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第4章 工艺规程设计

关键、难点：定位基准选择；工艺路线确实定；工艺尺寸链；确保装配精度方法
机械加工目标是将毛坯加工成符合产品要求零件。通常，毛坯需要经过若干工序才能转化为符合产品要求零件。一个相同结构相同要求机器零件，能够采取多个不一样工艺过程完成，但其中总有一个工艺过程在某一特定条件下是最经济、最合理。
在现有生产条件下，怎样采取经济有效加工方法，合理地安排加工工艺路线以取得符合产品要求零件，这是本章所要处理关键。

4．1基础概念
一、基础概念
1、生产过程：从原材料或半成品到成品制造出来各相关劳动过程总和称为工厂生产过程。
一台产品生产过程包含内容有：
　　1）原材料（或半成品、元器件、标准件、工具、工装、设备）购置、运输、检验、保管；
2）生产准备工作：如编制工艺文件，专用工装及设备设计和制造等；?
　　3）毛坯制造；?
　　4）零件机械加工及热处理；
　　5）产品装配和调试、性能试验和产品包装、发运等工作。 　
　　提醒：
生产过程往往由很多工厂或工厂很多车间联合完成，这有利于专业化生产，提升生产率、确保产品质量、降低生产成本。
2、工艺过程：在生产过程中凡直接改变生产对象尺寸、形状、性能(包含物理性能、化学性能、机械性能等)和相对位置关系过程，统称为工艺过程。
工艺过程又可分为铸造、铸造、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺过程，本门课程只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程；铸造、铸造、冲压、焊接、热处理等工艺过程是《材料成型技术》课程研究对象。
二、 机械加工工艺过程
(一) 定义： 用机械加工方法直接改变毛坯形状、尺寸和机械性能等，使之变为合格零件过程，称为机械加工工艺过程，又称工艺路线或工艺步骤。
(二)机械加工工艺过程组成
机械加工工艺过程由若干个按一定次序排列工序组成。
机加工工艺过程组成
1）工序 指一个（或一组）工人在一个工作地点（如一台机床或一个钳工台），对一个（或同时对多个）工件连续完成那部分工艺过程，称为工序。
它包含在这个工件上连续进行直到转向加工下一个工件为止全部动作。??区分工序关键依据是：工作地点固定和工作连续。
工序是组成工艺过程基础单元，也是制订生产计划、进行经济核实基础单元。工序又可细分为安装、工位、工步、走刀等组成部分。

阶梯轴加工工艺过程
工序号
工序内容
设备
1
铣端面，打中心孔
铣端面打中心孔机床
2
车大外圆及倒角
车床
3
车小外圆及倒角
车床
4
铣键槽
铣床
5
去毛刺
钳工台
2）安装 工件加工前，使其在机床或夹具中相对刀具占据正确位置并给固定过程，称为装夹。（装夹包含定位和夹紧两过程）
安装是指工件经过一次装夹后所完成那一部分工序。
比如：上图中第1道工序，若对工件两端连续进行车端面、钻中心孔，就需要两次安装（分别进行加工），每次安装有两个工步（车端面和钻中心孔）。
3）工位 工位是指在一次装夹中，工件在机床上所占每个位置上所完成那一部分工序。
下图为在三轴钻床上利用回转工作台，按四个工位连续完成每个工件装夹、钻孔、扩孔和铰孔。

多工位连续加工
采取多工位加工，可提升生产率和确保被加工表面相互位置精度。
4）工步 当加工表面、切削刀具、切削速度和进给量全部不变情况下所完成那部分工序，称为工步。工步是组成工序基础单元。
为了提升生产率，常常见几把刀具同时加工多个表面，这么工步称为复合工步，以下图所表示。
5）走刀
走刀（又称工作行程）是指刀具相对工件加工表面进行一次切削所完成那部分工作。每个工步可包含一次走刀或几次走刀。
(三)机械加工工艺过程和生产类型
不一样生产类型，其生产过程和生产组织、车间机床部署、毛坯制造方法、采取工艺装备、加工方法和工人熟练程度等全部有很大不一样，所以在制订工艺路线时必需明确该产品生产类型。
1、生产纲领： 指包含备品、备件在内该产品年产量。产品年生产纲领就是产品年生产量。零件年生产纲领由下式计算：（见教材P130）
N=Qn(1+a)(1+b)
式中：N：零件生产纲领（件/年）；
Q:产品年产量（台/年）；
n:单台产品该零件数量（件/年）；
a:备品率，以百分数计；
b:废品率，以百分数计。
2、生产类型： 依据生产纲领大小，生产可分为三种类型： （见教材P127）
1） 单件生产： 定义：单个生产不一样结构和不一样尺寸产品。 特点：是产品种类繁多。
2） 成批生产： 定义：十二个月中分批、分期地制造同一产品。 特点：生产品种较多，每种品种全部有一定数量，多种产品分批、分期轮番进行生产。
小批生产： 生产特点和单件生产基础相同。
中批生产： 生产特点介于小批生产和大批生产之间。
大批生产： 生产特点和大量生产相同。
3）大量生产：
定义：整年中反复制造同一产品。 特点：产品品种少、产量大，长久反复进行同一产品加工。
生 产 类 型
同 类 零 件 年 产 量 / 件
重 型 零 件
中 型 零 件
小 型 零 件
单 件 生 产
5以下
10以下
100以下
成 批 生 产
小 批
5～100
10～200
100～500
中 批
100～300
200～500
500～5000
大 批
300～1000
500～5000
5000～50000
大 量 生 产
1000以上
5000以上
50000以上

