制造与修理工艺汇总课件

车辆制造与修理工艺2013.08本节要求：1）掌握工艺工程的基本概念；2）掌握工艺工程的基本组成；3）掌握工件在机床上的装夹定位方法。4）掌握工件加工尺寸获得的方法5）掌握生产类型与工艺过程的关系本节课程提示§1

基本概念

绪论课程的目的：使设想成为现实，使设计成为产品，使产品持续运用。本专业研究的主要产品对象是轨道交通设备，即机车、车辆、动车组和路机（筑路、修路、架桥和隧道等工程机械）。课程的任务：使上述过程变得优质、高效、低成本和可持续发展。课程的要求：掌握基本概念、学会解决工艺一般问题的方法、了解当前工艺发展动向。机械设计师所具备的特征知识力学分析和计算：理论力学、材料力学、结构力学、有限元分析、流体力学等。电学知识：电工学、电测量、电控制等。机械设计知识：机械原理、机械零件、工程材料、液压技术等。工艺知识：机械制造基础、公差、机械工艺学。其他知识：电工知识、制图、工业设计等。市场和产品产品形成过程：市场需求任务设计书的提出，具体设计、制造最后投入市场使用。

产品的设计过程：设计、试制、试验改进设计反复进行直至完善定型。从试制返回到设计，其改进往往是因工艺要求而进行。产品制造过程：毛坯——零件——加工——装配——试验调整——包装入库这一系列的生产活动。交通设备造修工艺基础，就是研究交通设备制造和修理的一门科学。

工艺工艺就是产品工业化制造方法和过程的总称。追求工艺过程的合理性，就是要做到优质、高产、低成本和可持续发展。

一个优秀的设计师必须是一个优秀的工艺师。（1）机械加工工艺过程的概念与作用机械加工工艺过程是指一个零件从毛坯经机械加工，热处理到成品入库的全过程。将该过程用文件的形式规定下来就是工艺规程。机械的生产过程是指将原材料转变为成品的全部过程。它包括：毛坯制造、零件机械加工和热处理、机器装配、成品油漆、质量检验等主要生产过程以及工具、量具、夹具制造，材料与半成品的运输、存储、设备维修、动力供应等辅助生产过程。工艺过程是指生产过程中对改变材料性质、零件形状、尺寸、相对位置关系以及机器外观变化有直接关系的那部分生产过程，统称为机械制造工艺过程或简称工艺过程。将毛坯用金属切削机床加工，成为机械零件的全过程称为机械加工工艺过程。产品或零部件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库，经过企业各有关部门或工序的先后顺序，称为工艺路线或工艺流程。（1）机械加工工艺过程的概念与作用指导工人操作以及用于生产、工艺管理的各种技术文件称工艺文件。零部件或产品的加工工艺过程可以是多种方式，把最合理的工艺过程有关内容编写成工艺文件，用以指导生产，这套工艺文件称为工艺规程。它是生产中各有关部门和生产人员必须贯彻执行的纪律性文件。编制各种工艺文件和设计工艺装备等过程称工艺设计。（1）机械加工工艺过程的概念与作用产品投产前要进行对产品图纸的审查和工艺性分析；拟定工艺方案；编制各种工艺文件；设计制造和调整工艺设备；设计合理的生产组织形式等，这些工作总称为工艺准备。为了达到预期的技术指标，工艺过程中所需选用或控制的有关量称工艺参数。产品制造过程中所用的各种工具，包括刀具、夹具、模具、量具、检具、辅具、钳工工具和工位器具等称工艺装备。（1）机械加工工艺过程的概念与作用§2本专业研究的对象1）机车；2）车辆；3）动车组；4）路机。§3机械加工工艺过程的组成和几个相关问题阶梯短轴图1-1阶梯短轴工序号工序名称工作地点(机床设备)1钻顶针孔钻顶针孔机床2车大端外圆及倒角普通车床3车小端外圆及倒角普通车床4铣键槽立式铣床5去毛刺钳工台工序号工序名称工作地点(机床设备)1钻顶针孔钻顶针孔机床2车大端外圆并倒角，掉头

安装，车小端外圆并倒角普通车床3铣键槽立式铣床4去毛刺钳工台编写工艺规程要解决以下几个问题：1、工艺文件的条文怎样划分？2、零件加工时，其尺寸是如何得到的？3、什么是基准面？什么是加工面？4、为得到相应尺寸，工件在机床上应该如何安装？5、生产类型与工艺过程有什么关系？工序工序：是指一个(或一组)工人，在一台机床上(或一个工作地点)，对一个(或一组)工件，连续进行的全部工作。其中，工人、地点、工件、连续作业四个要素中，任意变更一个时，就算另一道工序。工步：是指当加工表面，刀具切削用量中的转速和进给量均保持不变时，所完成的那一部分工作。走刀：当加工表面，刀具，切削用量中的转速和进给均保持不变时，切去一层金属所完成的那部分工作。安装与工位安装：本意是指定位和夹紧的行为。这里是指工件在一次安装后所完成的那一部分工艺过程。工位：特指工件安装在转位夹具上，工件一次安装后，随夹具回转，要停在若干位置上接受加工，这每一加工位置所完成的那部分工艺过程，就称为一个工位。（3）工件加工尺寸获得的方法通过试切—测量—调整—再试切，反复进行到被中工尺寸达到要求为止的加工方法称为试切法。

先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证工件被加工尺寸的方法称为调整法。

用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的方法称为定尺寸刀具法。

在加工过程中，边加工边测量加工尺寸，并将所测结果与设计要求的尺寸比较后，或使机床继续工作，或使机床停止工作，这就称为主动测量法。自动控制法是把测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统，加工过程依靠系统自动完成的。

（4）工件在机床上的装夹定位方法

用专用夹具装夹。找正装夹。找正是用工具(和仪表)根据工件上有关基准，找出工件在加工(或装配)时的正确位置的过程。用找正方法装夹工件称为找正装夹。

1)划线找正装夹

此法是用划针根据毛坯或半成品上所划的线为基准找正它在机床上正确位置的一种装夹方法。

2)直接找正装夹

此法是用划针和百分表或目测直接在机床上找正工件位置的装夹方法。

（5）生产类型与工艺过程的关系生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。生产类型是指企业(或车间、工段、班组、工作地)生产专业化程度的分类。

单件生产。大量生产。成批生产。成批生产又可分为小批、中批和大批生产三种。

零件的生产纲领要计入备品和废品的数量，可按下式计算：

式中N——零件的年产量，单位为件/年；

Q——产品的年产量，单位为台/年；

n——每台产品中，该零件的数量，单位为件/台；

——备品的百分率；

——废品的百分率。

生产纲领

生产纲领(台/年或件/年)工作地每月担负生产类型小型机械或

轻型零件中型机械或

中型零件重型机械或

重型零件的工序数

(工序数/月)单件生产≤100≤10≤5不作规定小批生产＞100～500＞10～150＞5～100＞20～40中批生产＞500～5000＞150～500＞100～300＞10～20大批生产＞5000～50000＞500～5000＞300～1000＞1～10大量生产＞50000＞5000＞10001

