加工余量的確定第3章工藝規程設計本章要點定位基準的選擇工藝路線擬訂工藝尺寸鏈工藝過程經濟分析計算機輔助工藝過程設計1機械制造基礎第3章工藝規程設計ProcessPlanning3.1

概述StepsandMethodsofProcessPlanning23.1概述3.2機械加工工藝規程設計3.3工藝尺寸鏈3.4成組技術3.5計算機輔助機械加工工藝規程設計3.6機器裝配工藝設計3生產過程和工藝過程工廠的生產過程：機械制造廠一般都從其他工廠取得制造機械所需要的原材料或半成品，從原材料（或半成品）進廠一直到把成品制造出來的各有關勞動過程的總和統稱為工廠的生產過程。工廠的生產過程包括：原材料的運輸保管、把原材料做成毛坯、把毛坯做成機器零件、把機器零件裝配成機器、檢驗、試車、油漆、包裝等。工廠的生產過程又可按車間分為若干車間的生產過程。3.1.1機械加工工藝過程及其組成4工藝過程：在生產過程中凡屬直接改變生產對象的尺寸、形狀、物理化學性能以及相對位置關系的過程，統稱為工藝過程；其他過程則稱為輔助過程。工藝過程又可分為：鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機械加工、熱處理、裝配等工藝過程。“機械制造技術基礎”課只研究機械加工工藝過程和裝配工藝過程。5機械制造工藝方法與分類JB/T5992-92——按大、中、小和細分類四個層次劃分大類中類代碼代碼名稱0123456789中類名稱0鑄造砂型鑄造特種鑄造1壓力加工鍛造軋制沖壓擠壓旋壓拉拔其他2焊接電弧焊電阻焊氣焊壓焊特種焊接釬焊3切削加工刃具加工磨削鉗加工4特種加工電物理加工電化學加工化學加工復合加工其他5熱處理整體熱處理表面熱處理化學熱處理6覆蓋層電鍍化學鍍真空沉積熱侵鍍轉化膜熱噴涂涂裝其他78裝配包裝裝配試驗與檢驗包裝9其他粉末冶金冷作非金屬成形表面處理防銹纏繞編織其他表3-1機械制造工藝方法類別劃分及代碼（JB/T5992-92）3.1.1機械加工工藝過程及其組成6零件成形方法材料成形法——進入工藝過程物料初始重量近似等于加工后最終重量。如鑄造、壓力加工、粉末冶金、注塑成形等，這些方法多用于毛坯制造，但也可直接成形零件。材料去除法——零件的最終幾何形狀局限在毛坯的初始幾何形狀范圍內，零件形狀的改變是通過去除一部分材料，減少一部分重量來實現的。如切削與磨削，電火花加工、電解加工等特種加工等。材料累加法——傳統的累加方法有焊接、粘接或鉚接等，通過不可拆卸連接使物料結合成一個整體，形成零件。近幾年才發展起來的快速原型制造技術（RPM），是材料累加法的新發展。3.1.1機械加工工藝過程及其組成7快速原型制造技術（RPM）

◆快速原型制造（RapidPhotographManufacturing—RPM），又稱“快速成形技術”（RapidPhotograph—RP）或“分層制造”（LayerManufacturing—LM），是20世紀80年代后期迅速發展起來的一種新型制造技術。◆它將計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機數控（CNC）、精密伺服驅動、新材料等先進技術集于一體，依據計算機上構成的產品三維設計模型，對其進行分層切片，得到各層截面的輪廓。◆按照這些輪廓，激光束選擇性地切割一層層的箔材（或固化一層層的液態樹脂，或燒結一層層的粉末材料），或噴射源選擇性地噴射一層層的粘結劑或熱熔材料等，形成一個個薄層，并逐步迭加成三維實體（見圖3-1）。3.1.1機械加工工藝過程及其組成8圖3-1快速成型過程噴粘結劑噴熱熔材料三維產品（樣品/模具）表面處理構造三維模型模型近似處理切片處理激光噴射源固化樹脂切割箔材燒結粉末9a）b）圖3-2傳統加工與快速成型比較模具模具設計鑄造焊接鍛壓毛坯（大于工件）半成品半成品工件去除加工設計模具樣品快速成形10圖3-2a快速成型機床及快速成型件Real11φ20±0.072×10.8圖3-3階梯軸φ32φ40φ25±0.07φ350-0.0170.80.8354030550150其余倒角1×45°3.22×1flashflash工序——是指由一個或一組工人在同一臺機床或同一個工作地，對一個或同時對幾個工件所連續完成的那一部分機械加工工藝過程。安裝——在一道工序中，工件每經一次裝夾后所完成的那部分工序稱為安裝。3.1.1機械加工工藝過程及其組成12133.1.1機械加工工藝過程及其組成加工如圖所示零件其工藝過程可由如表所示的五個工序組成。1415工位——一次裝夾后，工件與夾具或設備的可動部分相對刀具或設備的固定部分占據的每一個位置稱為工位。圖3-4多工位加工1：裝卸工件2：鉆孔3：擴孔4：絞孔flash3.1.1機械加工工藝過程及其組成16多工位加工17工步——指在加工表面不變、切削刀具不變的情況下所連續完成的那部分工序。（在一個工步內，若有幾把刀具同時加工幾個不同表面，稱此工步為復合工步）走刀——同一加工表面加工余量較大，可以分作幾次工作進給，每次工作進給所完成的工步稱為一次走刀。a）立軸轉塔車床的一個復合工步b）鉆孔、擴孔復合工步圖3-5復合工步3.1.1機械加工工藝過程及其組成18綜上分析可知，工藝過程的組成是很復雜的。工藝過程由許多工序組成，一個工序可能有幾個安裝，一個安裝可能有幾個工位,一個工位可能有幾個工步，如此等等。三爪卡盤2次走刀193.1.2機械加工工藝規程

機械加工工藝過程和工藝規程機械加工工藝過程

采用各種機械加工方法，直接用于改變毛坯的形狀、尺寸、表面質量，使之成為合格零件的全部勞動過程。機械加工工藝規程規定零件機械加工工藝過程的工藝文件。一個同樣要求的零件，可以采用幾種不同的工藝過程來加工，但其中總有一種工藝過程在給定的條件下是最合理的，人們把工藝過程的有關內容用文件的形式固定下來，用以指導生產，這個文件稱為工藝規程。201．工藝規程是工廠進行生產組織和生產管理工作的主要依據產品在投入生產之前要作大量的生產準備工作，包括原材料和毛坯的供應，機床的配備和調整，專用工藝裝備的設計制造，核算生產成本以及配備人員等，所有這些工作都要根據工藝規程進行。2．工藝規程是指導生產的主要技術文件按照工藝規程進行生產，可以穩定地保證產品質量和獲得較高的生產效率和經濟效益。因此，生產中應嚴格地執行既定的工藝規程。工廠管理人員根據工藝規程規定的要求，編制生產作業計劃，組織工人進行生產，并按照工藝規程要求驗收產品。工藝規程的作用連接產品設計和制造過程的橋梁，是企業組織生產活動和進行生產管理的重要依據。213．工藝規程是新建和擴建機械制造廠（或車間）的重要技術文件新建和擴建機械制造廠（或車間）須根據工藝規程確定機床和其他輔助設備的種類、型號規格和數量，廠房面積，設備布置，生產工人的工種、等級及數量等。此外，先進的工藝規程還起著交流和推廣先進制造技術的作用。典型工藝規程可以縮短工廠摸索和試制的過程。22工藝規程形式（工藝過程卡、工序卡、工藝卡）

