[工学]321323部分教案.doc

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1、数控加工工艺授课教案授课内容： 零件工艺性分析和定位基准选择教学 课时授课类型理论课教学目的、要求教学重点：1. 零件的结构工艺性分析；2. 零件定位基准的选择教学难点：1、 零件结构工艺性的好差选择；2、 工件定位基准的选择教学方法和手段：1、 多媒体课件；2、 实例讲解；3、 课堂互动教学内容及过程1工艺规程的概念 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称为工艺规程。其中，规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。它是在具体的生产条件下，最合理或较合理的工艺过程和操作方法，并按规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产的。2. 工艺规程的作用(1)

2、 工艺规程是指导生产的主要技术文件。(2) 工艺规程是组织生产和管理的基本依据。 (3) 工艺规程是新建、 扩建工厂（车间）的基本资料。 3.制定机械加工工艺规程的步骤制定工艺规程的基本要求是在保证产品质量的前提下， 能尽量提高生产率和降低成本。同时，还应注意做到技术上的先进性、 经济上的合理性，保证工人具有良好的劳动条件。制定工艺规程时，工艺人员必须认真研究原始资料，如产品图样、生产纲领、毛坯资料及生产条件的状况等。然后参照同行业工艺技术的发展，综合本部门的生产实践经验， 进行工艺文件的编制。 （1） 零件图的研究与工艺审查； （2） 确定生产类型； （3） 确定毛坯的种类和尺寸； （4）

3、选择定位基准和主要表面的加工方法，拟订零件的加工工艺路线； （5） 确定工序尺寸、 公差及其技术要求； （6） 确定机床、 工艺装备、 切削用量及时间定额； （7） 填写工艺文件。 4机械加工工艺规程的格式1）机械加工工艺规程的一般格式 机械加工工艺过程卡 如图3-5 机械加工工艺卡片 如图3-6 机械加工工序卡片 如图3-72）数控加工工艺文件的格式 数控加工工序卡 如图3-8 数控刀具卡 如图3-9数控加工走刀路线图 如图3-10装夹图和零件设定卡 如图3-11数控编程任务书 如图3-123.2.2 零件的结构工艺分析在制订零件的机械加工工艺规程之前，要对零件进行深入细致的工艺分析。1）分

4、析零件图样 零件图样是设计工艺过程的依据，因此，必须仔细地分析、研究它。 通过图样了解零件的形状、结构并检查图样的完整性。 分析图样上规定的尺寸及其公差、表面粗糙度、形状 和位置公差等技术要求，并审查其合理性，必要时应参阅部、组件装配图或总装图。分析零件材料及热处理。其目的，一是审查零件材料 及热处理选用是否合适，了解零件材料加工的难易程度；二是初步考虑热处理工序的安排。找出主要加工表面和某些特殊的工艺要求，分析其可 行性，以确保其最终能顺利实现加工。2） 零件的结构工艺性分析 结构工艺性的概念零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性，它是评价零件结构设计优

5、劣的主要技术经济指标之一。零件切削加工的结构工艺性涉及到零件加工时的装夹、对刀、测量和切削效率等。零件的结构工艺性差会造成加工困难，耗费工时，甚至无法加工。零件的结构工艺性的好与差是相对的，与生产的工艺过程、生产批量、工艺装备条件和技术水平等因素有关。随着科学技术的发展和新工艺的出现及生产条件的变化，零件的结构工艺性的标准也随之变化。 零件结构工艺性a) 零件的结构尺寸(如轴径、孔径、齿轮模数、螺纹、键槽和过渡圆角半径等)应标准化，以便采用标准刀具和通用量具，使生产成本降低。 b) 零件结构形状应尽量简单和布局合理，各加工表面应尽可能分布在同一轴线或同一平面上；否则，各加工表面最好相互平行或垂

6、直，使加工和测量方便。 c) 尽量减少加工表面(特别是精度高的表面)的数量和面积，合理地规定零件的精度和表面粗糙度，以利于减少切削加工工作量。d) 零件应便于安装，定位准确，夹紧可靠：有相互位置要求的表面，最好能在一次安装中加工。e) 零件应具有足够的刚度，能承受夹紧力和切削力，以便于提高切削用量，采用高速切削。表3-13对部分零件的切削加工结构工艺性进行了比较。 3.2.3 零件毛坯的种类和选择选择毛坯的基本任务是选定毛坯的种类和制造方法，了解毛坯的制造误差及其可能产生的缺陷。毛坯的种类及其不同的制造方法，对零件的质量、加工方法、材料利用率、机械加工劳动量和制造成本等都有很大的影响。所以，毛

