3.3　机械加工工艺过程的制定

3.3.1　机械加工工艺过程的制定程序

制定零件的机械加工工艺规程的原始资料主要是产品图样、生产纲领、生产类型、现场加工设备及生产条件等。

（1）零件分析（详见3.2节）

①了解零件的各项技术要求，提出必要的改进意见　分析产品的装配图和零件的工作图，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确被加工零件在产品中的位置和作用，进而了解零件上各项技术要求制定的依据，找出主要技术要求和加工关键，以便在拟定工艺规程时采取适当的工艺措施加以保证，对图样的完整性、技术要求的合理性以及材料选择是否恰当等提出意见。

②审查零件结构的工艺性。

（2）确定生产类型

生产类型的划分见表3.30，各生产类型的主要工艺特征见表3.31。

（3）选择毛坯

选择毛坯的种类和制造方法时应全面考虑机械加工成本和毛坯制造成本，以达到降低零件生产总成本的目的。影响毛坯选择的因素是：生产规模的大小；工件结构形状和尺寸；零件的力学性能要求；本企业现有设备和技术水平。常用工件毛坯的种类及其加工方法见1.9节。

（4）拟定工艺路线

主要包括：选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排各工序的加工顺序和工序组合等。

（5）工序设计

主要包括：确定加工余量、确定工序尺寸及其公差、确定切削用量、确定工时定额、选择机床和工艺装备、绘制工序简图等。

（6）编制工艺文件

按照标准格式和要求编制工艺文件。

3.3.2　定位基准选择

为了使零件整个机械加工工艺过程顺利进行，拟订其机械加工工艺路线时，首先考虑选择一组或几组精基准来加工零件上各个表面，然后选择把精基准加工出来的粗基准。

（1）精基准的选择原则

基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则、自为基准原则和保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便原则。

（2）粗基准的选择原则

重要表面余量均匀原则、工件表面间相互位置要求原则、余量足够原则、定位可靠性原则和粗基准不重复使用原则。

（3）定位、夹紧的表示

在零件机械加工工艺过程文件的工艺附图、工序图上（或定位方案构思过程中在零件图上），工件的定位、夹紧一般用标准的符号表示。常用的定位和夹紧符号如表3.32、表3.33所示。

例如，机床前后顶尖装夹工件，夹头夹紧工件，拨杆带动工件转动的定位夹紧情况可用如图3.3表示。定位符号旁边的阿拉伯数字表示限制的自由度数目。

3.3.3　表面加工方法及其达到的加工精度

工件上的加工表面往往需要通过粗加工、半精加工、精加工等才能逐步达到质量要求，加工方法的选择一般应根据每个表面的精度要求，先选择能够保证该要求的最终加工方法，然后再选择前面一系列预备工序的加工方法和顺序。可提出几个方案进行比较，再结合其他条件选择其中一个比较合理的方案。

 （1）选择表面加工方法时应考虑的因素

①所选择的加工方法能否达到加工表面的技术要求。

②零件材料的性质和热处理要求，例如，淬火钢的精加工要用磨削，因为一般淬火表面只能采用磨削。有色金属的精加工因材料过软容易堵塞砂轮而不宜采用磨削，需要用高速精细车和精细镗等高速切削的方法。

③零件的生产类型选择加工方法必须考虑生产率和经济性。大批大量生产应选用生产率高和质量稳定的加工方法。例如，加工孔、内键槽、内花键等可以采用拉削的方法；单件小批生产则采用刨削、铣削平面和钻、扩、铰孔。

④本厂现有设备状况和技术条件：技术人员必须熟悉本车间（或者本厂）现有加工设备的种类、数量、加工范围和精度水平以及工人的技术水平，以充分利用现有资源，并不断对原有设备和工艺装备进行技术改造，挖掘企业潜力，创造经济效益。