注：小型机械、中型机械和重型机械可分别以缝纫机、机床(或柴油机)和轧钢机为代表。

生产类型和生产纲领等的关系工艺特征工艺特征生产类型单件小批中批大批大量零件的互换性用修配法，钳工修配，缺乏互换性大部分具有互换性。装配精度要求高时，灵活应用分组装配法和调整法，同时还保留某些修配法具有广泛的互换性。少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法毛坯的制造方法与加工余量木模手工造型或自由锻造。毛坯精度低，加工余量大部分采用金属模铸造或模锻。毛坯精度和加工余量中等广泛采用金属模机器造型、模锻或其它高效方法。毛坯精度高，加工余量小工艺特征生产类型单件小批中批大批大量机床设备及其

布置形式通用机床。按机床类别采用机群式布置部分通用机床和高效机床。按工件类别分工段排列设备广泛采用高效专用机床及自动机床。按流水线和自动线排列设备工艺装备大多采用通用夹具、标准附件、通用刀具和万能量具。靠划线和试切法达到精度要求广泛采用夹具，部分靠找正装夹，达到精度要求。较多采用专用刀具和量具广泛采用专用高效夹具、复合刀具、专用量具或自动检验装置。靠调整法达到精度要求工艺特征生产类型单件小批中批大批大量对工人技术

要求需技术水平较高的工人需一定技术水平的工人对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低工艺文件有工艺过程卡，关键工序要工序卡有工艺过程卡，关键零件要工序卡有工艺过程卡和工序卡，关键工序要调整卡和检验卡成本较高中等较低§4机械加工工艺过程的拟订拟订机械加工工艺过程时

要解决的几个主要问题：1、主要搜集那些原始资料？2、如何审零件图？3、如何选加工方法和相应设备？4、如何确定零件毛坯？5、基准如何选择？6、加工工艺过程阶段如何划分？7、各工序内容包含多少合适？8、工艺过程中各工序顺序如何安排？4.1制定机械加工工艺规程的原始资料与步骤

本节课程提示本节要点：1）相关资料内容、作用；2）规程制订步骤；本节要求：1）掌握所需搜集资料名目；2）掌握规程制订步骤的顺序；3）了解示例内容。（1）制定工艺规程的原始资料1）产品图、零件图和技术要求。2）生产纲领。3）生产条件和生产设备的有关资料。4）其他有关资料。图1-16RD2型滚动轴承车轴

1.夹具图册

2.切削刀具图册(1)生产的性质；(2)机床的型式；(3)加工的方法；(4)被加工零件的尺寸和外形；(5)加工的质量指标；(6)加工的精度要求；(7)工件的材质；(8)切削刀具的材料等。

3.量具图册：(1)所要求的测量精度；(2)生产的性质；(3)被测量表面的尺寸；(4)被测量表面的质量等。

4.切削用量手册及有关定额资料。（2）制订工艺规程的步骤l）分析加工零件的图纸及结构工艺性2）选择毛坯。3）拟定工艺路线（工艺过程）RD2型车轴主要工艺过程(大批量)滚动抽承车轴毛坯在专用双头铣床上粗铣两端面；以毛坯外圆定位，在双头打孔机床上粗钻两端中心孔；以中心孔定位，在车轴仿形车床上粗车外圆；以中心孔定位，在车轴仿形车床上半精车轴颈、防尘挡圈座、轮座和轴身；以轮座面定位，在六工位双头组合机床上精钻、精铰两端中心孔，精铣两端面，钻孔、扩孔、攻3个M22丝孔；以中心孔定位，精车轴颈、防尘挡圈座、轮座及轴肩圆弧角；在轴端打制造标记；以中心孔定位，在外圆磨床上磨轮座面；以中心孔定位，在专用磨床上磨轴颈、轴肩圆角、防尘挡圈座或是在滚压车床上对上述各部分进行滚压加工；进行磁力探伤；在车轴自动检测机上对轴颈、防尘挡圈座、轮座直径进行侧量，合格后，车轴与车轮压装成轮对。4）工序设计进行机床和工艺装备的选择；确定加工余量；计算工序尺寸及其公差；确定切削用量及计算工时定额等。5）编制工艺文件制定工艺规程所需考虑的问题很多，涉及面也很广，下面只讨论制订工艺规程时的主要问题。4.2零件图分析

零件的表面按其工作性质可分为两类：

(1)主要表面或工作表面；

(2)自由表面。

进行工艺审查，其中包括技术要求的合理性及零件结构的工艺性。1.检查零件图纸的正确性和完整性1).有足够数量的投影图和剖面图；

2).有全部必要的标注和正确的尺寸；

3).加工表面的粗糙度、尺寸公差和配合；4).零件材料的牌号、硬度和热处理方面的资料；

5).每一零件的重量；

6).每台产品所需该种零件的数量；

7).必要的技术条件，如几何形状误差、相互位置精度等等。

2.分析零件图的技术条件

(1)加工表面的尺寸精度；

(2)加工表面的几何形状精度；

(3)各加工表面之间的相互位置精度；

(4)表面层的物理机械性能和表面粗糙度；

(5)热处理及其它方面的要求等。

3.审查零件的选用材料

(1)材料的来源及其经济性；(2)对材料提出的热处理要求，应符合该厂热处理车间的具体条件；(3)加工方法、切削刀具和切削用量的选择等。

4.分析研究零件的结构工艺性零件的结构工艺性是和生产规模及生产条件密切相关的。

左边的适应单件小批量生产；右边适应大批量生产。图1-17箱体零件上同心孔的布置

机械加工对零件结构的要求

(1)加工方便

1)刀具容易接近工件；

2)减少和统一零件的尺寸种类，并选用标准的尺寸和公差；

3)简化加工表面的形状和减少加工表面的面积。(2)提高零件的刚度

零件的刚度在机械加工时具有十分重要的意义；刚度高的零件不仅容易保证加工精度和正确的几何形状，而且能够承受较大的切削力，因此可以采用较大的切削用量，提高劳动生产率。(3)保证刀具正常工作

1)某些零件的结构应有退刀槽；

2)力求避免钻头轴线与孔的入口或出口面倾斜而形成单刃切削，导致钻头引偏；

3)避免深孔加工等。此外，还要考虑到加工各个表面时所需要的刀具、量具和夹具的供应情况。零件结构要素的工艺性

主要要求结构工艺性工艺性好的

不好好结构的优点1.加工面积应尽量小1.减少加工量

2.减少材料及切削工具的消耗量2.钻孔的入端和出端应避免斜面1.避免刀具损坏

2.提高钻孔精度

3.提高生产率3.避免斜孔1.简化夹具结构

2.几个平行的孔便于同时加工

3.减少孔的加工量零件结构要素的工艺性

主要要求结构工艺性工艺性好的

不好好结构的优点4.孔的位置不能距壁太近1.可采用标准刀具和辅具

2.提高加工精度5.封闭平面有与刀具尺寸及形状相应的过渡面

1.减少加工量

2.采用高生产率的加工方法及标准刀具零件结构要素的工艺性

主要要求结构工艺性工艺性好的

不好好结构的优点6.槽与沟的表面不应与其它加工面重合

1.减少加工量

2.改善刀具工作条件

3.在已调整好的机床上有加工的可能性4.3加工方法和设备的选择4.3.1零件表面的形状、形成方法及所需成形运动。零件表面，多半都采用那些可以在机床上制造时既经济而又能获得所需精度的表面。从几何的角度来看，零件上的每个表面都可以看作是一条线(母线)沿着另一条线(导线)运动的轨迹。

