【正文】 4. 擬定機械加工工藝路線 這是機械加工工藝規(guī)程設(shè)計的核心部分，其主要內(nèi)容有：選擇定位基準；確定加工方法；安排加工順序以及安排熱處理、檢驗和其它工序等。機床和工藝裝備的選擇應(yīng)在滿足零件加工工藝的需要和可靠地保證零件加工質(zhì)量的前提下，與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍相適應(yīng)，并應(yīng)優(yōu)先考慮采用標準化的工藝裝備和充分利用現(xiàn)有條件，以降低生產(chǎn)準備費用。 6. 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸和公差。　 8. 確定各工序工時定額。 10. 填寫或打印工藝文件。對零件進行工藝性審查，除了檢查尺寸、視圖以及技術(shù)條件是否完整外，還應(yīng)有以下幾方面內(nèi)容： 一、分析零件技術(shù)要求及其合理性 一般將零件圖上提出的有關(guān)技術(shù)要求分為以下幾類： 1. 加工表面本身的要求（尺寸精度、形狀和粗糙度）：據(jù)其選擇加工方法、加工步序； 2. 表面之間的相對位置精度（包括位置尺寸、位置精度）：與基準的選擇有關(guān)； 3. 表面質(zhì)量及鍍層要求：涉及選材及熱處理工藝的確定； 4. 其它要求：如等重、平衡、探傷等。過高的精度要求、粗糙度以及其它要求，會使工藝過程復(fù)雜化，加工困難，成本增加。工藝性分析的內(nèi)容除了審查零件圖上視圖、尺寸、公差是否齊全、正確之外，主要是審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性。有時功能完全相同而結(jié)構(gòu)工藝性不同的零件其制造方法與制造成本往往相差很大。如圖 85 中活塞環(huán)槽的尺寸為重要尺寸，其寬度應(yīng)該直接注出。 （ 3 ）零件圖上的尺寸不應(yīng)標注成封閉式，以免產(chǎn)生矛盾。如圖 86 齒輪軸，圖 a 標注方法大部分尺寸要換算，不能直接測量。 （ 5 ）零件所有加工表面與非加工面之間只標注一個聯(lián)系尺寸。 （ 1 ）合理確定零件的加工精度與表面質(zhì)量：加工精度定得過高會增加工序，增加制造成本 。 （ 2 ）保證位置精度的可能性：為保證零件的位置精度，最好使零件能在一次裝夾下加工出所有相關(guān)表面。如圖 87a 結(jié)構(gòu)，保證Ф 80mm 與內(nèi)孔Ф 60mm 的同軸度較難。 3. 有利于減少加工和裝配的勞動量 圖 87 保證同軸度的結(jié)構(gòu) 圖 88 減少內(nèi)部結(jié)構(gòu)加工 （ 1 ）減少不必要的加工面積可減少機械加工量；對于安裝表面的減少有利于保證配合面的接觸質(zhì)量。因此，在零件設(shè)計時應(yīng)力求避免在零件內(nèi)腔進行加工。 4. 有利于提高勞動生產(chǎn)率，與生產(chǎn)類型相適應(yīng) （ 1 ）零件的有關(guān)尺寸應(yīng)力求一致，并能用標準刀具加工。 圖 89 孔軸線平行 圖 810 結(jié)構(gòu)便于多件加工 語 （ 2 ）零件加工表面應(yīng)盡量分布在同一方向，或互相垂直的表面上。 （ 3 ）零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工。 （ 4 ）避免在斜面或弧面上鉆孔和鉆頭單刃切削，從而避免造成切削力不等使鉆孔軸線傾斜或折斷鉆頭。零件設(shè)計的結(jié)構(gòu)要便于多件加工，如圖 810 ，圖 b 結(jié)構(gòu)可將毛坯排列成行便于多件連續(xù)加工。