第4章機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)4.1概論

4.2定位基準(zhǔn)及選取

4.3工藝路線的制訂

4.4工序內(nèi)容的確定

4.5工藝尺寸鏈

4.6工藝過(guò)程技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

4.7制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的實(shí)例

4.8成組技術(shù)

4.9計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)

思考題與習(xí)題

4.1概

論

1.機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程與機(jī)械加工工藝過(guò)程

機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程是指從原材料到該機(jī)械產(chǎn)品出廠的全部勞動(dòng)過(guò)程。它既包括毛坯的制造、機(jī)械加工、熱處理、裝配、檢驗(yàn)、試車(chē)、油漆等主要?jiǎng)趧?dòng)過(guò)程，還包括包裝、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)容o助勞動(dòng)過(guò)程。隨著機(jī)械產(chǎn)品復(fù)雜程度的不同，其生產(chǎn)過(guò)程可以由一個(gè)車(chē)間或一個(gè)工廠完成，也可以由多個(gè)工廠聯(lián)合完成。機(jī)械加工工藝過(guò)程是機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的一部分。是對(duì)機(jī)械產(chǎn)品中的零件采用各種加工方法直接用于改變毛坯的形狀、尺寸、表面粗糙度以及力學(xué)物理性能，使之成為合格零件的全部勞動(dòng)過(guò)程。

2.機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成一般將機(jī)械加工工藝過(guò)程組成層次依次細(xì)分為工序、安裝、工位、工步和走刀。

1）工序一個(gè)（或一組）工人在一個(gè)工作地點(diǎn)對(duì)一個(gè)（或同時(shí)對(duì)幾個(gè)）工件連續(xù)完成的那一部分加工過(guò)程稱為一道工序。根據(jù)這一定義，只要工人、工作地點(diǎn)、工作對(duì)象（工件）之一發(fā)生變化或不是連續(xù)完成，則應(yīng)成為另一道工序。因此，同一個(gè)零件，同樣的加工內(nèi)容可以有不同的工序安排，例如圖4－1所示零件的加工，其工藝過(guò)程如表4－1所示，共有五道工序。此時(shí)車(chē)削外圓、端面、倒角的內(nèi)容在一臺(tái)車(chē)床上連續(xù)完成，屬于一道工序。如果在兩臺(tái)機(jī)床上順續(xù)完成，或者雖在一臺(tái)機(jī)床上加工，首先將一批工件的一端全部車(chē)好，再車(chē)另一端，這時(shí)車(chē)削就變成了兩道工序，整個(gè)工藝過(guò)程就變成了六道工序。除此以外，還可以有其它安排。工序安排和工序數(shù)目的確定與零件的技術(shù)要求、

零件的數(shù)量和現(xiàn)有工藝條件等有關(guān)。

圖

4-1階梯軸零件圖

2）安裝在同一道工序中，對(duì)工件每定位和夾緊一次所完成的那部分工序內(nèi)容稱為一個(gè)安裝。例如表4-1中的工序2，在一次定位和夾緊后尚需再次調(diào)頭定位和夾緊，才能完成全部工序內(nèi)容，因此該工序共有兩個(gè)安裝；而工序1是在一次裝夾下完成全部工序內(nèi)容，故該工序只有一個(gè)安裝。

表4-1階梯軸的工藝過(guò)程

3）工位

在工件的一次安裝中，有時(shí)通過(guò)分度（或移位）裝置等使工件相對(duì)于機(jī)床床身變換加工位置，我們把每一個(gè)加工位置上所完成的工藝過(guò)程稱為工位。在一個(gè)安裝中，可能只有一個(gè)工位，也可能需要有幾個(gè)工位。如圖4-2所示是通過(guò)立軸式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)使工件變換加工位置的實(shí)例。在該例中，共有四個(gè)工位，依次為裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔，實(shí)現(xiàn)了在一次裝夾中同時(shí)進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔加工。

圖4-2多工位加工

4）工步在一個(gè)工位中加工表面、切削刀具、切削速度和進(jìn)給量都不變的情況下所完成的工藝過(guò)程，稱為一個(gè)工步。按照工步的定義，帶回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)床（轉(zhuǎn)塔車(chē)床、加工中心）其回轉(zhuǎn)刀架的一次轉(zhuǎn)位所完成的工位內(nèi)容應(yīng)屬一個(gè)工步，此時(shí)若有幾把刀具同時(shí)參與切削，該工步稱為復(fù)合工步。如圖4-3所示是用立軸轉(zhuǎn)塔車(chē)床回轉(zhuǎn)刀架加工齒輪內(nèi)孔及外圓的一個(gè)復(fù)合工步?？梢钥闯?，應(yīng)用復(fù)合工步主要是為了提高工作效率。

圖4-3立軸轉(zhuǎn)塔車(chē)床的一個(gè)復(fù)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內(nèi)容，稱為一次走刀。一個(gè)工步可包括一次或數(shù)次走刀。當(dāng)需要切去的金屬層很厚，不能在一次走刀下切完時(shí)，可分幾次走刀。走刀是構(gòu)成切削工藝過(guò)程的最小單元。

3.生產(chǎn)類(lèi)型與機(jī)械加工工藝規(guī)程機(jī)械加工工藝規(guī)程的詳細(xì)程度與生產(chǎn)類(lèi)型有關(guān)，不同的生產(chǎn)類(lèi)型是由產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)即年產(chǎn)量來(lái)區(qū)別的。

1）年生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)批量企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)需求和自身的生產(chǎn)能力決定生產(chǎn)計(jì)劃。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)劃稱為生產(chǎn)綱領(lǐng)。計(jì)劃期為一年的生產(chǎn)綱領(lǐng)稱為年生產(chǎn)綱領(lǐng)。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)通常按下式計(jì)算：

N=Qn(1+α+β)（4-1）

式中:N——零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件／年）；

Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺(tái)／年）；

n——每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件／臺(tái)）；

α——備品率；

β——廢品率。

生產(chǎn)綱領(lǐng)是設(shè)計(jì)或修改工藝規(guī)程的重要依據(jù)，是生產(chǎn)單位設(shè)計(jì)的基本文件。生產(chǎn)綱領(lǐng)確定以后，還應(yīng)該確定生產(chǎn)批量。所謂生產(chǎn)批量，是指一次投入或產(chǎn)出的同一產(chǎn)品（或零件）的數(shù)量。確定生產(chǎn)批量的大小主要應(yīng)考慮三個(gè)因素：①資金周轉(zhuǎn)要快；②零件加工、

調(diào)整費(fèi)用要少；

③

保證裝配和銷(xiāo)售有必要的儲(chǔ)備量。

零件生產(chǎn)批量的計(jì)算公式如下：

（4-2）

式中:n——每批中的零件數(shù)量（件）；N——年生產(chǎn)綱領(lǐng)規(guī)定的零件數(shù)量（件）；A——零件應(yīng)該儲(chǔ)備的天數(shù)；F——一年中的工作日天數(shù)。

2）生產(chǎn)類(lèi)型根據(jù)生產(chǎn)單位（工廠、車(chē)間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化程度的不同，可將生產(chǎn)類(lèi)型分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種。其中，成批生產(chǎn)又可分為大批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和小批生產(chǎn)。顯然，產(chǎn)量愈大，生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化程度應(yīng)該愈高。表4-2按重型機(jī)械、中型機(jī)械和輕型機(jī)械的年生產(chǎn)量列出了不同生產(chǎn)類(lèi)型的規(guī)范，

可供編制工藝規(guī)程時(shí)參考。

表4-2生產(chǎn)類(lèi)型和生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系

從工藝特點(diǎn)上看，小批量生產(chǎn)和單件生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)相似，大批生產(chǎn)和批量生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)相似，因此生產(chǎn)中常按單件小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批大量生產(chǎn)來(lái)劃分生產(chǎn)類(lèi)型，并且按這三種生產(chǎn)類(lèi)型歸納它們的工藝特點(diǎn)，見(jiàn)表4-3。生產(chǎn)類(lèi)型不同，其工藝特點(diǎn)有很大差異。隨著技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)需求的變化，生產(chǎn)類(lèi)型的劃分正在發(fā)生著深刻的變化，傳統(tǒng)的大批大量生產(chǎn)往往不能適應(yīng)產(chǎn)品及時(shí)更新?lián)Q代的需要，而單件小批生產(chǎn)的生產(chǎn)能力又跟不上市場(chǎng)的需求，因此,各種生產(chǎn)類(lèi)型都朝著生產(chǎn)過(guò)程柔性化的方向發(fā)展。

表4-3不同生產(chǎn)類(lèi)型的工藝特點(diǎn)

3）機(jī)械加工工藝規(guī)程的格式零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂好后，必須將各項(xiàng)內(nèi)容填寫(xiě)在工藝文件上，以便遵照?qǐng)?zhí)行。工藝文件的形式有多種，在我國(guó)各機(jī)械制造單位中使用的工藝文件內(nèi)容也不盡一致，但其基本內(nèi)容是相同的。為了加強(qiáng)科學(xué)管理和便于交流，原機(jī)械電子工業(yè)部制訂了指導(dǎo)性技術(shù)文件——《工藝規(guī)程格式》，對(duì)各項(xiàng)工藝文件的格式做了規(guī)定，要求生產(chǎn)單位按統(tǒng)一規(guī)定的格式填寫(xiě)。最常用的工藝文件有機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片（見(jiàn)表4-4)、工藝卡片（見(jiàn)表4－

5)和工序卡片（見(jiàn)表4-6)。

工藝過(guò)程卡片是以工序?yàn)閱挝缓?jiǎn)要說(shuō)明產(chǎn)品或零、部件的加工（或裝配）過(guò)程的一種工藝文件。工藝卡片是按產(chǎn)品或零、部件的某一工藝階段編制的一種工藝文件。它以工序?yàn)閱卧?，詳?xì)說(shuō)明產(chǎn)品（或零、部件）在某一工藝階段中的工序號(hào)、工序名稱、工序內(nèi)容、工藝參數(shù)、

操作要求以及采用的設(shè)備和工藝裝備等。

工序卡片是在工藝過(guò)程卡片或工藝卡片的基礎(chǔ)上，按每道工序所編制的一種工藝文件。一般具有工序簡(jiǎn)圖，并詳細(xì)說(shuō)明該工序的每個(gè)工步的加工（或裝配）內(nèi)容、工藝參數(shù)、操作要求以及所用設(shè)備和工藝裝備等。此外，與機(jī)械加工有關(guān)的工藝文件還有：適合一組零、部件通用的各種典型工藝卡片、

