1.3 機制工藝基礎

工藝是指制造產品的技巧、方法和程序。機制工藝是機械制造工藝的簡稱，是機械制造全程（包括從原材料轉變到產品的全過程）中的技巧、方法和程序。機械制造全程中，凡是直接改變零件形狀、尺寸、相對位置和性能等，使其成為成品或半成品的過程，均為機械制造工藝過程。它通常包括零件的制造和機器的裝配兩部分。

為保證零件的加工及機器的裝配質量，在生產加工前，工藝技術人員必須針對所加工零件的結構或裝配機器的技術要求，確定加工工藝方案，制定相應的工藝規程（工藝規程是工藝技術人員根據產品圖紙的要求和該工件的特點、生產批量以及本企業現有設備和生產能力等因素，擬訂出的一種技術上可行、經濟上合理的最佳工藝方案，是指導零件生產過程的技術文件），此外，對于一些難以保證加工要求的零件或難以達到技術要求的裝配，還往往需要通過設計夾具加工來滿足相應的零件加工精度及裝配要求。因此，對生產操作人員來講，了解一些基本的機械制造工藝與夾具知識是很有必要的。

1.3.1 常見機械加工工藝

采用機械加工方法直接改變毛坯的形狀、尺寸、各表面間相互位置及表面質量，使之成為合格零件的過程，稱為機械加工工藝過程，它是由按一定順序排列的若干個工序組成的。在機械制造過程中，機械加工工藝方法主要有機械加工及熱加工兩大類。機械加工中使用最廣泛的是切削加工，常見的切削加工方法主要有車削、銑削、刨削、磨削等。

1.3.1.1 車削加工

利用車床、車刀完成工件的切削加工稱為車削加工。車削加工時，工件被夾持在車床主軸上做旋轉主運動，車刀做縱向或橫向的直線進給運動。其中，做直線進給運動的車刀對做旋轉主運動的工件進行切削加工的機床稱為車床。車床的種類很多，生產中尤以普通車床最為常見。

普通車床由三箱（主軸箱、進給箱、溜板箱）、兩杠（光杠、絲杠）、兩架（刀架、尾架）、一床身組成。其中普通車床中又以臥式車床使用最為廣泛。
圖1-1所示為CA6140型臥式車床的外形圖。

車削適于加工回轉表面，如內外圓柱面、內外圓錐面、端面、溝槽、螺紋和回轉成形面等，此外，在車床上既可用車刀對工件進行車削加工，又可用鉆頭、鉸刀、絲錐和滾花刀進行鉆孔、鉸孔、攻螺紋和滾花等操作。

（1）切削用量三要素

切削用量是表示主運動及進給運動大小的參數，包括切削速度vc、進給量f和背吃刀量（切削深度）ap，如圖1-2所示。

① 切削速度vc指主運動的線速度，即刀具切削刃上的某一點相對于待加工表面在主運動方向上的瞬時速度。表達式為：

vc=πDn/1000

式中 D—待加工表面最大直徑，mm；

n—工件的轉速，r/min；

vc—切削速度，m/min。

切削速度vc的選擇。當背吃刀量與進給量選定以后，可根據刀具壽命來確定。如粗車使用高速鋼車刀時，切削速度一般取25m/min左右；用硬質合金車刀時，切削速度一般取50m/min；精車時切削速度一般取60～200m/min。

② 進給量f是指在車削加工中工件每轉一周，車刀沿進給方向所移動的距離，其單位為mm/r。

進給量f的選擇：為提高生產率，在保證刀具壽命的前提下，車削進給量應盡可能選擇大一些。如果刀具或工件剛度較差，進給量會受切削力的限制不允許太大。在實踐中，粗車時進給量一般取f=0.3～1.5mm/r，精車時進給量一般取f=0.05～0.2mm/r。

③ 背吃刀量ap是指待加工表面與已加工表面之間的垂直距離，即ap=
（D-d） /2。

背吃刀量的選擇：背吃刀量應根據加工余量來確定。粗車時，除留下精加工的余量外，應盡可能一次進給切除大部分加工余量，以減少進給次數，提高生產率，且取較大背吃刀量可保證刀具壽命。

一般在中等功率的機床上加工，粗車時背吃刀量最深可達8～10mm，半精車時背吃刀量取0.5～2mm，精車時背吃刀量取0.1～0.4mm。

（2）車刀

車刀是實現車削加工必不可少的刀具。車刀的種類很多，如圖1-3所示。

① 刀具材料。常用的刀具材料主要有高速鋼和硬質合金兩大類。

高速鋼也稱白鋼，我國常用的牌號為T51841（W18Cr4V），能耐溫600～700℃，最高切削速度可達30m/min左右。

硬質合金是由碳化物及黏結劑高壓成形后燒結而成的。一般分為鎢鈷和鎢鈦鈷兩大類。切削時能耐溫800～1000℃，最高切削速度可達100m/min。

② 車刀形狀。車刀由刀頭和刀柄兩部分組成，如圖1-4所示。

③ 車刀的刃磨。車刀經過一段時間的使用會產生磨損，使切削力增大，切削溫度增高，工件表面粗糙度值增大，所以需及時刃磨。

常用的磨刀砂輪主要有兩種：一種是氧化鋁砂輪（剛玉砂輪），另一種是碳化硅砂輪（綠色）。高速鋼車刀應使用氧化鋁砂輪刃磨；硬質合金車刀，因刀體部分是碳鋼材料，可先用氧化鋁砂輪粗磨，再用碳化硅砂輪刃磨刀頭的硬質合金部分。

④ 車刀的安裝。安裝車刀時，如果安裝不正確，即使車刀有了合理的車刀角度，也起不到應有的作用。

車刀的正確安裝要求：刀尖與工件的中心線等高；刀柄應與工件軸心線垂直；車刀伸出方刀架的長度，一般應小于刀體高度的2倍（不包括車內孔）；車刀的墊鐵要放置平整，且數量盡可能少。

（3）工件的裝夾

根據所切削工件形狀、大小、加工精度的不同，工件裝夾的方式也有所不同，最常用的有以下幾種。

① 用三爪自定心卡盤裝夾工件。三爪自定心卡盤是車床最常用的附件，具有裝卸工件方便、能自動對心的特點，裝夾直徑較大的工件時，還可“反爪”
裝夾。

② 用四爪單動卡盤裝夾工件。四爪單動卡盤的四個爪是用四根螺桿分別帶動的，故四個爪可單獨調整，適合裝夾形狀不規則的工件，如方形、長方形、橢圓形工件等。

③ 用頂尖裝夾工件。用卡盤夾持工件，當所車削的工件細長時，工件若只有一端被固定，此時工件往往會出現“讓刀”現象，導致車出的工件在靠近卡盤的一端尺寸小，另一端尺寸大的現象。這就要采用一端用卡盤另一端用頂尖裝夾的辦法，以提高工件的剛度。有時需要用雙頂尖來裝夾工件，一些要求較高的長工件在用頂尖裝夾時還需要用跟刀架。

在車削加工時，除了用上述方法外，有些還可用心軸、花盤來裝夾工件。

（4）車削加工的應用

以下以車端面為例，簡述車削加工的應用。車削工件端面時，常用彎頭車刀和90°偏刀，如圖1-5所示。

使用彎頭車刀車削端面時，由外向中心進給。當背吃刀量較大或加工余量不均勻時，一般用手動進給；當背吃刀量較小且加工余量均勻時，可用自動進給。當車到離工件中心較近時，應改用手動慢慢進給，以防崩刃。

用90°偏刀車端面時，常從中心向外進給，通常用于端面精加工，或有孔端面的車削，車削出的端面表面粗糙度值較低。也可從外向中心進給，但用這種方法時，車削到靠近中心時車刀容易崩刃。

1.3.1.2 銑削加工

利用銑床、銑刀共同完成工件的切削加工稱為銑削加工。在銑削加工時，銑刀做旋轉的主運動，工件夾持在銑床工作臺上做前后、上下、左右的直線進給運動。銑削加工是通過銑床及刀具共同完成零件加工的。其中，銑床是機械制造業的重要設備，是一種應用廣、類型多的金屬切削機床。由于銑削能完成多種任務的加工，為適應各類任務的切削加工需要，所用銑床必須配備多種類型的刀具才能完成。

銑床有多種形式，并各有特點，常見的是升降臺式銑床。升降臺式銑床又稱曲座式銑床，它的主要特征是有沿床身垂直導軌運動的升降臺（曲座）。工作臺可隨著升降臺做上下（垂直）運動。工作臺本身在升降臺上面又可做縱向和橫向運動，故使用靈便，適宜于加工中小型零件。因此，升降臺式銑床是用得最多和最普遍的銑床。這類銑床按主軸位置可分為臥式和立式兩種。

臥式銑床的主要特征是主軸與工作臺臺面平行，成水平位置。銑削時，銑刀和刀軸安裝在主軸上，繞主軸軸心線做旋轉運動；工件和夾具裝夾在工作臺臺面上做進給運動。臥式銑床主要用于銑削一般尺寸的平面、溝槽和成形表面等。

圖1-6所示的X6132型臥式萬能銑床是國產萬能銑床中較為典型的一種，該機縱向工作臺可按工作需要在水平面上做45°范圍內左右轉動。

立式銑床的主要特征是主軸與工作臺臺面垂直，主軸呈垂直狀態。立式銑床安裝主軸的部分稱為立銑頭，立銑頭與床身結合處呈轉盤狀，并有刻度。立銑頭可按工作需要，在垂直方向上左右扳轉一定角度。這種銑床除了完成臥式升降臺銑床的各種銑削外，還能進行螺旋槽和斜面一類工件的加工。圖1-7給出了立式銑床的結構。

