第三章工艺规程设计

加工余量的确定第3章工艺规程设计本章要点定位基准的选择工艺路线拟订工艺尺寸链工艺过程经济分析计算机辅助工艺过程设计1机械制造基础第3章工艺规程设计ProcessPlanning3.1

概述StepsandMethodsofProcessPlanning23.1概述3.2机械加工工艺规程设计3.3工艺尺寸链3.4成组技术3.5计算机辅助机械加工工艺规程设计3.6机器装配工艺设计3生产过程和工艺过程工厂的生产过程：机械制造厂一般都从其他工厂取得制造机械所需要的原材料或半成品，从原材料（或半成品）进厂一直到把成品制造出来的各有关劳动过程的总和统称为工厂的生产过程。工厂的生产过程包括：原材料的运输保管、把原材料做成毛坯、把毛坯做成机器零件、把机器零件装配成机器、检验、试车、油漆、包装等。工厂的生产过程又可按车间分为若干车间的生产过程。3.1.1机械加工工艺过程及其组成4工艺过程：在生产过程中凡属直接改变生产对象的尺寸、形状、物理化学性能以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程；其他过程则称为辅助过程。工艺过程又可分为：铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。“机械制造技术基础”课只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程。5机械制造工艺方法与分类JB/T5992-92——按大、中、小和细分类四个层次划分大类中类代码代码名称0123456789中类名称0铸造砂型铸造特种铸造1压力加工锻造轧制冲压挤压旋压拉拔其他2焊接电弧焊电阻焊气焊压焊特种焊接钎焊3切削加工刃具加工磨削钳加工4特种加工电物理加工电化学加工化学加工复合加工其他5热处理整体热处理表面热处理化学热处理6覆盖层电镀化学镀真空沉积热侵镀转化膜热喷涂涂装其他78装配包装装配试验与检验包装9其他粉末冶金冷作非金属成形表面处理防锈缠绕编织其他表3-1机械制造工艺方法类别划分及代码（JB/T5992-92）3.1.1机械加工工艺过程及其组成6零件成形方法材料成形法——进入工艺过程物料初始重量近似等于加工后最终重量。如铸造、压力加工、粉末冶金、注塑成形等，这些方法多用于毛坯制造，但也可直接成形零件。材料去除法——零件的最终几何形状局限在毛坯的初始几何形状范围内，零件形状的改变是通过去除一部分材料，减少一部分重量来实现的。如切削与磨削，电火花加工、电解加工等特种加工等。材料累加法——传统的累加方法有焊接、粘接或铆接等，通过不可拆卸连接使物料结合成一个整体，形成零件。近几年才发展起来的快速原型制造技术（RPM），是材料累加法的新发展。3.1.1机械加工工艺过程及其组成7快速原型制造技术（RPM）

◆快速原型制造（RapidPhotographManufacturing—RPM），又称“快速成形技术”（RapidPhotograph—RP）或“分层制造”（LayerManufacturing—LM），是20世纪80年代后期迅速发展起来的一种新型制造技术。◆它将计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机数控（CNC）、精密伺服驱动、新材料等先进技术集于一体，依据计算机上构成的产品三维设计模型，对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓。◆按照这些轮廓，激光束选择性地切割一层层的箔材（或固化一层层的液态树脂，或烧结一层层的粉末材料），或喷射源选择性地喷射一层层的粘结剂或热熔材料等，形成一个个薄层，并逐步迭加成三维实体（见图3-1）。3.1.1机械加工工艺过程及其组成8图3-1快速成型过程喷粘结剂喷热熔材料三维产品（样品/模具）表面处理构造三维模型模型近似处理切片处理激光喷射源固化树脂切割箔材烧结粉末9a）b）图3-2传统加工与快速成型比较模具模具设计铸造焊接锻压毛坯（大于工件）半成品半成品工件去除加工设计模具样品快速成形10图3-2a快速成型机床及快速成型件Real11φ20±0.072×10.8图3-3阶梯轴φ32φ40φ25±0.07φ350-0.0170.80.8354030550150其余倒角1×45°3.22×1flashflash工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。安装——在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。3.1.1机械加工工艺过程及其组成12133.1.1机械加工工艺过程及其组成加工如图所示零件其工艺过程可由如表所示的五个工序组成。1415工位——一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分相对刀具或设备的固定部分占据的每一个位置称为工位。图3-4多工位加工1：装卸工件2：钻孔3：扩孔4：绞孔flash3.1.1机械加工工艺过程及其组成16多工位加工17工步——指在加工表面不变、切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序。（在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步）走刀——同一加工表面加工余量较大，可以分作几次工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。a）立轴转塔车床的一个复合工步b）钻孔、扩孔复合工步图3-5复合工步3.1.1机械加工工艺过程及其组成18综上分析可知，工艺过程的组成是很复杂的。工艺过程由许多工序组成，一个工序可能有几个安装，一个安装可能有几个工位,一个工位可能有几个工步，如此等等。三爪卡盘2次走刀193.1.2机械加工工艺规程

机械加工工艺过程和工艺规程机械加工工艺过程

采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动过程。机械加工工艺规程规定零件机械加工工艺过程的工艺文件。一个同样要求的零件，可以采用几种不同的工艺过程来加工，但其中总有一种工艺过程在给定的条件下是最合理的，人们把工艺过程的有关内容用文件的形式固定下来，用以指导生产，这个文件称为工艺规程。201．工艺规程是工厂进行生产组织和生产管理工作的主要依据产品在投入生产之前要作大量的生产准备工作，包括原材料和毛坯的供应，机床的配备和调整，专用工艺装备的设计制造，核算生产成本以及配备人员等，所有这些工作都要根据工艺规程进行。2．工艺规程是指导生产的主要技术文件按照工艺规程进行生产，可以稳定地保证产品质量和获得较高的生产效率和经济效益。因此，生产中应严格地执行既定的工艺规程。工厂管理人员根据工艺规程规定的要求，编制生产作业计划，组织工人进行生产，并按照工艺规程要求验收产品。工艺规程的作用连接产品设计和制造过程的桥梁，是企业组织生产活动和进行生产管理的重要依据。213．工艺规程是新建和扩建机械制造厂（或车间）的重要技术文件新建和扩建机械制造厂（或车间）须根据工艺规程确定机床和其他辅助设备的种类、型号规格和数量，厂房面积，设备布置，生产工人的工种、等级及数量等。此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进制造技术的作用。典型工艺规程可以缩短工厂摸索和试制的过程。22工艺规程形式（工艺过程卡、工序卡、工艺卡）

3.1.2机械加工工艺规程

233.1.2机械加工工艺规程

243.1.2机械加工工艺规程

251）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。机械加工工艺规程设计原则3.1.2机械加工工艺规程

