第五章工艺规程设计工艺尺寸链计算

机械制造技术基础第三节工序尺寸的确定第五章工艺规程设计第一页，共三十八页。5.3.1加工余量

加工余量——加工过程中从加工表面切去材料层厚度

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◎对于包容表面式中Zb——本工序余量；

a——前工序尺寸；

b——本工序尺寸。加工余量及其计算第二页，共三十八页。5.3.1加工余量式中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。最大余量最小余量总加工余量——零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度

余量公差（被包容尺寸与包容尺寸）第三页，共三十八页。5.3.1加工余量工序尺寸与余量间的关系第四页，共三十八页。5.3.2最小加工余量上工序尺寸公差（Ta）的影响图5.12加工余量与工序公差的关系(a)为外表面（被包容面）加工，本工序的基本余量Zb为最小余量的影响因素第五页，共三十八页。图5-19上工序表面粗糙度和缺陷层的影响上工序表面质量Ry，Ha的影响5.3.2最小加工余量最小余量的影响因素第六页，共三十八页。0.05图5-18直线度误差对加工精度的影响上工序各表面相互位置空间偏差（ea）的影响

5.3.2最小加工余量最小余量的影响因素第七页，共三十八页。5.3.2最小加工余量本工序加工时装夹误差（εb）的影响最小余量的影响因素图5-20三爪卡盘的装夹误差空间偏差与装夹误差在空间是有不同方向的，二者对加工余量的影响应该是向量和第八页，共三十八页。5.3.2最小加工余量最小余量的影响因素第九页，共三十八页。5.3.2最小加工余量加工余量确定方法

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。◎采用浮动镗刀块镗孔或浮动铰刀铰孔或拉刀拉孔◎无心磨床磨外圆◎研磨、抛光平面

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。第十页，共三十八页。5.3.3工序尺寸确定确定工序尺寸一般方法确定各工序加工余量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除最终工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差毛坯余量通常由毛坯图给出，故第1工序余量由计算确定第十一页，共三十八页。5.3.3工序尺寸确定表5-6主轴孔工序尺寸及公差的确定浮动镗0.11007Ra0.8精镗0.5100-0.1=99.98Ra1.6半精镗2.499.9-0.5=99.410Ra3.2粗镗599.4-2.4=9712Ra6.3毛坯孔100-8=92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→浮动镗【例5-2】第十二页，共三十八页。工序尺寸及公差

每道工序完成后应保证的尺寸定义基准重合时计算顺序是：先确定各工序的基本尺寸，再由后往前，逐个工序推算；工序尺寸的公差，则都按各工序的经济精度确定，并按“入体原则”确定上下偏差基准不重合时，需用工艺尺寸链来分析计算计算工序尺寸及公差的确定5.3.3工序尺寸确定第十三页，共三十八页。机械制造技术基础5.4

工艺尺寸链第十四页，共三十八页。5.4.1尺寸链基本概念尺寸链定义

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★

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——在加工过程中，由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链★

尺寸链——直线尺寸链、平面尺寸链、空间尺寸链第十五页，共三十八页。5.4.1尺寸链基本概念尺寸链定义：一组尺寸首尾相接组成的封闭链环封闭环——在零件加工过程中间接得到的尺寸

增环——当其它组成环的大小不变，该环增大(或减小）引起封闭环增大（或减小）的环组成环——在零件加工过程中由加工直接得到的尺寸

减环——当其它组成环的大小不变，该环增大(或减小）引起封闭环减小（或增大）的环尺寸链的环：指组成尺寸链的每一个尺寸第十六页，共三十八页。5.4.2尺寸链计算方法尺寸链的计算（极值法）

封闭环基本尺寸计算公式封闭环偏差计算公式封闭环公差计算公式第十七页，共三十八页。5.4.2尺寸链计算方法尺寸链计算的几种情况(1)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——已知封闭环和其它组成环，求其中一组成环。可用于设计计算与工艺计算，也可用于验算。(3)误差分配——已知封闭环，求其他组成环。主要用于产品设计、加工和装配工艺计算等方面。反计算的解不是唯一的。第十八页，共三十八页。5.4.2尺寸链计算方法确定组成环公差大小的误差分配方法1）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）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

第十九页，共三十八页。5.4.2尺寸链计算方法确定组成环公差大小的误差分配方法2）按等精度原则

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。第二十页，共三十八页。5.4.2尺寸链计算方法例1工序基准与设计基准不重合直线尺寸链在工艺过程中的应用图示工件