形成生线的方法可归纳为四种：轨迹法、成型法、相切法、范成法。4.3.2选择加工方法时考虑的因素

1.工件材料的性质。

2.工件的形状和尺寸。

3.生产类型及考虑生产率和经济性问题。

4.具体生产条件。

5.特殊用法。

确定工序计划时，必须指出加工工序在什么样的机床上加工，同时指出机床的用途、类型、牌号及其主要尺寸。

要确定切削用量，就需要知道有关机床的全部资料。这些资料或取自机床说明书，或取自机床制造工厂的产品目录。

选择某一主要工序加工用的机床时，应参考以下原则：1.机床的生产率与加工零件的生产纲领相适应；

2.机床的功率、刚性和机动范围等应与最有利的切削用量相适应；3.要保证该工序所要求的加工精度和表面粗糙度；

4.机床工作区域的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应；

5.机床的价值应与生产类型相适应；

6.尽量选用国产机床和考虑设计或仿造新机床的可能性等。

4.4确定毛坯

(1)零件的几何形状和尺寸；

(2)对零件材料所要求的技术条件(化学成分、机械性能、结构和纤维分布情形)；

(3)零件制造的全部最低费用；

(4)为现有工厂设计工艺规程时，要掌握毛坯车间的设备、工具和工人技术等级；

(5)准备新毛坯制造过程所需要的时间和过程等。

4.5定位基准的选择

定位基准的选择与工艺过程的制订是密切相关的。因此要求多设想几种定位方案。比较它们的优缺点，详细考虑定位方案与工艺过程的关系，以及对加工精度的影响。

4.5.1.基准的概念

基准就是零件上用来确定其他点、线、面的位置的那些点、线、面。

基准分为设计基准和工艺基准两大类。

(1)设计基准是在零件图上用来确定其他点、线、面的位置的基准。

图1-18设计基准

B的设计基准是底面D；

孔Ⅳ的设计基准在垂直方向是底面D；在水平方向是导向面E；

设计基准是由该零件在产品结构中的功用来决定的。

(2)工艺基准是在加工及装配过程中使用的基准。

(a)定位基准是在加工中使工件在机床或夹具上占有正确位置所采用的基准。

(b)度量基准是在检验时使用的基准。

(c)装配基准是在装配时用来确定零件或部件在产品中的位置所采用的基准。

在分析基准问题时，必须注意下列几点：

(1)作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在(例如，孔的中心、轴心线、基准中心平面等)，而常由某些具体的表面来体现。这些表面就可称为基面。

(2)作为基准，可以是没有面积的点和线，及很小的面；但是代表这种基准的点和线的工件上具体的基面总是有一定面积的。

(3)上面所分析的都是尺寸关系的基准问题。表面位置精度(平行度、垂直度等)的关系也是一样。4.5.2.基准不重合的误差

如图1-18的车床主轴箱箱体，已知孔Ⅳ的轴心线在垂直方向上的设计基准是底面D。若在加工时，采用顶面作为定位基面(图1-19)。此时，加工一批主轴箱箱体，由夹具保证的尺寸则是A，而零件图中规定了加工要求的尺寸却是B(即图1-18中的y4)。可见，尺寸B是通过尺寸C和尺寸A间接保证的。图1-19定位基准与设计基准不重合的影响

基准不重合的误差

由于尺寸A和C都有加工误差，设它们分别为A±和C±，则这一批主轴箱箱体的尺寸B的变化为：

即

即 两式相减，可得到：

a12d

尺寸C原来对孔Ⅳ的轴心线的尺寸无关，但是由于采用了顶面作为定位基准，使尺寸B的误差中引入了一个从定位基准到设计基准之间的尺寸C的误差。这个误差就是基准不重合误差。

计算实例设零件图中规定：=0.6，=0.4。

若采用底面作为定位基准，直接获得尺寸B。则只要求加工误差在±0.3范围之内就达到要求。这是定位基准与设计基准相重合的情况。

若采用顶面作为定位基准，即基准不重合时，则： =0.6－0.4=0.2尺寸A的加工误差必须在±0.1范围之内，这就比基准重合的情况提高了加工要求。设零件图中只规定=0.6，而尺寸C(370毫米)不注公差(即自由公差)，若按标准公差13级的极限偏考虑，即=0.89毫米。则得到：

=0.6－0.89=-0.29

加工误差不可能是零或是负值。这就意味着：这种定位方法不能保证尺寸B的加工要求。这时就必须采取措施：提高镗孔以前工序的加工精度。减小尺寸C的误差，不但要使<，还必须选择尺寸A的加工方法，使加工误差不大于－。从上面的分析可知：当定位基准与设计基准不重合时，必须检查一下有关尺寸的公差及加工方法是否能满足：的条件。若不能满足，则要求改变加工方法，提高尺寸A和C的加工精度，另行规定合理的制造公差。

若工艺上仍无法达到上述要求，那么就需要考虑另选定位基准或改变工艺路线。

在分析定位误差时要注意下面几个问题：(1)从上例可知：定位基准与设计基准不重合而产生定位误差的问题，只发生于用调整法获得尺寸的情况。

(2)基准不重合误差不仅指定位过程而言，对度量也有类似的情况。(3)上面所举的例子是指各表面的尺寸关系而言，但各表面的位置精度也有类似的情况。

4.5.3.基准的选择

基准的选择实际上就是基面的选择问题。

使用毛坯的表面来定位，这种定位基面就称为粗基面(或毛基面)。

采用已经切削加工过的表面作为定位基面，这种定位基面就称为精基面(或光基面)。

工件上没有能作为定位其面用的恰当的表面，这时就有必要在工件上专门加工出定位基面，这种基面称为辅助基面。

选择基面时，需要同时考虑三个问题：

(1)用哪一个表面作为加工时的精基面，使整个机械加工工艺过程能顺利地进行？

(2)为加工上述精基面，应采用哪一个表面作为粗基面？

(3)是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用第二个精基面？

在选择基面时有两个要求：

(1)各加工表面有足够的加工余量(至少不留下黑斑)，不加工表面的尺寸、位置符合图纸要求，对一面要加工、一面不加工的壁，要有足够的厚度。(2)定位基面有足够大的接触面积和分布面积。接触面积大就能承受大的切削力；分布面积大可使定位稳定可靠。在必要时，可在工件上增加工艺搭子或在夹具上增加辅助支承。图1-20工艺搭子

选择精基面的原则是：

(1)应尽可能选用设计基准作为定位基准。这称为基准重合原则。特别在最后精加工时，为保证精度，更应该注意这个原则。

(2)应尽可能选择统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度。这称为统一基准原则。

(3)有时还要遵循互为基准、反复加工的原则。

(4)有些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，这时就以加工面本身作为精基面。选择粗基面的原则是：(1)如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，就应该选择该表面作为粗基面。

