第三章 工艺规程的制定
一、生产过程和生产系统
1.生产过程
生产过程是指产品由原材料到成品之间的各个相互联系
的劳动过程的总和。
包括原材料的运输与管理、生产的准备工作、毛坯的制
定、零件的加工，部件和产品的装配、检验、油漆和包装等。
§ 3.1 基本概念
生产过程特征要求
不同产品的生产过程大不一样，同一产品在不同厂家生
产其生产过程也各有特点，不完全一样。 虽然各个厂家的生
产过程各不一样，但有一点是共同的,就是在满足生产质量
前提下，使生产效率最高，生产费用最低。
实现优质、高效、低成本的有效措施
采用多个工厂联合协作，有利于组织专业化的生产，有利
于达到这一目的。一个工厂的生产过程是为了便于组织生产
和管理，常分为各个车间或分厂的生产过程。一个车间或分
厂生产成品，往往又是其它车间或分厂车间的原材料。
2、系统及其属性
系统,根据其构成单元和功能的不同有多种不同的定义，
较普遍的定义是,系统只由两个或两个以上相互依赖、相互作
用、共同配合实现预定功能的各单元组成的有机集合体。 如生
态系统、水利系统、铁路运输系统，一台机器、一套化工设备、
一个工厂都可看成是一个系统。
如：铸造和锻造车间的成品就是机械加工车间的 "
毛坯 "；机械加工车间的成品，又是装配车间的 "原材料 "。
系统具有如下属性（基本特征）
① 集合性
② 关联性
③ 目的性
④ 环境适应性 ?
?
?
① 集合性,系统是由若干个要素组成,单元既可以是实体，
也可以是要概念（信息），可以是天然的；也可以是人工的（机
床、夹具等）。 系统中各要素不是简单地相加，只有各要素构成
有机整体时系统才具备其功能。 一个系统，即使各要素都很优良，
如果整体性耐差，不成为一个好系统。 反之，一些不算很理想的
要素，如果综合得好，可成为具有优良性能的系统。
② 关联性,各个单元要素集合在一起构成的是一个“群
体”或“整体”。
要使这一“群体”成为系统，各单元要素间必然存在相
互联系或相互影响。它们的关系可以是物理关系、逻辑关系
或法定关系（如社会中上、下级关系）。可表现为某个单元
从另一个单元接受输入，而其输出又往往是别的单元输入。
如：汽车系统中，发动机 →变速箱 →传动轴 →后桥叉速
器 →行走轮胎。
③ 目的性,为达到一定的目的，系统都具有一定的功能。
如,电力系统,目的是向用户供电，它必须具有将其它形
式的能转化为电能,功能。
制造系统,目的是向社会提供产品或设备，它应具有
特材料制成各种零件，并装配成产品的功能。
测试系统,它通过许多传感器，电器元件、存储器、
芯片及电缆导线组成，其目的是对信号进行采集、存贮、分析
和处理。
④ 环境适应性,任何系统都有一定的边界和环境，与
外部环境有一定的联系和相互作用。 外部环境的变化与系统
是相互影响的，它们之间随时进行着物质、能量、信息的交
换。如机械加工系统受周围环境的影响。
若系统能找出一种办法进行自我控制，即便外部环境发
生了变化，也能始终保持最优状态的系统。这样，系统具有
环境适应性。如：闭环、半闭环制造系统。
首先来看生产系统的两个子系统，机械加工工艺系统和机
械制造系统。
3,生产系统
它们彼此关联，相互影响，满足特定加工要求的系统。
① 机械加工工艺系统的组成
（ 1）机械加工工艺系统
?
?
?
金属切削机床
刀具
夹具
工件
②该系统的目的,是在特定的生产条件下，适应环境的要
求，各要素间相互关联，相互影响，在保证质量和产量前提下，
采用合理的工艺过程，降低该工艺的加工成本。
③ 要求,从机床、刀具、夹具、工件四个要素的整体出
发，综合分析、研究各种有关问题，实现系统的最佳化方案。
④ 机械加工工
艺系统中的流
?
?
?
物质流
能量流
信息流
如坯料在各工序间流动
加工中机床要耗费电力资源
控制着系统中物质要素的动
作和流动的工艺文件和数控
程序。
机械加工工艺系统中，坯料经一工序加工，检验后，然后
作为本工序加工完成的零件输到下一工序。这样一来，系统中
存在物质的流动，我们称之为,物质流”,同时在加工中，机
床要耗费电力资源，也就是说系统中存在着,能量流” 。另外，
当今电子计算机和自动控制等技术广泛深入到机械加工领域中，
如工艺文件通过数控程序和适应性控制模型控制着系统中物质
要素的动作和流动。这种要素我的称之为 "信息流 "。 一个工序
很优秀，并不一定能获得零件最低加工成本。必须全盘考虑组
成零件加工的各道加工工序，才能实现零件加工的最佳化。这
样综合的结果就是机械制造系统。
（ 2） 机械制造系统
机械制造系统是以 整个机械加工车间 为更高一级的系统
来考虑问题,其整体目的是使该车间能最有效地全面完成全
部零件的机械加工任务。 它由各机械加工工艺系统要素组成。
其中信息流除机械加工工艺系统中工艺参数信息外，还
有计划、调度、管理等方面的信息。
生产系统是以 整个制造工厂 为整体来看待的。工厂是社
会生产的基层单位，在工厂进行的所有生产活动的总和就构
成了一个典型的具有输入和输出的生产系统。
工厂（企业）是一个复杂的非线性大动力学系统，为了
有效地经营并获得最高的经济效益，就不仅要把原材料，毛
坯制造、机械加工、热处理、装配油漆、试车、运输和保管
等属于 "物质 "范畴的要素进行考虑，而且还必须把技术情报，
经营管理，劳动力调配，市场动态等信息作为影响系统效果
的要素来考虑。
（ 3） 生产系统
采购部门 销售部门
供应商
客户
A A
A
采购 生产 销售
仓库
销售订单 ? 产品
仓库
采购订单
? 物料
生产派工单
资源
设备 人员
信息流过程
资金流过程
资金 支出 收入
物流过程
劳务流
能量流
生产系统除物质流，能量流和信息流外，还包含劳务流
和资金流，在工厂内部动态地流动。
资金流
物流
采购
收货
领料
生产
入库 发运
总帐
物流带动资金流
应收帐款
应付帐款
采购
生产
发运 入库
收货
领料
信息流指挥物流
采购
生产
发运 入库
收货
领料
销售
订单
派工单
采购订单
初步设计
数字化预装配
详细设计
P D M
工装 CAD CAPP NC
工 艺 CAPP NC 用户需求
使用维护反馈信息
方案设计
设计、工艺
总帐
信息流、物流、资
金流的统一
应收帐款
应付帐款
采购
生产
发运 入库
收货
领料
采购订单
销售
订单
派工单
初步设计
数字化预装配
详细设计
P D M
工装 CAD CAPP NC
工 艺 CAPP NC 用户需求
使用维护反馈信息
方案设计
设计、工艺
由此可见，生产系统是包含制造系统更高一级的系统，
制造系统是生产系统中比较重要的子系统。
我们之所以要来分析系统的概念，就是要用系统工程技
术的观点来分析所研究的系统及其组成,树立 "局部 "服从 "
整体 ","整体 "融于 "局部 "的观点,以实现整个生产系统的
最佳化。
1.工艺过程
生产过程包含了 工艺过程和辅助过程,
①工艺过程,直接改变工件形状、尺寸、位量、性质 ;
②辅助过程,运输、保管、刃磨、设备维护等。
工艺过程, 生产过程中，按一定顺序逐渐改变生产对象的
形状（铸造、锻造等）、尺寸（机械加工）、位置（装配）和
性质（热处理），使其成为预期产品的主要过程；或者与原材
料变为成品直接有关的过程。可具体的分为铸造、锻造、冲压、
焊接、机械加工、热处理、电镀、装配等工艺过程。
本课程主要是研究机械加工工艺过程中的系列问题。
二、工艺过程和工艺规程
同一零件（产品）可以采用不同的加工过程，零件依次通
过的全部加工过程称之工艺路线或工艺流程；它是制定工艺过
程和进行车间分工的重要依据。
工艺规程,技术人员根据工件要求、设备条件和工人技术
情况等，确定采用的工艺过程，并将其写成工艺文件。
工艺规程的形式,
① 机械加工工艺过程：由毛坯机加工变为成品的过程。
② 机械加工工艺规程：将合理的机械加工过程以文件的
形式写出。
2.工艺规程
三、工艺过程的组成
1,工序、工步和走刀
① 工序,一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时几
个工件所连续完成的那一部分工艺过程。它是组成工艺过程
的基本单元。
一组（个）工人
一个工作地（指机床）
连续地加工
工序包括三要素
?
?
?
三要素任何一个改变都将视为不同工序。
（如热处理后再一次回
到同一工作地）。
② 工步,在加工表面（或装配时的连接表面）不变、加工
（或装配）工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工
序。
加工表面不变（可以是单个表面或组合表面）
工具不变（四角刀架，换刀）
连续性（一个工序通常包含几个工步）。
工步包括三要素
?
?
?
③ 走刀, (工作行程 ) 在一个工步中，有时材料要分几次去除，
则其切去一层材料称为一次走刀。工艺规程中常不包含走刀，但
对加工量影响大的场合，应规定走刀（余量） 。
加工方案一
小批量生产：车 —铣、去毛刺
加工方案二
大批量生产,
1、粗车小端面、外圆、倒角
2、粗车大端面、外圆、倒角
3、精车小外圆
4、精车大外圆
5、铣键槽、去毛刺
为简化工艺文件，对于那些连续进
行的若干个相同的工步，通常都看作
一个工步。如图加工的零件，在同一
工序中，连续钻四个 Ф 5mm的孔，就
可看作一个工步。
为了提高生产率，用几把刀具同时参与切削几个表面，这
也可看作一个工步，称为 复合工步 。
端面或钻两端中心
孔，它们都是复合
工步。
例如,铣端面、钻中心孔,每个工位都是用两把刀具同时铣两
立轴转塔车床回转刀架
上的复合工步
刨平面复合工步
组合铣刀铣平面复合工步 钻、扩孔复合工步
提示,
小批量生产,产量少效率不是主要问题，主要应减少设备
使的台数及人员分配，所以不宜采取工序分散的办法。
大批大量生产,主要问题是要提高生产率，所以宜采
用高效专业用设备，工序也较多。
2、安装和工位
① 安装,同一工序中，工件在机床或夹具中定位和夹紧一
次，称为一次安装。
② 工位,为了完成一定的工序内容，一次装夹后，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
的某一个位置。
工件在加工中应尽量减少装夹次数，因为多一次装夹，就
会增加装夹的时间，还会增加装夹误差。
减少装夹次数的有效办法是采用 多工位夹具 。
① 减少工件的安装次数
多工位加工
工序 1：装卸工件 工序 2：钻孔
工序 3：扩孔 工序 4：铰孔
③ 可实现加工时间与辅助
时间重叠。
② 减少辅助时间，缩
短工时，提高效率。
多工位加工的好处,
四、生产纲领和生产类型
生产纲领,根据国家计划，市场需要和企业的生产能力编制企
业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。
产量的组成,需求产品数量，备品数量、废品数量。
因此：年生产纲领 N可由下式计算,
N=Q·n(1+α%)(1+β%)
θ ----- 年产量（台 /年）
n ------ 每台产品所需该零件数量（件 /台）
α------ 备品率
β------ 废品率
本生产纲须确定后，就可以根据车间的具体情况按一定期
限分批投产，每批投产的零件数量称为批量。
生产类型
产品有大有小，小到螺钉，大至收音机，船舶。其特征
有的复杂，有的简单，批量和生产纲须也各不相同。
1．单件、小批生产
特征：①产品做得少，只做一件或数件；
② 一个工作打进行多工序和多品种的作业；
③ 重型机器、大型船舶，新样机制造属此类型。
根据产品的大小、
特征、批量和生产纲领，
我们通常将产品的生产
分成三种生产类型,
生产类型
单件、小批生产
成批生产
大批、大量生产 ??
