零件加工之粗基准的选择原则
尖峰科技选择定位基准是为了保证工件的位置精度，因此，选择定位基准总是从有位置精度要求的表面开始进行选择的.
粗基准：毛坯表面的定位基准。
1. 选取不加工的表面作粗基准：这样可使加工表面具有较正确的相对位置，并有可能在一次安装中把大部分加工表面加工出来。
2. 选取要求加工余量均匀的表面作为粗基准：这样可以保证作为粗基准的表面加工时余量均匀。
3. 对于所有表面都要加工的表面，选取余量和公差最小的表面作粗基准，以避免余量不足而造成废品。
4.选取光洁、平整、面积大的表面作粗基准；
5.粗基准不应重复使用。一般情况下，粗基准只允许使用一次。
箱体类零件加工工艺 箱体零件是机器或部件的基础零件，轴、轴承、齿轮等有关零件按规定的技术要求装配到箱体上，连接成部件或机器，使其按规定的要求工作，因此箱体零件的加工质量不仅影响机器的装配精度和运动精度，而且影响机器的工作精度、使用性能和寿命。下面以图1所示齿轮减速箱体零件的加工为例讨论箱体类零件的工艺过程。 图1 某车床主轴箱体简图
箱体类零件的结构特点和技术要求分析 图3所示零件为某车床主轴箱体类零件，属于中批生产，零件的材料为HT200铸铁。一般来说，箱体零件的结构较复杂，内部呈腔形，其加工表面主要是平面和孔。对箱体类零件的技术要求分析，应针对平面和孔的技术要求进行分析。 1．平面的精度要求箱体零件的设计基准一般为平面，本箱体各孔系和平面的设计基准为G面、H面和P面，其中G面和H面还是箱体的装配基准，因此它有较高的平面度和较小表面粗糙度要求。 2．孔系的技术要求箱体上有孔间距和同轴度要求的一系列孔，称为孔系。为保证箱体孔与轴承外圈配合及轴的回转精度，孔的尺寸精度为IT7，孔的几何形状误差控制在尺寸公差范围之内。为保证齿轮啮合精度，孔轴线间的尺寸精度、孔轴线间的平行度、同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差，均应有较高的要求。 3．孔与平面间的位置精度箱体上主要孔与箱体安装基面之间应规定平行度要求。本箱体零件主轴孔中心线对装配基面（G、H面）的平行度误差为0.04mm。 4．表面粗糙度重要孔和主要表面的粗糙度会影响连接面的配合性质或接触刚度，本箱体零件主要孔表面粗糙度为0.8μm，装配基面表面粗糙度为1.6μm。 箱体类零件的材料及毛坯 箱体零件的材料常用铸铁，这是因为铸铁容易成形，切削性能好，价格低，且吸振性和耐磨性较好。根据需要可选用HT150～350，常用HT200。在单件小批量生产情况下，为缩短生产周期，可采用钢板焊接结构。某些大负荷的箱体有时采用铸钢件。在特定条件下，可采用铝镁合金或其它铝合金材料。 铸铁毛坯在单件小批生产时，一般采用木模手工造型，毛坯精度较低，余量大；在大批量生产时，通常采用金属模机器造型，毛坯精度较高，加工余量可适当减小。单件小批生产直径大于50mm的孔，成批生产大于30mm的孔，一般都铸出预孔，以减少加工余量。铝合金箱体常用压铸制造，毛坯精度很高，余量很小，一些表面不必经切削加即可使用。 箱体类零件的加工工艺过程 箱体零件的主要加工表面是孔系和装配基准面。如何保证这些表面的加工精度和表面粗糙度，孔系之间及孔与装配基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度，是箱体零件加工的主要工艺问题。 箱体零件的典型加工路线为：平面加工－孔系加工－次要面（紧固孔等）加工。 图1车床主轴箱体零件，其生产类型为中小批生产；材料为HT200；毛坯为铸件。该箱体的加工工艺路线如表1。 表1车床主轴箱体零件的加工工艺过程
机械加工工艺中基准及其选择 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 一、基准及分类 在零件的设计和加工过程中，经常要用到某些点、线、面来确定其要素间的几何关系，这些作为依据的点、线、面称为基准。 基准按作用不同分为设计基准和工艺基准两大类。 (1)设计基准。设计基准是设计时在零件图纸上所使用的基准。以设计基准为依据来确定各几何要素之间的尺寸及相互位置关系，如图所示。齿轮内孔、外圆和分度圆的设计基准是齿轮的轴线，两端面可以认为是互为基准。
(2)工艺基准。工艺基准是在制造零件和装配机器的过程中所使用的基准。按其用途不同工艺基准又分为定位基准、测量基准和装配基准。它们分别用于工件加工时的定位、工件的测量检验和零件的装配。 定位基准是指工件在加工时用来确定工件对于机床及刀具相对位置的表面。例如，车削图4-9所示齿轮轮坯的外圆和左端面时，若用已经加工过的内孔将工件安装在心轴上，则孔的轴线就是外圆和左端面的定位基准。必须指出的是，工件上作为定位基准的点或线，总是由具体表面来体现的，这个表面称为定位基准面。例如，图4-9所示齿轮孔的轴线并不具体存在，而是由内孔表面来体现的，所以确切地说，图中内孔是加工外圆和左端面的定位基准面。 二、定位基准的选择原则 为了保证工件加工表面之间的相互位置精度，应从有相互位置精度要求的表面中选择定位基准。 在对零件进行机械加工中，第一道工序中只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准，这种基准面称为粗基准。在其后各工序加工中，所用的定位基准是已加工的表面，称为精基准。 (1)粗基准。粗基准的选择应保证所有加工表面都具有足够的加工余量，而且各加 工表面对不加工表面具有一定的位置精度。 三、粗基准选择的具体原则如下： ①选取不加工的表面作为粗基准。如果零件上有好几个不加工的表面，则应选择与加工表面相互位置精度要求高的表面作为粗基准。如图1所示，以不加工的外圆表面作为粗基准，既可在一次安装中把绝大部分要加工的表面加工出来，又能够保证外圆面与内孔同轴