加工及产品优质、高效、低成本技术上的先进性、经济上的合理性、良好的劳动条件26产品的全套装配图及零件图产品的验收质量标准产品的生产纲领及生产类型零件毛坯图及毛坯生产情况本厂（车间）的生产条件各种有关手册、标准等技术资料国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况制定机械加工工艺规程所需原始资料3.1.2机械加工工艺规程

27

1．阅读装配图和零件图

了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。2．工艺审查

审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。3．熟悉或确定毛坯

确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见表5-4。机械加工工艺规程设计步骤3.1.2机械加工工艺规程

28表5-4各类毛坯的特点及适用范围

毛坯种类制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形状机械性能适用生产类型型材型材焊接件砂型铸造自由锻造普通模锻钢模铸造精密锻造压力铸造熔模铸造冲压件粉末冶金件

工程塑料件

13级以下13级以下11～1510～128～118～117～108～107～9

9～11大一般大大一般较小较小小很小小很小

较小各种材料钢

材铸铁,铸钢,青铜钢材为主钢,锻铝,铜等铸铝为主钢材,锻铝等铸铁,铸钢,青铜铸铁,铸钢,青铜钢铁,铜,铝基材料工程塑料小型大、中型各种尺寸各种尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型为主各种尺寸中、小尺寸

中、小尺寸简单较复杂复杂较简单一般较复杂较复杂复杂复杂复杂较复杂复杂较好有内应力差好好较好较好较好较好好一般

一般各种类型单件单件小批单件小批中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量大批量中、大批量

中、大批量3.1.2机械加工工艺规程

294.选择定位基准（见5.2节）5.拟定加工路线（见5.3节）6.确定满足各工序要求的工艺装备包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，应与生产批量和生产节拍相适应，并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。3.1.2机械加工工艺规程

30

确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差（见5.4，5.5节）确定切削用量（见5.6节）确定时间定额（见5.7.1节）编制数控加工程序（对数控加工）评价工艺路线

对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案（见5.6.3节）。12.填写或打印工艺文件3.1.2机械加工工艺规程

31工艺性分析举例3.1.2机械加工工艺规程

323.1.2机械加工工艺规程

333.1.2机械加工工艺规程

343.1.2机械加工工艺规程

353.1.2机械加工工艺规程

363.1.2机械加工工艺规程

37练习38存在工艺问题与改进措施1)键槽设置在阶梯轴90。方向上，需两次装夹加工。将两个键槽设计在同一方向上，一次装夹即可。2)车螺纹时，螺纹根部易打刀;且不能清根。留有退刀槽，可使螺纹清根;操作相对容易，可避免打刀。3)两端轴颈须磨削加工，因砂轮圆角而不能清根。留有退刀槽，磨削时可以清根。3.1.2机械加工工艺规程

39机械制造技术基础第3章工艺规程设计ProcessPlanning3.2

机械加工工艺规程设计SelectionofLocationDatum403.2.1零件工艺分析3.2.2毛坯的选择3.2.3定位基准的选择3.2.4工艺路线的拟定3.2.5加工余量的确定3.2.6工序尺寸的确定3.2.7机床及工艺装备的确定3.2.8确定切削用量和时间定额3.2.9工艺方案的技术经济分析3.2.10编制工艺规程文件41（1）加工表面的尺寸精度（2）主要加工表面的形状精度;（3）主要加工表面之间的相互位置精度（4）各加工表面粗糙度以及表面质量方面的其他要求;（5）热处理要求及其他技术要求(如动平衡等)。零件的技术要求分析3.2.1零件工艺分析42零件图具体的技术要求分析内容：1）零件的视图、尺寸、公差和技术要求等是否齐全。了解零件的各项技术要求，找出主要技术要求和加工关键，以便制订相应的加工工艺。2）零件图所规定的加工要求是否合理3）零件的选材是否恰当，热处理要求是否合理43零件的结构分析主要应注意的问题1）机械零件的结构，由于使用要求不同而具有各种形状和尺寸，但都是由一些基本表面和成型表面组成。在研究具体零件的结构特点时，首先要分析该零件是由哪些表面组成的，因为表面形状是选择加工方法的基本因素。例如，外圆表面一般是由车削和磨削加工出来；内孔大多通过钻、扩、铰、拉、镗澄和磨削等加工方法获得。除表面形状外，尺寸对工艺也有重要的影响。以内孔为例，大孔与小孔、深孔与浅孔在工艺上均有不同的特点。零件结构及其工艺性分析3.2.1零件工艺分析442）在分析零件的结构时，不仅要注意零件的各个构成表面本身的特征，而且还要注意这些表面的不同组合。例如以内外圆为主的表面既可组成轴类、盘类零件，也可组成套筒类零件。对于套筒类零件，既可是一般的轴套，也可以是形状复杂或刚性很差的薄壁套筒。显然，上述不同结构的零件在工艺上往往有着较大的差异。在机械制造中，通常按照零件结构和加工工艺过程的相似性，将各种零件大致分为轴类零件、套筒类零件、盘环类零件、叉架类零件以及箱体等。另外，特别要注意分析零件的刚度情况，对刚度特别薄弱的部位，在加工时要注意采取相应的工艺措施以防止受力变形。同时还要注意分析零件刚度的方向，例如套筒类零件的轴向刚度大于径向刚度，所以夹紧时常将径向夹紧改为轴向夹紧。3.2.1零件工艺分析453）在研究零件的结构时，还要注意审查零件的结构工艺性。零件的结构工艺性是指零件的结构在保证使用要求的前提下，是否能以较高的生产率和最低的成本方便地制造出来的特性。使用性能相同而结构不同的两个零件，它们的加工方法和制造成本可能有很大的差别。在进行零件的结构分析时应考虑到加工时的装夹、对刀、测量、切削效率等。结构工艺性不好会使加工困难，浪费工时，浪费材料，甚至无法加工。3.2.1零件工艺分析46机械加工中常用的毛坯种类有：铸件、锻件、焊接件、型材、冲压件、粉末冶金件和工程塑料件等。3.2.2毛坯的选择毛坯种类的选择473.2.2毛坯的选择483.2.2毛坯的选择49现代机械制造发展的趋势之一是精化毛坯，使其形状和尺寸尽量与零件接近，从而进行少切屑加工甚至无屑加工。但由于毛坯制造技术和成本的限制，产品零件的加工精度和表面质量的要求越来越高，所以毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。毛坯制造尺寸与零件相应尺寸的差值称为毛坯加工余量，毛坯制造尺寸的公差称为毛坯公差，二者都与毛坯的制造方法有关，生产中可参阅有关的工艺手册来选取。毛坯的加工量确定后，其形状和尺寸的确定，还要考虑到毛坯制造、机械加工及热处理等工艺因素的影响。确定毛坯的形状和尺寸3.2.2毛坯的选择5051基准

