1 世界机械制造工业发展7大特征
21世纪，世界机械工业进入前所未有的高速发展阶段，对比其他行业，机械工业发展具有以下特征：
1-1 地位基础化
发达国家重视装备制造业的发展，不仅在本国工业中所占比重、积累、就业、贡献均占前列，更在于装备制造业为新技术、新产品的开发和生产提供重要的物质基础，是现代化经济不可缺少的战略性产业，即使是迈进“信息化社会”的工业化国家，也无不高度重视机械制造业的发展。
1-2 经济规模化
全球化的规模生产已经成为各大跨国公司发展的主流。在不断联合重组，扩张竞争实力的同时，各大企业业纷纷加强对其主干业务的投资与研发，不断提高系统成套能力和个性化，多样化市场适应能力。
1-3 发展极不平衡 区域色彩浓重
以2003年为例，销售额名列世界前500位的企业几乎来自北美洲、亚洲、欧洲，所占比例高达99%，显示了三大洲在世界机械工业发展中无与伦比的统治地位。 结构调整进一步深化，生产方式和管理模式正在发生深刻变化 。发达国家加大了产业转移的力度，机械产品中附加值低的产品被安排到市场潜在需求发展中国家生产：为适应市场需求的变化，各大生产商纷纷采取专业化生产，“单品种，大批量”已成为很多500强企业生产方式的新特色；同时以生产者为主导的生产方式逐步向以消费者为主导的定制生产方式转变。服务的个性化成为。
1-4 竞争成败的重要因素
机械制造业全球化的方式发生了新变化 ，传统的全球化方式有两种：一是以母国为生产基地，将产品销往其他国家；二是在海外投资建立生产制造基地，在国外制造产品，销售到东道国或其他国家。其特点是：自己拥有制造设施与技术，产品完全由自己制造；在资源的利用上，仅限于利用东道国的原材料、人员或资金等。
随着信息技术革命，管理思想与方法的根本性变化，企业组织形式也发生了变化，这些变化发生在跨国公司，并将成为新型全球化方式而发展下去。这种变化的主要特征是：广泛利用别国的生产设施与技术力量。在自己可以不拥有生产设施与制造技术所有权的情况，制造出最终产品，并进行全球销售。机械制造业公司在全球范围建立零部件的加工网络，自己负责产品的总装与营销。原材料调配、零部件采购全球化已成为世界机械制造工业的发展趋势。
1-5 机械制造业的跨国并购加剧
现代并购不再一味的强调对抗竞争，强强联合成立企业获得竞争优势的主要手段。这时机械制造业全球化过程中大公司谋求生存发展的一大特点。而且趋饱和的市场。日渐激烈的市场竞争。投资建厂的风险增大，也使得更多企业开始采用联合并购的手段。在建厂的前提下，优化企业产品结构，以达到提高生产能力、扩大市场份额，获取规模效益的目的。以高技术为内涵的行业来自技术创新威胁，使跨国公司走上了联合之路，以形成强大的技术创新能力。机械制造业大企业间的战略并购，导致了机械工业资源的重新配置。使
得世界机械工业的竞争格局出现了协作型的局面。
1-6 产品高技术化
以信息技术为代表的现代科学技术发展，对机械制造业提出了更高、更新要求的各国和地区，特别是发达国家更重视发展机械制造业，充分体现了机械制造业作为高新技术产业化在推动整个社会技术进步和产业升级中不可替代的基础作用。高新技术的迅猛发展起到了推动、提升和改造的作用。信息装备技术、工业自动化技术、数控加工技术、机器人技术、先进的发电和输配电技术、电力电子技术、新材料技术和新型生物、环保装备技术等当代高新技术成果开始广泛应用于机械工业，其高新技术含量已成为市场竞争取胜的关键。
机械制造业是国民经济的基础产业,它的发展直接影响到国民经济各部门的发展, 也影响到国计民生和国防力量的加强,因此,各国都把机械制造业的发展放在首要位置。随着机械产品国际市场竞争的日益加剧,各大公司都把高新技术注入机械产品的开发中,作为竞争取胜的重要段。
