第一节 工艺规程概述
一、生产过程与工艺过程
(一)生产过程
生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。一台产品的生产过程包括原材料、半成品、元器件、标准件、工具、工装、设备的购置、运输、检验、保管，专用工具、专用工装、专用设备的设计与制造等生产准备工作和毛坯制造、零件加工、热处理、表面处理、产品装配与调试、性能试验以及产品的包装、发运等工作。
(二)工艺过程
生产过程中直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性能的过程，称为工艺过程，可以通过不同的工艺方法来完成。因而工艺过程又可具体分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、特种加工、热处理、表面处理、装配等工艺过程。
采用机械加工方法，直接改变加工对象的形状、尺寸和表面性能，使之成为成品的过程，称为机械加工工艺过程。
机械加工工艺过程是由若干个按一定顺序排列的工序组成。
1．工序
工序是指一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。
划分工序的主要依据是工作地点是否改变和加工是否连续。
这里的连续，是指工序内的工作需连续完成，不能插入其它工作内容或者阶段性加工。
工序是组成工艺过程的基本单元，也是制定生产计划、进行经济核算的基本单元。工序又可细分为安装、工位、工步、走刀等组成部分。
2．安装
安装是指工件（或装配单元）通过一次装夹后所完成的那一部分工序。
3．工位
工位是指在一次装夹中，工件在机床上所占的每个位置上所完成那一部分工序。
4．工步
工步是指在加工表面（或装配时的连续表面）不变、加工工具不变和切削用量不变的条件下，所连续完成的那部分工序。工步是构成工序的基本单元。
5．走刀
走刀是指刀具相对工件加工表面进行一次切削所完成的那部分工作。每个工步可包括一次走刀或几次走刀。
二、工艺规程的作用和类型
(一)工艺规程的作用
规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程.工艺规程是指导生产组织生产、管理生产的主要工艺文件，是加工、检验验收、生产调度与安排的主要依据。
(二)生产纲领和生产类型
1.生产纲领，是指包括备品和废品在内的年产量.
2.生产类型
生产管理部门按批量或生产的连续性，把生产规模分为三种类型，即单件生产，成批生产和大量生产。
三、编制工艺规程的原则、方法和步骤
(一)编制工艺规程的原则
先进性、可行性、合理性、劳动条件的良好性。
(二)编制工艺规程的主要依据
产品的装配图和零件图、生产纲领和类型等等。
(三)编制工艺规程的方法和步骤
四、零件结构工艺性
结构工艺性是指在满足使用要求的前提下，制造、维修的可行性和经济性。零件可以采用不同的工艺方法来制造，每种工艺方法都具有该工艺方法特点所决定的评定零件结构工艺性的依据。如何来分析用机械加工工艺方法制作的零件的结构工艺性。归纳起来，可从以下几个方面来分析：
1.零件应由一些简单或者有规律的表面，如平面、回转面、螺旋面、渐开线面等组成，避免奇异无规律的表面，否则将给加工带来困难。
2.零件表面的有关尺寸应标准化和规格化。例如孔、螺纹、轴径等的尺寸标准化、规格化，可采用标准刀具加工，也便于与标准件配合和便于加工、装配及用户的使用。
3.零件有关表面形状应与加工刀具形状相适应。否则将增加加工难度。
4.尽量减小加工面积。既减小了加工工作量，又保证接触良好。
5.零件的结构应保证加工时刀具的引进和退出。
6.零件的结构应能尽量减少加工时的装夹以及换刀次数。
7.不需要加工的毛坯表面不要设计成加工面，要求不高的面不要设计成高精度、粗糙度值小的表面。
8.应能定位准确，夹紧可靠，便于加工，便于测量。
第二节 定位基准的选择
一、基准的概念及分类
零件上用以确定其它点、线、面的位置所依据的那些点、线、面称为基准。根据其功用的不同，可分为设计基准、工艺基准两大类。
