第四章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

第四章機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)第一節(jié)概述第二節(jié)工藝路線的制訂第三節(jié)加工余量、工序尺寸及公差的確定第四節(jié)工藝尺寸鏈第五節(jié)時(shí)間定額和提高生產(chǎn)率的鞏固已途徑第六節(jié)工藝方案的比較與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析第七節(jié)數(shù)控加工工序第八節(jié)成組技術(shù)第九節(jié)計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)第一節(jié)概述機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法等的工藝文件。通常，機(jī)械加工工藝規(guī)程是用規(guī)定的表格或卡片等形式描述了某種具體生產(chǎn)條件下，最合理或較合理的工藝過(guò)程和操作方法。機(jī)械加工工藝規(guī)程是指導(dǎo)機(jī)械零件生產(chǎn)的技術(shù)文件，而且是一切有關(guān)生產(chǎn)人員都應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行、認(rèn)真貫徹的具有約束力文件。工藝規(guī)程是在總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，依據(jù)科學(xué)的理論和必要的工藝實(shí)驗(yàn)后制定的，反映了加工中的客觀規(guī)律。經(jīng)過(guò)審批確定下來(lái)的機(jī)械加工工藝規(guī)程，不得隨意變更，若要修改與補(bǔ)充，則必須經(jīng)過(guò)認(rèn)真討論和重新審批。1.機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用機(jī)械工藝規(guī)程在指導(dǎo)生產(chǎn)上發(fā)揮重要作用，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件機(jī)械加工工藝規(guī)程是指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的根據(jù)，所有從事機(jī)械零件生產(chǎn)的人員都要嚴(yán)格、認(rèn)真地貫徹執(zhí)行，用它指導(dǎo)生產(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低成本。（2）工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù)在生產(chǎn)管理中，產(chǎn)品投產(chǎn)前原材料及毛坯的供應(yīng)、通用工藝裝備的準(zhǔn)備、機(jī)床負(fù)荷調(diào)整、專用工藝裝備設(shè)計(jì)制造、作業(yè)計(jì)劃編排、勞動(dòng)力的組織及生產(chǎn)成本核算等都要以工藝規(guī)程作為基本依據(jù)。工藝裝備是指機(jī)械零件加工時(shí)所使用的刀具、夾具、量檢具、模具等各種工具的總稱。（3）工藝規(guī)程是新、擴(kuò)建工廠或車間的基本資料在新建或擴(kuò)建工廠、車間時(shí)，需要工藝規(guī)程才能準(zhǔn)確地確定所需機(jī)床種類和數(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(jí)、數(shù)量，以及各輔助部門的安排。

2.制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的原則通常，制定機(jī)械加工工藝規(guī)程應(yīng)遵循如下原則：（1）機(jī)械加工工藝規(guī)程制定應(yīng)保證零件設(shè)計(jì)圖樣上所有技術(shù)要求能夠?qū)崿F(xiàn)。在編制機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖樣上某一技術(shù)要求不適當(dāng)，需向設(shè)計(jì)部門提出建議并與之協(xié)商，不可擅自修改設(shè)計(jì)圖樣或不按設(shè)計(jì)圖樣上的要求去做。（2）機(jī)械加工工藝規(guī)程制定應(yīng)必須能滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求。（3）在滿足技術(shù)要求和生產(chǎn)綱領(lǐng)要求的前提下，所制定機(jī)械加工工藝規(guī)程應(yīng)使生產(chǎn)成本最低。（4）機(jī)械加工工藝規(guī)程制定應(yīng)注意減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障生產(chǎn)安全。

3.制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的原始資料制定機(jī)械加工工藝規(guī)程需要依據(jù)必要原始資料，主要包括如下幾個(gè)方面：（1）產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖（包括裝配圖、零件圖及必要設(shè)計(jì)技術(shù)文件等）；（2）產(chǎn)品的驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；（3）產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型；（4）現(xiàn)有生產(chǎn)條件；（5）各種有關(guān)技術(shù)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)及其它指導(dǎo)性文件資料。

4.制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的過(guò)程與步驟機(jī)械加工工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的約束性技術(shù)文件，它的編制須按照一定的程序步驟，并包含特定內(nèi)容。機(jī)械加工工藝規(guī)程制定過(guò)程與步驟大體如下：（1）機(jī)械加工工藝性審查

閱讀機(jī)器產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙，了解機(jī)器產(chǎn)品的用途、性能和工作條件，熟悉零件在機(jī)器中的地位和作用。審查設(shè)計(jì)圖紙的完整性、統(tǒng)一性；審查設(shè)計(jì)圖紙的結(jié)構(gòu)工藝性；審查圖樣標(biāo)注的合理性；審查材料選用的合理性。（2）毛坯選擇毛坯選擇需要考慮零件的結(jié)構(gòu)、作用、生產(chǎn)綱領(lǐng)，還必需注意零件毛坯制造的經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)條件。（3）機(jī)械加工工藝路線擬定這是制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的核心。其主要內(nèi)容有：確定加工定位基準(zhǔn)；確定工序劃分采用工序集中原則還是工序分散原則；確定各加工表面的加工方法；將機(jī)械加工工藝過(guò)程劃分為幾個(gè)加工階段；安排加工順序以及安排熱處理、檢驗(yàn)和其它工序等。（4）工序設(shè)計(jì)為各工序選擇機(jī)床及工藝裝備，對(duì)需要改裝或重新設(shè)計(jì)的專用工藝裝備應(yīng)提出具體設(shè)計(jì)任務(wù)書；確定零件加工過(guò)程中工序或工步的切削用量；依據(jù)圖紙要求和工藝路線，確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸和公差；繪制工序簡(jiǎn)圖。依據(jù)圖紙和技術(shù)要求，確定各主要工序的技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法。確定生產(chǎn)過(guò)程中各道工序的時(shí)間定額。（5）填寫工藝文件依據(jù)規(guī)定工藝文件格式，填寫工藝規(guī)程內(nèi)容。包括對(duì)工藝規(guī)程審查和批準(zhǔn)簽字等內(nèi)容。5.機(jī)械加工工藝規(guī)程形式機(jī)械加工工藝規(guī)程的詳盡程度與生產(chǎn)類型、零件的設(shè)計(jì)精度、零件加工工藝過(guò)程的自動(dòng)化程度、零件及工序的重要程度等有關(guān)。一般情況，采用普通加工方法的單件小批生產(chǎn)機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)，只需編制簡(jiǎn)單的機(jī)械加工工藝過(guò)程卡，工藝過(guò)程卡見(jiàn)表2.1。大批大量生產(chǎn)類型要求進(jìn)行嚴(yán)密、細(xì)致的機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)工作，因此各工序都要編制工序卡，工序卡參見(jiàn)表2.2。對(duì)有調(diào)整要求的工序要編制調(diào)整卡，檢驗(yàn)工序要編制檢驗(yàn)卡。在批量生產(chǎn)零件的機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)中，依據(jù)生產(chǎn)組織管理的完備程度和產(chǎn)品的批量適當(dāng)確定機(jī)械加工工藝規(guī)程的復(fù)雜程度。對(duì)于加工精度要求高的關(guān)鍵零件的關(guān)鍵工序，即使是普通加工方法的單件小批生產(chǎn)也應(yīng)制定較詳細(xì)的機(jī)械加工工藝規(guī)程(包括填寫工序卡和檢驗(yàn)卡等)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。不論生產(chǎn)類型如何，數(shù)控加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)都必須編制詳細(xì)的數(shù)控加工工藝文件，完成數(shù)控加工編程工作。第二節(jié)

工藝路線的制訂擬定加工工藝路線主要包括確定定位基準(zhǔn)，選擇表面加工方法，劃分加工階段，安排加工順序等工作。擬定加工工藝路線是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵性工作。其結(jié)果會(huì)直接影響加工質(zhì)量、加工效率、工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、生產(chǎn)成本等。對(duì)新建工廠將影響設(shè)備投資額度、車間面積大小等。擬定合理的工藝路線往往需要豐富的工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)、較為扎實(shí)的機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)，需要掌握特定企業(yè)的設(shè)備數(shù)量、分布、技術(shù)指標(biāo)以及設(shè)備狀況等等現(xiàn)實(shí)條件因素，還需要掌握產(chǎn)品的生產(chǎn)類型等等。

一、定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)兩種。如果用作定位的零件表面是沒(méi)有被機(jī)械加工過(guò)的毛坯表面，則稱之為粗基準(zhǔn)；如果用作定位基準(zhǔn)的零件表面是經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的表面，則定位表面為精基準(zhǔn)。機(jī)械零件往往有許多表面，但不是零件每個(gè)表面都適合作定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)選擇需要遵循一定原則。1.粗基準(zhǔn)選擇的原則在機(jī)械加工工藝的過(guò)程中，第一道工序總是用粗基準(zhǔn)定位。粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)零件各加工表面加工余量的分配、保證不加工表面與加工表面間的尺寸、保證相互位置精度等均有很大的影響。如圖所示套筒鏜孔加工，粗基準(zhǔn)可以選擇外圓柱面，用三爪卡盤安裝工件，參見(jiàn)圖

(a)；也可以用內(nèi)孔作粗基準(zhǔn)，用四爪卡盤裝夾工件，參見(jiàn)圖

(b)。兩種定位基準(zhǔn)產(chǎn)生的加工效果是不同的。因此粗基準(zhǔn)選擇不是隨意的，粗基準(zhǔn)選擇需要遵循如下原則：1)選擇重要表面作為粗基準(zhǔn)工件都有相對(duì)重要的表面。通常，為了控制重要表面處金相組織均勻，要求重要表面處機(jī)械加工金屬去除量小且均勻，那么應(yīng)優(yōu)先選擇該重要表面為粗基準(zhǔn)。例如加工機(jī)床床身時(shí)，往往要以導(dǎo)軌面為粗基準(zhǔn)，如圖a所示，然后以加工好的機(jī)床底部作精基準(zhǔn)，見(jiàn)圖b，可以使導(dǎo)軌處金屬去除量小，且導(dǎo)軌內(nèi)部組織均勻。否則，如圖c和d所示情況，機(jī)床導(dǎo)軌處金屬去除量較大，可能導(dǎo)致導(dǎo)軌處金屬去除量不均勻，而產(chǎn)生導(dǎo)軌內(nèi)部金相組織差異較大，造成機(jī)床性能下降。