（1）銑削用量

銑削用量是表示主運動及進給運動大小的參數，包括銑削速度vc、進給量、背吃刀量ap、側吃刀量ae。

1）銑削速度

一般是指銑刀最大直徑處的線速度，其公式為：

vc=πDn/1000

式中 D—銑刀直徑，mm；

n—銑刀轉速，r/min；

vc—銑削速度，m/min。

2）進給量

指銑刀與工件之間沿進給方向的移動量，單位為mm/min，在銑床上有三種。

① 每分鐘進給量vf指在1min內，工件相對于銑刀沿進給方向的位移，單位為mm/min，這也是銑床銘牌上標示的進給量。

② 每齒進給量fz指銑刀每轉過一個齒時，工件相對于銑刀沿著進給方向的位移，單位為mm/z。

③ 每轉進給量f指銑刀每轉一周，工件相對于銑刀沿進給方向的位移，單位為mm/r。

它們三者的關系是：vf=fnz

式中 z—銑刀齒數。

3）背吃刀量ap和側吃刀量ae

在銑削時，銑刀是多齒旋轉刀具，在切入工件時有兩個方向的吃刀深度，即背吃刀量ap和側吃刀量ae，如圖1-8所示。

背吃刀量ap是平行于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸，即銑削深度，單位為mm。

側吃刀量ae是垂直于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸，即銑削寬度，單位為mm。

銑削用量選擇的原則是：在保證銑削加工質量和工藝系統剛度條件下，先選較大的吃刀量（ap和ae），再選取較大的進給量fz，根據銑床功率，并在刀具壽命允許的情況下選取vc。當工件的加工精度要求較高或要求表面粗糙度Ra值小于6.3μm時，應分粗、精銑兩道工序進行加工。

（2）銑刀

銑刀主要分為帶孔銑刀和帶柄銑刀兩大類。帶孔銑刀多用于臥式銑床。帶孔銑刀又分為圓柱銑刀和三面刃銑刀，如圖1-9（a）、圖1-9（b）所示。帶柄銑刀分為直柄銑刀（一般直徑較小）和錐柄銑刀（一般直徑較大），多用于立式銑床，如圖1-9（c）、圖1-9（d）所示。

（3）銑削加工的應用

銑削加工已成為機械加工中必不可少的一種加工方式。銑刀有較多的刀齒，連續地依次參加切削，沒有空程損失。主運動是旋轉運動，故切削速度可以提高。此外，還可進行多刀、多件加工。由于工作臺移動速度較低，故有可能在移動的工作臺上裝卸工件，使輔助時間與機動時間重合，因此提高了工作效率。

在銑床上可以實現的工作有以下幾種。

1）銑平面

銑平面是銑削加工中最重要的工作之一，可以在臥式銑床或立式銑床上
進行。

① 在臥式銑床上銑平面。在臥式銑床上用圓柱形銑刀銑平面，稱為周銑。周銑的特點是使用方便，在生產中常采用。

② 在立式銑床上銑平面。在立式銑床上用面銑刀銑平面，稱為端銑。

③ 其他銑平面的方法。在臥式銑床或立式銑床上采用三面刃圓盤銑刀銑臺階面，用立銑刀銑垂直面等。

2）銑斜面

銑斜面的加工方法主要有以下幾種。

① 偏轉工件銑斜面。工件偏轉適當的角度，使斜面轉到水平的位置，然后就可按銑平面的各種方法來銑斜面。

② 偏轉銑刀銑斜面。這種方法通常在立式銑床或裝有萬能銑頭的臥式銑床上進行，即使銑刀軸線傾斜成一定角度，工作臺采用橫向進給進行銑削。另外，在銑一些小斜面工件時，可采用角度銑刀進行加工。

3）銑溝槽

在銑床上對各種溝槽進行加工是最方便的。

① 銑開口式鍵槽。可在臥式銑床上用三面刃盤銑刀進行銑削（盤銑刀寬度應按鍵槽寬度來選擇）。

② 銑封閉式鍵槽。封閉式鍵槽一般是在立式銑床上用鍵槽銑刀或立銑刀進行銑削。

③ 銑T形槽。T形槽應用較廣，如銑床、鉆床的工作臺都有T形槽，用來安裝緊固螺栓，以便于 將夾具或工件緊固在工作臺上。銑T形槽一般在立式銑床上進行。

④ 銑半圓鍵槽。銑半圓鍵槽一般在臥式銑床上進行。工件可采用V形架或分度頭等安裝。采用半圓鍵槽銑刀，銑槽形狀由銑刀保證。

⑤ 銑螺旋槽。在銑削加工中，經常會遇到銑削螺旋槽的工作，如圓柱斜齒輪、麻花鉆頭、螺旋齒輪刀、螺旋銑刀等。銑削螺旋槽常在萬能銑床上用分度頭進行。

4）成形法銑直齒圓柱齒輪的齒形

在銑床上銑削直齒圓柱齒輪可采用成形法。成形法銑齒刀的形狀制成被切齒的齒槽形狀，稱為模數銑刀（或齒輪銑刀）。用于立式銑床的是柱狀模數銑刀，用于臥式銑床的是盤狀模數銑刀。

5）銑成形面

在銑床上一般可用成形銑刀銑削成形面，也可以用附加靠模來進行成形面的仿形銑削。

1.3.1.3 刨削加工

在刨床類機床上進行的切削加工稱為刨削加工。在刨削加工時，對于牛頭刨床，刀具的運動為主運動，工件運動為進給運動；對于龍門刨床，則工件運動為主運動，刀具的運動為進給運動。

牛頭刨床的外形如圖1-10。它因滑枕和刀架形似牛頭而得名。牛頭刨床的滑枕可沿床身導軌在水平方向做往復直線運動，使刀具實現主運動。刀架座可繞水平軸線調整至一定的角度位置，以便加工斜面；刀架可沿刀架座的導軌上下移動，以調整吃刀深度。工件可直接安裝在工作臺上，或安裝在工作臺上的夾具（如臺虎鉗等）中。加工時，工作臺帶著工件沿滑板的導軌做間歇的橫向進給運動。滑板還可沿床身的豎直導軌上下移動，以調整工件與刨刀的相對位置。

（1）刨刀的結構特點及種類

刨刀的幾何參數與車刀相似，但由于刨削時受到較大的沖擊力，故一般刨刀刀桿的橫截面積較車刀大1.25～1.5倍。刨刀的前角、后角均比車刀小，刃傾角一般取較大的負值，以提高刀具的強度，同時采用負倒棱。

刨刀往往做成彎頭，這是因為當刀具碰到工件表面的硬點時，能繞O點轉動，如圖1-11所示，使刀尖離開工件表面，防止損壞刀具及已加工表面。

刨刀的種類很多，按加工形式和用途不同，一般有平面刨刀、偏刀、切刀、角度刀及成形刀。

（2）刨刀的安裝

刨刀安裝正確與否將直接影響到工件的加工質量。如圖1-12所示，安裝時將轉盤對準零線，以便準確控制吃刀深度。刀架下端與轉盤底部基本對齊，以增加刀架的強度。刨刀的伸出長度一般為刀桿厚度的1.5～2倍。刨刀與刀架上鎖緊螺栓之間通常加墊T形墊鐵，以提高夾持穩定性。夾緊時夾緊力大小要合適，由于抬刀板上有孔，過大的夾緊力會壓斷刨刀。

（3）刨削加工的應用

由于牛頭刨床的刀具在反向運動時不加工，浪費了不少時間；滑枕在換向的瞬間有較大的慣量，限制了主運動速度的提高，使切削速度較低；此外，在牛頭刨床上通常只能單刀加工，不能用多刀同時切削，所以牛頭刨床的生產率比較低。但在牛頭刨床上加工時使用的刀具較簡單。所以牛頭刨床主要用于單件、小批生產或修理車間。

當加工表面較大時，如仍應用類似牛頭刨床形式的機床，則滑枕懸伸過長，而且工作臺的剛度也難以滿足要求，這時就需應用龍門刨床。龍門刨床主要用來加工大平面，尤其是長而窄的平面，也可用來加工溝槽或同時加工幾個中小型零件的平面。應用龍門刨床進行精細刨削，可得到較高的精度和表面粗糙度（表面粗糙度Ra=0.32～2.5μm），大型機床的導軌通常是用龍門刨床精細刨削來完成終加工工序的。

使用刨床加工，刀具較簡單，但生產率往往不如銑削高（加工長而窄的平面例外），所以刨床主要用于單件、小批生產及機修車間，大批、大量生產中它往往被銑床所代替。

在刨床上可以實現的工作有以下幾種。

1）刨平面

刨削平面可按以下方法和步驟進行加工。

① 刨平面時工件的裝夾。小型工件可夾在平口虎鉗上，較大的工件可直接固定在工作臺上。若工件直接裝夾在工作臺上，則可用壓板來固定，此時應分幾次逐漸擰緊各個螺母，以免夾緊時工件變形。為使工件不致在刨削時被推動，需在工件前端加擋鐵。如果所加工工件要求相對的面平行，相鄰的面互成直角，則應采用平行墊塊和墊圓棒夾緊。

② 刨削的步驟。

首先，工件和刨刀安裝正確后，調整升降工作臺，使工件在高度上接近刨刀。

然后，根據工件的長度及安裝位置，調整好滑枕和行程位置；調整變速手柄位置，調出所需的往返速度；調整棘輪機構，調出合適的進給量。

再轉動工作臺的橫向手柄，使工件移到刨刀下方，開動機床，慢慢轉動刀架上的手柄，使刀尖和工件表面相接觸，在工件表面上劃出一條細線。

最后，移動工作臺，使工件一側退離刀尖3～5mm后停機。轉動刀架，使刨刀達到所需的吃刀深度，然后開機刨削。若余量較大可分幾次進給完成。

刨削完畢，用量具測量工件尺寸，尺寸合格后方可卸下工件。

2）刨垂直面和斜面

刨垂直面是指用刀架垂直進給來加工平面的方法。為了使刨削時刨刀不會刨到平口虎鉗和工作臺，一般要將加工的表面懸空或墊空，但懸伸量不宜過長。若過長，刀具剛度變差，刨削時容易產生讓刀和振動現象。刨削時采用偏刀，安裝偏刀時刨刀伸出的長度應大于整個刨削面的高度。

