第三章 機械加工工藝規(guī)程的制訂

第三章機械加工工藝規(guī)程的制訂第一節(jié)基本概念一、生產(chǎn)過程和工藝過程1．生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程是指將機械產(chǎn)品制造時，將原材料轉(zhuǎn)變成為成品的所有勞動過程的總和。這種成品可以是一臺機器、一個部件，或者是某一種零件。

2.工藝過程在機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，那些與原材料變?yōu)槌善分苯佑嘘P(guān)的過程稱為生產(chǎn)過程，例如毛坯制造、零件的機械加工與熱處理、裝配等。工藝過程是生產(chǎn)過程的主要部分。其中，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量使其成為零件的過程，稱為機械加工工藝過程（為敘述方便，以下將機械加工工藝過程簡稱為工藝過程）。第一節(jié)基本概念二、工藝過程的組成在機械加工工藝過程中，針對零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求，要采用不同的加工方法和設(shè)備，按照一定的順序依次進(jìn)行加工才能完成由毛坯到零件的過程。因此，工藝過程是由一系列順序排列的加工方法即工序組成的。工序又可細(xì)分為安裝、工位、工步和走刀。1.工序工序是指一個或一組工人在一個工作地點或一臺機床上，對同一個或幾個零件進(jìn)行加工所連續(xù)完成的那部分工藝過程。工序是組成工藝過程的基本單元，也是生產(chǎn)計劃和經(jīng)濟核算的基本單元。2.安裝工件在加工前，先要把工件位置放準(zhǔn)確，確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程稱為定位。3.工位為了減少由于多次安裝而帶來的誤差及時間損失，又能在一個工序中實現(xiàn)多次或多面加工，常采用回轉(zhuǎn)工作臺、回轉(zhuǎn)夾具及移動夾具，使工件在一次安裝中，先后處于幾個不同的位置進(jìn)行加工。工件在機床上所占據(jù)的每一個位置稱為工位4.工步在一個工序中，往往需要采用不同的刀具和切削用量加工不同的表面，所以將工序進(jìn)一步劃分為工步。在加工表面不變、加工工具不變、切削用量中的進(jìn)給量和切削速度不變的情況下所完成的那部分工序內(nèi)，稱為工步。5.走刀在一個工步內(nèi)，若被加工表面需切除的余量較大，一次切削無法完成，則可分幾次切削，每進(jìn)行一次切削就稱為一次走刀。一個工步可分包括一次或幾次走刀。三、生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型及其工藝特征不同的機械產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求不同，但它們的制造工藝卻存在著很多共同的特征。這些共同的特征取決于企業(yè)的生產(chǎn)類型，企業(yè)的生產(chǎn)類型又由產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)來決定。（一）生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量。計劃期通常定為1年。因此機器的生產(chǎn)綱領(lǐng)常理解為企業(yè)該機器的年產(chǎn)量。N=Qn(1+a%)(1+b%)式中N———零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）；Q———機器的生產(chǎn)綱領(lǐng)（臺/年）；N———每臺機器中含該零件的數(shù)量（件/臺）；a%———零件備品率；b%———零件廢品率。（二）生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型是指企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品的大小，可分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)三大類。1.單件生產(chǎn)單件生產(chǎn)是指同一產(chǎn)品的數(shù)量很少，工作地點的加工對象經(jīng)常改變，很少重復(fù)或不重復(fù)的生產(chǎn)類型。