工艺技术工艺规程的制订
第九章工艺规程的制订
工艺规程的制订是机械制造工厂工艺技术人员的一个主要工作内容，与生产
实际有着密切的关系，它要求制订者有一定的生产实践知识和专业基础知识。本
章着重阐述制订工艺规程的基本原理和主要问题。
§概述
一、生产过程和工艺过程
⒈生产过程
生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。这种成品可以是一台机器、一
个部件，或者是某一种零件。对于机器的制造而言，其生产过程包括：原材料和
成品的运输与保管，生产技术准备工作，毛坯的制造，零件的机械加工、热处理
和其它表面处理，产品的装配、调试、检验、油漆和包装，以及产品的销售和售
后服务等。
在现代工业生产组织中，一台机器的生产往往是由许多工厂以专业化生产的
方式合作完成的。这时，某厂所用的原材料，却是另一工厂的产品。例如，机床
的制造就是利用轴承厂、电机厂、液压元件厂等许多专业厂的产品，由机床厂完
成关键零部件的生产，并装配而成的。采用专业化生产有利于零部件的标准化、
通用化和产品的系列化，从而有效地保证质量、提高生产率和降低成本。
⒉工艺过程
在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其
成为成品或半成品的过程称为工艺过程。如毛坯的制造、零件的机械加工与热处
理等。工艺过程是生产过程的主要部分，可具体分为铸造、锻造、冲压、焊接、
机械加工、装配等工艺过程。这里只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程。
二、机械加工工艺过程的组成
在机械加工过程中，针对零件的结构特点和技术要求，要采用不同的加工方法和
装备，按照一定的顺序依次进行加工才能完成由毛坯到零件的过程。因此，工艺
过程是由一系列顺序安排的加工方法即工序组成的。工序又由安装、工位、工步
和工作行程组成。
⒈工序
一个（或一组）工人在一台机床或（一个工作地点），对同一个（或同时对几个）
工件所连续完成的那一部分工艺过程称为工序。划分是否为同一个工序的主要依
据是：工作地点（或机床）是否变动和加工是否连续。例如图所示的阶梯轴，当
工件加工数量较少时，其工艺过程及工序的划分如表所示，由于加工不连续和机
床变换而分为三个工序；当工件加工数量较多时，其工艺过程及工序的划分如表
所示，共有五个工序。
工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划和经济核算的基本单元。通常把
仅列出主要工序名称的简略工艺过程称为工艺路线。
⒉安装
工件经一次装夹后所完成的那一部分工序，叫作安装。在一个工序内，工件
可能装夹一次，也可能装夹几次，即一个工序可以有一次或几次安装。如表 1中
的工序 1和工序 2均有两次安装，而表 2中的工序只有一次安装。
工件在加工时，应尽量减少安装次数，因为多一次安装，就会增加安装工件
的时间，同时也加大加工误差。
⒊工位
为了减少由于多次安装而带来的误差以及时间损失，常采用回转工作台、回
转夹具或移动夹具，使工件在一次安装中，先后处于几个不同的位置进行加工。
工件在机床上所占据的每一个位置称为工位。利用回转工作台，在一次安装中依
次完成装卸工件、钻孔、扩孔、铰孔四个工位加工的例子。采用多工位加工，既
减少了安装次数，各工位的加工与工件的装卸又是同时进行的，可以提高加工精
度和生产率。
⒋工步
在加工表面不变、加工工具不变、切削用量（主要是切削速度和进给量）不
变的情况下所连续完成的那一部分工序，称为工步。以上三种因素中任一因素改
变，即成新的工步。一个工序含有一个或几个工步。如表 1中的工序 1和工序 2
均加工四个表面，所以各由四个工步，表 2中的工序 2和工序 3各有两个工步，
而工序 4只有一个工步。
为提高生产率，采用多刀同时加工一个零件的几个表面时，称为复合工步。
复合工步应视为一个工步，如图所示。另外为简化工艺文件，对于那些连续进行
的若干相同的工步，通常也看作一个工步。如图所示，在一次安装中，用一把钻
头连续钻削四个φ15mm的孔，则可算作一个钻孔工步。
⒌走刀（又称工作行程）
在一个工步内，若被加工表面需切除的余量较大，一次切削无法完成，则可
分为几次切削，每一次切削就称为一次走刀（或一个工作行程）
三、生产纲领与生产类型
不同的机械产品，其结构、技术要求不同，但它们的制造工艺却存在着很多共同
的特征。这些共同的特征取决于企业的生产类型，而企业的生产类型又由企业的
生产纲领来决定。
⒈生产纲领
生产纲领是指企业在计划期内应生产的产品产量。某零件的年生产纲领就是包括
备品和废品在内的年产量，可按下式计算：
N=Qn(1+a%)(1+b%)
式中 N——零件的年生产纲领（件/年）；
Q——产品的年产量（台/年）；
n——每台产品中，该零件的数量（件/台）；
a%——备品率；
b%——废品率。
⒉生产类型
生产类型是指企业（或车间、工段、班组等）生产专业化程度的分类。根据生产
纲领和产品的大小，可分为单件生产、成批生产和大量生产三大类。
①单件生产
单件生产是指单个地生产不同结构和尺寸的产品，并且很少重复。例如重型机械、
专用设备制造和新产品的试制等均属于单件生产。
②大量生产
大量生产是值产品的数量很大，大多数工作地点重复地进行某一零件的某一道工
序的加工。例如汽车、拖拉机、轴承、自行车等的生产。
③成批生产
成批生产是指一年中分批轮流地制造几种不同的产品，工作地点的加工对象
周期地重复。例如机床、电动机的生产。
成批生产中，每批投入生产的同一种产品（或零件）的数量称为批量。按照批量
的大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。小批生产的工艺特
点与单件生产相似，大批生产与大量生产相似，常分别合称为单件小批生产和大
批大量生产。
生产纲领决定了生产类型，但产品的大小也对生产类型有影响。表是不同类型的
产品生产类型与生产纲领的关系。
随着科学技术的进步和人们对产品性能要求的不断提高，产品更新换代周期
越来越短，品种规格不断增多，多品种小批量的生产类型将会越来越多。
⒊工艺特征
不同的生产类型具有不同的工艺特点，即在毛坯制造、机床及工艺装备的选
用、经济性等方面均有明显区别。
由上述可知，生产类型对零件工艺规程的制订影响很大。因此，在制订工艺
规程时，首先应根据零件的生产纲领确定其相应的生产类型，生产类型确定以后，
零件制造工艺过程的总体轮廓也就勾画出来了。
应该指出，生产同一个产品，大量生产一般比成批生产、单件生产的生产效
率高。成本低，性能稳定，质量可靠。因此，应大力推行产品结构的标准化、系
列化。这样就能在各类产品的生产数量不大的情况下，组织专业化的大批量生产，
因而可取得很高的经济效益。此外，推行成组技术，按照零件的相似程度组织成
组加工，也可使大批量生产个广泛被采用的高效率加工方法和设备应用到中小批
生产中去。这些都是机械制造工艺的主要发展方向。
另一方面，由于市场的激烈竞争，导致产品更新换代频繁，而目前适用于大
批大量生产的传统“单机”和“线”，都具有很大的“刚性”（指专用性），即
很难改变原有的生产对象，以适应新产品生产的需要。这就要求机械制造业能够
寻找到既能高效生产又能快速转产的柔性自动化制造方法。因而数控
(NumericalControl)机床、柔性制造系统 FMS(F1exibleManufacturingsystem)以
及计算机集成制造系统 CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSvstem)等现代
化的生产手段与方式获得了迅速发展。为机械产品多品种、小批量的生产自动化
开拓了广阔前景。
四、机械加工工艺规程
用表格的形式将机械加工工艺过程的内容书写出来，成为指导性技术文件，就是
