第4章 机械加工工艺规程设计

1、第第4 4章章 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 临沂大学机械工程学院临沂大学机械工程学院 机械加工工艺规程设计 第第1 1节节 概概 述述 第第2 2节节 工艺路线的制订工艺路线的制订 第第3 3节节 加工工序的设计加工工序的设计 第第4 4节节 工艺尺寸链工艺尺寸链 第第5 5节节 时间定额及提高生产率的工艺途径时间定额及提高生产率的工艺途径 第第6 6节节 工艺过程的技术经济分析工艺过程的技术经济分析 1. 工艺规程的作用工艺规程的作用 1. 工艺规程是指导生产的主要技术文件工艺规程是指导生产的主要技术文件 2. 工艺规程是组织生产和管理工作的基本依据工艺规程是组织生产和管理工作

2、的基本依据 3. 工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料 第第1节节 工艺规程概述工艺规程概述 机械加工工艺规程简称为工艺规程，是规定产品或零机械加工工艺规程简称为工艺规程，是规定产品或零 部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。 它是以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺它是以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺 卡片。这种卡片包括零件各个工序的名称、工序内容，经卡片。这种卡片包括零件各个工序的名称、工序内容，经 过的车间、工段、所用的机床、刀具、夹具、量具，工时过的车间、工段、所用的机床、刀具、夹

3、具、量具，工时 定额等。主要用于单件小批生产以及生产管理中。定额等。主要用于单件小批生产以及生产管理中。 2. 常用工艺文件的种类常用工艺文件的种类 （1）机械加工工艺过程卡片）机械加工工艺过程卡片 如表所示，它是根据工艺卡片的每一道工序制订的，主如表所示，它是根据工艺卡片的每一道工序制订的，主 要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件。多用于要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件。多用于 大批大量生产或成批生产中比较重要的零件。该卡片中附有大批大量生产或成批生产中比较重要的零件。该卡片中附有 工序简图，并详细记载了该工序加工所需的资料，如定位基工序简图，并详细记载了该工序加工所需的

4、资料，如定位基 准选择、工序尺寸及公差以及机床、刀具、夹具、量具、切准选择、工序尺寸及公差以及机床、刀具、夹具、量具、切 削用量和工时定额等。削用量和工时定额等。 （2）机械加工工艺卡）机械加工工艺卡 它是以工序为单位，详细说明零件的机械加工工艺过程它是以工序为单位，详细说明零件的机械加工工艺过程, 其内容介于工艺过程卡片和工序卡片之间。它用来指导工人其内容介于工艺过程卡片和工序卡片之间。它用来指导工人 进行生产和帮助车间干部和技术人员掌握整个零件加工过程进行生产和帮助车间干部和技术人员掌握整个零件加工过程 的一种主要工艺文件，广泛用于成批生产和单件小批生产中的一种主要工艺文件，广泛用于成批生

5、产和单件小批生产中 比较重要的零件或工序。比较重要的零件或工序。 （3） 机械加工工序卡机械加工工序卡 产品整套装配图、零件图产品整套装配图、零件图 质量标准质量标准 生产纲领、生产类型生产纲领、生产类型 毛坯情况毛坯情况 本厂现有生产条件本厂现有生产条件 先进技术、工艺先进技术、工艺 有关手册、图册有关手册、图册 3. 制订机械加工工艺规程的原始资料制订机械加工工艺规程的原始资料 （1）机械加工工艺规程制定的原则机械加工工艺规程制定的原则 （1）保证加工质量，保证技术要求）保证加工质量，保证技术要求 （2）保证生产效率，满足生产纲领）保证生产效率，满足生产纲领 （3）较低制造成本）较低制造成

6、本 （4）良好劳动条件，保障生产安全）良好劳动条件，保障生产安全 4. 制订机械加工工艺规程的原则及步骤制订机械加工工艺规程的原则及步骤 （2）步）步 骤骤 分析研究产品图纸分析研究产品图纸 工艺性分析工艺性分析 选择毛坯选择毛坯 拟订工艺路线拟订工艺路线 选择设备、工装选择设备、工装 技术经济分析技术经济分析 确定工序余量、工序尺寸确定工序余量、工序尺寸 确定切削用量、工时定额确定切削用量、工时定额 填写工艺文件填写工艺文件 各类毛坯的特点及适用范围 毛坯种类 制造精度 （IT） 加工 余量 原 材 料工件尺寸 工件 形状 机械性能 适用生产 类型 型 材 型材焊接件 砂型铸造 自由锻造 普

7、通模锻 钢模铸造 精密锻造 压力铸造 熔模铸造 冲压件 粉末冶金件 工程塑料件 13级以下 13级以下 1115 1012 811 811 710 810 79 911 大 一般 大 大 一般 较小 较小 小 很小 小 很小 较小 各种材料 钢 材 铸铁,铸钢,青铜 钢材为主 钢,锻铝,铜等 铸铝为主 钢材,锻铝等 铸铁,铸钢,青铜 铸铁,铸钢,青铜 钢 铁,铜,铝基材料 工程塑料 小 型 大、中型 各种尺寸 各种尺寸 中、小型 中、小型 小 型 中、小型 小型为主 各种尺寸 中、小尺寸 中、小尺寸 简 单 较复杂 复 杂 较简单 一 般 较复杂 较复杂 复 杂 复 杂 复 杂 较复杂 复杂

