机械制造工艺笔记：工艺过程五概念辨析、生产纲领类型与工件六点定位原理（含考点）

本文整理《机械制造工艺基础与定位原理》一讲。前半部分讲清机械制造的生产过程、工艺过程，重点辨析工序、安装、工位、工步、走刀五个逐级包含的概念，给出"是不是同一道工序"的三要素判断法和多个典型例子，说明工步与走刀、粗车与精车的区别；后半部分讲生产纲领计算、生产类型划分与柔性化趋势，以及工件装夹（定位＋夹紧）、三种装夹方式、六点定位原理和支承钉/支承板、圆柱销、菱形销、心轴、V 形块、定位套、顶尖等常用定位元件各自限制的自由度（含老师指出的一处教材编辑错误）。文末附定位元件限制自由度总表、判断例题、术语公式表、待核对清单和主动回忆题（含答案要点），适合课后复习与考前梳理。

一、核心结论

• 生产过程是把原材料/毛坯变成产品所经历的全部环节，分为直接生产过程（直接改变加工对象形状、尺寸、性能，如铸造、锻造、焊接、热处理、机械加工）和辅助生产过程（不直接改变但必不可少，如设备维修、运输、仓储）。
• 工艺过程是直接生产过程中的一部分（从属关系，不是等号），工艺过程由若干工序组成。
• 工艺过程逐级细分为：工序 ⊃ 安装 ⊃ 工位 ⊃ 工步 ⊃ 走刀。
• 工序判断三要素（三者都不变才算同一道工序）：①操作人员不变；②工作地点不变（同一台机床/同一工作地，机台变了就算变）；③加工连续完成（中途若插入热处理等脱离机床的环节，连续性被打断）。
• 安装＝工件一次装夹后完成的那部分工序内容（轴调头再夹就是两次安装）；工位＝一次安装中工件在机床上占据的每个位置所完成的内容（分度盘转位）；工步＝加工表面、刀具、切削速度、进给量都不变时完成的内容；走刀＝同一工步内为去除大余量而进行的每一次切削（每去一层材料为一次走刀）。
• 粗车外圆后再精车外圆是两个工步，不是同一工步的两次走刀，因为粗、精车的切削速度和进给量不同。
• 当只有一次安装、一个工位时，工序、安装、工位三者所完成的内容相同（等同）。
• 工艺系统由物质分系统（工件、机床、夹具、刀具、量具）、能量分系统（动力/电能）、信息分系统（数控装置等，普通机床没有）组成。
• 零件年生产纲领N=Q n (1+α)(1+β)N=Q\,n\,(1+\alpha)(1+\beta)N=Qn(1+α)(1+β)（QQQ产品年产量、nnn每台产品含该零件数、α\alphaα备品率、β\betaβ废品率）。
• 生产类型分单件生产、成批生产（小批/中批/大批）、大量生产；工艺特点上归并为单件小批、中批、大批大量三类；单件小批用通用设备工装、大批大量用专用设备工装；现代制造向**柔性化生产（FMS）**发展。
• 装夹＝定位＋夹紧：定位是使工件在机床/夹具上占据正确位置，夹紧是定位后防止加工中移位，二者不能混。
• 三种装夹方式：夹具装夹（高效高精、流水线常用）、直接找正（百分表/划线盘，精度高但效率低、单件小批）、划线找正（先画线再找正，精度效率都低、复杂件用）。
• 空间自由刚体有6 个自由度（沿 X、Y、Z 移动，绕 X、Y、Z 转动）；用合理分布的 6 个支承点限制全部 6 个自由度，即六点定位原理。
• 经典分布：底面 3 点限制沿 Z 移动＋绕 X、绕 Y 转动；侧面 2 点（水平排列）限制沿 Y 移动＋绕 Z 转动；端面 1 点限制沿 X 移动。
• 常用定位元件：支承钉/支承板用于平面；短圆柱销限 2 个移动自由度、长圆柱销限 2 移动＋2 转动共 4 个、菱形销只限 1 个移动；V 形块、定位套限外圆的 2 个移动；大锥度心轴限 5 个（只留绕自身轴转动）。
• 组合定位时各元件约束若不重复可直接相加；若同一自由度被重复限制则出现重复约束（过定位），需具体分析。

