第二章数控加工工艺基础

1、第二章第二章 数控加工工艺基础数控加工工艺基础 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 第二节第二节 零件在数控机床上的定位与装夹零件在数控机床上的定位与装夹 第三节第三节 数控加工用刀具数控加工用刀具 第四节第四节 加工余量与确定方法加工余量与确定方法 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 第六节第六节 机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量 第七节第七节 数控加工工艺文件数控加工工艺文件 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 一、数控加工工艺的主要内容一、数控加工工艺的主要内容 （1）选择适合在数控车床上加工的零件。 （2）分析被加工零

2、件的图样，明确加工内容及技术要求。 （3）确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。 （4）加工工序的设计。 （5）数控加工程序的调整。 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 二、加工方法的选择二、加工方法的选择 1外圆表面加工方法的选择外圆表面加工方法的选择 3平面加工方法的选择平面加工方法的选择 2内孔表面的加工方法的选择内孔表面的加工方法的选择 外圆表面的加工方案 孔的常用加工方案 平面加工方案 4平面轮廓加工方法的选择平面轮廓加工方法的选择 平面轮廓多由直线和圆弧或各种曲线构成，通常采用三坐 标数控铣床进行两轴半坐标加工。 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制

3、定 平面轮廓铣削 三、加工阶段的划分三、加工阶段的划分 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 1加工阶段加工阶段 阶段主要任务目的 粗加工 切除毛坯上大部分多余的金属 使毛坯在形状和尺寸上接近 零件成品，提高生产率 半精加工 使主要表面达到一定的精度，留 有一定的精加工余量；并可完成一 些次要素表面加工，如扩孔、攻螺 纹、铣键槽等 为主要表面的精加工(如精 车、精磨)做好准备 精加工 保证各主要表面达到规定的尺寸 精度和表面粗糙度要求 全面保证加工质量 光整加工 对零件上精度和表面粗糙度要求 很高(IT6级以上，表面粗糙度为 Ra0.2m以下)的表面，需进行光整 加工，其 主要目

4、标是提高尺寸精度、 减小表面粗糙度。一般不用来 提高位置精度 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 2划分加工阶段的意义划分加工阶段的意义 （1）保证加工质量）保证加工质量 （2）便于及时发现毛坯缺陷）便于及时发现毛坯缺陷 （3）便于安排热处理工序）便于安排热处理工序 （4）合理使用设备）合理使用设备 四、工序的划分四、工序的划分 （1）工序集中原则）工序集中原则每道工序包括尽可能多的 加工内容，从而使工序的总数减少。 （2）工序分散原则）工序分散原则将工件的加工分散在较多 的工序内进行，每道工序的加工内容很少。 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 1工序划分的原

5、则工序划分的原则 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 （1）数控车削工序的划分方法）数控车削工序的划分方法 2工序划分方法工序划分方法 1）按零件加工表面划分。将位置精度要求较高的表 面安排在一次装夹下尽可能完成大部分甚至全部表面的加 工。 a）以大端面和大外径装夹 b）以内孔和小端面装夹 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 2）按粗、精加工划分。对毛坯余量较大和加工精度 要求较高的零件，应将粗车和精车分开，划分成两道或更 多的工序。 例例 加工如图所示手柄零件，坯料32mm棒料，批 量生产，用一台数控车床加工，要求划分工序并确定装夹 方式。 工序1：如图所示，

6、夹外圆柱面，车12mm、20mm两 圆柱面圆锥面(粗车掉R42mm圆弧部分余量)留出总长余 量切断。 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 工序2：如图所示，用 12 mm外圆柱面和 20 mm 端面装夹，车30锥面所有圆弧表面半精车所有圆 弧表面精车成形。 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 （2）数控铣削加工工序的划分原则）数控铣削加工工序的划分原则 1）按所用刀具划分 2）按安装次数划分 3）按粗、精加工划分 4）按加工部位划分 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 五、加工顺序的安排五、加工