刨削時，刀架轉盤的刻線應對準零線，以使刨出的平面和工作臺平面垂直。為了避免回程時劃傷工件已加工表面，必須將刀座偏轉10°～15°，這樣抬刀板抬起時，刨刀會抬離工件已加工表面，并且可減少刨刀磨損。

刨削斜面的方法很多，常用的方法為傾斜刀架法。即將刀架傾斜一個角度，同時偏轉刀座，用手轉動刀架手柄，使刨刀沿斜向進給。刀架傾斜的角度是工件待加工斜面與機床縱向鉛垂面的夾角。刀座傾斜的方向與刨垂直面時相同，即刀座上端偏離被加工斜面。

3）刨溝槽

刨直槽可用車槽刀以垂直進給來完成。可根據槽寬分一次或幾次刨出，各種槽均應先刨出窄槽。

在刨削T形槽時，先刨出各關聯平面，并在工件端面和上平面上劃出加工線。用車槽刀刨出直角槽，使其寬度等于T形槽槽口的寬度，深度等于T形槽的深度。然后用彎切刀刨削一側的凹槽，刨好一側再刨另一側。刨燕尾槽的過程與刨T形槽相似。

4）刨矩形零件

矩形零件要求對面平行，相鄰兩面垂直。其刨削步驟如下。

① 選擇一個較大、較平整的平面作為底面定位，刨出精基準面。

② 將精基準面貼緊在鉗口一側，在活動鉗口與工件之間墊一圓棒，使夾緊力集中在鉗口中部，然后刨第二平面（與精基準面垂直）。

③ 精基準面緊貼鉗口，將工件轉180°，刨第三個平面。

④ 把精基準面放在平行墊鐵上，固定工件，刨出第四個平面。

1.3.1.4 磨削加工

磨削是在磨床上利用砂輪或其他磨具、磨料作為切削工具對工件進行加工的工藝過程。磨削加工所用設備主要為磨床，磨床的種類較多，按其加工特點及結構的不同，常見的主要有平面磨床、外圓磨床、內圓磨床及工具磨床、拋光機等。

圖1-13給出了M1432A型萬能外圓磨床的結構，該磨床的使用性能與制造工藝性都比較好。主要由床身、工作臺、頭架、尾座、砂輪架、橫向進給手輪和內圓磨具等組成。

（1）磨削運動及磨削用量

磨削運動是為了切除工件表面多余材料，加工出合格的、完整的表面，是磨具與工件之間必須產生的所有相對運動的總稱。下面以磨削外圓柱面為例加以說明，如圖1-14所示。

① 主運動。砂輪的高速旋轉是主運動。用砂輪外圓的線速度vs來表示，單位為m/s。

② 圓周進給運動。指工件繞自身軸線的旋轉運動。用工件回轉時待加工表面的線速度vw表示，單位為m/s。

③ 縱向進給運動。指工作臺帶動工件做縱向往復運動。用工件每轉一轉沿自身軸線方向的移動量fa表示，單位為mm/r。

④ 橫（徑）向進給運動。工作臺帶動工件每一次縱向往復行程內，砂輪相對于工件的徑向移動的距離ap稱為背吃刀量，單位為mm。

（2）磨削加工的應用

磨削屬精加工，能加工平面、內外圓柱表面、內外圓錐表面、內外螺旋表面、齒輪齒形及花鍵等成形表面，還能刃磨刀具和進行切斷鋼管、去除鑄件或鍛件的硬皮及粗磨表面等粗加工。磨削以平面磨削、外圓磨削和內圓磨削最為常用，這些表面的加工都必須在相對應的平面磨床、外圓磨床、內圓磨床上進行。

① 磨平面。磨削平面一般在平面磨床上進行。鋼和鑄鐵等導磁性工件可直接裝夾在有電磁吸盤的機床工作臺上。非導磁性工件，要用精密平口鉗或導磁直角鐵等夾具裝夾。根據磨削時砂輪工作表面的不同，磨削平面的工藝方法有兩種，即周磨法和端磨法。

② 磨外圓及外圓錐面。磨外圓時工件常用前、后頂尖裝夾，用夾頭帶動旋轉；還可用心軸裝夾，用三爪自定心或四爪單動卡盤裝夾，用卡盤和頂尖裝夾。磨削方法有縱磨法、橫磨法、綜合磨法、深磨法，如圖1-15所示。

磨外圓錐面時可采用轉動工作臺、轉動頭架、轉動砂輪架和用角度修整器修整砂輪等方法，如圖1-16所示。

③ 磨內圓柱孔。內圓柱孔的磨削，可以在內圓磨床上進行，也可以在萬能外圓磨床上用內圓磨頭進行磨削。磨內孔時，一般都用卡盤夾持工件外圓，其運動與磨外圓時基本相同，但砂輪的旋轉方向相反。磨削的方法有兩種，縱向磨和切入磨，如圖1-17所示。

1.3.2 常見熱加工工藝

常見的熱加工主要有熱處理、表面處理、鑄造、鍛造等加工工藝方法。

1.3.2.1 熱處理

金屬材料的熱處理是一種將金屬材料在固態下加熱到一定溫度并在這個溫度停留一段時間，然后把它放在水、鹽水或油中迅速冷卻到室溫，從而改善其力學性能的工藝方法。

熱處理主要有兩方面的作用：一是獲得零件所要求的使用性能，如提高零件的強度、韌性和使用壽命等；二是作為零件加工過程中的一個中間工序，消除生產過程中妨礙繼續加工的某些不利因素（如改善切削加工性、沖壓性），以保證繼續加工正常進行。

金屬材料熱處理的原理就是通過控制材料的加熱溫度、保溫時間和冷卻速度，使材料內部組織和晶粒粗細產生需要的變化，從而獲得所加工零件需要的力學性能。按熱處理材料的不同，主要分為鋼的熱處理及有色金屬的熱處理兩種。其中，鋼的熱處理應用最為廣泛。

實際操作中，熱處理方法分為普通熱處理和表面熱處理兩大類，常用鋼的熱處理方法見圖1-18。

（1）普通熱處理

普通熱處理方法可分為退火、正火、淬火和回火四種，俗稱“四把火”。

① 退火。退火是將材料加熱到某一溫度范圍，保溫一定時間，然后緩慢而均勻地冷卻到室溫的操作過程。根據不同的目的，退火的規范也不同，所以退火又分為去應力退火、球化退火和完全退火等。

鋼的去應力退火，又稱低溫退火，加熱溫度大約是500～650℃，保溫適當時間后緩慢冷卻。目的是消除變形加工、機械加工等產生的殘余應力。

鋼的球化退火可降低鋼的硬度，提高塑性，改善切削性能。減少鋼在淬火時發生變形和開裂的傾向。

鋼的完全退火，又稱重結晶退火，即加熱溫度比去應力退火高，當達到或超過重結晶的起始溫度時，經適當的時間保溫后再緩慢冷卻。完全退火的目的是細化晶粒，消除熱加工造成的內應力，降低硬度。

② 正火。正火是將鋼件加熱到臨界溫度以上，保持一段時間，然后在空氣中冷卻，其冷卻速度比退火快。正火的目的是細化組織，增加強度與韌性，減少內應力，改善切削性能。

正火與完全退火加熱溫度、保溫時間相當，主要不同在于冷卻速度。正火為自然空冷（快），完全退火為控制爐冷（慢），因此，同一材料正火后強度、硬度要高。

表1-2為常用結構鋼完全退火及正火工藝規范。

③ 淬火。淬火是將材料加熱到某一溫度范圍保溫，然后以較快的速度冷卻到室溫，使材料轉變成馬氏體或下貝氏體組織的操作過程。淬火方法有普通淬火、分級淬火及等溫淬火等。

④ 回火。回火是將已淬火鋼件重新加熱到奧氏體轉變溫度以下的某一溫度并保溫一定時間后再以適當方式（空冷、油冷）冷至室溫。

鋼的回火是緊接淬火的后續工序，一般都是在淬火之后馬上進行，工藝上都要求淬火后多少小時必須進行。回火方法有低溫回火（加熱溫度在150～250℃）、中溫回火（加熱溫度在350～500℃）、高溫回火（加熱溫度在500～650℃）三種。

回火的目的是減少或消除淬火應力，提高塑性和韌性，獲得強度與韌性配合良好的綜合力學性能，穩定零件的組織和尺寸，使其在使用中不發生變化。

⑤ 調質。淬火和高溫回火的雙重熱處理方法稱為調質。調質是熱處理中一項極其重要的工藝，通過調質處理可獲得強度、硬度、塑性和韌性都較好的綜合性能，主要用于結構鋼所制造的工件。

（2）表面熱處理

表面熱處理就是通過物理或化學的方法改變鋼的表層性能，以滿足不同的使用要求。常用的表面熱處理方法如下。

① 表面淬火。表面淬火是將鋼件的表面層淬透到一定的深度，而中心部分仍保持淬火前狀態的一種局部淬火方法。它是通過快速加熱，使鋼件表層很快達到淬火溫度，在熱量來不及傳到中心時就迅速冷卻，實現表面淬火。