機(jī)床調(diào)整卡片和檢驗(yàn)卡片等。

4.機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)原則、步驟和內(nèi)容

1）機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程應(yīng)遵循如下原則：（1）必須可靠地保證零件圖紙上所有技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)，不得擅自修改圖紙。（2）在滿足規(guī)定的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)批量、保障生產(chǎn)安全要求下，充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，

做到工藝成本最低、

工人的勞動(dòng)強(qiáng)度較輕。

2）設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟和內(nèi)容（1）閱讀零件圖和裝配圖。了解產(chǎn)品的用途、性能和工作條件，熟悉零件在產(chǎn)品中的地位和作用。（2）工藝審查。審查圖紙上的尺寸、視圖和技術(shù)要求是否完整、正確、統(tǒng)一；找出主要技術(shù)要求和分析關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題；審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性。所謂零件的結(jié)構(gòu)工藝性，是指在滿足使用要求的前提下，制造該零件的可行性和經(jīng)濟(jì)性。功能相同的零件，其結(jié)構(gòu)工藝性可能有差異。所謂結(jié)構(gòu)工藝性好，是指在現(xiàn)有工藝條件下既能方便制造，又有較低的制造成本。目前，關(guān)于零件結(jié)構(gòu)工藝性分析尚停留在定性分析階段。如果在工藝審查中發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，應(yīng)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門(mén)聯(lián)系，共同研究解決辦法。

（3）確定毛坯。確定毛坯的主要依據(jù)是零件在產(chǎn)品中的作用和生產(chǎn)綱領(lǐng)以及零件本身的結(jié)構(gòu)。常用毛坯的種類(lèi)有：鑄件、鍛件、型材、焊接件、沖壓件等。毛坯的選擇通常是由產(chǎn)品設(shè)計(jì)者來(lái)完成的，工藝人員在設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程之前，首先要熟悉毛坯的特點(diǎn)。例如，對(duì)于鑄件應(yīng)了解其分型面、澆口和冒口的位置以及鑄件公差和拔模斜度等。這些都是設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)不可缺少的原始資料。毛坯的種類(lèi)和質(zhì)量與機(jī)械加工關(guān)系密切。毛坯質(zhì)量好，精度高，它們對(duì)保證加工質(zhì)量以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低機(jī)械加工工藝成本有重要作用。當(dāng)然，這里所說(shuō)的降低機(jī)械加工工藝成本是以提高毛坯制作成本為代價(jià)的。在選擇毛坯的時(shí)候，應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，除了要考慮零件的作用、生產(chǎn)綱領(lǐng)和零件的結(jié)構(gòu)以外，還要充分考慮現(xiàn)實(shí)工作環(huán)境和條件。

（4）擬定機(jī)械加工工藝路線。擬定機(jī)械加工工藝路線是制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的核心。其主要內(nèi)容有：選擇定位基準(zhǔn)、確定加工方法、排定加工順序以及安排熱處理、檢驗(yàn)和其它工序等。機(jī)械加工工藝路線的最終確定，一般要通過(guò)對(duì)比論證，即通過(guò)對(duì)幾條工藝路線的分析與比較，從中選出一條適合本單位條件、確保加工質(zhì)量以及高效率和低成本的最佳工藝路線。（5）確定滿足各工序要求的工藝裝備。工藝裝備包括機(jī)床、夾具、刀具和量具等，對(duì)需要改裝或重新設(shè)計(jì)的專(zhuān)用工藝裝備應(yīng)提出具體設(shè)計(jì)任務(wù)。

（6）確定各主要工序的技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法。（7）確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸和公差。（8）確定切削用量。目前，在單件小批生產(chǎn)中，切削用量多由操作者自行決定，機(jī)械加工工藝規(guī)程中一般不作明確規(guī)定。對(duì)于中批，特別是在大批大量生產(chǎn)中，為了保證生產(chǎn)的合理性和節(jié)奏均衡，則要求必須規(guī)定切削用量，并不得隨意改動(dòng)。（9）確定時(shí)間定額并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性分析。（10）

填寫(xiě)工藝文件。

5.機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用在單件小批生產(chǎn)中，由于分工上比較粗糙，因此其機(jī)械加工工藝規(guī)程可以簡(jiǎn)單一些，一般只編寫(xiě)簡(jiǎn)單的工藝過(guò)程卡片；在中批生產(chǎn)中，多采用工藝卡片；在大批大量生產(chǎn)中要求有細(xì)致和嚴(yán)密的組織工作，因此要求有詳細(xì)、完整的全套工藝文件，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。不論生產(chǎn)類(lèi)型如何，都必須有章可循，即都必須有機(jī)械加工工藝規(guī)程。這是因?yàn)椋?/p>

(1）生產(chǎn)的計(jì)劃調(diào)度、工人的操作、質(zhì)量檢查等都是以機(jī)械加工工藝規(guī)程為依據(jù)的，一切生產(chǎn)人員都不得隨意違反機(jī)械加工工藝規(guī)程。

(2）生產(chǎn)準(zhǔn)備工作（包括技術(shù)準(zhǔn)備工作）離不開(kāi)機(jī)械加工工藝規(guī)程。在產(chǎn)品投入生產(chǎn)以前，需要做大量的生產(chǎn)準(zhǔn)備和技術(shù)準(zhǔn)備工作。例如，關(guān)鍵技術(shù)的分析與研究；刀、夾、量具的設(shè)計(jì)，制造或采購(gòu)；原材料、毛坯件的制造或采購(gòu)；設(shè)備改裝或新設(shè)備的購(gòu)置或訂做等。這些工作都必須根據(jù)機(jī)械加工工藝規(guī)程來(lái)展開(kāi)，否則，生產(chǎn)將陷入混亂。

(3）除單件小批生產(chǎn)以外，在中批或大批大量生產(chǎn)中要新建或擴(kuò)建車(chē)間（或工段），其原始依據(jù)也是機(jī)械加工工藝規(guī)程。根據(jù)機(jī)械加工工藝規(guī)程確定機(jī)床的種類(lèi)和數(shù)量、機(jī)床的布置和動(dòng)力配置、生產(chǎn)面積和工人的數(shù)量等。機(jī)械加工工藝規(guī)程的修改與補(bǔ)充是一項(xiàng)嚴(yán)肅的工作，它必須經(jīng)過(guò)認(rèn)真討論和嚴(yán)格的審批手續(xù)。不過(guò)，所有的機(jī)械加工工藝規(guī)程幾乎都要經(jīng)過(guò)不斷的修改與補(bǔ)充才能得以完善，只有這樣才能不斷汲取先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，盡可能保持其在現(xiàn)時(shí)生產(chǎn)條件下的合理性。4.2定位基準(zhǔn)及選取4.2.1基準(zhǔn)基準(zhǔn)是機(jī)械制造中應(yīng)用十分廣泛的一個(gè)概念，機(jī)械產(chǎn)品從設(shè)計(jì)時(shí)零件尺寸的標(biāo)注、制造時(shí)工件的定位、檢驗(yàn)時(shí)尺寸的測(cè)量,一直到裝配時(shí)零、部件的裝配位置確定等，都要用到基準(zhǔn)的概念?；鶞?zhǔn)就是用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素之間幾何關(guān)系所依據(jù)的點(diǎn)、線或面。從設(shè)計(jì)和工藝兩個(gè)方面分析，

可把基準(zhǔn)分為兩大類(lèi)：

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。

圖

4-4階梯軸設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

1.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)零件時(shí)，根據(jù)零件在裝配結(jié)構(gòu)中的裝配關(guān)系以及零件本身結(jié)構(gòu)要素之間的相互位置關(guān)系，確定標(biāo)注尺寸（或角度）的起始位置。這些尺寸（或角度）的起始位置稱作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)可以是點(diǎn)，也可以是線或者面。例如，在圖4-4中所示的階梯軸，

端面1和中心線2就是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。

2.工藝基準(zhǔn)

零件在加工工藝過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)稱為工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)又可進(jìn)一步分為：工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。

1）工序基準(zhǔn)在工序圖上用來(lái)確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)，稱為工序基準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)工序基準(zhǔn)時(shí)，主要應(yīng)考慮如下三個(gè)方面的問(wèn)題：（1）優(yōu)先考慮用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工序基準(zhǔn)。（2）所選工序基準(zhǔn)應(yīng)盡可能用于工件的定位和工序尺寸的檢查。（3）當(dāng)采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工序基準(zhǔn)有困難時(shí)，可另選工序基準(zhǔn)，但必須可靠地保證零件設(shè)計(jì)尺寸的技術(shù)要求。

2）定位基準(zhǔn)在加工時(shí)用于工件定位的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)還可進(jìn)一步分為：粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)，另外還有附加基準(zhǔn)。（1）粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。基面未經(jīng)機(jī)械加工的定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)，基面經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。通常機(jī)械加工工藝規(guī)程中第一道機(jī)械加工工序所采用的定位基準(zhǔn)都是粗基準(zhǔn)。（2）附加基準(zhǔn)。零件上根據(jù)機(jī)械加工工藝需要而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)，稱為附加準(zhǔn)基。例如，軸類(lèi)零件常用頂尖孔定位，

頂尖孔就是專(zhuān)為回轉(zhuǎn)類(lèi)加工工藝而設(shè)計(jì)的附加基準(zhǔn)。

3）測(cè)量基準(zhǔn)在加工中或加工后用來(lái)測(cè)量工件的形狀、

位置和尺寸誤差所采用的基準(zhǔn)，

稱為測(cè)量基準(zhǔn)。

4）裝配基準(zhǔn)在裝配時(shí)用來(lái)確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對(duì)位置所采用的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。

4.2.2定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)是加工中獲得零件尺寸的直接基準(zhǔn)，合理選擇定位基準(zhǔn)是工藝設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容。