8、较好 有内应力 差 好 好 较好 较好 较好 较好 好 一般 一般 各种类型 单 件 单件小批 单件小批 中、大批量 中、大批量 大 批 量 中、大批量 中、大批量 大 批 量 中、大批量 中、大批量 定义定义零件结构的工艺性是指所设计的零件在满零件结构的工艺性是指所设计的零件在满 足要求的前题下，制造的可行性和经济性。足要求的前题下，制造的可行性和经济性。 功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。 良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下既能方便良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下既能方便 制造，又有较低的制造成本。制造，又有较低的制造成本。 零件

9、结构工艺性的分析，包括零件尺寸和公差的标零件结构工艺性的分析，包括零件尺寸和公差的标 注、零件的组成要素和整体结构等方面的分析。注、零件的组成要素和整体结构等方面的分析。 铸件：便于造型、拔模斜度铸件：便于造型、拔模斜度 璧厚均匀、无尖边、尖角璧厚均匀、无尖边、尖角 锻件：形状简单、无尖边、锻件：形状简单、无尖边、 尖角、飞刺，便于出模尖角、飞刺，便于出模 在毛坯制造方面在毛坯制造方面 在装配方面在装配方面 便于装配、减少修配量便于装配、减少修配量 在加工方面在加工方面 合理标注零件的技术合理标注零件的技术 要求要求 便于加工、减少加工便于加工、减少加工 如下页图如下页图 零件的加工工艺性举例

10、 定位基准定位基准 1、粗基准、粗基准 2、精基准、精基准 3、辅助基准、辅助基准 采用毛坯上未经加工 的表面作为定位基准。 采用经过加工的表面 作为定位基准。 一、粗基准选择 1. 保证相互位置要求的原则保证相互位置要求的原则 （图）（图） 重点考虑：重点考虑： 加工表面与不加工表面的加工表面与不加工表面的 相对位置精度；相对位置精度； 各加工表面有足够的余量各加工表面有足够的余量 2. 为保证某重要表面余量均匀，则选择该重要表面本身为保证某重要表面余量均匀，则选择该重要表面本身 作为粗基准。（图）作为粗基准。（图） （举例）（举例） 车床床身加工车床床身加工 3. 粗基准应平整、光滑、便于

11、装夹。粗基准应平整、光滑、便于装夹。 4. 粗基准应避免重复使用。粗基准应避免重复使用。 二、精基准选择 1、基准重合原则 重点考虑： 减少定位误差 保证加工精度 （1）设计基准与定位基准不重合误差只发生在用调整法获得加工尺寸的情况。）设计基准与定位基准不重合误差只发生在用调整法获得加工尺寸的情况。 （2）基准不重合误差值等于设计基准与定位基准之间尺寸的变化量（公差）。）基准不重合误差值等于设计基准与定位基准之间尺寸的变化量（公差）。 （3）基准不重合一般发生在下列情况：）基准不重合一般发生在下列情况： 用设计基准定位不可能或不方便；用设计基准定位不可能或不方便； 在选择精基准时优先考虑了基准

12、统一原则。在选择精基准时优先考虑了基准统一原则。 （4）设计基准与测量基准不重合也会产生基准不重合误差。）设计基准与测量基准不重合也会产生基准不重合误差。 （5）基准不重合误差不仅指尺寸误差，而且对位置误差也要考虑。）基准不重合误差不仅指尺寸误差，而且对位置误差也要考虑。 举例举例 设计基准（定位基准）设计基准（定位基准） 1 1 A A 2 2A A 若本道工序的加工精度为若本道工序的加工精度为，则只要，则只要 A2，即可满即可满 足加工要求足加工要求 例：图示零件加工台阶面例：图示零件加工台阶面 切削平面切削平面 （本道工序加工精度）（本道工序加工精度） 设计基准设计基准 定位基准定位基准

13、 1 1 A A 2 2 A A 3 A 1 A 称为基准不重合误差称为基准不重合误差 1 A 考虑一下： 2、基准统一原则 3、互为基准 4、自为基准 5、定位夹紧可靠方便 有利于保证各加工表面间的相互位置关系，避免基准有利于保证各加工表面间的相互位置关系，避免基准 转换所产生的误差。转换所产生的误差。 简化夹具的设计与制造。简化夹具的设计与制造。 图床身导轨面自为基准图床身导轨面自为基准 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

14、 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 12034 三、机械加三、机械加工经济精度工经济精度 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。 有利于合理地选择加工方法； 有利于准确地标注产品的技术要求 。 经济精度：经济精度： 经济精度的重要性：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。 经济精度局限性的表现：经济精度局限性的表现： 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

15、、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。 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； 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。 1) 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 各加工方法经济精度：各加工方法经济精度：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

16、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低的表面粗糙度。 四、表面加工方法选择 本厂现有设备、技术不应一谓追求高精设备本厂现有设备、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。 生产类型生产类型 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。 材料的性质及可以加工性。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

17、削来进行精加工。 典型表面的加工路线典型表面的加工路线 1、外圆表面的加工路线 2、孔的加工路线 3、平面的加工路线 3. 机床的规格与加工工件的尺寸相适应机床的规格与加工工件的尺寸相适应 5、合理选用数控机床。合理选用数控机床。 2. 机床的生产率与生产类型相适应。机床的生产率与生产类型相适应。 1. 机床的精度应与要求的加工精度相适应机床的精度应与要求的加工精度相适应. . 4、机床的选择应结合现场的实际情况。机床的选择应结合现场的实际情况。 一般： 单件小批：通用机床、 工装； 大批、大量：专机、 组机、专用工装 数控机床：可用于各 种生产类型。 刀具尽可能用标准的。 1. 选择机床设备