，以底面A定位，加工台阶面B，保证尺寸，试确定工序尺寸A2。尺寸链中，A0为封闭环，A1和A2是组成环；【解】b)A1A2A0a)A1A2A0ABC0.05A0.1C求解图尺寸链，可得到：工序尺寸：第二十一页，共三十八页。例2测量基准与设计基准不重合5.4.2尺寸链计算方法图测量基准不重合时的尺寸换算计算得：第二十二页，共三十八页。5.4.2尺寸链计算方法图测量尺寸链示例A2若实测A2=40.36，按上述要求判为废品，但此时如A1=50，则实际A0=9.64，仍合格，即“假废品”。当实测尺寸与计算尺寸的差值小于尺寸链其它组成环公差之和时，可能为假废品。采用专用检具可减小假废品出现的可能性如图所示零件,尺寸A0不好测量，改测尺寸A2

，试确定A2的大小和公差由新建立的尺寸链可解出：【解】★

假废品问题：例3测量基准与设计基准不重合第二十三页，共三十八页。例4设计工艺装备来保证设计尺寸

5.5.2尺寸链计算方法图轴承座的尺寸换算、加工和测量方法a）轴承座的设计尺寸和换算尺寸b）采用心轴和卡板的加工和测量方法1－工件2－心轴3－卡板第二十四页，共三十八页。例5中间工序尺寸换算5.4.2尺寸链计算方法D1D2LHR1R2LH1)镗内孔至；2)插键槽，保证尺寸L；试确定尺寸L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。【解】如图所示键槽孔加工过程如下：3)热处理

a）b）图例5键槽加工尺寸链第二十五页，共三十八页。D1LD2H1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φ0.02，即两孔轴心偏心为e=±0.01。将偏心e作为组成环加入尺寸链

a）b）图例5键槽加工尺寸链H20.010.01R1LHR2e重新进行计算，可得到：5.4.2尺寸链计算方法第二十六页，共三十八页。例6加工套筒零件，求工序尺寸及其偏差

5.4.2尺寸链计算方法第二十七页，共三十八页。5.4.2尺寸链计算方法例6加工套筒零件，求工序尺寸及其偏差

第二十八页，共三十八页。第一种探索法（求工序尺寸上下偏差）从设计尺寸两端向下探索，遇到箭头拐弯，遇到基准点继续向下，直至交于一点。所走过的路径就是保证设计尺寸的尺寸链的组成环，设计尺寸是封闭环。按照分配公差。5.4.2尺寸链计算方法余量定位基准封闭环工序尺寸加工表面第二十九页，共三十八页。5.4.2尺寸链计算方法第三十页，共三十八页。例7校核工序3小端余量是否足够？5.4.2尺寸链计算方法第三十一页，共三十八页。工序尺寸图解法5.4.3工序尺寸图表法第三十二页，共三十八页。第一种探索法（求工序尺寸上下偏差）从设计尺寸两端向下探索，遇到箭头拐弯，遇到基准点继续向下，直至交于一点。所走过的路径就是保证设计尺寸的尺寸链的组成环，设计尺寸是封闭环。按照分配公差。5.4.3工序尺寸图表法第三十三页，共三十八页。第二种探索法（求余量变动范围）

从余量所对应的尺寸的两端向下探索，遇到箭头拐弯，遇到基准点继续向下，直至交于一点。所走过的路径就是组成余量尺寸链的组成环（包括余量所对应的尺寸），余量是封闭环。5.4.3工序尺寸图表法第三十四页，共三十八页。第三种探索法（求工序平均尺寸）从所求尺寸两端向上探索，不拐弯。直至设计尺寸。5.4.3工序尺寸图表法工序余量设计尺寸工序尺寸±=第三十五页，共三十八页。工序尺寸图解法5.4.3工序尺寸图表法第三十六页，共三十八页。总结：一个目的：求工序尺寸及上下偏差。二项基本要求：1）按照所求尺寸加工后的零件满足设计要求；2）确定的工序尺寸公差符合经济加工精度。三种探索方法：1）求工序尺寸上下偏差；2）求余量变动范围；3）求工序平均尺寸。四个步骤：1）求工序尺寸上下偏差；2）求余量变动范围；3）求平均余量；4）求工序平均尺寸。5.4.3工序尺寸图表法第三十七页，共三十八页。内容总结机械制造技术基础。加工余量——加工过程中从加工表面切去材料层厚度