二、知识结构

• 机械制造工艺基础与定位
  • 生产过程与工艺过程
    • 直接生产过程 / 辅助生产过程
    • 工序 → 安装 → 工位 → 工步 → 走刀
    • 工序判断三要素（人、地点、连续性）
    • 工艺系统（物质 / 能量 / 信息）
  • 生产纲领与生产类型
    • 年生产纲领公式、生产批量
    • 单件 / 成批（小中大）/ 大量；单件小批、中批、大批大量
    • 通用 vs 专用；柔性化生产
  • 工件装夹与定位
    • 装夹＝定位＋夹紧
    • 三种装夹方式（夹具 / 直接找正 / 划线找正）
    • 六点定位原理（6 自由度、6 支承点）
    • 定位元件：平面（支承钉/板）、内孔（销/心轴/菱形销）、外圆（V 形块/定位套）、圆锥面（顶尖/锥度心轴）
    • 组合定位与重复约束

三、详细笔记

3.1 生产过程及其分类

• 生产过程：从原材料（或半成品）进厂，一直到把成品制造出来的全部相互关联的劳动过程的总和。例如把一根圆棒加工成一根轴，涉及运输、机加工、热处理、检验、包装等所有环节，都属于生产过程。
• 按是否直接改变加工对象，分为两类：
  • 直接生产过程（基本生产过程）：使加工对象的形状、尺寸或性能发生变化的过程，如毛坯制造（铸造、锻造）、焊接、热处理（如表面淬火）、零件的机械加工等。
  • 辅助生产过程：不直接改变加工对象的形状、尺寸、性能，但又是必不可少的过程，如设备与夹具的维修、零件的运输、仓储保管等。
• 生产过程可以由一个车间或一个工厂完成，但多数情况下由多个工厂、车间协作完成（小厂很难同时具备铸造、锻造、热处理、焊接等全套能力）。

3.2 工艺过程与工序

• 工艺过程：在生产过程中，直接改变生产对象的形状、尺寸、性能或位置，使之成为成品或半成品的那部分过程；它是直接生产过程中的一部分（是包含关系，不是画等号）。按工种可分铸造工艺、锻造工艺、焊接工艺、机械加工工艺、热处理工艺、装配工艺等。
• 工序是工艺过程的基本组成单元，也是制订工艺规程、安排生产、核算工时与设备的基本单位。
• 工序的定义：一个（或一组）工人，在同一个工作地（同一台机床或同一个工作地点），对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。

3.3 工序判断三要素（必考）

判断所完成的内容是不是同一道工序，看三个要素是否都保持不变：

1. 操作人员不变：是同一个（或同一组）工人完成（这一点最直观、最好判断）。
2. 工作地点不变：必须在同一台机床或同一个工作地。判断时直接看"机台"有没有变——
   • 设备类型变了（车床 → 铣床），工作地点变了；
   • 即使类型相同，但是两台不同的机床（车床 A → 车床 B），工作地点也算变了。
3. 加工连续完成：加工过程要连续，中途不能有使工件脱离该工作地的插入环节（如中途送去热处理、电镀再回来），否则连续性被打断。

典型例子（务必会判）：

• 例 1（单件小批，一台车床＋一台铣床）：同一工人先在一台车床上把一根轴小端、大端需要车的内容全部车完（中间调头、两次装夹），再把轴移到铣床上铣键槽。
  • 车削全部在同一台车床、同一工人、连续完成 → 是工序一（虽然内容很多、含两次装夹）；
  • 铣键槽移到了铣床，工作地点改变 → 是工序二。合计2 道工序。
  • 这种"一车多能、把车削集中在一台车床"的安排只适合单件小批；流水线若这样，车床工序占用时间太长，铣床工序长时间空闲等待，不均衡。
• 例 2（大批大量，两台车床分工）：车床 A 只车小端，工件拆下后直接传给车床 B 车大端。虽然 A、B 都是车床（类型相同），但是两台不同的机床、工作地点不同，所以仍是2 道工序。
• 例 3（中途插入热处理）：在同一台车床 A 上车完小端，把工件送去热处理，再回到同一台车床 A 车大端。操作人员、工作地点都没变，但加工连续性被热处理打断，因此分成3 道工序（车—热处理—车）。

