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制订机械加工工艺路线时，需要考虑的主要问题有：定位基准的选择，表面加工方法的选择，加工顺序的安排，热处理工艺的安排，以及辅助工序的安排。
粗基准的选择对零件的加工会产生重要的影响。下面分析一个简单的例子。
如图 2-9 所示零件的毛坯，在铸造时，毛坯孔 3 和外圆面 1 难免有偏心。加工时，如果采用不加工的外圆面 1 作为粗基准装夹工件（夹具装夹，用三爪自定心卡盘夹住外圆面 1）进行加工，则加工面 2 与不加工外圆面 1 同轴，可保证壁厚均匀，但是加工面 2 的加工余量则不均匀，如图 2-9（a）所示。
如果采用该零件的毛坯孔 3 作为粗基准装夹工件（直接找正装夹，用四爪单动卡盘夹住外圆面 1，按毛坯孔 3 找正）进行加工，则加工面 2 与该面的毛坯孔 3 同轴，加工面 2 的余量是均匀的，但是加工面 2 与不加工外圆面 1 则不同轴，即壁厚不均匀，如图 2-9（b）所示。
图2-9 两种粗基准选择对比
1—外圆面；2—加工面；3—毛坯孔
由此可知，粗基准的选择将影响加工面与不加工面的相互位置，或影响加工余量的分配，并且第一道粗加工工序首先要遇到粗基准选择问题。因此，正确选择粗基准对保证产品质量有重要影响。
在选择粗基准时，一般应遵循下列原则：
①保证相互位置要求的原则。
如果必须保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。例如，如图 2-9 所示的零件，一般要求壁厚均匀，因而图 2-9（a）的选择是正确的。又如，如图 2-10（a）所示的拨杆，虽然不加工面很多，但由于要求 ϕ 22H9 孔与 ϕ 40 mm外圆同轴，因此，在钻 ϕ 22H9 孔时，应选择 ϕ 40 mm外圆作为粗基准，利用三爪自定心夹紧机构，使 ϕ 40 mm外圆与钻孔中心同轴（图 2-10（b））。
图2-10 粗基准的选择
1—拨杆；2—钻模
②保证加工表面加工余量合理分配的原则。
如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。例如，在车床床身加工中，导轨面是最重要的表面，它不仅精度要求高，而且要求导轨面有均匀的金相组织和较高的耐磨性，因此希望加工时导轨面去除余量要小且均匀。此时，应以导轨面为粗基准，首先加工底面，然后再以底面为粗基准，加工导轨面。
③便于工件装夹的原则。
选择粗基准时，必须考虑定位准确、夹紧可靠、夹具结构简单、操作方便等问题。为了保证定位准确，夹紧可靠，要求选用的粗基准尽可能平整、光洁以及有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇冒口或其他缺陷。
④粗基准一般不得重复使用的原则。
如果能使用精基准定位，则粗基准一般不应被重复使用。这是因为若毛坯的定位面很粗糙，在两次装夹中重复使用同一粗基准，就会造成相当大的定位误差（有时可达几毫米）。例如，如图 2-11 所示的零件，其内孔、端面及 3- ϕ 7 mm孔都需要加工，如果按如图 2-11（b）、（c）所示的工艺方案，即第一道工序以 ϕ 30 mm外圆为粗基准车端面、镗孔；第二道工序仍以 ϕ 30 mm外圆为粗基准钻 3- ϕ 7 mm孔，这样就可能使钻出的孔与内孔 ϕ 16H7 偏移 2~3 mm。如图 2-11（d）所示的工艺方案则是正确的，其第二道工序是用第一道工序已加工出来的内孔和端面作精基准，能较好地解决了图 2-11（b）、（c）工艺方案产生的偏移问题。
图2-11 重复使用粗基准的错误实例及其改进方案
选择精基准时，要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现，以及装夹准确、可靠、方便。为此，一般应遵循以下 5 条原则：
①基准重合原则。
