第二章 机械加工工艺规程设计

1、本章要点本章要点l定位基准的选择l工艺路线拟订l工艺尺寸链l工艺过程经济分析 第二章第二章 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计l加工余量的确定加工余量的确定v 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。v 机械加工工艺规程 规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。 一、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。生产准备，包括技术准备，如：工装、设备；生产计划、调度、工人操作、质量检验的依据新建或扩建车间的依据新建或扩建车间的依据2.1 概概 述述（工艺过程卡、工序

2、卡、工艺卡） 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。 2.1 概概 述述 2.1 概概 述述 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。 零件结构工艺性

3、零件结构工艺性是指在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。 依据是：零件的结构、在产品中的作用、生产纲领。2.1 概概 述述a)b)a）b）c）a）孔距箱壁太近： 需加长钻头才能加工 钻头在圆角处容易引偏 b）加长箱耳，不需加长钻头即可加工c）结构上允许，将箱耳设计在某一端，不需加长箱耳 几种零件的结构工艺性举例a）a）车螺纹时，螺纹根部不易清根，且工人操作紧张，易打刀 b）b）留有退刀槽，可使螺纹清根，工人操作相对容易，可避免打刀 a）插齿无退刀空间，小齿轮无法加工 a）b）b）留出退刀空间，小齿轮可以插齿加工 几种零件的结构工艺性举例a）两端轴颈需磨削加工，但砂轮圆角不能清根

4、a）b）留有退刀槽，磨削时可以清根b）a）锥面磨削加工时易碰伤圆柱面，且不能清根 a）b）留出砂轮越程空间，可方便地对锥面进行磨削加工 b）几种零件的结构工艺性举例a）a）斜面钻孔，钻头易引偏 b）b）结构允许，留出平台，可避免钻头偏斜 a）孔壁出口处有台阶面，钻孔时钻头易引偏，易折断 a）b）b）结构允许，内壁出口处作成平面，钻孔位置容易保证 几种零件的结构工艺性举例a）a）加工面高度不同，需两次调整加工，影响加工效率 b）b）加工面在同一高度，一次调整可完成两个平面加工a）键槽方向不一致，需两次装夹才能完成加工 a）b）b）键槽方向一致，一次装夹即可完成加工几种零件的结构工艺性举例 各类毛

5、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

6、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 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 2.1 概概 述述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。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2.1 概概 述述 确定切削用量确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差确定时间定额编制数控加工程序（

7、对数控加工） 评价工艺路线 对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案。 12. 填写或打印工艺文件2.1 概概 述述在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。 用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。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等。用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订工艺凸台A向A辅助基准a a）2 2）1 1）保证相互位置要求原则如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗

8、基准。 余量均匀分配原则如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。 粗基准选择比较壁厚均匀壁厚均匀余量均匀余量均匀 床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2 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。余量均匀分配原则 导轨余量均匀导轨余量均匀床脚余量均匀床脚余量均匀 a) b) 粗基准重复使用错误示例及改进 （4）粗基准一般不得重复使用原则 使用已加工过的内孔定位，使用已加工过的内孔定位，不使用毛坯外圆柱面定位不使用毛坯外圆柱面定位 基准重合原则选用被加工面

9、设计基准作为精基准 主轴箱零件精基准选择统一基准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 以顶面和两销孔定位 镗孔支架 置于箱体中部的吊架支承 吊架 在实际生产中，经常使用的统一基准形式有： 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。 采用统一基准原则好处： 1）有利于保证各加工表面之间的位

10、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。 互为基准原则 轴径轴径锥孔 主轴零件精基准选择【例】主轴零件精基准选择自为基准原则 【例】床身导轨面磨削加工 导轨磨削基准选择 浮动镗刀块 1工件 2镗刀块 3镗杆外圆研磨示意图【例】铰孔、拉孔、研磨【例】浮动镗刀块镗孔自为基准示例 1. 浮动镗刀块属定尺寸刀具 2. 浮动镗刀块沿镗刀杆径 向可以自由滑动【例】内表面拉削自为基准示例 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。 40

11、摇杆零件图4012H7铸造圆角R3其余倒角145600.05 920H71.63.23.23.21618M83.2R12710ABDC1545【例 1】选择如图所示摇杆零件的定位基准。零件材料为HT200，毛坯为铸件，生产批量：5000件。 加工误差与成本关系C0ABv 经济精度随年代增长和技术进步而不断提高v 在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度年代加工误差（m）196010-110-210-319202000102101100 加工精度与年代的关系 一般加工精密加工超精密加工2.2 工艺路线的

