第三章 機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂和工藝尺寸鏈

第三章機(jī)械加工工藝規(guī)程的制

訂和工藝尺寸鏈第一節(jié)概述第二節(jié)零件結(jié)構(gòu)工藝性分析第三節(jié)確定毛坯第四節(jié)定位基準(zhǔn)的選擇第五節(jié)工藝路線的擬訂第六節(jié)

確定加工余量、工序尺寸及其公差第七節(jié)時(shí)間定額和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率工藝途徑第八節(jié)工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析第九節(jié)工藝尺寸鏈第十節(jié)數(shù)控加工工藝第一節(jié)概述一、工藝規(guī)程的概念、作用、類型及格式

1、工藝規(guī)程的概念

工藝規(guī)程：規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為工藝規(guī)程。

2、工藝規(guī)程的作用

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試驗(yàn)后制訂的，反映了加工中的客觀規(guī)律。其中，規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為機(jī)械加工工藝規(guī)程。工藝規(guī)程也不是一成不變的。

3、工藝規(guī)程的類型及格式

根據(jù)GB／T24737.5—2009《工藝管理導(dǎo)則第5部分：工藝規(guī)程設(shè)計(jì)》中規(guī)定的工藝規(guī)程的類型有：(1)專用工藝規(guī)程

專用工藝規(guī)程是指針對某一個(gè)產(chǎn)品和零件所設(shè)計(jì)的工藝規(guī)程。(2)通用工藝規(guī)程 1)典型工藝規(guī)程是指為一組結(jié)構(gòu)特征和工藝特征相似的零部件所設(shè)計(jì)的通用工藝規(guī)程。 2)成組工藝規(guī)程是指按成組技術(shù)原理將零件分類成組，針對每一組零件所設(shè)計(jì)的通用工藝規(guī)程。(3)標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程

標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程是指已納入標(biāo)準(zhǔn)的工藝規(guī)程。二、制訂工藝規(guī)程的基本要求、主要依據(jù)和制訂步驟

1、制訂工藝規(guī)程的基本要求

制訂工藝規(guī)程的基本要求是，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量提高生產(chǎn)率和降低成本。同時(shí)，還應(yīng)在充分利用本企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上，盡可能采用國內(nèi)、外先進(jìn)工藝技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，并保證良好的勞動(dòng)條件。

2、制訂工藝規(guī)程的主要依據(jù)(即原始資料)1)產(chǎn)品的裝配圖樣和零件圖樣。2)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。3)現(xiàn)有生產(chǎn)條件和資料，它包括毛坯的生產(chǎn)條件或協(xié)作關(guān)系、工藝裝備及專用設(shè)備的制造能力、有關(guān)機(jī)械加工車間的設(shè)備和工藝裝備的條件、技術(shù)工人的水平以及各種工藝資料和標(biāo)準(zhǔn)等。4)國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的有關(guān)工藝資料等。

3、制訂工藝規(guī)程的步驟1)熟悉和分析制訂工藝規(guī)程的主要依據(jù)，確定零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型，進(jìn)行零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析。2)確定毛坯，包括選擇毛坯類型及其制造方法。3)擬訂工藝路線。這是制訂工藝規(guī)程的關(guān)鍵一步。4)確定各工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及其公差。5)確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法。6)確定各工序的切削用量和時(shí)間定額。7)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選擇最佳方案。8)填寫工藝文件。

第二節(jié)零件結(jié)構(gòu)工藝性分析一、零件結(jié)構(gòu)工藝性的概念

零件結(jié)構(gòu)工藝性：零件結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在能滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。（它包括零件的各個(gè)制造過程中的工藝性，有

零件結(jié)構(gòu)的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、

熱處理、切削加工等工藝性。）

在不同的生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件下，

同樣結(jié)構(gòu)的制造可行性和經(jīng)濟(jì)性

可能不同。

圖3-1二、合理標(biāo)注零件的尺寸、公差和表面粗糙度

零件圖樣上的尺寸標(biāo)注既要滿足設(shè)計(jì)要求，又要便于加工。滿足設(shè)計(jì)要求的尺寸，部分要通過裝配尺寸鏈的分析來標(biāo)注，其余的尺寸(而且是大多數(shù)尺寸)則應(yīng)按工藝要求標(biāo)注，具體有以下三個(gè)方面：(1)按照加工順序標(biāo)注尺寸，避免多尺寸同時(shí)保證；圖3-2(2)由定位基準(zhǔn)或調(diào)整基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸，避免基準(zhǔn)不重合誤差；(3)由形狀簡單和易接近的輪廓要素為基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸，避免尺寸換算。圖3-3圖3-4三、零件要素的工藝性