型零件的机械加工工艺分析 本章要点 本章介绍典型零件的机械加工工艺规程制订过程及分析，主要内容如下： 1．介绍机械加工工艺规程制订的原则与步骤。 2．以轴类、箱体类、拨动杆零件为例，分析零件机械加工工艺规程制订的全过程。 本章要求：通过典型零件机械加工工艺规程制订的分析，能够掌握机械加工工艺规程制订的原则和方法，能制订给定零件的机械加工工艺规程。 §4.1 机械加工工艺规程的制订原则与步骤§4.1.1机械加工工艺规程的制订原则 机械加工工艺规程的制订原则是优质、高产、低成本，即在保证产品质量前提下，能尽量提高劳动生产率和降低成本。在制订工艺规程时应注意以下问题： 1．技术上的先进性 在制订机械加工工艺规程时，应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验，并保证良好的劳动条件。 2．经济上的合理性 在规定的生产纲领和生产批量下，可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案，此时应通过核算或相互对比，一般要求工艺成本最低。充分利用现有生产条件，少花钱、多办事。 3．有良好的劳动条件 在制订工艺方案上要注意采取机械化或自动化的措施，尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全、创造良好、文明的劳动条件。 由于工艺规程是直接指导生产和操作的重要技术文件，所以工艺规程还应正确、完整、统一和清晰。所用术语、符号、计量单位、编号都要符合相应标准。必须可靠地保证零件图上技术要求的实现。在制订机械加工工艺规程时，如果发现零件图某一技术要求规定得不适当，只能向有关部门提出建议，不得擅自修改零件图或不按零件图去做。 §4.1.2 制订机械加工工艺规程的内容和步骤 1．计算零件年生产纲领，确定生产类型。 2．对零件进行工艺分析 在对零件的加工工艺规程进行制订之前，应首先对零件进行工艺分析。其主要内容包括： （1)分析零件的作用及零件图上的技术要求。 (2)分析零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等； (3)分析零件的材质、热处理及机械加工的工艺性。 3．确定毛坯
零件机加工方法选择 零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中与分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排等问题。目前还没有一套通用而完整的工艺路线拟定方法，只总结出一些综合性原则，在具体运用这些原则时，要根据具体条件综合分析。拟定工艺路线的基本过程见图4-28所示。 表面加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法。在选择时，一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的加工方法，即确定加工方案。由于获得同一精度和粗糙度的加工方法往往有几种，在选择时除了考虑生产率要求和经济效益外，还应考虑下列因素： (1) 工件材料的性质 例如，淬硬钢零件的精加工要用磨削的方法；有色金属零件的精加工应采用精细车或精细镗等加工方法，而不应采用磨削。 (2) 工件的结构和尺寸 例如，对于IT7级精度的孔采用拉削、铰削、镗削和磨削等加工方法都可。但是箱体上的孔一般不用拉或磨，而常常采用铰孔和镗孔，直径大于60㎜的孔不宜采用钻、扩、铰。 (3) 生产类型 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，保证较高的成品率，在大批大量生产中采用珩磨和超精加工工艺加工较精密零件。 (4) 具体生产条件 应充分利用现有设备和工艺手段，不断引进新技术，对老设备进行技术改造，挖掘企业潜力，提高工艺水平。 表4-1~4-4分别列出了外圆、内孔和平面的加工方案及经济精度，供选择加工方法时参考。 表4-1 外圆表面加工方案 序号 加 工 方 案 经济精度级 表面粗糙度Ra 值／μm 适用范围 1 粗车 IT11以下 50～12.5 适用于淬火钢以外的各种金属 2 粗车一半精车 IT8～10 6.3～3.2 3 粗车一半精车一精车 IT7～8 1.6～0.8 4 粗车一半精车一精车一滚压（或抛光） I T7～8 0.2～0.025 5 粗车一半精车一磨削 IT7～8 0.8～0.4 主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属 6 粗车一半精车一粗磨一精磨 IT6～ 7 0.4～0.1 7 粗车一半精车一粗磨一精磨一超精加工（或轮式超精磨） IT5 0.1～Rz0.1 8 粗车一半精车一精车一金刚石车 IT6～7 0.4～0.025 主要用于要求较高的有色金属加工 9 粗车一半精车一粗磨一精磨一超精磨或镜面磨 IT5以上 0.025～Rz0.05 极高精度的外圆加工 10 粗车一半精车一粗磨一精磨一研磨 IT5以上 0.1～Rz0.05
1零件的加工工艺规程的制订原则与步骤 零件的加工工艺规程的制订原则是优质、高产、低成本，即在保证产品质量前提下，能尽量提高劳动生产率和降低成本。在制订工艺规程时应注意以下问题 1.1技术上的先进性 在制订零件的加工工艺规程时，应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验，并保证良好的劳动条件。 1.2经济上的合理性 在规定的生产纲领和生产批量下，可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案，此时应通过核算或相互对比，一般要求工艺成本最低。充分利用现有生产条件，少花钱、多办事。 1.3有良好的劳动条件 在制订工艺方案上要注意采取机械化或自动化的措施，尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全、创造良好、文明的劳动条件。由于工艺规程是直接指导生产和操作的重要技术文件，所以工艺规程还应正确、完整、统一和清晰。所用术语、符号、计量单位、编号都要符合相应标准。必须可靠地保证零件图上技术要求的实现。在制订机械加工工艺规程时，如果发现零件图某一技术要求规定得不适当，只能向有关部门提出建议，不得擅自修改零件图或不按零件图去做。