2)選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)為了保證加工表面與不加工表面之間的相互位置要求，一般應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。如圖2.1所示套筒鏜孔加工，如果外圓柱面是不加工面，應(yīng)該用圖2.1(a)以外圓柱面定位，保證壁厚均勻。

3)選擇加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)

若零件有多個(gè)表面需要加工，則應(yīng)選擇其中加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證零件各加工表面都有足夠的加工余量。例如，圖a所示零件，應(yīng)選擇其中加工余量最小的Φ95圓柱表面作為粗基準(zhǔn)，見(jiàn)圖b否則選用Φ68表面作為粗基準(zhǔn)，導(dǎo)致Φ90表面加工余量不夠，如圖2.3(c)所示。4)選擇定位可靠、裝夾方便、面積較大的表面為粗基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)應(yīng)平整光潔，無(wú)分型面和冒口等缺陷，以便使工件定位可靠、裝夾方便，減少加工勞動(dòng)量。

5)粗基準(zhǔn)在同一自由度方向上只能使用一次重復(fù)使用粗基準(zhǔn)并重復(fù)進(jìn)行裝夾工件操作會(huì)產(chǎn)生較大的定位誤差。2.精基準(zhǔn)的選擇原則精基準(zhǔn)選擇應(yīng)著重保證加工精度，并使加工過(guò)程操作方便。選擇精基準(zhǔn)一般應(yīng)遵循以下原則：1)基準(zhǔn)重合的原則工藝人員盡量選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，這樣可以避免因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。第一章中工藝尺寸鏈應(yīng)用例題計(jì)算結(jié)果說(shuō)明了定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合情況會(huì)大大壓縮加工尺寸公差，造成制造困難，甚至無(wú)法加工。而測(cè)量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合則會(huì)大大壓縮測(cè)量尺寸公差，造成假?gòu)U品現(xiàn)象。特別強(qiáng)調(diào)，從機(jī)械加工工藝方面看，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)零件圖時(shí)，在關(guān)注零件的功能和要求外，亦應(yīng)充分關(guān)注零件的加工制造等工藝方面的需要，合理選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。

2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則工件加工過(guò)程中，盡量使用統(tǒng)一的基準(zhǔn)做精基準(zhǔn)，容易實(shí)現(xiàn)加工面之間具有高位置精度。例如軸類零件的表面常常是回轉(zhuǎn)表面，常用頂尖孔作為統(tǒng)一基準(zhǔn)，加工各個(gè)外圓表面，采用統(tǒng)一基準(zhǔn)加工有助于保證各表面之間同軸度。箱體零件常用一平面和兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的孔作為精基準(zhǔn)，加工該箱體上大多數(shù)表面。盤類零件常用一端面和一端孔為精基準(zhǔn)完成各工序的加工。采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則可避免基準(zhǔn)變換產(chǎn)生的誤差，提高工件加工精度，并簡(jiǎn)化夾具設(shè)計(jì)和制造。3)互為基準(zhǔn)原則對(duì)于兩個(gè)表面間相互位置精度要求很高，同時(shí)其自身尺寸與形狀精度都要求很高的表面加工，常采用“互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工”原則。如圖2.4所示連桿磨削工序，包含兩個(gè)安裝，兩個(gè)安裝的定位基準(zhǔn)關(guān)系是互為基準(zhǔn)。

4)自為基準(zhǔn)原則當(dāng)零件加工表面的加工精度要求很高，加工余量小而且均勻時(shí)，常常用加工表面本身作為定位基準(zhǔn)。例如各種機(jī)床床身導(dǎo)軌面加工時(shí)，為保證導(dǎo)軌面上切除加工余量均勻，以導(dǎo)軌面本身找正和定位，磨削導(dǎo)軌面。

5)工件裝夾方便，重復(fù)定位精度高用作定位的精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件裝夾穩(wěn)定可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工件裝夾操作方便，重復(fù)定位精度高。定位基準(zhǔn)選定后，依據(jù)定位基準(zhǔn)的幾何特征、零件的結(jié)構(gòu)以及加工表面情況，進(jìn)一步可以確定工件的夾緊方式和夾緊位置。用表2.6中的定位與夾緊符號(hào)在工序簡(jiǎn)圖上標(biāo)記定位基準(zhǔn)和夾緊位置。定位夾緊符號(hào)

二、工序的集中與分散工序集中與分散是擬定工藝路線的兩個(gè)原則。工序集中就是通過(guò)擬定零件的工藝路線，使零件加工集中在較少的工序內(nèi)完成。這樣每道工序的加工內(nèi)容多。工序分散就是通過(guò)擬定零件的工藝路線，使零件加工分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行。這樣每道工序加工內(nèi)容少。采用工序集中原則擬定工藝路線時(shí)，機(jī)械制造過(guò)程的特點(diǎn)如下：(1)采用柔性或多功能機(jī)械加工設(shè)備及工藝裝備，生產(chǎn)率高；(2)工件裝夾次數(shù)少，易于保證加工表面間位置精度，減少工序間運(yùn)輸量，縮短生產(chǎn)周期；(3)機(jī)床數(shù)量、操作工人數(shù)量和生產(chǎn)面積可以較少，從而簡(jiǎn)化生產(chǎn)組織和計(jì)劃工作；(4)因采用柔性或多功能設(shè)備及工藝裝備，所以投資大，設(shè)備調(diào)整復(fù)雜，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，轉(zhuǎn)換產(chǎn)品費(fèi)時(shí)。

機(jī)械制造過(guò)程具有如下特點(diǎn)時(shí)，往往采用工序分散原則擬定工藝路線。(1)機(jī)械加工設(shè)備和工藝裝備功能單一，調(diào)整維修方便，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量??；(2)由于工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，可采用較合理的切削用量；(3)設(shè)備數(shù)量多，操作工人多，生產(chǎn)面積大；(4)對(duì)操作者技能要求低。工序集中與工序分散各有利弊，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)類型、現(xiàn)有生產(chǎn)條件（機(jī)械加工設(shè)備類型、設(shè)備數(shù)量及分布）、工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求等進(jìn)行綜合分析后選用。即使采用通用機(jī)床和工藝裝備，單件生產(chǎn)往往采用工序集中的原則；在具有加工中心等先進(jìn)設(shè)備條件下，小批量生產(chǎn)可采用工序集中原則安排零件加工，以便簡(jiǎn)化生產(chǎn)組織工作。大批大量生產(chǎn)廣泛采用專用機(jī)床時(shí)，采用工序分散的原則安排零件加工；當(dāng)生產(chǎn)線中有加工中心、數(shù)控設(shè)備及先進(jìn)工藝裝備時(shí)，可部分采用工序集中原則安排零件加工。對(duì)于重型零件，工序應(yīng)適當(dāng)集中；對(duì)于剛性差、精度要求高的零件應(yīng)適當(dāng)分散其加工工序。

三、加工方法的確定任何復(fù)雜的表面都是由若干個(gè)簡(jiǎn)單的幾何表面（外圓柱面、孔、平面或成形表面）組合而成的。零件加工的實(shí)質(zhì)就是這些簡(jiǎn)單幾何表面加工的組合。因此，在擬定零件的加工工藝路線時(shí)，首先要確定構(gòu)成零件各個(gè)表面的加工方法。加工方法選擇的基本原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。加工方法選擇還應(yīng)全面考慮下列各方面因素：1.經(jīng)濟(jì)性因素考慮經(jīng)濟(jì)因素后，加工方法的選擇原則是所選加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度及表面粗糙度應(yīng)滿足被加工表面的質(zhì)量要求。經(jīng)濟(jì)加工精度是在正常加工條件下（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(jí)工人、不延長(zhǎng)加工時(shí)間）所能保證的加工精度。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，工藝水平的提高，同一種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度也會(huì)不斷提高。2.形位公差因素選擇的加工方法要能保證加工表面的幾何形狀精度和表面相互位置精度要求。各種加工方法所能達(dá)到的幾何形狀精度和相互位置精度可參閱機(jī)械加工工藝手冊(cè)或機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。3.熱處理因素選擇加工方法要與零件的加工性能、熱處理狀況相適應(yīng)。當(dāng)精加工硬度低、韌性較高的金屬材料，如鋁合金件時(shí)，通常不宜采用磨削加工，采用精車等。但是采用熱處理工藝提高其硬度后，則可以采用磨削加工；普通非淬火鋼件精加工可以采用精車和磨削，考慮生產(chǎn)率因素宜采用精車；而淬火鋼、耐熱鋼等材料多用磨削進(jìn)行精加工。4.生產(chǎn)率因素不同加工方法的生產(chǎn)率有所不同，所選擇的加工方法要與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。大批量生產(chǎn)可采用生產(chǎn)效率高的機(jī)床和先進(jìn)加工方法。如平面和內(nèi)孔采用拉削加工，軸類零件可用半自動(dòng)液壓仿形車或數(shù)控車床。單件小批生產(chǎn)則普遍采用通用車床、通用工藝裝備和一般的加工方法。5.工廠條件因素零件加工方法的選擇要與工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件相適應(yīng)。不能脫離現(xiàn)有設(shè)備狀況和工人技術(shù)水平，要充分利用現(xiàn)有設(shè)備，挖掘生產(chǎn)潛力。四、加工階段的劃分零件加工往往分階段進(jìn)行，其原因是機(jī)械加工過(guò)程中存在誤差復(fù)映規(guī)律，需要分多次加工才可能得到較高加工質(zhì)量；鑄件或鍛件往往具有內(nèi)應(yīng)力或平衡內(nèi)應(yīng)力。經(jīng)過(guò)切削加工后，零件內(nèi)應(yīng)力平衡被打破，零件會(huì)產(chǎn)生變形而影響加工精度。分階段加工（或中間加入時(shí)效處理）可以減少內(nèi)應(yīng)力對(duì)加工精度影響。另外，不同毛坯制造方法獲得毛坯質(zhì)量不同，需要?jiǎng)澐旨庸るA段，分階段去處金屬和保證加工質(zhì)量。