表面淬火的目的在于獲得高硬度的表面層和具有較高韌性的內層，以提高鋼件的耐磨性和疲勞強度。

② 滲碳。為增加低碳鋼、低合金鋼等的表層含碳量，在適當的媒劑中加熱，將碳從鋼表面擴散滲入，使表面層成為高碳狀態，并進行淬火使表層硬化，在一定的滲碳溫度下，加熱時間越長，滲碳層越厚。根據鋼件要求的不同，滲碳層的厚度一般在0.5～2mm。

③ 滲氮。滲氮通常是把已調質并加工好的零件放在含氮的介質中，在500～600℃的溫度內保持適當時間，使介質分解生成的新生態氮滲入零件的表面層。滲氮的目的是提高工件表面的硬度、耐磨性、疲勞強度和抗咬合性，提高零件抗大氣、過熱蒸氣腐蝕的能力，提高耐回火性，降低缺口敏感性。

1.3.2.2 表面處理

金屬表面處理是一種通過處理使金屬表面生成一層金屬或非金屬覆蓋層，用以提高金屬工件的防腐、裝飾、耐磨或其他性能的工藝方法。金屬表面處理的方法如下。

（1）電鍍

電鍍是一種在工件表面通過電沉積的方法生成金屬覆蓋層，從而獲得裝飾、防腐及某些特殊性能的工藝方法。根據工件對腐蝕性能的要求，鍍層可分為陽極鍍層和陰極鍍層兩種，陽極鍍層能起到電化學保護基體金屬免受腐蝕的作用，陰極鍍層只有當工件被鍍層全部覆蓋且無孔隙時，才能保護基體金屬免受腐蝕。常用鍍層的選擇見表1-3。

（2）化學鍍

化學鍍是借助于溶液中的還原劑使金屬離子還原成金屬狀態，并沉積在工件表面上的一種鍍覆方法。其優點是任何外形復雜的工件都可獲得厚度均勻的鍍層，鍍層致密，孔隙小，并有較高的硬度，常用的有化學鍍銅和化學鍍鎳。

（3）化學處理

化學處理是將金屬置于一種化學介質中，通過化學反應，在金屬表面生成一種化學覆蓋層，使之獲得裝飾、耐蝕、絕緣等不同的性能。常用的金屬表面化學處理方法有氧化和磷化處理，氧化和磷化對工件精度無影響。氧化主要用于機械零件及精密儀器、儀表的防護與裝飾；磷化的耐腐蝕性能高于氧化，并且具有潤滑性和減摩性及較高的絕緣性，主要用于鋼鐵工件的防銹及硅鋼片的絕緣等。

鋼的氧化處理是將鋼件放在空氣-水蒸氣或化學藥物中，在室溫或加熱到適當溫度后，使其表面形成一層藍色或黑色氧化膜，以改善鋼的耐腐蝕性和外觀的處理工藝，又叫發藍處理。

表1-4給出了鋼件磷化處理工藝及其性能，表1-5給出了鋼件發藍處理工藝。

（4）陽極氧化處理

在含有硫酸、草酸或鉻酸的電解液中，將金屬工件作為陽極，電解后使其表面氧化而生成一層堅固的氧化膜，這種方法適用于鋁、鋯等金屬的表面處理。常用的鋁及其合金的陽極氧化處理的特性是提高工件的抗蝕性與裝飾性，提高工件的耐磨性。陽極氧化處理廣泛應用于航空、機械、電子、電氣等工業。用于抗蝕與裝飾時氧化膜厚度10～20μm，用于提高耐磨性時氧化膜厚度60～200μm。

1.3.2.3 鑄造

鑄造是將液體金屬澆鑄到與零件形狀相適應的鑄造空腔中，待其冷卻凝固后，以獲得零件或毛坯的加工工藝方法。采用鑄造工藝生產的零件稱為鑄件，鑄件在毛坯中占有很大的比例，這與鑄造生產的特點有關。其一，鑄造是應用金屬液體成形，故可鑄造復雜形狀的鑄件，如機床床身的加強肋等。這是其他許多成形方法無法實現的。鑄件的質量可大可小，從幾克到幾百噸不等。大多數金屬材料（如鋼鐵、鋁、銅等）都適合于鑄造，其中尤以灰鑄鐵鑄造性能最佳，因此在鑄造中應用范圍廣泛。其二，鑄造生產應用的型腔形狀、尺寸可以制成很接近于零件的形狀、尺寸，有些精密鑄造可以直接成為零件，這為實現少切削、無切削加工提供了有利條件，故鑄造可省材料。另外，鑄造造型的主要原料如型砂、芯砂來源廣，價格便宜，并且鑄造生產中可以利用廢舊金屬材料，這樣也可降低生產成本。因此，鑄造生產具有應用廣、材料省、成本低的優點，但也存在著鑄造組織較為粗糙、勞動條件較差、細長件和薄件較難鑄造等缺點。隨著機器造型和特種鑄造方法的出現，這些問題正被逐漸克服。

鑄造生產方法有多種，通常分為砂型鑄造和特種鑄造。其中，砂型鑄造是應用最廣泛、最基本的鑄造方法。

（1）砂型鑄造生產工藝過程

砂型鑄造的生產工藝過程主要包括：模樣、芯盒、型砂、芯砂的制備，造型、造芯，合箱，熔化金屬及澆注，落砂、清理及檢驗，等等。其工藝過程如圖1-19所示。

（2）鑄型的結構

以應用最多的兩箱造型方法為例，鑄型的結構如圖1-20所示。鑄型結構主要包括上、下砂箱，形成型腔的砂型、型芯以及澆注系統等。上、下砂箱多為金屬框架。

金屬液體在砂型里的通道稱為澆注系統，主要包括澆口、冒口兩大部分。澆口依次序包括澆口杯、直澆道、橫澆道、內澆道四個部分，如圖1-21所示。澆口杯引導液體進入澆注系統。直澆道引入橫澆道并調節靜壓。橫澆道引入內澆道，并撇渣、擋渣。內澆道引入型腔，可控制澆注速度和方向。

（3）鑄鐵的熔煉

鑄件中鑄鐵件占大多數，約占60%～70%。其余為鑄鋼件、有色金屬鑄件。目前鑄鐵的熔煉設備主要是沖天爐及感應電爐。

沖天爐爐料為新生鐵、回爐舊鑄鐵件、廢鋼等，燃料主要是焦炭，也有用煤粉的。熔劑常用的有石灰石（CaCO3）和氟石（CaF2）等。

熔煉時先以木柴引火烘爐，燒旺。加入焦炭至一定高度形成底焦，鼓風燒旺。再依一定的比例，按熔劑、金屬料、焦炭的順序加料。鐵液和爐渣分別由前爐的出鐵槽和出渣口排出。

（4）鑄鐵的澆注

澆注是將金屬熔液澆入鑄型，若操作不當，則容易誘發安全事故，也影響鑄件質量。

澆注前要充分做好準備，清理澆注場地，安排被澆注砂箱等。澆注前還要控制正確的澆注溫度，各種金屬澆注不同厚度的鑄件時，應采用不同的澆注溫度，鑄鐵件一般為1250～1350℃。采用適中的澆注速度，澆注速度與鑄件大小、形狀有關，但澆注開始和快結束時都要慢速澆注，前者可減少沖擊，也有利于型腔中空氣的逸出，后者將減少金屬液體對上砂箱的頂起力。

1.3.2.4 鍛造

鍛造是使金屬材料在外力（靜壓力或沖擊壓力）的作用下發生永久變形的一種加工方法。鍛造可以改變毛坯的形狀和尺寸，也可以改善材料的內部組織，提高鍛件的物理性能和力學性能。鍛造生產可以為機械制造工業及其他工業提供各種機械零件的毛坯。一些受力大、要求高的重要零件，如汽輪機及發電機的主軸、轉子、葉輪、葉片，軋鋼機軋輥，內燃機曲軸、連桿，齒輪、軸承、刀具、模具以及國防工業方面所需要的重要零件等，都采用鍛造生產。

鍛造與其他機械加工方法相比，具有顯著的特點：節約金屬材料，能改善金屬材料的內部組織、力學性能和物理性能，提高生產率，增加零件的使用壽命。另外，鍛造生產的通用性強，既可單件、小批量生產，也可大批量生產。因此，鍛造生產廣泛地應用于冶金、礦山、汽車、工程機械、石油、化工、航空、航天、兵器等行業。鍛造生產能力及其工藝水平的高低，在一定程度上反映了一個國家的工業水準。在現代機械制造業中，鍛造生產具有不可替代的重要地位。

（1）鍛造的種類

鍛造屬于壓力加工生產方法中的一部分，鍛造生產可以按不同方法分類。

1）按毛坯鍛打時的溫度分類

① 熱鍛。將坯料加熱到一定溫度再進行鍛造稱為熱鍛，它是目前應用最為廣泛的一種鍛造工藝。

② 冷鍛。將坯料在常溫下進行鍛造稱為冷鍛，如冷鐓和冷擠壓等。冷鍛所需的鍛壓設備噸位較大。冷鍛可以獲得較高精度和強度以及表面粗糙度值較小的鍛件。

③ 溫鍛（又稱半熱鍛）。坯料加熱的溫度小于熱鍛時的溫度。它所需要的設備噸位較冷鍛小，可鍛造強度較高和表面較粗糙的鍛件，是目前正在發展中的一種新工藝。

2）按作用力分類

① 手工鍛造（手鍛）。依靠手鍛工具和人力的打擊，在鐵砧上將毛坯鍛打成預定形狀的鍛件。常用于修配零件和學習訓練等。

② 機器鍛造（機鍛）。依靠鍛造工具在各種鍛造設備上將坯料制成鍛件。按所用的設備和工具不同，又可分為自由鍛造、模型鍛造、胎模鍛造和特種鍛造
四類。

（2）自由鍛的基本工序

自由鍛造簡稱自由鍛，它是將加熱到一定溫度的金屬坯料放在自由鍛造設備上下砧之間進行鍛造，由操作者控制金屬的變形而獲得預期形狀的鍛件。它適用于單件、小批量生產。

自由鍛加工工序可分為基本工序和輔助工序。基本工序主要有鐓粗、拔長、沖孔、彎曲，其次有扭轉、錯移、切割等。如鍛件形狀較為復雜，鍛造過程就需由幾個工序組合而成。輔助工序主要有切肩、壓痕、精整（其中包括摔圓、平整、校直等）。常用工序如圖1-22所示。

