工艺规程制定PPT课件

1 第五章机械加工工艺规程 第二十一讲 2 5 1概述 1 机械加工工艺规程及作用 机械加工工艺过程采用各种机械加工方法 直接用于改变毛坯的形状 尺寸 表面质量 使之成为合格零件的全部劳动过程 机械加工工艺规程规定零件机械加工工艺过程的工艺文件 机械加工工艺规程的作用连接产品设计和制造过程的桥梁 是企业组织生产活动和进行生产管理的重要依据 具体概括为以下三个方面 组织 管理和指导生产 各项生产准备工作的依据 技术的储备和交流 第二十一讲 第五章机械加工工艺规程 3 2 机械加工工艺规程设计原则 第二十一讲 1 以保证零件加工质量 达到设计图纸规定的各项技术要求为前提 2 工艺过程有较高的生产效率和较低的成本 3 充分考虑和利用现有生产条件 尽可能作到平衡生产 4 尽量减轻工人劳动强度 保证安全生产 创造良好 文明劳动条件 5 积极采用先进技术和工艺 减少材料和能源消耗 并应符合环保要求 第五章机械加工工艺规程 4 3 制定机械加工工艺规程所需原始资料 第二十一讲 产品的全套装配图及零件图产品的验收质量标准产品的生产纲领及生产类型零件毛坯图及毛坯生产情况本厂 车间 的生产条件各种有关手册 标准等技术资料国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况 第五章机械加工工艺规程 5 4 机械加工工艺规程设计步骤 第二十一讲 1 阅读装配图和零件图了解产品的用途 性能和工作条件 熟悉零件在产品中的地位和作用 明确零件的主要技术要求 2 工艺审查审查图纸上的尺寸 视图和技术要求是否完整 正确 统一 分析主要技术要求是否合理 适当 审查零件结构工艺性 3 熟悉或确定毛坯确定毛坯的依据是零件在产品中的作用 零件本身的结构特征与外形尺寸 零件材料工艺特性以及零件生产批量等 常用的毛坯种类有铸件 锻件 焊接件 冲压件 型材等 其特点及应用见表5 1 第五章机械加工工艺规程 6 第二十一讲 第五章机械加工工艺规程 7 4 选择定位基准5 拟定加工路线6 确定满足各工序要求的工艺装备包括机床 夹具 刀具 量具 辅具等 工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下 应与生产批量和生产节拍相适应 并应充分利用现有条件 以降低生产准备费用 对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备 应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书 7 确定各工序加工余量 计算工序尺寸和公差8 确定切削用量9 确定时间定额10 填写或打印工艺文件 第二十一讲 第五章机械加工工艺规程 8 第二十一讲 5 工艺规程格式 工艺过程卡 工艺卡 工序卡 在我国各机械制造厂使用的机械加工工艺规程表格的形式不尽一致 但是其基本内容是相同的 在单件小批生产中 一般只编写简单的机械加工工艺过程卡 参见表5 2 在中批生产中 多采用机械加工工艺卡片 参见表5 3 在大批大量生产中 则要求有详细和完整的工艺文件 要求各工序都要有机械加工工序卡 参见表5 4 对半自动及自动机床 则要求有机床调整卡 对检验工序则要求有检验工序卡等 第五章机械加工工艺规程 9 第二十一讲 5 工艺规程格式 工艺过程卡 工序卡 工艺卡 表5 2机械加工工艺过程卡 第五章机械加工工艺规程 10 第二十一讲 表5 3机械加工工艺卡 第五章机械加工工艺规程 11 第二十一讲 表5 4机械加工工序卡 第五章机械加工工艺规程 12 5 2机械加工工艺规程设计的几个主要问题 5 2 1分析研究部件装配图 审查零件图 通过分析产品的装配图和零件图 可熟悉产品的用途 性能 工况 明确被加工零件在产品中的作用 进而审查设计图样是否完整和正确 了解了被加工零件的功用 就加深了对各项技术要求的理解 这样在制订工艺规程时 就能抓住为保证零件使用应解决的主要矛盾 为合理的制订工艺规程奠定基础 第二十一讲 第五章机械加工工艺规程 13 第二十一讲 5 2 2零件的结构工艺性结构工艺性是指在不同的生产类型的具体生产条件下 毛坯的制造 零件的加工 产品的装配和维修的可行性与经济性 在保证使用要求的前提下 结构工艺性的好坏直接影响到生产率 劳动量 材料消耗 生产成本 这就要求在进行产品和零件设计时 一定要保证合理的结构工艺性 1 对产品来说 主要从以下几个方面来衡量其结构工艺性 