本章内容: 复习回顾生产过程、工艺过程；工艺过程组成的概念； 讲述了制定机械加工工艺规程的步骤和方法； 重点讨论了机械加工工艺过程设计中的主要问题(定位基准的选择，加工路线的拟订，工序尺寸及公差的确定)； 简要分析了工艺过程的经济性。 学习要求: 熟悉机械加工工艺过程； 理解工序、安装、工位、工步及走刀的含义； 掌握机械加工工艺过程设计的基本原理、原则和方法(定位基准的选择原则，加工方法的选择原则，工序划分及加工顺序安排的原则，确定余量的原则和方法，确定工序尺寸及公差的方法，工艺尺寸链原理及应用等)。

单元7 机械加工工艺规程的制订 机械加工工艺规程的重要性 7.1 基本概念 7.2 定位基准及选择 7.3 工艺路线的制订 7.1 基本概念 7.2 定位基准及选择 7.3 工艺路线的制订 7.4 加工余量、工序间尺寸及公差的确定 7.5 工艺尺寸链 7.6 时间定额和提高生产率的工艺途径 7.7 工艺方案的比较与技术经济分析 7.8 自动生产线和柔性制造系统

机械加工工艺规程的重要性 1）是产品或零部件制造过程必须遵守的工艺文件； 2）是保证工厂质量、成本、效益统一的技术“法规”； 3）体现一个国家、一个工厂制造水平的技术资料。 机械加工工艺规程设计是非常重要、非常严肃的技术工作。 要求设计者必须具备丰富的生产实践经验和广博的机械制造工艺基础理论知识。 回首页

11.1 基本概念 11.1.1 机械产品生产过程与机械加工工艺过程 1）机械产品生产过程 指从原材料到该机械产品出厂的全部劳动过程。 11.1 基本概念 11.1.1 机械产品生产过程与机械加工工艺过程 1）机械产品生产过程 指从原材料到该机械产品出厂的全部劳动过程。 2）机械加工工艺过程 是机械产品生产过程的一部分，加工一合个零件的全部劳动。 注意：它们的相互关系

11.1.2 机械加工工艺过程的组成 机械加工工艺过程分为工序、安装、工位、工步和走刀。 1.工序 机械加工工艺过程中的工序：指一个(或一组)工人在一个工作地点对一个(或同时对几个)工件，连续完成的那一部分加工过程。 同一个零件，同样的加工内容可以有不同的工序安排 。例如：加工如图11-1工件的工序安排如下。

图11-1 阶梯轴零件图 加工要求：①加工小端面；②小端面钻中心孔；③加工大端面；④大端面钻中心孔；⑤车大端外圆；⑥对大端倒角；⑦车小端外圆；⑧对小端倒角；⑨铣键槽；⑩去毛刺。 返回

表11-1 阶梯轴第一种工序安排方案 工序号 工序内容 设备 1 车小端面，钻小端中心孔，粗车小端外圆，倒角；大端面，钻大端中心孔，粗车大端外圆，倒角；精车外圆 车床 2 铣键槽，手工去毛刺 铣床 方法二

表11-2 阶梯轴第二种工序安排方案 工序号 工序内容 设备 1 车小端面，钻小端中心孔，粗车小端外圆，倒角 车床 2 车大端面，钻大端中心孔，粗车大端外圆，倒角 3 精车外圆 4 铣键槽，手工去毛刺 铣床 小结：工序的主要特征是工作地点和工人，由零件加工的工序数就可以知道工作面积的大小，工人人数和设备数量，因此，工序是非常重要的。 下一部分

在同一个工序中，工件每定位和夹紧一次所完成的那部分加工称为一个安装。 2.安装 在同一个工序中，工件每定位和夹紧一次所完成的那部分加工称为一个安装。 一个工序中工件可安装一次或几次。阶梯轴第一种工序安排方案的安装次数如表11-3。 表11-3 工序和安装 工序号 安装号 工序内容 设备 1 车小端面，钻小端中心孔，粗车小端外圆，倒角 车床 2 车大端面，钻大端中心孔，粗车大端外圆，倒角 3 精车大端外圆 4 精车小端外圆 铣键槽，手工去毛刺 铣床

3.工位 在工件的一次安装中，每一个加工位置上所完成的工艺过程称为工位。 如果一个工序只有一个安装，并且该安装中只有一个工位，则工序内容就是安装内容，同时也就是工位内容。 一次安装完成多个工位的例子：如图11-2

图11-2 多工位安装 图11-2共有4个工位，工位1：装卸工件，工位2：钻孔工位3扩孔工位4和铰孔，

4.工步 在一个工位中，加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的加工，称为一个工步。 带回转刀架的机床(转塔车床，加工中心) ，回转刀架（图11-3）的一次转位所完成的工位内容属一个工步，若有多把刀具同时参与切削，该工步称为复合工步。 应用复合工步主要是为了提高工作效率。 复合工步的例子：如图11-4、图11-5、图11-6、图11-7所示。

图11-3 立轴转塔车床回转刀架 返回

图11-4 立轴转塔的一个复合工步 返回

图11-5 刨平面复合工步 返回

图11-6 钻孔、扩孔复合工步 返回

图11-7 组合铣刀铣平面复合工步

5.走刀 切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。 走刀是构成工艺过程的最小单元。 一个工步可包括一次或数次走刀。当需要切去的金属层很厚，不能在一次走刀下切完，则需分几次走刀。

11.1.3 生产类型与机械加工工艺规程 1.生产纲领 产品的年产纲领就是年生产量，计算公式如下 (11-1) 式中 11.1.3 生产类型与机械加工工艺规程 1.生产纲领 产品的年产纲领就是年生产量，计算公式如下 (11-1) 式中 N——零件的生产纲领，件/年； Q——产品的年产量，台/年； n——每台产品中该零件的数量，件/台； α——备品率； β——废品率。

2.生产类型 1）分类：大量生产，成批生产和单件生产。其中，成批生产又可分为大批生产，中批生产和小批生产。 按年生产量列出了不同生产类型的规范，可供编制工艺规程时参考（表11-4）。 2）划分的依据：a、生产纲领即年生产量；b、产品本身的大小和结构的复杂性。 3）三种生产类的工艺特点，见表11-5。

表11-4 各种生产类型的规范 生产类型 零件的年生产纲领/件/年 重型机械 中型机械 轻型机械 单件生产 小批生产 中批生产 大批生产 大量生产 ≤5 >5~100 >100~300 >300~1000 >1000 ≤20 >20~200 >200~500 >500~5000 >5000 ≤100 >100~500 >5000~50000 >50000 返回

表11-5 各种生产纲领的工艺特点 生产类型 特点 单件生产 成批生产 大量生产 加工对象 经常变换 周期性变换 固定不变 机床 通用机床 通用机床和专用机床 专用机床 机床布局 机群式布置 按零件分类的流水线布置 按流水线布置 夹具 通用夹具或组合夹具必要时采用专用夹具 广泛使用专用夹具 广泛使用高效率专用夹具 刀具 通用刀具 通用刀具和专用刀具 广泛使用高效率专用刀具 量具 通用量具 通用量具和专用量具 广泛使用高效率专用量具 毛坯制造方法 木模造型或自由锻(精度低) 金属模造型和模锻 金属模机器造型，压力铸造，特种铸造，模锻，特制型材(高精度)

表11-5 各种生产纲领的工艺特点 单件生产 成批生产 打量生产 安装方法 划线找正 划线找正和广泛使用夹具 不需划线，全部使用夹具 生产类型 特点 单件生产 成批生产 打量生产 安装方法 划线找正 划线找正和广泛使用夹具 不需划线，全部使用夹具 装配方法 零件不能互换 广泛采用修配法 普遍采用互换或选配 完全互换或分组互换 生产周期 没有一定 周期重复 长时间连续生产 生产率 低 一般 高 成本 生产工人等级 低，调整工人技术水平要求高 工艺文件 简单，一般为加工过程卡片 比较详细 详细编制

3.工艺规程概述 1）、 定义：规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产 。其中，规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。 2）、机械加工工艺规程的内容： 工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等 。

3）、机械加工工艺规程的作用 (1)是指导生产的重要技术文件 　　 工艺规程是依据工艺学原理和工艺试验，经过生产验证而确定的，是科学技术和生产经验的结晶。所以，它是获得合格产品的技术保证，是指导企业生产活动的重要文件。正因为这样，在生产中必须遵守工艺规程，否则常常会造成废品。但是，工艺规程也不是固定不变的，它可以根据生产实际情况进行修改，但必须要有严格的审批手续。 　　

