第2章機械加工工藝規程的制定2.1概述2.2零件的工藝分析2.3毛坯的選擇2.4工藝路線的擬定2.5加工余量確實定2.6工藝尺寸鏈2.7機械加工的生產率及技術經濟分析思考題與習題2.1概

述

2.1.1機械加工工藝規程的作用(1)指導生產的重要技術文件。工藝規程是依據工藝學原理和工藝試驗，經過生產驗證而確定的，是科學技術和生產經驗的結晶。所以，它是獲得合格產品的技術保證，是指導企業生產活動的重要文件。正因為這樣，在生產中必須遵守工藝規程，否那么常常會引起產品質量的嚴重下降，生產率顯著降低，甚至造成廢品。但是，工藝規程也不是固定不變的，工藝人員應總結工人的革新創造，可以根據生產實際情況，及時地汲取國內外的先進工藝技術，對現行工藝不斷地進行改進和完善，但必須要有嚴格的審批手續。(2)生產組織和生產準備工作的依據。生產方案的制定，產品投產前原材料和毛坯的供給、工藝裝備的設計、制造與采購、機床負荷的調整、作業方案的編排、勞動力的組織、工時定額的制定以及本錢的核算等，都是以工藝規程作為根本依據的。(3)新建和擴建工廠〔車間〕的技術依據。在新建和擴建工廠〔車間〕時，生產所需要的機床和其它設備的種類、數量和規格，車間的面積、機床的布置、生產工人的工種、技術等級及數量、輔助部門的安排等都是以工藝規程為根底，根據生產類型來確定的。除此以外，先進的工藝規程也起著推廣和交流先進經驗的作用，典型工藝規程可指導同類產品的生產。2.1.2工藝規程制定的原那么(1)技術上的先進性。在制定工藝規程時，要了解國內外本行業工藝技術的開展，通過必要的工藝試驗，盡可能采用先進適用的工藝和工藝裝備。〔2)經濟上的合理性。在一定的生產條件下，可能會出現幾種能夠保證零件技術要求的工藝方案。此時應通過本錢核算或相互比照，選擇經濟上最合理的方案，使產品生產本錢最低。〔3)良好的勞動條件及防止環境污染。在制定工藝規程時，要注意保證工人操作時有良好而平安的勞動條件。因此，在工藝方案上要盡量采取機械化或自動化措施，以減輕工人繁重的體力勞動。同時，要符合國家環境保護法的有關規定，防止環境污染。產品質量、生產率和經濟性這三個方面有時相互矛盾，因此，合理的工藝規程應該處理好這些矛盾，表達這三者的統一。2.1.3制定工藝規程的原始資料制定工藝規程時，其原始資料包括以下內容：〔1)產品全套裝配圖和零件圖。〔2)產品驗收的質量標準。〔3)產品的生產綱領〔年產量〕。〔4)毛坯資料。毛坯資料包括各種毛坯制造方法的技術經濟特征；各種型材的品種和規格，毛坯圖等；在無毛坯圖的情況下，需實際了解毛坯的形狀、尺寸及機械性能等。〔5)本廠的生產條件。為了使制定的工藝規程切實可行，一定要考慮本廠的生產條件。如了解毛坯的生產能力及技術水平；加工設備和工藝裝備的規格及性能；工人技術水平以及專用設備與工藝裝備的制造能力等。〔6)國內外先進工藝及生產技術開展情況。工藝規程的制定，要經常研究國內外有關工藝技術資料，積極引進適用的先進工藝技術，不斷提高工藝水平，以獲得最大的經濟效益。〔7)有關的工藝手冊及圖冊。2.1.4制定工藝規程的步驟制定工藝規程時，其步驟如下：(1)計算年生產綱領，確定生產類型。(2)分析零件圖及產品裝配圖，對零件進行工藝分析。(3)選擇毛坯。(4)擬定工藝路線。(5)確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。(6)確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和輔助工具。(7)確定切削用量及工時定額。(8)確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。(9)填寫工藝文件。

2.1.5工藝文件的格式將工藝規程的內容，填入一定格式的卡片，即成為生產準備和施工依據的工藝文件。常用的工藝文件格式有以下兩種：(1)綜合工藝過程卡片。這種卡片以工序為單位，簡要地列出了整個零件加工所經過的工藝路線〔包括毛坯制造、機械加工和熱處理等〕，它是制定其它工藝文件的根底，也是生產技術準備、編排作業方案和組織生產的依據。在這種卡片中，由于各工序的說明不夠具體，故一般不能直接指導工人操作，而多在生產管理方面使用。但是，在單件小批生產中，通常不編制其它較詳細的工藝文件，而以這種卡片指導生產。工藝過程卡片的格式見表2-1。表2-1綜合工藝過程卡片

(2)機械加工工序卡片。機械加工工序卡片是根據工藝卡片為毎一道工序制定的。它更詳細地說明了整個零件各個工序的加工要求，是用來具體指導工人操作的工藝文件。在這種卡片上，要畫出工序簡圖，注明該工序每一工步的內容、工藝參數、操作要求以及所用的設備和工藝裝備。工序簡圖就是按一定比例用較小的投影繪出工序圖，可略去圖中的次要結構和線條，主視圖方向盡量與零件在機床上的安裝方向相一致，本工序的加工外表用粗實線或紅色粗實線表示，零件的結構、尺寸要與本工序加工后的情況相符合，并標注出本工序加工尺寸及上、下偏差，加工外表粗糙度和工件的定位及夾緊情況。該卡片用于大批量生產的零件。機械加工工序卡片的格式見表2-2。表2-2機械加工工序卡

2.2零件的工藝分析

2.2.1零件結構分析1.零件外表的組成和根本類型盡管組成零件的結構多種多樣，但從形體上加以分析，它都是由一些根本外表和特形外表組成的。根本外表有內外圓柱外表、圓錐外表和平面等；特形外表主要有螺旋面、漸開線齒形外表、圓弧面〔如球面〕等。在零件結構分析時，根據機械零件不同外表的組合形成零件結構上的特點，就可選擇與其相適應的加工方法和加工路線，例如外圓外表通常由車削或磨削加工，內孔外表那么通過鉆、擴、鉸、鏜和磨削等加工方法獲得。機械零件不同外表的組合形成零件結構上的特點。在機械制造中，通常按零件結構和工藝過程的相似性，將各類零件大致分為軸類零件、套類零件、箱體類零件、齒輪類零件和叉架類零件等。2.主要外表與次要外表根據零件各加工外表要求的不同，可以將零件的加工外表劃分為主要加工外表和次要加工外表。這樣，就能在工藝路線擬定時，做到主、次分開以保證主要外表的加工精度。3.零件的結構工藝性所謂零件的結構工藝性，是指零件在滿足使用要求的前提下，制造該零件的可行性和經濟性。功能相同的零件，其結構工藝性可以有很大差異。所謂結構工藝性好，是指在現有工藝條件下，既能方便制造又有較低的制造本錢。下面將從零件的機械加工和裝配兩方面，對零件的結構工藝性進行分析。〔1〕機械加工對零件結構的要求。①便于裝夾。零件的結構應便于加工時的定位和夾緊，裝夾次數要少。如圖2-1(a)所示零件，擬用頂尖和雞心夾頭裝夾，但該結構不便于裝夾。假設改為如圖2-1(b)所示結構，那么可以方便地裝置夾頭。②便于加工。零件的結構應盡量采用標準化數值，同時還需注意退刀和進刀、易于保證加工精度要求、減少加工面積等。表2-3列舉了在常規工藝條件下，零件結構工藝性分析的實例，供設計零件和對零件結構工藝性分析時參考。圖2-1便于裝夾的零件結構例如〔a〕改正前；(b)改正后③便于數控機床編程。編程方便與否常常是衡量數控工藝性好壞的一個指標。如圖2-2所示，某零件經過抽象的尺寸標注方法，假設用APT語言編寫該零件的源程序，要用幾何定義語句描述零件形狀時，將遇到麻煩，因為B點及直線OB難以定義。解決此問題需要迂回，即先過B點作一平行于L1的直線L3并定義它，同時還要定義出直線AB，方能求出L3與直線AB的交點B，進而定義OB，否那么要進行機外手工計算，這是應該盡量防止的。由此看出，零件圖樣上尺寸標注方法對工藝性影響較大。為此對零件設計圖樣應提出不同的要求，凡經數控加工的零件，圖樣上給出的尺寸數據應符合編程方便的原那么。圖2-2工藝性差的尺寸標注