7、顺序的安排 1加工工序的安排加工工序的安排 （1）先粗后精）先粗后精 （2）先近后远）先近后远 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 加工顺序先近后远 （3）内外交叉原则）内外交叉原则 对既有内表面(内型腔)又有外表面需加工的零件，安排 加工顺序时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精 加工。 （4）基面先行原则）基面先行原则 应优先加工用作精基准的表面。这是因为定位基准的 表面越精确，装夹误差就越小。 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 （5）先主后次原则）先主后次原则 应先加工零件的主要工作表面、装配基面，从而及早发 现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表

8、面可穿插进行， 放在主要加工表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。 （6）先面后孔原则）先面后孔原则 箱体、支架类零件的平面轮廓尺寸较大，一般先加工平 面，再加工孔和其他尺寸。 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 2退刀路线的确定退刀路线的确定 （1）斜线退刀方式）斜线退刀方式 斜线退刀方式路线最短，适用于加工外圆表面的偏 刀退刀。 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 （2）切槽刀退刀方式）切槽刀退刀方式 这种退刀方式是刀具先径向垂直退刀，到达指定位 置时再轴向退刀。 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 （3）镗孔刀退刀方式）镗孔刀退刀方式

9、这种退刀方式与切槽刀的退刀方式恰好相反。 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 3热处理工序的安排热处理工序的安排 （1）预备热处理）预备热处理 （2）消除残余应力热处理）消除残余应力热处理 （3）最终热处理）最终热处理 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 4辅助工序的安排辅助工序的安排 辅助工序主要包括： 检验 清洗 去毛刺 去磁 倒棱边 涂防锈油 平衡 5数控加工工序与普通工序的衔接数控加工工序与普通工序的衔接 数控工序前后一般都穿插有其他普通工序，如果衔接 不好就容易产生矛盾。因此，要解决好数控工序与非数控

10、 工序之间的衔接问题，最好的办法是建立相互状态的要求。 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 一、数控加工工艺的主要内容一、数控加工工艺的主要内容 二、加工方法的选择二、加工方法的选择 三、加工阶段的划分三、加工阶段的划分 四、工序的划分四、工序的划分 五、加工顺序的安排五、加工顺序的安排 第二节第二节 零件在数控机床上的定位与装夹零件在数控机床上的定位与装夹 一、定位基准的选择一、定位基准的选择 1粗基准的选择粗基准的选择 （1）相互位置要求原则）相互位置要求原则 选取与加工表面相互位置精度要求较高的不加工表面作 为粗基准，以

11、保证不加工表面与加工表面的位置要求。 套筒粗基准的选择 a）正确 b）不正确 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 手轮工件第一次装夹的粗基准选择手轮工件第一次装夹的粗基准选择 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 （2）加工余量合理分配原则）加工余量合理分配原则 以余量最小的表面作为粗基准，以保证各加工表 面有足够的加工余量。 台阶轴的粗基准选择 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 b）加工导轨面时以连接面为精基准 床身导轨加工粗基准的选择 （3）重要表面原则）重要表面原则 为保证重要表面的加工余量均

12、匀，应选择重要加 工面为粗基准。 a） 加工与床腿的连接面时以导轨面为粗基准 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 （4）不重复使用原则）不重复使用原则 粗基准一般不应重复使用。 粗基准重复使用的误差 （5）便于工件装夹原则）便于工件装夹原则 作为粗基准的表面，应尽量平整光滑。 无飞边 无冒口 无浇口 无其他缺陷 以便使工件定位准确、夹紧可靠。 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 2精基准的选择精基准的选择 （1）基准重合原则）基准重合原则 直接选择加工表面的设计基

