第2章機(jī)械加工工藝規(guī)程

    2.1 機(jī)械加工概述

    2.1.1 生產(chǎn)過程和工藝過程

    1. 生產(chǎn)過程

    在機(jī)械產(chǎn)品制造時，將原材料（或半成品）轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜�過程，稱為生產(chǎn)過程，

機(jī)械制造技術(shù)教程_2機(jī)械加工工藝規(guī)程

。對機(jī)械制造而言，生產(chǎn)過程主要由以下各部分所組成：

   

    毛坯的制造

    零件的機(jī)械加工

    熱處理及其它表面處理

    產(chǎn)品的裝配試驗(yàn)等

    原材料等的運(yùn)輸保管

    生產(chǎn)和技術(shù)準(zhǔn)備

    產(chǎn)品的油漆包裝等

    在現(xiàn)代生產(chǎn)中，為了便于組織生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率和降低成本，有利于產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化生產(chǎn)，一種產(chǎn)品生產(chǎn)往往由許多工廠聯(lián)合起來協(xié)作完成。例如：汽車的生產(chǎn)過程就是由發(fā)動機(jī)、底盤、電器設(shè)備、儀表、輪胎、總裝等協(xié)作制造工廠（或車間）的生產(chǎn)過程所組成。

    2. 工藝過程

    工藝過程就是指改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程。

    機(jī)械加工工藝過程是指利用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使其成為成品或半成品的過程。本章主要討論機(jī)械加工工藝過程。

    2.1.2 工藝過程的組成

    機(jī)械加工工藝過程（以下簡稱為工藝過程）是由一個或若干個順序排列的工序所組成，毛坯依次通過這些工序變?yōu)槌善贰?/p>

    1.工序

    工序是一個（或一組）工人，在一個工作地對同一個（或同時對幾個）工件進(jìn)行加工所連續(xù)完成的那部分工藝過程，劃分工序的主要依據(jù)是工作地是否變動和工作是否連續(xù)。如果其中之一有變動或加工不是連續(xù)完成，則應(yīng)劃分為另一道工序。這里的“工作地”是指一臺機(jī)床，一個鉗工臺或一個裝配地點(diǎn)，這里的“連續(xù)”是指對一個具體的工件的加工是連續(xù)進(jìn)行的，中間沒有插入另一個工件的加工。例如：在車床上加工一個軸類零件，盡管加工過程中可能多次調(diào)頭裝夾工件及變換刀具，只要沒有變換機(jī)床，也沒有在加工過程中插入另一個工件的加工，則在此車床上對該軸類零件的所有加工的內(nèi)容都屬于同一工序。再如先車好一批工件的一端，然后調(diào)頭再車這批工件的另一端，這時對每個工件來說，兩端的加工以不連續(xù)，所以即使在同一臺車床上加工也是兩道工序。

    現(xiàn)在以圖2-1所示的階梯軸的加工為例來說明。若階梯軸的精度和表面粗糙度要求不高，單件小批量生產(chǎn)時，其工藝過程見表2-1；大批量生產(chǎn)時，其工藝過程見表2-2。

   

    圖2-1階梯軸

    表2-1 單件小批生產(chǎn)的生產(chǎn)過程

    工序號

    工序內(nèi)容

    設(shè)備

    1

    車端面，鉆中心孔；調(diào)頭車端面，鉆中心孔。

    車床

    2

    車大外圓及倒角；調(diào)頭車小外圓及倒角。

    車床

    3

    銑鍵槽；去毛刺

    銑床

    第2章機(jī)械加工工藝規(guī)程

    2.1 機(jī)械加工概述

    2.1.1 生產(chǎn)過程和工藝過程

    1. 生產(chǎn)過程

    在機(jī)械產(chǎn)品制造時，將原材料（或半成品）轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜�過程，稱為生產(chǎn)過程。對機(jī)械制造而言，生產(chǎn)過程主要由以下各部分所組成：

   

    毛坯的制造

    零件的機(jī)械加工

    熱處理及其它表面處理

    產(chǎn)品的裝配試驗(yàn)等

    原材料等的運(yùn)輸保管

    生產(chǎn)和技術(shù)準(zhǔn)備

    產(chǎn)品的油漆包裝等

    在現(xiàn)代生產(chǎn)中，為了便于組織生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率和降低成本，有利于產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化生產(chǎn)，一種產(chǎn)品生產(chǎn)往往由許多工廠聯(lián)合起來協(xié)作完成。例如：汽車的生產(chǎn)過程就是由發(fā)動機(jī)、底盤、電器設(shè)備、儀表、輪胎、總裝等協(xié)作制造工廠（或車間）的生產(chǎn)過程所組成。

    2. 工藝過程

    工藝過程就是指改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程。

    機(jī)械加工工藝過程是指利用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使其成為成品或半成品的過程。本章主要討論機(jī)械加工工藝過程。

    2.1.2 工藝過程的組成

    機(jī)械加工工藝過程（以下簡稱為工藝過程）是由一個或若干個順序排列的工序所組成，毛坯依次通過這些工序變?yōu)槌善贰?/p>

    1.工序

    工序是一個（或一組）工人，在一個工作地對同一個（或同時對幾個）工件進(jìn)行加工所連續(xù)完成的那部分工藝過程，劃分工序的主要依據(jù)是工作地是否變動和工作是否連續(xù)。如果其中之一有變動或加工不是連續(xù)完成，則應(yīng)劃分為另一道工序。這里的“工作地”是指一臺機(jī)床，一個鉗工臺或一個裝配地點(diǎn)，這里的“連續(xù)”是指對一個具體的工件的加工是連續(xù)進(jìn)行的，中間沒有插入另一個工件的加工。例如：在車床上加工一個軸類零件，盡管加工過程中可能多次調(diào)頭裝夾工件及變換刀具，只要沒有變換機(jī)床，也沒有在加工過程中插入另一個工件的加工，則在此車床上對該軸類零件的所有加工的內(nèi)容都屬于同一工序。再如先車好一批工件的一端，然后調(diào)頭再車這批工件的另一端，這時對每個工件來說，兩端的加工以不連續(xù)，所以即使在同一臺車床上加工也是兩道工序。

    現(xiàn)在以圖2-1所示的階梯軸的加工為例來說明。若階梯軸的精度和表面粗糙度要求不高，單件小批量生產(chǎn)時，其工藝過程見表2-1；大批量生產(chǎn)時，其工藝過程見表2-2。

   

    圖2-1階梯軸

    表2-1 單件小批生產(chǎn)的生產(chǎn)過程

    工序號

    工序內(nèi)容

    設(shè)備

    1

    車端面，鉆中心孔；調(diào)頭車端面，鉆中心孔。

    車床

    2

    車大外圓及倒角；調(diào)頭車小外圓及倒角。

    車床

    3

    銑鍵槽；去毛刺

    銑床

    表2-2 大量大批生產(chǎn)的工藝過程

    工序號

    工序內(nèi)容

    設(shè)備

    1

    銑端面，鉆中心孔

    機(jī)床

    2

    車大外圓及倒角

    車床

    3

    車小外圓及倒角

    車床

    4

    銑鍵槽

    銑床

    5

    去毛刺

    鉗工臺

    從表中可以看出，生產(chǎn)規(guī)模的不同，工序的劃分及每個工序所包含的加工內(nèi)容是不同的。 工序是組成工藝過程的基本單元，也是生產(chǎn)計(jì)劃的基本單元。每個工序又可分為若干個安裝、工位、工步和走刀。

    2.安裝

    工件加工前，使其在機(jī)床或夾具中占據(jù)一正確而固定位置的過程為安裝。在一個工序中，工件可能安裝一次，也可能安裝幾次。在表2-1的工序1和2都是兩次安裝，而工序3以及表2-2的各道工序中都是一次安裝。工件加工中應(yīng)盡可能減少安裝次數(shù)，以免影響加工精度和增加輔助時間。

    3.工位

    為了減少安裝次數(shù)，常采用回轉(zhuǎn)工作臺，回轉(zhuǎn)夾具或移動夾具等多工位夾具，使工件在一次安裝中先后處于幾個不同的位置進(jìn)行加工。此時，工件在機(jī)床上占據(jù)的每一個加工位置稱為工位。如圖2-2所示的為一種利用回轉(zhuǎn)工作臺在一次安裝中順次完成裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔四個工位加工的實(shí)例。

   

    4.工步

    在加工表面，切削刀具和切削用量（不包括切削深度）不變的條件下，所連續(xù)完成的那一部分工序稱為工步。 一道工序可能包括幾個工步，也可能只有一個工步。如表2-1工序1中，包括四個工步：兩次車端面，兩次打中心孔；工序2中也包括四個工步；而表2-2工序4只有一個工步。 為了簡化工藝文件，對于在一次安裝中連續(xù)進(jìn)行的若干相同的工步，�？醋鳛橐粋�工步（可稱為合并工步）。如用一把鉆頭連續(xù)鉆削幾個相同尺寸的孔，就認(rèn)為是一個工步，而不看成是幾個工步。 為了提高生產(chǎn)率，采用復(fù)合刀具或多刀加工的工步稱為復(fù)合工步。在工藝文件上，復(fù)合工步應(yīng)看做一個工步。

   

    圖2-3復(fù)合工步

    5.走刀

    走刀是切削工具在加工表面上切削一次所完成的那部分工藝過程。在一個工步中，當(dāng)加工表面上需要切除的材料較厚，無法一次全部切除掉，需分幾次切除，則每切去一層材料稱為一次走刀。一個工步可以包括一次或幾次走刀。

    2.1.3 生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型

    1. 生產(chǎn)綱領(lǐng)

    生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃，因計(jì)劃期常常定為1年，所以也稱為年產(chǎn)量。 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)要記入備品和廢品的數(shù)量，可按下式計(jì)算：

   

    式中零件的年產(chǎn)量（件/年）；產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺/年）；每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺）；備品率；廢品率。

    2. 生產(chǎn)類型

    生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，一般分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種類型。

    (1)單件生產(chǎn) 單件生產(chǎn)的基本特點(diǎn)是生產(chǎn)的產(chǎn)品種類很多，每種產(chǎn)品制造一個或少數(shù)幾個，而且很少重復(fù)生產(chǎn)。例如重型機(jī)器制造，專用設(shè)備制造和新產(chǎn)品試制等。

    (2)成批生產(chǎn)

    成批生產(chǎn)指一年中分批輪流生產(chǎn)幾種不同的產(chǎn)品，每種產(chǎn)品均有一定的數(shù)量，工作地的加工對象周期性地重復(fù)。例如，機(jī)床、機(jī)車、紡織機(jī)械的制造等多屬于成批生產(chǎn)。每批制造的相同產(chǎn)品的數(shù)量稱為批量，根據(jù)批量的大小，成批生產(chǎn)可分為小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)。小批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)相似，常合稱為單件小批生產(chǎn)；大批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)相似，常合稱為大批大量生產(chǎn)。中批生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)則介于單件小批生產(chǎn)和大批大量生產(chǎn)之間。

    (3)大量生產(chǎn)

    大量生產(chǎn)的產(chǎn)量很大，大多數(shù)工作地點(diǎn)長期只進(jìn)行某一工序的生產(chǎn)。例如，汽車、拖拉機(jī)、手表的制造常屬大量生產(chǎn)。

    生產(chǎn)類型的劃分，可根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品的特點(diǎn)及零件的重量或工作地每月?lián)��?fù)的工序數(shù)，參考表2-3確定。