1.粗基準(zhǔn)的選擇

如圖4-5所示是某零件的毛坯，在鑄造時(shí)孔3和外圓1難免有偏心。加工時(shí)，如果采用不加工的外圓面1作為粗基準(zhǔn)裝夾工件，用三爪自定心卡盤(pán)夾住外圓1進(jìn)行加工，則加工面2與不加工面1同軸，可以保證壁厚均勻，但是加工面2的加工余量則不均勻，如圖4-5(a)所示。如果采用該零件的毛坯孔3作為粗基準(zhǔn)裝夾工作，用四爪單動(dòng)卡盤(pán)夾住外圓1，按毛坯孔3找正進(jìn)行加工，則加工面2與該面的毛坯孔3同軸，加工面2的余量是均勻的，但是加工面2與不加工外圓1則不同軸，

即壁厚不均勻，

如圖4-5(b)所示。

圖

4-5粗基準(zhǔn)的選擇

由此可見(jiàn)，粗基準(zhǔn)的選擇將影響到加工面與不加工面的相互位置，影響到加工余量的分配等，因此正確選擇粗基準(zhǔn)對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量將有重要影響。在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，一般應(yīng)遵循下列原則：

(1）保證工件上加工面與非加工面相互位置要求。如果必須保證工件上加工面與非加工面的相互位置要求，則應(yīng)以不加工面作為粗基準(zhǔn)。例如在圖4-5中的零件，一般要求壁厚均勻，因而圖4-5(a)的選擇是正確的。又如圖4-6(a)所示的撥桿，雖然不加工面很多，但由于要求￠22H9mm孔與￠40mm外圓同軸，因此在鉆￠22H9mm孔時(shí)應(yīng)選擇￠40mm外圓作為粗基準(zhǔn)，利用三爪自定心夾緊機(jī)構(gòu)使￠40mm外圓與加工￠22H9mm孔中心同軸（如圖4-6(b)所示）。

圖

4-6撥桿加工粗基準(zhǔn)的選擇

（2）保證加工表面加工余量合理分配。如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選擇該表面的毛坯面為粗基準(zhǔn)。例如在車(chē)床床身加工中，導(dǎo)軌面是最重要的表面，它不僅精度要求高，而且要求導(dǎo)軌面有均勻的金相組織和較高的耐磨性，因此希望加工時(shí)軌道面上去除余量要小而且均勻。此時(shí)應(yīng)以導(dǎo)軌面為粗基準(zhǔn)，先加工底面，然后再以底面為精基準(zhǔn)，加工導(dǎo)軌面（如圖4-7所示）。

這就可以保證導(dǎo)軌面的加工余量均勻。

否則，

必將造成導(dǎo)軌面的加工余量不均勻。

圖

4-7床身加工粗基準(zhǔn)選擇

(3）便于工件裝夾。選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，必須考慮定位準(zhǔn)確、夾緊可靠以及夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便等問(wèn)題。為了保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠，要求選用的粗基準(zhǔn)盡可能平整、光潔和有足夠大的面積，不允許有鍛造飛邊、

鑄造澆口、

鑄造冒口或其它缺陷。

(4）粗基準(zhǔn)只能有效使用一次。因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的定位基面本身都是未經(jīng)機(jī)械加工的毛坯表面，其精度和表面粗糙度都較差，如果在某一個(gè)（或幾個(gè)）自由度上重復(fù)使用粗基準(zhǔn)，則無(wú)法保證兩次裝夾下工件與機(jī)床、刀具的相對(duì)位置一致，因而使得兩次裝夾下加工出來(lái)的表面之間位置精度降低。如圖4-8所示的法蘭盤(pán)零件加工工藝過(guò)程如下：

(1）以A面和小外圓為粗基準(zhǔn)定位，車(chē)削上平面、鏜孔。

(2）

以上平面和孔定位，

鉆4個(gè)小孔。

若鉆4個(gè)小孔時(shí)仍以A面和小外圓定位，則粗基準(zhǔn)使用了兩次，加工后必然造成小孔與上平面不垂直以及四個(gè)小孔所在的圓周中心與大孔中心不同軸，使加工誤差增大。

生產(chǎn)中有時(shí)也有粗基準(zhǔn)使用兩次或多次的現(xiàn)象。

這一般有下列兩種情況：

（1）兩次使用的粗基準(zhǔn)并沒(méi)有限制同一個(gè)自由度。如上例中工藝過(guò)程若改為：①以A面定位銑上平面（此時(shí)A面為粗基準(zhǔn))。②以上平面和大外圓定位，鉆擴(kuò)鉸大孔（此時(shí)大外圓也為粗基準(zhǔn)）。③以上平面和大孔定位，鉆4個(gè)小孔。在第一道和第二道工序中雖然兩次采用了粗基準(zhǔn)，但第一道工序以A面定位限制了X、Y、Z3個(gè)自由度，第二道工序中粗基準(zhǔn)外圓限制了X、Y

2個(gè)自由度，它們所起的作用不同，

因此不會(huì)影響兩道工序中的加工面（上平面和大孔）之間的位置精度。

（（（2）雖然兩次采用了粗基準(zhǔn)并且限制了相同的自由度，但其中有一次的使用從保證精度的角度來(lái)看是無(wú)效的，例如上例的工藝過(guò)程若改為：①以A面和小外圓定位銑上平面。②以上平面和大外圓定位鉆擴(kuò)鉸大孔。③

鉆

4個(gè)小孔。

圖

4-8法蘭盤(pán)零件加工

在第一道工序中只加工上平面，本來(lái)只需要以A面定位限制3個(gè)自由度即夠了，只是為了裝夾的方便才輔之以小外圓定位，從保證精度的角度看，粗基準(zhǔn)小外圓的定位作用是無(wú)效的，所以在第二道工序中可以再次使用粗基準(zhǔn)大外圓，使用它來(lái)重復(fù)限制除工件軸線方向以外的兩個(gè)移動(dòng)自由度，這對(duì)工件的加工精度是沒(méi)有影響的。

上述選擇粗基準(zhǔn)的原則，每一原則都只說(shuō)明了一個(gè)方面的問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用中，劃線裝夾有時(shí)可以兼顧這四條原則，而夾具裝夾則不能同時(shí)兼顧，這就要根據(jù)具體情況，抓住主要矛盾，

解決主要問(wèn)題。

2.精基準(zhǔn)的選擇選擇精基準(zhǔn)時(shí)要考慮的主要問(wèn)題是如何保證設(shè)計(jì)技術(shù)要求的準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)以及裝夾可靠、方便。為此，一般應(yīng)遵循下述幾項(xiàng)原則：

1）基準(zhǔn)重合應(yīng)盡可能選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)，這稱之為基準(zhǔn)重合原則。在對(duì)加工面位置尺寸有決定作用的工序中，尤其是當(dāng)位置公差要求很小的時(shí)候，一般不應(yīng)違反這一原則。否則就必然會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合而引起定位誤差，增大加工難度。

如圖4-9所示的零件，設(shè)計(jì)尺寸為A±TA/2和B±TB/2,設(shè)頂面和底面已加工好（即尺寸A±TA/2已經(jīng)保證），現(xiàn)在用調(diào)整法銑削一批零件的槽N。為保證設(shè)計(jì)尺寸B±TB/2,可以有兩種定位方案：（1）以底面為主要定位基準(zhǔn)（如圖4-9(a)所示）。（2）

以頂面為主要定位基準(zhǔn)（如圖4-9(b)所示）。

圖

4-9基準(zhǔn)不重合誤差

由于銑刀是相對(duì)于夾具限位面（或機(jī)床工作臺(tái)面）調(diào)整的，對(duì)于一批零件來(lái)說(shuō)，刀具調(diào)整好后位置不再變動(dòng)。第一種方案加工后尺寸B的大小除受本工序加工誤差TC的影響外，還與上道工序的加工誤差TA有關(guān)。如果采用第二種方案，則尺寸A的公差TA對(duì)于尺寸B便無(wú)影響。第一種方案較第二種方案所增加的誤差是由所選的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的，這種定位誤差稱為基準(zhǔn)不重合誤差。它的大小等于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間尺寸的公差。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間的尺寸就稱為定位尺寸。當(dāng)定位尺寸的方向與工序尺寸的方向不同時(shí)，基準(zhǔn)不重合誤差的大小等于定位尺寸公差在工序尺寸方向上的投影。

顯然，采用基準(zhǔn)不重合的定位方案，必須控制該工序的加工誤差和基準(zhǔn)不重合誤差的總和。這樣既縮小了本道工序的加工允差，又對(duì)前面工序提出了較高的要求，從而會(huì)使加工成本提高，當(dāng)然是應(yīng)當(dāng)避免的。所以，在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（工序基準(zhǔn)）相重合。有時(shí)工件的加工要求比較高，采用基準(zhǔn)重合方案一次加工不能達(dá)到預(yù)定的要求，這時(shí)常常采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的方案。如車(chē)床主軸的前錐孔與主軸支承軸頸間有嚴(yán)格的同軸度要求，加工時(shí)就是先以軸頸外圓為定位基準(zhǔn)加工錐孔，再以錐孔為定位基準(zhǔn)加工外圓，如此反復(fù)多次，即可最終達(dá)到加工要求。

必須注意，基準(zhǔn)重合原則是針對(duì)一個(gè)工序的主要加工要求而言的。當(dāng)工序中加工要求較多時(shí)，對(duì)于其它的加工要求并不一定都是基準(zhǔn)重合的，這時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)保證這些加工要求必須限制的自由度，找出相應(yīng)的定位基準(zhǔn)，并對(duì)基準(zhǔn)不重合誤差進(jìn)行分析和計(jì)算，使之符合加工要求。在實(shí)際情況下，有時(shí)基準(zhǔn)重合會(huì)帶來(lái)一些新的問(wèn)題，如裝夾工件不方便或夾具結(jié)構(gòu)太復(fù)雜等等，而使得實(shí)現(xiàn)起來(lái)很困難甚至不可能，此時(shí)就不得不放棄這一原則，而采用其它的方案。

2）基準(zhǔn)統(tǒng)一在零件加工的整個(gè)工藝過(guò)程中或者有關(guān)的某幾道工序中盡可能采用同一個(gè)（或一組）定位基準(zhǔn)來(lái)定位，稱為基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，可以簡(jiǎn)化夾具的設(shè)計(jì)和制造工作，減少工件在加工過(guò)程中的周轉(zhuǎn)次數(shù)，在流水作業(yè)和自動(dòng)化生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。有時(shí)為了得到合適的統(tǒng)一基準(zhǔn)面，在工件上特地做出一些表面供定位用，如軸類(lèi)零件上的頂尖孔及某些大型工件上的工藝凸臺(tái)等；或者將工件上已有的表面提高精度要求作為定位基準(zhǔn)，如將箱體零件上原有的緊固孔加工成一定精度的標(biāo)準(zhǔn)孔。這些零件上本來(lái)沒(méi)有或本來(lái)要求不高，而為了滿足工藝需要專(zhuān)門(mén)加工出來(lái)的定位基準(zhǔn)面稱為輔助基準(zhǔn)。