2零件的加工工艺 2.1计算零件年生产纲领，确定生产类型。 2.2对零件进行工艺分析 在对零件的加工工艺规程进行制订之前，应首先对零件进行工艺分析。其主要内容包括： （1)分析零件的作用及零件图上的技术要求。 (2)分析零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等； (3)分析零件的材质、热处理及机械加工的工艺性。 2.3确定毛坯 毛坯的种类和质量对零件加工质量、生产率、材料消耗以及加工成本都有密切关系。毛坯的选择应以生产批量的大小、零件的复杂程度、加工表面及非加工表面的技术要求等几方面综合考虑。正确选择毛坯的制造方式，可以使整个工艺过程更加经济合理，故应慎重对待。在通常情况下，主要应以生产类型来决定。 2.4制订零件的机械加工工艺路线 (1)确定各表面的加工方法。在了解各种加工方法特点和掌握其加工经济精度和表面粗糙度的基础上，选择保证加工质量、生产率和经济性的加工方法。 (2)选择定位基准。根据粗、精基准选择原则合理选定各工序的定位基准。
表面加工方法的选择 零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中与分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排等问题。目前还没有一套通用而完整的工艺路线拟定方法，只总结出一些综合性原则，在具体运用这些原则时，要根据具体条件综合分析。拟定工艺路线的基本过程见图4-28所示。 表面加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法。在选择时，一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的加工方法，即确定加工方案。由于获得同一精度和粗糙度的加工方法往往有几种，在选择时除了考虑生产率要求和经济效益外，还应考虑下列因素： (1) 工件材料的性质 例如，淬硬钢零件的精加工要用磨削的方法；有色金属零件的精加工应采用精细车或精细镗等加工方法，而不应采用磨削。 (2) 工件的结构和尺寸 例如，对于IT7级精度的孔采用拉削、铰削、镗削和磨削等加工方法都可。但是箱体上的孔一般不用拉或磨，而常常采用铰孔和镗孔，直径大于60㎜的孔不宜采用钻、扩、铰。 图4-28 工艺路线拟定的基本过程 (3) 生产类型 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，保证较高的成品率，在大批大量生产中采用珩磨和超精加工工艺加工较精密零件。 (4) 具体生产条件 应充分利用现有设备和工艺手段，不断引进新技术，对老设备进行技术改造，挖掘企业潜力，提高工艺水平。
粗基准选择及使用原则 选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基准面。具体选择时应考虑下列原则： (1) 选择重要表面为粗基准 为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择该表面为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面，如床身的导轨面，车床主轴箱的主轴孔，都是各自的重要表面。因此，加工床身和主轴箱时，应以导轨面或主轴孔为粗基准。如图所示。 床身加工粗基准选择
a) 导轨面为粗基准加工床腿底面 b) 底面为精基准加工导轨面 (2) 选择不加工表面为粗基准 为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工面为粗基准。如果工件上有多个不加工面，则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准，以便保证精度要求，使外形对称等。另外，如果是壳体类零件，还需要考虑壳体装配后内腔的干涉问题，粗基准尽量选用与装配零件之间空间小、易干涉的表面。 例如毛坯孔与外圆之间偏心较大，应当选择不加工的外圆为粗基准，将工件装夹在三爪自定心卡盘中，把毛坯的同轴度误差在镗孔时切除，从而保证其壁厚均匀。
粗基准的选择 1-外圆2-孔 （讲PS05的后盖工艺的2-2工序，找正铸造的油腔端面，这样才能使后续精加工的表面与铸造的油腔端面衔接好） (3) 选择加工余量最小的表面为粗基准 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，
以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。 (4) 选择较为平整光洁、加工面积较大的表面、无浇、冒口及飞边的 表面作为粗基准，以便工件定位可靠、夹紧方便。这样可以在加工中，把其它不好的表面以及浇、冒口及飞边加工掉。 (5) 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次 因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙值大且尺寸精度低，若重复使用将产生较大的误差。 实际上，无论精基准还是粗基准的选择，上述原则都不可能同时满足，有时还是互相矛盾的。因此，在选择时应根据具体情况进行分析，权衡利弊，保证其主要的要求。
