双十科技制定机械加工工艺过程的主要问题
1.3.1确定毛坯
    选择毛坯，主要是确定毛坯的种类、制造方法及其制造精度。毛坯的形状、
尺寸越接近成品，切削加工余量就越少，从而可以提高材料的利用率和生产效
率，然而这样往往会使毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，从而增加
毛坯的制造成本。所以选择毛坯时应从机械加工和毛坯制造两方面出发，综合考
虑以获得最佳效果。
    1.毛坯的种类及选择
    毛坯的种类很多，同一种毛坯又有多种制造方法。下面分别进行介绍。
    1)铸件
    铸件适用于形状复杂的零件毛坯。根据铸造方法的不同，铸件又分为如下几
种。
    (1)砂型铸造的铸件。这是应用最为广泛的一种铸件。它又有木模手工造型
和金属模机器造型之分。木模手工造型铸件精度低，加工表面需留较大的加工余
量;它生产效率低，适用于单件小批生产或大型零件的铸造。金属模机器造型生
产效率高，铸件精度也高，但设备费用高，铸件的重量也受限制，适用于大批量
生产的中小型铸件。
    (2)金属型铸造铸件。这是将熔融的金属浇注到金属模具中，依靠金属自重
充满金属铸型腔而获得的铸件。这种铸件比砂型铸造铸件精度高，表面质量和力
学性能也好，生产效率也较高，但需要专用的金属型腔模，它适用于大批量生产
中的尺寸不大的有色金属铸件。
    (3)离心铸造铸件。这是将熔融金属注入高速旋转的铸型内，在离心力的作
用下，金属液充满型腔而形成的铸件。这种铸件晶粒细，金属组织致密，零件的
力学性能好，外圆精度及表面质量高，但内孔精度差，且需要专门的离心浇注
机，它适用于批量较大的黑色金属和有色金属的旋转体铸件。
    (4)压力铸造铸件。这是将熔融的金属在一定的压力作用下，以较高的速度
注入金属型腔内而获得的铸件。这种铸件精度高，可达IT11一IT13;表面粗糙度
值小，可达Ra=3.2一0.4pm;铸件力学性能好。可铸造各种结构较复杂的零件，
铸件上各种孔眼、螺纹、文字及花纹图案均可铸出，但需要一套昂贵的设备和型
腔模。它适用于批量较大的形状复杂、尺寸较小的有色金属铸件。
    (5)精密铸造铸件。将石蜡通过型腔模压制成与工件一样的蜡制件，再在蜡
制工件周围粘上特殊型砂，凝固后将其烘干焙烧，蜡被蒸化而放出，留下工件形
状的模壳，用来浇铸。精密铸造铸件精度高，表面质量好，一般用来铸造形状复
杂的铸钢件，可节省材料，降低成本，是一项先进的毛坯制造工艺。
    2)锻件
    锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯，其锻造方法有自由锻和
模锻两种。
    自由锻造锻件是在锻锤或压力机上用手工操作而成型的锻件。它的精度低，
加工余量大，生产率也低，适用于单件小批生产及大型锻件.
    模锻件是在锻锤或压力机上，通过专用锻模锻制成型的锻件。它的精度和表
面粗糙度均比自由锻造的好，可以使毛坯形状更接近工件形状，加工余量小。同
时，由于模锻件的材料纤维组织分布好，锻制件的机械强度高。模锻的生产效率
高，但需要专用的模具，且锻锤的吨位也要比自由锻造的大。它主要适用于批量
较大的中小型零件.