(2)是生产组织和生产准备工作的依据 　　 生产计划的制订，产品投产前原材料和毛坯的供应、工艺装备的设计、制造与采购、机床负荷的调整、作业计划的编排、劳动力的组织、工时定额的制订以及成本的核算等，都是以工艺规程作为基本依据的。 (3)是新建和扩建工厂(车间)的技术依据 　　 在新建和扩建工厂(车间)时，生产所需要的机床和其他设备的种类、数量和规格，车间的面积、机床的布置、生产工人的工种、技术等级及数量、辅助部门的安排等都是以工艺规程为基础．根据生产类型来确定。除此以外，先进的工艺规程也起着推广和交流先进经验的作用，典型工艺规程可指导同类产品的生产。 机械加工工艺规程的修改与补充必须经过认真讨论和严格的审批手续，并通过不断的修改、补充、吸取先进经验得以完善。 生产前用它做生产的准备，生产中用它做生产的指挥，生产后用它做生产的检验。

4.机械加工工艺规程的格式 1）机械加工工艺规程填写成卡片的形式。 2）机械加工工艺规程卡片的形式不尽一致，但是其基本内容是相同的。 3）单件小批生产中，编写机械加工工艺过程卡片(参见表11-6)，中批生产中，多用机械加工工艺卡片(参见表11-7)，大批大量生产中，用机械加工工序卡(参见表11-8) 4）半自动及自动机床，则要求有机床调整卡，对检验工序则要求有检验工序卡等。 下一部分

表11-6 机械加工工艺过程卡片 机械加工工艺过程卡片： 其格式见表。    此卡片的特点：是以工序为单位，简要说明产品或零、部件的加工过程的一种工艺文件。它是生产管理的主要技术文件。    适用范围：广泛用于成批生产和单件小批生产中比较重要的零件。 返回

表11-7 机械加工工艺卡片 返回

(2)机械加工工序卡片： 其格式见表。     此卡片的特点：在工艺过程卡片的基础上按每道工序所编的一种工艺文件，一般具有工序简图，并详细说明该工序的每一个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用设备和工艺装备等。     适用范围：主要用于大批大量生产中所有零件，中批生产中的重要零件和单件小批生产中的关键工序。 表11-8 机械加工工序卡片 返回

11.1.4 机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容 制订机械加工工艺规程是工艺准备中最重要的一项工作。其主要内容和顺序包括以下几方面。 11.1.4 机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容 制订机械加工工艺规程是工艺准备中最重要的一项工作。其主要内容和顺序包括以下几方面。 1.制订机械加工工艺规程的原始资料 1)产品全套装配图和零件图。 　　 2)产品验收的质量标准。 　　 3)产品的生产纲领(年产量)。 　　 4)毛坏资料。毛坯资料包括各种毛坯制造方法的技术经济特征；各种型材的品种和规格；毛坯图等；在无毛坯图的情况下，需实际了解毛坯的形状、尺寸及机械性能等。 　　

5)本厂的生产条件。为了使制订的工艺规程切实可行，一定要考虑本厂的生产条件。如了解：毛坯的生产能力及技术水平；加工设备和工艺装备的规格及性能；工人技术水平以及专用设备与丁艺装备的制造能力等。 　　 6)国内外先进工艺及生产技术发展情况。工艺规程的制订，要经常研究国内外有关工艺技术资料，积极引进适用的先进工艺技术，不断提高工艺水平，以获得最大的经济效益。 　 7)有关的工艺手册及图册。 有了上述原始资料即可制订工艺规程。

2.设计机械加工工艺规程的步骤和内容 1)工艺审查 2)阅读装配图和零件图 3)熟悉或确定毛坯 4)拟定机械加工工艺路线 5)确定满足各工序要求的工艺装备

6)确定各主要工序的技术要求和检验方法 7)确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差 8)确定切削用量 9)确定时间定额 10)填写工艺文件 回首页 下一部分

1)工艺审查内容 1,检查零件图的完整性: 审查零件图上的尺寸标注是否完整,结构表达是否清楚. 2,分析技术要求是否合理: (1) 加工表面的尺寸精度; (2) 主要加工表面的形状精度; (3) 主要加工表面的相互位置精度; (4) 表面质量要求; (5) 热处理要求. 零件上的尺寸公差,形位公差和表面粗糙度的标注,应根据零件的功能经济合理地决定.过高的要求会增加加工难度,过低的要求会影响工作性能,两者都是不允许的. 3,审查零件材料选用是否适当: 材料的选择既要满足产品的使用要求,又要考虑产品成本,尽可能采用常用材料,如45号钢,少用贵重金属.

4,零件的结构工艺性分析: (1) 零件结构工艺性: 是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性. 它包括零件的各个制造过程中的工艺性,有零件结构的铸造,锻造,冲压,焊接,热处理,切削加工等工艺性.由此可见,零件结构工艺性涉及面很广,具有综合性,必须全面综合地分析. 在制订机械加工工艺规程时,主要进行零件切削加工工艺性分析. (2)机械加工对零件局部结构工艺性的要求 机械加工对零件局部结构工艺性的要求例举如下: 1) 便于刀具的趋进和退出 采用标准刀具,提高加工精度. 2)保证刀具正常工作

3)保证能以较高的生产率加工: ①被加工表面形状应尽量简单 ②尽量减少加工面积 ③尽量减少加工过程的装夹次数 ④尽量减少工作行程次数 ⑤应统一或减少尺寸种类 ⑥避免深孔加工 ⑦应外表面联接代替内表面联接 ⑧零件的结构应与生产类型相适应. ⑨有位置要求或同方向的表面能在一次装夹中加工出来. ⑩零件要有足够的刚性,便于采用高速和多刀切削

(3) 机械加工对零件整体结构工艺性的要求 零件是各要素,各尺寸组成的一个整体,所以更应考虑零件整体结构的工艺性,具体有以下几点要求: 1)尽量采用标准件,通用件. 2)在满足产品使用性能的条件下,零件图上标注的尺寸精度等级和表面粗糙度要求应取最经济值 3)尽量选用切削加工性好的材料 4)有便于装夹的定位基准和夹紧表面. 5)节省材料,减轻质量. 返回

2)阅读装配图和零件图 掌握产品的用途、性能和工作条件；熟悉零件在产品中的地位和作用。 3)熟悉或确定毛坯 确定毛坯的主要依据是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结构，还有充分考虑国情和厂情。 毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用，而且也与零件的机械加工工艺和加工质量密切相关。为此需要毛坯制造和机械加工两方面的工艺人员密切配合，合理地确定毛坯的种类、结构形状，并绘出毛坯图。 返回

1、常见的毛坯种类 　　常见的毛坯种类有以下几种： （一）铸件 　　对形状较复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。目前大多数铸件采用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造，如永久型铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造成和离心铸造等 （二）锻件 　　锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大型锻件的制造。模型锻造件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。

（三）型材 　　型材主要有板材、棒材、线材等。常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。就其制造方法，又可分为热轧和冷拉两大类。热轧型材尺寸较大，精度较低，用于一般的机械零件。冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。 （四）焊接件 　　焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。其优点是制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。但其抗振性较差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。 （五）其它毛坯 　　其它毛坯包括冲压件，粉末冶金件，冷挤件，塑料压制件等。

2、毛坯的选用原则 选择毛坯时应该考虑如下几个方面的因素： （一）零件的生产纲领 　　大量生产的零件应选择精度和生产率高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。如铸件采用金属模机器造型或精密铸造；锻件采用模锻、精锻；选用冷拉和冷轧型材。单件小批生产时应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法。 （二）零件材料的工艺性 　　例如材料为铸铁或青铜等的零件应选择铸造毛坯；钢质零件当形状不复杂，力学性能要求又不太高时，可选用型材；重要的钢质零件，为保证其力学性能，应选择锻造件毛坯。