加工方法的选择 一、加工经济精度 在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度（图中AB段）。 图1 加工误差与成本的关系图2 加工精度发展趋势 图1说明：δ－加工误差；S－加工成本。从图中可以看出：对一种加工方法来说，加工误差小到一定程度后（如曲线中A点的左侧），加工成本提高很多，加工误差却降低很少；加工误差大到一定程度后（如曲线中B点的右侧），即使加工误差增大很多，加工成本却降低很少。说明一种加工方法在AB段的外侧应该都是不经济的。 图2说明：20世纪40年代的精密加工精度大约只相当于80年代的一般加工精度。各种加工方法的加工经济精度的概念在发展，其指标在不断提高。 二、加工方法的选择 1、加工方法的选择原则
1）所选加工方法的加工经济精度范围要与加工表面精度、粗糙度要求相适应； 2）保证加工面的几何形状精度、表面相互位置精度的要求； 3）与零件材料的可加工性相适应。如淬火钢宜采用磨削加工； 4）与生产类型相适应，大批量生产时，应采用高效的机床设备和先进的加工方法；单件小批生产时，多采用通用机床和常规的加工方法。 2、外圆表面、孔及平面加工方案参见表1，2，3（20世纪90年代）： 表1外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度
注：加工有色金属时，表面粗糙度 Ra 取小值。 表2孔加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度
注：加工有色金属时，表面粗糙度 Ra 取小值。 表3 平面加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度
注：加工有色金属时，表面粗糙度 Ra 取小值。 三、机床的选择 1、数控机床与普通机床 产品变换周期短→数控机床； 形状复杂、普通机床加工困难→数控机床； 加工精度要求较高的重要零件→数控机床； 产品基本不变、大批大量生产→组合机床； 2、零件加工表面形状与机床类型相适应 3、零件加工表面尺寸、精度与机床规格相适应
定位粗基准的选择 以未加工过的表面进行定位的基准称为粗定位基准，简称粗基准。当毛坯加工完成后，零件进入机械加工过程的第一道工序，其定位基准必然时毛坯表面，即粗基准。选择粗基准时应遵循以下基本原则： 一、选择重要表面为粗基准 图1 如图所示，在床身加工中，导轨面时最重要的工作表面，要求加工时切去薄而均匀的一层金属，使其保留铸造时在导轨面所形成的均匀而细密的金相组织，以便增加导轨的耐磨性。因此，在第一道工序中，应选择导轨面作为车床床身的粗基准加工床脚。在第二道工序中，再以已加工的床脚底平面作为精基准加工导轨面，这样导轨面的加工余量可以小而均匀，加工后表层金相组织均匀，力学性能基本相同，在使用过程中表面的磨损就会比较均匀。 二、选择加工余量小的表面为粗基准 图2
如图阶梯轴毛坯，毛坯大小头的同轴度误差为3mm，小头的加工余量为5mm.而大头的加工余量为8mm，以加工余量最小的小头作粗基准加工大头，则加工余量足够。如果反过来采用大头作粗基准加工小头，则小头的加工余量不足，继续加工会导致工件报废。 三、选择不需加工并且与加工表面有相互位置精度要求的表面为粗基准。 图3 如图所示，如果采用不加工的A面作粗基准加工内孔，则加工后内孔与不加工表面A面的同轴度好；如果采用内孔B面做粗基准加工内孔，则加工后内孔与不加工表面A面的同轴度不好。 四、选择比较光洁、平整、面积足够大、装夹稳定的表面作粗基准，不允许有锻造飞边和铸造浇道、冒口或其他缺陷，以确保定位准确，加紧可靠。 五、粗基准在同一尺寸方向上只允许在第一道工序中使用一次，不得重复使用，以避免产生较大的定位误差。 图4 如图所示，工件以表面B为粗基准加工表面A之后，如果仍以表面B为粗基准加工表面C，由于不能保证工件轴心线在前后两次装夹中位置的一致性，就必然导致加工出来的表面A 与C之间产生较大的同轴度误差。 六、在处理上述由粗基准向精基准过渡的问题时，在下列情况下可以例外：
1：分析零件的工艺性2：选择毛胚3：选择定位基准4：拟定工艺路线5：确定各工序的设备、刀具、量具和夹具等6：确定各工序的切削用量7:填写工艺卡片 有色金属的精加工不宜采用磨削因为有色金属易使砂轮堵塞，因为常采用高速精细车削或金刚镗等切削加工方法。 形状复杂、尺寸较大的零件，其上的孔一般不宜采用拉削或磨削；直径大于∮60mm的孔 工件的四种定位形式 1:安全定位与不安全定位 工件的六个自由度完全被限制的定位称为安全定位 按加工要求允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。 2：欠定位与过定位 按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。 在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许。 工件的同一自由度被二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。 在通常情况下，应尽量避免出现过定位。 3：工件的基准 工件的基准：在零件的设计和制造中，要确定一些指定点、线或面的位置，必须以一些指定点、线或面作为依据，这些作为依据的点、线或面，称为基准。 按照作用的不同，常把基准分为设计基准和工艺基准两类。 设计基准：即设计零件的基准。 工艺基准：在制造零件是所使用的基准，它又分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。 