應(yīng)當(dāng)指出，基準(zhǔn)統(tǒng)一原則是針對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程或幾道工序而言的，對(duì)于其中某些工序或某些加工要求，常會(huì)帶來(lái)基準(zhǔn)不重合的問(wèn)題，應(yīng)具體問(wèn)題具體分析。在可以滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，

決定最終選擇的精基準(zhǔn)。

3）余量均勻前面介紹過(guò)粗基準(zhǔn)選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮以要求余量均勻的表面為粗基準(zhǔn)，其實(shí)精基準(zhǔn)選擇時(shí)仍然有類(lèi)似的問(wèn)題。某些精加工工序，特別要求余量小而均勻，則應(yīng)當(dāng)先以這些表面為精基準(zhǔn)。如齒輪滲碳淬火后常以齒面為精基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔定位磨齒面時(shí)，可以保證在齒面上切去小而均勻的余量，留下均勻的足夠的滲碳淬硬層。

如果在一道工序中只要求加工面本身余量均勻，而加工面與其它表面之間的位置精度要求不高，或者不必要在本工序內(nèi)保證，這時(shí)可以選加工面本身作為精基準(zhǔn)，稱之為自為基準(zhǔn)。例如圖4-10所示的床身導(dǎo)軌面的磨削工序，用固定在磨頭上的百分表3，找正工件上的導(dǎo)軌面。當(dāng)工作臺(tái)縱向移動(dòng)時(shí)，調(diào)整工件1下部的四個(gè)楔鐵2，使百分表的指針基本不動(dòng)為止，夾緊工件，加工導(dǎo)軌面，即以導(dǎo)軌面自身為基準(zhǔn)進(jìn)行加工。工件下面的四個(gè)楔鐵中有兩只起支承作用。其它如拉孔、推孔、珩磨孔、鉸孔、浮動(dòng)鏜刀塊鏜孔等都是自為基準(zhǔn)加工的典型事例。

圖

4-10床身導(dǎo)軌面的磨削

4）便于裝夾所選擇的精基準(zhǔn)，應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、可靠，夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，這稱為便于裝夾原則。上述原則在具體使用時(shí)常常也會(huì)互相矛盾，同樣也必須結(jié)合具體的生產(chǎn)條件抓住主要矛盾，

兼顧其它要求，靈活運(yùn)用。

例4-1

如圖4-11所示為車(chē)床進(jìn)刀軸架零件，加工工藝過(guò)程如下：(1）劃線。(2）粗、精刨底面和凸臺(tái)。(3）粗、精鏜孔￠32H7mm孔。(4）鉆、擴(kuò)、鉸￠16H9mm孔。試選擇各工序的定位基準(zhǔn)并確定各限制幾個(gè)自由度。

圖

4-11車(chē)床進(jìn)刀軸架

解第一道工序?yàn)閯澗€。當(dāng)毛坯誤差較大時(shí)，采用劃線的方法能同時(shí)兼顧到幾個(gè)不加工面對(duì)加工面的位置要求。選擇不加工面R22mm外圓和R15mm外圓為粗基準(zhǔn)，同時(shí)兼顧不加工的上平面與底面距離18mm的要求，劃出底面和凸臺(tái)的加工線。第二道工序,按劃線找正，

刨底面和凸臺(tái)。

第三道工序，粗、精鏜￠32H7mm孔。加工要求保證尺寸32±0.1mm、6±0.1mm及凸臺(tái)側(cè)面K的平行度0.03mm。根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則選擇底面和凸臺(tái)為定位基準(zhǔn)，底面限制3個(gè)自由度，凸臺(tái)限制2個(gè)自由度，無(wú)基準(zhǔn)不重合誤差。第四道工序，鉆、擴(kuò)、鉸16H9mm孔。除孔本身的精度要求外，本工序應(yīng)保證的位置要求為尺寸4±0.1mm、51±0.1mm及兩孔的平行度要求0.02mm。根據(jù)精基準(zhǔn)選擇原則，可以有三種不同的方案：

（1）底面限制3個(gè)自由度,K面限制2個(gè)自由度。此方案加工兩孔采用了基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，夾具比較簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)尺寸4±0.1mm基準(zhǔn)重合；51±0.1mm有基準(zhǔn)不重合誤差，其大小等于0.2mm；兩孔平行度0.02mm也有基準(zhǔn)不重合誤差，其大小等于0.03mm。由分析可知，此方案基準(zhǔn)不重合誤差已經(jīng)超過(guò)了加工總誤差允許的范圍，不可行。（2）￠32H7mm孔限制4個(gè)自由度，底面限制1個(gè)自由度。此方案對(duì)尺寸4±0.1mm有基準(zhǔn)不重合誤差，

且定位銷(xiāo)細(xì)長(zhǎng)，

剛性較差，

所以也不好。

（3）底面限制3個(gè)自由度，￠32H7mm孔限制2個(gè)自由度。此方案可將工件套在一個(gè)長(zhǎng)的菱形銷(xiāo)上來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于三個(gè)設(shè)計(jì)要求均為基準(zhǔn)重合，惟￠32H7mm孔對(duì)于底面的平行度誤差將會(huì)影響兩孔在垂直平面內(nèi)的平行度，應(yīng)當(dāng)在鏜￠32H7mm孔時(shí)加以限制。綜上所述，

第三種方案基準(zhǔn)基本上重合，

夾具結(jié)構(gòu)也不太復(fù)雜，

裝夾方便，

故應(yīng)采用。

4.3工藝路線的制訂

4.3.1加工經(jīng)濟(jì)精度與加工方法的選擇

1.加工經(jīng)濟(jì)精度各種加工方法（車(chē)、銑、刨、磨、鉆、鏜、鉸等）所能達(dá)到的加工精度和表面粗糙度都是在一定范圍內(nèi)的。任何一種加工方法，如果精心操作、細(xì)心調(diào)整、選擇合適的切削用量，其加

圖

4-12加工誤差與加工成本的關(guān)系圖

工精度就可以得到提高，其加工表面粗糙度就可以減小。但是，加工精度提得愈高，表面粗糙度減小得愈小，則所耗費(fèi)的時(shí)間與成本也會(huì)愈大。統(tǒng)計(jì)資料表明，加工誤差和加工成本之間成反比例關(guān)系，如圖4-12所示，圖中Δ表示加工誤差，S表示加工成本?？梢钥闯觯簩?duì)一種加工方法來(lái)說(shuō)，加工誤差小到一定程度（如曲線中A點(diǎn)的左側(cè)），加工成本提高很多，加工誤差卻降低很少；加工誤差大到一定程度后（如曲線中B點(diǎn)的右側(cè)），即使加工誤差增大很多，加工成本卻降低很少。說(shuō)明一種加工方法在A點(diǎn)的左側(cè)或B點(diǎn)的右側(cè)應(yīng)用都是不經(jīng)濟(jì)的。

例如在表面粗糙度小于Ra0.4μm的外圓加工中，通常多用磨削加工方法而不用車(chē)削加工方法。因?yàn)檐?chē)削加工方法不經(jīng)濟(jì)。但是，對(duì)表面粗糙度為Ra1.6～25μm的外圓加工中，則多用車(chē)削加工方法而不用磨削加工方法，因?yàn)檫@時(shí)車(chē)削加工方法又是經(jīng)濟(jì)的了。實(shí)際上，每種加工方法都有一個(gè)加工經(jīng)濟(jì)精度的問(wèn)題。所謂加工經(jīng)濟(jì)精度,是指在正常加工條件下所能保證的加工精度和表面粗糙度。所謂的正常加工條件，是指采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)的工人，

并不延長(zhǎng)加工時(shí)間。

隨著機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，提高機(jī)械加工精度的研究工作一直在進(jìn)行，加工精度在不斷的提高，成本也在不斷地降低。因此，各種加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度的概念也在發(fā)展，其指標(biāo)在不斷提高。

2.加工方法的選擇一般情況下，根據(jù)零件的精度（包括尺寸精度，形狀精度和位置精度以及表面粗糙度）要求,結(jié)合現(xiàn)有工藝條件并考慮加工經(jīng)濟(jì)精度的因素來(lái)選擇加工方法。表4-7至表4－9介紹了各種加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度，供選擇加工方法時(shí)參考。

表4-7外圓柱面各種加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度

表4-8內(nèi)圓柱面各種加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度

表4-9平面各種加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度

在選擇加工方法時(shí)應(yīng)考慮的主要問(wèn)題有：

(1）所選擇的加工方法能否達(dá)到零件精度的要求。

(2）零件材料的可加工性能。例如，有色金屬宜采用切削加工方法，不宜采用磨削加工方法，因?yàn)橛猩饘僖锥氯拜喒ぷ髅妗?/p>

(3）生產(chǎn)率對(duì)加工方法有無(wú)特殊要求。例如，為滿足大批大量生產(chǎn)的需要，

齒輪內(nèi)孔通常多采用拉削加工方法加工。

(4）本單位的工藝能力和現(xiàn)有加工設(shè)備的加工經(jīng)濟(jì)精度如何。對(duì)于那些有特殊要求的加工表面。例如，相對(duì)于本單位工藝條件來(lái)說(shuō)，尺寸特別大或特別小，工件材料難加工，技術(shù)要求高，則首先應(yīng)考慮在本單位能否加工的問(wèn)題，如果加工有困難，就需要考慮是否需要外協(xié)加工，或者增加投資，增添設(shè)備，開(kāi)展必要的工藝研究工作，以擴(kuò)大工藝能力，滿足對(duì)加工提出的精度要求。技術(shù)人員必須熟悉本單位現(xiàn)有加工設(shè)備的種類(lèi)、數(shù)量、加工范圍和精度水平以及工人的技術(shù)水平，以充分利用現(xiàn)有資源，不斷地對(duì)原有設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行技術(shù)改造，