例如重型機械生產(chǎn)、專用設(shè)備制造和新產(chǎn)品試制等均屬于單件生產(chǎn)。2.大量生產(chǎn)大量生產(chǎn)是指產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點重復(fù)地進(jìn)行某一零件的某一道工序的加工。例如汽車、拖拉機、軸承、自行車等的生產(chǎn)。3.成批生產(chǎn)成批生產(chǎn)是指一年中分批輪流地生產(chǎn)幾種不同的產(chǎn)品，工作地點的加工對象周期地重復(fù)。三）工藝特征不同的生產(chǎn)類型具有不同的工藝特點，即在毛坯制造、機床及工藝裝備的選用、經(jīng)濟效果等方面均有明顯區(qū)別。四）獲得加工精度的方法（一）獲得尺寸精度的方法1.試切法通過試切出一小段--測量--調(diào)刀--再試切，反復(fù)進(jìn)行，直到達(dá)到規(guī)定尺寸再進(jìn)行加工的加工方法稱為試切法。2.調(diào)整法先調(diào)整好刀具相對于工件的位置，然后以不變的位置加工一批零件的方法稱為調(diào)整法。3.定尺寸刀具法通過刀具的尺寸來保證加工表面的尺寸精度，這種方法叫定尺寸刀具法。4.自動獲得尺寸法自動獲得尺寸法是通過自動測量和數(shù)字控制裝置，在達(dá)到尺寸精度時自動停止加工的一種尺寸控制方法。（二）獲得形狀精度的方法1.刀尖軌跡法通過刀尖的運動軌跡來獲得形狀精度的方法稱為刀尖軌跡法。所獲得的形狀精度取決于刀具和工件間相對成形運動的精度。2.成形法利用成形刀具對工件進(jìn)行加工獲得形狀精度的方法稱成形法。所獲得的形狀精度取決于成形刀具的形狀精度和其它成形運動精度。3.仿形法刀具按照仿形裝置進(jìn)給對工件進(jìn)行加工的方法稱為仿形法。仿形法所得到的形狀精度取決于仿形裝置的精度以及其它成形運動的精度。在液壓仿形車床上加工階梯軸就屬仿形法加工。隨著數(shù)控機床的使用越來越廣泛，仿形法的應(yīng)用將日益減少。4.展成法利用刀具和工件作展成切削運動形成包絡(luò)面，從而獲得形狀精度的方法稱為展成法（或稱包絡(luò)法）。（三）獲得位置精度的方法（工件的安裝方法）1.直接找正安裝在機床上用劃針、百分表等工具直接找正工件位置并加以夾緊的方法稱直接找正安裝法。2.按劃線找正安裝先用劃針畫出要加工表面的位置，再按劃線用劃針找正工件在機床上的位置并加以夾緊。3.用夾具安裝將工件直接安裝在夾具的定位元件上的方法。這種方法安裝迅速方便，定位精度較高而且穩(wěn)定，生產(chǎn)率較高，廣泛應(yīng)用于批量和大量生產(chǎn)。五、機械加工工藝規(guī)程用表格的形式將機械加工工藝過程的內(nèi)容表示出來，成為指導(dǎo)性技術(shù)文件，就是機械加工工藝規(guī)程（簡稱工藝規(guī)程）。其內(nèi)容主要包括：機械零件加工工序內(nèi)容、切削用量、工時定額以及各工序所采用的設(shè)備和工藝裝備等。1、工藝規(guī)程的作用工藝規(guī)程是機械制造企業(yè)主要的技術(shù)文件之一，是工廠規(guī)章條例的重要組成部分。其具體作用如下：1）它是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件2）它是組織和管理生產(chǎn)的基本依據(jù)3）它是新建和擴建工廠的基本資料2、工藝規(guī)程的格式工藝規(guī)程是通過工藝文件體現(xiàn)出來的。（1）機械加工工藝過程卡（2）機械加工工藝卡（3）機械加工工序卡3、制訂工藝規(guī)程的原則工藝規(guī)程制訂的原則是：所制訂的工藝規(guī)程，能在一定的生產(chǎn)條件下，以最高的生產(chǎn)率、最少的勞動量和最低的成本，可靠地加工出符合要求的零件。同時，還應(yīng)在充分利用本企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上，盡可能采用國內(nèi)外先進(jìn)工藝術(shù)和經(jīng)驗，并保證有良好的勞動條件。4、制訂工藝規(guī)程的原始資料5、制訂工藝規(guī)程的步驟第二節(jié)零件圖的分析零件圖是制訂工藝規(guī)程是主要的原始資料，在制訂工藝規(guī)程時，必須首先加以認(rèn)真分析。要通過研究產(chǎn)品的總裝圖和部件裝配圖，了解產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，熟悉零件在產(chǎn)品中的功能和零件上各表面的功用，以及材料的選擇是否合理等。