    表2-3生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系

    生產(chǎn)類型

    生產(chǎn)綱領(lǐng) /（臺/年或件/年）

工作地每月?lián)��?fù)工序數(shù)

    小型機(jī)械或小型零件

    中型機(jī)械或中型零件

    重型機(jī)械或重型零件

工序數(shù)·月

    單件生產(chǎn)

≤ 100 ≤ 10 ≤ 5 不作規(guī)定

    小批生產(chǎn)

＞ 100~500 ＞ 10~150 ＞ 5~100 ＞ 20~40

    中批生產(chǎn)

＞ 500~5000 ＞ 150~500 ＞ 100~300 ＞ 10~20

    大批生產(chǎn)

＞ 5000~50000 ＞ 500~5000 ＞ 300~1000 ＞ 1~10

    大量生產(chǎn)

＞ 50000 ＞ 5000 ＞ 1000 1

    注：小型、中型和重型機(jī)械可分別以縫紉機(jī)、機(jī)床（或柴油機(jī)）和軋鋼機(jī)為代表。

    3. 各種生產(chǎn)類型的工藝特征

    生產(chǎn)類型不同，產(chǎn)品制造的工藝方法、所采用的加工設(shè)備、工藝裝備以及生產(chǎn)組織管理形式均不同。各種生產(chǎn)類型的工藝特征見表2-4。

    表2-4各種生產(chǎn)類型的工藝特征

    類型

    特點(diǎn)

    單件生產(chǎn)

    成批生產(chǎn)

    大量生產(chǎn)

加工對象

    經(jīng)常改變

    周期性改變

    固定不變

毛坯的制造方法及加工余量 鑄件用木模，手工造型；鍛件用自由鍛。毛坯精度底，加工余量大 部分鑄件用金屬模，部分鑄件采用模鍛。毛坯精度中等，加工余量中等 鑄件廣泛采用金屬模機(jī)器造型。鍛件廣泛采用模鍛以及其他高生產(chǎn)率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小 機(jī)床設(shè)備及其布置形式 采用通用機(jī)床。機(jī)床按類別和規(guī)格大小采用“機(jī)群式”排列布置 采用部分通用機(jī)床和部分高生產(chǎn)率的專用機(jī)床。機(jī)床設(shè)備按加工零件類別分“工段”排列布置 廣泛采用高生產(chǎn)率的專用機(jī)床及自動機(jī)床。按流水線形式排列布置 工藝裝備 多標(biāo)準(zhǔn)夾具，很少采用專用夾具，靠劃線及試切法達(dá)到尺寸精度 采用通用刀具與萬能量具 廣泛采用專用夾具，部分靠劃線進(jìn)行加工 較多采用專用刀具和專用量具 廣泛采用先進(jìn)高效夾具，靠夾具及調(diào)整法達(dá)到加工要求 廣泛采用高生產(chǎn)率的刀具和量具 對操作人員的要求 需要技術(shù)熟練的操作工人 操作工人需要有一定的技術(shù)熟練程度 對操作工人的技術(shù)要求較底，對調(diào)整工人的技術(shù)要求較高 工藝文件 有簡單的工藝過程卡片 有較詳細(xì)的工藝規(guī)程，對重要零件需編制工序卡片 有詳細(xì)編制的工藝文件 零件的互換性 廣泛采用鉗工修配 零件大部分有互換性，少數(shù)用鉗工修配 零件全部有互換性，某些配合要求很高的零件采用分組互換 生產(chǎn)率

    低

    中等

    高

單件加工成本

    高

    中等

    低

    2.1.4 工藝規(guī)程

    工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。其中，規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為機(jī)械加工工藝規(guī)程。正確的工藝規(guī)程是在總結(jié)長期的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，依據(jù)科學(xué)理論和必要的工藝實(shí)驗(yàn)并考慮具體的生產(chǎn)條件而制訂定。

    1.工藝規(guī)程的作用

    (1)工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件 按照工藝規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)，可以保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率。

    (2)工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù)  在產(chǎn)品投產(chǎn)前可以根據(jù)工藝規(guī)程進(jìn)行原材料和毛坯的供應(yīng)，機(jī)床負(fù)荷的調(diào)整，專用工藝裝備的設(shè)計(jì)和制造，生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的編排，勞動力的組織以及生產(chǎn)成本的核算等。

    (3)工藝規(guī)程是新建或擴(kuò)建工廠或車間的基本技術(shù)文件 在新建或擴(kuò)建工廠、車間時，只有根據(jù)工藝規(guī)程和生產(chǎn)綱領(lǐng)，才能準(zhǔn)確確定生產(chǎn)所需機(jī)床的種類和數(shù)量，工廠或車間的面積，機(jī)床的平面布置，生產(chǎn)工人的工種、等級、數(shù)量以及各輔助部門的安排等。

    (4)工藝規(guī)程是進(jìn)行技術(shù)交流的重要文件  先進(jìn)的工藝規(guī)程起著交流和推廣先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的作用，能指導(dǎo)同類產(chǎn)品的生產(chǎn)，縮短工廠摸索和試制的過程。 工藝規(guī)程是經(jīng)過逐級審批的，因而也是工廠生產(chǎn)中的工藝紀(jì)律，有關(guān)人員必須嚴(yán)格執(zhí)行。但工藝規(guī)程也不是一成不變的，它應(yīng)不斷地反映工人的革新創(chuàng)造，及時地吸取國內(nèi)外先進(jìn)工藝技術(shù)，不斷予以改進(jìn)和完善，以便更好地指導(dǎo)生產(chǎn)。

    2. 制定工藝規(guī)程的原則、主要依據(jù)和步聚

    (1)制定工藝規(guī)程的原則 制定工藝規(guī)程的原則是：所制定的工藝規(guī)程應(yīng)保證在一定生產(chǎn)條件下，以最高的生產(chǎn)率、最低的成本、可靠地生產(chǎn)出符合要求的產(chǎn)品。為此，應(yīng)盡量做到技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上的合理，并且有良好的勞動條件。另外還應(yīng)該做到正確、統(tǒng)一、完整和清晰；所用的術(shù)語、符號、計(jì)量單位、編號等都要符合有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

    (2)制定工藝規(guī)程的主要依據(jù)(原始資料)

    ①產(chǎn)品的成套裝配圖和零件工作圖。

    ②產(chǎn)品驗(yàn)收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

    ③產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。

    ④現(xiàn)有生產(chǎn)條件和資料，包括毛坯的生產(chǎn)條件、工藝裝備及專用設(shè)備的制造能力，有關(guān)機(jī)械加工車間的設(shè)備和工藝裝備的條件。

    ⑤國內(nèi)同類產(chǎn)品的有關(guān)工藝資料等。

    (3)制定工藝規(guī)程的步聚

    ①分析研究產(chǎn)品的裝配圖和零件圖。

    ②確定生產(chǎn)類型。

    ③確定毛坯的種類和尺寸。

    ④選擇定位基準(zhǔn)和主要表面加工方法、擬定零件加工工藝路線。

    ⑤確定工序尺寸及公差。

    ⑥選擇機(jī)床、工藝裝備及確定時間定額。

    ⑦填寫工藝文件。

    3.工藝規(guī)程的格式

    將工藝規(guī)程的內(nèi)容填入一定格式的卡片，成為工藝文件。目前，工藝文件還沒有統(tǒng)一的格式。各廠都是按照一些基本的內(nèi)容，根據(jù)具體情況自行確定。最常用的工藝文件的基本格式如下：

    ⑴機(jī)械加工工藝過程卡片 以工序單位簡要說明零件機(jī)械加工過程的一種工藝文件，主要用于單件小批量生產(chǎn)和中批生產(chǎn)零件，大批大量生產(chǎn)可酌情自定。該卡片是生產(chǎn)管理方面的工藝文件。機(jī)械加工工藝過程卡片見表2-5。

    ②機(jī)械加工工序卡片是在工藝過程卡片的基礎(chǔ)上，按每道工序所編制的一種工藝文件，其主要內(nèi)容包括工序簡圖，該工序中每個工步的加工內(nèi)容、工藝參數(shù)、操作要求以及所用的設(shè)備和工藝裝備等。工序卡片主要用于大量生產(chǎn)中所用零件，中批生產(chǎn)中的復(fù)雜產(chǎn)品的關(guān)鍵零件以及小批量生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序。機(jī)械加工工序卡片見表2-6。

    表2-5　　機(jī)械加工工藝過程卡片格式

    工廠

    機(jī)械加工工藝過程卡片

    產(chǎn)品型號

    零(部)件圖號

    共 頁

    產(chǎn)品名稱

    零(部)件名稱

    第 頁

    材料牌號

    毛坯種類

    毛坯外型尺寸

    每毛坯件數(shù)

    每臺件數(shù)

    備注

    工序號

    工序名稱

    工序內(nèi)容

    車間

    工段

    設(shè)備

    工藝裝備

    標(biāo)記

    處記

    更改文件號

    更改文件號

    簽字

    日期

    編制時間

    表2-6　　機(jī)械加工工序卡片

    工廠

    機(jī)械加工工序卡片

    產(chǎn)品型號

    零(部)件圖號

    共 頁

    產(chǎn)品名稱

    零(部)件名稱

    第 頁

    材料牌號

    毛坯種類

    毛坯外型尺寸

    每毛坯件數(shù)

    每臺件數(shù)

    備注

    車間

    工序號

    工序名稱

    材料牌號

    毛坯種類

    毛坯外形尺寸

    每坯件數(shù)

    每臺件數(shù)

    設(shè)備名稱

    設(shè)備型號

    設(shè)備編號

    同時加工件數(shù)

    夾具編號

    夾具名稱

    冷卻液

    工序工時

    準(zhǔn)終

    單件

    工步號

    工步內(nèi)容

    工藝裝備

    主軸轉(zhuǎn)速

   

    切削速度

   

    走刀量

   

    吃刀深度

   

    走刀次數(shù)

    定額

    機(jī)動

    輔助

    編制日期

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    會簽日期

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    2.2 零件的工藝分析

    制造零件的機(jī)械加工工藝過程，首先要對零件進(jìn)行工藝分析。對零件工藝分析，主要包括零件的技術(shù)要求分析和結(jié)構(gòu)工藝性分析兩方面。

    2.2.1 零件的技術(shù)要求分析 零件的技術(shù)要求分析包括以下幾個方面：

    （1）加工表面的尺寸精度和性狀精度。

    （2）各加工表面之間以及加工表面和不加工表面之間的相互位置精度。

    （3）加工表面粗糙度以及表面質(zhì)量方面的其他要求。

    （4）熱處理及其他要求，如動平衡、配適切削等。 要注意分析這些要求在保證使用性能的前提下是否經(jīng)濟(jì)合理，在現(xiàn)存生產(chǎn)條件下能否實(shí)現(xiàn)，特別要分析主要表面的技術(shù)要求，因主要表面的加工確定了零件工藝過程的大致輪廓。

    2.2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析

    零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。它包括零件的整個工藝過程的工藝性，如鑄造、鍛造、沖壓、焊接、切削加工等的工藝性，涉及面很廣，具有綜合性。而且在不同的生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件下，同樣一種零件制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性可能不同。所以，在對零件進(jìn)行工藝分析時，必須根據(jù)具體的生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件，全面、具體、綜和地分析。在制定機(jī)械加工工藝規(guī)程時，主要進(jìn)行零件的切削加工工藝性分析，它涉及的主要內(nèi)容如下：

