第5章-工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

5.1概述

5.2

零件的結(jié)構(gòu)工藝性及毛坯選擇

5.3

基準(zhǔn)及其選擇

5.4

機(jī)械加工工藝路線擬定

5.5

加工余量及工序尺寸

5.6工藝尺寸鏈

5.7時(shí)間定額與機(jī)械加工生產(chǎn)率

5.8

工藝過(guò)程方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

5.9

裝配方法與裝配工藝規(guī)程

5.10

CAPP簡(jiǎn)介

5.1概述5.1.1機(jī)械加工工藝規(guī)程1．機(jī)械加工工藝規(guī)程的概念

在具體生產(chǎn)條件下，較合理的機(jī)械加工工藝過(guò)程的各項(xiàng)內(nèi)容按規(guī)定的形式書(shū)寫(xiě)成的工藝文件，稱為機(jī)械加工工藝規(guī)程。2．工藝規(guī)程的作用

工藝規(guī)程是機(jī)械制造廠最主要的技術(shù)文件之一，決定了整個(gè)工廠和車間各組成部分之間在生產(chǎn)上的內(nèi)在聯(lián)系，其具體作用如下：（1）是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要依據(jù)；（2）是生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù)；（3）是新建、擴(kuò)建工廠或車間的基本資料；（4）先進(jìn)的工藝規(guī)程還能起著交流和推廣先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的作用。3．工藝規(guī)程的類型和格式

工藝規(guī)程主要包括機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片、機(jī)械加工工藝卡片、機(jī)械加工工序卡片。（1）機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片以工序?yàn)閱挝缓?jiǎn)要說(shuō)明產(chǎn)品（或零部件）的加工過(guò)程。一般不用作直接指導(dǎo)工人操作。但在單件小批生產(chǎn)中，常用這種卡片指導(dǎo)生產(chǎn)。機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片格式見(jiàn)表5—1。（2）機(jī)械加工工藝卡片以工序?yàn)閱挝辉敿?xì)說(shuō)明產(chǎn)品（或零部件）整個(gè)工藝過(guò)程的文件。它是用來(lái)指導(dǎo)工人生產(chǎn)和幫助車間管理人員、技術(shù)人員掌握整個(gè)零件加工過(guò)程的一種主要技術(shù)文件。廣泛用于成批生產(chǎn)的零件和小批生產(chǎn)中的主要零件。機(jī)械加工工藝卡片格式見(jiàn)表5—2。（3）機(jī)械加工工序卡片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。它是直接指導(dǎo)工人生產(chǎn)的一種工藝文件。多用于大批、大量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。機(jī)械加工工序卡片格式見(jiàn)表5—3。工廠機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片產(chǎn)品型號(hào)

零（部）件圖號(hào)

共頁(yè)產(chǎn)品名稱

零（部）件名稱

第頁(yè)材料牌號(hào)

毛坯種類

毛坯外形尺寸

每毛坯件數(shù)

每臺(tái)件數(shù)

備注

工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容車間工段設(shè)備工藝裝備工時(shí)準(zhǔn)終單件

編制（日期）審核（日期）會(huì)簽（日期）

標(biāo)記處記更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處記更改文件號(hào)簽字日期表5—1機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片工廠機(jī)械加工工藝卡片產(chǎn)品型號(hào)

零（部）件圖號(hào)

共頁(yè)產(chǎn)品名稱

零（部）件名稱

第頁(yè)材料牌號(hào)

毛坯種類

毛坯外形尺寸

每毛坯件數(shù)

每臺(tái)件數(shù)

備注

工序裝夾工步工序內(nèi)容同時(shí)加工零件數(shù)切削用量設(shè)備名稱及編號(hào)工藝裝備名稱及編號(hào)技術(shù)等級(jí)工時(shí)定額切削深度（mm）切削速度（m．min-1）每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)或往復(fù)次數(shù)進(jìn)給量（mm/r或mm/雙行程）夾具刀具量具單件準(zhǔn)終

編制（日期）審核（日期）會(huì)簽（日期）

標(biāo)記處記更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處記更改文件號(hào)簽字日期表5—2機(jī)械加工工藝卡片工廠機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)

零（部）件圖號(hào)

共頁(yè)產(chǎn)品名稱

零（部）件名稱

第頁(yè)材料牌號(hào)

毛坯種類

毛坯外形尺寸

每毛坯件數(shù)

每臺(tái)件數(shù)

備注

車間工序號(hào)工序名稱材料牌號(hào)

毛坯種類毛坯外形尺寸每坯件數(shù)每臺(tái)件數(shù)

設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)

夾具編號(hào)夾具名稱冷卻液

工序工時(shí)準(zhǔn)終單件

工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速（r．min-1）切削速度（m．min-1）走刀量（mm．r-1）吃刀深度（mm）走刀次數(shù)工時(shí)定額機(jī)動(dòng)輔助

編制（日期）審核（日期）會(huì)簽（日期）

標(biāo)記處記更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處記更改文件號(hào)簽字日期表5—3機(jī)械加工工序卡片

制訂工藝規(guī)程的基本要求包括以下幾個(gè)方面：①保證加工質(zhì)量（精度、表面質(zhì)量和其它技術(shù)要求）；②提高生產(chǎn)效率；③生產(chǎn)成本低；④盡可能采國(guó)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。

在制訂工藝規(guī)程時(shí)，通常應(yīng)具備下列原始資料：①產(chǎn)品整套裝配圖和零件圖；②產(chǎn)品質(zhì)量驗(yàn)收標(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國(guó)內(nèi)、外同類產(chǎn)品的有關(guān)工藝資料及必要的標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)。5.1.2機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定1．制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的基本要求2.制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原始資料

制訂零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的主要步驟：①分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖；②確定毛坯類型和制造方法；③擬定工藝路線；④確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及工差；⑤確定各工序的設(shè)備、刀具、夾具、量具以及輔助工具；⑥確定切削用量和工時(shí)定額；⑦確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法；⑧填寫(xiě)工藝文件。3.制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟

5.2.1零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析5.2零件的結(jié)構(gòu)工藝性及毛坯選擇

機(jī)械制造中通常按照零件結(jié)構(gòu)和工藝過(guò)程的相似性，將各種零件大致分為軸類零件、套類零件、盤(pán)環(huán)類零件、叉架類零件以及箱體等。

零件結(jié)構(gòu)工藝性，是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。許多功能、作用完全相同而結(jié)構(gòu)工藝性不同的兩個(gè)零件，它們的加工方法與制造成本往往差別很大。此外，在不同的生產(chǎn)條件下對(duì)零件結(jié)構(gòu)的工藝性要求也不一樣。表5—4列出了零件機(jī)械加工工藝性比較的實(shí)例。表5—4零件機(jī)械加工工藝性實(shí)例序號(hào)結(jié)構(gòu)的工藝性不好結(jié)構(gòu)的工藝性好說(shuō)明1退刀槽尺寸相同，可減少刀具種類，減少換刀時(shí)間2三個(gè)凸臺(tái)表面在同一平面上，可在一次進(jìn)給中加工完成3

能保證良好接觸4

壁厚均勻，鑄造時(shí)不容易產(chǎn)生縮孔和應(yīng)力，小孔與壁距離適當(dāng)，便于引進(jìn)刀具序號(hào)結(jié)構(gòu)的工藝性不好結(jié)構(gòu)的工藝性好說(shuō)明5

右圖結(jié)構(gòu)由退刀槽保證了加工的可能性，減少刀具的磨損6

鍵槽的尺寸、方位相同，可在一次裝夾中加工出全部鍵槽，提高生產(chǎn)率7

銷孔太深，增加鉸孔工作量。螺釘太長(zhǎng)，沒(méi)有必要8

在左圖結(jié)構(gòu)中，內(nèi)槽不便于加工和測(cè)量，宜將凹槽改成右圖的形式5.2.2毛坯的選擇1.毛坯的種類及其選擇（1）毛坯的種類機(jī)械加工常用的毛坯有：①鑄件②鍛件③型材④焊接件（2）毛坯的選擇選擇毛坯要綜合考慮下列因素：①零件材料的工藝性及對(duì)材料組織和力學(xué)性能的要求②零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸③生產(chǎn)類型④現(xiàn)有生產(chǎn)條件2.毛坯形狀與尺寸的確定