(a)(b)图1-21床身导轨面加工的两种定位方法的比较

阶梯轴

图中：Φ100mm外圆余量为14mm，Φ50mm外圆余量为8mm，毛坯大、小外圆有5mm偏心。此时应选Φ58mm外圆为粗基准面，先加工Φ114毫米外圆，然后以车过的外圆为精基准面，加工Φ58mm外圆。这样可以保证Φ50mm外圆有足够的余量，反之Φ50mm外圆余量可能不够。

图1-22粗基准的选择(a)零件图；(b)毛坯图。

(b)(a)

选择粗基面的原则是：(2)如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基面，如果工件上有好几个不需加工的表面，则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基面，以求壁厚均匀、外形对称等。

图1-23活塞的粗定位基准

图1-24轴套加工的粗基面选择粗基面的原则是：(3)应该用毛坯制造中尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基面，使加工后各加工表面对各不加工表面的尺寸精度、位置精度更容易符合图纸要求。在铸件上不应选择有浇冒口的表面，分模面，有飞刺或夹砂的表面作粗基面。在锻件上不应该选择有飞边的表面作粗基面。上述原则常常互相矛盾，甚至同一个原则内亦存在彼此矛盾的表面应该注意：由于粗基面的定位精度很低，所以粗基面在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。定位基面的选择原则是从生产实践中总结出来的，在保证加工精度的前提下，使定位简单准确，夹紧可靠，加工方便，夹具结构简单。因此，必须结合具体的生产条件和生产类型来分析和运用这些原则。

4.6工艺过程的阶段划分

当零件加工精度、表面粗糙度和技术条件要求较高时，通常不可能在一个工序中完成所需要的全部加工工作，而要把主要表面的加工过程划分为几个阶段：

1粗加工阶段主要是切除表面较多的加工余量；

2半精加工阶段为主要表面的精加工作好准备。此外，在半精加工阶段中，还可插入一些次要表面的终加工工作；3精加工阶段主要使各主要加工表面达到规定的尺寸精度、位置精度和表面粗糙度要求；

4光整加工阶段主要使某些特别重要的表面达到极高的表面质量(粗糙度和表面层物理机械性能)。

工艺过程要划分几个阶段的理由如下：

1粗加工阶段切除较多的加工余量，所以粗加工阶段的切削力、夹紧力、切削热较大，容易引起工件的弹性变形，有时甚至产生塑性变形。这样，粗加工阶段不可能达到高的精度和表面粗糙度。2具有残余应力的毛坯工件，粗加工以后，由于内应力重新分布，也会引起变形。所以必须通过半精加工和精加工等各道工序，逐渐减少加工余量，逐步提高加工精度和表面粗糙度，最后达到规定的技术要求。

3粗加工后可及早发现毛坯的缺陷，及时进行处理。

4划分加工阶段，把粗糙度要求高的表面加工工序放在工艺过程的末了，以免在安装和运输中，损坏已加工好的表面。5划分加工阶段，可合理的使用机床设备，发挥它们各自应有的效能。如粗加工阶段宜采用高生产率机床。精加工则在精密机床上进行。这可发挥各种设备的效能，也易保持精密机床的寿命。6有些工件，在加工工艺过程中须插入热处理工序，而热处理引起的工件变形，必须由以后的加工阶段来修正。4.7工序集中与分散

将工件的加工内容集中在少数几道工序里完成，这就是“工序集中”；将加工内容分散在较多的工序去完成，每道工序的内容简单，这就是“工序分散”。工序的集中与分散，各有优缺点，它是制订工艺规程要考虑的一个重要问题，必须根据生产规模、机床设备等具体生产条件，灵活处理。

1、工序集中的特点：1).可采用高效的专用机床和工艺装备，从而提高劳动生产率；

2).减少了设备的数量，相应地减少了操作工的数量和生产面积；3).减少了工序数目，缩短了工艺路线，简化了生产计划工作；

4).减少了工件的安装次数，不仅有利于提高生产率，而且减少了安装误差，提高了加工精度；

5).专用机床和工艺装备比较复杂和贵重，调整时需要技术高的工人，并且耗费时间。

2.工序分散的特点是：

1).采用比较简单的机床和工艺装备，调整容易，对工人技术水平要求也低；

2).容易适应生产对象的变更；

3).生产准备部门的工作量小；4).设备数量多，工人数量相应地增加，生产面积也相应的增多；

5).在加工过程中零件的装夹次数较多，这样不仅影响零件的加工精度，也增加了辅助时间。

小结：大批大量生产中，广泛采用多刀车床、单轴和多轴自动和半自动车床、多轴龙门铣床、组合机床等高效率和某些专用机床，使工序集中

在成批生产中，一般不可能采用价格昂贵的机床使工序集中；但还是尽可能地采用多刀半自动车床和六角车床等效率较高的机床，使工序尽量集中。就是在普通万能机床上加工，也以工序适当集中为宜。

在单件小批生产中，为了简化生产计划和组织工作，通常也尽量使工序集中；特别是加工重型零件时，工序集中可以大大减少装卸工件和运输工件的劳动量。但为了调整机床方便，有时也采用工序分散。

4.8工序的安排

4.8.1加工顺序的安排

在安排切削加工顺序时，需遵守以下原则：1.先粗后精先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。在安排粗加工序时应考虑到精基准表面的加工应放在工艺路线的前头2.先主后次先安排主要表面的加工，后安排次要表面的加工。这里所谓主要表面，就是指装配基准面、工作表面等；3.先基面后其它

4.8.2热处理工序的安排

热处理工序目的有三：

1.改善金属组织和可加工性能退火、正火、调质等，一般应安排在机械加工之前进行。2.消除内应力的人工时效处理对只需一次时效处理的，最好安排在粗加工后，以便消除铸造过程中或粗加工时产生的内应力，减小后续工序中因工件内应力重新分布而引起的变形。对要两次时效处理的，可一次在粗加工后，另一次在半精加工后，这样更有利于保证精加工后所获得的精度稳定。对于精度高、刚性差的工件，几乎每次机械加工后，都要进行时效处理。3.提高零件表面的硬度这种方法如淬火、渗碳淬火等，一般应安排在工艺过程的后部，磨削加工之前，淬火前应先去毛刺。此外表面镀层、发兰等，一般应安排在机械加工后进行。

4.8.3辅助工序的安排

检验工序是主要的辅助工序，它是保证质量的主要措施之一。

1.粗加工全部完了后，精加工之前；

2.送往外车间加工前、后；

3.重要工序和工时长的工序前、后；

4.加工完毕，进入装配或送成品库前。

此外，在辅助工序中还有清洗工序和退磁工序等，这类辅助工序不一定每个零件工艺过程中都有，它是根据需要才安排的。§5机械加工工序设计

与工艺文件编制本课次要解决的问题一、工序设计的内容是哪些？二、各加工方法的加工余量如何确定？三、工序尺寸及公差如何确定和标注？

拟定了零件的工艺路线后，还要对各个机械加工工序进行具体的设计。如机床和工艺装备的选择；各工序加工余量的确定；工序尺寸及其公差的确定。切削用量的选择及工时定额的制订等。工序设计也应有不同的方案，分析比较后确定。在采用流水作业组织生产时，应注意各工序同步化。1、机床和工艺装备的选择2）工艺装备的选择注意事项在小批量生产时，应尽量选用通用、标准的工艺装备。刀具选择主要取决于工序采用的机床；加工件硬度；加工表面尺寸、精度和表面粗糙度；生产率和经济性等因素。刀具尺寸规格尽可能采用标准的。在大批生产时，应根据所检验的尺寸，设计专用量具，如卡规、样柱、界规、量规及各种专用检验夹具。