一、檢查零件圖的完整性和正確性在了解零件形狀和結(jié)構(gòu)之后，應(yīng)檢查零件視圖是否正確、足夠，表達(dá)是否直觀、清楚，繪制是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)，尺寸、公差以及技術(shù)要求的標(biāo)注是否齊全、合理等。二、零件的技術(shù)要求分析零件的技術(shù)要求包括下列幾個方面：（1）加工表面的尺寸精度、形狀精度、相互位置精度；（2）加工表面的粗糙度以及表面質(zhì)量方面的其它要求；（3）熱處理要求；（4）其它要求（如動平衡、未注圓角或倒角、去毛刺、毛坯要求等）。三、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析零件結(jié)構(gòu)工藝性對加工工藝過程的影響非常大，不同結(jié)構(gòu)的兩個零件盡管都能滿足使用性能要求，但它們的加工方法和制造成本卻可能有很大的差別。序號結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)后12345678序號結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)后910111213第三節(jié)毛坯的選擇選擇毛坯的基本任務(wù)是確定毛坯的種類及其制造精度。毛坯的選擇不僅影響毛坯的制造工藝和費用，而且影響到零件機械加工工藝及其生產(chǎn)率及經(jīng)濟性。如選擇高精度的毛坯，可以減少機械加工勞動量和材料消耗，提高機械加工生產(chǎn)率，降低加工的成本。但是，卻提高了毛坯的費用。一、毛坯的種類機械加工中常用的零件毛坯有以下幾種：1.鑄件鑄件適用于形狀較復(fù)雜的零件毛坯，其鑄造方法有砂型鑄造、精密鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造等。2.鍛件鍛件適用于強度要求高、形狀比較簡單的零件毛坯。其鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種。自由鍛毛坯精度低、加工余量大、生產(chǎn)率低，適用于單件小批生產(chǎn)以及大型零件毛坯。3.型材型材有熱軋和冷拉兩種。熱軋適用于尺寸較大、精度較低的毛坯；冷拉適用于尺寸較小、精度較高的毛坯。4.焊接件焊接件是根據(jù)需要將型材或鋼板焊接而成的毛坯件，它簡單方便，生產(chǎn)周期短。但需經(jīng)時效處理后才能進(jìn)行機械加工。二、毛坯選擇時應(yīng)考慮的因素1.零件的材料及機械性能要求2.零件的結(jié)構(gòu)形狀與大小3.生產(chǎn)鋼領(lǐng)的大小4.現(xiàn)有生產(chǎn)條件5.充分利用新工藝、新材料三、毛坯的形狀與尺寸的確定（1）為了加工時安裝工件的方便，有些鑄件毛坯需鑄出工藝搭子，如圖3-9所示。工藝搭子在零件加工完畢后可以切除。（2）裝配后需要形成同一工作面的兩個相關(guān)零件，為保證加工質(zhì)量并使加工方便，常將這些分離零件先做成一個整體毛坯，加工到一定階段再切割分離。（3）對于形狀比較規(guī)則的小型零件，為了提高機械加工的生產(chǎn)率和便于安裝，應(yīng)將多件合成一個毛坯，當(dāng)加工到一定階段后，再分離成單件。四、毛坯圖確定毛坯后，要繪制毛坯圖。毛坯圖的內(nèi)容包括毛坯的結(jié)構(gòu)形狀、加工余量、尺寸及公差、機械加工的粗基準(zhǔn)、毛坯技術(shù)要求等。具體繪制步驟為：1．繪制零件的簡化圖將零件的外形輪廓和內(nèi)部繪出，對一些次要表面如：倒角、螺紋、槽、小孔等一般可不畫出。在繪制時不需加工的表面用粗實線，需要加工的表面用雙點劃線。2．附加余量層將加工余量按比例用粗實線畫在加工表面上，剖切處的余量打上網(wǎng)紋線，以區(qū)別剖面線。要注意的是，毛坯圖實際上就是毛坯的零件圖，毛坯上的所有結(jié)構(gòu)都必須在圖上清楚地表示出來。3．標(biāo)注尺寸和技術(shù)要求1）尺寸標(biāo)注標(biāo)出毛坯的所有表面的尺寸和需加工表面的毛坯余量。2）技術(shù)要求標(biāo)注標(biāo)注內(nèi)容包括：材料的牌號、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、毛坯的精度等級、檢驗標(biāo)準(zhǔn)、對毛坯的質(zhì)量要求、粗基面。第四節(jié)定位基準(zhǔn)的選擇一、基準(zhǔn)的概念及其分類基準(zhǔn)是零件上用以確定其它點、線、面位置所依據(jù)的那些點、線、面。它往往是計算、測量或標(biāo)注尺寸的起點或中心線、對稱線等。根據(jù)基準(zhǔn)功用的不同，它可以分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。1.設(shè)計基準(zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)是在零件圖上用以確定其它點、線、面位置的基準(zhǔn)。它是標(biāo)注設(shè)計尺寸的起點。2.工藝基準(zhǔn)在零件加工、測量和裝配過程中所使用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)。按用途不同又可分為定位基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。（1）定位基準(zhǔn)在加工時，用以確定零件在機床的正確位置所采用的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。（2）工序基準(zhǔn)在工藝文件上用以標(biāo)定被加工表面位置的基準(zhǔn)，稱為工序基準(zhǔn)。（3）測量基準(zhǔn)零件檢驗時，用以測量已加工表面尺寸及位置的基準(zhǔn)，稱為測量基準(zhǔn)。（4）裝配基準(zhǔn)裝配時用于確定零件在機器中位置的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。二、定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)先選擇精基準(zhǔn)，再根據(jù)精基準(zhǔn)的加工選擇粗基準(zhǔn)。（1）基準(zhǔn)重合原則即選用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則應(yīng)采用同一組基準(zhǔn)定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。