3.1.2機械加工工藝規程

233.1.2機械加工工藝規程

243.1.2機械加工工藝規程

251）以保證零件加工質量，達到設計圖紙規定的各項技術要求為前提。2）工藝過程有較高的生產效率和較低的成本。3）充分考慮和利用現有生產條件，盡可能作到平衡生產。4）盡量減輕工人勞動強度，保證安全生產，創造良好、文明勞動條件。5）積極采用先進技術和工藝，減少材料和能源消耗，并應符合環保要求。機械加工工藝規程設計原則3.1.2機械加工工藝規程

加工及產品優質、高效、低成本技術上的先進性、經濟上的合理性、良好的勞動條件26產品的全套裝配圖及零件圖產品的驗收質量標準產品的生產綱領及生產類型零件毛坯圖及毛坯生產情況本廠（車間）的生產條件各種有關手冊、標準等技術資料國內外先進工藝及生產技術的發展與應用情況制定機械加工工藝規程所需原始資料3.1.2機械加工工藝規程

27

1．閱讀裝配圖和零件圖

了解產品的用途、性能和工作條件，熟悉零件在產品中的地位和作用，明確零件的主要技術要求。2．工藝審查

審查圖紙上的尺寸、視圖和技術要求是否完整、正確、統一，分析主要技術要求是否合理、適當，審查零件結構工藝性。3．熟悉或確定毛坯

確定毛坯的依據是零件在產品中的作用、零件本身的結構特征與外形尺寸、零件材料工藝特性以及零件生產批量等。常用的毛坯種類有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件、型材等，其特點及應用見表5-4。機械加工工藝規程設計步驟3.1.2機械加工工藝規程

28表5-4各類毛坯的特點及適用范圍

毛坯種類制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形狀機械性能適用生產類型型材型材焊接件砂型鑄造自由鍛造普通模鍛鋼模鑄造精密鍛造壓力鑄造熔模鑄造沖壓件粉末冶金件

工程塑料件

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

9～11大一般大大一般較小較小小很小小很小

較小各種材料鋼

材鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼材為主鋼,鍛鋁,銅等鑄鋁為主鋼材,鍛鋁等鑄鐵,鑄鋼,青銅鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼鐵,銅,鋁基材料工程塑料小型大、中型各種尺寸各種尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型為主各種尺寸中、小尺寸

中、小尺寸簡單較復雜復雜較簡單一般較復雜較復雜復雜復雜復雜較復雜復雜較好有內應力差好好較好較好較好較好好一般

一般各種類型單件單件小批單件小批中、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機械加工工藝規程

294.選擇定位基準（見5.2節）5.擬定加工路線（見5.3節）6.確定滿足各工序要求的工藝裝備包括機床、夾具、刀具、量具、輔具等。工藝裝備的選擇在滿足零件加工工藝的需要和可靠地保證零件加工質量的前提下，應與生產批量和生產節拍相適應，并應充分利用現有條件，以降低生產準備費用。對必須改裝或重新設計的專用或成組工藝裝備，應在進行經濟性分析和論證的基礎上提出設計任務書。3.1.2機械加工工藝規程

30

確定各工序加工余量，計算工序尺寸和公差（見5.4，5.5節）確定切削用量（見5.6節）確定時間定額（見5.7.1節）編制數控加工程序（對數控加工）評價工藝路線

對所制定的工藝方案應進行技術經濟分析，并應對多種工藝方案進行比較，或采用優化方法，以確定出最優工藝方案（見5.6.3節）。12.填寫或打印工藝文件3.1.2機械加工工藝規程

31工藝性分析舉例3.1.2機械加工工藝規程

323.1.2機械加工工藝規程

333.1.2機械加工工藝規程

343.1.2機械加工工藝規程

353.1.2機械加工工藝規程

363.1.2機械加工工藝規程

37練習38存在工藝問題與改進措施1)鍵槽設置在階梯軸90。方向上，需兩次裝夾加工。將兩個鍵槽設計在同一方向上，一次裝夾即可。2)車螺紋時，螺紋根部易打刀;且不能清根。留有退刀槽，可使螺紋清根;操作相對容易，可避免打刀。3)兩端軸頸須磨削加工，因砂輪圓角而不能清根。留有退刀槽，磨削時可以清根。3.1.2機械加工工藝規程

39機械制造技術基礎第3章工藝規程設計ProcessPlanning3.2

機械加工工藝規程設計SelectionofLocationDatum403.2.1零件工藝分析3.2.2毛坯的選擇3.2.3定位基準的選擇3.2.4工藝路線的擬定3.2.5加工余量的確定3.2.6工序尺寸的確定3.2.7機床及工藝裝備的確定3.2.8確定切削用量和時間定額3.2.9工藝方案的技術經濟分析3.2.10編制工藝規程文件41（1）加工表面的尺寸精度（2）主要加工表面的形狀精度;（3）主要加工表面之間的相互位置精度（4）各加工表面粗糙度以及表面質量方面的其他要求;（5）熱處理要求及其他技術要求(如動平衡等)。零件的技術要求分析3.2.1零件工藝分析42零件圖具體的技術要求分析內容：1）零件的視圖、尺寸、公差和技術要求等是否齊全。了解零件的各項技術要求，找出主要技術要求和加工關鍵，以便制訂相應的加工工藝。2）零件圖所規定的加工要求是否合理3）零件的選材是否恰當，熱處理要求是否合理43零件的結構分析主要應注意的問題1）機械零件的結構，由于使用要求不同而具有各種形狀和尺寸，但都是由一些基本表面和成型表面組成。在研究具體零件的結構特點時，首先要分析該零件是由哪些表面組成的，因為表面形狀是選擇加工方法的基本因素。例如，外圓表面一般是由車削和磨削加工出來；內孔大多通過鉆、擴、鉸、拉、鏜澄和磨削等加工方法獲得。除表面形狀外，尺寸對工藝也有重要的影響。以內孔為例，大孔與小孔、深孔與淺孔在工藝上均有不同的特點。零件結構及其工藝性分析3.2.1零件工藝分析442）在分析零件的結構時，不僅要注意零件的各個構成表面本身的特征，而且還要注意這些表面的不同組合。例如以內外圓為主的表面既可組成軸類、盤類零件，也可組成套筒類零件。對于套筒類零件，既可是一般的軸套，也可以是形狀復雜或剛性很差的薄壁套筒。顯然，上述不同結構的零件在工藝上往往有著較大的差異。在機械制造中，通常按照零件結構和加工工藝過程的相似性，將各種零件大致分為軸類零件、套筒類零件、盤環類零件、叉架類零件以及箱體等。另外，特別要注意分析零件的剛度情況，對剛度特別薄弱的部位，在加工時要注意采取相應的工藝措施以防止受力變形。同時還要注意分析零件剛度的方向，例如套筒類零件的軸向剛度大于徑向剛度，所以夾緊時常將徑向夾緊改為軸向夾緊。3.2.1零件工藝分析453）在研究零件的結構時，還要注意審查零件的結構工藝性。零件的結構工藝性是指零件的結構在保證使用要求的前提下，是否能以較高的生產率和最低的成本方便地制造出來的特性。使用性能相同而結構不同的兩個零件，它們的加工方法和制造成本可能有很大的差別。在進行零件的結構分析時應考慮到加工時的裝夾、對刀、測量、切削效率等。結構工藝性不好會使加工困難，浪費工時，浪費材料，甚至無法加工。3.2.1零件工藝分析46機械加工中常用的毛坯種類有：鑄件、鍛件、焊接件、型材、沖壓件、粉末冶金件和工程塑料件等。3.2.2毛坯的選擇毛坯種類的選擇473.2.2毛坯的選擇483.2.2毛坯的選擇49現代機械制造發展的趨勢之一是精化毛坯，使其形狀和尺寸盡量與零件接近，從而進行少切屑加工甚至無屑加工。但由于毛坯制造技術和成本的限制，產品零件的加工精度和表面質量的要求越來越高，所以毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通過機械加工達到零件的技術要求。毛坯制造尺寸與零件相應尺寸的差值稱為毛坯加工余量，毛坯制造尺寸的公差稱為毛坯公差，二者都與毛坯的制造方法有關，生產中可參閱有關的工藝手冊來選取。毛坯的加工量確定后，其形狀和尺寸的確定，還要考慮到毛坯制造、機械加工及熱處理等工藝因素的影響。確定毛坯的形狀和尺寸3.2.2毛坯的選擇5051基準