由于毛坯制造技術(shù)的限制，毛坯上某些表面需要留有一定的加工余量，通過(guò)機(jī)械加工達(dá)到零件的質(zhì)量需要。毛坯尺寸與零件的設(shè)計(jì)尺寸之差稱為毛坯余量或總加工余量。毛坯尺寸的制造公差稱為毛坯公差。毛坯余量和公差的大小與毛坯制造方法有關(guān)，可根據(jù)有關(guān)手冊(cè)或資料確定。

①工藝凸臺(tái)為滿足工藝的需要而在工件上增設(shè)的凸臺(tái)稱為工藝凸臺(tái)，如圖5-1所示，工藝凸臺(tái)在零件加工后若影響零件的外觀和使用性能時(shí)應(yīng)予切除。

圖5-1工藝凸臺(tái)1—加工面2—工藝凸臺(tái)面3—定位面

毛坯的形狀尺寸不僅與毛坯余量大小有關(guān)，在某些情況下還要受工藝需要的影響。因此在確定毛坯形狀時(shí)要注意以下問(wèn)題：②一坯多件

為了毛坯制造方便和易于機(jī)械加工，可以將若干個(gè)小零件制成一個(gè)毛坯，如圖5-2b所示，經(jīng)加工后再切割成單個(gè)零件，如圖5-2a所示。在確定毛坯的長(zhǎng)度L時(shí)，應(yīng)考慮切割零件所用鋸片銑刀的厚度B和切割的零件數(shù)n。圖5-2滑鍵零件圖及毛坯圖(a)滑鍵零件圖(b)毛坯圖

③組合毛坯某些形狀比較特殊的零件，單獨(dú)加工比較困難，如車床進(jìn)給系統(tǒng)中的開(kāi)合螺母外殼，為保證零件的加工質(zhì)量和加工方便，常將分離零件組合成為一個(gè)整體毛坯，加工到一定階段后再切割分離。圖5-3車床開(kāi)和螺母外殼簡(jiǎn)圖5.3.1基準(zhǔn)的概念及其分類5.3基準(zhǔn)及其選擇基準(zhǔn)是零件上用以確定其他點(diǎn)、線、面位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。根據(jù)作用不同，可將基準(zhǔn)做如下的分類：工藝基準(zhǔn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)測(cè)量基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)1.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

在零件圖上用來(lái)確定其它點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如圖5-4a所示鉆套零件，孔中心線是外圓與內(nèi)孔徑向圓跳動(dòng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也是端面B圓跳動(dòng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，端面A是端面B、C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。2.工藝基準(zhǔn)

零件在加工和裝配過(guò)程所使用的基準(zhǔn)。按用途的不同可將分為以下四種：(1)定位基準(zhǔn):粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)(2)測(cè)量基準(zhǔn)(3)工序基準(zhǔn)(4)裝配基準(zhǔn)

(a)(b)圖5-4鉆套零件及其車削工序簡(jiǎn)圖5.3.2定位基準(zhǔn)的選擇

選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，是從保證工件加工精度要求出發(fā)的，因此，定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)先選擇精基準(zhǔn)，再選擇粗基準(zhǔn)。1.精基準(zhǔn)的選擇

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

(1)基準(zhǔn)重合原則

選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，以避免基準(zhǔn)不重合引起的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移誤差。如圖5-5a所示的零件，為了遵守基準(zhǔn)重合原則，應(yīng)選擇加工表面C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)A表面作為定位基準(zhǔn)。

(2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則

采用同一組基準(zhǔn)來(lái)加工工件的多個(gè)表面。

(3)自為基準(zhǔn)原則

以加工表面本身作為定位基準(zhǔn)稱為自為基準(zhǔn)原則。

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

(b)(c)

(d)

圖5-5基準(zhǔn)重合原則（1）以不加工表面作粗基準(zhǔn)用不加工表面做粗基準(zhǔn)可以保證不加工表面與加工表面之間的相互位置關(guān)系。

2.粗基準(zhǔn)的選擇圖5-6選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)(2)以重要表面、余量較小的表面作粗基準(zhǔn)此原則主要是考慮加工余量的合理分配。圖5-7床身加工的粗基準(zhǔn)選擇圖5-8階梯軸加工的粗基準(zhǔn)選擇(3)粗基準(zhǔn)應(yīng)盡量避免重復(fù)使用，在同一尺寸上（即同一自由度方向上）通常只允許使用一次，作為粗基準(zhǔn)是毛坯表面一般都比較粗糙，如二次使用，定位誤差較大。圖5-9粗基準(zhǔn)重復(fù)使用示例(4)以質(zhì)量較好、有一定面積的毛坯表面作粗基準(zhǔn)。應(yīng)盡量選擇沒(méi)有飛邊、澆口或其他缺陷的平整表面作為粗基準(zhǔn)，使工件定位穩(wěn)定、夾緊可靠。5.4機(jī)械加工工藝路線擬定5.4.1表面加工方法的選擇

不同的加工表面所采用的加工方法不同，而同一加工表面，可能有許多加工方法可供選擇。表面加工方法的選擇應(yīng)滿足加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性各方面的要求。一般要考慮以下問(wèn)題：1.加工經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)表面粗糙度

所謂經(jīng)濟(jì)精度是指在正常條件下，即采用符合質(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(zhǎng)加工時(shí)間所能保證的加工精度。若延長(zhǎng)加工時(shí)間，就會(huì)增加成本，雖然精度能提高，但不經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)表面粗糙度的概念類同于經(jīng)濟(jì)精度。經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)表面粗糙度可在有關(guān)機(jī)械加工手冊(cè)查到（表5-5、表5-6和表5-7摘錄）。選擇加工方法常常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或查表確定，再根據(jù)實(shí)際情況或通過(guò)工藝驗(yàn)證進(jìn)行修改。序號(hào)加工方法經(jīng)濟(jì)精度（以公差等級(jí)表示）經(jīng)濟(jì)表面粗糙度Ra值/μm適用范圍1粗車IT11~IT1312.5~50適用于淬火鋼外的各種金屬2粗車-半精車IT8~IT103.2~6.33粗車-半精車-精車IT7~IT80.8~1.64粗車-半精車-精車-滾壓IT7~IT80.025~0.25粗車-半精車-磨削IT7~IT80.4~0.8主要用于淬火鋼也可用于未淬火鋼，但不宜加工有色金屬6粗車-半精車-粗磨-精磨IT6~IT70.1~0.47粗車-半精車-粗磨-精磨-超精加工IT50.012~0.18粗車-半精車-精車-精細(xì)車IT6~IT70.025~0.4主要用于要求較高的有色金屬加工9粗車-半精車-粗磨-精磨-超精磨IT5以上0.006~0.025極高精度的外圓加工10粗車-半精車-粗磨-精磨-研磨IT5以上0.006~0.1表5-5外圓柱面加工方法序號(hào)加工方法經(jīng)濟(jì)精度（以公差等級(jí)表示）經(jīng)濟(jì)表面粗糙度Ra值/μm適用范圍1鉆IT11~IT1312.5~50加工未淬火鋼及鑄鐵的實(shí)心毛坯，也可用于加工有色金屬。孔徑小于15~20mm2鉆-鉸IT8~IT103.2~6.33鉆-粗鉸-精鉸IT7~IT80.8~1.64鉆-擴(kuò)IT10~IT110.2~0.8加工未淬火鋼及鑄鐵的實(shí)心毛坯，也可用于加工有色金屬?？讖叫∮?5~20mm5鉆-擴(kuò)-鉸IT8~IT96.3~12.56鉆-擴(kuò)-精鉸-粗鉸IT71.6~3.27鉆-擴(kuò)-機(jī)鉸-手鉸IT6~IT70.2~0.48鉆-擴(kuò)-拉IT7~IT90.1~1.6大批大量生產(chǎn)(精度由拉刀的精度決定)9粗鏜（或擴(kuò)孔）IT11~IT136.3~12.5除淬火鋼外的各種材料,毛坯有鑄出孔或鍛出孔10粗鏜（粗?jǐn)U）-半精鏜（精擴(kuò)）IT9~IT101.6~3.211粗鏜（粗?jǐn)U）-半精鏜（精擴(kuò)）-精鏜（鉸）IT7~IT80.8~1.612粗鏜（粗?jǐn)U）-半精鏜（精擴(kuò)）-精鏜-浮動(dòng)鏜刀精鏜IT6~IT70.4~0.813粗鏜（擴(kuò)）-半精鏜-磨孔IT7~IT80.2~0.8主要用于淬火鋼，但不宜用于有色金屬14粗鏜（擴(kuò)）-半精鏜-粗磨-精磨IT6~IT70.1~0.215粗鏜-半精鏜-精鏜-精細(xì)鏜IT6~IT70.05~0.4主要用于精度要求高的有色金屬16鉆-（擴(kuò)）-粗鏜－精鏜－衍磨；鉆－（擴(kuò)）－拉－衍－磨；粗鏜（擴(kuò)）-半精鏜-粗磨-衍磨IT6~IT70.025~0.2精度要求很高的孔17以研磨代替上述方法中的衍磨IT5~IT60.006~0.1表5-6孔加工方法序號(hào)加工方法經(jīng)濟(jì)精度（以公差等級(jí)表示）經(jīng)濟(jì)表面粗糙度Ra值/μm適用范圍1粗車IT11~IT1312.5~50端面2粗車-半精車IT8~IT103.2~6.33粗車-半精車-精車IT7~IT80.8~1.64粗車-半精車-磨削IT6~IT80.2~0.85粗刨（或粗銑）IT11~IT136.3~25一般不淬硬平面（端銑表面粗糙度Ra較?。?粗刨（或粗銑）-精刨（或精銑）IT8~IT101.6~6.37粗刨（或粗銑）-精刨（或精銑）-刮研IT6~IT70.1~0.6主要用于要求較高的有色金屬加工8以寬刃精刨代替上述刮研IT70.2~0.89粗刨（或粗銑）-精刨（或精銑）-磨削IT70.2~0.8精度要求高的淬硬平面或不淬硬平面10粗刨（或粗銑）-精刨（或精銑）-粗磨-精磨IT6~IT70.025~0.411粗銑-拉IT7~IT90.2~0.8大量生產(chǎn)，較小的平面（精度視拉刀精度而定）12粗銑-精銑-磨削-研磨IT5以上0.006~0.1（或Ra0.05高精度平面表5-7平面加工方法2.工件材料的性質(zhì)