机械加工工艺规程（简称工艺规程）。它是在具体生产条件下，以较合理的工艺
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。
其主要内容包括：零件加工工序内容、切削用量、公式定额以及各工序所采用的
设备和工艺装备等。
⒈机械加工工艺规程的作用
工艺规程使机械制造厂最主要的技术文件之一，是工厂规章条例的重要组成
部分。其具体作用如下：
⑴它是指导生产的主要技术文件工艺规程是最合理的工艺过程的表格化，是
在工艺理论和实践经验的基础上制订的。工人只有按工艺规程进行生产，才能保
证产品质量和较高的生产率以及较好的经济性。
⑵它是组织和管理生产的基本依据在产品投产前要根据工艺规程进行有关
的技术准备和生产准备工作，如安排原材料的供应、通用工装设备的准备、专用
工装设备的设计与制造、生产计划的安排、经济核算等工作。
⑶它是新建和扩建工厂的基本资料新建或扩建工厂或车间时，要根据工艺规
程来确定所需要的机床设备的品种和数量、机床的布置、占地面积、辅助部门的
安排等。
2.机械加工工艺规程的种类
将工艺规程的内容填入一定格式的卡片，即成为工艺文件。目前，工艺文件
还没有统一的格式，各厂都是按照一些基本的内容，根据具体情况自行确定。常
用的工艺规程包括：
（1）机械加工工艺过程卡
工艺过程卡主要列出了零件加工所经过的整个路线(称为工艺路线)，以及工
装设备和工时等内容。由于各工序的说明不够具体，故—般不能直接指导工人操
作，而多作为生产管理方面使用。在单件小批生产中，通常不编制其它较详细的
工艺文件，而是以这种卡片指导生产，这时应编制得详细些。
（3）机械加工工艺卡
工艺卡是以工序为单位，详细说明零件工艺过程的工艺文件。它用来指导工
人操作，帮助管理人员及技术人员掌握零件加工过程，广泛用于批量生产的零件
和小批生产的重要零件。
（4）机械加工工序卡
工序卡是用来具体指导工人操作的一种最详细的工艺文件。在这种卡片上，
要画出工序简图，注明该工序的加工表面及应达到的尺寸精度和粗糙度要求、工
件的安装方式、切削用量，工装设备等内容。在大批大量生产时都要采取这种卡
片。
3．制订机械加工工艺规程的原则
工艺规程的制定原则是：所制订的工艺规程，能在一定的生产条件下，以最快的
速度、最少的劳动量和最低的费用，可靠地加工出符合要求的零件。同时，还应
在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进的工艺技术和
经验，并保证有良好的劳动条件。工艺规程是直接指导生产和操作的重要文件，
在编制时还应做到正确、完整、统一和清晰，所用术语、符号、计量单位和编号
都要符合相应标准。
4．制订工艺规程的原始资料
制订工艺规程必须具备以下原始资料：
⑴产品的全套装配图和零件的工作图；
⑵产品验收的质量标准；
⑶产品的年生产纲领；
⑷产品零件毛坯生产条件及毛坯图等资料；
⑸工厂现有生产条件，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；
⑹制订工艺过程、设计工艺装备所用设计手册和有关标准；
⑺国内外先进制造技术资料等。
5．制订工艺规程的步骤
⑴分析零件图和产品装配图包括分析零件的各项技术要求和审查零件的结
构工艺性，并提出必要的修改意见。
⑵由年生产纲领确定零件生产类型。
⑶确定毛坯根据零件生产类型和毛坯制造的生产条件综合考虑毛坯的类型
和制造方法。
⑷拟定工艺路线其主要内容包括：选择定位基准，确定各表面的加工方法，
划分加工阶段，确定工序集中和分散程度，安排工序顺序等。在拟定工艺路线时，
需同时提出几种可能的方案，然后通过技术、经济的对比分析，最后确定一种最
佳工艺方案。
⑸工序设计包括确定加工余量、计算工序尺寸及其公差、确定切削用量、计
算工时定额及选择机床和工艺装备等。
⑹编制工艺文件（各种卡片的格式，可查阅“机械加工工艺手册”）。
§零件的工艺性分析与毛坯的选择
一、分析和审查产品的装配图和零件图
通过分析研究产品的装配团和零件图，可熟悉该产品的用途、性能及工作条件，
明确被加工零件在产品中的位置与作用。了解各项技术要求制订的依据。在此基
础上．审查图纸的完整性和正确性，例如图纸是否有足够的视图。尺寸和公差是
否标注齐全，零件的材料、热处理要求及其它技术要求是否完整合理。在熟悉零
件图的同时要对零件结构的工艺性进行初步分析。只有这样，才能综合判别零件
的结构、尺寸公差、技术要求是否合理。若有错误和遗漏，应提出修改意见。
零件的技术要求主要包括：被加工表面的尺寸精度和几何形状精度；各个被
加工表面之间的相互位置精度；被加工表面的粗糙度、表面质量、热处理要求等。
在分析零件的技术要求时，要了解这些技术要求的作用，并从中找出主要的技术
要求，在工艺上难于达到的技术要求，特别是对制订工艺方案起决定作用的技术
要求。在分析零件技术要求时、还应考虑到影响达到技术要求的主要因素，并着
重研究零件在加工过程中可能产生的变形及其对技术要求的影响，以便通过这一
步工作，掌握制订工艺规程时应解决的主要问题，为合理地制订工艺规程作好必
要的准备。
二、分析零件的结构工艺性
零件结构工艺性好还是差对其工艺过程的影响非常大，不同结构的两个零件尽管
都能满足使用性能要求。但它们的加工方法和制造成本却可能有很大的差别。良
好的结构工艺性就是在满足使用性能的前提下，能以较高的生产率和最低的成本
而方便地加工出来。
对整个机械产品来说，衡量其结构工艺性主要应从以下几个方面来考虑：
(1)零件的总数虽然零件的复杂程度可能差别很大，但是一般来说，组成产品的
零件总数越少，特别是不同名称的零件数目越少，则结构工艺性越好。另外，在
一定的零件总数中利用生产上已掌握的零件和组合件的数目越多(即设计的结构
有继承性)，或是标准的、通用零件数目越多，则结构工艺性就越好。
(2)机械零件的平均精度产品中所有零件要加工的尺寸的平均精度越低，则工艺
性越好。
(3)材料的需要量制造整个产品所需各种材料的数量，特别是贵重、稀有或难加
工材料的数量也是影响结构工艺性的一个重要因素，因为它影响产品的成本。
(4)机械零件各种制造方法的比例—些非切削工艺方法如冷冲压、冷挤压、
精密铸造、精密锻造等，相对于切削加工来说，可以提高生产率，降低成本。显
然机械产品中所采用这类零件的比例越大，则结构工艺性就越好。对切削加工来
说，采用加工费用低的方法制造的零件数越多，则结构工艺性也越好。
(5)产品装配的复杂程度产品装配时，无需作任何附加加工和调整的零件数
越多，则装配效率高，装配工时少，装配成本低，故其结构工艺性就越好。
为了改善零件机械加工的工艺性，在结构设计时通常应注意以下几项原则：
1)应尽量采用标准化参数。对于孔径、锥度、螺距、模数等，采用标准化参
数有利于采用标准刀具和量具，以减少专用刀具和量具的设计与制造。零件的结
构要素应尽可能统一，以减少刀具和量具的种类，减少换刀次数。
2)要保证加工的可能性和方便性，加工面应有利于刀具的进入和退出。
3)加工表面形状应尽量简单，便于加工，并尽可能布置在同一表面或同一轴
线上，以减少工件装夹、刀具调整及走刀次数，有利于提高加工效率。
4)零件的结构应便于工件装夹，并有利于增强工件或刀具的刚度。
5)有相互位置精度要求的有关表面，应尽可能在一次装夹中加工完。因此，
要求有合适的定位基面。
6)应尽可能减轻零件重量，减少加工表面面积，并尽量减少内表面加工。
7)零件的结构尽可能有利于提高生产效率。
8)合理地采用零件的组合，以便于零件的加工。
9)在满足零件使用性能的条件下，零件的尺寸、形状、相互位置精度与表面
粗糙度的要求应经济合理。
10)零件尺寸的标注应考虑最短尺寸链原则、设计基准的正确选择以及符合
基准重合原则，使得加工、测量、装配方便。
零件结构工艺性分析是一项复杂而细致的工作要凭借丰富的实践经验和理
