现以 A面为定位
基准加工 C面, 定位基准与设计基准不重合 。
? 解得,L2=180+0.035；
L1=300-0.035
? 从本例可以看出, L1和 L2本没有公差要求, 但由于定位基准
和设计基准不重合, 就有了公差的限制, 增加了加工的难度 。
封闭环公差愈小, 增加的难度就愈大 。
57
一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算
a)图所示为一个带有键槽的内孔，工艺如下：
1,镗内孔至 φ 49.8+0.046
2,插键槽
3,淬火处理
4,磨内孔，保证内孔直径并间接保证键槽深度。
求插键槽时的深度。
58
解得,L2=53.7+0.023+0.285
? 如考虑磨孔和镗孔的
同轴度公差 0.05mm，
则在尺寸链中应注成
0± 0.025。
解得 L2=53.7+0.048+0.260
59
表面淬火、渗碳层深度及镀层、涂层厚度工艺尺寸链
? 图示零件表面 P要求渗碳层深度为 0.5~0.8mm,直径
为 φ 38-0.016。 加工工艺如下：
1,精车 P面至 φ 38.4-0.1；
2,渗碳处理；
3,精磨 P面。
求渗碳时的深度。
解,L2=0.7+0.008+0.250
60
时间定额
? 安排作业计划, 进行成本核算, 确定设备数量,
人员编制以及规划生产面积的重要根据
? 时间定额的组成
1,基本时间
2,辅助时间
3,布置工作地时间
4,休息和生理需要时间
5,准备与终结时间
61
? 基本时间
机动时间
? 辅助时间
辅助动作包括：装卸工件, 开动和停止机床, 改变切削
用量, 测量工件尺才以及进刀和退刀动作等
?基本时间和辅助时间的总和为操作时间
? 布置工作地时间
工人照管工作地 （ 如更换刀具, 润滑机床, 清理切屑,
收拾工具等 ） 所消耗的时间 。
? 休息和生理需要时间
? 准备与终结时间
工人为了生产一批工件, 进行准备和结束工作所消耗
的时间
62
提高生产率的工艺途径
1,缩短基本时间
? 提高切削用量,主要途径是进行新型刀具材料的研究与开发。
? 复合工步,多刀多件加工
2,减少辅助时间,
? 采用先进夹具或自动上, 下料装置
? 提高机床操作的机械化与自动化水平, 实现集中控制, 自
动调速与变速
? 辅助时间与基本时间重叠,在线检测, 回转工作台等
3,减少布置工作地时间
采用自动换刀装置, 快换刀具结构, 夹具上装有对刀块,
不重磨硬质合金刀片等
4,减少准备与终结时间
扩大批量, 机床, 夹具调整方便
63
64
65
66
机械加工工艺规程设计
? 基本概念
? 工件加工时的定位和基准
? 工艺路线的拟定
? 加工余量、工序间尺寸及公差的确定
? 工艺尺寸链
? 时间定额和提高生产率的工艺途径
2
机械加工工艺过程的组成
? 机械加工工艺过程
机械加工工艺过程由若干个工序组成 。 机械加工中的每
个工序又可依次细分为安装, 工位, 工步和走刀 。
? 工序
工序是指一个 （ 或一组 ） 工人在一个工作地对一个 （ 或
时对几个 ） 工件连续完成的那一部分工艺过程
只要工人, 工作地点, 工作对象 （ 工件 ） 之一发生变化或
不是连续完成, 则应成为另一个工序
同一个零件, 同样的加工内容可以有不同的工序安排
3
4
? 安装
如果在一个工序中需要对工
件进行几次装夹．则每次装夹下
完成的那部分工序内容称为一个
安装。
? 工位
在工件的一次安装中，通过
分度（或移位）装置，使工件相
对于机床床身变换加工位置，每
一个加工位置上的安装内容称为
工位
5
? 工步
加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不
变的情况下所完成的工位内容，称为一个工步。
复合工步,
若有几把刀具同时参与切削，该工步称为复合
工步
6
? 走刀
切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步
内容，称为一次走刀。
7
生产类型与机械加工工艺规程