各種加工方法對(duì)工件材料及其熱處理狀態(tài)有不同的適用性。如：淬火鋼精加工采用磨削，有色金屬精加工用高速精細(xì)車或精細(xì)鏜（金剛鏜）。3.工件的形狀和尺寸

工件的形狀和加工表面的尺寸大小不同，采用的加工方法不同。如：一般大孔采用粗鏜—半精鏜—精鏜，小孔常采用鉆—擴(kuò)—鉸的方法。4.生產(chǎn)類型、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性

各種加工方法的生產(chǎn)率有很大的差異，經(jīng)濟(jì)性也各不相同。如：內(nèi)孔鍵槽加工單件小批量生產(chǎn)用插，而大批量生產(chǎn)多采用拉削加工。5.加工表面的特殊要求

加工表面特殊要求：如表面切削紋路方向的要求。5.4.2加工階段的劃分

當(dāng)加工零件的質(zhì)量要求比較高時(shí)，往往不可能在一兩個(gè)工序中完成全部的加工工作，而必須分幾個(gè)階段來(lái)進(jìn)行加工。一般說(shuō)來(lái)，整個(gè)加工過(guò)程可分為粗加工、半精加工、精加工等幾個(gè)階段。加工精度和表面質(zhì)量要求特別高時(shí)，還可以增設(shè)光整加工和超精加工階段。加工過(guò)程中將粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行，由粗到精使工件逐步到達(dá)所要求的精度水平。1.各加工階段的主要任務(wù)各加工階段的主要任務(wù)如下：⑴粗加工階段：去除大部分余量；⑵半精加工階段：過(guò)渡階段；⑶精加工階段：保證零件各項(xiàng)質(zhì)量技術(shù)要求；⑷光整加工階段：表面粗糙度值要求小的。2.劃分加工階段的原因?qū)⒐に囘^(guò)程劃分加工階段有以下作用：(1)保證加工質(zhì)量；(2)合理使用設(shè)備；(3)便于安排熱處理工序；(4)便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷。5.4.3工序集中與工序分散

安排加工工序可以采取兩種不同的原則：工序集中和工序分散原則。工序集中就是將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，每道工序的加工內(nèi)容較多。工序分散就是將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行，每道工序的加工內(nèi)容很少，最少時(shí)每道工序僅有一個(gè)簡(jiǎn)單的工步。1.工序集中的特點(diǎn)：(1)可以采用高效機(jī)床和工藝裝備，生產(chǎn)率高。(2)工件裝夾次數(shù)減少，易于保證表面間相互位置精度，減少工序間運(yùn)輸量。(3)工序數(shù)目少，可以減少機(jī)床數(shù)量、操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，簡(jiǎn)化生產(chǎn)。(4)如果采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的專用設(shè)備及工藝裝備，則投資巨大，調(diào)整和維修復(fù)雜，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，轉(zhuǎn)換新產(chǎn)品比較費(fèi)時(shí)。2.工序分散的特點(diǎn)：(1)設(shè)備及工藝裝備比較簡(jiǎn)單，調(diào)整和維修方便，易適應(yīng)產(chǎn)品更換。(2)可采用最合理的切削用量，減少基本時(shí)間。(3)設(shè)備數(shù)量多，操作工人多，占用生產(chǎn)面積大。

在一般情況下，單件小批量生產(chǎn)多采用工序集中，不劃分加工階段；大批量生產(chǎn)則劃分加工階段，工序比較分散；中批生產(chǎn)工序集中和分散二者兼有；數(shù)控機(jī)床、加工中心加工多采用工序集中。實(shí)際生產(chǎn)中采用工序集中或工序分散，需根據(jù)具體情況，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來(lái)確定。5.4.4加工順序的安排1.切削加工工序的安排(1)基準(zhǔn)先行(2)先粗后精(3)先主后次(4)先面后孔2.熱處理工序的安排預(yù)先熱處理：目的：使零件具有較好的切削性能（時(shí)效、正火、退火）；

安排：在粗加工之前。精度要求較高的零件粗加工或半精加工后再安排一次時(shí)效處理。調(diào)質(zhì)：目的：提高零件的綜合性能；

安排：粗加工之后半精加工前，或作最終熱處理（無(wú)特別要求）。最終熱處理：目的：為得到高硬度、高耐磨性的表面（滲碳、淬火等）；

安排：在半精加工之后，精加工之前。滲氮處理：

目的：提高零件硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性等；

安排：盡量靠后，在精加工或光整加工之前。

5.4.5輔助工序的安排

輔助工序包括工件的檢驗(yàn)、校直、動(dòng)平衡、探傷、去毛刺、清洗和防銹等，其中檢驗(yàn)工序是主要的輔助工序，它對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量有極重要的作用，檢驗(yàn)工序應(yīng)安排在：①粗加工結(jié)束后；②重要工序前后；③轉(zhuǎn)移車間前后；④全部加工工序完成后。5.5加工余量及工序尺寸5.5.1加工余量的概念

加工余量是指加工過(guò)程中從加工表面切去的金屬表面層。加工余量可分為工序加工余量和總加工余量。1.工序余量

工序余量是相鄰兩工序的工序尺寸之差，即在一道工序中從某一加工表面切除的材料層厚度。對(duì)于如圖5-10所示的單邊加工表面，其單邊加工余量為：

（5-1）

對(duì)于對(duì)稱表面，如軸和孔的圓柱表面，其加工余量是對(duì)稱分布的，是雙邊余量：對(duì)于軸對(duì)于孔

（5-2）（5-3）（a）(b)圖5-11雙邊加工余量

加工總余量是毛坯尺寸與零件圖的設(shè)計(jì)尺寸之差。也稱毛坯余量。它等于同一個(gè)加工表面各道工序的余量之和。

軸和孔的毛坯余量及各工序余量、各工序尺寸及其公差、毛坯尺寸及其公差關(guān)系如圖5-12所示。工序尺寸的公差分布按“入體原則”，毛坯尺寸的公差一般采用雙向標(biāo)注。圖5-12工序余量和毛坯余量2.基本余量、最大余量、最小余量