對(duì)于加工質(zhì)量要求較高或結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件，可將零件的整個(gè)工藝路線劃分為如下幾個(gè)階段：(1)粗加工階段

在粗加工階段，機(jī)械加工主要任務(wù)是快速去除多余金屬。因此粗加工采用大切削用量提高生產(chǎn)率。粗加工階段還要加工出精基準(zhǔn)，供下道工序加工定位使用。(2)半精加工階段

半精加工階段是過(guò)度階段，主要任務(wù)是依據(jù)誤差復(fù)映規(guī)律，采用多次加工，減少粗加工留下的誤差，為主要表面的精加工做準(zhǔn)備。并完成一些次要表面的加工。半精加工階段通常安排在熱處理前完成。(3)精加工階段

在精加工階段，機(jī)械加工的主要任務(wù)是保證零件各主要表面達(dá)到圖樣規(guī)定要求。實(shí)現(xiàn)手段是均勻切除少量加工余量。精加工階段通常安排在熱處理后進(jìn)行。

(4)光整加工階段

光整加工主要任務(wù)是提高零件表面粗糙度，它不用于糾正幾何形狀和相互位置誤差。常用光整加工方法有鏡面磨、研磨、珩磨、拋光等。當(dāng)毛坯余量特別大時(shí)，可以在毛坯車間進(jìn)行去皮加工，切除多余加工余量。并檢查毛坯缺陷。加工階段的劃分應(yīng)依據(jù)具體情況而定，不是必需的。對(duì)于那些剛性好、余量小、加工質(zhì)量要求不高或內(nèi)力影響不大的工件，可以不劃分加工階段或少劃分加工階段。如有些重型零件安裝和搬運(yùn)困難，亦可不劃分加工階段。對(duì)于加工精度要求極高的重要零件需要在劃分加工階段的基礎(chǔ)上，適當(dāng)插入的時(shí)效處理環(huán)節(jié)，消除殘余應(yīng)力影響。

分階段進(jìn)行零件加工的益處:(1)有益于保證加工質(zhì)量粗加工時(shí)，切削余量大，切削力、切削熱和夾緊力也大，切削加工難以達(dá)到較高精度。而且由于毛坯本身具有的內(nèi)應(yīng)力，粗加工后內(nèi)應(yīng)力將重新分布，工件會(huì)產(chǎn)生較大變形。劃分加工階段后，粗加工誤差以及應(yīng)力變形，通過(guò)半精加工和精加工可以逐步修正，從而提高零件的精度和表面質(zhì)量。(2)有益于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷粗加工階段去除了零件加工表面的大部分余量。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有缺陷時(shí)，可及時(shí)作報(bào)廢或修補(bǔ)處理，可避免對(duì)廢品進(jìn)行精加工產(chǎn)生浪費(fèi)。(3)有益于合理使用設(shè)備粗加工階段可采用功率大、效率高，而精度一般的設(shè)備；精加工階段則采用精度高的精密機(jī)床。將零件加工劃分加工階段可發(fā)揮各類機(jī)床的效能，延長(zhǎng)機(jī)床的使用壽命。(4)方便安排熱處理工序安排

按階段進(jìn)行零件加工可在各階段之間適當(dāng)安排熱處理工序。對(duì)于重要和精密零件，在粗加工后安排時(shí)效處理，可減少內(nèi)應(yīng)力對(duì)零件加工精度的影響；在半精加工后安排滲碳淬火處理，不僅容易達(dá)到零件的性能要求，而且熱處理變形可通過(guò)精加工過(guò)程予以消除。(5)精加工工序安排在零件加工過(guò)程的最后有利于避免重要表面和精密表面受損傷。五、加工順序的安排

機(jī)械零件常常有許多表面需要進(jìn)行機(jī)械加工。零件各加工表面往往需要分階段分批次逐步進(jìn)行加工，其間需要安排熱處理工序和檢驗(yàn)工序等各種輔助工序。零件的加工順序安排不是隨意的，通常應(yīng)遵循一些原則。

1．機(jī)械加工工序安排原則(1)先加工基準(zhǔn)面原則

零件加工順序安排應(yīng)盡早加工用作精基準(zhǔn)的表面，以便為后續(xù)加工提供可靠的高質(zhì)量的定位基準(zhǔn)。(2)先主要后次要原則

零件的主要表面是加工精度和表面質(zhì)量要求較高的面，其加工過(guò)程往往較為復(fù)雜，工序數(shù)目多，且零件主要表面的加工質(zhì)量對(duì)零件質(zhì)量影響較大，因此安排加工順序時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮零件主要表面加工；零件一些次要表面如孔、鍵槽等，可穿插在零件主要表面加工中間或其后進(jìn)行。(3)先面后孔原則

零件機(jī)械加工順序應(yīng)先進(jìn)行平面加工工序，后進(jìn)行孔加工工序。如箱體、支架和連桿等工件，因平面輪廓平整，定位穩(wěn)定可靠，應(yīng)先加工平面，然后以平面定位加工孔和其它表面，這樣容易保證平面和孔之間的相互位置精度。(4)先粗后精原則

零件加工順序安排應(yīng)先進(jìn)行粗加工工序，后進(jìn)行精加工工序。機(jī)械加工精度要求較高零件的主要表面應(yīng)按照粗加工、半精加工、精加工、光整加工的順序安排，使零件加工質(zhì)量逐步提高。

2．熱處理工序的安排(1)預(yù)備熱處理安排

通常，退火與正火處理安排在粗加工之前進(jìn)行；正火處理可以勻化金相組織，改善材料切削性。退火處理可以降低鍛件硬度，提高材料切削性，去除冷、熱加工的應(yīng)力，細(xì)化勻化晶粒，使碳化物球化，提高冷加工性能。調(diào)質(zhì)處理可以使零件具有在強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性等方面普遍較好的綜合機(jī)械性能。調(diào)質(zhì)處理通常安排在粗加工后進(jìn)行。(2)最終熱處理安排

淬火、滲碳淬火等用于提高材料強(qiáng)度、表面硬度和耐磨性。它們通常被安排在半精加工之后和磨削加工之前。氮化處理可以獲得更高的表面硬度和耐磨性，更高的疲勞強(qiáng)度。由于氮化層較薄，所以氮化后磨削余量不能太大，故一般將其安排在粗磨之后，精磨之前進(jìn)行。通常氮化處理前應(yīng)對(duì)零件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理和去內(nèi)應(yīng)力處理，消除內(nèi)應(yīng)力，減少氮化變形，改善加工性能。(3)時(shí)效處理安排

時(shí)效處理可以消除毛坯制造和機(jī)械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。若鑄件毛坯零件精度要求一般，可在粗加工前或粗加工后進(jìn)行一次時(shí)效處理。鑄件毛坯零件精度要求較高時(shí)，可安排多次時(shí)效處理。(4)表面處理安排

零件的表面處理工序一般都安排在工藝過(guò)程的最后進(jìn)行。表面處理包括表面金屬鍍層處理、表面磷化處理、表面發(fā)藍(lán)、發(fā)黑處理、表面鈍化處理、鋁合金的陽(yáng)極化處理等。3．檢驗(yàn)工序安排檢驗(yàn)工序分一般檢驗(yàn)工序和特種檢驗(yàn)工序，它們是工藝過(guò)程中必不可少的工序。一般檢驗(yàn)工序通常安排在粗加工后、重要工序前后、轉(zhuǎn)車間前后以及全部加工工序完成后。特種檢驗(yàn)工序，如x射線和超聲波探傷等無(wú)損傷工件內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)，一般安排在工藝過(guò)程開(kāi)始時(shí)進(jìn)行。如磁力探傷、熒光探傷等檢驗(yàn)工件表面質(zhì)量的工序，通常安排在精加工階段進(jìn)行。殼體零件的密封性檢驗(yàn)一般安排在粗加工階段進(jìn)行。零件的靜平衡和動(dòng)平衡檢查等一般安排在工藝過(guò)程的最后進(jìn)行。一、加工余量的擬定1.加工余量的概念

加工余量是指在加工過(guò)程中從被加工表面上切除的金屬層厚度。加工余量可分為加工總余量和工序余量?jī)煞N。

工序余量是相鄰工序的工序尺寸之差。由于工序尺寸有公差，故實(shí)際切除的余量大小不等，工序余量也是一個(gè)變動(dòng)量。當(dāng)工序尺寸用名義尺寸計(jì)算時(shí)，所得的加工余量稱為基本余量或者公稱余量。保證該工序加工表面的精度和質(zhì)量所需切除的最小金屬層厚度稱為最小余量Zmin；該工序余量的最大值則稱為最大余量Zmax。第三節(jié)加工余量、工序尺寸及公差的確定加工余量可以利用尺寸鏈理論計(jì)算。通常，加工余量形成過(guò)程是兩道工序（或兩次加工）之間的間接形成的，因此加工余量是封閉環(huán)，工序尺寸是組成環(huán)。機(jī)械加工過(guò)程總是去除金屬的過(guò)程，可以建立尺寸鏈圖，如圖a所示，Z表示加工余量。內(nèi)表面加工示意參見(jiàn)圖bA是上道工序的工序尺寸B是本工序的工序尺寸；外表面加工示意參見(jiàn)圖

c，A是本工序的工序尺寸，B是上道工序的工序尺寸。不論內(nèi)表面還是外表面，工序余量和工序尺寸及公差的關(guān)系可統(tǒng)一寫成如下形式。Z=B–AESZ=ESB-EIA

EIZ=EIB-ESATz=Ta+TbTa為內(nèi)表面加工時(shí)，表示上道工序尺寸的公差；外表面加工時(shí)，表示本道工序尺寸的公差；Tb為內(nèi)表面加工時(shí)，表示本道工序尺寸的公差；外表面加工時(shí)，表示上道工序尺寸的公差；Tz為本工序的余量公差。

Zmax

=Z+ESZ

Zmin

=Z+EIZ

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。例如單一平面的加工余量為單邊余量，見(jiàn)圖a。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；如回轉(zhuǎn)體表面（內(nèi)、外圓柱表面）的加工余量為雙邊余量，如圖b所示。

