《机械制造工艺学（3D版）》 课件 第1、2章 机械制造工艺的基本概念、机械加工工艺规程设计

第1章机械制造工艺的基本概念1.1系统及制造系统概念

1.2生产过程和工艺过程及其组成

1.3生产纲领与生产类型1.4机械加工工艺规程 1.1系统及制造系统概念

在自然界和人类社会中，可以说任何事物都是以系统的形式存在的。为了更方便地讨论和研究系统问题，人们用不同的方法对系统进行了分类：(1)依据系统的形成来源，系统可分为自然系统与人造系统。(2)依据系统存在的形式，系统可分为实体系统与抽象(概念)系统。(3)依据系统与环境的关系，系统可分为开放系统与封闭系统。(4)依据系统存在的状态，系统可分为静态系统和动态系统。1.1系统及制造系统概念制造（Manufacturing）有广义与狭义之分。

(1)狭义的制造（小制造）指的是产品的制作过程。英文的制造解释为通过体力或机器制作产品，特别是适用于大批量（Makingofarticlesbyphysicallaborormachinery,especiallyonalargescale）。(2)广义的制造（大制造或现代制造）指的是产品的全生命周期过程。广义制造包含四个过程：概念过程（产品设计，工艺设计，生产计划）、物理过程（加工，装配）、物质（原材料，毛坯，产品）和产品报废与再制造过程。1.1系统及制造系统概念

系统的定义：具有特定功能的，有若个相互联系的要素组成的一个整体。

制造系统定义：制造系统是制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员所组成的一个将制造资源转变为产品或半成品的输入／输出系统，它涉及产品生命周期(包括市场分析、产品设计、工艺规划、加工过程、装配、运输、产品销售、售后服务及回收处理等)的全过程或部分环节。1.2生产过程和工艺过程及其组成1.2.1机械产品生产过程 1.2.2机械加工工艺过程及其组成 1.2.3机械加工工艺系统 1.2生产过程和工艺过程及其组成1.2.1机械产品生产过程 机械产品生产过程是指从原材料到该机械产品出厂的全部劳动过程。制造企业的生产过程，可分为各个车间的生产过程。其中机械加工车间主要生产过程包括：(1)生产技术准备过程产品投入生产前的各项生产和技术准备工作。(2)毛坯的制造过程如铸造、锻造和冲压等。(3)零件的各种加工过程。(4)产品的装配过程。(5)各种生产服务活动。1.2生产过程和工艺过程及其组成

在现代工业生产中，一台机器的生产往往是由许多工厂以专业化生产的方式合作完成的。产品按专业化组织生产后，各有关工厂的生产过程就比较简单，有利于保证质量、提高生产率和降低成本。在机械产品的生产过程中，对于那些与原材料变为成品直接有关的过程，如毛坯制造,机械加工，热处理和装配等，称为工艺过程。采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之成为产品零件的过程称为机械加工工艺过程。1.2生产过程和工艺过程及其组成1.2.2机械加工工艺过程及其组成工艺过程是指生产过程中，直接改变工件形状、尺寸、材料性能以及装配等主要过程。机械加工工艺过程是指用机械加工的方法直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质等使之成为合格零件的工艺过程。要制订工艺规程，就要了解工艺过程的组成。工艺过程是由一系列工序组合而成的，毛坯依次通过这些工序而成为成品。每个工序一个或若干个安装、工位、工步和走刀等。1.2生产过程和工艺过程及其组成(1)工序。

一个或一组工人，在相同的工作地对一个或同时对几个工件所续完成的那一部分工艺过程。工序有两个基本特征：一是工序中的工人、工件和所用的机床(或工作地点)不能改变，否则就是另外一道工序。二是加工过程必须连续完成，即使粗加工和精加工都是在同一机床上进行，如果中间插入时效处理，则破坏了工序的连续性，应把这两次加工分成两道工序。工序不仅是制订工艺过程的基本单元，也是制订工时定额、配备工人、安排作业计划和进行质量检查的基本单元。1.2生产过程和工艺过程及其组成图1-1阶梯轴图1-1所示的阶梯轴，单件小批量生产时，可按表1-1划分工序，而大批大量生产时，工序划分见表1-2所示。1.2生产过程和工艺过程及其组成工序号