?
2．成批生产
特征,
①产品生产数量较多，周期地成批投入生产；
②一个工作地顺序地、分批地完成不同工件的某些工序；
③通用机床，数量需求不大，但常更新产品就属此类型。
3,大批、大量生产
特征,
①产品生产数量大，需连续不断地进行生产；
②一个工作地重复不断地进行某工序的加工；
③如汽车通用件（轴承、螺栓等）自行车等属此类生产类型。
生产类型的划分,
生产类型不仅决定于生产纲须，而且和产品的大小和复
杂程度有关。
划分依据可参照下表,
表 3-1 生产类型与生产纲领（年产量）的关系
--------------------------------------------------------- -----------------
生产类型 重型机械 中型机械 小型机械
单件生产 < 5 < 20 <100
小批生产 5～ 100 20-200 100-500
中批生产 － 200-500 500-5000
大批生产 － 500-5000 5000-50000
大量生产 － > 5000 > 50000
------------------------------------------------------- -------------- -----
划分生产类型 有利于进行生产的规划和管理。
大批、大量生产 宜广泛采用高产专用机床和自动化生产
系统，按流小线或自动生产线排列进行生产，可大大提高生产
率，从而降低成本，提高竞争力。
单件、小批生产 宜采用通用性好的机床进行生产，以减
少设备投资，从而降低成本。
划分生产类型的意义
随着科技的发展和人民生产水平的提高，人们对产品的样
式要求越来越高，而同一样式的数量越来越少，同一产品获取
较高利润；“有效寿命”愈来愈短，因此要求制造系统具有高
效生产。能力又具快速转产的,柔性” 特性。
传统的专用机和生产线，对一种产品有较高的生产效率，
但很难适应新产品的需要。因此，它是有很大的 "刚性 " 。
（即专用性）
而数控机床，加工中心能很好地适用于当今产品多品种，
少批量生产自动化的要求。
五、机械加工的经济精度
影响加工的精度的因素有很多，如机床本身的精度、切削
余量、进给速度、刀具磨损情况等。也就是说,同一种加工方
法，随着加工条件的改变，所能达到的加工精度是不一样的。
所谓经济精度是这样定义的。
各种加工方法
的加工误差和加
工成本之间存在
一定的。这种关
系呈 负指数函数
曲线形状。
成本
加工误差
1Δ Δ 2 Δ 0 Δ 3 Δ 4
是指在正常的机床、刀具、人工等工作条件下，以合适的
工时消耗，某种加工方法所能达到的加工精度。在经济精度范
围内，加工精度和加工成本是相互适应的。
① 有利于合理地选择加工方法；
② 有利于准确地标注产品的技术要求 。
经济精度,
经济精度的重要性,
各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度可查阅手册。
如书本 P31页。
经济精度局限性的表现,
①有的加工方法因受到工件材料或加工尺寸的限制而不宜
采用该加工方法；
如：车、铣、刨、钻等加工方法不能加工已淬硬钢；铰孔
不宜加工大孔；镗孔不宜加工小孔。
②有时会碰到 多种加工方法都能达到所需的加工要求,对
此需进一步对加工成本进行定量分析，择优采用；
③经济精度的数值不是一成不变的。
随着技术进步，尤其是计算机技术在制造系统中的广泛应
用，使得一些加工方法的加工精度和生产不断提高，成本不断
下降。经济精度的数值不断下降。
一、工艺规程及其作用
1.工艺规程, 把零件加工的全部工艺过程按一定格式写成书面文
件就叫做工艺规程。
2.工艺规程的作用
工艺规程是在总结实践经验的基础上，依据科学的理论和必
要的工艺试验后制订的，反映了加工中的客观规律。 因此，工
艺规程是（ 1）指导工人操作和用于生产、工艺管理工作的主要
技术文件，（ 2）又是新产品投产前进行生产准备和技术准备的
依据和新建、扩建车间或工厂的原始资料，（ 3）此外，先进的
工艺规程还起着交流和推广先进经验的作用。
§ 3.2 工艺规程
完整性 规范性
3.对工艺规程的要求
(1)保证可靠地达到产品图纸所提出的全部技术要求。
(2)能获得高质量、高生产效率。
(3)有利于节约原材料和工时消耗，不断降低成本。
(4)有利于减轻工人劳动强度，保证安全和良好的工作条件。
4.工艺文件的形式,多种多样，区别很大，主要决定于生产类型。
在单件小批生产中一般只编制 综合工艺过程卡 。
在成批生产中多采用 机械加工工艺卡片 。
大批大量生产中则要求完整和详细的文件，一般是 工艺过
程卡、工序卡片,有时甚至包括 操作卡、调整卡 以及 检验卡 。
各工厂采用的工艺文件并无须统一格式，但基本内容大同
小异。
5,对待工艺规程的态度
1）严格遵守
工艺规程是经过逐级审批的，因而也是工厂生产中的工艺
纪律，有关人员必须严格执行。
2）允许修改
工艺规程也不是一成不变的，随着科学技术的进步和生产
的发展，工艺规程会出现某些不相适应的问题，因而工艺规程
应定期整顿，及时吸取合理化建议、技术革新成果、新技术和
新工艺。使工艺规程更加完善和合理。
二、制订工艺规程的原始资料
制订工艺规程的原始资料主要有,
（ 1）产品整套装配图和零件工作图；
（ 2）产品年产量；
（ 3）本厂生产条件：设备、工装、工人技术水平等情况；
（ 4）毛坯生产和供应条件；
（ 5）产品的验收质量标准；
三、制订机械加工工艺规程的步骤
(1)原则,
在保证质量的前提下，用最先进的、最经济合理的加工
方案。
(2)方法,
①认真研究、分析原始资料。
②参照国内外文献、结合现场实际编程。
③虚心征求工人意见。
(3)步骤,
①确定生产类型；
②分析研究产品的装配图和零件图,进行工艺审查 ;熟悉产品,性
能,用途和工作条件,零件在产品中的作用； 了解零件图上各项技术
条件的依据,确定关键性技术问题。检查尺寸,视图及技术条件是否
是否合理,主要,
a.审查各楦项技术要求是否合理；过高的精度,表面粗糙度及
其他要求会使工艺过程复杂化，成本提高 ;
b.审查零件的结构工艺性是否好；便于加工的安装，尽可能
减少加工和转配的劳动量；
c.审查材料选用是否恰当；
③ 确定毛坯的种类和尺寸； (应考虑生产批量，零件材料及毛坯
生产条件）
a.一般采用：铸件、锻件、焊接件；
b.毛坯精度提高，材料利用率提高，大大节约机械加工工时，
但毛坯精度过高往往使毛坯制造困难。
因此，毛坯种类和制造方法的选择要根据生产类型和具体
生产条件而定。达到高质量，降低生产产品生产成本。
④拟定零件加工工艺路线；
订出全部由粗到精的加工工序，内容包括选择定位基准，
定位夹紧方案，各表面加工方法；可提出几个方案对比。
⑤ 选择和确定机床设备，刀具，及工时定额,对于专用工艺
设备，应提出设计任务书。
⑥确定工序尺寸及其公差 ；
⑦确定切削用量；
⑧确定时间定额；
⑨填写工艺文件；
四、装配工艺规程制订的原则和步骤
装配是机器制造的最后一部分生产过程，它包括：
装配，调整、检验和试车等项工作。对装配工序的要求：
同样要满足质量、生产率和成本三方面要求。
(1)制定装配规程的原则,
①保证机器或产品的装配技术要求，争取最大质量
储备；
②钳工装配工作量小，减轻劳动强度；
③装配周期短，提高效率；
④占车间生产面积小；
(2)制定装配工艺规程的步骤及其内容
①产品分析
a.研究产品装配技术要求；
b.对产品结构进行尺寸分析；
根据某些装配精度要求进行工艺尺寸链分析计算，规定达
到装配精度的方法。
c.装配工分析，将产品分解成可以独立进行装配的装配单
元，以便组织装配工作的平行流水作业。
②装配组织形式的确定与生产类型有关；
分大批大量生产，单件小批生产，成批生产；
③ 确定装配工艺过程；
a.根据机械结构及其装配技术要求规定装配工作项目，工
作规范，相应的设备及工，夹，量具。
b.确定装配工作顺序，选定装配单元的基准件；
(4)计算各装配工作的工时定额；
(5)填写装配工艺规程文件；
§ 3.3 结构工艺性
同一产品可以有多种不同结构,所需花费的加工量也不
大相同。所谓 结构工艺性 是指所设计的产品在能满足使用
要求的前提下，制造的可行性和经济性。
也就是机器的和零件的结构是否便于加工，装配和维
修。即在满足机器工作性能的前提下能适应经济、高效制
造过程的需要，达到优质、高产、低成本。
一、结构和工艺的联系
1、结构工艺性
因齿间的轴向距离很小、因而小
齿圈不能用滚齿加工、只能用插齿加
工；又因插斜齿需专用螺旋导轨，因
而它的结构工艺性不好。若能采用电
子束焊，先分别滚切两个齿轮，再将
它们焊成一体，这样的制造工艺就较
好，且能缩短齿轮间的轴向尺寸。
例如双联斜齿轮的加工
焊接处
整体结构
由此可见，结构对工艺有着重要
的影响。
产品的 加工量、生产成本及材料消耗 。具体分析比较下
述各项特征,
a.机器或零件结构的通用化，标准化程度；
b.老产品零部件的重复利用程度；
c.平均加工精度和表面粗糙度系数 ;
d.关键零件工艺的复杂程度
e.材料利用率
f.采用自动化加工方法的可能性
1、结构工艺性衡量的主要依据
必须对毛坯制造,机械加工到装配调试的整个工艺过
程进行综合分析比较,全面评价。
2、结构工艺性具有综合性
不同生产规模,不同生产条件的工厂 来说,对产品结构工
艺性的要求是不同的。
3、结构工艺性又具有相对性
二、毛坯结构工艺性
机械零件广泛采用铸件，占 70%～ 85%；其次是锻件、冲
压件、各种型材和焊件。
(1)铸造毛坯的工艺性主要考虑一下因素,
①锻件形状尽量简单 ;避免不规则分型面
②铸件的垂直壁或筋否应有拔模斜度,内表面斜度大于外表
面 ;
③应防止浇注不足,铸件壁厚过渡不能太大。
④防止挠曲变形，尽量采用对称截面布置。