13、准为定位基准。 设计基准与定位基准的关系 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 a） 工件 b）直接定位 c）间接定位 定位基准与测量基准定位基准与测量基准 一般的套类零件、齿轮坯和带轮，精加工时一般利用心轴 以内孔作为定位基准来加工外圆及其他表面。 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 c）带轮 d）凸肩和端面加工 定位基准和装配基准重合 a）套类零件 b）齿轮坯 （2）基准统一原则）基准统一原则 同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准。 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 c）磨削内孔 内磨具套

14、筒精基准的选择 1软卡爪 2中心架 3V形夹具 a）车削内圆磨具套筒 b）车内孔 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 （3）自为基准原则）自为基准原则 选择加工表面本身作为定位基准。 （4）互为基准原则）互为基准原则 采取两个加工表面互为基准反复加工的方法。 （5）便于装夹原则）便于装夹原则 所选精基准应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠， 夹具结构简单适用，操作方便灵活。 3辅助基准的选择辅助基准的选择 辅助基准是为了便于装夹或易于实现基准统一而人为制成 的一种定位基准。 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 辅助基准典型实例

15、举例说明哪些应用辅助基准的零件加工实例？ 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 1平面定位元件平面定位元件 （1）固定支承）固定支承 二、定位元件及其应用二、定位元件及其应用 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 A型 B型 C型 1）支承钉。支承钉是基本定位元件，可以用它直接 体现定位点，其结构尺寸已标准化。 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 2）支承板。工件上幅面较大跨度较大的大型精加工平面， 常被用来作第一定位基准，为使工件安装稳固、可靠，夹具上 的定位元件多采用支承板来体现定位平面。 A型 B

16、型 （2）自位支承）自位支承 指根据工件实际表面情况，自动调整支承方向和接 触部位的浮动支承。 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 （3）可调支承）可调支承 可调支承是指支承高度可以调节的定位支承。 可调支承 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 （4）辅助支承）辅助支承 为提高工件的安装刚度及稳定性，防止工件的切削振动及 变形，或者为工件的预定位而设置的非正式定位支承。 a）铣削工件的顶平面 b）铣削变速箱壳体的顶面 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在

17、数控机床的定位与装夹 2孔类定位元件孔类定位元件 （1）定位销）定位销 定位销分为短销和长销。短销只能限制两个移动自由度，而长销限 制两个移动自由度外，还可以限制两个转动自由度。 （2）定位心轴）定位心轴 定位心轴常被应用于车、磨、铣床上用来安装内孔尺寸较大套筒类、 盘类工件进，主要有间隙配合心轴、过盈配合心轴及锥度心轴。 1）间隙配合心轴的应用特点是工件安装迅速方便，但定心精度较 差。 2）过盈配合心轴的应用特点为定心精度高，但工件装拆不方便。 3）锥度心轴作为一种标准心轴，在高精度定位中得到广泛应用。 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 （3）锥销类）锥销类

18、 锥销为工件的圆柱孔、圆锥孔提供定位依据。 a）精基准定位 b）粗基准定位 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 （4）自动定心夹紧心轴）自动定心夹紧心轴 在机床夹具中，应用各种类型的自动定心夹紧结构。 自动定心夹紧心轴 1螺母 2-锥套 3、5定位元件 4心轴 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 3外圆柱面定位元件外圆柱面定位元件 （1）V形架形架 V形架结构简单，定位稳定、可靠、对中性好。 a）圆柱面铣槽 b）圆柱面钻孔 c）异形零件定位 （2）定位套）定位套 长定位套对工件提供了四点约束，消除了两个移动自由 度和两个转动自由度

19、。定位精度及定位质量很低。 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 a）短定位套定位 b）长定位套定位 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 一面两孔定位是数控铣削加工过程中最常用的定位方式 之一。 1-圆柱销 2-削边销 3-定位平面 4常见定位元件的应用常见定位元件的应用 常见定位元件及其应用 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 三、工件在数控机床上的装夹三、工件在数控机床上的装夹 1对数控机床夹具的基本要求对数控机床夹具的基本要求 （1）高适应性）高适应性 （2）高精度）高精度 （3）可以快速装夹工