确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。

3.2.3定位基准的选择基准设计基准：设计图样上标注设计尺寸所依据的基准工艺基准：工艺过程中所使用的基准ⅰ工序基准ⅱ定位基准ⅲ测量基准ⅳ装配基准52设计基准

在设计图样上所采用的基准

图3-8定位支座零件53工艺基准

在工艺过程中所采用的基准。又可分为：工序基准、定位基准、测量基准与装配基准。

图3-9a支座零件第1工序（车削）54图3-9b支座零件第2工序（钻孔）55图3-9c支座零件第3工序（钻、锪4分布孔）56图3-9d支座零件第4工序（磨内孔、端面）图3-9e支座零件第5工序（磨外圆、台阶面）5758上述各种基准应尽可能使之重合。在设计机器零件时，应尽量选用装配基准作为设计基准；在编制零件的加工工艺规程时，应尽量选用设计基准作为工序基准；在加工及测量工作时，应尽量选用工序基准作为定位基准及测量基准，以消除由于基准不重合引起的误差。59在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步分为：

使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台（图5-1）等。定位基准的选择使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。◆粗基准◆精基准◆附加基准60

工艺凸台A向A图3-11小刀架上的工艺凸台61在选择定位基准时一般都是先根据零件的加工要求选择精基准，然后再考虑用那一组表面作粗基准才能把精基准加工出来。选择精基准一般应遵循以下几项原则：（1）基准重合原则应尽可能选择所加工表面的工序基准为精基准，这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差。◆精基准的选择原则62（2）基准统一原则应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的表面，以保证所加工的各个表面之间具有正确的相对位置关系。（3）互为基准原则当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准的方法进行加工。（4）自为基准原则一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为精基准进行加工。63上述四项选择精基准的原则，有时不可能同时满足，应根据实际条件决定取舍。64主轴箱零件精基准选择统一基准原则——当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工精基准65

在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：

1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准；

2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准；

3）盘套类零件常使用止口面（一端面和一短圆孔）作统一基准；

4）套类零件用一长孔和一止推面作统一基准。

采用统一基准原则好处：

1）有利于保证各加工表面之间的位置精度；

2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。

★注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。66

互为基准原则轴径轴径锥孔主轴零件精基准选择【例】主轴零件精基准选择自为基准原则

【例】床身导轨面磨削加工导轨磨削基准选择导轨67

浮动镗刀块1—工件2—镗刀块3—镗杆便于装夹原则——所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。外圆研磨示意图【例】铰孔、拉孔、研磨【例】浮动镗刀块镗孔68工件加工的第一道工序所用基准都是粗基准,粗基准选择得正确与否，不但与第一道工序的加工有关，而且还将对该工件加工的全过程产生重大影响。选择粗基准，一般应遵循以下几项原则：◆粗基准的选择原则69（1）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则被加工零件上如有不加工表面应选不加工面作粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有一定的相对位置关系。不加工表面加工余量70a）b）c）粗基准选择比较71（2）合理分配加工余量的原则从保证重要表面加工余量均匀考虑，应选择重要表面作粗基准，床身加工就是一个很好的实例。床身加工粗基准选择7273床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序274（3）便于装夹的原则为使工件定位稳定，夹紧可靠，要求所选用的粗基准尽可能平也光洁,不允许有锻造飞边、铸造浇冒口切痕或其他缺陷,并有足够的支承面积。（4）同一方向上的粗基准一般不得重复使用的原则粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间的位置误差会相当大，所以，粗基准一般不得重复使用。上述四项选择粗基准的原则，有时不能同时兼顾，只能根据主次决择。75例题3.1请选择图3.14所示支架零件加工时的精基准和粗基准。76精基准选择：7778机械制造技术基础第3章工艺过程设计ProcessPlanning3.2.4

工艺路线的拟订DeterminetheMachiningRoute79机器零件的结构形状虽然多种多样，但它们都是由一些最基本的几何表面（外圆、孔、平面等）组成的，机器零件的加工过程实际就是获得这些几何表面的过程。同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工，但每种加工方法的加工质量、加工时间和所花费的费用却是各不相同的。工程技术人员的任务，就是要根据具体加工条件（生产类型、设备状况、工人的技术水平等）选用最适当的加工方法，加工出合乎图样要求的机器零件。表面加工方法和方案的选择3.2.4工艺路线的拟定（1）根据加工表面的技术要求，尽可能采用经济加工精度方案80具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只通过一次加工就能达到图样要求的，对于精密零件的主要表面，往往要通过多次加工才能逐步达到加工质量要求。在选择加工方法时，一般总是首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定该表面终加工工序加工方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。主要表面的加工方案和加工方法选定之后,再选定次要表面的加工方案和加工方法。81图5-13加工误差与成本关系CΔ0AB经济精度随年代增长和技术进步而不断提高（图5-14）在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度（图5-13AB段）加工经济精度加工误差（μm）196010-110-210-319202000102101100年代图5-14加工精度与年代的关系一般加工精密加工超精密加工3.2.4工艺路线的拟定821）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求2）零件材料的加工性3）生产批量和生产节拍要求4）企业现有加工设备和加工能力5）经济性选择加工方法应考虑的问题外圆表面、孔及平面加工方案（20世纪90年代）。3.2.4工艺路线的拟定83

典型表外圆加工路线研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂带磨IT5Ra0.01～0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08抛光Ra0.008~1.25金刚石车IT5～6Ra0.02~1.25滚压IT6～7Ra0.16~1.25精磨IT6～7Ra0.16~1.25精车IT7～8Ra1.25～5粗磨IT8～9Ra1.25～10半精车IT10～11Ra2.5～12.5粗车IT12～13Ra10～80外圆表面的典型加工工艺路线8485