④便于測量。設計零件結構時，還應考慮測量的可能性與方便性。如圖2-3所示，要求測量孔中心線與基準面A的平行度。如圖2-3(a)所示的結構，由于底面凸臺偏置一側而平行度難以測量。在圖2-3(b)中增加一對稱的工藝凸臺，

并使凸臺位置對稱，

此時測量就方便多了。

圖2-3便于測量的零件結構例如(a)改進前的結構；(b)改進后的結構(2)裝配和維修對零件結構工藝性的要求。零件的結構應便于裝配和維修時的拆裝。圖2-4(a)左圖所示結構無透氣口，銷釘孔內的空氣難以排出，故銷釘不易裝入，改進后的結構如圖2-4(a)右圖所示。在圖2-4(b)中為保證軸肩與支承面緊貼，可在軸肩處切槽或孔口處倒角。圖2-4(c)所示為兩個零件配合，由于同一方向只能有一個定位基面，故圖2-4(c)左圖所示不合理，而右圖所示為合理的結構。在圖2-4(d)中，左圖所示螺釘裝配空間太小，螺釘裝不進，改進后的結構如圖2-4(d)右圖所示。圖2-4便于裝配的零件結構例如2.2.2零件的技術要求分析零件圖樣上的技術要求，既要滿足設計要求，又要便于加工，而且應齊全和合理。其技術要求包括以下幾個方面：〔1〕加工外表的尺寸精度、形狀精度和外表質量；〔2〕各加工外表之間的相互位置精度；〔3〕工件的熱處理和其它要求，如動平衡、鍍鉻處理和去磁等。零件的尺寸精度、形狀精度、位置精度和外表粗糙度的要求，對確定機械加工工藝方案和生產本錢影響很大。因此，必須認真審查，以防止過高的要求使加工工藝復雜化和增加不必要的費用。圖2-5汽車鋼板彈簧吊耳2.3毛坯的選擇2.3.1機械加工中常用毛坯的種類1.鑄件形狀復雜的零件毛坯，宜采用鑄造方法制造。目前鑄件大多用砂型鑄造，它又分為木模手工造型和金屬模機器造型。木模手工造型鑄件精度低，加工外表余量大，生產率低，適用于單件小批生產或大型零件的鑄造。金屬模機器造型生產率高，鑄件精度高，但設備費用高，鑄件的重量也受到限制，適用于大批量生產的中小鑄件。其次，少量質量要求較高的小型鑄件可采用特種鑄造〔如壓力鑄造、離心制造和熔模鑄造等〕。2.鍛件機械強度要求高的鋼制件，一般要用鍛件毛坯。鍛件有自由鍛造鍛件和模鍛件兩種。自由鍛造鍛件可用手工鍛打〔小型毛坯〕、機械錘鍛〔中型毛坯〕或壓力機壓鍛〔大型毛坯〕等方法獲得。這種鍛件的精度低，生產率不高，加工余量較大，而且零件的結構必須簡單，適用于單件和小批生產，以及大型鍛件的制造。模鍛件的精度和外表質量都比自由鍛件好，而且鍛件的形狀也可較為復雜，因而能減少機械加工余量。模鍛的生產率比自由鍛高得多，但需要特殊的設備和鍛模，故適用于批量較大的中小型鍛件的生產。3.型材型材按截面形狀可分為：圓鋼、方鋼、六角鋼、扁鋼、角鋼、槽鋼及其它特殊截面的型材。型材有熱軋和冷拉兩類，熱軋的型材精度低，但價格廉價，用于一般零件的毛坯；冷拉的型材尺寸較小，精度高，易于實現自動送料，但價格較高，多用于批量較大的生產，適用于自動機床加工。

4.焊接件焊接件是用焊接方法而獲得的結合件，焊接件的優點是制造簡單，周期短，節省材料，缺點是抗振性差，變形大，需經時效處理后才能進行機械加工。除此之外，

還有沖壓件、

冷擠壓件、

粉末冶金等其它毛坯。

2.3.2毛坯種類選擇中應注意的問題1.零件材料及其力學性能零件的材料大致確定了毛坯的種類。例如材料為鑄鐵和青銅的零件應選擇鑄件毛坯；鋼質零件形狀不復雜，力學性能要求不太高時可選型材；重要的鋼質零件，為保證其力學性能，應選擇鍛件毛坯。

2.零件的結構形狀與外形尺寸形狀復雜的毛坯，一般用鑄造方法制造。薄壁零件不宜用砂型鑄造；中小型零件可考慮用先進的鑄造方法；大型零件可用砂型鑄造。一般用途的階梯軸，如各階梯直徑相差不大，可用圓棒料；如各階梯直徑相差較大，為減少材料消耗和機械加工的勞動量，那么宜選擇鍛件毛坯。尺寸大的零件一般選擇自由鍛造；中小型零件可選擇模鍛件；一些小型零件可制作成整體毛坯。3.生產類型大量生產的零件應選擇精度和生產率都比較高的毛坯制造方法，如鑄件采用金屬模機器造型或精密鑄造；鍛件采用模鍛、精鍛；型材采用熱軋或冷拉型材；零件產量較小時應選擇精度和生產率較低的毛坯制造方法。4.現有生產條件確定毛坯的種類及制造方法，必須考慮具體的生產條件，如毛坯制造的工藝水平，設備狀況以及對外協作的可能性等。5.充分考慮利用新工藝、新技術和新材料隨著機械制造技術的開展，毛坯制造方面的新工藝、新技術和新材料的應用也開展很快，如精鑄、精鍛、冷擠壓、粉末冶金和工程塑料等在機械中的應用日益增加。采用這些方法大大減少了機械加工量，有時甚至可以不再進行機械加工就能到達加工要求，其經濟效益非常顯著，我們在選擇毛坯時應給予充分考慮，在可能的條件下盡量采用。2.3.3毛坯形狀和尺寸確實定1.工藝搭子的設置有些零件，由于結構的原因，加工時不易裝夾穩定，為了裝夾方便迅速，可在毛坯上制出凸臺，即所謂的工藝搭子，如圖2-6所示。工藝搭子只在裝夾工件時用，零件加工完成后，一般都要切掉，但如果不影響零件的使用性能和外觀質量，那么可以保存。圖2-6工藝搭子

