机械加工工艺规程设计和工序内容设计

王靓

【摘 要】工艺规程是以工艺文件的形式确定下来的工艺过程，它是指导生产的主要技术文件，是生产组织管理和生产准备工作的重要依据。本文主要介绍了机械加工工艺规程编制的两个核心环节：工艺规程设计和工序内容设计。

【关键词】机械加工；工艺规程；工序

经审定批准的工艺规程是工厂生产活动中的关键性指导文件，对机械加工有着及其重要的意义。零件机械加工工艺规程一般包括：零件加工的工艺路线，各工序的具体加工内容，切削用量、工时定额以及所采用的设备和工艺装备等。下面我们重点介绍机械加工工艺规程编制的两个核心环节：工艺规程设计和工序内容设计。

1.工艺规程设计

1.1定位基准的选择

定位基准有粗基准和精基准之分。在加工中，首先使用的是粗基准，但在选择定位基准时，为了保证零件的加工精度，首先考虑的是选择精基准，精基准选定后，再考虑合理的选择粗基准。

1.1.1精基准的选择

选择精基准时，重点要考虑如何减少工件的定位误差，以保证工件的加工精度，同时也要考虑工件装卸方便，夹具结构简单。最重要的两个原则是：基准重合原则和基准统一原则。

基准重合原则是指以工序基准作定位基准，以避免产生基准不重合误差。而工序基准又应与设计基准重合，这样设计基准、工序基准、定位基准均重合，从而避免了工序尺寸换算及基准不重合误差的产生。

基准统一原则是指当零件上有许多表面需要进行多道工序加工时，应尽可能在各工序的加工中选用同一组基准定位。这样可以较好的保证各个加工面的位置精度，同时各工序所用夹具定位方式统一，夹具结构相似，可减小夹具的设计、制造工作量。

1.1.2粗基准的选择

选择粗基准时，重点考虑如何保证各个加工面都能分配到合理的加工余量，保证加工面与不加工面的尺寸和位置精度，同时还应为后续工序提供可靠的精基准。要注意的是，粗基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一粗基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。

1.2表面加工方案的选择

在拟定零件的工艺路线时，首先要确定各个表面的加工方法。选择表面加工方法时应考虑以下几方面的问题：

一是要保证加工表面的加工精度和表面的粗糙度要求。一般总是首先根据零件主要表面的技术要求个工厂的具体条件，现选定它的最终加工方法，然后再逐一选定各有关前导工序的加工方法。

二是应考虑生产率和经济性的要求。大批大量生产时，应尽量采用高效率的先进的加工方法，如拉削内孔与平面等。但在年产量不大的情况下，应采用一般的加工方法，如镗孔或钻、扩、铰或刨平面等。

三是应考虑工件的材料。如有色金属就不宜采用磨削的方法进行精加工，而淬火钢的精加工就需采用磨削加工的方法。

1.3加工阶段的划分

在选定了零件上各表面的加工方法后，还需进一步确定这些加工方法在工艺路线中的顺序及位置，这与加工阶段的划分有关。当零件的加工质量要求特别高时，一般都要经过粗加工、半精加工和精加工三个阶段，如果零件精度要求特别高或表面粗糙度值要求特别小时，还要经过光整加工阶段。当然，划分加工阶段并不是绝对的。对于刚性好，加工精度要求不高或余量不大的工件就不必划分加工阶段；有些精度要求高的重型件，由于运输安装费时费工，一般也不划分加工阶段，而是在一次装夹下完成全部粗加工和精加工任务。

1.4机械加工顺序的安排

主要应遵循以下原则：

一是先基面后其他。选作精基准的表面应该优先加工，以便为后续工序的加工提供精基准。

二是先粗后精。整个零件的加工工序，应该是粗加工工序在前，相继分别为半精加工、精加工、光整加工工序。

三是先主后次。先加工零件的主要表面及装配基准面，然后再加工其他次要表面。

四是先面后孔。对于箱体支架等类型的零件，平面的轮廓尺寸较大，用它定位比较稳定，因此选平面作精基准，先加工平面，然后用平面定位加工孔，这要有利于保证孔的加工精度。

1.5工序集中与工序分散

零件上加工表面的加工方法选择好后，就可确定组成该零件的加工工艺过程的工序数。确定工序数有两种截然不同的原则。一个是工序集中原则，一个是工序分散原则。所谓工序集中，就是把工件上较多的加工内容集中在一道工序中进行，而整个工艺过程由数量比较少的复杂工序组成；所谓工序分散，就是在每道工序中仅仅对工件上很少的几个面进行加工，整个工艺过程由数量比较多的简单工序组成。

应该说工序集中和分散各有特点，必须根据生产类型、工厂的设备条件、零件的结构特点和技术要求等具体的生产确定。

2.工序内容设计

2.1加工设备选择

零件的加工精度和生产率在很大程度上是由使用的机床所决定的。要根据已确定的工艺基本特征，结合零件的结构和质量要求，选择出既能保证加工质量，又经济合理的机床和工艺装备。这时应该认真查阅有关手册或实地调查，应将选定的机床或工装的有关参数记录下来，如机床的型号、规格、工作台宽、T型槽尺寸；刀具形式、规格、与机床的连接关系；夹具、专用刀具设计要求，与机床的连接方式等等。

2.2刀具选择

在加工设备定下来以后，刀具的选择则主要取决于个工序的加工方法、工件材料、加工精度、所用机床性能、生产率及经济性等。选择时主要确定刀具的材料、型号、主要切削参数等。

在生产中，应该尽量采用标准刀具，必要时可采用高效复合刀具和其他一些专用刀具。

2.3切削用量的确定

确定切削用量时，应在基础、刀具、加工余量等确定以后，综合考虑工序的具体内容、加工精度、生产率、刀具寿命等因素。

选择切削用量的基本原则是：首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性限制条件或已加工表面粗糙度的规定等，选取尽可能大的进给量，最后利用切削用量手册选取或用公式计算确定最佳切削速度。

2.4工序尺寸及公差计算

计算各个工序加工时所应达到的工序尺寸及其公差是工序设计的主要工作之一。工序尺寸及其公差的确定与工序余量的大小、工序尺寸的标注方法、甚至基准选择、中间工序安排等密切相关，就其性质和特点而言，一般可以归纳为以下两大类：

一类是当定位基准（或工序基准）与设计基准重合时，某表面本身各次加工工序尺寸的计算。对于这类问题，当决定了各工序间余量和工序所能达到的加工精度后，就可以计算各工序的尺寸和公差。计算的顺序是从最后一道工序开始，由后向前推算。

另一类是基准不重合时工序尺寸的计算。在零件的加工过程中，为了加工和检验方便可靠或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用设计基准为定位基准，形状复杂的零件在加工过程中需要多次转换定位基准。这时工序尺寸的计算就比较复杂，应利用尺寸链原理来进行分析和计算，并对工序间余量进行必要的验算，以确定工序尺寸及其公差。

【参考文献】

[1]赵如福.金属机械加工工艺人员手册[M].上海科学技术出版社，1990.

[2]张耀宸.机械加工工艺设计手册[M].航空工业出版社，1987.