12、制订工艺路线的制订 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2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订 研 磨 IT5 Ra 0.0080.32超 精 加 工 IT5 Ra 0.010.32砂 带 磨 IT5 Ra 0.010.16精 密 磨 削 IT5 Ra 0.0080.08抛 光 Ra 0.0081.25金 刚 石 车 IT56 Ra 0.021.25滚 压 IT67 Ra 0.161.25精 磨 IT67 Ra 0.161.25精 车 IT78 Ra1.2 55粗 磨 IT89 Ra 1.2510半

13、精 车 IT1011 Ra 2.512.5粗 车 IT1213 Ra 1080 外圆表面的典型加工工艺路线 2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订 孔的典型加工工艺路线 珩 磨 IT56 Ra0.041.25研 磨 IT56 Ra0.0080.63粗 镗 IT1213 Ra 520钻 IT1013 Ra 580半 精 镗 IT1011 Ra 2.510粗 拉 IT910 Ra 1.255扩 IT913 Ra 1.2540精 镗 IT79 Ra 0.635粗 磨 IT911 Ra1.2510精 拉 IT79 Ra0.160.63推 IT68 Ra0.081.25铰 IT69 Ra 0.3210金

14、刚 镗 IT57 Ra0.161.25精 磨 IT78 Ra0.080.63滚 压 IT68 Ra0.011.25手 铰 IT5 Ra0.081.252.2 工艺路线的制订工艺路线的制订平面典型加工工艺路线 抛 光 Ra0.0081.25研 磨 IT56 Ra0.0080.63精 密 磨 IT56 Ra 0.040.32半 精 铣 IT811 Ra 2.510精 铣 IT68 Ra 0.635高 速 精 铣 IT67 Ra 0.161.25导 轨 磨 IT6 Ra0.161.25精 磨 IT68 Ra 0.161.25宽 刀 精 刨 IT6 Ra 0.161.25粗 磨 IT810 Ra 1.

15、2510精 刨 IT68 Ra 0.635半 精 刨 IT811 Ra 2.510半 精 车 IT811 Ra 2.510粗 铣 IT1113 Ra 520粗 刨 IT1113 Ra 520砂 带 磨 IT56 Ra0.010.32金 刚 石 车 IT6 Ra0.021.25刮 研 Ra 0.041.25精 车 IT68 Ra 1.255粗 车 IT1213 Ra 1080精 拉 IT69 Ra 0.322.5粗 拉 IT1011 Ra 5202.2 工艺路线的制订工艺路线的制订2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订 （1）

16、先基准后其他先加工基准面，再加工其他表面（2）先面后孔（3）先主后次（4）先粗后精2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订 v 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 v 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 v 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 v 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

17、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。2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订 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。v 去毛刺工序 通常安排在切削加工之后。 v 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。2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订 v 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 v 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

18、； 3）可减小生产面积，并有利于管理。v 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 v 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2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订 2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订 v 粗加工阶段主要任务是去除加工面多余的材料v 半精加工阶段使加工面达到一定的加工精度，为精加工作好准备v 精加工阶段使加工面精度和表面粗糙度达到要求 v 光整加工阶段对于特别精密的零件，安排此阶段，以确保零件的精度要求v 有利于保证零件的加工精度； v 有利于设备的合理使用和精密机床的精度保持； v 有利于人员的合理安排；

19、 v 可及早发现毛坯缺陷，以减少损失。2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订 v 加工余量加工过程中从加工表面切去材料层厚度 v 工序（工步）余量某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料层厚度 对于被包容表面bZab 对于包容表面bZbaa）b）c）d）Zbab 工序加工余量ZbbabaZb2Zb2Zb2Zb2ab式中 Zb本工序余量； a 前工序尺寸； b 本工序尺寸。2.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定加工余量、工序尺寸及公差的确定双边余量双边余量 : 对于外圆内圆等对称表面对于外圆内圆等对称表面 外圆表面外圆表面 2 Zb =da-db ， 内圆表面内圆表面 2 Zb =Db-Da 单边

20、余量单边余量: : 对于非对称表面对于非对称表面 Zb =la-lb工序尺寸公差一般按工序尺寸公差一般按“入体原则入体原则”标注标注最大余量最大余量Zmax Zmax= la (lb Tb)= Zb + Tb最小余量最小余量Zmin Zmin =( la Ta ) lb= Zb Ta工序余量变动范围工序余量变动范围 Tz = ZmaxZmin = Tb + Ta 由于各工序尺寸都有偏差，故实际切除的余量是变化的。由于各工序尺寸都有偏差，故实际切除的余量是变化的。 工序余量工序余量( (公称余量公称余量):):对于被包容面，对于被包容面， 本工序的本工序的公称余量公称余量: : Zb =la-l