（三）零件的结构形状和尺寸 　　形状复杂的毛坯，一般采用铸造方法制造，薄壁零件不宜用砂型铸造。一般用途的阶梯轴，如各段直径相差不大，可选用圆棒料；如各段直径相差较大，为减少材料消耗和机械加工的劳动量，则宜采用锻造毛坯，尺寸大的零件一般选择自由锻造，中小型零件可考虑选择模锻件。 （四）现有的生产条件 　　选择毛坯时，还要考虑本厂的毛坯制造水平、设备条件以及外协的可能性和经济性等

3、毛坯的形状和尺寸 毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。 毛坯的形状和尺寸的确定，除了将毛坯余量附在零件相应的加工表面上之外，有时还要考虑到毛坯的制造、机械加工及热处理等工艺因素的影响。在这种情况下，毛坯的形状可能与工件的形状有所不同。例如，为了加工时安装方便，有的铸件毛坯需要铸出必要的工艺凸台，工艺凸台在零件加工后一般应切去。又如车床开合螺母外壳，它由两个零件合成一个铸件，待加工到一定阶段后再切开，以保证加工质量和加工方便

毛坯的形状和尺寸的确定，除了将毛坯余量附在零件相应的加工表面上之外，有时还要考虑到毛坯的制造、机械加工及热处理等工艺因素的影响。在这种情况下，毛坯的形状可能与工件的形状有所不同。例如，为了加工时安装方便，有的铸件毛坯需要铸出必要的工艺凸台，如图所示，工艺凸台在零件加工后一般应切去。又如车床开合螺母外壳，它由两个零件合成一个铸件，待加工到一定阶段后再切开，以保证加工质量和加工方便。 返回

4)拟定机械加工工艺路线——核心 其主要内容有：选择定位基准、确定加工方法、安排加工顺序（包括安排热处理、检验和其它工序）等。 机械加工工艺路线的最终确定，要通过一定范围的论证即通过对几条工艺路线的分析与比较，从中选出一条适合本厂条件的、确保加工质量、高效和低成本的最佳工艺路线。 5)确定满足各工序要求的工艺装备 工艺装备(包括机床、夹具、刀具和量具等)，对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体设计任务书。 返回

6)确定各主要工序的技术要求和检验方法。 7)确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差。 8)确定切削用量 目前，在单件小批生产广，切削用量多由操作者自行决定，机械加下工艺过程卡中一般不作明确规定。在中批，特别是在大批大量生产厂，为了保证生产的合理性和节奏均衡，则要求必须规定切削用量，并不得随意改动。 9)确定时间定额。 10)填写工艺文件。 返回

11.2 定位基准及选择 11.2.1 基准 基准：用来确定生产对象上几何要素之间几何关系所依据的那些点、线或面。 11.2 定位基准及选择 11.2.1 基准 基准：用来确定生产对象上几何要素之间几何关系所依据的那些点、线或面。 基准分为两大类即设计基准和工艺基准。 1.设计基准 是设计图样上所采用的基准，设计基准可以是点、线或者面。 例如：图11-8中阶梯轴的端面和中心线基准。

端面1和中心线2 图11-8 设计基准举例

2.工艺基准 零件在加工、测量和装配过程中所采用的基准。 分类：定位基准、测量基准、装配基准 1)定位基准 在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。 分类：粗基准、精基准、附加基准 粗基准：未经机械加工的定位基准，第一道机械加工工序所采用的定位基准都是粗基准； 精基准：经过机械加工的定位基准称为精基准。 附加基准：零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。

2)测量基准 在加工中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差所采用的基准。 3)装配基准 在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。 为了便于掌握上述关于基准的分类，可以用框图归纳如下(图11-9)：

图11-9 基准的分类

11.2.2 定位基准的选择 1.一般原则 1)选最大尺寸的表面为安装面，例：图11-10 2)首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。因为在加工中保证空间位置精度有时要比尺寸精度困难得多，例：图11-11 3)应尽量选择零件的主要表面为定位基准，例：图11-11； 4)定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠 。 下一部分

要求所加工的孔与端面M垂直，显然用N1面定位时加工精度高。 图11-10 选最长距离的面为导向面 返回

图11-11要以M面为安装面限制 ， ， ，三个自由度，以N面为导向面限制 ， ，两个自由度，要保证这些空间位置，M面与N面必须有较高的加工精度。 图11-11 空间位置精度的保证 返回

选主要表面为定位基准，可使设计基准与定位基准重合，图中的M面、N面。 图11-11 空间位置精度的保证 返回

2.粗基准的选择 1)选加工余量小的、较准确的、光洁的、面积较大的毛面做粗基准；（砂型铸造最底面） 2)选重要表面为粗基准；如图11-12 3)选不加工的表面做粗基准；如图11-13 4)粗基准一般只能使用一次。 注意： a、第一、二道工序一般都是为了加工出精基准；b、在实际应用中，尽量兼顾这四条原则，不能同时兼顾的要根据具体情况，抓住主要矛盾，解决问题。 下一部分

图11-12 床身零件加工时的粗基准选择 返回

图11-13 选不加工表面为粗基准 返回

3.精基准的选择 1)基准重合原则，选设计基准为定位基准，可以消除基准不重合误差，例：图11-14 2)基准统一原则，为了减少夹具类型和数量或为了进行自动化生产，例：图11-14(b) 3)互为基准原则，对空间位置精度要求很高的零件常采用，例：图11-15 4)自为基准原则，对于其些精度要求很高、余量很小并且均匀的表面常用，例：图11-16 回首页 下一部分

图11-14 基准重合原则 (a)加工主轴箱零件的主轴孔， (b)中活塞零件设计要求销孔与顶部问的距离C1 返回

图11-14 基准重合原则 (b)所示的活塞零件，在自动化生产中多采用单一基准即裙部的止口，这样在加工销孔时，就产生基准不重合。 返回

图11-15 互为基准原则 通常采用互为基准、反复加工的原则 返回

如图连杆零件的小头孔加工，其最后一道工序是金刚镗孔，就是以小头孔本身定位。 各种定位基准选择的原则，在实际运用中应根据具体情况，灵活掌握。 图11-16 自为基准原则 返回

11.3 工艺路线的制订 11.3.1 加工经济精度与加工方法的选择 11.3 工艺路线的制订 11.3.1 加工经济精度与加工方法的选择 前提条件：了解各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度、经济精度、精度的相对性。 1.加工经济精度 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。 加工误差和加工成本成反比例关系(图11-17)。每种加工方法都有一个加工经济精度问题，加工加工精度发展趋势见图11-18 。

δ表示加工误差，S表示加工成本。 图11-17 加工误差与加工成本的关系 结论：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。 返回

图11-18 加工精度发展趋势 各种加工方法的加工经济精度的概念也在发展，其指标在不断提高。

2.加工方法的选择 根据零件的精度(包括尺寸、形状和位置精度以及表面精糙度)、本车间(或本厂)现有工艺条件、加工经济精度等选择加工方法，见表11-9。 选择加工方法时应考虑的主要问题有： 1) 能否达到零件精度的要求 2)零件材料的可加工性能如何 3)生产率对加工方法有无特殊要求 4)本厂的工艺能力和现有加工设备的加工经济精度如何。 下一部分

续表 表11-9 外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度 加工方法 加工情况 加工经济精度 IT 表面粗糙度 Ra/μm 车 粗车 半精车 精车 金刚石车(镜面车) 12～13 10～11 7～8 5～6 10～80 2.5～10 1.25～5 0.02～1.25 铣 粗铣 半精铣 精铣 11～12 8～9 1.25～2.5 车槽 一次走刀 二次走刀 10～20 外磨 粗磨 半精磨 精磨 精密磨(精修整砂轮) 镜面磨 6～7 5 1.25～10 0.63～2.5 0.16～1.25 0.08～0.32 0.008～0.08 续表

返回 表11-9 外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度 加工方法 加工情况 加工经济精度 IT 表面粗糙度 Ra/μm 抛光 0.008～1.25 研磨 粗研 精研 精密研 5～6 5 0.16～0.63 0.04～0.32 0.008～0.08 超精加工 精 精密 0.08～0.32 0.01～0.16 砂带磨 精磨 精密磨 0.02～0.16 0.01～0.04 滚压 6～7 0.16～1.25 返回

