156第3章工艺规程设计 所示，用一把钻头连续钻削四个15的孔，可写成一个工步一钻4-15孔。 为了提高生产效率，用几把不同刀具或复合刀具同时加工一个零件几个表 面的工步，也可看作是一个工步，称为复合工步，如图3.4所示。 在一个工步内，若被加工表面需要切去的金属层很厚，需要分几次切削，则 每进行一次切削就称为一次走刀。一个工步可包括一次或几次走刀。 4-15 十 图3.3加工四个相同 图3.4复合工步 表面的工步 3.1.2工艺规程 工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。它是 在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按规定的形式书写成 工艺文件，经审批后用来指导生产的。 1.工艺规程的作用 工艺过程一般包括的内容有：零件加工的工艺路线、各工序的具体加工内 容、切削用量、时间定额以及所采用的设备和工艺装备等。因此，工艺规程具有 以下几方面的作用： (1)工艺规程是指导生产的主要技术文件 合理的工艺规程是在总结广大工人和技术人员的实践经验基础上，依据工 艺理论和必要的工艺试验，又结合具体的生产条件制定的，并在实践过程中不断 地加以改进和完善。按照工艺规程进行生产，可以稳定地保证产品质量和获得 较高的生产效率和经济效益。因此，生产中应严格地执行既定的工艺规程。但 是，工艺规程也不是固定不变的，它可根据生产实际情况进行修改，但必须要有 严格的审批手续。 (2)工艺规程是生产组织和生产管理工作的依据 从工艺规程所涉及的内容可以看出，在生产组织和管理中，产品投产前原材 料及毛坯的供应、通用工艺装备的准备、机床负荷的调整、专用工艺装备的设计 和制造、生产计划的制定、劳动力的组织以及生产成本的核算等，都是以工艺规 程作为基本依据的。 (3)工艺规程是新建、扩建或改建工厂及车间的基本资料
!"# 第 % 章 工艺规程设计 所示，用一把钻头连续钻削四个 !!" 的孔，可写成一个工步———钻 # $ !!" 孔。 为了提高生产效率，用几把不同刀具或复合刀具同时加工一个零件几个表 面的工步，也可看作是一个工步，称为复合工步，如图 %& # 所示。 在一个工步内，若被加工表面需要切去的金属层很厚，需要分几次切削，则 每进行一次切削就称为一次走刀。一个工步可包括一次或几次走刀。 图 %& % 加工四个相同 表面的工步 图 %& # 复合工步 %& !& ’ 工艺规程 工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。它是 在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按规定的形式书写成 工艺文件，经审批后用来指导生产的。 !& 工艺规程的作用 工艺过程一般包括的内容有：零件加工的工艺路线、各工序的具体加工内 容、切削用量、时间定额以及所采用的设备和工艺装备等。因此，工艺规程具有 以下几方面的作用： （!）工艺规程是指导生产的主要技术文件 合理的工艺规程是在总结广大工人和技术人员的实践经验基础上，依据工 艺理论和必要的工艺试验，又结合具体的生产条件制定的，并在实践过程中不断 地加以改进和完善。按照工艺规程进行生产，可以稳定地保证产品质量和获得 较高的生产效率和经济效益。因此，生产中应严格地执行既定的工艺规程。但 是，工艺规程也不是固定不变的，它可根据生产实际情况进行修改，但必须要有 严格的审批手续。 （(）工艺规程是生产组织和生产管理工作的依据 从工艺规程所涉及的内容可以看出，在生产组织和管理中，产品投产前原材 料及毛坯的供应、通用工艺装备的准备、机床负荷的调整、专用工艺装备的设计 和制造、生产计划的制定、劳动力的组织以及生产成本的核算等，都是以工艺规 程作为基本依据的。 （%）工艺规程是新建、扩建或改建工厂及车间的基本资料