18、的基本原则选择机床设备的基本原则 1、单件小批生产：采用各种通用夹具和机床 附件，如卡盘、虎钳、分度头等。有组合夹 具站的，可采用组合夹具。 3、多品种中、小批生产可采用可调夹具或成 组夹具。 2、大批大量生产为提高劳动生产率应采用 专用高效夹具。 工艺装备的选择工艺装备的选择 4、采用数控加工时夹具要敞开，其定位、夹 紧元件不能影响加工走刀（如碰撞等）。 夹具的选择夹具的选择 1、一般优先采用标准刀具。 3、刀具的类型、规格和精度等级应符合加工 要求。 2、若采用工序集中时，应采用各种高效的专 用刀具、复合刀具和多刃刀具等。 4、数控加工对刀具的刚性及寿命要求较普通 加工严格。应合理选择各种

19、刀具、辅具（刀 柄、刀套、夹头等）。 刀具的选择刀具的选择 1、单件小批生产应广泛采用通用量具，如 游标卡尺、百分尺和千分表等。 3、量具的精度必须与加工精度相适应。 2、大批大量生产应采用各种量规和高效的 专用检验夹具和量仪等。 量具的选择量具的选择 六、加工阶段的划分 粗加工阶段粗加工阶段 光整加工阶段光整加工阶段 精加工阶段精加工阶段 半精加工阶段半精加工阶段 加工阶段 划分加工阶段的原因划分加工阶段的原因 切除大量多余材 料，主要提高生 产率。 完成次要表面加工(钻、 攻丝、铣键槽等)主要表 面达到一定要求，为精 加工作好余量准备安排 在热处理前。 主要表面达到图纸要求。 进一步提高尺

20、寸精度 降低粗糙度，但不能 提高形状、位置精度 1、保证加工质量 2、合理使用设备 3、便于安排热处理工序 4、便于及时发现毛坯缺陷 5、避免重要表面损伤。 1）工序集中的特点 优点: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。 有利于采用高效的专用设备和工艺装备，生产效率高。 生产面积和操作工人数减少，工艺路线短。 可简化生产计划和生产组织工作。 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。 七、工序的集中与分散 2）工序分散的特点: 工序多，工艺过程长，各

21、工序加工内容少，有的情况只 有一 个工步。 所使用的设备和工艺装备较简单，易于调整，掌握。 有利于选用合理的切削用量，减少工序基本时间 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.成批生产：分散为宜，也可采用一些昂贵设备和工 艺装备使工序集中，或者采用多刀多工位进行工序集中。 工序集中与分散的选择 1、加工顺序安排 （1）遵循四个原则: a.先粗后精先粗后精 精度逐步提高； b.先主后次先主后次 先行装配基面和主要工

22、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.先面后孔先面后孔 平面轮廓大、定位稳定可靠。 配作加工配作加工 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。 八、加工顺序的安排 2. 热处理工序的安排 退火：用于高碳钢、 合金钢等，降低硬度， 便于切削； 正火：用于低碳钢， 提高硬度，便于切削； 调质：淬火后高温回 火 预备热处理预备热处理 最终热处理最终热处理 去除内应力处理去除内应力处理 位置：粗加

23、工前位置：粗加工前 目的：改善切削性能，目的：改善切削性能， 消除内应力消除内应力 位置：半精加工后，精位置：半精加工后，精 加工前加工前 目的：提高强度、硬度目的：提高强度、硬度 位置：粗加工前、后，半位置：粗加工前、后，半 精加工后，精加工前精加工后，精加工前 目的：消除内应力，防止目的：消除内应力，防止 变形、开裂。变形、开裂。 淬火、渗碳、氮化等 自然时效 人工时效 3.辅助工序的安排 金属镀层 非金属镀层 氧化膜 表面处理工序表面处理工序 检验工序检验工序 其它工序安排其它工序安排 位置：工艺过程最后 目的：美观 位置：去毛刺、倒钝锐边 应在淬火前 目的：安全 位置：粗加工前后、关键

24、工 序后、送往外车间加工前后 、 零件全部加工结束之后 目的：质量控制。 质量检验 特种检验（无损探伤、 磁力探伤、水压、超 速试验） 去毛刺、倒钝锐边 去磁 清洗 涂防锈油 一、加工余量确定 （1）总加工余量）总加工余量 （3）总余量为各工序余量之和）总余量为各工序余量之和 （2）工序余量）工序余量 1. 加工余量概念加工余量概念 总加工余量是指零件加工过 程中，某加工表面所切去的 金属层总厚度。是毛坯尺寸 与零件图样的设计尺寸之差。 工序余量是一道工序内切除的 金属层厚度，为相邻两工序的 工序尺寸之差。 第第3 3节节 加工工序的设计加工工序的设计 （6）余量大小对加工精度、生产率、经济）