设计机床专用夹具时，应提出设计任务书，其内容有：（1）产品名称和零件名称、编号和产量；绘出工序简图；注出加工表面和工序尺寸公差；说明加工技术要求。（2）提出工件定位和夹紧方式；同时加工工件数量；建议采用的夹具形式、操作方法和必须注意的事项。（3）说明使用的机床、刀具、辅具和切削条件等。辅助工具是用来装夹刀具，如夹持钻头、丝锥、铰刀的各种夹头、接套；夹持成形刀具的专用刀夹；专用铿杆等。它们也分标准和特制两种。选择原则大致与刀具选择相同。5.1.1加工余量与工序尺寸的确定

一、基本概念

机械加工的余量就是从工件表面切去的金属层的厚度。

工序余量是指在某加工工序内应切去的金属层的厚度。

工序余量是由工艺过程中前一道工序和本道工序中所得尺寸之差来确定的。零件在机械加工过程中各工序余量之和称为总余量。工序余量的公差就是工序余量的允许变动的范围，也称为工序公差，即工序相应尺寸的变动范围。

余量分为以下三种:

1.最小余量这是当上道工序加工中，去掉了其全部公差，而本工序加工则完全没有用上公差时，所切去的那层金属；

2.基本(计算)余量这是本工序加工的最小余量，加上上道工序的公差；

3.最大余量

这是本工序加工的最小余量，加上本工序公差与上工序公差之和。

图1-25外圆加工余量分布示意图注意:

在手册中查得的余量数据，和计算切削用量时所用的余量数值，都是指的基本余量。但对第一道工序(荒加工)进行切削用量计算时应采用最大余量，因为这道工序的公差很大，否则选用的设备不能保证切削功率。最后一道工序的公差就是零件图上所注的公差。它是设计人员确定的。至于其它各道工序的公差，则由工艺人员来确定。工序公差主要是根据机械加工的平均经济精度来确定。

全部机械加工过程中工序余量及公差的分布情况

图1-26外表面的工序余量及公差分布

图1-27内表面的工序余量及公差分布工序余量及公差的分布情况

图中的标号是：

Z总——总加工余量；

Z1基本——粗加工工序的基本余量； Z2基本——半精加工工序的基本余量；

Z1最大——粗加工工序的最大余量； Z2最大——半精加工工序的最大余量；

Z1最小——粗加工工序的最小余量； Z2最小——半精加工工序的最小余量；

Z3基本——精加工工序的基本余量； Z4基本——光整工序的基本余量；

Z3最大——精加工工序的最大余量； Z4最大——光整工序的最大余量；

Z3最小——精加工工序的最小余量； Z4最小——光整工序的最小余量；

——毛坯的尺寸公差； ——毛坯在进入金属方向的尺寸公差；

1——粗加工工序后的尺寸公差； 2——半精加工工序后的尺寸公差；

3——精加工工序后的尺寸公差； 4——光整工序后的尺寸公差。由图1-26、1-27可知，总余量等于各工序的基本余量之和。工序公差

工序余量的公差就是工序余量的允许变动的范围，也称为工序公差。工序公差总是注向金属内部的，即“入体原则”。毛坯的是标注双向公差(±)。在手册中查得的余量数据，和计算切削用量时所用的余量数值，都是指的基本余量。

第一道工序(荒加工)进行切削用量计算时应采用最大余量，保证切削功率。最后一道工序的公差就是零件图上所注的公差。它是设计人员确定的。至于其它各道工序的公差，则由工艺人员来确定。工序公差主要是根据机械加工的平均经济精度来确定。二、余量的制定

决定余量的方法有三种：1.估计法。凭有经验的工人和技术人员，估计出某零件表面余量的大小。

2.查表法。选择适合于某种零件的加工方法(车、铣、刨、磨等)、加工性质(粗、半精、精加工等)和零件加工表面尺寸的余量。3.计算法。从理论上分析研究余量组成的原因，应用计算法决定余量。组成加工余量的因素有下列几种：

1.上工序的公差加工后零件的几何形状误差，虽然都包括在上道工序的公差范围内，但在本工序中应当消除或减小这些误差，所以本工序的加工余量中应包括上工序的公差。

计算第一道工序的加工余量时，以毛坯的尺寸公差作为上工序的尺寸公差。2.零件各表面间相互位置的空间偏差零件的表面间相互位置的空间偏差与尺寸公差无关，而具有独立的性质，因此计算余量时应分别加以考虑。

s—加工后保证的尺寸；a1—零件最大尺寸；a—零件有效尺寸。

图1-28端面与轴心线不垂直

如图1-28所示，为了矫正零件端面对轴线的不垂直，当没有其它误差存在时，车削端面的余量应不小于垂直度的偏差。即如果ZB为加工余量，B为垂直度的偏差，则ZB≥B。

3.表面质量

零件经上道工序加工后，宏观不平度(波度)已包括在上工序的尺寸公差内，此处可以不加考虑，但微观不平度和表面缺陷层却具有独立的意义，所以在计算本工序的工序余量时应当单独加以考虑。

图1-29表面层的结构示意图4.安装误差零件在机床上安装时，往往会产生安装误差。因此，在计算本工序的加工余量时，就应该考虑到安装误差所引起的问题。三、工序尺寸及工序公差的确定

工序尺寸就是每道工序需要保证的尺寸。工序尺寸允许的变动范围就是工序公差。零件加工后的最终尺寸及其公差和有关工序的工序尺寸和工序公差以及工序间的余量构成一种工艺尺寸链，通常也称工序尺寸链。工序尺寸及工序公差是根据零件的设计要求，考虑到加工中的基准、工序间余量以及工序的经济精度等条件，对各工序提出的尺寸。工艺尺寸链由封闭环和组成环组成，封闭环是间接控制获得的尺寸；组成环分增环和减环。工序间的余量和工序间尺寸的关系图

图1-30外表面的工序间余量及工序间尺寸

本道工序的基本余量

Zb=Ha－Hb本道工序的最大余量 本道工序的最小余量 本道工序的余量变化量

各种加工方法的工序间余量及其所能达到的经济精度，可从有关手册中查出或凭经验决定。

基准重合时计算工序尺寸和工序公差：

图1-31孔加工的工序尺寸和公差

例如，某孔长40mm直径mm，表面粗糙度Ra为0.8～1.6，淬火，毛坯已经有孔。其工艺过程为：粗镗、精镗、淬火、磨削。根据查得资料，现确定各工序的余量是：磨削余量0.5mm精镗余量…1.0mm粗镗余量…3.5mm总

