工序尺寸公差的确定和设计

1、工序尺寸公差的确定和设计 12（一）基准重合时工序尺寸与公差的确定1确定各加工工序的加工余量2从最后工序开始，即从设计尺寸开始到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序余量，得各工序基本尺寸（包括毛坯尺寸）。3除最后工序，其余工序按各自所采用加工方法的加工精度确定工序尺寸公差。4按入体原则标注工序尺寸3例：某轴的直径为 ，其尺寸精度为IT5，表面粗糙度要求为 ，要求高频淬火，毛坯为锻件，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和公差1）查表确定加工余量：研磨余量，精磨余量，粗磨余量，半精车余量，粗车余量，加工的总余量，修正为6mm，粗车余量修正为。42）计算各加工工序基本尺

2、寸 研磨：50mm 精磨： 粗磨： 半精车： 粗车： 毛坯：51.51+4.49mm=56mm53) 确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度 研磨：IT5，Ram 精磨：IT6，Ram 粗磨：IT8，Ram 半精车：IT11，Ram 粗车：IT13，Ra16m 4）按入体原则标注工序尺寸和公差，查表毛坯公差为2mm6下表是上面的计算结果和查表结果的汇总。7 1.5 工艺尺寸链 引例1： 如图所示40 ，20 的尺寸采用如图定位方式。本工序要保证A+i则A+i应为多大才能满足零件要求。8引例2： 齿轮键槽加工，零件图标注85，但齿轮淬火后变形，85是淬火后磨孔得到的,键槽必须淬火前加工，他不能按加

3、工，设淬火前孔加工到，而键槽按什么尺寸加工？Aj+i9一工艺尺寸链（一）尺寸链：A2A1A3 将相互关联的尺寸按一定的顺序联接成首尾相接的封闭图形如图A1、A2、A3（引例1.尺寸链）。工艺尺寸链：由单个零件在工艺过程中形成的有关尺寸的尺寸链。 10（二）尺寸链的组成 1环：组成尺寸链的每个尺寸A1 、A2、 、A32封闭环：在加工过程中间接得到的尺寸A2。3组成环：在加工过程中直接得到的尺寸A1 、A3。 1）增环：其余各组成环不变，此环增大使封闭环增大者。 2）减环：其余各组成环不变，此环增大使封闭环减少者。具体判断：给封闭环任选一个方向，沿此方向转一圈，在每个环上加方向，与封闭环方向相同

4、者为减环，相反者为增环。11（三）特点： 1尺寸链必须封闭2尺寸链只有一个封闭环3封闭环的精度低于组成环精度4封闭环随组成环变动而变动12（四）作法： 1找出封闭环2从封闭环起，按工件表面上关系依次画出组成环，直到尺寸回到封闭环起，形成一个封闭图形，组成尺寸链的组成环环数应是最少的。3首尾相接原则，确定增环、减环。13二尺寸链基本计算 直线尺寸链：全部组成环平行封闭环的尺寸链。 常用方法是极值法和概率法，一般概率法在装配尺寸链中应用。1封闭环的基本尺寸=各组成环的基本尺寸的代数和。 =增环的基本尺寸之和减环的基本尺寸之和142封闭环的最大极限尺寸=所有增环的最大极限尺寸所有减环的最小极限尺寸

5、L0max=3封闭环最小极限尺寸=所有增环的最小极限尺寸所有减环的最大极限尺寸 L0min=154封闭环的上偏差=所有增环的上偏差之和所有减环的下偏差之和 ESo=5封闭环的下偏差=所有增环的下偏差之和所有减环的上偏差之和 EIo=166封闭环的公差=封闭环的最大极限尺寸封闭环的最小极限尺寸=封闭环的上偏差封闭环的下偏差=增环的公差之和+减环的公差之和=所有组成环的公差之和To=竖式计算：1增环公称尺寸，上下偏差照抄2减环公称尺寸变号，上下偏差对调、变号3取其代数和，得封闭环的公称尺寸，上下偏差17其中：L0封闭环的基本尺寸 m增环个数Li组成环基本尺寸 n-1-m减环个数Lp增环基本尺寸 T

6、o封闭环公差Lq减环基本尺寸 Ti任一组成环公差n尺寸链总环数 ESo封闭环上偏差n-1组成环环数 EIo封闭环下偏差ESp、EIp增环上下偏差 ESq、EIq减环上下偏差18公差重新分布： （1）当组成环公差之和封闭环公差，求解一个组成环时，可能出现零公差或负公差。机械制造中，0公差或负公差不可能出现应提高其余组成环的公差等级达到 To= （2）通常设计时，由给定的封闭环的公差决定各组成环的公差。 19、等公差法：令T1=T2=T平均 To= T平均平均= 经调整后可得各组成环的公差，因为平均公差对大尺寸的组成环的加工困难，因而需根据各环的加工难易调整，加工难的增大公差较易的减少公差。但应保