確定加工對象上幾何要素間幾何關系所依據的那些點、線、面稱為基準。

3.2.3定位基準的選擇基準設計基準：設計圖樣上標注設計尺寸所依據的基準工藝基準：工藝過程中所使用的基準ⅰ工序基準ⅱ定位基準ⅲ測量基準ⅳ裝配基準52設計基準

在設計圖樣上所采用的基準

圖3-8定位支座零件53工藝基準

在工藝過程中所采用的基準。又可分為：工序基準、定位基準、測量基準與裝配基準。

圖3-9a支座零件第1工序（車削）54圖3-9b支座零件第2工序（鉆孔）55圖3-9c支座零件第3工序（鉆、锪4分布孔）56圖3-9d支座零件第4工序（磨內孔、端面）圖3-9e支座零件第5工序（磨外圓、臺階面）5758上述各種基準應盡可能使之重合。在設計機器零件時，應盡量選用裝配基準作為設計基準；在編制零件的加工工藝規程時，應盡量選用設計基準作為工序基準；在加工及測量工作時，應盡量選用工序基準作為定位基準及測量基準，以消除由于基準不重合引起的誤差。59在加工時用于工件定位的基準稱為定位基準。又可進一步分為：

使用未經機械加工表面作為定位基準，稱為粗基準。零件上根據機械加工工藝需要而專門設計的定位基準。如用作軸類零件定位的頂尖孔，用作殼體類零件定位的工藝孔或工藝凸臺（圖5-1）等。定位基準的選擇使用經過機械加工表面作為定位基準，稱為精基準。◆粗基準◆精基準◆附加基準60

工藝凸臺A向A圖3-11小刀架上的工藝凸臺61在選擇定位基準時一般都是先根據零件的加工要求選擇精基準，然后再考慮用那一組表面作粗基準才能把精基準加工出來。選擇精基準一般應遵循以下幾項原則：（1）基準重合原則應盡可能選擇所加工表面的工序基準為精基準，這樣可以避免由于基準不重合引起的定位誤差。◆精基準的選擇原則62（2）基準統一原則應盡可能選擇用同一組精基準加工工件上盡可能多的表面，以保證所加工的各個表面之間具有正確的相對位置關系。（3）互為基準原則當工件上兩個加工表面之間的位置精度要求比較高時，可以采用兩個加工表面互為基準的方法進行加工。（4）自為基準原則一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均勻，常以加工表面自身為精基準進行加工。63上述四項選擇精基準的原則，有時不可能同時滿足，應根據實際條件決定取舍。64主軸箱零件精基準選擇統一基準原則——當工件以某一表面作精基準定位，可以方便地加工大多數（或全部）其余表面時，應盡早將這個基準面加工出來，并達到一定精度，以后大多數（或全部）工序均以它為精基準進行加工精基準65

在實際生產中，經常使用的統一基準形式有：

1）軸類零件常使用兩頂尖孔作統一基準；

2）箱體類零件常使用一面兩孔（一個較大的平面和兩個距離較遠的銷孔）作統一基準；

3）盤套類零件常使用止口面（一端面和一短圓孔）作統一基準；

4）套類零件用一長孔和一止推面作統一基準。

采用統一基準原則好處：

1）有利于保證各加工表面之間的位置精度；

2）可以簡化夾具設計，減少工件搬動和翻轉次數。

★注意：采用統一基準原則常常會帶來基準不重合問題。此時，需針對具體問題進行具體分析，根據實際情況選擇精基準。66

互為基準原則軸徑軸徑錐孔主軸零件精基準選擇【例】主軸零件精基準選擇自為基準原則

【例】床身導軌面磨削加工導軌磨削基準選擇導軌67

浮動鏜刀塊1—工件2—鏜刀塊3—鏜桿便于裝夾原則——所選擇的精基準，應能保證工件定位準確、可靠，并盡可能使夾具結構簡單、操作方便。外圓研磨示意圖【例】鉸孔、拉孔、研磨【例】浮動鏜刀塊鏜孔68工件加工的第一道工序所用基準都是粗基準,粗基準選擇得正確與否，不但與第一道工序的加工有關，而且還將對該工件加工的全過程產生重大影響。選擇粗基準，一般應遵循以下幾項原則：◆粗基準的選擇原則69（1）保證零件加工表面相對于不加工表面具有一定位置精度的原則被加工零件上如有不加工表面應選不加工面作粗基準，這樣可以保證不加工表面相對于加工表面具有一定的相對位置關系。不加工表面加工余量70a）b）c）粗基準選擇比較71（2）合理分配加工余量的原則從保證重要表面加工余量均勻考慮，應選擇重要表面作粗基準，床身加工就是一個很好的實例。床身加工粗基準選擇7273床身粗基準選擇比較工序1工序1工序2工序274（3）便于裝夾的原則為使工件定位穩定，夾緊可靠，要求所選用的粗基準盡可能平也光潔,不允許有鍛造飛邊、鑄造澆冒口切痕或其他缺陷,并有足夠的支承面積。（4）同一方向上的粗基準一般不得重復使用的原則粗基準通常只允許使用一次，這是因為粗基準一般都很粗糙，重復使用同一粗基準所加工的兩組表面之間的位置誤差會相當大，所以，粗基準一般不得重復使用。上述四項選擇粗基準的原則，有時不能同時兼顧，只能根據主次決擇。75例題3.1請選擇圖3.14所示支架零件加工時的精基準和粗基準。76精基準選擇：7778機械制造技術基礎第3章工藝過程設計ProcessPlanning3.2.4

工藝路線的擬訂DeterminetheMachiningRoute79機器零件的結構形狀雖然多種多樣，但它們都是由一些最基本的幾何表面（外圓、孔、平面等）組成的，機器零件的加工過程實際就是獲得這些幾何表面的過程。同一種表面可以選用各種不同的加工方法加工，但每種加工方法的加工質量、加工時間和所花費的費用卻是各不相同的。工程技術人員的任務，就是要根據具體加工條件（生產類型、設備狀況、工人的技術水平等）選用最適當的加工方法，加工出合乎圖樣要求的機器零件。表面加工方法和方案的選擇3.2.4工藝路線的擬定（1）根據加工表面的技術要求，盡可能采用經濟加工精度方案80具有一定技術要求的加工表面，一般都不是只通過一次加工就能達到圖樣要求的，對于精密零件的主要表面，往往要通過多次加工才能逐步達到加工質量要求。在選擇加工方法時，一般總是首先根據零件主要表面的技術要求和工廠具體條件，先選定該表面終加工工序加工方法，然后再逐一選定該表面各有關前導工序的加工方法。主要表面的加工方案和加工方法選定之后,再選定次要表面的加工方案和加工方法。81圖5-13加工誤差與成本關系CΔ0AB經濟精度隨年代增長和技術進步而不斷提高（圖5-14）在正常加工條件下（采用符合質量標準的設備和工藝裝備，使用標準技術等級工人，不延長加工時間），一種加工方法所能保證的加工精度和表面粗糙度（圖5-13AB段）加工經濟精度加工誤差（μm）196010-110-210-319202000102101100年代圖5-14加工精度與年代的關系一般加工精密加工超精密加工3.2.4工藝路線的擬定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）生產批量和生產節拍要求4）企業現有加工設備和加工能力5）經濟性選擇加工方法應考慮的問題外圓表面、孔及平面加工方案（20世紀90年代）。3.2.4工藝路線的擬定83