（3）自為基準(zhǔn)原則某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇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)工件上兩個相互位置精度要求很高時，需要用兩個表面互相作為基準(zhǔn)，反復(fù)進(jìn)行加工，以保證位置精度要求。（5）便于安裝的原則所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件定位可靠，夾具設(shè)計簡單、操作方便。2.粗基準(zhǔn)選擇原則選擇粗基準(zhǔn)時，主要考慮盡快獲得精基面并保證各加工面有足夠的余量。（1）選擇要求加工余量小而均勻的重要表面為粗基準(zhǔn)。如圖3-16所示。（2）選擇與加工面有相互位置要求的不加工面作為粗基準(zhǔn)。（3）選擇平整光潔、面積較大的表面作粗基準(zhǔn)，以使工件定位可靠。（4）粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上通常只能使用一次。因為毛坯面粗糙且精度低，重復(fù)使用將產(chǎn)生較大的誤差。第六節(jié)工藝路線的擬定一、表面加工方法的選擇選擇表面的加工方法，就是確定零件上各個需要加工表面的加工方案。為了正確選擇表面加工方法，必須了解各種加工方法的經(jīng)濟精度以及不同表面常用的加工方案。表1-10、表1-11、表1-12分別列出了外圓、內(nèi)孔和平面的加工方案及其經(jīng)濟精度和經(jīng)濟粗糙度，可供選擇時參考。序號加工方法經(jīng)濟精度（公差等級表示）表面粗糙度值Ra/μm適用范圍1粗車IT11~1310~50適用于淬火鋼以外的各種金屬2粗車－半精車IT8~102.5~6.33粗車－半精車－精車IT7~80.8~1.64粗車－半精車－精車－滾壓（或拋光）IT7~80.025~0.25粗車－半精車－磨削IT7~80.4~0.8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IT6~70.1~0.47粗車－半精車－粗磨－精磨－超精加工（或輪式超精磨）IT50.012~0.1（或Rz0.1）8粗車－半精車－精車－精細(xì)車（金鋼車）IT6~70.025~0.4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（或鏡面磨）IT50.006~0.025（或Rz0。05）極高精度的外圓加工10粗車－半精車－粗磨－精磨－研磨IT50.006~0.1（或Rz0.05）序號加工方法經(jīng)濟精度(公差等級表示）表面粗糙度值Ra/μm適用范圍1粗車IT11~1312.5~50端面2粗車－半精車IT8~103.2~6.33粗車－半精車－精車IT7~80.8~1.64粗車－半精車－磨削IT6~80.2~0.85粗刨（或粗銑）IT11~136.3~25一般不淬硬平面（端銑表面粗糙度Ra值較?。?粗刨（或粗銑）－精刨(或精銑)IT8~101.6~6.37粗刨（或粗銑）－精刨（或精銑）－刮研IT6~70.1~0.8精度要求較高的不淬硬平面批量較大時宜采用寬刃精刨方案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精度要求高的淬火硬平面或不淬硬平面10粗刨（或粗銑）－精刨（或精銑）－磨削IT6~70.025~0.411粗銑－拉IT7~90.2~0.8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Rz0.05)高精度平面序號加工方法經(jīng)濟精度（公差等級表示）表面粗糙度值Ra/μm適用范圍1鉆IT11~1312.5加工未淬火鋼及鑄鐵的實心毛坯，也可用于加工有色金屬，孔徑小于15~20mm2鉆－鉸IT8~101.6~6.33鉆－粗鉸IT7~80.8~1.64鉆－擴IT10~116.3~12.5加工未淬火鋼及鑄鐵的實心毛坯，也可用于加工有色金屬，孔徑大于15~20mm5鉆－擴－鉸IT8~91.6~3.26鉆－擴－粗鉸－精鉸IT70.8~1.67鉆－擴－機鉸－手鉸IT6~70.2~0.48鉆－擴－拉IT7~90.1~1.6大批大量生產(chǎn)（精度由拉刀的精度而定）9粗鏜（或擴孔）IT11~136.3~12.5除淬火鋼外各種材料，毛坯有鑄出孔或鍛出孔10粗鏜（粗?jǐn)U）－半精鏜（精擴）IT9~101.6~3.211粗鏜（粗?jǐn)U）－半精鏜（精擴）－精鏜（鉸）IT7~80.8~1.612粗鏜（粗?jǐn)U）－半精鏜（精擴）－精鏜－浮動鏜刀精鏜IT6~70.4~0.813粗鏜（擴）－半精鏜－磨孔IT7~80.2~0.8主要用于淬火鋼，也可用于未淬火鋼，但不宜用于有色金屬14粗鏜（擴）－半精鏜－粗磨－精磨IT7~80.1~0.215粗鏜－半精鏜－精鏜－精鏜－精細(xì)鏜（金剛鏜）IT6~70.05~0.4主要用于精度要求高的有色金屬16鉆－（擴）－粗鉸－精鉸－珩磨；鉆－（擴）－拉－珩磨；粗鏜－半精鏜－精鏜－珩磨IT6~70.025~0.2精度要求很高的孔17以研磨代替上述方法中的珩磨IT5~60.006~0.1加工方法工具的定位兩孔軸線間的距離誤差或從孔軸線到平面的距離誤差加工方法工具的定位兩孔軸線間的距離誤差或從孔軸線到平面的距離誤差立鉆或搖臂鉆上鉆孔用鉆模0.1～0.2臥式鏜床上鏜孔用鏜模0.05～0.08按劃線1.0～3.0立鉆或搖臂鉆上鏜孔用鏜模0.05～0.03按定位樣板0.08～0.2按定位器的指示讀數(shù)0.04～0.06車床上鏜孔按劃線1.0～2.0用塊規(guī)0.05～0.1用帶有滑座的角尺0.1～0.3坐標(biāo)鏜床上鏜孔用光學(xué)儀器0.004～0.015用內(nèi)徑規(guī)或用塞尺0.05～0.25金剛鏜床上鏜孔0.008～0.02用程度控制的坐標(biāo)裝置0.04～0.05用游標(biāo)尺0.2～0.4多軸組合機床上鏜孔用鏜模0.03～0.05按劃線0.4～0.6二、加工順序的安排（一）切削工序的安排原則1.先粗后精在零件的加工中，一般包括粗加工、半精加工、精加工和光整加工。2.先主后次零件的加工應(yīng)先安排加工主要表面，后加工次要表面。3.先面后孔應(yīng)先加工平面，然后再加工孔。因為平面平整、輪廓尺寸較大，先加工好平面，就能以平面定位加工孔，利于保證孔的位置精度。4.先基面后其它用作精基準(zhǔn)的表面，要安排在初始工序進(jìn)行加工，以便為其它表面的加工提供統(tǒng)一的精基準(zhǔn)。（二）熱處理工序的安排1.預(yù)備熱處理2.最終熱處理（三）輔助工序的安排三、工序的集中與分散零件加工的工步內(nèi)容、順序已經(jīng)排定，如何將這些工步組成工序，就需要考慮采用工序集中還是工序分散的方法。1.工序集中就是指每道工序加工內(nèi)容很多，工藝路線短2.工序分散

