图4 基准重合时工序尺寸与公差的确定
2）当定位基准（或工序基准）与设计基准不重合时，即加工基准多次变换时，此时应按尺寸链原理来计算确定工序尺寸与公差，并校核余量层是否满足加工要求。
（3）确定各工序的切削用量 合理的切削用量是科学管理生产、获得较高技术经济指标的重要前提之一。切削用量选择不当会使工序加工车间增多，设备利用率下降，工具消耗增加，从而增加产品成本。
确定切削用量时，应在机床、刀具、加工余量等确定之后，综合考虑工序的具体内容、加工精度、生产率、刀具寿命等因素。选择切削用量的下般原则是保证加工质量，在规定的刀具耐用度条件下，使机动时间少、生产率高。为此，应合理地选择刀具材料及刀具的几何参数。在选择切削用量时，通常首先确定背吃刀量（粗加工时尽可能等于工序余量）；然后根据表面粗糙度要求选择较大的进给量；最后，根据切削速度与耐用度或机床功率之间的关系，用计算法或查表法求出相应的切削速度（精加工则主要依据表面质量的要求）。本设计一般参阅有关机械加工工艺手册，采用查表法。下面介绍常用加工方法切削用量的一般选择方法。
1） 车削用量的选择
①背吃刀量。粗加工时，应尽可能一次切去全部加工余量，即选择背吃刀量值等于余量值。当余量太太时，应考虑工艺系统的刚度和机床的有效功率，尽可能选取较大的背吃刀量值和最少的工作行程数。半精加工时，如单边余量h＞2mm，则应分在两次行程中切除： 第一次ap＝（2／3～3／4）h，第二次ap＝（1／3～1／4）h。如h≤2mm，则可一次切除。精加工时，应在一次行程中切除精加工工序余量。
②进给量。背吃刀量选定后，进给量直接决定了切削面积，从而决定了切削力的大小。因此，允许选用的最大进给量受下列因素限制：机床的有效功率和转矩；机床进给机构传动链的强度；工件的刚度；刀具的强度与刚度；图样规定的加工表面粗糙度。生产实际中大多依靠经验法，本设计可利用金属切削用量手册，采用查表法确定合理的进给量。
③切削速度。在背吃刀量和进给量选定后，切削速度的选定是否合理，对切削效率和
加工成本影响很大。一般方法是根据合理的刀具寿命计算或查表选定值。精加工时，应选取尽可能高的切削速度，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。粗加工时， 切削速度的选择，应考虑以下几点：硬质合金车刀切削热轧中碳钢的平均切削速度为1.67m ／s，切削灰铸铁的平均切削速度为1.17m／s，两者平均刀具寿命为3600～5400s；切削合金钢比切削中碳钢切削速度要降低20％～30％；切削调质状态的钢件或切削正火、退火状态的钢料切削速度要降低20％～30％；切削有色金属比切削中碳钢的切削速度可提高100～ 300%。
2） 铣削用量的选择
① 铣削背吃刀量。根据加工余量来确定铣削背吃刀量。粗铣时，为提高铣削效率，一般选铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。而半精铣及精铣时，加工要求较高， 通常分两次铣削，半精铣时背吃刀量一般为0.5～2mm；精铣时，铣削背吃刀量一般为0.1～ 1mm 或更小。
②每齿进给量。可由切削用量手册中查出，其中推荐值均有一个范围。精铣或铣刀直径较小、铣削背吃刀量较大时，用其中较小值。大值常用于粗铣。加工铸铁件时，用其中较大值，加工钢件时用较小值。 v
③铣削速度。铣削背吃刀量和每齿进给量确定后，可适当选择较高的切削速度以提高生产率。选择时，按公式计算或查切削用量手册，对太平面铣削也可参照国内外的先进经验， 采用密齿铣刀、选大进给量、高速铣削，以提高效率和加工质量。
3） 刨削用量的选择
① ②
刨削背吃刀量。刨削背吃刀量的确定方法和车削基本相同。
进给量。刨削进给量可按有关手册中车削进给量推荐值选用。粗刨平面根据背吃刀量和刀杆截面尺寸按粗车外圆选其较大值；精加工时按半精车、精车外圆选取；刨槽和切断按车糟和切断进给量选择。
③刨削速度。在实际刨削加工中，通常是根据实践经验选定切削速度。若选择不当， 不仅生产效率低，还会造成人力和动力的浪费。刨削速度也可按车削速度公式计算，只不过除了如同车削时要考虑的诸项因素外，还应考虑冲击载荷，要引人修正系数胎冲（参阅有关手册）。