典型表外圓加工路線研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂帶磨IT5Ra0.01～0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08拋光Ra0.008~1.25金剛石車IT5～6Ra0.02~1.25滾壓IT6～7Ra0.16~1.25精磨IT6～7Ra0.16~1.25精車IT7～8Ra1.25～5粗磨IT8～9Ra1.25～10半精車IT10～11Ra2.5～12.5粗車IT12～13Ra10～80外圓表面的典型加工工藝路線8485

孔的典型加工工藝路線珩磨IT5～6Ra0.04~1.25研磨IT5～6Ra0.008~0.63粗鏜IT12～13Ra5～20鉆IT10～13Ra5～80半精鏜IT10～11Ra2.5～10粗拉IT9～10Ra1.25～5擴IT9～13Ra1.25~40精鏜IT7～9Ra0.63～5粗磨IT9～11Ra1.25～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.25餃IT6～9Ra0.32~10金剛鏜IT5～7Ra0.16~1.25精磨IT7～8Ra0.08~0.63滾壓IT6～8Ra0.01~1.25手餃IT5Ra0.08~1.25典型孔加工路線868788平面典型加工工藝路線拋光Ra0.008?1.25研磨IT5～6Ra0.008?0.63精密磨IT5～6Ra0.04?0.32半精銑IT8～11Ra2.5?10精銑IT6～8Ra0.63～5高速精銑IT6～7Ra0.16?1.25導軌磨IT6Ra0.16?1.25精磨IT6～8Ra0.16?1.25寬刀精刨IT6Ra0.16?1.25粗磨IT8～10Ra1.25?10精刨IT6～8Ra0.63～5半精刨IT8～11Ra2.5～10半精車IT8～11Ra2.5～10粗銑IT11～13Ra5～20粗刨IT11～13Ra5～20砂帶磨IT5～6Ra0.01?0.32金剛石車IT6Ra0.02?1.25刮研Ra0.04?1.25精車IT6～8Ra1.25～5粗車IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.5粗拉IT10～11Ra5～20典型平面加工路線899091(2)根據工件材料的性質及熱處理，選用相應的加工方法鋼淬火后應用磨削方法加工，不能用鏜削或鉸削，而有色金屬則不能用磨削，應采用金剛鏜削或高速精細車削的方法進行精加工。(3)充分考慮工件的結構和尺寸回轉體類零件孔的加工常用車削或磨削，而箱體類零件的孔，一般采用鉸削或螳削，孔徑小時，宜采用鉸削；孔徑大時，用鏜削。表面加工方法和方案的選擇（1）根據加工表面的技術要求，盡可能采用經濟加工精度方案3.2.4工藝路線的擬定92(4)結合生產類型考慮生產率和經濟性大批量生產時，應采用高效的先進工藝，如平面和孔采用拉削代替普通的銑、刨和鏜孔。在大批大量生產中可以考慮從根本上改變毛坯的形態，從而大大減少切削加工的工作量。例如，用粉末冶金來制造油泵齒輪，用石蠟鑄造柴油機上的小零件等。在單件小批生產中，常采用通用設備、通用工藝裝備及一般的加工方法，避免盲目地采用高效加工方法和專用設備而造成經濟損失。（5）考慮現有生產條件充分利用現有設備，挖掘企業潛力，發揮工人的積極性和創造性。也考慮不斷改進現有的加工方法和設備，采用新技術和提高工藝水平，考慮設備負荷的平衡等。有時，還應考慮一些其他因素，如加工表面的物理力學性能的特殊要求、工件重量等。9394當零件的加工質量要求較高時，一般都要經過粗加工、半精加工和精加工等三個階段；如果零件的加工精度要求特別高、表面粗糙度要求特別小時，還要經過精整和光整加工階段。各個加工階段的主要任務是：1．粗加工階段高效地切除加工表面上的大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近成品零件。加工階段的劃分3.2.4工藝路線的擬定952．半精加工階段切除粗加工后留下的誤差，使被加工工件達到一定精度，為精加工作準備，并完成一些次要表面的加工，例如，鉆孔、攻螺紋、銑鍵槽等。3．精加工階段保證各主要表面達到零件圖規定的加工質量要求。4.光整加工和超精密加工階段對于精度要求很高（IT5以上）、表面粗糙度值要求很小（Ra＜0．2）的表面增設的加工階段，主要是為了降低表面粗糙度值，進一步提高尺寸精度。96將零件的加工過程劃分為幾個加工階段的主要目的是：（1）保證零件加工質量粗加工階段要切除加工表面上的大部分余量，切削力和切削熱量都比較大，裝夾工件所需夾緊力亦較大，被加工工件會產生較大的受力變形和受熱變形；此外，粗加工階段從工件上切除大部分余量后，殘存在工件中的內應力要重新分布，也會使工件產生變形。97如果加工過程不劃分階段，把各個表面的粗、精加工工序混在一起交錯進行，那么安排在工藝過程前期通過精加工工序獲得的加工精度勢必會被后續的粗加工工序直接或間接的破壞，這是不合理的。加工過程劃分為幾個階段以后，粗加工階段產生的加工誤差，可以通過半精加工和精加工階段逐步予以修正，這樣安排，零件的加工質量容易得到保證。98（2）有利于及早發現毛坯缺陷并得到及時處理粗加工各表面后，由于切除了各加工表面的大部分加工余量，可及早發現毛坯的缺陷（氣孔、砂眼、裂紋和加工余量不夠），以便及時報廢或修補，不會浪費后續精加工工序的制造費用。（3）有利于合理利用機床設備粗加工工序需選用功率大、精度不高的機床加工，精加工工序則應選用高精度機床加工。在高精度機床上安排做粗加工工作，機床精度會迅速下降,將某一表面的粗、精加工工作安排在同一機床上加工是不合理的。99應當指出，將工藝過程劃分為幾個階段進行是對整個加工過程而言的，不能拘泥于某一表面的加工，例如，工件的定位基準,在半精加工階段（有時甚至在粗加工階段）中就需要加工得很精確；而在精加工階段中安排某些鉆、攻螺紋孔之類的粗加工工序也是常見的。當然，劃分加工階段并不是絕對的。在高剛度高精度機床設備上加工剛性好、加工精度要求不特別高或加工余量不太大的工件就可以不必劃分加工階段。有些精度要求不太高的重型零件，由于運送工件和裝夾工件費時費工，一般也不劃分加工階段，而是在一個工序中完成全部粗加工和精加工工作。在上述加工中，為減少夾緊變形對工件加工精度的影響，一般都在粗加工后松開夾緊裝置，然后用較小的夾緊力重新夾緊工件，繼續進行精加工，這對提高工件加工精度有利.100確定加工方法之后，就要按零件加工的生產類型和工廠（車間）具體條件確定工藝過程的工序數。確定零件加工過程工序數有兩種截然不同的原則，一種是工序集中原則，另一種是工序分散原則。