    3)煌接件
    焊接件是根据需要将型材或钢板煌接而成的毛坯件，它制作方便、简单，但
需要经过热处理才能进行机械加工，适用于单件小批生产中制造大型毛坯。其优
点是制造简便、加工周期短、毛坯质量小;缺点是焊接件抗振动性差，机械加工
前需经过时效处理以消除内应力。
    4)冲压件
    冲压件是通过冲压设备对薄钢板进行冷冲压加工而得到的零件，它可以非常
接近成品要求，冲压零件可以作为毛坯，有时还可以直接成为成品。冲压件的尺
寸精度高。它适用于批量较大而零件厚度较小的中小型零件。
    5)型材
    型材主要通过热轧或冷拉而成。热轧的精度低，价格较冷拉的便宜，用于一
般零件的毛坯。冷拉的尺寸小，精度高，易于实现自动送料，但价格昂贵，多用
于批量较大且在自动机床上进行加工的情形。按其截面形状不同，型材可分为圆
钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢以及其他特殊截面的型材。
    6)冷挤压件
    冷挤压件是在压力机上通过挤压模挤压而成的，其生产效率高。冷挤压毛坯
精度高，表面粗糙度值小，可以不再进行机械加工，但要求材料塑性好，主要为
有色金属和塑性好的钢材.适用于大批量生产中制造形状简单的小型零件.
    7)粉末冶金件
    粉末冶金件是以金属粉末为原料，在压力机上通过模具压制成型后经高温烧
结而成。其生产效率高，零件的精度高，表面粗糙度值小，一般可不再进行精加
工，但金属粉末成本较高，适用于大批大量生产中压制形状较简单的小型零件。
    2.毛坯的选择
    在确定毛坯时应考虑以下因素.
    1)零件的材料及其力学性能
    当零件的材料选定以后，毛坯的类型就大体确定了。例如，材料为铸铁的零
件，自然应选择铸造毛坯;而对于重要的钢质零件，力学性能要求高时，可选择
锻造毛坯。
    2)零件的结构和尺寸
    形状复杂的毛坯常采用铸件，但对于形状复杂的薄壁件，一般不能采用砂型
铸造;对于一般用途的阶梯轴，如果各段直径相差不大、力学性能要求不高时，
可选择棒料做毛坯，倘若各段直径相差较大，为了节省材料，应选择锻件。
    3)生产类型
    当零件的生产批量较大时，应采用精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，
这时毛坯制造增加的费用可由材料减少的费用以及机械加工减少的费用来补偿。
    4)现有生产条件
    选择毛坯类型时，要结合本企业的具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水
平和能力、外协的可能性等。
    5)充分考虑利用新技术、新工艺和新材料的可能性
    为了节约材料和能源，减少机械加工余量，提高经济效益，只要有可能，就
必须尽量采用精密铸造、精密锻造、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等新工艺、新
技术和新材料。
    3.确定毛坯时的几项工艺措施
    实现少切屑、无切屑加工，是现代机械制造技术的发展趋势。但是由于毛坯
制造技术的限制，加上现代机器对零件精度和表面质量的要求越来越高，为了保
证机械加工能达到质量要求，毛坯的某些表面仍需留有加工余量。加工毛坯时，
由于一些零件形状特殊，安装和加工不大方便，必须采取一定的工艺措施才能进
行机械加工。
    下面列举几种常见的工艺措施。
    1)工艺搭子的设置
    为了便于安装，有些铸件毛坯需铸出凸台，即所谓的工艺搭子，如图1-5所
示。工艺搭子只在装夹工件时用，零件加工完毕后一般应切除，如果对使用和外
观没有影响，也可保留在零件上。
    2)整体毛坯的采用
    在机械加工中，有时会遇到如磨床主轴部件中的三瓦轴承、发动机的连杆和
车床的开合螺母等零件。为了保证这类零件的加工质量和加工时方便，常做成整
体毛坯，加工到一定阶段后再切开，如图1-6所示为连杆整体毛坯。