4.2工艺规程作用及设计步骤
一、机械加工工艺规程
1、 定义： 要求产品或零部件制造工艺过程和操作方法等工艺文件称为工艺规程。其中，要求零件机械加工工艺过程和操作方法等工艺文件称为机械加工工艺规程。
它是在具体生产条件下，最合理或较合理工艺过程和操作方法，并按要求形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。工艺规程中包含各个工序排列次序，加工尺寸、公差及技术要求，工艺设备及工艺方法，切削用量及工时定额等内容。
它是在具体生产条件下，最合理或较合理工艺过程和操作方法，并按要求形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。工艺规程中包含各个工序排列次序，加工尺寸、公差及技术要求，工艺设备及工艺方法，切削用量及工时定额等内容。
2、工艺规程作用：
（1） 指导生产关键技术文件：起生产指导作用；
（2） 是生产组织和生产管理依据：即生产计划、调度、工人操作和质量检验等依据；
（3） 是新建或扩建工厂或车间关键技术资料。
总而言之，零件机械加工工艺规程是每个机械制造厂或加工车间必不可少技术文件。生产前用它做生产准备，生产中用它做生产指挥，生产后用它做生产检验。
（1） 指导生产关键技术文件：起生产指导作用；
（2） 是生产组织和生产管理依据：即生产计划、调度、工人操作和质量检验等依据；
（3） 是新建或扩建工厂或车间关键技术资料。
总而言之，零件机械加工工艺规程是每个机械制造厂或加工车间必不可少技术文件。生产前用它做生产准备，生产中用它做生产指挥，生产后用它做生产检验。
3、 工艺规程格式：
为了适应工业发展需要，加强科学管理和便于交流，原机械电子工业部还制订了指导性技术文件JB/Z187.3—88《工艺规程格式》，要求各机械制造厂按统一要求格式填写。 根据要求，属于 机械加工工艺规程有：
1)机械加工工艺过程卡片。
2)机械加工工序卡片。
3)标准零件或经典零件工艺过程卡片。
4)单轴自动车床调整卡片。
5)多轴自动车床调整卡片。
6)机械加工工序操作指导卡片。
7)检验卡片等。
最常见是：机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。
（1） 机械加工工艺过程卡片： 其格式见教材
此卡片特点：是以工序为单位，简明说明产品或零、部件加工过程一个工艺文件。它是生产管理关键技术文件。
适用范围：广泛用于成批生产和单件小批生产中比较关键零件。
（2） 机械加工工序卡片： 其格式见教材
此卡片特点：在工艺过程卡片基础上按每道工序所编一个工艺文件，通常含有工序简图，并具体说明该工序每一个工步加工内容、工艺参数、操作要求和所用设备和工艺装备等。
适用范围：关键用于大批大量生产中全部零件，中批生产中关键零件和单件小批生产中关键工序。
1)机械加工工艺过程卡片。
2)机械加工工序卡片。
3)标准零件或经典零件工艺过程卡片。
4)单轴自动车床调整卡片。
5)多轴自动车床调整卡片。
6)机械加工工序操作指导卡片。
7)检验卡片等。
最常见是： 机械加工工艺过程卡片和 机械加工工序卡片。
（1） 机械加工工艺过程卡片： 其格式见教材p128表5.4。
此卡片特点：是以工序为单位，简明说明产品或零、部件加工过程一个工艺文件。它是生产管理关键技术文件。
适用范围：广泛用于成批生产和单件小批生产中比较关键零件。
（2） 机械加工工序卡片： 其格式见教材p128表5.5。
此卡片特点：在工艺过程卡片基础上按每道工序所编一个工艺文件，通常含有工序简图，并具体说明该工序每一个工步加工内容、工艺参数、操作要求和所用设备和工艺装备等。
适用范围：关键用于大批大量生产中全部零件，中批生产中关键零件和单件小批生产中关键工序。
二、 工艺规程设计所需原始资料
（1）产品装配图、零件图；
（2）产品验收质量标准；
（3）产品年生产纲领；
（4）毛坯材料和毛坯生产条件；
（5）制造厂生产条件（包含机床设备和工艺装备规格、性能和现在技术状态，工人技术水平，工厂自制工艺装备能力和工厂供电、供气能力等相关资料）；?
（6）工艺规程设计、工艺装备设计所用设计手册和相关标准；?
（7）中国外优异制造技术资料等。
三、工艺规程设计标准
（1）必需可靠确保零件图纸上全部技术要求实现：即确保质量，并要提升工作效率；
（2）确保经济上合理性：即要成本低，消耗要小；
（3）确保良好安全工作条件：尽可能减轻工人劳动强度，保障生产安全，发明良好工作环境；
（4）要从本厂实际出发：所制订工艺规程应立足于本企业实际条件，并含有优异性，尽可能采取新工艺、新技术、新材料。
（5）所制订工艺规程伴随实践检验和工艺技术发展和设备更新，应能不停地修订完善。
（1）必需可靠确保零件图纸上全部技术要求实现：即确保质量，并要提升工作效率；
（2）确保经济上合理性：即要成本低，消耗要小；
（3）确保良好安全工作条件：尽可能减轻工人劳动强度，保障生产安全，发明良好工作环境；
（4）要从本厂实际出发：所制订工艺规程应立足于本企业实际条件，并含有优异性，尽可能采取新工艺、新技术、新材料。
（5）所制订工艺规程伴随实践检验和工艺技术发展和设备更新，应能不停地修订完善。
四、机械加工工艺规程设计内容及步骤
1.分析零件图和产品装配图；
2.对零件图和装配图进行工艺审查；
3.由零件生产纲领确定零件生产类型；
4.确定毛坯种类；
5.确定零件加工工艺路线；
6.确定各工序所用机床设备和工艺装备(含刀具、夹具、量具、辅具等)。
7.确定各工序加工余量，计算工序尺寸及公差；
8.确定各工序技术要求及检验方法；
9.确定各工序切削用量和工时定额；
10.编制工艺文件。