缩孔
壁厚力求均匀，以免产生缩孔
减少大的水平面，便于杂质和气体排除，减少内应力。
铸件局部凸台应连成一片
铸造毛坯的工艺性
分型面应尽量少
上
下
中
下
上
铸件结构不应阻碍材料收缩
起模方向应有脱模斜度
细长件收缩时易产生
弯曲，应采用对称截
面或合理布置加强筋
铸造毛坯的工艺性
适用于各种生产批量和毛坯形状尺寸的场合。
大批量 →模锻 单批
小批 →自由锻
锻造毛坯的工艺性要素,
①锻造毛坯形状应简单、对称、避免主体部分交贯和主
要表面上有不规则凸台。最大尺寸在分型面。
②锻造毛坯应有拔模斜度和圆角 ;
③毛坯形状不应引起模具侧向移动，使上下模错位 ;
④零件壁厚差不能太大。
(2)锻造毛坯的工艺性,
分型面
分型面
形状不对称，上下模易错
位，影响锻件质量 截面形状变化过大，模具寿 命降低
最大尺寸应在分型面上，
以利于金属填充
毛坯在半模内成型，有利
于提高质量，降低成本
锻造毛坯的工艺性
三、零件结构工艺性
提高零件结构工艺性，应遵循以下原则,
(1)减轻零件重量
好处,省材、省工时。便于选用加工设备。便于
运输、装卸和保存。
措施,减小铸件壁厚。壁厚减小一倍，重量减小
2/3倍。采用焊接件，重量下降 20～ 30%、加工量减小
30～ 50%。
大批量生产采用冲压件焊接结构。
1和 2采
用冲压
件代替
铸件，
可节省
材料和
工时
采用扎制型材，减少直径，节省材料
减轻零件重量
要素：必须考虑加工时的 安装、对刀、测量和提高切削
效率。
如,a.减小加工表面积；
b.正确规定加工要求；
c.保证刀具能自由地进刀和退刀及正常工作；
d.便于安装，能减少对刀和安装次数；
(2)保证加工的可能性和经济性
0.4 0.4
保证加工的可能性和经济性
底座有凸台，加工面积 ↓、加
工量 ↓,平面不平度误差 ↓,
接触精度 ↑ 。
进、排气（油）孔设在外圆上，加
工相对容易，且易保证槽间距
减少深螺纹孔的加
工，使用更为方便
减少配合表面的长度
好处,结构要素标
准化，节约工具，减
少工艺装备的工作，
简化工艺装备。
2
3
3
3
尺寸一致,加工尺
寸应能采用标准刀具
加工。减少刀具规格，
避免专门制备工具。
3) 零件尺寸规格标准化
工艺性差 工艺性好
工艺性差 工艺性好
4)正确标注尺寸及规定加工要求
a.尺寸标注应符合尺寸链最短原则；
b.不从轴线、锐边假想平面或中心线等难于测量的基准标
注尺寸（不易测量，需换算）；
c.避免从一个加工表面确定几个非加工表面的位置；
d,合理规定加工要求，过高精度及表面粗糙度，必然导致
增加工序。
ca
b
a
c
b 1.6
四、零件结构要素的工艺性实例
加工面积应尽量小
减少加工量、材料消耗和工具磨损
避免钻孔入端和出端是斜面
避免刀具磨损、提高钻孔精度
和加工效率
避免斜孔
简化夹具结构、使多个平行孔
同时加工、减少孔的加工余量
孔的位置距离壁太近
封闭平面应有与刀
具尺寸和刀具形状相适
应的过渡面
槽与沟的表面不应与其
它加工表面重合
四、装配结构的工艺性
改善机器装配结构的工艺性，应遵循以下原则,
好处,
a.以便于组织平行的流水装配作业，缩短装配期。
b.组件和具有独立功能的部件可单独进行检验和试
车调整，更好地保证总装质量并减少装配时间和装配的
劳动强度。
① 结构应能分解成独立装配单元；
D d D d
D < d D > d
传动轴的装配工艺性
措施,
a.使装配和拆卸方便。
b.相配合零件有正确基面，避免找正。
c.对有严格相对位置要求的装配结构，应设置防装错装置。
d.应使装配过程中的修配工作最少，所以，手工修配费时
费力。
如：柴油机汽缸孔压缸套后再精镗和珩磨。
② 应使装配操作和调整方便，减轻装配劳动；
旁开工艺孔，便于装配 采用双头螺柱
开辟装配空间，方便拆卸
方法,
a.应用成组技术。
b.尽量减少标准件的规格。
如,木工机床采用同一种螺栓连接，减少扳手，效率增大。
④ 要有利于达到和提高装配质量。
③ 为简化结构并使装配容易，装配结构中，必要的零件数
目和规格应减至最少。
§ 3.4 拟定工艺规程的几个主要问题
一、基准的选择
1.基准
(1)基准概念,
我们知道零件总是由若干表面组成，各表面之间总有一
定的尺寸和相互位置要求。
基准,就是零件专用来确定其他点、线、面所依据的那些
点、线、面。
(2)定位基准对工艺规程的影响。
直接影响,
a.工序的数目；
b.夹具结构的复杂程度；
c.零件的精度是否易于保证（如基准重合）；
① 设计基准,零件图上用以确定其它点、线、面的基准。
设计基准是尺寸标注的起始点。基准关系是可逆的。
拟定多种定位方案，进行比较择优。
(3)选定基准的方法,
(4)基准分类,
设计基准
工艺基准 按其作用的不同分为,
工艺基准有可分为,
定位基准
度量基准
装配基准
??
?
?
?
?
定位基准,在加工时使工件在机床或夹具上占有正确
位置所采用的基准。
定位基准可分为：粗、精、辅助基准。
装配基准,装配时用来确定零件或部件在机器上位
置的表面。
② 工艺基准,在加工和装配中使用的基准。
度量基准,检验时用来确定被测零件在度量工具上
位置的表面。
各种基准
Dd
C
加工面
设计基准
定位基面
定位基准
工序基准
测量基准
C+d/(2*si n ( a / 2 ) )
① 作为基准的点、线、面在工件上不一定存在。
如中心线、槽的对称平面、平面的交线等。
但若选作为定位基准，则必须由某些具体表面来体现（即
基面）。
如轴的中心孔，体现的定位基准是中心线。
② 以上均以长度尺寸关系讨论基准的问题，对于位置要求，
如平行度、垂直度等均具有同样的基准关系。
(5)对基准的两点说明
粗基准,选用毛坯表面来定位的基准。
（在第一道工序中只能选用毛坯表面来定位）
精基准,采用已加工过的表面来定位的基准。
（在第一到工序之后的各工序中）
2.定位基准及其选择
设计基准在零件的工程图中已经标出，加工中是否就
是以设计基准作为定位基准呢？
回答是否定的。
定位基准有粗、精、辅助基准之分。
辅助基准,(有时回遇到这种情况 )，工件上没有能作为定位基
准用的恰当表面，而在工件上专门设置或加工出定位表面。常
用的有工艺孔和工艺塔子。
工艺塔子
辅助基准在零件
上不起作用，纯粹是
为了工艺上的需要。
加工完毕后，若有需
要（如有碍外观等）
可予以去除。
粗基准和精基准所起作用不同，两者的选择原则也不一样。
(1)粗基准的选择原则
1)两个出发点,
a.保证各加工表面有足够余量。
b.保证不加工表面的尺寸和位置符合图纸要求。
2)原则,
a.若工件必须首先保证某重要表面余量均匀，则应选该表面为
粗基准。
如图车床床身的加工。导轨表面要求硬度高，而且均匀。
b.若工件必须首先保证加工
表面与不加工表面之间的位
置要求，则应选不加工表面
为粗基准，以达到壁厚均匀，
外形对称等要求。
又如图，若△ A>△ B，应选 B面，否则选 A面。
2
1
A
±
△A B
±
△B
B
A
c.若工件上每个表面都要加工，则应以余量最小的表面作
为粗基准，以保证各表面都有足够余量。
如图 若以大端为粗基准，由于大小端外圆偏心有 5毫米，
则上侧单边为 34，下侧单边为 24,加工余量不足。
分析,
毛坯：单边 29,
零件：单边 25；
由于偏移 5，
则一边为 24，
另一边为 34，
24的一边加工
不到。
e.粗基准只允许使用一次。
∵ 粗基准究竟是毛坯表面比较粗糙，重复定位精度低。
d.粗基准表面应尽可能平整光洁不能有飞边，浇口，冒口或
其它缺陷,以便使定位准确、夹紧可靠。
若粗基准表面有飞边，浇口，冒口等缺陷，在应用前应
将其去除。
(2) 精基选择原则,
1)出发点,应考虑减少定位误差，安装方便准确。
① 基准重合原则,尽可能选用设计基准作为精基准，避免基准
不重合误差。
2)原则,
如图,加工中，为了保
证尺寸 a，应如何进行定
位
如图,图 b方案：夹具简单，但孔中心距 a难于保证。为保
证尺寸 a需提高尺寸 c的制造精度。图 (c)方案则相反。
图 b 图 c
基准统一的好处,
a.有利于保证各加工表面的相互位置要求，避免基准转
换带来的误差。
b.可简化夹具的设计与制造，缩短生产准备周期。
典型方案,轴类零中加工采用中心孔和箱体类零中加工
采用一面两孔。
② 基准统一原则
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。
注意,基准统一原则常常会带来基准不重合的问题，此时
应综合考虑。
③ 自为基准原则
对于某些精加工或光整加工工序，因为这些工序要求余量小
而均匀，以保证表面加工的质量并提高生产率，此时应选择加工
表面本身作为精基准。如,
注意,采用自为基准 仅能提高表面质量，不能提高形位精度，
该加工表面与其它表面之间形位精度则应由先行工序保证。
典型的采用自为
基准加工的方法
有：珩磨、高速
自由镗等。
④ 便于装夹的原则
应满足定位准、稳定可靠，夹
紧机构简单，操作方便的要求。
④ 互为基准的原则
指的是：对于某些位置度要求很高的表面，常采用互为
基准反复加工的办法来达到位置度要求。
如车床主轴前后支承轴颈与前锥孔有很高的同轴度要求。
措施：接触面积和分布面积尽可能大。
二、工艺路线的拟定
工艺路线的拟定是拟定工艺规程的关键性一步。其 实质 就
是选择合适的加工方法和加工方案。
1、方法,在具体工作中，应该在充分调查研究的基础上，
提出多种方案进行分析比较。
① 视工艺路线对加工质量和加工效率的影响。
②对工人劳动强度的影响。
③对设备投资，车间面积和生产成本的影响。
2、工艺路线优越性判断依据,
3、拟定工艺路线应考虑的问题（五个方面）
1、合理选择定位基准
2、加工方法的选择
3、加工阶段的划分
4、工序的集中与分散
5、加工顺序安排 ?
?
?