    （1）工件應(yīng)便于機(jī)床或夾具上裝夾，并盡量減少裝夾次數(shù)。

    （2）刀具易于接近加工部位，便于進(jìn)刀、退刀、越程和測量，以及便于觀察切削情況等。

    （3）盡量減少刀具調(diào)整和走刀次數(shù)。

    （4）盡量減少加工面積及空行程，提高生產(chǎn)率。

    （5）便于采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，盡可能減少刀具種類。

    （6）盡量減少工件和刀具的受力變形。

    （7）改善加工條件，便于加工，必要時應(yīng)便于采用多刀、多件加工。

    （8）有適宜的定位基準(zhǔn)、且定位基準(zhǔn)至加工面的標(biāo)柱尺寸應(yīng)便于測量。 表2-7是一些常見的零件結(jié)構(gòu)工藝性實(shí)例。

    表2-7常見的零件結(jié)構(gòu)工藝性實(shí)例

    主要要求

    結(jié)構(gòu)工藝性

    工藝性好的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

    不好

    好

加工面積應(yīng)盡量小

   

   

減少加工量 減少材料及切削工具的消耗量 鉆孔的入端和出端應(yīng)避免斜面

   

   

避免刀具損壞 .提高鉆孔精度 提高生產(chǎn)率 避免斜孔

   

   

簡化夾具結(jié)構(gòu) 幾個平行的孔便于同時加工 減少孔的加工量 孔的位置不能距壁太近

   

   

可采用標(biāo)準(zhǔn)和輔具 提高加工精度

    2.3 毛坯的選擇

    在制定工藝規(guī)程時，合理選擇毛坯不僅影響到毛坯本身的制造工藝和費(fèi)用，而且對零件機(jī)械加工工藝、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性也有很大的影響。因此選擇毛坯時應(yīng)從毛坯制造和機(jī)械加工兩方面綜和考慮，以求得最佳效果。

    2.3.1 毛坯的種類

    ⑴鑄件 鑄件毛坯的制造方法可分為砂型鑄造、金屬型鑄造、精密鑄造、壓力鑄造等，適用于各種性狀復(fù)雜的零件，鑄件材料有鑄鐵、鑄鋼及鋼等有色金屬。

    ⑵鍛件 鍛件可分為自由鍛件和模鍛件。自由鍛件毛坯精度低、加工余量大、生產(chǎn)率低，適用于單件小批量生產(chǎn)以及大型零件毛坯。模鍛件毛坯精度高、加工余量小、生產(chǎn)率高，適用于中批以上生產(chǎn)的中小型毛坯。常用的鍛件材料為中、低碳鋼及低合金鋼。

    ⑶軋制件 主要包括各種熱軋和冷軋圓鋼、方鋼、六角鋼、八角鋼等型材，熱軋毛坯精度較低，冷軋毛坯精度較高。

    ⑷焊接件 是將型材或板料等焊接成所需的毛坯，簡單方便，但需經(jīng)過時效處理消除應(yīng)力后才能進(jìn)行機(jī)械加工。

    ⑸其他毛坯 如沖壓件、粉末冶金和塑料壓制件等。

    2.3.2 選擇毛坯時應(yīng)考慮的因素

    1.零件的材料及力學(xué)性能要求

    零件的材料選定后，毛坯的種類一般可大致確定。例如，鑄鐵和某些金屬只能鑄造；對于主要的鋼質(zhì)零件為獲得良好的力學(xué)性能，應(yīng)選用鍛件毛坯。

    2.零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸

    毛坯的形狀和尺寸應(yīng)盡量與零件的形狀和尺寸接近，形狀復(fù)雜和大型零件的毛坯多用鑄造；板狀鋼質(zhì)零件多用鍛造；軸類零件毛坯，如各臺階直徑相差不大，可選用棒料；如各臺階直徑相差較大，易用鍛件。對于鍛件，尺寸大時可選用自由鍛，尺寸小且批量較大時可選用模鍛。

    3.生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小

    大批量生產(chǎn)時，應(yīng)選用精度和生產(chǎn)率較高的毛坯制造方法，如模鍛、金屬型機(jī)器造型鑄造等。單件小批生產(chǎn)時應(yīng)選用木模手工造型造成自由鍛造。

    4.現(xiàn)有生產(chǎn)條件

    選用毛坯時，要充分考慮現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，如現(xiàn)場毛坯制造的實(shí)際水平和能力，外協(xié)生產(chǎn)的可能性。

    5.充分考慮利用好技術(shù)、新工藝、新材料的可能性

    為節(jié)約材料和能源，隨著毛坯專業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，精鑄，冷扎，冷擠壓等毛坯制造方法的應(yīng)用將日益廣泛，應(yīng)用這些方法后，可大大減少機(jī)械加工量，甚至不需要切削加工，其經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

    2.3.3 毛坯形狀與尺寸的確定

    毛坯尺寸和零件圖上的設(shè)計(jì)尺寸之差稱為加工余量，又叫毛坯余量。毛坯尺寸的公差、毛坯余量的大小同毛坯的制造方法有關(guān)。生產(chǎn)中可參照有關(guān)工藝手冊和標(biāo)準(zhǔn)確定。毛坯余量的確定后，將毛坯余量附加在零件相應(yīng)的加工表面上，即可大致確定毛坯的形狀和尺寸，此外還要考慮毛坯制造、機(jī)械加工及熱處理等許多工藝因素。下面盡從機(jī)械加工工藝角度分析在確定毛坯形狀和尺寸時應(yīng)注意的問題。

    ⑴工藝凸臺 為了加工時裝夾方便，有些毛坯需要鑄出工藝搭子。這種情況下，除了將毛坯余量附加在零件相應(yīng)的加工表面上外，還要把工藝凸臺或工藝搭子附加在零件上。

    ⑵一坯多件 為了提高零件機(jī)械加工的生產(chǎn)率，對于一些類似圖2-3所示的需經(jīng)鍛造的小零件，可以將若干零件合鍛為一件毛坯，經(jīng)平面加工后再切割分離成單個零件。顯然，在確定毛坯的長度時，應(yīng)考慮切割零件所用鋸片的厚度和切割的零件數(shù)。

    ⑶組合毛坯 為了保證加工質(zhì)量，同時也為了加工方便，通常將軸承、瓦塊、砂輪平衡塊及車床的開合螺母外殼之類的分離零件的毛坯先作成一個整體毛坯，加工到一定階段后再切割分離。

   

    圖2-4一坯多件的毛坯

    2.4 定位基準(zhǔn)的選擇

    在制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程時，定位基準(zhǔn)選擇的正確與否，對能否保證零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及對零件各個表面間的加工順序安排都有很大影響。采用夾具裝夾工件時，定位基準(zhǔn)的選擇還會影響到夾具的結(jié)構(gòu)。因此，定位基準(zhǔn)的選擇是一個很重要的工藝問題。

    2.4.1基準(zhǔn)的概念及其分類

    基準(zhǔn)是零件上用以確定其他點(diǎn)、線、面位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。根據(jù)作用不同，可將基準(zhǔn)做如下的分類：

   

    定位基準(zhǔn) 測量基準(zhǔn) 工序基準(zhǔn) 裝配基準(zhǔn)

    1.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

    在零件圖上用來確定其它點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如圖2-5所示鉆套零件，孔中心線是外圓與內(nèi)孔徑向圓跳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)，也是端面圓跳動的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，端面A是端面B、C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。

   

    圖2-5 鉆套

    2.工藝基準(zhǔn)

    零件在加工和裝配過程所使用的基準(zhǔn)。按用途的不同可將分為一下四種：

    (1)定位基準(zhǔn)加工時工件定位所用的基準(zhǔn)。用夾具裝夾時，定位基準(zhǔn)就是工件上直接與夾具的定位元件相接觸的點(diǎn)、線、面。例如，將圖2-5所示零件套在心軸上磨削Φ40h6外圓表面時，內(nèi)孔中心線即是定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)又可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)是指沒有經(jīng)過機(jī)械加工的定位基準(zhǔn)，而已經(jīng)過機(jī)械加工的定位基準(zhǔn)則為精基準(zhǔn)。

    (2)測量基準(zhǔn) 用以檢驗(yàn)已加工表面形狀、尺寸及位置的基準(zhǔn)，稱為測量基準(zhǔn)。

    (3)工序基準(zhǔn) 在工序簡圖上用來確定本工序加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)。簡言之，它是工序圖上的基準(zhǔn)。例如，圖2-5所示為鉆套零件的車削加工工序圖， A面即是B，C面的工序基準(zhǔn)。

   

    圖2-5鉆套零件車削工序簡圖

    ⑷裝配基準(zhǔn)

    圖2.5

    裝配時用以確定零件在部件或成品中位置的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。例如圖2-4所示鉆套零件上的Φ40h6外圓柱面及端面B就是該鉆套零件裝在鉆床夾具的鉆模板上的孔中時的裝配基準(zhǔn)。 零件上的基準(zhǔn)通常是零件表面具體存在的一些點(diǎn)、線、面，但也可以是一些假定的點(diǎn)、線、面，如孔或軸的中心線、槽的對稱面等。這些假定的基準(zhǔn)，必須由零件上某些相交的具體表面來體現(xiàn)，這樣的表面稱為基準(zhǔn)面。例如圖2-5所示鉆套零件的內(nèi)孔中心線并不具體存在，而是由內(nèi)孔圓柱面來體現(xiàn)的，故內(nèi)孔中心線是基準(zhǔn)，內(nèi)孔圓柱面是基準(zhǔn)面。

    2.4.2工件定位的基本原理

    為了達(dá)到工件被加工表面的技術(shù)要求，必須保證工件在機(jī)床上相對于刀具占有正確 的加工位置，即定位。夾具是保證工件相對于機(jī)床、刀具占有正確位置的重要工具。 工件在加工過程中的正確位置，在使用夾具的情況下，就是使機(jī)床、刀具、夾具和工件 之間保持正確的加工位置。

    1.六點(diǎn)定位原則

    工件定位的實(shí)質(zhì)，就是使工件在夾具中占有某一個正確的加工位置。由理論力學(xué)可知，一個空間處于自由狀態(tài)的剛體，具有六個自由度。一個尚未定位的工件，相當(dāng)于一個空間自由剛體，其空間位置是不確定的，這種位置的不確定性如圖2 -7所示。即在空間直角坐標(biāo)系中，工件可沿X、Y、Z軸方向移動，稱作工件沿X、Y、Z移動自由度，用X → 、Y → 、Z →   表示;也可以繞X、Y、Z軸轉(zhuǎn)動，稱做工件繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動自由度，用、、表示。     由此可見，要使工件在夾具中占有正確的位置，就是要對工件的X → 、Y → 、Z → 六個自由度加以必要的限制———即約束。

   