就是指每道工序的加工內(nèi)容很少，甚至一道工序只含一個工步，工藝路線很長。第七節(jié)加工余量的確定工藝路線擬定之后，就要對每道工序進(jìn)行祥細(xì)的設(shè)計，首先必須定出各表面的加工余量。一、加工余量的概念加工余量是指加工時從加工表面上切去的金屬層厚度。加工余量可分為工序余量和總余量兩種。1．工序余量工序余量是指某一表面在一道工序中被切除的金屬厚度。（1）工序余量的計算工序余量等于前后兩道工序基本尺寸之差。（2）基本余量、最大余量、最小余量及余量公差由于各個工序尺寸都存在著誤差，因此，工序余量也是變動值。當(dāng)工序尺寸用基本尺寸計算時，所得的加工余量稱為基本余量或稱公稱余量。最小余量（Zmin）是保證該工序加工表面的精度和質(zhì)量所需切除的金屬層最小厚度。最大余量（Zmax）是該工序余量的最大值。下面以圖1-20所示的外表面為例來計算，其它各類表面的情況與此相類似。當(dāng)尺寸a、b均等于工序基本尺寸時，基本余量為Z=a–b則最小余量Zmin=amin–bmax而最大余量Zmax=amax–bmin（二）加工總余量加工總余量是指從毛坯變?yōu)槌善窌r從某一表面所切除的金屬層總厚度。其值等于某一表面的毛坯尺寸與零件設(shè)計尺寸之差，也等于該表面各工序余量之和。即Z總=