20、件）可以快速装夹工件 （4）具有良好的敞开性）具有良好的敞开性 （5）本身的机动性要好）本身的机动性要好 （6）坐标关系明确、数据简单，便于坐标的转换计算）坐标关系明确、数据简单，便于坐标的转换计算 （7）部分数控机床夹具应为刀具的对刀提供明确的对）部分数控机床夹具应为刀具的对刀提供明确的对 刀点刀点 （8）排屑通畅，清除切屑方便）排屑通畅，清除切屑方便 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 2机床夹具的组成及作用机床夹具的组成及作用 （1）组成）组成 名称组成与作用实例 定位装置 由各种标准或非标准的定位 元件组成，用以解决工件相对于 夹具的定位问题。它是夹具工

21、作 的核心部分 图2-29所示钻孔 夹具的定位平面2 和短圆柱销3等 夹紧装置 由各种夹紧元件组成，用以 解决工件在夹具中的夹紧问题 图2-29所示钻孔 夹具的夹紧螺母4 夹具体 夹具体是整个夹具的基础， 依靠夹具体与机床相联系。夹具 上的其他各类结构都靠夹具体连 接而成为一个整体 图2-29所示钻孔 夹具的夹具体1 a) 钻孔零件 b) 夹具 实例实例 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 （2）机床夹具的作用）机床夹具的作用 1）提高劳动生产率。 2）保证工件的加工精度、稳定整批工件的加工质量

22、。 3）改善工人劳动条件。 4）降低对操作工人的技术等级要求。 5）可改变和扩大部分数控机床的功能。 第二节第二节 零件在数控机床的定位与装夹零件在数控机床的定位与装夹 一、定位基准的选择一、定位基准的选择 1.粗基准的选择 2.精基准的选择 3.辅助基准的选择 二、定位元件及其应用二、定位元件及其应用 1.平面定位元件 2.孔类定位元件 3.外圆柱面定位元件 4.常见定位元件的应用 三、工件在数控机床上的装夹三、工件在数控机床上的装夹 1.对数控机床夹具的基本要求 2.机床夹具的组成及作用 第三节第三节 数控加工用刀具数控加工用刀具 一、数控加工对刀具的要求一、数控加工对刀具的要求 1强度高

23、强度高 2精度高精度高 3切削速度和进给速度高切削速度和进给速度高 4可靠性好可靠性好 5使用寿命长使用寿命长 6 断屑及排屑性能好断屑及排屑性能好 二、数控加工刀具的分类二、数控加工刀具的分类 数控加工刀具常见分类方法与种类数控加工刀具常见分类方法与种类 第三节第三节 数控加工用刀具数控加工用刀具 第三节第三节 数控加工用刀具数控加工用刀具 三、常用数控加工刀具及其特点三、常用数控加工刀具及其特点 1常用数控加工刀具常用数控加工刀具 （1）车削刀具）车削刀具 （2）钻削刀具）钻削刀具 （3）铣削刀具）铣削刀具 （4）镗削刀具）镗削刀具 （5）特殊型刀具）特殊型刀具 2数控加工刀具的特点数控加

24、工刀具的特点 （1）刀片及刀柄高度的通用化、标准化、系列化。 （2）刀片或刀具的寿命及经济寿命指标的合理性。 （3）刀具或刀片几何参数和切削参数的规范化、典型化。 （4）刀片或刀具材料及切削参数与被加工材料之间应相匹配。 （5）刀具应具有较高的精度。 （6）刀柄的强度要高、刚度及耐磨性要好。 （7）刀柄或工具系统的装机重量有限度。 （8）刀片及刀柄切入的位置和方向有要求。 （9）刀片、刀柄的定位基准及自动换刀系统要优化。 第三节第三节 数控加工用刀具数控加工用刀具 四、刀具涂层技术四、刀具涂层技术 1化学气相沉积化学气相沉积(CVD)技术的应用技术的应用 主要用于硬质合金车削类刀具的表面涂层。