论知识。分析时发现问题应向设计部门提出修改意见加以改进。表例举了零件机
械加工工艺性对比的一些典型实例，可供分析零件切削、磨削结构工艺性时参考。
三、工艺条件对零件结构工艺性的影响
结构工艺性是一个相对概念，不同生产规模或具有不同生产条件的工厂，对
产品结构工艺性的要求不同，例如某些单件生产的产品结构，如要扩大产量改为
按流水生产线来加工可能就很困难，若按自动线加工则困难更大。又如同样是单
件小批生产的工厂，若分别以拥有数控机床和万能机床为主，由于两者在制造能
力上差异很大，因而对零件结构工艺性的要求，就有很大的不同。同样，电火花
等特种加工对零件的结构工艺性要求和切削加工是有明显区别的。
1．生产批量对零件结构工艺性的影响
图所示的车床进给箱的箱体零件，在单件小批生产时同轴孔的直径尺寸设计
应成单向递减，以便能在镗床上一次装夹加工完毕。但在大批生产中，用双面组
合镗床加工时，这种结构使得左面的镗杆要依次加工三个直径不同的孔，而右边
的镗杆只能镗削最右边的一个孔，结构工艺性显然很差。如改为 b所示的结构，
孔径双向递减，使得左右镗杆的切削负荷大体一致，可以缩短加工时间。
2．数控加工对零件结构工艺性的影响数控加工是指在数控机床(包括加工中
心)上进行零件加工的一种工艺方法。数控加工的特点是自动化程度高，加工精
度高；对加工对象的适应性强，当加工对象改变时，除了相应更换刀具和解决毛
坯装卡方式外，只要重新编制该零件的加工程序，便可自动加工出新的零件；易
于与计算机辅助设计系统连接，形成计算机辅助设计与制造紧密结合的一体化系
统。因此，数控加工在下列场合下应用能充分发挥其卓越工艺性能：
(1)用通用机床加工时，要求设计制造复杂的专用夹具或需很长调整时间的
零件加工；
(2)小批量生产(100件以下)的零件的加工；
(3)轮廓形状复杂、加工精度高或必须用数学方法决定的复杂曲线、曲面零
件的加工；
(4)要求精密复制的零件的加工；
(5)预备多次改型设计的零件的加工；
(6)钻、镗、铰、锪、攻丝及铣削工序联合进行加工的零件，如箱体零件的
加工；
(7)价值高的零件或要求百分之百检验的零件的加工。
数控加工对传统的零件结构工艺性衡量标准产生了巨大影响。例如，精度要
求很高的复杂曲线、曲面的加工，对数控加工来说却是非常简便的事情；又如对
于预备多次改型设计的零件，对数控加工而言，通常只需改写部分程序和重新调
整机床就可以了，故其工艺性并无不妥之处。
3．特种加工对零件结构工艺性的影响
在普通的切削、磨削加工中，方孔、小孔、弯孔、窄缝等被认为是工艺性很
“差”的典型，有的甚至是“禁区”，特种加工的采用改变了这种局面。对于电
火花穿孔、电火花线切割工艺来说，加工方孔和加工圆孔的难易程度是一样的；
喷油嘴小孔，喷丝头小异形孔，涡轮叶片大量的小冷却深孔、窄缝，静压轴承、
静压导轴的内油囊型腔等，采用电加工后也变难为易了。如图所示的冲模结构，
具有狭槽与尖角，难于切削加工。过去常采用镶拼结构，现用电火花加工出整体
模)，简化了结构，提高了模具的刚度。又如电液伺服阀阀套上精密方孔的加工，
为了保证方孔之间尺寸的公差要求，过去是将阀套分成五个圆环，分别加工到方
孔之间的尺寸精度达到要求后，再连接起来。现在用电火花加工，阀套改为整体
结构，四个电极同时加工出四个方孔，既能保证方孔之间的尺寸精度，又提高了
生产效率，降低了成本。
四、毛坯的选择
选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法及其制造精度。毛坯的选择不仅
影响毛坯的制造工艺和费用，而且影响到零件机械加工工艺及其生产率与经济性。
如选择高精度的毛坯，可以减少机械加工劳动量和材料消耗，提高机械加工生产
率，降低加工的成本。但是，却提高了毛坯的费用。因此，选择毛坯要从机械加
工和毛坯制造两方面综合考虑，以求得到最佳效果。
⒈毛坯的种类
1)铸件形状复杂的毛坯，如箱体、机座宜采用铸造方法制造。生产铸件的主
要方法有：
手工砂型铸造铸出的毛坯精度低(铸造大型零件，其毛坯公差可达 8mm 之多)，
生产效率也低，但该方法有很好的适应性，主要应用于单件小批生产及笨重而复
杂的大型零件的毛坯制造。
金属模机器造型生产效率较高，铸件精度也较高(尺寸公差为 1～2mm)，由于
金属模机器造型的设备造价昂贵，故该方法主要用于大批大量生产中小尺寸铸件，
铸件材料多为有色金属，如铝活塞、水轮机叶片等．
离心铸造主要用于空心回转体零件毛坯的生产，毛坯尺寸不能太大，如各种
套简、蜗轮、齿轮、滑动轴承等。离心铸造的铸件在远离中心的部位，其表面质
量和精度都较高(可达 IT8～IT9 级)，但愈靠近回转中心组织愈疏松。该法生产
效率高，适用于大批量生产。
熔模铸造铸件尺寸精度高，可达 ITl0～ITl3级，表面光洁，粗糙度 Ra值为
～μm，机械加工量小甚至可不加工，适用于各种生产类型，各种材料和
形状复杂的中小铸件生产，如刀具、风动工具、自行车零件、叶轮和叶片等。
压力铸造铸件的尺寸精度一般为 ITll～ITl3级，表面粗糙度 Ra值一般可达
～μm，主要用于形状复杂、尺寸较小的有色金属铸件如喇叭、汽车化油
器、以及电器、仪表和纺织机的零件的大量生产，铸件上的螺纹、文字、花纹图
案等均可铸出。
(2)锻件锻件毛坯由于得到了纤维组织的连续性和均匀分布，从而提高了零
件的强度所以适用于强度要求较高，形状比较简单的零件的毛坯。锻造方法可分
为：
自由锻造锻件精度低(加工余量往往高达 10mm 以上)，生产率低，适用于单
件小批生产和大型锻件的制造。
模锻模锻件的精度、表面质量及内部组织结构比自由锻造好，锻件的形状也可复
杂些，模锻的生产率也较高，适用于产量较大的中小型锻件的制造。精密模锻可
使锻件质量进一步提高，通常可达± 的尺寸精度和 Ra 值为 ～μm 的
表面粗糙度。
(3)型材型材的品种规格很多，常用型材的断面有圆形、方形、长方形、六
角形，以及管材、板材、带料等。
型材有热轧和冷拉两种。热轧型材尺寸精度低，脱碳层深，弯曲变形大，常
用于一般零件的加工。冷拉型材尺寸精度高(可达 IT9～ITl3级)，机械性能好，
多用于毛坯精度要求高、批量较大的中小件生产。
(4)焊接件将型钢或钢板焊接(熔化焊、接触焊、钎焊)成所需要的结构件，
其优点是结构重量轻，制造周期短。但焊接结构抗振性差，焊接的零件热变形大，
且须经时效处理后才能进行机械加工。
(5)冲压件冲压件的精度较高(尺寸误差为 ～。表面粗糙度 Ra值为
～5μm)。冲压的生产效率也比较高，适用于加工形状复杂、批量较大的中
小尺寸板料零件。
(6)冷挤压零件冷挤压零件的精度可达 IT6～IT7 级，表面粗糙度 Ra 值为
～2．5μm。可挤压的金属材料为碳钢、低合金钢、高速钢、轴承钢、不锈
钢以及有色金属(铜、铝及其合金)。适用于批量大，形状简单，尺寸小的零件或
半成品的加工。
(7)粉末冶金件以金属粉末为原料，用压制成形和高温侥结来制造金属制品
与金属材料、尺寸精度可达 IT6 级，表面粗糙度 Ra 为 ～O．63μm，成形后
无需切削，材料损失少,工艺设备较简单，适用于大批量生产。但金属粉末生产
成本高，结构复杂的零件以及零件的薄壁、锐角等成形困难。
⒉毛坯选择时应考虑的因素
在选择毛坯时应考虑下列—些因素。
⑴零件的材料及机械性能要求
由于材料的工艺特性，决定了其毛坯的制造方法，当零件的材料选定后，毛
坯的类型就大致确定了。例如材料为灰铸铁的零件必须用铸造毛坯；对于重要的
钢质零件，为获得良好的力学性能，应选用锻件，在形状较简单及机械性能要求
不太高时可用型材毛坯；有色金属零件常用型材或铸造毛坯。
⑵零件的结构形状与大小
大型且结构较简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；结构复杂的毛坯多用
铸造：小型零件可用模锻件或压力铸造毛坯；板状钢质零件多用锻件毛坯；轴类