式中Zi---第i道工序的工序余量；n---該表面總共加工的工序數(shù)?？偧庸び嗔恳彩莻€變動值，其值及公差一般是從有關(guān)手冊中查得或憑經(jīng)驗確定。二、加工余量的確定加工余量的大小，直接影零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。加工余量過大，不僅增加機械加工的勞動量，降低生產(chǎn)率，而且增加材料、工具和電力的消耗，增加成本。1．經(jīng)驗估計法經(jīng)驗估計法即根據(jù)工藝人員的經(jīng)驗來確定加工余量。為避免產(chǎn)生廢品，所確定的加工余量一般偏大。常用于單件小批生產(chǎn)。2．查表修正法此法是根據(jù)有關(guān)工藝手冊，查得加工余量的數(shù)值，然后根據(jù)實際生產(chǎn)情況進(jìn)行適當(dāng)修正。這種方法應(yīng)用比較廣泛。3．分析計算法這是對影響加工余量的各種因素進(jìn)行分析，然后根據(jù)一定的計算關(guān)系式來計算加工余量的方法。第八節(jié)工序尺寸及其公差的確定一、余量法同一表面多次加工時，工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)工或測量基準(zhǔn)不變，其工序尺寸及公差的計算是比較容易的，例如軸、孔或平面的多次加工，計算時只需考慮各工序的加工余量和所能達(dá)到的精度。計算步驟為：（1）定毛坯總余量和工序余量（2）定工序公差（3）求工序基本尺寸（4）標(biāo)注工序尺寸公差例1-1某零件孔的設(shè)計要求為φ100+0.035(P35/4)mm,Ra值為0.8μm，毛坯為鑄件，其加工工藝路線為：毛坯—粗鏜—半精堂—精鏜---浮動鏜。求各工序尺寸。解：列出表3-23。首先，通過查表確定毛坯總余量及其公差值、工序余量、工序的經(jīng)濟精度及其公差值并填入表中；然后，計算工序基本尺寸；最后，標(biāo)出工序尺寸，偏差按入體原則標(biāo)注，其中最后一道工序的偏差需按設(shè)計尺寸標(biāo)注。工序名稱工序余量工序的經(jīng)濟精度工序基本尺寸工序尺寸及公差浮動鏜0.1100精鏜0.5100-0.1=99.9半精鏜2.499.9-0.5=99.4粗鏜8-0.1-0.5-2.4=599.4-2.4=97毛坯8(±1.2)97-5=92φ92±1.2二、工藝尺寸鏈法當(dāng)零件加工時，多次轉(zhuǎn)換工藝基準(zhǔn)，引起測量基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)或工序基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，這時，需要利用工藝尺寸鏈原理來進(jìn)行工序尺寸及其公差的計算。（一）工藝尺寸鏈的基本知識1.工藝尺寸鏈的概念和特征在零件加工或測量過程中，由一系列相互聯(lián)系的尺寸所形成的尺寸封閉圖形稱為工藝尺寸鏈。2.工藝尺寸鏈的組成工藝尺寸鏈中的每一個尺寸稱為尺寸鏈的環(huán)。如圖1-22c中的A1、A2、A0都是尺寸鏈的環(huán)。環(huán)又可分為封閉環(huán)和組成環(huán)。（1）封閉環(huán)---在加工（或測量）過程中，間接獲得、最后保證的尺寸。如圖1-22中的A0，是間接獲得的，為封閉環(huán)。封閉環(huán)用下標(biāo)“0”表示。每個尺寸鏈只能有一個封閉環(huán)。（2）組成環(huán)---除封閉環(huán)以外的其它環(huán)，稱為組成環(huán)。組成環(huán)的尺寸是直接保證的，它又影響到封閉環(huán)的尺寸。按其對封閉環(huán)的影響不同又可分為增環(huán)和減環(huán)。1）增環(huán)---尺寸鏈中，其余組成環(huán)不變，該環(huán)增大（或減小）使封閉環(huán)隨之增大（或減?。┑沫h(huán)，稱為增環(huán)。如圖1-22c中的A1即為增環(huán)，為簡明起見，可標(biāo)成A1（36/5）。2）減環(huán)---尺寸鏈中，其余組成環(huán)不變，該環(huán)增大（或減小）反而使封閉環(huán)隨之減?。ɑ蛟龃螅┑沫h(huán)，稱為減環(huán)。如圖1-22c中的尺寸A2即為減環(huán)，標(biāo)記成A2（36/6）。3.工藝尺寸鏈的建立利用工藝尺寸鏈進(jìn)行工序尺寸及其公差的計算，關(guān)鍵在于正確找出尺寸鏈，并正確區(qū)分增、減環(huán)和封閉環(huán)。（1）封閉環(huán)的確定正確確定封閉環(huán)是解算工藝尺寸鏈最關(guān)鍵的一步。封閉環(huán)確定錯了，整個尺寸鏈的解算將是錯誤的。（2）組成環(huán)的查找從封閉環(huán)兩端開始，按照零件表面間的聯(lián)系，逆向循著工藝過程的順序，分別向前查找該表面最近一次加工的加工尺寸，之后再找出該尺寸另一端表面的最后一次加工尺寸，直至兩邊匯合為止，所經(jīng)過的尺寸都為該尺寸鏈的組合環(huán)。（3）區(qū)分增減環(huán)對于環(huán)數(shù)少的尺寸鏈，可以根據(jù)增、減環(huán)的定義來判別。對于環(huán)數(shù)多的尺寸鏈，可以采用箭頭法，即從A∑開始，在尺寸的上方（或下方）畫箭頭，然后順著各環(huán)依次畫下去，凡箭頭方向與封閉環(huán)A∑的箭頭方向相同的環(huán)為減環(huán)，相反的為增環(huán)。4.工藝尺寸鏈計算的基本公式（1）封閉環(huán)的基本尺寸計算封閉環(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。式中m---增環(huán)的環(huán)數(shù)；n---包括封閉環(huán)在內(nèi)的總環(huán)數(shù)。（2）封閉環(huán)極限尺寸的計算封閉環(huán)的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，即封閉環(huán)的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，即（3）封閉環(huán)上下偏差的計算封閉環(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（4）封閉環(huán)的公差計算封閉環(huán)的公差等于所有組成環(huán)公差之和，即5.尺寸鏈的計算形式在工藝尺寸鏈解算時，有以下三種情況：（1）正計算已知各組成環(huán)尺寸，求封閉環(huán)尺寸，其計算結(jié)果是唯一的。這種情況主要用于設(shè)計尺寸校核，即檢驗工序尺寸是否滿足設(shè)計尺寸要求。（2）反計算已知封閉環(huán)尺寸求各組成環(huán)尺寸。這種情況實際上是將封閉環(huán)的公差值合理地分配給各組成環(huán)，分配時一般按照各組成環(huán)的經(jīng)濟精度來確定組成環(huán)的公差值，加以適當(dāng)調(diào)整后，使各組成環(huán)公差之和等于或小于封閉環(huán)公差。它主要用于根據(jù)機器裝配精度要求，確定各零件尺寸及公差，沒有特殊要求時，各組成環(huán)偏差按入體原則標(biāo)注。（3）中間計算已知封閉環(huán)和部分組成環(huán)，求某一組成環(huán)。此法應(yīng)用最廣，廣泛用于加工中基準(zhǔn)不重合時工序尺寸的計算。（二）工藝尺寸鏈的應(yīng)用和解算1.測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時的工序尺寸計算在零件加工時，有時會遇到一些表面加工之后設(shè)計尺寸不便直接測量的情況，這時不得不在零件上另選一個易于測量的表面作測量基準(zhǔn)進(jìn)行測量，以間接檢驗設(shè)計尺寸是否達(dá)到要求。