孔的典型加工工艺路线珩磨IT5～6Ra0.04~1.25研磨IT5～6Ra0.008~0.63粗镗IT12～13Ra5～20钻IT10～13Ra5～80半精镗IT10～11Ra2.5～10粗拉IT9～10Ra1.25～5扩IT9～13Ra1.25~40精镗IT7～9Ra0.63～5粗磨IT9～11Ra1.25～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.25饺IT6～9Ra0.32~10金刚镗IT5～7Ra0.16~1.25精磨IT7～8Ra0.08~0.63滚压IT6～8Ra0.01~1.25手饺IT5Ra0.08~1.25典型孔加工路线868788平面典型加工工艺路线抛光Ra0.008¬1.25研磨IT5～6Ra0.008¬0.63精密磨IT5～6Ra0.04¬0.32半精铣IT8～11Ra2.5¬10精铣IT6～8Ra0.63～5高速精铣IT6～7Ra0.16¬1.25导轨磨IT6Ra0.16¬1.25精磨IT6～8Ra0.16¬1.25宽刀精刨IT6Ra0.16¬1.25粗磨IT8～10Ra1.25¬10精刨IT6～8Ra0.63～5半精刨IT8～11Ra2.5～10半精车IT8～11Ra2.5～10粗铣IT11～13Ra5～20粗刨IT11～13Ra5～20砂带磨IT5～6Ra0.01¬0.32金刚石车IT6Ra0.02¬1.25刮研Ra0.04¬1.25精车IT6～8Ra1.25～5粗车IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.5粗拉IT10～11Ra5～20典型平面加工路线899091(2)根据工件材料的性质及热处理，选用相应的加工方法钢淬火后应用磨削方法加工，不能用镗削或铰削，而有色金属则不能用磨削，应采用金刚镗削或高速精细车削的方法进行精加工。(3)充分考虑工件的结构和尺寸回转体类零件孔的加工常用车削或磨削，而箱体类零件的孔，一般采用铰削或螳削，孔径小时，宜采用铰削；孔径大时，用镗削。表面加工方法和方案的选择（1）根据加工表面的技术要求，尽可能采用经济加工精度方案3.2.4工艺路线的拟定92(4)结合生产类型考虑生产率和经济性大批量生产时，应采用高效的先进工艺，如平面和孔采用拉削代替普通的铣、刨和镗孔。在大批大量生产中可以考虑从根本上改变毛坯的形态，从而大大减少切削加工的工作量。例如，用粉末冶金来制造油泵齿轮，用石蜡铸造柴油机上的小零件等。在单件小批生产中，常采用通用设备、通用工艺装备及一般的加工方法，避免盲目地采用高效加工方法和专用设备而造成经济损失。（5）考虑现有生产条件充分利用现有设备，挖掘企业潜力，发挥工人的积极性和创造性。也考虑不断改进现有的加工方法和设备，采用新技术和提高工艺水平，考虑设备负荷的平衡等。有时，还应考虑一些其他因素，如加工表面的物理力学性能的特殊要求、工件重量等。9394当零件的加工质量要求较高时，一般都要经过粗加工、半精加工和精加工等三个阶段；如果零件的加工精度要求特别高、表面粗糙度要求特别小时，还要经过精整和光整加工阶段。各个加工阶段的主要任务是：1．粗加工阶段高效地切除加工表面上的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近成品零件。加工阶段的划分3.2.4工艺路线的拟定952．半精加工阶段切除粗加工后留下的误差，使被加工工件达到一定精度，为精加工作准备，并完成一些次要表面的加工，例如，钻孔、攻螺纹、铣键槽等。3．精加工阶段保证各主要表面达到零件图规定的加工质量要求。4.光整加工和超精密加工阶段对于精度要求很高（IT5以上）、表面粗糙度值要求很小（Ra＜0．2）的表面增设的加工阶段，主要是为了降低表面粗糙度值，进一步提高尺寸精度。96将零件的加工过程划分为几个加工阶段的主要目的是：（1）保证零件加工质量粗加工阶段要切除加工表面上的大部分余量，切削力和切削热量都比较大，装夹工件所需夹紧力亦较大，被加工工件会产生较大的受力变形和受热变形；此外，粗加工阶段从工件上切除大部分余量后，残存在工件中的内应力要重新分布，也会使工件产生变形。97如果加工过程不划分阶段，把各个表面的粗、精加工工序混在一起交错进行，那么安排在工艺过程前期通过精加工工序获得的加工精度势必会被后续的粗加工工序直接或间接的破坏，这是不合理的。加工过程划分为几个阶段以后，粗加工阶段产生的加工误差，可以通过半精加工和精加工阶段逐步予以修正，这样安排，零件的加工质量容易得到保证。98（2）有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理粗加工各表面后，由于切除了各加工表面的大部分加工余量，可及早发现毛坯的缺陷（气孔、砂眼、裂纹和加工余量不够），以便及时报废或修补，不会浪费后续精加工工序的制造费用。（3）有利于合理利用机床设备粗加工工序需选用功率大、精度不高的机床加工，精加工工序则应选用高精度机床加工。在高精度机床上安排做粗加工工作，机床精度会迅速下降,将某一表面的粗、精加工工作安排在同一机床上加工是不合理的。99应当指出，将工艺过程划分为几个阶段进行是对整个加工过程而言的，不能拘泥于某一表面的加工，例如，工件的定位基准,在半精加工阶段（有时甚至在粗加工阶段）中就需要加工得很精确；而在精加工阶段中安排某些钻、攻螺纹孔之类的粗加工工序也是常见的。当然，划分加工阶段并不是绝对的。在高刚度高精度机床设备上加工刚性好、加工精度要求不特别高或加工余量不太大的工件就可以不必划分加工阶段。有些精度要求不太高的重型零件，由于运送工件和装夹工件费时费工，一般也不划分加工阶段，而是在一个工序中完成全部粗加工和精加工工作。在上述加工中，为减少夹紧变形对工件加工精度的影响，一般都在粗加工后松开夹紧装置，然后用较小的夹紧力重新夹紧工件，继续进行精加工，这对提高工件加工精度有利.100确定加工方法之后，就要按零件加工的生产类型和工厂（车间）具体条件确定工艺过程的工序数。确定零件加工过程工序数有两种截然不同的原则，一种是工序集中原则，另一种是工序分散原则。工序的集中与分散3.2.4工艺路线的拟定101按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，组成一个集中工序；最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些；最大限度的工序分散就是使每个工序只包括一个简单工步。◆工序集中原则工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成，此时工艺路线短工序数目少、每道工序加工的内容多。3.2.4工艺路线的拟定102按工序集中原则组织工艺过程的特点是：1）有利于采用自动化程度较高的高效率机床和工艺装备，生产效率高。2）工序数少，设备数少，可相应减少操作工人数和生产面积，便于管理。3）工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间,而旦由于在一次装夹中加工了许多表面,有利于保证各加工表面之间的相互位置精度要求。3.2.4工艺路线的拟定103按工序分散原则组织工艺过程的特点是：l）所用机床和工艺装备简单，易于调整。2）对操作工人的技术水平要求不高。3）工序数多，设备数多，操作工人多,占用生产面积大。◆工序分散原则工序分散就是将工件的加工内容分散在较多的工序内完成，此时工艺路线长，工序数目多，每道工序加工的内容少。3.2.4工艺路线的拟定104工序集中和分散的程度应对生产规模、零件的结构特点、技术要求和设备等具体生产条件综合考虑后确定。例如在单件小批生产中，一般采用通用设备和工艺装备，尽可能存一台机床上完成较多的表面加工，尤其是对重型零件的加工，为减少装夹和往返搬运的次数，多采用工序集中的原则，这主要是为了便于组织管理。在大批、大量生产中，常采用高效率的设备和工艺装备，如多刀自动机床、组合机床及专用机床等，使工序集中，以便提高中产率和保证加工质量。但有些工件(如活塞、连杆等)可采用效率高、结构简单的专用机床和工艺装备，按工序分散原则进行生产。这样容易保证加工质量和使各工序的时间趋于平衡，便于组织流水线、自动线生产，提高生产率。面对多品种、中小批量的生产趋势，也多采用工序集中原则、选择数控机床、加工中心等高效、自动化设备，使一台设备完成尽可能多的表面加工。由于工序集中的优点较多，现代生产的发展趋于工序集中。工序集中与工序分散的应用105◆机械加工工序的安排1)先基准后其他被选定的零件的精基准和定位表面应先加工，并应加工到足够的精度和表面粗糙度，以便定位可靠且使其他表面能达到一定的精度。例如轴类零件先加工中心孔，齿轮零件应先加工孔和基准端面等。2)先粗后精零件表面加工一般部需要分阶段进行，先按排各表面的粗加工，其次安排半精加工，最后安排主要表面的精加工和光整加工。3)先主后次、穿插进行根据零件功用和技术要求，往往先将零件各表面分为主要表面和次要表面，然后先着重考虑主要表面的加工顺序，再把次要表面适当穿插在主要表面的加工工序之间；出于次要表面的精度不高，一般在粗加工和半精加工阶段即可完成，但对于那些同主要表面相对位置关系密切的次要表面，通常多按排在精加工之后加工。如箱体零件上重要孔周围的紧固螺纹孔，常安排在重要孔精加工后进行钻孔和攻螺纹。工序的先后顺序的安排3.2.4工艺路线的拟定1064)先面后孔对于底座、辐体、支架及连杆类零件应先加工平面，后加工内孔，因为平面一般面积较大，轮廓平整，先加工好平面，便于在加工孔时定位安装，有利于保证孔与平面的位置精度，同时也给孔加工带来方便，使刀具的初始工作条件得到改善综合以上原则，常见的机械加工顺序为：定位基准的加工一主要表面的粗加工一次要表面加工一主要表面的半精加工一次要表面加工一修基准一主要表面的精加工。以上是安排机械加工工序顺序的一些基本原则。实际工作时，为了缩短工件在车间内的运输距离，考虑加工顺序时，还应考虑车间设备布置情况，尽量减少工件往返流动。107◆热处理工序的安排工艺过程中的热处理按其目的，大致可分为预备热处理和最终热处理两大类，前者可以改善材料切削加工性能，消除内应力和为最终热处理做准备；后者可使材料获得所需要的组织结构，提高零件材料的硬度、耐磨性和强度等性能。1)预备热处理正火和退火可以消除毛坯制造时产生的内应力，稳定金属组织和改善金属的切削性能，一般安排在粗加工之前。时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工过程中产生的内应力，一般安排在粗加工前后进行。调质处理可以改善材料的综合力学性能，获得均匀细致的索氏体组织，为表面淬火和氮化处理作组织准备。对硬度和耐磨性要求不高的零件，调质处理可作为最终热处理工序。调质处理一般安排在粗加工之后，半精加工之前。3.2.4工艺路线的拟定1082)最终热处理淬火处理或渗碳淬火处理，可以提高零件表面的硬度和耐磨性，常需预先进行正火及调质处理。淬火处理一般安排在精加工或磨削之前进行，当用高频淬火时也可安排为最终工序。渗碳淬火处理适用于低碳钢和低碳合金钢，其目的是使零件表层含碳量增加，经淬火后可使表层获得高的硬度和耐磨性，而心部仍可保持一定的强度和较高的韧性及塑性。渗碳淬火一般安排在半精加工之后进行。渗氮处理是使氮原子渗入金属表面，从而获得一层含氮化合物的处理方法。渗氮可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。由于渗氮处理温度较低，变形小，且渗氮层较薄(一般不超过0.6—0.7mm)，渗氮工序应尽量靠后安排。为了减少渗氮时的变形，在切削加工后一般需要进行消除应力的高温回火。109表面处理(如镀铬、镀锌、氧化、煮黑)可提高零件的抗腐蚀能力，增加耐磨性，使表面美观等。一般安排在工艺过程的最后进行。零件机械加工的一般工艺路线为：毛坯制造-退火或正火-主要表面的粗加工-次要表面加工-调质(或时效)-主要表面曲半精加工-次要表面加工-淬火(或渗碳淬火)-修基准-主要表面的精加工。110◆辅助工序的安排为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序：l）粗加工全部结束之后；2）送往外车间加工的前后；3）工时较长工序和重要工序的前后；4）最终加工之后。一般来说，钻削、铣削创削、拉削等工序加工后要安排去毛刺工序。去毛刺工序应安排在淬火等热处理前。除检验工序、去毛刺工序外，其他辅助工序还有清洗、防锈、去磁、探伤、密封、称重、平衡等，对产品质量有重要的作用，均不要遗漏，要同等重视。3.2.4工艺路线的拟定111零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大,切削加工之后，应安排去毛刺工序。零件在进人装配之前，一般都应安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔易存留切屑；研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附着在工件表面上，要注意清洗。在用磁力夹紧的工序之后，要安排去磁工序，不让带有剩磁的工件进入装配线。112