应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，称为基准重合原则。
在对加工面位置尺寸有决定作用的工序中，特别是当位置公差要求很小时，一般不应违反这一原则。因为违反了这一原则就必然会产生基准不重合误差，增大加工难度。
②统一基准原则。
当工件以某一精基准定位，可较方便地加工大多数（或所有）其他表面，则应尽早地把这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后工序均以它为精基准加工其他表面。这称为统一基准原则。
采用统一基准原则可简化夹具设计，可减少工件搬动和翻转次数，在自动化生产中有广泛应用。应当指出，统一基准原则通常会带来基准不重合的问题。在这种情况下，要针对具体问题进行认真分析，在可满足设计要求的前提下，决定最终选择的精基准。
③互为基准原则。
某些位置度要求很高的表面，通常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求，称为互为基准的原则。
例如，车床主轴前后支承轴颈与前锥孔有严格的同轴度要求，为了达到这一要求，工艺上一般都遵循互为基准的原则。以支承轴颈定位加工锥孔，又以锥孔定位加工支承轴颈，从粗加工到精加工，经过几次反复，最后以前后支承轴颈定位精磨前锥孔。
④自为基准原则。
旨在减小表面粗糙度，减小加工余量和保证加工余量均匀的工序，常以加工面本身为基准进行加工，称为自为基准原则。
例如，如图 2-12 所示的床身导轨面的磨削工序，用固定在磨头上的百分表 3，找正工件上的导轨面。当工作台纵向移动时，调整工件 1 下部的 4 个楔铁 2，使百分表的指针基本不动为止，夹紧工件，加工导轨面，即以导轨面自身为基准进行加工。工件下面的 4 个楔铁中有 2 个起支承作用。还可举出其他一些例子，如拉孔、推孔、珩磨孔、铰孔、浮动镗刀块镗孔等都是自为基准加工的典型例子。
图2-12 床身导轨面自为基准定位
1—工件；2—楔铁（调整用）；3—百分表（找正用）
⑤便于装夹原则。
所选择的精基准应能保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方便，称为便于装夹原则。
生产中加工精度的高低是用其可控制的加工误差的大小来表示的。加工误差小，则加工精度高；加工误差大，则加工精度低。统计资料表明，加工误差和加工成本之间呈反比例关系，如图 2-13 所示。其中， δ 表示加工误差， S 表示加工成本。可知，对于一种加工方法来说，加工误差小到一定程度（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 A 点的左侧或 B 点的右侧应用都是不经济的。例如，在表面粗糙度小于 Ra 0.4 μm的外圆加工中，通常多用磨削加工方法而不用车削加工方法，因为车削加工方法不经济。但是，对表面粗糙度为 Ra 25~1.6 μm的外圆加工中，则多用车削加工方法而不用磨削加工方法，因为这时车削加工方法又是经济的了。实际上，每种加工方法都有一个加工经济精度问题。
图2-13 加工误差与加工成本的关系
所谓加工经济精度，是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度和表面粗糙度。
一般情况下，根据零件的精度（包括尺寸精度、形状精度、位置精度及表面粗糙度）要求，考虑本车间（或本厂）现有工艺条件，考虑加工经济精度的因素选择加工方法。有关各种加工方法的加工经济精度和表面粗糙度，可参考《机械制造工艺学》等资料。
在选择加工方法时，应考虑的主要问题有：
①所选择的加工方法能否达到零件精度的要求。
②零件材料的可加工性能如何。例如，有色金属宜采用切削加工方法，不宜采用磨削加工方法，因为有色金属易堵塞砂轮工作面。
③生产率对加工方法有无特殊要求。例如，为满足大批大量生产的需要，齿轮内孔通常多采用拉削加工方法加工。
