第九章机械加工工艺规程的制订.ppt

1、1,机械制造技术,第九章 机械加工工艺规程的制订,2,9.1.1 机械加工工艺规程,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。,机械加工工艺规程 规定零件机械加工工艺过程的工艺文件。 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。,3,9.1.1 机械加工工艺规程,表5-1 机械加工工艺过程卡片,机械加工工艺过程卡片,4,9.1.1 机械加工工艺规程,表5-1 机械加工工艺过程卡片,机械加工工序卡片,5,9.1.1 机械加工工艺规程,表5-1 机械加工工艺过程卡片,机械加工工艺卡片

2、,6,9.1.2 机械加工工艺规程设计原则,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。,7,9.1.3 制定工艺规程所需原始资料,产品的全套装配图及零件图 产品的验收质量标准 产品的生产纲领及生产类型 零件毛坯图及毛坯生产情况 本厂（车间）的生产条件 各种有关手册、标准等技术资料 国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况,8,1阅读装配图和零件图

3、 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。 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。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见下表。,9.1.4 机械加工工艺规程设计步骤,9,9.1.4 机械加工工艺规程设计步骤,10,4. 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,9.1.4 机械加工工艺规程设计步

4、骤,包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。 工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，应与生产批量和生产节拍相适应，并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。 对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。,11,确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差确定切削用量 确定时间定额 编制数控加工程序（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,9.1.4 机械加工工艺规程设计步骤,12,机械制造技术,第九章 机

5、械加工工艺规程的制订,13,对零件进行工艺性审查，除了检查尺寸、视图以及技术条件是否完整外，还应有以下几方面内容：,一、对零件进行工艺性审查,分析零件技术要求及其合理性，提出必要的改进意见：,加工表面本身的要求(尺寸精度、形状和粗糙度)：据其选择加工方法、加工步序。 表面之间的相对位置精度(包括位置尺寸、位置精度)：与基准的选择有关。 表面质量及镀层要求：涉及选材及热处理工艺的确定。 其他要求：如等重、平衡、探伤等。 同时，还要审查材料选用是否恰当、技术要求是否合理。过高的精度要求、粗糙度以及其他要求，会使工艺过程复杂化，加工困难，成本增加。,14,15,工艺性分析的内容除了审查零件图上视图、

6、尺寸、公差是否齐全、正确之外，主要是审查零件的结构工艺性。 所谓零件结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。 有时功能完全相同而结构工艺性不同的零件其制造方法与制造成本往往相差很大。,良好的工艺性：便于机械加工。,审查零件结构的工艺性,16,1. 合理标注尺寸,零件图上重要尺寸应直接标注，在加工时尽量使工艺基准与设计基准重合，符合尺寸链最短的原则。,如图中活塞环槽的尺寸为重要尺寸，其宽度应该直接注出。,零件图上标注的尺寸应便于测量，不要从轴线、中心线、假想平面等难以测量的基准标注尺寸。 零件图上的尺寸不应标注成封闭式，以免产生矛盾。,17,零件的自由尺寸，应按加

7、工顺序尽量从工艺基准注出。,零件所有加工表面与非加工面之间只标注一个联系尺寸。,齿轮轴 a标注方法大部分尺寸要换算，不能直接测量 b标注方式，与加工顺序一致，便于加工测量。,18,2. 合理零件结构便于加工，有利于达到所要求的加工质量。,合理确定零件的加工精度与表面质量 加工精度定得过高会增加工序，增加制造成本；过低会影响其使用性能，必须根据零件在整个机器中的作用和工作条件合理地进行选择。,保证位置精度的可能性 为保证零件的位置精度，最好使零件能在一次装夹下加工出所有相关表面。这样由机床的精度来达到要求的位置精度。,如图a结构，保证80mm与内孔60mm的同轴度较难。如改成图b结构，就能在一次