由于毛坯尺寸和工序尺寸都有制造公差，總余量和工序余量都是變動(dòng)的，故有基本余量（公稱余量）、最大余量、最小余量3種情況。如圖5-13所示的被包容面表面加工，基本余量是前工序和本工序基本尺寸之差；最小余量是前工序最小工序尺寸和本工序最大工序尺寸之差；最大余量是前工序最大工序尺寸和本工序尺寸之差。對(duì)于包容面則相反。圖5-13基本余量最大余量最小余量5.5.2確定加工余量的方法1.經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法2.分析計(jì)算法

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，采用類比法確定加工余量的大小。估計(jì)的余量一般偏大，多用于單件小批量生產(chǎn)。

以一定的實(shí)驗(yàn)資料和計(jì)算公式為依據(jù)，對(duì)諸多因素進(jìn)行逐項(xiàng)的分析和計(jì)算以確定加工余量的大小。所確定的加工余量經(jīng)濟(jì)合理，但計(jì)算較復(fù)雜，僅在貴重材料及大批大量生產(chǎn)中采用。3.查表修正法

以有關(guān)工藝手冊(cè)和資料所推薦的加工余量為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際加工情況進(jìn)行修正以確定加工余量的大小。此法應(yīng)用較廣。5.5.3工序尺寸及其確定

某工序加工應(yīng)達(dá)到的尺寸稱為工序尺寸。一般情況下，外圓柱面和內(nèi)孔加工，往往同一表面經(jīng)過(guò)多次加工才能達(dá)到精度要求，這時(shí)工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，可以采用“倒推法”確定工序尺寸及其公差。先采用查表法確定零件各工序的基本余量，由最后一道工序開(kāi)始向前推算，按基本余量計(jì)算各工序尺寸。工序尺寸公差可從有關(guān)手冊(cè)中查得，即按所采用加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定精度等級(jí)，以工序尺寸為基本尺寸查出工序尺寸公差。計(jì)算時(shí)應(yīng)注意，對(duì)于某些型材毛坯（如軋制棒料）應(yīng)按計(jì)算結(jié)果從材料的尺寸規(guī)格中選擇一個(gè)相等或相近尺寸為毛坯尺寸。在毛坯尺寸確定后應(yīng)重新修正粗加工（第一道工序）的工序余量；精加工工序余量應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算，以確保精加工余量不至于過(guò)大或過(guò)小。

【例5.1】

加工外圓柱面，設(shè)計(jì)尺寸為，表面粗糙度。加工的工藝路線為：用查表法確定毛坯尺寸、各工序尺寸及其公差。粗車→半精車→磨外圓。【解】

先從有關(guān)資料或手冊(cè)查取各工序的基本余量及工序的經(jīng)濟(jì)加工精度（以公差等級(jí)表示）。最后一道工序的加工精度應(yīng)達(dá)到外圓柱面的設(shè)計(jì)要求，其工序尺寸為設(shè)計(jì)尺寸。其余各工序的工序基本尺寸為相鄰后工序的基本尺寸加上該后續(xù)工序的基本余量。工序尺寸的公差按入體原則標(biāo)注。（“倒推”）經(jīng)過(guò)計(jì)算得各工序的工序尺寸如表5-8所示。注意：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確定要運(yùn)用工藝尺寸鏈理論。工序工序基本余量工序尺寸公差工序尺寸工序尺寸及其公差磨外圓0.60.016（IT6）半精車1.40.062（IT9）粗車30.25（IT12）毛坯5（總余量）表5-8加工外圓柱面的工序尺寸計(jì)算/mm驗(yàn)算磨削余量：直徑上最小余量：40.6-0.062-（40+0.050）=0.488mm直徑上最大余量：40.6-（40+0.034）=0.566mm驗(yàn)算結(jié)果表明，磨削余量是合適的。5.6工藝尺寸鏈1.工藝尺寸鏈的概念①工藝尺寸鏈：在機(jī)械制造中相互聯(lián)系且按一定工藝順序排列的封閉尺寸組合稱為尺寸鏈。圖5-14工藝尺寸鏈

（a)（b)（c)

如圖5-14a所示零件，平面1，2已加工，要加工平面3，平面3的位置尺寸A2其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為平面2。當(dāng)選擇平面1為定位基準(zhǔn)，這就出現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合的情況。在采用調(diào)整法加工時(shí)，工藝人員需要在工序圖5-14b上標(biāo)注工序尺寸A3，供對(duì)刀和檢驗(yàn)時(shí)使用，直接控制A3，間接保證零件的設(shè)計(jì)尺寸A2。尺寸A1，，A2，A3首尾相連構(gòu)成一封閉的尺寸組合。在機(jī)械制造中稱這種相互聯(lián)系且按一定工藝順序排列的封閉尺寸組合為尺寸鏈，如圖5-14c所示。由工藝尺寸所組成的尺寸鏈稱為工藝尺寸鏈。工藝尺寸鏈的主要特征是封閉性，即組成尺寸鏈的有關(guān)尺寸按一定工藝順序首尾相連構(gòu)成封閉圖形，沒(méi)有開(kāi)口。②工藝尺寸鏈的組成：組成工藝尺寸鏈的每一個(gè)尺寸稱為工藝尺寸鏈的環(huán)。在加工過(guò)程當(dāng)中直接保證的尺寸稱為組成環(huán)，用Ai表示（圖5-14中A1，A3）。在加工過(guò)程中間接得到、最后得到的尺寸稱為封閉環(huán)，用AΣ表示。（圖5-14c中AΣ為尺寸A2）。由于工藝尺寸鏈?zhǔn)怯梢粋€(gè)封閉環(huán)和若干個(gè)組成的封閉環(huán)圖形，故尺寸鏈中組成環(huán)的尺寸變化必然引起封閉環(huán)的尺寸變化。當(dāng)某組成環(huán)增大（其他組成環(huán)保持不變），封閉環(huán)也隨之增大時(shí)，則該組成環(huán)稱為增環(huán)，以表示（A1）。當(dāng)某組成環(huán)增大（其他組成環(huán)保持不變）封閉環(huán)反而減小，則該組成環(huán)為減環(huán),以表示（A3）。

組成環(huán)性質(zhì)的迅速判定：在尺寸鏈圖上平行于封閉環(huán)，沿任意方向畫(huà)一箭頭，然后沿此箭頭方向環(huán)繞工藝尺寸鏈，平行于每一個(gè)組成環(huán)依次畫(huà)出箭頭，箭頭指向與環(huán)繞方向相同。箭頭指向與封閉環(huán)箭頭指向相反的組成環(huán)為增環(huán)（如圖中A1），相同為減環(huán)（如圖中A3）。

注意：正確判斷尺寸鏈的封閉環(huán)是解工藝尺寸鏈最關(guān)鍵的一步。如果封閉環(huán)判斷錯(cuò)了，整個(gè)工藝鏈的解算也就錯(cuò)了。因此，在確定封閉環(huán)時(shí)，要根據(jù)零件的加工工藝順序緊緊抓住間接得到、最后得到的尺寸這一要點(diǎn)。2.工藝尺寸鏈的計(jì)算公式計(jì)算工藝尺寸鏈的目的是要求出工藝尺寸鏈中某些環(huán)的基本尺寸及其上、下偏差。計(jì)算方法有極值法和概率法兩種。(1)用極值法計(jì)算工藝尺寸鏈的基本公式基本尺寸:封閉環(huán)的基本尺寸等于所有增環(huán)的基本尺寸之和減去所有減環(huán)的基本尺寸之和，即式中m——增環(huán)的環(huán)數(shù)；

n——尺寸鏈的總環(huán)數(shù)。(5-4)

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

(5-5)

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

上、下偏差:封閉環(huán)的上偏差等于所有增環(huán)的上偏差之和減去所有減環(huán)的下偏差之和，即(5-7)

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(5-8)

④公差:封閉環(huán)的公差等于各組成環(huán)的公差之和，即(5-9)⑤各環(huán)平均尺寸：（5-10）其中，

用概率法計(jì)算考慮的是各工藝尺寸的大概率情況（平均尺寸），故理論上假定各環(huán)尺寸按正態(tài)分布，且其分布中心與公差帶中心重合。①各環(huán)中間偏差（或平均偏差）（5-11）（5-12）式中—封閉環(huán)的中間偏差（或平均偏差）；