（2）外圆加工方案的尺寸经济精度和表面粗糙度（表3.34）。

（3）孔加工方案的尺寸经济精度和表面粗糙度（表3.35）

（4）平面加工方案的尺寸经济精度和表面粗糙度（表3.36）

（5）圆锥孔加工方法的尺寸经济精度（表3.37）

（6）螺纹孔加工方法的经济精度和表面粗糙度（表3.38）

（7）齿轮（花键）加工方法的经济精度和表面粗糙度（表3.39）

（8）常用加工方法的形状与位置经济精度（表3.40～表3.44）。

（9）常用机床的形状、位置加工经济精度（表3.45～表3.47）

3.3.4　工序的加工顺序安排

（1）加工阶段划分

在零件的所有表面加工工作中，一般包括粗加工、半精加工和精加工。在安排加工顺序时将各表面粗加工集中在一起首先加工，再依次集中各表面的半精加工和精加工工作，这样就使整个加工过程明显地形成先粗后精的若干加工阶段。这些加工阶段包括以下几个。

①粗加工阶段　此阶段的主要任务是高效地切除各加工表面上的大部分余量，并加工出精基准。

②半精加工阶段　使主要表面消除粗加工后留下的误差，使其达到一定的精度；为精加工做好准备，并完成一些精度要求不高的表面的加工（如钻孔、攻螺纹、铣键槽等）。

③精加工阶段　主要是保证零件的尺寸、形状、位置精度及表面粗糙度达到或基本达到图样上所规定的要求。精加工切除的余量很小。

④精整和光整加工阶段　对于加工质量要求很高的表面，在工艺过程中需要安排一些高精度的加工方法（如精密磨削、珩磨、研磨、金刚石切削等），以进一步提高表面的尺寸、形状精度，减小表面粗糙度，最后达到图样的精度要求。

零件加工阶段的划分不是绝对的，在应用时要灵活掌握。对于大批大量生产要划分得细些，对于加工表面要求不高、加工余量较小的单件小批生产不一定严格划分。在自动化生产中，要求在工件一次安装下尽可能加工多个表面，加工阶段就难免交叉；有些刚性好的重型工件，由于装夹及运输很费时，也常在一次装夹下完成全部粗精加工；定位基准表面即使在粗加工阶段加工，也应达到较高精度。精度要求低的小孔，为避免过多的尺寸换算，通常放在半精加工或精加工阶段钻削。

零件加工阶段划分的原因是：粗、精分开有利于保证加工质量，避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的变形对精加工的影响；可以合理使用机床；便于安排热处理；粗、精分开便于及时发现毛坯的缺陷等。

（2）加工顺序的安排原则（表3.48）

（3）工序集中与工序分散的选用

工序集中与工序分散各有特点，究竟按何种原则确定工序数量，要根据生产类型、机床设备、零件结构和技术要求等进行综合分析后选用。

生产类型单件小批生产中，为简化生产流程，缩短在制品生产周期，减少工艺装备，应采用工序集中原则。大批大量生产中，若使用多刀多轴的自动机床加工中心可按工序集中组织生产；若使用由专用机床和专用工艺装备组成的生产线，则应按工序分散的原则组织生产，这有利于专用设备和专用工装的结构简化和按节拍组织流水生产。成批生产时，两种原则均可采用，具体采用何种为佳，则需视其他条件（如零件的技术要求、工厂的生产条件等）而定。

零件结构、大小和质量对于尺寸和质量较大、形状又很复杂的零件，应采用工序集中的原则，以减少安装与运送次数。对于刚性差且精度高的精密工件，为减少夹紧和加工中的变形，工序应适当分散。

零件的技术要求较高及零件上有技术要求高的表面时，需采用高精度的设备来保证质量时，可采用工序分散的原则。对采用数控加工的零件，应考虑如何减少装夹次数，尽量在一次定位装夹下加工出全部待加工表面，应采用工序集中的原则。

由于生产需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，工序集中将越来越成为生产的主流方式。