制造业是国民经济的基础产业,它的发展直接影响到国民经济各部门的发展,也影响到国计民生和国防力量的加强,因此,各国都把机械制造业的发展放在首要位置。
国民经济中的任何行业的发展,必须依靠机械制造业的支持并提供装备;在国民经济生产力构成中,制造技术的作用占60%以上。美国认为社会财富的来源机械制造业占68%;当今制造科学、信息科学、材料科学、生物科学等四大支柱科学相互依存,但后三种科学必须依靠制造科学才能形成产业和创造社会物质财富。而制造科学的发展也必须依靠信息、材料和生物科学的发展,机械制造业是任何其他高新技术实现工业价值的最佳集合点。例如,快速原型成型机、虚拟轴机床、智能结构与系统等,已经远远超出了纯机械的范畴,而是集机械、电子、控制、计算机、材料等众多技术于一体的现代机械设备,并且体现了人文科学和个性化发展的内涵。
也正因此,现代机械制造业已经不是传统意义上的机械制造业，即所谓的机械加工(机加工)。它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等...而机加工做为机械制造业的一个主要组成部分, 其本身的影响因素将会对机械制造也有一定深远的影响。
二图纸为机加工提供的内容
1 零部件生产工艺过程卡和图样对机加工提供的部分内容
机加工的影响因素是多方面的,主要是,科学技术的发展,新型的机床,人员素质,加工刀具材料的更新,以及更为重要的完善的图纸等。
图纸做为机加工的一个重要影响因素,从图纸的设计，任务的下达，再到每道工序的加工，最终到所需加工件的完成，图纸贯穿了整个过程。其的正确与否直接影响加工后工件的质量,所以对图纸的会审工作是很重要.过去经常有这样的事，图纸归图纸，加工归加工，加工的人不看图纸要求，设备做成什么就是什么，比如端直通管接头的螺纹孔，由于要靠组合垫密封，图纸上螺纹孔和端面的锪平面有垂直度要求，但机加工工人是不管的，从而导致生产零部件的不合格.... 所以提前做好图纸会审工作，对图纸中有疑问的地方，及时与设计者(技术部)联系解决，避免耽误施工。
图纸的内容是很广泛的，其包括零部件生产工艺过程卡，图样中的要求（基本尺寸，形位公差，表面粗糙度）等，下面简单叙述一下图纸在机加工中的作用。
2-1 零部件生产工艺过程卡为机加工提供的内容
在生产零部件时,加工过程总是有一个顺序,完成所需工件的要求。
附零部件生产工艺过程卡：
表2-1 零部件生产工艺过程卡
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零部件名称 |
图件号 |
材料 |
备注 |
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晶转输出轴 |
cz-80-80115 |
45#￠25 |
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工序号 |
工序名称 |
加工名称 |
设备 |
工装 |
量具 |
工时 |
|
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一 |
锯 |
1备料102 |
锯床 |
直尺 |
15 |
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二 |
热 |
1调质处理 |
外协 |
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|
三 |
车 |
1平98两端面，车￠18外圆至￠18.3 |
c40 |
游标卡尺 |
40 |
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￠14至￠14.3 留磨量 |
