机械制造技术基础 课件 【ch07】 机械加工工艺规程设计

机械加工工艺规程设计“普通高等教育机械类系列教材机械制造技术基础第七章01基本概念生产过程是将原材料或半成品转变为成品的全部过程。它是产品决策、设计、毛坯制造、零件的机械加工、零件的热处理、机械装配、产品调试、检验和试车、包装等一系列相互关联的劳动过程的总和。工艺过程就是改变生产对象的形状、尺寸、相互位置和性质，使其成为成品或半成品的过程。机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的力学性能，使之成为合格的零件的全过程，是直接生产的过程。7.1基本概念1)工序工序是指一个或一组工人，在一台机床或一个工作地对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。3)安装安装是工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。2)工步工步是在加工表面和加工工具不变的情况下连续完成的那一部分工序。4)工位工位是指为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件与夹具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一个位置。7.1基本概念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。1.生产纲领和生产批量生产类型是企业(或车间、工段、班组、工作地)生产专业化程度的分类，一般分为单件生产、成批生产和大量生产三种。(1)单件生产：产品的品种多、产量少，而且不再重复或不定期重复生产。(2)成批生产：产品分批地生产，按一定时间交替地重复。(3)大量生产：产品的产量大，大多数工厂经常重复进行某一工件一个工序的加工，如汽车厂、轴承厂等。2.生产类型7.1基本概念02机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程是指规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件，即按工艺过程有关内容写成的文件和表格。工艺规程设计必须遵循以下原则：(1)所设计的工艺规程应能保证机器零件的加工质量(或机器的装配质量),达到设计图样上规定的各项技术要求。(2)应使工艺过程具有较高的生产率，使产品尽快投放市场。(3)设法降低制造成本。(4)注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。7.2机械加工工艺规程设计设计工艺规程必须具备以下原始资料：(1)产品装配图、零件图。(2)产品验收质量标准。(3)产品的年生产纲领。(4)毛坯材料与毛坯生产条件。7.2机械加工工艺规程设计(5)制造厂的生产条件，包括机床设备和工艺装备的规格、性能和现在的技术状态、工人的技术水平、工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的能力等有关资料。(6)工艺规程设计、工艺装备设计所需要的设计手册和有关标准。(7)国内外先进制造技术资料等。①熟悉产品的性能、用途、工作条件，明确各零件的相互装配位置及其作用，了解研究各项技术条件制定的依据，找出其主要要求和关键技术问题。②对装配图和零件图进行工艺审查。主要的审查内容有：图样上规定的各项技术条件是否合理，零件的结构工艺性是否良好，图样上是否缺少必要的尺寸、视图或技术条件。过高的精度要求、过高的表面粗糙度要求和其他技术条件会使工艺过程复杂，加工困难。(1)分析研究产品的装配图和零件图。7.2机械加工工艺规程设计根据产品图样审查毛坯的材料选择及制造方法是否合适，从工艺的角度(如定位夹紧、加工余量及结构工艺性等)对毛坯制造提出要求。必要时，应和毛坯车间共同确定毛坯图。毛坯的种类和质量与机械加工的质量、材料的节约、劳动生产率的提高和成本的降低都有密切的关系。在确定毛坯时，总希望尽可能提高毛坯质量，减少机械加工劳动量，提高材料利用率，降低机械加工成本，但是这样就使毛坯的制造要求和成本提高。