4.3零件工艺性分析和毛坯选择
一、零件工艺性分析
1、查零件图完整性： 审查零件图上尺寸标注是否完整、结构表示是否清楚。
2、分析技术要求是否合理：
（1） 加工表面尺寸精度；
（2） 关键加工表面形状精度；
（3） 关键加工表面相互位置精度；
（4） 表面质量要求；
（5） 热处理要求。
零件上尺寸公差、形位公差和表面粗糙度标注，应依据零件功效经济合理地决定。过高要求会增加加工难度，过低要求会影响工作性能，二者全部是不许可。
3、审查零件材料选择是否合适：
材料选择既要满足产品使用要求，又要考虑产品成本，尽可能采取常见材料，如45号钢，少用珍贵金属。
4、零件结构工艺性分析：
（1） 零件结构工艺性： 是指所设计零件在能满足使用要求前提下制造可行性和经济性。
它包含零件各个制造过程中工艺性，有零件结构铸造、铸造、冲压、焊接、热处理、切削加工等工艺性。由此可见，零件结构工艺性包含面很广，含有综合性，必需全方面综合地分析。
在制订机械加工工艺规程时，关键进行零件切削加工工艺性分析。
（2）机械加工对零件局部结构工艺性要求
机械加工对零件局部结构工艺性要求例举以下：
1） 便于刀具趋进和退出：如边缘孔钻削；
采取标准刀具，提升加工精度。
2）确保刀具正常工作：比如
3）确保能以较高生产率加工：比如
①被加工表面形状应尽可能简单
②尽可能降低加工面积?
　　下表所表示两种气缸套零件，图b所表示结构比图a所表示结构加工面积小，工艺性好。