1 组成产品的零件总数 2 组成产品的零件的品均精度 3 材料种类及需求量 4 各种不同制造方法在加工中所占的比例 5 产品装配的复杂程度 第五章机械加工工艺规程 14 2 对于零件来说 主要从以下几个方面来优化其结构工艺性 1 加工进出方便 2 减少内表面加工 3 减轻重量 减少加工面积 4 形状简单 进给调刀次数少 5 尺寸标准化 规格化 6 按基准重合原则选择设计基准 7 按尺寸链最短原则标注零件尺寸下表5 5列举了在常规工艺条件下零件结构工艺性定性分析的例子 供设计零件和对零件结构工艺性分析时参考 第二十一讲 第五章机械加工工艺规程 15 第二十一讲 表5 5零件结构工艺性举例 第五章机械加工工艺规程 16 第二十一讲 第五章机械加工工艺规程 17 第二十一讲 第五章机械加工工艺规程 18 第二十一讲 第五章机械加工工艺规程 19 第二十一讲 第五章机械加工工艺规程 20 5 2 3 定位基准的选择 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 在加工时用于工件定位的基准称为定位基准 进一步分为 粗基准使用未经机械加工表面作为定位基准 称为粗基准 精基准使用经过机械加工表面作为定位基准 称为精基准 辅助基准零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准 如用作轴类零件定位的顶尖孔 用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台 图5 1 等 21 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 22 选择定位基准主要目的 保证零件加工表面之间以及加工表面与未加工表面之间的相互位置精度 同时还要考虑对各工序余量 工艺流程 夹具结构的影响 以及流水线和自动线的需要 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 23 一 粗基准的选择 粗基准选择的主要目的 保证非加工面与加工面的位置关系 保证各加工表面余量的合理分配 因此 选择粗基准时应考虑下列一些问题及原则 粗基准的选择原则 1 余量分配原则 粗基准的选择应保证工件各表面加工时余量足够或均匀的要求 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 24 如果必须首先保证工件重要表面的余量均匀 应选择该表面的毛坯面为粗基准 例 车床床身加工 图5 2所示 分析 导轨面是车床床身的主要工作表面 要求在加工时切去薄而均匀的一层金属 使其保留铸造时在导轨面上所形成的均匀而细密的金相组织 以便增加导轨的耐磨性 另外 小而均匀的加工余量将使切削力小而均匀 因此引起的工件变形小 而且不易产生振动 从而有利于提高导轨的几何精度和降低表面粗糙度 因此 对加工床身来说 保证导轨面的加工余量小而均匀是主要的 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 25 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 图5 2床身加工粗基准的选择 加工时 应先选取导轨面为粗基准加工床脚的底平面 如图5 2 a 再以床脚的底平面为精基准加工导轨面 此时导轨面的加工余量可以小而均匀 见图5 2 b 若先以床脚底平面为粗基准加工导轨面 如图5 2 C 测量床脚底平面误差全部反映到导轨面上 使其加工余量不均匀 此时 在余量较大处 会把要保留的机械性能较好的一层金属切掉 而且由于余量不均匀而影响了加工精度 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 27 2 位置关系原则粗基准的选择应尽量保证最终零件上非加工表面与加工表面之间的相互位置关系要求 当零件上有多个不加工表面时 应选择其中与加工表面有较高位置精度要求的不加工表面为粗基准 例 图5 3a 所示零件的毛坯 b 图 采用不加工的外圆1作为粗基准装夹工件 夹具装夹 用三爪自定心卡盘夹住外圆1 进行加工 则加工面2与不加工面1同轴 可以保证壁厚均匀 但是加工面2的加工余量则不均匀 c 图 采用该零件的毛坯3作为粗基准装夹工件 直接找正装夹 用四爪单动卡盘夹住外圆1 按毛坯孔3找正 进行加工 加工面2的余量是均匀的 