(2)确定毛坯。7.2机械加工工艺规程设计该步骤是制定工艺规程过程中的关键性一步，需要提出几个方案，进行分析对比，寻求最经济合理的方案。该步骤具体包括：确定加工方法、安排加工顺序，确定定位夹紧方法，以及安排热处理、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等)。(3)拟定工艺路线，选择定位基准面。7.2机械加工工艺规程设计(4)确定各工序所采用的设备。如果需要改装设备或自制专用设备，则应提出具体的设计任务书。7.2机械加工工艺规程设计(5)确定各工序所采用的刀具、夹具、量具和辅助工具。如果需要设计专用的刀具、夹具、量具和辅助工具，则应提出具体的设计任务书。(6)确定各主要工序的技术要求及检验方法。(7)确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差。(8)确定切削用量。目前很多工厂一般不规定切削用量，而由操作者结合具体生产情况来选取。但对流水线生产，尤其是自动线生产，则各工序、工步都需要规定切削用量，以保证各工序生产节奏均衡。7.2机械加工工艺规程设计(9)确定工时定额。工时定额目前主要是按经过生产实践验证而积累起来的统计资料来确定的。随着工艺过程的不断改进，也需要相应地修改工时定额。(10)技术经济分析。(11)填写工艺文件。1.定位基准的选取原则在选择定位基准时，应多设想几种定位方案，比较它们的优缺点，周密地考虑定位方案与工艺过程的关系，尤其是对加工精度的影响。基准的选择实际上就是基准面的选择，在第一道工序中，只能使用毛坯的表面作为定位基准，这种定位基准面就称为粗基准面。在以后的各工序中，可以采用已切削加工的表面作为定位基准面，这种定位基准面就称为精基准面。7.2机械加工工艺规程设计在选择基准面时，需要同时考虑以下三个问题：(1)用哪一个表面作为加工时的精基准面，才有利于经济合理地达到零件的加工精度要求。(2)为加工出上述精基准面，应采用哪一个表面作为粗基准面。(3)是否有个别工序为了满足特殊的加工要求，需要采用第二个精基准面。7.2机械加工工艺规程设计在选择基准面时有两个基本要求：(1)各加工表面有足够的加工余量(至少不留下黑斑),使不加工表面的尺寸、位置符合图样要求。对一面要加工、一面不加工的壁，要有足够的厚度。(2)定位基准面应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凸台或在夹具上增加辅助支承。7.2机械加工工艺规程设计(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。特别是在最后精加工时，为保证精度，更应该注意这个原则。这样可以避免基准不重合而引起的定位误差。(2)应尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度，称为统一基准原则。例如，车床主轴采用中心孔作为统一基准加工各外圆表面，不但能在一次安装中加工大多数表面，而且保证了各级外圆表面的同轴度要求以及端面与轴线的垂直度要求。对于精基准面，考虑的重点是如何减小误差，提高定位精度，原则如下：7.2机械加工工艺规程设计(3)有时还要遵循互为基准、反复加工的原则。如加工精密齿轮，当齿面经高频淬火后磨削时，因其淬硬层较薄，应使磨削余量小而均匀，所以要先以齿面为基准磨内孔，再以内孔为基准磨齿面，以保证齿面余量均匀。又如，当车床主轴支撑轴颈与主轴锥孔的同轴度要求很高时，也常常采用互为基准、反复加工的方法。(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准面，称为自为基准原则。例如，在磨削车床床身导轨面时，就用百分表找正床身的导轨面(导轨面与其他表面的位置精度则应由磨前的精刨工序保证)。对于精基准面，考虑的重点是如何减小误差，提高定位精度，原则如下：7.2机械加工工艺规程设计(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准面。