1、第五节 工艺路线的拟定 拟定工艺路线的主要内容，除选择定位基准外，还应包括选择各加工表面的加工方法、安排工序的先后顺序、确定工序的集中与分散程度以及选择设备与工艺装备等。它是制订工艺规程的关键阶段。设计者一般应提出几种方案，通过分析对比，数中选择最佳方案。关于工艺路线的拟定，是采用经过生产实践总结出的一些带有经验性和综合性的原则。在应用这些原则时，要结合具体生产类型和生产条件灵活应用。一、表面加工方法的选择 二、加工顺序的安排 三、确定工序集中与分散的程度 四、设备与工艺装备的选择,一、表面加工方法的选择（一）加工经济精度和经济粗糙度的概念 加工过程中，影响精度的因素很多。每种加工方法在不同的
2、工作条件下，所能达到的精度会有所不同。例如，精细地操作，选择较低的切削用量，就能得到较高的精度。但是，这样会降低生产率，增加成本。反之，如增加切削用量提高了生产效率，虽然成本能降低，但会增加加工误差，精度下降。由统计资料表明，各种加工方法的加工误差和加工成本之间的关系呈负指数函数曲线形状。如图。加工经济精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度。见表 经济粗糙度的概念类同于经济精度的概念。,加工经济精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度。,（二）选
3、择加工方法时考虑的因素 满足同样精度要求的加工方法有若干种，所以选择时还应考虑下列因素：1、工件材料的性质。例如，淬火钢的精加工要用磨削，有色金属的精加工为避免磨削时堵塞砂轮，则要用高速精细车或精细镗（金刚镗）。2、工件的形状和尺寸。例如，对于公差为IT7的孔采用镗、铰、拉和磨削等都可。但是，箱体上的孔一般不宜采用拉或磨，而常常选择镗孔（大孔时）或铰孔（小孔时）。,3、生产类型及考虑生产率和经济性问题。选择加工方法要与生产类型相适应。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，平面和孔采用拉削加工，单件小批生产则采用刨削、铣削平面和钻、扩、铰孔。又如为保证质量可靠和稳定，保证有高的成
4、品率，在大批大量生产中采用珩磨和超精加工加工较精密零件，常常降级使用高精度方法。同时，由于大批大量生产能选用精密毛坯，可简化机械加工，毛坯制造后，直接进入磨削加工。,4、具体生产条件。应充分利用现有设备和工艺手段。有时，因设备负荷的原因，需改用其它加工方法。5、特殊要求。如表面纹路方向的要求，铰削和镗孔的纹路方向与拉削的纹路方向不同，应根据设计的特殊要求选择相应的加工方法。,二、加工顺序的安排 复杂工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。工艺人员要全面地把切削加工、热处理和辅助工序三者一起加以考虑。（）机械加工工序的安排原则（二）热处理工序的安排（三）辅助工序的安排,1先加工
5、基准面 2划分加工阶段 3先面后孔 4次要表面可穿插在各阶段间进行加工 综述,1先加工基准面 选为精基准的表面，应安排在起始工序先进行加工，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。,2划分加工阶段 工件的加工质量要求较高时，都应划分阶段。一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。如果加工精度和表面质量要求特别高时，还可增设光整加工和超精密加工阶段。（1）各加工阶段的主要任务 1）粗加工阶段是数坯料上切除较多余量，所能达到的精度和表面质量都比较低的加工过程。2）半精加工阶段是在粗加工和精加工之间所进行的切削加工过程。3）精加工阶段是数工件上切除较少余量，所得精度和表面质量都比较高的加工过程。,4）
6、光整加工阶段是精加工后，从工件上不切除或切除极薄金属层，用以获得很光洁表面或强化其表面的加工过程。一般不用来提高位置精度。5）超精密加工阶段是按照超稳定，超微量切除等原则，实现加工尺寸误差和形状误差在0.1m以下的加工技术。当毛坯余量特别大，表面非常粗糙时，在粗加工阶段前还有荒加工阶段。为能及时发现毛坯缺陷，减少运输量，荒加工阶段常在毛坯准备车间进行。,（2）划分加工阶段的原因 1）保证加工质量。工件加工划分阶段后，粗加工因加工余量大、切削力大等因素造成的加工误差，可通过半精加工和精加工逐步得到纠正，保证加工质量。2）有利于合理使用设备。粗加工要求功率大、刚性好、生产率高，精度要求不高的设备。
7、精加工则要求精度高的设备。划分加工阶段后，就可充分发挥粗精加工设备的特点，避免以精干粗，做到合理使用设备。3）便于安排热处理工序，使冷热加工工序配合的更好。例如，粗加工后工件残余应力大，可安排时效处理，消除残余应力；热处理引起的变形又可在精加工中消除等。,4）便于及时发现毛坯缺陷。毛坯的各种缺陷如气孔、砂服和加工余量不足等，在粗加工后即可发现，便于及时修补或决定报废，以免继续加工后造成工时和费用的浪费。5）精加工、光整加工安排在后，可保护精加工和光整加工过的表面少受磕碰损坏。,上述划分加工阶段并非所有工件都应如此，在应用时要灵活掌握。例如，对于那些加工质量要求不高，工件刚性好，毛坯精度较高、余
8、量小时，就可少划分几个阶段或不划分阶段；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。为了弥补不分阶段带来的缺陷，重型工件在粗加工工步后，松开夹紧机构，让工件有变形的可能，然后用较少的夹紧力重新夹紧工件，继续以精加工工步加工。应当指出，划分加工阶段是对整个工艺过程而言的，因而应以工件的主要加工面来分析，不应以个别表面（或次要表面）和个别工序判断。,3先面后孔 对于箱体、支架和连杆等工件应先加工平面后加工孔。这是因为平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠，若先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度。此外，由于平面先加工好，对于平面上的孔加工也带来