如圖 811 所示，圖 a 結(jié)構(gòu)適合于大批量生產(chǎn)類型，圖 b 結(jié)構(gòu)則適合于生產(chǎn)量較小的情況。毛坯的尺寸、形狀越接近成品零件，機械的加工量越少；但是毛坯的制造成本就越高。 機械加工中常用的毛坯由鑄件、鍛件、沖壓件和型材等，選用時主要考慮以下幾個因素： 1. 零件的材料與力學(xué)性能 據(jù)此大致確定了毛坯種類。 2. 零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸 例如階梯軸零件各臺階直徑相差不大時可用棒料，相差大時可用鑄件；外形尺寸大的零件一般用自由鑄件或砂型鑄造，中小型零件可用模鍛件或壓力鑄造，形狀復(fù)雜的鋼質(zhì)零件不宜用自由鑄件。在單件小批生產(chǎn)中用木模手工造型或自由鍛造來制造毛坯。 5. 利用新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性 例如采用精密鍛造、壓鑄、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金、異型鋼材及工程塑料等，可大大減少機械加工勞動量 。定位基準的選擇，對保證零件加工精度，合理安排加工順序有決定性的影響。基準是由具體的幾何表面來體現(xiàn)，稱為基面。按基準在不同場合下的不同作用，可分為設(shè)計基準和工藝基準兩大類。如圖 812 所示的齒輪零件，軸線是各外圓和內(nèi)孔的設(shè)計基準。按其不同用途又可分為： 1 ）工序基準 工序基準是在工序圖上用來確定本工序所加工的表面，加工后的尺寸、 形狀、位置。 2 ） 定位基準 定 位基準是在加工中用作定位的基準。 3 ） 測量基準 測量基準是零件測量時所采用的基準。如圖 812 所示的齒輪，Ф 30H7 內(nèi)孔及端面為裝配基準。用作定位的表面，如果是沒有加工過的毛坯表面，則稱為粗基準；如為已經(jīng)加工過的毛坯表面，則稱為精基準。選擇精基準一般要考慮以下原則： 圖 813 車床床頭箱 1) 基準重合的原則 盡量選用被加工表面的設(shè)計基準作為精基準，這樣可以避免因基準不重合而引起的誤差。 。為方便布置中間導(dǎo)向裝置，床頭箱體用頂面 N 為定位基準。如果以底面 M 定位，定位基準與設(shè)計基準重合，可以直接按設(shè)計尺寸 H 1 加工。如軸類零件，常用頂尖孔做統(tǒng)一基準加工外圓表面，這樣可保證各表面之間同軸度：一般箱體常用一平面和兩個距離較遠的孔作為精基準；盤類零件常用一端面和一端孔為一精基準完成各工序的加工。 3) 互為基準原則 對于兩個表面間相互位置精度要求很高，同時其自身尺寸與形狀精度都要求很高的表面加工，常采用“互為基準、反復(fù)加工”原則。 4 ）自為基準原則 對于加工精度要求很高，余量小而且均勻的表面，加工中常用加工表面本身作為定位基準。 5 ）所選精基準，應(yīng)保證工件裝夾穩(wěn)定可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。81 粗基準的選擇對各加工表面加工余量的分配、保證不加 工表面與加工表面間的尺寸、相互位置精度均有很大的影響。具體選擇時應(yīng)考慮以下原則： 圖 814 選用不同粗基準時的不同加工效果 如加工床身、主軸箱時，常以導(dǎo)軌面（如圖 815 ）或主軸孔為粗基準。如圖 816 所示。如圖 817 所示，鑄造或鍛造的軸，一般大頭直徑上的余量比小頭直徑上的余量大，故常用小頭外圓表面為粗基準來加工大頭直徑外圓。 5 ）粗基準在同一自由度方向上只能使用一次。二、加工工藝路線的擬定 圖 817 加工余量大小不等的情況 擬定加工工藝路線是工藝規(guī)程設(shè)計中的關(guān)鍵性工作，其不僅影響加工質(zhì)量和加工效率，還影響工人的勞動強度、設(shè)備投資、車間面積、生產(chǎn)成本等。 