2.整體毛坯的采用在機械加工中，有時會遇到如磨床主軸部件中的三瓦軸承、發動機的連桿和車床的開合螺母等類零件。為了保證這類零件的加工質量和加工時方便，常將其做成整體毛坯，加工到一定階段后再切開，

如圖2-7所示的連桿整體毛坯。

圖2-7連桿整體毛坯

3.合件毛坯的采用為了便于加工過程中的裝夾，對于一些形狀比較規那么的小型零件，如T形鍵、扁螺母、小隔套等，應將多件合成一個毛坯，待加工到一定階段后或者大多數外表加工完畢后，再加工成單件。如圖2-8〔a〕所示為T815汽車上的一個扁螺母，毛坯取一長六方鋼。圖2-8〔b〕表示在車床上車槽、倒角。圖2-8〔c〕表示在車槽及倒角后，用鉆頭鉆孔。鉆孔的同時也就切成假設干個單件。合件毛坯，在確定其長度尺寸時，不但要考慮切割刀具的寬度和零件的個數，還應考慮切成單件后，切割的端面是否需要進一步加工，假設要加工，那么應留有一定的加工余量。在確定了毛坯種類、形狀和尺寸后，還應繪制一張毛坯圖，作為毛坯生產單位的產品圖樣。繪制毛坯圖，是在零件圖的根底上，在相應的加工外表上加上毛坯余量。繪制時還要考慮毛坯的具體制造條件，如鑄件上的孔、鍛件上的孔和空檔、法蘭等的最小鑄出和鍛出條件；鑄件和鍛件外表的起模斜度〔拔模斜度〕和圓角；分型面和分模面的位置等。圖2-8扁螺母整體毛坯及加工

2.4工藝路線的擬定

2.4.1外表加工方案的選擇1.各種加工方法所能到達的經濟精度及外表粗糙度為了正確選擇外表加工方法，首先應了解各種加工方法的特點和掌握加工經濟精度的概念。任何一種加工方法可以獲得的加工精度和外表粗糙度均有一個較大的范圍。例如，精細的操作，選擇低的切削用量，可以獲得較高的精度，但會降低生產率，提高本錢；反之，如增大切削用量提高生產率，雖然本錢降低了，但精度也降低了。所以對一種加工方法，只有在一定的精度范圍內才是經濟的，這一定范圍的精度是指在正常的加工條件下〔采用符合質量的標準設備，工藝裝備和標準技術等級的工人，不延長加工時間〕所能保證的加工精度。這一定范圍的精度稱為經濟精度。相應的粗糙度稱為經濟外表粗糙度。各種加工方法所能到達的加工經濟精度和外表粗糙度，以及各種典型外表的加工方案已制成表格，在機械加工手冊中都能查到。表2-4、表2-5、表2-6中分別摘錄了外圓、內孔和平面等典型外表的加工方法和加工方案以及所能到達的加工經濟精度和外表粗糙度。表2-7摘錄了用各種加工方法加工軸線平行的孔系時的位置精度(用距離誤差表示)。這里要指出的是，加工經濟精度的數值并不是一成不變的，隨著科學技術的開展，工藝技術的改進，加工經濟精度會逐步提高。表2-4外圓柱面加工方案

表2-5平面加工方案

表2-6孔

加

工

方

案

表2-7軸線平行的孔的位置精度〔經濟精度〕2.選擇外表加工方案時考慮的因素選擇外表加工方案，一般是根據經驗或查表來確定，再結合實際情況或工藝試驗進行修改。外表加工方案的選擇，應同時滿足加工質量、生產率和經濟性等方面的要求，具體選擇時應考慮以下幾方面的因素：〔1〕選擇能獲得相應經濟精度的加工方法。例如加工精度為IT7，外表粗糙度為Ra0.4μm的外圓柱面，通過精細車削是可以到達要求的，但不如磨削經濟。〔2〕零件材料的可加工性能。例如淬火鋼的精加工要用磨削，有色金屬圓柱面的精加工為防止磨削時堵塞砂輪，那么要用高速精細車或精細鏜〔金剛鏜〕。〔3〕工件的結構形狀和尺寸大小。例如對于加工精度要求為IT7的孔，采用鏜削、鉸削、拉削和磨削均可到達要求。但箱體上的孔，一般不宜選用拉孔或磨孔，而宜選擇鏜孔〔大孔〕或鉸孔〔小孔〕。〔4〕生產類型。大批量生產時，應采用高效率的先進工藝，例如用拉削方法加工孔和平面，用組合銑削或磨削同時加工幾個外表，對于復雜外表的加工采用數控機床及加工中心等；單件小批生產時，宜采用刨削、銑削平面和鉆、擴、鉸孔等加工方法，防止盲目地采用高效加工方法和專用設備而造成經濟損失。〔5〕現有生產條件。充分利用現有設備和工藝手段，發揮工人的創造性，挖掘企業潛力，創造經濟效益。2.4.2加工階段的劃分1.劃分方法零件的加工質量要求較高時，都應劃分加工階段。一般劃分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。如果零件要求的精度特別高，外表粗糙度很小時，還應増加光整加工和超精密加工階段。各加工階段的主要任務如下：(1)粗加工階段。主要任務是切除毛坯上各加工外表的大局部加工余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品。因此，應采取措施盡可能提高生產率。同時要為半精加工階段提供精基準，并留有充分均勻的加工余量，為后續工序創造有利條件。(2)半精加工階段。到達一定的精度要求，并保證留有一定的加工余量，為主要外表的精加工作準備。同時完成一些次要外表的加工〔如緊固孔的鉆削，攻螺紋，銑鍵槽等〕。(3)精加工階段。主要任務是保證零件各主要外表到達圖紙規定的技術要求。(4)光整加工階段。對精度要求很高〔IT6以上〕，外表粗糙度很小〔小于Ra0.2μm〕的零件，需安排光整加工階段。其主要任務是減小外表粗糙度或進一步提高尺寸精度和形狀精度。2.劃分加工階段的原因(1)保證加工質量的需要。零件在粗加工時，由于要切除掉大量金屬，因而會產生較大的切削力和切削熱，同時也需要較大的夾緊力，在這些力和熱的作用下，零件會產生較大的變形。而且經過粗加工后零件的內應力要重新分布，也會使零件發生變形。如果不劃分加工階段而連續加工，就無法防止和修正上述原因所引起的加工誤差。加工階段劃分后，粗加工造成的誤差，通過半精加工和精加工可以得到修正，并逐步提高零件的加工精度和外表質量，保證了零件的加工要求。(2)合理使用機床設備的需要。粗加工一般要求功率大、剛性好、生產率高而精度不高的機床設備，而精加工需采用精度高的機床設備，劃分加工階段后就可以充分發揮粗、精加工設備各自性能的特點，防止以粗干精，做到合理使用設備。這樣不但可提高粗加工的生產效率，而且也有利于保持精加工設備的精度和使用壽命。(3)及時發現毛坯缺陷。毛坯上的各種缺陷〔如氣孔、砂眼、夾渣或加工余量缺乏等〕，在粗加工后即可被發現，便于及時修補或決定報廢，以免繼續加工后造成工時和加工費用的浪費。(4)便于安排熱處理。熱處理工序使加工過程劃分成幾個階段，如精密主軸在粗加工后進行去除應力的人工時效處理，半精加工后進行淬火，精加工后進行低溫回火和冰冷處理，最后再進行光整加工。這幾次熱處理就把整個加工過程劃分為粗加工—半精加工—精加工—光整加工階段。在零件工藝路線擬定時，一般應遵守劃分加工階段這一原那么，但具體應用時還要根據零件的情況靈活處理，例如對于精度和外表質量要求較低而工件剛性足夠，毛坯精度較高，加工余量小的工件，可不劃分加工階段。又如對一些剛性好的重型零件，由于裝夾吊運很費時，也往往不劃分加工階段而在一次安裝中完成粗、精加工。2.4.3工序的劃分