④本企业的工艺能力和现有加工设备的加工经济精度如何。技术人员必须熟悉本车间（或本企业）现有加工设备的种类、数量、加工范围、精度水平及工人的技术水平，以充分利用现有资源，不断地对原有设备、工艺装备进行技术改造，挖掘企业潜力，创造经济效益。
复杂工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此，在拟订工艺路线时，工艺人员要全面地把切削加工、热处理和辅助工序三者一起加以考虑。现分别阐述如下：
选为精基准的表面应安排在起始工序前进行加工，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。
工件的加工质量要求较高时，都应划分阶段。一般可分为粗加工、半精加工和精加工 3 个阶段。加工精度和表面质量要求特别高时，还可增设光整加工和超精密加工阶段。
①各加工阶段的主要任务。
a.粗加工阶段是从坯料上切除较多余量，所能达到的精度和表面质量都较低的加工过程。
b.半精加工阶段是在粗加工和精加工之间所进行的切削加工过程。
c.精加工阶段是从工件上切除较少余量，所得精度和表面质量都较高的加工过程。
d.光整加工阶段是精加工后，从工件上不切除或切除极薄金属层，以获得光洁表面或强化其表面的加工过程。一般不用来提高位置精度。
e.超精密加工阶段是按照超稳定、超微量切除等原则，实现加工尺寸误差和形状误差在0.1 μm以下的加工技术。
②划分加工阶段的原因。
a.保证加工质量。工件加工划分阶段后，因粗加工的加工余量大、切削力大等因素造成的加工误差，可通过半精加工和精加工逐步得到纠正，以保证加工质量。
b.有利于合理使用设备。粗加工要求使用功率大、刚性好、生产率高、精度要求不高的设备，精加工则要求使用精度高的设备。划分加工阶段后，就可充分发挥粗、精加工设备的特点，避免以精干粗，做到合理使用设备。
c.便于安排热处理工序，使冷、热加工工序配合得更好。例如，粗加工后工件残余应力大，可安排时效处理，消除残余应力；热处理引起的变形又可在精加工中消除。
d.便于及时发现毛坯缺陷。毛坯的各种缺陷如气孔、砂眼和加工余量不足，在粗加工后即可发现，便于及时修补或决定报废，以避免继续加工后造成工时和费用的浪费。
e.精加工、光整加工安排在后，可保护精加工和光整加工过的表面少受磕碰损坏。
应当指出，划分加工阶段是对整个工艺过程而言的，因此，应以工件的主要加工面来分析，不应以个别表面（或次要表面）和个别工序来判断，并视具体情况加以灵活应用。
对箱体、支架和连杆等工件，应先加工平面后加工孔。这是因为平面的轮廓平整，安放和定位较稳定可靠，若先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度。此外，因平面先加工好，故给平面上的孔加工也带来方便，使刀具的初始切削条件能得到改善。
次要表面一般加工量都较少，加工较方便。若把次要表面的加工穿插在各加工阶段之间进行，就能使加工阶段更明显，又增加了阶段间的间隔时间，便于工件有足够时间让残余应力重新分布并引起变形，以便在后续工序中纠正其变形。
综上所述，一般机械加工的顺序是：加工精基准—粗加工主要面—精加工主要面—光整加工主要面—超精密加工主要面。次要表面的加工穿插在各阶段之间进行。
热处理是用于提高材料的力学性能、改善金属的加工性能以及消除残余应力。制订工艺规程时，由工艺人员根据设计和工艺要求全面考虑热处理工序的安排。
最终热处理的目的是提高力学性能，如调质、淬火、渗碳淬火、液体碳氮共渗及渗氮都属最终热处理，应安排在精加工前后。变形较大的热处理，如渗碳淬火应安排在精加工磨削前进行，以便在精加工磨削时纠正热处理的变形，调质也应安排在精加工前进行。变形较小的热处理，如渗氮等，应安排在精加工后。
表面装饰性镀层和发蓝处理，一般都安排在机械加工完毕后进行。
预备热处理的目的是改善加工性能，为最终热处理做好准备和消除残余应力，如正火、退火和时效处理。它应安排在粗加工前后和需要消除应力处。放在粗加工前，可改善粗加工时材料的加工性能，并可减少车间之间的运输工作量；放在粗加工后，有利于粗加工后残余应力的消除。调质处理能得到组织均匀细致的回火索氏体，有时也作为预备热处理，通常安排在粗加工后。