7、坯的选择应根据零件的生产纲领，综合考虑毛坯制造费用和零件加工费用来确定，以求得最佳方案。毛坯的种类1）型材 型材有热轧和冷拉两类。热轧型材尺寸较大、精度较低，多用于一般零件的毛坯；冷拉型材尺寸较小、精度较高，多用于精度要求高的中小型零件。2）焊接件 焊接件是通过电焊、气焊、氩弧焊等焊接方式制造毛坯。焊接件的优点是制造简单，生产周期短，节省材料，减轻重量。但其抗振性较差，变形大，通常需通过时效热处理解决，一般用于大型零件的单件小批生产中。3）铸件 形状复杂或尺寸较大的毛坯宜采用铸造方法，铸件的材料一般为铸铁（常用的有灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁）、铸钢、铜及铝合金，其中以灰口铸铁和铸钢最常用。目

8、前生产中以砂型铸造为主，在精度要求和生产效率较高的场合，可采用金属型铸造和压力铸造，对于一些尺寸较小、精度较高的特殊形状铸件可采用熔模铸造、离心铸造等特种铸造。 4）锻件 锻件毛坯由于经锻造后可得到金属纤维组织的连续性和均匀分布，适应于对强度有一定要求、形状比较简单的零件。一般用碳钢及合金钢。2毛坯的选择(1) 根据图纸规定的材料及机械性能选择毛坯。(2) 根据零件的功能选择毛坯。 (3) 根据生产类型选择毛坯。 (4) 根据具体生产条件选择毛坯。 活塞环筒状毛坯 凿岩机棘爪毛坯 尺寸小或薄的零件，为便于装夹并减少夹头，可将多个工件连在一起，由一个毛坯制出。如图两件合制在一起的毛坯(a) 开合

9、螺母外壳； (b) 发动机连杆和曲轴轴瓦盖 装配后形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便，常把两件合为一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切开。 课后反应及分析授课内容： 零件工艺性分析和定位基准选择教学 课时授课类型理论课教学目的、要求教学重点：3. 零件的结构工艺性分析；4. 零件定位基准的选择教学难点：3、 零件结构工艺性的好差选择；4、 工件定位基准的选择教学方法和手段：4、 多媒体课件；5、 实例讲解；6、 课堂互动教学内容及过程：3.2.4工件定位基准的选择基准是零件上用来确定其他点、线、面的位置所依据的点、线、面。根据基准功能不同，分为设计基准和工艺基准。1）设计

10、基准 它是在零件设计图纸上用来确定其他点、线、面的位置的基准。如图3-8所示的零件，轴心线O-O是外圆表面和内孔的设计基准；端面A是端面B、C的设计基准；30H7内孔的轴心线是45h6外圆表面径向跳动和端面B跳动的设计基准。 2）工艺基准 它是在工艺过程中所采用的基准。包括以下基准。 工序基准 是在工序图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。所注的被表面位置尺寸称为工序尺寸。如图3-9。定位基准 是在加工中用于工件定位的基准。如图3-10加工A面和B面时，以C面和D面为工件的定位基准。 测量基准 是测量工件的形状、位置和尺寸误差时采用的基准。如图3-11的两种测量方法，(a)

11、为检验面A时时以小圆柱面的上母线为测量基准；(b)时以大圆柱面的下母线为测量基准。装配基准 是在机器装配时，用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。如图3-12齿轮和轴的装配，图3-13是上述基准之间关系的实例。 2定位基准的选择 在机械加工过程中的开始，只能用未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。基准称为辅助基准，如工艺台，工艺孔等。根据工件加工的工艺过程，下面分别阐述粗、精基准选择的基本原则。 1） 粗基准的选择原则 选择粗基准时，主要考虑两个问题：一是合理地分配各加工面的加工余量：二是保证加工面与不加工面之间的相互位置关系。具体选择时应参考下列原则。为了保证加工面

12、和不加工面之间的相互位置要求，一般选择不加工面为粗基准。 加工余量合理分配原则 为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准。重要表面原则为保证重要加工表面的加工余量均匀，应选重要加工表面为粗基准。不重复使用原则粗基准精度低、表面粗糙，重复使用会造成较大的定位误差，从而引起相应加工表面间出现较大的位置误差，因此在同一尺寸方向上一般只允许使用一次，以免产生较大的定位误差。 便于装夹原则作为粗基准的表面，应平整光洁，要避开铸造浇冒口、分型面、锻造飞边等表面缺陷，以保证工件定位可靠，夹紧方便。 2） 精基准的选择基准重合原则 直接采用设计基准作为定位基准，称为基准重合原则。采用