(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准面，如果工件上有多个不需加工的表面，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准面，以使壁厚均匀、外形对称等。(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准面，这样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样要求。在选择粗基准面时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图样要求，原则如下：7.2机械加工工艺规程设计(1)要根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法以及分几次加工(各种加工方法及其组合所能达到的经济精度和表面粗糙度，可参阅有关的机械加工手册)。(2)确定加工方法时要考虑被加工材料的性质。(3)选择加工方法，要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经济性的问题。(4)选择加工方法，还要考虑本厂(或本车间)的现有设备情况及技术条件，应该充分利用现有设备，挖掘企业潜力，发挥工人的积极性和创造性，有时虽有该类设备，但因负荷平衡问题，不得不改用其他的加工方法。7.2机械加工工艺规程设计010203该阶段要切除较大的加工余量，主要问题是如何获得高的生产率。该阶段为主要表面的精加工做好准备(达到一定的加工精度，保证一定的精加工余量),并完成一些次要表面的加工(钻孔、攻螺纹、铣键槽等),一般在热处理之前进行。该阶段保证各主要表面达到图样规定的质量要求。7.2机械加工工艺规程设计1)粗加工阶段2)半精加工阶段3)精加工阶段04对于精度要求很高(标准公差等级IT6级及IT6级以上)、表面粗糙度值要求很小(表面粗糙度Ra≤0.32μm)的零件，还要有专门的光整加工阶段。4)光整加工阶段010203(1)粗加工阶段中切除金属较多，产生的切削力和切削热都较大，所需要的夹紧力也较大，因而使工件产生的内应力和由此引起的变形也大，不可能达到高的精度和低的表面粗糙度，因此需要先完成各表面的粗加工，再通过半精加工和精加工逐步减小切削用量、切削力和切削热，逐步修正工件的变形，提高加工精度和降低表面粗糙度，最后达到零件图的要求。(2)划分加工阶段便于合理使用机床设备。(3)为了在机械加工工序中插入必要的热处理工序，同时使热处理充分发挥作用，自然而然地把机械加工工艺过程划分为几个阶段，并且每个阶段各有其特点以及应该达到的目的。7.2机械加工工艺规程设计划分加工阶段的原因如下：集中工序具备下列一些特点：(1)由于采用高效率的专用机床和工艺设备，大大提高了生产率。(2)减少了设备的数量，相应地减少了操作工人和生产面积。(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)缩短了加工时间，减少了运输工作量，因而缩短了生产周期。(5)减少了工件的装夹次数，不仅有利于提高生产率，而且由于在一次装夹下加工多个表面，易于保证这些表面间的位置精度。(6)因为采用的专用设备和专用工艺装备数量多且复杂，因此机床和工艺装备的调整、维修也很费时费事，生产准备工作量很大。7.2机械加工工艺规程设计1)切削加工工序先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。(1)先粗后精。先安排主要表面的加工，后安排次要表面的加工。(2)先主后次。加工一开始，总是先把精基准面加工出来。(3)先基准面后其他。7.2机械加工工艺规程设计2)热处理工序预备热处理安排在机械加工之前，以改善切削性能、消除毛坯制造时的内应力为主要目的。(1)预备热处理。最终热处理安排在半精加工以后和磨削加工之前(但渗氮处理应安排在精磨之后),主要用于提高材料的强度及硬度，如淬火。(2)最终热处理。去除内应力处理最好安排在粗加工之后、精加工之前，如人工时效、退火。(3)去除内应力处理。7.2机械加工工艺规程设计3)辅助工序(1)粗加工阶段结束之后。7.2机械加工工艺规程设计(2)重要工序之后。