21、b 对于包容尺寸（孔径、槽宽），下偏差为对于包容尺寸（孔径、槽宽），下偏差为0，其最小尺寸，其最小尺寸 就是基本尺寸，本工序的就是基本尺寸，本工序的公称余量公称余量: : Zb =lb-la Zmax= (lb +Tb) la= Zb + Tb Zmin = lb (la +Ta) = Zb Ta工序余量变动范围工序余量变动范围 Tz = ZmaxZmin = Tb + Ta式中 Zmax ，Zmin ，Zm 最大、最小、平均余量； TZ 余量公差； amax ，amin ，am 上工序最大、最小、平均尺寸； bmax ，bmin ，bm 本工序最大、最小、平均尺寸； Ta 上工序尺寸公差；

22、Tb 本工序尺寸公差。v 余量公差maxminZabTZZTT（被包容尺寸与包容尺寸）2.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定加工余量、工序尺寸及公差的确定v 总加工余量零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度1nSiiZZ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。式中 Ry上一工序表面粗糙度； Ha上一工序表面缺陷层； ea 上一工序形位误差； b本工序装夹误差。minmin22yaabyaabZRHeZRHe平面加工轴、孔加工min2yaZRHmin2yaaZRHeminyZRRyHaeab 最小加工余量构成v最小余量构成最小余量构成2.3 加工余量、工序尺寸及公

23、差的确定加工余量、工序尺寸及公差的确定1）上工序留下的表面粗糙度值）上工序留下的表面粗糙度值Ry和表面缺陷和表面缺陷 层深度层深度Ha 本工序必须把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层本工序必须把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层 全部切去，因此本工序余量必须包括这两项因素。全部切去，因此本工序余量必须包括这两项因素。2. 影响加工余量的因素影响加工余量的因素图7-19 上工序表面粗糙度和缺陷层的影响2）上工序的尺寸公差）上工序的尺寸公差Ta 上工序加工表面存在形状误差，如平面度、圆柱度等，上工序加工表面存在形状误差，如平面度、圆柱度等， 其总和不超过其总和不超过Ta ，为使本工序能切去这些误差

24、，工序，为使本工序能切去这些误差，工序 余量应包括余量应包括Ta项。项。 图7-18 直线度误差对加工精度 的影响3）Ta值没有包括的上工序留下的空间位置误差值没有包括的上工序留下的空间位置误差 ea工件上有些形位误差未包括在加工表面工序尺寸公差范工件上有些形位误差未包括在加工表面工序尺寸公差范围之内围之内, ,在确定加工余量时，须考虑它们的影响，否则在确定加工余量时，须考虑它们的影响，否则将无法去除上工序留下的表面缺陷层。将无法去除上工序留下的表面缺陷层。 4）本工序的装夹误差）本工序的装夹误差 b 如果本工序存在装夹误差如果本工序存在装夹误差 （定位误差、夹紧误差），（定位误差、夹紧误差）

25、， 还应考虑还应考虑b的影响。的影响。 ea与与b都是向量，要用矢量都是向量，要用矢量 相加所得矢量和的模进相加所得矢量和的模进 行余量计算。行余量计算。综上分析，工序余量的最小值可用以下公式计算：综上分析，工序余量的最小值可用以下公式计算：对于单边余量：对于单边余量： 对于双边余量：对于双边余量： 2 baayabmineHRTZbaayabmin22e)H(RTZ图7-20 三爪卡盘的装夹误差v 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。v 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。v 查表法利

26、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。q 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。2.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定加工余量、工序尺寸及公差的确定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

27、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。2.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定加工余量、工序尺寸及公差的确定 主轴孔工序尺寸及公差的确定浮动镗 0.1 100 IT7 Ra 0.8 精镗 0.5 IT8 Ra 1.6 半精镗 2.4 IT10 Ra 3.2 粗镗 5 IT12 Ra 6.3 毛坯孔120.03501000.054099.90.14099.40.350971292工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度(IT)工序尺寸及公差表面 粗糙度 主轴孔工序尺寸及公差的确定，加工过程：粗镗半精镗精镗