1、合理选择定位基准 如前面所述。
2、加工方法的选择
(1)内容,根据每个加工表面的技术要求,确定其加工方法及分几
次加工。
(2)具体应考虑的因素
①各加工方法,经济精度和表面粗糙度与表面加工技术要求
相当。最好不低于加工技术要求，否则要进行特别处理，改进工艺
措施。同时要注意,
a、表中数据为一般情况下的数值，在某些条中下会发生变化。
b、在大批大量生产中，为保证高的生产率和高的成品率。常
把原用于高光洁度的加工方法用于获得较差的表面粗糙度。
如：连杆孔表面粗糙度要求为 Ra为 0.8μm，采用 Ra可达
0.04～ 0.32的珩磨加工方法，用以获得高质、高效率。
④ 本厂现有设备、技术不应一谓追求高精设备
要充分利用现有设备,挖掘企业潜力，发挥职工的积极性
和创造性。
③ 生产类型
反映的是生产率与经济性关系。大批 →高效加工方法。
如：采用拉削取代铣、刨、镗孔以获得高效率。又如：
农用齿轮直接采用锻造成型，无需切削加工。
② 材料的性质及可以加工性。
如：淬火钢应采用磨削加工，而有色金属磨削困难，
一般应采用金刚镗或高速车削来进行精加工。
3、加工阶段的划分
（ 1）按加工性质和作用不同，工艺路线可分成如下几个阶段。
① 粗加工阶段
主要任务：切除大部分加工余量。
主要问题：如何获得高的生产率。
特点：加工精度低，表面粗糙度大
② 半精加工阶段
主要任务,
a.主要表面消除粗加工留下的误差。达到一定的精度及精
加工余量。为精加工作准备。
b.完成一些次要表面如钻孔、铣键槽等的加工。
⑤ 荒加工
毛坏余量特别大，表面极其粗糙。在粗加工前进行去皮
加工。
③ 精加工阶段
任务：使各主要表面达到图纸要求。
④ 光整加工阶段
a.主要任务：对 IT6 以上,Ra<0.2的表面进行加工。
如孔表面的珩磨，外圆面的抛光。
b.注意：光整加工不能纠正几何形状和相互位置误差。
（ 2）划分加工阶段的理由
① 粗加工，切削余量大，工艺单位受力 ↑，热变形 ↑，粗加工与
精加工分开,可实现自然时效。
②有利于合理使用机床设备。
a.粗加工：功率大，切削效率高。
b.精加工：精度高，受力小，有利于延长等精度机床的寿命
③有利于插入必要的热处理程序。
工艺过程以热处理工序为界自然地划分为各阶段。
如：粗加工之后 →去应力时效；精加工后 →淬火；精加工
后：冰冷处理及低温回火。
④及早发现毛坯缺陷,及时报废或修补，避免造成更大浪费。
⑤表面精加工安排在最后，可防止或减少损伤。
（ 3）不划分加工阶段的情况
① 加工要求不高，工件刚性足够，毛坯质量高，切削余量
小时，为减小夹紧力的影响，粗加工后应松开，以较小力
重新夹紧。再进行精加工。
②有些重型零件中，为减少安装运输费用。
4、工序的集中与分散
确定了加工方法和划分加工阶段之后，零件加工的各个工步
也就确定了。如何将这些工步组合成工序呢？是将这些工步分散
成各个单独工序，还是将某些工步集中在一个工序中加工？
如,
1）工序集中的特点
优点,
①零件各加工表面的加工集中在少数几道工序内完成，各工
序内容多，工步多。
②有利于采用高效的专用设备和工艺装备，生产效率高。
③生产面积和操作工人数减少，工艺路线短。
④可简化生产计划和生产组织工作。
⑤工件装夹次数减少，辅助时间缩短，加工表面间的位置精
度易于保证。
缺点,设备工艺装备投资大、调整、维护复杂，生产准备工作
量大，更换新产品困难，柔性差。
2）工序分散的特点,
① 工序多，工艺过程长，各工序加工内容少，有的情况只
有一 个工步。
②所使用的设备和工艺装备较简单，易于调整，掌握。
③有利于选用合理的切削用量，减少工序基本时间
④设备数量多，生产面积大，人员多，但不易于适应新
产品的生产。
工序的集中与分散程度必须根据生产规模、零件的结构
特点和技术要求、机床设备等具体生产条件进行综合分析确
定。
如,a.单件小批：在通用数控机床上实现工序集中
b.大批大量生产：宜采用专机来实现工序集中
c.成批生产：集中为宜，不宜采用昂贵设备和工艺装
备使工序集中，而是采用多刀多工位进行工序集中。
工序集中与分散的选择
5、加工顺序安排
（ 1）遵循四个原则,
a.先粗后精 精度逐步提高；
b.先主后次 先行装配基面和主要工作面的加工，与主要表面
有联系的槽、孔等，介于半精加工与精加工之间。
c.基面先行 即首先应加工出选作定位基准的精基准表面，
然后再以精基准定位加工其它表面。如打中心孔。
d.先面后孔 平面轮廓大、定位稳定可靠。
配套加工 当部件精度很高时，某些表面精加工应安排在部件
装配或总装过程中进行，否则将导致零件精度过高而无法加工。
（ 2）热处理工序安排
① 预备热处理,
目的,改善切削性能，消除毛坯内应力。
安排,在加工之前。包括：退火、正火和调质等。
应用,
a.含碳 >0.5%，退火 降低硬度；
b.含碳 <0.5%，正火 增大硬度，使不粘刀；
c.调质，细化组织
热处理目的,
改变材料的性能，消除内应力。
② 最终热处理,
目的,提高材料的强度和硬度。
安排,在半精和精加工之间，包括：淬火、渗碳、氮化、调质
等 。
应用,
淬火,强度 ↑，塑性、钢性 ↓，组织不稳定，易变形，淬火后
应进行回火。
渗碳,强度变动加大
氮化,氮化前后都应进行磨削加工,
a.前者：使氮化层厚度均匀。
b.后者：降低表面粗糙度 Ra。
调质,用以获得强度高，钢性好的综合性能要求。
③ 去应力处理
目的,消除应力，减小变形
方法,人工时效、退火、高温去应力等
应用,
a.一般铸件：在粗加工后进行；
b.精度要求高的铸件：在半精加工之后，进行第二
次 ……
c.高精度的丝杆、轴等，在粗车、粗磨、半精磨之后均
需进行时效处理，为稳定尺寸。还需进一步进行冰冷处理（ -
70～ -80摄氏度,1～ 2小时）
（ 3）辅助工序安排,
辅助工序 是保证质量的重要措施，主要有检验工序。
包括：中间检验、特种检验、表面处理。
①中间检验,是主要的辅助工序。和保证质量的重要措施。
安排在：精加工前；送外厂或外车间加工前、后；花费大或重
要工序前后；全部工序结束后。
②特种检验,如,
a,x射线、超声波探伤。 用于内部质量检查，在工艺过程开始；
b,荧光检验、磁力探伤。 用于检验表面质量，安排在精加工阶
段。
③表面处理,去毛刺、到棱边、清洗、电镀、发蓝、涂防锈油。
三、加工余量的确定
1．加工余量的定义,
在由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面切除的金属的
总厚度，称为该表面的加工总余量。
此外还有
a.工序间加工余量,每一道工序切除的金属层厚度。
b.单边余量,象平面的加工余量，它等于
实际切除金属层厚度
c.双边余量,为外园和孔等旋转表面，其加
工余量指的是直径上的，即表面实际切除
的金属层厚度为加工余量的一半。
a.机加工中、工序公差按入体原则 即,
Ⅰ,对轴类,单向负偏差
Ⅱ,对孔类,单向正偏差
“入体”原则的好处, 保证孔轴尺寸计算中计算公式一致 。
b.毛坯制造偏差取对称正负偏差
2．一个规定：工序尺寸公差的取定
3.加工总余量的计算
加工总余量 Z=Z1+Z2+……+Z n
最大工序余量,
Z2max=D1max-D2min =Z2+δ2
最小工序余量,
Z2min=D1min-D2max=Z2-δ1
工序余量公差：
δz2=Z2max-Z2min=δ1+δ2
D
毛坯
D
成品
Z
1
Z
2
Z
3
2m
a
x
Z2m i nZ
δ 0
δ 1
δ 2
δ 3
Z
1) 对轴类尺寸：工序中,
对孔类尺寸,如图,工序中,
最大工序余量,Z2max=D2max-D1min=Z2+δ2
最小工序余量,Z2min=D2min-D1max=Z2-δ1
工序余量公差,δz2=Z2max-Z2min=δ1+δ2
验证了用“入体”的好处。
4.加工总余量对工艺过程的影响
加工总余量的大小对制订工艺过程有一定影响。
a.总余量不够,导致不足以去除零件上有误差和缺陷部分，
达不到加工要求
b.总余量过大：导致加工劳动量增大，材料、工具、电力
消耗增大，成本增高。
c.加工总余量的数值与毛坯制造精度有关；若毛坯精度差，
余量分布不均匀，应规定较大的余量。
d.加工总余量的大小还与生产类型有关；批量小 Z0可大些；
批量大,Z0 减小。
5.工序余量的确定,
（ 1）方法：按经验估算或查阅相关手册。
注意：查表与当前技术资料为准，因为随着技术的进步，这些值
有所变化。
（ 2）工序余间对精加工的影响。
a.余量过大：精加工工小时过长，甚至破坏加工精度和表面
粗糙度。
b.余量过小：工件某些部位加工不出来。
c.余量不均：影响加工精度。
①上工序的表面粗糙度 Ha及缺陷层 Ta 如图
②工序的尺寸公差 δa 如图
本工序基本余量必须大于上工序的尺寸公差。否则上一工
序的误差将带入下一工序。
③由于毛坯制造、热处理以及工件存放的时所引起的形状
误差或位量误差 Pa0。
④ 本工序的按装误差
安装误差,a.定位误差
b.夹紧误差
c.夹具本身误差
中心遍距 e,δmax-δmin=2e
上述 Pa和 具有方向性，对工序余量的影响表现为向量和。
∴ 工序间最小余量 Zmin。
a.对平面：单边余量,Zb=δa+Ha+Ta+( )
b.对外圆和孔：双边余量,2Zb=δa+2(Ha+Ta)+2( )
δa:工序尺寸公差；
Ha:上工序 Ra降值；
Ta:上工序缺陷层；
,形位；
,装配误差；
c.浮动镗（自为基准）,不能纠正孔的偏差和弯曲。
2Zb=δa+2(Ha+Ta)
d.光整加工：去除上工序留下的表面痕迹
2Zb=δa+2Ha
光整加工：仅用于提高表面粗糙度。
2Zb=2Ha
§ 3.5 时间定额
时间定额,是在一定的技术和牛产组织条件下制定出来的
完成单件产品或中个了序所规定的工时。它是安排生产计划、
计算产品成本和企业经济核算的前要依据之一，也是新设计或
扩建工厂或车间时决定设备和人员数量的重要资料。
完成零件一个工序的时间称为单件时间。它包括下列组成
部份,
(1)基本时间 t基,——它是直接用个改变工件尺寸、形状及表面
质量等所耗费的时间。对切削加工来说，就是切除余量所耗费
的时间，包括刀具的切入和切出时间在内，又可称为为机动时
间，一般可用计算方法确定。
(2)辅助时间 t辅,——指在各个工序中为了保证基本工艺工作所需
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，
开停机床，改变切削用量，进退刀具，测量工具等。
基本时间和辅助时间之和称为工序操作时间。
(3)工作地点服务时间 t服 ——指工人在上作班时间内照管工作地
点及保证工作状态所耗费的时间。例如在加工过程小调整刀具，
修正砂轮，润滑及擦拭机床，清理切屑，刃磨刀具等。这时间
可按工序操作时间的 a％（约 2一 7％）来估算。
(4）休息和自然需要时间 T休,——指在工作班时间内所允许的
必要的休息和自然而需要时间,也可取操作时间的 B％（约 2％）
来估算。
因此单件时间是,T单件 =T基 +T辅 +T服 +T休
成批生产的单件时间定额为,
T=T单件 +T准终 /n=(T基 +T辅 )(1+(α+β)/100)+T准终 /n
大量生产的单件时间定额为,
T=T单件 =(T基 +T辅 )(1+(α+β)/100)
§ 3.4 工艺成本和工艺方案经济性
工艺方案的技术经济分析大致可件大两种情况,
一是任对不同工艺方案进行工艺成本的分析和比较；
二是按某些相对技术经济指标进行比较。
制造一个零件或产品所必须的一切费用的总和，就是零件
或产品的生产成本,所谓工艺成本是指生产成本中与工艺过程有
关的那一部分成本。工艺成本包括两大部分,
(1)可变费用 V(元 /件 )——与零件年产量直接有关的费用。
(2)不变费用 S(元 )——与年产量无直接关系的费用。
若零件的年产量为 N,则全年工艺成本 C由下式表示,
C=V·N+S (元 )
因此单件工艺成本 Ci=V+S/N (元 /件 )
两式也可用于计算单个工序的成本。 由图说明,全年工艺成
本和单件工艺成本分别与年产量 N成正比和双曲关系。
对不同的工艺方案进行经济评比时有下述两种情况,
(1）若各工艺方案基本投资相近，或在采用现有设备的条
件下,工艺成本即可作为各方案经济性的依据。
(2)各工艺方案的基本投资差额较大,这时若单独比较工艺
成本来评定其经济性是不全面的,还必须同时比较基本投资的
回收期限。
§ 3.4 缩短单件时间定额的方法
缩短单件时间定额的方法有,
1、缩短基本时间
（ 1）提高切削用量
（ 2）减少切削长度
（ 3）合并工步与合并走刀
（ 4）多件加工
2、缩短辅助时间
（ 1）采用先进夹具
（ 2）采用转位夹具或回转工作台
（ 3）采用连续加工
（ 4）采用快速换刀 ÷ 自动换刀装置
（ 5）采用自动检测装置
3、缩短终结时间
（ 1）使夹具、刀具调整通用化
（ 2）采用微调装置和对刀装置
（ 3）减少夹具在机床上的找正时间
一、生产过程和生产系统
1.生产过程
生产过程是指产品由原材料到成品之间的各个相互联系
的劳动过程的总和。
包括原材料的运输与管理、生产的准备工作、毛坯的制
定、零件的加工，部件和产品的装配、检验、油漆和包装等。
§ 3.1 基本概念
生产过程特征要求
不同产品的生产过程大不一样，同一产品在不同厂家生
产其生产过程也各有特点，不完全一样。 虽然各个厂家的生
产过程各不一样，但有一点是共同的,就是在满足生产质量
前提下，使生产效率最高，生产费用最低。
实现优质、高效、低成本的有效措施
采用多个工厂联合协作，有利于组织专业化的生产，有利
于达到这一目的。一个工厂的生产过程是为了便于组织生产
和管理，常分为各个车间或分厂的生产过程。一个车间或分
厂生产成品，往往又是其它车间或分厂车间的原材料。
2、系统及其属性
系统,根据其构成单元和功能的不同有多种不同的定义，
较普遍的定义是,系统只由两个或两个以上相互依赖、相互作
用、共同配合实现预定功能的各单元组成的有机集合体。 如生
态系统、水利系统、铁路运输系统，一台机器、一套化工设备、
一个工厂都可看成是一个系统。
如：铸造和锻造车间的成品就是机械加工车间的 "
毛坯 "；机械加工车间的成品，又是装配车间的 "原材料 "。
系统具有如下属性（基本特征）
① 集合性
② 关联性
③ 目的性
④ 环境适应性 ?