1.工序集中的特點(1)有利于采用高生產率的專用設備和工藝裝備，如采用多刀多刃、多軸機床、數控機床和加工中心等，從而大大提高生產率。(2)減少了工序數目，縮短了工藝路線，從而簡化了生產方案和生產組織工作。(3)減少了設備數量，相應地減少了操作人數和生產面積。(4)減少了工件安裝次數，不僅縮短了輔助時間，而且在一次安裝下能加工較多的外表，也易于保證這些外表的相對位置精度。(5)專用設備和工藝裝置復雜，生產準備工作和投資都比較大，尤其是轉換新產品比較困難。2.工序分散的特點(1)設備和工藝裝備結構都比較簡單，調整方便，對工人的技術水平要求較低。(2)可采用最有利的切削用量，減少機動時間。(3)容易適應生產產品的變換。(4)設備數量多，操作工人多，占用生產面積大。2.4.4工序順序的安排1.機械加工工序的安排〔1〕基準先行。零件加工一般多從精基準的加工開始，再以精基準定位加工其它外表。因此，選作精基準的外表應安排在工藝過程起始工序，先進行加工，以便為后續工序提供精基準。例如齒輪加工那么先加工內孔及基準端面，再以內孔及端面作為精基準，粗、精加工齒形外表。〔2〕先粗后精。精基準加工好以后，整個零件的加工工序，應是粗加工工序在前，相繼為半精加工、精加工及光整加工。按先粗后精的原那么先加工精度要求較高的主要外表，即先粗加工，再半精加工各主要外表，最后再進行精加工和光整加工。〔3〕先主后次。根據零件的功用和技術要求。先將零件的主要外表和次要外表分開，然后先安排主要外表的加工，再把次要外表的加工工序插入其中。次要外表一般指鍵槽、螺孔、銷孔等的外表。這些外表一般都與主要外表有一定的相對位置要求，應以主要外表作為基準進行次要外表加工，所以次要外表的加工一般放在主要外表的半精加工以后，精加工以前一次加工結束。也有將次要外表放在最后加工的，但此時應注意不要碰傷已加工好的主要外表。〔4〕先面后孔。對于箱體、底座、支架等類零件，平面的輪廓尺寸較大，用它作為精基準加工孔，比較穩定可靠，也容易加工，有利于保證孔的精度。如果先加工孔，再以孔為基準加工平面，那么比較困難，加工質量也易受影響。

2.熱處理工序的安排熱處理可用來提高材料的力學性能，改善工件材料的加工性能和消除內應力，其安排主要是根據工件的材料和熱處理目的來進行。熱處理工藝可分為兩大類：預備熱處理和最終熱處理。(1)預備熱處理。預備熱處理的目的是改善加工性能、消除內應力和為最終熱處理準備良好的金相組織。其熱處理工藝有退火、

正火、

時效、

調質等。

①退火和正火。退火和正火用于經過熱加工的毛坯。含碳量高于0.5％的碳鋼和合金鋼，為降低其硬度易于切削，常采用退火處理；含碳量低于0.5％的碳鋼和合金鋼，為防止其硬度過低切削時粘刀，而采用正火處理。退火和正火尚能細化晶粒、均勻組織，為以后的熱處理做準備。退火和正火常安排在毛坯制造之后、粗加工之前進行。②時效處理。時效處理主要用于消除毛坯制造和機械加工中產生的內應力。對于一般精度的零件，在精加工前安排一次時效處理即可。但精度要求較高的零件(如坐標鏜床的箱體等)，應安排兩次或數次時效處理工序。簡單零件一般可不進行時效處理。除鑄件外，對于一些剛性較差的精密零件(如精密絲杠)，為消除加工中產生的內應力，穩定零件加工精度，常在粗加工、半精加工之間安排屢次時效處理。有些軸類零件加工，在校直工序后也要安排時效處理。③調質。調質即是在淬火后進行高溫回火處理，它能獲得均勻細致的回火索氏體組織，為以后的外表淬火和滲氮處理時減少變形做準備，因此調質也可作為預備熱處理。由于調質后零件的綜合力學性能較好，對某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作為最終的熱處理工序。(2)最終熱處理。最終熱處理的目的是提高硬度、耐磨性和強度等力學性能。①淬火。淬火分外表淬火和整體淬火。其中外表淬火因為變形、氧化及脫碳較小而應用較廣，而且外表淬火還具有外部強度高、耐磨性好，內部韌性好、抗沖擊力強的優點。為提高外表淬火零件的機械性能，常需進行調質或正火等熱處理作為預備熱處理，其一般工藝路線為：下料—鍛造—正火(退火)—粗加工—調質—半精加工—外表淬火—精加工。②滲碳淬火。滲碳淬火適用于低碳鋼和低合金鋼，先提高零件表層的含碳量，經淬火后使表層獲得高的硬度，而心部仍保持一定的強度和較高的韌性和塑性。滲碳分整體滲碳和局部滲碳。局部滲碳時對不滲碳局部要采取防滲措施(鍍銅或鍍防滲材料)。由于滲碳淬火變形大，且滲碳深度一般在0.5~2mm之間，所以滲碳工序一般安排在半精加工和精加工之間。其工藝路線一般為：下料—鍛造—正火—粗、半精加工—滲碳淬火—精加工。當局部滲碳零件的不滲碳局部采用加大余量后切除多余的滲碳層的工藝方案時，切除多余滲碳層的工序應安排在滲碳后、淬火前進行。③滲氮處理。滲氮是使氮原子滲入金屬外表獲得一層含氮化合物的處理方法。滲氮層可以提高零件外表的硬度、耐磨性、抗疲勞強度和抗蝕性。由于滲氮處理溫度較低、變形小且滲氮層較薄(一般不超過0.6～0.7mm)，因此滲氮工序應盡量靠后安排，常安排在精加工之間進行。為減小滲氮時的變形，在切削后一般需進行消除應力的高溫回火。