—增環(huán)的中間偏差（或平均偏差）；

—減環(huán)的中間偏差（或平均偏差）;(2)用概率法計(jì)算工藝尺寸鏈的基本公式②公差

:封閉環(huán)的公差平方等于各組成環(huán)的公差的平方和，即

公式5-12、5-13是用概率法計(jì)算工藝尺寸鏈的基本公式，其它如各環(huán)的平均尺寸、極限尺寸等可由尺寸公差的概念直接推導(dǎo)出來(lái)。（5-13），所以

(a)零件圖

3.用尺寸鏈計(jì)算工藝尺寸(1)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的尺寸換算【例5.2】如圖5-15a所示零件，各平面及槽均已加工，求以側(cè)面K定位鉆?10mm孔的工序尺寸及其偏差。（b）工藝尺寸鏈簡(jiǎn)圖圖5-15定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的尺寸換算

由于孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為槽中心線，鉆孔的定位基準(zhǔn)K與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，工序尺寸及其偏差應(yīng)按工藝尺寸鏈進(jìn)行計(jì)算。解算步驟如下：確定封閉環(huán)：在零件加工過(guò)程中直接控制的是工序尺寸mm和A，孔的位置尺寸mm是間接得到的，故尺寸mm為封閉環(huán)。繪出工藝尺寸鏈圖，如圖5-15b所示。判斷組成環(huán)的性質(zhì)，尺寸A為增環(huán)，尺寸40mm為減環(huán)。計(jì)算工序尺寸A及其上、下偏差。A的基本尺寸：據(jù)式（5-4）得，100=A-40A=140mm。計(jì)算A的上、下偏差：據(jù)式5-7，5-8得，0.2=ESA-（-0.05）ESA=0.15mm-0.2=EIA-0.05EIA=-0.15mm驗(yàn)算計(jì)算結(jié)果：根據(jù)式（5-9）得：[0.2-(-0.2)]=[0.05-（-0.05）]+[0.15-(-0.15)]0.4mm=0.4mm

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

各組成環(huán)公差之和等于封閉環(huán)的公差，計(jì)算無(wú)誤。故以側(cè)面（K）定位鉆孔?10mm的工序尺寸為mm。可以看出本工序尺寸公差減小的數(shù)值等于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)之間距離尺寸的公差（）mm，它就是本工序的基準(zhǔn)不重合誤差。

【例5.3】加工零件的軸向尺寸（設(shè)計(jì)尺寸）如圖5-16a所示，其它各面已加工完，現(xiàn)加工B面，保證BC厚度尺寸mm。

（a）零件圖（b）工藝尺寸鏈簡(jiǎn)圖圖5-16測(cè)量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的尺寸換算

在加工內(nèi)孔端面B時(shí)，設(shè)計(jì)尺寸mm不便測(cè)量。為便于測(cè)量，現(xiàn)改為測(cè)量尺寸A2，以此判斷零件的合格與否。據(jù)此建立工藝尺寸鏈如圖5-16b所示。由于設(shè)計(jì)尺寸mm是間接得到的，故為封閉環(huán)，尺寸mm為增環(huán)，測(cè)量尺寸A2為減環(huán)。由于該尺寸鏈中封閉環(huán)的公差(0.1mm),小于組成環(huán)mm的公差(0.11mm)，不滿足，用極值法解尺寸鏈，不能正確求得A2的尺寸偏差。

現(xiàn)采用壓縮組成環(huán)的公差的辦法來(lái)處理。由于尺寸是外形尺寸，比內(nèi)孔端面(B)測(cè)量尺寸A2易于控制，故將它的公差值縮小，取T1=0.043（IT9）。經(jīng)壓縮公差后，尺寸的尺寸偏差為。

按工藝尺寸鏈計(jì)算加工內(nèi)孔端面B的測(cè)量尺寸A2及其偏差：由式（5-4）得3=16-A2A2=13mm

由式（5-7）得0=0-=0由式（5-8）得-0.1=-0.043-=0.057mm

校核計(jì)算結(jié)果：計(jì)算無(wú)誤。故內(nèi)孔端面B的測(cè)量尺寸及偏差為mm。

(3)工序基準(zhǔn)是尚待繼續(xù)加工的表面在有些加工中，會(huì)出現(xiàn)要用尚待繼續(xù)加工的表面為基準(zhǔn)標(biāo)注工序尺寸。該工序尺寸及其偏差也要通過(guò)工藝尺寸換算來(lái)確定?！纠?.4】加工圖5-17(a)所示外圓及鍵槽，其加工順序?yàn)椋很囃鈭A至mm；銑鍵槽至尺寸A；淬火；磨外圓至mm。磨外圓后應(yīng)保證鍵槽的設(shè)計(jì)尺寸mm。(a)帶鍵槽的軸（b）鍵槽的尺寸鏈圖

5-17加工鍵槽的尺寸換算

從上述工藝過(guò)程可知，工序尺寸A的基準(zhǔn)是一個(gè)尚待繼續(xù)加工的表面，該尺寸應(yīng)按尺寸鏈進(jìn)行計(jì)算來(lái)獲得。尺寸mm是間接得到的尺寸，是尺寸鏈的封閉環(huán)。尺寸A、、是尺寸鏈的組成環(huán)。該組尺寸構(gòu)成的尺寸鏈如圖5-17(b)所示。尺寸A、為增環(huán)；為減環(huán)（半徑尺寸及偏差取直徑尺寸及偏差的一半）。鍵槽的工序尺寸及偏差計(jì)算如下：由式（5-4）得21=A+13-13.2A=21.2mm由式（5-7）得由式（5-8）得加工鍵槽的工序尺寸A為mm。滲碳（氮）層深度尺寸也是從尚待繼續(xù)加工的外（或內(nèi)）表面標(biāo)注的，這種工序尺寸的計(jì)算與此類似。上例中，若為大批量生產(chǎn)，用概率法計(jì)算工藝尺寸鏈則更為科學(xué)合理，也更經(jīng)濟(jì)。下面加以簡(jiǎn)單比較。【例5.5】加工任務(wù)及過(guò)程如例5.4，大批量生產(chǎn)，采用概率法解工藝尺寸鏈，計(jì)算銑鍵槽的工序尺寸A。工藝尺寸鏈建立同例5.4，封閉環(huán)、增環(huán)、減環(huán)的關(guān)系不變。設(shè)ΔA、Δ1、Δ2、ΔΣ分別為尺寸A、、、的中間偏差，則由式（5-11）得Δ1=-0.02075，Δ2=-0.00525，ΔΣ=-0.08；據(jù)式（5-12）得-0.08=Δ2+ΔA-Δ1=-0.00525+ΔA-（-0.02075）故ΔA

=-0.0955據(jù)式（5-13）得故上偏差=-0.0955+0.0757≈-0.02；下偏差=-0.0955-0.0757≈-0.17。所以，加工鍵槽的工序尺寸A為mm。

與例5.4的結(jié)果比較，可知用概率法計(jì)算所得的工序尺寸A的公差值擴(kuò)大了，相當(dāng)于減低了加工難度，降低了加工成本。5.7時(shí)間定額與機(jī)械加工生產(chǎn)率

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。它是安排生產(chǎn)計(jì)劃、進(jìn)行成本核算、考核工人完成任務(wù)情況、確定所需設(shè)備和工人數(shù)量的主要依據(jù)。5.7.1單件時(shí)間為了便于合理地確定時(shí)間定額，把完成一道工序的時(shí)間稱為單位時(shí)間，它包括如下組成部分。1.基本時(shí)間

基本時(shí)間是直接改變生產(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)等工藝過(guò)程所消耗的時(shí)間。對(duì)于機(jī)械加工來(lái)說(shuō)，是指從工件上切除材料層所耗費(fèi)的時(shí)間，其中包括刀具的切入和切出時(shí)間。各種加工方法的切入、切出長(zhǎng)度可查閱有關(guān)手冊(cè)確定。