3.2机械加工工艺规程设计157 在新建、扩建或改建工厂及车间时，只有根据工艺规程和生产纲领，才能正 确地确定生产所需的机床和其他设备的种类、规格和数量，车间的面积，机床的 布置，生产工人的工种、技术等级及数量，以及辅助部门的安排等。 2.工艺规程的设计原则 工艺规程的设计原则是：优质、高效、低成本。即在保证产品质量的前提下， 以最少的劳动量和最低的成本，在规定的时间内，可靠地加工出符合图样及技术 要求的零件。在设计工艺规程时，应注意以下问题： 1)技术上的先进性在进行工艺规程设计时，要全面了解国内外本行业工 艺技术的发展水平，积极采用适用的先进工艺和装备，使所设计的工艺规程在一 定时间内保持相对的稳定性和先进性，而不至于经常做大的修改。 2)经济上的合理性在采用高生产率的设备与工艺装备时要注意与生产 纲领相适应。对于在一定条件下可能会出现的几种能够保证零件技术要求的工 艺方案，应进行经济性分析和对比，从中选出最经济合理的方案。 3)良好的劳动条件设计工艺规程时要注意保证生产安全，尽量减轻工人 的劳动强度，避免环境污染。在工艺方案上可注意采用机械化或自动化措施，将 工人从某些繁重的体力劳动中解放出来。 3.工艺规程设计所需的原始资料 设计工艺规程通常需要下列原始资料：①产品的全套装配图和零件工作 图。②产品验收的质量标准。③产品的生产纲领。④毛坯资料，包括各种毛 坯制造方法的技术经济特征，各种钢型材的品种和规格，毛坯图等：在无毛坯图 的情况下，需实地了解毛坯的形状、尺寸及机械性能等。⑤现场的生产条件，要 了解毛坯的生产能力及技术水平，加工设备和工艺装备的规格及性能，工人的技 术水平以及专用设备和工艺装备的制造能力等。⑥工艺规程设计时应尽可能 多地了解国内外相应生产技术的发展情况，同时还要结合本厂实际，合理地引 进、采用新技术、新工艺。⑦有关的工艺手册及图册。 3.2机械加工工艺规程设计 3.2.1零件工艺分析 设计工艺规程时，首先应分析产品的零件图和所在部件的装配图，熟悉产品 的用途、性能及工作条件，并找出其主要的技术要求和规定它的依据，然后对零 件图进行工艺分析。工艺分析主要有以下两个方面内容： 1.零件技术要求分析 零件的技术要求包括下列几个方面：①加工表面的尺寸精度：②主要加工
!" # 机械加工工艺规程设计 %&’ 在新建、扩建或改建工厂及车间时，只有根据工艺规程和生产纲领，才能正 确地确定生产所需的机床和其他设备的种类、规格和数量，车间的面积，机床的 布置，生产工人的工种、技术等级及数量，以及辅助部门的安排等。 !" 工艺规程的设计原则 工艺规程的设计原则是：优质、高效、低成本。即在保证产品质量的前提下， 以最少的劳动量和最低的成本，在规定的时间内，可靠地加工出符合图样及技术 要求的零件。在设计工艺规程时，应注意以下问题： #）技术上的先进性 在进行工艺规程设计时，要全面了解国内外本行业工 艺技术的发展水平，积极采用适用的先进工艺和装备，使所设计的工艺规程在一 定时间内保持相对的稳定性和先进性，而不至于经常做大的修改。 !）经济上的合理性 在采用高生产率的设备与工艺装备时要注意与生产 纲领相适应。对于在一定条件下可能会出现的几种能够保证零件技术要求的工 艺方案，应进行经济性分析和对比，从中选出最经济合理的方案。 %）良好的劳动条件 设计工艺规程时要注意保证生产安全，尽量减轻工人 的劳动强度，避免环境污染。在工艺方案上可注意采用机械化或自动化措施，将 工人从某些繁重的体力劳动中解放出来。 %" 工艺规程设计所需的原始资料 设计工艺规程通常需要下列原始资料：! 产品的全套装配图和零件工作 图。" 产品验收的质量标准。# 产品的生产纲领。$ 毛坯资料，包括各种毛 坯制造方法的技术经济特征，各种钢型材的品种和规格，毛坯图等；在无毛坯图 的情况下，需实地了解毛坯的形状、尺寸及机械性能等。% 现场的生产条件，要 了解毛坯的生产能力及技术水平，加工设备和工艺装备的规格及性能，工人的技 术水平以及专用设备和工艺装备的制造能力等。& 工艺规程设计时应尽可能 多地了解国内外相应生产技术的发展情况，同时还要结合本厂实际，合理地引 进、采用新技术、新工艺。’ 有关的工艺手册及图册。 !" #$ 机械加工工艺规程设计 !" #" % 零件工艺分析 设计工艺规程时，首先应分析产品的零件图和所在部件的装配图，熟悉产品 的用途、性能及工作条件，并找出其主要的技术要求和规定它的依据，然后对零 件图进行工艺分析。工艺分析主要有以下两个方面内容： #" 零件技术要求分析 零件的技术要求包括下列几个方面：! 加工表面的尺寸精度；" 主要加工
158第3章工艺规程设计 表面的形状精度：③主要加工表面之间的相互位置精度：④各加工表面粗糙度 以及表面质量方面的其他要求：⑤热处理要求及其他技术要求（如动平衡等）。 对零件图具体的技术要求分析内容有： 1)零件的视图、尺寸、公差和技术要求等是否齐全了解零件的各项技术 要求，找出主要技术要求和加工关键，以便制订相应的加工工艺。 2)零件图所规定的加工要求是否合理如图3.5所示的汽车钢板弹簧吊 耳，使用时钢板弹簧与吊耳的内侧面是不接触的，所以吊耳内侧面的表面粗糙度 值，可由原设计要求的Ra3.2um增大到Ral2.5um,这样就可以在铣削时增大 进给量，以提高生产率。 3)零件的选材是否恰当，热处理要求是否合理如图3.6所示的方头销， 方头部分要求淬火硬度为55~60HRC,所选材料为T8A,零件上有一个小孔 2H7要求装配时配作。由于零件全长只有15mm,方头部分长为4.5mm,所以 用T8A材料局部淬火势必使全长均被淬硬，以至装配时2H7无法加工。若材 料改用20Cr钢，局部渗碳淬火，便能解决问题。 15 4 板弹簧 28o1o 方头淬硬55~60HRC与工件配作 图3.5汽车钢板弹簧吊耳 图3.6方头销 2.零件结构及其工艺性分析 对零件的结构分析主要应注意以下问题： ①机械零件的结构，由于使用要求不同而具有各种形状和尺寸。但是，如 果从形体上加以分析，各种零件都是由一些基本的表面和成形表面组成的。基 本表面有内外圆柱表面、圆锥表面和平面等：成形表面主要有螺旋面、渐开线齿 形表面及其他一些成形表面等。在研究具体零件的结构特点时，首先要分析该 零件是由哪些表面组成的，因为表面形状是选择加工方法的基本因素。例如，外 圆表面一般是由车削和磨削加工出来：内孔则多通过钻、扩、铰、拉、镗和磨削等 加工方法获得。除表面形状外，尺寸对工艺也有重要的影响。以内孔为例，大孔 与小孔、深孔与浅孔在工艺上均有不同的特点
!"# 第 % 章 工艺规程设计 表面的形状精度；! 主要加工表面之间的相互位置精度；" 各加工表面粗糙度 以及表面质量方面的其他要求；# 热处理要求及其他技术要求（如动平衡等）。 对零件图具体的技术要求分析内容有： !）零件的视图、尺寸、公差和技术要求等是否齐全 了解零件的各项技术 要求，找出主要技术要求和加工关键，以便制订相应的加工工艺。 #）零件图所规定的加工要求是否合理 如图 $% & 所示的汽车钢板弹簧吊 耳，使用时钢板弹簧与吊耳的内侧面是不接触的，所以吊耳内侧面的表面粗糙度 值，可由原设计要求的 !"$% # $’ 增大到 !"!#% & $’，这样就可以在铣削时增大 进给量，以提高生产率。 $）零件的选材是否恰当，热处理要求是否合理 如图 $% ( 所示的方头销， 方头部分要求淬火硬度为 && ) (* +,-，所选材料为 ./0，零件上有一个小孔 !#+1 要求装配时配作。由于零件全长只有 !& ’’，方头部分长为 2# & ’’，所以 用 ./0 材料局部淬火势必使全长均被淬硬，以至装配时 !#+1 无法加工。若材 料改用 #*-3 钢，局部渗碳淬火，便能解决问题。 图 $% & 汽车钢板弹簧吊耳 图 $% ( 方头销 #% 零件结构及其工艺性分析 对零件的结构分析主要应注意以下问题： % 机械零件的结构，由于使用要求不同而具有各种形状和尺寸。但是，如 果从形体上加以分析，各种零件都是由一些基本的表面和成形表面组成的。基 本表面有内外圆柱表面、圆锥表面和平面等；成形表面主要有螺旋面、渐开线齿 形表面及其他一些成形表面等。在研究具体零件的结构特点时，首先要分析该 零件是由哪些表面组成的，因为表面形状是选择加工方法的基本因素。例如，外 圆表面一般是由车削和磨削加工出来；内孔则多通过钻、扩、铰、拉、镗和磨削等 加工方法获得。除表面形状外，尺寸对工艺也有重要的影响。以内孔为例，大孔 与小孔、深孔与浅孔在工艺上均有不同的特点
3.2机械加工工艺规程设计159 ②在分析零件的结构时，不仅要注意零件的各个构成表面本身的特征，而 且还要注意这些表面的不同组合，正是这些不同的组合才形成零件结构上的特 点。例如以内外圆为主的表面，既可组成轴类、盘类零件，也可组成套筒类零件。 对于套筒类零件，既可是一般的轴套，也可以是形状复杂或刚性很差的薄壁套 筒。显然，上述不同结构的零件在工艺上往往有着较大的差异。在机械制造中， 通常按照零件结构和加工工艺过程的相似性，将各种零件大致分为轴类零件、套 筒类零件、盘环类零件、叉架类零件以及箱体等。 另外，特别要注意分析零件的刚度情况，对刚度特别薄弱的部位，在加工时 要注意采取相应的工艺措施以防止受力变形。同时还要注意分析零件刚度的方 向，例如套筒类零件的轴向刚度大于径向刚度，所以夹紧时常将径向夹紧改为轴 向夹紧。 ③在研究零件的结构时，还要注意审查零件的结构工艺性。零件的结构工 艺性是指零件的结构在保证使用要求的前提下，是否能以较高的生产率和最低 的成本方便地制造出来的特性。使用性能相同而结构不同的两个零件，它们的 加工方法和制造成本可能有很大的差别。在进行零件的结构分析时应考虑到加 工时的装夹、对刀、测量、切削效率等。结构工艺性不好会使加工困难，浪费工 时，浪费材料，甚至无法加工。表3.3列出了零件机械加工结构工艺性对比的 些实例。 表3.3零件机械加工结构工艺性的对比 A结构 B结构 结构工艺性差 结构工艺性好 说 明 Thet 腹 B结构留有退刀槽，便于进行加工，并能 94 减少刀具和砂轮的磨损 职 电 B结构采用相同的槽宽，可减少刀具种 类和换刀时间 回 巴 由于B结构的键槽的方位相同，就可在 一次安装中进行加工，提高了生产率 A结构不便引进刀具，难以实现孔的加
!" # 机械加工工艺规程设计 %&’ ! 在分析零件的结构时，不仅要注意零件的各个构成表面本身的特征，而 且还要注意这些表面的不同组合，正是这些不同的组合才形成零件结构上的特 点。例如以内外圆为主的表面，既可组成轴类、盘类零件，也可组成套筒类零件。 对于套筒类零件，既可是一般的轴套，也可以是形状复杂或刚性很差的薄壁套 筒。显然，上述不同结构的零件在工艺上往往有着较大的差异。在机械制造中， 通常按照零件结构和加工工艺过程的相似性，将各种零件大致分为轴类零件、套 筒类零件、盘环类零件、叉架类零件以及箱体等。 另外，特别要注意分析零件的刚度情况，对刚度特别薄弱的部位，在加工时 要注意采取相应的工艺措施以防止受力变形。