3.檢驗工序的安排檢驗工序一般安排在粗加工后，精加工前；送往外車間前后；重要工序和工時長的工序前后；

零件加工結束后、入庫前。

4.其它工序的安排〔1〕外表強化工序。如滾壓、噴丸處理等，一般安排在工藝過程的最后。〔2〕外表處理工序。如發藍、電鍍等，一般安排在工藝過程的最后。〔3〕探傷工序。如X射線檢查、超聲波探傷等多用于零件內部質量的檢查，一般安排在工藝過程的開始。磁力探傷、熒光檢驗等主要用于零件外表質量的檢驗，通常安排在該外表加工結束以后。〔4〕平衡工序。包括動、靜平衡，一般安排在精加工以后。2.5加工余量確實定2.5.1加工余量的概念及其影響因素

1.加工余量的概念在機械加工過程中從加工外表切除的金屬層厚度稱為加工余量。加工余量分為工序余量和加工總余量。工序余量是指為完成某一道工序所必須切除的金屬層厚度，即相鄰兩工序的工序尺寸之差。加工總余量是指由毛坯變為成品的過程中，在某加工外表上所切除的金屬層總厚度，即毛坯尺寸與零件圖設計尺寸之差。由于毛坯尺寸和各工序尺寸不可防止地存在公差，因此無論是加工總余量還是工序余量，實際上都是個變動值，因而加工余量又有根本余量、最大余量和最小余量之分，通常所說的加工余量是指根本余量。加工余量、工序余量的公差標注應遵循“入體原那么〞，即毛坯尺寸按雙向標注上、下偏差；被包容外表尺寸上偏差為零，也就是根本尺寸為最大極限尺寸〔如軸〕；包容面尺寸下偏差為零，也就是根本尺寸為最小極限尺寸〔如內孔〕。加工過程中，工序完成后的工件尺寸稱為工序尺寸。由于存在加工誤差，各工序加工后的尺寸也有一定的公差，稱為工序公差。工序公差帶的布置也采用“入體原那么〞。圖2-9表示加工余量及其公差的關系。從圖中可見，不管是被包容面還是包容面，其加工總余量均等于各工序余量之和。ZD＝Za＋Zb＋Zc

＋

…

即

式中：ZD——加工總余量；Zi——第i道工序余量；n——工序數。圖2-9加工余量及公差〔a〕被包容面加工余量及公差；〔b〕包容面加工余量及公差(1)對于被包容面〔見圖2-9〔a〕〕。本工序的根本余量：Zb＝La－Lb本工序的最大余量：Zbmax＝Zb＋Tb本工序的最小余量：Zbmin＝Zb－Ta本工序余量公差：Tz＝Tb＋Ta式中：La、Ta分別為上工序的根本尺寸和尺寸公差；Lb、Tb分別為本工序的根本尺寸和尺寸公差。(2)對于包容面〔見圖2-9〔b〕〕。本工序的根本余量：Zb＝Lb－La本工序的最大余量：Zbmax=Zb＋Tb本工序的最小余量：Zbmin=Zb-Ta本工序余量公差：Tz=Tb＋Ta式中：La、Ta分別為上工序的根本尺寸和尺寸公差；Lb、Tb分別為本工序的根本尺寸和尺寸公差。加工余量還有雙邊余量和單邊余量之分，平面加工余量是單邊余量，它等于實際切削的金屬層厚度。對于外圓和孔等回轉外表，加工余量是指雙邊余量，即以直徑方向計算，實際切削的金屬為加工余量數值的一半。圖2-10所示為加工余量示意圖，由圖可知：對于外外表的單邊余量：Zb=a-b對于內外表的單邊余量：Zb=b-a對于軸：2Zb=Da-Db對于孔：2Zb=Db-Da式中：Zb——本工序的根本余量；a、Da——上工序的根本尺寸；b、Db——本工序的根本尺寸。圖2-10加工余量

2.確定加工余量應考慮的因素為切除前工序在加工時留下的各種有缺陷和誤差的金屬層，又考慮到本工序可能產生的安裝誤差而不致使工件報廢，必須保證一定數值的最小工序余量。為了合理確定加工余量，首先必須了解影響加工余量的因素。影響加工余量的主要因素有：(1)前工序的尺寸公差。由于工序尺寸有公差，上工序的實際工序尺寸有可能出現最大或最小極限尺寸，本工序的加工余量應包括上工序的公差。(2)前工序的形狀和位置公差。當工件上有些形狀和位置偏差不包括在尺寸公差的范圍內時，這些誤差又必須在本工序加工糾正，在本工序的加工余量中必須包括它。

圖2-11工件的安裝誤差

(3)前工序的外表粗糙度和外表缺陷。為了保證加工質量，本工序的加工余量應包括前工序的外表粗糙度和外表缺陷層。(4)本工序的安裝誤差。安裝誤差包括工件的定位誤差和夾緊誤差，假設用夾具裝夾，還應有夾具在機床上的裝夾誤差。這些誤差會使工件在加工時的位置發生偏移，所以加工余量還必須考慮其影響。如圖2-11所示用三爪自動定心卡盤夾持工件外圓加工孔時，假設工件軸心線偏移機床主軸回轉軸線一個e值，那么造成內孔切削余量不均勻，為使上工序的各項誤差和缺陷在本工序消除，應將孔的加工余量加大2e。2.5.2確定加工余量的方法1.分析計算法分析計算法是根據有關加工余量計算公式和一定的試驗資料，對影響加工余量的各項因素進行分析和綜合計算來確定加工余量的。用這種方法確定加工余量比較經濟合理，但必須有比較全面和可靠的試驗資料。目前，只在材料十分貴重，以及軍工生產或少數大量生產的工廠中采用。

2.經驗估算法經驗估算法是根據工廠的生產技術水平，依靠實際經驗確定加工余量。為防止因余量過小而產生廢品，經驗估計的數值總是偏大，這種方法常用于單件小批量生產。

3.查表修正法查表修正法是根據各工廠長期的生產實踐與試驗研究所積累的有關加工余量數據，制成各種表格并匯編成手冊，確定加工余量時，查閱有關手冊，再結合本廠的實際情況進行適當修正后確定，目前此法應用較為普遍。

2.5.3工序尺寸及其公差確實定1.基準重合時工序尺寸及公差確實定當零件定位基準與設計基準〔工序基準〕重合時，零件工序尺寸及其公差確實定方法是：先根據零件的具體要求確定其加工工藝路線，再通過查表確定各道工序的加工余量及其公差，然后計算出各工序尺寸及公差。計算順序是：先確定各工序余量的根本尺寸，再由后往前逐個工序推算，即由工件上的設計尺寸開始，由最后一道工序向前工序推算直到毛坯尺寸。

例2-1法蘭盤上有一孔，孔徑為 ，表面粗糙度為0.8μm(見圖2-12)，毛坯為鑄鋼件，需淬火處理，其工藝路線見表2-8。

解(1)根據各工序的加工性質，查表得它們的工序余量（見表2-8中的第1列）。(2)確定各工序的尺寸公差及表面粗糙度。由各工序的加工性質查有關經濟加工精度和經濟表面粗糙度（見表2-8中的第2列）。(3)根據查得的余量計算各工序尺寸（見表2-8中的第3列）。(4)確定各工序尺寸的上、下偏差，按“入體原則”，對于孔，基本尺寸值為公差帶的下偏差，上偏差取正值；對于毛坯，