    圖2 -7 未定位工件的六個自由度

    在這里，我們引出定位支承點(diǎn)的概念，將具體的定位元件抽象化，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的定位支承點(diǎn)來限制工件的 自由度。 夾具用一個支承點(diǎn)限制工件的一個自由度，用合理分布的六個支承點(diǎn)限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定。這就是六點(diǎn)定位原則。如圖2 -8所示。工件底面上1、2、3，不在同一直線 上的三個支承點(diǎn)，組成一個定位平面，限制了Z → 、、三個自由度;三點(diǎn)構(gòu)成的三角形面積越大，定位越穩(wěn)定。工件側(cè)面上的兩個支承點(diǎn)4、5，限制了X → 、兩個自由度;兩點(diǎn)連線不與底面垂直，否則，工件繞Z軸的轉(zhuǎn)動自由度便不能限制。工件頂面上的一個支承點(diǎn)6，限制了一個自由度，可見合理設(shè)置工件定位時支承點(diǎn)的分布件的六個定位支承點(diǎn)，可以限制工件的六個自由度，以使工件的位置完全確定。

   

    圖2 -8 工件定位時支承點(diǎn)的分布

    六點(diǎn)定則是工件定位的基本法則，用于實(shí)際生產(chǎn)時，起支承作用的是一定形狀的幾何體，這些用來限制工件自由度的幾何體就是定位元件。表2-8列出了常用定位元件限制工件自由

    2.工件的定位方式

    工件定位時，影響加工要求的自由度必須加以限制;不影響加工要求的自由度，有時需要限制，有時也可不必限制，視其具體情況而定。

    （1）完全定位 工件的六個支承點(diǎn)全部被限制，工件在空間占有完全確定的惟一位置，稱完全定位。

    （2）不完全定位 有些工件，根據(jù)加工要求，并不需要限制其全部自由度。如圖2-9所示的通槽，為保證槽底面與A面的平行度和尺寸mm兩項(xiàng)加工要求，必須限制、、三個自由度;為保證槽側(cè)面與B面的平行度及尺寸30±0.1 mm兩項(xiàng)加工要求，必須限制、兩個自由度;至于，從加工要求的角度看，可以不限制。因?yàn)橐慌�工件逐個在夾具上定位時，即使各個工件沿Y軸的位置不同，也不會影響加工要求，這就是不完全定位。但若將此槽改為不通的，在Y方向有尺寸要求，則自由度就必須加以限制。

   

    圖2 -9 加工零件通槽工序圖

    如圖2 -10所示的幾種不完全定位的示例。加工如圖2 -10（ a）所示零件的上表面時，要求保證尺寸為H±δH，此時采用圖2 -10（ b）的定位方式，底板上設(shè)置三個定位支承釘，限制、、三個自由度。圖2 -10（ c）為加工圖2 -10（a）所示零件的定位方式，底面三個支承釘，側(cè)面兩個定位支承釘，限制了工件的、、、、五個自由度，沒有被限制。圖2 -10（ d）為加工工件內(nèi)孔、的自由度不需要被限制。

   

    圖2-10 幾種不完全定位的實(shí)例

    （3）欠定位 所謂欠定位是指工件的實(shí)際定位所限制的自由度數(shù)少于按其加工要求所必須限制的自由度數(shù)目。欠定位的結(jié)果將會導(dǎo)致工件應(yīng)該被限制的自由度不被限制的不合理現(xiàn)象，在夾具中的位置不能滿足加工要求。以圖2 -9所示工件加工為例，如果僅以底面定位，而不用側(cè)面定位或只在側(cè)面上設(shè)置一個支承點(diǎn)定位時，則工件相對于成形運(yùn)動的位置，就可能偏斜，按這樣定位銑出的槽，顯然無法保證槽與側(cè)面的距離和平行度要求。 由此可知，在加工過程中，欠定位的方式是絕對不允許出現(xiàn)的。

    （4）過定位 過定位亦稱重復(fù)定位，它是指定位時幾個定位支承點(diǎn)重復(fù)限制工件的同 一個自由度，如圖2 -11所示。定位銷和支承板重復(fù)限制了，屬于過定位。這種過定位可能在加工過程中安裝零件時出現(xiàn)干涉，需要消除其中一個元件，圖2-11（c）、圖2-11（d）為兩種方案，圖2 -11（c）將圓柱銷改為棱形銷，圖2 -11（d）是將支承板改為活動楔塊。

   

    圖2 -11 工件過定位及改進(jìn)措施

    2.4.3 定位基準(zhǔn)的選擇

    選擇定位基準(zhǔn)時，是從保證工件加工精度要求出發(fā)的，因此，定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)先選擇精基準(zhǔn)，再選擇粗基準(zhǔn)。

    1. 精基準(zhǔn)的選擇

    選擇精基準(zhǔn)時，主要應(yīng)考慮保證加工精度和工件安裝方便、可靠。選擇精基準(zhǔn)的原則如下：

    (1)基準(zhǔn)重合原則

    選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，以避免基準(zhǔn)不重合引起的基準(zhǔn)不重合誤差。如圖2-12（a）所示的零件，為了遵守基準(zhǔn)重合原則，應(yīng)選擇加工表面C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)A表面作為定位基準(zhǔn)。按調(diào)整法加工該零件時，加工表面C對設(shè)計(jì)基準(zhǔn)A的位置精度的保證，僅取決于本工序的加工誤差。即在基準(zhǔn)重合的條件下，只要C面相對A面的平行度誤差不超過00.2mm，位置尺寸b的加工誤差不超過設(shè)計(jì)誤差Tb的范圍就能保證加工精度，表面B的加工誤差對表面C的加工精度不產(chǎn)生影響(如圖2-12（b）所示）。但是，當(dāng)表面C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為表面B時(圖2-12（c），如果仍以表面A為定位基準(zhǔn)按調(diào)整法加工就違背了基準(zhǔn)重合原則，會產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。因此尺寸C的加工誤差不僅包括本工序所出現(xiàn)的加工誤差，而且還包括有由于基準(zhǔn)不重合帶來的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)(B表面)和定位基準(zhǔn)(A表面)之間的尺寸誤差，其大小為尺寸a的誤差(圖2-6d）。為了保證尺寸C的精度要求，應(yīng)使＋�？梢钥闯�，在一定的條件下，由于基準(zhǔn)不重合誤差的存在，勢必導(dǎo)致加工誤差容許數(shù)值的減小，即提高了本工序的加工精度，增加了加工難度和成本。當(dāng)然，就本例來講，以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（表面B）作為定位基準(zhǔn)，勢必要增加夾具設(shè)計(jì)與制造的難度。故遵守基準(zhǔn)重合原則，有利于保證加工表面獲得較高的加工精度，但應(yīng)用基準(zhǔn)重合原則時，應(yīng)注意具體條件。

   

    圖2-12 基準(zhǔn)重合原則

    定位過程中產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差，是在用調(diào)整法加工一批工件時產(chǎn)生的。若用試切法加工，直接保證設(shè)計(jì)要求，則不存在基準(zhǔn)不重合誤差。

    (2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則

    采用同一組基準(zhǔn)來加工工件的多個表面。不僅可以避免因基準(zhǔn)變化而引起的定位誤差，而且在一次裝夾中能加工較多的表面，既便于保證各個被加工表面的位置精度，又有利于提高生產(chǎn)率。例如加工軸類零件采用中心孔定位加工各外圓表面、齒輪加工中以其內(nèi)孔及一端面為定位基準(zhǔn)，均屬基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。

    (3)自為基準(zhǔn)原則

    以加工表面本身作為定位基準(zhǔn)稱為自為基準(zhǔn)原則。有些精加工或是光整加工工序要求加工余量小而均勻，經(jīng)常采用這一原則。遵循自為基準(zhǔn)原則時，不能提高加工表面的位置精度，只是提高加工表面自身的尺寸、形狀精度和表面質(zhì)量。

    (4)互為基準(zhǔn)原則 當(dāng)對工件上兩個相互位置精度要求很高的表面進(jìn)行加工時，需要用兩個表面互相作為基準(zhǔn)，反復(fù)進(jìn)行加工，以保證位置精度要求。

    2. 粗基準(zhǔn)的選擇

    選擇粗基準(zhǔn)，主要要求保證各加工面有足夠的余量，并盡快獲得精基準(zhǔn)面。在具體選擇時應(yīng)考慮下面原則：

    (1)以不加工表面作粗基準(zhǔn)。用不加工表面做粗基準(zhǔn)，可以保證不加工表面與加工表面之間的相互位置關(guān)系。例如圖2-13所示的毛坯，鑄造時孔和外圓A有偏心，選不加工的外圓A為粗基準(zhǔn)，從而保證孔B的壁厚均勻。若以需要加工的右端為粗基準(zhǔn)，當(dāng)毛坯右端中心線（O-O）與內(nèi)孔中心線不重合時，將會導(dǎo)致內(nèi)孔壁厚不均勻，如圖中虛線所示。當(dāng)工件上有多個不加工表面時，選擇與加工表面之間相互位置精度要求較高的不加工表面為粗基準(zhǔn)。

   

    圖2-13選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)

    (2)以重要表面、余量較小的表面作粗基準(zhǔn)。此原則主要是考慮加工余量的合理分配。例如圖2-14所示的床身零件，要求導(dǎo)軌面應(yīng)有較好的耐磨性，以保持其導(dǎo)向精度。由于鑄造時的澆鑄位置決定了導(dǎo)軌面處的金屬組織均勻而致密，在機(jī)械加工中，為保留這一組織應(yīng)使導(dǎo)軌面上的加工余量盡量小而均勻，因此應(yīng)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)加工床腳，再以床腳作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。圖2-15所示的階梯軸，大小端余量不同且有偏心，加工時應(yīng)選擇余量較小的外圓為基準(zhǔn)，否則，如果選外圓為粗基準(zhǔn)加工外圓表面，當(dāng)兩個外圓有的偏心時，則加工后的外圓表面的一側(cè)可能會因余量不足而殘留部分毛坯表面，從而使工件報(bào)廢

   

    圖2-14 床身加工的粗基準(zhǔn)選擇

    (3)粗基準(zhǔn)應(yīng)盡量避免重復(fù)使用，在同一尺寸上（即同一自由度方向上）通常只允許使用一次，作為粗基準(zhǔn)是毛坯表面一般都比較粗糙，如二次使用，定位誤差較大。因此，粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用。如圖2-16所示的心軸，如重復(fù)使用毛坯面B定位去加工A和C，則會使A和C表面的軸線產(chǎn)生較大的同軸度誤差。

   

    圖2-16 粗基準(zhǔn)的重復(fù)選擇

    (4)以質(zhì)量較好的毛坯作為粗基準(zhǔn)。應(yīng)盡量選擇沒有飛邊、澆口或其他缺陷的平整表面作為粗基準(zhǔn)，使工件定位穩(wěn)定、夾緊可靠。 實(shí)際上，無論精基準(zhǔn)還是粗基準(zhǔn)的選擇，上述原則都不一定能同時滿足，有時還是互相矛盾的，因此，在選擇時應(yīng)根據(jù)具體情況作具體分析，權(quán)衡利弊，保證其主要要求。

    2.5 工藝路線的擬定

    工藝路線的擬定是工藝規(guī)程制定過程中的關(guān)鍵階段，其主要工作是選擇零件表面的加工方法和安排各表面的加工順序。設(shè)計(jì)時一般應(yīng)提出幾種方案，通過分析對比，從中選擇最佳方案。

    2.5.1 表面加工方法的選擇

    不同的加工表面所采用的加工方法不同，而同一加工表面，可能有許多加工方法可供選擇，

工程

《機(jī)械制造技術(shù)教程_2機(jī)械加工工藝規(guī)程》(http://www.msguai.com)。表面加工方法的選擇應(yīng)滿足加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性各方面的要求。一般要考慮以下問題：