但是加工面2与不加工面外圆1则不同轴 即壁厚不均匀 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 28 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 图5 3以不加工表面为粗基准选择比较 29 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 为保证皮带的轮缘厚度均匀 以不加工表面1为基准 车外圆表面 为保证零件的壁厚均匀 应以不加工的外圆表面A为粗基准 镗内孔 图5 4以不加工表面为粗基准 30 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 31 例 如图5 5所示的拨杆 分析 不加工面很多 但由于要求 22H9孔与 40mm外圆同轴 因此在钻 22H9孔时应选择 40mm外圆作为粗基准 利用三爪自定心夹紧机构使 40mm外圆与钻孔中心同轴 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 32 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 图5 5有较高位置精度要求的不加工表面为粗基准 33 3 便于工件装夹原则要求选用的粗基准面尽可能平整 光洁 且有足够大的尺寸 不允许有锻造飞边 铸造浇 冒口或其它缺陷 也不宜选用铸造分型面作粗基准 4 粗基准一般不得重复使用原则 例 图5 6a 所示零件图图5 6b c 所示工艺方案可能使钻出的孔与内孔 16H7偏移2 3mm 图5 6b d 所示工艺方案是正确的 解决了图5 6b c 工艺方案产生的偏移问题 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 34 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 a 零件图b 车端面及内孔c 重复使用钻3 7mm孔d 精基准定位钻3 7mm孔 图5 6重复使用粗基准的错误实例及其改进方案 35 注意 上述选择粗基准的四条原则 每一条原则都只说明一个方面的问题 在实际应用中 划线装夹有时可以兼顾这四条原则 而夹具装夹则不能同时兼顾 这就需要根据具体情况 抓住主要矛盾 解决主要问题 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 36 二 精基准的选择 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 精基准选择的主要目的 如何保证设计要求的实现以及装夹准确 可靠 方便为此 一般应遵循以下五条原则 精基准的选择原则 1 基准重合原则 应尽可能选择被加工面的设计基准为精基准 37 2 基准统一原则当工件以某一表面作精基准定位 可以方便地加工大多数 或全部 其余表面时 应尽早将这个基准面加工出来 并达到一定精度 以后大多数 或全部 工序均以它为精基准进行加工 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 38 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 在实际生产中 经常使用的基准统一形式有 1 轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准 2 箱体类零件常使用一面两孔 一个较大的平面和两个距离较远的销孔 作统一基准 3 盘套类零件常使用止口面 一端面和一短圆孔 作统一基准 4 套类零件用一长孔和一止推面作统一基准 采用基准统一原则好处 1 有利于保证各加工表面之间的位置精度 2 可以简化夹具设计 减少工件搬动和翻转次数 注意 采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题 此时 需针对具体问题进行具体分析 根据实际情况选择精基准 在这种情况下 要优先保证加工精度要求 在加工精度能够保证的前提下 一般采用基准统一原则 39 3 互为基准原则某些位置要求很高的表面 常采用互为基准反复加工的办法来达到位置要求 这称之为互为基准原则 例 连杆大 小头孔的加工为保证两孔之间的平行度 常采用互为基准反复加工的方法 例 图5 8所示 