工序内容设备1车端面，钻中心孔，车全部外圆，车槽与倒角车床2铣键槽，去毛刺铣床3粗磨各外圆外圆磨床4热处理高频淬火机5粗磨外圆外圆磨床工序号工序内容设备1铣端面，钻中心孔铣端面钻中心孔机床2车一端外圆，车槽与倒角车床3车一端外圆，车槽与倒角车床4铣键槽铣床5去毛刺钳工台6粗磨外圆外圆磨床7热处理高频淬火机8精磨圆外圆磨床表1-2

表1-1

1.2生产过程和工艺过程及其组成(2)安装。

工件在被加工之前，需要在机床上确定与刀具之间的正确位置，这一过程称为工件的定位。为了确保工件的正确位置在加工过程中不被破坏，需要对工件夹紧固定，称为工件的夹紧。而完成工件的定位和夹紧的过程称为装夹。工件经过一次装夹后所完成的那一部分工序内容，称为安装。在一个工序中，工件可能只需要一次安装，也可能需要几次安装。1.2生产过程和工艺过程及其组成(3)工位。为完成一定的工序内容，在一次装夹工件后，工件（或装配单元）与夹紧或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置所完成的加工称为工位。1.2生产过程和工艺过程及其组成(4)工步。在加工表面（或装配时的连接表面）和加工（或装配）工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。如果改变上述任一条件，则应作为另一工步。在一个工序中可以有一个工步，也可以包括几个工步。包括四个相同表面加工步骤复合工步1.2生产过程和工艺过程及其组成(5)走刀

在一个工步内，如果需要切去的材料层很厚，可以分成几次切削，每切去一层材料称为一次走刀。一个工步可包括一次或几次走刀。制订工艺规程时，其详细程度可根据生产规模的大小来决定。例如，小规模生产只需制订到工序，而大规模流水线连续生产，为了实现有节奏地生产，要严格控制每一工序的时间，这时往往要制订到走刀。1.2生产过程和工艺过程及其组成1.2.3机械加工工艺系统 零件进行机械加工时，必具备一定的条件，既要有一个系统来支持，称之为机械制造工艺系统。通常，一个系统是由物质分系统、能量分系统和信息分系统组成。机械制造工艺系统的物质分系统是由机床、工件、刀具和夹具所组成。能量分系统是指动力供应。现代的数控机床、加工中心和生产线，和信息技术关系密切，因此，有了信息分系统。机械加工工艺系统可以是单台机床，如自动机床、数控机床和加工中心等，也可以是多台机床组成的生产线。1.3生产纲领与生产类型在进行机械加工工艺规程设计之前，首先要确定生产类型，而生产类型又是由生产纲领决定的。1.零件的生产纲领零件的生产纲领是指包括备品和废品在内的计划期内产量。计划期为一年的生产纲领称为年生产纲领，也称年生产总量。机械产品中某零件的年生产纲领可按下式计算：式中:N—零件的年产量（件/年）；Q—产品的年产量（台/年）；n—每台产品中该零件的数量（件/台）；a%—备品率；b%—废品率。1.3生产纲领与生产类型2.生产类型根据生产纲领大小与产品结构的复杂程度，机械产品制造过程可分为三种类型。（1）单件生产。单个的生产不同结构、尺寸的产品，且很少重复或完全不重复，这种生产称为单件生产。（2）成批生产。成批的制造相同产品，并且是周期性的重复生产，这种生产称为成批生产。（3）大量生产。产品的数量很大，大多数的工作一直按照一定节拍进行同一种零件的某一道工序的加工，这种生产称为大量生产。1.3生产纲领与生产类型

生产类型与生产纲领之间的关系，如下表所示：生产类型零件的年生产纲领（件/年）重型零件中型零件轻型零件单件生产≤5≤10≤100小批生产5～10010～200100～500中批生产100～300200～500500～5000大批生产300～1000500～50005000～50000大量生产≥1000≥5000≥500001.3生产纲领与生产类型各种生产类型的工艺特点项