工序的集中與分散3.2.4工藝路線的擬定101按工序集中原則組織工藝過程，就是使每個工序所包括的加工內容盡量多些，組成一個集中工序；最大限度的工序集中，就是在一個工序內完成工件所有表面的加工。按工序分散原則組織工藝過程，就是使每個工序所包括的加工內容盡量少些；最大限度的工序分散就是使每個工序只包括一個簡單工步。◆工序集中原則工序集中就是將工件的加工集中在少數幾道工序內完成，此時工藝路線短工序數目少、每道工序加工的內容多。3.2.4工藝路線的擬定102按工序集中原則組織工藝過程的特點是：1）有利于采用自動化程度較高的高效率機床和工藝裝備，生產效率高。2）工序數少，設備數少，可相應減少操作工人數和生產面積，便于管理。3）工件的裝夾次數少，不但可縮短輔助時間,而旦由于在一次裝夾中加工了許多表面,有利于保證各加工表面之間的相互位置精度要求。3.2.4工藝路線的擬定103按工序分散原則組織工藝過程的特點是：l）所用機床和工藝裝備簡單，易于調整。2）對操作工人的技術水平要求不高。3）工序數多，設備數多，操作工人多,占用生產面積大。◆工序分散原則工序分散就是將工件的加工內容分散在較多的工序內完成，此時工藝路線長，工序數目多，每道工序加工的內容少。3.2.4工藝路線的擬定104工序集中和分散的程度應對生產規模、零件的結構特點、技術要求和設備等具體生產條件綜合考慮后確定。例如在單件小批生產中，一般采用通用設備和工藝裝備，盡可能存一臺機床上完成較多的表面加工，尤其是對重型零件的加工，為減少裝夾和往返搬運的次數，多采用工序集中的原則，這主要是為了便于組織管理。在大批、大量生產中，常采用高效率的設備和工藝裝備，如多刀自動機床、組合機床及專用機床等，使工序集中，以便提高中產率和保證加工質量。但有些工件(如活塞、連桿等)可采用效率高、結構簡單的專用機床和工藝裝備，按工序分散原則進行生產。這樣容易保證加工質量和使各工序的時間趨于平衡，便于組織流水線、自動線生產，提高生產率。面對多品種、中小批量的生產趨勢，也多采用工序集中原則、選擇數控機床、加工中心等高效、自動化設備，使一臺設備完成盡可能多的表面加工。由于工序集中的優點較多，現代生產的發展趨于工序集中。工序集中與工序分散的應用105◆機械加工工序的安排1)先基準后其他被選定的零件的精基準和定位表面應先加工，并應加工到足夠的精度和表面粗糙度，以便定位可靠且使其他表面能達到一定的精度。例如軸類零件先加工中心孔，齒輪零件應先加工孔和基準端面等。2)先粗后精零件表面加工一般部需要分階段進行，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、穿插進行根據零件功用和技術要求，往往先將零件各表面分為主要表面和次要表面，然后先著重考慮主要表面的加工順序，再把次要表面適當穿插在主要表面的加工工序之間；出于次要表面的精度不高，一般在粗加工和半精加工階段即可完成，但對于那些同主要表面相對位置關系密切的次要表面，通常多按排在精加工之后加工。如箱體零件上重要孔周圍的緊固螺紋孔，常安排在重要孔精加工后進行鉆孔和攻螺紋。工序的先后順序的安排3.2.4工藝路線的擬定1064)先面后孔對于底座、輻體、支架及連桿類零件應先加工平面，后加工內孔，因為平面一般面積較大，輪廓平整，先加工好平面，便于在加工孔時定位安裝，有利于保證孔與平面的位置精度，同時也給孔加工帶來方便，使刀具的初始工作條件得到改善綜合以上原則，常見的機械加工順序為：定位基準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準一主要表面的精加工。以上是安排機械加工工序順序的一些基本原則。實際工作時，為了縮短工件在車間內的運輸距離，考慮加工順序時，還應考慮車間設備布置情況，盡量減少工件往返流動。107◆熱處理工序的安排工藝過程中的熱處理按其目的，大致可分為預備熱處理和最終熱處理兩大類，前者可以改善材料切削加工性能，消除內應力和為最終熱處理做準備；后者可使材料獲得所需要的組織結構，提高零件材料的硬度、耐磨性和強度等性能。1)預備熱處理正火和退火可以消除毛坯制造時產生的內應力，穩定金屬組織和改善金屬的切削性能，一般安排在粗加工之前。時效處理主要用于消除毛坯制造和機械加工過程中產生的內應力，一般安排在粗加工前后進行。調質處理可以改善材料的綜合力學性能，獲得均勻細致的索氏體組織，為表面淬火和氮化處理作組織準備。對硬度和耐磨性要求不高的零件，調質處理可作為最終熱處理工序。調質處理一般安排在粗加工之后，半精加工之前。3.2.4工藝路線的擬定1082)最終熱處理淬火處理或滲碳淬火處理，可以提高零件表面的硬度和耐磨性，常需預先進行正火及調質處理。淬火處理一般安排在精加工或磨削之前進行，當用高頻淬火時也可安排為最終工序。滲碳淬火處理適用于低碳鋼和低碳合金鋼，其目的是使零件表層含碳量增加，經淬火后可使表層獲得高的硬度和耐磨性，而心部仍可保持一定的強度和較高的韌性及塑性。滲碳淬火一般安排在半精加工之后進行。滲氮處理是使氮原子滲入金屬表面，從而獲得一層含氮化合物的處理方法。滲氮可以提高零件表面的硬度、耐磨性、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)，滲氮工序應盡量靠后安排。為了減少滲氮時的變形，在切削加工后一般需要進行消除應力的高溫回火。109表面處理(如鍍鉻、鍍鋅、氧化、煮黑)可提高零件的抗腐蝕能力，增加耐磨性，使表面美觀等。一般安排在工藝過程的最后進行。零件機械加工的一般工藝路線為：毛坯制造-退火或正火-主要表面的粗加工-次要表面加工-調質(或時效)-主要表面曲半精加工-次要表面加工-淬火(或滲碳淬火)-修基準-主要表面的精加工。110◆輔助工序的安排為保證零件制造質量，防止產生廢品，需在下列場合安排檢驗工序：l）粗加工全部結束之后；2）送往外車間加工的前后；3）工時較長工序和重要工序的前后；4）最終加工之后。一般來說，鉆削、銑削創削、拉削等工序加工后要安排去毛刺工序。去毛刺工序應安排在淬火等熱處理前。除檢驗工序、去毛刺工序外，其他輔助工序還有清洗、防銹、去磁、探傷、密封、稱重、平衡等，對產品質量有重要的作用，均不要遺漏，要同等重視。3.2.4工藝路線的擬定111零件表層或內腔的毛刺對機器裝配質量影響甚大,切削加工之后，應安排去毛刺工序。零件在進人裝配之前，一般都應安排清洗工序。工件內孔、箱體內腔易存留切屑；研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附著在工件表面上，要注意清洗。在用磁力夾緊的工序之后，要安排去磁工序，不讓帶有剩磁的工件進入裝配線。112