1.3.3 機械加工精度

零件經機械加工后的實際尺寸、表面形狀、表面相互位置等幾何參數符合其理想的幾何參數的程度稱為機械加工精度。兩者不符合的程度稱為加工誤差。加工誤差越小，加工精度越高。

1.3.3.1 零件的加工精度

零件的機械加工精度主要包括尺寸精度、形狀精度、位置精度。

（1）尺寸精度

尺寸精度是指加工后零件的實際尺寸與理想尺寸的符合程度。理想尺寸是指零件圖上所注尺寸的平均值，即所注尺寸的公差帶中心值。尺寸精度用標準公差等級表示，分為20級。

（2）形狀精度

加工后零件表面實際測得的形狀和理想形狀的符合程度。理想形狀是指幾何意義上的絕對正確的圓柱面、圓錐面、平面、球面、螺旋面及其他成形表面。形狀精度等級用形狀公差等級表示，分為12級。

（3）位置精度

它是加工后零件有關表面相互之間的實際位置和理想位置的符合程度。理想位置是指幾何意義上的絕對的平行、垂直、同軸和絕對準確的角度關系等。位置精度用位置公差等級表示，分為12級。

零件表面的尺寸、形狀、位置精度有其內在聯系，形狀誤差應限制在位置公差內，位置公差要限制在尺寸公差內。一般尺寸精度要求高，其形狀、位置精度要求也高。

1.3.3.2 獲得尺寸精度的方法

機械加工中，獲得尺寸精度的方法有試切法、定尺寸刀具法、調整法和自動控制法四種。

① 試切法。試切法就是通過試切→測量→調整→再試切的反復過程來獲得尺寸精度的方法。它的生產效率低，同時要求操作者有較高的技術水平，常用于單件及小批量生產中。

② 定尺寸刀具法。加工表面的尺寸由刀具的相應尺寸保證的一種加工方法，如鉆孔、鉸孔、拉孔、攻螺紋、套螺紋等。這種方法控制尺寸十分方便，生產率高，加工精度穩定。加工精度主要由刀具精度決定。

③ 調整法。它是按工件規定的尺寸預先調整機床、夾具、刀具與工件的相對位置，再進行加工的一種方法。工件尺寸是在加工過程中自動獲得的，其加工精度主要取決于調整精度。它廣泛應用于各類自動機、半自動機和自動線上，適用于成批及大量生產。

④ 自動控制法。這種方法是用測量裝置、進給裝置和控制系統組成一個自動加工的循環過程，使加工過程中的測量、補償調整和切削等一系列工作自動完成。圖1-23（a）為磨削法蘭肩部平面時，用百分表自動控制尺寸h的方法。
圖1-23（b）是磨外圓時控制軸頸直徑的方法。

1.3.3.3 獲得零件幾何形狀精度的方法

零件的幾何形狀精度，主要由機床精度或刀具精度來保證。如車圓柱類零件時，其圓度及圓柱度等幾何形狀精度，主要取決于主軸的回轉精度、導軌精度及主軸回轉軸線與導軌之間的相對位置精度。

1.3.3.4 獲得零件的相對位置精度的方法

零件的相對位置精度，主要由機床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來保證。如在車床上車工件端面時，其端面與軸心線的垂直度取決于橫向溜板送進方向與主軸軸心線的垂直度。

1.3.3.5 產生加工誤差的原因及消減方法

加工誤差的產生是由于在加工前和加工過程中，由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統存在很多的誤差因素。

（1）原理誤差

加工時，由于采用了近似的加工運動或近似的刀具輪廓而產生的誤差，稱為原理誤差。如用成形銑刀加工錐齒輪、用近似的刀具形狀加工模數相同而齒數不等的齒輪將產生齒形誤差。

（2）裝夾誤差

工件在裝夾過程中產生的誤差稱為裝夾誤差。它是定位誤差和夾緊誤差
之和。

1）定位誤差

定位誤差是工件在夾具中定位時，其被加工表面的工序基準在加工方向尺寸上的位置不定性而引起的一項工藝誤差。定位誤差與定位方法有關，包括定位基準與工序基準不重合引起的基準不重合誤差和定位基準制造不準確引起的基準位移誤差。計算方法為：

ΔD=Δy+ΔB

基準位移誤差與基準不重合誤差分別為：

Δy=（Th+TS+Xmin） /2

ΔB=Td/2

式中 Th—工件孔的制造公差，mm；

TS—心軸的制造公差，mm；

Td—工序基準所在的外圓柱面的直徑公差，mm。

例如某工件的A、B外圓直徑分別為φ40 0-0.1mm及φ20 0-0.1mm，它們的同軸度公差值為0.07mm，按圖1-24所示的加工精度及裝夾方法進行加工，則可計算出其定位誤差為：

ΔB=TSA/2+δ=0.05+0.07=0.12（mm）

由于加工時以A圓的下母線為工序基準，而定位基準是B圓中心線，屬基準不重合誤差。誤差為垂直方向上A圓下母線與B圓中心線距離的變動量，包括A、B圓的同軸度誤差δ及A圓下母線到A圓中心線的變動量。

B圓在90°的V形架上定位，其中心線在垂直方向的變動量為基準位移
誤差：

Δy=TSB/2=≈0.0707（mm）

因此，ΔD=ΔB+Δy≈0.12+0.0707=0.1907（mm）

此定位誤差超過了尺寸精度公差，無法達到加工要求。

2）夾緊誤差

結構薄弱的工件，在夾緊力的作用下會產生很大的彈性變形，在變形狀態下形成的加工表面，當松開夾緊、變形消失后將產生很大的形狀誤差，如圖1-25所示。

3）消減定位誤差和夾緊誤差的方法

消減定位誤差和夾緊誤差的方法主要有以下幾方面。

① 正確選擇工件的定位基準，盡可能選用工序基準（工藝文件上用以標定加工表面位置的基準）為定位基準。圖1-24的加工實例，如果采用圖1-26的方法進行裝夾，則ΔB為零，且Δy可以忽略不計，故ΔD為零，可大幅度地降低其誤差。如必須在基準不重合的情況下加工，一定要計算定位誤差，判斷能否加工。

② 采用寬卡爪或在工件與卡爪之間襯一開口圓形襯套，可減小夾緊變形，如圖1-27所示。

（3）機床誤差

機床誤差對機械加工精度的影響主要有以下幾方面。

① 機床主軸誤差。它是由機床主軸支承軸頸的誤差、滾動軸承制造及磨損造成的誤差。主軸回轉時將出現徑向圓跳動及軸向竄動。徑向圓跳動使車、磨后的外圓及鏜出的孔產生圓度誤差，軸向竄動會使車削后的平面產生平面度誤差。因此，主軸誤差會造成加工零件的形狀誤差、表面波動和表面粗糙度值變大。

消減機床主軸誤差，可采用更換滾動軸承、調整軸承間隙、換用高精度靜壓軸承的方法。在外圓磨床上用前、后固定頂尖裝夾工件，使主軸僅起帶動作用，是避免主軸誤差的常用方法。

② 導軌誤差。導軌誤差是導軌副實際運動方向與理論運動方向的差值。它包括在水平面及垂直面內的直線度誤差和在垂直面內前后導軌的平行度誤差（扭曲度）。導軌誤差會造成加工表面的形狀與位置誤差。如車床、外圓磨床的縱向導軌在水平面內的直線度誤差，將使工件外圓產生母線的直線度誤差［圖1-28（a）］；臥式鏜床的縱向導軌在水平面內的直線度誤差，當工作臺進給鏜孔時，孔的中心線會產生直線度誤差［圖1-28（b）］。

為減小加工誤差，須經常對導軌進行檢查及測量。及時調整床身的安裝墊鐵，修刮磨損的導軌，以保持其必需的精度。

③ 機床主軸、導軌等位置關系誤差。該類誤差將使加工表面產生形狀與位置誤差。如車床床身縱向導軌與主軸在水平面內存在平行度誤差，會使加工后的外圓出現錐形；立式銑床主軸與工作臺的縱向導軌不垂直，銑削平面時將出現下凹度，如圖1-29所示。

④ 機床傳動誤差。機床傳動誤差是刀具與工件速比關系誤差。傳動機構的制造誤差、裝配間隙及磨損，將破壞正確的運動關系。如車螺紋時，工件每轉一轉，床鞍不能準確地移動一個導程，會產生螺距誤差。

提高傳動機構的精度，縮短傳動鏈的長度，減小裝配間隙，可減小因傳動機構而造成的加工誤差。

（4）夾具誤差

使用夾具加工時，工件的精度取決于夾具的精度。影響工件加工精度的夾具誤差如下。

① 夾具各元件的位置誤差。夾具的定位元件、對刀元件、刀具引導裝置、分度機構、夾具體的加工與裝配所造成的誤差，將直接影響工件的加工精度。為保證零件的加工精度，一般將夾具的制造公差定為相應尺寸公差的1/5～1/3。

② 夾具磨損造成的誤差。夾具在使用一定時間后，因與工件及刀具摩擦而磨損，使加工時產生誤差。因此，應定期檢查夾具的精度及磨損情況，及時修理及更換磨損的夾具。

（5）刀具誤差

刀具的制造誤差、裝夾誤差及磨損會造成加工誤差。用定尺寸刀具加工時，刀具的尺寸誤差將直接反映在工件的加工尺寸上。如鉸刀直徑過大，則鉸孔后的孔徑也過大，此時應將鉸刀直徑研小。成形刀具的誤差直接造成加工表面的形狀誤差，如普通螺紋車刀的刀尖角不是60°時，則螺紋的牙型角便產生誤差。