25、余量大小对加工精度、生产率、经济 性都有影响性都有影响 （4）公称余量）公称余量 公称余量是指相邻两 工序的基本尺寸之差。 加工余量分为： 单边余量及双边余量 （5）余量公差）余量公差 1minmax iiz TTZZT 1、上工序的表面粗糙度和表面缺陷层（、上工序的表面粗糙度和表面缺陷层（图图） 3、上工序各表面间相互位置的空间偏差（、上工序各表面间相互位置的空间偏差（图图） 2、上工序的尺寸公差（、上工序的尺寸公差（图图） 2. 影响加工余量的因素影响加工余量的因素 4、本工序安装误差（、本工序安装误差（图图) 加工表面的粗糙度与缺陷层加工表面的粗糙度与缺陷层 1缺陷层；缺陷层；2正常组织

26、正常组织 上工序误差上工序误差 轴的弯曲对加工余量的影响轴的弯曲对加工余量的影响 三爪卡盘上的装夹误差三爪卡盘上的装夹误差 1、计算法、计算法 3、经验法、经验法 2、查表法、查表法 3. 加工余量的确定加工余量的确定 二、工序尺寸与公差的确定二、工序尺寸与公差的确定 工序尺寸是零件在加工工序尺寸是零件在加工 过程中各工序应保证的加工过程中各工序应保证的加工 尺寸，通常为加工面至定位尺寸，通常为加工面至定位 基准面之间的尺寸。基准面之间的尺寸。 1. 无需进行尺寸换算时工序尺寸的确定无需进行尺寸换算时工序尺寸的确定 2. 需进行尺寸换算时工序尺寸的确定需进行尺寸换算时工序尺寸的确定 无需进行尺

27、寸换算时工序尺寸的确定无需进行尺寸换算时工序尺寸的确定 确定加工工序的加工余量； 从设计尺寸开始，确定工序基本尺寸； 确定工序尺寸公差； 按入体原则标注工序尺寸公差。 例题：某轴直径为50mm，其尺 寸精度为IT5，表面粗糙度Ra0.04um, 要求 高频淬火，毛坯为锻件。其工艺路线为： 粗车半精车高频淬火粗磨精磨 研磨。计算各工序的工序尺寸及公差。 余量工序尺寸经济精度工序尺寸及公差 锻造 564 粗车 51.51 半精车 1.150.41 高频 粗磨 0.350.11 精磨 0.150.01 研磨 0.0150 601. 6 49. 45 . 4）（0 39. 0 13 h ）（0 16.

28、 0 11 h ）（0 39. 0 8 h .6 0 016. 0 ）（h .16Ra 5 . 2.Ra .04. 0Ra 25. 1Ra 16 . 0 Ra ）（0 011. 0 h 256 0 39. 0 51.51 0 16. 0 41.50 0 039. 0 11.50 0 016. 0 01.50 0 011. 0 50 锻造锻造粗车粗车半精磨半精磨高频高频粗磨粗磨精磨精磨研磨研磨 第第4 4节节 工艺尺寸链工艺尺寸链 尺寸链的定义、组成尺寸链的定义、组成 1、定义、定义 尺寸链就是在零件加工或 机器装配过程中，由相互 联系且按一定顺序连接的 封闭尺寸组合。 （1）在加工中形成的尺寸

29、链）在加工中形成的尺寸链工艺尺寸链工艺尺寸链 A2 A1A0 1.加工面加工面 2.定位面定位面 3.设计基准设计基准 （2）在装配中形成的尺寸链）在装配中形成的尺寸链装配尺寸链装配尺寸链 A1 A2 A0 2、特征、特征 3、 组成组成 1、封闭性:尺寸链的各尺寸应构成封闭形式 （并且是按照一定顺序首尾相接的)。 2、关联性:尺寸链中的任何一个尺寸变化都将 直接影响其它尺寸的变化。 。 环环尺寸链中的每一个尺寸。它可以是长度或角度。尺寸链中的每一个尺寸。它可以是长度或角度。 封闭环在零件加工或装配过程中间接获得或最后形成 的环。（非常重要） 组成环尺寸链中对封闭环有影响的全部环。 组成环又可

30、分为组成环又可分为增环和减环。增环和减环。 增环增环若该环的变动引起封闭环的同向变动，则该若该环的变动引起封闭环的同向变动，则该 环为增环环为增环 减环减环若该环的变动引起封闭环的反向变动。则该若该环的变动引起封闭环的反向变动。则该 环为减环。环为减环。 4、增、减环判别方法、增、减环判别方法 在尺寸链图中用首尾相接的单向 箭头顺序表示各尺寸环，其中与 封闭环箭头方向相反者为增环, 与封闭环箭头方向相同者为减环。 A1 A0 A2 A3 封闭环封闭环 减环减环 增环增环举例：举例： 封闭环：封闭环： 二、尺寸链的分类二、尺寸链的分类 1.按不同生产过程来分 (1) 工艺尺寸链：在零件加工工序中

31、，由有关工序尺寸、设 计尺寸或加工余量等所组成的尺寸链。 (2) 装配尺寸链：在机器设计成装配中，由机器或部件内若 干个相关零件构成互相有联系的封闭尺寸链。包含零件尺寸、 间隙、形位公差等。 (3) 工艺系统尺寸链：在零件生产过程中某工序的工艺系统 内，由工件、刀具、夹具、机床及加工误差等有关尺寸所形 成的封闭尺寸链。 (3) 空间尺寸链: 尺寸链全部尺 寸位干几个不平行的平面内。 L L2 L1 L3L4 2按照各构成尺寸所处的空间位置，可分为: (1) 直线尺寸链：尺寸链全部尺寸位于两 根或几根平行直线上，称为线性尺寸链。 (2) 平面尺寸链: 尺寸键全部尺 寸位于一个或几个平行平面内。