加工方法和加工方案的选择 ①首先要根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法及加工方案。 选择零件表面的加工方案必须在保证零件达到图纸要求方面是稳定而可靠的，并在生产率和加工成本方面是最经济合理的。 随着生产技术的发展，工艺水平的提高，同一种加工方法所能达到的精度和表面质量也会提高。 例如，过去在外圆磨床上精磨外圆仅能达到IT6的公差和Ra0.20μm的表面粗糙度。但是在采用适当的措施提高磨床精度以及改进磨削工艺后，现在已能在普通外圆磨床上进行镜面磨削，可达IT5以上精度、Ra≤0.10～0.012 μm的表面粗糙度。 用金刚石刀车削，也能获得Ra≤0.01μm的表面。

②决定加工方法时要考虑被加工材料的性质。 淬火钢用磨削的方法加工；而有色金属则磨削困难，一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行精加工。 ③决定加工方法时要考虑零件的形状与尺寸. 回转体零件上较大直径的孔可采用车削或磨削，直径大Φ于60mm的孔不宜采用钻,扩,铰，孔径较小时宜采用铰削等。 ④选择加工方法要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经济性的问题。 在大批、大量生产中可采用专用的高效率设备和专用工艺装备。在大批、大量生产中可以从根本上改变毛坯的形态，大大减少切削加工的工作量。 在单件小批生产中，就采用通用设备、通用工艺装备及一般的加工方法。提高单件小批生产的生产率亦是目前机械制造工艺的研究课题之一。 ⑤选择加工方法还要考虑本厂(或本车间)的现有设备情况及技术条件。

7.3.2 典型表面的加工路线 典型表面：外圆、内孔和平面。 1.外圆表面的加工路线 零件的外圆表面主要采用下列5条基本加工路线来加工(图11-19)。 1)粗车—半精车—精车(图11-19a) 2)粗车—半精车—粗磨—精磨(图11-19b) 3)粗车—半精车—精车—金刚石车(图11-19c) 4)粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光(图11-19d) 5)粗铣—半精铣—精铣(图11-19e) 下一部分

图11-19 外圆表面的加工路线 返回

1)粗车—半精车—精车 图11-19a 外圆表面的加工路线1 返回

2)粗车—半精车—粗磨—精磨 图11-19b 外圆表面的加工路线2 返回

3)粗车—半精车—精车—金刚石车 图11-19c 外圆表面的加工路线3 返回

4)粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨 研磨可换成超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光 图11-19d 外圆表面的加工路线4 返回

5)粗铣—半精铣—精铣 图11-19e 外圆表面的加工路线5 返回

2.孔的加工路线 零件上的孔主要采用下列4条基本的加工路线来加工(图11-20)。 1)钻(粗镗)—粗拉—精拉(图11-20a) 2)钻—扩—铰—手铰(图11-20b) 3)钻(或粗镗)—半精镗—精镗—浮动镗或金刚镗(图11-20c) 4)钻(或粗镗)—粗磨—精磨—研磨或珩磨(图11-20d) 下一部分

图11-20 孔的加工路线 返回

1)钻(粗镗)—粗拉—精拉 图11-20a 孔的加工路线1 返回

2)钻—扩—铰—手铰 图11-20b 孔的加工路线2 返回

3)钻(或粗镗)—半精镗—精镗—浮动镗或金刚镗 图11-20c 孔的加工路线3 返回

4)钻(或粗镗)—粗磨—精磨—研磨或珩磨 图11-20d 孔的加工路线4 返回

【例题】 表格应用的举例：要求孔的加工精度为IT7级，粗糙度Ra=1.6～3.2μm，确定孔的加工方案。 查表11.4可有下面四种加工方案 ①钻——扩——粗铰——精铰； ②粗镗——半精镗——精镗； ③粗镗——半精镗——粗磨——精磨； ④钻(扩)——拉。

方案①用得最多，在大批、大量生产中常用在自动机床或组合机床上，在成批生产中常用在立钻、摇臂钻、六角车床等连续进行各个工步加工的机床上。该方案一般用于加工小于60mm的孔径，工件材料为未淬火钢或铸铁，不适于加工大孔径，否则刀具过于笨重。 方案②用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔，但其直径不宜太小，否则因镗杆太细容易发生变形而影响加工精度，箱体零件的孔加工常用这种方案。 方案③适用于淬火的工件。 方案④适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为未淬火钢、铸铁及有色金属。

3.平面的加工路线 零件上的平面主要采用下列5条基本的加工路线来加工(图11-21)。 1)粗铣—半精铣—精铣—高速铣(图11-21a) 2)粗刨—半精刨—精刨—宽刀精刨、刮研或研磨(图11-21b) 3)粗铣(刨)—半精铣(刨)—粗磨—精磨—研磨—精密磨、砂带磨或抛光(图11-21c) 4)粗拉—精拉(图11-21d) 5)粗车—半精车—精车—金刚石车(图11-21e) 下一部分

图11-21 平面的加工路线 返回

1)粗铣—半精铣—精铣—高速铣 图11-21a 平面的加工路线1 返回

2)粗刨—半精刨—精刨—宽刀精刨、刮研或研磨 图11-21b 平面的加工路线2 返回

3)粗铣(刨)—半精铣(刨)—粗磨—精磨—研磨—精密磨、砂带磨或抛光 图11-21c 平面的加工路线3 返回

4)粗拉—精拉 图11-21d 平面的加工路线4 返回

5)粗车—半精车—精车—金刚石车 图11-21e 平面的加工路线5 返回

11.3.3工序顺序的安排 1.工序顺序的安排原则 1)先加工基准面，再加工其它表面； 2)先加工平面，后加工孔； 3)先加工主要表面，后加工次要表面——保证位置度要求； 4)先安排粗加工工序，后安排精加工工序；

2.热处理工序及表面处理工序的安排 1）为改善切削性能的热处理工序应安排在切削加工之前。 2）为消除内应力的热处理工序最好安排在粗加工之后。 3）为改善材料的力学物理性质安排在半精加工之后。 4）对于高精度精密零件在淬火后安排冷处理以稳定零件的尺寸。 5）为提高零件表面性能的热处理工序、以装饰为目的热处理工序、表面处理工序一般都放在工艺过程的最后。

3.其他工序安排 1）检查、检验工序：每个操作工人在操作过程中和操作结束以后都必须自检。 2）切削加工之后，应安排去毛刺处理。 3）工件在进入装配之前，一般都应安排清洗。 4）去磁处理，并在去磁后进行清洗。

拟定工艺路线举例 例：图7-14所示方头小轴，中批生产，材料为20Cr，要求12h7 mm段渗碳（深0.8mm~1.1mm），淬火硬度为50 HRC ~55 HRC，试拟定其工艺路线。 图5-14 方头小轴

六、拟定工艺路线举例 1.分析零件图 ; 2. 加工方法 ; 3. 拟订工艺路线 。 图5-14 方头小轴

表5-10 方头小轴制造工艺路线 下料：20Cr钢棒22mm×470mm若干段 粗加工 1 车 车右端面及右端外圆，留磨余量每面0.2mm(7mm不车)，按长度切断，每段切留余量(2~3)mm。 2 夹右端柱段，车左端面，留余量2mm；车左端外圆至20mm。 3 检验 4 渗碳 半精加工 5 夹左端20mm段，车右端面，留余量1mm，打中心孔；车7mm、 12mm圆柱段。 6 夹12部分，车左端面至尺寸，打中心孔。 7 铣 铣削17mm×17mm方头。 8 9 淬火 HRC=50~60 。 精加工 10 研中心孔 粗糙度Ra0.4m 11 磨 磨12h7 mm外圆，达到图纸要求。 12 13 清洗、油封、包装

两种不同形式的工艺规程：一种是工序集中，另一种是工序分散。 11.3.4 工序的集中与分散 两种不同形式的工艺规程：一种是工序集中，另一种是工序分散。 工序集中：将若干个工步集中在一个工序内完成，一个工件的加工，只须集中在少数几个工序内完成。最大限度的集中是在一个工序内完成工件所有表面的加工。 采用工序集中可以减少工件的装夹次数，在一次装夹中可以加工许多表面，有利于保证各表面之间的相互位置精度，也可以减少机床的数量，相应地减少工人的数量和机床的占地面积。但所需要的设备复杂，操作和调整工作也较复杂。 工序分散：工序的数目多，工艺路线长，每个工序所包括的工步少。最大限度的分散是在一个工序内只包括一个简单的工步。 工序分散可以使所需要的设备和工艺装备结构简单、调整容易、操作简单，但专用性强。