|||||||
|
2车￠24，切空刀槽两个，钻两端面中心孔 |
|||||||
|
四 |
磨 |
1顶两端，磨￠14，￠18外圆 |
外磨 |
千分尺 |
30 |
||
|
五 |
铣 |
1分度头，尾架装卡，铣键槽如图 |
x320 |
游标卡尺 |
40 |
||
|
六 |
钳 |
1划，钻，攻m6孔（两端） |
z40 |
游标卡尺 |
10 |
||
1 对加工件的原始材料的提供：晶转输出轴 45号钢,厚度25 备料长102。
2 对工件的技术要求 ： 工件的调质处理。
3 对工件加工顺序的安排 ，符合加工原则：
3-1符合先加工基准面 ：例如： 平98两端面；
3-2先粗加工后精加工,先主要加工后次要加工： 例如： 粗车直径18外圆至直径18.3 ， 直径14外圆至14.3 ， 磨直径14外圆至 18；
3-3 先面后孔：例如： 加工完基准面,加工两锥孔,为后续加工准备。
4 对设备的安排：先锯后车磨再铣。
5 对加工件所许测量尺寸工具的安排。
工序优点：
1 根据不同工艺特点和技术要求选用合适的机械设备；
若无工序情况下，在多种机器都能完成某一工序内容要求时,则加工会出现无序状态,无法找出直接负责人。
2 能保证符合工件要求；
工序卡是经过周密的计算和现实的验证,若有错可在后续加工中改正,使工件更完美
3 每道工序依次进行,提高效率 假设在没工序卡的情况下，工件在加工是,则会因分工不明，无法准确的确定的确定任务人，而且会出现本道工序正常，而下道工序无加工量，从而拖延加工件的加工周期。
4 能整体掌握工件的整个加工流程 ，在加工中改善工序的不足,提高工件的质量；
5 在以后类似加工中,对图纸进行简要的修改,即可以对所需工件加工；
6 工序可使加工件中以后出现问题,有据可以。
工序缺点 ：
1 由于工序尺寸不合理在实际加工中错误,生产出不符合要求的工件；
2 由于工序安排不合理,延长工件的加工时间；
3 由于工序过高而设备无法完成要求。
总之,工序的严密程度关系到机加工依次完成工件,而机加工在完成起要求的情况下,不断改善其不足,促进图纸质量的提高。
2-2 线性尺寸对机加工的的要求
2-2-1 按所许加工要求确定的基本的线性尺寸
即某工件的长，宽，高，对于机加工件其图纸上的尺寸和它在图纸上的大小无关，与图上标住的实际尺寸为依据进行加工。
例如简图：
表2.2.1 晶转输出轴
内容分析：此工件为某一机器的传动轴，其使用长度为98mm，直径为18 mm。在现行图纸中，用a4图纸画图，就可用1：1的尺寸，既可用实际尺寸标注。
实际中加工的零部件有大有小，大到好几米甚至好几十米，小到几毫米，甚至几分毫米。因此图纸上规定了比例值，即原值，放大，缩小。加工用图应尽量按机件的大小（1：1）画出，以便直接从图样中看出机件的大小，对于大而简单的工件，可采用缩小比例，而对于小而复杂的工件，易采用放大比例。
2-2-2 原材料的尺寸不一定是图纸上的尺寸
例如加工不锈钢板，其板材的厚度是无须加工的，例如：某炉筒的外壁是一板料加所成，在实际中板材的厚度即为炉筒的实际和厚度，所以无须加工：又如加工棒料，图纸上要求棒料直径为5，而原材料只有6，那就只有经加工后获得所需要的尺寸。
例如简图：
表2.2.2 输出轴
内容简介；此零件为棒料，加工后尺寸为5mm，实际中没有直径为5mm的棒料，所以它的厚度为实际厚度经加工后获得。
2-2-3 图纸上的线性尺寸若无公差要求的应按照自由公差来加工
零件图上所有的尺寸原则上都应受到一定公差的约束，为了简化制图，节省设计时间， 不重要的尺寸和精度要求很底的非配合尺寸，在零件图上不标注它们的公差。为了保证使用要求，避免在生产中引起比必要的纠纷，gb/t1804-2000 对未注公差规定了自由公差，即指在车间加工条件能够保证的公差。