4） 钻削用量的选择。
钻削用量的选择包括确定钻头直径D、进给量f 和切削速度（或主轴转速n），应尽可能选大直径钻头，选大的进给量，再根据钻头的寿命选取合适的钻削速度，以取得高的钻削效率。
A、钻头直径。钻头直径D 由工艺尺寸要求确定，尽可能一次钻出所要求的孔。当机床性能不能胜任时，才采取先钻孔、再扩孔的工艺，这时钻头直径取加工尺寸的0.5～0.7 倍。孔用麻花钻直径可参阅JB／Z228－1985 选取。
B、进给量。进给量f 主要受到钻削背吃刀量与机床进给机构和动力的限制，也有受工艺系统刚度的限制。标准麻花钻的进给量可查表选取。采用先进钻头能有效地减小轴向力，往往能使进给量成倍提高。因此，进给量必须根据实践经验和具体条件分析确定。
C、钻削速度。钻削速度通常根据钻头寿命按经验选取。
（4）制定工时定额。主要是确定工序的机加工时间，也可包括辅助蚶间、技术服务时间、
自然需要时间及每批零件的准备、终结时间等。工时定额主要按经过生产实践验证而积累起来的统计资料来确定，随着工艺过程的不断改进，需要经常进行相应的修订；对于流水线和自动线，由于有规定的切削用量，工时定额以部分通过计算，部分应用统计资料得出。在计算每一道工序的单件时间后，还必须对各道工序的单件计算时间进行平衡，以最大限度地发挥各台机床的生产效率，达到较高的生产率，保证生产任务的完成。
本设计作为对工时定额确定方法的一种了解，可只确定一个工序的单件工时定额。可参阅有关的机械加工工艺手册，采用查表法或计算法得出。
（5）填写机械加工工序卡片。加工工序设计完成后，要以表格或卡片的形式确定下来， 以便指导工人操作和用于生产、工艺管理。工序卡片填写时字迹应端正，表达要清楚，数据要准确。机械加工工序卡片应按照JB／187.3－1988 中规定的格式及原则填写。
机械加工工序卡片中的工序简图可参照图1-5按如下要求制作： 1）简图应按比例缩小，用尽量少的视图表达，简图也可以只画出与加工部位有关的局部视图，除加工面、定位面、夹紧面、主要轮廓面外，其余线条均可省略，以必需、明了为度。 2）被加工表面用粗实线表示，其余均用细实线。 3）应标明本工序的工序尺寸、公差及粗糙度要求。 4）定位、夹紧表面应以JB／T5601－1991规定的符号标明。
6、技术经济分析
制定工艺规程时，通常有几种不同的工艺路线可以同样满足被加工零件的加工精度和表面质量的要求，其中有的方案可具有很高的生产率，但设备和工艺装备方面的投资较大；另一些方案则可能投资较节省，但生产效率较低♂因此，不同的工艺路线就有不同的经济效果。为了选取在给定的生产条件下最经济合理的方案，应对已拟定的至少两个工艺路线进行技术经济分析和评估，择其优者而实施之。
7、校核
在完成制定机械加工工艺规程各步骤后，应对整个工艺规程进行一次全面的审查和校核。首先应按各项内容审核设计的正确性和合理性，如基准的选择、加工方法的选择是否正确、合理，加工余量、切削用量等工艺参数是否合理，工序图等图样是否完整、准确等。此外，还应审查工艺文件是否完整、全面，工艺文件中各项内容是否符合相应标准的规定。
图5 工序简图的画法
1.3汽车零件专用机床夹具设计步骤
本课程设计要求学生设计汽车零件机械加工工艺过程中给定工序的专用夹具。具体的设计项目可根据加工的需要，由学生本人提出并经指导教师同意后确定。原则上所设计的夹具应具有中等以上的复杂程度。
进行夹具设计前，必须准备好以下资料：（1）工艺装备设计任务书。 （2）工件的工艺规程。 （3）产品的图样和技术要求。 （4）有关国家标准、行业标准和企业标准。 （5）国内外典型工装装备的图样和有关资料。 （6）工厂设备清单。 （7）生产技术条件。
夹具设计应根据零件工艺设计中所规定的原则和要求来进行。设计时要求做到： （1）设计前应深人现场，了解生产批量和对夹具的需用情况，了解夹具制造车间的生产条件和技术状况，联系生产实际，准备好各种设计资料；确定设计方案时应征求教师意见，经审核后方才进行设计，以免走弯路。 （2）设计的夹具必须满足工艺要求，结构性能可靠，使用省力安全，操作方便，有利于实现优质、高产、低消耗，能改善劳动条件，提高标准化、通用化、系列化水平。 （3）设计的夹具应具有良好的结构工艺性，即所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整、维修，且便于切屑的清理、排除。 （4）夹具设计必须保证图样清晰、完整、正确、统一。 （5）对精密、重大、特殊的夹具应附有使用说明书和设计计算书。