形狀復雜、加工面多、加工量大、生產批量較小的零件（如批量較小的復雜箱體類零件）數控加工的合理選用普通機床無法加工或需使用復雜工裝才能加工的零件（如復雜輪廓面或復雜空間曲面）加工精度要求高的零件（如某些徑向尺寸和軸向尺寸精度要求均很高的軸類零件）零件上某些尺寸難以測量和控制的情況（如具有不開敞內腔加工面的殼體或盒型零件）零件一次裝夾，可完成銑、鏜、鉆、鉸、攻絲等多種操作圖5-18各類機床適應的加工范圍專用機床數控機床通用機床零件復雜程度零件批量3.2.4工藝路線的擬定113加工過程嚴格按程序指令自動進行——數控加工工藝設計要求詳細、具體和完整。如工件在機床（或夾具）上裝夾位置、工序內工步的安排、刀具選用、切削用量、走刀路線等，都必須在工藝設計中認真考慮和明確規定數控加工工藝特點自行調整能力較差——數控加工工藝設計應十分嚴密、準確，必須注意到加工中的每一個細節，如每個坐標尺寸的計算、對刀點和換刀點的確定、攻絲時的排屑動作等。程序須經驗證正確后，方可進行正式加工多采用工序集中原則，一次裝夾可完成多個表面加工刀具（相對工件）運動路徑對生產率、加工精度影響很大，需合理規劃使用夾具相對簡單114點位加工——通常按空程最短安排走刀路線。位置精度要求較求高的孔系加工，要注意避免反向間隙影響數控加工走刀路線規劃對刀點234ABCD1XY對刀點23ABCD1XY45刀具折返點圖5-19孔加工路線示例a）b）115輪廓加工——刀具應從切向進入輪廓加工，加工完成后不要在切點處取消刀補，要安排一段沿切向繼續運動距離圖5-20內、外圓加工路線a）外圓加工b）內孔加工116

形腔加工——在保證加工精度前提下，使走刀路徑最短a）b）c）5-21型腔加工路線比較117

高速加工——保證刀具運動軌跡光滑平穩，并使刀具載荷均勻a）擺線加工b）賽車線加工圖5-22高速切削刀具路徑規劃（DELCAM公司）118零件加工的工藝路線確定以后，在進一步安排各個丁序的具體內容時，應正確地確定各工序的工序尺寸。而確定工序尺寸，首先應確定加工余量。加工余量：為了使零件得到所要求的形狀、尺寸和表面質量，在切削加上過程中，必須從加工表面上切除的金屬層厚度稱為機械加工余量。3.2.5加工余量的確定加工余量的概念119加工余量總余量工序余量單邊余量：如圖a）雙邊余量：如圖b）、c）(1)工序余量完成某一工序而從某一表面上切除的金屬層厚度。工序余量等于工件某工序前后尺寸之差。120

◎對于被包容表面（5-1）◎對于包容表面（5-2）a）b）c）d）Zbab圖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對于非對稱表面，其加工余量用單邊余量Zb表示。對于外圓與內圓這樣的對稱表面，其加工余量用雙邊余量2Zb表示。122123最小余量構成（圖5-25）◎采用浮動鏜刀塊鏜孔式中Ry——上一工序表面粗糙度；

Ha——上一工序表面缺陷層；

ea

——上一工序形位誤差；εb——本工序裝夾誤差。（5-8）◎無心磨床磨外圓◎研磨、拋光平面RyHaeaεb圖5-25最小加工余量構成124毛坯制造和加工尺寸都有誤差，都必須規定一定的公差。工序尺寸公差帶，一般規定按“單向入體原則”標注。對被包容面，工序基本尺寸為最大極限尺寸，上偏差為零；對包容面，工序基本尺寸即為最小極限尺寸，下偏差為零。孔與孔(或平面)之間的距離尺寸應按對稱分布標注，毛坯尺寸通常是正負分別標注的。因為尺寸的加工誤差、加工余量是變動的，因此加工余量又有公稱(或基本)加工余量、最大加工余量和最小加工余量之分。工序余量的變動范圍等于前后工序尺寸公差之和。125最大加工余量Zmax：對包容面，等于本工序最大工序尺寸與前工序最小工序尺寸之差，對于被包容面，等于前工序最大工序尺寸與本工序最小工序尺寸之差。通常情況下，余量是指公稱加工余量。公稱加工余量：前工序與本工序基本尺寸之差。一般指加工余量或手冊中查到的加工余量。最小加工余量Zmin：對包容面，等于本工序最小工序尺寸與前工序最大工序尺寸之差；對被包容面，等于前工序最小工序尺寸與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正確規定加工余量的數值是十分重要的，加工余量規定得過大，不僅浪費材料而巨耗費機時、刀具和電力；但加工余量也不能規定得過小，如果加工余量留得過小，則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層，因而也就沒有達到設置這道工序的目的。影響最小加工余量的因素127為了合理確定加工余量，必須深入了解影響最小加工余量的各項因素。影響最小加工余量的因素有以下四個方面：1281．上工序留下的表面粗糙度值RZ（表面輪廓的最大高度）和表面缺陷層深度Ha本工序必須把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷層全部切去，如果連上一道工序殘留在加工表面上的表面粗糙度和表面缺陷層都清除不干凈，那就失去了設置本工序的本意了。由此可知,本工序加工余量必須包括RZ和Ha這兩項因素。1292．上工序的尺寸公差Ta由于上工序加工表面存在尺寸誤差和形狀誤差，必須在本工序中去除，這些誤差必須不超過前工序的尺寸誤差Ta。Ta可從工藝手冊中按加工方法的經濟加工精度查得。本工序加工余量必須包括Ta項。1303．Ta值沒有包括的上工序留下的空間位置誤差a（即前工序的相互位置偏差）它包括軸線的位移及直線度、平行度、軸線與表面的垂直度、階梯軸內外圓的同軸度、平面的平面度等。為了保證加工質量，必須在本工序中給予糾正。如圖3．19所示的軸，其軸線有直線度誤差，則加工余量至少應增加2才能保證該軸加工后消除彎曲的影響。1314．本工序的裝夾誤差εb此誤差包括定位誤差和夾緊誤差。它將直接影響被加工表面與刀具表面的相對位置，因此有可能因余量不足而造成廢品，所以必須給予余量補償。定位誤差可按定位方法進行計算，夾緊誤差可根據有關資料查得。如圖3．20所示零件，由于三爪卡盤的偏心，使零件裝夾后毛外中心與機床回轉中心偏離一個距離，其誤差為εb