13、设计基准作为定位基准称为基准重合。如图3-18（a）所示，零件的表面A和B已经加工好，即设计尺寸a及其公差要求已经得到保证。现采用静调整法加工零件的表面C，考虑加工方便起见，以底面A为定位基准进行加工，即设 计基准与定位基准不重合，加工时得到尺寸c。为保证设计尺寸b及其公差（Tb）的要求，尺寸b不仅要包含本工序尺寸c的加工误差（c），还要包括由于设计基准和定位基准不重合所带来的基准不重合误差，其最大值为设计基准和定位基准间位置尺寸a的公差（Ta），即TbTac。所以， 本工序尺寸c的加工误差cTb Ta，这样就缩小了本工序的加工允差，提高了加工精度，增加了加工成本。而图3-18（b）所示以顶面

14、B为定位基准加工表面C时，工序尺 寸就是设计尺寸b，满足基准重合原则。其加工误差bTb，无须考虑尺寸a的公差Ta，这样就降低了加工要求和加工成本。由此可见，基准重合可消除基准不重合误差，有利于保证加工精度，实际加工中应尽量采用。但在某些情况下，基准重合会带来一些新的问题，如工件装夹不方便、夹具设计太复杂等，从而实现起来很困难。如图3-19所示零件，采用基准重合原则进行加工，图3-19（a）为采用B面定位、A面夹紧进行加工；图3-19（b）为采用预先调整好的组合铣刀同时加工 B、C两表面，无论是定位夹紧还是刀具调整，都比较麻烦。故只要加工精度允许，为了便于工件定位和加工，同时使夹具结构简单，可以

15、考虑基准不重合的加工方法。上面分析了按静调整法加工一批工件时，因定位基准与设计基准不重合而产生基准不重合误差。若用试切法或动调整法直接保证每个零件的尺寸，就不存在这项误差，但会影响生产率的提高。 基准统一原则 在零件加工的整个工艺过程或者相关的某几道工序中，选用同一个（或一组）定位基准进行定位，称为基准统一原则。例如：轴类零件加工时常采用中心孔作为统一基准加工各外圆表面，这样不仅能在一次安装中加工出大多数表面，还能保证各段外圆的同轴度以及端面与轴心线的垂直度等要求。 自为基准原则 对于某些在精加工或光整加工工序中要求加工余量小而均匀的表面时，可以选择加工表面本身作为定位基准，这就是自为基准原则

16、。 互为基准反复加工原则 为了使加工面间有较高的位置精度，可采用两个加工表面互为基准反复加工的方法，称为互为定位基准反复加工的原则。 便于装夹原则 所选择的精基准应保证工件定位准确稳定、装夹方便可靠，夹紧机构简单，操作方便灵活。（3）辅助基准的选择 它是为了安装方便或易于实现基准统一，人为地制造的一种定位基准。例如轴类零件加工时所用的顶尖孔，这些表面不是零件上的工作表面，在零件的工作中不起任何作用，只是由于工艺上的需要才做出的。3.2.5 工艺路线的制订步骤工艺路线的拟定是制定工艺规程的关键，其主要任务是选择确定各个表面的加工方法和加工方案，确定如何划分加工阶段，确定工序集中与分散程度，确定各

17、个表面的加工顺序和装夹方式，以及详细拟订工序的具体内容等。目前还没有一套普遍完整的方法，而多是采取经过生产实践总结出的一些综合性原则。在应用这些原则时，要结合具体的生产类型及生产条件灵活处理。 1加工方法的选择加工方法的选择原则是保证加工质量和生产率与经济性。为了正确选择加工方法，应了解各种加工方法的特点和掌握加工经济精度及经济粗糙度的概念。1）加工经济精度 加工过程中影响精度的因素很多，同一种加工方法在不同的工作条件下所能达到的精度是不同的。 加工经济精度是指在正常的加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备及标准技术等级的工人），以最有利的时间消耗所能达到的加工精度（或表面粗糙度）。经济