(3)零件从一个车间转到另一个车间时。(4)特种性能(磁力探伤、密封性等)检验之前。(5)零件全部加工结束之后。机床的选择首先取决于现有的生产条件，应根据确定的加工方法选择正确的机床设备，机床设备选择得合理与否不但直接影响工件的加工质量，而且影响工件的加工效率和制造成本。在确定了机床设备类型后，选择的尺寸规格应与工件的尺寸相适应，精度等级应与本工序加工要求相适应，电动机功率应与本工序所需功率相适应，机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。7.2机械加工工艺规程设计03加工余量及其确定方法对于零件的某一个表面，为了达到图样所规定的精度及表面粗糙度要求，往往需要经过多次加工方能完成，而每次加工都需要去除余量。加工余量是指在加工过程中从被加工表面上切除的金属层的厚度。加工余量可分为加工总余量和工序余量两种。加工总余量为同一表面上毛坯尺寸与零件设计尺寸之差(从加工表面上切除的金属层总厚度)。某表面加工总余量(Zz)等于该表面各个工序余量(Z₁)之和，即7.3加工余量及其确定方法(1)前道工序产生的表面粗糙度值Ra和表面缺陷层深度Ha。(2)加工前道工序的尺寸公差Ta。(3)加工前道工序各表面间的位置误差pa,包括轴线、平面的本身形状误差(如弯曲和偏斜等)及其位置误差(如偏移、平行度、垂直度和同轴度误差等)。(4)本工序的装夹误差εb,包括定位误差、夹紧误差以及夹具本身的误差。7.3加工余量及其确定方法010203在已知各个影响因素下，分析计算法是比较精确的。经验估计法多用于单件小批生产，主要用来确定总余量，即由一些有经验的工程技术人员根据经验确定余量。一般地，由经验估计法确定的加工余量往往偏大。查表法指从通用的文献或企业的经验数据表格中可以查出各种工序余量或加工总余量，并结合实际加工情况加以修正，从而确定加工余量。此法方便、迅速，生产中被广泛采用。7.3加工余量及其确定方法1.分析计算法2.经验估计法3.查表法04加工工艺尺寸的分析计算1.尺寸链的定义和组成在零件的加工和装配过程中，经常遇到一些相互联系的尺寸组合，这种相互联系、并按一定顺序排列的封闭尺寸组合称为尺寸链。7.4加工工艺尺寸的分析计算在零件加工过程中，由加工过程中有关的工艺尺寸所组成的尺寸链，称为加工尺寸链；在机械装配过程中，由有关零件上的有关尺寸组成的尺寸链，称为装配尺寸链。1.尺寸链的定义和组成在零件加工或机器装配后间接形成的尺寸，其精度是被间接保证的，称为封闭环。1)封闭环在尺寸链中，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。(1)增环。当其余各组成环不变时，若其尺寸增大会使封闭环尺寸随之增大的组成环称为增环，以向右的箭头表示。如尺寸A就是增环。(2)减环。当其余各组成环不变时，其尺寸的增大，使封闭环尺寸减小的组成环称为减环，以向左的箭头表示。如尺寸A₂就是减环。2)组成环7.4加工工艺尺寸的分析计算1)封闭性尺寸链是由一个封闭环和若干个(含一个)相互关联的组成环所构成的封闭图形，因而具有封闭性。2)关联性由于尺寸链具有封闭性，所以尺寸链中的各环都相互关联。3)客观性尺寸链反映了其中各个环所代表的尺寸之间的关系，这种关系是客观存在的，不是人为构造的。7.4加工工艺尺寸的分析计算4)传递系数ξ表示各组成环对封闭环影响大小的系数称为传递系数。010203(1)根据尺寸链的应用场合，尺寸链可分为零部件设计尺寸链(全部组成环为相关零部件设计尺寸，用于产品设计)、加工(工艺)尺寸链(全部组成环为同一工件的加工工艺尺寸，如图7.6所示)和装配(工艺)尺寸链(全部组成环为参与装配的不同零件的完工尺寸)。(2)根据尺寸链各环几何特征和空间关系，尺寸链可分为直线尺寸链、角度尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链。(3)根据尺寸链中环数的多少，尺寸链可分为二环尺寸链、三环尺寸链和多环尺寸链。7.4加工工艺尺寸的分析计算04(4)根据尺寸链之间的关系，尺寸链可分为独立尺寸链和并联尺寸链。直线尺寸链有两种解法：极值法和概率法。