特点与应用： 工序集中有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，有利于采用高生产率机床，节省安装工件的时间，减少工件的搬动次数。 工序分散可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整、对刀也比较容易，对操作工人的技术水平要求较低。 工序集中和工序分散各有在生产中都有应用。 当零件的加工精度要求比较高时，工序必须比较分散。

在确定工序集中或分散的问题上，主要根据生产规模、零件的结构特点、技术要求和设备等具体生产条件综合考虑后确定。 在单件小批生产中：一般采用通用设备和工艺装备，尽可能在一台机床上完成较多的表面加工，尤其是对重型零件的加工，为减少装夹和往返搬运的次数，多采用工序集中的原则。 在成批生产中：尽可能采用效率高的通用机床(如六角机床)和专用机床，使工序集中。 在大批、大量生产中：①常采用高效率的设备和工艺装备，如多刀自动机床、组合机床及专用机床等，使工序集中，以便提高生产率和保证加工质量。②但因工件特殊结构关系，各个表面不便于集中加工。如活塞、连杆等可采用效率高、结构简单的专用机床和工艺装备，按工序分散的原则进行生产。

11.3.5 加工阶段的划分 粗加工阶段：是加工开始阶段，在这个阶段中，尽量将零件各个被加工表面的大部分余量从毛坯上切除。这个阶段主要问题是如何提高生产率。 半精加工阶段：这一阶段为主要表面的精加工做好准备，切去的余量介于粗加工和精加工之间，并达到一定的精度和粗糙度值，为精加工留有一定的余量。在此阶段还要完成一些次要表面的加工，如钻孔、攻丝、铣键槽等。 精加工阶段：在这个阶段将切去很少的余量，保证各主要表面达到较高的精度和较低的粗糙度值(精度7～10级,Ra≈0.8～3.2μm)。 光整加工阶段：主要是为了得到更高的尺寸精度和更低的粗糙度值(精度5～9级，Ra＜0.32μm)，只从被加工表面上切除极少的余量。

将工艺过程划分粗、精加工阶段的原因是： ①在粗加工阶段，由于切除大量的多余金属，可以及早发现毛坯的缺陷(夹渣、裂纹、气孔等)； ②粗加工阶段容易引起工件的变形，这是由于切除余量大，一方面毛坯的内应力重新分布而引起变形，另一方面由于切削力、切削热及夹紧力都比较大，因而造成工件的受力变形和热变形。为了使这些变形充分表现，应在粗加工之后留有一定的时间。然后再通过逐步减少加工余量和切削用量的办法消除上述变形。 ③划分加工阶段可以合理使用机床，有利于长期保持精加工机床的精度。

④划分加工阶段可在各个阶段中插入必要的热处理工序。如在粗加工之后进行去除内应力的时效处理；在半精加工后进行淬火处理等。 在某些情况下，划分加工阶段也并不是绝对的。 例如加工重型工件时，不必划分加工阶段。由于不便于多次装夹和运输，可在粗加工后松开工件，让其充分变形，再夹紧工件进行精加工，以提高加工的精度。 另外，如果工件的加工质量要求不高、工件的刚度足够、毛坯的质量较好而切除的余量不多，则可不必划分加工阶段。

小结：零件加工划分阶段的好处 1）有充足的时间消除热变形和消除粗加工产生的残余应力，使后续加工精度提高。 2）在粗加工阶段发现毛坯有不可挽救的缺陷时，就停止下一加工阶段的加工，避免浪费。 3）合理地使用设备，低精度机床用于粗加工，精密机床专门用于精加工，以保持精密机床的精度水平和经济性。 4）合理地安排人力资源，高技术工人专门从事精密、超精密加工，这对保证产品质量，降低成本，提高工艺水平来说都是十分重要的。 回首页 下一部分

11.4 加工余量、工序间尺寸及公差的确定 11.4.1 机械产品生产过程与机械加工工艺过程 1.加工总余量(毛坯余量)与工序余量 11.4 加工余量、工序间尺寸及公差的确定 11.4.1 机械产品生产过程与机械加工工艺过程 1.加工总余量(毛坯余量)与工序余量 加工总余量—毛坯尺寸与零件设计基本尺寸之差。 工序余量—相邻两道工序基本尺寸之差。 加工总余量和工序余量的关系为 (7-2) 第一道粗加工工序的加工余量Z1与生产类型和毛坯的制造方法有关。

工件加工余量的大小，将直接影响工件的加工质量、生产率和经济性。例如加工余量太小时，不易去掉上道工序所遗留下来的表面缺陷及表面的相互位置误差而造成废品；加工余量太太时，会造成加工工时和材料的浪费，甚至因余量太大而引起很大的切削热和切削力，使工件产生变形，影响加工质量。

工序余量有单边余量和双边余量之分。 单边余量(见图11-22(a) ) Zi=li-1-li (7-3) 式中 Zi——本道工序的工序余量； li——本道工序的基本尺寸； li-1——上道工序的基本尺寸。 双边余量(见图11-22(b)、(c)、(d) ) 对称表面 2Zi=li-1-li 外圆柱面 2Zi=di-1-di 内圆柱面 2Zi=Di-1-Di 下一部分

图7-22 单边余量与双边余量 返回

TZ =Zmax-Zmin=Ta+Tb (11-7) 加工余量公差大小等于本道工序尺寸公差与上道工序尺寸公差之和，如图11-23所示，余量公差可表示如下： TZ =Zmax-Zmin=Ta+Tb (11-7) 式中 TZ——工序余量公差； Zmax——工序最大余量 Zmin——工序最小余量 Ta——加工面在本道工序的工序尺寸公差； Tb——加工面在上道工序的工序尺寸公差。 工序尺寸的公差按“入体原则”标注。即最大实体尺寸为基本尺寸。毛坯尺寸公差按双向对称偏差形式标注，如图11-24所示。

图11-23 被包容件的加工余量及公差图 返回

图11-24 工序余量示意图 其中图11-24(a)表和被包容件粗、半精、精加工的工序余量，(b)包容件粗、半精、精加工的工序余量。

2.工序余量的影响因素 1)上道工序的加工精度 加工尺寸公差Ta和上位置误差ea两部分； 2)上道工序的表面质量 表面粗糙度Ry(表面轮廓最大高度)和表面缺陷层深度Ha(如图11-25)，Ry和Ha的可参考表11-10； 3)本工序的安装误差 安装误差εb应包括定位误差和夹紧误差。

Zb＝Ta+Ry+Ha+|ea+εb|cosα （11-8） 2)对于双边余量 小结：加工余量的计算公式 1)对于单边余量 Zb＝Ta+Ry+Ha+|ea+εb|cosα （11-8） 2)对于双边余量 2Zb＝Ta+2(Ry+Ha+|ea+εb|cosα) （11-9） 其中α为位置误差矢量ea和安装误差矢量εb的和与Zb之间的夹角。 回首页 下一部分

图11-25 工件表层结构 返回

表11-10 各种加工方法的表面粗糙度Ry和表面缺陷层Ha的数值 单位μm 加工方法 Ry Ha 粗车内外圆 15~100 40~60 粗镗 25~225 30~50 粗插 25~100 50~60 精车内外圆 5~40 30~40 精镗 5~25 25~40 精插 5~45 35~50 粗车端面 15~225 磨外圆 1.7~15 15~25 粗铣 精车端面 5~54 磨内圆 20~30 精铣 钻 45~225 磨端面 15~35 拉 1.7~35 10~20 粗扩孔 磨平面 切断 60 精扩孔 粗刨 40~50 研磨 0~1.6 3~5 粗铰 25~30 精刨 超精加工 0~0.8 0.2~0.3 精铰 8.5~25 抛光 0.06~1.6 2~5 返回

11.4.2 加工余量的确定 三种方法：计算法、查表法和经验法。 1.计算法 影响因素清楚时比较准确，但影响因素难以做到清楚。 2.查表法 结合生产实践、实验、研究、实际加工等制成表格，查表定加工余量；方便、迅速、应用广泛。 3.经验法 由有经验人员、工人根据经验定加工余量的大小，但往往偏大；多在单件小批生产中采用。