18、粗糙度的概念类同于经济精度的概念。2）选择加工方法时考虑的主要因素 工件的加工精度、表面粗糙度和其它技术要求。 工件材料的性质。 工件的结构形状和尺寸大小。 结合生产类型考虑生产率和经济性。同时大批大量生产中可以采用精密毛坯，从根本上改变毛坯的形态，大大减少切削加工量。例如，用粉末冶金制造油泵齿轮；用熔模浇铸制造柴油机上的小零件。 根据现有生产条件。 选择加工方法时应首先考虑充分利用本厂现有设备和合理安排，同时挖掘企业潜力、发挥工人的积极生和创造性。2加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，应划分成若干个加工阶段。一般分为粗加工、半精加工和精加工3个阶段。如果加工精度 和表面粗糙度要求特别高时

19、，还可增加光整加工和超精密加工阶段。 1）加工阶段的划分 粗加工阶段 切除各加工表面大部分的加工余量，并作出精基准。此时零件加工精度和表面质量都较低，加工余量大，因此应采取措施尽可能提高生产率。 半精加工阶段 是介于粗加工和精加工的切削加工过程，通过切削加工消除主要表面粗加工留下来的较大误差，为精加工作好准备（达到一定的加工精度，并保证一定的精加工余量），同时完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻丝、铣键槽等）。 精加工阶段 保证各主要表面达到图纸规定的质量要求。 光整加工阶段 对于尺寸精度要求很高和表面粗糙度要求很细的表面，还需要进行光整加工阶段。一般不能用来提高位置精度和形状精度。应当指出：加

20、工阶段的划分是指零件加工的整个过程而言，不能以某一表面的加工或某一工序的性质来判断。同时，在具体应用时，也不可以绝对化，对有些重型零件或余量小、精度不高的零件，则可以在一次安装中完成表面的粗加工和精加工。2）划分加工阶段的原因（1） 利于保证加工质量。 工件在粗加工阶段因切削用量大，产生较大的切削力和切削热、以及加工时所受较大的夹紧力，它们共同作用引起工件的变形，如不分阶段连续进行粗精加工，上述变形来不及恢复，将影响加工精度。因此，加工阶段需要分开。粗、精加工分开后，一方面各阶段之间的时间间隙相当于自然时效，有利于内应力消除；另一方面不会破坏已加工表面的质量。 2） 合理使用机床设备。 粗加工

21、时可采用功率大、刚性好、精度不高的高效率机床；精加工时可采用小功率的高精度机床。划分加工阶段后，可以避免以精干粗，这样能充分发挥机床设备各自的性能特点，并且能延长高精度机床的使用寿命。（3） 便于安排热处理工序，使冷热加工配合的更好。（4） 便于及时发现毛坯缺陷。 毛坯的各种缺陷如气孔、砂眼、裂纹和加工余量不足等，在粗加工后即可发现，便于及时修补或决定报废，以免后期加工才发现而造成浪费工时和制造费用。（5） 精加工、光整加工安排在最后，可保护精加工后的表面在搬运和夹紧中不受损伤。3 加工顺序的安排复杂工件的机械加工工艺路线中，要经过切削加工、热处理和辅助工序。为确定各表面的加工顺序和工序数目，

22、生产中已总结出一些指导性原则及具体安排中应注意的问题。因此，工件各表面的加工顺序，除依据加工阶段的划分外还应分别考虑以下因素： 1）机械加工工序的安排原则基面先行原则 用作精基准的表面，首先要加工出来。因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小，所以任何零件的加工总是首先对定位基准面进行粗加工和半精加工，必要时还要进行精加工。零件上主要表面在精加工之前，一般还必须安排对精基准进行修整，以进一步提高定位精度。若基准不统一，则应按基准转换顺序逐步提高精度的原则安排基准面的加工。 先粗后精原则 根据零件加工阶段划分的原则和依据，先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工或光整加工。这样才能逐步提高

23、加工表面的精度和减小表面粗糙度，这种方法尤其适用于粗精加工间需要穿插热处理工序或容易发生加工变形的薄壳类及细长零件。 先主后次原则 零件的加工应先安排加工主要表面，后加工次要表面。主要表面一般为装配表面、工作表面和定位基面等重要表面，其加工精度和表面质量要求都比较高；次要表面包括自由表面、键槽、紧固用的光孔或螺纹孔表面等，其精度要求较低。由于其加工余量较少、而且又和主要表面有位置精度要求，因此一般应放在主要表面半精加工结束后，最后精加工或光整加工之前完成。例如，箱体零件中主轴孔、孔系和底平面一般是主要表面，应首先考虑它们的加工顺序；而端面和侧面可以在加工底面和顶面时一起完成，固定用的光孔和螺纹