    1.加工經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)表面粗糙度。 所謂經(jīng)濟(jì)精度是指在正常條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級的工人、不延長加工時間）所能保證的加工精度。若延長加工時間，就會增加成本，雖然精度能提高，但不經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)表面粗糙度的概念類同于經(jīng)濟(jì)精度。經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)表面粗糙度均已制成表格，在有關(guān)機(jī)械加工的手冊中可以查到。表2-9、表2-10和表2-11分別摘錄了外圓、孔和平面等典型表面的加工方法及其經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)表面粗糙度（經(jīng)濟(jì)精度用公差等級表示）。選擇加工方法常常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或查表確定，再根據(jù)實(shí)際情況或通過工藝驗(yàn)證進(jìn)行修改。

    表2-9外圓柱面加工方法

    序號

    加工方法

經(jīng)濟(jì)精度（以公差等級表示） 經(jīng)濟(jì)表面粗糙度

    適用范圍

    1

粗車 IT11~IT13 12.5~50

    適用于淬火鋼外

    的各種金屬

    2

粗車-半精車 IT8~IT10 3.2~6.3

    3

粗車-半精車-精車 IT7~IT8 0.8~1.6

    4

粗車-半精車-精車-滾壓 IT7~IT8 0.025~0.2

    5

粗車-半精車-磨削 IT7~IT8 0.4~0.8

    主要用于淬火鋼也可用于未淬火鋼，但不宜加工有色金屬

    6

粗車-半精車-粗磨-精磨 IT6~IT7 0.1~0.4

    7

粗車-半精車-粗磨-精磨-超精加工 IT5 0.012~0.1

    8

粗車-半精車-精車-精細(xì)車 IT6~IT7 0.025~0.4

    主要用于要求較高的有色金屬加工

    9

粗車-半精車-粗磨-精磨-超精磨 IT5以上 0.006~0.025

    極高精度的外圓加工

    10

粗車-半精車-粗磨-精磨-研磨 IT5以上 0.006~0.1

    表2-10孔加工方法

    序號

    加工方法

    經(jīng)濟(jì)精度（以公差等級表示）

    經(jīng)濟(jì)表面粗糙度Ra值/μm

    適用范圍

    1

    鉆

    IT11~IT13

    12.5~50

    加工未淬火鋼及鑄鐵的實(shí)心毛坯，也可用于加工有色金屬。孔徑小于15~20mm

    2

    鉆-鉸

    IT8~IT10

    3.2~6.3

    3

    鉆-粗鉸-精鉸

    IT7~IT8

    0.8~1.6

    4

    鉆-擴(kuò)

    IT10~IT11

    0.2~0.8

    加工未淬火鋼及鑄鐵的實(shí)心毛坯，也可用于加工有色金屬。孔徑小于15~20mm

    5

    鉆-擴(kuò)-鉸

    IT8~IT9

    6.3~12.5

    6

    鉆-擴(kuò)-精鉸-粗鉸

    IT7

    1.6~3.2

    7

    鉆-擴(kuò)-機(jī)鉸-手鉸

    IT6~IT7

    0.2~0.4

    8

    鉆-擴(kuò)-拉

    IT7~IT9

    0.1~1.6

    大批大量生產(chǎn)(精度由拉刀的精度決定)

    9

    粗鏜（或擴(kuò)孔）

    IT11~IT13

    6.3~12.5

    除淬火鋼外的各種材料,毛坯有鑄出孔或鍛出孔

    10

    粗鏜（粗?jǐn)U）-半精鏜（精擴(kuò)）

    IT9~IT10

    1.6~3.2

    11

粗鏜（粗?jǐn)U）-半精鏜（精擴(kuò)）-精鏜（鉸）

    IT7~IT8

    0.8~1.6

    12

粗鏜（粗?jǐn)U）-半精鏜（精擴(kuò)）-精鏜-浮動鏜刀精鏜

    IT6~IT7

    0.4~0.8

    13

粗鏜（擴(kuò)）-半精鏜-磨孔

    IT7~IT8

    0.2~0.8

主要用于淬火鋼，但不宜用于有色金屬

    14

粗鏜（擴(kuò)）-半精鏜-粗磨-精磨

    IT6~IT7

    0.1~0.2

    15

粗鏜-半精鏜-精鏜-精細(xì)鏜

    IT6~IT7

    0.05~0.4

主要用于精度要求高的有色金屬

    16

鉆-（擴(kuò)）-粗鏜－精鏜－衍磨；鉆－（擴(kuò)）－拉－衍－磨；粗鏜（擴(kuò)）-半精鏜-粗磨-衍磨

    IT6~IT7

    0.025~0.2

精度要求很高的孔

    17

以研磨代替上述方法中的衍磨

    IT5~IT6

    0.006~0.1

    表2-11平面加工方法

序號

    加工方法

經(jīng)濟(jì)精度（以公差等級表示） 經(jīng)濟(jì)表面粗糙度Ra值/μm

    適用范圍

1 粗車 IT11~IT13 12.5~50 端面 2 粗車-半精車 IT8~IT10 3.2~6.3 3 粗車-半精車-精車 IT7~IT8 0.8~1.6 4 粗車-半精車-磨削 IT6~IT8 0.2~0.8 5 粗刨（或粗銑） IT11~IT13 6.3~25 一般不淬硬平面（端銑表面粗糙度較�。� 6 粗刨（或粗銑）-精刨（或精銑） IT8~IT10 1.6~6.3 7 粗刨（或粗銑）-精刨（或精銑）-刮研 IT6~IT7 0.1~0.6 主要用于要求較高的有色金屬加工 8 以寬刃精刨代替上述刮研 IT7 0.2~0.8 9 粗刨（或粗銑）-精刨（或精銑）-磨削 IT7 0.2~0.8 精度要求高的淬硬平面或不淬硬平面 10 粗刨（或粗銑）-精刨（或精銑）-粗磨-精磨 IT6~IT7 0.025~0.4 11 粗銑-拉 IT7~IT9 0.2~0.8 大量生產(chǎn)，較小的平面（精度視拉刀精度而定） 12 粗銑-精銑-磨削-研磨 IT5以上 0.006~0.1 （或0.05） 高精度平面

    2.工件材料的性質(zhì) 各種加工方法對工件材料及其熱處理狀態(tài)有不同的適用性。淬火鋼的精加工要采用磨削，有色金屬的精加工為避免磨削時堵塞砂輪，則要用高速精細(xì)車或精細(xì)鏜（全鋼鏜）。

    3.工件的形狀和尺寸 工件的形狀和加工表面的尺寸大小不同，采用的加工方法和加工方案往往不同。例如一般情況下，大孔常常采用粗鏜-半精鏜-精鏜的方法，小孔常采用鉆-擴(kuò)-鉸的方法。

    4.生產(chǎn)類型、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性 各種加工方法的生產(chǎn)率有很大的差異，經(jīng)濟(jì)性也各不相同。如內(nèi)孔鍵槽的加工方法可以選擇拉和插，單件小批量生產(chǎn)主要適宜用插，可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)性，而大批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)率大多采用拉削加工。

    5. 加工表面的特殊要求 有些加工表面可能會有一些特殊要求，如表面切削紋路方向的要求。不同的加工方法紋路方向有所不同，鉸削和鏜削的紋路方向與拉削的紋路方向就不相同。選擇加工方法時應(yīng)考慮加工表面的特殊要求。

    2.5.2 加工階段的劃分

    當(dāng)加工零件的質(zhì)量要求比較高時，往往不可能在一兩個工序中完成全部的加工工作，而必須分幾個階段來進(jìn)行加工。一般說來，整個加工過程可分為粗加工、半精加工、精加工等幾個階段。加工精度和表面質(zhì)量要求特別高時，還可以增設(shè)光整加工和超精加工階段。加工過程中將粗、精加工分開進(jìn)行，由粗到精使工件逐步到達(dá)所要求的精度水平。

    1.各加工階段的主要任務(wù)

    各加工階段的主要任務(wù)如下： ⑴粗加工階段 這一階段的主要任務(wù)是盡快從毛坯上去除大部分余量，關(guān)鍵問題是提高生產(chǎn)率。 ⑵半精加工階段 在粗加工階段的基礎(chǔ)上提高零件精度和表面質(zhì)量，并留合適的余量，為精加工作好準(zhǔn)備工作。 ⑶精加工階段 從工件表面切除少量余量，達(dá)到工件設(shè)計(jì)要求的加工精度和表面粗糙度。 ⑷光整加工階段 對于零件尺寸精度和表面粗糙度要求很高的表面，還要安排光整加工階段，這一階段的主要任務(wù)是提高尺寸精度和減小表面粗糙度。 當(dāng)毛坯余量較大時，表面非常粗糙時，在粗加工階段前還可以安排荒加工階段。為能及時發(fā)現(xiàn)名毛坯缺陷，減少運(yùn)輸量，荒加工階段常在毛坯準(zhǔn)備車間進(jìn)行。

    2. 劃分加工階段的原因

    將工藝過程劃分階段有以下作用：

    (1)保證加工質(zhì)量 工件劃分階段后，因粗加工的加工余量很大，切削變形大，會出現(xiàn)較大的加工誤差，通過半精加工和精加工逐步得到糾正，以保證加工質(zhì)量。 (2)合理使用設(shè)備 劃分加工階段后，可以充分發(fā)揮粗、精加工設(shè)備的特點(diǎn)，避免以精干粗，做到合理使用設(shè)備。 (3)便于安排熱處理工序 粗加工階段前后，一般要安排去應(yīng)力等預(yù)先熱處理工序，精加工前則要安排淬火等最終熱處理，最終熱處理后工件的變形可以通過精加工工序予以消除。劃分加工階段后，便于熱處理工序的安排，使冷熱工序配合更好。 (4)便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷 毛坯的有些缺陷往往在加工后才暴露出來。粗精加工分開后，粗加工階段就可以及時發(fā)現(xiàn)和處理毛坯缺陷。同時精加工工序安排在最后，可以避免已加工好的表面在搬運(yùn)和夾緊中受到損傷。 劃分加工階段是對整個工藝過程而言的，以工件加工表面為主線進(jìn)行劃分，不應(yīng)以個別表面和個別工序來判斷。對于具體的工件，加工階段的劃分還應(yīng)靈活掌握。對于加工質(zhì)量要求不高，工件剛性好，毛坯精度高，余量較小的工件，就可少劃分幾個階段或不劃分加工階段。

    2.5.3 工序集中與工序分散

    在確定了工件上各表面的加工方法以后，安排加工工序的時候可以采取兩種不同的原則：工序集中和工序分散原則。工序集中就是將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，每道工序的加工內(nèi)容較多。工序分散就是將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行，每道工序的加工內(nèi)容很少，最少時每道工序僅有一個簡單的工步。

    1. 工序集中的特點(diǎn)：

    (1)可以采用高效機(jī)床和工藝裝備，生產(chǎn)率高。

    (2)工件裝夾次數(shù)減少，易于保證表面間相互位置精度，還能減少工序間的運(yùn)輸量。

    (3)工序數(shù)目少，可以減少機(jī)床數(shù)量、操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，還可以簡化生產(chǎn)。

    (4)如果采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的專用設(shè)備及工藝裝備，則投資巨大，調(diào)整和維修復(fù)雜，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，轉(zhuǎn)換新產(chǎn)品比較費(fèi)時。