1、工序基准：在工艺文件上用以标定加工表面位置的基准。 2、定位基准：在机械加工中，用来使工件在机床或夹具中占有正确位置的点、线或面。它是工艺基准中最主要的基准。定位基准是否合理，对保证工件加工后的尺寸精度和形位精度、安排加工顺序、提高生产率以及降低生产成本起着决定性的作用，它是制定工艺过程的主要任务之一。定位基准分为粗基准和精基准两种。 3、测量基准：用以测量已加工表面尺寸及位置基准。 4、装配基准：用来确定零件或部件在机器中的位置基准。 4：定位基准的选择 选择定位基准是为了保证工件的位置精度，因此，选择定位基准总是凑个有位置精度要求的表面开始进行选择的。 粗基准：毛胚表面的定位基准。 1、选取不加工的表面作粗基准：这样可使加工表面具有教正确的相对位置，并有可能在一次安装中把大部分加工表面加工出来。 2、选取要求加工余量均匀的表作为粗基准：这样可以保证作为粗基准的表面加工时余量均匀。 3、对于所有表面都要加工的表面，选取余量和公差最小的表面做粗基准，以避免余量不足而造成废品。 4、选取光洁、平整、面积大的表面作粗基准； 5、粗基准不应重复使用。一般情况下，粗基准只允许使用一次。 5：精基准的选择原则 对于形位公差精度要求较高的零件，应采用已加工过的表面作为定位基准。这种定位基准叫精基准。 精基准的选择原则：
定位基准的选择 在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。本节先建立一些有关基准和定位的概念，然后再着重讨论定位基准选择的原则。 （一）基准的概念 零件都是由若干表面组成，各表面之间有一定的尺寸和相互位置要求。模具零件表面间的相对位置要求包括两方面：表面间的距离尺寸精度和相对位置精度（如同轴度、平行度、垂直度和圆跳动等）要求。研究零件表面间的相对位置关系离不开基准，不明确基准就无法确定零件表面的位置。基准就其一般意义来讲，就是零件上用以确定其他点、线、面的位置所依据的点、线、面。基准按其作用不同，可分为设计基准和工艺基准两大类。 1、设计基准 在零件图上用以确定其他点、线、面的基准，称为设计基准。例如图９－１所示的零件，其轴心线O-O是各外圆表面和内孔的设计基准；端面A是端面B，C的设计基准；内孔表面D体现的轴心线O-O是φ40h外圆表面径向圆跳动和端面B端面圆跳动的设计基准。 2、工艺基准 零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为定位基准、测量基准和装配基准。 （1）定位基准加工时使工件在机床或夹具中占据正确位置所用的基准，称为定位基准。例如图９－１所示零件，零件套在心轴上磨削φ40h外圆表面时，内孔即为定位基准。 （2）测量基准零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准，称为测量基准。如图９－１所示，当以内孔为基准（套在检验心轴上）检验φ40h外圆的径向圆跳动和端面B的端面圆跳动时，内孔即为测量基准。 （3）装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准，称为装配基准。例如， 图9-1所示零件φ40h及端面B即为装配基准。 （二）工件的安装方式 为了在工件的某一部位上加工出符合规定技术要求的表面，在机械加工前，必须使工件在机床上相对于工具占据某一正确的位置。通常把这个过程称为工件的“定位”。工件定位后，由于在加工中受到切削力、重力等的作用，还应采用一定的机构将工件“夹紧”，使其确定的位置保持不变。工件从“定位”到“夹紧”的整个过程，统称为“安装”。 工件安装的好坏是模具加工中的重要问题，它不仅直接影响加工精度、工件安装的快慢、稳定性，还影响生产率的高低。为了保证加工表面与其设计基准间的相对位置精度，工件安装时应使加工表面的设计基准相对机床占据一正确的位置。如图9-1所示，为了保证加工表面φ40h径向圆跳动的要求，工件安装时必须使其设计基准（内孔轴心线O-O）与机床主轴的轴心线重合。 在各种不同的机床上加工零件时，有各种不同的安装方法。安装方法可以归纳为直接找正法、划线找正法和采用夹具安装法等3种。
第五章典型零件的加工工艺 第一节轴类零件的加工 一、概述 1. 轴类零件的功用、结构特点 ⑴功用轴类零件是机械加工中经常遇到的零件之一，在机器中，主要用来支承传动零件如齿轮、带轮，传递运动与扭矩，如机床主轴；有的用来装卡工件，如心轴。 ⑵结构特点轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，通常由外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、键槽、横向孔、沟槽等表面构成。按其结构特点分类有：光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴（包括曲轴、半轴、凸轮轴、偏心轴、十字轴和花键轴等）四类。如图５-1所示。若按轴的 图5－1 轴的种类 (a) 光轴(b) 空心轴(c) 半轴(d) 阶梯轴(e) 花键轴 (f) 十字轴(g) 偏心轴(h) 曲轴(i) 凸轮轴 长度和直径的比例来分，又可分为刚性轴（L/d≤12）和挠性轴（L/d＞12）两类。