目单件小批生产中批生产大批大量生产产品数量与加工对象少、经常变换中等、周期性变换大量、固定不变毛坯制造方法与加工余量铸件用木模手工造型，锻件用自由锻。毛坯精度低，加工余量大部分铸件采用金属模铸造，部分锻件采用模锻。毛坯精度和加工余量中等铸件采用金属模机器造型，锻件采用模锻或其他高效方法。毛坯精度高，加工余量小零件的互换性配对制造，没有互换性，广泛采用钳工修配大部分有互换性，少部分钳工修配全部互换，某些高精度配合件可采用分组装配法和调整装配法机床设备与布局通用机床、数控机床或加工中心。按机床类别采用机群式布置数控机床、加工中心和柔性制造单元；也可采用通用机床和专用机床。按零件类别，部分布置成流水线，部分采用机群式布置广泛采用高效专用生产线、自动生产线、柔性制造生产线。按工艺过程布置成流水线或自动线工艺装备多数情况采用通用夹具或组合夹具。采用通用刀具和万能量具广泛采用专用夹具、可调夹具和组合夹具。较多采用专用刀具与量具广泛采用高效专用夹具、复合刀具、专用刀具和自动检验装置工人技术水平的要求技术水平要高技术水平中等技术水平一般工艺规程的要求有简单的工艺过程卡编制工艺规程，关键工序有较详细的工序卡编制详细的工艺规程、工序卡和各种工艺文件生产率低中高生产成本高中低1.4机械加工工艺规程机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件，是一切有关生产人员都应该严格执行、认真贯彻的纪律性文件。1．机械加工工艺规程的作用(1)根据机械加工工艺规程进行生产准备（包括技术准备）。(2)机械加工工艺规程是生产计划、调度、工人的操作、质量检查等的依据。(3)新建或扩建车间（或工段），其原始资料也是机械工艺规程。1.4机械加工工艺规程2．机械加工工艺规程的格式机械加工工艺规程主要有以下三种格式：(1)机械加工工艺过程卡片，一般适用于单件小批生产。1.4机械加工工艺规程(2）机械加工工序卡片，主要用于大批大量生产或单件小批生产中的关键工序以及成批生产中的重要零件。1.4机械加工工艺规程(3）机械加工工艺卡片，主要用于成批生产。1.4机械加工工艺规程3.制定机械加工工艺规程的要求与步骤(1)机械加工工艺规程的基本要求1）安全性：工艺规程必须考虑到操作安全，确保工人在加工过程中的安全，设置必要的安全防护措施。2）合理性：工艺路线和加工方法应合理，能够有效地利用设备和工具，减少材料浪费，提高生产效率。3）经济性：应选择成本较低且效率较高的加工工艺，最大限度地降低生产成本，提高经济效益。4）可操作性：工艺规程应简洁明了，方便操作人员理解和执行，尽量减少因为不熟悉规程而导致的错误。5）稳定性：加工工艺应具有稳定性，能够在不同的生产条件下保持一致的加工质量，减少次品率。6）适应性：规程需考虑到不同材料的特性及加工设备的能力，具有灵活性以适应不同的加工任务。7）质量控制：应设置相应的质量控制标准和检查方法，确保加工过程中的各项指标符合设计要求，以保证产品质量。8）环境保护：在制定工艺规程时，还应考虑到对环境的影响，采取减少污染和节能的措施。1.4机械加工工艺规程(2)制定机械加工工艺规程所需要的原始资料1)产品的全套装配图及零件图。2)产品验收的质量标准。3)产品的生产纲领及生产类型。4)毛坯生产和供应条件。5)现有生产条件和资料。如毛坯的制造能力，现有加工设备、工艺装备及使用状况，专用设备、工装的制造能力及工人的技术水平等。6)国内外生产技术的发展情况。7)各种有关手册、标准及指导性文件。如机械加工工艺手册、时间定额手册、机床夹具设计手册、公差技术标准，以及国内外先进工艺、生产技术发展状况等方面的资料。1.4机械加工工艺规程(3)制定机械加工工艺规程步骤和内容1）分析零件图和产品装配图。2）确定毛坯。3）拟订工艺路线。4）选择设备。5）选择工夹量具。6）确定各主要工序的技术要求及检验方法。7）计算工艺尺寸。8）确定切削用量。9）确定工时定额。10）编写工艺文件。1.4机械加工工艺规程(3)制定机械加工工艺规程步骤和内容1）分析零件图和产品装配图。2）确定毛坯。3）拟订工艺路线。4）选择设备。5）选择工夹量具。6）确定各主要工序的技术要求及检验方法。7）计算工艺尺寸。8）确定切削用量。9）确定工时定额。10）编写工艺文件。第2章机械加工工艺规程设计2.1零件机械加工的结构工艺性分析与毛坯的选择 2.2工件加工时的定位及基准 2.3工艺路线的拟定 2.4加工余量的确定2.5工艺尺寸链 2.6工时定额和提高劳动生产率的工艺途径 2.7工艺方案的比较与技术经济分析 2.1零件机械加工的结构工艺性分析与毛坯的选择2.1.1.零件的结构工艺性分析在制定零件机械加工工艺规程时，对零件进行工艺性分析的内容除了审查零件图上视图、尺寸、公差是否齐全、正确之外，主要是审查零件的结构工艺性。零件结构机械加工工艺性应从以下几个方面加以考虑：1.提高切削效率(1)零件结构便于装夹。(2)尽量减少装夹次数，降低装夹误差和减少辅助时间，提高切削效率，保证精度。(3)刀具应有足够的操作空间。(4)尽量采用标准刀具，减少刀具种类。2.方便切削加工，减少机械加工工作量。(1)尽量减少加工表面，避免内凹表面以及内表面的加工，减少加工难度。(2)要方便进刀、退刀和测量。2.1零件机械加工的结构工艺性分析与毛坯的选择2.1零件机械加工的结构工艺性分析与毛坯的选择2.1.2.零件毛坯的选择在机械零件的制造中，绝大多数零件是由原材料通过铸造、锻造、冲压或焊接等成形方法先制成毛坯，再经过切削加工制成的。同一个零件的毛坯可以用不同的材料和不同的工艺方法去制造，应对各种生产方案进行多方面的比较，从中选出综合性能指标最佳的制造方法。具体选用时要考虑以下因素：1.满足材料的工艺性能要求。2.满足零件的使用要求。(1)结构形状和尺寸的要求。(2)力学性能的要求。