形状复杂、加工面多、加工量大、生产批量较小的零件（如批量较小的复杂箱体类零件）数控加工的合理选用普通机床无法加工或需使用复杂工装才能加工的零件（如复杂轮廓面或复杂空间曲面）加工精度要求高的零件（如某些径向尺寸和轴向尺寸精度要求均很高的轴类零件）零件上某些尺寸难以测量和控制的情况（如具有不开敞内腔加工面的壳体或盒型零件）零件一次装夹，可完成铣、镗、钻、铰、攻丝等多种操作图5-18各类机床适应的加工范围专用机床数控机床通用机床零件复杂程度零件批量3.2.4工艺路线的拟定113加工过程严格按程序指令自动进行——数控加工工艺设计要求详细、具体和完整。如工件在机床（或夹具）上装夹位置、工序内工步的安排、刀具选用、切削用量、走刀路线等，都必须在工艺设计中认真考虑和明确规定数控加工工艺特点自行调整能力较差——数控加工工艺设计应十分严密、准确，必须注意到加工中的每一个细节，如每个坐标尺寸的计算、对刀点和换刀点的确定、攻丝时的排屑动作等。程序须经验证正确后，方可进行正式加工多采用工序集中原则，一次装夹可完成多个表面加工刀具（相对工件）运动路径对生产率、加工精度影响很大，需合理规划使用夹具相对简单114点位加工——通常按空程最短安排走刀路线。位置精度要求较求高的孔系加工，要注意避免反向间隙影响数控加工走刀路线规划对刀点234ABCD1XY对刀点23ABCD1XY45刀具折返点图5-19孔加工路线示例a）b）115轮廓加工——刀具应从切向进入轮廓加工，加工完成后不要在切点处取消刀补，要安排一段沿切向继续运动距离图5-20内、外圆加工路线a）外圆加工b）内孔加工116