零件要素：零件要素是指組成零件的各加工面。

零件要素的切削加工工藝性歸納起來有以下三點(diǎn)要求：1)各要素的形狀應(yīng)盡量簡單，面積應(yīng)盡量小，規(guī)格應(yīng)盡量標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一。2)能采用普通設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工，且刀具易進(jìn)入、退出和順利通過加工表面。3)加工面與非加工面應(yīng)明顯分開，加工面之間也應(yīng)明顯分開。四、零件整體結(jié)構(gòu)的工藝性

零件是各要素、各尺寸組成的一個(gè)整體，所以更應(yīng)考慮零件整體結(jié)構(gòu)的工藝性，具體有以下五點(diǎn)要求：1)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、借用件和相似件。2)有便于裝夾的基準(zhǔn)。3)有位置要求或同方向

的表面能在一次裝夾中

加工出來。圖3-54)零件要有足夠的剛性，便于采用高速和多刀切削。5)節(jié)省材料，減輕質(zhì)量。圖3-6五、零件結(jié)構(gòu)工藝性的評定指標(biāo)

近來，有關(guān)部門正在探討和研究評價(jià)結(jié)構(gòu)工藝性的定量指標(biāo)。如GB／T24737.3—2009《工藝管理導(dǎo)則產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性審查》中推薦的部分主要指標(biāo)項(xiàng)目有：1)加工精度系數(shù)Kac

2)結(jié)構(gòu)繼承性系數(shù)Ks

3)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)Kst4)結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一化系數(shù)Ke5)材料利用系數(shù)Km第三節(jié)確定毛坯

毛坯類型有鑄、鍛、壓制、沖壓、焊接、型材和板材等。

確定毛坯時(shí)要考慮的因素如下：1)零件的材料及其力學(xué)性能。2)零件的形狀和尺寸。3)生產(chǎn)類型。4)具體生產(chǎn)條件。5)充分考慮利用新工藝、新技術(shù)和新材料的可能性。第四節(jié)定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇是一個(gè)很重要的工藝?yán)碚搯栴}。用未經(jīng)加工的毛坯表面作定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)；用加工過的表面作定位基準(zhǔn)，則稱為精基準(zhǔn)。在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，是從保證工件精度要求出發(fā)的，因而分析定位基準(zhǔn)選擇的順序就應(yīng)從精基準(zhǔn)到粗基準(zhǔn)。(一)精基準(zhǔn)的選擇

1.基準(zhǔn)重合原則P16,圖2-2

基準(zhǔn)重合：采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)稱為基準(zhǔn)重合。

為避免基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差，保證加工精度應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合原則。圖3-7圖3-8

2.基準(zhǔn)統(tǒng)一原則

基準(zhǔn)統(tǒng)一原則：在工件的加工過程中盡可能地采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)統(tǒng)一原則(也稱基準(zhǔn)單一原則或基準(zhǔn)不變原則)。

圖3-9

3.自為基準(zhǔn)原則

自為基準(zhǔn)原則：當(dāng)某些表面精加工要求加工余量小而均勻時(shí)，選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)稱為自為基準(zhǔn)原則。

圖3-104.互為基準(zhǔn)原則

為了使加工面間有較高的位置精度，又為了使其加工余量小而均勻，可采取反復(fù)加工、互為基準(zhǔn)的原則。5.保證工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、操作方便的原則

所選精基準(zhǔn)應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定，夾緊可靠。

圖3-11(二)粗基準(zhǔn)的選擇1)為了保證加工面與非加工面之間的位置要求，應(yīng)選非加工面為粗基準(zhǔn)。圖3-122)合理分配各加工面的余量。在分配余量時(shí)，應(yīng)考慮以下兩點(diǎn)：

①為了保證各加工面都有足夠的加工余量，應(yīng)選擇毛坯余量最小的面為粗基準(zhǔn)。

②為了保證重要加工面的余量均勻，應(yīng)選重要加工面為粗基準(zhǔn)。

圖3-14圖3-133)粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，在同一尺寸方向上(即同一自由度方向上)，通常只允許用一次。

圖3-154)選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整光潔，要避開鍛造飛邊和鑄造澆冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。當(dāng)用夾具裝夾時(shí)，選擇的粗基準(zhǔn)面還應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。

一、表面加工方法的選擇

1、加工經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)表面粗糙度的概念

由統(tǒng)計(jì)資料表明，各種加工方法的加工誤差和加工成本之間的關(guān)系呈負(fù)指數(shù)函數(shù)曲線形狀。

第五節(jié)工藝路線的擬訂圖3-16加工經(jīng)濟(jì)精度是指在正常加工條件下(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)的工人，不延長加工時(shí)間)所能保證的加工精度。經(jīng)濟(jì)表面粗糙度的概念類同于經(jīng)濟(jì)精度的概念。經(jīng)濟(jì)精度的數(shù)值不是一成不變的。