(3)表面质量的要求。2.1零件机械加工的结构工艺性分析与毛坯的选择3.满足降低生产成本的要求。要降低毛坯的生产成本，必须认真分析零件的使用要求及所用材料的价格、结构工艺性、生产批量等各方面情况。(1)生产批量较小时的毛坯选择。生产批量较小，毛坯生产的生产率不是主要问题，材料利用率的矛盾也不太突出，这时应主要考虑的是减少设备、模具等方面的投资，即使用价格比校便宜的设备和模具，以降低生产成本。(2)生产批量较大时的毛坯选择。生产批量较大，提高生产率和材料的利用率，降低废品率，对降低毛坯的单件生产成本将具有明显的经济意义。2.1零件机械加工的结构工艺性分析与毛坯的选择4.符合生产条件。为了兼顾零件的使用要求和生产成本两个方面，在选择毛坯时还必须与本企业的具体生产条件相结合。

(1)当代毛坯生产的先进技术与发展趋势，在不脱离我国国情及本厂实际的前提下，尽量采用比较先进的毛坯生产技术。(2)产品的使用性能和成本方面对毛坯生产的要求。(3)本厂现有毛坯生产能力状况，包括生产设备、技术力量（含工程技术人员和技术工人）、厂房等方面的情况。总之，毛坯选择应在保证产品质量的前提下，获得最好的经济效益。2.2工件加工时的定位及基准工件的定位就是使同一批工件在夹具中占有同一的正确加工位置。工件在夹具中定位时，其位置是由工件的定位基准（面）与夹具定位元件的工作表面（定位表面）相接触或相配合来确定的。2.2.1基准的概念与分类基准是指用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。基准按其适用场合和作用，可分为设计基准和工艺基准两大类。2.2工件加工时的定位及基准2.2.2工件的装夹方式根据工件定位特点的不同，工件的装夹有下列三种方式：1.直接找正装夹。直接找正装夹是用划针或百分表等依据工件表面来直接在机床上找正工件的位置。直接找正装夹2.2工件加工时的定位及基准2.划线找正装夹。对形状复杂的工件，因毛坯精度不易保证，若用直接找正装夹会顾此失彼，很难使工件上各个加工面都有足够和比较均匀的加工余量。若先在毛坯上划线，然后按照所划的线来找正装夹，则能较好地解决这些矛盾。划线找正安装2.2工件加工时的定位及基准3.利用夹具装夹。这种情况是工件按六点定位原理在夹具中定位并夹紧，不需要找正。此法的装夹精度较高，而且装卸方便，可以节省大量辅助肘间，但制造专用夹具费用贵，周期长，故适用于成批和大量生产，以及不使用专用夹具难以保证加工精度的工件。2.2工件加工时的定位及基准2.2.3工件的六点定位原理工件在加工之前，必须首先使工件在机床上相对于刀具占有某个确定的正确加工位置。任何一个工件在定位之前，它是一个自由物体。一个自由物体，在空间中可向任何方向移动和转动，其位置是任意的，也就是说自由的。一个自由物体有六个活动的可能性（成为自由度），也就是具有六个自由度。要使工件在空间占有完全确定的位置，就必须限制其所有的六个自由度。当工件的六个自由度完全限制之后，该工件在空间的位置也就完全确定了。