32、A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A A A1A2 A3 A4 A5 A6 3按照构成尺寸链各环的几何特征，可分为： (1) 长度尺寸链：所有构成尺寸的环，均为直线长度量。 (2) 角度尺寸链：构成尺寸链的各环为角度量，或平行度、 垂直度等。 A A1 2 A 3 A 4按照尺寸键的相互联系的形态，又可分为： （1）独立尺寸链：）独立尺寸链：所有构成尺寸链的环，在同一尺寸链中。 （2）相关尺寸链：）相关尺寸链：具有公共环的两个以上尺寸链组。即构 成尺寸链中的一个或几个环，分布在两个或两个以上的尺寸 链中。 按其尺寸联系形态，又可分为并联、串联、混联三种。 L1 A L2L3 L5 A2

33、 A1 L4 L 并联 A1 A A2L1 L3 L2 L 串联 混联 A1 A A2B1 B3 B2 B C1 C2 C 共同基面 共同基面 公共环同属于不同尺寸链中，公共环尺寸及公差改变将 同时影响各个尺寸链，所以，在解尺寸链时，一般不轻易改 变公共环尺寸。 尺寸链的建立尺寸链的建立 1、确定封闭环、确定封闭环 2、组成环确定、组成环确定 1、加工顺序或装配顺序确定后才 能确定封闭环。 2、封闭环的基本属性为“派生” ，表现为尺寸间接获得。 关键关键 关键关键 要领要领 1、设计尺寸往往是封闭环。 2、加工余量往往是封闭环（靠火 花磨除外）。 关键关键 关键关键 1、封闭环确定后才能确定。

34、 2、直接获得。 3、对封闭环有影响 L1 L2 L3L4 L L3L4 L1 L2 L A1 A2 A3 A A3 A A2 A1 1.1.极值法极值法 （1 1） 极值法各环基本尺寸之间的关系极值法各环基本尺寸之间的关系 封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸A A0 0等于增环的基本尺寸之和减去减环的等于增环的基本尺寸之和减去减环的 基本尺寸之和，即基本尺寸之和，即 1 11 0 n mi i m i iAA A 基基 基 1 1 min 1 max max0 n mi i m i iAAA （2）各环极限尺寸之间的关系）各环极限尺寸之间的关系 封闭环的最大极限尺寸封闭环的最大极限尺寸A0ma

35、x等于增环的最大极限尺寸之和减去等于增环的最大极限尺寸之和减去 减环的最小极限尺寸之和，即减环的最小极限尺寸之和，即 四、尺寸链计算的基本公式四、尺寸链计算的基本公式 封闭环的最小极限尺寸A0min等于增环的最小极限尺寸 之和减去减环的最大极限尺寸之和，即 1 1 max 1 min min0 n mi i m i iAAA m i n mi Ii AEIAESAES 1 1 1 0 )()()( 1 11 0 )()()( n mi i m i i AESAEIAEI (3) 各环上、下偏差之间的关系各环上、下偏差之间的关系 封闭环的上偏差ES(A0)等于增环的上偏差之和减去减 环的下偏差之

36、和，即 封闭环的下偏差EI(A0)等于增环下偏差之和减去减环 的上偏差之和，即 （4）各环公差之间的关系）各环公差之间的关系 封闭环的公差T(A0)等于各组成环的公差T(Ai)之和，即 1 1 1 11 0 )()()()( n i i n mi i m i i ATATATAT 极值法解算尺寸链的特点是：简便、可靠，但当封闭极值法解算尺寸链的特点是：简便、可靠，但当封闭 环公差较小，组成环数目较多时，分摊到各组成环的公环公差较小，组成环数目较多时，分摊到各组成环的公 差可能过小，从而造成加工困难，制造成本增加，在此差可能过小，从而造成加工困难，制造成本增加，在此 情况小，常采用概率法进行尺寸

37、链的计算。情况小，常采用概率法进行尺寸链的计算。 2. 概率法概率法 特点：以概率论理论为基础，计算科学、复杂，特点：以概率论理论为基础，计算科学、复杂， 经济效果好，用于环数较多的大批大量生产中。经济效果好，用于环数较多的大批大量生产中。 1 1 2 0 )()( n i iATA T 1 11 0 n mi i m i iAA A 1 11 0 n mi i m i iAAA (2)(2)各环平均尺寸之间的关各环平均尺寸之间的关 系系 (1) (1) 各环公差之间的关系各环公差之间的关系 (3)(3)各环平均偏差之间的关系各环平均偏差之间的关系 2 )(AT A i i 当计算出各环的公差

38、、平均尺寸、平均偏差之后，应按将该环的公 差对平均尺寸按双向对称分布，即写成 ，然后将之改写成上下 偏差的形式，即 2 2 A AA A AA i ii i ii T EI T ES 假定各环尺寸按正态分布，且其分布中心与公差带中心重合。假定各环尺寸按正态分布，且其分布中心与公差带中心重合。 (1)正计算正计算已知各组成环，求封闭环。正计算主要 用于验算所设计的产品能否满足性能要求及零件加工后能 否满足零件的技术要求。 (2)反计算反计算已知封闭环，求各组成环。反计算主要 用于产品设计、加工和装配工艺计算等方面，在实际工作 中经常碰到。反计算的解不是唯一的。如何将封闭环的公 差正确地分配给各组