28、浮动镗【例 2】2.3 加工余量、工序尺寸及公差的确定加工余量、工序尺寸及公差的确定100-0.1=99.999.9-0.5=99.499.4-2.4=9797- 5 =92 装配尺寸链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工艺尺寸链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2.4 工艺尺寸链工艺尺寸链工艺尺寸链的特性工艺尺寸链的特性 1）封闭性：封闭性： 各尺寸的排列呈封闭形式，没有封闭的不能成为尺寸链。2）关联性）关联性：任何一个直接获得的尺寸的变化，都将影响间接获得尺寸及其精度的变化。 A2A1A01.加工面加工面2.定位面定位面3.设计基准设计基

29、准A0A2A1AK（b) 装配尺寸链装配尺寸链（a）工艺尺寸链）工艺尺寸链 p尺寸链的环尺寸链的环 v 增环增环该环变动（增大或减小）引起封闭环同向变动（增 大或减小）的环v 减环减环该环变动（增大或减小）引起封闭环反向变动（减 小或增大）的环 确定尺寸链中封闭环（因变量）和组成环（自变量）的函数关系式，其一般形式为：012(,)nAf A AA2.4 工艺尺寸链工艺尺寸链 1.1.极值法极值法11j10nmjmiiAAA四四) 工艺尺寸链计算的基本公式工艺尺寸链计算的基本公式 式中： 封闭环的的尺寸； 增环的基本尺寸； 减环的基本尺寸； m 增环的环数； n 包括封闭环在内的尺寸链的总环数。

30、0AiAjA 封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸：等于组成环环尺寸的代数和 按尺寸链在空间分布的位置关系，分为按尺寸链在空间分布的位置关系，分为直线尺寸链直线尺寸链、平平面尺寸链面尺寸链和和空间尺寸链空间尺寸链。一、直线尺寸链一、直线尺寸链minmjjiAAA111minmaxmax0minmjjiAAA111maxminmin0最小极限尺寸：最小极限尺寸：等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和。一、直线尺寸链一、直线尺寸链 封闭环的极限尺寸封闭环的极限尺寸：最大极限尺寸：最大极限尺寸：等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和； 1.1.极值法极值法四四

31、) 工艺尺寸链计算的基本公式工艺尺寸链计算的基本公式 封闭环的上偏差封闭环的上偏差 与下偏差与下偏差 ： 0AES0AEI封闭环的上偏差：封闭环的上偏差：等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和 miinmjjiAEIAESAES110封闭环的下偏差：等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和 miinmjjiAESAEIAEI110 封闭环的公差封闭环的公差 ：等于所有组成环公差之和0AT iniiATAT10四四) 工艺尺寸链计算的基本公式工艺尺寸链计算的基本公式 一、直线尺寸链一、直线尺寸链 1.1.极值法极值法特点：以概率论理论为基础，计算科学、复杂，用于环数较多的大批大

32、量生产中。1120)()(niiATAT1110nmiimiiAAA1110nmiimiiAAA (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)(ATAii 当计算出各环的公差、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22AAAAAAiiiiiiTEITES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。2. 概率法概率法 (1)(1)正计算正计算已知各组成环，求封闭环。主要用于验算所设计的产品能否

33、满足性能要求，零件加工后能否满足零件的技术要求。3. 3. 尺寸链计算的几种情况尺寸链计算的几种情况4. 4. 组成环公差的分配方法组成环公差的分配方法 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：即概率法 10nTTav10nTTav极值法(2)(2)反计算反计算已知封闭环，求各组成环。主要用于产品设计、加工和装配工艺计算等方面。如何将封闭环的公差正确地分配给各组成环的问题。（3 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），可用于设计计算与工艺计算，也可用于验算。

34、 （1）尺寸A A0 0是加工过程间接保证的，是尺寸链的封闭环封闭环；尺寸A1和A2是在加工中直接获得的，是尺寸链的组成环组成环。（2）A1为增环， A2为减环。 工艺尺寸链A1A2A0b)A1A2A0a)ABC0.05 A0.1 C 工艺尺寸链示例：工件如图a），A、C面已加工好，现以A面定位用调整法加工B面，要求保证B、C面距离A0【例 1】012AAA尺寸链方程为：【解】)()()A( I210AESAEIE)()()A(210AEIAESES 图示工件 ，以底面A定位，加工台阶面B，保证尺寸 ，试确定工序尺寸A2。 010.160A0.250025A【例 6】 【解】工艺尺寸链示例a)