3.4 安装、工位、工步、走刀

一道工序还可以逐级细分，层级关系为：工序 ⊃ 安装 ⊃ 工位 ⊃ 工步 ⊃ 走刀。

3.4.1 安装（装夹）

• 定义：工件在机床或夹具上每一次装夹（定位并夹紧）后所完成的那一部分工序内容，称为一次安装。
• 一道工序可以只有一次安装，也可以有多次安装。
• 例：车轴时先用卡盘夹住大端、车小端（第一次安装）；再调头夹住小端、车大端（第二次安装）。所以例 1 中的车床工序包含2 次安装。
• 应尽量减少安装次数，因为多一次装夹就多一次装夹误差、也多耗费辅助时间。

3.4.2 工位

• 定义：在一次安装中，工件在机床上所占据的每一个位置上完成的那部分安装内容，称为一个工位。
• 典型场合：钻床、铣床、组合机床上使用回转工作台（分度盘）。工件一次装夹到位后，分度盘带着工件依次旋转到不同工位，由固定在各工位的刀具依次完成钻、扩、铰等加工——自始至终只有一次安装，却有多个工位。
• 工位靠分度/移位获得，可减少装夹次数、提高效率；车床上较少见。

3.4.3 工步

• 定义：在加工表面、切削刀具、切削速度、进给量都保持不变的情况下所连续完成的那部分工位内容，称为一个工步。这四个要素中任何一个改变，一般就成为另一个工步。
• 例（车轴小端）：车端面、钻（打）中心孔、车外圆、切退刀槽、倒角——各步加工表面不同（切退刀槽所用刀具往往也不同），所以是5 个工步。初学时可先用"加工表面是否相同"做初步判断。
• 复合工步：为提高效率，在一个工位上用几把刀同时加工几个表面（如回转盘上镗刀与两把车刀同时切削，或用前钻后铰的复合钻头一次完成钻、铰）。对其中每一把刀单独看，其加工表面和切削用量都不变，按工艺规程把它们合记为一个（复合）工步。

3.4.4 走刀（进给次数）

• 定义：在同一个工步内，如果被加工表面的加工余量很大、一次切不下来（例如要切去 10～15 mm，一刀切 4 mm 以上容易损坏刀具和工件），需要分几次切削，则刀具在加工表面上每切除一层材料（每切削一次）称为一次走刀。
• 走刀的前提：同一工步内，加工表面、刀具、切削速度、进给量都不变，只是分层重复切削。例：同一外圆、同一把刀、同样的切削用量，分两刀切除余量，就是该工步下的两次走刀。
• **易错点：粗车外圆后再精车外圆，不是两次走刀，而是两个工步。**因为粗车和精车的切削速度、进给量不同（粗车可快些、误差留给精车修正；精车速度与进给量要小以保证质量），切削用量改变了，工步就变了。只有先属于同一个工步，才谈得上其中有几次走刀。

3.4.5 层级关系与两点说明

• 一道工序可含若干安装；一次安装可含若干工位；一个工位可含若干工步；一个工步可含若干走刀。
• 若某工序只有一次安装、一个工位，则工序、安装、工位三者完成的内容相同、彼此等同。
• 实际编写工艺规程时通常只写到"工序—工步—走刀"，一般不专门列出安装和工位（安装是一次装夹动作、工位是工件位置）；但考试和课本按完整层级出题，答题以课本层级为准。
• 课堂练习答案要点：工步是"工位"当中的一部分；安装是"工序"当中的一部分；“同一把刀、同一表面、切削用量不变，每切削一次"指的是"走刀”，而不是工步。