1. 表面加工方法的選擇 任何復(fù)雜的表面都是由若干個簡單的幾何表面（外圓柱面、孔、平面或成形表面）組合而成的。因此，在擬定零件的加工工藝路線時，首先要確定構(gòu)成零件各個表面的加工方法。在具體選擇時應(yīng)綜合考慮下列各方面的原則： （ 1 ）所選擇加工方法的經(jīng)濟加工精度及表面粗糙度應(yīng)滿足被加工表面的要求。其中的數(shù)據(jù)是在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標準的設(shè)備、工藝裝備和標準技術(shù)等級工人、不延長加工時間）所能保證的加工精度，即經(jīng)濟加工精度。 （ 2 ）所選擇的加工方法要能保證加工表 面的幾何形狀精度和表面相互位置要求。 （ 3 ）選擇加工方法要與零件的加工性能、熱處理狀況相適應(yīng)。 （ 4 ）所選擇的加工方法要與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。 （ 5 ）所選擇的加工方法要與工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件相適應(yīng)，不能脫離現(xiàn)有設(shè)備狀況和工人技術(shù)水平，要充分利用現(xiàn)有設(shè)備，挖掘生產(chǎn)潛力。其關(guān)鍵問題是提高生產(chǎn)率。 （ 3 ）精加工階段 任務(wù)是保證各主要表面達到圖樣規(guī)定要求，主要問題是如何保證加工質(zhì)量。常用加工方法有金鋼鏜、研磨、 珩磨、 鏡面磨、拋光等。劃分加工階段后，粗加工產(chǎn)生 的誤差和變形，通過半精加工和精加工予以糾正，并逐步提高零件的精度和表面質(zhì)量。 （ 3 ）合理使用設(shè)備 粗加工可采用精度一般，功率大、高效率設(shè)備；精加工則采用精度高的精密機床；發(fā)揮各類機床的效能，延長機床的使用壽命。劃分加工階段后，可在各階段之間安排熱處理工序。 （ 5 ）精加工安排在最后，可防止或減少已加工表面的損傷。對于那些剛性好、余量小、加工要求不高或內(nèi)力影響不大的工件，如有些重型零件的加工，可以不劃分加工階段。 如果需要改裝或設(shè)計專用機床，則應(yīng)提出設(shè)計任務(wù)書，闡明與加工工序內(nèi)容有關(guān)的參數(shù)、生產(chǎn)率要求，保證零件質(zhì)量的條件以及機床總體布置形式等。 （ 1 ）夾具的選擇 單件小批生產(chǎn)，應(yīng)盡量選用通用工具，如各種卡盤、虎鉗和回轉(zhuǎn)臺等，為提高生產(chǎn)率可積極推廣和使用成組夾具或組合夾具。夾具的精度應(yīng)與工件的加工精度要求相適應(yīng)。刀具的類型、規(guī)格和精度應(yīng)符合零件的加工要求。選用的量具精度應(yīng)與零件的加工精度相適應(yīng)。 四、切削用量的確定 應(yīng)當從保證工件加工表面的質(zhì)量、生產(chǎn)率、刀具耐用度以及機床功率等因素來考慮選擇切削用量。因此，粗加工切削用量的選擇應(yīng)在保證必要的刀具耐用度的前提下，盡可能提高生產(chǎn)率和降低成本?？梢姡岣咔邢魉俣?、增大進給量和切削深度都能提高切削加工生產(chǎn)率。在選擇粗加工切削用量時，應(yīng)首先選用盡可能大的背吃刀量 a p ，其次選用較大的進給量 f ，最后根據(jù)合理的刀具耐用度，用計算法或查表法確定合適的切削速度 v 。在保留后續(xù)工序加工余量的前提下，盡可能將粗加工余量一次切除掉；若總余量太大，可分幾次走刀。在工藝系統(tǒng)的剛性和強度良好的情況下，可用較大的 f 值。 （ 3 ）切削速度的選擇 切削速度主要受刀具耐用度的限制，在 a p 及 f 選定后， v 可按公式計算得到。 