8、装夹下加工外圆与内孔。,19,3.有利于减少加工和装配的劳动量质量。,减少不必要的加工面积可减少机械加工量；安装表面的减少有利于保证配合面的接触质量。,20,尽量避免、减少或简化内表面的加工 因为外表面要比内表面加工方便经济，又便于测量。因此，在零件设计时应力求避免在零件内腔进行加工。,如图所示，将图a的内沟槽改成图b轴的外沟槽加工，使加工与测量都很方便。,21,4.有利于提高劳动生产率，与生产类型相适应,零件的有关尺寸应力求一致，并能用标准刀具加工。如退刀槽尺寸一致，可减少刀具种类。,22,零件加工表面应尽量分布在同一方向，或互相垂直的表面上。如图b所示孔的轴线应当平行。,23,零件零件结构

9、应便于加工。对于零件上那些不能进行穿通加工的结构，应设退刀槽、越程槽或孔。,24,避免在斜面或弧面上钻孔和钻头单刃切削，从而避免造成切削力不等使钻孔轴线倾斜或折断钻头。,25,便于多刀或多件加工。零件设计的结构要便于多件加工，如图b结构可将毛坯排列成行便于多件连续加工。,26,要与具体的生产类型相适应。如图所示，图a结构适合于大批量生产类型，图b结构则适合于生产量较小的情况。,27,二、零件结构的工艺性例子,28,多件加工刚度,29,三、零件数控加工结构的工艺分析,结合编程的可能性和方便性提出一些必须分析和审查的主要内容。 尺寸标注应符合数控加工的特点 在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置

10、都是以编程原点为基准的。因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。 几何要素的条件应完整、准确 在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。,30,定位基准可靠 在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。如左下图所示的零件，为增加定位的稳定性，可在底面增加一工艺凸台，如右下图所示。,统一几何类型及尺寸 零件的外形、内腔最好采用统一的几何类

11、型及尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。,31,机械制造技术,第九章 机械加工工艺规程的制订,32,在制订机械加工工艺规程时，毛坯选择得是否正确，不仅直接影响毛坯的制造工艺及费用，而且对零件的机械加工工艺、设备、工具以及工时的消耗都有很大的影响。,33,铸件 锻件 型材 冲压件 冷或热压制件 焊接件 ,适用于形状复杂的板料零件，多用于中、小尺寸件的大批大量生产。,对于大件来说，焊接件简单、方便，特别是单件小批生产可大大缩短生产周期。但焊接后变形大，需经时效处理。,选择依据,生产纲领 零件的材料、形状、尺寸、精度 表面质量 具体的生产条件 采用新工艺、新技术、

12、新材料的可能性等,（1）毛坯的种类,种类,（2）毛坯选择依据及原则,零件材料的工艺特性,是指其可铸性、可锻性、可焊性等。,生产纲领的大小,生产纲领的大小在很大程度上决定了采用某种毛坯制造方法的经济性。较大时用精度和生产率都较高的制造方法;较小时应选择设备和工装投资都较小的毛坯制造方法。,零件的形状和尺寸,现有的生产条件,阶梯轴如各阶梯直径相差不大，可直接选择棒料；若直径相差较大，可选择锻件毛坯。形状复杂及薄壁的毛坯，一般不宜选择金属型铸造；尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸和精铸等。,适用于形状复杂的毛坯。薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法

13、。,适用于强度较高、形状较简单的零件。尺寸大的零件一般用自由锻；中、小型零件选模锻；形状复杂的钢质零件不宜自由锻。,热轧型材尺寸较大，精度低，多用作一般零件的毛坯；冷轧材尺寸较小，精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中、小零件，适用于自动机床加工。,34,工件如何定位?,工件如何加工?,需要多少工序?,?,35,（3）毛坯的形状和尺寸,现代机械制造发展的趋势之一是精化毛坯，使其形状和尺寸与零件尽量接近，从而进行少切屑加工或无屑加工。,毛坯的形状和尺寸有时还要考虑工艺，例如在毛坯上的工艺凸台；开合螺母毛坯的整体制造等。,36,机械制造技术,第九章 机械加工工艺规程的制订,37,（1）基准及其分类,

14、基 准,设计基准,工艺基准,装配基准,测量基准,工序基准,定位基准,基准：是指零件上用以确定其它点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。,38,设计基准：在零件图上用以确定其它点、线、面的基准。,工艺基准：零件在加工、测量、装配等工艺过程中所使用的基准。,装配基准：在零件或部件装配时用以确定它在部件或机器中相对位置的基准。,图 柴油机机体,如图所示的柴油机机体，平面N和孔I的位置是根据平面M决定的，所以平面M是平面N及孔I的设计基准。孔、的位置是由孔I的轴线决定的，故孔I的轴线是孔I、的设计基准。,图 轴套,如图所示的轴套内孔即为其装配基准。,测量基准：用以测量工件已加工表面所依据的基准。,3

