1、機加工及其工藝培訓教材本文編者俞群華九牧研發部刖言部門現有設計中，不僅在打樣過程中經常會有一些加工工藝性的問題，也有很多歸檔轉產的零件存在加工困難的情況，不僅影響開發進度和量產，也影響結構件的質量。“一次做好，次次做對”，所以當收到外觀工程師發來的外觀效果圖時，各工程師需要對產品首先進 行模具成型及后加工的工藝分析，以避免產品先天不良。編寫該教材的目的， 就是為了方便工程師在結構設計時清楚一些常用的、基本的、關鍵的加工工藝知識，更好地保證工程師設計出的零件有較好的加工工藝性，統一結構要素，減少不必要的開模，加快加工進度，降低加工成本，提高產品質量。本來機械加工工藝知識是機 械行業，特別是我司五

2、金研發部設計、制造、管理人員所必備的知識。為熟悉和解決加工工藝問題的方法，掌握加工工藝方面的基本理論和基本知識，了解機械加工方面的發展，結合我司現場的工藝設備重點介紹車削、鉆削、銃削加工工藝過程的主要問題。由于時間和實際經驗有限，培訓資料中錯誤在所難免，懇請大家批評指正，希望經過一 定時間的實踐檢驗， 經過將來補充、修訂、完善之后，能夠成為一部非常實用的培訓教程參 考書，對我們的設計工作起到很好的指導作用。考慮培訓資料手冊的篇幅和實用性，以及我們的設計主要是五金鑄造類零件設計，因此，本培訓資料機加工藝主要以車、 鉆、銃等為主。第一節機械加工工藝規程概述§ 1.1基礎知識和術語工藝過程

3、改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品或半成品的過程。1.1.2 工藝過程的組成由一個或若干個順序排列的工序組成的。工序是工藝過程的基本組成單位，也是生產組織和計劃的基本單元。工序又可細劃分若干個安裝、工位、工步等，見圖1.1-1。它們的含義見表1.1-1 O§ 1.2組成部分的區別1.2.1區分工序的主要依據是工作地（或設備）是否變動和完成的那 一部分工藝內容是否連續。圖 1.2-1 所示的圓盤零件，單加工工藝過程如表1.2-1所示；成批 生產時其加工工藝過程如表 1.2-2所 示O件小批生產時其1、79.圖 1.2-120-5L0Q寸0圓盤零件圖1.1-1工藝過

4、程的組成表1.1-1工藝過程各組成部分的含義名稱含義工序一個或一組工人，在一個工作地對同一個或同時對幾個工件所連續完成的那一 部分工藝過程安裝工件經一次裝夾后所完成的那一部分工序工位為完成一定的工序部分，一次裝夾工件后，工件（或裝配單兀）與夾具或設備 的可動部分一起相對刀具或設備的固定部分所占據的每一個位置所完成的那 一部分工序工步在加工表面（或裝配時的連接表面）和加工（或裝配）工具不變的情況下，所連續 完成的那一部分工序走刀在一個工步內當加工表面切削余量較大，需分幾次切削時，則每一次切削稱為一次走刀表1.2-1圓盤零件單件小批機械加工工藝過程工序號工序名稱工裝工步工序內容設備1車削I1234

5、（用三爪自定心卡盤夾緊毛坯小端外圓）車大端面車大端外圓至0100鉆0 20孔倒角車床（工件調頭，用三爪卡盤夾緊毛壞大端外圓）n5車小端端面，保證尺寸 35mm6車小端外圓至0 48,保證尺寸20mm7倒角2鉆削I12（用夾具裝夾工件）依次加工三個08孔在夾具中修去孔口的銳邊和毛刺鉆床表1.2-2圓盤零件成批機械加工工藝過程工序號工序名稱工裝工步工序內容設備1車削I1234（用三爪自定心卡盤夾緊毛坯小端外圓）車大端面車大端外圓至0100鉆0 20孔倒角車床12車削I123（以大端面漲胎心軸）車小端端面，保證尺寸 35mm 車小端外圓至0 48,保證尺寸20mm 倒角車床23鉆削I1（鉆床夾具）鉆