余

量5.0mm

下面计算各工序的工序尺寸：磨削是最后工序，故磨削工序的工序尺寸就是图纸上的尺寸，即：

mm

精镗的工序尺寸为： D1=60－0.5=59.5mm

粗镗的工序尺寸为： D2=59.5－1.0=58.5mm

毛坯的尺寸为： D3=58.5－3.5=55mm

规定各工序的尺寸公差及表面粗糙度时，主要考虑各工序比较容易达到的精度(经济精度)和表面粗糙度，同时也要考虑保证下道工序有足够的余量。

2)工艺基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的确定尺寸链原理和公式：图1-26（a）中所示的尺寸、、的关系可以简单的用图1-26（b）来表示。从图中可看出，尺寸、、形成一个封闭的图形。这种由相互联系的尺寸按一定顺序首尾相接，排列成尺寸封闭图就称为尺寸链。环又可分为封闭环（终结环）和组成环两类，分别用和表示。

基准不重合时，或由于工艺上需要必须增加某尺寸才能间接保证图上标注尺寸要求的环，此时增加的尺寸为组成环，间接保证的尺寸为封闭环。组成环又可分为增环与减环，其增大会使封闭环也增大的称为增环，用表示。其增大反而使封闭环减小的称为减环，用表示。

用极大极小法计算尺寸链的基本公式：求封闭环的基本尺寸

1-1求封闭环最大极限尺寸

1-2求封闭环最小极限尺寸

1-3求封闭环的公差

1-4

多次转换工艺基准或工艺尺寸需要从尚待继续加工的表面标注时，需解尺寸链来分析和计算。[例1]如图1-32(a)所示某小轴工件轴向尺寸的工艺过程。

图1-32小轴轴向尺寸的工艺过程及工序尺寸链

有关工序的工序尺寸及其极限偏差为：工序1：粗车端面I和II直接获得尺寸A1=和工序2：调头，精车端面III，直接获得尺寸；工序3：再调头，精车I和II，直接获得尺寸和

现需要检查工序3精车端面II的工序余量Z3。

[解]：(a)作轴向尺寸形成过程及余量分布图1-21(b)，并由具体加工方法可知，工序3精车端面II的工序间余量Z3为封闭环，即Z3=N；

(b)从封闭环Z3起，顺序作成有关尺寸的封闭图(如图1-32(c))，并确定组成环环数最少的尺寸链；(c)分析并标定各组成环的性质；

(d)用竖式法验算封闭环的基本尺寸和上、下偏差(表1-12)：可见：

最大余量：Z3max=1.31

最小余量：Z3min=0.38

解工艺尺寸链用极限尺寸法解工艺尺寸链用竖式法来进行验算：增环照抄，减环对调、变号。

基本尺寸增环350-0.34

260-0.28

__减环－25+0.140

－35+0.170封闭环1(Z3)

+0.31－0.62工序尺寸及工序公差的计算步骤可以归纳成以下几点：

(一)制订出加工工艺过程，在每个工序图上注出本道工序的工序尺寸；

(二)在分析工序尺寸和零件图上的设计尺寸的基础上，列出包括所求工序尺寸在内的最短尺寸链；(三)确定尺寸链的封闭环。由上面实例中知道，解尺寸链的关键是要正确地断定封闭环。现将确定封闭环的原则简述如下：

1.封闭环的尺寸不是直接获得的，而是加工以后间接得到的尺寸，所以确定封闭环时，必须根据整个工艺过程中的各个相关工序的工序尺寸，来判断待解的尺寸链中哪个尺寸是间接得到的，这个间接得到的尺寸就是封闭环。

2.凡是含有加工余量Z的尺寸链，则加工余量应作为封闭环。(四)利用解尺寸链的基本公式求解工序尺寸及工序公差时，可对计算的结果进行必要的验算。这样算得的工序尺寸及公差还是初步的，其原因是：首先，由于计算的工序尺寸及公差还可能同另外的尺寸链有关系，只有当所计算的工序尺寸及公差，都能满足所有有关尺寸链的要求时，才能最后确定下来。其次，在含有加工余量的尺寸链中，由于采用余量为补偿环，为了满足后续工序能够顺利进行的要求，则必须保证余量不致过大或过小，因此，最后一定要验算一下余量的极限值(最大及最小值)是否合适。

此处还要注意下面几点：

1.工艺尺寸链的构成，取决于工艺方案和具体的加工方法。

2.确定哪一个尺寸是封闭环，是解尺寸链的决定性的一步。封闭环搞错了，整个解算也就错了，甚至会得出完全不合理的结果(例如，一个尺寸的上偏差小于其下偏差)。

3.一个尺寸链只能解一个封闭环。5.1.2切削用量的选择

生产中把切削速度(v)、切削深度(ap)和进给量(f)三个要素称为切削用量。切削用量对切削力和功率消耗、刀具耐用度、加工精度和已加工表面的粗糙度，均有明显的影响。选择切削用量的目的，是要在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，使切削时间最短，即切削效率最高。

一、选择切削用量必须考虑的问题

1.对加工质量的影响：切削深度ap增大，切削力成倍增大，使工艺系统弹性变形增大并可能引起振动，影响加工表面的粗糙度和精度；进给量f增大，使表面粗糙度增加和工件精度下降；切削速度v增大，切削的变形减小，切削力有所减小，而且切削速度增大到某一数值后，积屑瘤和鳞刺消失，所以有利于改善表面粗糙度。

在需要保证加工质量时(半精加工和精加工)，一般选取小的切削深度、小的进给量和大的切削速度。而在工艺条件受到限制时，则采用低速，因为低速可以避免积屑瘤和鳞刺的产生及切削温度对加工精度的影响。2.对刀具耐用度的影响刀具耐用度，就是刀具前后两次刃磨期间内切削时间的总和，常以符号T(min)表示。

在切削用量三要素中，切削深度对刀具耐用度的影响最小，切削速度的影响最大。从保证合理的刀具耐用度来考虑，选择切削用量的顺序应该是先选大的切削深度，然后选较大的进给量，最后按耐用度选用合理的切削速度。

3.对切削加工生产率的影响 切削加工生产率可以用单件计算时间t来衡量，也可用单位时间内的金属切除量z来衡量。不论何种切削加工，单位时间内的金属切除量都与切削速度、进给量和切削深度成正比。但由于三者对辅助时间的影响不同，对生产率的影响也不相同。所以如果全面考虑切削加工的经济性，用单件计算时间来衡量切削加工的生产率更为合理。综合切削用量三要素对加工质量、刀具耐用度和切削加工生产率的影响，它们的选择顺序应为：先选切削深度ap，其次选进给量f，最后选切削速度v。二、选择切削用量的一般原则

1.切削深度ap的选择原则切削深度根据加工余量h确定，不论何种切削加工，其一般选择原则是尽可能用一次走刀切除全部加工余量，以使走刀次数最少。只有在下列情况下才分多次走刀：(1)粗加工后还要进行半精加工和精加工时，需要留出一定的加工余量。(2)粗加工时加工余量过大时，若一次切除使切削力太大，产生机床功率不足而闷车或刀具强度不够而打刀等不正常现象时，可分多次走刀。(3)机床——工件——刀具工艺系统刚性不足时，或加工余量极不均匀直接影响到工件的加工精度和表面粗糙度时，则应分几次走刀；(4)断续切削时，刀具受到很大的冲击力作用，为避免打刀，可分多次走刀；(5)刀片尺寸较小，不允许采用较大的切削深度时。在不能一次走刀切除全部余量的情况下，也应将第一次走刀的切削深度尽量取大一些。特别是切削铸、锻件时，工件表面凹凸不平，且有硬皮，第一次走刀的深度应使刀刃能在金属里层进行切削。2.进给量f的选择原则