尺寸偏差應取雙向對稱偏差（見表2-8中的第4列）。

圖2-12內孔工序尺寸計算

表2-8工序尺寸及其公差的計算

2.基準不重合時工序尺寸及其公差確實定定位基準與設計基準或工序基準不重合時，工序尺寸及其公差確實定比較復雜，需用工藝尺寸鏈來進行分析計算。2.6工

藝

尺

寸

鏈

2.6.1工藝尺寸鏈的概念1.工藝尺寸鏈的定義如圖2-13〔a〕所示為一定位套，A0與A1為圖樣上已標注的尺寸。按零件圖進行加工時，尺寸A0不便直接測量。如欲通過易于測量的尺寸A2進行加工，以間接保證尺寸A0的要求，那么首先需要分析尺寸A1、A2和A0之間的內在關系，然后據此算出尺寸的數值。此時尺寸A1、A2和A0就構成一個封閉的尺寸組合，即形成了一個尺寸鏈，如圖2-13〔b〕所示。圖2-13定位套的尺寸聯系

又如圖2-14所示的階臺零件，該零件先以A面定位加工面C，得到尺寸Lc；再加工B面，得到尺寸La；這樣該零件在加工時并未直接予以保證的尺寸Lb就隨之確定。尺寸Lc、La、Lb就構成一個封閉的尺寸組合，即形成了一個尺寸鏈。由上述兩例可知，在零件的加工過程中，為了加工和檢驗的方便，有時需要進行一些工藝尺寸的計算。為使這種計算迅速準確，按照尺寸鏈的根本原理，將這些有關尺寸以一定順序首尾相連排列成一封閉的尺寸系統，即構成了零件的工藝尺寸鏈，簡稱工藝尺寸鏈。2.工藝尺寸鏈的組成(1)環。組成工藝尺寸鏈的各個尺寸都稱為工藝尺寸鏈的環。圖2-13中的尺寸A1、A2、A0和圖2-14中的尺寸La、Lb、Lc都是工藝尺寸鏈的環。(2)封閉環。工藝尺寸鏈中間接得到的環稱為封閉環。圖2-13中的尺寸A0和圖2-14中的尺寸Lb，都是加工后間接獲得的，因此是封閉環。封閉環以下角標“0〞表示。如“A0〞、“L0〞。(3)組成環。除封閉環以外的其它環都稱為組成環。圖2-13中的尺寸A1、A2和圖2-14中的尺寸La、Lc都是組成環。組成環分增環和減環兩種。(4)增環。當其余各組成環保持不變，某一組成環增大，封閉環也隨之增大，該環即為增環。一般在該環尺寸的代表符號上加一向右的箭頭表示，如。圖2-13中的尺寸A1和圖2-14中尺寸Lc為增環。(5)減環。當其余各組成環保持不變，某一組成環增大，封閉環反而減小，該環即為減環。一般在該尺寸的代表符號上加一向左的箭頭表示，如 。圖2-13中的尺寸A2和圖2-14中的尺寸La為減環。圖2-14階臺零件的尺寸聯系

3.工藝尺寸鏈的特征(1)關聯性。組成工藝尺寸鏈的各尺寸之間必然存在著一定的關系，相互無關的尺寸不組成工藝尺寸鏈。工藝尺寸鏈中每一個組成環不是增環就是減環，其尺寸發生變化都要引起封閉環的尺寸變化。對工藝尺寸鏈中的封閉環尺寸沒有影響的尺寸，就不是該工藝尺寸鏈的組成環。(2)封閉性。尺寸鏈必須是一組首尾相接并構成一個封閉圖形的尺寸組合，其中應包含一個間接得到的尺寸。

不構成封閉圖形的尺寸組合就不是尺寸鏈。

4.建立工藝尺寸鏈的步驟(1)確定封閉環。即確定加工后間接得到的尺寸。(2)查找組成環。從封閉環一端開始，按照尺寸之間的聯系，首尾相連，依次畫出對封閉環有影響的尺寸，直到封閉環的另一端，形成一個封閉圖形，就構成一個工藝尺寸鏈。如圖2-14中，從尺寸Lb上端開始，沿Lb—Lc—La到Lb下端就形成了一個封閉的尺寸組合，即構成了一個工藝尺寸鏈。

查找組成環必須掌握的基本要點為：組成環是加工過程中“直接獲得”的，而且對封閉環有影響。下面以圖2-15為例，說明尺寸鏈建立的具體過程。圖2-15所示為套類零件，為便于討論問題，圖中只標出軸向設計尺寸，軸向尺寸加工順序安排如下：①以大端面A定位，車端面D獲得A1，并車小外圓至B面，保證長度 (見圖2-15(b))。②以端面D定位，精車大端面A獲得尺寸A2，并在車大孔時車端面C，獲得孔深尺寸A3(見圖2-15(c))。③以端面D定位，磨大端面A保證全長尺寸同時保證孔深尺寸為(見圖2-15(d))。圖2-15工藝尺寸鏈建立過程

(3)按照各組成環對封閉環的影響，確定其為增環或減環。確定增環或減環可用圖2-16所示的方法：先給封閉環任意規定一個方向，然后沿此方向，繞工藝尺寸鏈依次給各組成環畫出箭頭，但凡與封閉環箭頭方向相同的是減環，相反的是增環。圖2-16增環、減環的判斷L0—封閉環

L1、L3—增環

L2、L4—減環

2.6.2工藝尺寸鏈的計算尺寸鏈的計算方法有兩種：極值法與概率法。極值法是從最壞情況出發來考慮問題的，即當所有增環都為最大極限尺寸而減環恰好都為最小極限尺寸，或所有增環都為最小極限尺寸而減環恰好都為最大極限尺寸時，來計算封閉環的極限尺寸和公差。事實上，一批零件的實際尺寸是在公差帶范圍內變化的。在尺寸鏈中，所有增環不一定同時出現最大或最小極限尺寸，即使出現，此時所有減環也不一定同時出現最小或最大極限尺寸。概率法解尺寸鏈，主要用于裝配尺寸鏈，其計算方法在裝配中講授。這里只介紹極值法解工藝尺寸鏈的根本計算公式。〔1〕封閉環的根本尺寸L0。〔2-1〕式中，k為增環的環數，m為組成環的環數〔下同〕。〔2〕封閉環的極限尺寸。〔2-2〕〔2-3〕〔3〕封閉環的極限偏差。〔2-4〕〔2-5〕〔4〕封閉環的公差T0。〔2-6〕〔5〕封閉環的平均尺寸L0m。〔2-7〕式中， ——增環的平均尺寸； ——減環的平均尺寸。

組成環的平均尺寸：

2.6.3工藝尺寸鏈的應用1.測量基準與設計基準不重合時工序尺寸及其公差的計算在加工中，有時會遇到某些加工外表的設計尺寸不便測量，甚至無法測量的情況，為此需要在工件上另選一個容易測量的測量基準，通過對該測量尺寸的控制來間接保證原設計尺寸的精度。這就產生了測量基準與設計基準不重合時測量尺寸及公差的計算問題。例2-2如圖2-17所示零件，加工時要求保證尺寸(6±0.1)mm，但該尺寸不便測量，只好通過測量尺寸L來間接保證，試求工序尺寸Ｌ及其上、下偏差。圖2-17測量基準與設計基準不重合的尺寸換算

