任务五 工艺路线的制定

拟定工艺路线，是制定工艺规程时的一项很重要的工作。工艺路线拟定得是否合理，直接影响到工艺规程的合理性、科学性、经济性。拟定工艺路线时，主要考虑以下几方面的问题。

一、基本表面加工方法的选择

机械零件的基本表面由外圆面、内圆面、平面和成形面等组成。机械零件的加工就是对这些基本表面的加工。每种基本表面通常有多种不同的加工方法。选择时应考虑3方面的问题。

1．应保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求

一般首先根据零件主要表面的技术要求和工厂的具体条件，先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。例如加工一个精度为IT6，表面粗糙度（Ra）为0.2 μm的外圆表面，其最终工序的加工方法如选用精磨，则其前导工序可分别选为粗车、半精车、粗磨和半精磨。

2．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、铰孔，以及铣或刨平面等。

3．应考虑工件的材料

例如有色金属就不宜采用磨削方法进行精加工，而淬火钢就需采用磨削方法进行精加工。

在了解各种加工方法的经济精度和综合考虑以上因素后，便可根据加工表面的技术要求，选择出该表面的最终加工方法，然后根据经验或工艺手册确定出加工方案。表1-11～1-13分别摘录了外圆表面、内圆表面、平面的加工方法、经济精度及典型的加工方案，以供参考。

二、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较高时，一般都要经过粗加工、半精加工和精加工3个阶段，如果零件精度要求特别高或表面粗糙度要求特别小时，还要经过光整加工阶段，各加工阶段的主要任务如下：

（1）粗加工阶段。高效地切除各加工表面上的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品。

（2）半精加工阶段。减少粗加工后留下的误差，使被加工工件达到一定精度，为精加工做准备，并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻螺纹、铣键槽等）。

（3）精加工阶段。保证各主要表面达到图样规定的质量要求。

（4）光整加工阶段。对于精度要求很高（IT6以上）、表面粗糙度要求很小（Ra 在0.2 μm以下）的零件，需安排光整加工阶段，其主要任务是减小表面粗糙度或进一步提高尺寸精度和形状精度，一般不能纠正各表面的位置误差。

工艺过程分阶段的主要原因是：

（1）保证加工质量。工件粗加工时切除金属较多，产生较大的切削力和切削热，同时也需要较大的夹紧力，因而工件会产生较大的弹性变形和内应力，从而造成较大的加工误差和较大的表面粗糙度，需通过半精加工和精加工逐步减小切削用量、切削力和切削热，同时各阶段之间的时间间隔可使工件得到自然时效，有利于消除工件的内应力，逐步修正工件的变形，提高加工精度，降低表面粗糙度，最后达到零件图的要求。

（2）合理使用设备。加工过程划分阶段后，粗加工可采用功率大、刚度好和精度不高的高效率机床以提高生产率，精加工时则可采用高精度机床以确保零件的精度要求。

（3）便于安排热处理工序。热处理工序将机械加工工艺过程自然划分为几个阶段。例如，对一些精密零件，粗加工后安排去除应力的时效处理，可减少内应力变形对精加工的影响；半精加工后安排淬火不仅容易满足零件的性能要求，而且淬火引起的变形又可通过精加工工序予以消除。

（4）及时发现缺陷。粗加工阶段可及早发现毛坯的缺陷，及时报废或修补，精加工阶段安排在最后，可保护精加工后的表面尽量不受损伤。

应当指出，将工艺过程划分成几个阶段是对整个加工过程而言的，不能单纯从某一表面的加工或某一工序的性质来判断。例如工件的定位基准，在半精加工阶段（甚至在粗加工阶段）中就需要加工得很准确；而在精加工阶段中安排某些钻孔之类的粗加工工序也是常有的。

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1次装夹下完成全部粗加工和精加工任务。为减少夹紧变形对加工精度的影响，可在粗加工后松开夹紧机构，然后用较小的夹紧力重新夹紧工件，继续进行精加工，这对提高加工精度有利。

三、工序的集中与分散

零件上所需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，一种是工序集中原则，另一种是工序分散原则。

1．工序集中原则

工序集中就是使每道工序包括比较多的工步，完成比较多的表面加工任务，而整个工艺过程由比较少的工序组成。它的特点是：

（1）工序数目少、设备数量少，可相应减少操作工人数和生产面积。

（2）工序装夹次数少，不但缩短了辅助时间，而且在1次装夹下所加工的各表面之间容易保证较高的位置精度。

（3）有利于采用高效专用机床和工艺装备，生产效率高。

（4）由于采用比较复杂的专用设备，生产准备工作量大，调整费时。

2．工序分散原则

工序分散就是每道工序包括比较少的工步，甚至只有1个工步，而整个工艺过程由比较多的工序组成。它的特点是：

（1）工序数目多，设备数量多，相应地增加了操作工人数和生产面积。

（2）可以选用最有利的切削用量。

（3）机床、刀具、夹具等结构简单，调整方便。

（4）生产准备工作量小，改变生产对象容易，生产适应性好。

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生产条件来确定。

在大批、大量生产中，大多采用高效机床、专用机床及自动生产线等设备按工序集中原则组织工艺过程，但也可以采用彻底的工序分散原则组织工艺过程，在成批生产中，既可按工序分散原则组织工艺过程，也可采用多刀半自动车床、数控机床等高效通用机床按工序集中原则组织工艺过程。单件、小批生产中，宜用通用机床按工序集中原则组织工艺过程。

四、工序的安排

1．机械加工工序的安排

机械加工工序的安排应遵循以下几个原则。

（1）先基准后其他。选作精基准的表面应安排在工艺过程的一开始就进行加工，以便为后续工序的加工提供精基准。

（2）先粗后精。整个零件的加工工序，应是粗加工工序在前，相继为半精加工、精加工及光整加工工序。

（3）先主后次。先加工零件主要表面（装配基面、工作表面），然后加工次要表面（键槽、紧固螺钉用的光孔和螺孔、润滑油孔等）。因为次要表面的加工工作量较小，又常常与主要表面之间有位置精度要求，所以次要表面的加工一般安排在主要表面的加工结束之后或穿插在主要表面加工过程中进行。但是，次要表面的加工必须安排在主要表面最后精加工或光整加工之前，以免主要表面的精度和表面质量因受力变形、搬运、安装等原因受到损伤。

（4）先面后孔。对于箱体、支架等类零件，平面的轮廓尺寸较大，用它定位比较稳定，先加工平面有利于保证孔的加工精度。

2．辅助工序的安排

辅助工序种类很多，包括工件的检验、去毛刺、平衡及清洗工序等，其中检验工序是主要的辅助工序。

检验是保证产品质量的关键措施。在每道工序中，操作者应自检。在粗加工阶段结束之后、在重要工序的前后、工件在车间转移时和全部加工结束之后，都应安排单独的检验工序。

其他的辅助工序也应重视。如果缺少辅助工序或对辅助工序要求不严，常常会给装配工作带来困难，甚至使机器不运转。例如，毛刺未去净会使装配发生困难；切屑未去净会使润滑部位得不到充足的润滑油，从而影响机器的正常运转。

3．热处理工序的安排

为了提高工件的力学性能或改善切削性能，消除内应力，应在工艺过程的适当位置安排热处理工序。图1-52为一般热处理工序的安排位置，退火、正火为预先热处理；整体淬火、表面淬火、渗碳、氮化等属于最终热处理。