2. 轴类零件的主要技术要求 ⑴加工精度 ①尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5~IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为IT6~IT9。 ②形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。 ③相互位置精度包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。 ⑵表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.2~1.6μm，传动件配合轴颈为0.4~3.2μm。 3. 轴类零件的材料、毛坯及热处理 ⑴轴类零件材料常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。 ⑵轴类毛坯常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。 (3) 轴类零件的热处理 锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。
金属加工《毛坯生产方法的选择》练习题 一.判断题(本大题共18小题) 1.毛坯选择是否合理,将直接影响零件乃至整部机器的产品质量、制造周期、使用寿命和成本。（） 2.常用毛坯种类有铸件、锻件、冲压件、热处理件、粉末冶金件、型材、焊接件等。（） 3.机械零件中常用的毛坯一般不能直接截取型材，而主要通过铸造、锻造、冲压、焊接等方法获得。（） 4.毛坯成形方法的确定主要考虑使用性、工艺性等，而与生产批量无关。（） 5.零件选材和毛坯成形方法往往是唯一的、不可替代的。（） 6.对于锻压性能，一般低碳钢优于高碳钢；碳的质量分数相同的碳素钢优于合金钢；高合金钢优于低合金钢。（） 7.(箱座类零件一般结构复杂，有不规则的外形和内腔。因些，不管生产批量多少都以铸铁件或铸钢件为毛坯。（） 8.承载较大的机架、箱体，可以选用球墨铸铁件或铸钢件毛坯。（） 9.对于承受动载荷、要求有较高力学性能的零件，一般不采用铸件做毛坯。（） 10.模具类毛坯大多采用锻件。（） 11.对于铸件毛坯，受力不大的零件可选用灰铸铁件，受力较大的零件可选用球墨铸铁件，承受重载而形状复杂的大中型零件可选用铸钢件。（） 12.型材是经轧制、拉伸、挤压等方法成形”。（） 13.焊接件主要用于各种金属结构，也少量用于制造零件毛坯及修复旧零件。（） 14.常见的轴杆类零件有实心轴、空心轴、直轴、曲轴和各类杆件。（） 15.小尺寸轴杆可选用型材做毛坯，一般轴采用锻件毛坯、大型、重型或复杂轴类可采用锻-焊或铸件方法制造毛坯。（） 16.手轮、带轮等盘套件受力不大，一般采用铸铁件，单件少量生产时可用低碳钢焊接而成。（） 17.螺杆和螺母配合使用时，螺母硬度应低些，以保障螺杆较长的使用寿命。（） 18.常用的型材按截面形状不同有：圆形、方形、六角形及特殊截面型材等。（） 二.单选题(本大题共20小题) 1.承受重载荷、动载荷及复杂载荷的低碳钢、中碳钢和合金结构钢重要零件一般采用（）毛坯。 A、铸件 B、锻件 C、冲压件 D、型材 E、焊接件 2.大批、大量生产的低碳钢、有色金属薄板成形零件，一般采用（）毛坯。 A、铸件 B、锻件 C、冲压件 D、型材 E、焊接件 3.硬质合金刀片是采用（）方法生产出来的。 A、粉末冶金 B、钎焊 C、模锻 D、铸造 4.防锈铝合金制造的保温瓶盖，一般采用（）方法生产。 A、熔模铸造 B、钎焊 C、板料冲压 5.机床生产中，一般采用（）方法制造齿轮毛坯。 A、自由锻 B、胎模锻 C、模锻 D、铸造 6.硬币或纪念章一般是采用（）方法生产出来的。A、熔模铸造B、板料冲压C、模锻 7.井式气体渗碳炉中的耐热罐，材料为耐热钢，应选用（）方法生产。 A、板料冲压 B、焊接 C、砂型铸造 8.机床床身一般选用（）材料，用铸造方法制造。 A、灰铸铁 B、合金结构钢 C、高碳钢 9.毛坯生产方法的选择首先考虑（）。 A、经济性 B、使用性 C、工艺性 D、可行性 10.成批、大批量生产的零件，应选易机械化、自动化的毛坯生产方法，例如铸件，尽量选用（）。 A、压力铸造 B、熔模铸造 C、砂型铸造 11.齿轮减速箱体选用的材料和毛坯是（）。 A、HT250铸件 B、ZCuZn16Si4铸件 C、Q295板材 12.汽车变速箱齿轮宜选用的材料和毛坯是（）。 A、45钢锻件 B、Cr12M0V锻件 C、20CrMnTi锻件 13.钢窗宜选用的材料和毛坯是（）。 A、10号钢型材 B、Q345板材 C、Q295板材 14.家用液化气罐宜选用的材料和毛坯是（）。 A、Q295板材 B、Q345板材 C、HT200铸件 15.石油储罐宜选用的材料和毛坯是（）。 A、Q295板材 B、Q295板材 C、45钢锻件 16.水龙头宜选用的材料和毛坯是（）。 A、HT250铸件 B、HT200铸件 C、ZCuZn16Si4铸件 17.机床床身宜选用的材料和毛坯是（）。 A、HT200铸件 B、ZCuZn16Si4铸件 C、Q345板件 18.机床主轴宜选用的材料和毛坯是（）。 A、20CrMnTi锻件 B、45钢锻件 C、Cr12MoV锻件 19.冷冲模宜选用的材料和毛坯是（）。 A、20CrMnTi锻件 B、45钢锻件 C、Cr12MoV锻件 20.从钢锭到型材，必须经过（）。 A、轧制 B、铸造 C、冲压
第十三章材料与成形工艺的选则 ●一个机械零件要实现其应有的功能，主要由两方面的因素决定：一是零件结构（形状、尺寸、精度、表面质量等），二是零件材料。零件设计不仅是结构设计，也包括材料选用。 ●选材对零件质量和工作寿命至关重要，影响零件生产成本和产品经济效益，复杂有难度工作，必须全面综合考虑。
第一节材料与成形工艺的选择原则 ●满足使用性能要求，兼顾工艺性、经济性和环保性。 ●一、使用性能足够的原则 ●指所选用的材料制造出的零件必须满足其使用性能要求，在规定的使用期内正常工作。使用性能零件设计功能的必要条件，选材最主要因素。首要的任务要准确判断零件所要求的主要使用性能有哪些。 ●选用材料使用性能要求，是在分析零件工作条件和失效形式的基础上提出的。