35、b)A1A2A0A1A2A0ABC0.05 A0.1 C求解图b）的尺寸链，可得到：0.1020.250.153534.9A工序尺寸：2.4 工艺尺寸链工艺尺寸链 （1）尺寸A A0 0是加工过程间接保证的，是封闭环封闭环；尺寸A1和A2是在加工中直接获得的，是组成环组成环。A1为增环， A2为减环。)()()()()()(A210210210AESAEIAEIAEIAESAESAA)(1 . 00)(025. 0A6025222AESAEI计算过程：设计基准（定位基准）设计基准（定位基准）11AA22AA 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

36、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11AA22AA3A12AA若要满足加工精度必须有：若要满足加工精度必须有：1A称为基准不重合误差称为基准不重合误差1AL2为待求测量尺寸； mm。 2. 2.测量基准和设计基准不重合测量基准和设计基准不重合 【 例例 】 某车床主轴箱体III轴和轴的中心距为(127土0.07)mm，该尺寸不便直接测量，拟用游标卡尺直接测量两孔内侧或外侧母线之间的距离来间接保证中心距的尺寸要求。已知轴孔直径为 mm，轴孔直径为 mm。现决定采用外卡测量两孔内侧母线之

37、间的距离。004. 0018. 080030. 0009. 065 解：解：为求得该测量尺寸，需要按尺为求得该测量尺寸，需要按尺寸链的寸链的计算步骤计算尺寸链。计算步骤计算尺寸链。015. 0035 .32L （2）判断组成环 （1）画出工艺尺寸链图 L0为间接保证尺寸,是封闭环 L1 、L2、L3为增环；已知：L0=(127土0.07)mm；（3）尺寸链计算 )()()()()()()()(321032103210LEILEILEILEIlESLESLESLESLLLL0)(009. 007. 0015. 0)(002. 007. 05 .3240127222LEILESL061. 0009

38、. 007. 0)(053. 0015. 0002. 007. 0)(5 .545 .3240127222LEILESL114. 0)061. 0(053. 0)(2HT053. 0061. 025 .54L故：实测结果为 ，就能够保证III轴和轴中心距的要求。但是，若实测结果超差，却不一定都是废品。若两孔的直径尺寸取公差的上限，即半径尺寸L1=40.002，L3=32.515，而中心距尺寸取下限：L0=126.93，则：L2=L0L1L3=126.9340.00232.515=54.413则L2的尺寸便允许L2=(54.50.087) 由此可见：由此可见：产生假废品的根本原因在于测量基准和设

39、计基准不重产生假废品的根本原因在于测量基准和设计基准不重合。组成环数愈多，公差范围愈大，出现假废品的可能性愈大。合。组成环数愈多，公差范围愈大，出现假废品的可能性愈大。053. 0061. 025 .54L0170150.A 0360010.A 测量尺寸链示例A2 如图所示零件，尺寸 A0不好测量，改测尺寸A2 ，试确定A2的大小和公差0.0240.3660Av 由新建立的尺寸链可解出：0020350.A 4A0.192040A 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】【例】 假废品问题： 2. 2.测量基准和设计基准不重合测量基准和设计基准不重

40、合3) 定位基准和设计基准不重合的定位基准和设计基准不重合的尺寸链计算尺寸链计算007. 0012L【例】例】某零件按大批量生产采用调整法加工某零件按大批量生产采用调整法加工A A、B B、C C面。其工艺安面。其工艺安排是：已将排是：已将A A、B B面加工好，本工序以面加工好，本工序以A A面为定位基准加工面为定位基准加工C C面，以保面，以保证尺寸：证尺寸： 需计算工艺尺寸需计算工艺尺寸L L2 2尺寸链计算尺寸链计算035. 01307. 01021nTTTL0035. 0130L)()()()()()(210210210LESLEILEILEILESLESLLL )(07. 0035

41、. 0)(003012222LESLEIL035. 0035. 007. 0)(0)(181230222LESLEIL035. 00218L035. 0)(1LT 公差：公差： 判断组成环判断组成环: : L L1 1为增环；为增环；L L2 2为减环为减环 L L0 0为间接保证尺寸为间接保证尺寸, ,是封闭环是封闭环 公差分配公差分配按等公差原则分配公差按等公差原则分配公差: : 按入体原则确定按入体原则确定L L1 1的公差：的公差： 解：解： 画出工艺尺寸链图画出工艺尺寸链图2）一次加工满足多个设计尺寸要求时工序尺寸）一次加工满足多个设计尺寸要求时工序尺寸 及公差的计算及公差的计算齿轮