6、三個0 8孔鉆床4鉗工I1修孔口的銳邊和毛刺由表1.2-1可知，該零件的機械加工分車削和鉆削兩道工序。因為兩者的操作工人、機床及 加工的連續性均已發生變化。而在車削加工序中，雖然含有多個加工表面和多種加工方法（如車、鉆等），其劃分工序的要素未改變，故屬同一工序。而表1.2-2分為四道工序。雖然工序1與工序2同為車削，但考慮質量和效率等方面的因素分為兩臺機器加工，故加工的連續性已變化，因此應為兩道工序；同樣工序4修邊口銳邊及毛刺，因為場地和使用設備均發生變化， 因此也應作為另一道工序。由此可見工序不僅是組成工藝過程的基本單元，也是制訂時間定額，配備工人，安排作業和進行質量檢驗的基本單元。工步與走

7、刀為了便于分析和描述工序的內容，工序還可以進一步劃分工步。一個工序 可以包括幾個工步，也可以只有一個工步。 如表1.2-1中的工序1。在安裝I中進行車大端面、 車外圓、鉆0 20孔、倒角等加工，由于加工表面和使用刀具的不同，即構成四個工步。一般來多，構成工步的任一要素（加工表面、刀具及加工連續性）改變后，即成為另一 個工步。但下面指出一些的情況應視為一個工步：（1）對于那些一次裝夾中連續進行的若干相同的工步應視為一個工步。如圖1.2-1零件上級三個0 8孔鉆削。可以作為一個工步。鉆3- 0 8。（2）為了提高生產效率，有時用幾把刀具同時加工幾個表面，此時也應視為一個工步，就刀詵刀（X）同時車外

8、圓和倒角稱為復合工步。 如圖1.2-2的加工方 案。圖1.2-2 復合工步在一個工步內，若 被加工表面切去的金 屬層很厚，需分幾次切 削，則每進行一次切削 就是一次走刀。一個工 步可以包括一次走刀 或幾次走刀。安裝與工位工件在加工前，在機床或夾具上先占據一正確位置（定位），然后再夾緊的過程稱為裝夾。工件（或裝配單元）經一次裝夾后所完成的那一部分工序內容稱為安裝。 在一道工序中可以有一個或多個安裝。表)TTI1.2-1中工序1即有兩個安裝，而工序 2有一個 安裝。工件加工應盡量減少裝夾次數，因為多 一次裝夾就多一次裝夾誤差，而且增加了輔助 時間。因此生產中常用各種回轉工作臺、回轉 夾具或移動夾具

9、等，以便在工件一次裝夾后， 可使其處于不同的位置加工。為完成一定的工序內容，一次裝夾工件后，工件 （或裝配單元 與夾具或設備固定部分所占據的每一個位置 稱為工位。工位I -裝卸工件工位n -鉆孔 工位皿-擴孔圖1.2-3 多工位加工工位W -鉸孔工藝規程及其制訂工藝規程 規定產品或零件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。 制定工藝規程的原則保證圖樣上規定的各項技術要求，有較高的生產效率,圖1.2-3所示為一種利用回轉工作臺在一 次裝夾后順序完成裝卸工件、鉆孔、擴孔和鉸 孔四個工位加工的實例。§ 1.3技術先進,經濟效率高，勞動條件良好。制定工藝規程的原始材料產品裝配圖及零件圖； 產品

10、質量驗收標準；產品的生產綱領及生產類型；原材料及毛坯的生產水平；現場生產條件（機床設備與工藝裝備、工人技術水平等）；國內外有關工藝、技術發展狀況。制定工藝規程的程序計算生產綱領，確定生產類型；分析產品裝配圖，對零件圖樣進行工藝審查；確定毛坯的種類、形狀、尺寸及精度；擬定工藝路線（劃分工藝過程的組成、 選擇定位基準、選擇零件表面的加工方法、安排加工順序、選擇機床設備等）；進行工序設計（確定各工序加工余量、切削用量、工序尺寸及公差，選擇工藝裝備，計算時間定額等） 確定工序的技術要求及檢驗方法，填寫工藝文件。§ 1.4生產綱領和生產類型年生產綱領是包括生產綱領 企業在計劃期內企業應當生產的