挖掘企業(yè)潛力，

創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

4.3.2典型表面的加工路線外圓、內(nèi)孔和平面加工量大而面廣，習(xí)慣上把機(jī)器零件的這些表面稱作是典型表面。根據(jù)這些表面的精度要求選擇一個(gè)最終的加工方法，然后輔以先前工序的預(yù)加工方法，就組成一條表面加工路線。長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐積累了一些比較成熟的加工路線，熟悉這些加工路線對(duì)編制工藝規(guī)程有良好的參考作用。

1.外圓表面的加工路線

圖4-13外圓柱表面的加工路線

1）粗車(chē)—半精車(chē)—精車(chē)這是應(yīng)用最廣的一條加工路線，但要求工件材料可以切削加工。如果加工精度要求較低，可以只用粗車(chē)；也可以只用粗車(chē)—半精車(chē)。

2）粗車(chē)—半精車(chē)—粗磨—精磨對(duì)于黑色金屬材料，特別是對(duì)半精車(chē)后有淬火要求，加工精度等于或低于IT6，表面粗糙度等于或大于Ra0.4μm的外圓柱表面，

一般可安排在這條加工路線中加工。

3）粗車(chē)—半精車(chē)—精車(chē)—金剛石車(chē)這條加工路線主要適用于工件材料為有色金屬及其它不宜采用磨削加工方法加工的外圓柱表面。

4）粗車(chē)—半精車(chē)—粗磨—精磨—精密加工（研磨、超精加工、砂帶磨、鏡面磨或拋光）這是在前面加工路線2）的基礎(chǔ)上又加進(jìn)研磨、超精加工、砂帶磨、鏡面磨或拋光等精密、超精密加工或光整加工工序。這些加工方法多以減小表面粗糙度，提高尺寸精度、形狀和位置精度為主要目的，有些加工方法，如拋光、砂帶磨等則以減小表面粗糙度為主。

2.孔的加工路線

圖

4-14內(nèi)孔表面的加工路線

1）鉆—粗拉—精拉這條加工路線多用于大批大量生產(chǎn)盤(pán)套類(lèi)零件的圓孔、單鍵孔和花鍵孔加工。其加工質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高。當(dāng)工件上沒(méi)有鑄出或鍛出毛坯孔時(shí)，第一道工序需安排鉆孔；當(dāng)工件上已有毛坯孔時(shí)，則第一道工序需安排粗鏜孔，以保證孔的位置精度。如果模鍛孔的精度較好，也可以直接安排拉削加工。

2）鉆—擴(kuò)—粗鉸—精鉸此方案廣泛用于直徑小于40mm中、小孔的加工。其中擴(kuò)孔有糾正位置精度的能力，鉸孔只能保證尺寸、形狀精度和減小孔的表面粗糙度，不能糾正位置精度。當(dāng)孔的尺寸精度、形狀精度要求比較高，

表面粗糙度要求又比較小時(shí)，往往安排一次精鉸加工。

3）鉆或粗鏜—半精鏜—精鏜—浮動(dòng)鏜或金剛鏜下列情況下的孔，多在這條加工路線中加工：（1）單件小批生產(chǎn)中非標(biāo)準(zhǔn)中、小孔加工。（2）位置精度要求很高的孔系加工。（3）

在各種生產(chǎn)類(lèi)型中直徑比較大的孔。

（4）材料為有色金屬，需要由金剛鏜來(lái)保證其尺寸、形狀和位置精度以及表面粗糙度的要求。在這條加工路線中，當(dāng)工件毛坯上已有毛坯孔時(shí)，第一道工序安排粗鏜，無(wú)毛坯孔時(shí)則第一道工序安排鉆孔。后面的工序視零件的精度要求，可安排半精鏜，亦可安排半精鏜—精鏜或安排半精鏜—精鏜—浮動(dòng)鏜、

半精鏜—精鏜—金剛鏜。

4）鉆（或粗鏜）—粗磨—半精磨—精磨—研磨或珩磨這條加工路線主要用于淬硬零件加工或精度要求高的孔加工。對(duì)上述孔的加工路線作兩點(diǎn)補(bǔ)充說(shuō)明：

(1）上述各條孔加工路線的終加工工序，其加工精度在很大程度上取決于操作者的操作水平（刀具刃磨、機(jī)床調(diào)整、對(duì)刀等）。

(2）對(duì)以微米為單位的特小孔加工，需要采用特種加工方法。例如，電火花打孔、激光打孔、電子束打孔等。

有關(guān)這方面的知識(shí)，

見(jiàn)第7章。

3.平面的加工路線常見(jiàn)的平面加工有五條基本的加工路線,如圖4-15所示。

圖

4-15平面的加工路線

1)粗銑—半精銑—精銑—高速銑在平面加工中，銑削加工用得最多。這主要是因?yàn)殂娤魃a(chǎn)率高。近代發(fā)展起來(lái)的高速銑，其加工精度較高（IT6～I(xiàn)T7），表面粗糙度也較小(Ra0.16～1.25μm)。在這條加工路線中，視被加工面的精度和表面粗糙度的技術(shù)要求，可以只安排粗銑或安排粗銑—半精銑、粗銑—半精銑—精銑以及粗銑—半精銑—精銑—高速銑。

2)粗刨—半精刨—精刨—寬刀精刨、刮研或研磨刨削加工也是應(yīng)用比較廣泛的一種平面加工方法。同銑削加工相比生產(chǎn)率稍低，因此，從發(fā)展趨勢(shì)上看，不像銑削加工那樣應(yīng)用廣泛。但是，對(duì)于窄長(zhǎng)面的加工來(lái)說(shuō)，刨削加工的生產(chǎn)率較高。寬刀精刨多用于大平面或機(jī)床床身導(dǎo)軌面加工，其加工精度和表面粗糙度都比較好，在單件、

成批生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。

刮研是獲得精密平面的傳統(tǒng)加工方法。例如，精密平板一直是用手工刮研的方法來(lái)保證平面度要求的。由于這種加工方法勞動(dòng)量大，生產(chǎn)率低，在大批大量生產(chǎn)的一般平面加工中有被磨削取代的趨勢(shì)。但在單件小批生產(chǎn)或修配工作中，仍有廣泛應(yīng)用。同銑平面的加工路線一樣，可根據(jù)平面精度和表面粗糙度要求，選定最終工序，截取前面某一部分作為加工路線。

3)粗銑（刨）—半精銑（刨）—粗磨—精磨—研磨、精密磨、砂帶磨或拋光如果被加工平面有淬火要求，則可在半精銑（刨）后安排淬火。淬火后需要安排磨削工序。視平面精度和表面粗糙度要求，可以只安排粗磨，亦可只安排粗磨—精磨，還可以在精磨后安排研磨或精密磨。

4)粗拉—精拉這條加工路線主要在大批大量生產(chǎn)中采用，生產(chǎn)率高，尤其對(duì)有溝槽或臺(tái)階的表面，拉削加工的優(yōu)點(diǎn)更加突出。例如,某些內(nèi)燃機(jī)氣缸體的底平面、曲軸半圓孔以及分界面等就是全部在一次拉削中直接拉出的。但是，由于拉刀和拉削設(shè)備昂貴，因此，這條加工路線只適合在大批大量生產(chǎn)中使用。

5)粗車(chē)—半精車(chē)—精車(chē)—金剛石車(chē)這條加工路線主要用于有色金屬零件的平面加工，這些平面有時(shí)就是外圓或孔的端面。如果被加工零件是黑色金屬，

則精車(chē)后可安排精密磨、

砂帶磨或研磨、

拋光等。

4.3.3工序順序的安排零件上的全部加工表面應(yīng)安排在一個(gè)合理的加工順序中加工，這對(duì)保證零件質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低加工成本都至關(guān)重要。

1.工序順序的安排原則

(1）先加工基準(zhǔn)面，再以精基準(zhǔn)定位加工其它表面。這條原則有兩個(gè)含義：①工藝路線開(kāi)始安排的加工面應(yīng)該是選作定位基準(zhǔn)的精基準(zhǔn)面，然后再以精基準(zhǔn)定位，加工其它表面。

②為保證一定的定位精度，當(dāng)加工面的精度要求很高時(shí)，精加工前一般應(yīng)先精修一下精基準(zhǔn)。例如，精度要求較高的軸類(lèi)零件（機(jī)床主軸、絲杠，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸等），其第一道機(jī)械加工工序就是銑端面，打中心孔，然后以頂尖孔定位加工其它表面。再如，箱體類(lèi)零件（例如車(chē)床主軸箱，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中的汽缸體，汽缸蓋，變速箱殼體等）也都是先安排定位基準(zhǔn)面的加工（多為一個(gè)大平面，兩個(gè)銷(xiāo)孔），再加工孔系和其它平面。

(2）一般情況下，先加工平面，后加工孔。這條原則的含義是：①當(dāng)零件上有較大的平面可作定位基準(zhǔn)時(shí)，可先加工出來(lái)作定位面，以面定位，加工孔。這樣可以保證定位穩(wěn)定、準(zhǔn)確，裝夾工件往往也比較方便。②在毛坯面上鉆孔，容易使鉆頭引偏，若該平面需要加工，則應(yīng)在鉆孔之前先加工平面。③

及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷。

(3）先加工主要表面，后加工次要表面。主要表面指設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面、主要工作面。而次要表面指鍵槽、螺孔等其它表面。次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求，一般要在主要表面達(dá)到一定的精度之后，再以主要表面定位加工次要表面。

(4）熱處理工序及表面處理工序的安排。①為了改善切削性能而進(jìn)行的熱處理工序（如退火、正火等），應(yīng)安排在切削加工之前。為了改善材料的機(jī)械力學(xué)性能而進(jìn)行的調(diào)質(zhì)熱處理，可安排在切削加工之前，也可安排在粗切加工之后，視具體情況而定。②為了消除內(nèi)應(yīng)力而進(jìn)行的熱處理工序（如人工時(shí)效、退火、正火等），最好安排在粗加工之后。有時(shí)為減少運(yùn)輸工作量，對(duì)精度要求不太高的零件，把去除內(nèi)應(yīng)力的人工時(shí)效或退火安排在切削加工之前（即在毛坯車(chē)間）進(jìn)行。