解在圖2-17（a）中，尺寸（6±0.1）mm是間接得到的，即為封閉環。工藝尺寸鏈如圖2-17（b）所示，其中尺寸L、（26±0.05）mm為增環，尺寸 為減環。由公式（2-1）得

6=L＋26-36L=16mm由公式〔2-4〕得0.1=ESL＋0.05-(-0.05)ESL=0由公式〔2-5〕得-0.1=EIL

＋(-0.05)-0EIL=-0.05mm因而

當按計算的工序尺寸進行加工出現超差時，還要分析是否出現“假廢品”。（1）尺寸計算。如圖2-18（a）所示的零件，設計尺寸為 和 ，大孔深度無明顯的尺寸要求。加工時，

直接測量尺寸 比較困難，而常用深度游標卡尺直接測量大孔的深度，

間接保證設計尺寸 。

這時出現了設計基準1和測量基準2不重合的問題，

需要按圖2-18（b）所示的工藝尺寸鏈來換算大孔深度這一工序尺寸（也是測量尺寸）。

圖2-18測量尺寸的換算

在工藝尺寸鏈中，，是間接保證的尺寸，為封閉環； ，為增環；A2為減環，通過計算可求出工序尺寸A2。計算A2的基本尺寸：因為10=50-A2所以 A2=50-10=40mm計算A2的上、下偏差：因為-0.36=-0.17-ESA2所以ESA2=-0.17+0.36=+0.19mm因為0=0-EIA2所以EIA2=0最后求得

（2）假廢品的分析。采用極值法換算基準不重合的工序尺寸，并按換算的工序尺寸加工或測量時，可能出現假廢品。所謂假廢品，就是按換算的工序尺寸進行加工、測量時，發現超出換算的尺寸要求，工件應報廢。但這時可能出現要保證的設計尺寸仍然在要求的公差范圍內的現象，這時，工件實際上是合格品，而不是廢品。因此，對于因基準不重合而換算的工序尺寸超差，

應進行分析。

仍然以圖2-18（a）所示為例。對零件進行測量時，當A2的實際尺寸在

范圍內，A1的實際尺寸在之內時，則A0必然在設計尺寸以內，零件為合格品。

若A2的實際尺寸為39.83mm，比換算的尺寸的最小值40mm還小0.17mm，則此時這個工件將被認為是廢品。如果再測量一下A1的實際尺寸，若A1的實際尺寸恰巧也最小，為49.83mm，則A0的實際尺寸為A0=49.83-39.83=10mm零件實際上是合格品。同樣，當A2的實際尺寸為40.36mm，比換算的尺寸的最大值40.19mm還大0.17mm，如果這時A1尺寸也剛好最大，為50mm，那么A0的實際尺寸為A0=50-40.36=9.64mm零件實際上仍是合格品。

2.定位基準與設計基準不重合時工序尺寸的計算例2-3圖2-19〔a〕所示零件以底面N為定位基準鏜O孔，確定O孔位置的設計基準是M面〔設計尺寸(100±0.15)mm〕，用鏜夾具鏜孔時，鏜桿相對于定位基準N的位置〔即L1尺寸〕預先由夾具確定。這時設計尺寸L0是在L1、L2尺寸確定后間接得到的。問如何確定L1尺寸及公差，才能使間接獲得的L0尺寸在規定的公差范圍之內？圖2-19定位基準與設計基準不重合的尺寸換算

解〔1〕根據題意可看出尺寸〔100±0.15〕mm是封閉環。〔2〕工藝尺寸鏈如圖2-19〔b〕所示，其中尺寸為減環，L1為增環。〔3〕按公式計算工序尺寸，由公式〔2-1〕得100=L1-220

L1=320mm由公式〔2-4〕得+0.15=ES1-0ES1=+0.15mm由公式〔2-5〕得-0.15=EI1-0.10EI1=-0.05mm因而

3.中間工序的工序尺寸及其公差的求解計算在工件加工過程中，有時一個基面的加工會同時影響兩個設計尺寸的數值。這時，需要直接保證其中公差要求較嚴的一個設計尺寸，而另一設計尺寸需由該工序前面的某一中間工序的合理工序尺寸間接保證。為此，需要對中間工序尺寸進行計算。

例2-4圖2-20（a）所示齒輪內孔，孔徑設計尺寸為，鍵槽設計深度為，內孔及鍵槽加工順序為①鏜內孔至；②插鍵槽至尺寸L1；③淬火熱處理；④

磨內孔至設計尺寸

，同時要求保證鍵槽深度為。試問：如何規定鏜后的插鍵槽深度L1值，才能最終保證得到合格產品？

圖2-20加工內孔鍵槽的工藝尺寸鏈

解（1）由加工過程可知，尺寸的一個尺寸界限——鍵槽底面，是在插槽工序時按尺寸L1確定的；另一尺寸界限——孔表面，是在磨孔工序時由尺寸確定的，故尺寸是一個間接得到的尺寸，為封閉環。（2）

工藝尺寸鏈如圖2-20（b）所示，其中L1、尺寸

為增環，尺寸為減環。（3）由公式（2-1）得

43.2=(L1＋20)-19.8L1=43mm由公式〔2-4〕得0.36=(ES1＋0.03)-0ES1=0.33mm由公式〔2-5〕得0=(EI1＋0)-0.05EI1=0.05mm因而

4.保證應有滲碳或滲氮層深度時工藝尺寸及其公差的計算零件滲碳或滲氮后，表面一般要經磨削以保證尺寸精度，同時要求磨后保留有規定的滲層深度。這就要求滲碳或滲氮熱處理時按一定滲層深度及公差進行（用控制熱處理時間保證），并對這一合理滲層深度及公差進行計算。

例2-5一批圓軸工件如圖2-21所示，其加工過程為：車外圓至；滲碳淬火；磨外圓至

。

試計算保證磨后滲碳層深度為0.7～1.0mm時，滲碳工序的滲入深度及其公差。

圖2-21保證滲碳層深度的尺寸換算〔a〕滲碳;〔b〕磨外圓;〔c〕尺寸鏈

解（1）由題意可知，磨后保證的滲碳層深度0.7～1.0mm是間接獲得的尺寸，為封閉環。（2）工藝尺寸鏈如圖2-21（b）所示，其中尺寸L、為增環，尺寸為減環。（3）

由公式（2-1）得

0.7=L+10-10.3L=1mm由公式〔2-4〕得0.3=ESL＋0-(-0.02)ESL=0.28mm由公式〔2-5〕得0=EIL＋(-0.01)-0EIL=0.01mm因此