2.2工件加工时的定位及基准2.2.4定位原理的应用为了正确应用定位原理分析工件在夹具中的定位，按实际生产情况，常有以下几种情况：1．完全定位工件在夹具中定位，按其加工要求，必须利用夹具中相当于六个定位支承点的定位元件，无重复的完全限制工件全部（六个）自由度的定位情况，称为完全定位或六点定位。2.2工件加工时的定位及基准2．不完全定位

从满足工件的加工技术要求出发，需要限制几个自由度就限制几个。限制了工件的几个自由度就叫做几点定位。所以，这种不完全定位并不违背工件的六点定位原理，因为六点定位是指工件的完全定位。

在此必须严格区分：不完全定位和定位不足这两个不同性质的概念。不完全定位是根据工件的加工要求，可以不限制那些对加工精度无影响的自由度，因此是允许的。2.2工件加工时的定位及基准3.过定位

夹具的定位支承点出现重复限制工件同一个自由度的矛盾，叫做过定位。这种现象在制定工件的定位方案时，是不希望出现的。若工件定位时有过定位现象，产生以下不良后果：(1)由于工件的定位基准本身或各定位基准之间的位置误差，使有过定位的自由度，可能由这个定位元件限制，也可能由那个定位元件限制。因此，造成同批工件定位的不稳定，降低了定位精度。2.2工件加工时的定位及基准(2)由于定位基准之间的误差，使工件装不进夹具。2.2工件加工时的定位及基准(3)在夹紧工件时，重复限制同一个自由度的定位支承点之间所形成的矛盾，便表现为工件或夹具元件的变形，造成不正常的夹紧误差。在夹具设计中，对“过定位”问题应按以下三种情况处理：①一般情况下应避免过定位现象，严格遵守工件的定位原理。这是设计夹具时，必须首先考虑遵循的一条重要原则。②在工件以精基准定位时，由于夹具定位元件的精度也较高，且产生的定位误差又在允许的范围内。在这种条件下，“过定位”是允许的。③在工件的刚性很差，过定位造成的误差比不过定位还小时，过定位是必要的。

图2-23套筒在心轴上定位夹紧时可能引起的变形2.2工件加工时的定位及基准如果过定位产生的不良后果超出了工件加工精度的允许范围，则必须采取以下相应措施消除过定位：①改变夹具结构，取消过定位的支承点，消除过定位现象。②提高工件定位基准间的精度，使过定位对工件定位的稳定性无明显的影响，或达到工件加工精度允许的程度。图2-23套筒在心轴上定位夹紧时可能引起的变形综上，工件的定位必须工件的定位基面与夹具的定位表面紧密接触或相互配合的，若两者脱离则无定位可言；工件因夹紧后的摩擦力而不能活动，这不能称作定位；在分析工件的定位时，应根据工件本工序的加工技术要求或从夹具实际限制工件自由度的角度出发进行分析判断。2.3工艺路线的拟定2.3.1定位基准的选择在零件加工过程中，每一道工序都需要选择定位基准。定位基准的选择，对保证零件加工精度，合理安排加工顺序有决定性的影响。通常定位基准分为精基准和精基准两种。用作定位的表面，如果是没有经过加工的毛坯表面，通常称为粗基准；如果工件的定位基准表面已经被加工过，并且具有较高的精度，则称为精基准。定位基准的选择是否合理，将直接影响工序的数量、夹具结构的复杂程度以及零件精度是否易于保证，因此应进行多种方案的分析比绞，有时工件上没有合适的定位基准，这时必须加工出定位基面，称为辅助基准。2.3工艺路线的拟定由于粗基准和精基准的用途有所不同，所以选择原则也各不相同。1.粗基准的选择(1)为保证加工表面与不加工表面之间的相对位置要求，应选择不加工表面为粗基准。若有几个不加工表面，则应选与加工表面位置有紧密联系的表面作为粗基准。图2-25以不加工表面为粗基准图2-26箱体零件简图2.3工艺路线的拟定(2)若工件加工表面较多，选择粗基准时，应合理分配各表面的加工余量。如工件上每个表面都需要加工，则应以余量最小的表面作为粗基准，以保证各表西都有足够的余量。2.3工艺路线的拟定(3)选作粗基准的表面，应尽可能平整光洁，不能有飞边、浇口、冒口或其它表面缺陷，以便定位准确，夹紧可靠。(4)由于毛坯表面比较粗糙，不能保证重复安装的位置精度，定位误差很大，所以粗基准在一个自由度方向上一般只允许使用一次。图2-29阶梯轴加工2.3工艺路线的拟定2.精基准的选择选择精基准时应重点考虑如何减少误差，提高定位精度。也要考虑安装方便、准确、可靠。一般应遵循下列原则：(1)应尽量选用零件上的设计基准作为精基准，也就是“基准重合”原则。这样可避免因基准不重合而引起的基准不重合误差。(2)尽可能选用统一的定位基准加工各个表面，以保证各表面间的位置精度，就是“基准统一”原则。采用统一基准有一系列优点，它可以简化工艺规程的制订工作，避免由于基准转换引起的误差，还可以节约夹具设计与制造的费用。