25、 第三节第三节 数控加工用刀具数控加工用刀具 适合于中型、重型切削的高速粗加工及半精加工，在 硬质合金可转位刀具上应用极广。 2物理气相沉积物理气相沉积(PVD)技术的应用技术的应用 可作为最终处理工艺用于高速钢类刀具的涂层。 普遍用于：硬质合金立铣刀、钻头、阶梯钻、油孔钻、 铰刀、丝锥、可转位铣刀片、异形刀具、焊接刀具。 常用数控加工刀具采用的涂层材料及应用特点常用数控加工刀具采用的涂层材料及应用特点 第三节第三节 数控加工用刀具数控加工用刀具 第三节第三节 数控加工用刀具数控加工用刀具 一、数控加工对刀具的要求一、数控加工对刀具的要求 二、数控加工刀具的分类二、数控加工刀具的分类 三、常用

26、数控加工刀具及其特点三、常用数控加工刀具及其特点 四、刀具涂层技术四、刀具涂层技术 一、加工余量的概念一、加工余量的概念 加工余量：加工余量：指加工过程中，所切去的金属层厚度。 余量有： （1）工序余量：工序余量：是相邻两工序的工序尺寸之差。 （2）加工总余量加工总余量：是毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差， 它等于各工序余量之和。即 第四节第四节 加工余量与确定方法加工余量与确定方法 第四节第四节 加工余量与确定方法加工余量与确定方法 加工余量与工序尺寸及其公差的关系加工余量与工序尺寸及其公差的关系 b）包容面 a）被包容面 对于包容面：对于包容面： 对于被包容面：对于被包容面： 工序的基本余量

27、、最大工序余量和最小工序余工序的基本余量、最大工序余量和最小工序余 量可按下式计算：量可按下式计算： 第四节第四节 加工余量与确定方法加工余量与确定方法 对于内圆和外圆等回转体表面，在数控机床加工过程中， 加工余量有时指双边余量，即以直径方向计算，实际切削的金 属层厚度为加工余量的一半。 第四节第四节 加工余量与确定方法加工余量与确定方法 加工余量和加工尺寸分布图 第四节第四节 加工余量与确定方法加工余量与确定方法 二、确定加工余量的方法及基本原则二、确定加工余量的方法及基本原则 1确定加工余量的方法确定加工余量的方法 （1）经验估算法）经验估算法 凭工艺人员的实践经验估计加工余量，仅用于单件

28、小批 生产。 （2）查表修正法）查表修正法 将工厂生产实践和试验研究积累的有关加工余量的资料 制成表格，并汇编成手册。 表表210213 第四节第四节 加工余量与确定方法加工余量与确定方法 （3）分析计算法）分析计算法 根据上述的加工余量计算公式和一定的试验资料， 对影响加工余量的各项因素进行综合分析和计算来确定 加工余量的一种方法。 第四节第四节 加工余量与确定方法加工余量与确定方法 第四节第四节 加工余量与确定方法加工余量与确定方法 2确定加工余量的基本原则确定加工余量的基本原则 （1）总加工余量(毛坯余量)和工序余量要分别确定。 （2）大零件取大余量。 （3）余量要充分，防止因余量不足而

29、造成废品。 （4）采用最小加工余量原则。 第四节第四节 加工余量与确定方法加工余量与确定方法 一、加工余量的概念一、加工余量的概念 二、确定加工余量的方法及基本原则二、确定加工余量的方法及基本原则 1确定加工余量的方法确定加工余量的方法 （1）经验估算法 （2）查表修正法 （3）分析计算法 2确定加工余量的基本原则确定加工余量的基本原则 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 一、基准重合时工序尺寸及其公差的计算一、基准重合时工序尺寸及其公差的计算 工序尺寸及其公差的计算步骤：工序尺寸及其公差的计算步骤： （1）确定毛坯总余量和工序余量。 （2）确定工序公差。 （3）计算工