刀具在使用過程中會磨損，并隨切削路程增加而增大。磨損后刀具尺寸的變化直接影響工件的加工尺寸，如車削外圓時，工件的直徑將隨刀具的磨損而增大。因此，加工中應及時刃磨、更換刀具。

（6）工藝系統變形誤差

機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統，受到力與熱的作用，都會產生變形誤差。主要體現在以下幾方面。

① 工藝系統的受力變形。工藝系統在切削力、傳動力、重力、慣性力等外力作用下，產生變形，破壞了刀具與工件間的正確位置，造成加工誤差。其變形的大小與工藝系統的剛度有關。

工藝系統剛度不足造成的誤差有：工藝系統剛度在不同加工位置上的差別較大時造成的形狀誤差，毛坯余量或材料硬度不均引起切削力變化造成的加工誤差，切削力變化造成加工尺寸變化。此外，刀具的銳、鈍變化及斷續切削都會因切削力變化使工件的加工尺寸造成較大的誤差。

減少工件受力變形誤差的措施包括：零件分粗、精階段進行加工；減少刀具、工件的懸伸長或進行有效的支承以提高其剛度，減小變形及振動；改變刀具角度及加工方法，以減小產生變形的切削力；調整機床，提高剛度。

② 工藝系統的受熱變形。切削加工時，切削熱及機床傳動部分發出的熱量，使工藝系統產生不均勻的溫升而變形，改變了已調整好的刀具與工件的相對位置，產生加工誤差。熱變形主要包括：工件受熱變形，即在切削過程中，工件受切削熱的影響而產生的熱變形；刀具受熱變形，刀具體積較小，溫升快、溫度高，短時間內會產生很大的伸長量，然后變形不再增加；機床受熱變形，機床結構不對稱及不均勻受熱，會使其產生不對稱的熱變形。

減少熱變形誤差的措施有：減輕熱源的影響，切削時，澆注充分的切削液，可減小工件及刀具的溫升及熱變形；進行空運轉或局部加熱，保持工藝系統熱平衡；在恒溫室中進行精密加工，減少環境溫度的變化對工藝系統的影響；探索溫度變化與加工誤差之間的規律，用預修正法進行加工。

（7）工件殘余應力引起的誤差

工件材料的制造和機械加工過程中會產生很大的熱應力。熱加工應力超過材料強度時，工件產生裂紋甚至斷裂。因此，殘余應力是在沒有外力作用的情況下，存在于構件內部的應力。存在殘余應力的工件處于不穩定狀態，具有恢復到無應力狀態的傾向，直到此應力消失。工件在材料殘余應力的消失過程中，會逐漸地改變形狀，喪失其原有的加工精度。具有殘余應力的毛坯及半成品，經切削后原有的平衡狀態被破壞，內應力重新分布，使工件產生明顯的變形。減小工件的殘余應力的措施如下。

① 鑄、鍛、焊接件進行回火后退火，零件淬火后回火。

② 粗、精加工間應間隔一定時間，松開后施加較小的夾緊力。

③ 改善結構，使壁厚均勻，減小毛坯的殘余應力。

（8）測量誤差

測量時，由量具本身及測量方法造成的誤差稱為測量誤差。減少測量誤差，要選用精度及最小分度值與工件加工精度相適應的量具。測量方法要正確并正確讀數，避免因工件與量具熱膨脹系數不同而造成誤差。精密零件應在恒溫室中進行測量。要定期檢查量具并注意維護保養。

1.3.3.6 工藝尺寸鏈及其計算

在機械加工過程中，互相聯系的尺寸按一定順序首尾相接，排列成的尺寸封閉圖就是尺寸鏈。在加工過程中的有關尺寸形成的尺寸鏈，稱為工藝尺寸鏈。

（1）尺寸鏈的組成

一個尺寸鏈由封閉環、組成環組成。

① 鏈環。尺寸鏈圖中的每一個尺寸都稱為鏈環。

② 封閉環。尺寸鏈中，最終被間接保證尺寸的那個環稱為封閉環，代號為A∑。一個尺寸鏈中只有一個封閉環。

③ 組成環。尺寸鏈中，能人為地控制或直接獲得尺寸的環，稱為組成環。組成環按它對封閉環的影響，又可分為增環與減環。組成環中，某組成環增大而其他組成環不變，使封閉環隨之增大，此組成環為增環，記為；某組成環增大而其他組成環不變，使封閉環隨之減小，此組成環為減環，記為。

（2）尺寸鏈的基本計算

尺寸鏈的基本計算公式為：

；；

式中 A∑ —封閉環的基本尺寸，mm；

A∑max —封閉環的最大極限尺寸，mm；

—各增環的基本尺寸，mm；

A∑min —封閉環的最小極限尺寸，mm；

—各減環的基本尺寸，mm；

——各增環的最大極限尺寸，mm；

—各增環的最小極限尺寸，mm；

—各減環的最大極限尺寸，mm；

—各減環的最小極限尺寸，mm；

m —增環的環數；

n —減環的環數；

T∑ —封閉環的公差，mm；

—各增環的公差，mm；

—各減環的公差，mm；

Ti —各組成環的公差，mm。

（3）計算實例

如圖1-30所示的零件，工件平面1和3已經加工，平面2待加工，尺寸A及其公差可按以下方法求解。

根據零件的工序圖要求，可畫出如圖1-30（b）所示的尺寸鏈圖，已知組成環A1、A2，則

故A∑最大為60.2mm，最短為59.9mm。

1.3.4 工件的定位及夾緊

在生產加工中，要使工件的各個加工表面的尺寸、形狀及位置精度符合規定要求，必須使工件在機床或夾具中占有一個確定的位置。使工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程稱為定位。工件的定位可以通過找正實現，也可以由工件上的定位表面與夾具的定位元件接觸來實現。

1.3.4.1 工件的定位原理

工件的定位是通過六點定位原理來實現的。

（1）六點定位原理

物體在空間中的任何運動，都可以分解為相互垂直的空間直角坐標系中的六種運動。其中三個是沿三個坐標軸的平行移動，分別以及表示；另三個是繞三個坐標軸的旋轉運動，分別以、及表示。這六種運動的可能性，稱為物體的六個自由度，如圖1-31所示。

在夾具中適當地布置六個支承，使工件與六個支承接觸，就可限制工件的六個自由度，使工件的位置完全確定。這種采用布置恰當的六個支承點來限制工件六個自由度的方法，稱為“六點定位”，如圖1-32所示。

在圖1-32中，xOy坐標平面上的3個支承點限制了工件的及3個自由度，yOz坐標平面的兩個支承點限制了及2個自由度，xOz坐標平面上的一個支承點限制了 l個自由度。這種必須使定位元件所相當的支承點數目剛好等于6個，且按3∶2∶1的數目分布在3個相互垂直的坐標平面上的定位方法稱為六點定則，或稱為六點定位原理。

（2）六點定位的應用

按工件在夾具中的定位情況，有以下幾種定位。

① 完全定位。工件在夾具中定位時，如果夾具中的6個支承點恰好限制了工件的6個自由度，使工件在夾具中占有完全確定的位置，這種定位方式稱為“完全定位”，簡稱“全定位”，見圖1-32。

② 不完全定位。定位元件的支承點完全限制了按加工工藝要求需要限制的自由度數目，但卻少于6個自由度。

圖1-33為階梯面零件，需要在銑床上銑階梯面。由于其底面和左側面為高度和寬度方向的定位基準，階梯槽是前后貫通的，故只需限制5個自由度（底面3個支承點，側面2個支承點），裝夾定位如圖1-34所示。

又如在平面磨床上磨平面，如圖1-35所示，要求保證工件的厚度尺寸H及平行度δa，只需限制、、3個自由度即可。

以上說明，并非任何工件在夾具中一定要完全定位，只要滿足加工工藝要求，限制的自由度少于6個也是合理的，且可簡化夾具的結構。

③ 欠定位。工件定位時，定位元件所能限制的自由度數，少于按加工工藝要求所需要限制的自由度數，稱為欠定位。欠定位不能保證加工精度要求，不允許在欠定位情況下進行加工。

圖1-36 （a）所示的零件，需在銑床上銑不通槽。如果端面沒有定位點C［見圖1-36（b）］，銑不通槽時，其槽的長度尺寸不能確定，因此，不能滿足加工工藝要求，這就是欠定位。

④ 過定位。定位元件所相當的支承點數多于所能限制的自由度數，即工件上有某一自由度被兩個或兩個以上支承點重復限制的定位，稱為過定位，也稱重復定位。

圖1-37（a）所示的裝夾方法中，較長的心軸對內孔定位消除了、及、

4個自由度，夾具平面P對工件大平面定位，消除、及3個自由度，和被心軸和平面P重復限制，故是過定位。

由于工件與定位元件都存在誤差，無法使工件的定位表面同時與兩個進行重復定位的定位元件接觸，如果強行夾緊，工件與定位元件將產生變形，甚至損壞。

圖1-37（b）及圖1-37（c）是改進后的定位方法。圖1-37（b）采用短圓柱、大平面定位，短圓柱僅限制、 2個自由度，避免了過定位。圖1-37（c）采用長圓柱、小平面定位，小平面僅限制 1個自由度，避免了過定位。這兩種都是正確的定位方法，其中圖1-37（b）主要保證加工表面與大平面的位置精度，圖1-37（c）主要保證加工表面與內孔的位置精度。