2、選擇加工方法時(shí)考慮的因素

選擇加工方法時(shí)常常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或查表來確定，再根據(jù)實(shí)際情況或通過工藝試驗(yàn)進(jìn)行修改。選擇時(shí)還應(yīng)考慮下列因素：

1)工件材料的性質(zhì)。2)工件的形狀和尺寸。3)生產(chǎn)類型及考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性問題。4)具體生產(chǎn)條件。5)充分考慮利用新工藝、新技術(shù)的可能性，提高工藝水平。6)特殊要求。

二、加工順序的安排(一)機(jī)械加工工序的安排原則

1、先加工基準(zhǔn)面 2、劃分加工階段(1)各加工階段的主要任務(wù) 1)粗加工階段是從坯料上切除較多余量，所能達(dá)到的精度和表面質(zhì)量都比較低的加工過程。 2)半精加工階段是在粗加工和精加工之間所進(jìn)行的切削加工過程。 3)精加工階段是從工件上切除較少余量，所得精度和表面質(zhì)量都比較高的加工過程。

4)光整加工階段是精加工后，從工件上不切除或切除極薄金屬層，用以獲得很光潔表面或強(qiáng)化其表面的加工過程。 5)超精密加工階段是按照超穩(wěn)定、超微量切除等原則，實(shí)現(xiàn)加工尺寸誤差和形狀誤差在0.1μm以下的加工技術(shù)。(2)劃分加工階段的原因 1)保證加工質(zhì)量。 2)有利于合理使用設(shè)備。 3)便于安排熱處理工序，使冷、熱加工工序配合得更好。 4)便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷。 5)精加工、光整加工安排在后，可保護(hù)精加工和光整加工過的表面少受磕碰損壞。

3、先面后孔 4、次要表面可穿插在各階段間進(jìn)行加工

綜上所述，一般機(jī)械加工的順序是：加工精基準(zhǔn)→粗加工主要面→精加工主要面→光整加工主要面→超精密加工主要面，次要表面的加工穿插在各階段之間進(jìn)行。(二)熱處理工序的安排

1、最終熱處理 2、預(yù)備熱處理(三)輔助工序的安排輔助工序的安排不難掌握，問題是常被遺忘。輔助工序很重要，檢驗(yàn)工序更是必不可少的工序，它對保證質(zhì)量、防止產(chǎn)生廢品起到重要作用。除了工序中自檢外，需要在下列場合單獨(dú)安排檢驗(yàn)工序：1)粗加工階段結(jié)束后。2)重要工序前后。3)送往外車間加工的前后，如熱處理工序前后。4)全部加工工序完成后。三、確定工序集中與分散的程度

工序集中與工序分散，是擬訂工藝路線時(shí)確定工序數(shù)目(或工序內(nèi)容多少)的兩種不同的原則，它和設(shè)備類型的選擇有密切的關(guān)系。(一)工序集中和工序分散的概念

工序集中：工序集中就是將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成。

工序集中可采用技術(shù)上的措施集中，稱為機(jī)械集中；也可采用人為的組織措施集中，稱為組織集中。

工序分散：工序分散就是將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行。(二)工序集中和工序分散的特點(diǎn)

1、工序集中的特點(diǎn)(指機(jī)械集中)1)采用高效專用設(shè)備及工藝裝備，生產(chǎn)率高。2)工件裝夾次數(shù)減少，易于保證表面間位置精度，還能減少工序間運(yùn)輸量，縮短生產(chǎn)周期。3)工序數(shù)目少，可減少機(jī)床數(shù)量、操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，還可簡化生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)組織工作(本特點(diǎn)也適用于組織集中)。4)因采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的專用設(shè)備及工藝裝備，使投資大，調(diào)整和維修復(fù)雜，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，轉(zhuǎn)換新產(chǎn)品比較費(fèi)時(shí)。

2、工序分散的特點(diǎn)1)設(shè)備及工藝裝備比較簡單，調(diào)整和維修方便，工人容易掌握，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，又易于平衡工序時(shí)間，易適應(yīng)產(chǎn)品更換。2)可采用最合理的切削用量，減少基本時(shí)間。3)設(shè)備數(shù)量多，操作工人多，占用生產(chǎn)面積也大。(三)工序集中與工序分散的選用

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、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。

目前的發(fā)展趨熱是傾向于工序集中。四、設(shè)備與工藝裝備的選擇(一)設(shè)備的選擇

確定了工序集中或工序分散的原則后，基本上也就確定了設(shè)備的類型。此外，選擇設(shè)備時(shí)還應(yīng)考慮：1)機(jī)床精度與工件精度相適應(yīng)。2)機(jī)床規(guī)格與工件的外形尺寸相適應(yīng)。3)與現(xiàn)有加工條件相適應(yīng)，如設(shè)備負(fù)荷的平衡狀況等。(二)工藝裝備的選擇