2.輔助時(shí)間輔助時(shí)間是為實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程所必須進(jìn)行的各種輔助動(dòng)作所消耗的時(shí)間。這些輔助動(dòng)作包括：裝夾和卸下工件；開(kāi)動(dòng)和停止機(jī)床；改變切削用量；進(jìn)、退刀具；測(cè)量工件尺寸等?；緯r(shí)間和輔助時(shí)間的總和，稱為工序作業(yè)時(shí)間，即直接用于制造產(chǎn)品或零、部件所消耗的時(shí)間。3.布置工作時(shí)間Ts

布置工作時(shí)間是為使加工正常進(jìn)行，工人照管工作地(如更換刀具、潤(rùn)滑機(jī)床、清理切屑、收拾工具等)所消耗的時(shí)間。布置工作時(shí)間可按工序作業(yè)時(shí)間的2%-7%來(lái)估算。4.休息和生理需要時(shí)間5.準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間

休息和生理需要時(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。它可按工序作業(yè)時(shí)間的2%-4%來(lái)估算。以上四部分時(shí)間的總和就是單件時(shí)間，即單件時(shí)間

成批生產(chǎn)中，工人為了生產(chǎn)一批零件，進(jìn)行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所消耗的時(shí)間（簡(jiǎn)稱準(zhǔn)終時(shí)間）。成批生產(chǎn)的單件時(shí)間為：

在大量生產(chǎn)時(shí)，n非常大，且每個(gè)工作地點(diǎn)完成固定的一道工序，一般不需考慮準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間。計(jì)算得到的單件時(shí)間以“min”為單位填入工藝文件的相應(yīng)欄中。5.7.2提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的工藝途徑1.縮短時(shí)間定額

縮短時(shí)間定額，首先應(yīng)縮減占定額中比重較大部分。在單件小批量生產(chǎn)中，輔助時(shí)間和準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間所占比重大；在大批量生產(chǎn)中，基本時(shí)間所占比重較大。因此，縮短單位時(shí)間定額主要從以下幾方面采取措施：(1)縮短基本時(shí)間基本時(shí)間可按有關(guān)公式計(jì)算。以車削為例：

縮短基本時(shí)間可采?。孩偬岣咔邢饔昧?；②減少切削長(zhǎng)度L；③采用多件加工:順序多件加工(圖5-18a)、平行多件加工(圖5-18b)、平行順序加工(圖5-18c)等。(a)順序多件加工(b)平行多件加工(c)平行順序加工圖5-18多件加工示意圖

1-工作臺(tái)2-工件3-刨刀4-銑刀5-砂輪

(2)縮短輔助時(shí)間①直接減少輔助時(shí)間；②輔助時(shí)間與基本重合。(3)縮短布置工作地時(shí)間(4)縮短裝備終結(jié)時(shí)間2.采用先進(jìn)工藝方法

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

(1)在毛坯制造中采用新工藝如粉末冶金、石蠟鑄造、精鍛等新工藝，能提高毛坯精度,減少機(jī)械加工勞動(dòng)量和節(jié)約原材料。

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

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

(4)應(yīng)用特種加工新工藝對(duì)于某些特硬、特脆、特韌性材料及復(fù)雜型面的加工，往往用常規(guī)切削方法難以完成加工，而采用電加工等特種加工能顯示其優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)性。5.8工藝過(guò)程方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析5.8.1工藝成本工藝成本由可變費(fèi)用與不變費(fèi)用兩部分組成?？勺冑M(fèi)用V與零件的年產(chǎn)量有關(guān)，包括材料費(fèi)(或毛坯費(fèi))、機(jī)床工人工資、通用機(jī)床和通用工藝裝備維護(hù)折舊費(fèi)等。顯然，可變費(fèi)用隨著零件在計(jì)劃期內(nèi)的產(chǎn)量數(shù)的增加而相應(yīng)增長(zhǎng)。一般地，可用全年可變費(fèi)用VN來(lái)描述，其中N為零件年產(chǎn)量。

不變費(fèi)用與零件年產(chǎn)量無(wú)關(guān)，包括專用機(jī)床、專用工藝裝備的維護(hù)折舊費(fèi)以及與之有關(guān)的調(diào)整費(fèi)等。專用機(jī)床、專用工藝裝備的全年費(fèi)用不隨年產(chǎn)量變化。

1.可變費(fèi)用V

2.不變費(fèi)用C零件（或工序）全年工藝成本S可表示為：全年工藝成本與年產(chǎn)量的關(guān)系如圖5-19a所示。其圖形為一直線，直線的起點(diǎn)為S=C，代表專用設(shè)備的固定投資；直線的斜率為V，表示全年工藝成本隨產(chǎn)量變化的程度，即。（5-14）

圖5-19工藝成本與年產(chǎn)量的關(guān)系（ａ）全年工藝成本（ｂ）單件工藝成本

單件工藝成本與年產(chǎn)量的關(guān)系如圖5-19b所示。其圖形為一雙曲線。從圖中可以看出，當(dāng)零件年產(chǎn)量很小時(shí)，曲線的曲率半徑很小（曲線很陡），說(shuō)明零件年產(chǎn)量的變化對(duì)單件工藝成本影響很大，零件年產(chǎn)量的增加會(huì)大大降低單件工藝成本；當(dāng)零件年產(chǎn)量很大時(shí)，曲線的曲率半徑很大（曲線很平滑），說(shuō)明零件年產(chǎn)量的變化對(duì)單件工藝成本影響很小，即使零件年產(chǎn)量增加較大也不會(huì)十分明顯地降低單件工藝成本。單件（或單個(gè)工序）工藝成本可用下式表示：（5-15）5.8.2工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析1.工藝成本評(píng)價(jià)（１）兩加工方案中少數(shù)工序不同，多數(shù)工序相同時(shí)，可通過(guò)計(jì)算少數(shù)不同工序的單件工藝成本Sd1與Sd2進(jìn)行評(píng)價(jià)?？筛鶕?jù)式（5-15）作出曲線進(jìn)行比較，如圖5-20a所示。產(chǎn)量N小于臨界產(chǎn)量Nk(兩種方案工藝成本相同時(shí)的產(chǎn)量)時(shí)，方案2為可選方案；產(chǎn)量N大于Nk時(shí)，方案1為可選方案。

圖5-20工藝成本評(píng)價(jià)（a)單件工藝成本評(píng)價(jià)（b)全年工藝成本評(píng)價(jià)

（２）兩加工方案中，多數(shù)工序不同，少數(shù)工序相同時(shí)，以該零件加工全年工藝成本(S1,S2)進(jìn)行比較?？筛鶕?jù)式（5-14）作出曲線進(jìn)行比較，如圖5-20b所示。產(chǎn)量N小于臨界產(chǎn)量Nk時(shí)，方案2為可選方案；產(chǎn)量N大于Nk時(shí)，方案1為可選方案。2.投資回收期T評(píng)價(jià)投資回收期T：投資回收期必須滿足以下要求：①回收期限應(yīng)小于專用設(shè)備或工藝裝備的使用年限；②回收期限應(yīng)小于該產(chǎn)品由于結(jié)構(gòu)性能或市場(chǎng)需求因素決定的生產(chǎn)年限；③回收期限應(yīng)小于國(guó)家所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)回收期，采用專用工藝裝備的標(biāo)準(zhǔn)回收期為2-3年，采用專用機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)回收期為4-6年。

（5-16）5.9裝配方法與裝配工藝規(guī)程1.機(jī)器的裝配精度

根據(jù)裝配圖上規(guī)定的技術(shù)要求，將若干零件結(jié)合成組件和部件，并進(jìn)一步將零件、組件和部件結(jié)合成機(jī)器的過(guò)程稱為裝配。前者稱為部件裝配；后者稱為總裝配。裝配是機(jī)器制造過(guò)程中的最后一個(gè)階段。裝配不僅是指零、部件的結(jié)合過(guò)程，還應(yīng)包括調(diào)整、檢驗(yàn)、試驗(yàn)、油漆和包裝等工作。5.9.1概述

裝配精度一般包括以下幾個(gè)方面（1）尺寸精度（2）位置精度（3）相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度（4）接觸精度2.裝配精度與零件精度間的關(guān)系