形腔加工——在保证加工精度前提下，使走刀路径最短a）b）c）5-21型腔加工路线比较117

高速加工——保证刀具运动轨迹光滑平稳，并使刀具载荷均匀a）摆线加工b）赛车线加工图5-22高速切削刀具路径规划（DELCAM公司）118零件加工的工艺路线确定以后，在进一步安排各个丁序的具体内容时，应正确地确定各工序的工序尺寸。而确定工序尺寸，首先应确定加工余量。加工余量：为了使零件得到所要求的形状、尺寸和表面质量，在切削加上过程中，必须从加工表面上切除的金属层厚度称为机械加工余量。3.2.5加工余量的确定加工余量的概念119加工余量总余量工序余量单边余量：如图a）双边余量：如图b）、c）(1)工序余量完成某一工序而从某一表面上切除的金属层厚度。工序余量等于工件某工序前后尺寸之差。120

◎对于被包容表面（5-1）◎对于包容表面（5-2）a）b）c）d）Zbab图5-24工序加工余量ZbbabaZb2Zb2Zb2Zb2ab式中Zb——本工序余量；

a——前工序尺寸；

b——本工序尺寸。121对于非对称表面，其加工余量用单边余量Zb表示。对于外圆与内圆这样的对称表面，其加工余量用双边余量2Zb表示。122123最小余量构成（图5-25）◎采用浮动镗刀块镗孔式中Ry——上一工序表面粗糙度；

Ha——上一工序表面缺陷层；

ea

——上一工序形位误差；εb——本工序装夹误差。（5-8）◎无心磨床磨外圆◎研磨、抛光平面RyHaeaεb图5-25最小加工余量构成124毛坯制造和加工尺寸都有误差，都必须规定一定的公差。工序尺寸公差带，一般规定按“单向入体原则”标注。对被包容面，工序基本尺寸为最大极限尺寸，上偏差为零；对包容面，工序基本尺寸即为最小极限尺寸，下偏差为零。孔与孔(或平面)之间的距离尺寸应按对称分布标注，毛坯尺寸通常是正负分别标注的。因为尺寸的加工误差、加工余量是变动的，因此加工余量又有公称(或基本)加工余量、最大加工余量和最小加工余量之分。工序余量的变动范围等于前后工序尺寸公差之和。125最大加工余量Zmax：对包容面，等于本工序最大工序尺寸与前工序最小工序尺寸之差，对于被包容面，等于前工序最大工序尺寸与本工序最小工序尺寸之差。通常情况下，余量是指公称加工余量。公称加工余量：前工序与本工序基本尺寸之差。一般指加工余量或手册中查到的加工余量。最小加工余量Zmin：对包容面，等于本工序最小工序尺寸与前工序最大工序尺寸之差；对被包容面，等于前工序最小工序尺寸与本工序最大工序尺寸之差。前工序最大工序尺寸本工序最小工序尺寸前工序最小工序尺寸本工序最大工序尺寸126正确规定加工余量的数值是十分重要的，加工余量规定得过大，不仅浪费材料而巨耗费机时、刀具和电力；但加工余量也不能规定得过小，如果加工余量留得过小，则本工序加工就不能完全切除上工序留在加工表面上的缺陷层，因而也就没有达到设置这道工序的目的。影响最小加工余量的因素127为了合理确定加工余量，必须深入了解影响最小加工余量的各项因素。影响最小加工余量的因素有以下四个方面：1281．上工序留下的表面粗糙度值RZ（表面轮廓的最大高度）和表面缺陷层深度Ha本工序必须把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层全部切去，如果连上一道工序残留在加工表面上的表面粗糙度和表面缺陷层都清除不干净，那就失去了设置本工序的本意了。由此可知,本工序加工余量必须包括RZ和Ha这两项因素。1292．上工序的尺寸公差Ta由于上工序加工表面存在尺寸误差和形状误差，必须在本工序中去除，这些误差必须不超过前工序的尺寸误差Ta。Ta可从工艺手册中按加工方法的经济加工精度查得。本工序加工余量必须包括Ta项。1303．Ta值没有包括的上工序留下的空间位置误差a（即前工序的相互位置偏差）它包括轴线的位移及直线度、平行度、轴线与表面的垂直度、阶梯轴内外圆的同轴度、平面的平面度等。为了保证加工质量，必须在本工序中给予纠正。如图3．19所示的轴，其轴线有直线度误差，则加工余量至少应增加2才能保证该轴加工后消除弯曲的影响。1314．本工序的装夹误差εb此误差包括定位误差和夹紧误差。它将直接影响被加工表面与刀具表面的相对位置，因此有可能因余量不足而造成废品，所以必须给予余量补偿。定位误差可按定位方法进行计算，夹紧误差可根据有关资料查得。如图3．20所示零件，由于三爪卡盘的偏心，使零件装夹后毛外中心与机床回转中心偏离一个距离，其误差为εb

，则加工余量至少应大于2εb

，才能加工出一个符合要求的孔来。由于a和εb是空间向量，二者对加工余量的影响应该是向量和。132根据上述各种因素对加工余量的影响，可得出基本余量Zb的计算公式：RyHaaεb图5-25最小加工余量构成133确定加工余量有计算法、查表法和经验估计法等三种方法，分述如下：1．计算法在掌握上述各影响因素具体数据的条件下，用计算法确定加工余量是比较科学的；可惜的是,目前所积累的统计资料尚不多，计算有困难，此法目前应用较少。加工余量的确定方法1342．经验估计法加工余量由一些有经验的工程技术人员和工人根据经验确定。由于主观上有怕出废品的思想，故所估加工余量一般都偏大，此法只用于单件小批生产。3．查表法此法以工厂生产实践和实验研究积累的数据为基础制定的各种表格为依据，再结合实际加工情况加以修正。用查表法确定加工余量，方法简便，比较接近实际，生产上广泛应用。135先确定各工序的基本余量及各工序加工的经济精度；然后根据设计尺寸和各工序余量，从后向前推算各工序基本尺寸，直到毛坯尺寸；再将各工序尺寸的公差按“单向入体原则”标注。3.2.6工序尺寸的确定136确定工序尺寸一般方法1）确定各工序加工余量；2）从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上（对于被包容面）或减去（对于包容面）每道工序的加工余量，可分别得到各工序的基本尺寸；3）除最终加工工序取设计尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差；4）除最终工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差；5）毛坯余量通常由毛坯图给出，故第1工序余量由计算确定。3.2.6工序尺寸的确定1373.2.6工序尺寸的确定1383.2.6工序尺寸的确定1393.2.6工序尺寸的确定1403.2.6工序尺寸的确定141ITITITITIT3.2.6工序尺寸的确定142表5-6主轴孔工序尺寸及公差的确定浮动镗0.11007Ra0.8精镗0.5100-0.1=99.98Ra1.6半精镗2.499.9-0.5=99.410Ra3.2粗镗599.4-2.4=9712Ra6.3毛坯孔100-8=92工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度(IT)工序尺寸及公差表面粗糙度主轴孔工序尺寸及公差的确定，加工过程：粗镗→半精镗→精镗→浮动镗【例5-2】3.2.6工序尺寸的确定143机床选择时应注意的问题1、机床的主要规格尺寸应与加工工件的外形轮廓尺寸相适应2、机床的精度应与要求的加工精度相适应3、机床的生产率应与加工工件的生产类型相适应4、机床的选择应结合现场的实际情况3.2.7机床及工艺装备的确定机床的确定144正确选择机床设备是一件很重要的工作，它不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应，机床精度等级应与本工序加工要求相适应，电动机功率应与本工序加工所需功率相适应，机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。145机床设计任务书应附有与该工序加工有关的一切必要的数据资料，包括工序尺寸、公差及技术条件，工件的装夹方式，该工序加工所用切削用量、工时定额、切削力、切削功率以及机床的总体布置形式等。工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造成本，应根据不同情况适当选择。1461、夹具的选择夹具的种类和精度应与工件的批量和加工精度相适应2、刀具的选择刀具的类型、规格及精度与工件的加工要求相适应。3、量具的选择夹具的种类和精度应与工件的批量和加工精度相适应。工艺装备的确定3.2.7机床及工艺装备的确定147在中小批生产条件下，应首先考虑选用通用工艺装备（包括夹具、刀具、量具和辅具）；在大批大量生产中，可根据加工要求设计制造专用工艺装备。使用数控机床加工，机时费用高，为充分发挥数控机床的作用，宜选用机械夹固不重磨刀具和耐磨性特别好的刀具。3.2.7机床及工艺装备的确定148例如，硬质合金涂层刀具、立方氮化硼刀具和人造金刚石刀具等，以减少更换刀具和预调刀具的时间。数控加工所用刀具寿命至少应保证能将一个工件加工完。机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益，还要考虑产品改型及转产的可能性，应使其具有更大的柔性。3.2.7机床及工艺装备的确定149选择切削用量时，应综合考虑零件的生产纲领、加工精度、表面粗糙度、材料、刀具的材料及耐用度等因素。3.2.8确定切削用量和时间定额切削用量的选择