零件的毛坯，如直径和台阶相差不大，可用棒料；如各台阶尺寸相差较大，则宜
选择锻件。
⑶生产纲领的大小
当零件的生产批量较大时，应选用精度和生产率较高的毛坯制造方法，如模
锻、金属型机器造型铸造和精密铸造等。当单件小批生产时，则应选用木模手工
造型铸造或自由锻造。
⑷现有生产条件
确定毛坯时，必须结合具体的生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、
外协的可能性等。
⑸充分利用新工艺、新材料
为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精铸、精锻、冷轧、
冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用，这样，可大大减少机械加工量，
甚至不需要进行加工，大大提高经济效益。
⒊毛坯的形状与尺寸的确定
实现少切屑、无切屑加工，是现代机械制造技术的发展趋势之一。但是，由
于受毛坯制造技术的限制，加之对零件精度和表面质量的要求越来越高，所以毛
坯上的某些表面仍需留有加工余量，以便通过机械加工来达到质量要求。下面从
机械加工工艺角度来分析在确定毛坯形状和尺寸时应注意的问题。
(1)为了加工时安装工件的方便，有些铸件毛坯需铸出工艺搭子，如图所示。
工艺搭子在零件加工完毕后一般应切除，如对使用和外观没有影响也可保留在零
件上。
(2)装配后需要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，常将这些分离零件先做成一个整体毛坯，加工到一定阶段再切割分离。
例如车床走刀系统中的开合螺母外壳，其毛坯是两件合制的。
(3)对于形状比较规则的小型零件，为了提高机械加工的生产率和便于安装，
应将多件合成—个毛坯，当加工到一定阶段后，再分离成单件。图所示的滑键，
对毛坯的各平面加工好后切离为单件，再对单件进行加工。
§工艺路线的拟定
拟定工艺路线是制订工艺规程的关键步骤，其主要内容包括选择定位基准、
确定各表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定工序集中与分散程度等。设
计时—般应提出几种方案，通过分析对比，从中选择最佳方案。但是，目前还汉
有—套通用而完整的工艺路线拟定方法，只总结出一些综合性原则，在具体运用
这些原则时，要根据具体条件综合分析。
一、定位基准的选择
在制订工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度
和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响。定位
基准有经济准和粗基准之分。用毛坯尚未经加工的表面作定位基准，这种定位基
准称为粗基准。用加工过的表面作定位基准，这种定位基准称为精基准。有时工
件上没有能作为定位基准用的恰当表面，这时就必须在工件上专门设置或加工出
定位基面，这种基面称为辅助基面。辅助基面在零件的工作中并无用处，它完全
是为了加工需要而设置的。轴加工时用的中心孔就是典型的例子。
在制订零件加工工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准把各个主要表面
加工出来，然后再考虑选择怎样的粗基准把作为精基准的表面先加工出来。因此，
定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。
⒈精基准的选择原则
选择精基准时，主要应考虑如何减少误差，提高定位精度。其选择原则如下：
(1)基准重合原则即选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基
准不重合而引起的基准不重合误差。特别在最后精加工时，为保证加工精度，更
应该注意这个原则。
(2)统一基准原则应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是统
一基准原则。这样做可以简化工艺规程的制订工作，减少夹具设计、制造工作量
和成本，缩短生产准备周期；由于减少了基准转换，便于保证各加工表面的相互
位置精度。例如加工轴类零件时，采用两中心孔定位加工各外圆表面，就符合基
准统—原则。箱体零件采用一面两孔定位，齿轮的齿坯和齿形加工多采用齿轮的
内孔及一端面为定位基准，均属于基准统—原则。
(3)互为基准原则当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需
要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。例如要保证
精密齿轮的齿圈跳动精度，在齿面淬硬后，先以齿面定位磨内孔，再以内孔定位
磨齿面，从而保证位置精度。
又如车床主轴前后支承轴颈与前锥孔有严格的问轴度要求，为了达到这一要
求，工艺上一般都遵循互为基难的原则。以支承轴颈定位加工锥孔，又以锥孔定
位加工支承轴颈，从粗加工到精加工，经过几次反复，最后以前后支承轴颈定位
精磨前锥孔，达到图纸上规定的同轴度要求。
(4)自为基准原则某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面
本身作为定位基准，称为自力基准原则。例如导轨面磨削，在导轨磨床上，用百
分表找正导轨面相对机床运动方向的正确位置，然后加工导轨面。以保证导轨面
余量均匀，满足对导轨面的质量要求。还有浮动镗刀镗孔、珩磨孔、无心磨外圆
等也都是自为基准的实例。
⒉粗基准选择原则
选择粗基准时，主要考虑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、位置符合零件图要求，并注意尽快获得精基面。在具体选
择时应考虑下列原则：
(1)如果主要要求保证工件上某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为
粗基准。例如，车床床身粗加工时，为保证导轨面有均匀的金相组织和较高的耐
磨性，应使其加工余量小而且均匀，因此应选择导轨面作为粗基准先加工床脚面，
再以床脚面为精基准加工导轨面。这就可以保证导轨面的加工余量均匀。否则，
若违反本条原则必将造成导轨余量不均匀。
(2)若主要要求保证加工面与不加工面间的位置要求，则应选不加工面为粗
基准，如图所示零件的毛坯，在铸造时孔和外圆难免偏心。加工时，如果采用不
加工的外圆面作为粗基准装夹工件进行加工，内孔与不加工外圆同轴，可以保证
壁厚均匀，但是内孔的加工余量则不均匀。如果采用该零件的毛坯孔作为粗基准
装夹工件(直接接找正装夹，按毛坯孔找正)进行加工，则内孔余量是均匀的，但
是内孔与不加工外圆不同轴，即壁厚不均匀。
如果工件上有好几个不加工面，则应选其中与加工面位置要求较高的不加工
面为粗基准，以便于保证精度要求，使外形对称等。
如果零件上每个表面都要加工，则应选加工余量最小的表面为粗基准，以避
免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。
(3)作为粗基准的表面，应尽量平整光洁，有一定面积，以使工件定位可靠、
夹紧方便。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
粗基准；在锻件上不应选择有飞边的表面作粗基准。
(4)粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。因为毛坯面粗糙且精度低，重
复使用将产生较大的误差。
实际上，无论精基准还是粗基准的选择，上述原则都不可能同时满足．有时
还是互相矛盾的。因此，在选择时应根据具体情况进行分析，权衡利弊，保证其
主要的要求。
二、表面加工方法的选择