15、9,工序基准：在工序图中用以确定被加工表面位置所依据的基准。所标注的加工面的位置尺寸称为工序尺寸。工序基准也可以看作是工序图中的设计基准。,定位基准：用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所依据的基准。,（2）定位基准的选择,粗基准：在机械加工的第一道工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作为基准，这种定位基准称为粗基准。,精基准：在工序中用已加工表面来作为定位基准的基准。,辅助基准：为了保证加工精度，特意在工件上作出专门用于定位用的表面，这种基准称为辅助基准。,a） b） 图 工序基准示例,如图所示为钻孔工序的工序图， 图a）、b）分别表示两种不同的工序基准和相应的工序尺寸。,如轴类零件的顶尖孔就

16、是车、磨工序的定位基准。,定位基准分为粗基准和精基准两类。,40,精基准的选择原则,原则,基准重合原则 应尽可能选用设计基准作为定位基准。,基准统一原则 应尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度。,互为基准原则 当两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。,41,精基准的选择原则,原则,自为基准原则 以加工表面本身作为精基准加工方法。加工时相互位置精度则由先行工序保证。如研磨、铰孔等。,保证定位的稳定性 定位基准应有足够大的接触和分布面积，以承受较大的切削力；使定位稳定可靠。,基准统一原则,互为基准原则,基准重合原则,42,粗基准

17、的选择原则,原则,若保证某重要表面的余量均匀，就应该选择该面作为粗基准。,若保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准，以求壁厚均匀、外形对称。,应用毛坯制造中尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基准。如铸件不应选择有浇冒口、分型面、锻件有飞边的表面作粗基准。,43,粗基准的选择原则,原则,若工件所有表面都需要加工，在选择粗基准时，应考虑合理分配各加工表面的加工余量。,选择零件上的重要表面作为粗基准。,粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差大。,应以余量最小的表面作为粗基准，以保证各表面都有足够的加工余量。,以上原则常常互相矛盾，甚至同一个原则

18、内亦存在彼此矛盾的表面。因此，在实际选择时，应抓住主要矛盾，依据具体条件、要求合理地加以选择。,44,机械制造技术,第九章 机械加工工艺规程的制订,45,工艺路线：机械加工工艺路线是指主要用机械加工的方法将毛坯制成所要求的零 件的整个加工路线。,拟订工艺路线 时考虑的 四个方面,加工方法的选择 加工阶段的划分 工序的集中与分散 工序顺序的安排,（1）加工方法的选择,各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度,工件材料如淬火钢淬火后应采用磨削加工。,工件的结构形状和尺寸如回转体零件上较大直径的孔可采用车削或磨削； 箱体上IT7级以上的孔常用镗削或铰削；孔径较小时宜用铰削，孔径较大 或长度较短的孔

19、宜用镗削。,生产率和经济性的要求大批大量生产时，应采用高效率的先进工艺，如 拉削内孔和平面等。或从根本上改变毛坯的制造方法，如粉末冶金、精 密铸造等。但在生产纲领不大的情况下，应采用一般的加工方法。,46,47,（2）加工阶段的划分,划分加工 阶段原因,可以保证加工精度； 可以合理地使用机床； 便于安排热处理工序； 有利于及早发现毛坯的缺陷； 保护精加工后的表面少受损伤或不受损伤。,粗加工阶段,半精加工阶段,精加工阶段,光整加工阶段,切除毛坯上的大部分加工余量，主要目标是提高生产率。,减小粗加工后留下的误差和表面缺陷层，使被加工表面达到一定的精度，并为主要表面的精加工作好准备，同时完成一些次要