30、序基本尺寸。 （4）标注工序尺寸公差。 例例2-1：如图所示为某法兰盘零件上的一个孔，孔径 为 ，表面粗糙度值Ra为0.8m，毛坯采用铸钢件， 需要淬火处理。试确定其各工序尺寸及公差。 工艺基准与设计基准重合时工序尺寸及公差计算 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 例例2-2：某箱体上孔的设计尺寸为1000.011(Js6)mm， 表面粗糙度值Ra为0.8m，工艺路线为：粗镗半精镗精镗 浮动镗。 解：结果见下表。 工序尺寸及其公差的计算 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 二、基准不重合

31、时工序尺寸及其公差的计算二、基准不重合时工序尺寸及其公差的计算 1工艺尺寸链工艺尺寸链 （1）工艺尺寸链的概念）工艺尺寸链的概念 1）工艺尺寸链的定义。在机器装配或零件加工过程中， 互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合，称为尺寸链尺寸链。 由单个零件在加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的 尺寸链，称为工艺尺寸链工艺尺寸链。 a）零件图 b）工艺尺寸链 定位基准与设计基准不重合的工艺尺寸链定位基准与设计基准不重合的工艺尺寸链 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 测量基准与设计基准不重合的工艺尺寸链测量基准与设计基

32、准不重合的工艺尺寸链 a）零件图 b）工艺尺寸链 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 2）工艺尺寸链的特征 关联性 封闭性 3）工艺尺寸链的组成 封闭环 组成环 组成环的判别：组成环的判别：在工艺尺寸链图上，先给封闭环任 定一方向并画出箭头，然后沿此方向环绕尺寸链回路，依 次给每一组成环画出箭头，凡箭头方向和封闭环相反的则 为增环，相同的则为减环。 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 （2）工艺尺寸链计算的基本公式）工艺尺寸链计算的基本公式 1）封闭环的基本尺寸 A：封闭环的基本尺寸 A

33、i：所有增环的基本尺寸之和 Aj：所有减环的基本尺寸之和 2）封闭环的极限尺寸 Amax：最大极限尺寸 Aimax：所有增环的最大极限尺寸之和 Ajmin：所有减环的最小极限尺寸之和 Amin：最小极限尺寸 Aimin：所有增环的最小极限尺寸之和 Ajmax：所有减环的最大极限尺寸之和 最大极限尺寸： 最小极限尺寸： 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 3）封闭环的平均尺寸 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 AM封闭环的平均尺寸 AiM所有增环的平均尺寸之和 AjM所有减环的平均尺寸之和 1 1 M 1 M M n mj j m i iAAA

34、第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 4）封闭环的上、下偏差。 封闭环的下偏差EIA 所有增环的下偏差EIAi之和 所有减环的上偏差ESAj之和 封闭环的上偏差ESA 所有增环的上偏差ESAi之和 所有减环的下偏差EIAj之和 上偏差：上偏差： 下偏差：下偏差： 5）封闭环的公差。 封闭环的公差TA 所有组成环的公差TAi之和 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 2数控编程原点与设计基准不重合的工序尺寸计算数控编程原点与设计基准不重合的工序尺寸计算 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序

35、尺寸及其公差的确定 （1）计算）计算Z2 的工序尺寸及其公差的工序尺寸及其公差 Z2= Z2 20； 即Z2=42mm 0=ESZ2 -(-0.28)； 即ESZ2 =-0.28mm -0.6=EIZ2 -0 ； 即EIZ2=-0.6mm 因此，得Z2的工序尺寸及其公差： Z2=42 mm 28. 0 6 . 0 （2）计算）计算Z3 的工序尺寸及其公差的工序尺寸及其公差 100= Z3 - Z2 = Z3 -42； 即Z3 =142mm 0=ESZ3 -EIZ2 =ESZ3 -(-0.6) ； 即ESZ3 =-0.6mm -0.8=EIZ3 -ESZ2 =EIZ3 -(-0.28)；即EIZ