极值法是指各组成环出现极值时，封闭环尺寸与组成环尺寸之间的关系。概率法是应用概率论与数理统计原理来进行尺寸链分析计算的方法。极值法比较保守，但计算简便。以设计尺寸为封闭环所构成的尺寸链，其组成环的数量一般不超过4个(属于少环尺寸链),因此在求解加工尺寸链时，一般都采用极值法，这样计算过程简单方便，结果可靠。7.4加工工艺尺寸的分析计算1.加工尺寸链的组成加工尺寸链的组成环即为工艺尺寸。所谓工艺尺寸，就是在工艺附图或工艺规程中所给出的尺寸和要求，包括工序尺寸、毛坯尺寸、测量尺寸和相互位置要求等。1)加工尺寸链的组成环在机械加工过程中，确定各工序的工艺尺寸是为了使加工表面达到所要求的设计要求，还要使加工时能有一个合理的加工余量，保证加工后得到的表面既达到所要求的加工质量，又不至于浪费材料。所以，在加工尺寸链中，以设计尺寸或加工余量为封闭环来分析确定相应的工艺尺寸。2)加工尺寸链的封闭环7.4加工工艺尺寸的分析计算(1)加工设计尺寸链，即以零件图上的一个设计尺寸为封闭环，以加工过程中与其有关的工艺尺寸为组成环所构成的尺寸链。(2)加工余量尺寸链，即以某一工序的加工余量为封闭环，以加工过程中与其有关的工艺尺寸为组成环所构成的尺寸链。加工尺寸链根据其封闭环的不同，有两种基本形式：7.4加工工艺尺寸的分析计算加工尺寸链的建立，是分析计算加工工艺尺寸的前提。加工尺寸链反映加工过程中各有关加工工艺尺寸对封闭环的影响。各加工工艺尺寸的误差，在加工过程中产生在被加工表面上，并通过后续工序的工艺尺寸传递和累积，最终到达封闭环两端面。因此，在建立加工尺寸链时，首先要确定封闭环。加工尺寸链的个数，取决于封闭环的数量。7.4加工工艺尺寸的分析计算在工序图或工序卡中标注的尺寸，称为工序尺寸。通常工序尺寸不能从零件图上直接得到，而需要经过一定的计算。7.4加工工艺尺寸的分析计算运用加工尺寸链理论可确定机械加工工艺规程制定中毛坯尺寸、工序尺寸(包括完工尺寸、中间尺寸)以及其他有关工艺尺寸和公差。在具体确定加工工艺尺寸时，虽然具体对象、工艺过程的复杂程度不同，但是对加工工艺尺寸的分析计算可归纳为三种基本情况：①表面本身多次加工的情况；②零件加工表面之间的位置关系的情况；③同时保证加工表面本身和加工表面之间位置关系的情况。010203正计算：已知组成环，求封闭环。正计算用于需要验算、校核以及求算封闭环尺寸的场合，结果是唯一的。反计算：已知封闭环，求各组成环。反计算用于产品设计、加工和装配工艺计算方面。在计算中，将封闭环公差正确合理地分配给各组成环，不是单纯计算，而是需要按具体情况选择最佳方案。中间计算：已知封闭环及其部分组成环，求其余各个组成环。中间计算用于设计、工艺计算及校核等场合。7.4加工工艺尺寸的分析计算1.正计算2.反计算3.中间计算05工艺方案的生产率及技术经济性分析按照零件的年生产纲领，可确定所要求的完成一个零件的单节拍时间：式中，t年为年基本工时(小时/年),如按两班制考虑，t₄=4600小时/年；η为设备负荷效率，一般取0.75～0.85。根据所制定的工艺方案，可以确定实际所能达到的工序单件时间t。生产率分析就是要使t求=t件，以保证加工工艺过程按所需的生产率进行。7.5工艺方案的生产率及技术经济性分析(1)基本时间(ts林):直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置及表面状态或材料性质的工艺过程所消耗的时间。对于加工而言，它是切除金属所消耗的时间，包括刀具的切出和切入时间，可用计算方法求出。(2)辅助时间(tmm):为实现加工工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。对加工而言，它包括装卸工件、操作机床、改变切削用量、试切和测量等所消耗的时间。辅助时间的确定有两种方法：一是将动作分解，确定各动作的时间，再相加得到；二是按基本时间的百分比估算得到。7.5工艺方案的生产率及技术经济性分析(3)布置工作地时间(tm):为使加工正常进行，工人照管工作地(如更换刀具、润滑机床、清理切屑以及收拾工具等)所消耗的时间，一般按工作时间的2%～7%来计算。