?
?
① 集合性,系统是由若干个要素组成,单元既可以是实体，
也可以是要概念（信息），可以是天然的；也可以是人工的（机
床、夹具等）。 系统中各要素不是简单地相加，只有各要素构成
有机整体时系统才具备其功能。 一个系统，即使各要素都很优良，
如果整体性耐差，不成为一个好系统。 反之，一些不算很理想的
要素，如果综合得好，可成为具有优良性能的系统。
② 关联性,各个单元要素集合在一起构成的是一个“群
体”或“整体”。
要使这一“群体”成为系统，各单元要素间必然存在相
互联系或相互影响。它们的关系可以是物理关系、逻辑关系
或法定关系（如社会中上、下级关系）。可表现为某个单元
从另一个单元接受输入，而其输出又往往是别的单元输入。
如：汽车系统中，发动机 →变速箱 →传动轴 →后桥叉速
器 →行走轮胎。
③ 目的性,为达到一定的目的，系统都具有一定的功能。
如,电力系统,目的是向用户供电，它必须具有将其它形
式的能转化为电能,功能。
制造系统,目的是向社会提供产品或设备，它应具有
特材料制成各种零件，并装配成产品的功能。
测试系统,它通过许多传感器，电器元件、存储器、
芯片及电缆导线组成，其目的是对信号进行采集、存贮、分析
和处理。
④ 环境适应性,任何系统都有一定的边界和环境，与
外部环境有一定的联系和相互作用。 外部环境的变化与系统
是相互影响的，它们之间随时进行着物质、能量、信息的交
换。如机械加工系统受周围环境的影响。
若系统能找出一种办法进行自我控制，即便外部环境发
生了变化，也能始终保持最优状态的系统。这样，系统具有
环境适应性。如：闭环、半闭环制造系统。
首先来看生产系统的两个子系统，机械加工工艺系统和机
械制造系统。
3,生产系统
它们彼此关联，相互影响，满足特定加工要求的系统。
① 机械加工工艺系统的组成
（ 1）机械加工工艺系统
?
?
?
金属切削机床
刀具
夹具
工件
②该系统的目的,是在特定的生产条件下，适应环境的要
求，各要素间相互关联，相互影响，在保证质量和产量前提下，
采用合理的工艺过程，降低该工艺的加工成本。
③ 要求,从机床、刀具、夹具、工件四个要素的整体出
发，综合分析、研究各种有关问题，实现系统的最佳化方案。
④ 机械加工工
艺系统中的流
?
?
?
物质流
能量流
信息流
如坯料在各工序间流动
加工中机床要耗费电力资源
控制着系统中物质要素的动
作和流动的工艺文件和数控
程序。
机械加工工艺系统中，坯料经一工序加工，检验后，然后
作为本工序加工完成的零件输到下一工序。这样一来，系统中
存在物质的流动，我们称之为,物质流”,同时在加工中，机
床要耗费电力资源，也就是说系统中存在着,能量流” 。另外，
当今电子计算机和自动控制等技术广泛深入到机械加工领域中，
如工艺文件通过数控程序和适应性控制模型控制着系统中物质
要素的动作和流动。这种要素我的称之为 "信息流 "。 一个工序
很优秀，并不一定能获得零件最低加工成本。必须全盘考虑组
成零件加工的各道加工工序，才能实现零件加工的最佳化。这
样综合的结果就是机械制造系统。
（ 2） 机械制造系统
机械制造系统是以 整个机械加工车间 为更高一级的系统
来考虑问题,其整体目的是使该车间能最有效地全面完成全
部零件的机械加工任务。 它由各机械加工工艺系统要素组成。
其中信息流除机械加工工艺系统中工艺参数信息外，还
有计划、调度、管理等方面的信息。
生产系统是以 整个制造工厂 为整体来看待的。工厂是社
会生产的基层单位，在工厂进行的所有生产活动的总和就构
成了一个典型的具有输入和输出的生产系统。
工厂（企业）是一个复杂的非线性大动力学系统，为了
有效地经营并获得最高的经济效益，就不仅要把原材料，毛
坯制造、机械加工、热处理、装配油漆、试车、运输和保管
等属于 "物质 "范畴的要素进行考虑，而且还必须把技术情报，
经营管理，劳动力调配，市场动态等信息作为影响系统效果
的要素来考虑。
（ 3） 生产系统
采购部门 销售部门
供应商
客户
A A
A
采购 生产 销售
仓库
销售订单 ? 产品
仓库
采购订单
? 物料
生产派工单
资源
设备 人员
信息流过程
资金流过程
资金 支出 收入
物流过程
劳务流
能量流
生产系统除物质流，能量流和信息流外，还包含劳务流
和资金流，在工厂内部动态地流动。
资金流
物流
采购
收货
领料
生产
入库 发运
总帐
物流带动资金流
应收帐款
应付帐款
采购
生产
发运 入库
收货
领料
信息流指挥物流
采购
生产
发运 入库
收货
领料
销售
订单
派工单
采购订单
初步设计
数字化预装配
详细设计
P D M
工装 CAD CAPP NC
工 艺 CAPP NC 用户需求
使用维护反馈信息
方案设计
设计、工艺
总帐
信息流、物流、资
金流的统一
应收帐款
应付帐款
采购
生产
发运 入库
收货
领料
采购订单
销售
订单
派工单
初步设计
数字化预装配
详细设计
P D M
工装 CAD CAPP NC
工 艺 CAPP NC 用户需求
使用维护反馈信息
方案设计
设计、工艺
由此可见，生产系统是包含制造系统更高一级的系统，
制造系统是生产系统中比较重要的子系统。
我们之所以要来分析系统的概念，就是要用系统工程技
术的观点来分析所研究的系统及其组成,树立 "局部 "服从 "
整体 ","整体 "融于 "局部 "的观点,以实现整个生产系统的
最佳化。
1.工艺过程
生产过程包含了 工艺过程和辅助过程,
①工艺过程,直接改变工件形状、尺寸、位量、性质 ;
②辅助过程,运输、保管、刃磨、设备维护等。
工艺过程, 生产过程中，按一定顺序逐渐改变生产对象的
形状（铸造、锻造等）、尺寸（机械加工）、位置（装配）和
性质（热处理），使其成为预期产品的主要过程；或者与原材
料变为成品直接有关的过程。可具体的分为铸造、锻造、冲压、
焊接、机械加工、热处理、电镀、装配等工艺过程。
本课程主要是研究机械加工工艺过程中的系列问题。
二、工艺过程和工艺规程
同一零件（产品）可以采用不同的加工过程，零件依次通
过的全部加工过程称之工艺路线或工艺流程；它是制定工艺过
程和进行车间分工的重要依据。
工艺规程,技术人员根据工件要求、设备条件和工人技术
情况等，确定采用的工艺过程，并将其写成工艺文件。
工艺规程的形式,
① 机械加工工艺过程：由毛坯机加工变为成品的过程。
② 机械加工工艺规程：将合理的机械加工过程以文件的
形式写出。
2.工艺规程
三、工艺过程的组成
1,工序、工步和走刀
① 工序,一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时几
个工件所连续完成的那一部分工艺过程。它是组成工艺过程
的基本单元。
一组（个）工人
一个工作地（指机床）
连续地加工
工序包括三要素
?
?
?
三要素任何一个改变都将视为不同工序。
（如热处理后再一次回
到同一工作地）。
② 工步,在加工表面（或装配时的连接表面）不变、加工
（或装配）工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工
序。
加工表面不变（可以是单个表面或组合表面）
工具不变（四角刀架，换刀）
连续性（一个工序通常包含几个工步）。
工步包括三要素
?
?
?
③ 走刀, (工作行程 ) 在一个工步中，有时材料要分几次去除，
则其切去一层材料称为一次走刀。工艺规程中常不包含走刀，但
对加工量影响大的场合，应规定走刀（余量） 。
加工方案一
小批量生产：车 —铣、去毛刺
加工方案二
大批量生产,
1、粗车小端面、外圆、倒角
2、粗车大端面、外圆、倒角
3、精车小外圆
4、精车大外圆
5、铣键槽、去毛刺
为简化工艺文件，对于那些连续进
行的若干个相同的工步，通常都看作
一个工步。如图加工的零件，在同一
工序中，连续钻四个 Ф 5mm的孔，就
可看作一个工步。
为了提高生产率，用几把刀具同时参与切削几个表面，这
也可看作一个工步，称为 复合工步 。
端面或钻两端中心
孔，它们都是复合
工步。
例如,铣端面、钻中心孔,每个工位都是用两把刀具同时铣两
立轴转塔车床回转刀架
上的复合工步
刨平面复合工步
组合铣刀铣平面复合工步 钻、扩孔复合工步
提示,
小批量生产,产量少效率不是主要问题，主要应减少设备
使的台数及人员分配，所以不宜采取工序分散的办法。
大批大量生产,主要问题是要提高生产率，所以宜采
用高效专业用设备，工序也较多。
2、安装和工位
① 安装,同一工序中，工件在机床或夹具中定位和夹紧一
次，称为一次安装。
② 工位,为了完成一定的工序内容，一次装夹后，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
的某一个位置。
工件在加工中应尽量减少装夹次数，因为多一次装夹，就
会增加装夹的时间，还会增加装夹误差。
减少装夹次数的有效办法是采用 多工位夹具 。
① 减少工件的安装次数
多工位加工
工序 1：装卸工件 工序 2：钻孔
工序 3：扩孔 工序 4：铰孔
③ 可实现加工时间与辅助
时间重叠。
② 减少辅助时间，缩
短工时，提高效率。
多工位加工的好处,
四、生产纲领和生产类型
生产纲领,根据国家计划，市场需要和企业的生产能力编制企
业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。
产量的组成,需求产品数量，备品数量、废品数量。
因此：年生产纲领 N可由下式计算,
N=Q·n(1+α%)(1+β%)
θ ----- 年产量（台 /年）
n ------ 每台产品所需该零件数量（件 /台）
α------ 备品率
β------ 废品率
本生产纲须确定后，就可以根据车间的具体情况按一定期
限分批投产，每批投产的零件数量称为批量。
生产类型
产品有大有小，小到螺钉，大至收音机，船舶。其特征
有的复杂，有的简单，批量和生产纲须也各不相同。
1．单件、小批生产
特征：①产品做得少，只做一件或数件；
② 一个工作打进行多工序和多品种的作业；
③ 重型机器、大型船舶，新样机制造属此类型。
根据产品的大小、
特征、批量和生产纲领，
我们通常将产品的生产
分成三种生产类型,
生产类型
单件、小批生产
成批生产
大批、大量生产 ??