(3)为了获得均匀的加工余量或使加工表面间有较高的位置精度，有时可采取“互为基准反复加工”的原则。(4)有的精加工工序要求加工余量小而均匀，以保证加工质量和提高生产率，此时应选择加工面本身作为定位基准，即“自为基准”的原则。2.3工艺路线的拟定2.3.2工艺路线的拟订拟订工艺路线是制订工艺规程的关键。拟订工艺路线除与定位基准的选择有密切关系外，还要考虑下列几个方面：1.表面加工方法的选择加工方法的选择，首先要保证加工质量。其次，还要考虑生产率和经济性。选择加工方法时，应根据工件的精度要求选择与经济精度相适应的加工方法。此外，选择加工方法还应考虑设备的精度及其负荷率、工艺装备和工人技术水平等实际情况。2.加工阶段的划分工艺路线按工序性质分成下列几个阶段：(1)粗加工阶段。切除各加工表面上的大部分余量，使毛坯形状和尺寸接近零件成品。因此，采用的加工方法应有较高生产率。(2)半精加工阶段。消除粗加工留下的误差，使工件达到一定精度，为精加工做准备，并完成一些次要表面的加工，如钻孔、攻丝、铣键槽等。(3)精加工阶段。保证各主要表面达到规定的质量要求。(4)精密与超精密加工阶段。主要任务是提高尺寸精度、形状精度和减小表面粗糙度值。

2.3工艺路线的拟定将工艺过程划分为几个阶段的原因是：

(1)保证加工质量。(2)及早发现毛坯缺陷并及时处理。(3）合理使用设备。粗加工可采用功率大、精度一般的高效率设备，精加工可采用相应的精密机床，使机床设备能发挥其性能特点，也延长了精密机床的使用寿命。(4)便于安排热处理工序。

2.3工艺路线的拟定3.工序的集中与分散工序集中是将零件加工集中在少数几道工序，而每道工序所包含的加工内容却很多。工序集中的特点是：

(1)减少了工件安装次数，不仅缩短了辅助时间，而且由于在一次安装下加工较多的表面，因此易于保证这些表面的相互位置精度。(2)减少了工序数目，缩短了工艺路线，有利于简化生产计划和组织工作，并能减少运输时间和费用。(3)减少了设备、操作工人和生产面积。(4)有利于采用高效专用机床和工艺装备，以提高劳动生产率。(5)专用设备和工艺装备较复杂，生产准备工作和投资都比较大，转换产品比较困难。2.3工艺路线的拟定工序分散是将零件加工分得很细，工序多，工艺路线长，而每道工序包含的加工内容却很少。工序分散的特点是：(1)设备与工艺装备比较简单，调整方便，工人便于掌握，容易适应产品的变换。(2)有利于选择合理的切削用量，减少机动时间。(3)设备多，工人多，生产面积大。总之，工序集中和分散各有其特点，必须根据生产规模、零件结构和技术要求、机床设备等具体生产条件进行综合分析，来决定工序集中或分散的程度。在一般情况下单件小批生产只能是工序集中，但多采用通用机床。大批大量生产可以集中，也可分散，后者特别适合加工尺寸小、形状简单的零件。成批生产可采用多刀、多轴机床使工序集中，即使在通用机床上加工，也以工序适当集中为宜2.3工艺路线的拟定4.加工顺序的安排(1)机械加工工序。机械加工工序安排的原则是：①先粗后精。先安排粗加工，继而安排半精加工、精加工，最后安排精密加工及超精密加工。②先主后次。先加工零件的主要表面和装配基准，然后加工次要表面。③先基准后其它。先把精基准加工出来，以便为后继工序的加工提供精基准。④先面后孔。(2)热处理工序。热处理工序主要用来提高材料的机械性能、改善材抖的切削性能和消除材料的内应力等。因此，热处理工序的安排可分为两种：①预备热处理。②最终热处理。最终热处理主要是用来提高材料的硬度和强度。(3）辅助工序。辅助工序包括工件的检验、去毛刺、倒棱边、去磁、清洗和涂防锈油等。2.4加工余量的确定2.4.1加工余量的基本概念：加工余量是指加工过程中从加工表面切去的材料层厚度。加工余量主要分为工序余量和加工总余量两种。(1)工序余量工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差，即在一道工序中从某一加工表面切除的材料层厚度。1）基本余量：由于毛坯制造和各个工序尺寸都存在误差，加工余量是个变动值。当工序尺寸用基本尺寸计算时，所得到的加工余量称为基本余量。