(4)休息和生理需要的时间(t休息):在工作班次内，为恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间，一般按操作时间的2%来计算。7.5工艺方案的生产率及技术经济性分析(5)准备与终结时间(t备):工人为生产一批产品或零部件，进行准备和结束工作所消耗的时间。在制定加工工艺规程时，应使各个t按相近，以便最大限度发挥各台机床的生产效能；同时使各个工序的t核≤t求，以保证生产任务的完成。工件单件时间的平衡是根据拟订的加工顺序，计算出每一工序的t,即知工序单件时间的平衡情况，然后根据具体的情况采取适当的方法进行平衡。如果工序的t>t求，这些工序限制了整个工艺过程的生产率，或限制了其他工序机床的充分利用，故称为限制性工序。7.5工艺方案的生产率及技术经济性分析对于限制性工序，若t按大于t要求一倍以内，可以通过改进刀具、适当提高切削用量或采用高效加工方法、缩短工作行程长度等，减小t核。若t核大于t要求两倍以上，采用上述方法无效时，可采用增加顺序加工工序或增加平行加工工序的方法来成倍提高生产率。对于t按<t求的工序，可以采用合并工序内容、采用通用机床及工艺装备等工序平衡方法。7.5工艺方案的生产率及技术经济性分析制定的加工工艺规程，除了保证加工质量、生产率，还应有较高的经济效果。因此，要对工艺方案进行经济分析，同时全面考虑改善劳动条件，促进生产技术发展等问题。制造一个零件或一台产品所必需的一切费用的总和称为生产成本。在生产成本中与工艺过程直接有关的费用称为工艺成本，占生产成本的70%～75%。对不同工艺方案进行技术经济分析，主要是分析工艺成本。7.5工艺方案的生产率及技术经济性分析工艺成本由可变费用V与不变费用S两部分组成。(1)可变费用(V)。可变费用是与零件年产量N有关并与之成比例的费用，包括：材料费、机床工人工资、机床电费、普通机床折旧费及修理费、刀具费、通用夹具的折旧费及维修费等。(2)不变费用(S)。不变费用是与年生产量的变化没有直接关系的费用。当产量在一定范围内变化时，全年的费用基本不变。不变费用包括：调整工人工资、专用机床折旧费和修理费、专用夹具折旧费和维修费等。7.5工艺方案的生产率及技术经济性分析工艺成本由可变费用V与不变费用S两部分组成。一种零件(或工序)的全年工艺成本(元/年)为 E=VN+S而单件工艺成本或单件的一个工序的工艺成本(元/年)为 Ed=V+S/N7.5工艺方案的生产率及技术经济性分析全年工艺成本E与年生产量N的关系为一条直线，如图7.16所示。而单件工艺成本Ea与年生产量N之间的关系，如图7.17所示。7.5工艺方案的生产率及技术经济性分析1)基本投资相同或使用现有设备的情况(1)当两种方案只有少数工序不同时，可对这些工序的单件工艺成本进行比较，如图7.18所示。 Edr=Vi+Si/N,Ed₂=V2+S₂/N若Eaz<Edi,则第二种方案的经济性较好。7.5工艺方案的生产率及技术经济性分析1)基本投资相同或使用现有设备的情况(2)当两种方案有较多的工序不同时，可对两种方案的全年工艺成本进行比较，如图7.19所示。Ei=NVi+Si,E₂=NV₂+S₂若E₂<E₁,则第二种方案的经济性较好。7.5工艺方案的生产率及技术经济性分析1)基本投资相同或使用现有设备的情况(3)当两种工艺方案的经济性优劣与零件的产量有密切的关系时，根据两种方案的全年工艺成本相同，即E₂=E1,可以得到对应的年产量，称为临界产量(M),即若N<M,宜采用第二种方案；若N>Mx,则宜采用第一种方案。7.5工艺方案的生产率及技术经济性分析若两种工艺方案基本投资相差较大，则单纯比较工艺成本难以全面评价其经济性。例如，第一种方案采用高生产率、价格较贵的机床和工艺装备，基本投资K₁较大，但工艺成本E₁较低；第二种方案采用投资少的一般机床和工艺装备，基本投资K1较小，但工艺成本较大。第一种方案工艺成本的降低是因增加基本投资得到的。这时，应考虑两种方案的基本投资差额的回收期。所谓回收期，是指方案一比方案二多用的投资，需要多长时间方能由于工艺成本的降低而收回。回收期可由下式求得：