圖5-21床身導(dǎo)軌簡(jiǎn)圖A―溜板移動(dòng)導(dǎo)軌B―尾座移動(dòng)導(dǎo)軌

機(jī)器及其部件都是由零件所組成。顯然，零件的精度特別是關(guān)鍵零件的加工精度，對(duì)裝配精度有很大影響。例如圖5-21所示，普通車床尾座移動(dòng)對(duì)溜板移動(dòng)的平行度要求，就主要取決于床身上溜板移動(dòng)的導(dǎo)軌A與尾座移動(dòng)的導(dǎo)軌B的平行度以及導(dǎo)軌面間的接觸精度。

一般而言，多數(shù)的裝配精度是和它相關(guān)的若干個(gè)零部件的加工精度有關(guān)，所以應(yīng)合理地規(guī)定和控制這些相關(guān)零件的加工精度，在加工條件允許時(shí)，它們的加工誤差累積起來(lái)，仍能滿足裝配精度的要求。但是，當(dāng)遇到有些要求較高的裝配精度，如果完全靠相關(guān)零件的制造精度來(lái)直接保證，則零件的加工精度將會(huì)很高，給加工帶來(lái)較大的困難。(a)(b)圖5-22床頭箱主軸與尾座套筒中心線等高示意圖1-主軸箱2-尾座3-底板4-床身

由此可見(jiàn)，產(chǎn)品的裝配精度和零件的加工精度有密切的關(guān)系，零件精度是保證裝配精度的基礎(chǔ)，但裝配精度并不完全取決于零件的加工精度。裝配精度的保證，應(yīng)從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、機(jī)械加工和裝配方法等方面進(jìn)行綜合考慮，而將尺寸鏈的基本原理應(yīng)用到裝配中，即建立裝配尺寸鏈和解裝配尺寸鏈?zhǔn)沁M(jìn)行綜合分析的有效手段。

以普通車床床頭和尾座兩頂尖裝配為例（圖5-22），其等高度要求主要取決于主軸箱1、尾座2、底板3和床身4等零部件的加工精度。該裝配精度很難由相關(guān)零部件的加工精度直接保證。在生產(chǎn)中，常按經(jīng)濟(jì)精度來(lái)加工相關(guān)零部件，而在裝配時(shí)則采用一定的工藝措施（如選擇、修配、調(diào)整等措施），從而形成不同的裝配方法，來(lái)保證裝配精度。本例中，采用修配底板3的工藝措施保證裝配精度，這樣雖然增加了裝配的勞動(dòng)量，但從整個(gè)產(chǎn)品制造的全局分析，仍是經(jīng)濟(jì)可行的。3.裝配尺寸鏈(1)長(zhǎng)度裝配尺寸鏈的建立①封閉環(huán)與組成環(huán)的查找；②建立裝配尺寸鏈的注意事項(xiàng)：

I裝配尺寸鏈中裝配精度就是封閉環(huán)。

Ⅱ按一定層次分別建立產(chǎn)品與部件的裝配尺寸鏈。

Ⅲ在保證裝配精度的前提下，裝配尺寸鏈組成環(huán)可適當(dāng)簡(jiǎn)化。

Ⅳ確定相關(guān)零件的相關(guān)尺寸應(yīng)采用“尺寸鏈環(huán)數(shù)最少”原則（亦稱最短路線原則）。

Ⅴ當(dāng)同一裝配結(jié)構(gòu)在不同位置方向有裝配精度要求時(shí)，應(yīng)按不同方向分別建立裝配尺寸鏈。

圖5-25角度裝配尺寸鏈α1—工作臺(tái)面對(duì)其導(dǎo)軌面的平行度；α2—轉(zhuǎn)臺(tái)導(dǎo)軌面對(duì)其下支承平面的平行度；α3—床鞍上平面對(duì)其下導(dǎo)軌面的平行度；α4—升降臺(tái)水平導(dǎo)軌對(duì)床身導(dǎo)軌的垂直度；α5—主軸回轉(zhuǎn)軸線對(duì)床身導(dǎo)軌的垂直度。（2）角度裝配尺寸鏈的建立5.9.2裝配方法及其選擇1.互換法

互換法就是裝配過(guò)程中，零件互換后仍能達(dá)到裝配精度要求的一種方法。

（1）完全互換法在全部產(chǎn)品中，裝配時(shí)各零件不需挑選、修配或調(diào)整就能保證裝配精度的裝配方法稱為完全互換法。選擇完全互換裝配法時(shí)，其裝配尺寸鏈采用極值法計(jì)算，即當(dāng)遇到反計(jì)算形式時(shí)，可按“等公差”原則先求出各組成環(huán)的平均公差：

（5-17）（5-18）再根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，考慮到各組成環(huán)尺寸的大小和加工難易程度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。確定好各組成環(huán)的公差后，按“入體原則”確定極限偏差，若組成環(huán)是中心距，則偏差按對(duì)稱分布。但是，當(dāng)各組成環(huán)都按上述原則確定偏差時(shí)按公式計(jì)算的封閉環(huán)極限偏差常不符合封閉環(huán)的要求值。因此就需選取一個(gè)組成環(huán)，它的極限偏差不是事先定好，而是經(jīng)過(guò)計(jì)算確定，以便與其它組成環(huán)協(xié)調(diào)，最后滿足封閉環(huán)極限偏差的要求，這個(gè)組成環(huán)稱為協(xié)調(diào)環(huán)。一般協(xié)調(diào)環(huán)不能選取標(biāo)準(zhǔn)件或幾個(gè)尺寸鏈的公共組成環(huán)。其余計(jì)算公式的解算同工藝尺寸鏈，不再贅述。采用完全互換法進(jìn)行裝配，使裝配質(zhì)量穩(wěn)定可靠，裝配過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，易于組織流水作業(yè)及自動(dòng)化裝配，也便于采用協(xié)作方式組織專業(yè)化生產(chǎn)。但是當(dāng)裝配精度要求較高，尤其組成環(huán)較多時(shí)，零件就難以按經(jīng)濟(jì)精度制造。因此，這種裝配方法多用于高精度的少環(huán)尺寸鏈或低精度多環(huán)尺寸鏈中。(2)大數(shù)互換法是指在絕大多數(shù)產(chǎn)品中，裝配時(shí)各零件不要挑選、修配或調(diào)整就能保證裝配精度要求的裝配方法。該方法尺寸鏈計(jì)算采用概率法計(jì)算，即若各組成環(huán)的公差相等，則可得各組成環(huán)的平均公差TM為：（5-19）（5-20）

大數(shù)互換法的特點(diǎn)和完全互換法的特點(diǎn)相似，只是互換程度不同。大數(shù)互換法采用概率法計(jì)算，因而擴(kuò)大了組成環(huán)的公差，尤其是在環(huán)數(shù)較多，組成環(huán)又呈正態(tài)分布，擴(kuò)大的組成環(huán)公差最顯著，因而對(duì)組成環(huán)的加工更為方便。2.選配法

成批或大量生產(chǎn)條件，組成環(huán)少而裝配精度要求很高的尺寸鏈，可采用選擇裝配法(簡(jiǎn)稱選配法)。該方法是將組成環(huán)的公差放大到經(jīng)濟(jì)可行的程度，然后選擇合適的零件進(jìn)行裝配。選擇裝配法有三種：直接選配法、分組選配法和復(fù)合選配法。（以活塞銷與銷孔裝配為例說(shuō)明）（a）(b)圖5-26活塞與活塞銷連接1-活塞銷2-擋圈3-活塞

圖5-26示出活塞與活塞銷的連接情況，活塞銷外徑mm，相應(yīng)的銷孔直徑mm。根據(jù)裝配技術(shù)要求，活塞銷孔與活塞銷在冷態(tài)裝配時(shí)應(yīng)有0.0025~0.0075mm的過(guò)盈，與此相應(yīng)的配合公差僅為0.005mm。若活塞與活塞銷采用完全互換法裝配，銷孔與活塞銷直徑的公差按“等公差”分配時(shí)，則它們的公差只有0.0025mm。顯然，制造這樣精確的銷和銷孔都是很困難的，也很不經(jīng)濟(jì)的。實(shí)際生產(chǎn)中則是先將上述公差值放大四倍，這時(shí)銷的直徑d=φ28

mm，銷孔的直徑D=φ28mm，這樣就可以采用高效率的無(wú)心磨和金剛鏜分別加工活塞外圓和活塞銷孔，然后用精密儀器進(jìn)行測(cè)量，并按尺寸大小分成四組，涂上不同的顏色加以區(qū)別（或裝入不同的容器內(nèi)）。并按對(duì)應(yīng)組進(jìn)行裝配，即大的活塞銷配大的活塞銷孔，小的活塞銷配小的活塞銷孔，裝配后仍能保證過(guò)盈量的要求。具體分組情況見(jiàn)圖5-26b和表5-10。同樣顏色的銷與活塞可按互換法裝配。組別標(biāo)志顏色活塞銷直徑活塞銷孔直徑配合情況Ⅰ紅最小過(guò)盈量最大過(guò)盈量Ⅱ白-0．0025-0．0075Ⅲ黃Ⅳ綠表5-10活塞銷和活塞銷孔的分組尺寸