?
2．成批生产
特征,
①产品生产数量较多，周期地成批投入生产；
②一个工作地顺序地、分批地完成不同工件的某些工序；
③通用机床，数量需求不大，但常更新产品就属此类型。
3,大批、大量生产
特征,
①产品生产数量大，需连续不断地进行生产；
②一个工作地重复不断地进行某工序的加工；
③如汽车通用件（轴承、螺栓等）自行车等属此类生产类型。
生产类型的划分,
生产类型不仅决定于生产纲须，而且和产品的大小和复
杂程度有关。
划分依据可参照下表,
表 3-1 生产类型与生产纲领（年产量）的关系
--------------------------------------------------------- -----------------
生产类型 重型机械 中型机械 小型机械
单件生产 < 5 < 20 <100
小批生产 5～ 100 20-200 100-500
中批生产 － 200-500 500-5000
大批生产 － 500-5000 5000-50000
大量生产 － > 5000 > 50000
------------------------------------------------------- -------------- -----
划分生产类型 有利于进行生产的规划和管理。
大批、大量生产 宜广泛采用高产专用机床和自动化生产
系统，按流小线或自动生产线排列进行生产，可大大提高生产
率，从而降低成本，提高竞争力。
单件、小批生产 宜采用通用性好的机床进行生产，以减
少设备投资，从而降低成本。
划分生产类型的意义
随着科技的发展和人民生产水平的提高，人们对产品的样
式要求越来越高，而同一样式的数量越来越少，同一产品获取
较高利润；“有效寿命”愈来愈短，因此要求制造系统具有高
效生产。能力又具快速转产的,柔性” 特性。
传统的专用机和生产线，对一种产品有较高的生产效率，
但很难适应新产品的需要。因此，它是有很大的 "刚性 " 。
（即专用性）
而数控机床，加工中心能很好地适用于当今产品多品种，
少批量生产自动化的要求。
五、机械加工的经济精度
影响加工的精度的因素有很多，如机床本身的精度、切削
余量、进给速度、刀具磨损情况等。也就是说,同一种加工方
法，随着加工条件的改变，所能达到的加工精度是不一样的。
所谓经济精度是这样定义的。
各种加工方法
的加工误差和加
工成本之间存在
一定的。这种关
系呈 负指数函数
曲线形状。
成本
加工误差
1Δ Δ 2 Δ 0 Δ 3 Δ 4
是指在正常的机床、刀具、人工等工作条件下，以合适的
工时消耗，某种加工方法所能达到的加工精度。在经济精度范
围内，加工精度和加工成本是相互适应的。
① 有利于合理地选择加工方法；
② 有利于准确地标注产品的技术要求 。
经济精度,
经济精度的重要性,
各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度可查阅手册。
如书本 P31页。
经济精度局限性的表现,
①有的加工方法因受到工件材料或加工尺寸的限制而不宜
采用该加工方法；
如：车、铣、刨、钻等加工方法不能加工已淬硬钢；铰孔
不宜加工大孔；镗孔不宜加工小孔。
②有时会碰到 多种加工方法都能达到所需的加工要求,对
此需进一步对加工成本进行定量分析，择优采用；
③经济精度的数值不是一成不变的。
随着技术进步，尤其是计算机技术在制造系统中的广泛应
用，使得一些加工方法的加工精度和生产不断提高，成本不断
下降。经济精度的数值不断下降。
一、工艺规程及其作用
1.工艺规程, 把零件加工的全部工艺过程按一定格式写成书面文
件就叫做工艺规程。
2.工艺规程的作用
工艺规程是在总结实践经验的基础上，依据科学的理论和必
要的工艺试验后制订的，反映了加工中的客观规律。 因此，工
艺规程是（ 1）指导工人操作和用于生产、工艺管理工作的主要
技术文件，（ 2）又是新产品投产前进行生产准备和技术准备的
依据和新建、扩建车间或工厂的原始资料，（ 3）此外，先进的
工艺规程还起着交流和推广先进经验的作用。
§ 3.2 工艺规程
完整性 规范性
3.对工艺规程的要求
(1)保证可靠地达到产品图纸所提出的全部技术要求。
(2)能获得高质量、高生产效率。
(3)有利于节约原材料和工时消耗，不断降低成本。
(4)有利于减轻工人劳动强度，保证安全和良好的工作条件。
4.工艺文件的形式,多种多样，区别很大，主要决定于生产类型。
在单件小批生产中一般只编制 综合工艺过程卡 。
在成批生产中多采用 机械加工工艺卡片 。
大批大量生产中则要求完整和详细的文件，一般是 工艺过
程卡、工序卡片,有时甚至包括 操作卡、调整卡 以及 检验卡 。
各工厂采用的工艺文件并无须统一格式，但基本内容大同
小异。
5,对待工艺规程的态度
1）严格遵守
工艺规程是经过逐级审批的，因而也是工厂生产中的工艺
纪律，有关人员必须严格执行。
2）允许修改
工艺规程也不是一成不变的，随着科学技术的进步和生产
的发展，工艺规程会出现某些不相适应的问题，因而工艺规程
应定期整顿，及时吸取合理化建议、技术革新成果、新技术和
新工艺。使工艺规程更加完善和合理。
二、制订工艺规程的原始资料
制订工艺规程的原始资料主要有,
（ 1）产品整套装配图和零件工作图；
（ 2）产品年产量；
（ 3）本厂生产条件：设备、工装、工人技术水平等情况；
（ 4）毛坯生产和供应条件；
（ 5）产品的验收质量标准；
三、制订机械加工工艺规程的步骤
(1)原则,
在保证质量的前提下，用最先进的、最经济合理的加工
方案。
(2)方法,
①认真研究、分析原始资料。
②参照国内外文献、结合现场实际编程。
③虚心征求工人意见。
(3)步骤,
①确定生产类型；
②分析研究产品的装配图和零件图,进行工艺审查 ;熟悉产品,性
能,用途和工作条件,零件在产品中的作用； 了解零件图上各项技术
条件的依据,确定关键性技术问题。检查尺寸,视图及技术条件是否
是否合理,主要,
a.审查各楦项技术要求是否合理；过高的精度,表面粗糙度及
其他要求会使工艺过程复杂化，成本提高 ;
b.审查零件的结构工艺性是否好；便于加工的安装，尽可能
减少加工和转配的劳动量；
c.审查材料选用是否恰当；
③ 确定毛坯的种类和尺寸； (应考虑生产批量，零件材料及毛坯
生产条件）
a.一般采用：铸件、锻件、焊接件；
b.毛坯精度提高，材料利用率提高，大大节约机械加工工时，
但毛坯精度过高往往使毛坯制造困难。
因此，毛坯种类和制造方法的选择要根据生产类型和具体
生产条件而定。达到高质量，降低生产产品生产成本。
④拟定零件加工工艺路线；
订出全部由粗到精的加工工序，内容包括选择定位基准，
定位夹紧方案，各表面加工方法；可提出几个方案对比。
⑤ 选择和确定机床设备，刀具，及工时定额,对于专用工艺
设备，应提出设计任务书。
⑥确定工序尺寸及其公差 ；
⑦确定切削用量；
⑧确定时间定额；
⑨填写工艺文件；
四、装配工艺规程制订的原则和步骤
装配是机器制造的最后一部分生产过程，它包括：
装配，调整、检验和试车等项工作。对装配工序的要求：
同样要满足质量、生产率和成本三方面要求。
(1)制定装配规程的原则,
①保证机器或产品的装配技术要求，争取最大质量
储备；
②钳工装配工作量小，减轻劳动强度；
③装配周期短，提高效率；
④占车间生产面积小；
(2)制定装配工艺规程的步骤及其内容
①产品分析
a.研究产品装配技术要求；
b.对产品结构进行尺寸分析；
根据某些装配精度要求进行工艺尺寸链分析计算，规定达
到装配精度的方法。
c.装配工分析，将产品分解成可以独立进行装配的装配单
元，以便组织装配工作的平行流水作业。
②装配组织形式的确定与生产类型有关；
分大批大量生产，单件小批生产，成批生产；
③ 确定装配工艺过程；
a.根据机械结构及其装配技术要求规定装配工作项目，工
作规范，相应的设备及工，夹，量具。
b.确定装配工作顺序，选定装配单元的基准件；
(4)计算各装配工作的工时定额；
(5)填写装配工艺规程文件；
§ 3.3 结构工艺性
同一产品可以有多种不同结构,所需花费的加工量也不
大相同。所谓 结构工艺性 是指所设计的产品在能满足使用
要求的前提下，制造的可行性和经济性。
也就是机器的和零件的结构是否便于加工，装配和维
修。即在满足机器工作性能的前提下能适应经济、高效制
造过程的需要，达到优质、高产、低成本。
一、结构和工艺的联系
1、结构工艺性
因齿间的轴向距离很小、因而小
齿圈不能用滚齿加工、只能用插齿加
工；又因插斜齿需专用螺旋导轨，因
而它的结构工艺性不好。若能采用电
子束焊，先分别滚切两个齿轮，再将
它们焊成一体，这样的制造工艺就较
好，且能缩短齿轮间的轴向尺寸。
例如双联斜齿轮的加工
焊接处
整体结构
由此可见，结构对工艺有着重要
的影响。
产品的 加工量、生产成本及材料消耗 。具体分析比较下
述各项特征,
a.机器或零件结构的通用化，标准化程度；
b.老产品零部件的重复利用程度；
c.平均加工精度和表面粗糙度系数 ;
d.关键零件工艺的复杂程度
e.材料利用率
f.采用自动化加工方法的可能性
1、结构工艺性衡量的主要依据
必须对毛坯制造,机械加工到装配调试的整个工艺过
程进行综合分析比较,全面评价。
2、结构工艺性具有综合性
不同生产规模,不同生产条件的工厂 来说,对产品结构工
艺性的要求是不同的。
3、结构工艺性又具有相对性
二、毛坯结构工艺性
机械零件广泛采用铸件，占 70%～ 85%；其次是锻件、冲
压件、各种型材和焊件。
(1)铸造毛坯的工艺性主要考虑一下因素,
①锻件形状尽量简单 ;避免不规则分型面
②铸件的垂直壁或筋否应有拔模斜度,内表面斜度大于外表
面 ;
③应防止浇注不足,铸件壁厚过渡不能太大。
④防止挠曲变形，尽量采用对称截面布置。