    3)合件毛坯的采用
    为了便于加工过程中的装夹，对于一些形状比较规则的小形零件，如丁形
键、扁螺母、小隔套等，应将多件合成一个毛坯，待加工到一定阶段后或者大多
数表面加工完毕后，再加工成单件。图1-7(a)所示为丁815汽车上的一个扁螺
母，毛坯取一长六方钢;图1-7(b)所示为在车床上先车槽、倒角;图1-7(。)
所示为在车槽及倒角后，用cp24.5mm的钻头钻孔，钻孔的同时也就切成若干个单
件。合件毛坯，在确定其长度尺寸时，既要考虑切割刀具的宽度和零件的个数，
还应考虑切成单件后，切割的端面是否需要进一步加工，若要加工，还应留有一
定的加工余量。
    4.毛坯图的绘制
    在确定了毛坯种类、形状和尺寸后，还应绘制一张毛坯图作为毛坯生产单位
的产品图样。
    绘制毛坯图，是在零件图的基础上，在相应的加工表面上加上毛坯余量。但
绘制时还要考虑毛坯的具体制造条件，如铸件上的孔、锻件上的孔和空档、法兰
等的最小铸出和锻出条件;铸件和锻件表面的起模斜度(拔模斜度)和圆角;分
型面和分模面的位置等。并在毛坯图中用双点画线表示出零件的表面，以区别加
工表面和非加工表面。
1.3.2定位基准选择
    定位基准选择合理与否，将直接影响所制定的零件加工工艺规程的质量。若
基准选择不当，往往会增加工序，或使工艺路线不合理、夹具设计困难，甚至达
不到零件的加工精度特别是位置精度的要求。工艺规程设计人员必须根据零件图
的技术要求，从保证零件精度要求的角度出发，合理选择定位基准。
    I.基准的概念与分类
    基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、
面。基准根据其功用的不同可分为设计基准和工艺基准。
    1)设计基准
    设计基准是设计图样上所采用的基准，是标注设计尺寸或位置公差的起点。
例如图1-7所示的钻套零件，其中心线0-0是各外圆表面和内孔的设计基准，端面
A是端面日、C的设计基准，内孔cpD的中心线是外圆(p40h6的径向跳动和端面B的
端面圆跳动的设计基准。
    1)设计基准
    设计基准是设计图样上所采用的基准，是标注设计尺寸或位置公差的起点.
例如图1-7所示的钻套零件，其中心线0-0是各外圆表面和内孔的设计基准，端面
A是端面日、C的设计基准，内孔cpD的中心线是外圆cp40h6的径向跳动和端面B的
端面圆跳动的设计基准。
    2)工艺基准
    工艺基准是在工艺过程中所采用的基准。工艺基准按它的用途不同又可分为
测量基准、装配基准、工序基准和定位基准。
    (1)测量基准:为测量时所采用的基准。例如图1-8所示零件，当将孔cpD
套在测量心轴上测量cp40h6的径向跳动和端面日的端面圆跳动时，内孔cpD就是零
件的测量基准。
    (2)装配基准:是指装配时确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基
准。例如图1-9所示的齿轮，以内孔和左端面确定其安装在轴上的位置，内孔和左
端面就是齿轮的装配基准。
    (3)工序基准:是指在工序图上用来确定该工序加工表面加工后的尺寸、形
状、位置的基准。它是某工序所要达到的加工尺寸(即工序尺寸)的起点。图1-
10所示为一工件钻孔工序的工序简图，加工表面上的cpD孔，要求其中心线与A面
垂直，并分别与C面和B面保持距离Li和L2，因此表面A、日、C均为本工序的工序
基准。
    (4)定位基准:是指在加工中用做定位的基准。当工件以回转表面(圆柱
面、圆锥面、球面等)与夹具的定位元件接触(或配合)时，其轴线称为定位基
准(如图1一，1(a)所示)，工件上的回转面(体现定位基准作用的表面)称为定
位基面;与此对应，定位心轴的圆柱面称为限位基面，心轴的轴线称为限位基
准。例如，工件以平面与定位元件接触时(如图，-11(b)所示)，工件上那个实
际存在的面是定位基面，如果工件的定位基面是精加工过的，形状误差很小，可