单件小批生产时，为了简化工艺文件，一般不明确规定切削用量，而由操作者根据具体情况确定。一般来说，粗加工时，由于加工精度要求低，选择切削用量应尽可能保证较高的金属切除率和合适的刀具耐用度，以达到较高的生产率。为此，在确定切削用量时，应优先考虑采用人的背吃刀量(切削深度），其次考虑采用较大的进给量，最后根据刀具的耐用度要求，确定合理的切削速度。150半精加工、精加工时，选择切削用量首先要考虑的问题是保证加工精度和表面质量，同时也要考虑刀具耐用度和生产率。半精加工和精加工时一般多采用较小的背吃刀量和进给量。在背吃刀量和进给量确定之后，再确定合理的切削速度。在采用组合机床、自动机床等多刀具同时加工时，其加工精度、生产率和刀具的寿命与切削用量的关系很大。为保证机床正常工作，不经常换刀，其切削用量要比采用一般普通机床加工时低一些。在确定切削用量的具体数值时，可凭经验、也可查阅有关于册中的表格，或在查表的基础上，再根据经验和加工的具体情况，对数据作适当的修正。151时间定额规定得过紧会影响生产工人的劳动积极性和创造性，并容易诱发忽视产品质量的倾向；时间定额规定得过松就起不到指导生产和促进生产发展的积极作用。合理制订时间定额对保证产品加工质量、提高劳动生产率、降低生产成本具有重要意义。是指在一定生产条件下规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。时间定额是安排作业计划、进行成本核算的重要依据,也是设计或扩建工厂（或车间）时计算设备和工人数量的依据。时间定额

3.2.8确定切削用量和时间定额152★

单件时间定额由以下几个部分组成：1．基本时间Tb基本时间：直接改变生产对象的尺寸、形状、性能和相对位置关系所消耗的时间称为基本时间。对切削加工、磨削加工而言，基本时间就是去除加工余量所花费的时间。3.2.8确定切削用量和时间定额时间定额

1532．辅助时间Ta辅助时间：为实现基本工艺工作所作各种辅助动作所消耗的时间，称为辅助时间；例如，装卸工件、开停机床、改变切削用量、测量加工尺寸、引进或退回刀具等动作所花费的时间。辅助时间的确定方法随生产类型而异。大批大量生产时，为使辅助时间规定的合理，需将辅助动作进行分解，再分别确定各分解动作的时间，最后予以综合；中批生产可根据以往的统计资料来确定；单件小批生产则常用基本时间的百分比进行估算。基本时间和辅助时间的总和称为作业时间，它是直接用于创造产品或零、部件所消耗的时间。3.2.8确定切削用量和时间定额1543．布置工作地时间TS布置工作地时间：为使加工正常进行，工人为照管工作地（例调整更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的时间，称为布置工作地时间，又称工作地服务时间。一般按作业时间的2％－7％估算。3.2.8确定切削用量和时间定额1554．休息和生理需要时间Tr休息和生理需要时间：工人在工作班内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间，称为休息和生理需要时间；一般按作业时间的2％估算。5．准备与终结时间Te准备和终结时间是工人为了生产一批产品或零、部件，进行准备和结束工作所消耗的时间。例如，在单件或成批生产中，每当开始加工一批工件时，工人需要熟悉工艺文件，领取毛坯、材料、工艺装备，安装刀具和夹县，调整机床和其他工艺装备等所消耗的时间；一批工件加工结束后，需拆下和归还工艺装备，送交成品等。Te既不是直接消耗在每个工件上，也不是消耗在一个工件班内的时间，而是消耗在一批工件上的时间。因而分摊到每个工件上的时间为Te／n，其中n为批量。3.2.8确定切削用量和时间定额156单件和批量生产的单件时间Tp为Tp＝Tb＋Ta＋Ts＋Tr＋Te/n3.2.8确定切削用量和时间定额157★

提高生产率的工艺途径提高生产率就是要缩短单件时间定额，即缩短基本时间、辅助时间、布置工作地时间和准备终结时间。劳动生产率：是以工人在单位时间内所生产的合格产品的数量来评定的。不断提高劳动生产率是降低成本、增加积累和扩大社会再生产的根本途径。提高劳动生产率是一个与产品设计、制造工艺、组织管理等都有关的综合性任务，此处仅就提高生产率的工艺途径作一简要说明。3.2.8确定切削用量和时间定额时间定额