11.5 装配工艺规程设计 装配工艺规程对保证装配质量，提高装配生产效率，缩短装配周期，减轻工人的劳动强度，缩小占地面积和降低生产成本都有重要影响。 装配工艺规程的主要内容： （1）分析产品图样，确定装配组织形式，划分装配单元，确定装配方法； （2）拟定装配顺序，划分装配工序，编制装配工艺系统图和装配工艺规程卡片； （3）选择和设计装配过程中所需要的工具、夹具和设备； （4）规定总装配和部件装配的技术条件，检查方法和检查工具； （5）确定合理的运输方法和运输工具； （6）制定装配时间定额。

一、装配工艺规程设计的基本原则及所需的原始资料 1、制订装配工艺规程的基本原则 （1）保证产品装配质量，并力求提高装配质量，以延长产品的使用寿命； （2）合理安排装配工序，尽量减少钳工装配工作量； （3）提高装配工作效率，缩短装配周期； （4）尽可能减少车间的作业面积，力争单位面积上具有最大生产率，降低装配成本。 2、制订装配工艺规程所需的原始资料 （1）产品的总装图和部件装配图； （2）产品验收的技术标准； （3）产品的生产纲领； （4）现有的生产条件。

二、制订装配工艺规程的步骤 1、研究产品的装配图及验收技术条件； 2、确定装配方法； 3、确定装配的组织形式； 4、划分装配单元，确定装配顺序 回首页 下一部分

2、确定装配方法 常见的装配方法有互换装配法、选配法、修配法。 （1）互换装配法 定义：在装配过程中，零件互换后仍能达到装配精度要求的装配方法； 实质：其实质是用控制零件加工误差来保证装配精度； 分类：完全互换法/不完全互换法。 （2）选配法 定义：将配合零件按经济精度制造，然后选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的一种方法； 分类：直接选配法/分组选配法/复合选配法。

（3）修配法 定义：各组成环均按经济精度制造，而对其中某一环（称补偿环或修配环）预留一定得修配量。在装配时用钳工或机械加工的方法将修配量去除，使装配对象达到设计所要求的装配精度。 实质：装配时去除补偿环的部分材料，以改变其实际尺寸，使封闭环达到其公差与极限偏差要求的装配方法。 特点：组成环可按经济精度制造，但可获得高的装配精度；但增加了修配工作，生产效率低，对装配公认技术要求高。 应用：用于产品结构比较复杂，尺寸链环数较多，产品精度要求高的单件小批生产地场合。 分类：单件修配法/合并加工修配法/自身加工修配法。 返回

a、完全互换法 定义：合格的零件在进入装配时，不经任何选择、调整和修配就可以使装配对象全部达到装配精度的装配方法。 方法：其方法是各有关零件公差之和应小于或等于装 配公差。 特点：装配工作简单，生产率高，有利于组成流水线生产，协作生产，同时也有利于维修和配件制造，生产成本低。但当装配精度要求较高，组成环较多时，零件难以按经济精度制造。 应用：用于少环尺寸链或精度不高的多环尺寸链中适用于任何生产类型。

b、不完全互换法 定义：指机器或部件的所有合格零件，在装配时无须选择，修配或改变其大小或位置，装入后即能使绝大多数装配对象达到装配精度的装配方法。 实质：零件按经济精度制造，公差适当放大，零件加工容易，但会使少数产品装配精度达不到要求，但这是小概率事情，总体经济可行。 方法：各有关零件公差平方和应小于或等于装配共差的平方。 特点：扩大了组成环的制造公差，零件制造成本低，装配过程简单，生产效率高。但会有少数产品达不到规定的装配精度要求，要采取另外的返修措施。 应用：用于大批大量生产中装配精度要求高，组成环较多的尺寸链中。 返回

a、直接选配法 定义：装配工人从许多待装配的零件中，凭经验挑选合格的零件，通过试凑进行装配的方法。 特点：简单，不需要将零件分组，但挑选零件时间长，劳动量大，装配质量取决于公认的技术水平，不宜用于节拍要求较严的大批大量生产，这种装配没有互换性。 b、分组选配法 定义：可将组成环公差增大若干倍（一般为2~4倍），使组成环零件可以按经济精度进行加工，然后再将各组成环按实际尺寸大小分为若干组。各对应组进行装配，同时零件具有互换性，并保证全部装配对象达到规定的装配精度。

实质：零件按经济精度制造，公差适当放大，零件加工容易，按实际尺寸测量分组，对应组完全互换装配，达到装配精度要求。 特点：扩大了组成环的制造公差，零件制造难度不高，但可获得搞得装配精度，但增加了零件测量，分组，储存，运输的工作量。 应用：用于大批量生产中，装配精度要求高，组成环数目少的装配尺寸链中。 c、复合选配法 定义：将上述两种方法的综合，即将零件预先测量分组，装配时再在个对应组内凭工人经验直接选配。 特点：配合件公差可以不等，装配质量高，且装配速度较快，能满足一定生产节拍的要求。 返回

3、确定装配组织形式 （1）固定式装配 固定式装配是将产品或部件的全部装配工作安排在一固定的工作地上进行装配，装配过程中产品位置不变，装配所需要的零部件都汇集在工作地附近。适合于单件、中小批生产，或装配时不便移动的重型机械，或移动会影响装配精度的产品。 （2）移动式装配 移动式装配是将产品或部件置于装配线上，通过连续或间歇地移动使其顺次经过各装配工作地，以完成全部装配工作。 装配的组织形式确定以后，装配方式、工作点的布置、工序的分散与集中以及每道工序的具体内容也根据装配的组织形式而确定。固定式装配工序集中，移动式装配工序分散。 返回

4、划分装配单元，确定装配顺序 安排装配顺序的一般原则为： （1）先下后上； （2）先内后外； （3）先难后易； （4）先重大后轻小； （5）先精密后一般。 返回

时间定额和提高生产率的工艺途径 时间定额 1.时间定额的概念 是指在一定生产条件下，完成一道工序所需消耗的时间。 作用： 1）是安排作业计划、进行成本核算、确定设备数量、人员编制、规划生产面积的重要根据。 2）合理地制订时间定额对保证产品质量、提高劳动生产率、降低生产成本都有重大作用。

2.技术时间定额的组成 1)基本时间t基，例：图11-29，计算公式11-14 2)辅助时间t辅 3)布置工作地时间t布置 4)休息和自然需要时间t休 5)准备与终结时间t准终 下一部分

图11-29 计算基本时间举例 返回

(11-14) 式中 l——加工长度，mm； l1——刀具的切入长度，mm； l2——刀具的切出长度，mm； i——进给次数； Z——加工余量，mm； αp——切削深度，mm； f——进给量，mm/r； n——机床主轴转速，r/min； v——切削速度，m/min； D——加工直径，mm。 返回

3.单件时间和单件工时定额计算公式 将上面所列的各项时间组合起来，就可以得到各种时间定额。 1)工序时间的计算公式(11-15) 2)单件时间的计算公式(11-16) 3)单件工时定额的计算公式(11-17) 在大量生产中，每个工作地点完成固定的一个工序，所以在单件工时定额中没有准备与终结时间，即： 下一部分

(11-15) (11-16) (11-17) 返回

提高劳动生产率的工艺措施 劳动生产率是指工人在单位时间内制造合格产品的数量或指用于制造单件产品所消耗的劳动时间。制订工艺规程时，必须兼顾质量、效率和效益。 1.缩短单件时间定额 1)缩减基本时间，提高切削用量、减少切削行程长度、合并工步、多件加工 。例如：增图A、增图B、图11-4、图11-30、图11-31、图11-32、图11-33 2)缩减辅助时间，直接缩减辅助时间、间接缩减辅助时间，例：图11-34、图11-35 3)缩减工作地点服务时间 4)缩减准备终结时间

2.采用先进工艺方法 1)对特硬、特脆、特韧材料及复杂型面采用特种加工来提高生产率； 2)在毛坯制造中采用冷挤压、热挤压等新工艺； 3)采用少、无切削工艺代替切削加工方法 4)改进加工方法，在大批大量生产中采用拉削、滚压代替铣削、铰削和磨削等 3．采用新技术 4.进行高效及自动化加工 回首页 下一部分