零件机械加工结构工艺性对比
序 号
A结构
结构工艺性差
B结构
结构工艺性好
说 明
1

B结构留有退刀槽，便于进行加工，并能降低刀具和砂轮磨损
2

B结构采取相同槽宽，可降低刀具种类和换刀时间
3

因为B结构键槽方位相同，就可在一次安装中进行加工，提升了生产率
4

A结构不便引进刀具，难以实现孔加工
5

B结构可避免钻头钻入和钻出时因工件表面倾斜而造成引偏或断损
6

B结构节省材料，降低了质量，还表面了深孔加工
7

B结构可降低深孔加工
8

B 结构可降低底面加工劳动量，且有利于降低平面误差，提升接触刚度。

③尽可能降低加工过程装夹次数
④尽可能降低工作行程次数
⑤应统一或降低尺寸种类
⑥避免深孔加工
⑦应外表面联接替换内表面联接　　
　　⑧零件结构应和生产类型相适应。
⑨有位置要求或同方向表面能在一次装夹中加工出来。比如
⑩零件要有足够刚性，便于采取高速和多刀切削。比如
（3） 机械加工对零件整体结构工艺性要求
零件是各要素、各尺寸组成一个整体，所以更应考虑零件整体结构工艺性，具体有以下几点要求：
1）尽可能采取标准件、通用件。
2）在满足产品使用性能条件下，零件图上标注尺寸精度等级和表面粗糙度要求应取最经济值
3）尽可能选择切削加工性好材料
4）有便于装夹定位基准和夹紧表面。
5）节省材料，减轻质量。
二、毛坯选择
1、 毛坯种类：
（1） 铸造毛坯：适合做形状复杂零件毛坯
（2） 铸造毛坯：适合做形状简单零件毛坯；
（3） 型材：适合做轴、平板类零件毛坯；
（4） 焊接毛坯：适合板料、框架类零件毛坯。
2、 选择毛坯标准：
（1） 选择标准： 毛坯形状和尺寸应尽可能靠近零件形状和尺寸，以降低机械加工。
（2） 毛坯选择应考虑原因：
1） 生产纲领大小： 对于大批大量生产，应选择高精度毛坯制造方法，以降低机械加工，节省材料。
2） 现有生产条件： 要考虑现有毛坯制造水平和设备能力。
3、 举例：
（1） 轴类零件： 车床主轴：45号钢模锻件 ；阶梯轴（直径相差不大）：棒料
（2） 箱体： 铸造件或焊接件
（3） 齿轮： 小齿轮：棒料 ；大多数中型齿轮：模锻件 ；大型齿轮：铸钢件

4.4定位基准选择
一、 基准概念及分类：
1、 基准定义： 在零件图上或实际零件上，用来确定其它点、线、面位置时所依据那些点、线、面，称为基准。
2、 基准分类：按其功用可分为：
1） 设计基准： 零件工作图上用来确定其它点、线、面位置基准，为设计基准。
2） 工艺基准： 是加工、测量和装配过程中使用基准，又称制造基准。
a、 工序基准： 是指在工序图上，用来确定加工表面位置基准。它和加工表面有尺寸、位置要求。
b、 定位基准： 是加工过程中，使工件相对机床或刀具占据正确位置所使用基准。
c、 度量基准（测量基准）： 是用来测量加工表面位置和尺寸而使用基准。
d、 装配基准： 是装配过程中用以确定零部件在产品中位置基准。举例以下：
二、 定位基准选择：
定位基准包含粗基准和精基准。
粗基准：用未加工过毛坯表面做基准 。
精基准：用已加工过表面做基准 。
1、 粗基准选择标准： 粗基准影响：位置精度、各加工表面余量大小（均匀、足够 ）。
关键考虑：怎样确保各加工表面有足够余量，使不加工表面和加工表面间尺寸、位置符合零件图要求。
1）合理分配加工余量标准
a、应确保各加工表面全部有足够加工余量：如外圆加工以轴线为基准；
b、以加工余量小而均匀关键表面为粗基准，以确保该表面加工余量分布均匀、表面质量高；如床身加工，先加工床腿再加工导轨面；具体实例
在床身零件中，导轨面是最关键表面，它不仅精度要求高，而且要求导轨面含有均匀金相组织和较高耐磨性。因为在铸造床身时，导轨面是倒扣在砂箱最底部浇铸成型，导轨面材料质地致密，砂眼、气孔相对较少，所以要求加工床身时，导轨面实际切除量要尽可能地小而均匀，故应选导轨面作粗基准加工床身底面，然后再以加工过床身底面作精基准加工导轨面，此时从导轨面上去除加工余量可较小而均匀。
导轨面作粗基准加工床身底面
床身底面作精基准加工导轨面

2）确保零件加工表面相对于不加工表面含有一定位置精度标准
通常应以非加工面做为粗基准，这么能够确保不加工表面相对于加工表面含有较为正确相对位置。当零件上有多个不加工表面时，应选择和加工面相对位置精度要求较高不加工表面作粗基准。
3） 便于装夹标准：选表面光洁平面做粗基准，以确保定位正确、夹紧可靠。
4） 粗基准通常不得反复使用标准：在同一尺寸方向上粗基准通常只许可使用一次，这是因为粗基准通常全部很粗糙，反复使用同一粗基准所加工两组表面之间位置误差会相当大，所以，粗基通常不得反复使用。
2、 精基准选择： 关键考虑：怎样较少误差，提升定位精度。
1） 基准重合标准： 利用设计基准做为定位基准，即为基准重合标准。
2） 基准重合标准： 利用设计基准做为定位基准，即为基准重合标准。标准2
3） 基准统一标准： 在大多数工序中，全部使用同一基准标准。 这么轻易确保各加工表面相互位置精度，避免基准变换所产生误差。
比如，加工轴类零件时，通常全部采取两个顶尖孔作为统一精基准来加工轴类零件上全部外圆表面和端面，这么能够确保各外圆表面间同轴度和端面对轴心线垂直度。
4） 互为基准标准： 加工表面和定位表面相互转换标准。通常适适用于精加工和光磨加工中。比如：
车床主轴前后支承轴颈和主轴锥孔间有严格同轴度要求，常先以主轴锥孔为基准磨主轴前、后支承轴颈表面，然后再以前、后支承轴颈表面为基准磨主轴锥孔，最终达成图纸上要求同轴度要求。
4） 自为基准标准： 以加工表面本身做为定位基准标准， 如浮动镗孔、拉孔。只能提升加工表面尺寸精度，不能提升表面间位置精度。