39、成环，这里有一个优化的问题。 （3）中间计算）中间计算已知封闭环和部分组成环的基本尺寸 及公差，求其余的一个或几个组成环基本尺寸及公差（或 偏差）。 中间计算可用于设计计算与工艺计算，也可用于验算。 3. 3. 尺寸链计算的几种情况尺寸链计算的几种情况 1） 等公差原则等公差原则 按等公差值分配的方法来分配封闭环的公差 时,各组成环的公差值取相同的平均公差值Tav：即 极值法 Tav=T0/（n-1） 4. 4. 确定组成环公差大小的误差分配方法 这种方法计算比较简单，但没有考虑到各组成环加工的难易、 尺寸的大小，显然是不够合理的。 概率法 1/ 0 nTTav 2） 按等精度原则按等精度原则

40、 按等公差级分配的方法来分配封闭环的公 差时,各组成环的公差取相同的公差等级，公差值的大小根据 基本尺寸的大小，由标准公差数值表中查得。 3） 按实际可行性分配原则按实际可行性分配原则 按具体情况来分配封闭环的公差 时,第一步先按等公差值或等公差级的分配原则求出各组成环 所能分配到的公差，第二步再从加工的难易程度和设计要求 等具体情况调整各组成环的公差。 1) 按“入体”原则标注 公差带的分布按“入体”原则标注时，对于被包容面尺 寸可标注成上偏差为零、下偏差为负的形式（即 -T）；对于 包容面的尺寸可标注成下偏差为零、上偏差为正的形式（即 +T）。 2）按双向对称分布标注 对于诸如孔系中心距、

41、相对中心的两平面之间的距离等 尺寸，一般按对称分布标注，即可标注成上、下偏差绝对值 相等、符号相反形式（即T/2）。 当组成环是标准件时，其公差大小和分布位置按相应标 准确定。当组成环是公共环时，其公差大小和分布位置应根 据对其有严格要求的那个尺寸链来确定。 5. 5. 工序尺寸的标注工序尺寸的标注 工艺基准（工序、定位、测量等）与设计基准不重工艺基准（工序、定位、测量等）与设计基准不重 合，工序基准就无法直接取用零件图上的设计尺寸，因合，工序基准就无法直接取用零件图上的设计尺寸，因 此必须进行尺寸换算来确定其工序尺寸。此必须进行尺寸换算来确定其工序尺寸。 五、五、工艺过程尺寸链的分析与解算工

42、艺过程尺寸链的分析与解算 1. 1. 基准不重合时的尺寸换算基准不重合时的尺寸换算 1）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算 例例 练习一下： 2）测量基准与设计基准不重合的尺寸换算）测量基准与设计基准不重合的尺寸换算 只要测量尺寸的超差量小于或等于其余组成环只要测量尺寸的超差量小于或等于其余组成环 尺寸公差之和，就有可能出现假废品，为此应对该尺寸公差之和，就有可能出现假废品，为此应对该 零件各有关尺寸进行复检和验算，以免将实际合格零件各有关尺寸进行复检和验算，以免将实际合格 的零件报废而导致浪费。的零件报废而导致浪费。 假废品的出现，给生产质量管理带来诸多麻

43、烦，假废品的出现，给生产质量管理带来诸多麻烦， 因此，不到非不得已，不要使工艺基准与设计基准因此，不到非不得已，不要使工艺基准与设计基准 不重合。不重合。 假废品的出现假废品的出现 图所示零件，尺寸 A0不 好测量，改测尺寸A2 ，试确定A2 的大小和公差 练习一下： 0 1701 50 . A 0 3600 10 . A 测量尺寸链示例 A2 0.02 40.36 60A v 由新建立的尺寸链可解出： 0 02. 03 50A 4 A 0.19 20 40A A2是测量直接得到的尺 寸，是组成环；A0是间接保 证的，是封闭环。计算尺寸 链可得到： 【解】 假废品问题： 2.2.一次加工满足多

44、个设计尺寸要求一次加工满足多个设计尺寸要求 D1 D2 x H R1 R2 x H 1) 拉内孔至 ； 0.03 10 57.75D 2) 插键槽，保证尺寸x； 试确定尺寸 x 的大小及公差。 3) 热处理 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 。 0.25 0 62H 0.03 20 58D a） b） 键槽加工尺寸链 0.235 0.015 0.22 0 61.875 61.89 x 【解】 图所示键槽孔加工过程如下： 练习一下： D1 x D2 H1 v 讨论：在前例中，认为镗孔与磨孔同轴，实际上存在偏

45、 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） 键槽加工尺寸链 H2 0.0250.025 R1 x H R2e 0.210.17 0.040 61.87561.905x 重新进行计算，可得到： 如图 所示偏心零件，表面 A 要求渗碳处理，渗碳层深度规 定为 0.50.8mm。与此有关的加工过程如下： 例 【解】 0.25 10.008 0.7H R2 R1 H1 H0 b) 渗碳层深度尺寸换算 a) A 1） 精车A面，保证直径 ； 0 10.1 38.4D 3） 精磨A面保证直径尺寸 ，同时保证规定的渗碳