增图A 返回

增图B 返回

图11-4 立轴转塔车床 返回

图11-30 复合刀具加工 返回

图11-31 顺序加工 返回

图11-32 平行多件加工 返回

图11-33 平行顺序加工 返回

图11-34 往复式进给铣床夹具 返回

图11-35 连续回转进给加工 返回

机械零件制造精度 机械加工的目的是将毛坯加工成符合产品要求的零件。通常，毛坯需要经过若干工序才能转化为符合产品要求的零件。 一、机械零件的精度构成 零件的精度包括下列两方面： 1、表面本身的精度 （1）表面本身的尺寸及其精度，如圆柱面的直径、圆锥面的锥角； （2）表面本身的形状精度，如平面度、圆度、轮廓度等。 2、不同表面之间的相互位置精度 （1）表面之间的位置尺寸及其精度，如平面之间的距离、孔间距、孔到平面的距离等； （2）表面之间的相互位置精度，如平行度、垂直度、对称度等。

获得零件精度的方法 （1）试切法 就是通过试切、测量、调整、再试切，……，反复进行到被加工尺寸达到要求为止的加工方法。这种方法的效率低，操作者的技术水平要求高，主要适用于单件、小批生产。 （2）调整法 先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证被加工尺寸的方法。调整法广泛用于各类半自动、自动机床和自动线上，适用于成批、大量的生产。

（3）定尺寸刀具法 用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的方法，如铰孔、拉孔和攻螺纹等。这种方法的加工精度，主要决定于刀具的制造、刃磨质量和切削用量。其优点是生产率较高，但刀具制造较复杂，常用于孔、螺纹和成形表面的加工。 （4）自动控制法 这种方法是用度量装置、进给机构和控制系统构成加工过程的自动循环，即自动完成加工中的切削、度量、补偿调整等一系列的工作，当工件达到要求的尺寸时，机床自动退刀停止加工。

零件机械加工工艺尺寸链 主要内容: 尺寸链的定义和组成 尺寸链的分类 尺寸链的基本计算方法 工艺尺寸链的应用

尺寸链概述 尺寸链的定义与组成 （1）尺寸链的定义 尺寸链：由若干相互有联系的尺寸按一定顺序首尾相接形成的尺寸封闭图形定义为尺寸链。 工艺尺寸链：在零件加工过程中，由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链，称为工艺尺寸链。 装配尺寸链：在机器设计和装配过程中，由有关零件设计尺寸形成的尺寸链，称为装配尺寸链。

α1 α2 α0 图5.23 工艺尺寸链示例 b) c) a) A1 A2 A0 A B C 0.05 0.1

（2）尺寸链的组成 尺寸环：组成尺寸链的每一个尺寸。如A0、A1、A2 各尺寸环按其形成的顺序和特点，可分为封闭环和组成环。 封闭环：凡在零件加工过程或机器装配过程中最终形成的环（或间接得到的环）。如A0 组成环：尺寸链中除封闭环以外的各环。如A1、A2 组成环按其对封闭环影响又可分为增环和减环。 增环：凡该环变动（增大或减小）引起封闭环同向变动（增大或减小）的环，称为增环。如A1 减环：由于该环变动（增大或减小）引起封闭环反向变动（减小或增大）的环，称为减环。如A2

图中A0为封闭环，它通过上道工序保证尺寸A1，本道工序保证尺寸A2而间接得到。 α1 α2 α0 图5.23 工艺尺寸链示例 b) c) a) A1 A2 A0 A B C 0.05 0.1 A2、A1为组成环，其中A1为增环，A2为减环。

判别增减环——箭头法 同一个尺寸链中的各个环最好用同一个字母表示，如Al、A2、A3…A0，下标1、2、…表示组成环的序号，0表示封闭环。对于增环，在字母的上边加符号→；对于减环在字母的上边加符号←。如： 在尺寸链中判断增、减环的方法，一是根据定义；二是顺着尺寸链的一个方向，向着尺寸线的终端画箭头，则与封闭环同向的组成环为减环，反之则为增环。

2. 尺寸链的分类 1）直线尺寸链 它的尺寸环都位于同一平面的若干平行线上。 2）角度尺寸链 各尺寸环均为角度尺寸的尺寸链称为角度尺寸链。 3）平面尺寸链 平面尺寸链由直线尺寸和角度尺寸组成，且各尺寸均处于同一个或几个相互平行的平面内。 4）空间尺寸链 组成环位于几个不平行平面内的尺寸链。 空间尺寸链在空间机构运动分析和精度分析中，以及具有空间角度关系的零部件设计和加工中会遇到。

α1 α2 α0 图5.23 工艺尺寸链示例 b) c) a) A1 A2 A0 A B C 0.05 0.1

β0 β1 β2 α0 α1 α2 α3 a） b） 图5.24 角度尺寸链示例

图5.25 平面尺寸链 Y2 Y1 X α0 L0 b） a） A

1．极值法 （1）基本尺寸计算公式 尺寸链的基本计算方法 式中 A0 —— 封闭环的基本尺寸； Ai —— 增环的基本尺寸； 封闭环的基本尺寸等于各增环基本尺寸之和减去各减环基本尺寸之和 式中 A0 —— 封闭环的基本尺寸； Ai —— 增环的基本尺寸； Aj —— 减环的基本尺寸； m —— 增环数； n —— 尺寸链总环数。

（2）封闭环极限偏差计算公式 式中 ES0，EI0 —— 封闭环的上、下偏差； ESi，EIi —— 增环的上、下偏差； ESi，EIj —— 减环的上、下偏差。 封闭环的上偏差等于各增环上偏差之和减去各减环下偏差之和。 上偏差 封闭环的下偏差等于各增环下偏差之和减去各减环上偏差之和。 下偏差

（3）封闭环极限尺寸计算公式 式中 A0max ，A0min —— 封闭环的最大、最小尺寸； Aimax ，Aimin —— 增环最大、最小尺寸； Ajmax ，Ajmin —— 减环的最大、最小尺寸。 封闭环的最大尺寸等于各增环的最大尺寸之和减去各减环最小尺寸之和。 封闭环的最小尺寸等于各增环的最小尺寸之和减去各减环的最大尺寸之和。

（4）封闭环的公差计算公式 公差 式中 T0L —— 封闭环公差（极值公差）； Ti —— 组成环的公差。 封闭环的公差等于各组成环公差之和。 公差 式中 T0L —— 封闭环公差（极值公差）； Ti —— 组成环的公差。

（5）平均尺寸计算公式 封闭环的平均尺寸等于各增环平均尺寸之和减去各减环平均尺寸之和 式中 A0M、AiM、AjM分别表示封闭环、增环和减环的平均尺寸。

尺寸链竖式求解规则: 1）在等号线以上将增环的基本尺寸和上、下偏差自左至右依次排列出；减环在排列时，其基本尺寸前要加负号，上、下偏差位置对调并变正负号（正变为负，负变为正）。 2）将增﹑减环的基本尺寸﹑上偏差﹑下偏差分别相加，其代数和列于等号线下，即为封闭环的基本尺寸和上、偏差。 (下面以实例来说明)

解 用竖式法求解，列表如下： 例 如图所示尺寸链，已知 ， ， ，求封闭环A0的大小和偏差。 例 如图所示尺寸链，已知 ， ， ，求封闭环A0的大小和偏差。 解 用竖式法求解，列表如下： 环名 基本尺寸 上偏差 下偏差 A3(增环) 35 -0.25 A1(减环) -15 +0.09 -0.09 A2(减环) -10 +0.15 减环在排列时，其基本尺寸前要加负号，上、下偏差位置对调并变号 A0(封闭环) 10 +0.24 -0.34 最后结果为： mm

2．概率法 极值法计算尺寸链时，必须满足封闭环公差等于组成环公差之和这一要求。 在大批量生产中，尺寸链中各增、减环同时出现相反的极限尺寸的概率很低，特别当环数多时，出现的概率更低。 当封闭环公差较小、组成环环数较多时，采用极值算法会使组成环的公差过小，以致使加工成本上升甚至无法加工。 根据概率统计原理和加工误差分布的实际情况，采用概率法求解算尺寸链更为合理。 2．概率法

2．概率法 由前述可知，封闭环的基本尺寸是增环﹑减环的基本尺寸的代数和。 根据概率论，若将各组成环视为随机变量，则封闭环（各随机变量之和）也为随机变量，且有： 1）封闭环的平均值等于各组成环的平均值的代数和； 2）封闭环的方差（标准差的平方）等于各组成环方差之和，即： 式中 σ0—— 封闭环的标准差； σi —— 第i个组成环的标准差。