1.3.4.2 常用的定位方法及定位元件

（1）平面定位

工件以平面作定位基準，是常見的定位方式，如加工箱體、機座、平板、盤類零件時，常以平面定位。

當工件以一個平面為定位基準時，一般不以一個完整的大平面作為定位元件的工作接觸表面，常用三個支承釘或兩三個支承板作定位元件。

① 支承釘。支承釘主要用于毛坯平面定位。如圖1-38（a）、圖1-38（b）分別為球頭釘及尖頭釘，可減小與工件接觸面；圖1-38（c）為網紋頂面支承釘，能增大與工件的摩擦力；圖1-38（d）、圖1-38（e）為可調支承釘。當各批毛坯尺寸及形狀變化很大時，可調節其高度，調節后用螺母鎖緊。

② 支承板。支承板主要用于已加工過的大、中型工件的定位基準。它有A型和B型兩種結構，如圖1-39所示。其中B型接觸面積小，有碎屑時不易影響定位精度。

（2）圓柱孔定位

利用工件上的圓柱孔作定位基準，也是常見的定位方式之一。根據所定位圓柱孔長短的不同，又可分為長圓柱孔定位及短圓柱孔定位兩種。

① 長圓柱孔定位。長圓柱孔定位是用相對于直徑有一定長度的孔定位，是能限制工件4個自由度的定位方法。定位元件有剛性心軸與自動定心心軸兩大類。其中，剛性心軸與工件孔的配合，可采用過盈配合、間隙配合或小錐度
心軸。

當工件定位孔的精度很高，且要求定位精度很高時，可采用具有較小過盈量的過盈配合。心軸的結構如圖1-40（a）所示。它由導向部分盤起引導作用，使工件能迅速套上心軸。

圖1-40（b）為間隙配合心軸結構，以心軸軸肩端面作小平面定位，工件由螺母作軸向夾緊。心軸直徑與工件孔一般采用H7/e7、H7/f6或H7/g5的配合。間隙配合使裝卸工件比較方便，但也形成了工件的定位誤差。

圖1-40（c）為小錐度心軸。其錐度C=5000～1/1000，工件套入心軸需要大端壓入一小段距離，以產生部分過盈，提高定位精度。小錐度心軸消除了間隙，并且能方便地裝卸工件。

圖1-41為自動定心心軸。該心軸的兩端Ⅰ—Ⅰ、Ⅱ一Ⅱ截面處都有三塊一組的滑塊，旋動螺母，由于斜面A與B的作用，兩組滑塊同時向外撐緊內孔，使孔得到自動定心。

② 短圓柱孔定位。短圓柱孔定位是定位孔與定位元件的接觸長度較短的一種定位方法。它一般需要與其他定位方法同時使用。其定位元件是短定位銷及短圓柱，如圖1-42所示。

（3）外圓柱面定位

工件以外圓柱面定位，可分為長、短圓柱表面定位。定位方法有以下幾種。

① 自動定心定位。三爪自定心卡盤、彈簧夾頭及雙V形架自動定心裝置都屬于這種定位。這種定位方法一般用于長圓柱表面定位，如圖1-43所示。

② 定位套定位

圖1-44（a）為短圓柱套定位，圖1-44（b）為長圓柱套定位。

③ V形架定位

工件以V形架作定位元件，不僅安裝方便，且對中性好。不論定位基準如何，均可保證工件定位基準線（軸線）落在兩斜面的對稱平面上，即x軸方向定位誤差為零。但當圓柱直徑大小有變化時，在z軸方向有定位誤差。其定位情況如圖1-45所示。

V形架有長短之分，短V形架僅限制2個自由度，長V形架可限制4個自由度。為減小工件與V形架的接觸面積，可將長V形架做成兩個短V形架。

（4）錐孔定位

錐孔定位有長錐孔與短錐孔定位。長錐孔一般采用錐度心軸定位，可限制5個自由度。錐度較小時，工件不再作軸向定位，不夾緊就可進行切削力較小的加工。錐度較大的工件應進行軸向夾緊［圖1-46（a）］。如果工件的定位表面是外圓錐面，可采用定位套定位［圖1-46（b）］。

錐孔定位時，工件與心軸間無間隙，且能自動定心，具有很高的定心精度。

（5）幾種定位方法的組合定位

除上述定位方式外，常見的還有一些組合定位方法。

① 兩面一銷定位。兩面一銷定位是一種完全定位，定位情況如圖1-47所示。工件底面作三點定位，右側面作兩點定位，削邊銷僅限制 向自由度。

② 一面兩銷定位。定位情況如圖1-48所示。圖中工件大平面限制3個自由度，短圓柱銷限制2個自由度，削邊銷限制繞圓柱銷l轉動的自由度。削邊銷既可保證定位精度，又可補償兩定位銷的銷距誤差。

③ 平面、短V形架及削邊銷定位。這種定位如圖1-49所示。工件的大端面限制3個自由度，短V形架作兩點定位，削邊銷限制繞軸線轉動的自由度。

1.3.4.3 工件的夾緊

工件在夾具上正確定位后，還必須通過夾緊裝置來固定工件，使其保持正確的位置，當切削加工時，不使零件因切削力的作用而產生位移，從而保證零件的加工質量。

由于加工零件外形結構、生產批量、技術要求不同，因此，所用的夾緊裝置也有所不同。夾緊裝置分類的方法較多，按夾緊力的來源不同，可分為手動夾緊裝置（力源來自人力）、氣壓夾緊裝置（力源來自氣動壓力）、液壓夾緊裝置（力源來自液壓）、電力夾緊裝置（力源來自電磁、電動機等動力裝置）等；按傳遞夾緊力機構形式的不同，可分為螺旋夾緊、杠桿夾緊、斜楔夾緊、螺旋壓邊夾
緊等。

（1）夾緊裝置的基本要求

不論采用何種夾具形式，夾具中所用的夾緊裝置，必須滿足以下基本要求。

① 保證加工精度，即夾緊時不能破壞工件的定位準確性，并使工件在加工過程中不產生振動和工件的受壓面積最小。

② 手動夾緊機構要有自鎖作用，即原始作用力消除后，工件仍能保持夾緊狀態而不會松開。

③ 夾緊機構操作時安全省力、迅速方便，以減輕工人勞動強度，縮短輔助時間，提高生產效率。

④ 結構簡單、緊湊，并具有足夠的剛度。

（2）常用夾緊裝置的結構

① 斜楔夾緊機構。圖1-50為斜楔夾緊機構，它由螺桿1、楔塊2、鉸鏈壓板3、彈簧4和夾具體5組成。當轉動螺桿時，推動楔塊向前移動，鉸鏈壓板轉動從而夾緊工件。

② 螺釘夾緊機構。螺釘夾緊機構如圖1-51所示。它通過旋轉螺釘直接壓在工件上，螺釘前端的圓柱部分通常淬硬。為了防止擰緊螺釘時其頭部壓傷工件表面，常制成壓塊與螺釘浮動連接。壓塊結構見圖1-52。

③ 螺母夾緊機構。當工件以孔定位時，常用螺母夾緊。該機構具有增力大、自鎖性好的特點，很適合手動夾緊。它夾緊緩慢，在快速機動夾緊中應用很少，常見結構如圖1-53所示。

④ 螺旋壓板夾緊機構。螺旋壓板夾緊機構是螺旋機構與壓板及其他機構組合成的復合式夾緊機構。圖1-54（a） ～（c）的螺旋壓緊位于中間，螺母下用球面墊圈，壓板尾部的支柱頂端也做成球面，以便在夾緊過程中做少量偏轉。圖1-54（d）是L壓板，結構緊湊，但夾緊力小。圖1-54（e）是可調高度壓板，它適應性廣。圖1-54（f）的螺旋夾緊機構，在夾緊過程中做少量偏轉及高度調整。

⑤ 偏心夾緊機構。偏心夾緊機構是利用轉動中心與幾何中心偏移的圓盤或軸作為夾緊元件進行夾緊的。常用的偏心結構有帶手柄的偏心輪［圖1-55（a）（b）］、偏心凸輪［圖1-55（c）（d）］和偏心軸［圖1-55（e） ～（g）］。

1.3.5 鉆床夾具的結構

夾具是在機械制造過程中，用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工和檢測的工藝裝置。其種類很多，如焊接夾具、檢驗夾具、裝配夾具以及機床夾具。而機床夾具是指在機械加工時，用以裝夾工件的附加于機床上的工藝裝置。按使用機床的不同，可分為鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具、鏜床夾具等多種。鉗工在機械加工中使用最為廣泛的是鉆床夾具。在各類鉆床和組合機床等設備上進行鉆、擴、鉸孔的夾具，統稱鉆床夾具，簡稱鉆模。

（1）鉆模的組成

圖1-56（a）為軸套的零件圖，其上需鉆φ12H9孔。為滿足圖樣要求，并提高工作效率，設計制造了在鉆床上鉆削該孔所用的鉆模，見圖1-56（b）。

和其他夾具一樣，鉆模也是由定位元件、夾緊裝置、導向元件和夾具體等幾個部分組成。圖1-56（b）所示的鉆模，其分別由以下元件和裝置組成。

① 定位元件。保證工件在夾具中具有正確的加工位置的元件，稱為定位元件。圖1-56（b）中定位心軸3可保證φ12H9孔中心線對φ40孔中心線的垂直度，定位銷7則保證φ12H9孔的對稱度。

② 夾緊裝置。保證已確定的工件位置在加工過程中不發生變更的裝置，稱為夾緊裝置。圖1-56（b）中的螺母4和開口墊圈5，通過定位心軸前端的螺紋把工件夾緊在夾具上，以保證工件在加工過程中不產生位移。