46、层深度。 0 20.016 38D D2 H0 H1 2） 渗碳处理，控制渗碳层深度H1； 试确定H1的数值。 建立尺寸链，如图 b, 在该尺寸链中，H0 是 最终的渗碳层深度， 是间接保证的，因而 是封闭环。计算该尺 寸链，可得到： D1 练习一下： 一批小轴其部分工艺过程为：车外圆至 206mm，渗碳淬火，磨外圆至20mm。 试计算保证淬火层深度为071.0mm的渗 碳工序渗入深度t。 练习一下： 有一配合件： ，两件均需电镀， 镀层厚=812m，试计算两零件电镀前的加 工尺寸。 查公差表： 9 40 9 H f 4.4.校核工序间余量校核工序间余量 一轴其轴向工艺过程如图所示，现要校核工

47、序30精车B面的余量。 A B C A1 A2 A3 A B C A5 A4 10 粗车端面A、B，直接得到A1=28-0.52 A2=35-0.34 20 调头，粗、精车C面，直接得到尺寸 A3=26-0.28 30 调头，精车A、B，直接得到A4=25-0.14 A5=35-0.17 解解:根据工艺过程作轴向尺寸形成过程及余量分布图，寻找根据工艺过程作轴向尺寸形成过程及余量分布图，寻找 封闭环，建立尺寸链求解。封闭环，建立尺寸链求解。 A B C A1A2 A3 A4A5 Z 为封闭环为封闭环A0 A3 A2 A4 A5Z A0 Z为封闭环为封闭环,求得，求得， 31. 1 62. 0 1

48、 ZZmin=0.380, 合适。合适。 如图所示轴套，其加工工序如图所示，试校验工序尺寸标注是否合理。 练习一下：练习一下： 50-0.34 150.2 10-0.3 零件图零件图 51-0.4 10 车孔及端面车孔及端面 50-0.34 10.4-0.2 20 车外圆及端面车外圆及端面 14.60.2 30 钻孔钻孔 10-0.3 40 磨外圆及台阶磨外圆及台阶 5 5、跟踪法建尺寸链、跟踪法建尺寸链 对于工件形状复杂、工艺过程很长、工对于工件形状复杂、工艺过程很长、工 艺基准多次转换、工艺尺寸链环数多时，艺基准多次转换、工艺尺寸链环数多时， 就不容易迅速、简便地列出相应的工艺尺就不容易迅

49、速、简便地列出相应的工艺尺 寸链来进行工序尺寸的换算，而且还容易寸链来进行工序尺寸的换算，而且还容易 出差错。出差错。 采用跟踪法，就能够更直观、更简便采用跟踪法，就能够更直观、更简便 地去解工艺尺寸链的问题。而且也便于利地去解工艺尺寸链的问题。而且也便于利 用计算机进行辅助工艺设计。用计算机进行辅助工艺设计。 1 1）跟踪图的绘制）跟踪图的绘制 （1）在图表的上方）在图表的上方画出零件的简图，标出有关设画出零件的简图，标出有关设 计尺寸，并将有关表面向下引出表面线；计尺寸，并将有关表面向下引出表面线； （2）按加工顺序自上而下地填入工序号；）按加工顺序自上而下地填入工序号； （3）将工序基本

50、余量填入表中；）将工序基本余量填入表中； （5）为便于计算，按对称偏差标注设计尺寸。）为便于计算，按对称偏差标注设计尺寸。 （4）按规定符合标出定位基准、工序基准、加工表）按规定符合标出定位基准、工序基准、加工表 面、工序尺寸、加工余量、结果尺寸；面、工序尺寸、加工余量、结果尺寸； 2 2）符号说明）符号说明 CA B A1A2 A3 A4A5 Z 为封闭环为封闭环A0 余量余量 定位基准定位基准 封闭环封闭环 工序尺寸工序尺寸 度量基准度量基准加工表面加工表面 图4-34所示零件有关轴向 尺寸加工过程如下： 【例 】 31.690.31 60.1 27.070.07 图表法示例零件 4）靠火

51、花磨削面，控制余量Z7=0.10.02 ，同时保证设计尺寸60.1 试确定各工序尺寸及公差。 1）以面定位，粗车面，保证、 面距离尺寸A1，粗车 面，保证 、面距离尺寸A2； 2）以面定位，精车面，保证、 面距离尺寸A3，粗车 面，保证 、面距离尺寸A4； 3）以面定位，精车面，保证、 面距离尺寸A5，同时保证设计尺寸 31.690.31；精车 面，保证设计 A6=27.070.07； Z6 Z4 Z7 Z5 A1 A2 A3 A4 A5 A6 R1 R2 1. 1. 画尺寸联系图画尺寸联系图 1）画零件简图，加工面编号，向下引线 2）按加工顺序和规定符号自上而下标出 工序尺寸和余量用带圆点的

52、箭线 表示工序尺寸，箭头指向加工面，圆 点表示测量基准；余量按入体原则标 注。 3）在最下方画出间接保证的设计尺寸， 两边均为圆点。 4）工序尺寸为设计尺寸时，用方框框出， 以示区别。 注：靠火花磨削余量视为工序尺寸，也 用用带圆点的箭线表示。 尺寸联系图 【解】 A5 R1Z7 a） Z5 A3 A5 d） A3 Z4 A4 A1 e） Z6 A2 A3 A5 A6 c） 工艺尺寸链 A5 R2 A4 b） 2. 2. 用追踪法查找工艺尺寸链用追踪法查找工艺尺寸链 A6 A1 A2 A3 A4 A5 Z7 R1 R2 Z6 Z4 尺寸链追踪 Z5 v 结果尺寸（间接保证的设计尺寸）和余量是尺