还有部分表面精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面本身为基准，比如：
图示为在导轨磨床上磨床身导轨表面，被加工床身1经过楔铁2支承在工作台上，纵向移动工作台时，轻压在被加工导轨面上百分表指针便给出了被加工导轨面相对于机床导轨不平行度读数，依据此读数操作工人调整工件1底部4个楔铁，直至工作台带动工件纵向移动时百分表指针基础不动为止，然后将工件1夹紧在工作台上进行磨削。

4.5 工艺路线拟订
拟订工艺路线是设计工艺规程最为关键一步，需次序完成以下多个方面工作。
1、选择定位基准
前面已经叙述。
2、表面加工方法选择
（1）多种加工方法经济加工精度和表面粗糙度
不一样加工方法如车、磨、刨、铣、钻、镗等，其用选各不相同，所能达成精度和表面粗糙度也大不一样。即使是同一个加工方法，在不一样加工条件下所得到精度和表面粗糙度也大不一样，这是因为在加工过程中，将有多种原因对精度和粗糙度产生影响，如工人技术水平、切削用量、刀具刃磨质量、机床调整质量等等。
某种加工方法经济加工精度：是指在正常工作条件下（包含完好机床设备、必需工艺装备、标准工人技术等级、标准耗用时间和生产费用）所能达成加工精度。
（加工成本和加工精度关系（多种加工方法所能达成经济精度、表面粗糙度等可查《金属机械加工工艺人员手册》）。
（2）加工方法和加工方案选择
1）依据加工表面技术要求，确定加工方法和加工方案；
这种方案必需在确保零件达成图纸要求方面是稳定而可靠，并在生产率和加工成本方面是最经济合理。（教材P136表5.7、表5.8、表5.9分别为外圆表面、内孔表面和平面加工方案及其经济精度）
2）要考虑被加工材料性质；
比如，淬火钢用磨削方法加工；而有色金属则磨削困难,，通常采取金刚镗或高速精密车削方法进行精加工。
3）要考虑生产纲领，即考虑生产率和经济性问题。
如：大批大量生产应选择高效率加工方法，采取专用设备。比如，平面和孔可用拉削加工，轴类零件可采取半自动液压仿型车床加工，盘类或套类零件可用单能车床加工等。
4）应考虑本厂现有设备和生产条件： 即充足利用本厂现有设备和工艺装备。
在选择加工方法时，首先依据零件关键表面技术要求和工厂具体条件，先选定它最终工序方法，然后再逐一选定该表面各相关前导工序加工方法。
具体实例
比如，加工一个精度等级为IT6、表面粗糙度Ra为0.2μm钢质外圆表面，其最终工序选择精磨，则其前导工序可分别选为粗车、半精车和粗磨。关键表面加工方案和加工工序选定以后，再选定次要表面加工方案和加工工序。
小结：含有一定技术要求加工表面，通常全部不是只经过一次加工就能达成图纸要求，对于精密零件关键表面，往往要经过数次加工才能逐步达。
3、机床设备和工艺装备选择
（1）机床设备和工艺装备选择
1、所选机床设备尺寸规格应和工件形体尺寸相适应；
2、精度等级应和本工序加工要求相适应；
3、电机功率应和本工序加工所需功率相适应；
4、机床设备自动化程度和生产效率应和工件生产类型相适应。
（2）工艺装备选择将直接影响工件加工精度、生产效率和制造成本，应依据不一样情况合适选择。
1、在中小批生产条件下，应首先考虑选择通用工艺装备(包含夹具、刀具、量具和辅具)；
2、在大批大量生产中，可依据加工要求设计制造专用工艺装备。
（3）机床设备和工艺装备选择不仅要考虑设备投资目前效益，还要考虑产品改型及转产可能性，应使其含有足够柔性。
4、加工阶段划分
1）依据零件技术要求划分加工阶段。（见P139）
分以下多个阶段：
粗加工阶段
在此阶段关键是尽可能切除大部分余量，关键考虑生产率。
半精加工阶段
在此阶段关键是为关键表面精加工做准备，并完成次要表面终加工（钻孔、攻丝、铣键槽等）。
精加工阶段
在此阶段关键是确保各关键表面达成图纸要求，关键任务是确保加工质量。
光整加工阶段
在此阶段关键是为了取得高质量关键表面和尺寸精度。
2）将零件加工过程划分为加工阶段关键目标是：
(1) 确保零件加工质量（因为工件有内应力变形、热变形和受力变形，精度、表面质量只能逐步提升，）；