工藝裝備選擇的合理與否，將直接影響工件的加工精度、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)類型、具體加工條件、工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求等選擇工藝裝備。1、夾具的選擇2、刀具的選擇3、量具的選擇一、加工余量的概念

加工余量：加工余量是指加工過程中所切去的金屬層厚度。

余量有工序余量和加工總余量(毛坯余量)之分。

工序余量是相鄰兩工序的工序尺寸之差，加工總余量(毛坯余量)是毛坯尺寸與零件圖樣的設(shè)計(jì)尺寸之差。第六節(jié)確定加工余量、工序尺寸及其公差圖3-17圖3-18二、加工余量的影響因素(一)上工序的各種表面缺陷和誤差的因素 1、表面粗糙度Ra和缺陷層Da圖3-19 2、上工序的尺寸公差Ta 3、上工序的幾何誤差(也稱空間誤差)ρa(bǔ)圖3-20(二)本工序加工時(shí)的裝夾誤差εb

裝夾誤差εb的數(shù)值，可通過先分別求出定位誤差、夾緊誤差和夾具的裝夾誤差后再相加而得。εb也具有矢量性質(zhì)。

綜上所述，加工余量的基本公式為在應(yīng)用上述公式時(shí)，要結(jié)合具體情況進(jìn)行修正。圖3-21三、確定加工余量的方法確定加工余量的方法有下列三種。 1、查表法 2、經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法 3、分析計(jì)算法四、確定工序尺寸及其公差 1、基準(zhǔn)重合時(shí)工序尺寸及其公差的計(jì)算

這是指工序基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，表面多次加工時(shí)，工序尺寸及其公差的計(jì)算。

計(jì)算順序是：先確定各工序余量的公稱尺寸，再由

后往前逐個(gè)工序推算，即由零件上的設(shè)計(jì)尺寸開始，由

最后一道工序開始向前工序推算，直到毛坯尺寸。工序尺寸的公差則都按各工序的經(jīng)濟(jì)精度確定，并按“入體原則”確定上、下極限偏差。2、基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸及其公差的計(jì)算例：有一小軸，毛坯為熱軋棒料，大量生產(chǎn)的工藝路線為粗車—半精車—淬火—粗磨—精磨，外圓設(shè)計(jì)尺寸mm。已知各工序的加工余量和經(jīng)濟(jì)精度，試確定各工序尺寸及其偏差、毛坯尺寸及粗車余量，并填入表中(余量為雙邊余量)。工序基本尺寸及上下偏差的確定工序名稱工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸公差偏差0.10.51.23.2毛坯尺寸Ф35工序基本尺寸及上下偏差的確定工序余量精度表面粗糙度值基本尺寸上下偏差精磨0.10.13(IT6)粗磨0.40.033(IT8)半精車1.10.084(IT10)工序基本尺寸及上下偏差的確定粗車毛坯5例：某連桿大頭孔的設(shè)計(jì)尺寸為，表面粗糙度Ra0.4um,毛坯為鍛件,采用加工路線為:粗鏜-半精鏜-精鏜-細(xì)鏜-滾壓.試確定各工序的工序尺寸及其公差,以及表面粗糙度工序名稱工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸公差偏差精細(xì)鏜0.160.461.50.019精鏜-0.570.861.40.030-半精鏜-1.291.660.90.074粗鏜9.7116.359.70.190毛坯尺寸11.5Ф50工序基本尺寸及上下偏差的確定工序名稱工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸公差偏差毛坯尺寸Ф70加工軸，

工序設(shè)計(jì)中第二方面的內(nèi)容是確定勞動(dòng)消耗工藝定額，簡稱勞動(dòng)定額，它是勞動(dòng)生產(chǎn)率指標(biāo)。

一、時(shí)間定額

時(shí)間定額通常由定額員、工藝人員和工人相結(jié)合，通過總結(jié)過去的經(jīng)驗(yàn)，并參考有關(guān)的技術(shù)資料直接估計(jì)確定的；或者以同類產(chǎn)品的工件或工序的時(shí)間定額為依據(jù)，進(jìn)行對比分析后推算出來的；也可通過對實(shí)際操作時(shí)間的測定和分析來確定。

第七節(jié)時(shí)間定額和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的工藝途徑

為了正確地確定時(shí)間定額，通常把工序消耗的時(shí)間分為基本時(shí)間Tb、輔助時(shí)間Ta

、布置工作地時(shí)間Ts、休息與生理需要時(shí)間Tr及準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Te等。

1、基本時(shí)間Tb

基本時(shí)間是直接改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀、相對位置、表面狀態(tài)或材料性質(zhì)等工藝過程所消耗的時(shí)間。 2、輔助時(shí)間Ta