主轴零件精基准选择 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 图5 8主轴零件精基准选择 40 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 4 自为基准原则当加工面的表面质量要求很高时 为保证加工面有很小且均匀的余量 常用加工面本身作基准进行加工的一种工艺原则 例 图5 9所示 床身导轨面磨削加工 41 例 图5 10铰孔 拉孔 研磨 例 图5 11浮动镗刀块镗孔 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 图5 10外圆研磨示意图 图5 11浮动镗刀块1 工件2 镗刀块3 镗杆 42 5 便于装夹原则所选择的精基准 应能保证工件定位准确 可靠 并尽可能使夹具结构简单 操作方便 第二十二讲 第五章机械加工工艺规程 三 辅助基准轴加工用的中心孔箱体工件的两个工艺孔活塞加工用得止口和下端面图5 12所示 图5 12活塞加工用的辅助基准 43 5 2 4 工艺路线的拟定解决的主要问题 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 一 零件各表面的加工方法及使用设备的选择 二 加工阶段的划分 三 工序的集中和分散 四 工序的安排 44 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 一 零件各表面的加工方法及使用设备的选择 1 零件加工表面的精度和表面粗糙度要求2 零件材料的加工性3 生产批量和生产节拍要求4 企业现有加工设备和加工能力5 经济性 45 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 46 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 图5 14孔的典型加工工艺路线 47 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 48 例 表格应用的举例 要求孔的加工精度为IT7级 粗糙度Ra 1 6 3 2 m 确定孔的加工方案 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 查图5 14可有下面四种加工方案 钻 扩 粗铰 精铰 粗镗 半精镗 精镗 粗镗 半精镗 粗磨 精磨 钻 扩 拉 方案 用得最多 在大批 大量生产中常用在自动机床或组合机床上 在成批生产中常用在立钻 摇臂钻 六角车床等连续进行各个工步加工的机床上 该方案一般用于加工小于80mm的孔径 工件材料为未淬火钢或铸铁 不适于加工大孔径 否则刀具过于笨重 方案 用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔 但其直径不宜太小 否则因镗杆太细容易发生变形而影响加工精度 箱体零件的孔加工常用这种方案 方案 适用于淬火的工件 方案 适用于成批或大量生产的中小型零件 其材料为未淬火钢 铸铁及有色金属 49 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 1 机床工作区域的尺寸应当与零件的外廓尺寸相适应 也就是根据零件的外廓尺寸来选择机床的形式和规格 以便充分发挥机床的使用性能 2 机床的精度应该与工件要求的加工精度相适应 机床精度过低 不能满足工件加工精度的要求 过高 则是一种浪费 3 机床的功率和工作参数应该与最合理的切削用量相适应 粗加工时选择有足够功率和足够刚度的机床 以免切削深度和进给量的选用受限制 精加工时选择有足够刚度和足够转速范围的机床 以保证零件的加工精度和粗糙度 4 机床生产率应该与工件的生产类型相适应 对于大批 大量生产 宜采用高效率机床 专用机床 组合机床或自动机床 对于单件小批生产 一般选择通用机床 50 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 二 加工阶段的划分 对于加工精度要求较高和粗糙度值要求较低的零件通常将工艺过程划分为 粗加工和精加工两个阶段 对于加工精度要求很高 粗糙度值要求很低的零件则常划分为 粗加工阶段 半精加工阶段 精加工阶段和光整加工阶段 51 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 