36、3 =-1.08mm 因此，得Z3 的工序尺寸及其公差： Z3 =142 mm 6 . 0 08. 1 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 （3）计算）计算Z4 的工序尺寸及其公差的工序尺寸及其公差 144= Z4 -20； 即Z4 =164mm 0=ESZ4 -(-0.28)； 即ESZ4 =-0.28mm -0.54=EIZ4 -0；即EIZ4 =-0.54mm 因此，得Z4 的工序尺寸及其公差： Z4 =164 mm 28. 0 54. 0 （4）计算）计算Z5 的工序尺寸及其公差的工序尺寸及其公差 20

37、= Z5 - Z4 = Z5 -164； 即Z5 =184mm 0.3=ESZ5 -EIZ4 =ESZ5 -(-0.54)； 即ESZ5 =-0.24mm -0.3=EIZ5 -ESZ4 =EIZ5 -(-0.28)；即EIZ5 =-0.58mm 因此，得Z5 的工序尺寸及其公差： Z5 =184 mm 24. 0 58. 0 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 三、关于角度尺寸链的计算三、关于角度尺寸链的计算 角度尺寸链角度尺寸链是由若干个彼此不平行尺寸所组成的尺寸链。 角度尺寸链的解法，是将与封闭环不平行的

38、尺寸按 封闭环的方向进行投影，使之成为直线尺寸链的形式。 其基本计算公式为其基本计算公式为： 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 式中i：被投影的某一组成环与封闭环的夹角； imax：某一增环的最大极限尺寸 imin：某一增环的最小极限尺寸 imax：某一减环的最大极限尺寸 imin：某一减环的最小极限尺寸 A A A A 如图所示的零件，镗削加工五个孔，其孔的中心不分布在同一 直线上，且中心连线互相不平行。在立式镗床上连续镗削孔1孔5。 A1=20 mm，A2=（60士0.25）mm，A3=（800.25）mm， A4=20 mm ，1=2=45士30，3=40士30

39、， 4=50士30。 5 . 0 0 5 . 0 0 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 由尺寸链图知道，A为封闭环，其余都为增环。则 Amax=20.5cos4430+60.25cos4430+80.25 cos3930+20.5cos4930=132.83 Amin=0cos4530+59.75cos4530+79.75 cos4030+ 20cos5030=129.25 则孔1孔5的中心距的变化范围是129.25132.83。 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 一、基准重合时工序

40、尺寸及其公差的计算一、基准重合时工序尺寸及其公差的计算 二、基准不重合时工序尺寸及其公差的计算二、基准不重合时工序尺寸及其公差的计算 1.工艺尺寸链 2.数控编程原点与设计基准不重合的工序尺寸计算 三、关于角度尺寸链的计算三、关于角度尺寸链的计算 第六节第六节 机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量 一、加工精度和表面质量的基本概念一、加工精度和表面质量的基本概念 1加工精度加工精度 所谓加工精度所谓加工精度是指零件加工后的几何参数（尺寸、几何形 状和相互位置）与理想零件几何参数相符合的程度，它们之间 的偏离程度则为加工误差。加工误差。 （1）尺寸精度）尺寸精度 尺寸限制加工表面与其基准

41、间尺寸误差不超过一定的范围。 （2）几何精度）几何精度 几何精度包括形状、方向、位置和跳动精度。其中，以形 状精度、位置精度为主。 第六节第六节 机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量 2表面质量表面质量 （1）表面层的几何形状偏差）表面层的几何形状偏差 1）表面粗糙度 指零件表面的微观几何形状误差。 2）表面波纹度 指零件表面周期性的几何形状误差。 （2）表面层的物理、力学性能）表面层的物理、力学性能 1）冷作硬化 表面层因加工中塑性变形而引起的表 面层硬度提高的现象。 2）残余应力 表面层因机械加工产生强烈的塑性变 形和金相组织的可能变化而产生的内应力。 3）表面层金相组织变化 表面