42、上内孔及键槽的齿轮上内孔及键槽的加工顺序如下：加工顺序如下：工序工序1：镗内孔至：镗内孔至39.6+0.062；工序工序2：插槽至尺寸：插槽至尺寸A1 ；工序工序3：热处理：热处理淬火；淬火；工序工序4：磨内孔至：磨内孔至4040+0.039，同时保证键槽深度同时保证键槽深度43.343.3+0.2+0.2。000解：解： 作出尺寸链图；作出尺寸链图； 按照加工顺序确定封闭环按照加工顺序确定封闭环A0 ； 画箭头分出增环画箭头分出增环A1、A3和减环和减环A2； 中间工序尺寸中间工序尺寸A1的计算的计算 A1基本尺寸基本尺寸 A0 =A1+A-A2 43.3=A1 +20 19.8 得得A1

43、=43.1 验算公差验算公差 T0 =T1 +T3+T2 T1 = 0.20.0310.0195 =0.1495A1上偏差上偏差 0.2= ES(A1) +0.01950 ES(A1)= 0.2 0.0195 = 0.1805A1下偏差下偏差 0 = EI(A1)+0 0.031 EI(A1)= 0.031 故插键槽时的工序尺寸故插键槽时的工序尺寸A1 =43.1+0.1805+0.031 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 1】【解】0.2510.0080.7H 渗碳层深度尺寸换算a)A1） 精车A面，保证直径 ； 0

44、10.138.4D3） 精磨A面保证直径尺寸 ，同时保证规定的渗碳层深度。020.01638D2） 渗碳处理，控制渗碳层深度H1； 试确定H1的数值。(1) 建立尺寸链，如图b,(2) H0是最终的渗碳层深度，是间接保证的，是封闭环封闭环。R2 、H1为增环；R1为减环 R2R1H1H0b)D2H0H1D12.4 工艺尺寸链工艺尺寸链(3)确定各尺寸及公差3 . 0005 . 0H005. 012 .19R0008. 0219R(4)尺寸链计算过程：)()()()()()()()(RH112011201120RESHEIREIHEIREIHESRESHESRH0)H(008. 00)05. 0

45、()H(03 . 02 .19H195 . 0111EIES008. 0)H(25. 0)H(7 . 0H111EIES【 例例2 】 如图所示轴套类零件的外表面要求镀铬，镀层厚度规定为如图所示轴套类零件的外表面要求镀铬，镀层厚度规定为0.0250.0250.04mm0.04mm，镀后不再加工，并且外径的尺寸为，镀后不再加工，并且外径的尺寸为 mmmm。这。这样，镀层厚度和外径的尺寸公差要求只能通过控制电镀时间来保证，样，镀层厚度和外径的尺寸公差要求只能通过控制电镀时间来保证，求镀前磨削工序的工序尺寸。求镀前磨削工序的工序尺寸。0045. 028 【 解解 】 （1）按半径画出工艺尺寸链图 （

46、2）判断组成环 L0= 为镀后外径是间接保证尺寸,是封闭环，L1=？ 、L2= 为增环（3）确定各尺寸及公差 00225. 0014L015. 002025. 0L（4）尺寸链计算 )()()()()()(210210210LEILEILEILESLESLESLLL0)(0225. 0015. 0)(0025. 014111LEILESL0225. 0)(015. 0)(975.13111LEILESL 015. 00225. 01975.13L换成直径后，镀前磨削工序的工序尺寸为： 03. 0045. 095.27025. 0040. 000045. 0283.3.校核工序间余量校核工序间余

47、量例例:一台阶轴其轴向工艺过程，现要校核工序30精车B面的余量。ABCA1A2A3ABCA5A4以端面C为基准，粗车端面A、B，直接得到A1=28-0.52， A2=35-0.34调头，粗、精车C面，直接得到尺寸A3=26-0.28调头，精车A、B，直接得到A4=25-0.14A5=35-0.17A1解解: 根据工艺过程作轴向尺寸形成过程及余量分布图，寻找封闭环，建立尺寸链求解。ABCA2A3A4A5Z为封闭环为封闭环A0A3A2A4A5ZA0Z为封闭环为封闭环,求得，求得，31. 162. 01ZZmin=0.380, 合适。合适。 当零件在同一尺寸方向上加工尺寸较多，且工序（测量）基准需多