11、產品產量和進度計劃。備品和廢品在內的某產品的年產量。零件的生產綱領按下式計算：N=Q n （1+a +3）式中N 零件的生產綱領（件/年）；Q 機器產品年產量（臺/年）n每臺產品中該零件的數量（件/臺）；a 備品的百分率；B 廢品的百分率1.4.2 生產類型企業（或車間、工段、班組、工作地）生產專業化程度的分類。根據企業生產的產品特征（即產品屬于重型、中型或輕型零件）、年生產綱領、批量以及投入生產的連續性，一般分為三種生產類型，即單件生產、成批生產和大量生產。生產批量一次投入或產出的同一產品（或零件）的數量。生產類型與生產綱領的關系見表1.4-1,各種生產類型的特點見表 1.4-2 。表1.4

12、-1生產類型與生產綱領的關系生產類型某類零件的年產量（件/年）產品類型重型機械中型機械輕型機械單件生產<5<20<100成批生產小批51020 200100500中批1003002005005005000大批30010005005000500050000大量生產>1000>5000>50000表1.4-2生產類型的工藝特點工藝特點生產類型單件小批生產中批生產大批大量生產加工對象經常變換，很少重復周期性變換，重復固定不變零件的互換 性用修配法，缺乏互換性多數互換，部分修配全部互換，高精度偶件采用 分組裝配毛坯情況鍛件自由鍛造，鑄 件木工手工造型，毛坯精度低鍛件

13、部分采用模鍛，鑄件 部分用金屬模，毛坯精度 中等廣泛采用鍛模，機器造型等 咼效方法生產毛壞，毛壞精 度咼機床設備及 其布置形式通用機床，機群式 布置，也可用數控機床部分通用機床，部分專用 機床，機床按零件類別分工段布置廣泛采用自動機床，專用機 床，按流水線、自動線排列 設備工件尺寸獲 得方法試切法，劃線找正定程調整法，部分試切，找正調整法自動化加工工藝裝置通用刀具、量具和 夾具，或組合夾具， 找正法裝夾工件廣泛采用夾具，部分靠找 正裝夾工件，較多采用專用量具和刀具高效專用夾具，多用專用刀 具，專用量具及自動檢測裝置對工人的技 術要求高中等對調整工人的技術水平要 求高，對操作工人技術水平 要求低

14、工藝文件僅要工藝過程卡工藝過程卡，關鍵零件的工序卡詳細的工藝文件，工藝過程 卡、工序卡、調整卡等加工成本較咼中等低發展趨勢米用成組工藝、數 控機床、加工中心 及柔性制造單元采用成組工藝、柔性制造 系統或柔性自動線采用計算機控制的自動化 系統、車間或無人工廠，實 現自適應控制第二節零件的工藝分析§ 2.1審查零件圖樣和產品的裝配圖制訂工藝規程時，通過分析零件圖樣和部件的裝配圖，主要是明確被加工零件在產品中的位置與作用，找出該零件上有多少主要加工表面，找出該零件主要的技術要求和加工中的關鍵的技術問題，了解各項公差與技術要求制定的依據，在編制工藝過程中，有針對性的解決這些問題。具體內容包括

15、：(1) 審查零件圖的視圖、尺寸、公差和技術條件等是否完整。(2) 審查各項技術要求是否合理。(3) 審查零件材料及熱處理選用是否合適。§ 2.2零件的結構工藝性分析零件的結構工藝性是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下，制造的方便性、可行 性和經濟性。即零件的結構應方便于加工時工件的裝夾、對刀、測量，可以提高切削效率等。結構工藝性不好會使加工困難，浪費材料和工時，有時甚至無法加工。所以應該對零件的結構進行工藝性審查，如發現零件結構不合理之處.應與有關設計人員一起分析，按規定手續對圖樣進行必要的修改及補充。表2.2-1所示為便于加工零件結構示例表2.2-1零件機械加工工藝性實例工藝性