表1线性尺寸的极限偏差数值部分内容：
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公差等级 |
尺寸分段 |
||||||||
|
|
>3～6 |
>6～30 |
>30～120 |
>120～400 |
>400～1000 |
>1000～2000 |
>2000～4000 |
||
|
f(精密级) |
±0.05 |
0.05 |
±0.1 |
±0.15 |
±0.2 |
±0.3 |
±0.5 |
±1 |
|
|
m(中等级) |
±0.1 |
±0.1 |
±0.2 |
±0.3 |
±0.5 |
±0.8 |
±1.2 |
±2 |
|
|
c(粗糙级) |
±0.2 |
±0.3 |
±0.5 |
±0.8 |
±1.2 |
±2 |
±3 |
±4 |
|
|
v(最粗级) |
±0.5 |
±0.5 |
±1 |
±1.5 |
±2.5 |
±4 |
±6 |
±8 |
|
表2倒圆半径与倒角高度尺寸的极限偏差数值：
|
公差等级 |
尺寸分段 |
|||
|
0.5～3 |
>3～6 |
>6～30 |
>30 |
|
|
f(精密级) |
±0.2 |
±0.5 |
±1 |
±2 |
|
m(中等级) |
±0.4 |
±1 |
±2 |
±4 |
|
c(粗糙级) |
||||
|
v(最粗级) |
||||
表3角度尺寸的极限偏差数值：
|
公差等级 |
尺寸分段 |
|||
|
≤10 |
10～50 |
>50～12 |
>120 |
|
|
f(精密级) |
±1° |
±30' |
±20' |
±10' |
|
m(中等级) |
±1°30' |
±1° |
±30' |
±15' |
|
c(粗糙级) |
||||
|
v(最粗级) |
||||
角度尺寸的长度按角度的短边长度确定，对于圆锥角按圆锥素线长度确定。
2-2-4 图纸上的线性尺寸在实际加工中出现错误
例如简图：
表2-2-4 下炉筒外壁
上为制作下炉筒外壁的展开图，在设计下炉筒外壁与法兰相配合，依据图纸下料不锈钢板 ,板材经卷筒机加工成型,焊接起相接出，再与法兰相焊接，在焊接前，经过试配合,发现其接触出尺寸不合适，其间隙超过图纸的要求,经过重新核对,分析原因。考虑板材的变形和焊接变形等因素,将其原材料加长几毫米,再次焊接装配合适,符合使用要求。
机加工依据图纸上线性尺寸下料,在实际加工中对尺寸进行验证其是否正确,并总结加工中发现的优点对图纸进一步改进,使加工出来的工件质量得到提升。
2-3 形位公差和表面粗糙度对机加工的要求
机械零件几何要素的形状和位置精度是该零件的一项主要质量指标,在很大程度上它影响着零件的质量和互换性,因而它也影响着整个机械产品的质量,为了保证机械产品的质量,保证机械零件的互换性,图纸上就给出了零件的形位公差(形状和位置公差)规定零件在机加工时产生的形状和位位置误差(形位误差)的允许变动范围,并依次来判定零件合格与否。
例如同轴度公差：
引用 “ 线的同轴度公差 ” 定义为：公差带是直径为公差值t的圆柱面内的区域,该圆柱面的轴线与基准轴线的同轴线。例如简图：
表2.2.3 轴承保护套
此图纸内容简介，工件为丝杠轴承保护套，材料为45#，作用保护轴承能沿一定的方向运动，其轴线和轴承配合的同轴度要求很严格为0.01。由于和轴承属于过渡配合，其表面粗糙度也很严格为1.6。
因此在加工过程中，特别注意对同轴度和表面粗糙度的控制，达到技术的要求。
三图纸因机械设备质量提升
图纸在很大程度影响着加工的质量的同时，机加工设备在完成加工任务的同时，也在推动图纸的质量进步。从而对后序加工进一步提出更高的要求，为加工出质量更高的工件奠定基础。下简述：机械设备对图纸的影响