7、证 To=20、等精度法： 按各组成环精度相等的原则求其组成环公差，可使尺寸大的公差大，尺寸小的组成环公差小。避免等公差法缺点，但也是调整个别公差，保证 To= 、经验确定法：组成环公差按工艺特点，根据具体情况而选。213偏差确定：一般根据“入体”原则 1）组成环为包容面时，下偏差为0，上偏差=公差 2）组成环为被包容面时，上偏差为0，下偏差=公差22三直线尺寸链在工艺过程中应用 （一）工艺基准和设计基准不重合时工艺尺寸计算 1测量基准和设计基准不重合例： 下图所示的车床主轴箱，两孔、中心距127 不便测量，只能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之间的尺寸要求。 现

8、采用测量两孔内侧母线的方法决定，求该测量尺寸应为多少，才能满足孔心距的要求。2324求解： 1）建立尺寸链，如图b所示2）判断增环和减环，其中L0为封闭环。L1、L2、L3为增环3）计算 0.07=0.002+ES2 -0.07=-0.009+EI2+0得 只要实例结果在L2的公差范围内，就一定能保证、中心线的设计要求。25假废品问题： 直线尺寸链极值算法是极限情况下的各尺寸之间的尺寸联系。从保证封闭环的尺寸要求看，是保守算法。计算结果可靠，但可能出现假废品。 上例中若两孔的直径尺寸都取上限，即，时，L2做成L2 =54.5-0.087 时，则为中心距设计尺寸的下限尺寸26原因： 测量基准和设

9、计基准不重合，组成环环数愈多，公差范围愈大，出现假废品的可能性越大。因此应尽量使测量基准和设计基准重合。应用： 为避免假废品的产生，发现实例尺寸超差时，应实测其他组成环的实际尺寸，然后在尺寸链中重新计算封闭环的实际尺寸。272定位基准和设计基准不重合 例： 如下图所示某零件高度方向的设计尺寸12，生产中用调整法加工A,B,C面，前面工序A、B面已加工好，本工序以A面定位基准加工C面。C面的设计基准（工序基准）为B面，定位基准为A面。2829解题： 1）画尺寸链：如图b所示。 2）确定封闭环，增环和减环： 本尺寸链中调整法加工能直接保证尺寸为L2，L0间接保证：则L0封闭环，L1增环，L2减环

10、3）计算： L1，L2都未注公差，为保证L0的计算，必须把L0公差分配给L1和L2采用等公差法分配： 30按入体原则标注L1公差为计算L2的基本尺寸和偏差为（公式计算和竖式计算）31例2 如图工件，大批量生产试切法加工，工艺过程为车1，7保证154车外圆保证要求32（二）一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算 工序间尺寸及尺寸链 工序间尺寸链： 机械加工过程中，零件尺寸的获得由一个先后的顺序，就某一尺寸而言，它是在加工过程中通过若干个工序，逐步切除余量而最后达到图纸设计要求的。工序尺寸及其公差是根据设计要求考虑到加工中心的基准，工序间的余量以及工序的经济精度等条件，对各工序提出的尺寸要求。

11、工序间尺寸链是零件加工后最终尺寸及其公差和有关的工序尺寸和工序公差，以及工序间的余量有关尺寸联系构成一种工艺尺寸链。33例1：一个带有键槽的内孔，设计尺寸如图所示，该内孔由淬火处理要求，因此有以下加工工艺安排1镗内孔至mm2插键槽3淬火处理4磨内孔，保证内孔直径50mm和键槽深度 mm两个设计尺寸的要求求淬火前插键槽的深度L23435分析： 插键槽工序采用已镗孔的下切线为基准，用试切法保证插键槽深度，此深度尺寸应是上一工序直接保证的尺寸，磨孔工序应保证磨削余量均匀，定位基准为孔的中心孔。因此50mm定位基准和设计基准重合，键槽深度定位基准与设计基准不重合，因此磨孔可直接保证50mm，而则间接保

12、证。解算： 36说明： 1) 本例把上工序镗孔和本工序磨孔的定位基准看作是同一中心线是近似要求，因为磨孔和镗孔是连两次装夹下完成，存在同轴度误差，若同轴度误差不是很小，则应将同轴度也作为一个组成环画在尺寸链中。L1含同轴度公差的工艺尺寸链L3L4L2L0L4 如本例中磨孔和镗孔的同轴度误差为，在尺寸链中为0，建立下图所示的尺寸链：37 求解此尺寸链得 2）按设计要求键槽深度公差范围为0。但插键槽工序却只允许按、或的同轴度公差来加工，原因是工艺基础与设计基准不重合。因此在考虑工艺安排时，应尽量使工艺基准和设计基准重合。38例2： 小批量生产各个端口的半精加工及精加工。如图所示： 39加工顺序：

13、1）精车端面3（以定位） 2）以3端面定位，精车1，至A+A留磨削余量 3）以端面内侧量基准加工2到B+b。 4）以端面3定义磨削1，保证25，35 。注： 加工时不考虑余量大小，加工结束只要测量35 合格，就以为25合格，所以25为间接保证。 某些工序尺寸公差与设计要求无直接关系，要根据现场经济参考或参考各种加工方法，经济精度规定工艺尺寸精度，偏差由入体原则定。40（三）表面淬火，渗碳层表面及镀层，涂层厚度工艺尺寸链。 对那些要求淬火或渗碳处理，加工精度要求又比较高的表面，常在淬火或渗碳处理之后安排磨削加工，为保证磨后有一定厚度的淬火或渗碳层，需要进行有关的工艺尺寸计算。1表面淬火、渗碳：4