2)基本投资相差较大的情况7.5工艺方案的生产率及技术经济性分析一般回收期应满足下列要求：(1)回收期应小于所采用设备或工艺装备的使用年限。(2)回收期应小于所开发生产的产品的市场寿命。(3)回收期应小于国家规定的标准回收期。一般新夹具的标准回收期为2～3年，新机床的标准回收期为4～6年。2)基本投资相差较大的情况7.5工艺方案的生产率及技术经济性分析06提高机械加工生产率的工艺措施1.缩短基本时间的工艺措施基本时间可直接用公式来进行计算。以车削外圆为例，有可见，增大切削用量(v、f、ap)、减小切削行程长度Lw和加工余量Z,都可缩短基本时间。7.6提高机械加工生产率的工艺措施1)提高切削用量新型刀具材料的出现和砂轮性能的改进，使高速切削和强力磨削得到迅速发展。用硬质合金车刀，车削速度一般可达200m/min。2)减少切削行程长度采用上述措施可大大提高生产率，但应注意工艺系统应有足够的刚性和大的驱动功率。3)合并工步，采用多刀加工利用几把刀具或复合刀具对工件的几个表面或同一表面进行同时或先后加工，使工步合并，实现多刀多工位加工，使机动时间重合，从而大大减少了基本时间。7.6提高机械加工生产率的工艺措施4)多件加工在多件加工中，按工件排列的方式，可有三种加工方式，如图7.20所示。7.6提高机械加工生产率的工艺措施010203(1)顺序多件加工，即工件在刀具切削方向上依次安装，减少刀具切入和切出时间，减少分摊给每个工件的基本时间和辅助时间。(2)平行多件加工，即在一次进给中同时加工几个平行排列的工件。这样使每个工件的加工时间仅是单件加工时间的1/n(n为平行排列的工件数)。(3)平行顺序多件加工，它是上述两种方式的综合，它适用于多件尺寸小，生产批量大的场合。7.6提高机械加工生产率的工艺措施采用先进高效的夹具，例如在成批或大批大量生产中，使用气动、液压夹具；中小批生产中使用组合夹具、可调夹具；单件小批生产中，采用成组工艺，采用成组夹具、通用可调夹具。1)直接缩短辅助时间采用转位夹具、移动式或回转式工作台，在对加工工位上的工件进行加工的同时，对装卸工位上的工件进行装卸，从而使装卸工件的时间完全与基本时间重合，如图7.21所示。

2)使辅助时间与基本时间重合7.6提高机械加工生产率的工艺措施主要措施是缩短微调刀具时间和每次更换刀具的时间，以及提高砂轮和刀具耐用度等。生产中可采用各种快换刀夹、刀具微调机构、专用对刀样板和样件以及快速换刀或自动换刀装置。如钻床上采用快速夹头，车床上采用可转位硬质合金刀片。铣床上设置对刀装置，数控机床上采用自动换刀装置，磨床上采用金刚石滚轮成形修整砂轮装置等都可以节省换刀、对刀以及修正砂轮的时间。7.6提高机械加工生产率的工艺措施减少准备与终结时间的主要方法是减少机床、夹具和刀具的调整和安装时间，如采用可调夹具，可换刀架和刀夹，采用刀具的微调机构和对刀辅助工具等。在成批生产中，应增加零件的批量，或将相似零件组织起来加工，以扩大零件成组批量，从而减少了分摊到每个零件上的终结时间。7.6提高机械加工生产率的工艺措施010203(1)对特硬、特脆、特韧材料及复杂型面的加工，应采用非常规加工方法来提高生产率。(2)在毛坯制造中采用冷挤压、热挤压、粉末冶金、熔模铸造、压力铸造、精锻核爆炸成形等新工艺方法，能提高毛坯精度，减少切削加工，节约原材料，经济效果十分明显。(3)采用少、无切屑工艺代替切削加工。7.6提高机械加工生产率的工艺措施提高劳动生产率，不能只限于机械加工本身，应重视采用先进工艺或新工艺、新技术。04(4)改进加工方法。010203(1)若看管M台机床，任意M-1台机床上的手动操作时间之和，必须小于第M台机床的机动时间；(2)每台机床都有自动停车装置；(3)布置机床时应考虑使操作工人的往返行程最短。7.6提高机械加工生产率的工艺措施多台机床看管是一种高效的劳动组织措施。由于一个工人同时管理几台机床，工人劳动生产率可以相应提高若干倍。组织多台机床看管的必要条件如下：对于大批大量生产，可采用刚性流水线、刚性自动线的生产方式，广泛采用专用自动机床、组合机床及工件输送装置，使零件加工的整个工作循环都是自动进行的。对于成批生产，多采用数控机床、加工中心、柔性制造单元及柔性制造系统，进行部分或全部的自动化生产，实现多品种小批生产的自动化，提高生产效率。对于单件小批生产，可以采用成组工艺，扩大成组批量，借助于数控机床、加工中心的灵活加工方式，最大限度地实现自动化加工方式。