1当前的设计水平评定以前各个时期生产的设备，那么我国大部分设备将难以满足图纸要求，一定比例的在用机械设备的安全性低于当前的设计水平，是设计发展方向；材料性能衰变的必然结果，是任何时期都必须面对的普遍，因此要做好机械设备的技术改造工作，标准机加工设备在设计研法水平的提高，推动了新产品、新技术的产业化发展速度、不仅可以满足现在图纸对机加工件的基本要求，而且也在要求工件的质量得到提升，完成更加精密的零部件。在这中情况下图纸也在进一步完善，对工件的要求也再进一步的提高，从而使加工件的质量更高，性能更好。
2机械设备的的正确使用是加工件质量保证的前提，也是图纸的重要体现机械设备在运行正常与否，不仅影响到设备的寿命，而且直接影响到能否取得图纸设计的预期效果。
3消除机械设备安全方面的薄弱环节和隐患，不仅提高了生产效率，而且加工件的质量更好。
4机械设备在加工零件的时候不能完全依赖图纸的设计，在实际加工中，更因考虑实际的影响，在满足零件的要求的前提下，加工出质量更高的工件，优化反馈给图纸，为图纸对精度要求更高的零件提供依据。
四图纸在整个加工过程中对机加工的作用
4-1 依据图纸选择毛坯对机加工的影响
在机械制造中,正确地选择机械零件和毛坯制造方法,对于保证机械零件的使用性能要求,降低成本,提高生产率和经济效益,有着重要的意义。
材料的选择:选择机械零件材料的基本原则是保证使用性能的前提,要求材料有较好的加工工艺性能和经济性。
此外,合理选择代用材料,如果满足使用性能的前提下,用聚合物材料代替金属材料,可降低产品的总成本。
4-1-1 材料的使用性能:主要是指零件在使用状态下所具有的力学性能,物理性能,和化学性能。
4-1-2 材料的工艺性能:材料的工艺性能是指在一定条件下将材料加工成优质零件或毛坯难以程度,它直接影响零件的质量,生产率和成本。
4-1-3 材料的经济性:在保证零件使用性能的前提下,应尽量选用价格低廉,加工费用低,资源丰富,质量稳定,购买方便,运输方便,便于采购或管理的材料。
4-2 工艺路线对机加工的影响
工艺路线为机加工确定了每一道工序尺寸,所用设备和工时定额等。
首先,毛坯的选择。
其次,零件表面的加工顺序.零件的表面加工顺序对加工质量,生产效率和经济性也均有较大的影响。
为了保证零件加工质量和合理使用设备,人力,工艺过程化分为粗加工,半精加工和精加工三个阶段：
粗加工阶段,主要任务是切除各加工表面上的大部分余量,使毛坯在形状和尺寸尽快接近成品,因此,次阶段应采取措施尽可能提高生产率；
半精加工阶段,完成一些次要表面的加工,并为主要表面加工做准备,(如精加工前必要精度和余量等)；
精加工阶段,保证各主要表面达到规定的质量要求。
4-3 工艺过程分阶段对机加工主要原因
1保证加工质量,工件粗加工时切除金属较多,产生较大的切削力和切削热,同时也需要较大的夹紧力,而且粗加工之后内应力要从新分布,在这些力和热作用下,工件会发生较大的变形如果不分阶段进行粗精加工就无法避免上诉所引起的加工误差,加工过程划分阶段后,粗加工造成的加工误差,通过半精加工,精加工可以得到纠正,逐步提高了零件的加工精度及光洁度,保证零件加工质量的要求。
4-4 合理使用设备
加工过程划分阶段后,粗加工可采用功率大,刚度好和精度较低的高效率机床以提高生产率,精加工则可以采用高精度机床以确保零件的精度要求,这样充分发挥设备的特点,做到设备的合理使用。
此外,粗加工分开后,毛坯的缺陷(如气孔,沙眼和余量不足等)在粗加工后即可以发现及时解决,决定修补或报废,以免对应报废的零件继续进行精加工而浪费工时,增加制造费用,粗,精加工分开后,还可以保护其表面不受损伤.