9、方便，刀具的初始工作条件能得到改善。,4次要表面可穿插在各阶段间进行加工 次要表面一般加工量都较少，加工比较方便。若把次要表面的加工穿插在各加工阶段之间进行，就能使加工阶段越加明显，又增加了阶段问的间隔时间，便于工件有足够时间让残余应力重新分布并引起变形，以便在后续工序中纠正其变形。,综上所述，一般机械加工的顺序是：先加工精基准粗加工主要面精加工主要面光整加工主要面超精密加工主要面，次要表面的加工穿插在各阶段之间进行。,（二）热处理工序的安排 热处理是用于提高材料的力学性能，改善金属的加工性能以及消除残余应力。1最终热处理 最终热处理的目的是提高力学性能，如调质、淬火、渗碳淬火、氰化和氮化等都
10、属最终热处理，它应安排在精加工前后。变形较大的热处理如渗碳淬火应安排在精加工磨削前进行，以便在精加工磨削时纠正热处理的变形，调质也应安排在精加工前进行。变形较小的热处理如氮化等，应安排在精加工后。表面装饰性镀层和发兰处理，一般都安排在机械加工完毕后进行。,2预备热处理 预备热处理的目的是改善加工性能，为最终热处理作好准备和消除应力，如正火、退火和时效处理等。它应安排在粗加工前、后和需要消除应力处。放在粗加工前，可改善机加工时材料的加工性能，并可减少车间之间的运输工作量；放在粗加工后，有利于粗加工后的残余应力的消除。调质处理能得到组织均匀细致的回火索氏体，有时也作为预备热处理，常安排在粗加工后。
11、精度要求较高的精密丝杠和主轴等工件，常需多次安排时效处理，消除应力，减少变形。,（三）辅助工序的安排 辅助工序的种类较多，包括检验、去毛制、倒棱、清洗、防锈、去磁和平衡等。辅助工序也是必要的工序。要重视辅助工序的安排。辅助工序的安排不难掌握，问题是常被遗忘。检验工序更是必不可少的工序。它对保证质量，防止产生废品起到重要作用。除了工序中自检外，需要在下列场合单独安排检验工序。1）粗加工阶段结束后。2）重要工序前后。3）送往外车间加工的前后，如热处理工序前后。4）全部加工工序完成后。有些特殊的检验如探伤等检查工件内部质量，一般都安排在精加工阶段。密封性检验、工件的平衡和重量检验，一般都安排在工艺过
12、程最后进行。,三、确定工序集中与分散的程度（一）工序集中和工序分散的概念 工序集中就是将工件的加工，集中在少数几道工序内完成。每道工序的加工内容较多。工序集中可采用技术上的措施集中称为机械集中，如多刃，多刀和多轴机床，自动机床加工等；也可采用人为的组织措施集中称为组织集中，如普通车床的顺序加工。工序分散就是将工件的加工，分散在较多的工序内进行。每道工序的加工内容很少，最少时即每道工序仅一个简单工步。,（二）工序集中和工序分散的特点 1工序集中的特点（指机械集中而言）l）采用高效专用设备及工艺装备，生产率高。2）工件装夹次数减少，易于保证表面问位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期。3）工
13、序数目少，可减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可简化生产计划和生产组织工作。（本特点也适用于组织集中。）4）因采用结构复杂的专用设备及工艺装备，使投资大，调整和维修复杂，生产准备工作大，转换新产品比较费时。2工序分散的特点 1）设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，工人容易掌握，生产准备工作量少，又易于平衡工序时间，易适应产品更换。2）可采用最合理的切削用量，减少基本时间。3）设备数量多，操作工人多，占用生产面积也大。,（三）工序集中与工序分散的选用 工序集中与工序分散各有利弊，应根据生产类型、现有生产条件、工件结构特点和技术要求等进行综合分析后选用。单件小批生产采用组织集中，以便简化生
14、产组织工作。大批大量生产可采用较复杂的机械集中，如多刀、多轴机床，各种高效组合机床和自动机加工，对一些结构较简单的产品，如轴承生产，也可采用分散的原则。成批生产应尽可能采用效率较高的机床，如六角车床，多刀半自动车床等，使工序适当集中。对于重型零件，为了减少工件装卸和运输的劳动量，工序应适当集中；对于刚性差且精度高的精密工件，则工序应适当分散。目前的发展趋势是倾向于工序集中。,四、设备与工艺装备的选择（）设备的选择 如采用机械集中时，则选用高效自动加工的设备，多刀、多轴机床；若采用组织上集中，则选用通用设备；若采用工序分散，则加工设备可较简单。此外，选择设备时，还应考虑：1）机床精度与工件精度相
15、适应。2）机床规格与工件的外形尺寸相适应。3）与现有加工条件相适应，如设备负荷的平衡状况等。如果没有现成设备供选用。经过方案的技术经济分析后，也可提出专用设备的设计任务书或改装旧设备。,（二）工艺装备的选择 工艺装备选择的合理与否，将直接影响工序的加工精度，生产效率和经济性。应根据生产类型、具体加工条件、工件结构特点和技术要求等选择工艺装备。1夹具的选择 单件小批生产应首先采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、虎钳、分度头等。有组合夹具站的，可采用组合夹具。大批大量生产为提高劳动生产率应采用专用高效夹具。多品种中、小批生产可采用可调夹具或成组夹具。2刀具的选择 一般优先采用标准刀具。若采用机械集中时，应采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。3量具的选择 单件小批生产应广泛采用通用量具加游标卡尺、百分尺和千分表等。大批大量生产应采用极限量规和高效的专用检验夹具和量仪等。量具的精度必须与加工精度相适应。,