缩孔
壁厚力求均匀，以免产生缩孔
减少大的水平面，便于杂质和气体排除，减少内应力。
铸件局部凸台应连成一片
铸造毛坯的工艺性
分型面应尽量少
上
下
中
下
上
铸件结构不应阻碍材料收缩
起模方向应有脱模斜度
细长件收缩时易产生
弯曲，应采用对称截
面或合理布置加强筋
铸造毛坯的工艺性
适用于各种生产批量和毛坯形状尺寸的场合。
大批量 →模锻 单批
小批 →自由锻
锻造毛坯的工艺性要素,
①锻造毛坯形状应简单、对称、避免主体部分交贯和主
要表面上有不规则凸台。最大尺寸在分型面。
②锻造毛坯应有拔模斜度和圆角 ;
③毛坯形状不应引起模具侧向移动，使上下模错位 ;
④零件壁厚差不能太大。
(2)锻造毛坯的工艺性,
分型面
分型面
形状不对称，上下模易错
位，影响锻件质量 截面形状变化过大，模具寿 命降低
最大尺寸应在分型面上，
以利于金属填充
毛坯在半模内成型，有利
于提高质量，降低成本
锻造毛坯的工艺性
三、零件结构工艺性
提高零件结构工艺性，应遵循以下原则,
(1)减轻零件重量
好处,省材、省工时。便于选用加工设备。便于
运输、装卸和保存。
措施,减小铸件壁厚。壁厚减小一倍，重量减小
2/3倍。采用焊接件，重量下降 20～ 30%、加工量减小
30～ 50%。
大批量生产采用冲压件焊接结构。
1和 2采
用冲压
件代替
铸件，
可节省
材料和
工时
采用扎制型材，减少直径，节省材料
减轻零件重量
要素：必须考虑加工时的 安装、对刀、测量和提高切削
效率。
如,a.减小加工表面积；
b.正确规定加工要求；
c.保证刀具能自由地进刀和退刀及正常工作；
d.便于安装，能减少对刀和安装次数；
(2)保证加工的可能性和经济性
0.4 0.4
保证加工的可能性和经济性
底座有凸台，加工面积 ↓、加
工量 ↓,平面不平度误差 ↓,
接触精度 ↑ 。
进、排气（油）孔设在外圆上，加
工相对容易，且易保证槽间距
减少深螺纹孔的加
工，使用更为方便
减少配合表面的长度
好处,结构要素标
准化，节约工具，减
少工艺装备的工作，
简化工艺装备。
2
3
3
3
尺寸一致,加工尺
寸应能采用标准刀具
加工。减少刀具规格，
避免专门制备工具。
3) 零件尺寸规格标准化
工艺性差 工艺性好
工艺性差 工艺性好
4)正确标注尺寸及规定加工要求
a.尺寸标注应符合尺寸链最短原则；
b.不从轴线、锐边假想平面或中心线等难于测量的基准标
注尺寸（不易测量，需换算）；
c.避免从一个加工表面确定几个非加工表面的位置；
d,合理规定加工要求，过高精度及表面粗糙度，必然导致
增加工序。
ca
b
a
c
b 1.6
四、零件结构要素的工艺性实例
加工面积应尽量小
减少加工量、材料消耗和工具磨损
避免钻孔入端和出端是斜面
避免刀具磨损、提高钻孔精度
和加工效率
避免斜孔
简化夹具结构、使多个平行孔
同时加工、减少孔的加工余量
孔的位置距离壁太近
封闭平面应有与刀
具尺寸和刀具形状相适
应的过渡面
槽与沟的表面不应与其
它加工表面重合
四、装配结构的工艺性
改善机器装配结构的工艺性，应遵循以下原则,
好处,
a.以便于组织平行的流水装配作业，缩短装配期。
b.组件和具有独立功能的部件可单独进行检验和试
车调整，更好地保证总装质量并减少装配时间和装配的
劳动强度。
① 结构应能分解成独立装配单元；
D d D d
D < d D > d
传动轴的装配工艺性
措施,
a.使装配和拆卸方便。
b.相配合零件有正确基面，避免找正。
c.对有严格相对位置要求的装配结构，应设置防装错装置。
d.应使装配过程中的修配工作最少，所以，手工修配费时
费力。
如：柴油机汽缸孔压缸套后再精镗和珩磨。
② 应使装配操作和调整方便，减轻装配劳动；
旁开工艺孔，便于装配 采用双头螺柱
开辟装配空间，方便拆卸
方法,
a.应用成组技术。
b.尽量减少标准件的规格。
如,木工机床采用同一种螺栓连接，减少扳手，效率增大。
④ 要有利于达到和提高装配质量。
③ 为简化结构并使装配容易，装配结构中，必要的零件数
目和规格应减至最少。
§ 3.4 拟定工艺规程的几个主要问题
一、基准的选择
1.基准
(1)基准概念,
我们知道零件总是由若干表面组成，各表面之间总有一
定的尺寸和相互位置要求。
基准,就是零件专用来确定其他点、线、面所依据的那些
点、线、面。
(2)定位基准对工艺规程的影响。
直接影响,
a.工序的数目；
b.夹具结构的复杂程度；
c.零件的精度是否易于保证（如基准重合）；
① 设计基准,零件图上用以确定其它点、线、面的基准。
设计基准是尺寸标注的起始点。基准关系是可逆的。
拟定多种定位方案，进行比较择优。
(3)选定基准的方法,
(4)基准分类,
设计基准
工艺基准 按其作用的不同分为,
工艺基准有可分为,
定位基准
度量基准
装配基准
??
?
?
?
?
定位基准,在加工时使工件在机床或夹具上占有正确
位置所采用的基准。
定位基准可分为：粗、精、辅助基准。
装配基准,装配时用来确定零件或部件在机器上位
置的表面。
② 工艺基准,在加工和装配中使用的基准。
度量基准,检验时用来确定被测零件在度量工具上
位置的表面。
各种基准
Dd
C
加工面
设计基准
定位基面
定位基准
工序基准
测量基准
C+d/(2*si n ( a / 2 ) )
① 作为基准的点、线、面在工件上不一定存在。
如中心线、槽的对称平面、平面的交线等。
但若选作为定位基准，则必须由某些具体表面来体现（即
基面）。
如轴的中心孔，体现的定位基准是中心线。
② 以上均以长度尺寸关系讨论基准的问题，对于位置要求，
如平行度、垂直度等均具有同样的基准关系。
(5)对基准的两点说明
粗基准,选用毛坯表面来定位的基准。
（在第一道工序中只能选用毛坯表面来定位）
精基准,采用已加工过的表面来定位的基准。
（在第一到工序之后的各工序中）
2.定位基准及其选择
设计基准在零件的工程图中已经标出，加工中是否就
是以设计基准作为定位基准呢？
回答是否定的。
定位基准有粗、精、辅助基准之分。
辅助基准,(有时回遇到这种情况 )，工件上没有能作为定位基
准用的恰当表面，而在工件上专门设置或加工出定位表面。常
用的有工艺孔和工艺塔子。
工艺塔子
辅助基准在零件
上不起作用，纯粹是
为了工艺上的需要。
加工完毕后，若有需
要（如有碍外观等）
可予以去除。
粗基准和精基准所起作用不同，两者的选择原则也不一样。
(1)粗基准的选择原则
1)两个出发点,
a.保证各加工表面有足够余量。
b.保证不加工表面的尺寸和位置符合图纸要求。
2)原则,
a.若工件必须首先保证某重要表面余量均匀，则应选该表面为
粗基准。
如图车床床身的加工。导轨表面要求硬度高，而且均匀。
b.若工件必须首先保证加工
表面与不加工表面之间的位
置要求，则应选不加工表面
为粗基准，以达到壁厚均匀，
外形对称等要求。
又如图，若△ A>△ B，应选 B面，否则选 A面。
2
1
A
±
△A B
±
△B
B
A
c.若工件上每个表面都要加工，则应以余量最小的表面作
为粗基准，以保证各表面都有足够余量。
如图 若以大端为粗基准，由于大小端外圆偏心有 5毫米，
则上侧单边为 34，下侧单边为 24,加工余量不足。
分析,
毛坯：单边 29,
零件：单边 25；
由于偏移 5，
则一边为 24，
另一边为 34，
24的一边加工
不到。
e.粗基准只允许使用一次。
∵ 粗基准究竟是毛坯表面比较粗糙，重复定位精度低。
d.粗基准表面应尽可能平整光洁不能有飞边，浇口，冒口或
其它缺陷,以便使定位准确、夹紧可靠。
若粗基准表面有飞边，浇口，冒口等缺陷，在应用前应
将其去除。
(2) 精基选择原则,
1)出发点,应考虑减少定位误差，安装方便准确。
① 基准重合原则,尽可能选用设计基准作为精基准，避免基准
不重合误差。
2)原则,
如图,加工中，为了保
证尺寸 a，应如何进行定
位
如图,图 b方案：夹具简单，但孔中心距 a难于保证。为保
证尺寸 a需提高尺寸 c的制造精度。图 (c)方案则相反。
图 b 图 c
基准统一的好处,
a.有利于保证各加工表面的相互位置要求，避免基准转
换带来的误差。
b.可简化夹具的设计与制造，缩短生产准备周期。
典型方案,轴类零中加工采用中心孔和箱体类零中加工
采用一面两孔。
② 基准统一原则
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。
注意,基准统一原则常常会带来基准不重合的问题，此时
应综合考虑。
③ 自为基准原则
对于某些精加工或光整加工工序，因为这些工序要求余量小
而均匀，以保证表面加工的质量并提高生产率，此时应选择加工
表面本身作为精基准。如,
注意,采用自为基准 仅能提高表面质量，不能提高形位精度，
该加工表面与其它表面之间形位精度则应由先行工序保证。
典型的采用自为
基准加工的方法
有：珩磨、高速
自由镗等。
④ 便于装夹的原则
应满足定位准、稳定可靠，夹
紧机构简单，操作方便的要求。
④ 互为基准的原则
指的是：对于某些位置度要求很高的表面，常采用互为
基准反复加工的办法来达到位置度要求。
如车床主轴前后支承轴颈与前锥孔有很高的同轴度要求。
措施：接触面积和分布面积尽可能大。
二、工艺路线的拟定
工艺路线的拟定是拟定工艺规程的关键性一步。其 实质 就
是选择合适的加工方法和加工方案。
1、方法,在具体工作中，应该在充分调查研究的基础上，
提出多种方案进行分析比较。
① 视工艺路线对加工质量和加工效率的影响。
②对工人劳动强度的影响。
③对设备投资，车间面积和生产成本的影响。
2、工艺路线优越性判断依据,
3、拟定工艺路线应考虑的问题（五个方面）
1、合理选择定位基准
2、加工方法的选择
3、加工阶段的划分
4、工序的集中与分散
5、加工顺序安排 ?
?
?