粗加工阶段 半精加工阶段 精加工阶段 光整加工阶段 是加工开始阶段 在这个阶段中 尽量将零件各个被加工表面的大部分余量从毛坯上切除 这个阶段主要问题是如何提高生产率 这一阶段为主要表面的精加工做好准备 切去的余量介于粗加工和精加工之间 并达到一定的精度和粗糙度值 为精加工留有一定的余量 在此阶段还要完成一些次要表面的加工 如钻孔 攻丝 铣键槽等 在这个阶段将切去很少的余量 保证各主要表面达到较高的精度和较低的粗糙度值 精度7 10级 0 8 3 2m 主要是为了得到更高的尺寸精度和更低的粗糙度值 精度5 9级 只从被加工表面上切除极少的余量 52 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 将工艺过程划分粗 精加工阶段的原因是 在粗加工阶段 由于切除大量的多余金属 可以及早发现毛坯的缺陷裂纹 气孔等 以便及时处理 避免过多浪费工时 粗加工阶段容易引起工件的变形 这是由于切除余量大 一方面毛坯的内应力重新分布而引起变形 另一方面由于切削力 切削热及夹紧力都比较大 因而造成工件的受力变形和热变形 为了使这些变形充分 应在粗加工之后留有一定的时间 然后再通过逐步减少加工余量和切削用量的办法消除上述变形 划分加工阶段可以合理使用机床 如粗加工阶段可以使用功率大 精度较低的机床 精加工阶段可以使用功率小 精度高的机床 这样有利于充分发挥粗加工机床的动力 又有利于长期保持精加工机床的精度 划分加工阶段可在各个阶段中插人必要的热处理工序 如在粗加工之后进行去除内应力的时效处理 在半精加工后进行淬火处理等 53 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 三 工序的集中和分散 使每个工序中包括尽可能多的工步内容 从而使总的工序数目减少优点 1 有利于保证工件各加工面之间的位置精度 2 有利于采用高效机床 可节省工件装夹时间 减少工件搬运次数 3 可减小生产面积 并有利于管理 54 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 使每个工序的工步内容相对较少 从而使总的工序数目较多 工艺路线长 最大限度的分散是在一个工序内只包括一个简单的工步 工序分散优点 每个工序使用的设备和工艺装备相对简单 调整 对刀比较容易 对操作工人技术水平要求不高 但专用性强 55 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 传统的流水线 自动线生产 多采用工序分散的组织形式 个别工序亦有相对集中的情况 多品种 中小批量生产 为便于转换和管理 多采用工序集中方式 由于市场需求的多变性 对生产过程的柔性要求越来越高 加之加工中心等先进设备的采用 工序集中将越来越成为生产的主流方式 56 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 四 工序的安排 先基准后其他 先加工基准面 再加工其他表面先面后孔 有两层含义 1 当零件上有较大的平面可以作定位基准时 先将其加工出来 再以面定位 加工孔 可以保证定位准确 稳定2 在毛坯面上钻孔或镗孔 容易使钻头引偏或打刀 先将此面加工好 再加工孔 则可避免上述情况的发生先主后次 也有两层含义 1 先考虑主要表面加工 再安排次要表面加工 次要表面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排2 次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求 常常要求在主要表面加工后 以主要表面定位进行加工先粗后精 57 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 为改善工件材料切削性能而进行的热处理工序 如退火 正火等 应安排在切削加工之前进行为消除内应力而进行的热处理工序 如退火 人工时效等 最好安排在粗加工之后 也可安排在切削加工之前为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序 如调质 淬火等 通常安排在粗加工后 精加工前进行 其中渗碳淬火一般安排在切削加工后 磨削加工前 而表面淬火和渗氮等变形小的热处理工序 