表面加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理
的加工方法。在选择时，一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终加工方法，
然后再确定精加工前准备工序的加工方法，即确定加工方案。由于获得同一精度
和粗糙度的加工方法往往有几种，在选择时除了要考虑生产率要求和经济效益外，
还应考虑下列因素；
(1)工件材料的性质例如，淬硬钢零件的精加工要用磨削的方法；有色金属
零件的精加工应采用精细车或精细镗等加工方法，而不应采用磨削。
(2)工件的结构和尺寸例如，对于 IT7 级精度的孔采用拉削、铰削、镗削和
磨削等加工方法都可以。但是箱体上的孔一般不宜采用拉削或磨削，而常常采用
铰孔(孔小时)和镗孔(孔大时)。
(3)生产类型选择加工方法要与生产类型相适应。大批大量生产应选用生产
率高和质量稳定的加工方法。例如，平面和孔采用拉削加工。单件小批生产则采
用刨削、铣削平面和钻、扩、铰孔。又如为保证质量可靠和稳定，保证有高的成
品率，在大批大量生产中采用珩磨和超精加工工艺加工较精密零件。
(4)具体生产条件应充分利用现有设备和工艺手段，发挥群众的创造性，挖
掘企业潜力。还要重视新工艺和新技术，提高工艺水平。有时，因设备负荷的原
因，需改用其它加工方法。
(5)特殊要求如表面纹路方向的要求等。
表 9—6、表 9—7、表 9—8分别列出了外圆、内孔和平面的加工方案，可供
选择时参考。
在选择加工方法时，一般总是首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体
条件，先选定它的最终工序加工方法，然后再逐一选定该表面有关前导工序的加
工方法。例如，加工已个精度等级为 IT6、表面粗糙度为 μm的钢质外圆表
面，其最终工序选用精磨，则其前导工序可分别选为粗磨、半精车和精车。主要
表面的加工方案和加工方法选定以后，再选定各次要表面的加工方案和加工方法。
需要注意的是，任何一种加工方法，可以获得的精度和表面粗糙度值均有一
个较大的范围，例如，精细地操作，选择低的切削用量，获得的精度较高。但是，
又会降低生产率，提高成本。反之，如增加切削用量，提高了生产率，虽然成本
降低了，但精度也较低。所以，只有在一定的精度范围内才是经济的，这—定范
围的精度就是指在正常加工条件下(即不采用特别的工艺方法，不延长加工时间)
所能达到的精度．这种精度称为经济精度。相应的粗糙度称为经济粗糙度。
三、加工阶段的划分
当零件的加工质量要求较高时，一般把整个加工过程划分为以下几个阶段：
粗加工阶段——主要是切除各表面上的大部分余量。
半精加工阶段——完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工作准备。
精加工阶段——保证各主要表面达到图样要求。光整加工阶段——对于精度
要求很高（IT5以上）、表面粗糙度值要求很小（μm以下）的表面，还需
要进行光整加工阶段。这一阶段一般不用以纠正形状精度和位置精度。
应当指出：加工阶段的划分是指零件加工的整个过程而言，不能以某—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—次安装中完成表面的粗加工
和精加工。
零件加工要划分加工阶段的原因如下：
(1)利于保证加工质量工件在粗加工时，由于加工余量大，所受的切削力、
夹紧力也大，将引起较大的变形，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。所以，需要划分加工阶段，逐步恢复和修正变形，逐
步提高加工质量。
(2)便于合理使用设备粗加工要求采用刚性好、效率高而精度较低的机床，
精加工则要求机床精度高。划分加工阶段后，可以避免以精干粗，可以充分发挥
机床的性能，延长使用寿命。
(3)便于安排热处理工序如粗加工阶段之后，一般要安排去应力的热处理，
以消除内应力。精加工前要安排淬火等最终热处理，其变形可以通过精加工予以
消除。
(4)便于及时发现毛坯缺陷，以及避免损伤已加工表面毛坯经粗加工阶段后，
缺陷即已暴露，可以及时发现和处理。同时，精加工工序安排在最后，可以避免
加工好的表面在搬运和夹紧中不受损伤。
四、工序的集中与分散
制订工艺路线时，选定了各表面的加工方法和划分加工阶段后，就可以将同
一阶段中的各个加工表面组合成若干工序。组合时就需要考虑采用工序集中还是
工序分散的方法。
工序集中就是指每道工序加工内容很多，工艺路线短。其主要特点是：
(1)可以采用高效机床和工艺装备，生产率高；
(2)减少厂设备数量以及操作工人和占地面积，节省人力、物力；
(3)减少厂工件安装次数，利于保证表面间的位置精度；
(4)采用的工装设备结构复杂，调整维护较困难，生产准备工作量大。
工序分散就是指每道工序的加工内容很少，甚至一道工序只含一个工步，工
艺路线很长。其主要特点是：
(1)设备和工艺装备比较筒单，便于调整，容易适应产品的变换；
(2)对工人的技术要求较低；
(3)可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；
(4)所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。
工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求，
有时，还要考虑各工序生产节拍的一致性。一般情况下，单件小批生产时，只能
工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；大批大量生产时，既可以采
用多刀、多轴等高效、自动机床，将工序集中，也可以将工序分散后组织流水生
产。批量生产应尽可能采用效率较高的半自动机床，使工序适当集中。
对于重型零件，为了减少工件装卸和运输的劳动量，工序应适当集中；对于
刚性差且精度高的精密工件，则工序应适当分散。
从发展趋势来看，由于工序集中的优点较多以及数控机床、柔性制造单元和
柔性制造系统等的发展，现代生产倾向于采用工序集中的方法来组织生产。
五、加工顺序的安排
复杂零件的机械加工要经过切削加工，热处理和辅助工序。因此，在拟定工
艺路线时，工艺人员要全面地把切削加工、热处理和辅助工序三者一起加以考虑，
现分别阐述如下。
⒈切削工序的安排原则
切削工序安排总的原则是：前面工序为后续工序创造条件，作好基准准备。
具体原则如下：
⑴先基面后其它用作精基准的表面，首先要加工出来。所以，第一道工序一
般是进行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工)，然后再以精基面定位加
工其它表面。
⑵先主后次零件的加工应先安排加工主要表面，后加工次要表面。因为主要
表面往往要求精度较高，加工面积较大，容易出废品，应放在前阶段进行加工，
以减少工时浪费，次要表面加工面积小，精度也一般较低，又与主要表面有位置
要求，应在主要表面加工之后进行加工。
⑶基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。
⑷先面后孔零件上的平面必须先进行加工．然后再加工孔。因为平面的轮廓
平整，安放和定位比较稳定可靠，若先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保
证孔和平面的位置精度。此外，也给平面上的孔加工带来方便，能改善孔加工刀
具的初始工作条件。
⒉热处理工序的安排
热处理的目的在于改变工件材料的性能和消除内应力。热处理的目的不同，
热处理工序的内容及其在工艺过程中所安排的位置不一样。
1)预备热处理安排在机械加工之前进行，其目的是为了改善工件材料的切削
性能，消除毛坯制造时的内应力．常用的热处理方法有：