2. 精加工時切削用量的選擇 在精加工時，加工精度和表面粗糙度的要求都較高，加工余量小而均勻。 （ 1 ） 背吃刀量 的選擇 由粗加工后留下的余量決定，一般 a p 不能太大，否則會影響加工質(zhì)量。應(yīng)根據(jù)加工表面的粗糙度要求、刀 尖圓弧半徑 r ω 、工件材料、主偏角 及副偏角 等選取 f 。 （ 3 ）切削速度的選擇 主要考慮表面粗糙度要求和工件的材料種類。 第五節(jié) 加工余量及其確定方法 對于零件的某一個表面，為達到圖紙所規(guī)定的精度及表面粗糙度，往往需要經(jīng)過多次加工方能完成。 一、加工余量的概念 加工余量是指在加工過程中從被加工表面上切除的金屬層厚度。 加工總余量為同一表面上毛坯尺寸與零件設(shè)計尺寸之差（即從加工表面上切除的金屬層總厚度）。按照這一定義，工序余量有單邊余量和雙邊余量之分。零件對稱結(jié)構(gòu)的對稱表面，其加工余量為雙邊余量；如回轉(zhuǎn)體表面（內(nèi)、外圓柱表面）的加工余量為雙邊余量。 Z 1 為第一道粗加工工序的加工余量。 動畫 工序余量工序余量與工序尺寸的關(guān)系 二、影響加工余量的因素 影響工序余量的因素比較多、復(fù)雜。表面層的結(jié)構(gòu)如圖 822 所示。 圖 822 表面粗糙及缺陷層結(jié)構(gòu) 2. 加工前或上道工序的尺寸公差 T a 本工序應(yīng)切除上道工序尺寸公差中包含的各種誤差。 3. 加工前和上工序各表面間的相互位置誤差 ρ a 包括軸線、平面的本身形狀誤差（如彎曲、偏斜等）及其相互位置誤差（如偏移、平行度、垂直度、同軸度誤差等）。 閉式模鍛 冷拉 高精度輾壓 15~100 5~45 25~100 5~45 15~225 5~45 ~ 45~225 0~ 0~ ~ 500 80~100 300 4. 本工序的裝夾誤差 ε b 包括定位誤差、夾緊誤差以及夾具本身的誤差。在應(yīng)用 式（ 83 ）和（ 84 ）時，要針對具體情況對其加以分析、簡化。由一些有經(jīng)驗的工程技術(shù)人員根據(jù)經(jīng)驗確定余量的大小。 3 ．查表法 根據(jù)通用的機械加工工藝人員手冊 [30] 或工廠制成的經(jīng)驗數(shù)據(jù)表格，可以查出各種工序余量或加工總余量，并結(jié)合實際加工情況加以修正，確定加工余量。第六節(jié) 加工工藝尺寸的計算 在擬定加工工藝路線之后，即應(yīng)確定各個工序所應(yīng)達到的加工尺寸及其公差，以及所應(yīng)切除的加工余量，這一工作通常是運用尺寸鏈原理進行的。運用尺寸鏈原理進行分析計算，可以使這些分析計算大為簡化。在零件加工過程中，由加工過程中有關(guān)的工藝尺寸所組成的尺寸鏈，稱為加工尺寸鏈；在機器裝配過程中，由有關(guān)零件上的有關(guān)尺寸組成的尺寸鏈，稱為裝配尺寸鏈。加工中控制 A 1 、 A 2 兩個工序尺寸，就可以確定尺寸 A ∑ 。為簡單扼要地表示尺寸鏈中各尺寸之間的關(guān)系，常將相互聯(lián)系的尺寸組合從零件（部件）的具體結(jié)構(gòu)中抽象出來，繪成尺寸鏈簡圖。同一個尺寸鏈中各個環(huán)以同一個字母表示，并以腳標加以區(qū)別。環(huán)又可分為封閉環(huán)和組成環(huán)。如圖 823 尺寸鏈中， A ∑ 是封閉環(huán)。如圖 823 的 A 1 和 A 2 是組成環(huán)。 1 ）增環(huán)：當其余各組成環(huán)不變，凡是其尺寸增大會使封閉環(huán)尺寸也隨之增大的組成環(huán)稱為增環(huán)。例如尺寸 就是增環(huán)。如尺寸 就是減環(huán)。即在繪制尺寸鏈簡圖時，用封閉的單向箭頭表示各環(huán)尺寸。 . 尺寸鏈特性 (1) 封閉性 尺寸鏈是由一個封閉環(huán)和