允许安排在精加工后进行为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序 如镀铬 镀锌 氧化 煮黑等 一般放在工艺过程的最后 58 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 半精加工 图5 16热处理工序的安排 59 第二十三讲 第五章机械加工工艺规程 除操作工人自检外 下列情况应安排检验工序 零件加工完毕后 从一个车间转到另一个车间前后 重要工序前后 去毛刺工序通常安排在切削加工之后 清洗工序在零件加工后装配之前 研磨 珩磨等光整加工工序之后 以及采用磁力夹紧加工去磁后 应对工件进行认真地清洗 60 5 2 5 加工余量和工序尺寸的确定解决的主要问题 第二十四讲 第五章机械加工工艺规程 一 加工余量的概念及计算 二 加工余量及其公差 三 影响加工余量的因素 四 工序尺寸的确定 61 第二十四讲 第五章机械加工工艺规程 一 加工余量的概念及计算 1 加工余量的概念 加工过程中从加工表面切去材料层厚度 某一表面在某一工序 工步 中所切去的材料层厚度 图5 17所示 工序余量 单边余量 平面等非对称表面图5 17a b 双边余量 内外圆柱面等回转体表面图5 17c d 加工余量 工序 工步 余量 62 第二十四讲 第五章机械加工工艺规程 5 1 对于内表面包容表面b d 图 5 2 式中Zb 本工序余量 a 前工序尺寸 b 本工序尺寸 对于外表面被容表面a c 图 63 第二十四讲 第五章机械加工工艺规程 总加工余量 零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度 5 3 式中ZS 总加工余量 Zi 第i道工序加工余量 n 该表面加工工序数 最大余量 最小余量 64 a 被包容面 第二十四讲 第五章机械加工工艺规程 二 加工余量及其公差 b 包容面 图5 18加工余量与工序公差的关系 65 第二十四讲 第五章机械加工工艺规程 二 加工余量及其公差 66 第二十四讲 第五章机械加工工艺规程 式中Zmax Zmin 最大 最小余量 TZ 余量公差 Lamax Lamin 上工序最大 最小尺寸 Lbmax Lbmin 本工序最大 最小尺寸 Ta 上工序尺寸公差 Tb 本工序尺寸公差 余量公差 67 第二十四讲 第五章机械加工工艺规程 加工余量确定方法 计算法 采用计算法确定加工余量比较准确 但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量手段 经验法 由一些有经验的工程技术人员或工人根据现场条件和实际经验确定加工余量 此法多用于单件小批生产 查表法 利用各种手册所给的表格数据 再结合实际加工情况进行必要的修正 以确定加工余量 此法方便 迅速 生产上应用较多 需要指出的是 目前国内各种手册所给的余量多数为基本余量 基本余量等于最小余量与上一工序尺寸公差之和 即基本余量中包含了上一工序尺寸公差 此点在应用时需加以注意 68 上道工序公差Ta 本工序的余量必须大于等于上工序的尺寸公差 即Zb Ta 上道工序空间偏差 a 本工序的余量必须大于上工序的空间偏差 即Zb 2 a 上道工序留下的表面粗糙度Ra和表面缺陷层深度h 本工序必须把上工序留下的表面粗糙度Ra全部切除 还应切除上工序在表面留下的一层金属组织已遭破坏的缺陷层Ha 即Zb Ra h 如图5 19所示 第二十四讲 第五章机械加工工艺规程 三 影响加工余量的因素 69 4 本工序的装夹误差 b 本工序的余量必须大于本工序的装夹误差 即Zb b 其中定位误差可计算出来 夹紧误差可测定出来 不对称表面 Zb Ta Ra h a b k对称表面 Zb Ta 2 Ra h 2 a b k式中k 误差重复系数 对大量生产为0 5 1 0 第二十四讲 第五章机械加工工艺规程 图5 19表面粗糙度 表面缺陷层深度 70 第二十四讲 第五章机械加工工艺规程 运用尺寸链原理确定工序尺寸基准不重合或多次转换情况下的工序尺寸确定 需要运用尺寸链原理 下节课专门讨论 确定工序尺寸一般方法即工序基准与设计基准重合所形成的工序尺寸 简单工序尺寸 如下 四 工序尺寸的确定 71 第二十四讲 第五章机械加工工艺规程 确定工序尺寸一般方法1 确定各工序加工余量 2 从最终加工工序开始 即从设计尺寸开始 逐次加上 对于被包容面 或减去 对于包容面 每道工序的加工余量 可分别得到各工序的基本尺寸 3 除最终加工工序取设计尺寸公差外 