20、表面的最后加工（扩孔、攻螺纹、铣键槽等）。,加工后使主要表面达到图样的全部技术要求，主要目标是全面保证加工质量。,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0.2以下）的表面，应安排光整加工阶段。主要任务是减小表面粗糙度或进一步提高尺寸精度，一般不用以纠正形状误差和位置误差。,48,（3）工序的集中与分散,工序集中原则：使每个工序中包括较多的加工内容，因而使工序的总数减少。,工序分散原则：使每个工序中包括较少的加工内容，因而使工序的总数增多。,工序集中的主要特点,可以减少工件的装夹次数。易于保证各个加工表面间的相互位置精度，同时也 减少了辅助时间及夹具的数量。,便于采用高效的

21、专用设备和工艺装备，生产效率高。,工序数目少，可减少机床数量，相应地减少了工人人数及生产所需的面积，并 可简化生产组织与计划安排。,采用的结构专用设备和工艺装备比较复杂，生产准备周期较长，调整和维修比 较麻烦，产品变换困难。,工需分散的特点,由于每台机床完成比较少的加工内容，所以机床、工具、夹具结构简单，调整 方便，对工人的技术水平要求低。,49,便于选择更合理的切削用量。,生产适应性强，转换产品容易。,所需设备及工人人数多，生产周期长，生产所需面积大，运输量也较大。,选择工序 集中与分散 依据,生产纲领 机床设备 零件本身的结构 技术要求,结论：对于大批大量生产，一般采用工序分散原则； 单件

22、小批生产采用工序集中原则。,（4）工序顺序的安排,工序顺序包括,机械加工工序间的顺序 机械加工与热处理、表面处理间的顺序 机械加工与辅助工序间的顺序,50,机械加工顺序的安排原则,基面先行精基准一般应安排在工艺过程一开始就进行加工。,先主后次零件的主要工作表面（一般指加工精度和表面质量要求高的表 面）、装配基面应先加工，从而能够及早地发现毛坯中可能出现的缺陷。,先粗后精先进行粗加工，然后半精加工，最后精加工和光整加工。这样使加工误差和表面缺陷层的逐步消除，从而提高零件的加工精度和表面质量。,先面后孔平面作定位基准稳定可靠，故一般先加工之以作精基准；在加工 过的平面上钻孔，较毛坯面上钻孔不易产生

23、轴线歪斜。,配套加工有些配合表面的精加工安排在部装或总装时进行，以保证较高的 配合精度。如连杆大头孔就要在连杆盖和连杆体装配好后再精镗和研磨。,热处理工序的安排原则,热处理工序的位置，主要取决于工件的材料及热处理的目的和种类。,预备热处理包括退火、正火、调质等。以改善切削加工性能、消除毛坯 制造时的内应力为目的。,位置：多在粗加工前后，调质也可作为最终热处理工序。,51,消除残余应力处理常用的有人工时效、退火等。,位置：一般安排在粗、精加工之间进行。,人工时效：把铸件以50100C/h的速度加热到500550C，保温35h或更久，然 后以2050C/h的速度随炉温冷却。,最终热处理如淬火回火。

24、主要用于提高材料的强度、硬度和耐磨性。,位置：安排在半精加工以后和磨削加工之前（氮化处理应安排在精磨之后）。,辅助工序的安排,辅 助 工 序,检 验,清 洗,去 毛 刺,去 磁,倒 楞 边,涂 防 锈 漆,平 衡 等,检验工序的安排,粗加工阶段结束之后；,重要工序之后；,零件从一个车间转到另一个车间时；,特种性能（磁力探伤、密封性等）检验之前；,零件全部加工结束之后。,52,机械制造技术,第九章 机械加工工艺规程的制订,53,一、加工余量,加工总余量 ：毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差称为表面的加工总余量（毛坯余量）。,工序余量 ：相邻两工序的工序尺寸之差，即后一道工序所切出的金属层厚度称为工序

25、余量。两者关系如下：,式中 n工序数量。,由于工序尺寸有公差，故实际切除的余量是一个变值，致使加工余量有基本余量 （又称公称余量、名义余量）、最大加工余量 和最小加工余量 之分。工序尺寸的公差一般均按“入体原则”标注。此外，工序加工余量还有单边余量和双边余量之分。,54,图 单边基本余量,a） b） 图 双边基本余量,1）单边余量 平面加工的余量是非对称的，故属单边余量。工序的基本余量为前后工序的基本尺寸之差，如图所示。本工序的基本余量为,对于外表面(如图a)所示)：,对于内表面(如图b)所示)：,式中,前工序的基本尺寸；,本工序的基本尺寸。,2）双边余量 对于回转表面（外圆和孔）其加工余量为