若各组成环的尺寸分布均接近正态分布，则封闭环尺寸分布也近似为正态分布。 假设尺寸链各环尺寸的分散范围与尺寸公差相一致（如图所示） 这里只讨论组成环接近正态分布的情况 若各组成环的尺寸分布均接近正态分布，则封闭环尺寸分布也近似为正态分布。 假设尺寸链各环尺寸的分散范围与尺寸公差相一致（如图所示） ① 尺寸链各尺寸环的平均尺寸等于各尺寸环尺寸的平均值； （即将非对称公差转换为对称公差AM±T/2） ② 各尺寸环的尺寸公差等于各环尺寸标准差的6倍，即： 3σ T 由此可以引出两个概率法基本公式： 1）平均尺寸计算公式 2） 公差计算公式

概率法基本公式： 该式表明在组成环接近正态分布的情况下，封闭环的公差等于各组成环公差的平方和的平方根。 该式表明在组成环接近正态分布的情况下，尺寸链封闭环的平均尺寸等于各组成环的平均尺寸的代数和。 概率法基本公式： 1）平均尺寸计算公式 2） 公差计算公式 该式表明在组成环接近正态分布的情况下，封闭环的公差等于各组成环公差的平方和的平方根。

解 1）将已知各尺寸改写成双向对称偏差形式： 2）求出封闭环的平均尺寸： 3）求封闭环公差： 例 用概率法求解如图所示尺寸链。 已知： A1 = 15±0.09mm; A2 = 9.925±0.075mm; A3 =34.875±0.125mm 2）求出封闭环的平均尺寸： A0M = A3M－（A1M＋A2M）= 34.875 - 9.925 - 15 = 9.95mm 3）求封闭环公差： 假定各组成环均接近正态分布，则由公式 得： 最后有：

组成环偏离正态分布时，用下面的近似公式： T0k称为当量公差，k值常取1.2~1.6。

工艺尺寸链的应用 工艺尺寸链的计算形式 ① 正计算形式:已知各组成环尺寸求封闭环尺寸.其计算结果是唯一的.产品设计的校验常用这种形式. ② 反计算形式:已知封闭环尺寸求各组成环尺寸.由于组成环通常有若干个,所以反计算形式需将封闭环的公差值按照尺寸大小和精度要求合理地分配给各组成环.产品设计常用此形式. ③ 中间计算形式:已知封闭环尺寸和部分组成环尺寸求某一组成环尺寸.该方法应用最广,常用于加工过程中基准不重合时计算工序尺寸. 提示:尺寸链计算多属这种计算形式.

分配公差有三种方法： 1、等公差值分配法 计算简单，但各环基本尺寸相差较大或要求不同时，不宜采用 2、等公差等级分配法 假设各组成环的公差等级是相等的 ，根据具体尺寸的大小进行分配。使各工序加工难度基本均衡。但实际加工中，不同加工加工方法的经济加工精度是不同的，而且各工序尺寸作用不同，其合理精度等级也不同，所以也不完善 3、组成环主次分类法 在封闭环公差较小而组成环又较多时，可首先把组成环按作用的重要性进行主次分类，再根据相应加工方法的经济加工精度，确定合理的各组成环公差等级。实际生产中应用较多。

1．定位（测量）基准与设计基准不重合时的尺寸换算 [例1] 如图所示压条零件，若 求调整尺寸A2。 A1 A2 A0 B C A b) A1 A2 A0 解 1）列尺寸链 2）判断各环性质 A0为封闭环，A1为增环，A2为减环 3）计算 a) 环名 基本尺寸 上偏差 下偏差 A1（增环） A2（减环） 30 -20 +0.1 -0.1 A0（封闭环） 10

[例2] 图5.28 a所示零件，设计尺寸为10-0.360。因尺寸不便测量，改测尺寸x。试确定尺寸x的数值和公差。 解： 1）列尺寸链 A B X 2）判断各环性质 3）计算 10=50-x , x=40 0=0-EIx , EIx=0 -0.36=-0.17-ESx , ESx=+0.19 因此， 环名 基本尺寸 上偏差 下偏差 A（增环） x（减环） 50 -40 -0.17 -0.19 B（封闭环） 10 -0.36

【例3】A、B面已加工。工序10，以A面定位，铣槽C面，求工序尺寸及公差。 ①画尺寸链 ②封闭环A0=20±0.12 增环A1= 减环A2 ③计算封闭环基本尺寸：20 = 100 - A2 ∴ A2=80 封闭环上偏差： 0.12 = 0 - EI2 ， ∴ EI2=-0.12 封闭环下偏差： -0.12 = -0.1 - ES2 ， ∴ ES2=0.02

2.工序基准是尚待加工的设计基准 [例4] D1 H H A1 A1 R1 R2 D2 解： 1）列尺寸链 2）判断各环性质 与封闭环方向相同者为减环，相反者为增环。 H D2 D1 A1 H R2 A1 R1 解： 1）列尺寸链 2）判断各环性质 键槽深度H为磨内孔间接得到，是封闭环。其余各环的判断如图。 3）计算 环名 基本尺寸 上偏差 下偏差 A1（增环） 43.1 +0.175 +0.025 R2（增环） 20 R1（减环） -19.8 -0.025 H（封闭环） 43.3 +0.2

H D2 D1 A1 A1 H D1 D2 R1 R2

3.同轴度、对称度在尺寸链中的处理 当同轴度、对称度为技术要求时，则为封闭环；在加工过程中出现，则为组成环；基本尺寸为0，上下偏差为其公差的一半，即 把它作为一个尺寸环来计算，可把它置于有相对位置要求的任一尺寸一方。 如上例若已知磨孔与镗孔的同轴度误差为0.03，则 ，该环放在R1或R2上都可以。 A1 H R1 R2 e D1 a） b) D2

同轴度、对称度在尺寸链中的处理 环名 基本尺寸 上偏差 下偏差 A1（增环） 43.1 +0.160 +0.04 R2（增环） 20 H R1 R2 e D1 a） b) D2 环名 基本尺寸 上偏差 下偏差 A1（增环） 43.1 +0.160 +0.04 R2（增环） 20 +0.025 e（增环） +0.015 -0.015 R1（减环） -19.8 -0.025 H（封闭环） 43.3 +0.2

[例5] 连杆厚度尺寸要求如图所示。为了使连杆在加工过程中安装方便，开始加工时小头的厚度亦按大头要求加工，到加工后期再将小头铣薄保证尺寸 ，有关的加工工序如下：

L0为铣削小头端面时间接获得,故为封闭环,L1为减环,L2为增环。 解: 1.列尺寸链 2.判断各环性质 L0为铣削小头端面时间接获得,故为封闭环,L1为减环,L2为增环。 3.计算 L1 L2 L0 环名 基本尺寸 上偏差 下偏差 2L2（增环） 66 -0.15 -0.28 L1（减环） -36 +0.25 +0.18 L0（封闭环） 30 +0.1 -0.1

L1 L2 L2 L0

4．有表面处理工序的工艺尺寸链计算 表面处理是指表面渗碳﹑渗氮等渗入类以及镀铬﹑镀锌等镀层类的表面处理。渗入类表面处理通常在精加工以前完成渗入，精加工后应使渗入层厚度符合设计要求，因此设计要求的渗入层厚度为封闭环。镀层类表面处理在大多数情况下是通过控制电镀工艺参数来保证镀层厚度的，因此最后获得的电镀后的零件尺寸为封闭环。

H0是最终的渗碳层厚度，是间接保证的，因此是封闭环；H1、R2为增环；R1为减环。 a） b） 图 渗碳层深度尺寸换算 D2 R2 R1 H1 H0 A 解： 1）列尺寸链 2）判断各环性质 H0是最终的渗碳层厚度，是间接保证的，因此是封闭环；H1、R2为增环；R1为减环。 3）计算 环名 基本尺寸 上偏差 下偏差 H1（增环） 0.7 +0.25 +0.008 R2（增环） 19 -0.008 R1（减环） -19.2 +0.05 H0（封闭环） 0.5 +0.3

H1 H0 R1 R2 D1 D2

如图所示，以工件底面1为定位基准，镗孔2，然后以同样的定位基准，镗孔3。设计尺寸25 mm不是直接获得的，试分析： （1）加工后，如果A1＝60 mm,A2=35 mm,尺寸25 mm是否能得到保证？ （2）如果在加工时确定A1的尺寸为60 mm,A2为何值时才能保证尺寸25 mm的精度。

本章结束