其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差 4 除最终工序外 其余各工序按 入体原则 标注工序尺寸公差 5 毛坯余量通常由毛坯图给出 故第1工序余量由计算确定 72 第二十四讲 第五章机械加工工艺规程 73 5 2 6 工艺尺寸链及其应用 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 一 尺寸链的基本概念 二 尺寸链的计算方法 三 尺寸链的应用 几种常见的工艺尺寸链形式 四 工序尺寸图表法 解决的主要问题 74 1 尺寸链的定义及分类 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 一 尺寸链的基本概念 在零件加工或机器装配过程中 由相互联系的尺寸形成的封闭尺寸组 称为尺寸链 分为 装配尺寸链 在机器设计和装配过程中 由有关零件尺寸形成的尺寸链 图5 21所示 工艺尺寸链 在加工过程中 由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链 图5 20所示 2 尺寸链的特征 封闭性 关联性 5 9 75 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 图5 20加工工艺尺寸链的形成 76 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 77 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 图5 21装配尺寸链的形成 78 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 79 3 尺寸链的组成和工艺尺寸链图的作法 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 尺寸链的环 指组成尺寸链的每一个尺寸 封闭环 在零件加工过程或机器装配过程中最终形成的环 或间接得到的环 增环 该环变动 增大或减小 引起封闭环同向变动 增大或减小 的环 组成环 尺寸链中除封闭环以外的各环 对于工艺尺寸链来说 组成环的尺寸一般是由加工直接得到的 减环 该环变动 增大或减小 引起封闭环反向变动 减小或增大 的环 80 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 工艺尺寸链图的作法归纳为 1 根据工艺过程或加工方法 找出间接保证的尺寸作为封闭环 2 从封闭环两端开始 按照零件上表面之间的联系 依次画出有关的直接获得的尺寸 即组成环 形成一个封闭图形 应当指出 必须使组成环环数达到最少 3 判别增减环 这里还应注意以下三点 1 工艺尺寸链的构成完全取决于工艺方案和具体的加工方法 2 封闭环的确定对尺寸链计算至关重要 封闭环确定错了 将前功尽弃 3 一个尺寸链只能解一个封闭环或一个组成环 81 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 增减环判别在绘制完尺寸链图后 在封闭环字母上方画一单向箭头 再按此方向依据尺寸链的走向在其余各环字母上方也画一单向箭头 如图5 21所示 凡是箭头方向与封闭环箭头方向相反者为增环 相同者为减环 图示中 A0为封闭环 A2 A3为增环 A1为减环 图5 22尺寸链增减环判别 82 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 4 尺寸链的分类 按功能分两大类 工艺尺寸链和装配尺寸链 按各环的几何特征和所处的空间位置可分为四种形式 直线尺寸链 角度尺寸链 平面尺寸链和空间尺寸链 直线尺寸链各环都位于同一平面的若干平行线上 如图5 22所示的尺寸链 角度尺寸链各环均为角度尺寸的尺寸链称为角度尺寸链 如图5 23所示 由平行度 垂直度等位置关系构成的尺寸链也是角度尺寸链 平面尺寸链平面尺寸链由直线尺寸和角度尺寸组成 且各尺寸均处于同一或彼此相互平行的平面内 如图5 24所示的尺寸链即为平面尺寸链 空间尺寸链指组成环位于几个不平行平面内的尺寸链 83 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 图5 23角度尺寸链 84 