退火与正火通常安排在粗加工之前。如含碳量大于 O．7％的碳钢和合金钢，
为降低硬度，常采用退火；含碳量小于 O．3％的低碳钢和合金钢则采用正火以提
高硬度，防止切削时的粘刀现象，使加工出来的表面比较光滑。
调质由于调质能得到组织细致均匀的回火索氏体，所以有时也用作预备热处
理，但一般安排在粗加工以后进行。
2)最终热处理通常安排在半精加工之后和磨削加工之前，目的是提高材料的
强度、表面硬度和耐磨性．常闻的热处理方法是：
调质由于调质的零件不仅有一定的强度和硬度，还有良好的冲击韧性，综合
机械性能较好，因此，调质处理还常作为最终热处理，一般安排在精加工之前进
行。机床、汽车、拖拉机等产品中一些重要的传动件，如机床主轴、齿轮。汽车
半轴、曲轴、连杆等都是采用调质处理的。
淬火可分为整体淬火和表面淬火两种，常安排在精加工之前进行。这是由于
工件淬硬后，表面会产生氧化层并产生一定的变形，需要由精加工工序来修整。
在淬硬工序以前，应将铣槽、钻孔、攻丝和去毛刺等次要表面的加工进行完毕，
工件淬硬以后。它们就很难再加工了。表面淬火因优点多而应用广泛，为了提高
零件内部性能和获得细马氏体的表层淬火组织，表面淬火前要进行调质和正火处
理，其加工路线一般为：下料——锻造——正火或退火——粗加工——调质——
半精加工——表面淬火——精加工。
渗碳淬火对于低碳钢或低碳合金钢零件，当要求表面硬度高而内部韧性好时，
可采用表面渗碳淬火，渗碳层深度一般为 —。由于渗碳温度高，容易产
生变形，因此，渗碳淬火一般安排在精加工前进行。材料为低碳钢、低碳合金钢
的齿轮、轴、凸轮轴的工作表面部可以进行渗碳淬火。当工件需要作渗碳淬火处
理时，常将渗碳工序放在次要表面加工之前进行，待次要表面加工完之后再进行
淬硬，这样可以减少次要表面与淬硬表面之间的位置误差。
氮化处理采用氮化工艺可以获得比渗碳淬火更高的表面硬度和耐磨性、更高
的疲劳强度及抗蚀性。由于氮化层较薄，所以氮化处理后磨削余量不能太大，故
一般应安排在粗磨之后、精磨之前进行。为了消除内应力，减少氮化变形，改善
加工性能，氮化前应对零件进行调质处理和去内应力处理。
(3)时效处理时效处理有人工时效和自然时效两种，目的都是为了消除毛坯
制造和机械加工中产生的内应力。精度要求一般的铸件，只需进行一次时效处理，
安排在粗加工后较好可同时消除铸造和粗加工所产生的应力。有时为减少运输工
作量，也可放在粗加工之前进行。精度要求较高的铸件，则应在半精加工之后安
排第二次时效处理，使精度稳定。精度要求很高的精密丝杆、主轴等零件，则应
安排多次时效处理。对于精密丝杠、精密轴承、精密量具及油泵油嘴偶件等，为
了消除残余奥氏体，稳定尺寸，还要采用冰冷处理(冷却到－70～－80℃，保温
l～2h)，一般在回火后进行。
(4)表面处理某些零件为了进一步提高表面的抗蚀能力，增加耐磨性以及使
表面美观光泽，常采用表面处理工序，使零件表面覆盖一层金属镀层、非金属涂
层和氧化膜等。金属镀层有镀铬、镀锌、镀镍、镀铜及镀金、银等；非金属涂层
有涂油漆、磷化等；氧化膜层有钢的发蓝、发黑、钝化，铝合金的阳极氧化处理
等。零件的表面处理工序一般都安排在工艺过程的最后进行。表面处理对工件表
面本身尺寸的改变一般可以不考虑，但精度要求很高的表面应考虑尺寸的增大量。
当零件的某些配合表面不要求进行表面处理时，则应进行局部保护或采用机械加
工的方法予以切除。
⒊辅助工序的安排
检验工序是主要的辅助工序，是保证产品质量的有效措施之一，是工艺过程
不可缺少的内容，除每道工序由操作者自行检验外，下列场合还应考虑单独安排
检验工序：
①零件从一个车间送往另一个车间的前后；
②零件粗加工阶段结束之后；
③重要工序加工前后；
④零件全部加工结束之后。
除了一般性的尺寸检查(包括形、位误差的检查)以外，对某些零件还要安排
探伤、密封、称重、平衡等特种性能检验工序。x 射线检查、超声波探伤检查等
多用于工件(毛坯)内部的质量检查，一般安排在工艺过程的开始。磁力探伤、萤
光检验主要用于工件件表面质量的检验，通常安徘在精加工的前后进行。密封性
检验、零件的平衡、零件的重量检验一般安排在工艺过程的最后阶段进行。
除检验工序外，其它辅助工序有：表面强化和去毛刺，倒棱、清洗、防锈等，均不要遗漏，
要同等重视。
§工序设计
零件的工艺路线确定以后，就应进行工序设计。工序设计的内容是为每一工
序选择机床和工艺装备，确定加工余量、工序尺寸和公差，确定切削用量、工时
定额及工人技术等级等。
一、机床和工艺装备的选择
⒈机床的选择
选择机床应遵循如下原则：
⑴机床的加工范围应与零件的外廓尺寸相适应；
⑵机床的精度应与工序加工要求的精度相适应；
⑶机床的生产率应与零件的生产类型相适应。
如果工件尺寸太大，精度要求过高，没有相应设备可供选择时，应根据具体
要求提出机床设计任务书来改装旧机床或设计专用专床。机床设计任务书中应附
有与该工序加工有关的一切必要的数据、资料，例如机床的生产率要求、工序尺
寸公差及技术条件、工件的定位夹紧方式以及机床的总体布置形式等。
⒉工艺装备的选择
工艺装备包括夹具、刀具和量具．其选择原则如下：
⑴夹具的选择
在单件小批生产中．应尽量选用通用夹具和组合夹具。在大批大量生产中，
则应根据工序加工要求设计制造专用夹具。
⑵刀具的选择
刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、
所要求的精度和表面粗糙度、生产率及经济性等．在选择时一般应尽可能采用标
准刀具，必要时可采用高生产率的复合刀具和其它一些专用刀具。
⑶量具的选择
量具的选择主要是根据生产类型和要求检验的精度。在单件小批生产中，应
尽量采用通用量具量仪，而在大批大量生产小则应采用各种量规和高生产率的检
验仪器和检验夹具等。
二、加工余量的确定
⒈加工余量的概念
加工余量是指加工过程中所切除的金属层厚度。加工余量可分为加工总余量
(毛坯余量)和工序余量。加工总余量(毛坯余量)是毛坯尺寸与零件图的设计尺寸
之差。工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差。
对于外圆和孔等旋转表面，加工余量是从直径上考虑的、故称为双边余量，
即实际切除的金属层厚度是加工余量的一半。平面的加工余量是单边余量，它等
于实际切除的金属层厚度。
⑴加工总余量等于各工序余量之和
式中，ZΣ——加工总余量；
Zi——第 i道工序的工序余量；
n——该表面的加工工序数。
由于工序尺寸有公差，故实际切除的余量是变化的，因此，加工余量又有公
称余量、最大余量与最小余量之分。
⑵工序余量的基本尺寸(简称基本余量，又称公称余量)Zb
被包容面：Zb＝上工序的基本尺寸-本工序的基本尺寸
包容面：Zb＝本工序的基本尺寸-上工序的基本尺寸
⑶最大余量和最小余量与工序尺寸公差有关。在加工外表面时，
Zbmin=amin-bmax
Zbmax=amax-bmin
式中，Zbmin、Zbmax——分别为最小、最大工序余量；
amin、amax———分别为上工序的最小、最大工序尺寸；
bmin、bmax——分别为本工序的最小、最大工序尺寸。
在加工内表面时，
Zbmin=bmin-amax
Zbmax=bmax-amin
⑷余量公差 Tz余量公差是加工余量的变动范围，其值为：
Tz＝Zmax—Zmin＝Ta+Tb
式中，Tz——余量公差(工序余量的变化范围)；
Ta、Tb——分别为上工序与本工序的工序尺寸的公差。
工序尺寸的公差，一般规定按“人体原则”标注，即对被包容尺寸（轴
径），上偏差为零，其最大尺寸就是基本尺寸；对包容尺寸（孔径、槽宽），下
偏差为零，其最小尺寸就是基本尺寸。但是，孔中心距尺寸和毛坯尺寸公差按双
向对称偏差形式标注。
⒉工序基本余量的影响因素
了合理确定加工余量，必须了解影响加工余量的各项因素。影响工序余量的
因素有以下几个方面：