2.7機械加工的生產率及技術經濟分析

2.7.1機械加工時間定額的組成1.時間定額的概念所謂時間定額，是指在一定生產條件下，規定生產一件產品或完成一道工序所消耗的時間。它是安排作業方案、核算生產本錢、確定設備數量、人員編制以及規劃生產面積的重要依據。2.時間定額的組成〔1〕根本時間Tj。根本時間是指直接改變生產對象的尺寸、形狀、相對位置以及外表狀態或材料性質等工藝過程所消耗的時間。對于切削加工來說，根本時間就是切除金屬所消耗的時間〔包括刀具的切入和切出時間在內〕。〔2〕輔助時間Ｔf。輔助時間是為實現工藝過程所必須進行的各種輔助動作所消耗的時間。它包括：裝、卸工件，開、停機床，引進或退出刀具，改變切削用量，試切和測量工件等所消耗的時間。根本時間和輔助時間的總和稱為作業時間。它是直接用于制造產品或零部件所消耗的時間。輔助時間確實定方法隨生產類型而異。大批量生產時，為使輔助時間規定得合理，需將輔助動作分解，再分別確定各分解動作的時間，最后予以綜合；中批生產那么可根據以往統計資料來確定；單件小批生產常用根本時間的百分比進行估算。〔3〕布置工作地時間Tb。布置工作地時間是為了使加工正常進行，工人照管工作地〔如更換刀具，潤滑機床，清理切屑，收拾工具等〕所消耗的時間。它不是直接消耗在每個工件上的，而是消耗在一個工作班內，再折算到每個工件上的。一般按作業時間的2%~7%估算。〔4〕休息與生理需要時間Tx。休息與生理需要時間是指工人在工作班內恢復體力和滿足生理上的需要所消耗的時間。Tx是按一個工作班為計算單位，再折算到每個工件上的。對機床操作工人一般按作業時間的2%估算。以上四局部時間的總和稱為單件時間Td，即Td=Tj＋Ｔf+Tb+Tx〔5〕準備與終結時間Te。準備與終結時間是指工人為了生產一批產品或零部件，進行準備和結束工作所消耗的時間，即在單件或成批生產中，每當開始加工一批工件時，工人需要熟悉工藝文件，領取毛坯、材料、工藝裝備，安裝刀具和夾具，調整機床和其它工藝裝備等所消耗的時間以及加工一批工件結束后，需拆下和歸還工藝裝備，送交成品等所消耗的時間。Te既不是直接消耗在每個工件上的，也不是消耗在一個工作班內的時間，而是消耗在一批工件上的時間。因而分攤到每個工件的時間為Te／n，其中n為批量。故單件和成批生產的單件工時定額的計算公式Tc應為大批大量生產時，由于n的數值很大，Ｔe／n

≈０，故不考慮準備和終結時間，

即2.7.2提高機械加工生產率的途徑

1.縮短根本時間〔1〕提高切削用量。增大切削速度、進給量和背吃刀量，都可縮短根本時間，但切削用量的提高受到刀具耐用度和機床功率、工藝系統剛度等方面的制約。隨著新型刀具材料的出現，切削速度得到了迅速的提高，目前硬質合金車刀的切削速度可達200m/min，陶瓷刀具的切削速度可達500m/min。近年來出現的聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀具切削普通鋼材的切削速度可達900m/min。在磨削方面，近年來開展的趨勢是高速磨削和強力磨削。國內生產的高速磨床和砂輪磨削速度已達60m/s，國外已達90～120m/s；強力磨削的切入深度已達6～12mm，從而使生產率大大提高。〔2〕采用多刀同時切削。例如，圖2-22〔a〕中，每把車刀實際加工長度只有原來的三分之一；圖2-22〔b〕中，每把刀的切削余量只有原來的三分之一；圖2-22〔c〕中，用三把刀具對同一工件上不同外表同時進行橫向切入法車削。顯然，采用多刀同時切削比單刀切削的加工時間大大縮短了。(3)多件加工。這種方法是通過減少刀具的切入、切出時間或者使根本時間重合，從而縮短每個零件加工的根本時間來提高生產率的。多件加工的方式有以下三種：順序多件加工、平行多件加工及平行順序多件加工。〔4〕減少加工余量。采用精密鑄造、壓力鑄造、精密鍛造等先進工藝提高毛坯制造精度，減少機械加工余量，以縮短根本時間，有時甚至無需再進行機械加工，這樣可以大幅度提高生產效率。圖2-22多把刀具同時加工幾個外表2.縮短輔助時間〔1〕直接縮減輔助時間。采用專用夾具裝夾工件，工件在裝夾中不需找正，可縮短工件裝卸時間。大批量生產時，廣泛采用高效氣動、液動夾具來縮短工件裝卸的時間。單件小批生產中，由于受專用夾具制造本錢的限制，為縮短裝卸工件的時間，可采用組合夾具及可調夾具。此外，為減小加工中停機測量的輔助時間，可采用主動檢測裝置或數字顯示裝置在加工過程中進行實時測量，以減少加工中需要的測量時間。主動檢測裝置能在加工過程中測量加工外表的實際尺寸，并根據測量結果自動對機床進行調整和工作循環控制，例如磨削自動測量裝置。數字顯示裝置能把加工過程或機床調整過程中機床運動的移動量或角位移連續、精確地顯示出來，這些都大大節省了停機測量的輔助時間。〔2〕間接縮短輔助時間。為了使輔助時間和根本時間全部或局部重合，可采用多工位夾具和連續加工的方法，使裝卸工件的時間與加工的根本時間完全重合，因而能顯著提高生產率。3.縮短布置工作地時間布置工作地時間，大局部消耗在更換刀具上，因此必須減少換刀次數并縮減每次換刀所需的時間。提高刀具的耐用度可減少換刀次數，而換刀時間的減少，那么主要通過改進刀具的安裝方法和采用裝刀夾具來實現。如采用各種快換刀夾，刀具微調機構，專用對刀樣板或對刀樣件以及自動換刀裝置等，以減少刀具的裝卸和對刀所需時間。例如在車床和銑床上采用可轉位硬質合金刀片刀具，既減少了換刀次數，又減少了刀具裝卸、對刀和刃磨的時間。4.縮短準備與終結時間縮短準備與終結時間的途徑有兩條：第一，擴大產品生產批量，以相對減少分攤到每個零件上的準備與終結時間；第二，直接減少準備與終結時間。擴大產品生產批量，可以通過零件標準化和通用化實現，并可采用成組技術組織生產。單件小批生產復雜零件時，其準備、終結時間以及樣板、夾具等的制造準備時間都很長。而數控機床、加工中心機床或柔性制造系統那么很適合這種小批量復雜零件的生產要求，使用這些機床和系統時，作為生產準備的程序編制可以在機外由專職人員進行，并在加工中自動控制刀具與工件間的相對位置和加工尺寸，自動換刀，使工序高度集中，從而獲得高的生產效率和穩定的加工質量。2.7.3機械加工技術經濟分析的方法

1.工藝本錢的組成〔1〕可變費用。可變費用是與年產量有關并與之成正比的費用，用“V〞表示〔元/件〕，包括：材料費、操作工人的工資、機床電費、通用機床折舊費、通用機床修理費、刀具費、通用夾具費等。〔2〕不變費用。不變費用是與年產量的變化沒有直接關系的費用。當產量在一定范圍內變化時，全年的費用根本上保持不變，用“S〞表示〔元/年〕