(2) 有利于及早发觉毛坯缺点并得到立即处理；
(3) 有利于合理利用机床设备。
(4) 便于穿插热处理工序：穿插热处理工序必需将加工过程划分成多个阶段，不然极难充足发挥热处理效果。
另外，将工件加工划分为多个阶段，还有利于保护精加工过表面少受磕碰损坏。
5、工序划分
工序集中标准
按工序集中标准组织工艺过程，就是使每个工序所包含加工内容尽可能多些，将很多工序组成一个集中工序。
最大程度工序集中，就是在一个工序内完成工件全部表面加工。（见P139-140）
采取数控机床、加工中心按工序集中标准组织工艺过程，生产适应性反而好，转产相对轻易，即使设备一次性投资较高，但因为有足够柔性，仍然受到愈来愈多重视。
工序分散标准
按工序分散标准组织工艺过程，就是使每个工序所包含加工内容尽可能少些。
最大程度工序分散就是每个工序只包含一个简单工步。
传统流水线、自动线生产基础是按工序分散标准组织工艺过程，这种组织方法能够实现高生产率生产，但对产品改型适应性较差，转产比较困难。
6、工序次序安排
1)机械加工工序安排标准
1)先基准面后其它表面
先把基准面加工出来，再以基准面定位来加工其它表面，以确保加工质量。
2)先粗加工后精加工
即粗加工在前，精加工在后，粗精分开。
3)关键表面后次要表面
如关键表面是指装配表面、工作表面，次要表面是指键糟、联接用光孔等。
4)先加工平面后加工孔
平面轮廓尺寸较大，平面定位安装稳定，通常均以平面定位来加工孔。
热处理工序及表面处理工序安排
依据热处理目标，安排热处理在加工过程中位置。
1）退火 ： 将钢加热到一定温度，保温一段时间，随即由炉中缓慢冷却一个热处理工序。
其作用是：消除内应力，提升强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。 应用： 高碳钢采取退火，以降低硬度； 放在粗加工前，毛坯制造出来以后。
2)正火： 将钢加热到一定温度，保温一段时间后从炉中取出，在空气中冷却一个热处理工 序。 注：加热到一定温度，其和钢含C量相关，通常低于固相线200度左右。
其作用是：提升钢强度和硬度，使工件含有适宜硬度，改善切削加工性。应用： 低碳钢采取正火，以提升硬度。放在粗加工前，毛坯制造出来以后。
3）回火： 将淬火后钢加热到一定温度，保温一段时间，然后置于空气或水中冷却一个热处理方法。
其作用是：稳定组织、消除内应力、降低脆性。
4）调质处理（淬火后再高温回火）： 其作用：是取得细致均匀组织，提升零件综合机械性能。
应用：安排在粗加工后，半精加工前。常见于中碳钢和合金钢。
5）时效处理： 其作用：是消除毛坯制造和机械加工中产生内应力。
应用：通常安排在毛坯制造出来和粗加工后。常见于大而复杂铸件。
6）淬火： 将钢加热到一定温度，保温一段时间，然后在冷却介质中快速冷却，以取得高硬度组织一个热处理工艺。
其作用是：提升零件硬度。 应用：通常安排在磨削前。
7）渗碳处理：提升工件表面硬度和耐磨性，可安排在半精加工之前或以后进行。
8）为提升工件表面耐磨性、耐蚀性安排热处理工序和以装饰为目标而安排热处理工序，比如镀铬、镀锌、发兰等，通常全部安排在工艺过程最终阶段进行
3)检验工序安排
为确保零件制造质量，预防产生废品，需在下列场所安排检验工序：
1)粗加工全部结束以后；
2)送往外车间加工前后；
3)工时较长和关键工序前后；
4)最终加工以后。
除了安排几何尺寸检验工序之外，有零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。
4)其它工序安排
1)零件表层或内腔毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工以后，应安排去毛刺工序。
2)零件在进入装配之前，通常全部应安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序以后，微小磨粒易附着在工件表面上，要注意清洗。
3)在用磁力夹紧工件工序以后，要安排去磁工序，不让带有剩磁工件进入装配线。