③為了改善材料的力學(xué)物理性質(zhì)，半精加工之后，精加工之前常安排淬火、淬火—回火、滲碳淬火等熱處理工序。對(duì)于整體淬火的零件，淬火前應(yīng)將所有切削加工的表面加工完。因?yàn)榇阌埠?，再切削就有困難了。對(duì)于那些變形小的熱處理工序（例如高頻感應(yīng)加熱淬火、滲氮），有時(shí)允許安排在精加工之后進(jìn)行。④對(duì)于高精度精密零件（如量塊、量規(guī)、鉸刀、樣板、精密絲杠、精密齒輪等），在淬火后一般要安排冷處理（使零件在低溫介質(zhì)中繼續(xù)冷卻到零下80℃）以穩(wěn)定零件的尺寸。

⑤為了提高零件表面耐磨性或耐腐蝕性而安排的熱處理工序以及以裝飾為目的而安排的熱處理工序和表面處理工序（如鍍鉻、陽(yáng)極氧化、鍍鋅、發(fā)藍(lán)處理等），一般都放在工藝過(guò)程的最后。

(5）其它工序的安排。檢查、檢驗(yàn)工序，去毛刺、平衡、清洗工序等也是工藝規(guī)程的重要組成部分。檢查、檢驗(yàn)工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的關(guān)鍵工序之一，每個(gè)操作工人在操作過(guò)程中和操作結(jié)束以后都必須自檢，必要時(shí)安排專(zhuān)門(mén)檢驗(yàn)工序。除了一般性的尺寸檢查（包括形位誤差的檢查）以外，X射線檢查、超聲波探傷檢查等多用于工件（毛坯）內(nèi)部的質(zhì)量檢查，一般安排在工藝過(guò)程的開(kāi)始或熱處理工序后。磁力探傷、螢光檢驗(yàn)主要用于工件表面質(zhì)量的檢驗(yàn)，通常安排在精加工的前后進(jìn)行。密封性檢驗(yàn)、

零件的平衡、

零件的重量檢驗(yàn)一般安排在工藝過(guò)程的最后階段進(jìn)行。

切削加工之后，應(yīng)安排去毛刺處理。零件表層或內(nèi)部的毛刺，影響裝配操作、裝配質(zhì)量以至?xí)绊懻麢C(jī)性能，因此應(yīng)給以充分重視。工件在入庫(kù)或裝配之前，一般都應(yīng)安排清洗。工件的內(nèi)孔、箱體內(nèi)臟且易存留切屑，清洗時(shí)應(yīng)特別注意。研磨、珩磨等光整加工工序之后，砂粒易附著在工件表面，要認(rèn)真清洗，否則會(huì)加劇零件在使用中的磨損。采用磁力夾緊工件的工序（如在平面磨床上用電磁吸盤(pán)夾緊工件），工件被磁化，應(yīng)安排去磁處理，

并在去磁后進(jìn)行清洗。

4.3.4工序的集中與分散所謂工序集中，是使每個(gè)工序中包括盡可能多的工步內(nèi)容，而使總的工序數(shù)目減少，夾具的數(shù)目和工件的安裝次數(shù)也相應(yīng)地減少。所謂工序分散，是將工藝路線中的工步內(nèi)容分散在更多的工序中去完成，因而每道工序的工步少，工藝路線長(zhǎng)。工序集中和工序分散各有特點(diǎn)。工序集中有利于保證各加工面間的相互位置精度要求，有利于采用高生產(chǎn)率機(jī)床，節(jié)省裝夾工件的時(shí)間，減少工件的搬運(yùn)次數(shù)，一般對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求較高。工序分散可使每個(gè)工序使用的設(shè)備和夾具比較簡(jiǎn)單，調(diào)整、對(duì)刀也比較容易，一般對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求較低。

傳統(tǒng)的流水線、自動(dòng)線生產(chǎn)多采用工序分散的組織形式。這種組織形式可以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率生產(chǎn)，但是適應(yīng)性較差，特別是那些工序相對(duì)集中、專(zhuān)用組合機(jī)床較多的生產(chǎn)線，轉(zhuǎn)產(chǎn)比較困難。采用高效自動(dòng)化機(jī)床，以工序集中的形式組織生產(chǎn)（典型的例子是采用加工中心機(jī)床組織生產(chǎn)），除了具有上述工序集中的優(yōu)點(diǎn)以外，生產(chǎn)適應(yīng)性強(qiáng)，轉(zhuǎn)產(chǎn)相對(duì)容易，因而雖然設(shè)備價(jià)格昂貴，但仍然受到愈來(lái)愈多的重視。當(dāng)零件的加工精度要求較高時(shí)，常需要把工藝過(guò)程劃分為不同的加工階段，在這種情況下，工序必然比較分散。

4.3.5加工階段的劃分當(dāng)零件的精度要求較高時(shí)，若將加工面從毛坯面開(kāi)始到最終的精加工或精密加工都集中在一個(gè)工序中連續(xù)完成，則難以保證零件的精度要求，而且會(huì)浪費(fèi)人力、物力資源。這是因?yàn)椋?/p>

(1)粗加工時(shí)，切削層厚，切削熱量大，無(wú)法消除因熱變形帶來(lái)的加工誤差，也無(wú)法消除因粗加工留在工件表層的殘余應(yīng)力產(chǎn)生的加工誤差。

(2)后續(xù)加工容易把已加工好的加工面劃傷。

(3)不利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷。

(4)不利于合理地使用設(shè)備。如果把精密機(jī)床用于粗加工，會(huì)使精密機(jī)床過(guò)早地喪失精度。

(5)不利于合理地使用技術(shù)工人。讓高技術(shù)工人完成粗加工任務(wù),是人力資源的一種浪費(fèi)。

因此，通?？蓪⒏呔攘慵墓に囘^(guò)程劃分為幾個(gè)加工階段。根據(jù)精度要求的不同，一般可以劃分為：

(1)粗加工階段。在粗加工階段，以高效率去除加工面多余的金屬為主要目的。

(2)半精加工階段。在半精加工階段，降低粗加工中留下的誤差使加工面達(dá)到一定的精度，為精加工做好準(zhǔn)備。

(3)精加工階段。在精加工階段，應(yīng)確保尺寸、形狀和位置精度達(dá)到或基本達(dá)到圖紙規(guī)定的精度要求以及表面粗糙度要求。

(4)精密、超精密或光整加工階段。對(duì)那些精度要求很高的零件，在工藝過(guò)程的最后安排珩磨或研磨、精密磨、超精加工、金剛石車(chē)、金剛鏜或其它特種加工方法加工，以達(dá)到零件最終的精度要求和表面質(zhì)量要求。零件在上述各加工階段中，可以保證有充足的時(shí)間消除熱變形和消除粗加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，使后續(xù)加工精度提高。另外，在粗加工階段發(fā)現(xiàn)毛坯有缺陷時(shí)，就不必進(jìn)行下一加工階段的加工，避免浪費(fèi)。此外還可以合理地使用設(shè)備，低精度機(jī)床用于粗加工，精密機(jī)床專(zhuān)門(mén)用于精加工，以保持精密機(jī)床的精度水平；合理地安排人力資源，高技術(shù)工人專(zhuān)門(mén)從事精密、

超精密加工，這對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量，

提高工藝水平來(lái)說(shuō)都是十分重要的。

4.4工序內(nèi)容的確定

4.4.1機(jī)床和工藝裝備的選取

1.機(jī)床的選取在擬定工藝路線時(shí)，已經(jīng)同時(shí)確定了所用機(jī)床的類(lèi)型和是否需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用機(jī)床等。但在具體確定機(jī)床型號(hào)時(shí)，還必須遵循以下原則：

(1）機(jī)床的加工規(guī)格范圍應(yīng)與工件的外部形狀、尺寸相適應(yīng)。

(2）機(jī)床的精度應(yīng)與工序的加工精度相適應(yīng)。

(3）機(jī)床的生產(chǎn)率與工件的生產(chǎn)類(lèi)型相適應(yīng)。一般單件小批生產(chǎn)宜選用通用機(jī)床，大批大量生產(chǎn)可考慮專(zhuān)用機(jī)床、組合機(jī)床或自動(dòng)機(jī)床。

(4）

機(jī)床的選擇應(yīng)與現(xiàn)有生產(chǎn)條件相適應(yīng)。

2.工藝裝備的選取

工藝裝備主要包括夾具、刀具和量具，其選擇原則如下：

(1）夾具的選取。一般單件小批生產(chǎn)宜選用通用夾具或組合夾具，大批大量生產(chǎn)可考慮設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。

(2）刀具的選取。合理選用刀具，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高加工效率的重要條件。在選擇刀具形式和結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮以下主要因素：①生產(chǎn)類(lèi)型及生產(chǎn)率。一般單件小批生產(chǎn)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具，大批大量生產(chǎn)可考慮設(shè)計(jì)專(zhuān)用刀具、

復(fù)合刀具等，

以獲得高的生產(chǎn)率。

②工藝方案和機(jī)床類(lèi)型。不同的工藝方案，必然選用不同類(lèi)型的刀具。如外圓加工采用車(chē)削加工和磨削加工，必然選用不同類(lèi)型的刀具。③工件的材料、形狀、尺寸及加工要求。如T形槽的加工需專(zhuān)用T形槽銑刀。④刀具的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)及精度等級(jí)應(yīng)與工件加工要求相適應(yīng)。如粗銑時(shí)應(yīng)選粗齒銑刀，精銑時(shí)則選用細(xì)齒銑刀。

(3）量具的選擇。在選擇量具前首先確定各工序加工要求如何檢測(cè)。工件的形位精度一般是靠機(jī)床和夾具的精度而直接獲得的，操作者通常只檢測(cè)工件的尺寸精度和部分形位精度。選擇量具時(shí)，量具的精度應(yīng)與工件加工精度相適應(yīng)；量具的量程應(yīng)與工件的被測(cè)尺寸相適應(yīng)；量具的類(lèi)型應(yīng)與被測(cè)要素的性質(zhì)和生產(chǎn)類(lèi)型相適應(yīng)。一般單件小批生產(chǎn)宜選用通用量具，大批大量生產(chǎn)可考慮設(shè)計(jì)專(zhuān)用量具或采用高效量?jī)x。當(dāng)需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用設(shè)備或?qū)Ｓ霉に囇b備時(shí)，應(yīng)依據(jù)工藝要求提出專(zhuān)用設(shè)備或?qū)Ｓ霉に囇b備的設(shè)計(jì)任務(wù)。