3.5 工艺系统（生产系统）

• 机械加工需要一系列条件支持，支持零件进行机械加工的所有条件因素统称为工艺系统，可分为三个分系统：
  • 物质分系统：工件、机床，以及工具（夹具、刀具、量具等）；
  • 能量分系统：为加工提供动力（现代机床主要是电能供应）；
  • 信息分系统：进行控制、管理的信息装置，如数控机床的数控装置。
• 普通（甚至手摇）机床没有数控装置，因此信息分系统不一定具备；但物质和能量分系统是加工所必需的。

3.6 生产纲领与生产批量（了解、会套公式）

• 生产纲领：企业在计划期内生产产品（或零件）的数量和进度。计划期为一年时称年生产纲领，是车间/工段设计工艺规程的重要依据文件。
• 零件年生产纲领：

N=Q n (1+α)(1+β)N = Q\,n\,(1+\alpha)(1+\beta)N=Qn(1+α)(1+β)

• QQQ：产品的年产量（台/年）；
• nnn：每台产品中该种零件的数量（件/台）；
• α\alphaα：备品率（为退换、备件准备的百分数）；
• β\betaβ：废品率（生产中允许报废的百分数）。
• 举例（仅说明算法，数字为假设）：产品年产 2000 台、每台用 2 个某零件，则正常需 4000 件；若备品率 15%、废品率 4%，再分别乘(1+15%)(1+15\%)(1+15%)、(1+4%)(1+4\%)(1+4%)得到年生产纲领。
• 生产批量：一次投入或产出的同一产品（零件）的数量，与年纲领、零件储备天数和全年工作天数有关（公式不要求，注意分母是"全年工作天数"而不是 365 天）。

3.7 生产类型及其工艺特点、柔性化趋势

• 根据年生产纲领大小、生产专业化程度和设备类型，生产类型划分为：
  • 单件生产；
  • 成批生产：又分小批、中批、大批生产；
  • 大量生产。
• 由于单件生产与小批生产的工艺特点基本一致，合称单件小批生产；大批生产与大量生产工艺特点基本一致，合称大批大量生产。因此工艺特点上通常归纳为三类：单件小批生产、中批生产、大批大量生产。
• 工艺特点对比：
  • 单件小批生产：大量采用通用机床、通用夹具、通用刀具和量具，依赖工人技术水平，产品切换灵活、但效率低、成本高、质量一致性较依赖操作者。
  • 大批大量生产：广泛采用专用机床、专用夹具、高效专用刀具与自动线，分工细、效率高、单件成本低，但专用工装只针对特定产品。
  • 中批生产：介于两者之间，通用与专用工装并用。
• 柔性化趋势：上述传统划分正逐渐过时。大批大量生产专用设备/专用夹具太多，产品一更新换代旧工装就用不上，难以适应市场快速变化；单件小批虽切换灵活却产量不足。现代制造业更多向**柔性制造（如柔性制造系统 FMS、成组工艺、柔性夹具、数控加工中心）**发展，用通用化、可编程的设备兼顾"能快速换产"与"有一定批量效率"。

3.8 工件的装夹：定位与夹紧

• 加工前首先要解决"工件怎样正确地装到机床上"。装夹包含两个性质不同的过程：
  • 定位：使工件在机床或夹具上占据一个正确（确定）的位置，保证工件与刀具之间的相对位置正确，从而加工出符合形状、尺寸、表面粗糙度和性能要求的零件——解决"位置对不对"。
  • 夹紧：工件定位后，将其压紧夹牢，使其在加工过程中始终保持这一正确位置，防止因切削力、惯性力等发生位移——解决"加工中动不动"。
• 定位与夹紧不能混淆：定位只负责"取得正确位置"，夹紧负责"保持正确位置"；夹紧主要与夹具的夹紧机构有关。