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 图5 24平面尺寸链 85 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 图示尺寸链中 尺寸A0是加工过程间接保证的 因而是尺寸链的封闭环 尺寸A1和A2是在加工中直接获得的 因而是尺寸链的组成环 其中 A1为增环 A2为减环 尺寸链方程为 86 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 二 尺寸链的计算方法 1 尺寸链的计算方法尺寸链的计算方法有极值法 极大极小法 和概率法两种 本章只介绍极值法 2 尺寸链的计算形式 1 正计算已知各组成环尺寸及其极限偏差 求解封闭环的尺寸及其极限偏差 2 反计算已知封闭环的尺寸及其极限偏差 求解各组成环的尺寸和极限偏差 3 中间计算已知封闭环的尺寸及极限偏差和部分组成环的尺寸及极限偏差 求解某一组成环的尺寸和极限偏差 这种情况是反计算的特例 此种方法广泛应用于各种尺寸链计算 87 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 3 尺寸链的基本计算公式 极值法 一个具有m个增环的n环尺寸链可以用图5 26所示的尺寸链图来表示 图5 26n环尺寸链 88 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 1 封闭环基本尺寸的确定 2 极值法解尺寸链 a 极限尺寸 89 第二十五讲 第五章机械加工工艺规程 b 封闭环上 下偏差c 封闭环公差 封闭环公差等于各组成环公差之和 90 第二十六讲 第五章机械加工工艺规程 三 尺寸链的应用 几种常见的工艺尺寸链形式 91 第二十六讲 第五章机械加工工艺规程 92 第二十六讲 第五章机械加工工艺规程 例2 如图5 27所示箱体零件 已知表面A B C均已加工好 本道工序镗孔时 以A面为定位基准 并按工序尺寸L3进行加工 显然 孔的设计基准C面与定位表面A不重合 为保证孔中心到C面的距离满足图纸规定的要求 试求L3 图5 27零件简图 93 第二十六讲 第五章机械加工工艺规程 解 1 画工艺尺寸链图 如图5 28所示 其中L0为封闭环 L3 L2为增环 L1为减环 2 代入尺寸链计算公式求L3因为L0 L3 L2 L1所以L3 300 120 100 320 mm 又ESL0 ESL3 ESL2 EIL1所以ESL3 0 15 0 0 0 15 mm 同理有EIL3 0 01 mm 即L3 mm 图5 28尺寸链图 94 第二十六讲 第五章机械加工工艺规程 2 测量基准与设计基准不重合时工序尺寸的确定 例2 如图5 29a所示套类零件 设其余表面均已加工好 本道工序镗大孔时 要求保证设计尺寸 加工时因该尺寸不便直接测量 要通过直接测量孔深尺寸A2间接保证 试求工序尺寸A2及其极限偏差 解 1 分析建立尺寸链由题意知 封闭环A0 mm 尺寸链图如图5 29b所示 其中A1 mm是增环 A2是减环 2 代入尺寸链计算公式求 A2 mm3 假废品 分析 95 第二十六讲 第五章机械加工工艺规程 图5 29套筒零件工艺尺寸链 96 第二十六讲 第五章机械加工工艺规程 计算结果说明 只要加工中控制大孔深度在40 40 19mm范围内 该零件就是合格品 讨论 在加工中经测量发现有些零件的A2不在此范围内 如 1 A2 40 19 40 36 mm 2 A2 40 39 83 mm 问 这些零件是否合格 对此问题 可用图5 30所示的公差带图解法来分析 97 第二十六讲 第五章机械加工工艺规程 图5 30假废品分析的公差带图解 98 第二十六讲 第五章机械加工工艺规程 工序基准是尚待加工的设计基准 1 拉内孔至 试确定尺寸x的大小及公差 建立尺寸链如图b所示 H是间接保证的尺寸 因而是封闭环 计算该尺寸链 可得到 4 磨内孔至 同时保证尺寸 a b 图5 31键槽加工尺寸链 解 2 插键槽 保证尺寸x 3 热处理 99 第二十六讲 第五章机械加工工艺规程 讨论 在前例中 认为镗孔与磨孔同轴 实际上存在偏心 若两孔同轴度允差为 0 05 即两孔轴心偏心为e 0 025 将偏心e作为组成环加入尺寸链 图5 32b a b 图5 32键槽加工尺寸链 重新进行计算 可得到 100 第二十七讲 第五章机械加工工艺规程 表面处理的工艺尺寸计算 表面处理是指表面渗碳 渗氮等渗入类