图2-31加工余量

2.4加工余量的确定2）最大余量、最小余量和余量公差：由于毛坯制造和各个工序加工后的工序尺寸都不可避免地存在误差，加工余量也是变动值，有最大余量、最小余量之分，余量的变动范围称为余量公差,如图a所示。对于被包容面来说，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，是保证该工序加工表面的精度和质量所需切除的金属层最小厚度；最大余量是前工序最大工序尺寸和本工序最小工序尺寸之差。如图b所示。对于包容面来说则相反。余量公差即加工余量的变动范围（最大加工余量与最小加工余量的差值），等于前工序与本工序两工序尺寸公差之和。a)b)2.4加工余量的确定

2.4加工余量的确定2.4.2影响加工余量大小的因素加工余量的大小对零件的加工质量和生产率均有较大影响。加工余量过大，不仅浪费工时，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，提高加工成本，有时甚至会切去需要保存的最耐磨的表面金属层（如床身导轨面）。如果加工余量过小，则不能保证切除零件上有误差和缺陷的部分而产生废品。因此，应合理规定加工余量的数值。2.4加工余量的确定2.4.3.确定加工余量的方法经验估计法2.查表修正法3.分析计算法2.5工艺尺寸链2.5.1尺寸链的基本概念尺寸链的定义及组成在零件加工过程中，当改变零件某一尺寸的大小，会引起其它有关尺寸的变化，在装配过程中也可发现，机器或部件中零件之间的有关尺寸，同样是密切联系、相互依赖的，构成封闭形式的互相联系的尺寸组合，称之为尺寸链。2.5工艺尺寸链构成尺寸链的每个尺寸，叫做尺寸链的环。它们又可分为封闭环和组成环。(1)

封闭环。在加工或装配过程中，最后间接获得或间接保证的尺寸，叫做封闭环。

(2)组成环。在尺寸链中，由加工或装配直接控制，影响封闭环精度的各个尺寸称为组成环。组成环按其对封闭环的影响又可分为增环和减环两类。①增环。当其余组成环的尺寸不变，若某一组成环的尺寸增大使封闭环的尺寸也随之增大，这样的组成环叫做增坏。②减环。当其余组成环的尺寸不变，若某一组成环增大使封闭环的尺寸减小，这样的组成环叫做减环。在尺寸链中，判别增环和减环，除用定义进行判别外，组成环数较多时，还可用划箭头的方法。即在绘制尺寸链简图时，用沿封闭方向的单向箭头表示各环尺寸。凡是箭头方向与封闭环箭头方向相同的组成环就是减环；箭头方向与封闭环箭头相反的就是增环。2.5工艺尺寸链2.尺寸链分类

尺寸链根据不同的分类方法，可以有各种类型。(1)尺寸链按其应用范围可分为工艺尺寸链和装配尽寸链。(2)尺寸链中按其各环所处空间位置的不同可分为：直线尺寸链。尺寸链各环位于同一平面内，且彼此平行。平面尺寸链。尺寸链各环位于同一平面内，但其中有一环或几环彼此不平行。