? 用工艺文件规定的机械加工工艺过程．称为机械加
工工艺规程
? 机械加工工艺规程的详细程度与生产类型有关
? 不同的生产类型是由产品的年生产纲领即年产量来
区别。
8
年生产纲领和生产批量
? 生产纲领
在计划期内, 应当生产的产品产量和进度计划称为生产
纲领 。
计划期为一年的生产纲领称为年生产纲领 。
? 年生产钢领是设计或修改工艺规程的重要依据，是车间
（或工段）设计的基本文件。
? 生产纲领确定以后，还应该确定生产批量
? 生产批量
是一次投入或产出的同一产品（或零件）的数量。
? 确定生产批量的大小主要应考虑三个因素
1,资金周转要快；
2,零件加工、调整费用要少；
3,保证装配和销售有必要的储备量
9
生产类型
? 根据工厂（或车间、工段、小组、工作地）生产专
业化程度的不同，可分为三种生产类型,
? 大量生产
? 成批生产
?大批生产
?中批生产
?小批生产
? 显然，产量愈大，生产专业化程度应该愈高
? 生产上常按单件小批生产, 中批生产和大批大量生
产来划分生产类型,
? 生产类型不同, 其工艺特点有很大差异 。
10
机械加工工艺规程的作用
1,生产的计划, 调度的依据 。
2,工人操作, 质量检查的依据 。
3,生产准备工作 （ 包括技术准备工作 ） 的依据 。
除单件小批生产以外, 在中批或大批大量生
产中要新建或扩建车间 （ 或工段 ）, 其原始依据
也是机械加工工艺规程
根据机械加工工艺规程碉定机床的种类和数
量, 确定机床的布置和动力配置 。 确定生产面积
和工人的数量等 。
11
机械加工工艺规程的格式
? 单件小批生产中。一般只编写简单的机械加工工艺
过程卡片
? 在中批生产中多采用机械加工工艺卡片
? 在大批大量生产中，则要求有详细和完整的工艺文
件，要求各工序都要有机械加工工序卡
12
机械加工工艺规程的设计原则
1,必须可靠地保证零件图纸上所有技术要求的实现
2,在规定的生产钢领和生产批量下，一般要求工艺
成本最低
3,充分利用现有生产条件，少花钱，多办事
4,尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全，创造
良好、文明的劳动条件
13
设计机械加工工艺规程的步骤和内容
1,阅读装配图和零件图 。
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；找出主要技术要求和分析关键的技术问题；
审查零件的结构工艺性。
3,熟悉或确定毛坯
4,拟定工艺路线 。 其主要内容有：选择定位基准, 确定加工
方法, 安排加工顺序以及安排热处理, 检验和其它工序等 。
? 工艺路线的最终确定, 通过对几条工艺路线的分析与比
较, 从中选出一条适台本厂条件的, 确保加工质量, 高
效和低成本的最佳工艺路线 。
5,确定满足各工序要求的工艺装备 （ 包括机床, 夹具, 刀具
和量具等 ） 。 对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提
出具体设计任务书 。
14
6,确定各主要工序的技术要求和检验万法 。
7,确定各工序的加工余量, 计算工序尺寸和公差 。
8,确定切削用量 。
? 在单件小批生产厂, 切削用量多由操作者自行
决定, 机械加工工艺过程卡中一般不作明确规
定 。
? 在中批, 特别是在大批大量生产厂, 为了保证
生产的合理性和节奏均衡, 则要求必须规定切
削用量, 并不得随意改动 。
9,确定时间定额 。
10,填写工艺文件 。
15
零件的结构工艺性
? 指在满足使用要求的前提下制造该零件的可行性和
经济性 。
? 功能相同的零件, 其结构工艺性可以有很大差异
? 所谓结构工艺性好, 是指在现有工艺条件下既能方
便制造, 又有较低的制造成本,
16
确定毛坯
? 依据
?零件的作用
?生产纲领
?零件本身的结构 。
? 毛坯的种类
?铸件, 锻件／型材, 焊接件, 冲压件等 。
? 产品设计者 选择毛坯
工艺人员 熟悉毛坯的特点 。
对于铸件应了解其分型面, 浇口和冒口的位置