夹具设计步骤如下： 1、明确设计任务 接到夹具设计任务书后，应认真进行分析、研究，发现不当之处，可提出修改意见，经审批后予以改正之。开始进行设计之前，先应做好以下几项准备工作： （1）熟悉被加工工件的图样。弄清被加工工件在产品中的作用、结构特点、主要加工表面和技术要求；了解被加工工件的材料、毛坯种类、特点、重量和外形尺寸等。 （2）分析被加工工件的工艺规程。熟悉被加工工件的工艺路线，了解有关工艺参数和工件在本工序以前的加工情况；熟悉该工序加工中所使用的机床、刀具、量具及其他辅具的型号、规格、主要参数、机床与夹具连接部分的结构和尺寸；了解被加工工件的热处理情况。 （3）核对夹具设计任务书。根据上述工作，核对设计任务书，确保设计任务准确无误。
（4）收集资料，深入调研。要认真收集相关资料，征求有关人员的意见，进行现场调研，以便使所设计的夹具结构更完善、更合理。
2、制定夹具设计方案，绘制结构草图
设计方案的确定是一项十分重要的设计程序，方案的优劣往往决定了夹具设计的成败。因此，必须充分地进行研究和讨论，而不要急于绘图、草率行事。最好制定两种以上的结构方案，进行分析比较，确定一个最佳方案。 确定夹具设计方案时应当遵循的原则是：①确保工件的加工质量；②工艺性好，结构尽量简单；③使用性好，操作省力高效；④定位、夹紧快速、准确，能提高生产率；⑤经济性好，制造成本低廉。设计者必须在设计的实践中，综合上述原则，统筹考虑，亦即灵活运用所学的知识，结合实际情况，注意研究互相制约的各种因素，确定最合理的设计方案。
（1）确定定位方案，设计定位装置。定位应符合“六点定位原则”。定位元件尽可能选用标准件，必要时可在标准件的结构基础上作一些修改，以满足具体设计的需要。
（2）确定夹紧方案，设计夹紧机构⊙夹紧可以用手动、气动、液压或其他动力源。重点应考虑夹紧力的大小、方向、作用点，｀以及作用力的传递方式，保证不破坏定位，不造成工件过量变形，不会有活动度为零的“机构”，并且应满足生产率的要求。对于气动、液压夹具，应考虑气（液）压缸的形式、安装位置、活塞杆长短等。
（3）确定夹具整体结构方案。定位、夹紧确定之后，还要确定其他机构，如对刀装置、导引元件、分度机构、顶出装置等。最后设计夹具体，将各种元件、机构有机地连接在一起。
（4）夹具精度分析。在绘制的夹具结构草图上，标注出初步确定的定位元件的公差配合关系及相互位置精度，然后计算定位误差，根据误差不等式关系检验所规定的精度是否满足本工序加工技术要求，是否合理。否则应采取措施（如重新确定公差、更换定位元件、改变定位基准，必要时甚至改变原设计方案），然后重新分析计算。
（5）夹具夹紧力分析。首先应计算切削力大小，它是计算夹紧力的主要依据。通常确定切削力有以下三种方法：①由经验公式算出；②由单位切削力算出；③由手册上提供的诺模图查出。根据切削力、夹紧力的方向、大小，按静力平衡条件求得理论夹紧力。为了保证工件装夹的安全可靠，夹紧机构（或元件）产生的实际夹紧力，一般应为理论夹紧力的1.5～2.5倍。 应当指出，由于加工方法、切削刀具、装夹方式千差万别，夹紧力的计算有时没有现成的公式可以套用，需要根据过去已掌握的知识、技能进行分析、研究来确定合理的计算方法，或采用经验类比法，千万不要为了计算而去计算，只要在说明书内阐述清楚这样处理夹紧力的理由即可。
（6）绘制结构草图。结构草图和各项分析计算结果经指导教师审阅后，即可进行工作图设计工作。
3、绘制夹具装配总图
夹具装配总图应能清楚地表示出夹具的工作原理和结构，各元件间相互位置关系和外廓尺寸。主视图应选择夹具在机床上正确安放时的位置，并且是工人操作时面对的位置。夹紧机构应处于“夹紧”状态下。要正确选择必要的视图、断面、剖视以及它们的配置。尽量采用1：1的比例绘制。绘制夹具装配总图的基本步骤如下：
（1）参考结构草图进行总体设计布局。先用双点画线将被加工零件的外形轮廓、定位