16、坪的序號工匕性不好的第構A箱韓A的ftflT不伸引曲刀且JMTKW A |血扎鉆實茅掛引W臨折酣§ 2.3數控加工對零件結構工藝性的影響踣枸B秸的忙寸、方位相同" 一密裝光申加工岀金部lWX生產車詁樹B凹(W比寸梧1嘰"J M > Z1 M 農.拈恂廿齡應商jfettiiH稠小，加匸小. 足性好說 切苗禪H杏迢川ft憬證丁加H的Ffttffc, 少R具(«-£)的劇熨常構B避免了琛扎加工，審釣丁驀件材H.琴闔逹推樹宦可靠數控加工的特點是自動化程度高，加工精度高，對加工對象的適應性強，可以與計算 機通訊(DNC,實現計算機輔助設計與制造一體

17、化。因此數控加工對傳統的零件結構工藝性衡量標準產生了很大影響，在下列情況下采用數控加工，其工藝性是好的：(1) 單件小批生產的零件的加工，成批生產中的關鍵工序的加工。(2) 加工精度高，具有形狀復雜的曲線或曲面的零件加工。(3) 需要多次改型設計的零件的加工。(4) 需要鉆、鏜、鉸、攻絲及銃削多個工步加工的工件，如箱體零件的加工。(5) 價值高的零件。(6) 進行精密復制的零件的加工。(7) 用通用機床加工時，需要復雜的專用夾具或需要很長的調整時間的零件的加工。 零件的外形、內腔最好是采用統一的幾何形狀和尺寸，這樣可以減少換刀次數，還有可能應用控制程序或專用程序以縮短程序長度。例如圖2.3-1

18、 a)所示，有的數控機床有對稱加工的功能，編程時對于一些對稱零件，例如圖 2.3-1 b)所示的零件，只需編其半邊的程 序,這樣可以節省許多編程時間。b)數控工藝性實例第三節毛坯的選擇§ 3.1選擇毛坯應考慮的因素零件的力學性能要求相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力學性能有所不同。鑄鐵件的強度，離心澆注，壓力澆注，金屬型澆注，砂型澆注的鑄件依次遞減；鋼質零件的 鍛造毛坯，其力學性能高于鋼質捧料和鑄鋼件。零件的結構形狀與外廓尺寸直徑相差不大的階梯軸宜采用捧料，相差較大時宜采用鍛件。形狀復雜、力學性能要求不高可采用鑄鋼件。形狀復雜和薄壁的毛坯不宜采用金屬型鍛造。尺寸較大毛坯，不宜采用

19、模鍛，壓鑄和精鑄，多采用砂型鑄造和自由鍛造。外形復雜 的小零件宜采用精密鑄造方法，以避免機械加工。生產綱領和批量生產綱領大時宜采用高精度與高生產率的毛坯制造方法，生產綱領 小時，宜采用設備投資小的毛坯制造方法。現場生產條件和發展應經過技術經濟分析和論證。§ 3.2常用的毛坯類型冷沖件 指各種不同型號、不同厚度的金屬板形料，根據零件幾何形狀的具 體要求制作相應的模具、模塊，用沖壓機將其沖制成各種類型的零件毛坯，即為冷沖件。322鑄件 將熔融金屬澆入鑄型，凝固后所得到的金屬毛坯。適用于形狀比較復雜，所用 材料又具備可鑄性的零件。鑄件的材料可以是鑄鐵、鑄鋼或有色金屬。表3.2-1所示為例鑄

20、件與鍛件毛坯制造方法的工藝特點。鍛件 金屬材料經過鍛造變形而得到的毛坯。適用于力學性能要求高，材料（鋼材） 又具有可鍛性，形狀比較簡單的零件。生產批量大時，可用模鍛代替自由鍛。表3.2-1所示為例鑄件與鍛件毛坯制造方法的工藝特點。表3.2-1鑄件與鍛件毛坯制造方法的工藝特點ifi方史/mm生產方式(17>尺寸公理值丿mm41屢牛m黃ft手工砂不fit制wAft*ft±產生產14-H1 8轡梵.紀肖 lOnirn;由越舉和F詰亀庭 的廃品脈霸；盤dt需箱砂饕 A.蠱姑忡曲人；it屮憐 蓋大ft；生產事後愜3 3UA牧*僉金.丸批生產 宅產-.14左£!-3j生產車憂于制