以及铸件公差和拨模斜度等 。
? 毛坯的种类和质量与机械加工关系密切 。
17
工件的装夹
? 装夹有两个含义，即定位和夹紧。
? 定位是指确定工件在机床或夹具中占有正确位置的
过程
? 夹紧是指工件定位后将其固定, 使其在加工过程中
保持定位位置不变的操作 。
18
装夹的三种方法
1,直接找正装夹
? 直接在机床上利用千
分表, 划线盘等工具,
找正某些有相互位置
要求的表面, 然后夹
紧工件, 称之为直接
找正装央
? 直接找正装夹效率低,
但找正精度可以很高,
适合于单件小批量生
产或在精度要求特别
高的生产中使用
19
2,划线找正装夹
? 划线装夹不需要其它专
门设备, 通用性好, 但
生产效率低, 精度不高,
适用于单件, 中小批生
产中的复杂铸件或精度
较低的粗加工
3,夹具装夹
? 操作比较简单, 也比较
容易保证加工精度要求
20
基准
? 基准分为两大类，
设计基准和工艺基准
? 设计基准
设计图样上所采用的基准
? 工艺基准
零件在加工工艺过程中所采用的基准称为工艺
基准。工艺基准又可进一步分为工序基准，定位
基准，测量基准和装配基准
21
1,工序基准
? 在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的
尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准
? 在设计工序基准时, 考虑问题：
1,应首先考虑用设计基准为工序基准；
2,所选工序基准应尽可能用于工件的定位和工序
尺寸的检查；
3,当采用设计基准为工序基准有困难时, 可另选
工序基准, 但必须可靠的保证零件设计尺寸的
技术要求 。
22
2,定位基准
? 在加工时用于工件定位的基准称为定位基准
? 定位基准还可进一步分为粗基准, 精基准 。
1,未经机械加工的定位基准称为粗基准
2,经过机械加工的定位基准称为精基准
3,测量基准
? 在加工中或加工后用来测量工件的形状, 位置
和尺寸误差时所采用的基准, 称为测量基准 。
4,装配基准
? 在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, 称为装配基准
23
制定工艺路线
? 怎样选择定位基准；
? 怎样确定加工方法；
? 怎样安排加工顺序以及热处理, 检验等其它工序 。
24
定位基准的选择 /粗基准的选择
25
粗基准选择原则
1,以不加工面作为粗基准，保证相互位置要求
2,选择重要表面毛坯面为粗基准, 保证工件重要表
面的余量均匀
1,选用平整, 光洁和有足够大尺寸的毛坯面为粗基
准, 保证定位准确, 夹紧可靠
2,粗基准一般不得重复使用
26
27
精基准的选择原则
1,基准重合原则 应尽可能选择被加工表面的设计
基准为精基准
? 违反了这一原则就必然会产生基准不重合误差，
增大加工难度 。当位置公差要求很小时不应违
反这一原则
2,统一基准原则 多数工序以某一基准定位 。
? 采用统一基准原则可以简化夹具设计, 可以减
少工件搬动和翻转次数, 在自动化生产中有广
泛应用 。
3,互为基准原则 某些位置度要求很高的表面, 常采
用互为基准反复加工的办法来达到 。
28
4,自为基准原则 以加工面本身为基准进行加工, 旨
在减小表面粗糙度, 减小加工余量和保证加工余
量均匀 。
例：拉孔, 浮动镗刀块镗孔 。
5,便于装夹原则 应能保证定位准确, 可靠, 夹紧机
构简单, 操作方便,
29
加工经济精度
加工经济精度是指在正常加工条件下 （ 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,
30
加工方法的选择
选择加工方法时应考虑的主要问题有
1,零件精度的要求 。
2,零件材料的加工性能 。 例如有色金属不宜采用磨削
加工方法, 因为有色金属易堵塞砂轮工作面 。
3,生产率要求 。
4,本厂的工艺能力和现有加工设备 。,
31
外圆表面的加工路线
32
外圆表面的一些精加工方法介绍
? 金刚石车