例1-2圖1-23a所示套筒零件，兩端面已加工完畢，加工孔底面C時，要保證尺寸16mm，因該尺寸不便測量，試標(biāo)出測量尺寸。解由于孔深度可以用深度游標(biāo)卡測量，因而尺寸16mm可以通過尺寸A＝６0mm和孔深尺寸x間接計算出來，列出尺寸鏈如圖b所示。尺寸16mm顯然是封閉環(huán)。由基本尺寸計算公式得16＝60-x則x＝44由上偏差計算公式得0＝０－ＢX(x)則ＢX(x)=0由下偏差計算公式得-0.35＝-0.17－Ｂs(x)則Ｂs(x)＝+0.18mm所以測量尺寸x＝44mm2.定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時的工序尺寸計算零件調(diào)整法加工時，如果加工表面的定位基準(zhǔn)不重合，就要進(jìn)行尺寸換算，重新標(biāo)注工序尺寸。

3．定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合的尺寸換算

在零件表面加工過程中，有時無法用設(shè)計基準(zhǔn)作定位基準(zhǔn)，只能從方便定位的角度考慮選擇適合的表面作定位基準(zhǔn)。在這種定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合的情況下，需要利用工藝尺寸鏈計算出工序尺寸，并通過保證該工序尺寸來間接保證設(shè)計尺寸的精度。

例3-3圖3-24a所示零件以底面N為定位基準(zhǔn)鏜O孔，確定O孔位置的設(shè)計基準(zhǔn)是M面（設(shè)計尺寸100±0.15mm），用鏜夾具鏜孔時，鏜桿相對于定位基準(zhǔn)N的位置（即L1尺寸）預(yù)先由夾具確定。這時設(shè)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(guī)定的公差范圍之內(nèi)？

解：（1）根據(jù)題意可看出尺寸100±0.15mm是封閉環(huán)。（2）工藝尺寸鏈如圖4-20b所示，其中尺寸為減環(huán)，為增環(huán)。和例1-2一樣,當(dāng)定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合進(jìn)行尺寸換算時,也需要提高本工序的加工精度,使加工更加困難。同時，也會出現(xiàn)假廢品的問題。圖3-24定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合的尺寸換算解：（1）根據(jù)題意可看出尺寸100±0.15mm是封閉環(huán)。（2）工藝尺寸鏈如圖4-20b所示，其中尺寸

為減環(huán)，為增環(huán)。（3）按公式計算工序尺寸由L0＝L1－L2

即100＝

－220得＝320mm由

即＋0.15＝

－0得＝＋0.15mm由

即－0.15＝

－0.10得＝－0.05mm

因而

mm。3.從尚需繼續(xù)加工的表面上標(biāo)注的工序尺寸計算例4圖4-21a所示齒輪內(nèi)孔，孔徑設(shè)計尺寸為mm，鍵槽設(shè)計深度

mm，加工順序如下：①鏜內(nèi)孔至②插鍵槽至尺寸；③淬火；④磨內(nèi)孔至設(shè)計尺寸mm，同時要求保證鍵槽深度為mm。試求：插鍵槽深度尺寸，以保證得到合格產(chǎn)品。解：（1）先列出尺寸鏈如圖4-21b所示。最后工序同時要保證兩個尺寸，在這種情況下，工藝上應(yīng)安排直接保證尺寸精度要求較高的那個設(shè)計尺寸（即孔徑尺寸），另一個尺寸間接獲得。因此，鍵槽深度尺寸為封閉環(huán)，從加工過程可知，其它的尺寸都是直接得到的，

為組成環(huán)。，其中、尺寸

為增環(huán)，尺寸

為減環(huán)。（3）按公式計算工序尺寸由公式

即43.2＝(

＋20)－19.8得

＝43mm由公式

即0.36＝(

＋0.03)－0得

＝0.33mm由公式

即0＝(

＋0)－0.05得

＝0.05mm因而

mm，即為插鍵槽工序尺寸。4．保證滲碳或滲氮層深度的工藝尺寸計算有些表面需要進(jìn)行滲碳或滲氮處理，而且要求精加工后還要保留規(guī)定的滲層深度。為此，可以利用工藝尺寸鏈計算滲前有關(guān)的工序尺寸及熱處理時的滲層深度。