同时还要注意分析零件刚度的方 向，例如套筒类零件的轴向刚度大于径向刚度，所以夹紧时常将径向夹紧改为轴 向夹紧。 " 在研究零件的结构时，还要注意审查零件的结构工艺性。零件的结构工 艺性是指零件的结构在保证使用要求的前提下，是否能以较高的生产率和最低 的成本方便地制造出来的特性。使用性能相同而结构不同的两个零件，它们的 加工方法和制造成本可能有很大的差别。在进行零件的结构分析时应考虑到加 工时的装夹、对刀、测量、切削效率等。结构工艺性不好会使加工困难，浪费工 时，浪费材料，甚至无法加工。表 !" ! 列出了零件机械加工结构工艺性对比的一 些实例。 表 !" ! 零件机械加工结构工艺性的对比 ! 结构 结构工艺性差 " 结构 结构工艺性好 说 明 $ " 结构留有退刀槽，便于进行加工，并能 减少刀具和砂轮的磨损 % " 结构采用相同的槽宽，可减少刀具种 类和换刀时间 ! 由于 " 结构的键槽的方位相同，就可在 一次安装中进行加工，提高了生产率 & ! 结构不便引进刀具，难以实现孔的加 工
160第3章工艺规程设计 续表 A结构 B结构 说明 结构工艺性差 结构工艺性好 晶 品 B结构可避免钻头钻入和钻出时因工件 迎 表面倾斜而造成引偏或断损 演 B结构节省材料，减小了质量，还避免了 深孔加工 B结构可减少深孔的螺纹加工 3.2.2毛坯的选择 毛坯是根据零件（或产品）所要求的形状、工艺尺寸等而制成的供进一步加 工用的生产对象。毛坯的种类、形状、尺寸及精度对机械加工工艺过程、产品质 量、材料消耗和生产成本有着直接影响。因此，在设计工艺规程时必须正确地选 择毛坯的种类和确定毛坯的形状。 1.毛坯种类的选择 机械加工中常用的毛坯种类有：铸件、锻件、焊接件、型材、冲压件、粉末治金 件和工程塑料件等。根据零件的材料和对材料力学性能的要求，零件结构形状 和尺寸大小，零件的生产纲领和现场生产条件以及利用新工艺、新技术的可能性 等因素，可参考表3.4确定毛坯的种类。 表34机械制造业常用毛坯种类及其特点 毛坯 料 形状 特点及适应的 毛坯制造方法 材 公差等级 种类 复杂性 生产类型 热轧 常用作轴、套类零件及 钢、有色金属 T11、T12 焊接毛坯分件，冷轧坯尺 型材 (棒管、板、异 简单 寸精度高但价格昂贵，多 冷轧（拉） 形等) T9、T10 用于自动机加工件坯料
!"# 第 % 章 工艺规程设计 续表 ! 结构 结构工艺性差 " 结构 结构工艺性好 说 明 " " 结构可避免钻头钻入和钻出时因工件 表面倾斜而造成引偏或断损 # " 结构节省材料，减小了质量，还避免了 深孔加工 $ " 结构可减少深孔的螺纹加工 %& ’& ’ 毛坯的选择 毛坯是根据零件（或产品）所要求的形状、工艺尺寸等而制成的供进一步加 工用的生产对象。毛坯的种类、形状、尺寸及精度对机械加工工艺过程、产品质 量、材料消耗和生产成本有着直接影响。因此，在设计工艺规程时必须正确地选 择毛坯的种类和确定毛坯的形状。 %& 毛坯种类的选择 机械加工中常用的毛坯种类有：铸件、锻件、焊接件、型材、冲压件、粉末冶金 件和工程塑料件等。根据零件的材料和对材料力学性能的要求，零件结构形状 和尺寸大小，零件的生产纲领和现场生产条件以及利用新工艺、新技术的可能性 等因素，可参考表 ’& ( 确定毛坯的种类。 表 !" # 机械制造业常用毛坯种类及其特点 毛坯 种类 毛坯制造方法 材 料 形 状 复杂性 公差等级 特点及适应的 生产类型 型材 热轧 冷轧（拉） 钢、有色金属 （棒管、板、异 形等） 简单 )*%%、)*%+ )*,、)*%- 常用作轴、套类零件及 焊接毛坯分件，冷轧坯尺 寸精度高但价格昂贵，多 用于自动机加工件坯料