在精密车床上用金刚石车刀进行车削，主要适用于有色金属。
? 外圆研磨
研具材料一般为铸铁, 铜, 铝或硬木等
研磨剂一般为氧化铝, 碳化硅, 金刚石, 碳化棚以及氧化铁, 氧化
铬微粉等, 用切削液和添加剂混合而成 。
研磨时, 工件作回转运动, 研具作轴向往复运动 （ 可以手动, 也可
以机动 ）, 研具和工件表面之间留有间隙 （ 一般为 0.02～ 0.05mm） 以存
留研磨剂 。,
33
? 超精加工
工件作回转运动；
细磨粒油石以很小的压力作高频短幅振动和送进运动 。
可使工件表面粗糙度减小至 0.02um,但不能改变形状和
位置精度
34
? 砂带磨削
粘满砂粒的砂带高速回转；
工件缓慢转动并作送进运动 。
效率高, 带有抛光性质 。 表面粗糙度至 0.02um。
35
? 镜面磨削
对机床, 砂轮粒度, 硬度, 修整用量及磨削用
量等都有很高的要求 。
表面粗糙度可减小至 0.01um或更小 。 形状和位
置精度高 。
? 抛光
用敷有细磨粉或软膏磨料的布轮, 布盘或皮轮,
皮盘等软质工具, 靠机械滑擦和化学作用, 减小工
件表面粗糙度的加工方法 。
不能提高尺寸和位置精度 。
36
孔的加工路线
37
? 扩孔有纠正位置精度
的能力, 铰孔不能纠
正位置精度
? 浮动镗加工精度和表
面粗糙度好, 生产效
率高 。
38
? 金刚镗
在精密镗头上安装金刚石刀具
或硬质含金刀具进行高速, 小送给
加工
? 研磨孔并
研具是一个圆棒 。 研磨时工件
作回转运动, 研具作往复进给运动 。
或工件不动, 研具同时作回转和往
复送进运动 。
? 珩磨
细粒度砂条组成征磨头, 加工
时工件不动, 珩磨头回转并作往复
送进运动 。
对机床精度要求不高, 若无珩
磨机, 可利用车床, 钻床进行加工 。
加工后的尺寸和形状精度可提
高一级, 表 面 粗 糙 度 可 达
Ra0.63~0.04um
39
平面的加工路线
40
? 刮研
获得精密平面的传统加工方法 。 如, 精密平面
一直是用手工刮研的方法来保证, 生产率低 。 应用
在单件小批生产中 。
41
工序顺序的安排原则
? 先加工基准面
? 先加工平面，后加工孔，否则容易使钻头引偏
? 先加工主要表面，后加工次要表面
? 先安排粗加工工序，后安排精加工工序
42
热处理工序及表面处理工序的安排
? 改善切削性能：如退火, 正火, 应安排在切削加工之前 。
? 消除内应力：如人工时效, 退火, 正火等, 最好安排在粗加
工之后 。
有时安排在切削加工之前：精度要求不太高的零件减少
运输工作量 。
? 改善材料的力学物理性质：如淬火, 淬火一回火, 渗碳淬火
安排在半精加工之后, 精加工之前；变形小的热处理工序
（ 例如高频感应加热淬火, 渗氮 ）, 有时允许安排在精加工
之后进行 。
? 高精度精密零件稳定尺寸 （ 如量块, 量规, 铰刀, 样板, 精
密丝杠, 精密齿轮等 ）,在淬火后安排冷处理 （ 使零件在低
温介质中继续冷却到零下 800C） 。
? 提高零件表面耐磨性或耐腐蚀性或装饰目的：如镀铬, 阳极
氧化, 镀锌, 发蓝处理等, 一般都放在工艺过程的最后 。
43
其它工序的安排
? X射线检查、超声波探伤检查等多用于工件（毛坯）
内部的质量检查，一般安排在工艺过程的开始。
? 磁力探伤, 萤光检验主要用于工件表面质量的检验,
通常安排在精加工的前后 。
? 切削加工之后, 应安排去毛刺处理, 零件表层或内
部的毛刺, 影响装配质量 。
? 采用磁力夹紧工件, 工件被磁化, 应安排去磁处理,
并在去磁后进行清洗 。
? 装配之前, 一般都应安排清洗
44
工序的集中与分散
1,概念
? 所谓工序集中, 是使每个工序中包括尽可能多的工步内容, 因而使
总的工序数目减少, 夹具的数目和工件的安装次数也相应地减少 。
? 所谓工序分散, 是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去
完成, 因而每道工序的工步少, 工艺路线长 。
2,特点
? 工序集中有利于保证各加工面间的相互位置精度要求, 有利于采用