4.4.2加工余量、工序尺寸的確定

1.余量的概念毛坯尺寸與零件設(shè)計(jì)尺寸之差稱為加工總余量。加工總余量的大小取決于加工過(guò)程中各個(gè)工序切除金屬層的厚度。每一工序所切除的金屬層厚度稱為工序余量。加工總余量和工序余量的關(guān)系可用下式表示。

（4-3）式中:Z0——加工總余量（mm）；

Zi——工序余量（mm）；

n——機(jī)械加工工序數(shù)目。加工總余量與毛坯的制造精度有關(guān)，實(shí)際上是與生產(chǎn)類(lèi)型和毛坯的制造方法有關(guān)。毛坯制造精度高（例如大批大量生產(chǎn)的模鍛毛坯），加工總余量小，則第一道粗加工工序的加工余量?。蝗裘髦圃炀鹊停ɡ鐔渭∨a(chǎn)的自由鍛毛坯），加工總余量大，則第一道粗加工工序的加工余量就大（具體數(shù)值可參閱有關(guān)的毛坯余量手冊(cè)）。工序余量還可定義為相鄰兩工序基本尺寸之差。按照這一定義，工序余量有單邊余量和雙邊余量之分。零件非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱表面，其加工余量一般為單邊余量（如圖4-16(b)

所示），可表示為

Zi=li-1-li

（4-4）

式中:Zi——本道工序的工序單邊余量（mm）；

li——本道工序的基本尺寸（mm）；

li-1——上道工序的基本尺寸（mm）。

圖

4-16單邊余量與雙邊余量

零件對(duì)稱結(jié)構(gòu)的對(duì)稱表面，其加工余量為雙邊余量（如圖4-16(a)所示），可表示為

2Zi=li-1-li

（4-5）

由于工序尺寸有公差，所以加工余量也必然在某一公差范圍內(nèi)變化。其公差大小等于本道工序工序尺寸公差與上道工序工序尺寸公差之和。因此，如圖4-17所示，工序余量有標(biāo)稱余量（簡(jiǎn)稱余量）、最大余量和最小余量。從圖中可以知道：被包容件的余量Zb包含上道工序工序尺寸公差，余量公差可表示如下：

TZ=Zmax-Zmin=Ti+Ti-1

（4-6）

式中:TZ——工序余量公差（mm）；Zmax——工序最大余量（mm）；Zmin——工序最小余量（mm）；Ti——加工面在本道工序的工序尺寸公差（mm）；Ti-1——加工面在上道工序的工序尺寸公差（mm）。

圖

4-17工序余量與余量公差

一般情況下，工序尺寸公差按“入體原則”標(biāo)注。即對(duì)被包容尺寸（軸的外徑，實(shí)體的長(zhǎng)、寬、高），其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差為零；對(duì)包容尺寸（孔的直徑、槽的寬度），其最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差為零。對(duì)稱尺寸公差、毛坯尺寸公差按雙向?qū)ΨQ偏差形式標(biāo)注。

2.工序余量的影響因素

工序余量的影響因素比較復(fù)雜，除前述第一道粗加工工序余量與毛坯制造精度有關(guān)以外，其它工序的工序余量主要受以下幾個(gè)方面的影響：

(1）上道工序的加工尺寸公差Ti-1。上道工序的尺寸公差愈大，則本道工序的標(biāo)稱余量愈大。本道工序應(yīng)切除上道工序尺寸公差中包含的各種可能產(chǎn)生的誤差。

(2）上道工序的表面質(zhì)量。上道工序的表面質(zhì)量包括表面粗糙度Ry（表面輪廓最大高度）和表面缺陷層深度Hi-1（如圖4-18所示），在本道工序加工時(shí)，應(yīng)將它們切除掉。各種加工方法的Ry和Hi-1的數(shù)值大小可參考相關(guān)資料。

(3）上道工序留下的空間位置誤差ρi-1。上道工序留下的空間位置誤差包括如圖4-19所示的軸線直線度誤差和如表4-10中所列的各種位置誤差。形成上述誤差的情況各異，有的可能是上道工序加工方法帶來(lái)的，有的可能是熱處理后產(chǎn)生的，也有的可能是毛坯帶來(lái)的，雖經(jīng)前面工序加工，但仍未得到完全糾正。因此，其值大小需根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析。

有的可查表確定，

有的則需抽樣檢查，

進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

圖

4-18工件的表面質(zhì)量

圖

4-19軸線直線度誤差

表4-10零件各項(xiàng)位置精度對(duì)加工余量的影響

(4）本工序的安裝誤差εb。安裝誤差εb應(yīng)包括定位誤差和夾緊誤差。由于這項(xiàng)誤差會(huì)直接影響被加工表面與切削刀具的相對(duì)位置，所以加工余量中應(yīng)包括這項(xiàng)誤差。由于空間誤差和裝夾誤差都是有方向的，所以要采用矢量相加的方法取矢量和的模進(jìn)行余量計(jì)算。綜合上述各影響因素，可有如下余量計(jì)算公式：?jiǎn)芜呌嗔?/p>

雙邊余量

（4-7）

（4-8）

3.加工余量的確定

確定加工余量的方法有三種：計(jì)算法、查表法和經(jīng)驗(yàn)法。1）計(jì)算法在影響加工余量的因素較清楚的情況下，計(jì)算法比較準(zhǔn)確。要做到對(duì)余量影響因素清楚，必須具備一定的測(cè)量手段和掌握必要的統(tǒng)計(jì)分析資料。在掌握了各誤差因素大小的條件下，才能進(jìn)行余量比較準(zhǔn)確的計(jì)算。計(jì)算法不能離開(kāi)具體的加工方法和條件，要具體情況具體分析。計(jì)算不準(zhǔn)確會(huì)使加工余量過(guò)大或過(guò)小。余量過(guò)大不僅浪費(fèi)材料，而且增加加工時(shí)間，增大機(jī)床和刀具的負(fù)荷。余量過(guò)小則不能糾正上道工序的誤差，造成局部加工不到的情況，影響加工質(zhì)量，甚至?xí)斐蓮U品。

2）查表法查表法主要以工廠生產(chǎn)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)研究積累的經(jīng)驗(yàn)所制成的表格為基礎(chǔ)，并結(jié)合實(shí)際加工情況加以修正，確定加工余量。用查表法確定加工余量方便、迅速，生產(chǎn)上應(yīng)用廣泛。

3）經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)法由一些有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員或工人，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定加工余量的大小。由經(jīng)驗(yàn)法確定的加工余量往往偏大,這主要是因?yàn)橹饔^上怕出廢品的緣故。這種方法多在單件小批生產(chǎn)中采用。

4.工序尺寸與公差的確定生產(chǎn)上絕大部分加工面都是在基準(zhǔn)重合（定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合）的情況下進(jìn)行加工的。所以，掌握基準(zhǔn)重合情況下工序尺寸與公差的確定過(guò)程非常重要，具體方法如下：

(1）確定各加工工序的加工余量。有的查表(如總余量)，有的計(jì)算(如粗加工余量)。

(2）從終加工工序開(kāi)始，即從設(shè)計(jì)尺寸開(kāi)始，到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序的余量（有時(shí)查表，有時(shí)計(jì)算），可分別得到各工序基本尺寸（包括毛坯尺寸）。

(3）終加工工序的公差按設(shè)計(jì)要求確定，其它各加工工序按各自所采用加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度確定工序尺寸公差。

(4）

填寫(xiě)工序尺寸并按“入體原則”標(biāo)注工序尺寸公差。

例4-2某軸直徑為50mm，其尺寸精度要求為IT5，表面粗糙度要求為Ra

0.04μm，并要求高頻淬火，毛坯為鍛件。其工藝路線為：粗車(chē)—半精車(chē)—高頻淬火—粗磨—精磨—研磨。計(jì)算各工序的工序尺寸及公差。

解先用查表法確定加工余量。由工藝手冊(cè)查得：研磨余量為0.01mm，精磨余量為0.1mm，粗磨余量為0.3mm，半精車(chē)余量為1.1mm，加工總余量為6mm，計(jì)算可得粗車(chē)余量為4.49mm。

計(jì)算各加工工序基本尺寸。研磨后工序基本尺寸為50mm（設(shè)計(jì)尺寸），其它各工序基本尺寸依次為：精磨50mm+0.01mm＝50.01mm；粗磨50.01mm+0.1mm＝50.11mm；半精車(chē)50.11mm+0.3mm＝50.41mm；粗車(chē)50.41mm+1.1mm＝51.51mm；

毛坯

51.51mm+4.49mm＝56mm；

確定各工序的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度。研磨后為IT5，Ra0.04μm（零件的設(shè)計(jì)要求），由工藝手冊(cè)查表得：精磨后選定為IT6，Ra0.16μm；粗磨后選定為IT8，Ra1.25μm；半精車(chē)后選定為IT11，Ra3.2μm；粗車(chē)后選定為IT13，Ra16μm。根據(jù)上述經(jīng)濟(jì)加工精度查公差表，將查得的公差數(shù)值按“入體原則”標(biāo)注在工序基本尺寸上。查工藝手冊(cè)可得鍛造毛坯公差為±2mm,則各工序尺寸及公差為鍛造：￠56±2mm；

粗車(chē)：

半精車(chē)：

粗磨：

精磨：

研磨：

在工藝基準(zhǔn)（定位基準(zhǔn)）無(wú)法同設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合的情況下，確定了工序余量之后，需通過(guò)工藝尺寸鏈進(jìn)行工序尺寸和公差的換算。

具體換算方法將在工藝尺寸鏈中介紹。

4.4.3切削用量的確定

正確地選擇切削用量對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高切削效率和經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。應(yīng)綜合考慮工件材料、加工精度和表面粗糙度要求、刀具壽命和機(jī)床功率等因素來(lái)選擇和確定。一般單件小批生產(chǎn)中，在工藝文件上常不具體規(guī)定切削用量，而由操作者根據(jù)具體情況確定。在成批以上生產(chǎn)時(shí)，則應(yīng)科學(xué)、嚴(yán)格地選擇切削用量，并把它寫(xiě)在工藝文件上，以充分發(fā)揮高效設(shè)備的潛力并據(jù)以控制加工時(shí)間和生產(chǎn)節(jié)奏。