1581、缩减基本时间由基本时间的计算公式可知，提高切削用量、缩减工作行程都可减少基本时间:（1）提高切削用量增大切削速度、进给量和背吃刀量都可缩减基本时间。但切削用量的提高受到刀具寿命和机床条件（动力、刚度、强度）的限制。（2）缩减工作行程长度采用多刀加工可成倍缩减工作行程长度。3.2.8确定切削用量和时间定额159（3）多件加工多件加工有平行加工、顺序加工和平行顺序加工三种不同方式。（4）减小切削加工余量——毛坯精化采用先进的毛坯制造方法，如粉末冶金、压力铸造、精密铸造、精锻、冷挤压、热挤压等新工艺，能有效地提高毛坯精度，减少机械加工量，节约材料，提高效率。采用少无切削代替常规切削加工方法，以提高生产率和提高加工精度、表面质量。3.2.8确定切削用量和时间定额160途径：（1）直接缩减辅助时间采用先进高效夹具和各种上下料装置，可缩短装卸工件的时间。（2）将辅助时间与基本时间重合采用交换夹具或交换托盘交替进行工作，使装卸工件的辅助时间与基本时间重合。（3）主动测量和光栅检测元件在线实时显示工件尺寸和刀具位置变化。2、缩减辅助时间辅助时间在单件时间中占有较大比重，采取措施缩减辅助时间是提高生产率的重要途径；尤其是在大幅度提高切削用量之后，基本时间显著减少，辅助时间所占比重相对较大的情况下，更显得重要。3.2.8确定切削用量和时间定额161

3、缩减布置工作地时间在布置工作地时间中，大部分消耗在更换刀具（包括小调整刀具）的工作上。缩减布置工作地时间的主要途径是减少换刀次数和缩短换刀时间。减少换刀次数就意味着要提高刀具或砂轮的寿命；而缩短换刀时间，则主要是通过改进刀具的安装方法和采用先进的对刀装置来实现，如采用各种快换刀夹、刀具微调装置、专用对刀样板和自动换刀装置等，以减少装卸刀具和对刀所花费的时间。3.2.8确定切削用量和时间定额1624、缩减准备终结时间的工艺途径缩减准备终结时间的主要途径是减少调整机床、刀具和夹具的时间，缩短数控编程时间和试调时间，具体措施如下：1）运用成组工艺原理，把结构形状、技术要求和工艺过程相类似的零件划归为一组，然后按组制订工艺规程，并为之设计或选用一套为该组零件共用的工艺装备，更换同组零件时，可不更换工艺装备，只需经少量调整即可投人生产。3.2.8确定切削用量和时间定额1632）采用可换刀架或刀夹。在机外按加工要求将刀具预先调整好，更换加工对象时，只需将事先调整好的刀架或刀夹装到机床上去便可进行加工。3）采用刀具微调和快调机构。在多刀加工中调整刀具特别费时，若在刀夹尾部装上微调机构（如差动螺丝等）就可显著减少调整时间。4）采用数控加工过程拟实技术，在更换加工对象前在机外采用仿真模拟办法,考证数控加工编程的正确性，如发现有干涉碰撞或加工尺寸不符合要求的情况，在机外进行修改，直至完全合格为止。3.2.8确定切削用量和时间定额164制订零件机械加工工艺规程时，在同样能满足被加工零件技术要求和同样能满足产品交货期的条件下，经技术分析一般都可以拟订出几种不同的工艺方案，有些工艺方案的生产准备周期短,生产效率高，产品上市快，但设备投资较大；另外一些工艺方案的设备投资较少，但生产效率偏低；不同的工艺方案有不同的经济效果。为了选取在给定生产条件下最为经济合理的工艺方案，必须对各种不同的工艺方案进行经济分析。3.2.9工艺方案技术经济分析165经济分析：就是通过比较各种不同工艺方案的生产成本，选出其中最为经济的加工方案。生产成本包括两部分费用，一部分费用与工艺过程直接有关，另一部分费用与工艺过程不直接有关（例如行政人员工资、厂房折旧费、照明费、采暖费等）。与工艺过程直接有关的费用称为工艺成本，工艺成本约占零件生产成本的70％－75％。对工艺方案进行经济分析时，只要分析与工艺过程直接有关的工艺成本即可，因为在同一生产条件下与工艺过程不直接有关的费用两相比方案基本上是相同的。166工艺成本由可变费用与不变费用两部分组成。可变费用与零件的年产量有关，它包括材料费（或毛坯费）、工人工资、通用机床和通用工艺装备维护折旧费。不变费用与零件年产量无关，它包括专用机床、专用工艺装备的维护折旧费以及与之有关的调整费等；因为专用机床、专用工艺装备是专为加工某一工件所用，它不能用来加工其他工件；而专用设备的折旧年限却是一定的,因此专用机床、专用工艺装备的费用与零件的年产量无关。工艺成本的组成及计算167168工艺成本生产成本——生产一件产品或一个零件所需费用总和工艺成本——生产成本中与工艺过程直接有关的部分工艺成本可分为两部分：可变费用：与年产量有关且与之成比例的费用，记为CV包括材料费CVM，机床工人工资及工资附加费CVP，机床使用费CVE，普通机床折旧费CVD，刀具费CVC，通用夹具折旧费CVF等CV=CVM+CVP+CVE+CVD+CVC+CVF

（5-29）不变费用：与年产量的变化没有直接关系的费用，记为CN。包括调整工人工资及工资附加费CSP，专用机床折旧费CSD，专用夹具折旧费CSF等CN=CSP+CSD+CSF

（6-30）169◆

零件全年工艺成本（式中N为零件年产量）：CY=CVN+CN

（5-31）◆

零件单件工艺成本：CP=CV+CN/N

（5-32）

工艺方案比较

比较工艺成本：需评价工艺方案均采用现有设备，或其基本投资相近，直接比较其工艺成本。各方案的临界年产量NC（图5-50）计算如下：（5-33）图5-50全年工艺成本比较与临界年产量0方案1CN1CN2NCNCY方案2170方案1CN1CN20NCNCY方案2ΔCYNCC图5-51考虑追加投资的临界年产量比较投资回收期：当对比的工艺方案基本投资额相差较大时，应考虑不同方案基本投资额的回收期。（5-34）式中τ——投资回收期；

ΔF——基本投资差额；

ΔS——全年生产费用节约额。（5-35）考虑投资回收期的临界年产量NCC（图5-51）：171图5-52工艺路线网络表示工序1工序2工序3工序4124798563L1(6)L2(4)S(5)MC(4)M(3)D1(3)D1(3)M(3)S(5)P(2)G1(2)G2(3)D2(4)B(4)B(4)毛坯成品参数优化（如3.6.2节切削用量优化）在满足一定约束条件的前提下，如何安排工艺过程使之能获得最佳的经济效果两种类型路径优化：零件加工包含有多个工序且有多条工艺路线可供选择时，如何选取最优方案就属于路径优化问题◆工艺路线优化可转变为寻找最短路径问题处理工艺过程的优化172网络法求最短路径

1）设节点h

评价值：eh

=

02）使用下面公式，按递增顺序计算其余节点评价值：

（5-36）3）标出节点k的评价值ek，即为从节点h到k的最短路径值，并可从节点k向前推出最短路径：（5-37）式中dij

——节点i

到节点j