24、孔可安排在精加工主轴孔前加工。 先面后孔原则 零件上的平面必须先加工，然后再加工 孔。对于箱体、支架和连杆等工件应先加工平面后加工孔。这是因为先加工平面，安放和定位比较稳定可靠，再以平面定位加工孔，以保证平面和孔的相互位置精度。另外，由于先加工好平面，能防止孔加工时刀具引偏，使刀具的初始工作条件得到改善。先内后外原则 即先进行内型内腔加工工序，后进行外形加工工序。2）热处理工序的安排 热处理的目的是提高材料的力学性能，消除毛坯制造及加工过程中的内应力，改善材料的切削加工性能。根据目的不同，可以分为预备热处理和最终热处理工序。 预备热处理 一般安排在机械加工粗加工前后，主要目的是改善零件的切削加

25、工性能，消除毛坯制造和粗加工切削产生的内应力，并为最终热处理作好金相组织准备。 正火、退火：目的是消除内应力、改善加工性能，为最终热处理作准备。一般安排在粗加工之前，有时也安排在粗加工之后。时效处理：以消除内应力、减少工件变形为目的。一般安排在粗加工之前后，对于精密零件，要进行多次时效处理。调质：对零件淬火后在高温回火，能消除内应力、改善加工性能并能获得较好的综合力学性能。一般安排在粗加工之后进行，对一些性能要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。 最终热处理 最终热处理的主要目的是提高零件的硬度和耐磨性，一般包括淬火、回火及表面热处理（表面淬火、渗碳淬火、氮化处理、碳氮共渗）等，它应安排在精

26、加工前后。3）辅助工序的安排辅助工序包括检验、去毛刺、倒角、倒棱、退磁、清洗、防锈等。辅助工序也是必要的工序，若安排不当或遗漏，会给后续工序和装配带来困难，甚至影响产品质量。其中检验工序是最主要的，它对保证产品质量、防止产生废品起到重要作用。除每道工序结束操作者自检外，还必须在下列情况下安排单独的检验工序：关键工序或工时较长的工序前后。各加工阶段前后。在粗加工后精加工前，精加工后精密加工前。 零件转换车间的前后，特别是热处理工序前后。 零件全部加工结束之后。特种性能（磁力擦伤、密封性等）检验之前。 其他辅助工序的安排因视具体情况安排。4）数控加工工序与普通加工工序的衔接 有些零件的加工是由普通

27、机床和数控机床共同完成的。数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就容易产生问题。因此，在熟悉整个加工工艺的同时，要清楚数控加工与普通加工工序各自的技术要求、加工目的和特点。例如，要不要留加工余量，留多少余量合适；定位面与孔的精度要求及形位公差是否满足要求；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等。这样才能使各工序相互能满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。 4工序的集中与分散 1）工序集中 就是将工件的加工集中在几个工序中进行，每道工序的加工内容较多，工艺路线短。其特点是： 工件安装次数减少，不仅可以缩短辅助时间，而且易于保证加工表面之间的相互位置精度。

28、 设备数量减少，并相应地减少操作工人人数和生产面积，缩短了工艺流程，简化了生产计划工作和生产组织工作。 有利于采用高效的机床和工艺装备，提高生产率。采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准 备工作量大。2）工序分散 就是将工件的加工分散在较多的工序中进行，而每道工序的加工内容较少，最少时每道工序仅包含一简单工步。其特点是： 设备和工艺装备比较简单，调整方便，生产适应性好，容易适应产品的变换。 有利于选择最合理的切削用量，减少机动时间。 设备和工艺装配数量多，操作工人多，生产面积大。对工人技术要求较低。3）工序集中与分散的应用 工序集中与分散各有其特点，应根据生产纲领、零件结构特点及技术要

29、求条件和产品的发展情况等因素来综合分析。数控机床加工零件一般采用工序集中的原则。 5机床与工艺装备的选择1）数控机床的选择 首先应根据零件的形状、尺寸、加工数量及各项技术要求，合理选用数控机床。如果是轴、盘类零件，可选用数控车床；如果是各种箱体、箱盖、盖板、壳体和平面凸轮等零件，可选用立式数控铣镗床或立式加工中心；如果是复杂曲面、叶轮和模具等零件，可选用三坐标联动数控机床；如果是复杂的箱体零件、泵 机床的精度与工序要求的精度相适应。 机床的规格与工件的外形尺寸、本工序的切削用量相适应。 机床的生产率与被加工零件或产品的生产类型相适应。 选择的设备应尽可能与工厂现有条件相适应。 2）工艺装备的选