(1)粗加工时对表面粗糙度要求不高，进给量的选择受切削力的限制。在刀杆和工件的刚度以及刀片和机床的走刀机构强度允许的情况下，选较大的进给量f；

(2)半精加工和精加工时，因切削深度较小，产生的切削力不大，进给量f主要受表面粗糙度的限制，一般取得较小；(3)断续切削时，为减小冲击，应适当减小进给量；

(4)当刀尖处磨有过渡刃、修光刃及切削速度较高时，半精加工和精加工也可选用较大的进给量，以提高生产效率；

(5)当切屑延绵不断，影响操作或表面粗糙度时，应加大进给量，以利断屑。

3.切削速度v的选择原则在切削深度和进给量选定之后，为了提高加工质量和切削效率，充分发挥刀具的切削性能和利用机床功率，应选择较大的切削速度。一般选择的原则是：

(1)粗加工时，切削速度受刀具耐用度和机床功率的限制，当切削功率超过机床电机的许用功率时，可适当降低切削速度；(2)精加工时，切削深度和进给量都较小，切削力不大，机床的功率一般足够，切削速度主要受刀具耐用度和工件尺寸精度的限制。在保证合理的刀具耐用度的情况下，一般多采用较高的切削速度。在受刀具和工艺条件限制而不能采用高速时以及在需要降低切削温度来保证尺寸精度时，应采用较低的速度进行精加工；(3)工件材料不同时，应取不同的切削速度；

(4)断续切削为了减小冲击，应取较低的切削速度；

(5)加工大件、细长及薄壁工件时，为了操作安全和保证加工精度，应取较小的切削速度。

三、选择切削用量的方法

选择切削用量的方法很多，有查表法、计算法和图解法，也可由现场实际经验确定。以车削加工为例，按选择切削用量的先后次序来介绍：

1.吃刀深度ap和走刀次数确定已知车削单边余量h，可以按照以下具体条件分配吃刀深度和走刀次数：(1)当该加工工序的加工后表面粗糙度Ra为12.5～25或以上的(称为粗车)，若工艺系统许可，应一次走刀切去全部余量，即ap=h。

(2)当该工序加工表面粗糙度Ra为6.3～12.5时(称为半精车)，若余量h在2mm以下，也可一刀切去。若h＞2mm时，可分两刀切去。第一刀粗车，只要留下第二刀半精车余量0.5～2mm，可以一刀切去。

(3)当该工序加工后表面粗糙度Ra为3.2或以下时(称为精车)，通常分三次走刀切去。最后一次走刀为精车，吃刀深度ap可取0.55～0.5mm。2.进给量f的选择根据切削用量选择的原则，粗车钢件的常用进给量为0.3～0.6mm/r。吃刀深度大时，取小值。反之，取大值。对一般车床中心高为200mm时，粗车切削面积(apf=Ac)可取2mm2，或更大些。车铸铁时，切削力远比钢件小，走刀量可适当加大30～50%。

精车或半精车时最大进给量主要受到表面粗糙度的限制。这时可查有关表格，按照表面粗糙度等级来选用合适的进给量。刀尖圆弧半径越大，残留面积愈小，相应的进给量可以大些。在加工钢件时，切削速度愈高，金属变形愈小，不易产生积屑瘤，粗糙度Ra值比较小，故进给量也可以大些。

实际上，生产中半精车常用进给量为0.15～0.3mm/r，精车进给量为0.1mm/r左右。这是指用尖头车刀。若采用宽刃精车刀，或采用修光刃车刀高速强力切削，其进给量可增大到1～1.5mm/r，或更大一些。同样，在加工不锈钢、高锰钢等材料时，进给量应大于冷硬层深度，一般大于0.05～0.3mm/r。3.切削速度V的选择粗车和半精车的切削速度主要由刀具耐用度来决定。精车时如果按刀具合理耐用度来选取切削速度，能够获得要求的加工表面粗糙度，那当然很好；否则首先要考虑加工表面粗糙度，其次才是刀具合理耐用度。

精车一般有两条途径，低速精车和高速精车。低速精车通常采用带修光刃的、大前角高速钢车刀以很低的切削速度(V＜0.03～0.08m/s)，并采用合适的冷却润滑液来进行。这时振动小，锋利的刀具可以减小已加工表面的变形，低速和良好的润滑条件可以避免积屑瘤，有利于改善表面粗糙度。但是该种方法生产率低。高速精车通常采用硬质合金刀，以较高的切削速度(V＞1.33～1.67m/s)来进行。切削速度高，切削温度高，积屑瘤不易产生，且高速时金属变形小，表面粗糙度低。但高速时容易振动，有时受车床主轴转速所限，有时不得不采用低速精车。

以上是指切削钢等塑性材料的情况，在切削铸铁等脆性材料时，一般不产生积屑瘤，精车切削速度不受上述数据的严格限制，可以放宽。在选定切削速度后，根据工件直径D，就可算出主轴的应有转速nx，然后取其与机床共有的转速或偏低的即可。4.校验机床功率切削功率Pm应小于或等于车床主电机的功率PE，即

Pm≤(0.75～0.85)PE

切削时的功率可以从有关表中查出，也可按公式计算。5.1.3工时定额计算时间定额是在一定的技术、组织条件下制订出来的完成单件产品(如一个零件)或某项工作(如一个工序)所必需的时间。

时间定额中的基本时间可以根据切削用量和行程长度来计算，其余组成部分的时间，可取自根据经验而来的统计资料。

完成一个零件的一个工序的时间称为单件时间。它包括下列组成部分：

1.基本时间(T基本)——是指直接改变工件的尺寸形状和表面质量所耗费的时间。对于切削加工来说，单件时间是切去金属所耗费的机动时间(包括刀具的切入和切出时间在内)。2.辅助时间(T辅助)——指在各个工序中为了保证完成基本工艺工作需要做的辅助动作所耗费的时间。所谓辅助动作包括：装、卸工件，开动和停止机床，改变切削用量，测量工件，手动进刀和退刀等手动动作。基本时间和辅助时间的总和称为操作时间。3.工作地点服务时间(T服务)——指工人在工作班时间内照管工作地点及保持工作状态所耗费的时间。例如，在加工过程中调整刀具，修正砂轮，润滑及擦试机床，清理切屑等所耗费的时间，一般按操作时间的2～7%来计算。4.休息和自然需要时间(T休息)——用于照顾工人休息和生理上的需要所耗费的时间，一般按操作时间的2%来计算。因此，单件时间是：

T单件=T基本+T辅助+T服务+T休息5.2填写工艺文件

把制定工艺过程的各项内容归纳写成文件形式，就是一种工艺文件，一般称为工艺规程。

在单件小批生产中，一般只编写简单的综合工艺过程卡片。在成批生产中多采用机械加工工艺过程卡片。

在大批大量生产中，则要求完整和详细的工艺文件，各工作地点都订有机械加工工序卡片，对半自动及自动机床有机床调整卡片，对检验工序有检验工序卡片等。工艺文件应该简明易懂，必要时应用简图形式表示。工艺文件尚无统一的格式。机械加工工艺过程卡片第二章机械加工的质量分析、生产效率与经济分析本课次要解决的问题一、加工质量包含哪几个部分？二、加工精度因素分析法涉及哪些因素？三、如何进行加工精度的综合分析？2.1机械加工精度