選擇切削用量的基本原則是：首先選取盡可能大的背吃刀量，然后根據(jù)機(jī)床的動(dòng)力和剛度條件（粗加工）或?qū)庸け砻娲植诙鹊囊螅ň庸ぃ┻x取盡可能大的進(jìn)給量，最后在刀具耐用度和機(jī)床功率允許的條件下選擇合理的切削速度。切削用量的選擇有計(jì)算法和查表法。具體可參閱各種工藝手冊(cè)。查表法簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用，在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。

4.4.4時(shí)間定額的確定

1.時(shí)間定額的概念所謂時(shí)間定額，是指在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時(shí)間。它是安排作業(yè)計(jì)劃，進(jìn)行成本核算，確定設(shè)備數(shù)量、人員編制以及規(guī)劃生產(chǎn)廠地面積的重要根據(jù)。因此，時(shí)間定額是工藝規(guī)程的重要組成部分。時(shí)間定額定得過(guò)緊，容易誘發(fā)忽視產(chǎn)品質(zhì)量的傾向，或者會(huì)影響工人的主動(dòng)性、創(chuàng)造性和積極性。時(shí)間定額定得過(guò)松就起不到指導(dǎo)生產(chǎn)和促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的積極作用。因此合理地制訂時(shí)間定額對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、

提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、

降低生產(chǎn)成本都是十分重要的。

2.時(shí)間定額的組成

1）基本時(shí)間t基

直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、相對(duì)位置、表面狀態(tài)或材料性質(zhì)等的工藝過(guò)程所消耗的時(shí)間，稱為基本時(shí)間。對(duì)于切削加工來(lái)說(shuō)，基本時(shí)間是直接切去工序余量所消耗的機(jī)動(dòng)時(shí)間（包括刀具切入和切出時(shí)間）。機(jī)動(dòng)時(shí)間可通過(guò)計(jì)算的方法來(lái)確定。不同的加工面、不同的刀具或者不同的加工方法，其計(jì)算公式不完全一樣。如車(chē)削外圓加工，其計(jì)算公式為

（4-9）

式中:t基——基本時(shí)間（min）；

L計(jì)——工作行程計(jì)算長(zhǎng)度，包括加工表面長(zhǎng)度、刀具切入和切出長(zhǎng)度（mm）；

Z——工序單邊余量（mm）；

n——工件轉(zhuǎn)速（r/min）；

f——刀具進(jìn)給量（mm/r）；

ap——刀具背吃刀量（mm）。各種不同情況下機(jī)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算公式可參考有關(guān)手冊(cè)，

針對(duì)具體情況予以確定。

2）輔助時(shí)間t輔

為實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程而必須進(jìn)行的各種輔助動(dòng)作所消耗的時(shí)間，稱為輔助時(shí)間。這里所說(shuō)的輔助動(dòng)作包括：裝卸工件、開(kāi)啟和停止機(jī)床、改變切削用量、測(cè)量工件尺寸以及進(jìn)刀和退刀動(dòng)作等。

確定輔助時(shí)間的方法主要有兩種：①在大批大量生產(chǎn)中，可先將各輔助動(dòng)作分解，然后查表確定各分解動(dòng)作所需消耗的時(shí)間，并進(jìn)行累加。②在中、小批生產(chǎn)中，可按基本時(shí)間的百分比進(jìn)行估算，并在實(shí)際中修正使之趨于合理。上述基本時(shí)間和輔助時(shí)間的總和稱為作業(yè)時(shí)間。

3）布置工作地時(shí)間t布

為使加工正常進(jìn)行，工人照管工作地（如更換刀具、潤(rùn)滑機(jī)床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的時(shí)間，稱為布置工作地時(shí)間。一般按作業(yè)時(shí)間的2％～7％折算到每個(gè)工件上。

4）休息和生理需要時(shí)間t休

工人在工作班內(nèi)為恢復(fù)體力和滿足生理需要所消耗的時(shí)間，稱為休息和生理需要時(shí)間，一般按作業(yè)時(shí)間的2％來(lái)計(jì)算。

5）準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間t準(zhǔn)終

工人為了生產(chǎn)一批產(chǎn)品和零、部件，進(jìn)行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所消耗的時(shí)間稱為準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。這里所說(shuō)的準(zhǔn)備和結(jié)束工作包括：在加工進(jìn)行前熟悉工藝文件、領(lǐng)取毛坯、安裝刀具和夾具、調(diào)整機(jī)床和刀具等必須準(zhǔn)備的工作，加工一批工件終了后需要拆下和歸還工藝裝備，發(fā)送成品等結(jié)束工作。如果一批工件數(shù)量為N，則每個(gè)零件所分?jǐn)偟臏?zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間為t準(zhǔn)終／N?？梢钥闯觯?dāng)N很大時(shí)，t準(zhǔn)終／N就可忽略不計(jì)。3.單件時(shí)間和單件工時(shí)定額計(jì)算公式（1）

單件時(shí)間的計(jì)算公式：

T單件=t基+t輔+t布+t休

（4-10）

（2）

單件工時(shí)定額的計(jì)算公式：

（4-11）

在大量生產(chǎn)中，單件工時(shí)定額可忽略t準(zhǔn)終/N，即

T定額=T單件

（4-12）

4.5工

藝

尺

寸

鏈

4.5.1尺寸鏈的基本概念

1.尺寸鏈的概念如圖4-20(a)所示為一定位套，A0與A1為零件圖設(shè)計(jì)尺寸，當(dāng)按零件圖進(jìn)行加工時(shí)，尺寸A0不便直接測(cè)量，但可以通過(guò)易于測(cè)量的尺寸A2進(jìn)行加工，以間接保證A0的要求。當(dāng)然這就必須分析A1、A2和A0之間的內(nèi)在關(guān)系。如圖4-20(b)所示為一軸孔裝配，裝配精度是裝配后間接形成的，必須通過(guò)控制軸尺寸A2和孔尺寸A1來(lái)間接保證，這也必須分析A1、A2和A0之間的內(nèi)在關(guān)系。圖

4-20尺寸鏈

2.尺寸鏈的基本術(shù)語(yǔ)尺寸鏈中各尺寸稱為環(huán)。根據(jù)環(huán)的性質(zhì)可分為封閉環(huán)、組成環(huán)。組成環(huán)又分為增環(huán)與減環(huán)。

1）封閉環(huán)封閉環(huán)是尺寸鏈中在加工或裝配過(guò)程中最后形成的一環(huán)，它的大小是由組成環(huán)間接保證的。如上例中的A0。

2）組成環(huán)組成環(huán)是尺寸鏈中對(duì)封閉環(huán)產(chǎn)生影響的其它各環(huán)。若該組成環(huán)的變動(dòng)將引起封閉環(huán)的同向變動(dòng)（同向變動(dòng)指該環(huán)增大時(shí)封閉環(huán)增大，該環(huán)減小時(shí)封閉環(huán)也減?。?，則稱該組成環(huán)為增環(huán)，用表示。若該組成環(huán)的變動(dòng)將引起封閉環(huán)的反向變動(dòng)（反向變動(dòng)指該環(huán)增大時(shí)封閉環(huán)減小，該環(huán)減小時(shí)封閉環(huán)增大），則稱該組成環(huán)為減環(huán)，用表示。

3.尺寸鏈的分類(lèi)

1）按尺寸鏈的功能分（1）工藝尺寸鏈：同一零件加工過(guò)程中相關(guān)的工藝尺寸所形成的尺寸鏈，如圖4－20(a)所示。（2）裝配尺寸鏈:裝配過(guò)程中相關(guān)的裝配尺寸所形成的尺寸鏈，如圖4-20(b)所示。

2）按尺寸鏈間相互關(guān)系分（1）獨(dú)立尺寸鏈：鏈內(nèi)各環(huán)都從屬于同一個(gè)尺寸鏈，任何一環(huán)都不與任何其它尺寸鏈發(fā)生聯(lián)系。如圖4-20所示尺寸鏈均為獨(dú)立尺寸鏈。（2）并聯(lián)尺寸鏈：有一個(gè)或幾個(gè)環(huán)以公共環(huán)的形式存在于兩個(gè)或多個(gè)尺寸鏈中，就形成了并聯(lián)尺寸鏈。圖4-21中A1、（B1）為公共環(huán)，必須同時(shí)滿足A、B兩個(gè)尺寸鏈的要求。

圖4-21并聯(lián)尺寸鏈

3）按環(huán)的幾何特征分（1）長(zhǎng)度尺寸鏈：全部環(huán)為長(zhǎng)度尺寸的尺寸鏈，如圖4-20所示。（2）

角度尺寸鏈：

全部環(huán)為角度尺寸的尺寸鏈，

如圖4-22所示。

圖

4-22角度尺寸鏈

圖

4-23平面尺寸鏈

4）按環(huán)的空間位置分（1）直線尺寸鏈：全部組成環(huán)平行于封閉環(huán)的尺寸鏈，如圖4-20所示。（2）平面尺寸鏈：全部組成環(huán)位于一個(gè)（或幾個(gè)平行）平面內(nèi)，但個(gè)別組成環(huán)不平行于封閉環(huán)的尺寸鏈，如圖4-23所示。（3）空間尺寸鏈：組成環(huán)位于幾個(gè)不平行的平面內(nèi)的尺寸鏈。在尺寸鏈中，直線尺寸鏈用得最多，故本節(jié)主要介紹直線尺寸鏈在工藝過(guò)程中的應(yīng)用和求解。裝配尺寸鏈在裝配工藝中討論。

4.5.2尺寸鏈的基本計(jì)算公式

1.極值法計(jì)算公式

(1）

封閉環(huán)的基本尺寸等于各組成環(huán)基本尺寸的代數(shù)和。

即

式中:A0——封閉環(huán)的基本尺寸；

Ai——增環(huán)的基本尺寸；

Aj——減環(huán)的基本尺寸；

m——尺寸鏈中增環(huán)的個(gè)數(shù)；

n——尺寸鏈中減環(huán)的個(gè)數(shù)。

(2）

封閉環(huán)的公差等于各組成環(huán)的公差之和。

即

（4-14）式中:T0——封閉環(huán)的公差；

Ti——組成環(huán)的公差。

(3）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；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

（4-15）

（4-16）

式中:ES(A0)——封閉環(huán)的上偏差；ES(A