1、合理选择定位基准 如前面所述。
2、加工方法的选择
(1)内容,根据每个加工表面的技术要求,确定其加工方法及分几
次加工。
(2)具体应考虑的因素
①各加工方法,经济精度和表面粗糙度与表面加工技术要求
相当。最好不低于加工技术要求，否则要进行特别处理，改进工艺
措施。同时要注意,
a、表中数据为一般情况下的数值，在某些条中下会发生变化。
b、在大批大量生产中，为保证高的生产率和高的成品率。常
把原用于高光洁度的加工方法用于获得较差的表面粗糙度。
如：连杆孔表面粗糙度要求为 Ra为 0.8μm，采用 Ra可达
0.04～ 0.32的珩磨加工方法，用以获得高质、高效率。
④ 本厂现有设备、技术不应一谓追求高精设备
要充分利用现有设备,挖掘企业潜力，发挥职工的积极性
和创造性。
③ 生产类型
反映的是生产率与经济性关系。大批 →高效加工方法。
如：采用拉削取代铣、刨、镗孔以获得高效率。又如：
农用齿轮直接采用锻造成型，无需切削加工。
② 材料的性质及可以加工性。
如：淬火钢应采用磨削加工，而有色金属磨削困难，
一般应采用金刚镗或高速车削来进行精加工。
3、加工阶段的划分
（ 1）按加工性质和作用不同，工艺路线可分成如下几个阶段。
① 粗加工阶段
主要任务：切除大部分加工余量。
主要问题：如何获得高的生产率。
特点：加工精度低，表面粗糙度大
② 半精加工阶段
主要任务,
a.主要表面消除粗加工留下的误差。达到一定的精度及精
加工余量。为精加工作准备。
b.完成一些次要表面如钻孔、铣键槽等的加工。
⑤ 荒加工
毛坏余量特别大，表面极其粗糙。在粗加工前进行去皮
加工。
③ 精加工阶段
任务：使各主要表面达到图纸要求。
④ 光整加工阶段
a.主要任务：对 IT6 以上,Ra<0.2的表面进行加工。
如孔表面的珩磨，外圆面的抛光。
b.注意：光整加工不能纠正几何形状和相互位置误差。
（ 2）划分加工阶段的理由
① 粗加工，切削余量大，工艺单位受力 ↑，热变形 ↑，粗加工与
精加工分开,可实现自然时效。
②有利于合理使用机床设备。
a.粗加工：功率大，切削效率高。
b.精加工：精度高，受力小，有利于延长等精度机床的寿命
③有利于插入必要的热处理程序。
工艺过程以热处理工序为界自然地划分为各阶段。
如：粗加工之后 →去应力时效；精加工后 →淬火；精加工
后：冰冷处理及低温回火。
④及早发现毛坯缺陷,及时报废或修补，避免造成更大浪费。
⑤表面精加工安排在最后，可防止或减少损伤。
（ 3）不划分加工阶段的情况
① 加工要求不高，工件刚性足够，毛坯质量高，切削余量
小时，为减小夹紧力的影响，粗加工后应松开，以较小力
重新夹紧。再进行精加工。
②有些重型零件中，为减少安装运输费用。
4、工序的集中与分散
确定了加工方法和划分加工阶段之后，零件加工的各个工步
也就确定了。如何将这些工步组合成工序呢？是将这些工步分散
成各个单独工序，还是将某些工步集中在一个工序中加工？
如,
1）工序集中的特点
优点,
①零件各加工表面的加工集中在少数几道工序内完成，各工
序内容多，工步多。
②有利于采用高效的专用设备和工艺装备，生产效率高。
③生产面积和操作工人数减少，工艺路线短。
④可简化生产计划和生产组织工作。
⑤工件装夹次数减少，辅助时间缩短，加工表面间的位置精
度易于保证。
缺点,设备工艺装备投资大、调整、维护复杂，生产准备工作
量大，更换新产品困难，柔性差。
2）工序分散的特点,
① 工序多，工艺过程长，各工序加工内容少，有的情况只
有一 个工步。
②所使用的设备和工艺装备较简单，易于调整，掌握。
③有利于选用合理的切削用量，减少工序基本时间
④设备数量多，生产面积大，人员多，但不易于适应新
产品的生产。
工序的集中与分散程度必须根据生产规模、零件的结构
特点和技术要求、机床设备等具体生产条件进行综合分析确
定。
如,a.单件小批：在通用数控机床上实现工序集中
b.大批大量生产：宜采用专机来实现工序集中
c.成批生产：集中为宜，不宜采用昂贵设备和工艺装
备使工序集中，而是采用多刀多工位进行工序集中。
工序集中与分散的选择
5、加工顺序安排
（ 1）遵循四个原则,
a.先粗后精 精度逐步提高；
b.先主后次 先行装配基面和主要工作面的加工，与主要表面
有联系的槽、孔等，介于半精加工与精加工之间。
c.基面先行 即首先应加工出选作定位基准的精基准表面，
然后再以精基准定位加工其它表面。如打中心孔。
d.先面后孔 平面轮廓大、定位稳定可靠。
配套加工 当部件精度很高时，某些表面精加工应安排在部件
装配或总装过程中进行，否则将导致零件精度过高而无法加工。
（ 2）热处理工序安排
① 预备热处理,
目的,改善切削性能，消除毛坯内应力。
安排,在加工之前。包括：退火、正火和调质等。
应用,
a.含碳 >0.5%，退火 降低硬度；
b.含碳 <0.5%，正火 增大硬度，使不粘刀；
c.调质，细化组织
热处理目的,
改变材料的性能，消除内应力。
② 最终热处理,
目的,提高材料的强度和硬度。
安排,在半精和精加工之间，包括：淬火、渗碳、氮化、调质
等 。
应用,
淬火,强度 ↑，塑性、钢性 ↓，组织不稳定，易变形，淬火后
应进行回火。
渗碳,强度变动加大
氮化,氮化前后都应进行磨削加工,
a.前者：使氮化层厚度均匀。
b.后者：降低表面粗糙度 Ra。
调质,用以获得强度高，钢性好的综合性能要求。
③ 去应力处理
目的,消除应力，减小变形
方法,人工时效、退火、高温去应力等
应用,
a.一般铸件：在粗加工后进行；
b.精度要求高的铸件：在半精加工之后，进行第二
次 ……
c.高精度的丝杆、轴等，在粗车、粗磨、半精磨之后均
需进行时效处理，为稳定尺寸。还需进一步进行冰冷处理（ -
70～ -80摄氏度,1～ 2小时）
（ 3）辅助工序安排,
辅助工序 是保证质量的重要措施，主要有检验工序。
包括：中间检验、特种检验、表面处理。
①中间检验,是主要的辅助工序。和保证质量的重要措施。
安排在：精加工前；送外厂或外车间加工前、后；花费大或重
要工序前后；全部工序结束后。
②特种检验,如,
a,x射线、超声波探伤。 用于内部质量检查，在工艺过程开始；
b,荧光检验、磁力探伤。 用于检验表面质量，安排在精加工阶
段。
③表面处理,去毛刺、到棱边、清洗、电镀、发蓝、涂防锈油。
三、加工余量的确定
1．加工余量的定义,
在由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面切除的金属的
总厚度，称为该表面的加工总余量。
此外还有
a.工序间加工余量,每一道工序切除的金属层厚度。
b.单边余量,象平面的加工余量，它等于
实际切除金属层厚度
c.双边余量,为外园和孔等旋转表面，其加
工余量指的是直径上的，即表面实际切除
的金属层厚度为加工余量的一半。
a.机加工中、工序公差按入体原则 即,
Ⅰ,对轴类,单向负偏差
Ⅱ,对孔类,单向正偏差
“入体”原则的好处, 保证孔轴尺寸计算中计算公式一致 。
b.毛坯制造偏差取对称正负偏差
2．一个规定：工序尺寸公差的取定
3.加工总余量的计算
加工总余量 Z=Z1+Z2+……+Z n
最大工序余量,
Z2max=D1max-D2min =Z2+δ2
最小工序余量,
Z2min=D1min-D2max=Z2-δ1
工序余量公差：
δz2=Z2max-Z2min=δ1+δ2
D
毛坯
D
成品
Z
1
Z
2
Z
3
2m
a
x
Z2m i nZ
δ 0
δ 1
δ 2
δ 3
Z
1) 对轴类尺寸：工序中,
对孔类尺寸,如图,工序中,
最大工序余量,Z2max=D2max-D1min=Z2+δ2
最小工序余量,Z2min=D2min-D1max=Z2-δ1
工序余量公差,δz2=Z2max-Z2min=δ1+δ2
验证了用“入体”的好处。
4.加工总余量对工艺过程的影响
加工总余量的大小对制订工艺过程有一定影响。
a.总余量不够,导致不足以去除零件上有误差和缺陷部分，
达不到加工要求
b.总余量过大：导致加工劳动量增大，材料、工具、电力
消耗增大，成本增高。
c.加工总余量的数值与毛坯制造精度有关；若毛坯精度差，
余量分布不均匀，应规定较大的余量。
d.加工总余量的大小还与生产类型有关；批量小 Z0可大些；
批量大,Z0 减小。
5.工序余量的确定,
（ 1）方法：按经验估算或查阅相关手册。
注意：查表与当前技术资料为准，因为随着技术的进步，这些值
有所变化。
（ 2）工序余间对精加工的影响。
a.余量过大：精加工工小时过长，甚至破坏加工精度和表面
粗糙度。
b.余量过小：工件某些部位加工不出来。
c.余量不均：影响加工精度。
①上工序的表面粗糙度 Ha及缺陷层 Ta 如图
②工序的尺寸公差 δa 如图
本工序基本余量必须大于上工序的尺寸公差。否则上一工
序的误差将带入下一工序。
③由于毛坯制造、热处理以及工件存放的时所引起的形状
误差或位量误差 Pa0。
④ 本工序的按装误差
安装误差,a.定位误差
b.夹紧误差
c.夹具本身误差
中心遍距 e,δmax-δmin=2e
上述 Pa和 具有方向性，对工序余量的影响表现为向量和。
∴ 工序间最小余量 Zmin。
a.对平面：单边余量,Zb=δa+Ha+Ta+( )
b.对外圆和孔：双边余量,2Zb=δa+2(Ha+Ta)+2( )
δa:工序尺寸公差；
Ha:上工序 Ra降值；
Ta:上工序缺陷层；
,形位；
,装配误差；
c.浮动镗（自为基准）,不能纠正孔的偏差和弯曲。
2Zb=δa+2(Ha+Ta)
d.光整加工：去除上工序留下的表面痕迹
2Zb=δa+2Ha
光整加工：仅用于提高表面粗糙度。
2Zb=2Ha
§ 3.5 时间定额
时间定额,是在一定的技术和牛产组织条件下制定出来的
完成单件产品或中个了序所规定的工时。它是安排生产计划、
计算产品成本和企业经济核算的前要依据之一，也是新设计或
扩建工厂或车间时决定设备和人员数量的重要资料。
完成零件一个工序的时间称为单件时间。它包括下列组成
部份,
(1)基本时间 t基,——它是直接用个改变工件尺寸、形状及表面
质量等所耗费的时间。对切削加工来说，就是切除余量所耗费
的时间，包括刀具的切入和切出时间在内，又可称为为机动时
间，一般可用计算方法确定。
(2)辅助时间 t辅,——指在各个工序中为了保证基本工艺工作所需
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，
开停机床，改变切削用量，进退刀具，测量工具等。
基本时间和辅助时间之和称为工序操作时间。
(3)工作地点服务时间 t服 ——指工人在上作班时间内照管工作地
点及保证工作状态所耗费的时间。例如在加工过程小调整刀具，
修正砂轮，润滑及擦拭机床，清理切屑，刃磨刀具等。这时间
可按工序操作时间的 a％（约 2一 7％）来估算。
(4）休息和自然需要时间 T休,——指在工作班时间内所允许的
必要的休息和自然而需要时间,也可取操作时间的 B％（约 2％）
来估算。
因此单件时间是,T单件 =T基 +T辅 +T服 +T休
成批生产的单件时间定额为,
T=T单件 +T准终 /n=(T基 +T辅 )(1+(α+β)/100)+T准终 /n
大量生产的单件时间定额为,
T=T单件 =(T基 +T辅 )(1+(α+β)/100)
§ 3.4 工艺成本和工艺方案经济性
工艺方案的技术经济分析大致可件大两种情况,
一是任对不同工艺方案进行工艺成本的分析和比较；
二是按某些相对技术经济指标进行比较。
制造一个零件或产品所必须的一切费用的总和，就是零件
或产品的生产成本,所谓工艺成本是指生产成本中与工艺过程有
关的那一部分成本。工艺成本包括两大部分,
(1)可变费用 V(元 /件 )——与零件年产量直接有关的费用。
(2)不变费用 S(元 )——与年产量无直接关系的费用。
若零件的年产量为 N,则全年工艺成本 C由下式表示,
C=V·N+S (元 )
因此单件工艺成本 Ci=V+S/N (元 /件 )
两式也可用于计算单个工序的成本。 由图说明,全年工艺成
本和单件工艺成本分别与年产量 N成正比和双曲关系。
对不同的工艺方案进行经济评比时有下述两种情况,
(1）若各工艺方案基本投资相近，或在采用现有设备的条
件下,工艺成本即可作为各方案经济性的依据。
(2)各工艺方案的基本投资差额较大,这时若单独比较工艺
成本来评定其经济性是不全面的,还必须同时比较基本投资的
回收期限。
§ 3.4 缩短单件时间定额的方法
缩短单件时间定额的方法有,
1、缩短基本时间
（ 1）提高切削用量
（ 2）减少切削长度
（ 3）合并工步与合并走刀
（ 4）多件加工
2、缩短辅助时间
（ 1）采用先进夹具
（ 2）采用转位夹具或回转工作台
（ 3）采用连续加工
（ 4）采用快速换刀 ÷ 自动换刀装置
（ 5）采用自动检测装置
3、缩短终结时间
（ 1）使夹具、刀具调整通用化
（ 2）采用微调装置和对刀装置
（ 3）减少夹具在机床上的找正时间