装夹的三种方式：

3.9 六点定位原理

• 空间中一个不受约束的自由刚体有6 个自由度：沿 X、Y、Z 三个坐标轴的移动（记作沿 X、沿 Y、沿 Z），和绕 X、Y、Z 三个坐标轴的转动（记作绕 X、绕 Y、绕 Z）。
• 在夹具中通常用支承点（约束点）来限制自由度，一个合理布置的支承点限制一个自由度；用合理分布的 6 个支承点就能把工件的 6 个自由度全部限制，使工件位置完全确定，这就是六点定位原理（完全定位）。
• 关键在"合理分布"——不是随便摆 6 个点都叫六点定位，支承点的位置必须布置得当、各自独立地限制相应自由度。

长方体（箱体/板类）工件的经典六点布置（坐标系：X 沿长度、Y 沿宽度、Z 沿高度）：

• 底面布置 3 个支承点（不共线）：工件沿 Z 移动会脱离三点，绕 X 转动、绕 Y 转动也会使某些点脱离，故限制沿 Z 移动、绕 X 转动、绕 Y 转动3 个自由度；而沿 X、沿 Y 小距离移动和绕 Z 转动不会脱离底面三点，故不限制。
• 侧面布置 2 个支承点（两点水平排列，连线不要平行于 Z 轴）：限制沿 Y 移动、绕 Z 转动2 个自由度。若两点沿竖直（Z）方向排列，则绕 Z 转动约束不住、布置不合理。
• 端面布置 1 个支承点（挡销）：限制沿 X 移动1 个自由度。
• 合计 3＋2＋1＝6 个支承点，恰好限制 6 个自由度。
• 分析方法：判断某个运动是否被限制，就设想工件做该运动，看它是否会与相应支承点脱离接触（只要有一个点脱开，该自由度就被限制）；分析时可把定位面想象成足够大，只看小范围偏离。

3.10 平面定位元件：支承钉与支承板

工件以平面定位时，常用支承钉、支承板（对应课本表 1-7，约第 16 页）。

• 1 个支承钉：相当于 1 个支承点，限制1 个自由度。
• 2 个支承钉 ≡ 1 块窄（条形）支承板：限制2 个自由度（在侧面布置时为沿某轴移动＋绕竖直轴转动，课堂坐标系下为沿 Y 移动、绕 Z 转动）。
• 3 个支承钉（不共线）≡ 2 块条形（槽形）支承板 ≡ 1 块矩形（大）支承板：限制3 个自由度（在底面时为沿 Z 移动、绕 X 转动、绕 Y 转动）。
• 教材纠错（老师课堂明确指出）：课本在"两个支承钉"一处，把第二个被限制的自由度印成了"绕 Y 轴转动"，这是编辑/书写错误；按上述脱离接触法分析，板足够大时绕 Y 转动不会脱离两支点，两个支承钉限制的应是"沿 Y 移动和绕 Z 转动"。复习时以课堂讲的分析方法为准，并对照教材表 1-7 确认。
• 工程上两个支承钉可以用一块支承板等效代替，反之亦然；具体约束数随支承点数量和布置而定。

3.11 内孔（圆孔）定位元件：定位销、菱形销与心轴

工件以内孔表面定位时采用定心定位，常用圆柱定位销、心轴等，关键要区分长、短（接触长度不同，限制自由度不同）。

• 短圆柱销（短销）：与孔接触长度短，限制2 个自由度——沿 Y、沿 Z 方向的移动；因为接触短，工件仍可绕 Y、绕 Z 轻微倾斜摆动，故不能限制这两个转动。
• 长圆柱销（长销）：接触长度大，除沿 Y、沿 Z 移动外，还能阻止绕 Y、绕 Z 的倾斜，限制4 个自由度——沿 Y、沿 Z 移动 ＋ 绕 Y、绕 Z 转动。
• 两段短圆柱销（中间有一段不接触）：总的作用与一根长圆柱销相同，限制 4 个自由度。
• 菱形销（削边销）：在短圆柱销基础上把两侧削成菱形，只在一个方向上起约束，只限制 1 个移动自由度（沿其长轴垂直/削边方向，课堂坐标系下为沿 Z 移动）。它常用于"一面两销"组合定位，与圆柱销配合以避免两销同时定心造成的过定位。
• 圆柱心轴：长圆柱心轴约束同长销（4 个），短圆柱心轴约束同短销（2 个）。
• 小锥度心轴：锥度很小、与孔是小过盈配合，约束情况类似短圆柱销，限制沿 Y、沿 Z2 个移动自由度（注意与下面的大锥度心轴区分）。
• 课堂还讨论了"长轴配小平面、短轴配大平面"的组合（属组合定位内容）：其中小平面可套用平面支承点的方法分析，长、短轴与大、小平面的搭配是为了避免重复约束、保证接触可靠。