⑴上工序的表面粗糙度 Ra和缺陷层 Da本工序必须把上工序留下的表面遗留
粗糙度 Ra和金属组织已遭破坏的缺陷层 Da全部切除。
⑵上工序的尺寸公差 Ta由于上工序加工表面存在尺寸误差，为了使本工序能
全部切除上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层，本工序加工余量必须包括 Ta项。
⑶上工序的位置误差ρa工件上有一些形状误差和位置误差（如轴线的直线
度、位置度、同轴度、平行度、轴线与端面的垂直度、阶梯轴或孔的同轴等、外
圆对孔的同轴度等）是没有包括在加工表面工序尺寸公差范围之内的，在确定加
工余量时，必须考虑它们的影响。例如轴类零件的轴线有直线度误差ω，则加工
余量必须至少增加 2ω才能保证该轴在加工后消除弯曲的影响。
⑷本工序的安装误差εb如果本工序存在装夹误差（包括定位误差、夹紧误
差），则在确定本工序的加工余量时还应考虑εb的影响。例如用三爪卡盘夹持
工件外圆磨削内孔时，若三爪卡盘本身定心不准确，致使工件轴心线与机床旋转
中心线偏移了一个 e值，这时为了保证加工表面所有缺陷及误差都能切除，就需
要将磨削余量加大 2e。
由于后两项都是有方向的，所以要用矢量相加的方法取矢量和的模进行余量
计算。
对于单边余量：
对于双边余量：
⒊加工余量的确定
⑴分析计算法就是根据上述的工序基本余量的计算公式和一定的试验资料，
对影响工序基本余量的各项因素进行分析。通过计算确定其值。在应用上述公式
时，可根据具体加工情况进行简化。分析计算法确定工序基本余量是比较经济合
理，但必须有比较全面和可靠的有关资料，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。
⑵经验估计法根据实际经验确定工序基本余量。一般情况，为防止因余量过
小而产生废品，所以经验估计法确定的余量常常偏大，这种方法常用于单件小批
生产。
⑶查表法这种方法主要以工厂生产实践和试验研究积累的经验制成的表格
为基础、参照有关机械加工工艺手册，并结合本厂实际加工情况加以修正而确定
工序基本余量，这种方法工厂广泛应用。
在确定加工余量时，要分别确定加工总余量（毛坯余量）和工序余量。加工
总余量的大小与所选择的毛坯制造精度有关。用查表法确定工序余量时，粗加工
工序余量不能用查表法得到，而是由总余量减去其它各工序余量之和而得到。
三、工序尺寸及其公差的确定
工件上的设计尺寸一般要经过几道工序的加工才能得到，每道工序的工序尺
寸都不相同，它们是逐渐向设计尺寸接近的，直到最后工序才能保证设计尺寸。
编制工艺规程的一个重要工作就是要确定每道工序的工序尺寸及其公差。下面分
工艺基准与设计基准重合和不重合两种情况，分别进行工序尺寸及其公差的计算。
1．基准重合时，工序尺寸及其公差的计算
在设计基准、定位基准、测量基准都重合的情况下，表面多次加工时，工序
尺寸及其公差的计算是比较容易的，例如轴、孔和某些平面的加工，计算时只需
考虑各道工序的加工余量和所能达到的精度。其计算顺序是由最后一道工序开始
向前推算，计算步骤为：先确定各工序的基本余量，再由该表面的设计尺寸开始，
即由最后一道工序开始逐一向前推算工序基本尺寸，直到毛坯基本尺寸。各工序
尺寸公差则按各工序的加工经济精度确定，并按“入体原则”确定上下偏差。
例 9—1、某零件孔的设计要求为，Ra值为 μm，毛坯为铸铁件，其加工
工艺路线为粗镗——半精镗——精镗——浮动镗。试确定各工序尺寸及其公差，
解：先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，填入表
9—9第二和第三列内；对于孔加工，按“本工序的基本尺寸=上工序的基本尺寸-
工序基本余量”的关系逐一算出各工序基本尺寸，填入表第四列内，再按“入体
原则”确定各工序尺寸的上下偏差、填入表中的第五列内。
工序尺寸及公差的计算（mm）
2．基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算
当零件加工时，多次转换工艺基准，引起测量误差、定位误差或工序基准与
设计基准不重合，这时工序尺寸及其公差的计算就比较复杂，需要利用工艺尺寸
链来分析计算。
四、切削用量的确定及时间定额的估算
1．切削用量的确定
正确的选择切削用量，对保证零件的加工精度、提高生产率、降低刀具的损耗以
及降低工艺成本都有很大的意义。
根据工件的材料、所选机床和刀具情况、加工精度要求以及刀具耐用度和机床功
率的限制等因素选择确定切削用量。切削用量的选择原则仍然是效益原则，即在
保证加工精度和不超过限制条件下，尽量增大切削用量，以达到提高生产率的目
的。
粗加工主要是为了去除多余的余量，为精加工做准备。为此，一般选择切削
深度 ap较大，为了提高效率，在不超过刀具耐用度限度及机床功率限制的情况下，
进给量 f也以稍大些为好，而切削速度 v较小。精加工阶段的加工，是为了达到
图纸规定的要求，一般应尽量提高切削速度，有利于保证表面质量。同时减小
f,ap也是比较小的。
在单件小批生产中，为了简化工艺文件，常不具体现定切削用量，而是由操
作工人根据具体情况自己确定。
在大批大量生产中，对组合机床和自动机床、多刀加工以及加工精度和表面
质量要求很高的工序，则应科学地、严格地选择切削用量，并填人工艺文件切实
执行，以便充分发挥这些高生产率设备的潜力和高精度机床的作用。
2．时间定额的估算
时间定额是在一定的生产条件下，规定生产一件产品或完成——道工序所需
消耗的时间。它是一个说明生产率高低的重要指标。根据时间定额可以安排生产
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。因此，时
间定额是工艺规程中的重要组成部分。
时间定额主要利用经过实践而累积的统计资料及进行部分计算来确定的。合
理的时间定额能促进工人生产技能和技术熟练程度的不断提高，发挥他们的积极
性和创造性，进而推动生产发展。因此，制定的时间定额要防止过紧和过松两种
倾向，应该具有平均先进水平，并随着生产水平的发展而及时修订。
完成零件一道工序的时间定额称为单件时间 tp，它包括下列组成部分：
⑴基本时间 tm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称为基本时间。它包括刀具的趋近、切入、切削加
工和切出等时间。
⑵辅助时间 ta为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间称
为辅助时间。如装卸工件、启动和停开机床、改变切削用量、测量工件等所消耗
的时间。
基本时间和辅助时间的总和称为作业时间 t0。它是直接用于制造产品或零、
部件所消耗的时间。
⑶布置工作地时间 ts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）所消耗的时间称为布置工作地时间。一般按作
业时间的百分数 2～7%估算。
⑷休息和自然需要时间 tr指工人在工作班时间内为恢复体力和满足生理上的需
要所消耗的时间。一般按作业时间的百分数 2%估算。
上述时间的总和称为单件时间：
tp=tm+ta+ts+tr
⑸准备与终结时间 tbe准备与终结时间是指工人为了生产一批产品或零、部
件，进行准备和结束工作所消耗的时间。这些工作包括：加工开始时熟悉图纸和
工艺文件，领取毛坯或原材料。领取和装夹刀具和夹具，调整机床和其他工艺装
备等；加工终结时卸下和归还工艺装备，发送成品等，所以在成批生产中，如果
一批零件的数量为 n，则每个零件所需的准备与终结时间为 tbe／n。将这部分时
间加到单件时间 tp上去，就得到单件核算时间 tpc，即
在大量生产中，每个工作地点始终只完成一个固定的加工工序，即零件数量 n=
∞,所以大量生产时的单件核算时间中可以不计入准备终结时间。
§工艺尺寸链