30、择 选择工艺装备就是确定各工序所需的刀具、夹具和量具等。 夹具的选择 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定，二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，主要考虑以下几点：当零件加工批量小时，尽量选用通用夹具，有条件的可采用组合夹具或可调式夹具。当零件成批生产时，应考虑采用专用夹具，但要力求结构简单。大批大量生产应采用液压或气动夹具、多工位夹具等，保证装卸零件方便、可靠、迅速，以提高生产率。夹具要尽量开敞，其定位、夹紧机构元件在加工中不能与刀具产生干涉，以免发生碰撞。 刀具的选择 刀具的选择主要取决于各工序所采用的加工方法、加工表面尺寸、工件

31、材料、加工精度和表面粗糙度要求、生产率和经济性等因素。因此刀具必须具有较高的精度、刚度和耐用度，安装调整方便的特点。应尽量采用新型高效刀具，并使刀具标准化和通用化，以减少刀具的种类，便于刀具管理。同时要注重推广新型刀具材料和先进刀具。 量具的选择 量具主要根据生产类型和工件的加工精度来选取。单件小批生产中，应尽量选用通用量具，如游标卡尺、百分表等；大批大量生产应采用各种量规和高效的专用检具。 6切削用量与工时定额的确定1）切削用量 切削用量包括主轴转速、进给速度和背吃刀量（切削深度）。正确、合理选择切削用量，对保证零件加工精度、提高生产率和降低刀具的损耗都有很大的意义。切削用量应根据加工性质、

32、加工要求、工件材料及刀具的尺寸和材料等查阅机械加工工艺手册查取或计算，也可根据单位实际情况、实际参数计算确定。比如，在一般工厂中，由于工件材料、毛坯状况、刀具材料和几何角度以及机床的刚度等许多工艺因素变化较大，故在工艺文件上不规定切削用量，而由操作者根据实际情况自己确定。但是，在大批大量生产中，特别是在流水线或自动线上必须合理地确定每一道工序的切削用量。2）时间定额 是在一定的生产条件下制定出来的完成单件产品（如一个零件）或某项工作（如一个工序）所消耗的时间。它不仅是衡量劳动生产率的指标，也是安排生产作业计划、进行成本核算、确定设备数量和人员编制、规划生产面积的重要依据，因此工时定额是工艺规程

33、中的重要组成部分。工时定额由下述部分组成： 基本时间Ti 是直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。对切削加工来说，就是直接用于切除工序余量所消耗的时间（包括刀具的切入和切出时间）。基本时间可由计算公式求出。不同的切削加工方法，其计算公式有所不同，详细计算可查阅机械加工工艺手册等有关资料。 辅助时间Tj 是工人在完成工序加工时所必须进行的各种辅助动作的时间。它包括装卸工件、开停机床、改变切削用量、手动进刀和退刀、测量工件等所消耗的时间。 辅助时间的确定应考虑切削方式和生产类型。大批大量生产时，常将辅助动作进行分解逐项确定，最后予以综合，各种辅助动作所消

34、耗的时间可从有关机械加工工艺手册中查到。单件小批生产则常用基本时间的百分比进行估算。基本时间和辅助时间之和称为工序时间，以Tg表示，即：TgTi Tj。 服务时间Tfw 是为使加工正常进行，工人照管工作地（如更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）及保持正常工作状态所消耗的时间。一般按工序时间的百分数来计算。 休息与自然需要时间Txz 是工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。一般按工序时间的百分数来计算。 缩短基本时间 一是提高切削用量：增大切削速度、进 给量和背吃刀量，它是广泛采用的提高劳动生产率的有效措施。例如，近年来发展的高速切削，不仅缩短了基本时间，而且能提高加工质

35、量，降低成本和能源消耗。二是减少切削行程长度。减少切削行程长度的工艺方法很多，常用的有采用多刀加工、多件加工、改变进给方法等措施。如图3-26、图3-27所示 缩短辅助时间 辅助时间在单件小批生产中占有较大的 时间比例。在有些情况下，提高切削用量对提高生产率没有显著的效果，因此必须考虑缩短辅助时间，一般有以下两条基本途径：一是实现机械化和自动化，比如采用先进高效夹具装夹工件、采用多工位连续加工，提高机床的自动化加工程度。二是使辅助时间与基本时间重合，比如采用主动检测或数字显示自动测量装置、采用两个相同夹具交替工作的方法，使基本时间与辅助时间完全重合或部分重合。 减少服务时间 缩减工作地点服务时