，則加工余量至少應大于2εb

，才能加工出一個符合要求的孔來。由于a和εb是空間向量，二者對加工余量的影響應該是向量和。132根據上述各種因素對加工余量的影響，可得出基本余量Zb的計算公式：RyHaaεb圖5-25最小加工余量構成133確定加工余量有計算法、查表法和經驗估計法等三種方法，分述如下：1．計算法在掌握上述各影響因素具體數據的條件下，用計算法確定加工余量是比較科學的；可惜的是,目前所積累的統計資料尚不多，計算有困難，此法目前應用較少。加工余量的確定方法1342．經驗估計法加工余量由一些有經驗的工程技術人員和工人根據經驗確定。由于主觀上有怕出廢品的思想，故所估加工余量一般都偏大，此法只用于單件小批生產。3．查表法此法以工廠生產實踐和實驗研究積累的數據為基礎制定的各種表格為依據，再結合實際加工情況加以修正。用查表法確定加工余量，方法簡便，比較接近實際，生產上廣泛應用。135先確定各工序的基本余量及各工序加工的經濟精度；然后根據設計尺寸和各工序余量，從后向前推算各工序基本尺寸，直到毛坯尺寸；再將各工序尺寸的公差按“單向入體原則”標注。3.2.6工序尺寸的確定136確定工序尺寸一般方法1）確定各工序加工余量；2）從最終加工工序開始，即從設計尺寸開始，逐次加上（對于被包容面）或減去（對于包容面）每道工序的加工余量，可分別得到各工序的基本尺寸；3）除最終加工工序取設計尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所對應的加工經濟精度確定工序尺寸公差；4）除最終工序外，其余各工序按“入體原則”標注工序尺寸公差；5）毛坯余量通常由毛坯圖給出，故第1工序余量由計算確定。3.2.6工序尺寸的確定1373.2.6工序尺寸的確定1383.2.6工序尺寸的確定1393.2.6工序尺寸的確定1403.2.6工序尺寸的確定141ITITITITIT3.2.6工序尺寸的確定142表5-6主軸孔工序尺寸及公差的確定浮動鏜0.11007Ra0.8精鏜0.5100-0.1=99.98Ra1.6半精鏜2.499.9-0.5=99.410Ra3.2粗鏜599.4-2.4=9712Ra6.3毛坯孔100-8=92工序名稱加工余量工序基本尺寸加工經濟精度(IT)工序尺寸及公差表面粗糙度主軸孔工序尺寸及公差的確定，加工過程：粗鏜→半精鏜→精鏜→浮動鏜【例5-2】3.2.6工序尺寸的確定143機床選擇時應注意的問題1、機床的主要規格尺寸應與加工工件的外形輪廓尺寸相適應2、機床的精度應與要求的加工精度相適應3、機床的生產率應與加工工件的生產類型相適應4、機床的選擇應結合現場的實際情況3.2.7機床及工藝裝備的確定機床的確定144正確選擇機床設備是一件很重要的工作，它不但直接影響工件的加工質量，而且還影響工件的加工效率和制造成本。所選機床設備的尺寸規格應與工件的形體尺寸相適應，機床精度等級應與本工序加工要求相適應，電動機功率應與本工序加工所需功率相適應，機床設備的自動化程度和生產效率應與工件生產類型相適應。145機床設計任務書應附有與該工序加工有關的一切必要的數據資料，包括工序尺寸、公差及技術條件，工件的裝夾方式，該工序加工所用切削用量、工時定額、切削力、切削功率以及機床的總體布置形式等。工藝裝備的選擇將直接影響工件的加工精度、生產效率和制造成本，應根據不同情況適當選擇。1461、夾具的選擇夾具的種類和精度應與工件的批量和加工精度相適應2、刀具的選擇刀具的類型、規格及精度與工件的加工要求相適應。3、量具的選擇夾具的種類和精度應與工件的批量和加工精度相適應。工藝裝備的確定3.2.7機床及工藝裝備的確定147在中小批生產條件下，應首先考慮選用通用工藝裝備（包括夾具、刀具、量具和輔具）；在大批大量生產中，可根據加工要求設計制造專用工藝裝備。使用數控機床加工，機時費用高，為充分發揮數控機床的作用，宜選用機械夾固不重磨刀具和耐磨性特別好的刀具。3.2.7機床及工藝裝備的確定148例如，硬質合金涂層刀具、立方氮化硼刀具和人造金剛石刀具等，以減少更換刀具和預調刀具的時間。數控加工所用刀具壽命至少應保證能將一個工件加工完。機床設備和工藝裝備的選擇不僅要考慮設備投資的當前效益，還要考慮產品改型及轉產的可能性，應使其具有更大的柔性。3.2.7機床及工藝裝備的確定149選擇切削用量時，應綜合考慮零件的生產綱領、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確定切削用量和時間定額切削用量的選擇

單件小批生產時，為了簡化工藝文件，一般不明確規定切削用量，而由操作者根據具體情況確定。一般來說，粗加工時，由于加工精度要求低，選擇切削用量應盡可能保證較高的金屬切除率和合適的刀具耐用度，以達到較高的生產率。為此，在確定切削用量時，應優先考慮采用人的背吃刀量(切削深度），其次考慮采用較大的進給量，最后根據刀具的耐用度要求，確定合理的切削速度。150半精加工、精加工時，選擇切削用量首先要考慮的問題是保證加工精度和表面質量，同時也要考慮刀具耐用度和生產率。半精加工和精加工時一般多采用較小的背吃刀量和進給量。在背吃刀量和進給量確定之后，再確定合理的切削速度。在采用組合機床、自動機床等多刀具同時加工時，其加工精度、生產率和刀具的壽命與切削用量的關系很大。為保證機床正常工作，不經常換刀，其切削用量要比采用一般普通機床加工時低一些。在確定切削用量的具體數值時，可憑經驗、也可查閱有關于冊中的表格，或在查表的基礎上，再根據經驗和加工的具體情況，對數據作適當的修正。151時間定額規定得過緊會影響生產工人的勞動積極性和創造性，并容易誘發忽視產品質量的傾向；時間定額規定得過松就起不到指導生產和促進生產發展的積極作用。合理制訂時間定額對保證產品加工質量、提高勞動生產率、降低生產成本具有重要意義。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。時間定額是安排作業計劃、進行成本核算的重要依據,也是設計或擴建工廠（或車間）時計算設備和工人數量的依據。時間定額

3.2.8確定切削用量和時間定額152★

單件時間定額由以下幾個部分組成：1．基本時間Tb基本時間：直接改變生產對象的尺寸、形狀、性能和相對位置關系所消耗的時間稱為基本時間。對切削加工、磨削加工而言，基本時間就是去除加工余量所花費的時間。3.2.8確定切削用量和時間定額時間定額

1532．輔助時間Ta輔助時間：為實現基本工藝工作所作各種輔助動作所消耗的時間，稱為輔助時間；例如，裝卸工件、開停機床、改變切削用量、測量加工尺寸、引進或退回刀具等動作所花費的時間。輔助時間的確定方法隨生產類型而異。大批大量生產時，為使輔助時間規定的合理，需將輔助動作進行分解，再分別確定各分解動作的時間，最后予以綜合；中批生產可根據以往的統計資料來確定；單件小批生產則常用基本時間的百分比進行估算。基本時間和輔助時間的總和稱為作業時間，它是直接用于創造產品或零、部件所消耗的時間。3.2.8確定切削用量和時間定額1543．布置工作地時間TS布置工作地時間：為使加工正常進行，工人為照管工作地（例調整更換刀具、潤滑機床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的時間，稱為布置工作地時間，又稱工作地服務時間。一般按作業時間的2％－7％估算。3.2.8確定切削用量和時間定額1554．休息和生理需要時間Tr休息和生理需要時間：工人在工作班內為恢復體力和滿足生理需要所消耗的時間，稱為休息和生理需要時間；一般按作業時間的2％估算。5．準備與終結時間Te準備和終結時間是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。例如，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，安裝刀具和夾縣，調整機床和其他工藝裝備等所消耗的時間；一批工件加工結束后，需拆下和歸還工藝裝備，送交成品等。Te既不是直接消耗在每個工件上，也不是消耗在一個工件班內的時間，而是消耗在一批工件上的時間。因而分攤到每個工件上的時間為Te／n，其中n為批量。3.2.8確定切削用量和時間定額156單件和批量生產的單件時間Tp為Tp＝Tb＋Ta＋Ts＋Tr＋Te/n3.2.8確定切削用量和時間定額157★

提高生產率的工藝途徑提高生產率就是要縮短單件時間定額，即縮短基本時間、輔助時間、布置工作地時間和準備終結時間。勞動生產率：是以工人在單位時間內所生產的合格產品的數量來評定的。不斷提高勞動生產率是降低成本、增加積累和擴大社會再生產的根本途徑。提高勞動生產率是一個與產品設計、制造工藝、組織管理等都有關的綜合性任務，此處僅就提高生產率的工藝途徑作一簡要說明。3.2.8確定切削用量和時間定額時間定額