輔助時(shí)間是為實(shí)現(xiàn)工藝過程所必須進(jìn)行的各種輔助動(dòng)作所消耗的時(shí)間。 3、布置工作地時(shí)間Ts

布置工作地時(shí)間是為使加工正常進(jìn)行，工人照管工作地(如更換刀具、調(diào)整刀具、潤滑機(jī)床、清理切屑、收拾工具等)所消耗的時(shí)間。

4、體息與生理需要時(shí)間Tr

休息與生理需要時(shí)間是工人在工作班內(nèi)為恢復(fù)體力和滿足生理上的需要所消耗的時(shí)間。 5、準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Te

準(zhǔn)終時(shí)間是工人為了生產(chǎn)一批產(chǎn)品或零、部件，進(jìn)行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所消耗的時(shí)間。二、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的工藝途徑

提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的措施很多，技術(shù)性方面的措施又涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝和組織管理等多個(gè)方面?，F(xiàn)從制造工藝方面作一簡要分析：

(一)縮減時(shí)間定額縮減時(shí)間定額，首先應(yīng)縮減占定額中比重較大的部分。

1、縮減基本時(shí)間(1)提高切削用量（由基本

時(shí)間的計(jì)算公式可知，增大

切削速度、進(jìn)給量和背吃刀

量都可縮減基本時(shí)間，這是

廣泛采用的非常有效的方法。）(2)減少或重合切削行程長度

圖3-22圖3-24圖3-23(3)采用多件加工2、縮減輔助時(shí)間

具體措施有：1)采用先進(jìn)夾具。2)采用連續(xù)加工方法。3)采用主動(dòng)測量或數(shù)字顯示自動(dòng)測量裝置。圖3-25圖3-26圖3-273、縮減布置工作地時(shí)間4、縮減準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間

縮減準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間的主要方法是擴(kuò)大零件的批量和減少調(diào)整機(jī)床、刀具和夾具的時(shí)間。

圖3-28

(二)采用新工藝和新方法

具體有以下幾方面：1)先進(jìn)的毛坯制造方法。2)少無切削新工藝。3)采用特種加工。4)改進(jìn)加工方法。

(三)提高機(jī)械加工自動(dòng)化程度

加工過程自動(dòng)化是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率最理想的手段，但自動(dòng)化加工投資大、技術(shù)復(fù)雜，因而要針對不同的生產(chǎn)類型，采取相應(yīng)的自動(dòng)化水平。

工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析有兩種方法：一是對不同的工藝過程進(jìn)行工藝成本的分析和評比，二是按相對技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行宏觀比較。

一、工藝成本的分析和評比

工藝成本是指生產(chǎn)成本中與工藝過程有關(guān)的那一部分成本，如毛坯或原材料費(fèi)用、生產(chǎn)工人的工資、機(jī)床電費(fèi)(設(shè)備的使用費(fèi))、折舊費(fèi)和維修費(fèi)、工藝裝備的折舊費(fèi)和修理費(fèi)以及車間和工廠的管理費(fèi)用等。

第八節(jié)工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

(一)工藝成本的組成

工藝成本按照與年產(chǎn)量的關(guān)系，分為可變費(fèi)用V和不變費(fèi)用S兩部分：(1)可變費(fèi)用V（它是與年產(chǎn)量直接有關(guān)，即隨年產(chǎn)量的增減而成比例變動(dòng)的費(fèi)用?？勺冑M(fèi)用的單位是元/件。）(2)不變費(fèi)用S（它是與年產(chǎn)量無直接關(guān)系，不隨年產(chǎn)量的增減而變化的費(fèi)用。）判別可變費(fèi)用和不變費(fèi)用的另一方法是費(fèi)用的單位，前者的單位是元/件，后者的單位是元/年。

(二)工藝成本的計(jì)算

1、材料或毛坯費(fèi)CCP(元/件)

2、操作工人的工資CCG(元/件) 3、機(jī)床電費(fèi)CD(元/件)

4、機(jī)床折舊費(fèi)(1)專用機(jī)床折舊費(fèi)CZJ(元/年)(2)通用機(jī)床折舊費(fèi)CTJ(元/件)

5、機(jī)床維修費(fèi)CJV(元/年) 6、夾具費(fèi)用(1)專用夾具費(fèi)CZQ(元/年)(2)通用夾具費(fèi)CTQ(元/件)

7、刀具費(fèi)用CA(元/件)

8、調(diào)整工人工資

CTG(元/年)

上述8項(xiàng)費(fèi)用均先按工序進(jìn)行計(jì)算，然后算出各工序該項(xiàng)費(fèi)用的總和。

可變費(fèi)用

不變費(fèi)用

圖3-29圖3-30

(三)工藝成本的評比

工藝過程的不同方案進(jìn)行評比時(shí)，常對工件全年的工藝成本進(jìn)行比較，這是因?yàn)槿旯に嚦杀九c年產(chǎn)量呈線性關(guān)系，容易比較。圖3-31