36、间主要是要缩减调整和更换刀具的时间，提高刀具或砂轮的耐用度。主要方法是采用各种快换刀夹、 自动换刀装置、刀具微调装置以及不重磨硬质合金刀片等，以减少工人在刀具的装卸、刃磨、对刀等方面所耗费的时间。 缩短准终时间 在批量生产时，应设法缩减安装工具、 调整机床的时间，同时应尽量扩大零件的批量，使分摊到每个零件上的准备终结时间减少。在中、小批生产时，可采取先进加工设备，采用成组技术进行设计夹具和刀具，提高夹具和刀具的通用化程度，尽可能减少调整时间。 采用先进工艺方法 采用先进工艺可以大大提高劳动生产率，具体有以下几个方面： 在毛坯制造中采用先进的方法 例如粉末冶金、熔模铸造、压力铸造、精密锻造和爆炸

37、成型等新工艺。 采用少、无切削新工艺 例如采用冷挤压、冷轧、液压等加工方法，不仅能提高生产率，而且工件的表面质量和精度也明显改善。 应用特种加工新工艺 可采用线切割、电火花加工、电 解加工等特种加工方法完成对一些特硬、特脆、特韧材料及复杂型面的加工。 改进传统加工方法 例如，在大批大量生产中对于内表面常以拉削代替钻、铰孔，平面常用强力磨削代替刨削和铣削等。 提高机械加工自动化程度 加工过程自动化是提高劳动生产率的最理想手段，要针对不同的生产类型，采取相应的自动化程度。对于大批大量生产，可采用流水线、自动线的生产方式。这时，广泛应用专用自动机床、组合机床以及工件运输装置，以达到较高的生产率。课后

38、反应及分析：作业：P135 3-8； 3-9； 3-10； 3-11授课内容： 3.3加工余量的确定 3.4工序尺寸及公差的确定教学 课时2课时授课类型理论课教学目的、要求教学重点：5. 工序加工余量6. 工艺尺寸链7.教学难点：5、 工艺尺寸链的相关计算及其应用教学方法和手段：7、 多媒体课件；8、 实例讲解；9、 课堂互动教学内容及过程3.3.1 加工余量及其确定1. 加工余量加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度。加工余量有工序余量和加工总余量（毛坯余量）之分。工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差；加工总余量（毛坯余量）是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。显然，总余量Z总与工序余量Zi的

39、关系为：式中：n为该加工表的工序数目。 对于回转表面（外圆和内孔等），加工余量是直径上的余量，在直径上是对称分布的，故称为对称余量；而在加工中，实际切除的金属层厚度是加工余量的一半，因此又有双面余量（加工前后直径之差）和单面余量（加工前后半径之差）之分。 对于平面，由于加工余量只在一面单向分布，因而只有单面余量（即实际切除的材料层厚度）。 对于回转表面： 轴 2Zb=dadb； 孔 2Zb=dbda 式中：Zb为单边加工余量；da为前工序的加工表面直径；db为本工序的加工表面直径。 对于平面： 外表面 Zb=ab； 内表面 Zb=ba 式中：Zb为本工序加工余量；a为前工序的工序尺寸；b为本工

40、序的工序尺寸。 序尺寸、工序公差、加工余量三者的关系如图所示：由于加工余量是相邻两工序基本尺寸之差，则本工序的加工余量Zb=ab，因而最小加工余量是前工序最小工序尺寸和本工序最大工序尺寸之差，即Zbmin=aminbmax；最大加工余量是前工序最大工序尺寸和本工序最小工序尺寸之差，即Zbmax=amaxbmin；工序余量公差等于前工序与本工序尺寸公差之和，即TZb=TbTa。 2. 影响加工余量的因素加工余量的大小对于工件的加工质量和生产率均有较大的影响。加工余量过大，会增加机械加工的劳动量和各种消耗， 提高加工成本。加工余量过小，则不能消除前工序的各种缺陷、 误差和本工序的装夹误差，造成废品