4.6加工余量确实定
1、加工余量：为了确保零件质量（精度和粗糙度值），在加工过程中，需要从工件表面上切除金属层厚度，称为加工余量。加工余量又有总余量和工序余量之分。
2、总余量：某一表面毛坯尺寸和零件设计尺寸之差称为总余量，以Zo表示。
3、工序余量：该表面加工相邻两工序尺寸之差称为工序余量Zi。总余量Z0和工序余量Zi关系可用下式表示：

　式中：n为某一表面所经历工序数。
（1）工序余量有单边余量和双边余量之分。（见下图）
1）单边余量： 非对称结构非对称表面加工余量，称为单边余量，用Zb表示。
Zb＝la-lb??
式中：Zb—本工序工序余量；lb—本工序基础尺寸；la—上工序基础尺寸。
2）双边余量： 对称结构对称表面加工余量，称为双边余量。
对于外圆和内孔这么对称表面，其加工余量用双边余量2Zb表示，
对于外圆表面有：2Zb＝da-db；对于内圆表面有：2Zb＝Db－Da
（2）工序余量有公称余量（简称余量）、最大余量Zmax、最小余量Zmin之分。（见下图）
因为工序尺寸有偏差，故各工序实际切除余量值是改变，所以，工序余量有公称余量（简称余量）、最大余量Zmax、最小余量Zmin之分。
对于上右图所表示被包容面加工情况，本工序加工公称余量：Zb＝la-lb?
公称余量变动范围：TZ＝Zmax—Zmin＝Tb＋Ta? 式中：Tb—本工序工序尺寸公差； Ta—上工序工序尺寸公差。
工序尺寸公差通常按“入体标准”标注。对被包容尺寸(轴径)，上偏差为0，其最大尺寸就是基础尺寸；对包容尺寸（孔径、键槽），下偏差为0，其最小尺寸就是基础尺寸。
而孔距和毛坯尺寸公差带常取对称公差带标注。
余量过大——〉材料浪费，成本增大；
余量过小——〉不能纠正加工误差，质量降低。
所以，在确保质量前提下，选余量尽可能小。
影响加工余量原因
（1）上道工序表面粗糙度值Ra
（多种加工方法表面粗糙度值Ra数值见教材）
（2）上道工序表面缺点层深度Ha
（多种加工方法表面缺点层深度Ha数值见教材）
（3）上道工序各表面相互位置空间偏差ρa；
（包含轴线直线度、位移和平行度；轴线和表面垂直度；阶梯轴内外圆同轴度；平面平面度等。）
ρa数值和上工序加工方法和零件结构相关，可用近似计算法或查相关资料确定。若存在两种以上空间偏差时，可用向量和表示。
（4）本工序装夹误差Δεb
它除包含定位和夹紧误差外，还包含夹具本身制造误差，其大小为三者向量和。
（5）上工序尺寸公差Ta
（包含几何形状误差如锥度、椭圆度、平面度等。其大小可依据选择加工方法所能达成经济精度，查阅工艺手册确定。）
本工序公称余量为：Zb＝la-lb
本工序最大余量为：Zbmax＝lamax-lbmin
本工序最小余量为：Zbmin＝lamin-lbmax
上述前四项之和组成最小余量，即 ?
　　注：ρa和Δεb为矢量和。
最小余量加上上道工序尺寸公差，即为本道工序加工余量。
即：Zb≥Ta +Zmin
三、加工余量确实定——计算法、查表法和经验估量法
（1）经验估算法：靠经验估算确定，从实际使用情况看，余量选择全部偏大，通常见于单件小批生产。
（2）查表法(各工厂广泛采取查表法)：依据手册中表格数据确定，应用较多。
（3）分析计算法(较少使用)：依据试验资料和计算公式，综合确定，比较科学，数据较正确，通常见于大批大量。