7.6提高机械加工生产率的工艺措施07装配工艺规程设计机械装配的生产类型按装配工作的生产批量大致可分为大批大量生产、成批生产及单件小批生产三种。生产类型支配着装配工作，且各具特点，在组织形式、装配方法、工艺装备等方面都有不同。为使装配工作的工艺水平大幅度提高，必须注意各种生产类型的特点及现状，研究其本质联系，这样才能抓住重点，有的放矢地进行工作。7.7装配工艺规程设计010203对于不同的生产类型，它的装配工作的特点不同，装配工艺方法也各有侧重。单件小批生产则趋向另一极端，它的装配工艺方法以修配法及调整法为主，互换件比例较小，相应地，工艺上的灵活性较大，工序集中，工艺文件不详细，设备通用，组织形式以固定式为多。至于成批生产类型的装配工作的特点则介于大批大量和单件小批这两种之间，它的情况在表7.8中已经表达，不再赘述。7.7装配工艺规程设计1.互换法(1)有关零件公差之和应小于或等于装配公差，这一原则可以用公式表示如下：式中，T为装配公差；T为各有关零件的制造公差。(2)有关零件公差值平方之和的平方根小于或等于装配公差，即：7.7装配工艺规程设计1.互换法完全互换法的优点如下：(1)装配过程简单，生产率高。(2)对工人技术水平要求不高，易于扩大生产。(3)便于组织流水作业及自动化装配。(4)容易实现零部件的协作，降低成本。(5)备件供应方便。7.7装配工艺规程设计(1)直接选配法是指由装配工人在许多待装配的零件中，凭经验挑选合适的互配件装配在一起。(2)分组装配法是上述方法的发展。这种方法事先将互配零件测量分组，装配时按对应组进行装配，以达到装配精度要求。这种选配法的优点如下：①零件加工公差要求不高，而能获得很高的装配精度。②同组内的零件仍可以互换，具有互换法的优点，故又称为分组互换法。(3)复合选配法是上述两种方法的综合，即零件预先测量分组，装配时再在各对应组中凭工人经验直接选配。7.7装配工艺规程设计在单件小批生产中，装配精度要求高且组成件多时，完全互换法或不完全互换法均不能采用。假如采用完全互换法，则有关零件的有关尺寸精度势必达到极高的要求；若采用不完全互换法，则由于公差值放大不多也无济于事，在单件小批生产条件下更无条件采用不完全互换法，在这些情况下修配法将是较好的方法。7.7装配工艺规程设计图7.22表示了保证装配间隙(以保证齿轮轴向游动的限度)的三种方法：①互换法——以尺寸A1、A₂的制造精度保证装配间隙Ao;②加入一个固定的垫圈来保证装配间隙Ao;③加入一个可动的套筒来达到装配间隙Ao。7.7装配工艺规程设计调整法的应用是相当广泛的。例如自行车车轮的轴承，就是用可调整零件轴挡以螺纹联接方式来调整轴承间隙的。图7.23(a)所示为用调整螺钉来调节轴承间隙的例子，图7.23(b)所示为通过调节楔块的上下位置来调节丝杠与螺母轴向间隙的例子。7.7装配工艺规程设计1.装配尺寸链的基本概念在装配图上把与某项精度指标有关的零件尺寸依次排列，构成一组封闭的链形尺寸，就称为装配尺寸链(见图7.24)。7.7装配工艺规程设计1)建立装配尺寸链的基本原理和方法装配尺寸链的封闭环是在装配之后形成的，而且这一环是具有装配精度要求的。装配尺寸链中的组成环，是对装配精度要求产生直接影响的那些零件或部件(在总装时部件作为一个整体进入总装)上的尺寸或角度(在线性尺寸链中是尺寸，在角度尺寸链中是角度)。那些零件或部件，在装配中，各个零件的装配基准贴接(基准面相接，或在轴孔配合中是轴心线相重合),从而就形成尺寸相接或角度相接的封闭图形，即装配尺寸链。7.7装配工艺规程设计2)最短路线(最少环数)原则装配尺寸链中的组成环是由各组成零件的装配基准相连接而联系着的，因此，对于一个既定的机械结构，与其中某一项装配精度(封闭环)有关的组成环应该是一定的，简化或近似的分析则是另一回事，多出的组成环往往是和此封闭环没有直接关系的，甚至是毫无关联的尺寸。7.7装配工艺规程设计1)极大极小法的补充第一种情形发生在已有产品装配图和全部零件图的情况下，用以验证组成环公差、基本尺寸及其偏差的规定是否正确，是否满足装配精度指标。7.7装配工艺规程设计第二种情形在产品设计阶段产生，即根据装配精度指标确定组成环公差、标注组成