●零件的工作条件包括： ●（1）受力状况，主要有受力大小，受力形式（拉伸、压缩、 弯曲、扭转以及摩擦力等），载荷类型（静载、动载、交变载荷等）及其分布特点等； ●（2）环境状况，包括工作温度和介质情况（如高温、常温、 低温、有无腐蚀等）； ●（3）特殊要求，例如要求导电性、导热性、磁性、密度、 外观等。
●当材料的使用性能不能满足零件工作条件的要求时，零件就以某种形式失去其应有的效能（即失效，如磨损失效）。 ●机械零件所要求的使用性能主要是材料的力学性能。 ●针对零件的具体工作条件和主要失效形式考虑对零件尺寸和重量的要求或限制及零件的重要程度（重要件有较高的安全系数），确定零件材料应具有的主要力学性能和分析计算将其转化为相应的力学性能指标，适当考虑物理、化学性能判据，作为选材基本依据。
●常用力学性能判据：一类直接用于设计计算如σs、σb、σ-1、E、KIC等；一类不直接用于计算，根据经验而 间接确定零件性能，如δ、ψ、ak等。 ●后一类性能判据往往是作为保证安全的性能判据，其 作用是增加零件的抗过载能力和使用安全性。 ●硬度判据（如HBS、HRC、HV等）不能直接用于计算， 但它在确定的条件与其它性能判据（如强度、塑性、 韧性、耐磨性等）密切相关，且试验方法简便、迅速、不破坏零件，习惯在零件的技术要求中以标注硬度值 来综合反映对其力学性能的要求，同时应注明材料的 处理状态。 ●注意解决好材料的强度和塑性、韧性合理配合。
六点定位原则及定位基准的选择 一、六点定位原则 一个尚未定位的工件，其位置是不确定的。如图3-29 所示，将未定位的的工件（长方体）放在空间直角坐标系中，长方体可以沿X 、Y 、Z 轴移动有不同的位置，也可以绕X 、Y 、X 轴转动有不同的位置，分别用、、和、、表示。 用以描述工件位置不确定性的、、、、、合称为工件的六个自由度。其中、、称为工件沿X 、Y 、Z 轴的移动自由度，、、称为工件绕X 、Y 、Z 轴的转动自由度。 工件要正确定位首先要限制工件的自由度。设空间有一固定点，长方体的底面与该点保持接触，那么长方体沿Z 轴的移动自由度即被限制了。如果按图3-30 所设置六个固定点，长方体的三个面分别与这些点保持接触，长方体的六个自由度均被限制。其中XOY 平面上的呈三角形分布的三点限制了、、三个自由度；YOZ 平面内的水平放置的两个点，限制了、二个自由度；XOZ 平面内的一点，限制了一个自由度。限制三个或三个以上自由度的称为主要定位基准。
这种用适当分布的六个支承点限制工件六个自由度的原则称为 六点定位原则。 支承点的分布必须适当，否则六个支承点限制不了工件的六个自由度。例图3-30 中XOY 平面内的三点不应在一直线上，同理，YOZ 平面内的两点不应垂直布置。六点定位原则是工件定位的基本法则，用于实际生产时起支承作用的是有一定形状的几何体，这些用于限制工件自由度的几何体即为定位元件。表3-10 为常用定位元件能限制的工件自由度。
二、由工件加工要求确定工件应限制的自由度数 工件定位时，影响加工精度要求的自由度必须限制；不影响加工精度要求的自由度可以限制也可以不限制，视具体情况而定。 按照工件加工要求确定工件必须限制的自由度是工件定位中应解决的首要问题。 例如图3-31 所示为加工压板导向槽的示例。由于要求槽深方 向的尺寸 A 2 ，故要求限制Z 方向的移动自由度；由于要求槽底
第4章典型零件的机械加工工艺分析 本章要点 本章介绍典型零件的机械加工工艺规程制订过程及分析，主要内容如下： 1．介绍机械加工工艺规程制订的原则与步骤。 2．以轴类、箱体类、拨动杆零件为例，分析零件机械加工工艺规程制订的全过程。 本章要求：通过典型零件机械加工工艺规程制订的分析，能够掌握机械加工工艺规程制订的原则和方法，能制订给定零件的机械加工工艺规程。 §4.1 机械加工工艺规程的制订原则与步骤§4.1.1机械加工工艺规程的制订原则 机械加工工艺规程的制订原则是优质、高产、低成本，即在保证产品质量前提下，能尽量提高劳动生产率和降低成本。在制订工艺规程时应注意以下问题： 1．技术上的先进性 在制订机械加工工艺规程时，应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验，并保证良好的劳动条件。 2．经济上的合理性 在规定的生产纲领和生产批量下，可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案，此时应通过核算或相互对比，一般要求工艺成本最低。充分利用现有生产条件，少花钱、多办事。 3．有良好的劳动条件 在制订工艺方案上要注意采取机械化或自动化的措施，尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全、创造良好、文明的劳动条件。 由于工艺规程是直接指导生产和操作的重要技术文件，所以工艺规程还应正确、完整、统一和清晰。所用术语、符号、计量单位、编号都要符合相应标准。必须可靠地保证零件图上技术要求的实现。在制订机械加工工艺规程时，如果发现零件图某一技术要求规定得不适当，只能向有关部门提出建议，不得擅自修改零件图或不按零件图去做。 §4.1.2 制订机械加工工艺规程的内容和步骤 1．计算零件年生产纲领，确定生产类型。 2．对零件进行工艺分析 在对零件的加工工艺规程进行制订之前，应首先对零件进行工艺分析。其主要内容包括： （1)分析零件的作用及零件图上的技术要求。 (2)分析零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等； (3)分析零件的材质、热处理及机械加工的工艺性。