21、砂喟UBtflfc 至于倍r設暮寺； 求工人魅拽*惟；idrwAX 100iU3««« 平 *11-1212,S生產率菁國免去哥農橋 逝鑄趙h單訕*十1!1為 -3mi堆大甌力；占用生產審楓沖371S*16i-e123生嚴宰鼻*帶怦只帚 Smi叭為學住妒且少抄 V;験覃均勻1弟嵩涯芯輅10*16i MX 他會器定萍* th tr合金ii-ia10 xOJ 0.1S6.3主產««,毎小酣可 5O-5W ffr可虛接密取宰件琨僅孺少許站 T««|4、城寧件0.8非IT單橋生產生產)OS55占書垂產簡機底需 融養的福MJ'

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23、D .05 - G. 16.5-3,7尢區后的鍛鄴"平距啊 植卻工或直撰進衍欄加匸324型材 各種熱軋和冷拉的圓鋼、板材、異型材等，適用于形狀簡單的、尺寸較小的零件。焊接件是將各種金屬零件用焊接的方法，而得到的結合件。在單件小批生產中，用 焊接件制作大件毛坯，可以縮短生產周期。第四節定位基準的選擇§ 4.1定位基準種類基準 用來確定生產對象上幾何要素間的幾何關系所依據的那些點、線、面。 定位基準 加工中用來使工件在機床或夾具上定位的所依據的工件上的點、線、面。 按工件上用作定位的表面狀況把定位基準分為：(1) 粗基準和精基準在零件加工的第一道工序，只能用毛坯上未經加工的表面

24、作為定位基準，這種定位基準稱為粗基準。粗基準是用工件上未經加工的表面定位。而利用工件上已加工過的表面作為定位基準面，稱為精基準。(2) 輔助基準零件設計圖中某不要求加工的表面，有時為了工件裝夾的需要，而專門將其加工作為定位用；或者為了定位需要，加工時有意提高了零件設計精度的表面，這種表面不是零件上的工作表面，只是由于工藝需要而加工的基準面，稱為輔助基準或工藝基準。零件的加工過程是首先用粗基準定位，加工出精基準表面；然后采用精基準定位，加工零件的其它表面。在選擇定位基準時，首先考慮用那一組精基準定位加工出工件的主要表面， 然后確定用怎樣的粗基準定位加工出精基準的表面。§ 4.2粗基準的

25、選擇粗基準的選擇影響一是影響工件上加工表面與不加工表面的相互位置，二是影響加工余量的分配。粗基準的選擇原則(1) 對于同時具有加工表面和不加工表面的零件，當必須保證其不加工表面與加工表面的相互位置時，應選擇不加工表面為粗基準。如果零件上有多個不加工表面，應選擇其中與加工表面相互位置要求高的表面為粗基準。(2) 對于有較多加工表面的工件，粗基準的選擇應能合理分配加工余量。合理分配加 工余量指：a)若工件必須首先保證某重要表面的余量均勻，應選擇該表面為粗基準。b)選擇毛坯上余量最小的表面為粗基準，以保證各加工表面都有足夠加工余量。(3) 作為粗基準的表面應盡量平整，不應有飛邊、澆口、冒口及其它缺陷

26、，這樣可減 少定位誤差，并使工件夾緊可靠。(4) 為保證重要加工面的余量均勻，應選擇重要加工面為粗基準。(5) 應避免重復使用粗基準，在同一尺寸方向上粗基準只準使用一次。因為粗基準是 毛坯表面，定位誤差大，兩次以同一粗基準裝夾下加工出的各表面之間會有較大的位置誤差。§ 4.34.3.1考慮。4.3.2精基準的選擇精基準的選擇考慮選擇精基準主要應從保證工件的位置精度和裝夾方便這兩方面來 精基準的選擇原則(1) 基準重合原則應盡量選擇加工表面的設計基準作為定位基準，這一原則稱為基準重合原則。(2) 基準統一原則當零件需要多道工序加工時，應盡可能在多數工序中選擇同一組精基準定位，稱為基準統