③ 引導元件。用來引導刀具并與工件有相對正確位置的元件，稱為引導元件。引導元件主要有刀具導向元件、對刀裝置和靠模裝置等。

圖1-56（b）中的鉆套1用來引導鉆頭到正確位置上鉆孔，同時增加鉆削鉆頭的穩定性，提高加工精度。

④ 夾具體。夾具體是組成夾具的基體，它與鉆床工作臺連接，并將鉆模上的其他元件和裝置連成一體。圖1-56（b）中的夾具體6是組成夾具的基礎件，并將上述各元件、裝置連成一體。因此，夾具體必須要有足夠的強度、剛性及足夠的容屑空間和排屑口，以保證切削液暢通，同時要求其結構簡單，具有良好的工藝性。

通常，夾具體按毛坯制造方法可分為鑄造夾具體、焊接夾具體、鍛造夾具體、裝配式夾具體四種。其中：鑄造夾具體可獲得各種復雜的形狀且剛性、強度較好，但生產周期長；焊接夾具體易于制造，生產周期短，重量輕，適用于結構較簡單的夾具體；鍛造夾具體只適用于尺寸不大、形狀簡單的夾具體；裝配式夾具體是由標準毛坯件連接裝配而成的夾具體，常用于封閉式或半封閉式結構中。

⑤ 其他元件。此外，有些鉆模除了以上四種元件外，還有分度、對定裝置等其他元件及裝置。

（2）鉆模的種類及結構

鉆模的種類較多，按加工過程中工件的位置狀況可分為五類：固定式鉆模、移動式鉆模、翻轉式鉆模、蓋板式鉆模和回轉式鉆模。按自動化的程度不同可分為手動的、機動的和自動的三類。

① 固定式鉆模。固定式鉆模使用時，被固定在機床上不動，用它加工出的零件精度較高，故應用很廣。當鉆孔直徑大于10mm時，因切削扭矩大，必須用T形槽螺釘將鉆模夾緊在機床工作臺上，因此這類夾具上設有專供夾壓的凸緣或凸邊。

圖1-57（b）為鉆圖1-57（a）中φ6斜孔用的固定式鉆模結構，這個鉆模的夾具體7底部留有可供固定的部位，如圖中箭頭所示。工件4上底面及兩孔為定位基準，夾具上則以平面支承板6、圓柱心軸3和削邊銷5為定位元件。為便于工件的快速裝卸，采用了快速夾緊螺母2，并采用下端伸長且成斜面形狀的特殊鉆套1，保證鉆頭在錐面上良好地起鉆和正確引導。

固定式鉆模適于在立鉆或臺鉆上鉆孔，也適于在搖臂鉆床上鉆鉸同一方向的孔系。目前以手動夾緊和氣動夾緊用得最多。

在立鉆上有時也用固定式鉆模加工同一方向的孔系，但必須在機床主軸上加一個專用的多軸頭才行。

組合機床或生產線中的專用鉆床，大量使用固定式鉆模。為了適應自動化或半自動化生產的要求，多用氣動或液壓夾緊工件。

② 移動式鉆模。移動式鉆模主要用于單軸立式鉆床，先后鉆削在同一表面上有多個孔的工件，如圖1-58所示。

該夾具能在兩導板中移動，當移至右端靠緊定位板時鉆孔1，夾具移至左端與定位板靠緊時鉆孔2。這樣既可縮短鉆頭對準鉆套的時間，同時導軌還能承受鉆孔時的
轉矩。

③ 翻轉式鉆模。對于在幾個方向上都要加工孔的工件，為了減少裝夾次數，提高各孔之間的位置精度，可采用翻轉式鉆模。

圖1-59所示為工件在互相垂直的兩個面上鉆孔時所用的翻轉式鉆模。這種鉆模不是固定在工作臺上，而是根據待加工孔的分布位置將夾具翻轉。所以夾具連同工件的重量不能太重，一般限于8～10kg。翻轉式鉆模多在立鉆或臺鉆上使用，主要適用于加工小型工件上有多個不同方向的孔。在中小批生產中，有時也用翻轉式鉆模在搖臂鉆床上對某些中等尺寸的零件進行鉆孔，不過勞動強度
較大。

④ 蓋板式鉆模。蓋板式鉆床夾具沒有夾具體，供定位用的定位元件和夾緊機構全部安裝在鉆模板上。使用時鉆模像蓋子一樣蓋在工件上，用這種鉆模加工孔系時，可以得到較高的位置精度。圖1-60是在工件上加工小孔的鉆模。其主體是鉆模板1，利用定位銷2和兩個搖動壓塊3組成的V形槽對中夾緊機構，實現工件的定位和夾緊。

蓋板式鉆床夾具結構簡單，清除切屑方便，多在搖臂鉆床上加工機體或有基準面的箱體，但每次從工件上裝卸時比較費事。所以適用于在體積大而笨重的工件（如內燃機的氣缸體、缸蓋，機床的各種箱體等）上鉆孔。

⑤ 回轉式鉆模。回轉式鉆模主要用來加工分布在工件同一圓周面上的孔，或加工分布在工件上幾個不同表面上的孔。可根據工件的大小、鉆模的尺寸或工件的加工精度，酌情安排在立鉆、臺鉆或搖臂鉆床上使用。回轉式鉆模的結構形式有水平軸、立軸及傾斜軸三種類型，生產中以水平軸和立軸的回轉式鉆模使用較多。

圖1-61為在凸緣上加工同心圓周上小孔所用的立軸回轉式鉆模。圖中下部為標準回轉臺，上部為工作夾具，它通過中心銷在回轉臺上定位，然后用螺釘固定，采用鉸鏈式模板加工。

1.3.6 機制工藝規程示例

零件機械加工工藝規程是規定零件機械加工工藝過程和方法等的工藝文件。它是在具體的生產條件下，將最合理或較合理的工藝過程，用圖表（或文字）的形式制成文本，用來指導生產、管理生產的文件。

（1）機械加工工藝規程的內容

工藝規程中，一般明確規定了該零件所用的毛坯和它的加工方式、具體的加工尺寸，各道工序（工序指操作人員在一臺機床或一個工作地點對工件所連續完成的那部分加工，是組成工藝過程的基本單元）的性質、數量、順序和質量要求，各工序所用的設備型號、規格，各工序所用的加工工具（如輔具、刀具、模具等）形式，各工序的質量要求和檢驗方法及要求等。

（2）機械加工工藝文件格式

將工藝文件的內容，填入一定格式的卡片，即成為生產準備和施工依據的工藝文件。常用的工藝文件的格式有以下兩種。

① 機械加工工藝過程卡片。這種卡片以工序為單位，簡要地列出整個零件加工所經過的工藝路線（包括毛坯制造、機械加工和熱處理等）。其內容包括工序號、工序名稱、工序內容、加工車間、設備及工藝裝備、各工序時間定額等，它是制訂其他工藝文件的基礎，也是生產準備、編排作業計劃和組織生產的依據。在這種卡片中，由于各工序的說明不夠具體，故一般不直接指導工人操作，而多被生產管理方面使用。但在單件小批生產中，由于通常不編制其他較詳細的工藝文件，而就以這種卡片指導生產。

② 機械加工工序卡片。機械加工工序卡片更詳細地說明了整個零件各工序的要求，是用來具體指導工人操作的工藝文件，一般用于大批大量生產的零件。機械加工工序卡片內容包括工序簡圖、零件的材料及重量、毛坯種類、工序號、工序名稱、工序內容、工藝參數、操作要求以及采用的設備、工藝裝備等。它通過工序簡圖詳細說明了該工序的加工內容、尺寸及公差、定位基準、裝夾方式、刀具的形狀及其位置等，并注明了切削用量、工步內容及工時等。

（3）V形架的機械加工工藝過程

V形架的結構如圖1-62所示。該零件的主要技術要求為：90°兩面垂直度全長允差0.003mm，45°半角對稱度允差0.01mm/100mm，熱處理淬火45～50HRC。

V形架的加工工藝過程見表1-6。從該零件的技術要求及加工工藝過程的加工內容描述可以了解到以下信息。

① 該零件技術圖紙中給出了兩件有關尺寸的允差，因此，可判定為兩件配對使用，這是加工工藝中重點強調及加工后重點保證的尺寸，為此，操作過程中應做好檢測控制工作。

② 由于V形架的精度要求很高，因此，應通過研磨加工來保證。具體安排研磨加工工步時，應先研磨A、B平面，再研磨C、D平面。研磨時，先研一側面，再研另一側面。

③ 該零件需具有一定的強度及耐磨性能，因此，需進行熱處理及表面氧化處理。

（4）中部外環的車削工序圖

圖1-63為中部外環的第20道工序機械加工卡片，從工序卡片右邊的文字描述，同時結合卡片中部所畫的工序圖可以了解到以下信息。

① 該零件以端面為定位基準，夾緊φ166外圓，車另一端。

② 車削范圍為φ164外圓及端面、φ138 0+0.025內孔。

③ 該零件的φ164外圓無公差，外圓表面粗糙度Ra6.3，端面表面粗糙度Ra3.2，要求不高；內孔φ138 0+0.025有0.25μm的公差要求，表面粗糙度Ra1.6，要求較高。

從該零件的外圓及內孔尺寸還可以發現，該零件雖然尺寸較小，零件形狀比較簡單，但這是一個薄壁件，內孔的公差要求僅為0.25μm。加工過程中除要保證公差要求外，還要防止變形，特別要防止出現三角形，有一定的加工難度。

④ 該零件的第20道工序使用的加工設備名稱為C616普通車床。

⑤ 零件的材料為不銹鋼0Cr18Ni12Mo2Ti。

⑥ 為保證零件加工尺寸，需使用0～200mm的游標卡尺用來測量外徑和軸向尺寸，杠桿百分表用來測量內孔。

⑦ 加工該零件的第20道工序需使用到以下車削刀具：90°車刀、外圓車刀。