42、层因切削加工时切削 热而引起的金相组织的变化。 第六节第六节 机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量 第六节第六节 机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量 二、表面质量对零件使用性能的影响二、表面质量对零件使用性能的影响 1对零件耐磨性的影响对零件耐磨性的影响 2对零件疲劳强度的影响对零件疲劳强度的影响 3对零件配合性质的影响对零件配合性质的影响 第六节第六节 机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量 三、影响加工精度的因素及提高精度的主要措施三、影响加工精度的因素及提高精度的主要措施 由机床、夹具、工件和刀具所组成的一个完整的系统称 之为工艺系统工艺系统。 1工艺系统的几何误

43、差及改善措施工艺系统的几何误差及改善措施 （1）主轴误差）主轴误差 机床主轴是装夹刀具或工件的位置基准，它的误差也将直 接影响工件的加工质量。 主轴的径向圆跳动 主轴的轴向窜动 主轴摆动 第六节第六节 机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量 （2）导轨误差）导轨误差 导轨是机床的重要基准，它的各项误差将直接影响被加工 零件的精度。 机床导轨误差对工件精度 的影响 车床导轨的几何误差对加工精度的影响 第六节第六节 机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量 2工艺系统受力变形引起的误差及改善措施工艺系统受力变形引起的误差及改善措施 a）腰鼓形的圆柱度误差 b）带锥度的圆柱度误差 第六节第

44、六节 机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量 （1）减小接触面间的表面粗糙度，增大接触面积，适当预 紧，减小接触变形，提高接触刚度。 （2）合理地布置肋板，提高局部刚度。 （3）减少受力变形，提高工件刚度。 （4）合理装夹工件，减少夹紧变形。 工艺系统受力变形的改善措施工艺系统受力变形的改善措施 3工艺系统热变形产生的误差及改善措施工艺系统热变形产生的误差及改善措施 （1）机床的热变形）机床的热变形 机床热变形对加工精度的影响 第六节第六节 机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量 a）床身、主轴变形 b）床身、工作台、主轴变形 第六节第六节 机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面

45、质量 1）在机床大件的结构设计上采取对称结构或采用主动控 制方式均衡关键件的温度。 2）在结构连接设计上，其布局应使关键部件的热变形方 向对加工精度影响较小。 3）对发热量较大的部件，应采取足够的冷却措施或采取 隔离热源的方法。 4）在工艺措施方面，可让机床空运转一段时间之后，当 其达到或接近热平衡时再调整机床，对零件进行加工。 5）将精密机床安装在恒温室中使用。 工艺系统热变形的改善措施工艺系统热变形的改善措施 第六节第六节 机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量 （2）工件的热变形）工件的热变形 由于切削热的作用，工件在加工过程中产生热变形，因 其热膨胀影响了尺寸精度和形状精度。 改

46、善措施：改善措施： 1）通过选择合适的刀具或改变切削参数的方法来减少切 削热或减少传入工件的热量。 2）对大型或较长的工件，在夹紧状态下应使其末端能自 由伸缩。 4工件内应力引起的误差及改善措施工件内应力引起的误差及改善措施 第六节第六节 机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量 具有内应力的零件处于一种不稳定的相对平衡状态， 可以保持形状精度的暂时稳定。但它的内部组织有强烈的 倾向要恢复到一种稳定的没有内应力的状态，一旦外界条 件产生变化，内应力的暂时平衡就会被打破而进行重新分 布，零件将产生相应的变形，从而破坏原有的精度。 工件内应力引起误差的改善措施有：工件内应力引起误差的改善措施有： （1）在零件的结构设计中，应尽量简化结构。 （2）在毛坯制造之后，或粗加工后，精加工前，安排 时效