當(dāng)需評比的工藝方案中基本投資差額較大時(shí)，還應(yīng)考慮不同方案的基本投資差額的回收期。投資回收期必須滿足以下要求：1)小于采用設(shè)備或工藝裝備的使用年限。2)小于該產(chǎn)品由于結(jié)構(gòu)性能或市場需求等因素所決定的生產(chǎn)年限。3)小于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)回收期(新設(shè)備的回收期小于4～6年，新夾具的回收期小于2～3年)。

二、相對技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的評比

當(dāng)對工藝路線的不同方案進(jìn)行宏觀比較時(shí)，常用相對技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行評比。

技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)反映工藝過程中勞動(dòng)的耗費(fèi)、設(shè)備的特征和利用程度、工藝裝備需要量以及各種材料和電力的消耗等情況。常用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有：單位工人的平均年產(chǎn)量、質(zhì)量、產(chǎn)值和利潤、單位產(chǎn)品所需勞動(dòng)量、設(shè)備構(gòu)成比、工藝裝備系數(shù)、工藝過程的分散與集中程度以及設(shè)備利用率和材料利用率等。利用這些指標(biāo)能概略地和方便地進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評比。

一、尺寸鏈的基本概念

1、尺寸鏈的定義

尺寸鏈：在機(jī)器裝配或零件加工過程中，由相互連接的尺寸形成封閉的尺寸組稱為尺寸鏈。

第九節(jié)工藝尺寸鏈圖3-32

2、尺寸鏈的組成

為了便于分析和計(jì)算尺寸鏈，對尺寸鏈中各尺寸作如下定義：(1)環(huán)

列入尺寸鏈中的每一尺寸。(2)封閉環(huán)尺寸鏈中在裝配過程或加工過程最后(自然或間接)形成的一環(huán)。(3)組成環(huán)尺寸鏈中對封閉環(huán)有影響的全部環(huán)。(4)增環(huán)尺寸鏈中的組成環(huán)，由于該環(huán)的變動(dòng)引起封閉環(huán)同向變動(dòng)。(5)減環(huán)

尺寸鏈中的組成環(huán)，由于該環(huán)的變動(dòng)引起封閉環(huán)反向變動(dòng)。(6)補(bǔ)償環(huán)

尺寸鏈中預(yù)先選定的某一組成環(huán)，可以通過改變其大小或位置，使封閉環(huán)達(dá)到規(guī)定要求。

3、尺寸鏈的特性(1)封閉性（由于尺寸鏈?zhǔn)欠忾]的尺寸組，因而它是由一個(gè)封閉環(huán)和若干個(gè)相互連接的組成環(huán)所構(gòu)成的封閉圖形，具有封閉性。）(2)關(guān)聯(lián)性（由于尺寸鏈具有封閉性，所以尺寸鏈中的各環(huán)都相互關(guān)聯(lián)。）(3)傳遞系數(shù)ξ（表示各組成環(huán)對封閉環(huán)影響大小的系數(shù)稱為傳遞系數(shù)。） 4、尺寸鏈圖

尺寸鏈圖是將尺寸鏈中各相應(yīng)的環(huán)按大致比例，用首尾相接的單箭頭線順序畫出的尺寸圖。用

尺寸鏈圖可迅速判別組成環(huán)的性質(zhì)，凡是與封閉環(huán)箭頭方向同向的環(huán)是減環(huán)；與封閉環(huán)箭頭方向反向的環(huán)是增環(huán)。 5、尺寸鏈形式1)按環(huán)的幾何特征劃分為長度尺寸鏈和角度尺寸鏈兩種。2)按其應(yīng)用場合劃分為裝配尺寸鏈、工藝尺寸鏈和零件尺寸鏈。（必須注意：零件圖樣上的尺寸不能注成封閉的。）3)按各環(huán)所處空間位置劃分為直線尺寸鏈、平面尺寸鏈和空間尺寸鏈。（尺寸鏈還可分為基本尺寸鏈和派生尺寸鏈。） 6、尺寸鏈的計(jì)算公式

尺寸鏈的計(jì)算是指計(jì)算封閉環(huán)與組成環(huán)的公稱尺寸、公差及極限偏差之間的關(guān)系。計(jì)算方法分為極值法和統(tǒng)計(jì)(概率)法兩類。極值法多用于環(huán)數(shù)少的尺寸鏈，統(tǒng)計(jì)(概率)法多用于環(huán)數(shù)多的尺寸鏈。圖3-33 7、尺寸鏈的計(jì)算形式