48、次转换时，尺寸链建立和计算比较困难，采用图表法可较好解决这个问题 如图所示零件有关轴向尺寸加工过程如下：【例 10】31.690.3160.127.070.07ABCD图表法示例零件4）靠火花磨削面，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D面定位，粗车A面，保证A、D面距离尺寸A1，粗车 C 面，保证A、C面距离尺寸A2； 2）以A面定位，精车B面，保证A、B面距离尺寸A3，粗车D 面，保证B、D面距离尺寸A4； 3）以B面定位，精车A面，保证A、B面距离尺寸A5，同时保证设计尺寸31.690.31；精车 C 面，保证设计A6=27.070.0

49、7；3. 工序尺寸与加工余量计算图表法A1A2A31. 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。尺寸联系图【解】3. 工序尺寸与加工余量计算图表法【例 10】1）D面定位，粗车A面保证A1，粗车 C 面保证A2； 2）A面定位，精车B面保证A3，粗车D 面保证A4； 3）B面定位，精车A面保证A5，同时保证设计尺寸R2=31.690.31；精车 C 面，保证设计A6=27.070.07；4）靠火花磨削B面，控制余量Z7=0.10.02 ，同时保证设计尺寸

50、R1=60.1。 Z6Z4Z7Z5ABCDA1A2A3A4A5A6R1R2A5R1Z7a）Z5A3A5d）A3Z4A4A1e）Z6A2A3A5A6c） 工艺尺寸链A5R2A4b）2. 用追踪法查找工艺尺寸链v 结果尺寸（间接保证的设计尺寸）和余量是尺寸链的封闭环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. 工序尺寸与加工余量计算图表法ABCDZ6Z4Z7Z5A1A2A3A4A5A6R1R23. 计算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 0.30.10.30.0

51、70.020.1 0.310.1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12iT初拟修正后12Z iTZi minZi MAi MAi A6ABCDA1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z42.4 工艺尺寸链工艺尺寸链3426.734.5-126.7+0.56.5825.596.58-0.225.82-0.460.230.086 31.690.020.080.10.830.180.550.30.310.850.481.8327+0.146.18-0.1627.076.1二、平面尺寸链二、平面尺寸链 封闭环和所有组成环均处于同一平面或几个互相平行的平面，其中某些组成环

52、不平行于封闭环的尺寸链。 1平面尺寸分析与平面尺十链的计算平面尺寸分析与平面尺十链的计算 用坐标镗床或数控镗铣床加工模板、模具或箱体孔系，位置尺寸有如下四种标注方法： 直接标注坐标尺寸直接标注坐标尺寸 标注两孔中心距，和两孔中心连线与坐标轴之间的夹角标注两孔中心距，和两孔中心连线与坐标轴之间的夹角平面尺寸链公差带图 标注两孔中心距和一个坐标尺寸标注两孔中心距和一个坐标尺寸标注两个中心距标注两个中心距平面尺寸链公差带图 2平面尺寸链举例平面尺寸链举例 某箱体孔系的设计尺寸如图所示。该箱体孔系拟在数某箱体孔系的设计尺寸如图所示。该箱体孔系拟在数控坐标镗床上加工，工序安排为：以底面、侧面和后控坐标镗

53、床上加工，工序安排为：以底面、侧面和后面为定位基准，先加工面为定位基准，先加工I孔，再加工孔，再加工孔，最后加工孔，最后加工III孔。孔。I孔的定位尺寸是两个坐标尺寸(已知）， II孔、孔的定位尺寸是中心距和一个坐标尺寸，要先求出另一坐标尺寸并求出坐标尺寸公差后再编程。I孔的定位尺寸是两个坐标尺寸(已知）， II孔、孔的定位尺寸是中心距和一个坐标尺寸，要先求出另一坐标尺寸并求出坐标尺寸公差后再编程。 图a 所示零件，加工两80H7孔，要求保证孔心距L0=3000.02，两孔中心连线与A面夹角0=152。Y1的基本尺寸为160 ，根据几何关系可确定 X 和 Y2 的基本尺寸分别为289.778

54、和237.646。若加工后实测结果为：X=289.780，Y1=159.995， Y2=237.648。 试确定L0和0的偏差。【例 4】 误差传递计算示例a）b）Y1Y2AXL000L0XY1Y22.4 工艺尺寸链工艺尺寸链二、平面尺寸链二、平面尺寸链2121021222222212121289.77877.64677.6460.0020.002( 0.005)0.0037300300300YYYYXdLdXdYdYYYXYYXYYX 对L0式两边取全微分，并将偏差值代入，得到： 22021210tanLYYXYYX用同样的方法可求得：502.08104.3drad X、Y1、Y2、L0和0