无论是结构设计，还是加工工艺分析或装配工艺分析，经常会遇到相关尺寸、公差和技术要
求的确定，在很多情况下，这些问题可以运用尺寸链原理来解决。
一、工艺尺寸链的定义、组成
1．工艺尺寸链的定义和特征
在零件的加工过程中，由一系列相互联系的尺寸所形成的尺寸封闭图形称为工艺
尺寸链。如图所示的台阶零件，上道工序将 A、C 两面均已加工完成，位置尺寸
为 A1，本工序要求加工 B 面，工序尺寸为 A0，工序基准为 C，定位基准为 A。采
用调整法按尺寸 A2对刀加工，工序尺寸 A0间接保证。在加工过程中，尺寸 A1、A2
和 A0具有相互联系并成首尾相接的尺寸封闭图形，即工艺尺寸链。
通过以上分析可以知道，工艺尺寸链的主要特征是：封闭性和关联性。
封闭性——尺寸链中各个尺寸的排列呈封闭形式，不封闭就不是尺寸链。
关联性——任何一个直接保证的尺寸及其精度的变化，必将影响间接保证的
尺寸及其精度。如上尺寸链中，A1、A2的变化，都将引起 A0的变化。
2．工艺尺寸链的组成
组成工艺尺寸链中的每一尺寸，称为环。在图中的 A1、A2和 A0都是尺寸链的
环。环又可以分为封闭环和组成环。
封闭环在加工过程中，间接获得、最后保证的尺寸，称为封闭环。A0是间接
获得的，为封闭环。封闭环一般以下角标“0”表示，每一个尺寸链只能有一个封
闭环。
组成环除封闭环以外的其它环称为组成环。A1、和 A2均为组成环。组成环的
尺寸是直接保证的，它又影响到封闭环的尺寸。按其对封闭环的影响又可分为增
环和减环。
增环当其余组成环不变，而该环增大(或减小)使封闭环随之增大(或减小)的
组成环称为增环。A1即为增环，为明显起见，可标记成。减环当其余组成环不变，
该环增大(或减小)反而使封闭环减小(或增大)的组成环称为减环。A2即为减环，
同样可标记成。
3．工艺尺寸链的建立
利用工艺尺寸链进行工序尺寸及其公差的计算，关键在于正确找出尺寸链，
正确区分增、减环和封闭环。其方法和步骤如下。
①首先根据工艺过程，找出间接保证的尺寸，作为封闭环。
②从封闭环开始，按照零件表面间的联系，依次画出直接获得的尺寸，作为
组成环，直到尺寸的终端回到封闭环的起点，形成一个封闭图形。
③按照各尺寸首位相接的原则，可顺着一个方向在各尺寸线终端画箭头。凡
是箭头方向与封闭环箭头方向相同的尺寸就是减环，箭头方向与封闭环箭头方向
相反的尺寸就是增环。
需要注意的是：所建立的尺寸链，必须使组成环数最少，这样能更容易满足
封闭环的精度或者使组成环的加工更容易、更经济。
二、尺寸链的计算
1.尺寸链的计算方法
计算尺寸链有下述两种方法：
(1)极值法此法是按误差综合最不利的情况，即各增环均为最大(或最小)极
限尺寸而减环均为最小(或最大)极限尺寸，来计算封闭环极限尺寸的。此法的优
点是简便、可靠，其缺点是当封闭环公差较小、组成环数目较多时，会使组成环
的公差过于严格。
(2)概率法它是用概率论原理来进行尺寸链计算的。此法能克服极值法的缺
点，主要用于环数较多，以及大批大量自动化生产中。
这里仅介绍目前计算工艺尺寸链常用的方法——极值法。
尺寸链的计算，有以下三种情况：
(1)已知组成环，求封闭环即根据各组成环的基本尺寸和公差(或偏差)，来
计算封闭环的基本尺寸及公差(或偏差)，称为尺寸链的正计算。正计算主要用于
审核图纸，验证设计的正确性，以及验证工序图上所标注的工艺尺寸及公差是否
能满足设计图上相应的设计尺存及公差的要求。正计算的结果是唯一的。
(2)已知封闭环，求组成环即根据设计要求的封闭环基本尺寸、公差(或偏差)
以及各组成环的基本尺寸，反过来计算各组成环的公差(或偏差)，称为尺寸链的
反计算。它常用于产品设计、加工和装配工艺计算等方面。反计算的解不是唯一
的。它有一个优化问题，即如何把封闭环的公差合理地分配给各个组成环。
(3)已知封闭环及部分组成环，求其余组成环即根据封闭环及部分组成环的
基本尺寸及公差(或偏差)，来计算尺寸链中余下的一个或几个组成环的基本尺寸
及公差(或偏差)，称为尺寸链的中间计算。它在工艺设计中应用较多，如基准的
换算、工序尺寸的确定等。其解可能是唯一的，也可能不唯一。
2.极值法解尺寸链的基本计算公式
(1)封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去
所有减环的基本尺寸之和。即
式中：A0——封闭环的基本尺寸；
——增环的基本尺寸；
——减环的基本尺寸；
m——增环的环数；
n——包括封闭环在内的总环数。
(2)封闭环的极限尺寸封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸
之和减去所有减环的最小极限尺寸之和。即
封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的
最大极限尺寸之和。即
(3)封闭环的上下偏差封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有
减环的下偏差之和。即
封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和。即
式中，、——分别为增环和减环的上偏差；
、——分别为增环和减环的下偏差。
(4)封闭环的公差封闭环的公差等于所有组成环公差之和。即
式中，、——分别为增环和减环的公差。
上式表明，封闭环公差比任何组成环的公差都大。因此，在零件设计时，应
尽量选择最不重要的尺寸作封闭环。由于封闭环是加工中最后自然得到的，或者
是装配的最终要求，不能任意选择。因此，为了减小封闭环的公差，就应当尽量
减少尺寸链中组成环的环数。
三、几种工艺尺寸链的计算
1.基准不重合时的尺寸换算
拟定零件加工工艺规程时，一般尽可能使工序基准(定位基准或测量基准)与
设计基准重合，以避免产生基准不重合误差。如因故不能实现基准重合，就需要
进行工序尺寸换算。
例加工如图所示零件，设 1面已加工好，现以 1面定位加工 3面和 2面，其工序
简图如图 b所示，试求工序尺寸 A1与 A2。
解由于 3面定位时定位基准与设计基准重合，因此工序尺寸 A1就等于设计尺
寸，A1＝mm。工序尺寸 A2由图 c所列尺寸链计算，其中 A0是封闭环，A1、A2为组
成环，A1为增环，A2为减环。
A0＝A1－A2
A2＝A1－A0＝30mm-10mm=20mm
ES（A0）＝ES（A1）－EI（A2）
EI（A2）＝ES（A1）－ES（A0）＝=
EI（A0）＝EI（A1）－ES（A2）
EI（A2）＝EI（A1）－EI（A0）＝-()mm=
∴
2.标注工序尺寸的基准是尚待加工的设计基准时的尺寸计算
例一带有键槽的内孔需要淬火及磨削，其设计尺寸如图所示，内孔及键槽的加工
顺序是：
1.镗内孔至 mm；
2.插键槽至尺寸 A；
3.热处理：淬火；
4.磨内孔，同时保证内孔直径 mm和键槽深度 mm两个设计尺寸要求。
确定工艺过程中的工序尺寸 A及其偏差（假定热处理后内孔没有涨缩）。
为解算这个工序尺寸链，可以作出两种不同的尺寸链图。图 b是一个四环尺
寸链，它表示了 A 和三个尺寸的关系，其中 mm 是封闭环，这里还看不到工序余
量与尺寸链的关系。图 c是把图 b的尺寸链分解成两个三环尺寸链，并引进了半
径余量 Z/2。在图 c 的上图中，Z/2 是封闭环；在下图中，mm 是封闭环，Z/2 是
组成环。由此可见，为保证 mm，就要控制工序余量 Z的变化，而要控制这个余量
的变化，就又要控制它的组成环——mm 和 mm 的变化。工序尺寸 A 可以由图 b 解
出，也可以由图 c解出。前者便于计算，后者利于分析。
在图 b所示的尺寸链中，A、mm是增环，mm是减环，可得：
A=-20mm+=
ES(A)=+0mm=
EI(A)=0mm-0mm+=
∴
按“入体原则”标注尺寸并对第三位小数进行四舍五入，可得工序尺寸：