例5一批圓軸工件如圖4-22，其加工過程為：車外圓至

mm；滲碳淬火；磨外圓至

mm。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4-22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，確定為封閉環(huán)。2）工藝尺寸鏈如圖4.22b所示，其中尺寸L、

為增環(huán)，尺寸

為減環(huán)。3）按公式計算工序尺寸由0.7＝L＋10－10.3得L＝1mm由0.3＝

＋0－(－0.02)得

＝0.28mm由0=

＋(－0.01)－0得

＝0.01mm因此

mm5.從靠火花磨削時的工序尺寸計算靠火花磨削是一種定量磨削，是指在磨削工件端面時，由工人根據(jù)砂輪靠磨工件時產(chǎn)生的火花的大小來判斷磨去余量的多少，從而間接保證加工尺寸的一種磨削方法。例1-6如圖1-27a所示階梯軸，圖b為加工工序簡圖，加工順序為：Ⅰ.精車各端面，保持工序尺寸L1和L2；Ⅱ.靠火花磨削B面，保證設(shè)計尺寸80

mm。求：精車時的工序尺寸L1和L2。解精車端面A、C時，工序尺寸直接保證設(shè)計尺寸，所以L1＝140

mm。工序尺寸L2與設(shè)計尺寸80

mm只相差一個磨削余量Z，畫出尺寸鏈如圖d。由于是定量磨削，所以磨削余量Z是組成環(huán)，要保證的設(shè)計尺寸L3＝80

mm是封閉環(huán)。其中的靠磨余量按經(jīng)驗數(shù)值確定為Z＝0.1

0.02mm，現(xiàn)在按平均尺寸計算法求解工序尺寸L2。L3＝80

＝79.915

0.085則L2的基本尺寸為：L2＝79.915+0.1=80.015L2的偏差為:(

0.085-

0.02)=

0.065所以L2＝80.015

0.065＝80.08

mm第九節(jié)機械加工生產(chǎn)率和技術(shù)經(jīng)濟分析一、機械加工生產(chǎn)率分析勞動生產(chǎn)率是指工人在單位時間內(nèi)制造的合格品數(shù)量，或者指制造單件產(chǎn)品所消耗的勞動時間。勞動生產(chǎn)率一般通過時間定額來衡量。（一）時間定額時間定額是在一定的生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所必須消耗的時間。1）基本時間T基本---指直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置與表面質(zhì)量等所耗費的時間。對機械加工來說，則為切除金屬層耗費的時間（包括刀具的切入和切出時間），又稱機動時間。T基本＝＝2）輔助時間（T輔助）----指在每個工序中，為保證完成基本工藝工作而用于輔助動作而耗費的時間。包括：裝卸工件、開停機床、調(diào)整切削用量、試切和測量零件尺寸等所耗費的時間。3）工作地點服務(wù)時間（T服務(wù)）---指工人在工作時為照管工作地點及保持正常工作狀態(tài)所耗費的時間。例如，在加工過程中調(diào)整、更換和刃磨刀具、潤滑和擦拭機床、清除切屑、收拾工具等所耗費的時間。工作地點服務(wù)時間T服務(wù)可取操作時間的2%～7%。4）休息和自然需要時間（T休息）---指工人在工作時間內(nèi)為恢復(fù)體力和滿足生理需要所消耗的時間。一般可取操作時間的2%。5）準(zhǔn)備終結(jié)時間（T準(zhǔn)終）---指工人為了生產(chǎn)一批零件，進(jìn)行加工前的準(zhǔn)備工作和加工完畢后的結(jié)束工作所耗費的時間。準(zhǔn)備工作有：熟悉工藝文件，領(lǐng)料，領(lǐng)取工藝裝備、安裝夾具、調(diào)整機床等；結(jié)束工作有：拆卸和歸還工藝裝備，送交成品等。因該時間對一批零件（批量為N）只消耗一次，故分?jǐn)偟矫總€零件上的時間為T準(zhǔn)終/N。批量生產(chǎn)時單件時間定額為上述時間之和。批量生產(chǎn)時單件時間定額為上述時間之和。即T定額＝T基本＋T輔助＋T服務(wù)＋T休息＋T準(zhǔn)終/N在大量生產(chǎn)時，因N值很大，T準(zhǔn)終/N≈0，可忽略不計。所以，大量生產(chǎn)時的單件時間定額為T定額＝T單件＝T基本＋T輔助＋T服務(wù)＋T休息（二）提高機械加工生產(chǎn)率的工藝措施勞動生產(chǎn)率是衡量生產(chǎn)效率的一個綜合技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。提高勞動生產(chǎn)率，必須正確處理好質(zhì)量，生產(chǎn)率和經(jīng)濟性三者之間的關(guān)系，應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下，提高