认为定位基面就是定位基准。同样，定位元件以平面限位时，若形状误差很小，
也可以认为限位基面就是限位基准。从理论上说，定位基准应与限位基准重合，
定位基面与限位基面应接触。限制自由度最多的定位基面称为主要定位基面。
    定位基准有粗基准和精基准之分。工件加工的第一道工序中只能选择未加工
的毛坯表面作为定位基准，这种表面称为粗基准;用加工过的表面作为定位基准
称为精基准。
    工件定位时，为了保证加工表面的位置精度，大多优先选择设计基准或装配
基准作为主要定位基准，这些基准一般为零件上的主要表面。但有些零件在加工
中，为装夹方便或易于实现基准统一，人为地制造一种定位基准，即辅助基准。
所谓辅助基准，是指为满足工艺需要，在工件上专门设计或加工出的定位表面。
    如图1-4所示的零件，加工底面用上表面定位，但上表面太小，工件呈悬臂状
态，受力后会有一定的变形，为此，在毛坯上专门铸出了工艺凸台，和原来的基
准齐平。工艺凸台上用做定位的表面不是零件上的工作表面，只是为满足工艺需
要而在工件上专门设计的，该定位基准称为辅助基准。此外，某些零件上的次要
表面(非配合表面)，因为工艺上宜作为定位基准而提高其加工精度和表面质量
以便定位时使用，这种表面也称为辅助基准。例如，丝杠的外圆表面，从螺纹副
的传动来看，它是非配合的次要表面，但在丝杠螺纹的加工中，外圆表面往往作
为定位基准，它的圆度和圆柱度直接影响螺纹的加工精度，所以要提高外圆的加
工精度，并降低其表面粗糙度值。
    分析基准时，必须注意以下几点:
    (1)基准是制订工艺的依据，必然是客观存在的。当作为基准的是轮廓要素
时，如平面、圆柱面等，容易直接接触到，也比较直观。但是有些作为基准的是
中心要素，如圆心、球心、对称轴线等，则无法触及，然而它们也是客观存在
的。
    (2)当作为基准的要素无法触及时，通常由某些具体的表面来体现，这些表
面称为基面。例如，轴的定位可以用外圆柱面作为定位基面，这类定位基准的选
择则转化为恰当地选择定位基面的问题。
    (3)作为基准，可以是没有面积的点、线以及面积极小的面。但是工件上代
表这种基准的基面总是有一定接触面积的。
    (4)不仅表示尺寸关系的基准问题如上所述，表示位置精度的基准关系也是
如此.
    2.定位基准的选择原则
    在制订机械加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证零件的加工精度、合
理安排加工顺序、分配加工余量以及选择工艺装备等都有着至关重要的影响。选
择定位基准不同，工艺过程也随之而异。
    选择定位基准时，总是先考虑选择怎样的精基准把各个主要表面加工出来，
然后再考虑选择怎样的粗基准把作为精基准的表面先加工出来，即先考虑精基准
的选择，后考虑粗基准的选择。
    1)精基准的选择
    选择精基准主要考虑如何保证工件的尺寸精度和位置精度，以及如何使得工
件装夹方便可靠。选择精基准，应遵循以下原则。
    (1)基准重合原则:以设计基准为定位基准，避免基准不重合误差。如果加
工的是最终工序，所选择的定位基准应与设计基准重合;如果是中间工序，应尽
可能采用工序基准作为定位基准。在对加工面位置尺寸和位置关系有决定性影响
的工序中，特别是当位置公差要求很严时，也应尽量遵循这一原则，否则将由于
存在基准不重合误差而增大加工难度。
    (2)基准统一原则:应尽可能选择在加工工件多个表面时都能使用的定位基
准作为精基准。这样便于保证各加工面间的相互位置精度，避免基准变换所产生
的误差，并简化夹具的设计和制造。
    (3)互为基准原则:当两个表面相互位置精度以及它们自身的尺寸与形状精
度要求都很高时，可以采取互为基准的原则，反复多次进行精加工。例如，车床
主轴的主轴颈和前端锥孔的同轴度要求很高，常采用互为基准反复加工的方法。
再如图1-12所示工件，外圆和内孔自身加工精度和相互位置精度都要求很高，可
采用互为基准进行加工。