加工總余量是同一表面上毛坯尺寸與零件設(shè)計(jì)尺寸之差（即從加工表面上切除的金屬層總厚度）。顯然零件某表面加工總余量（Z總）等于該表面各個(gè)工序余量（Z1、Z2……Zn）之和，即Z總=Z1+Z2+……+Zn第一道工序的加工余量Z1就是粗加工的加工余量，其數(shù)值大小與毛坯制造方法有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，毛坯的制造精度高，Z1可以?。蝗裘髦圃炀鹊?，Z1需要大些。關(guān)于毛坯加工余量詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)查閱相關(guān)教材或手冊(cè)。本課程著重分析和探討機(jī)械加工余量的影響因素。

2．影響工序加工余量的因素工序加工余量的影響因素非常復(fù)雜。相比較，如下因素的作用較為明顯：前道工序的表面粗糙度Ry和表面層缺陷層厚度Ha參見(jiàn)圖2.7，前道工序的表面粗糙度Ry和表面層缺陷層厚度Ha都應(yīng)在本工序內(nèi)去除。(2)前道工序的尺寸公差Ta應(yīng)將前道工序的尺寸公差Ta計(jì)入本工序加工余量。

(3)前道工序的形位誤差ρa(bǔ)

工件形位誤差如工件表面的彎曲、工件的空間位置誤差等。形位誤差ρa(bǔ)往往具有空間方向性，加工余量分析與計(jì)算時(shí)可以按照其矢量模計(jì)算。其原因是如果工件形位公差可以用目視觀察獲知，則需要增加矯直工序，矯直后殘余形位誤差應(yīng)無(wú)法目測(cè)判斷其方向性，工序余量計(jì)算按照前道工序的形位誤差矢量模計(jì)算。

(4)本工序的安裝誤差εb

安裝誤差εb也具有空間方向性，加工余量分析與計(jì)算時(shí)也可以按照其矢量模計(jì)算。其原因是如果工件安裝誤差εb可以用目視觀察獲知其方向，則需要重新安裝工件或找正處理，找正處理后殘余安裝誤差應(yīng)無(wú)法目測(cè)判斷其方向性，工序余量計(jì)算按照本道工序的安裝誤差矢量模計(jì)算。綜合上述分析結(jié)果，本工序的加工余量應(yīng)為：對(duì)稱余量：

Z≥2(Ry+Ha+|εb|+|ρa(bǔ)|)+Ta單邊余量：

Z≥Ry+Ha+Ta+|εb|+|

ρa(bǔ)|3．加工余量的擬定加工余量的大小對(duì)零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本均有較大影響。加工余量過(guò)大，不僅增加機(jī)械加工的勞動(dòng)量、降低生產(chǎn)率，而且增加了材料、刀具和電力的消耗，提高了加工成本；加工余量過(guò)小往往會(huì)造成廢品，往往不是加工余量不能消除前道工序的各種表面缺陷和誤差，就是加工余量不能補(bǔ)償本工序加工時(shí)工件的安裝誤差。因此，應(yīng)合理地確定加工余量。確定加工余量的基本原則是：在保證工件加工質(zhì)量的前提下，盡可能選用較小加工余量。實(shí)際工作中，確定工件加工余量的方法有以下三種：(1)查表法;(2)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法；(3)分析計(jì)算法。(1)查表法查表法是根據(jù)有關(guān)切削加工手冊(cè)或機(jī)械加工工藝手冊(cè)提供的加工余量數(shù)據(jù)，或者依據(jù)工廠自身積累的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以查表的方式擬定的加工余量。查表法往往可以獲知各種工序余量或加工總余量，亦可以結(jié)合實(shí)際加工企業(yè)情況，對(duì)查表數(shù)據(jù)作進(jìn)一步修正，擬定合適加工余量。查表法操作方便、簡(jiǎn)單、實(shí)用。是目前應(yīng)用較為廣泛的方法。特別是對(duì)于機(jī)械加工經(jīng)驗(yàn)尚不豐富的工藝人員，查表法擬定加工余量更顯實(shí)用。平面或端面加工的一些加工余量經(jīng)驗(yàn)數(shù)值參見(jiàn)表2.12。平面或端面加工余量與平面或端面大小有關(guān)。當(dāng)加工平面長(zhǎng)與寬不大于100mm時(shí)，加工余量取下限；當(dāng)加工平面長(zhǎng)大于500mm且寬大于200mm時(shí)取上限，其它情況酌減。平面或端面加工余量與平面或端面大小有關(guān)。當(dāng)加工平面長(zhǎng)與寬不大于100mm時(shí)，加工余量取下限；當(dāng)加工平面長(zhǎng)大于500mm且寬大于200mm時(shí)取上限，其它情況酌減?？准庸さ囊恍┘庸び嗔拷?jīng)驗(yàn)數(shù)值參見(jiàn)表2.10。外圓加工的一些加工余量經(jīng)驗(yàn)數(shù)值參見(jiàn)表2.11。外圓加工余量與外圓直徑和工件長(zhǎng)度有關(guān)。外圓直徑小大于180mm且工件長(zhǎng)度不超過(guò)200mm時(shí)，加工余量取下限；外圓直徑超過(guò)180mm且工件長(zhǎng)度超過(guò)400mm時(shí)，加工余量取上限；其它情況酌減。(2)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法工藝人員根據(jù)自身積累的機(jī)械加工經(jīng)驗(yàn)，確定加工余量的方法稱為經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法。經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法最為快捷、方便。為了防止余量過(guò)小而產(chǎn)生廢品，采用經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法確定的加工余量往往數(shù)值偏大。(3)分析計(jì)算法分析計(jì)算法是根據(jù)理論公式和試驗(yàn)資料，對(duì)影響加工余量的各因素進(jìn)行分析、計(jì)算從而確定加工余量的方法。這種確定加工的方法較合理，但需要掌握完備和可靠的試驗(yàn)資料，加工余量計(jì)算也相對(duì)復(fù)雜。一般只在材料十分貴重或少數(shù)大批、大量生產(chǎn)的情況下采用。

二、工序尺寸及其公差的確定零件的設(shè)計(jì)尺寸一般都要經(jīng)過(guò)多道工序加工才能得到，每道工序加工所應(yīng)保證的尺寸稱為工序尺寸。工序尺寸及偏差應(yīng)標(biāo)注在對(duì)應(yīng)的工序卡的工序簡(jiǎn)圖上，它們是零件加工和工序檢驗(yàn)的依據(jù)。工序尺寸及偏差標(biāo)注應(yīng)符合“入體原則”?！叭塍w原則”標(biāo)注指的是內(nèi)表面的工序尺寸公差取上偏差為零；外表面的工序尺寸公差取下偏差為零；而毛坯尺寸公差按雙向布置上、下偏差。工序尺寸及偏差確定的基本原則：(1)滿足零件加工質(zhì)量要求；(2)毛坯制造方便，制造成本較低；(3)各工序加工方便，加工成本較低。機(jī)械加工過(guò)程中，工件的尺寸是不斷變化的，由毛坯尺寸到工序尺寸，從上道工序尺寸到本道工序尺寸，然后到下道工序尺寸，最后達(dá)到滿足零件性能要求的設(shè)計(jì)尺寸。工序尺寸及偏差確定的基本方法：(1)最后一道工序的工序尺寸及公差按零件圖紙確定；(2)其余工序的工序尺寸及公差按工序加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度確定；(3)各工序的工序余量應(yīng)當(dāng)合理；(4)工序尺寸及公差確定過(guò)程是逐步推算的過(guò)程，推算方向是從最后一道工序向前依次推算。由于零件結(jié)構(gòu)和尺寸關(guān)系可能非常復(fù)雜，實(shí)際工序尺寸及公差計(jì)算過(guò)程可能會(huì)較為繁瑣，需要遵循一些計(jì)算方法和步驟。一般來(lái)說(shuō)，如果某個(gè)工序尺寸在零件加工過(guò)程中工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是重合的，則工序尺寸及其公差的計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單。當(dāng)工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，工序尺寸及其公差的計(jì)算較為繁瑣。

1．基準(zhǔn)重合時(shí)工序尺寸及其公差的計(jì)算當(dāng)工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時(shí)，工件表面多次加工的工序尺寸及其公差的計(jì)算是常見(jiàn)的工序尺寸計(jì)算問(wèn)題。零件設(shè)計(jì)圖紙可以確定最后一道工序的工序尺寸及公差。其余工序尺寸及其公差確定的基本方法如下：(1)按照各工序加工方法，確定工序的加工余量；(2)依據(jù)加工余量計(jì)算公式，從最后一道工序的工序尺寸開(kāi)始，依次計(jì)算上一道工序的工序尺寸，直至零件毛坯尺寸。(3)按工序加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度，確定各中間工序的工序尺寸及公差；(4)按“入體原則”標(biāo)注極限偏差。

例2.1某主軸箱體主軸孔的設(shè)計(jì)要求為Φ100H7，Ra=0.4μm。其加工工藝路線為：毛坯→粗鏜→半精鏜→精鏜→浮動(dòng)鏜。試確定各工序尺寸及其公差。

解：從機(jī)械工藝手冊(cè)查得各工序的加工余量和所能達(dá)到的精度，具體數(shù)值見(jiàn)表2.13中的第二、三列，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2.13中的第四、五列。

2．基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸及其公差的計(jì)算零件機(jī)械加工過(guò)程往往是復(fù)雜的過(guò)程，因此工序尺寸計(jì)算過(guò)程也往往較為復(fù)雜。當(dāng)零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜且加工表面較多時(shí)，零件加工工序會(huì)很多，加工過(guò)程中往往會(huì)多次更換機(jī)械加工機(jī)床設(shè)備，進(jìn)行多次安裝工件，并更換定位基準(zhǔn)。當(dāng)零件加工精度較高時(shí)，盡管零件結(jié)構(gòu)不很復(fù)雜，其加工過(guò)程經(jīng)常也會(huì)有很多工序，加工過(guò)程中常常會(huì)使用不同定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)。由于基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換致使工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)或測(cè)量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，工序尺寸及其公差的計(jì)算需要利用工藝尺寸鏈理論。第1章的尺寸鏈應(yīng)用例題已經(jīng)介紹了測(cè)量基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸計(jì)算方法、熱處理滲氮層控制工序尺寸計(jì)算方法；從未加工表面標(biāo)注的工序尺寸計(jì)算方法。這里，用多尺寸同時(shí)保證情況工序尺寸設(shè)計(jì)方法和尺寸跟蹤圖工序尺寸計(jì)算方法作為例題進(jìn)一步介紹工序尺寸計(jì)算方法。