27、一原則。(3) 自為基準原則有時精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，則應以加工表面本身作為定位基準，稱為自為基準原則。如拉孔、鉸孔、研磨、無心磨等。(4) 互為基準原則某個工件上有兩個相互位置精度要求很高表面，采用工件上的這兩個表面互相作為定位基準，反復加工另一表面，稱為互為基準。(5) 所選精基準應能保證工件定位準確，裝夾方便，夾具結構簡單適用。第五節工藝路線的選擇§ 5.1工序順序的確定確定工序順序考慮精基準的選擇在選定零件各表面加工方法和加工時的定位基準之后，要把對零件的加工分散到各工序中去完成，確定工藝路線中各工序的內容和工序的順序，這時須考慮兩個問題：一是加工階段的劃分，

28、二是機械加工順序的安排。劃分加工階段的原則將工藝路線劃分為幾個加工階段，會增加工序數目，從而增加加工成本。因此在工件剛度高， 工藝路線不劃分階段也能夠保證加工精度的情況下，就不應該劃分加工階段，即在一個工序內連續完成某一表面的粗、半精和精加工工步。例如重型零件的加工中，為減少工件的運輸和裝夾，常在一次裝夾中完成某些表面的加工。數控加工中因其設備的剛度高、 功率大、精度高，常不劃分加工階段，通常加工中心就是在一次裝夾下 完成工件多個表面的粗加工、半精加工和精加工工步，達到零件的設計尺寸要求。加工階段的劃分 在加工較高精度的工件時，如工序數較多，可把工件各表面的粗加 工工序集中起來，安排工序順序時

29、，首先加工，稱為粗加工階段；然后集中進行各表面的半精加工工序，稱為半精加工階段；最后集中完成各表面的精加工工序，稱為精加工階段。即把工藝路線分成幾個加工階段，各加工階段的作用是：(1) 粗加工階段高效率地去除各加工表面上的大部分余量，并為半精加工提供精度準備和表面粗糙度的準備。粗加工階段所能達到的精度較低，表面粗糙度大，要求粗加工中能夠有高的生產率。(2) 半精加工階段目的是消除主要表面上經粗加工后留下的加工誤差，使其達到一定的精度，為進一步精加工做準備，同時完成一些次要表面的加工。(3) 精加工階段該階段中的加工余量和切削用量都很小，其主要任務是保證工件的主要表面的尺寸、形狀、位置精度和表面

30、粗糙度。(4) 光整加工階段包括珩磨、超精加工、鏡面磨削等光整加工方法，其加工余量極小，主要目的是進一步提高尺寸精度和減小表面粗糙度，一般不能用于糾正位置誤差。機械加工順序的安排 機械加工順序應該遵循下述原則：(1) 先加工基準面，后加工其他面；即先用粗基準定位加工精基準表面，為其他表面 的加工提供可靠的定位基準，然后再用精基準定位加工其他表面。(2) 先加工平面后加工孔；箱體零件一般先以主要孔為粗基準加工平面，再以平面為 精基準加工孔系。(3) 先安排粗加工工序，后安排精加工工序。(4) 先加工主要表面，后加工次要表面；零件的主要表面是加工精度和表面質量要求 高的表面，它的工序較多，其加工質

31、量對零件質量影響大，因此先加工。§ 5.2工序的組合工序的組合 在一個工序中安排多個工步，所以在確定加工順序后，還要把工步序列進行適當組合，以形成以工序為單位的工藝過程。在工序的組合中，主要要考慮以下兩個方面。確定工序內容確定一個工序所包括的若干工步，需要考慮這幾個工步是否能在同一 機床上加工；是否需要在一次安裝中加工，以保證相互位置精度。 幾個工步能在同一機床完成是它們能被組合成一個工序的先決條件。此外，零件的一組表面在一次安裝中加工，可以保證這些表面間的相互位置精度。所以對于有較高位置精度要求的一組表面，應安排在一個工序內加工。523工序的集中與分散如何確定零件工藝過程中的工序數目，就是工序的集中與分散問 題。如果一個零件的加工集中在少數工序內完成，每道工序加工