55、构成一平面尺寸链（图b）。其中L0和0是封闭环。尺寸链方程为：【解】Y1Y2 误差传递计算示例AXL00a）0L0b）XY1Y22.4 工艺尺寸链工艺尺寸链二、平面尺寸链二、平面尺寸链0sintanCALEL=300.05A=1 00.01DC TC12=602 L0 CAEd a） b） 平面尺寸链示例 图a所示斜孔钻模板。采用工艺孔d辅助进行加工和测量。求孔d至斜孔中心线的距离尺寸C。已知孔d 与孔D的偏移量为E=0.01mm，A值如图示。【例 5】 建立尺寸链（图b）【解】2.4 工艺尺寸链工艺尺寸链基本时间：直接改变生产对象的性质，使其成为合格产品或达到工序要求所需时间（包括切入、切出

56、时间）q 定义: 在一定生产条件下，生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间 q 组成辅助时间：为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作时间，如装卸工件、启停机床、改变切削用量及进退刀等布置工作地时间：包括更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等。休息和生理需要时间：工人在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所需时间准备终结时间：如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、调整机床、发送成品等2.5 时间定额与提高生产效率的途径时间定额与提高生产效率的途径q 单件时间与单件工时定额计算 单件时间：SBACRTtttt单件工时定额：PQBACRtTttttB式中 tB基本时间 tA辅助时间 tC布置工作地时间

57、 tR休息和生理需要时间 tP准备终结时间 B批量2.5 时间定额与提高生产效时间定额与提高生产效率的途径率的途径q 缩短基本时间： 提高切削用量（切削速度、进给量、切削深度等）； 2.5 时间定额与提高生产效率的途径时间定额与提高生产效率的途径 采用复合工步，使多个表面加工基本时间重合（如多刀加工，多件加工等）。 采用多刀多刃进行加工（如以铣削代替刨削，采用组合刀具等）； q 缩短辅助时间： 使辅助动作实现机械化和自动化（如采用自动上下料装置、先进夹具等）； 使辅助时间与基本时间重叠（如采用多位夹具或多位工作台，使工件装卸时间与加工时间重叠；采用在线测量，使测量时间与加工时间重叠等）2.5

58、时间定额与提高生产效率的途径时间定额与提高生产效率的途径q 缩短布置工作地时间：q 缩短准备终结时间：主要是减少换刀时间和调刀时间采用自动换刀装置或快速换刀装置 使用不重磨刀具 采用样板或对刀块对刀 采用新型刀具材料以提高刀具耐用度在中小批量生产中采用成组工艺和成组夹具 在数控加工中，采用离线编程及加工过程仿真技术 2.5 时间定额与提高生产效率的途径时间定额与提高生产效率的途径2.6 工艺方案的技术经济分析工艺方案的技术经济分析生产成本生产一件产品或一个零件所需费用总和 工艺成本生产成本中与工艺过程直接有关的部分 工艺成本可分为两部分： q 可变费用：与年产量有关且与之成比例的费用，记为CV

59、包括材料费CVM，机床工人工资及工资附加费CVP，机床使用费CVE，普通机床折旧费CVD，刀具费CVC，通用夹具折旧费CVF等CV = CVM + CVP + CVE + CVD + CVC + CVF q 不变费用：与年产量的变化没有直接关系的费用，记为CN。包括调整工人工资及工资附加费CSP，专用机床折旧费CSD，专用夹具折旧费CSF等CN= CSP + CSD + CSF 2.6 工艺方案的技术经济分析工艺方案的技术经济分析 零件全年工艺成本（式中 N 为零件年产量）：CY= CV N + CN 零件单件工艺成本：CP= CV + CN / N q 比较工艺成本 ：需评价工艺方案均采用现

60、有设备，或其基本投资相近，直接比较其工艺成本。各方案的临界年产量NC（图）计算如下：2112NNCVVCCNCC 全年工艺成本比较与临界年产量0方案1CN1CN2NCNCY方案22.6 工艺方案的技术经济分析工艺方案的技术经济分析方案1CN1CN20NCNCY方案2CYNCC 考虑追加投资的临界年产量q 比较投资回收期 ：当对比的工艺方案基本投资额相差较大时，应考虑不同方案基本投资额的回收期。 2112YYFFFSSS式中 投资回收期； F基本投资差额； S全年生产费用节约额。2112NNCCVVCCSNCCq 考虑投资回收期的临界年产量NCC（图）： 2.6 工艺方案的技术经济分析工艺方案的