1)多尺寸同時(shí)保證情況工序尺寸計(jì)算方法多尺寸同時(shí)保證問(wèn)題是工序設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常遇到的問(wèn)題。例2.2如圖所示零件中，尺寸12-0.02、8+0.4和27+0.1都是以端面A為基準(zhǔn)。但是由于A面加工質(zhì)量要求高，需要磨削加工，并且需要安排在最后工序進(jìn)行。因此，以D面定位磨削A時(shí)，磨削加工需要同時(shí)保證上面三個(gè)零件尺寸符合精度要求。要求通過(guò)尺寸鏈計(jì)算，設(shè)計(jì)磨削加工前加工A表面、加工B表面和加工C表面的工序尺寸A1、B1和C1。問(wèn)題分析：由于磨削加工，只能控制一個(gè)尺寸，那么選擇磨削加工控制精度最高的尺寸。依據(jù)精度要求最高的表面機(jī)械加工的尺寸鏈確定磨削加工余量。由于磨削加工同時(shí)加工三個(gè)尺寸的共同基準(zhǔn)，該磨削余量同時(shí)是另外兩個(gè)工序尺寸的加工余量。B表面加工和C表面加工工序尺寸計(jì)算時(shí)，控制尺寸是封閉環(huán)，工序余量是已知組成環(huán)，尺寸鏈可解。解：工序尺寸間的關(guān)系見(jiàn)圖b。A0=12-0.02,B0=8+0.4,C0=27+0.1，Z是磨削余量。①工序尺寸Z計(jì)算：工序尺寸A0、A1與工序余量Z構(gòu)成尺寸鏈，見(jiàn)圖c，工序尺寸Z為封閉環(huán)，工序尺寸A0已知。初步擬定Z=0.3mm，則可依據(jù)尺寸鏈理論擬定A1基本尺寸12.3mm。按經(jīng)濟(jì)加工精度確定A1=12.3-0.04。

依據(jù)尺寸鏈理論計(jì)算如下。，代入數(shù)值，，解得，代入數(shù)值，，解得，代入數(shù)值，，解得故，A1=12.3-0.04。②工序尺寸B1計(jì)算：工序尺寸B0、B1與工序余量Z構(gòu)成尺寸鏈，見(jiàn)圖d，工序尺寸B0為封閉環(huán)，工序余量Z已知工序尺寸B0已知。依據(jù)尺寸鏈理論計(jì)算如下。，代入數(shù)值，，解得，代入數(shù)值，，解得，代入數(shù)值，，解得則，工序尺寸③工序尺寸C1計(jì)算：工序尺寸C0、C1與工序余量Z構(gòu)成尺寸鏈，見(jiàn)圖e，工序尺寸C0為封閉環(huán)，工序余量Z和工序尺寸C0已知。依據(jù)尺寸鏈理論計(jì)算如下。，代入數(shù)值，，解得，代入數(shù)值，，解得，代入數(shù)值，，解得則，工序尺寸

2）尺寸跟蹤圖方法當(dāng)零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜或工序數(shù)目較多時(shí)，工序尺寸常常相互關(guān)聯(lián)，工序尺寸分析計(jì)算顯得錯(cuò)綜復(fù)雜。遇到工序尺寸計(jì)算較為復(fù)雜的情況，可以用尺寸跟蹤圖方法理清尺寸關(guān)系，求解工序尺寸。

尺寸跟蹤圖法是一種有效的工序尺寸分析計(jì)算方法。

例2.2套筒零件(略去與軸向加工面無(wú)關(guān)的尺寸)如上圖所示，零件軸向表面加工工藝過(guò)程如下，要求確定軸向端面加工各工序的工序尺寸及其公差。工序1：以D面定位基準(zhǔn)，粗車A面；然后以A面作為工序基準(zhǔn)，粗車C面。工序2：以A面定位基準(zhǔn)，粗車和半精車B面；然后以A面作為工序基準(zhǔn)，粗車D面。工序3：以B面定位基準(zhǔn)，精車A面；然后以A面作為工序基準(zhǔn)，精車C面。工序4：以A面作為定位基準(zhǔn)，磨削B面。

問(wèn)題分析：圖示零件軸向表面加工中，出現(xiàn)了多次基準(zhǔn)變換。工序1中，A面加工以D面作為工序基準(zhǔn)，C面加工以A面作為工序基準(zhǔn)；工序2中和工序4中各面加工都是以A面作為工序基準(zhǔn)；工序3中，A面加工以B面作為工序基準(zhǔn)，C面加工以A面作為工序基準(zhǔn)。圖2.9零件軸向表面加工中，既有外表面加工，亦有內(nèi)表面加工。重要表面還要分階段進(jìn)行加工。圖2.9零件加工具有一定代表性。盡管圖2.9零件軸向設(shè)計(jì)尺寸只有三個(gè)。由于加工表面需要多次加工和需要基準(zhǔn)變換，工序尺寸分析計(jì)算具有一定復(fù)雜性。為清晰起見(jiàn)，可以繪制尺寸跟蹤圖，描述工序尺寸及工序余量之間的相互關(guān)系，方便工序尺寸分析計(jì)算。解：套筒零件毛坯(略去軸向加工面無(wú)關(guān)尺寸)如圖2.10所示。尺寸跟蹤圖繪制使用圖示符號(hào)尺寸跟蹤圖繪制過(guò)程如下。(1)繪制尺寸跟蹤圖表的表格，如圖2.11所示。(2)繪制被加工零件簡(jiǎn)圖于尺寸跟蹤圖表的表格上部，并用符號(hào)標(biāo)注各個(gè)加工表面。(3)依據(jù)零件加工工藝過(guò)程，嚴(yán)格按工序次序逐步繪制工序尺寸及工序余量，不得變更次序。繪制尺寸跟蹤圖時(shí)，使用圖2.11中給出的圖例符號(hào)。工序之間用表格橫線分開(kāi)。①工序1尺寸繪制。標(biāo)注D表面作定位基準(zhǔn)。以D表面作為工序基準(zhǔn)加工A表面，繪制兩個(gè)工序尺寸A1和工序余量Z3；以加工后的A表面作為工序基準(zhǔn)加工C表面，繪制工序尺寸A2和工序余量Z2

②工序2尺寸繪制。標(biāo)注A表面作定位基準(zhǔn)。以A表面作為工序基準(zhǔn)加工B表面，繪制兩個(gè)工序尺寸A3和工序余量Z1；以加工后的A表面作為工序基準(zhǔn)加工D表面，繪制工序尺寸A4和工序余量Z4③工序3尺寸繪制。標(biāo)注B表面作定位基準(zhǔn)。以B表面作為工序基準(zhǔn)加工A表面，繪制兩個(gè)工序尺寸A5和工序余量Z5；以加工后的A表面作為工序基準(zhǔn)加工C表面，繪制工序尺寸A6和工序余量Z6④工序4尺寸繪制。標(biāo)注A表面作定位基準(zhǔn)。以A表面作為工序基準(zhǔn)加工B表面，繪制兩個(gè)工序尺寸A7和工序余量Z7

⑤繪制設(shè)計(jì)尺寸。繪制完全部相關(guān)加工工序的工序尺寸，另起一行表格繪制設(shè)計(jì)尺寸，使用設(shè)計(jì)尺寸符號(hào)。將設(shè)計(jì)尺寸寫成對(duì)稱公差形式，A8=9.95±0.05，A9=80.1±0.3，A10=99.7±0.3⑥繪制毛坯尺寸。最后在尺寸跟蹤圖表上繪制毛坯尺寸

工序尺寸計(jì)算分析過(guò)程：工序尺寸的確定順序按加工工藝過(guò)程的逆向次序逐步進(jìn)行，亦即按照尺寸跟蹤圖表由下至上的順序依次進(jìn)行。

①工序尺寸A7計(jì)算工序尺寸A7與設(shè)計(jì)尺寸A8相同，故A7=9.95±0.05②工序余量Z7計(jì)算

②工序余量Z7計(jì)算

圖2.12，其中工序余量Z7為封閉環(huán)，工序尺寸A7已知。初步擬定Z7=0.15mm，則可依據(jù)尺寸鏈理論擬定A5基本尺寸10.1。按經(jīng)濟(jì)加工精度確定A5=10.1±0.05。利用尺寸鏈理論驗(yàn)算工序余量最小值Z7min=10.05-10.0=0.05<0.08(最小工序余量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值)，不合適，需要修改初步擬定工序余量數(shù)值，適當(dāng)增大工序余量。重新擬定Z7=0.2mm，則可依據(jù)尺寸鏈理論擬定A5基本尺寸10.15

。按經(jīng)濟(jì)加工精度確定A5=10.15±0.05。利用尺寸鏈理論驗(yàn)算工序余量最小值Z7min=10.15-10.0=0.10>0.08(最小工序余量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值)，合適，則確定Z7=0.2mm，A5=

10.15±0.05③工序尺寸A3和工序余量Z5計(jì)算

工序尺寸A3和工序余量Z5計(jì)算

圖2.13，其中工序余量Z5為封閉環(huán)，工序尺寸A5已知。初步擬定Z5=0.5mm，則可依據(jù)尺寸鏈理論擬定A5基本尺寸10.65。按經(jīng)濟(jì)加工精度確定A3=10.65±0.05。利用尺寸鏈理論驗(yàn)算工序余量最小值Z7min=10.60-10.20=0.40>0.3(最小工序余量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值)，合適，則確定Z5=0.5±0.1

