?2.4 工藝路線的擬訂
工藝路線的擬訂是制訂工藝規程的關鍵，它制訂的是否合理，直接影響到工藝規程的合理性、科學性和經濟性。工藝路線擬訂的主要任務是選擇各個表面的加工方法和加工方案、確定各個表面的加工順序以及工序集中與分散的程度、合理選用機床和刀具、確定所用夾具的大致結構等。關于工藝路線的擬訂，經過長期的生產實踐已總結出一些帶有普遍性的工藝設計原則，但在具體擬訂時，特別要注意根據生產實際靈活應用。
2.4.1?表面加工方案的選擇
(1)各種加工方法所能達到的經濟精度及表面粗糙度
為了正確選擇表面加工方法，首先應了解各種加工方法的特點和掌握加工經濟精度的概念。任何一種加工方法可以獲得的加工精度和表面粗糙度均有一個較大的范圍。例如，精細的操作，選擇低的切削用量，可以獲得較高的精度，但又會降低生產率，提高成本；反之，如增大切削用量提高生產率，雖然成本降低了，但精度也降低了。所以對一種加工方法，只有在一定的精度范圍內才是經濟的，這一定范圍的精度是指在正常的加工條件下（采用符合質量的標準設備，工藝裝備和標準技術等級的工人，不延長加工時間）所能保證的加工精度。這一定范圍的精度稱為經濟精度。相應的粗糙度稱為經濟表面粗糙度。
各種加工方法所能達到的加工經濟精度和表面粗糙度，以及各種典型表面的加工方案在機械加工手冊中都能查到。這里要指出的是，加工經濟精度的數值并不是一成不變的，隨著科學技術的發展，工藝技術的改進，加工經濟精度會逐步提高。
(2)選擇表面加工方案時考慮的因素
選擇表面加工方案，一般是根據經驗或查表來確定，再結合實際情況或工藝試驗進行修改。表面加工方案的選擇，應同時滿足加工質量、生產率和經濟性等方面的要求，具體選擇時應考慮以下幾方面的因素：
1）選擇能獲得相應經濟精度的加工方法 例如加工精度為 IT7 ，表面粗糙度為 Ra0.4??m 的外圓柱面，通過精細車削是可以達到要求的，但不如磨削經濟。
2）零件材料的可加工性能 例如淬火鋼的精加工要用磨削，有色金屬圓柱面的精加工為避免磨削時堵塞砂輪，則要用高速精細車或精細鏜（金剛鏜）。
3）工件的結構形狀和尺寸大小 例如對于加工精度要求為 IT7 的孔，采用鏜削、鉸削、拉削和磨削均可達到要求。但箱體上的孔，一般不宜選用拉孔或磨孔，而宜選擇鏜孔（大孔）或鉸孔（小孔）。
4）生產類型 大批量生產時，應采用高效率的先進工藝，例如用拉削方法加工孔和平面，用組合銑削或磨削同時加工幾個表面，對于復雜的表面采用數控機床及加工中心等；單件小批生產時，宜采用刨削，銑削平面和鉆、擴、鉸孔等加工方法，避免盲目地采用高效加工方法和專用設備而造成經濟損失。
5）現有生產條件 充分利用現有設備和工藝手段，發揮工人的創造性，挖掘企業潛力，創造經濟效益。
2.4.2?加工階段的劃分
(1)劃分方法
零件的加工質量要求較高時，都應劃分加工階段。一般劃分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。如果零件要求的精度特別高，表面粗糙度很細時，還應増加光整加工和超精密加工階段。各加工階段的主要任務是：
1) 粗加工階段 主要任務是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品。 因此，應采取措施盡可能提高生產率。同時要為半精加工階段提供精基準，并留有充分均勻 的加工余量，為后續工序創造有利條件。
2) 半精加工階段 達到一定的精度要求，并保證留有一定的加工余量，為主要表面的精加工作準備。同時完成一些次要表面的加工（如緊固孔的鉆削，攻螺紋，銑鍵槽等）。
3) 精加工階段 主要任務是保證零件各主要表面達到圖紙規定的技術要求。
4) 光整加工階段 對精度要求很高（ IT6 以上），表面粗糙度很?。ㄐ∮?R a 0.2??m ）的零件，需安排光整加工階段。其主要任務是減小表面粗糙度或進一步提高尺寸精度和形狀精度。
(2)劃分加工階段的原因
1) 保證加工質量的需要 零件在粗加工時，由于要切除掉大量金屬，因而會產生較大的切削力和切削熱，同時也需要較大的夾緊力，在這些力和熱的作用下，零件會產生較大的變形。而且經過粗加工后零件的內應力要重新分布，也會使零件發生變形。如果不劃分加工階段而連續加工，就無法避免和修正上述原因所引起的加工誤差。加工階段劃分后，粗加工造成的誤差，通過半精加工和精加工可以得到修正，并逐步提高零件的加工精度和表面質量，保證了零件的加工要求。