4.7 时间定额和经济分析
一、时间定额
1、 定义：时间定额指在一定生产条件（生产规模、生产技术和生产组织）下要求生产一件产品或完成一道工序所需消耗时间。时间定额是安排作业计划、进行成本核实、确定设备数量、人员编制等关键依据。
2、 时间定额组成：时间定额由基础时间（Tj）、辅助时间（Tf)、部署工作地时间（Tw）、休息和生理需要时间（Tx）和准备和终止时间（Tz）组成。
（1） 基础时间Tj：直接改变生产对象尺寸、形状、相对位置和表面状态等工艺过程所消耗时间，称为基础时间。对机加工而言，基础时间就是切去金属所消耗时间。
（2） 辅助时间Tf： 多种辅助动作所消耗时间，称为辅助时间。 关键指：装卸工件、开停机床、改变切削用量、测量工件尺寸、进退刀等动作所消 耗时间。可查表确定。
（3） 操作时间： 操作时间=基础时间Tj+辅助时间Tf
（4） 服务时间Tw（部署工作地时间）：为正常操作服务所消耗时间，称为服务时间。 关键指：换刀、修整刀具、润滑机床、清理切宵、收拾工具等所消耗时间。计算方法：通常按操作时间2%～7%进行计算。
（5） 休息时间Tx：为恢复体力和满足生理卫生需要所消耗时间，为休息时间。 计算方法：通常按操作时间2%进行计算。
（6） 准备和终止时间Tz：为生产一批零件，进行准备和结束工作所消耗时间，称为准备和终止时间。 关键指：熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、调整机床、拆卸夹具等所消耗时间。计算方法：依据经验进行估算。
其中：单件时间Td=Tj+Tf+Tw+Tx，
单件工时定额Th=Tj+Tf+Tw+Tx+Tz/n 式中：n为一批工件数量。
二、工艺方案经济分析
经济分析是研究怎样用最少社会消耗、最低成本生产出合格产品，即经过比较多种不一样工艺方案生产成本，选出其中最为经济加工方案。
1、 生产成本： 是指制造一个零件或产品所必需一切费用总和。生产成本包含两部分费用：
1） 工艺成本(第一类费用）：和完成工序直接相关费用称为第一类费用，也称工艺成本。工艺成本约占零件生产成本70%～75%。工艺成本可分为：
① 可变费用V（元/件）：和零件年产量直接相关费用。它随产量增加而增加。如材料和制造费、生产用电费等。
② 不变费用C（元）：和产品年产量无直接关系费用。其不随产量改变而改变，如设备折旧费。
2） 第二类费用：和完成工序无关而和整个车间全部生产条件相关费用，称为第二类费用。如非生产人员开支、厂房折旧及维护费、照明、取暖、通风费、运输费等。
2、 工艺方案工艺成本比较： 对多种工艺方案进行经济分析时，只要分析工艺成本即可，因为在同一生产条件下第二类费用基础上是相等。
（1）年度工艺成本S年: S年=N零V + C年 （元）
式中：N零为零件年生产纲领。
年度工艺成本S年和零件年生产纲领N零成线性正比关系。
（2）单件工艺成本S单： S单= V + C年/N零 （元/件）
单件工艺成本S单和零件年生产纲领N零成双曲线关系。
3、 分析比较：
当评选工艺方案投资相近时： 如右图所表示两种加工方案年度工艺成本直线图。
其中，方案Ⅰ采取通用机床加工；
方案Ⅱ采取数控机床加工；
由年度工艺成本S年： S年=N零V + C年 分析：
①两种方案年度不变费用C年依次递增；
②两种方案每件可变费用V 依次递减；
③比较选择：
a、 当N<Nc时：宜采取方案Ⅰ通用机床；
b、 当N>Nc时：宜采取方案Ⅱ专用机床；
c、 当N=Nc时：两种加工方案经济性相同。
两种加工方案年度工艺成本直线图

4.8 尺寸链解算和工序尺寸确定
零件图上所标注尺寸公差是零件加工最终所要求达成尺寸要求，工艺过程中很多中间工序尺寸公差，必需在设计工艺过程中给予确定。工序尺寸及其公差通常全部是经过解算工艺尺寸链确定，为掌握工艺尺寸链计算规律，这里先介绍尺寸链概念及尺寸链计算方法，然后再就工序尺寸及其公差确实定方法进行叙述。?
一、尺寸链及尺寸链计算公式
1、尺寸链定义
在工件加工和机器装配过程中，由相互联络尺寸,按一定次序排列成封闭尺寸组，称为尺寸链。
图示工件如先以A面定位加工C面，得尺寸A1然后再以A面定位用调整法加工台阶面B，得尺寸A2，要求确保B面和C面间尺寸A0；A1、A2和A0这三个尺寸组成了一个封闭尺寸组，就成了一个尺寸链。

2、工艺尺寸链组成：
环：工艺尺寸链中每一个尺寸称为尺寸链环。 工艺尺寸链由一系列环组成。环又分为：
（1）封闭环（终止环）： 在加工过程中间接取得尺寸，称为封闭环。在图b所表示尺寸链中，A0是间接得到尺寸，它就是图b所表示尺寸链封闭环。
（2）组成环： 在加工过程中直接取得尺寸，称为组成环。尺寸链中A1和A2全部是经过加工直接得到尺寸，A1、A2全部是尺寸链组成环。
1）增环： 在尺寸链中，本身增大或减小，会使封闭环随之增大或减小组成环，称为增环。表示增环字母上面用--> 表示。
2）减环： 在尺寸链中，本身增大或减小，会使封闭环反而