采用分組裝配時(shí)，關(guān)鍵要保證分組后各對(duì)應(yīng)組的配合性質(zhì)和配合公差滿足設(shè)計(jì)要求，所以應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）配合件的公差應(yīng)當(dāng)相等；（2）公差要向同方向增大，增大的倍數(shù)應(yīng)等于分組數(shù)；（3）分組數(shù)不宜多，多了會(huì)增加零件的測(cè)量和分組工作量，從而使裝配成本提高；（4）分組裝配法適合于大批量生產(chǎn)，且加工誤差符合正態(tài)分布規(guī)律；（5）采用分組裝配法，雖然公差放大了，但其它加工質(zhì)量方面的要求（如表面粗糙度等）不能降低。分組裝配法的特點(diǎn)是可降低對(duì)組成環(huán)的加工要求，而不降低裝配精度。但是分組裝配法增加了測(cè)量、分組和配套工作，當(dāng)組成環(huán)較多時(shí)，這種工作就會(huì)變的非常復(fù)雜。所以分組裝配法適用于成批、大量生產(chǎn)中封閉環(huán)工廠要求很嚴(yán)、尺寸鏈組成環(huán)很少的裝配尺寸鏈中。例如，精密偶件的裝配、滾動(dòng)軸承的裝配等。3.修配法（1）修配方法①單件修配法②合并加工修配法③自身加工修配法（2）修配環(huán)的選擇及其尺寸及極限偏差的確定①修配環(huán)選擇I便于拆裝、易于修配。II盡量不選公共組成環(huán)。②確定修配環(huán)尺寸及極限偏差為了保證修配量足夠和最小，放大組成環(huán)公差后實(shí)際封閉環(huán)的公差帶和設(shè)計(jì)要求封閉環(huán)的公差帶之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖5-27所示。

（a）(b)圖5-27封閉環(huán)公差帶要求值和實(shí)際公差帶的相對(duì)關(guān)系(a)越修越大(b)越修越小圖中To、Aomax和Aomin表示設(shè)計(jì)要求的封閉環(huán)公差、最大極限尺寸和最小極限尺寸；、和分別表示放大組成環(huán)公差后實(shí)際封閉環(huán)的公差、最大極限尺寸和最小極限尺寸；Cmax表示最大修配量。I修配環(huán)被修配使封閉環(huán)尺寸變大，簡(jiǎn)稱“越修越大”。由圖5-27a可知無(wú)論怎樣修配總應(yīng)滿足，若，修配環(huán)被修配后會(huì)更大，不能滿足設(shè)計(jì)要求。II修配環(huán)被修配使封閉環(huán)尺寸變小，簡(jiǎn)稱“越修越小”。由圖5-27b可知，為保證修配量足夠和最小，應(yīng)滿足：。當(dāng)已知各組成環(huán)放大后的公差，并按“入體原則”確定組成環(huán)的極限偏差后，就可上述方法求出修配環(huán)的某一極限尺寸，再由已知的修配環(huán)公差求出修配環(huán)的另一極限尺寸。由此確定的修配環(huán)尺寸裝配時(shí)出現(xiàn)的最大修配量為：（5-21）（3）尺寸鏈的計(jì)算步驟和方法舉例說(shuō)明采用修配裝配法時(shí)尺寸鏈的計(jì)算步驟和方法。如圖5-22a所示普通車床床頭和尾座兩頂尖等高度要求為0~0.06（只許尾座高）。設(shè)各組成環(huán)的基本尺寸A1=202mm，A2=46mm，A3=156mm，封閉環(huán)Ao=mm。此裝配尺寸鏈如采用完全互換法解算，則各組成環(huán)公差平均值為：

如此小的公差給加工帶來(lái)困難，現(xiàn)采用修配裝配法。

計(jì)算步驟和方法如下：①選擇修配環(huán)因組成環(huán)A2尾座底板的形狀簡(jiǎn)單，表面面積小，便于刮研修配，故選擇A2為修配環(huán)。②確定各組成環(huán)公差根據(jù)各組成環(huán)所采用的加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定其公差。A1和A3采用鏜模加工，取T1=T3=0.1mm；底板采用半精刨加工，取T2=0.15mm。③計(jì)算修配環(huán)A2的最大修配量由式（5-21）得④確定各組成環(huán)的極限偏差A(yù)1與A3是孔軸線和底面的位置尺寸,故偏差按對(duì)稱分布，即A1=2020.05mm，A3=1560.05mm。⑤計(jì)算修配環(huán)A2的尺寸及極限偏差●判別修配環(huán)A2修配時(shí)對(duì)封閉環(huán)A0的影響。從圖中可知，是“越修越小”情況?！裼?jì)算修配環(huán)尺寸及極限偏差。代入數(shù)值后可得：

=0-(156-0.05)+(202+0.05)=46.1mm又T2=0.15mm則所以

在實(shí)際生產(chǎn)中，為提高接觸A2精度還應(yīng)考慮底板底面在總裝時(shí)必須留一定的刮研量。而按式（5-21）求出的A2，其最大刮研量為0.29mm，符合要求，但最小刮研量為0時(shí)就不符合要求，故必須將A2加大。對(duì)底板而言，最小刮研量可留0.1mm，故A2應(yīng)加大0.1mm，即mm。（4）修配法的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合修配法可降低對(duì)組成環(huán)的加工要求，利用修配組成環(huán)的方法獲得較高的裝配精度，尤其是尺寸鏈中環(huán)數(shù)較多時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)更為明顯。但是，修配工作需要技術(shù)熟練的工人，有大多是手工操作，逐個(gè)修配，所以生產(chǎn)率低，沒(méi)有一定節(jié)拍，不易組織流水裝配，產(chǎn)品沒(méi)有互換性。因而，在大批大量生產(chǎn)中很少采用，在單件小批生產(chǎn)中廣泛采用修配法；在中批生產(chǎn)中，一些封閉環(huán)要求較嚴(yán)的多環(huán)裝配尺寸鏈大多采用修配法。4.調(diào)整法

調(diào)整法是將尺寸鏈中各組成環(huán)按經(jīng)濟(jì)精度加工，裝配時(shí)將尺寸鏈中某一預(yù)先選定的環(huán)，采用調(diào)整的方法改變其實(shí)際尺寸或位置，以達(dá)到裝配精度要求。預(yù)先選定的環(huán)稱為調(diào)整環(huán)（或補(bǔ)償環(huán)），它是用來(lái)補(bǔ)償其它各組成環(huán)由于公差放大后所產(chǎn)生的累計(jì)誤差。調(diào)整法通常采用極值法計(jì)算。根據(jù)調(diào)整方法的不同，調(diào)整法分為：固定調(diào)整法、可動(dòng)調(diào)整法和誤差抵消調(diào)整法三種。調(diào)整法和修配法在補(bǔ)償原則上是相似的，而方法上有所不同。在尺寸鏈中選定一組成環(huán)為調(diào)整環(huán)，該環(huán)按一定尺寸分級(jí)制造，裝配時(shí)根據(jù)實(shí)測(cè)累積誤差來(lái)選定合適尺寸的調(diào)整零件（常為墊圈或軸套）來(lái)保證裝配精度，這種方法稱為固定調(diào)整法。該法主要問(wèn)題是確定調(diào)整環(huán)的分組數(shù)及尺寸，現(xiàn)舉例說(shuō)明。

圖5-28a所示齒輪在軸上的裝配關(guān)系。要求保證軸向間隙為0.05~0.2mm，即Ao=mm，已知A1=115mm，A2=8.5mm，A3=95mm，