41、。因此，应当合理地确定加工余量。 由于加工表面的总余量Z总等于各工序余量之和，而工序余量Zi又是由最小加工余量Zbmin与前工序的尺寸公差Ta构成的， 即Zb=Zbmin+Ta。因此，要想合理确定加工余量Zb，必须先分析影响最小加工余量Zbmin的因素。 确定加工余量的基本要求是：在保证加工质量的前提下， 加工余量越小越好。具体地说，就是要保证前道工序产生的形位误差和表面层缺陷能被相邻的后续工序切除，这样才能使加工质量逐步得到提高。例如，要车一个零件的内孔（如图所示）前工序钻孔产生的形位误差及表面层缺陷放大如图3-32(b)所示，a为轴线歪斜形成的位置误差，a为孔本身的圆柱度形状误差，Ra和H

42、a分别为表面粗糙度和变形层的深度。 若要将本孔前工序的形状误差及表面层缺陷切除，则车孔的单边最小加工余量应包括上述误差及缺陷的数值， 即 此外，在本道工序中，不可避免地还会存在着安装误差b（即原孔轴线与安装后回转轴线的同轴度误差），如图3-32(c)所示。因此，要确保前工序（钻）的误差和缺陷的切除， 最小工序加工余量还应考虑b的影响。由于本工序的安装误差b和前工序的位置误差a属空间误差，因而计算时应取矢量和的绝对值（二者可能叠加，也可能抵消一部分），即 考虑到前工序的尺寸公差Ta通常已包括了形状误差a, 故影响加工余量的因素有： 前工序的尺寸公差Ta（ Ta越大，Zb就越大）； 前工序的位置误

43、差a； 前工序的表面质量（Ra+Ha）； 本工序的安装误差b； 其它如热处理引起的工件变形（若变形过大而余量不足则报废）。 3. 确定加工余量的方法(1) 查表法。根据各工厂的生产实践和试验研究积累的数据， 先制成各种表格，再汇集成手册。确定加工余量时，查阅这些手册，再结合工厂的实际情况进行适当修改。目前， 我国各工厂都广泛采用查表法。 (2) 经验估计法。本法是根据实际经验确定加工余量的。 一般情况下，为防止因余量过小而产生废品，经验估计的数值总是偏大。经验估计法常用于单件小批生产。 单件小批生产中，加工中、小零件，其单边加工余量参考数据如下。 总加工余量： （手工造型）铸件 3.57 mm

44、自由锻件 2.57 mm模锻件 1.53 mm圆钢料1.52.5 mm 工序余量： 粗车 11.5 mm半精车 0.81 mm高速精车 0.40.5 mm 低速精车 0.10.15 mm磨削 0.150.25 mm研磨 0.0020.005 mm 粗铰 0.150.35 mm 精铰 0.050.15 mm珩磨 0.020.15 mm (3) 分析计算法。分析计算法根据上述加工余量计算公式和一定的试验资料，对影响加工余量的各项因素进行分析， 并计算确定加工余量。这种方法比较合理，但必须有比较全面和可靠的试验资料，目前只在材料十分贵重以及军工生产或少数大量生产的工厂中采用。 3.4 工序尺寸及其公

45、差的确定 (1) 基准重合时工序尺寸及其公差的计算。这是指加工的表面在各工序中均采用设计基准作为工艺基准，其工序尺寸及其公差的确定比较简单。例如，对外圆和内孔的多工序加工均属于这种情况。此时，工序尺寸及其公差与工序余量的关系如图3-30所示。计算顺序是：先确定各工序的基本尺寸，再由后往前逐个工序推算，即由工件的设计尺寸开始，由最后一道工序向前工序推算，直到毛坯尺寸；工序尺寸的公差则都按各工序的经济精度确定， 并按“入体原则”确定上、 下偏差。 例3-1如图所示为某法兰盘零件上的一个孔，孔径为60mm，表面粗糙度值为Ra0.8m，毛坯采用铸钢件，需要淬火热处理。试确定其各工序尺寸及公差。 解解：根据题意要求，60 mm的孔径可以直接铸出，零件精度为IT7级，查表3-16孔加工方法确定工艺路线为：粗镗孔半精镗孔磨孔。从机械加工工艺手册查出各工序的基本余量、加工经济精度和经济粗糙度，填入表3-18第24列内，计算各工序基本尺寸并填入表3-18第5列内，再按“入体原则”和“对称原则”确定各工序尺寸的上下偏差，填入表3-18中的第6列内。标注如图3-31（a）、（b）、（c）、（d）所示。 2) 基准不重合时工序尺寸及其公差的计算。工序尺寸或定位基准与设计基准不重合时，工序尺寸及其公差计算比较复杂， 需用工艺尺寸链来分析计算工艺尺寸链：在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