3.12 外圆柱面与圆锥面定位元件

• 工件以外圆柱面定位，常用定心或支承定位：
  • V 形块（V 型铁）：工件外圆搁在 V 形槽中，沿 Z 向上运动会脱离 V 形块、沿 X 移动会滚出，故限制沿 X、沿 Z 移动 2 个自由度；两块 V 形块（或长 V 形块）约束相应增加。
  • 定位套（定位环）：外圆插入定位套中，同样限制沿 X、沿 Z 移动 2 个自由度。V 形块与定位套作用类似，V 形块对中性好、装拆方便，定位套结构简单。
• 工件以圆锥面定位，常用顶尖、锥度心轴：
  • 大锥度心轴（接触面大、锥度大）：与孔接触面大，限制5 个自由度，只留下绕工件自身轴线的转动不限制。务必与只限制 2 个移动自由度的小锥度心轴区分开。
  • 固定顶尖与浮动（活动）顶尖：用于轴类两端中心孔定位。固定顶尖约束较多；浮动顶尖内有弹簧、可沿轴向伸缩，始终顶住工件，因此不限制沿轴向（自身轴线方向）的移动。

3.13 组合定位与重复约束（过定位）

• 实际夹具常由几个定位元件组合起来定位。分析规则：
  • 若各定位元件限制的自由度互不重复，则把各自限制的自由度直接相加即可（如六点定位中底面 3 点、侧面 2 点、端面 1 点）。
  • 若组合后某个自由度被两个（或多个）元件重复限制，就出现重复约束（过定位），不能简单相加，要具体分析其接触和变形情况。
• 例：固定顶尖与浮动顶尖组合时，若分别单看，两者对沿 Y、沿 Z 移动都有约束、会发生重复；组合后这部分被重复限制，而沿轴向移动由浮动顶尖的弹簧"让出"，最终组合实际限制沿 X、Y、Z 三个移动＋绕 Y、绕 Z 两个转动（共 5 个），保留绕工件自身轴线的转动。
• 设计夹具时一般应避免或消除有害的过定位（提高元件制造精度、采用浮动/自位结构等），这部分在后续夹具设计课中进一步学习。

四、例题、案例或实验

4.1 判工序：一根阶梯轴的加工流程

• 情境：单件小批，同一工人在一台车床上先夹大端车小端（车端面、钻中心孔、车外圆、切退刀槽、倒角），调头夹小端车大端（车端面、钻中心孔、车外圆、倒角），然后送到铣床铣键槽。
• 分析：
  • 车床上全部车削：同一人、同一台车床、连续完成 →工序一，其中调头两次装夹 → 含2 次安装；每次安装下又分若干工步（小端 5 个工步、大端 4 个工步）。
  • 铣床铣键槽：工作地点由车床变为铣床 →工序二。
  • 合计2 道工序。
• 变式：若车到一半送去热处理再回来车，则连续性中断，应再拆出热处理工序。

4.2 判工步与走刀

• 问：同一外圆面、同一把外圆车刀，因余量大分两刀切成尺寸，是几个工步、几次走刀？
  • 答：加工表面、刀具、切削速度、进给量都不变，是一个工步、两次走刀。
• 问：粗车外圆后再精车外圆到尺寸，是几次走刀吗？
  • 答：不是。粗车与精车切削速度、进给量不同，是两个工步；每个工步内部若分层切削，再各自计走刀次数。