高生产率机床, 节省装夹工件的时间, 减少工件的搬动次数
? 工序分散可使每个工序使用的设备和夹具比较简单, 调整, 对刀也
比较容易, 对操作工人的技术水平要求较低 。
3,应用
? 传统的流水线, 自动线生产大多采用工序分散的组织形式 。
? 当零件的加工精度要求比较高时, 常需要把工艺过程划分为不同的
加工阶段, 在这种情况下工序必然分散 。
? 采用高效自动化机床, 以工序集中的形式组织生产 （ 典型的例子是
采用加工中心机床组织生产 ）, 除了具有上述工序集中的优点以外,
生产适应性强, 转产相对容易, 因而虽然设备价格昂贵, 但仍然受
到愈来愈多的重视 。
45
加工阶段的划分
? 粗加工阶段：以高生产率去除加工面多余的金属,
? 半精加工阶段：减小粗加工中留下的误差, 使加工
面达到一定的精度, 为精加工做好推备 。
? 精加工阶段：确保尺寸, 形状和位置精度以及表面
粗糙度达到或基本达到 （ 精密件 ） 要求 。
? 精密, 超精密或光整加工阶段：对那些精度要求很
高的零件, 最后安排如珩磨, 研磨, 精密磨, 超精
加工, 金刚石车, 金刚镗或其它特种加工方法加工 。
46
精密零件为什么要划分加工阶段
? 有利于及时发现毛坯的缺陷 。
? 精加工阶段可消除粗加工时的热变形和残余应力 。
? 合理地使用设备。低精度机床用于粗加工，精密机
床专门用于精加工。
? 合理地安排入力资源 。 高技术工人专门从事精密,
超精密加工 。
? 避免后续加工把已加工好的加工面划伤 。
47
加工余量、工序间尺寸及公差的确定
? 每一工序所切除的
金属层厚度称为工
序余量 。
? 工序余量还可定
义为相邻两工序基
本尺寸之差 。
? 单边余量
零件非对称
结构的非对称表面,
其加工余量一般为
单边余量；
? 双边余量
零件对称结构
的对称表面, 其加
工余量为双边余量 。
48
? 加工总余量和工序余量的关系
Z0=Z1+Z2+---+Zn
49
工序余量的影响因素
? 上工序的各种可能产生的误差
? 本工序的装失误差
确定加工余量的方法：
? 计算法
? 查表法
? 经验法
50
工序尺才与公差的确定
（工艺基准和设计基准重合的情况下）
1,确定各加工工序的加工余量 (查表 )；
2,从终加工工序开始, 即从设计尺才开始, 到第 —道
加工工序, 逐次加上每道加工工序余量, 可分别
得到各工序基本尺才 （ 包括毛坯尺寸 ） ；
3,除终加工工序以外, 其它各加工工序按各自所采
用加工方法的加工经济精度确定工序尺才公差
（ 终加工工序的公差按设计要来确定 )；
4,按, 入体原则, 标注工序尺寸公差 。
51
例
某轴直径为 50mm,其尺寸精度要求为 IT5,表面粗糙
度要求为 Ra0.04um,并要求高频淬火, 毛坯为锻件 。
其工艺路线为粗车 --半精车 --高频淬火 --粗磨一精磨 -
-研磨 。 试计算各工序的尺寸和公差 。
52
工艺尺寸链
? 定义：在零件加工过程中，由相互连接、相互影响
的尺寸形成的封闭的尺寸组称为尺寸链。
53
工艺尺寸链基本概念
? 环：列入尺寸链中的每一尺寸。可分为封闭环、增
环、减环。
? 封闭环：加工过程中最后形成的一环，是间接保证
的设计尺寸。
? 增环：该环的变动引起封闭环的同向变动。
? 减环：该环的变动引起封闭环的反向变动。
? 增、减环快速判别：尺寸链中的每一尺寸画上首末
相接的箭头。与封闭环同向的是增环，反向的是减
环。
54
工艺尺寸链计算公式 (极值法 )
1,封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有
减环的基本尺寸之和
2,封闭环的公差等于
各组成环的公差之和
1,封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环
的下偏差之和；封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之
和减去所有减环的上偏差之和 。
??