表面粗糙度选择很详细的 37．表面粗糙度如何选择？ 答：表面粗糙度的选择既要满足零件表面的使用功能要求，又要考虑加工的经济性。 38．用类比法确定表面粗糙度时，对高度参数一般按哪些原则选择？ 答：同一零件上，工作表面的表面粗糙度值应小于非工作表面。 摩擦表面的表面粗糙度值应小于非摩擦表面；滚动摩擦表面的表面粗糙度值应小于滑动摩擦表面；运动速度高、单位压力大的表面粗糙度值应小。 受循环载荷的表面及易引起应力集中的部位（如圆角、沟槽）表面粗糙度值应选得小些。 配合性质要求高的结合表面，配合间隙小的配合表面以及要求连接可靠，受重载的过盈配合表面等都应取较小的表面粗糙度值。 配合性质相同，零件尺寸越小，其表面粗糙度值应越小。同一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。 对于配合表面，其尺寸公差、形状公差、表面粗糙度应当协凋，一般情况下有一定的对应关系。 39．表面粗糙度Ra为50-100μm时，表面形状什么特征，如何应用？ 答：表面形状特征为明显可见刀痕，应用于粗造的加工面，一般很少采用。铸、锻、气割毛坯可达此要求。 40．表面粗糙度Ra为25μm时，表面形状什么特征，如何应用？ 答：表面形状特征为可见刀痕，应用于粗造的加工面，一般很少采用。铸、锻、气割毛坯可达此要求。 41．表面粗糙度Ra为12.5μm时，表面形状什么特征，如何应用？ 答：表面形状特征为微见刀痕, 应用于粗加工表面比较精确的一级，应用范围较广，如轴端面、倒角、螺钉孔和铆钉孔的表面、垫圈的接触面等。 42．表面粗糙度Ra为6.3μm时，表面形状什么特征，如何应用？ 答：表面形状特征为可见加工痕迹，应用于半粗加工面，支架、箱体、离合器、皮带轮侧面、凸轮侧面等非接触的自由表面，与螺栓头和铆钉头相接触的表面，所有轴和孔的退刀槽，一般遮板的结合面等。 43．表面粗糙度Ra为3.2μm时，表面形状什么特征，如何应用？ 答：表面形状特征为微见加工痕迹，应用于半精加工面，箱体、支架、盖面、套筒等和其他零件连接而没有配合要求的表面，需要发蓝的表面，需要滚花的预先加工面，主轴非接触的全部外表面等。是车削等基本切削加工方法较为经济地达到的表面粗糙度值。 44．表面粗糙度Ra为1.6μm时，表面形状什么特征，如何应用？ 答：表面形状特征为看不清加工痕迹，应用于表面质量要求较高的表面，中型机床工作台面（普通精度），组合机床主轴箱和盖面的结合面，中等尺寸平皮带轮和三角皮带轮的工作表面，衬套滑动轴承的压入孔，一般低速转动的轴颈。航空、航天产品的某些重要零件的非配合表面。 45．表面粗糙度Ra为0.8μm时，表面形状什么特征，如何应用？ 答：表面形状特征为可辨加工痕迹的方向，应用于中型机床（普通精度）滑动导轨面，导轨压板，圆柱销和圆锥销的表面，一般精度的刻度盘，需镀铬抛光的外表面，中速转动的轴颈，定位销压入孔等。是配合表面常用数值，中、重型设备的重要配合处，磨削加工经济。
典型零件加工工艺 生产实际中，零件的结构千差万别，但其基本几何构成不外是外圆、内孔、平面、螺纹、齿面、曲面等。很少有零件是由单一典型表面所构成，往往是由一些典型表面复合而成，其加工方法较单一典型表面加工复杂，是典型表面加工方法的综合应用。下面介绍轴类零件、箱体类和齿轮零件的典型加工工艺。 第一节轴类零件的加工 一轴类零件的分类、技术要求 轴是机械加工中常见的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等如图6-1，其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。 根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面： ⑴尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5~IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为 IT6~IT9。 ⑵几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。 ⑶相互位置精度包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。 ⑷表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.2~1.6μm，传动件配合轴颈为0.4~3.2μm。 ⑸其他热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。 二、轴类零件的材料、毛坯及热处理 1．轴类零件的材料 ⑴轴类零件材料常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。 ⑵轴类毛坯常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。 2．轴类零件的热处理 锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。 表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。 精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。 三、轴类零件的安装方式 轴类零件的安装方式主要有以下三种。 1．采用两中心孔定位装夹 一般以重要的外圆面作为粗基准定位，加工出中心孔，再以轴两端的中心孔为定位精基准；尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准，并实现一次安装加工多个表面。中心孔是工件加工统一的定位基准和检验基准，它自身质量非常重要，