2.1.1加工精度的基本概念1）机械加工质量的含义随着现代车辆向着高速度、重载荷的方向发展，对车辆零件的机械加工质量要求也日益提高。所以，在车辆制造业中，如何合理地规定和保证零件的机械加工质量要求，就成为一个重要的问题。2）描述加工精度的两个方面：加工精度就是加工的准确程度，指的是零件经过加工后所得的尺寸，几何形状和表面相互位置等参数的实际数值与理想数值相符合的程度。加工误差，就是加工所得的尺寸、几何形状和表面相互位置等参数的实际数值对理想数值的差值。所以，研究保证加工精度的问题，也就是研究限制加工误差的问题。3）加工精度的内容加工精度包括下列三个方面：1.尺寸精度

图2-1中的φmm和φ40mm都表示表面本身的尺寸精度。2.形状精度

图2-1中孔φmm的圆度允差0.01mm就属于零件表面的形状精度参数。此外，内外圆柱面的圆柱度、平面的平面度等也属于此项精度参数。3.位置精度图2-1中的∥|0.02标注，说明零件两端面间的平行度允差为0.02mm。必须指出，上述三项精度参数往往是相互关联的，例如确定直径公差时，必须包括圆柱表面的圆度和圆柱度；确定平面间公差时，必须包括两个平面本身的平行度。

2.1.2影响加工精度的因素1）加工原理误差

加工原理误差是因为采用了近似的加工方法、形状近似的刀具、或者采用了近似的传动方式而产生的。

用滚齿刀铣齿的齿形误差采用近似加工原理的原因有：1.误差不大，满足使用要求；2.生产率高，成本低或使用方便；3.往往可以减化机床机构，可以相应的减少其他方面的误差，使总的误差反而减少。2）工件的安装误差安装误差包括工件安装时的定位误差和夹紧误差。3）机床误差

影响加工精度的机床误差主要有：主轴的径向跳动或轴向窜动；床身、刀架、工作台等导轨的直线度；主轴轴心线与床身导轨的平行度或垂直度；丝杠、传动链及分度机构或数控装置的误差。

图2-6垂直平面内导轨和主轴轴心线不平行对加工精度的影响

0-0——主轴轴心线；1-3——刀尖沿导轨面的

图2-5水平面内导轨和主轴轴心线不平行对加工精度的影响4）夹具、刀具及量具的误差

一、夹具的误差加工过程中，夹具的制造误差，使用过程中的磨损以及夹具在机床上的安装误差，往往会影响加工精度。1.对加工表面本身精度的影响；2.对表面间精度的影响。图2-7夹具误差对加工精度的影响图2-8磨损过程A——初期磨损；B——正常磨损；C——剧烈磨损。

二、刀具误差刀具的制造精度和磨损会影响工件的尺寸精度和几何形状精度。用定尺寸刀具；刀具的磨损将引起加工误差；三、量具的制造精度和磨损对加工精度的影响测量仪器和测量工具本身的制造误差，使用过程中产生的磨损等，在加工过程中都可能引起工件的加工误差。图2-9车削时工艺系统变形引起的加工误差

5）工艺系统弹性变形引起的误差机床、夹具、刀具和工件都不是绝对刚体，而是受到载荷要变形的弹性体。由机床、夹具、刀具和工件组成的弹性系统，通常称为工艺系统。车外圆面时，机床刚度对加工精度的影响图2-11薄壁工件的变形对加工精度的影响

图2-12长轴加工时的变形对加工精度的影响

图2-13刀具变形对加工精度的影响示意图图2-14毛坯余量不均引起的切深变化7/22/2023194加工过程中，切削作用和机床运动部分摩擦产生的热；电动机发生的热；液压系统油液受阻摩擦而产生的热等等；这些热量使工艺系统温度升高而发生膨胀，引起变形，从而使工件与刀具改变相对位置，产生加工误差。6）工艺系统的热变形引起的误差1.机床(包括夹具)的热变形对加工精度的影响2.刀具的热变形对加工精度的影响3.工件的热变形对加工精度的影响4.量具的温度变形会使测量的数据产生误差，特别是调整机床时所用的量具。7）工件内应力引起的误差图2-16内应力对加工精度的影响8）调整与测量的误差生产者在调整机床、安装工件和测量时的误差，都将直接影响加工精度。测量误差一般由以下原因产生：1.量测与工件的相对位置不正确，如量孔径时往往量的是弦长；2.量具本身的制造误差和磨损；3.在测量过程中温度发生变化或量具和工件的温度有差别；

4.读数时的主观误差；

5.在测量过程中使用的测量力不一致，或者使用的测量力过大而引起量具和量仪的变形；

6.灰尘、垃圾，以及地基振动等不良环境，也会引起测量误差。1、由机床、夹具、刀具和工件组成的弹性系统，通常称为：a、工艺系统b、生产系统c、热力系统d、工装系统练习题：2.1.3加工精度的统计分析法

（1）加工误差的性质根据各种误差在加工一批工件中的表现特性不同，加工误差可分为系统性误差和偶然性误差。

当顺次加工一批工件时，加工误差大小保持不变，或按一定的规律变化的称为系统性误。大小保持不变的系统性误差称为系统性常值误差。例如，铰刀直径比规定尺寸小0.02mm按一定规律变化的加工误差称为系统性变值误差。例如，用调整法车削一批轴外圆时，由于车刀磨损，车出的外圆直径就一个比一个大，因误差与车刀磨损规律相适应，所以是系统性变值误差。1.系统性误差当顺次加工一批工件时，大小和方向没有一定变化规律的加工误差，称为偶然性误差。例如，毛坯余量的不一致，材料的性质不均匀，内应力的变化及夹紧力的变化等都无一定变化规律，因而所引起的加工误差都是偶然性误差。

2.偶然性误差（2）分布曲线法1.统计分布曲线

2.数学分布曲线

式中 x——工件尺寸的可能变值；

y——概率密度(频率的稳定值)；

e——自然对数底数，e≈2.71828；

——全部工件尺寸的平均值；

——均方根偏差。

统计分布曲线正态分布曲线图2-19不同时的正态分布曲线

图2-20系统常值误差对分布曲线位置的影响

点图法

（3）2.1.4机械加工的经济精度经济精度是指：应用完好的机床设备、适当质量的夹具和标准刀具、由一定熟练程度的工人操作，按照标准的切削用量和工时定额，所得到的某种加工方法的精度。它的加工费用与另一种加工方法能达到同样精度的加工费用相比是较低的。图1-14加工费用和精度的关系

图1-15各种加工方法的加工费用与精度的关系

各种加工方法的大致加工精度

加工方法公差等级(IT)

01012345678910111213141516研磨

珩

圆磨

平磨

金刚石车

金刚石镗

拉削

铰孔

车

镗

铣

刨、插

钻孔

滚