(一)设计基准
在零件图上用以确定其它点、线、面的基准，称为设计基准。
(二)工艺基准
零件在加工、测量、装配等工艺过程中使用的基准统称工艺基准。工艺基准又可分为：
1．装配基准 在零件或部件装配时用以确定它在机器中相对位置的基准。
2．测量基准 用以测量工件已加工表面所依据的基准。例如以内孔定位用百（千）分表测量外圆表面的径向跳动，则内孔就是测量外圆表面径向跳动的测量基准。
3．工序基准 在工序图中用以确定被加工表面位置所依据的基准。所标注的加工面的位置尺寸称工序尺寸。工序基准也可以看作工序图中的设计基准。图6-1 所示为钻孔工序的工序图，图a、b分别表示两种不同的工序基准和相应的工序尺寸。
4．定位基准 用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所依据的基准。如轴类零件的中心孔就是车、磨工序的定位基准。如图6-2所示的齿轮加工中，从图a可看出，在加工端面E及内孔F的第一道工序中，是以毛坯外圆面A及端面B确定工件在夹具中的位置的，故A、B面就是该工序的定位基准。图b是加工齿轮端面B及外圆A的工序，用E、F面确定工件的位置，故E、F面就是该工序的定位基准，由于工序尺寸方向的不同，作为定位基准的表面也就不同。
作为基准的点、线、面有时在工件上并不一定实际存在（如孔和轴的轴线、某两面之间的对称中心面等），在定位时是通过有关具体表面起定位作用的，这些表面称定位基面。例如在车床上用顶尖拨盘安装一根长轴，实际的定位表面（基面）是顶尖的锥面，但它体现的定位基准是这根长轴的轴线。因此，选择定位基准，实际上既选择恰当的定位基面。
二、定位基准的选择原则
根据定位基面表面状态，定位基准又可分为粗基准和精基准。凡是以未经过机械加工的毛坯表面作定位基准的，称为粗基准，粗基准往往在第一道工序第一次装夹中使用。如果定位基准是经过机械加工的，称为精基准。精基准和粗基准的选择原则是不同的。
(一)粗基准的选择
粗基准的选择，主要考虑如何保证加工表面与不加工表面之间的位置和尺寸要求，保证加工表面的加工余量均匀和足够，以及减少装夹次数等。具体原则有以下几方面：
1．如果零件上有一个不需加工的表面，在该表面能够被利用的情况下，应尽量选择该表面作粗基准。
2．如果零件上有几个不需要加工的表面，应选择其中与加工表面有较高位置精度要求的不加工表面作第一次装夹的粗基准。
3．如果零件上所有表面都需机械加工，则应选择加工余量最小的毛坯表面作粗基准。
4．同一尺寸方向上，粗基准只能用一次。
5．粗基准要选择平整、面积大的表面。
(二)精基准的选择
选择精基准时，主要应考虑如何保证加工表面之间的位置精度、尺寸精度和装夹方便，其主要原则是：
1．基准重合原则 即选设计基准作本道加工工序的定位基准，也就是说应尽量使定位基准与设计基准相重合。这样可避免因基准不重合而引起的定位误差。
2．基准统一原则 在零件加工的整个工艺过程中或者有关的某几道工序中尽可能采用同一个（或一组）定位基准来定位，称为基准统一原则。
3．互为基准原则 若两表面间的相互位置精度要求很高，而表面自身的尺寸和形状精度又很高时，可以采用互为基准、反复加工的方法。
4．自为基准原则 如果只要求从加工表面上均匀地去掉一层很薄的余量时，可采用以加工表面本身作定位基准。
第三节 工艺路线的拟订
工艺路线是指从毛坯制造开始经机械加工、热处理、表面处理生产出产品、零件所经过的工艺流程。工艺路线是工艺规程的总体布局，它主要涉及零件表面加工方法的选择、加工阶段的划分、加工工序数目的确定和工序的安排。
一、表面加工方法的选择
在选择零件各表面的加工方法时，主要应从以下几个方面来考虑。
(一)零件的结构
包括组成零件各表面的性质和尺寸的大小及结构的复杂程度。各种典型表面都有其相适应的加工方法。例如，外圆表面的加工，主要以车、磨为主；孔的加工，则以钻、铰、车、镗、磨等为主；平面加工又以铣、刨、插、拉、车、磨等为主；精密螺纹加工是以车、磨、研为主；齿形的主要加工方法有滚、插、拉、磨、剃、珩、研等。