4.3 六点定位分析

• 一块长方形工件放在夹具上：底面 3 个不共线支承钉、侧面 2 个水平排列支承钉、端面 1 个挡销。问各限制哪些自由度？
  • 答：底面 3 点限沿 Z 移动、绕 X 转动、绕 Y 转动；侧面 2 点限沿 Y 移动、绕 Z 转动；端面 1 点限沿 X 移动；共 6 点限制全部 6 个自由度，工件完全定位。
• 追问：侧面两点若沿竖直方向排列会怎样？答：绕 Z 转动约束不住，属布置不合理。

4.4 定位元件与自由度匹配

• 短圆柱销限哪几个？长圆柱销为何比短销多两个？菱形销为何只限一个？
  • 答：短销接触短，只限沿 Y、沿 Z 两个移动；长销接触长，还能阻止绕 Y、绕 Z 倾斜，故多限两个转动、共 4 个；菱形销削边后只在一个方向定心，故只限 1 个移动。
• 大锥度心轴 vs 小锥度心轴？
  • 答：大锥度接触面大限 5 个（只留绕自身轴转动）；小锥度类似短销只限 2 个移动。

4.5 概念归属选择题（课堂练习类型）

• "工步是下列哪一项的一部分？"→ 工位（按课本层级 工序＞安装＞工位＞工步＞走刀）。
• "安装是下列哪一项的一部分？"→ 工序。
• "同一把刀、同一表面、切削用量不变，每切削一次称为什么？"→ 走刀。

五、术语、公式或关键表达

常用定位元件限制自由度一览表（沿/绕坐标轴，随工件坐标系约定而变，掌握分析方法）

六、课堂任务与复习安排

• 本节对应教材 1.2、1.3、1.4：1.2（生产过程、工艺过程、五概念、工艺系统）和 1.4（定位原理、定位元件）是重点，1.3（生产纲领、生产类型）一般了解、公式不要求硬考计算。
• 复习时重点做到：
  1. 能默写并解释工序、安装、工位、工步、走刀五个概念及其层级包含关系；
  2. 会用"人、地点、连续性"三要素判断工序数量，会数一道工序里的安装、工步、走刀；
  3. 能区分工步与走刀、说清粗车/精车为何是两个工步；
  4. 能默画六点定位的"3-2-1"支承点分布并说出各限制哪些自由度；
  5. 熟记定位元件限制自由度总表，会分析短销/长销/菱形销/V 形块/锥度心轴/顶尖组合。
• 后续夹具设计、定位误差分析都建立在本节定位原理之上，务必把单个定位元件的约束分析练熟。

七、待核对与疑问

八、复习与主动回忆

复习清单

1. 用 2 分钟区分直接生产过程与辅助生产过程，并举出铸造、锻造、焊接、热处理、运输、维修各属哪类。
2. 用 3 分钟复述工序定义和判断三要素，各举一个"换机床"“同类型两台机床”"插热处理"的例子。
3. 用 4 分钟说清安装、工位、工步、走刀的定义和层级关系，解释分度盘、多刀复合工步、分层切削、粗精车。
4. 用 2 分钟说出工艺系统的三个分系统，并举出没有信息分系统的机床。
5. 用 2 分钟写明年生产纲领公式及各符号含义，说出三类（归并后）生产类型与通用/专用工装的对应关系。
6. 用 3 分钟区分定位与夹紧，比较三种装夹方式的精度、效率和适用场合。
7. 用 5 分钟默画六点定位"3-2-1"分布并逐项说明限制的自由度。
8. 用 5 分钟熟记定位元件限制自由度总表，能即时回答短销、长销、菱形销、V 形块、大/小锥度心轴、顶尖组合各限几个自由度。