    2. 工序分散的特點(diǎn)：

    (1)設(shè)備及工藝裝備比較簡單，調(diào)整和維修方便，易適應(yīng)產(chǎn)品更換。

    (2)可采用最合理的切削用量，減少基本時間。

    (3)設(shè)備數(shù)量多，操作工人多，占用生產(chǎn)面積大。 在一般情況下，單件小批量生產(chǎn)多采用工序集中，大批量生產(chǎn)則工序集中和分散二者兼有。實(shí)際生產(chǎn)中采用工序集中或工序分散，需根據(jù)具體情況，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來確定。

    2.5.4 加工順序的安排

    復(fù)雜零件的機(jī)械加工順序包括切削加工、熱處理和輔助工序，因此在擬定工藝路線時要將三者加以考慮。

    1. 切削加工工序的安排

    切削加工工序的安排，一般應(yīng)遵循以下原則：

    (1)先粗后精  零件分階段進(jìn)行加工時一般應(yīng)遵守“先粗后精”的加工順序，即先進(jìn)行粗加工，中間安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。

    (2)先主后次 零件的加工先考慮主要表面的加工，然后考慮次要表面的加工。次要表面可適當(dāng)穿插在主要表面加工工序之間。所謂主要表面是指整個零件上加工精度要求高，表面粗糙度值要求小的裝配表面、工作表面等。

    (3)基準(zhǔn)先行 被選為精基準(zhǔn)的表面，應(yīng)安排在起始工序進(jìn)行加工，以便盡快為后面工序的加工提供精基準(zhǔn)。

    (4)先面后孔 對于箱體、支架類零件，其主要加工面是孔和平面，一般先以孔作粗基準(zhǔn)加工平面，然后以平面為精基準(zhǔn)加工孔，以保證平面和孔的位置精度要求。

    2. 熱處理工序的安排

    為了使零件具有較好的切削性能而進(jìn)行的預(yù)先熱處理工序，如時效、正火、退火等熱處理工序，應(yīng)安排在粗加工之前。對于精度要求較高的零件有時在粗加工之后，甚至半精加工后還安排一次時效處理。為了提高零件的綜合性能而進(jìn)行的熱處理，如調(diào)質(zhì)，應(yīng)安排在粗加工之后半精加工之前進(jìn)行，對于一些沒有特別要求的零件，調(diào)質(zhì)也常作為最終熱處理。為了得到高硬度、高耐磨性的表面而進(jìn)行的滲碳、淬火等工序，一般應(yīng)安排在半精加工之后，精加工之前。對于整體淬火的零件，則應(yīng)在淬火之前，盡量將所有用金屬刀具加工的表面都加工完，經(jīng)淬火后，一般只能進(jìn)行磨削加工。為了提高零件硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性而進(jìn)行的滲氮處理，由于滲氮層較薄，引起工件的變形極小，故應(yīng)盡量靠后安排，一般安排在精加工或光整加工之前。

    3.輔助工序的安排

    輔助工序包括工件的檢驗(yàn)，去毛刺，清洗和防銹等，其中檢驗(yàn)工序是主要的輔助工序，它對保證產(chǎn)品質(zhì)量有極重要的作用，檢驗(yàn)工序應(yīng)安排在：粗加工結(jié)束后;重要工序前后;轉(zhuǎn)移車間前后;全部加工工序完成后。

    2.6 加工余量的確定

    2.6.1 加工余量的概念 加工余量是指加工過程中從加工表面切去的金屬表面層。加工余量可分為工序加工余量和總加工余量。

    1.工序余量

    工序余量是相鄰兩工序的工序尺寸之差，即在一道工序中從某一加工表面切除的材料層厚度。 對于如圖2-17所示的單邊加工表面，其單邊加工余量為：

   

    式中——前道工序的工序尺寸；——本道工序的工序尺寸。

   

    圖2-17 單邊加工余量

    對于對稱表面，其加工余量是對稱分布的，是雙邊加工余量，如圖2-18所示：

    對于軸

    對于孔

    式中——直徑上的加工余量；——前道工序的工序尺寸（直徑）；——本道工序的工序尺寸（直徑）。

   

    圖2-18 雙邊加工余量

    2總加工余量

    總加工余量是指零件從毛坯變?yōu)槌善返恼麄�加工過程中表-表面所切除金屬層的總厚度，也即零件毛坯尺寸與零件圖上設(shè)計(jì)尺寸之差�？偧庸び嗔康扔诟鞴ば蚣庸び嗔恐�和，即

    Z總=

    式中 Z總——總加工余量; Zi——第i道工序加工余量; n——該表面的工序數(shù)

    圖2-19是軸和孔的毛坯余量及各工序余量的分布情況。圖中還給出了各工序尺寸及其公差、毛坯尺寸及其公差。對于被包容面（軸），基本尺寸為最大工序尺寸；對于包容面（孔），基本尺寸為最小工序尺寸。毛坯尺寸的公差一般采用雙向標(biāo)注。

   

    圖2-19 工序余量和毛坯余量

    由于毛坯尺寸和工序尺寸都有制造公差，總余量和工序余量都是變動的。因此，加工余量有基本余量、最大余量、最小余量3種情況。 如圖2-20所示的被包容面表面加工，基本余量是前工序和本工序基本尺寸之差；最小余量是前工序最小工序尺寸和本工序最大工序尺寸之差；最大余量是前工序最大工序尺寸和本工序尺寸之差。對于包容面則相反。

   

    圖2-20 基本余量、最大余量、最小余量

    2.6.2 確定加工余量的方法1.經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法

    根據(jù)工藝人員和工人的長期生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，采用類比法來估計(jì)確定加工余量的大小。此法簡單易行，但有時為經(jīng)驗(yàn)所限，為防止余量不夠生產(chǎn)廢品，估計(jì)的余量一般偏大。多用于單件小批量生產(chǎn)。

    2.分析計(jì)算法

    以一定的實(shí)驗(yàn)資料和計(jì)算公式為依據(jù)，對影響加工余量的諸多因素進(jìn)行逐項(xiàng)的分析和計(jì)算以確定加工余量的大小。該法所確定的加工余量經(jīng)濟(jì)合理，但要有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和資料，計(jì)算較復(fù)雜，僅在貴重材料及大批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)中采用。

    3.查表修正法

    以有關(guān)工藝手冊和資料所推薦的加工余量為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際加工情況進(jìn)行修正以確定加工余量的大小。此法應(yīng)用較廣。查表時應(yīng)注意表中數(shù)值是單邊加工余量還是雙邊加工余量。

    2.7 工序尺寸的確定

    2.7.1 正確確定工序尺寸及其公差

    某工序加工應(yīng)達(dá)到的尺寸稱為工序尺寸。正確確定工序尺寸及其公差是制定零件工藝規(guī)程的重要工作之一。工序尺寸及公差的大小不僅受到加工余量大小的影響，而且與工序基準(zhǔn)的選擇有密切關(guān)系。下面分兩種情況進(jìn)行討論。

    1.工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時工序尺寸及其公差的確定

    這是指工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時，同一表面經(jīng)過多次加工才能達(dá)到精度要求，應(yīng)如何確定工序尺寸及其公差。一般外圓柱面和內(nèi)孔加工多屬這種情況。 要確定工序尺寸，首先必須確定零件各工序的基本余量。生產(chǎn)中常采用查表法確定工序的基本余量。工序尺寸公差也可從有關(guān)手冊中查得（或按所采用加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定）。按基本余量計(jì)算各工序尺寸，再由最后一道工序開始向前推算。對于軸，前道工序的工序尺寸等于相鄰后續(xù)工序尺寸與其基本余量之和；對于孔，前道工序的工序尺寸等于相鄰后續(xù)工序尺寸與其基本余量之差。計(jì)算時應(yīng)注意，對于某些型材毛坯（如軋制棒料）應(yīng)按計(jì)算結(jié)果從材料的尺寸規(guī)格中選擇一個相等或相近尺寸為毛坯尺寸。在毛坯尺寸確定后應(yīng)重新修正粗加工（第一道工序）的工序余量；精加工工序余量應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算，以確保精加工余量不至于過大或過小。 例2.1 加工外圓柱面，設(shè)計(jì)尺寸為，表面粗糙度。加工的工藝路線為：粗車半精車磨外圓。用查表法確定毛坯尺寸、各工序尺寸及其公差。 先從有關(guān)資料或手冊查取各工序的基本余量及工序尺寸（見表2-11）。最后一道工序的加工精度應(yīng)達(dá)到外圓柱面的設(shè)計(jì)要求，其工序尺寸為設(shè)計(jì)尺寸。其余各工序的工序基本尺寸為相鄰后工序的基本尺寸，加上該后續(xù)工序的基本余量。經(jīng)過計(jì)算得各工序的工序尺寸如表2-12所示。

    表2-12 加工外圓柱面的工序尺寸計(jì)算

    工序

    工序基本余量

    工序尺寸公差

    工序尺寸

    工序尺寸及其公差

    磨外圓

    0.6

    0.016（IT6）

   

    半精車

    1.4

    0.062（IT9）

   

    粗車

    3

    0.25（IT12）

   

    毛坯

    5

   

   

    驗(yàn)算磨削余量： 直徑上最小余量:直徑上最大余量：驗(yàn)算結(jié)果表明，磨削余量是合適的。

    2.工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時工序尺寸及其工差的確定

    根據(jù)加工的需要，在工藝附圖或工藝規(guī)程中所給出的尺寸稱為工藝尺寸。它可以是零件的實(shí)際尺寸，也可以是設(shè)計(jì)圖上沒有而檢驗(yàn)時需要的測量尺寸或工藝規(guī)程中的工藝尺寸等。當(dāng)工藝基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時，需要將設(shè)計(jì)尺寸換算成工藝尺寸，此時，需用工藝尺寸鏈理論進(jìn)行工序尺寸的分析和計(jì)算。

    ⑴工藝尺寸鏈的概念 在零件的加工過程中，被加工表面以及各表面之間的尺寸都在不斷的變化，這種變化無論是在一道工序內(nèi)，還是在各工序之間都有一定的內(nèi)在聯(lián)系。運(yùn)用工藝尺寸鏈理論去揭示這些尺寸間的相互關(guān)系，是合理確定工序尺寸及其公差的基礎(chǔ)，已成為編制工藝規(guī)程時確定工藝尺寸的重要手段。 如圖2-21（a）所示零件，平面1，2已加工，要加工平面3，平面3的位置尺寸A2，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為平面2。當(dāng)選擇平面1為定位基準(zhǔn)，這就出現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合的情況。在采用調(diào)整法加工時，工藝人員需要在工序圖2-21（b）上標(biāo)注工序尺寸A3，供對刀和檢驗(yàn)時使用，以便直接控制工序尺寸A3，間接保證零件的設(shè)計(jì)尺寸A2。尺寸A1，，A2，A3首尾相連構(gòu)成一封閉的尺寸組合。在機(jī)械制造中稱這種相互聯(lián)系且按一定順序排列的封閉尺寸組合為尺寸鏈，如圖2-21（c）所示。由工藝尺寸所組成的尺寸鏈稱為工藝尺寸鏈。尺寸鏈的主要特征是封閉性，即組成尺寸鏈的有關(guān)尺寸按一定順序首尾相連構(gòu)成封閉圖形，沒有開口。

   