計(jì)算尺寸鏈時(shí)，會(huì)遇到下列三種形式。(1)正計(jì)算形式（已知各組成環(huán)的公稱尺寸、公差及極限偏差，求封閉環(huán)的公稱尺寸、公差及極限偏差。它的計(jì)算結(jié)果是唯一的。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的校驗(yàn)工作常遇到此形式。）(2)反計(jì)算形式（已知封閉環(huán)的公稱尺寸、公差及極限偏差，求各組成環(huán)的公稱尺寸、公差及極限偏差。由于組成環(huán)有若干個(gè)，所以反計(jì)算形式是將封閉環(huán)的公差值合理地分配給各組成環(huán)，以求得最佳分配方案。產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作常遇到此形式。）(3)中間計(jì)算形式（已知封閉環(huán)和部分組成環(huán)的公稱尺寸、公差及極限偏差，求其余組成環(huán)的公稱尺寸、公差及極限偏差。工藝尺寸鏈多屬此種計(jì)算形式。）

二、工藝尺寸鏈的應(yīng)用和解算方法

應(yīng)用工藝尺寸鏈解決實(shí)際問題的關(guān)鍵是找出工藝尺寸之間的內(nèi)在聯(lián)系，確定封閉環(huán)及組成環(huán)即建立工藝尺寸鏈。當(dāng)確定好尺寸鏈的封閉環(huán)及組成環(huán)后，就能運(yùn)用尺寸鏈的計(jì)算公式進(jìn)行具體計(jì)算。 (一)工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時(shí)

工藝尺寸鏈的建立和計(jì)算

這種情況就是工序基準(zhǔn)、

定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

重合，表面多次加工時(shí)工序尺寸

及其公差的計(jì)算。

圖3-34

(二)工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)工藝尺寸鏈的建立和計(jì)算 1、測量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)測量尺寸的換算

(1)測量尺寸的換算(2)假廢品的分析

圖3-35(3)設(shè)計(jì)工藝裝備來保證設(shè)計(jì)尺寸

圖3-36 2、定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸及其公差的換算

綜上可知，定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，工序尺寸及其公差的換算方法是，先找出以設(shè)計(jì)尺寸為封閉環(huán)、以工序尺寸為組成環(huán)的工藝尺寸鏈，再按尺寸鏈“反計(jì)算”形式分配工序尺寸公差。

圖3-37例3-2：圖3-38a所示為齒輪孔的局部簡圖。設(shè)計(jì)尺寸：孔徑

需淬硬，鍵槽尺寸深度為

。孔和鍵槽的加工順序是： 1)鏜孔至 2)插鍵槽，工序尺寸為A。 3)淬火熱處理。 4)磨孔至，同時(shí)保證(假設(shè)磨孔和鏜孔的同軸度誤差很小，可忽略)。試求插鍵槽的工序尺寸及其公差。解：1)建立工藝尺寸鏈，包括畫尺寸鏈圖，確定封閉環(huán)和判別組成環(huán)性質(zhì)。

2)計(jì)算工序尺寸及其公差。

3、從待加工的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)標(biāo)注工序尺寸時(shí)工序尺寸及其公差的換算

圖3-38例：表面淬火、滲碳、鍍層的工藝尺寸計(jì)算

例1：大量生產(chǎn)中，一般采用的工藝：車——磨——鍍層。圖中圓環(huán)，外徑鍍鉻，要求保證尺寸，并希望鍍層厚度0.025～0.04（雙邊為0.05～0.08），求鍍前尺寸。機(jī)械加工時(shí)，控制鍍前尺寸和鍍層厚度（由電鍍液成份及電鍍時(shí)參數(shù)決定）直接獲得，而零件尺寸是鍍后間接保證的，所以它是封閉環(huán)。列出如圖工藝尺寸鏈，解之得：解：A＝28－0.08＝27.920＝0＋△sA∴△sA＝0-0.045＝-0.03+△xA∴△xA＝－0.015即：鍍前尺寸為下圖所示偏心零件，表面A要求滲碳處理，滲碳層深度規(guī)定為0.5～0.8mm。與此有關(guān)的加工過程如下：

【例2】【解】1）精車A面，保證直徑；3）精磨A面保證直徑尺寸，同時(shí)保證規(guī)定的滲碳層深度。2）滲碳處理，控制滲碳層深度H1；試確定H1的數(shù)值。例：表面淬火、滲碳、鍍層的工藝尺寸計(jì)算

a)AD2H0H1D1下圖所示偏心零件，表面A要求滲碳處理，滲碳層深度規(guī)定為0.5～0.8mm。與此有關(guān)的加工過程如下：

【例2】【解】R2R1H1H0b)滲碳層深度尺寸換算a)A1）精車A面，保證直徑；3）精磨A面保證直徑尺寸，同時(shí)保證規(guī)定的滲碳層深度。D2H0H12）滲碳處理，控制滲碳層深度H1；試確定H1的數(shù)值。建立尺寸鏈，如圖b,在該尺寸鏈中，H0