(二)各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度
任何一种加工方法能获得的加工精度和表面粗糙度都有一个相当大的范围，而高精度的获得一般要以高成本为代价，不适当的高精度要求，会导致加工成本急剧上升。
(三)工件材料的性质
加工方法的选择，常受工件材料性质的限制。例如淬火钢淬火后应采用磨削加工；而有色金属磨削困难，常采用金刚镗或高速精密车削来进行精加工。
(四)工件的结构形状和尺寸
以内圆表面加工为例，回转体零件上较大直径的孔可采用车削或磨削；箱体上IT7级的孔常用镗削或铰削，孔径较小时宜用铰削，孔径较大或长度较短的孔宜选用镗削。
(五)生产率和经济性
选择加工方法一定要考虑生产类型，这样才能保证生产率和经济性要求。
二、加工阶段的划分
零件的加工质量要求较高或结构较为复杂时，一般工艺路线较长，工序较多。从零件的整个机械加工工艺过程来看，可划分为五个加工阶段：
(一)粗加工阶段 此阶段主要任务是切除大部分加工余量，应使用高生产率的加工方法和设备，以提高生产率。而对于精度要求很低的加工表面，在本阶段可直接加工完毕。
(二)半精加工阶段 此阶段要切除粗加工后可能产生的变形和缺陷，并为主要表面的精加工作好准备。一般安排在热处理之前进行。对于次要表面的加工（如钻孔、攻丝、铣键槽等）则在本阶段加工完毕。
(三)精加工阶段 此阶段是要保证主要表面达到图纸规定的质量要求，主要是靠精加工方法和工艺装备保证质量。
(四)光整加工阶段 主要是为加工质量要求特别高（6级以上标准公差，表面粗糙度Ra0.2um以下）的表面设置的加工阶段。该阶段主要用光整加工方法和专门的工艺装备来降低表面粗糙度值，用以获得很光洁的表面。
(五)超精密加工阶段 其加工精度在0.3～0.03μm、表面粗糙度值在Ra0.05～0.03μm范围（或称亚微米级加工）。
划分加工阶段的目的是：
1．零件在加工中由于受切削力、切削热和内应力的作用，不可避免地要产生变形，影响加工质量。划分加工阶段并使各加工阶段有一定的时间间隔，便于残余应力得到释放，从而减少这些变形带来的影响，或者在加工阶段之间安排诸如热处理、校直、自然时效等工序来消除各种变形的影响，提高加工质量。
2．由于各加工阶段的主要任务不同，加工方法、加工设备、不同等级的技术工人的配备也就不同。为合理地使用设备和发挥技术工人的积极性，粗加工用功率大、精度较低、效率高的设备和技术等级低的工人。精加工则与之相反，从而发挥机床的各自特点，满足高效、低耗生产的要求。
3．便于安排热处理工序。例如，粗加工后安排时效处理，消除粗加工时工件所产生的残余应力；精加工又安排在淬火工序之后，以利于提高加工精度和消除淬火产生的变形及氧化层。
4．便于发现毛坯的缺陷，以便及时报废或修补，减少浪费。
5．精加工阶段放在最后进行加工，可以避免因零件在周转时的运输当中精加工表面的碰伤及划伤。
三、工序集中与工序分散
安排零件的加工工艺过程时，还要解决工序集中和工序分散问题。在不同的生产条件下，工艺人员编制的工艺会有所不同。。
我们把同一个零件工艺过程中工序多少的状况称为工序的集中和分散。
工序集中就是在每个工序中加工内容很多，尽可能在一次安装中加工许多表面，或尽量在同一台设备上连续完成较多的加工要求。这样，零件工艺过程中工序少，工艺路线短。
工序分散则相反，它把加工表面分的很细，每个工序加工内容少，表现为工序多，工艺路线长。
由于工序的集中和分散各有特点，究竟按何种原则确定工序数量，这要根据生产纲领、机床设备及零件本身的结构和技术要求等作全面的考虑。但从技术的发展方向来看，随着数控机床、加工中心的发展和应用，今后将更多地趋向于工序集中。
四、加工顺序的安排
要满足零件图样的全部技术要求及生产的高效率和低成本，不仅要正确选择定位基准和每个表面的加工方法，而且要合理地安排工序顺序。这不仅指安排好机械加工间的顺序，而且要合理地安排好机械加工与热处理、表面处理及与辅助工序（如清洗、检验等）间的工序顺序。