    圖2-21 零件加工中的工藝尺寸鏈

    ⑵工藝尺寸鏈的組成 組成工藝尺寸鏈的每一個尺寸稱為工藝尺寸鏈的環(huán)。如圖2-15(c)所示尺寸鏈有3個環(huán)。 在加工過程中直接得到的尺寸稱為組成環(huán)。用Ai表示，如圖2-21中的A1、A3。 在加工過程中間接得到的尺寸稱為封閉環(huán)，用Aå表示。圖2-21(c)Aå中為尺寸A2。 由于工藝尺寸鏈?zhǔn)怯梢粋�封閉環(huán)和若干個組成環(huán)組成的封閉環(huán)圖形，故尺寸鏈中組成環(huán)的尺寸變化必然引起封閉環(huán)的尺寸變化。當(dāng)某組成環(huán)增大（其他組成環(huán)保持不 變），封閉環(huán)也隨之增大時，則該組成環(huán)稱為增環(huán)，以表示，如圖2-21(c)中的A1。當(dāng)某組成環(huán)增大（其他組成環(huán)保持不變）封閉環(huán)反而減小，則該組成環(huán)稱為減環(huán)，以表示，如圖2-15(c)中的A3。     為了迅速確定工藝尺寸鏈中各組成環(huán)的性質(zhì)，可先在尺寸鏈圖上平行于封閉環(huán)，沿任意方向畫一箭頭，然后沿此箭頭方向環(huán)繞工藝尺寸鏈，平行于每一個組成環(huán)依次畫出箭頭，箭頭指向與環(huán)繞方向相同，如圖2-21(c)所示。箭頭指向與封閉環(huán)箭頭指向相反的組成環(huán)為增環(huán)（如圖中A1），相同為減環(huán)（如圖中A3）。 應(yīng)著重指出：正確判斷尺寸鏈的封閉環(huán)是解工藝尺寸鏈最關(guān)鍵的一步。如果封閉環(huán)判斷錯了，整個工藝鏈的解算也就錯了。因此，在確定封閉環(huán)時，要根據(jù)零件的工藝方案緊緊抓住間接得到的尺寸這一要點(diǎn)。

    2.7.2 工藝尺寸鏈的計(jì)算1.用極值法進(jìn)行工藝尺寸鏈計(jì)算的基本公式

    計(jì)算工藝尺寸鏈的目的是要求出工藝尺寸鏈中某些環(huán)的基本尺寸及其上、下偏差。計(jì)算方法有極值法和概率法兩種。這里介紹用極值法解算工藝尺寸鏈。 用極值法解算工藝尺寸鏈，是以尺寸鏈中各環(huán)的最大極限尺寸和最小極限尺寸為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算的。 表2-12列出了計(jì)算工藝尺寸鏈用到的尺寸及偏差（或公差）符號

    表2-12 工藝尺寸鏈的尺寸及偏差符號

    (1)基本尺寸 封閉環(huán)的基本尺寸等于所有增環(huán)的所有增環(huán)的最大極限尺寸之和減去所有減環(huán)的最小極限尺寸之和，即

    (2-1)

    式中  m——增環(huán)的環(huán)數(shù)；      n——尺寸鏈的總環(huán)數(shù)。

    (2)極限尺寸 封閉環(huán)最大極限尺寸等于所有增環(huán)的最大極限尺寸之和減去所有減環(huán)的最小極限尺寸之和，即

    (2-2)

    封閉環(huán)最小極限尺寸等于所有增環(huán)的最小極限尺寸之和減去所有減環(huán)的最大極限尺寸之和，即

    (2-3)

    (3)上，下偏差 封閉環(huán)的上偏差等于所有增環(huán)的上偏差之和減去所有減環(huán)的下偏差之和，即

    (2-4)

    封閉環(huán)的下偏差等于所有增環(huán)的下偏差之和減去所有減環(huán)的上偏差之和，即(2-5)

    (4)公差 封閉環(huán)的公差等于各組成環(huán)的公差之和，即

    (2-6)

    (2-6)

    (5)平均尺寸 封閉環(huán)的平均尺寸等于所有增環(huán)的平均尺寸之和減去所有減環(huán)的平均尺寸之和，即

   

    式中—各組成環(huán)平均尺寸，；

    —包括封閉環(huán)在內(nèi)的尺寸鏈總環(huán)數(shù)；

    —增環(huán)數(shù)目；

    —組成環(huán)（包括增環(huán)和減環(huán)）的數(shù)目。

    2.用尺寸鏈計(jì)算工藝尺寸

    (1)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的尺寸換算

    例2.2

    如圖2-22(a)所示零件，各平面及槽均已加工，求以側(cè)面K定位鉆Φ 10mm孔的工序尺寸及其偏差。

   

    圖2-22 定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的尺寸換算

    由于孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為槽中心線，鉆孔的定位基準(zhǔn)K與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，工序持訊及其偏差應(yīng)安工藝尺寸鏈進(jìn)行計(jì)算。解算步驟如下：

    確定封閉環(huán)：在零件加工過程中直接控制的式工序尺寸40 ±0.05m和A，孔的位置尺寸100±0.2 mm式簡介得到的，故尺寸100±0.2 mm為封閉環(huán)。

    繪出工藝尺寸鏈圖：如圖2-22(b)所示。

    判斷組成環(huán)的性質(zhì)，尺寸A的箭頭方向遇封閉環(huán)相反為增環(huán)，尺寸40±0.05mm為減環(huán)。

    計(jì)算工序尺寸A及其上、下偏差。 A的基本尺寸： 100=A－40  A=140 mm。

    計(jì)算A的上、下偏差：

    +0.2=ESA－（－0.05）

    ESA=0.15mm

    －0.2mm=EIA-0.05

    EIA=－0.15mm

    校驗(yàn)計(jì)算結(jié)果：

    根據(jù)式（2-6）得：

    [0.2－(－0.2)] =[0.05－（－0.05）] +[0.15－(－0.15)]

    0.4 =0.4

    各組成環(huán)公差之和等于封閉環(huán)的公差，計(jì)算無誤。故以側(cè)面K定位鉆孔 Φ10mm的工序尺寸為mm.。可以看出本工序尺寸公差減小的樹枝等于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)之間距離尺寸的公差mm，它就是本工序的基準(zhǔn)不重合誤差。

    (2)測量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的尺寸換算

    例2.3 加工零件的軸向尺寸（設(shè)計(jì)尺寸）如圖2-23(a)所示。

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    2-23 測量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時的尺寸換算

    在加工那孔端面B時，設(shè)計(jì)尺寸mm不便測量。

    為了便于測量，現(xiàn)改為測量尺寸A2，以此判斷零件合格與否。根據(jù)上述工藝關(guān)系，建立工藝尺寸鏈如圖2-23（b）所示。由于設(shè)計(jì)尺寸mm是間接得到的尺寸，故為尺寸鏈的封閉環(huán)，而尺寸mm為增環(huán)，尺寸A2為減環(huán)。

    由于該尺寸鏈中封閉環(huán)的公差0.1mm,小于組成環(huán)mm的公差，不滿足，用極值法解算尺寸鏈，不能正確求得的尺寸偏差。 現(xiàn)采用壓縮組成環(huán)的公差的辦法來處理。由于尺寸mm 時外形尺寸，比內(nèi)孔端面B測量尺寸易于控制，故將它的公差值縮小，取。經(jīng)壓縮公差后，尺寸mm的尺寸偏差為mm。

    按工藝尺寸鏈計(jì)算加工內(nèi)孔端面B的測量尺寸及偏差，即

    3 =16－

    A2=13mm

    0=0－

    =0

    －0.1 =－0.043－

    =0.057mm

    校驗(yàn)計(jì)算結(jié)果：計(jì)算無誤。

    故內(nèi)孔端面 B的測量尺寸及偏差為mm.

    (3)工序基準(zhǔn)是尚待繼續(xù)加工的表面

    在有些加工中，會出現(xiàn)要用尚待繼續(xù)加工的表面為基準(zhǔn)標(biāo)注工序尺寸。該工序尺寸及其偏差也要通過工藝尺寸計(jì)算來確定。

    例2.4 加工圖2-24(a)所示外圓及鍵槽，其加工順序?yàn)椋很囃鈭A至；銑鍵槽至尺寸A；淬火；磨外圓至。磨外圓后應(yīng)保證鍵槽設(shè)計(jì)尺寸。

   

    圖2-24 加工鍵槽的尺寸換算

    從上述工藝過程可知，工序尺寸A的基準(zhǔn)是一個尚待繼續(xù)加工的表面，該尺寸應(yīng)安尺寸鏈進(jìn)行計(jì)算來獲得。

    尺寸是間接得到尺寸，是尺寸鏈的封閉環(huán)。尺寸A、、是尺寸鏈的組成環(huán)。該組尺寸構(gòu)成的尺寸鏈如圖2-24(b)所示。尺寸A、為增環(huán)；為減環(huán)（半徑尺寸及偏差取直徑尺寸及偏差的一半）。

    鍵槽的工序尺寸及偏差計(jì)算如下：

    21 =A+13－13.2mm

    A=21.2 mm

    0=

    mm

    －0.16 =－0

    mm

    加工鍵槽的工序尺寸A為。

    某些零件根據(jù)使用性能的要求，需進(jìn)行表面滲碳（氮）淬火處理。為了考慮熱處理變形的影響，往往在滲碳（氮）淬火后，還要安排最終精加工。此時，滲碳（氮）層深度尺寸也是從尚待加工的外（或內(nèi)）表面標(biāo)準(zhǔn)的，這種工序尺寸的計(jì)算與此類似。

    2.8 機(jī)床與工藝裝備的確定

    制定機(jī)械加工工藝規(guī)程時，正確選擇各工序所用機(jī)床設(shè)備的名稱與型號、工藝裝備的名稱與型號以及合理確定切削用量和時間定額是滿足零件質(zhì)量要求、提高生產(chǎn)率、降低勞動成本的一項(xiàng)重要措施。

    2.8.1機(jī)床的選擇

    在選擇機(jī)床時應(yīng)注意下述幾點(diǎn)：

    （1）機(jī)床主要規(guī)格尺寸與加工零件的外廓尺寸想適應(yīng) 小工件選用小機(jī)床加工，大工件選用大機(jī)床加工，做到設(shè)備的合理利用。

    （2）機(jī)床的精確度應(yīng)與工序要求的加工精度相適應(yīng) 機(jī)床的精度過低，滿足不了加工質(zhì)量要求；機(jī)床的精度過高，又會增加零件的制造成本。單件小批量生產(chǎn)時，特別是沒有高精度的設(shè)備來加工高精度的零件時，為充分利用現(xiàn)有機(jī)床，可以選用精度低一些的機(jī)場，而在工藝上采用措施來滿足加工精度的要求。

    （3）機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與加工零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng) 單件小批生產(chǎn)應(yīng)選擇工藝范圍較廣的通用機(jī)床；大批大量生產(chǎn)選擇生產(chǎn)率和自動化程度較高的專門化或?qū)Ｓ脵C(jī)床。

    （4）機(jī)床選擇還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況 應(yīng)充分利用現(xiàn)有設(shè)備，如果沒有合適的機(jī)床可供選用，應(yīng)合理地提出專用設(shè)備設(shè)計(jì)或舊機(jī)床改裝的任務(wù)書，或提供購置新設(shè)備的具體型號。

    2.8.2工藝裝備的選擇

    工藝設(shè)備選擇是否合理，直接影響到工件的加工精度、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。因此，要結(jié)合生產(chǎn)類型、具體的加工條件、工件的加工技術(shù)要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等合理選擇工藝裝備。