53、 寸链的封闭环 v 沿封闭环两端同步向上追踪，遇箭头拐弯，逆 箭头方向横向追踪，遇圆点向上折，继续向上追 踪直至两追踪线交于一点，追踪路径所经工序 尺寸为尺寸链的组成环 3. 3. 初拟工序尺寸公差初拟工序尺寸公差 中间工序尺寸公差按经济加工精度或生产实际情况给出 0.5 0.3 0.1 0.3 0.07 0.02 0.1 0.31 0.1 工序公差 余量 公差 最小 余量 平均 余量 平均 尺寸 单向偏差 形式标注 1 2 i T 初拟修正后 1 2 Z i T Zi min Zi MAi MAi A6 A1 A2 A3 A4 A5 Z7 R1 R2 Z6 Z5 Z4 4. 4. 校核结果尺

54、寸公差，修正初拟工序尺寸公差校核结果尺寸公差，修正初拟工序尺寸公差 校核结果尺寸链，若超差，减小组成环公差（首先压缩公共环公差） 0.23 0.08 工序公差 余量 公差 最小 余量 平均 余量 1 2 i T 1 2 Z i TZi min Zi M 0.02 初拟初拟修正后修正后 0.5 0.3 0.1 0.3 A1 A2 A3 A4 A5 Z7 R1 R2 Z6 Z5 Z4 0.1 0.07 A6 0.1 0.31 A5 R1Z7 a） A5 R2 A4 b） 工序公差 余量 公差 最小 余量 平均 余量 1 2 i T 1 2 Z i TZi minZi M A6 初拟修正后 0.5

55、0.3 0.1 0.3 0.1 0.07 0.08 A1 A2 A3 A4 A5 Z7 R1 R2 Z6 Z5 Z4 0.1 0.31 0.23 0.02 A2 A3 A5 A6 Z6 c） A3 A5 Z5 d） A3 Z4 A4 A1 e） 0.55 0.831 0.3 0.3 0.48 0.85 1.83 0.18 5. 5. 计算余量公差和平均余量计算余量公差和平均余量 根据余量尺寸链计算 0.020.080.1 A2 A3 A5 A6 Z6 c） A3 A5 Z5 d） A3 Z4 A4 A1 e） 25.59 34 26.7 平均 余量 平均 尺寸 Zi MAi M 0.48 0.

56、85 1.83 27.07 A1 A2 A3 A4 A5 Z7 R1 R2 Z6 Z5 Z4 6 31.69 0.1 A6 6.1 6.18 A5 R1Z7 a） A5 R2 A4 b） 6. 6. 计算中间工序平均尺寸计算中间工序平均尺寸 在各尺寸链中，首先找出只有一个未知数的尺寸链，解出在各尺寸链中，首先找出只有一个未知数的尺寸链，解出 此未知数。继续下去，解出全部未知工序尺寸此未知数。继续下去，解出全部未知工序尺寸 工序公差 余量 公差 最小 余量 平均 余量 平均 尺寸 单向偏差 形式标注 1 2 i T 1 2 Z i TZi minZi MAi MAi 初拟修正后 0.23 0.0

57、2 A6 0.5 0.3 0.1 0.3 0.1 0.07 0.08 0.55 0.83 1 0.3 0.3 0.48 0.85 1.83 6.1 27.07 6.58 25.59 34 26.7 A1 A2 A3 A4 A5 Z7 R1 R2 Z6 Z5 Z4 0.1 0.31 6 31.69 0 1 34.5 0.6 0 26.4 0 0.2 6.68 0 0.46 25.82 0 0.16 6.18 0.14 0 27 0.18 0.020.080.1 小测试 下图工件，如先以下图工件，如先以A A面定位加工面定位加工C C面，得尺寸面，得尺寸A1A1； 然后再以然后再以A A面定位用调

58、整法加工台阶面面定位用调整法加工台阶面B B，得尺寸，得尺寸A2A2， 要求保证要求保证B B面与面与C C面间尺寸面间尺寸A0A0。试求工序尺寸。试求工序尺寸A2A2。 小测试 一批小轴其部分工艺过程为：车外圆至一批小轴其部分工艺过程为：车外圆至20.6 20.6 0 0-0.04 -0.04 mm mm， 渗碳淬火，磨外圆至渗碳淬火，磨外圆至20200 0-0.02 -0.02 mm mm。试计算保证淬火层深。试计算保证淬火层深 度为度为0.70.71.0mm1.0mm的渗碳工序的渗入深度。的渗碳工序的渗入深度。 图为某轴套零件的工艺尺寸法图解法（尺寸式法）计算卡试根据给出的加工步骤画全 零件的工序尺寸和查找封闭环的尺寸链跟踪(联系)图（或者写出尺寸式），再填出表中 各栏留下的空格。其加工工序如下： 1)粗车A面，以D面定位，保证尺寸DA，粗车C面保证AC； 2)以A面定位，粗车B面，保证尺寸AB，粗车D面，保证尺寸BD； 3)以B面定位，精车A面，保证BA，精车C面保证尺寸AC。 第第5节节 时间定额及提高生产率的工艺途径时间定额及提高生产率的工艺途径 （一）（一） 时间定额时间定额 时间定额是在一