14、1例：如图所示零件，P表面要求渗碳处理，工艺安排如下： 1精车P，保证 2渗碳，控制渗碳层的深度 3精磨P，保证尺寸 ，同时保证渗碳层的深度。422电镀 有些零件要求表面涂（镀）一层耐磨或装饰材料，完成后不再加工但有一定精度要求。这时镀层厚度只通过控制电镀时间直接保证。例：如下图所示，轴套类零件外表面要镀铬，规定，镀层不加工，外注尺寸28，求电镀前磨削工序的工序尺寸。43（四）余量校核 工艺过程中，加工余量过大会影响生产率，浪费材料，并且对精加工工序还会影响加工质量，但是加工余量也不能过小，过小可能造成零件表面局部加工不到产生废品。因此，校核加工余量，对加工余量进行必要的调整是制定工艺规程时不

15、可缺少的工艺工作。44例： 如图所示零件。 其轴向尺寸的30的工艺安排为: 1）精车A面，B处切断，保证两端面距离尺寸L1=31 2）以A定位，精车B面，保证两端面距离尺寸L2，精车余量为Z2 3）以B定位磨A面，保证两端距离尺寸L3，磨削余量为Z3 4）以A定位磨B面。保证两端距离尺寸L1=30，磨削余量为Z445 对Z2、Z3、Z4进行余量校核，画包含余量的加工尺寸联系图（图b），列包含余量的工艺尺寸链，如上图（图C）所示，在尺寸链中，加工中余量由加工前后的实际尺寸间接求得，为封闭环。46例2加工阶梯轴，已知工艺尺寸，验算加工余量 加工过程： 2调头精车1，到 3在调头精车、，到 检验工序

16、3，及端面的工序余量。 1粗车、，到47四工序尺寸与加工余量计算图表法工艺尺寸图表追踪法 当零件在同一方向上加工尺寸较多，并需多次转换工艺基准时，建立工艺尺寸链，进行余量校核都会遇到，并且易出错。图表法能准确查找全部工艺尺寸链，并且能把一个复杂的工艺过程用箭头直观的在表内表示出来。列出有关计算结果清晰、明了，信息量大。 48（一）尺寸追踪法（图表追踪法）： 就是将零件的加工过程建立工序尺寸之间的联系并用符号形象来描绘各个尺寸发生变化的情况，将其全部反映在一种图表上，利用这张图表来解决所要解决的问题。49（二）图表绘制的方法1在图表上方绘制加工工件的轮廓简图，并用双点划线画出毛坯轮廓。2从零件的

17、各轴向端面用细实线向下列出各尺寸界线，图纸上，不要求按严格的比例，但应求各轴向尺寸界面过于拥挤，以便能清晰的表示各端面的加工尺寸。3填写工序过程，在表左侧，按加工过程从上到下，严格排出加工顺序，在表的右边列出需要计算的项目。4按过程先后顺序，逐个地将毛坯尺寸，各工序加工尺寸及图纸要求填入表格。505标注时所用的符号： 定位基面 所制端面是加工工序的定位基准 度量基准： 所指端面是加工工序的度量基面 加工表面： 箭头指向加工表面 工序尺寸： 终结尺寸： 表示加工后的终结尺寸。 余量： 表示加工时的余量值。51 6、正确尺寸标注是正确利用图表法的基准 1）尺寸标注的顺序严格的按加工顺序标注，不得颠

18、倒，通常从毛坯尺寸自上而下标注工序加工尺寸直到最后图纸尺寸。 2）加工尺寸不得遗漏或多余，应遵循每切削一个表面只能标注一个加工尺寸的原则。 52（二）工艺尺寸链查找 1查找方法： 从终结尺寸两端（封闭环）做直线追踪通过加工表面，遇到箭头拐弯，沿水平线急进，遇到加工基准面再向上拐。遇到圆点则继续向上查找，如此不断一直同步查找，直到终结尺寸两端尺寸界线出发的跟踪线相遇，构成封闭图形，这时已查找完毕。如此涉及的各加工尺寸，就是要查找的尺寸链各组成环。当查找影响Z的尺寸链，就从Z的两端线向上追踪查去。建立尺寸链。（余量为封闭环）53 当零件在同一尺寸方向上加工尺寸较多，且工序（测量）基准需多次转换时，

19、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 下图所示零件有关轴向尺寸加工过程如下：例31.690.3160.127.070.07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6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；精车 面，保证设计尺寸A6；54Z6Z4Z7Z5A1A2A3A4A5A6R1R21. 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。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】55A5R1Z7a）Z5A3A5d）A3Z4A4A1e）Z6A2A3A5A6c）工艺尺寸链A5R2A4b）2. 用追踪法查找工艺尺寸链A6A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z4尺寸链追踪Z5 结果尺寸（间接保证的设计尺寸）和余量是尺寸链的封闭环