4-5 检验工序是主要的辅助工序,它对保证产品质量有极其重要作用
4-5-1 粗加工全部结束后,精加工之前
4-5-2 零件从一个车间到另一个车间前后
4-5-3 费工和重要工序加工前后
4-5-4 零件全部加工结束后
检验工作在各个工序中对工件的机加工都做了严格的要求规定，从而进一不步保证机加工的合格率。
4-6 工序具体内容的影响
4-6-1为工件杂加工中提供加工尺寸及其公差。
4-6-2 加工余量对工件影响。
加工余量的大小对零件的加工质量和生产率均有较大的影响，余量过大,不仅增加机械加工的劳动量,降低了生产效率而且增加了材料,工具和电力的消耗,提高了加工成本.但是加工余量过小,又不能消除前道工序的各种误差和表面缺陷,至使产生废品.为了提高工件加工质量,各工序所留最小工序余量应保证前工序产生的形位误差和表面缺陷被相邻后序工序切除。
4-7 机械加工表面质量与图纸
任何机械加工所得的零件表面,实际上都不是完全理想的表面,因为加工所得的表面总是存在着一定程度的微观不平度或残余应力,冷作硬化以及金相组织变化等问题,这些问题虽然都是产生在很薄的表面层中,却综复杂的影响着机械零件的精度,耐磨性,配合性质的保持,抗腐蚀性和疲劳强度,从而影响着产品的使用性能和使用寿命。
图纸在综合考虑上诉因素下,采用设计合理的图纸为加工出质量好,生产效率高的零件提供了坚实的基础.
4-8 热处理工序
4-8-1 为类改善金属的组织和加工性能长需对零件毛坯进行预先处理 ,例如:高速钢零件需要进行退火以降低硬度,低碳钢零件毛坯须进行正火以提高其硬度,零件的预先热处理,多安排在机械加工之前。
4-8-2 为消除内应力影响,需进行人工时效或自然时效,内应力产生与毛坯制造和机械加工过程中,会引起工件变形,影响产品的质量。
4-8-3为提高零件的硬度及耐磨性。
4-9 确定机床与工序卡
4-9-1 机床的主要规格尺寸应与加工零件的外轮廓尺寸相适应即小零件应选小秒度的机床,大零件选择大的机床,做到设备的合理使用。
4-9-2 机床精度应与工序要求的加工精度相适应,对于高精度零件加工,在缺乏精密设备时,可通过旧的设备改装,以粗干精。
4-9-3 机床的生产率应与工序要求的加工精度相适应,单件小批量生产选用通用设备,大批大量生产选生产效率高的专用设备。
4-9-4根据现场实际情况利用设备进行加工。
4-10 工时的确定
工时定额是完成某一工序所规定的工时,定额的制定应考虑到最 有效的利用生产工具,并参照工人的实际经验,在充分调查研究广泛征求工人意见的基础上实事求是是的予以确定的。
4-11 机械装配
机械装配的基本任务是在一定的生产条件,以较高的生产率较低的成本装配 出质量较高的产品。
任何机器都是由零件,套件,组件,部件等组成.，机械产品的精度要求,最终是由装配来实现的,根据产品的结构特点,性能要求,生产纲领和生产条件,可采用不同的装配方法来保证精度要求：
4-11-1用控制零件的加工误差来保证装配精度因而零件的加工精度不一定是经济加工精度；
4-11-2 零件完全互换,因而生产效率高,装配简单；
4-11-3 装配时各零件不需挑选,修配或调整都能保证装配精度的工件。
图纸指引装配 装配是加工件的一种体现,也是判断加工件质量的一个标准。
装配精度与零件精度的关系：
机器及其部件都是由零件组装而成的,因而零件精度特别是关键零件的加工精度,对装配精度有很大的影响(也是其精度的一个体现)。
产品的装配精度与零件的加工精度有密切的关系.零件精度是保证装配精的基础,但装配精度并不完全取决于零件精度,对于装配精度要求过高,组成零件多的零件,如果任由零件的加工精度来保证装配精度,则工件需要很高的精度要求生产中很难达到,装配精度是由零件的加工精度和合理装配精度共同保证的。