，A3=

10.65±0.05④工序尺寸A6計(jì)算。工序尺寸A6與設(shè)計(jì)尺寸A9相同，故A6=80.1±0.1。

⑤工序余量Z6計(jì)算工序余量Z6計(jì)算圖2.14，其中工序余量Z6為封閉環(huán)，工序尺寸A6和工序余量Z5已知。初步擬定Z6=0.8mm，則可依據(jù)尺寸鏈理論擬定A2基本尺寸79.8。按經(jīng)濟(jì)加工精度確定A2=79.8±0.2。利用尺寸鏈理論驗(yàn)算工序余量最小值Z6min=80+0.6-80.2=0.4>0.3(最小工序余量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值)，合適，則確定Z6=0.8±0.4

，A2=

79.8±0.2⑥工序尺寸A4計(jì)算

工序尺寸A4計(jì)算

圖2.15，其中工序余量Z10為封閉環(huán)，工序余量Z5已知。則可依據(jù)尺寸鏈理論A4=

100.2±0.2⑦工序尺寸A1計(jì)算

工序尺寸A1計(jì)算

圖2.16，其中工序余量Z4為封閉環(huán)，工序尺寸A4已知。初步擬定Z4=2mm，則可依據(jù)尺寸鏈理論擬定A1基本尺寸102.2。按經(jīng)濟(jì)加工精度確定A1=102.2±0.3。利用尺寸鏈理論驗(yàn)算工序余量最小值Z4min=101.9-100.4=1.5>1.2(最小工序余量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值)，合適，則確定Z4=2±0.5，A1=

102.2±0.3毛坯尺寸計(jì)算①毛坯尺寸B1計(jì)算

毛坯尺寸B1計(jì)算

圖2.17，其中工序余量Z5為封閉環(huán)，工序尺寸A1已知。初步擬定Z1=2mm，則可依據(jù)尺寸鏈理論擬定B1基本尺寸104.2。按經(jīng)濟(jì)加工精度確定B1公差為2，故圓整B1=104±1。利用尺寸鏈理論驗(yàn)算工序余量最小值Z1min=103-102.5=0.5<1.2(最小工序余量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值)，不合適，需要修改初步擬定工序余量數(shù)值，適當(dāng)增大工序余量

重新擬定Z1=2.5mm，則可依據(jù)尺寸鏈理論擬定B1基本尺寸104.7。按經(jīng)濟(jì)加工精度確定B1公差為2，故圓整B1=105±1。利用尺寸鏈理論驗(yàn)算工序余量最小值Z1min=104-102.5=1.5>1.2(最小工序余量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值)，合適，利用尺寸理論計(jì)算Z1=，則確定Z1=、B1=105±1

②毛坯尺寸B2計(jì)算

毛坯尺寸B2計(jì)算圖2.18，其中工序余量Z2為封閉環(huán)，工序尺寸A2和工序余量Z1已知。初步擬定Z2=3mm，則可依據(jù)尺寸鏈理論擬定B2基本尺寸78.6。按經(jīng)濟(jì)加工精度確定B2公差為2則，

B2=78±1。利用尺寸鏈理論驗(yàn)算工序余量最小值Z2min=1.5+79.6-79=2.1>1.2(最小工序余量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值)，合適，則確定B2=

78±1③毛坯尺寸B3計(jì)算

毛坯尺寸B3計(jì)算圖2.19，其中工序余量Z3為封閉環(huán)，工序尺寸A3和工序余量Z1已知。初步擬定Z2=3.5mm，則可依據(jù)尺寸鏈理論擬定B3基本尺寸16.95。按經(jīng)濟(jì)加工精度確定B3公差為2則，B3=17±1。利用尺寸鏈理論驗(yàn)算工序余量最小值Z2min=16-4.1-10.7=1.2(最小工序余量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值)，合適，則確定B1=

17±1整理計(jì)算數(shù)據(jù)，將工序尺寸按入體原則標(biāo)注，見(jiàn)表1.14。

在工序卡上，需要用圖示方式，簡(jiǎn)潔標(biāo)明工件裝夾方式、加工質(zhì)量要求等。一般地，工序簡(jiǎn)圖主要包括如下內(nèi)容：(1)零件結(jié)構(gòu)圖示；(2)用表中符號(hào)標(biāo)明定位基準(zhǔn)、夾緊位置等；(3)用加粗線條，突出標(biāo)明本工序的加工表面輪廓；(4)標(biāo)明本工序的工序尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度等；汽車減速器螺旋傘齒輪加工過(guò)程中，磨內(nèi)孔和端面的工序簡(jiǎn)圖

第四節(jié)工藝尺寸鏈尺寸鏈的定義及特點(diǎn)在機(jī)器裝配或零件加工過(guò)程中，由相互連接的尺寸形成的封閉尺寸組合，稱為尺寸鏈。如圖4-41所示，普通車床的主軸中心與尾座孔的中心應(yīng)當(dāng)?shù)雀?，按機(jī)床有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：允許尾座孔中心略高于主軸中心，但最大不得超過(guò)0.02mm。由圖可知，構(gòu)成普通車床中心高的幾個(gè)主要尺寸有：主軸中心高A1、墊板厚度A2、尾座底面到尾座孔中心高A3，以及裝配后自然形成的尺寸A0

，它們之間存在著這樣的關(guān)系這種由裝配尺寸A1、A2、A3及A0首位相連形成的封閉尺寸組合，稱為裝配尺寸鏈。返回下一頁(yè)對(duì)于具體零件來(lái)說(shuō)，加工過(guò)程中形成的各尺寸也存在上述關(guān)系。例如圖4-12所示零件的加工過(guò)程為：1）以面Ⅰ為基準(zhǔn)，按尺寸A1加工面Ⅲ；2）再以面Ⅰ為基準(zhǔn)，按尺寸A2加工面Ⅱ；3）最后自然形成尺寸A0。它們之間的關(guān)系為：這種由加工尺寸A1、A2及A0首位相連形成的封閉尺寸組合，稱為加工尺寸鏈。加工尺寸鏈又稱為零件工藝尺寸鏈。在進(jìn)行尺寸鏈分析和計(jì)算時(shí)，往往不畫出零件或機(jī)器的具體結(jié)構(gòu)圖，而是采用一種簡(jiǎn)單的尺寸關(guān)系圖進(jìn)行表示，這叫尺寸鏈圖。如圖4-11所示的車床裝配尺寸鏈，可以采用圖4-13的尺寸鏈圖表示。返回上一頁(yè)下一頁(yè)在尺寸鏈中，所有尺寸全都在一個(gè)零件上的，稱為零件尺寸鏈，如圖4-12所示；若這些尺寸不都在同一個(gè)零件上，則稱為裝配尺寸鏈，如圖4-43所示。尺寸鏈的特點(diǎn)為：（1）尺寸鏈的封閉性，即必須由一系列互相關(guān)聯(lián)的尺寸排列成為封閉的形式；（2）尺寸鏈的制約性，即某一尺寸的變化將影響其他尺寸的變化。返回上一頁(yè)下一頁(yè)尺寸鏈的基本術(shù)語(yǔ)及其分類1.基本術(shù)語(yǔ)（1）環(huán)：列入尺寸鏈中的每一個(gè)尺寸，稱為環(huán)。環(huán)可分為封閉環(huán)和組成環(huán)。（2）封閉環(huán)：尺寸鏈中，在裝配過(guò)程或加工過(guò)程中最后自然形成的那個(gè)尺寸稱為封閉環(huán)。封閉環(huán)是尺寸鏈中最后自動(dòng)生成的尺寸，它的實(shí)際尺寸受尺寸鏈其他各環(huán)的影響和制約。在圖樣上，封閉環(huán)的尺寸符號(hào)右下角加注角標(biāo)“0”表示，如圖4-11、圖4-12、圖4-13中的尺寸。（3）組成環(huán)：尺寸鏈中除封閉環(huán)外的其他環(huán)，均稱為組成環(huán)!組成環(huán)中任一環(huán)的變動(dòng)，必然引起封閉環(huán)的變動(dòng)。在圖樣上，組成環(huán)的尺寸符號(hào)右下角應(yīng)加注阿拉伯?dāng)?shù)字角標(biāo)，數(shù)字表示各組成環(huán)的序號(hào)，如圖4-11、圖4-12、圖4-13中的尺寸A1、A2、A3等。返回上一頁(yè)下一頁(yè)根據(jù)組成環(huán)對(duì)封閉環(huán)的影響，還可將組成環(huán)分為增環(huán)和減環(huán)。1）增環(huán)：在其他組成環(huán)不變的條件下，若某一組成環(huán)的變動(dòng)引起封閉環(huán)的同向變動(dòng)，則該組成環(huán)稱為增環(huán)，如圖4-13中的尺寸A2、A3

。2）減環(huán)：在其他組成環(huán)不變的條件下，若由于某一組成環(huán)的變動(dòng)引起封閉環(huán)的反向變動(dòng)，則該組成環(huán)稱為減環(huán)，如圖4-13中的A1。（4）補(bǔ)償環(huán)：在尺寸鏈中預(yù)先選定的某一組成環(huán)，可以通過(guò)改變其大小或位置使封閉環(huán)達(dá)到規(guī)定要求，具有這種功能的組成環(huán)稱為補(bǔ)償環(huán)。返回上一頁(yè)下一頁(yè)（5）傳遞系數(shù)：表示各組成環(huán)對(duì)封閉環(huán)影響大小的系數(shù)，稱為傳遞系數(shù)，用ξi表示。若封閉環(huán)L0與各組成環(huán)Li的關(guān)系為L(zhǎng)0=f(Li)，則傳遞系數(shù)式中，為對(duì)封閉環(huán)誤差影響的變動(dòng)量；為組成環(huán)的誤差變動(dòng)量。對(duì)于增環(huán)，傳遞系數(shù)的符號(hào)為正，即ξi>0；對(duì)于減環(huán)，傳遞系數(shù)的符號(hào)為負(fù)，即ξi<0。返回上一頁(yè)下一頁(yè)2.尺寸鏈的分類尺寸鏈可以按下述特征分類。（1）按應(yīng)用范圍分：1）裝配尺寸鏈—全部組成環(huán)為不同零件設(shè)計(jì)尺寸所形成的尺寸鏈。2）零件尺寸鏈—全部組成環(huán)為同一零件設(shè)計(jì)尺寸所形成的尺寸鏈。3）工藝尺寸鏈—全部組成環(huán)為同一零件工藝尺寸所形成的尺寸鏈。設(shè)計(jì)尺寸指零件圖上標(biāo)注的尺寸；工藝尺寸指工序尺寸、定位尺寸與基準(zhǔn)尺寸。裝配尺寸鏈與零件尺寸鏈，又統(tǒng)稱為設(shè)計(jì)尺寸鏈。（2）按各環(huán)在空間的位置分：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4-12、圖4-13所示。返回上一頁(yè)下一頁(yè)圖4-11