主动回忆题

1. 铸造、锻造、焊接、热处理、机械加工、设备维修、零件运输、仓储各属于直接生产过程还是辅助生产过程？工艺过程和直接生产过程是什么关系？
2. 判断是否同一道工序的三个要素是什么？同一工人在车床 A 车完小端、转到车床 B 车大端，是一道还是两道工序？为什么？
3. 在同一台车床上车轴，中途把工件送去热处理后再回来继续车，工序应如何划分？
4. 安装、工位、工步、走刀分别是如何定义的？它们之间的层级关系是什么？
5. 车轴小端时"车端面、钻中心孔、车外圆、切退刀槽、倒角"为什么是 5 个工步？几把刀同时加工几个表面算什么？
6. 同一外圆、同一把刀、同样切削用量分两刀切完，是几个工步、几次走刀？粗车后再精车为什么不能算两次走刀？
7. 工艺系统由哪三个分系统组成？普通手摇机床缺少哪个分系统？
8. 写出零件年生产纲领公式并解释各符号；单件小批与大批大量生产在设备、夹具上最主要的区别是什么？为什么现代制造强调柔性化？
9. 定位和夹紧有什么区别？夹具装夹、直接找正、划线找正各适用于什么场合？
10. 完整叙述六点定位原理，说明长方体底面 3 点、侧面 2 点、端面 1 点各限制哪些自由度；并说出短圆柱销、长圆柱销、菱形销、V 形块、大锥度心轴各自限制几个自由度。

答案要点

1. 铸造、锻造、焊接、热处理、机械加工直接改变形状/尺寸/性能，属直接生产过程；维修、运输、仓储不直接改变但必不可少，属辅助生产过程。工艺过程是直接生产过程中直接改变对象形状、尺寸、性能或位置的那一部分，是被包含关系。
2. 三要素：操作人员不变、工作地点（机台）不变、加工连续。车床 A 与车床 B 是两台不同机床、工作地点改变，因而是两道工序（同类型设备但机台不同也算变）。
3. 热处理使工件脱离车床、打断了加工连续性，应划分为车削—热处理—车削共三道工序。
4. 安装是一次装夹后完成的工序内容；工位是一次安装中工件每个位置完成的内容；工步是加工表面、刀具、切削速度、进给量都不变时完成的内容；走刀是同一工步内每切除一层材料的一次切削。层级：工序⊃安装⊃工位⊃工步⊃走刀。
5. 这五步加工表面各不相同（切退刀槽刀具也往往不同），加工表面一变就是另一工步，故为 5 个工步。一个工位上几把刀同时分别加工不同表面、各自切削用量不变，合记为一个复合工步。
6. 加工表面、刀具、切削用量都不变，只是分层去余量，是一个工步、两次走刀。粗车与精车的切削速度、进给量不同，工步要素改变，属两个工步，不能称为同一工步的两次走刀。
7. 物质分系统（工件、机床、夹具、刀具、量具）、能量分系统（动力/电能）、信息分系统（数控装置等）；普通/手摇机床没有数控装置，因而没有信息分系统。
8. N=Q n(1+α)(1+β)N=Q\,n(1+\alpha)(1+\beta)N=Qn(1+α)(1+β)：QQQ产品年产量、nnn每台产品含该零件数、α\alphaα备品率、β\betaβ废品率。单件小批多用通用机床、通用夹具，换产灵活但效率低；大批大量多用专用机床、专用夹具，效率高但难换产。因专用工装难以适应产品快速更新换代，现代制造趋向柔性化（FMS、成组工艺、柔性夹具、数控机床），兼顾换产能力与批量效率。
9. 定位是使工件取得正确（确定）位置，夹紧是定位后使其在加工中始终保持该位置、防止受力移位，二者不可混。夹具装夹高效稳定，用于成批大量/流水线；直接找正精度较高但效率低、依赖技术，用于单件小批；划线找正精度效率都低，用于复杂毛坯、夹具难设计时。
10. 空间刚体有沿 X/Y/Z 移动、绕 X/Y/Z 转动共 6 个自由度，用合理分布的 6 个支承点全部限制即六点定位（完全定位）。底面 3 点限沿 Z 移动、绕 X 与绕 Y 转动；侧面水平 2 点限沿 Y 移动、绕 Z 转动；端面 1 点限沿 X 移动。短圆柱销限沿 Y、沿 Z 移动 2 个；长圆柱销在此基础上再加绕 Y、绕 Z 转动共 4 个；菱形销只限削边方向 1 个移动；V 形块（定位套）限沿 X、沿 Z 移动 2 个；大锥度心轴限除绕自身轴转动外的 5 个。