???
??
n
mi
i
m
i
i AAA
11
0
?
?
?
n
i
iTT
1
0
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???
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n
mi
i
m
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i
n
mi
i
m
i
i
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EIESES
11
0
11
0
55
测量基准和设计基准不重合时的计算
? 已知：
L1=40-0.009+0.002；
L3=32.50+0.015；
L0=127± 0.07。
? 解：
1,画出尺寸链图
2,判别封闭环、
增环、减环。
封闭环 L0,增环 L1,L2,L3,减环无。
3,根据公式计算。经尺寸链计算后得,L2=54.5-0.061+0.053。
? 若 L2实测结果超差，却不一定都是废品。因为极值算法考虑
的是极限情况下各环之间的尺寸联系，这是一种保守算法。
? 在发现实测尺寸超差时，应实测其它组成环的实际尺寸，然
后在尺寸链中重新计算封闭环的实际尺寸。若重新计算结果
超出了封闭环设计要求的范围便确认为废品，否则仍为合格
品。
56
定位基准和设计基准不重合
? 调整法加工 A,B,C面 。 A,B面已加工好, 现以 A面为定位
基准加工 C面, 定位基准与设计基准不重合 。
? 解得,L2=180+0.035；
L1=300-0.035
? 从本例可以看出, L1和 L2本没有公差要求, 但由于定位基准
和设计基准不重合, 就有了公差的限制, 增加了加工的难度 。
封闭环公差愈小, 增加的难度就愈大 。
57
一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算
a)图所示为一个带有键槽的内孔，工艺如下：
1,镗内孔至 φ 49.8+0.046
2,插键槽
3,淬火处理
4,磨内孔，保证内孔直径并间接保证键槽深度。
求插键槽时的深度。
58
解得,L2=53.7+0.023+0.285
? 如考虑磨孔和镗孔的
同轴度公差 0.05mm，
则在尺寸链中应注成
0± 0.025。
解得 L2=53.7+0.048+0.260
59
表面淬火、渗碳层深度及镀层、涂层厚度工艺尺寸链
? 图示零件表面 P要求渗碳层深度为 0.5~0.8mm,直径
为 φ 38-0.016。 加工工艺如下：
1,精车 P面至 φ 38.4-0.1；
2,渗碳处理；
3,精磨 P面。
求渗碳时的深度。
解,L2=0.7+0.008+0.250
60
时间定额
? 安排作业计划, 进行成本核算, 确定设备数量,
人员编制以及规划生产面积的重要根据
? 时间定额的组成
1,基本时间
2,辅助时间
3,布置工作地时间
4,休息和生理需要时间
5,准备与终结时间
61
? 基本时间
机动时间
? 辅助时间
辅助动作包括：装卸工件, 开动和停止机床, 改变切削
用量, 测量工件尺才以及进刀和退刀动作等
?基本时间和辅助时间的总和为操作时间
? 布置工作地时间
工人照管工作地 （ 如更换刀具, 润滑机床, 清理切屑,
收拾工具等 ） 所消耗的时间 。
? 休息和生理需要时间
? 准备与终结时间
工人为了生产一批工件, 进行准备和结束工作所消耗
的时间
62
提高生产率的工艺途径
1,缩短基本时间
? 提高切削用量,主要途径是进行新型刀具材料的研究与开发。
? 复合工步,多刀多件加工
2,减少辅助时间,
? 采用先进夹具或自动上, 下料装置
? 提高机床操作的机械化与自动化水平, 实现集中控制, 自
动调速与变速
? 辅助时间与基本时间重叠,在线检测, 回转工作台等
3,减少布置工作地时间
采用自动换刀装置, 快换刀具结构, 夹具上装有对刀块,
不重磨硬质合金刀片等
4,减少准备与终结时间
扩大批量, 机床, 夹具调整方便
63
64
65
66