2) 合理使用機床設備的需要 粗加工一般要求功率大，剛性好，生產率高而精度不高的機床設備。而精加工需采用精度高的機床設備，劃分加工階段后就可以充分發揮粗、精加工設備各自性能的特點，避免以粗干精，做到合理使用設備。這樣不但提高了粗加工的生產效率，而且也有利于保持精加工設備的精度和使用壽命。
3) 及時發現毛坯缺陷 毛坯上的各種缺陷（如氣孔、砂眼、夾渣或加工余量不足等），在粗加工后即可被發現，便于及時修補或決定報廢，以免繼續加工后造成工時和加工費用的浪費。
4) 便于安排熱處理 熱處理工序使加工過程劃分成幾個階段，如精密主軸在粗加工后進行去除應力的人工時效處理，半精加工后進行淬火，精加工后進行低溫回火和冰冷處理，最后再進行光整加工。這幾次熱處理就把整個加工過程劃分為粗加工——半精加工——精加工——光整加工階段。
在零件工藝路線擬訂時，一般應遵守劃分加工階段這一原則，但具體應用時還要根據零件的情況靈活處理，例如對于精度和表面質量要求較低而工件剛性足夠，毛坯精度較高，加工余量小的工件，可不劃分加工階段。又如對一些剛性好的重型零件，由于裝夾吊運很費時，也往往不劃分加工階段而在一次安裝中完成粗精加工。
還需指出的是，將工藝過程劃分成幾個加工階段是對整個加工過程而言的，不能單純從某一表面的加工或某一工序的性質來判斷。例如工件的定位基準，在半精加工階段甚至在粗加工階段就需要加工得很準確，而在精加工階段中安排某些鉆孔之類的粗加工工序也是常有的。
2.4.3?工序的劃分
工序集中就是零件的加工集中在少數工序內完成，而每一道工序的加工內容卻比較多；工序分散則相反，整個工藝過程中工序數量多，而每一道工序的加工內容則比較少。
(1)工序集中的特點
① 有利于采用高生產率的專用設備和工藝裝備，如采用多刀多刃、多軸機床、數控機床和加工中心等，從而大大提高生產率。
② 減少了工序數目，縮短了工藝路線，從而簡化了生產計劃和生產組織工作。
③ 減少了設備數量，相應地減少了操作工人和生產面積。
④ 減少了工件安裝次數，不僅縮短了輔助時間，而且在一次安裝下能加工較多的表面，也易于保證這些表面的相對位置精度。
⑤ 專用設備和工藝裝置復雜，生產準備工作和投資都比較大，尤其是轉換新產品比較困難。
(2)工序分散特點
① 設備和工藝裝備結構都比較簡單，調整方便，對工人的技術水平要求低。
② 可采用最有利的切削用量，減少機動時間。
③ 容易適應生產產品的變換。
④ 設備數量多，操作工人多，占用生產面積大。
工序集中和工序分散各有特點；在擬訂工藝路線時，工序是集中還是分散，即工序數量是多還是少，主要取決于生產規模和零件的結構特點及技術要求。在一般情況下，單件小批生產時，多將工序集中。大批量生產時，既可采用多刀、多軸等高效率機床將工序集中，也可將工序分散后組織流水線生產；目前的發展趨勢是傾向于工序集中。
2.4.4?工序順序的安排
(1) 機械加工工序的安排
1）基準先行 零件加工一般多從精基準的加工開始，再以精基準定位加工其它表面。因此，選作精基準的表面應安排在工藝過程起始工序先進行加工，以便為后續工序提供精基準。例如軸類零件先加工兩端中心孔，然后再以中心孔作為精基準，粗、精加工所有外圓表面。齒輪加工則先加工內孔及基準端面，再以內孔及端面作為精基準，粗、精加工齒形表面。
2）先粗后精 精基準加工好以后，整個零件的加工工序，應是粗加工工序在前，相繼為半精加工、精加工及光整加工。按先粗后精的原則先加工精度要求較高的主要表面，即先粗加工再半精加工各主要表面，最后再進行精加工和光整加工。在對重要表面精加工之前，有時需對精基準進行修整，以利于保證重要表面的加工精度，如主軸的高精度磨削時，精磨和超精磨削前都須研磨中心孔；精密齒輪磨齒前，也要對內孔進行磨削加工。
3）先主后次 根據零件的功用和技術要求。先將零件的主要表面和次要表面分開，然后先安排主要表面的加工，再把次要表面的加工工序插入其中。次要表面一般指鍵槽、螺孔、銷孔等表面。這些表面一般都與主要表面有一定的相對位置要求，應以主要表面作為基準進行次要表面加工，所以次要表面的加工一般放在主要表面的半精加工以后，精加工以前一次加工結束。也有放在最后加工的，但此時應注意不要碰傷已加工好的主要表面。