車床主軸中心和尾座孔中心等高尺寸鏈返回圖4-12

零件工藝尺寸鏈返回圖4-13

尺寸鏈圖返回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)，但某些組成環(huán)不平行于封閉環(huán)的尺寸鏈。3）空間尺寸鏈—組成環(huán)位于幾個(gè)不平行平面內(nèi)的尺寸鏈?？臻g尺寸鏈和平面尺寸鏈可用投影法分解為直線尺寸鏈，然后按直線尺寸鏈分析計(jì)算。（3）按尺寸鏈組合形式分：1）并聯(lián)尺寸鏈—兩個(gè)尺寸鏈具有一個(gè)或幾個(gè)公共環(huán)，即為并聯(lián)尺寸鏈。2）串聯(lián)尺寸鏈—兩個(gè)尺寸鏈之間有一個(gè)公共基準(zhǔn)面，即為串聯(lián)尺寸鏈。3）混合尺寸鏈—由并聯(lián)尺寸鏈和串聯(lián)尺寸鏈混合組成的尺寸鏈為混合尺寸鏈。返回上一頁(yè)下一頁(yè)（4）按幾何特征分：1）長(zhǎng)度尺寸鏈—全部組成環(huán)均為長(zhǎng)度尺寸的尺寸鏈。2）角度尺寸鏈—全部組成環(huán)均為角度尺寸的尺寸鏈。角度尺寸鏈常用于分析或計(jì)算機(jī)械結(jié)構(gòu)中有關(guān)零件要素的位置精度，如平行度、垂直度、同軸度等。如圖4-14(a)所示，為了保證滑動(dòng)軸承座孔的端面對(duì)支承底面B的垂直度要求（A0），在圖上標(biāo)注孔的軸線與支承座底面B的平行度要求（A1=0.01mm），以及標(biāo)注孔的端面對(duì)孔軸線的垂直度要求（A2=0.05mm），從而構(gòu)成一個(gè)角度尺寸鏈，如圖4-14(b)所示。返回上一頁(yè)圖4-14

滑動(dòng)軸承座位置公差構(gòu)成的角度尺寸鏈(a)圖樣標(biāo)注；(b)尺寸鏈圖返回第五節(jié)時(shí)間定額與提高生產(chǎn)率的工藝途徑制訂工藝規(guī)程的根本任務(wù)在于保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本，即做到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗。要達(dá)到這一目的，制訂工藝規(guī)程時(shí)，還必須對(duì)工藝過(guò)程認(rèn)真開(kāi)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，有效地采取提高機(jī)械加工生產(chǎn)率的工藝措施。時(shí)間定額機(jī)械加工生產(chǎn)率是指工人在單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)的合格產(chǎn)品的數(shù)量，或者指制造單件產(chǎn)品所消耗的勞動(dòng)時(shí)間。它是勞動(dòng)生產(chǎn)率的指標(biāo)。時(shí)間定額是指在一定的生產(chǎn)條件下，規(guī)定每個(gè)工人完成單件合格產(chǎn)品或某項(xiàng)工作所必需的時(shí)間。

完成零件一道工序的時(shí)間定額稱為單件時(shí)間。它由下列部分組成：基本時(shí)間（Tb）輔助時(shí)間（Ta）布置工作場(chǎng)地時(shí)間（Tsw）生理和自然需要時(shí)間（Tr）準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間（Te）Tc=Tp+Te／n=Tb+Ta+Tsw+Tr+Te／n

時(shí)間定額由以下幾部分組成：

1.基本時(shí)間Tj

基本時(shí)間是直接改變工件的尺寸、形狀及性質(zhì)的時(shí)間。對(duì)切削加工來(lái)說(shuō)，就是切除余量所消耗的時(shí)間，還包括刀具的切入和切出時(shí)間在內(nèi)。基本時(shí)間可根據(jù)切削用量等計(jì)算確定。2.輔助時(shí)間Tf

輔助時(shí)間是指在各個(gè)工序中為了保證基本工藝工作所需要做的各種輔助動(dòng)作的時(shí)間。它包括裝卸工件、開(kāi)停機(jī)床、改變切削用量、進(jìn)退刀具、測(cè)量工件等時(shí)間。輔助時(shí)間可通過(guò)查閱相關(guān)資料、估算或按基本時(shí)間的百分比來(lái)確定。

3.工作地點(diǎn)服務(wù)時(shí)間Tfw

工作地點(diǎn)服務(wù)時(shí)間，是指工人照管工作地點(diǎn)、保證工作狀態(tài)所消耗的時(shí)間。它包括在加工過(guò)程中調(diào)整刀具、修整砂輪、潤(rùn)滑及擦拭機(jī)床、清理切削、刃磨刀具等時(shí)間。工作地點(diǎn)服務(wù)時(shí)間，一般可按基本時(shí)間與輔助時(shí)間之和的百分比α來(lái)計(jì)算，可取α≈（2~7%）（Tj+Tf）。4.休息與自然需要時(shí)間Txz

這是指操作工人所必需的休息和自然需要的時(shí)間，一般可按基本時(shí)間與輔助時(shí)間之和的百分比β來(lái)計(jì)算，可取β≈2%（Tj+

Tf）。

5.準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間Tzz

在成批生產(chǎn)時(shí)，結(jié)束上一批零件和準(zhǔn)備下一批零件的生產(chǎn)而消耗的時(shí)間。它包括加工一批工件開(kāi)始時(shí)熟悉工藝文件、領(lǐng)取毛坯材料、安裝刀具和夾具、調(diào)整機(jī)床等方面的時(shí)間；加工一批工件結(jié)束時(shí)，拆卸和歸還工藝裝備、發(fā)送成品等時(shí)間。加工一個(gè)零件的時(shí)間定額可由下式確定：

Tdj=Tj+Tf+Tfw+Txt+（Tzz/N）

式中：N——零件批量（件）。對(duì)于單件生產(chǎn)，式（5—1）中的Tzz可忽略不計(jì)。對(duì)于大量生產(chǎn)，式（5—1）中的N可認(rèn)為趨于無(wú)窮大。

提高機(jī)械加工生產(chǎn)率的工藝措施勞動(dòng)生產(chǎn)率是一個(gè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)組織、生產(chǎn)管理和工藝設(shè)計(jì)都有密切關(guān)系。

縮短基本時(shí)間提高切削用量減少或重合切削行程長(zhǎng)度采用多件加工縮短輔助時(shí)間采用先進(jìn)高效的機(jī)床夾具采用多工位連續(xù)加工采用主動(dòng)測(cè)量或數(shù)字顯示自動(dòng)測(cè)量裝置采用兩個(gè)相同夾具交替工作的方法

縮短布置工作場(chǎng)地時(shí)間縮短與準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間

工藝過(guò)程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析生產(chǎn)成本和工藝成本制造一個(gè)零件或一件產(chǎn)品所必需的一切費(fèi)用的總和，稱為該零件或產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。只需分析、評(píng)價(jià)與工藝過(guò)程直接相關(guān)的生產(chǎn)費(fèi)用，即所謂工藝成本。不同工藝方案的經(jīng)濟(jì)性比較

第六節(jié)工藝方案的比較與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

對(duì)于任何產(chǎn)品的工藝過(guò)程，通常應(yīng)制訂出幾套不同的、能夠保證加工質(zhì)量和生產(chǎn)率要求的工藝方案，最后，以經(jīng)濟(jì)性評(píng)比來(lái)決定它們的取舍。經(jīng)濟(jì)性評(píng)比可以對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程來(lái)進(jìn)行，也可以針對(duì)某個(gè)或幾個(gè)工序來(lái)進(jìn)行。如果兩個(gè)工藝過(guò)程截然不同，則應(yīng)進(jìn)行全面的分析比較。如果只是個(gè)別工序不同，則對(duì)不同的工序進(jìn)行分析比較，最后選擇較為經(jīng)濟(jì)的方案。

一、

工藝成本制造一個(gè)零件所必需的一切費(fèi)用的總和，稱為零件的生產(chǎn)成本。生產(chǎn)成本中有一部分是與工藝過(guò)程有關(guān)的，稱為工藝成本；另一部分則與工藝過(guò)程無(wú)關(guān)，例如行政總務(wù)人員的工資及辦公費(fèi)用、廠房折舊和維持費(fèi)用等。在工藝方案的經(jīng)濟(jì)性評(píng)比中，只考慮生產(chǎn)成本中的工藝成本這一部分。工藝成本由以下兩種費(fèi)用組成：

1.

可變費(fèi)用V（元/件）可變費(fèi)用是指與零件產(chǎn)量直接有關(guān)的費(fèi)用。如毛坯材料和制造的費(fèi)用，操作工人的工資和獎(jiǎng)金，通用機(jī)床和通用夾具的折舊費(fèi)和維修費(fèi)，通用刀具的折舊費(fèi)及維持費(fèi)，加工消耗的電費(fèi)等。

2.

