制订工艺规程的步骤与方法

1.研究零件图样及其技术要求

制订工艺规程时，首先要熟悉整个产品（如整台机器）的用途、性能和工作条件，结合装配图了解零件在产品中的位置、作用、装配关系以及其精度等技术要求对产品质量和使用性能的影响。然后从加工的角度，对零件的形状、结构、尺寸、精度、表面粗糙度、材料、热处理、数量等要求进行全面的了解和分析。主要内容有以下3点。

（1）检查零件的图纸是否完整和正确，如视图是否足够、正确，所标注的尺寸、公差、粗糙度和技术要求等是否齐全、合理。并要分析零件主要表面的精度、表面质量和技术要求等在现有的生产条件下能否达到，以便采取适当的措施。

（2）审查零件的结构工艺性是否合理，是否能经济、高效、合格地加工出来。

（3）分析零件材料的选取是否合理。在机械零件的设计、制造与修理过程中，合理选择材料是一项十分重要的工作。零件材料的选择主要应考虑使用性能、加工工艺性能以及经济性三方面的要求。零件材料的选择应立足于国内，尽量采用我国资源丰富的材料，不要轻易地选用贵重材料。

2.选择毛坯

机械加工的加工质量、生产效率和经济效益在一定程度上取决于所选用的工件毛坯。常用的毛坯类型有型材、铸件、锻件、冲压件和焊接件等。影响毛坯选择的因素很多，如零件的材料、结构和尺寸、零件的力学性能要求和加工成本等。毛坯的选择主要依据以下4方面的因素。

（1）零件的材料及力学性能。零件的材料决定了所用毛坯的种类。例如材料为铸铁，就应该选择铸造毛坯；对于钢质材料的零件，尺寸不大的可选用型材；当零件的力学性能要求较高时要选用锻造毛坯；有色金属常用型材或铸造毛坯。

（2）零件的结构形状及尺寸。直径相差不大的阶梯轴零件可选用棒料作毛坯；直径相差较大时，为节省材料、减少机械加工量，可采用锻造毛坯；尺寸较大的钢件可采用自由锻造毛坯；形状复杂的钢质零件需采用模型锻造毛坯。对于箱体、支架等零件一般采用铸造毛坯，大型设备的支架可采用焊接结构。

（3）生产类型。大量生产时，应采用精度高、生产效率高的毛坯制造方法，如机器造型、熔模铸造、冷轧、冷拔、冲压加工等。单件、小批生产则采用木模手工造型、焊接、自由锻等。

（4）现有条件。要根据毛坯车间现有生产条件、技术水平以及通过外协获得各种毛坯的可能性选用毛坯的类型。

3.拟订工艺路线

1）定位基准的选择

在拟订工艺路线时首先应考虑选择合适的定位基准。

2）常见表面加工方案选择

由于表面的要求（尺寸、形状、表面质量、力学性能等）不同，往往同一表面的加工需采用多种加工方法完成。某种表面采用各种加工方法所组成的加工顺序称为表面加工工艺方案。选择加工方案要首先选定它的最终加工方法，然后再逐一选定各前道工序的加工方法；所选的加工方法的经济精度、表面粗糙度要与加工表面的技术要求相适应；所选的加工方法要与被加工材料的性质相适应；所选的加工方法要与产品的生产类型相适应；所选的加工方法要与企业条件相适应。

3）加工阶段的划分

对于那些加工质量要求高或比较复杂的零件，通常将整个工艺路线划分为以下几个阶段。

（1）粗加工阶段。粗加工阶段的主要任务是切除毛坯的大部分余量并加工出精基准。该阶段的关键问题是如何提高生产效率。

（2）半精加工阶段。半精加工阶段的任务是减小粗加工留下的误差，完成次要表面加工（钻孔、攻螺纹、铣键槽等），主要表面达到一定要求，为精加工作好余量准备。半精加工阶段安排在热处理前。

（3）精加工阶段。精加工阶段的任务是保证各主要表面达到图样规定要求。这一阶段的主要问题是如何保证加工质量。

（4）光整加工阶段。光整加工阶段主要任务是减小表面粗糙度值和进一步提高精度。

生产中划分加工阶段的好处有以下5点。

（1）保证加工质量。按“先粗后精”的顺序进行机械加工，可以合理地分配加工余量以及合理地选择切削用量。粗加工阶段切削用量大，产生的切削力和切削热大，所需夹紧力也大，所以零件残余内应力和工艺系统的受力变形、热变形、应力变形都比较大。粗加工所产生的加工误差，可通过半精加工和精加工逐步消除，从而保证加工精度。

（2）合理使用设备。粗加工时要求设备功率大、刚性好、生产效率高，对设备的精度要求不高；精加工则要求精度高的设备。划分加工阶段，可以充分发挥粗加工机床的效率，长期保持精加工机床的精度。

（3）有利于安排热处理工序，使冷热加工工序更好地配合。例如，粗加工后零件残余应力大，可安排时效处理，消除残余应力；在热处理过程中引起的变形可在精加工中消除。

（4）便于及时发现问题。毛坯的各种缺陷如气孔、砂眼和加工余量不足等，在粗加工后即可发现，便于及时修补或决定是否报废，避免工时浪费，增加成本。

（5）精加工和光整加工的表面安排在最后加工，可保护零件少受磕碰、划伤等损坏。

4）加工顺序的安排

加工顺序的安排对保证加工质量、提高生产效率和降低成本都有重要作用，是拟订工艺路线的关键之一。加工顺序的安排可按下列原则进行。(www.xing528.com)