辅助工序的种类较多，包括检验、去毛刺、倒棱、清洗、防锈、去磁及平衡等。辅助工序也是必要的工序，若安排不当或遗漏，将会给后续工序和装配带来困难，影响产品质量，甚至使机器不能使用。
检验工序更是必不可少的工序。它对保证质量、防止产生废品起到重要的作用。除了工序中自检外，需要在下列场合单独安排检验工序：
①粗加工阶段结束后。
②重要工序前后。
③送往外车间加工的前后，如热处理工序前后。
④全部加工工序完成后。
工序集中与工序分散是拟订工艺路线时确定工序数目（或工序内容多少）的两种不同的原则。它们与设备类型的选择有密切的关系。
工序集中是将工件的加工集中在少数几道工序内完成。每道工序的加工内容较多。工序集中可采用技术上的措施集中，称为机械集中，如多刃、多刀和多轴机床、自动机床、数控机床、以及加工中心等；也可采用人为的组织措施集中，称为组织集中，如卧式车床的顺序加工。
工序分散是将工件的加工分散在较多的工序内进行。每道工序的加工内容很少，最少时即每道工序仅一个简单工步。
①工序集中的特点。
a.采用高效专用设备及工艺装备，生产率高。
b.工件装夹次数减少。易于保证表面间位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期。
c.工序数目少，可减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可简化生产计划和生产组织工作（本特点也适用于组织集中）。
d.因采用结构复杂的专用设备及工艺装备，造成投资大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品较费时。
②工序分散的特点。
a.设备及工艺装备较简单，调整和维修方便，工人容易掌握，生产准备工作量少，又易于平衡工序时间，易适应产品更换。
b.可采用最合理的切削用量，减少基本时间。
c.设备数量多，操作工人多，占用生产面积也大。
单件小批生产采用组织集中，以便简化生产组织工作。大批大量生产可采用较复杂的机械集中，如多刀、多轴机床、各种高效组合机床和自动机加工；对一些结构较简单的产品，如轴承生产，也可采用工序分散的原则。成批生产应尽可能采用效率较高的机床，如转塔车床、多刀半自动车床和数控机床等，使工序适当集中。
确定了工序集中或工序分散的原则后，基本上也就确定了设备的类型。如采用机械集中，则选用高效自动加工的设备，多刀、多轴机床；若采用组织集中，则选用通用设备；若采用工序分散，则加工设备可较简单。此外，选择设备时，还应考虑：
①机床精度与工件精度相适应。
②机床规格与工件的外形尺寸相适应。
③与现有加工条件相适应，如设备负荷的平衡状况。如果没有现成设备供选用，经过方案的技术经济分析后，也可提出专用设备的设计任务书或改装旧设备。
工艺装备选择得合理与否，将直接影响工件的加工精度、生产效率和经济性。应根据生产类型、具体加工条件、工件结构特点和技术要求等，选择工艺装备。
①夹具的选择。
单件小批生产首先采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、机床用平口虎钳、分度头。有组合夹具的，可采用组合夹具。对中大批和大量生产，为提高劳动生产率而采用专用高效夹具。中小批生产应用成组技术时，可采用可调夹具和成组夹具。
②刀具的选择。
一般优先采用标准刀具。若采用机械集中，则应采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。
③量具的选择。
单件小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分表和千分尺。大批大量生产应采用极限量块和高效的专用检验夹具和量仪等，量具的精度必须与加工精度相适应。