不變費(fèi)用S（元）不變費(fèi)用是指與零件年產(chǎn)量無(wú)直接關(guān)系的費(fèi)用，如專用機(jī)床和專用夾具的折舊和維修費(fèi)，專用刀具的折舊費(fèi)，機(jī)床調(diào)整工人的工資等。若零件的全年產(chǎn)量為N（件），則全年工藝成本C可由下式確定：

C=VN+S（元）（5—2）單個(gè)零件的工藝成本Cd為：

Cd=V+S/N（元）

（5—3）

二、工藝方案的經(jīng)濟(jì)性評(píng)比設(shè)有兩套可行的工藝方案，方案1的全年工藝成本為C1，方案2的全年工藝成本為C2，則：

C1=V1N+S1C2=V2N+S2

在對(duì)兩套不同的工藝方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)比時(shí)，需區(qū)分下列兩種不同的情況：1.兩套工藝方案的基本投資基本接近試K為工藝方案的基本投資費(fèi)用，若兩套工藝方案的基本投資接近，即K1≈K2，則可直接以工藝成本進(jìn)行比較。如圖5—2所示為兩套工藝方案與年產(chǎn)量的關(guān)系。在圖中，兩直

線交于Ck點(diǎn)，此處所對(duì)應(yīng)的年產(chǎn)量為Nk，當(dāng)年產(chǎn)量N＜Nk時(shí)，應(yīng)選方案2，當(dāng)年產(chǎn)量N＞

Nk時(shí)，應(yīng)選方案1。2.兩套工藝方案的基本投資差額較大當(dāng)兩套工藝方案的基本投資差額較大時(shí)，必須考慮兩套方案的基本投資差額及工藝成本差額的大小。例如，方案1采用價(jià)格較為昂貴的高效機(jī)床及工藝裝備，基本投資K1大，但工藝成本C1較低，方案2采用價(jià)格便宜的設(shè)備，基本投資K2小，但工藝成本C2高，即：K1

＞

K2，C1

＜

C2，在這種情況下進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)比，就不能只考慮工藝成本，而要同時(shí)考慮基本投資差額。這時(shí)，可通過(guò)回收期來(lái)進(jìn)行判別。回收期是指，采用基本投資大的工藝方案時(shí)，由于其工藝成本的降低而將多投資的費(fèi)用收回來(lái)的時(shí)間?；厥掌冢?/p>

T=（K1-K2）/（C2-C1）（年）（5—4）

當(dāng)回收期T滿足下列三個(gè)條件時(shí)，可采用方案1（基本投資大，工藝成本低的方案）。（1）T應(yīng)小于基本投資設(shè)備的使用年限，（2）T應(yīng)小于該產(chǎn)品預(yù)定生產(chǎn)的年限，（3）T應(yīng)小于國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。如，新夾具的回收期限為2—3年，新機(jī)床的回收期限為4~6年。

若不滿足上述條件，則應(yīng)選擇方案2（基本投資少，工藝成本高的方案）。

第七節(jié)

數(shù)控加工工序數(shù)控加工是使用數(shù)控機(jī)床作為加工手段進(jìn)行的零件加工。采用數(shù)控加工方式加工零件的工作、方法、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)等總和稱為數(shù)控加工工藝。數(shù)控加工工藝過(guò)程是利用數(shù)控加工手段，直接改變加工對(duì)象的形狀、尺寸、表面位置、表面形狀等使其成為成品或半成品的過(guò)程。在機(jī)械加工工藝基本理論上，數(shù)控機(jī)床加工工藝與普通機(jī)床加工工藝是相同的。由于數(shù)控加工的全過(guò)程是機(jī)床在數(shù)控加工程序控制下自動(dòng)完成的，因而數(shù)控加工工藝有其特殊性。特殊性突出表現(xiàn)如下三個(gè)方面：(1)工序劃分高度集中

數(shù)控加工設(shè)備是高度自動(dòng)化程度的加工設(shè)備，具有一定的加工柔性，非常適合采用工序集中原則編排加工工序。例如，加工中心采用機(jī)械手換刀，可以在一臺(tái)設(shè)備上完成銑削、鏜削、車削、攻螺紋等多種加工。而普通機(jī)床功能相對(duì)較為單一，更適合采用較為分散的工序安排。(2)數(shù)控工序內(nèi)容復(fù)雜

與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床價(jià)格貴、精度高，使用費(fèi)也高，故常安排其進(jìn)行復(fù)雜工序加工或普通機(jī)床無(wú)法完成的加工。(3)數(shù)控加工工步安排詳盡

數(shù)控機(jī)床完全按照加工程序工作，因此工藝設(shè)計(jì)需要詳細(xì)安排工步內(nèi)容，確定對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)及加工路線等，并將其編入數(shù)控加工程序。而普通機(jī)械加工工序內(nèi)工步內(nèi)容往往允許操作者靈活掌握。

對(duì)比普通機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)明概括數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)。1.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)步驟數(shù)控工藝設(shè)計(jì)大體分為如下幾步：(1)原始資料準(zhǔn)備；(2)數(shù)控加工工藝分析；(3)數(shù)控工藝方案確定；(4)數(shù)控機(jī)床、刀具及夾具選擇；(5)確定加工參數(shù)及加工路線；(6)數(shù)控加工程序編制；(7)數(shù)控程序調(diào)試、加工模擬及修正；(8)編寫技術(shù)文件。

2.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)原始資料除了具有編制普通機(jī)械加工的原始資料之外，數(shù)控工藝規(guī)程編制還應(yīng)具備針對(duì)現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備的資料。例如數(shù)控機(jī)床說(shuō)明書；編程手冊(cè)；切削用量表；標(biāo)準(zhǔn)工具；夾具手冊(cè)。3.數(shù)控加工零件工藝分析數(shù)控加工零件工藝分析首要問(wèn)題是分析判斷被加工對(duì)象是否可以在一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上完成全部加工工作。如若不能，則需要確定數(shù)控加工內(nèi)容和加工使用的具體數(shù)控機(jī)床，即確定數(shù)控加工工序。其后可以針對(duì)加工設(shè)備開(kāi)展工件數(shù)控加工工藝分析。數(shù)控加工工藝性審查涉及面很廣，但從數(shù)控加工的可能性和方便性兩方面來(lái)看，數(shù)控加工工藝審查有如下要求：1）零件圖樣標(biāo)注應(yīng)便于數(shù)控編程(1)零件圖上尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)在數(shù)控加工零件圖上，應(yīng)以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸。在不得已情況下，可將局部的分散標(biāo)注法改為同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種尺寸標(biāo)注方法容易使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、檢測(cè)基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)設(shè)置等具有一致性，也方便編制加工程序。(2)構(gòu)成零件輪廓的幾何要素的應(yīng)充分手工編程往往需要計(jì)算基點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。自動(dòng)編程則要對(duì)構(gòu)成零件輪廓的所有幾何要素進(jìn)行定義。因此在分析零件圖工藝性時(shí)，要分析幾何要素是否充分。2）零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)

(1)零件的內(nèi)腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸。以便減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)，方便編程，有益于提高生產(chǎn)效益。(2)內(nèi)槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，因而內(nèi)槽圓角半徑不應(yīng)過(guò)小。零件工藝性的好壞與被加工輪廓的高低、轉(zhuǎn)接圓弧半徑的大小等都有關(guān)系。(3)零件銑削底平面時(shí)，槽底圓角半徑不應(yīng)過(guò)大。(4)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)便于采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，確保兩次裝夾加工后其相對(duì)位置的準(zhǔn)確性。4.數(shù)控加工工藝路線擬定1）數(shù)控加工定位安裝數(shù)控加工普遍使用專用夾具裝夾工件，數(shù)控加工的定位安裝應(yīng)遵循如下基本原則：(1)力求設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。(2)盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。(3)避免采用人工調(diào)整式定位安裝方案。2）數(shù)控機(jī)床的選用選用數(shù)控機(jī)床的目標(biāo)首先是要保證零件加工精度要求，加工出合格的產(chǎn)品。其次是有利于提高生產(chǎn)率，還要盡可能降低生產(chǎn)成本。數(shù)控機(jī)床選用主要是實(shí)現(xiàn)機(jī)床與加工任務(wù)的匹配。實(shí)現(xiàn)機(jī)床合理選用，除了考慮機(jī)床技術(shù)參數(shù)和功能外，還需要考慮加工對(duì)象的材料和類型、零件輪廓形狀復(fù)雜程度、尺寸大小、加工精度、零件數(shù)量、熱處理情況等等因素。

3）數(shù)控加工方法的選擇數(shù)控加工方法的選擇主要依據(jù)數(shù)控設(shè)備加工能力、加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求選擇數(shù)控加工方法。兼顧加工過(guò)程的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，也要考慮工廠的設(shè)備及工作量分配情況。

4）數(shù)控加工工序劃分普通機(jī)械加工順序安排原則對(duì)數(shù)控加工同樣適用，只是由于數(shù)控加工內(nèi)容往往比較復(fù)雜，工序和工步的劃分和安排需要更為詳盡。除了可以與普通機(jī)械加工一樣以粗、精加工劃分工序外，數(shù)控加工工序的劃分還有具有明顯數(shù)控加工的特點(diǎn)的方法。

根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，數(shù)控加工工序的劃分方法如下：(1)以一次工件安裝作為一道工序這種工序劃分適合于加工內(nèi)容較少的工件，每道工序加工完后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。(2)以一把刀具可以完成的加工內(nèi)容作為一道工序有些工件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面，但考慮到程序太長(zhǎng)，會(huì)受到某些限制，如控制系統(tǒng)的限制（主要是內(nèi)存容量），機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間的限制（如一道工序在一個(gè)工作班內(nèi)不能結(jié)束）等。此外，程序太長(zhǎng)會(huì)增加出錯(cuò)與檢索的困難。因此程序不能太長(zhǎng)，一道工序的內(nèi)容不能太多。(3)以加工部位劃分工序

對(duì)于加工內(nèi)容很多的工件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部位分成幾個(gè)部分，如內(nèi)腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工作為一道工序。5）數(shù)控加工工步劃分?jǐn)?shù)控加工工序設(shè)計(jì)較普通機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)更為詳細(xì)，數(shù)控工序內(nèi)往往劃分工步，工步的劃分主要從加工精度和效率兩方面考慮。下面以加工中心為例來(lái)說(shuō)明工步劃分的原則：(1)同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或?qū)⑷考庸け砻姘聪却趾缶庸し珠_(kāi)進(jìn)行。(2)對(duì)于既有銑面又有鏜孔的零件，可先銑面后鏜孔。按此方法