    1.夾具的選擇

    單件小批生產(chǎn)應(yīng)盡量選擇通用夾具。例如，各種卡盤、虎鉗和回轉(zhuǎn)臺等。如條件具備，可信用組合夾具，以提高生產(chǎn)率。大批量生產(chǎn)，應(yīng)選擇生產(chǎn)率和自動化程度高的專用夾具。多品種中小批量生產(chǎn)可選用可調(diào)整家具或成組夾具。夾具的精度應(yīng)與工件的加工精度相適應(yīng)。

    2.刀具的選擇

    一般應(yīng)選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時可選擇各種高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具及其它一些專用刀具。刀具的類型、規(guī)格及精度應(yīng)與工件的加工要求相適應(yīng)。

    3.量具的選擇

    單件小批生產(chǎn)應(yīng)選用通用量具，如游標(biāo)卡尺、千分尺、千分表等。大批量生產(chǎn)應(yīng)盡量選用效率較高的專用夾具，如各種極限量規(guī)、專用檢驗(yàn)夾具和測量儀器等。所選量具的量程和精度要求要與工件的尺寸和精度相適應(yīng)。

    在制定工藝過程時，機(jī)床設(shè)備確定后還應(yīng)正確選擇切削用量。確定切削用量時應(yīng)綜合考慮零件的伸長批量，加工精度、刀具材料等因素。有關(guān)此部分的內(nèi)容已在第1章講述。單件小批量生產(chǎn)時，為了簡化工藝文件，常不具體規(guī)定切削用量，而由曹作者根據(jù)具體情況自行確定。批量較小時，特別是組合機(jī)床、自動機(jī)床及多刀加工切削用量，應(yīng)科學(xué)、嚴(yán)格地確定。

    2.9  機(jī)械加工的生產(chǎn)率

    時間定額是指在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序歲需消耗的時間。它是安排生產(chǎn)計(jì)劃、進(jìn)行成本核算、考核工人完成任務(wù)情況、確定所需設(shè)備和工人數(shù)量的主要依據(jù)。合理的時間定額能調(diào)動工人的積極性，促進(jìn)工人技術(shù)水平的提高，從而不斷提高生產(chǎn)率。隨著企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)條件的不斷改善和水平的不斷提高，時間定額應(yīng)定期進(jìn)行修訂，以保持定額的平均先進(jìn)水平。

    2.9.1單件時間 為了便于合理地確定時間定額，把完成一道工序的時間稱為單件時間，它包括如下組成部分。

    1.基本時間

    基本時間是直接改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀、相對位置、表面狀態(tài)或材料性質(zhì)等工藝過程所消耗的時間。對于機(jī)械加工來說，是指從工件上切除材料層所消耗的時間，其中包括刀具的切入和切出時間。各種加工方法的切入、切出長度可查閱有關(guān)手冊確定。

    2.輔助時間

    輔助時間是為實(shí)現(xiàn)工藝過程所必須進(jìn)行的各種輔助動作所消耗的時間。這些輔助動作包括：裝夾和卸下工件；開動和停止機(jī)床；改變切削用量；進(jìn)、退刀具；測量工件尺寸等。 基本時間和輔助時間的總和，稱為工序作業(yè)時間，它是直接用于制造產(chǎn)品或零、部件所消耗的時間。

    3.布置工作時間

    布置工作時間是為使加工正常進(jìn)行，工人照常管工作地(如更換刀具、潤滑機(jī)床、清理切屑、收拾工具等)所消耗的時間。布置工作時間可按工序作業(yè)時間的2%-7%來估算。

    4.休息和生理需要時間

    休息和生理需要時間是工人在工作班內(nèi)為恢復(fù)體力和滿足生理上的需要所消耗的時間。它可按工序作業(yè)時間的2%-4%來估算。 以上四部分時間的總和就是單件時間，即

   

    5.準(zhǔn)備終結(jié)時間

    在單件或成批生產(chǎn)中，每當(dāng)加工一批工件的開始和終了時，工人需做以下工作：開始時，需熟悉工藝文件，領(lǐng)取毛坯、材料、領(lǐng)取核安裝刀具和夾具，調(diào)整機(jī)床和其他工藝裝備等；終了時，需拆下和歸還工藝裝備，送交成品等，工人為了生產(chǎn)一批產(chǎn)品或零、部件，進(jìn)行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所消耗的時間稱為準(zhǔn)備終結(jié)時間（簡稱準(zhǔn)終時間）設(shè)一批工件的數(shù)量為n，則分?jǐn)偟矫總�工件上的時間為te/n。故單件和成批生產(chǎn)的單件計(jì)算時間tc應(yīng)為

   

    在大量生產(chǎn)時，每個工作地點(diǎn)完成固定的一道工序，一般不需考慮準(zhǔn)備終結(jié)時間。 計(jì)算得到的單件時間以 “min”為單位填入工藝文件的相應(yīng)欄中。

    2.9.2提高勞動生產(chǎn)率的工藝途徑

    1.縮短單件時間定額

    縮短時間定額，首先應(yīng)縮減占定額中比重較大部分。在單件小批量生產(chǎn)中，輔助時間和準(zhǔn)備終結(jié)時間所占比重大；在大批大量生產(chǎn)中，基本時間所占比重較大。因此，縮短時間定額主要從以下幾方面采取措施：

    (1)縮短基本時間

    基本時間可按有關(guān)公式計(jì)算。以車削為例式中，為切削長度(mm)；為切削直徑(mm)；為切削余量(mm)；為切削速度(m/min)；為進(jìn)給量(mm/r)；為吃刀深度(mm)。

    ①提高切削用量

    由基本時間計(jì)算公式可知，增大均可縮短基本時間。

    ②減少切削長度L

    利用n把刀具或復(fù)合刀具對工件的同一表面或幾個表面同時進(jìn)行加工或者利用寬刃刀具或成形刀具作橫向走刀同時加工多個表面，實(shí)現(xiàn)復(fù)合工步，均能減少每把刀切削長度，減少基本時間。

    ③采用多件加工

    多件加工通常有順序多件加工(圖2-25(a))、平行多件加工(圖2-25(b))、平行順序加工(圖2-25(c))三種形式。多件加工常見于龍門刨、平面磨削以及銑削加工中。

   

    圖2-19 多件加工示意圖

    1-工作臺；2-工件；3-刨刀；4-銑刀；5-砂輪

    (2)縮短輔助時間

    ①直接減少輔助時間  采用高效的氣、液動夾具、自動檢測裝置等使輔助動作實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，以縮減輔助時間。

    ②輔助時間與基本重合  采用轉(zhuǎn)位夾具或回轉(zhuǎn)工作臺(圖2-2)加工，使裝卸工件的輔助時間與基本時間重合。

    (3)縮短布置工作地時間 提高刀具或砂輪耐用度。減少換刀次數(shù)；采用各種快換刀夾、自動換刀、對刀裝置來減少換刀和調(diào)刀時間，均可縮減布置工作地時間。

    (4)縮短準(zhǔn)備終結(jié)時間  中、小批生產(chǎn)中，由于批量小、品種多，準(zhǔn)備終結(jié)時間在單位時間中占有較大比重，使生產(chǎn)率受到限制。擴(kuò)大批量是縮減準(zhǔn)備終結(jié)時間的有效途徑。目前，采用成組技術(shù)以及零、部件通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品系列化是擴(kuò)大批量的有效方法。

    2.采用先進(jìn)工藝方法 采用先進(jìn)工藝可大大提高勞動生產(chǎn)率。具體措施如下：

    (1)在毛坯制造中采用新工藝 如粉末冶金、石蠟鑄造、精鍛等新工藝，能提高毛坯精度,建燒雞些家公勞動兩和節(jié)約原材料。

    (2)采用少、無切削工藝 如冷擠、冷軋、滾壓等方法，不僅能提高生產(chǎn)率，而且可提高工件表面質(zhì)量和精度。

    (3)改進(jìn)加工方法 如采用拉削代替鏜、洗削可大大提高生產(chǎn)率。

    (4)應(yīng)用特種加工新工藝 對于某些特硬、特脆、特韌性材料及復(fù)雜型面的加工，往往用常規(guī)切削方法難于完成加工，而采用電加工等特種加工等特種加工能顯示其優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)性。

    第2章習(xí)題

    2-1什么是生產(chǎn)過程？什么是工藝過程？二者有什么關(guān)系？

    2-2舉例說明工序、安裝、工位、工步及走刀的概念。

    2-3什么是生產(chǎn)綱領(lǐng)？有哪幾種生產(chǎn)類型？

    2-4什么是工藝規(guī)程？簡述工藝規(guī)程制定的步驟。

    2-5機(jī)械加工中常用的毛坯有哪幾種？如何選用？

    2-6簡述基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)的概念。

    2-7什么是定位基準(zhǔn)？精基準(zhǔn)與粗基準(zhǔn)的選擇各有何原則？

    2-8什么是經(jīng)濟(jì)加工精度？

    2-9選擇表面加工方法的依據(jù)是什么？

    2-10為什么對質(zhì)量要求較高的零件在擬定工藝路線時要劃分加工階段？

    2-11工序集中和工序分散各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

    2-12什么是毛坯余量？影響工序余量的因素有哪些？

    2-13如圖2-26所示的零件，在加工過程中將A面放在機(jī)床工作臺上加工B、C、D、E、F表面，在裝配時將A面與其他零件連接。試說明：

    ①A面是那些表面的尺寸和相互位置的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)？

    ②哪個表面是裝配基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)？

   

    圖2-26 題2-13圖

    2-14如圖2-27所示的零件，在外圓、端面、內(nèi)孔加工后，鉆φ10孔。試計(jì)算以B面定位鉆φ10孔的工序尺寸及其偏差。

    圖2-27 題2-14圖

    2-15加工一批直徑為φ250-0.021mm，Ra=0.8μm，長度為55mm的光軸，材料為45鋼，毛坯為φ28+-0.3mm的熱軋棒料，試確定其在大批量生產(chǎn)中的工藝路線以及各工序的工序尺寸、工序公差及其偏差。

    2-16加工圖2-28所示的一批零件，有關(guān)的加工過程如下：

    ①以左端A面及外圓定位，車右端外圓及端面D、B，保證尺寸300-0.20mm；

    ②調(diào)頭以右端外圓及端面D定位，車A面，保證零件總長為L；

    ③鉆φ20通孔，鏜φ25孔，保證孔深為25.1+0.150mm； ④

    以端面D定位磨削A面，用測量方法保證φ25孔深為25+0.100mm，加工完畢。 求尺寸L。

   

    圖2-28 題2-16圖

    2-17加工圖2-29所示的一軸及其鍵槽，圖紙要求軸徑為φ300-0.032mm，鍵槽深度尺寸為260-0.20mm，有關(guān)的加工過程如下：

    ①半精車外圓至φ30.60-0.1mm；

    ②銑鍵槽至尺寸A；

    ③熱處理；

    ④磨外圓至φ300-0.032mm。

    求工序尺寸A。

   

    圖2-29 題2-17圖

    2-18今磨削一表面淬火后的外圓表面，磨后尺寸要求為φ600-0.03mm。為了保證磨后工件淬硬層的厚度，要求磨削的單邊余量為0.3+-0.05 mm，若不考慮淬火時工件的變形，求淬火前精車的直徑工序尺寸。