(3)尺寸链按其各环的几何特征可分为：长度尺寸链。尺寸链各环均为长度尺寸的尺寸链，如图2-36中的尺寸链。角度尺寸链。尺寸链各环均为角度尺寸的尺寸链，有时角度尺寸可用平行度、垂直度来表示，角度尺寸链最简单的形式是具有公共角顶的封闭角度尺寸联系。2.5工艺尺寸链4)尺寸链按它们之间相互联系的形态又可分为：独立尺寸链。所有组成环和封闭环都只属于一个尺寸链，其中任何一环都不再参与其它尺寸链的组成。相关尺寸链。尺寸链中的一个或几个环分布在两个或两个以上的尺寸链中，这种环称之为公共环。按其尺寸联系的形态，可以分为并联、串联、混联三种。

2.5工艺尺寸链2.5.2直线尺寸链的计算方法直线尺寸链有两种计算方法：极值法和概率法。

1.极值法：这种方法又称为极大极小值解法。它是按误差综合的两个最不利情况，即各增环皆为最大极限尺寸而各减环皆为最小极限尺寸，以及各增环皆为最小极限尺寸而各减环皆为最大极限尺寸，来计算封闭坏极限尺寸的方法。(1)极值法计算公式①封闭环的基本尺寸。封闭环的基本尺寸等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和。封闭环基本尺寸的一般公式可写成：式中：——封闭环基本尺寸；

——第i个增环的基本尺寸；

——第i个减环的基本尺寸；n——增环的总环数；m——组成环（包括增环和减环）的总环数。

2.5工艺尺寸链②封闭环的极限尺寸封闭环最大极限尺寸等于所有增环最大极限尺寸之和减去所有减环最小极限尺寸之和，封闭环最小极限尺寸等于所有增环最小极限尺寸之和，减去所有减环最大极限尺寸之和。

③封闭环的上、下偏差

ES0=

EI0=2.5工艺尺寸链④封闭环的公差在封闭环公差T0为一定的条件下，如能减少组成环数，就可相应地放大各组成环的公差而使其易于加工。因此，在组成装配尺寸链或工艺尺寸链时，应尽量减少组成坏数。这一原则叫做“最短尺寸链原则”。2.5工艺尺寸链2.概率法：这是应用概率论原理来进行尺寸链计算的一种方法，能克服上述完全互换怯的缺点，其计算较科学，经济效果也好。主要用于尺寸链环数较多时，以及大批大量生产中。(1)

概率法计算公式①将极限尺寸变成平均尺寸：式中：——平均尺寸；

——最大极限尺寸；

——最小极限尺寸；②将极限偏差变成中间偏差③封闭环中间偏差的平方等于各组成环中间偏差平方之和2.5工艺尺寸链2.5.3直线尺寸链在工艺尺寸链的应用工艺设计过程中需要进行的工艺尺寸链计算通常有以下几种情况：1.加工表面本身各次加工尺寸的确定2.定位基准与设计基准不重合时的尺寸换算3.测量基准与设计基准不重合时的尺寸换算4.余量校核5.一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算2.6工时定额和提高劳动生产率的工艺途径2.6.1工时定额工时定额是在一定生产条件下制定的为完成单件产品或单个工序所建立的工时。工时定额是安排生产计划、计算产品成本和实行计件工资或劳动管理制度的重要依据之一，也是新建或扩建工厂、车间时决定设备和人员数量的重要资料。制定工时定额要防止过高或过底两种倾向，并随着生产水平的发展进行及时修改。单件工时定额包括下列组成部分：

1.基本时间2.辅助时间3.工作地点服务时间。这个时间很难精确估计，一般可按工序操作时间的α%（约2~7%）来估算。4.休息和生理需要时间。可按操作时间的β%（一般取2%）估算。上述四部分时间的总和即为单件时间：2.6工时定额和提高劳动生产率的工艺途径5.准备终结时间成批生产的单件工时定额为：

大量生产时，在每个工作地点只完成一个固定工序，不需要上述准备终结时间，所以其单件时间定额为：2.6工时定额和提高劳动生产率的工艺途径2.6.2提高劳动生产率的工艺途径劳动生产率是指工人在单位时间内创造合格产品的数量，或指用于制造单件产品所消耗的劳动时间。提高劳动生产率是一个综合性的问题，下面仅就工艺上的一些问题进行讨论。1.缩短单件时间定额缩短单件时间定额可提高劳动生产率，首先应集中精力缩减占工时定额较大的部分。(1)缩减基本时间①提高切削用量。②减小切削行程长度。③合并工步。

(2)缩减辅助时间①直接缩减辅助时间。②间接缩减辅助时间。③缩减工作地点服务时间。④缩减准备终结时间。2.6工时定额和提高劳动生产率的工艺途径2.采用先进