（1）切削加工顺序的安排。切削加工顺序的安排应遵循下列原则。①先基准后其他：选作精基准的表面应在一开始的工序中就加工出来，以便为后续工序的加工提供定位基准。②先粗后精：在加工时应先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工。③先主后次：先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。因为这些次要表面加工余量小，一般都与主要表面有相互位置要求。④先面后孔：对于箱体、支架、连杆、底座等零件，一般先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。

（2）热处理工序的安排。零件加工过程中的热处理可分为预备热处理和最终热处理。

①预备热处理：预备热处理的目的是改善切削加工性能、消除内应力、为最终热处理作准备，它包括退火、正火、调质和时效处理。铸件和锻件在机械加工前应进行退火或正火处理；对大而复杂的铸造毛坯件（如机架、床身等）及刚度较差的精密零件（如精密丝杠），在粗加工之前及粗加工与半精加工之间应安排多次时效处理；对于要求不高的零件仅在毛坯制造以后安排一次时效处理或不安排时效处理。

②最终热处理：最终热处理的目的主要是提高零件材料的强度、硬度及耐磨性。它包括淬火、渗碳及氮化等。淬火及渗碳淬火通常安排在半精加工之后、精加工之前进行；氮化处理由于变形较小，通常安排在精加工之后。

（3）辅助工序的安排。辅助工序包括检验、清洗、去毛刺、防锈、去磁及平衡去重等。其中检验是最主要的、也必不可少的辅助工序。零件加工过程中除了安排工序自检之外，还应在下列场合安排检验工序：粗加工全部结束之后、精加工之前；重要工序加工前、后；工件转入、转出车间前、后；特种检验（如磁力探伤、密封性实验、动平衡实验等）之前；全部加工工序完成后。

在特种检验中，X射线探伤或超声波探伤用于检验毛坯的内部质量，应安排在机械加工之前；磁力探伤、荧光检验用于检验工件表层质量，通常安排在精加工阶段；密封性检验、零件的平衡和零件的重量检验等一般安排在工艺过程的末尾。

在工艺过程中还要考虑安排去毛刺、倒棱、去磁、清洗等辅助工序，忽视辅助工序将会给后续加工和装配工作带来困难。例如，工件上的毛刺和尖角棱边，容易割破工人的手指，还会给装配带来困难；研磨、珩磨等光整加工后的零件，不经清洗就去装配，残留在工件上的砂粒会加剧零件的磨损；在采用磁力夹紧的平面磨工序后面，一定要安排去磁工序，避免进入装配工序的零件带有磁性。

4.机床设备及工艺装备的选择

1）机床设备的选择

机械加工所选择的机床的精度应与工件要求的加工精度相适应；所选择的机床的生产效率应与生产类型相适应；机床的规格应与加工工件的尺寸相适应；机床的选择应结合现场的实际情况；合理选用数控机床。一般情况下，单件小批、生产时选择通用机床和工装；大批、大量生产时选择专用机床、组合机床和专用工装；数控机床可用于各种生产类型。

2）工艺装备的选择

（1）夹具的选择。单件、小批生产时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、大量生产时为提高劳动生产效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；采用数控加工时夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工走刀。

（2）刀具的选择。生产中一般优先采用标准刀具。若加工工序集中时，应采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。数控加工对刀具的刚性及寿命要求较普通加工严格，应合理选择各种刀具、辅具（刀柄、刀套、夹头）。

（3）量具的选择。单件、小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分尺和千分表等；大批、大量生产应采用各种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。

5.确定切削用量及时间定额

在实际生产中，可以根据毛坯具体形状和尺寸，通过查阅相关手册确定时间定额和切削用量。

6.确定重要工序的检验项目及检验方法

对比较重要的工序，需要确定其具体的检验项目和检验方法，以确保质量。

7.填写工艺文件

零件的机械加工工艺过程确定之后，应将有关内容填写在工艺卡片上，这些工艺卡片总称为工艺文件。生产中常用的工艺文件有下列3种形式。

（1）机械加工工艺过程卡片。机械加工工艺过程卡片是以工序为单位，简要说明零件整个加工工艺过程的工艺文件。其内容包括工序号、工序名称、工序内容、加工车间、设备及工艺装备、各工序时间定额等，其参考格式见表5-4。在单件、小批生产中，常以机械加工工艺过程卡片直接指导生产。

表5-4　机械加工工艺过程卡片

（2）机械加工工序卡片。机械加工工序卡片是针对每道工序所编制的、用来具体指导工人进行生产的工艺文件。它通过工序简图详细说明了该工序的加工内容、尺寸及公差、定位基准、装夹方式、刀具的形状及其位置等，并注明切削用量、工步内容及工时。工序卡片多用于大批、大量生产中，每个工序都要有工序卡片，其参考格式见表5-5。成批生产中的主要零件或一般零件的关键工序，有时也要有工序卡片。

表5-5　机械加工工序卡片

（3）机械加工工艺（综合）卡片。机械加工工艺（综合）卡片是以工序为单位，比较详细地说明零件加工工艺过程的一种工艺文件，简称工艺卡。它不但包含了工艺过程卡片的内容，而且详细说明了每一工序的工位及工步的工作内容，对于复杂工序，还要绘出工序简图，标注工序尺寸及公差等。工艺卡是用来指导工人生产和帮助技术管理人员掌握整个加工过程的主要技术文件，常用于成批生产和小批生产中比较重要的零件，其参考格式见表5-6。

生产中所用的工艺文件的格式有多种形式，可视具体情况和参照相关规定来编制。

表5-6　机械加工工艺（综合）卡片