4）先面后孔 對于箱體、底座、支架等類零件，平面的輪廓尺寸較大，用它作為精基準加工孔，比較穩定可靠，也容易加工，有利于保證孔的精度。如果先加工孔，再以孔為基準加工平面，則比較困難，加工質量也受影響。
(2)熱處理工序的安排
熱處理可用來提高材料的力學性能，改善工件材料的加工性能和消除內應力，其安排主要是根據工件的材料和熱處理目的來進行。熱處理工藝可分為兩大類：預備熱處理和最終熱處理。
1) 預備熱處理 預備熱處理的目的是改善加工性能、消除內應力和為最終熱處理準備良好的金相組織。其熱處理工藝有退火、正火、時效、調質等。
① 退火和正火。退火和正火用于經過熱加工的毛坯。含碳量高于 0.5 ％的碳鋼和合金鋼，為降低其硬度易于切削，常采用退火處理；含碳量低于 0.5 ％的碳鋼和合金鋼，為避免其硬度過低切削時粘刀，而采用正火處理。退火和正火尚能細化晶粒、均勻組織，為以后的熱處理做準備。退火和正火常安排在毛坯制造之后、粗加工之前進行。
② 時效處理。時效處理主要用于消除毛坯制造和機械加工中產生的內應力。為減少運輸工作量，對于一般精度的零件，在精加工前安排一次時效處理即可。但精度要求較高的零件 ( 如坐標鏜床的箱體等 ) ，應安排兩次或數次時效處理工序。簡單零件一般可不進行時效處理。除鑄件外，對于一些剛性較差的精密零件 ( 如精密絲杠 ) ，為消除加工中產生的內應力，穩定零件加工精度，常在粗加工、半精加工之間安排多次時效處理。有些軸類零件加工，在校直工序后也要安排時效處理。
③ 調質。調質即是在淬火后進行高溫回火處理，它能獲得均勻細致的回火索氏體組織，為以后的表面淬火和滲氮處理時減少變形做準備，因此調質也可作為預備熱處理。由于調質后零件的綜合力學性能較好，對某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作為最終熱處理工序。
2) 最終熱處理 最終熱處理的目的是提高硬度、耐磨性和強度等力學性能。
① 淬火。淬火有表面淬火和整體淬火。其中表面淬火因為變形、氧化及脫碳較小而應用較廣，而且表面淬火還具有外部強度高、耐磨性好，而內部保持良好的韌性、抗沖擊力強的優點。為提高表面淬火零件的機械性能，常需進行調質或正火等熱處理作為預備熱處理。其一般工藝路線為：下料一鍛造一正火 ( 退火 ) 一粗加工一調質一半精加工一表面淬火一精加工。
② 滲碳淬火。滲碳淬火適用于低碳鋼和低合金鋼，先提高零件表層的含碳量，經淬火后使表層獲得高的硬度，而心部仍保持一定的強度和較高的韌性和塑性。滲碳分整體滲碳和局部滲碳。局部滲碳時對不滲碳部分要采取防滲措施 ( 鍍銅或鍍防滲材料 ) 。由于滲碳淬火變形大，且滲碳深度一般在 0.5~2mm?之間，所以滲碳工序一般安排在半精加工和精加工之間。其工藝路線一般為：下料一鍛造一正火一粗、半精加工一滲碳淬火一精加工。
當局部滲碳零件的不滲碳部分，采用加大余量后切除多余的滲碳層的工藝方案時，切除多余滲碳層的工序應安排在滲碳后，淬火前進行。
③ 滲氮處理。滲氮是使氮原子滲入金屬表面獲得一層含氮化合物的處理方法。滲氮層可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲勞強度和抗蝕性。由于滲氮處理溫度較低、變形小、且滲氮層較薄 ( 一般不超過 0.6 ～?0.7mm) ，因此滲氮工序應盡量靠后安排，常安排在精加工之間進行。為減小滲氮時的變形，在切削后一般需進行消除應力的高溫回火。
(3)檢驗工序的安排
檢驗工序一般安排在粗加工后，精加工前；送往外車間前后；重要工序和工時長的工序前后；零件加工結束后，入庫前。
(4)其它工序的安排
1）表面強化工序 如滾壓、噴丸處理等，一般安排在工藝過程的最后。
2）表面處理工序 如發藍、電鍍等一般安排在工藝過程的最后。
3）探傷工序 如 X 射線檢查、超聲波探傷等多用于零件內部質量的檢查，一般安排在工藝過程的開始。磁力探傷、熒光檢驗等主要用于零件表面質量的檢驗，通常安排在該表面加工結束以后。
4）平衡工序 包括動、靜平衡，一般安排在精加工以后。
在安排零件的工藝過程中，不要忽視去毛刺、倒棱和清洗等輔助工序。在銑鍵槽、齒面倒角等工序后應安排去毛刺工序。零件在裝配前都應安排清洗工序，特別在研磨等光整加工工序之后，更應注意進行清洗工序，以防止殘余的磨料嵌入工件表面，加劇零件在使用中的磨損。