是最終的滲碳層深度，是間接保證的，因而是封閉環(huán)。計(jì)算該尺寸鏈，可得到：D1例：表面淬火、滲碳、鍍層的工藝尺寸計(jì)算

測量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)的尺寸換算測量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的尺寸換算在生產(chǎn)實(shí)際中是經(jīng)常遇到的。如圖所示：

圖中要加工三個(gè)圓弧槽，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為與Φ50同心圓上的交點(diǎn),若為單件小批生產(chǎn)，通過試切法獲得尺寸時(shí)，顯然在圓弧槽加工后，尺寸就無法測量，因此，在擬定工藝過程時(shí)，就要考慮選用圓柱表面或選用內(nèi)孔上母線為測量準(zhǔn)來換算出尺寸。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)解：以Φ50下母線為測量基準(zhǔn)時(shí)，可畫出如下尺寸鏈：在該尺寸鏈中，外徑是由上道工序加工直接保證的，尺寸t應(yīng)在本測量工序中直接獲得，均為組成環(huán)；而R5是最后自然形成且滿足零件圖設(shè)計(jì)要求的封閉環(huán)。解：以Φ50下母線為測量基準(zhǔn)時(shí)，可畫出如下尺寸鏈：故該尺寸鏈中，外徑是增環(huán)，t是減環(huán)。求基本尺寸：∴t＝45求t的上、下偏差：∴Δxt＝0∴Δst＝+0.2故測量尺寸t為：驗(yàn)算：T5=T50+T45，即0.3=0.1+0.2思考有其它測量的方法？試畫出其尺寸鏈并計(jì)算？同理，以選內(nèi)孔上母線為測量基準(zhǔn)時(shí)，可畫出如下尺寸鏈：這時(shí)，外圓半徑為增環(huán)，內(nèi)孔半徑及尺寸h為減環(huán)，R5仍為封閉環(huán)。計(jì)算后可得h的測量尺寸為：例3-3：圖3-39a所示為軸套零件及其軸向的設(shè)計(jì)尺寸： 、、

。加工順序是： 1)鏜孔及車端面，工序尺寸為L1，如圖3-39b所示。 2)車外圓及端面，工序尺寸為L2和L3，如圖3-39c所示。圖3-393)鉆孔，工序尺寸為L4，如圖3-39d所示。 4)磨外圓及臺(tái)肩，工序尺寸為L5，如圖3-39e所示。試確定各軸向工序尺寸及其公差。

解：1)確定基準(zhǔn)重合時(shí)表面多次加工的工序尺寸及其公差。 2)確定基準(zhǔn)不重合時(shí)的工序尺寸及其公差。L4是從待加工的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)標(biāo)注的工序尺寸。按下列步驟求解：

①建立工藝尺寸鏈。

②計(jì)算(或校驗(yàn))各工序尺寸及其公差。圖3-40

(三)工序尺寸的圖解法 1、圖表的繪制

繪制步驟如下：1)在圖表正上方畫出工件簡圖。2)自上而下畫出表格，依次分欄說明各工序的名稱和加工內(nèi)容。3)用表中左上方的代表符號(hào)，畫出各工序的定位基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)、加工表面、工序尺寸、切去余量等以及封閉環(huán)尺寸。4)在圖表的左側(cè)，寫明工序號(hào)、工序名稱、工序平均尺寸和工序?qū)ΨQ偏差等。在圖表的右側(cè)，寫明最小

余量、余量變動(dòng)量、平均余量和工序尺寸及其偏差。在圖表的最下方，寫明設(shè)計(jì)尺寸(并在其數(shù)字代號(hào)上標(biāo)上圓圈，以示與未知工序尺寸相區(qū)別)、實(shí)際獲得尺寸和計(jì)算關(guān)系式及其計(jì)算結(jié)果，并校核加工的結(jié)果。5)各余量所處的位置，應(yīng)畫在待加工表面引線的體內(nèi)位置，然后又折回原表面引線位置。在計(jì)算前工序尺寸時(shí)，應(yīng)按所畫余量的實(shí)際位置，予以相加或相減。2、用圖解法建立工藝尺寸鏈的方法(1)確定全部封閉環(huán)(2)按每個(gè)封閉環(huán)查找其組成環(huán)

圖3-413、計(jì)算工藝尺寸鏈的步驟和方法(1)確定各工序尺寸的公差(2)確定工序余量值(3)按一定次序求各工序尺寸(四)孔系坐標(biāo)尺寸(平面尺寸鏈)的換算

孔系有兩種形式：一種是兩孔之間用一個(gè)孔距尺寸聯(lián)系起來的開式孔系；另一種是由三個(gè)或三個(gè)以上的孔距尺寸形成的閉式孔系。

開式孔系的換算比較簡單，一般可將平面尺寸鏈中各環(huán)投影到斜邊上后，再按直線尺寸鏈計(jì)算。

例3-4：圖3