1581、縮減基本時間由基本時間的計算公式可知，提高切削用量、縮減工作行程都可減少基本時間:（1）提高切削用量增大切削速度、進給量和背吃刀量都可縮減基本時間。但切削用量的提高受到刀具壽命和機床條件（動力、剛度、強度）的限制。（2）縮減工作行程長度采用多刀加工可成倍縮減工作行程長度。3.2.8確定切削用量和時間定額159（3）多件加工多件加工有平行加工、順序加工和平行順序加工三種不同方式。（4）減小切削加工余量——毛坯精化采用先進的毛坯制造方法，如粉末冶金、壓力鑄造、精密鑄造、精鍛、冷擠壓、熱擠壓等新工藝，能有效地提高毛坯精度，減少機械加工量，節約材料，提高效率。采用少無切削代替常規切削加工方法，以提高生產率和提高加工精度、表面質量。3.2.8確定切削用量和時間定額160途徑：（1）直接縮減輔助時間采用先進高效夾具和各種上下料裝置，可縮短裝卸工件的時間。（2）將輔助時間與基本時間重合采用交換夾具或交換托盤交替進行工作，使裝卸工件的輔助時間與基本時間重合。（3）主動測量和光柵檢測元件在線實時顯示工件尺寸和刀具位置變化。2、縮減輔助時間輔助時間在單件時間中占有較大比重，采取措施縮減輔助時間是提高生產率的重要途徑；尤其是在大幅度提高切削用量之后，基本時間顯著減少，輔助時間所占比重相對較大的情況下，更顯得重要。3.2.8確定切削用量和時間定額161

3、縮減布置工作地時間在布置工作地時間中，大部分消耗在更換刀具（包括小調整刀具）的工作上。縮減布置工作地時間的主要途徑是減少換刀次數和縮短換刀時間。減少換刀次數就意味著要提高刀具或砂輪的壽命；而縮短換刀時間，則主要是通過改進刀具的安裝方法和采用先進的對刀裝置來實現，如采用各種快換刀夾、刀具微調裝置、專用對刀樣板和自動換刀裝置等，以減少裝卸刀具和對刀所花費的時間。3.2.8確定切削用量和時間定額1624、縮減準備終結時間的工藝途徑縮減準備終結時間的主要途徑是減少調整機床、刀具和夾具的時間，縮短數控編程時間和試調時間，具體措施如下：1）運用成組工藝原理，把結構形狀、技術要求和工藝過程相類似的零件劃歸為一組，然后按組制訂工藝規程，并為之設計或選用一套為該組零件共用的工藝裝備，更換同組零件時，可不更換工藝裝備，只需經少量調整即可投人生產。3.2.8確定切削用量和時間定額1632）采用可換刀架或刀夾。在機外按加工要求將刀具預先調整好，更換加工對象時，只需將事先調整好的刀架或刀夾裝到機床上去便可進行加工。3）采用刀具微調和快調機構。在多刀加工中調整刀具特別費時，若在刀夾尾部裝上微調機構（如差動螺絲等）就可顯著減少調整時間。4）采用數控加工過程擬實技術，在更換加工對象前在機外采用仿真模擬辦法,考證數控加工編程的正確性，如發現有干涉碰撞或加工尺寸不符合要求的情況，在機外進行修改，直至完全合格為止。3.2.8確定切削用量和時間定額164制訂零件機械加工工藝規程時，在同樣能滿足被加工零件技術要求和同樣能滿足產品交貨期的條件下，經技術分析一般都可以擬訂出幾種不同的工藝方案，有些工藝方案的生產準備周期短,生產效率高，產品上市快，但設備投資較大；另外一些工藝方案的設備投資較少，但生產效率偏低；不同的工藝方案有不同的經濟效果。為了選取在給定生產條件下最為經濟合理的工藝方案，必須對各種不同的工藝方案進行經濟分析。3.2.9工藝方案技術經濟分析165經濟分析：就是通過比較各種不同工藝方案的生產成本，選出其中最為經濟的加工方案。生產成本包括兩部分費用，一部分費用與工藝過程直接有關，另一部分費用與工藝過程不直接有關（例如行政人員工資、廠房折舊費、照明費、采暖費等）。與工藝過程直接有關的費用稱為工藝成本，工藝成本約占零件生產成本的70％－75％。對工藝方案進行經濟分析時，只要分析與工藝過程直接有關的工藝成本即可，因為在同一生產條件下與工藝過程不直接有關的費用兩相比方案基本上是相同的。166工藝成本由可變費用與不變費用兩部分組成。可變費用與零件的年產量有關，它包括材料費（或毛坯費）、工人工資、通用機床和通用工藝裝備維護折舊費。不變費用與零件年產量無關，它包括專用機床、專用工藝裝備的維護折舊費以及與之有關的調整費等；因為專用機床、專用工藝裝備是專為加工某一工件所用，它不能用來加工其他工件；而專用設備的折舊年限卻是一定的,因此專用機床、專用工藝裝備的費用與零件的年產量無關。工藝成本的組成及計算167168工藝成本生產成本——生產一件產品或一個零件所需費用總和工藝成本——生產成本中與工藝過程直接有關的部分工藝成本可分為兩部分：可變費用：與年產量有關且與之成比例的費用，記為CV包括材料費CVM，機床工人工資及工資附加費CVP，機床使用費CVE，普通機床折舊費CVD，刀具費CVC，通用夾具折舊費CVF等CV=CVM+CVP+CVE+CVD+CVC+CVF

（5-29）不變費用：與年產量的變化沒有直接關系的費用，記為CN。包括調整工人工資及工資附加費CSP，專用機床折舊費CSD，專用夾具折舊費CSF等CN=CSP+CSD+CSF

（6-30）169◆

零件全年工藝成本（式中N為零件年產量）：CY=CVN+CN

（5-31）◆

零件單件工藝成本：CP=CV+CN/N

（5-32）

工藝方案比較

比較工藝成本：需評價工藝方案均采用現有設備，或其基本投資相近，直接比較其工藝成本。各方案的臨界年產量NC（圖5-50）計算如下：（5-33）圖5-50全年工藝成本比較與臨界年產量0方案1CN1CN2NCNCY方案2170方案1CN1CN20NCNCY方案2ΔCYNCC圖5-51考慮追加投資的臨界年產量比較投資回收期：當對比的工藝方案基本投資額相差較大時，應考慮不同方案基本投資額的回收期。（5-34）式中τ——投資回收期；

ΔF——基本投資差額；

ΔS——全年生產費用節約額。（5-35）考慮投資回收期的臨界年產量NCC（圖5-51）：171圖5-52工藝路線網絡表示工序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)毛坯成品參數優化（如3.6.2節切削用量優化）在滿足一定約束條件的前提下，如何安排工藝過程使之能獲得最佳的經濟效果兩種類型路徑優化：零件加工包含有多個工序且有多條工藝路線可供選擇時，如何選取最優方案就屬于路徑優化問題◆工藝路線優化可轉變為尋找最短路徑問題處理工藝過程的優化172網絡法求最短路徑

1）設節點h

評價值：eh

=

02）使用下面公式，按遞增順序計算其余節點評價值：

（5-36）3）標出節點k的評價值ek，即為從節點h到k的最短路徑值，并可從節點k向前推出最短路徑：（5-37）式中dij

——節點i

到節點j