26、双边余量，如图所示。,对于外表面(如图a)所示)：,对于内表面(如图b)所示)：,式中,前工序的基本尺寸；,本工序的基本尺寸。,55,工序尺寸公差：对各种加工方法加工后得到的工序尺寸所给予的公差。,56,最小余量和最大余量,对于外表面：工序最小余量为前工序最小极限尺寸与本工序最大极限尺寸之差；工序最大余量为前工序最大极限尺寸与本工序最小极限尺寸之差。即：,对于内表面：工序最小余量为本工序最小极限尺寸与前工序最大极限尺寸之差工序最大余量为本工序最大极限尺寸与前工序最小极限尺寸之差。即：,57,影响加工 余量因素,上道工序留下的表面粗糙度Ra和表面缺陷层Ha 上道工序的尺寸公差Ta 工件各表面相互

27、位置的空间偏差ea 本工序加工时的安装误差b 热处理变形量 工序的特殊要求,二、影响加工余量的因素,58,三、加工余量的确定,加工总余量,式中 n某一表面所经历的工序数,确定方法,计算法 经验估计法 查表法,计算法,对单边余量,对双边余量, 经验估算法依据经验确定加工余量。为避免因余量不够而产生废品，所估余量一般偏大，仅用于单件小批生产。,查表法,将长期生产实践和试验研究所积累的大量数据列成表格，以便应用时直接查找，还可以根据实际加工情况加以修正。,59,机械制造技术,第九章 机械加工工艺规程的制订,第七节 机床及工艺装配,60,3. 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。,

28、2. 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.,4、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. 选择机床设备的基本原则,61,2. 工艺装备的选择,夹具的选择,62,刀具的选择,63,量具的选择,64,选择切削用量的原则,在工艺系统刚性允许时，应首先选择一个尽 可能大的ap ，其次选择一个较大的f，最后 在刀具耐用度和机床功率允许条件下选择一 个合理的Vc。,3.切削用量的选择,65,ap的选择 ：主要根据加工余量和工艺系统的刚度确定

29、粗加工时，在留下精加工、半精加工的余量后，尽可 能一次走刀将剩下的余量切除； 当冲击载荷较大（如断续表面）或工艺系统刚度较差 （如细长轴、镗刀杆、机床陈旧）时，可适当降低，使 切削力减小； 精加工时，应根据粗加工留下的余量确定，采用逐渐 降低的方法，逐步提高加工精度和表面质量； 一般精加工时，取0.050.8；半精加工时，取1.0 3.0。,66,f的选择 粗加工时，f主要受刀杆、刀片和机床、工件等强 度、刚度所承受的切削力限制，一般根据刚度来选。 工艺系统刚度好时，可用大些的f；反之，适当降低f； 精加工、半精加工时，f应根据工件的Ra要求选。Ra 要求小的，取较小的f，但又不能过小，因为f

30、过小， 切削厚度过薄，Ra反而增大，且刀具磨损加剧。 若刀具的刀尖圆弧半径愈大，则f可选较大值。,67,Vc的选择 主要根据工件材料、刀具材料和机床功 率来选 刀具材料好，可选得高些； Ra值要求小的，要避开积屑瘤、鳞刺产生的Vc， 高速钢刀取小Vc（5 mmin），硬质合金取较高 的Vc （130160 m/min）； 表面有硬皮或断续切削时，应适当降低； 工艺系统刚性差的，应减小Vc 。,68,机械制造技术,第九章 机械加工工艺规程的制订,第八节 尺寸链,69,一、尺寸链的定义、组成,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。,尺寸链的两个特性,

31、封闭性 组成尺寸链的各个尺寸按一定顺序构成一个封闭系统,相关性 其中一个尺寸变动将影响其他尺寸变动。,70,（1）在加工中形成的尺寸链工艺尺寸链,A2,1.加工面,2.定位面,3.设计基准,71,（2）在装配中形成的尺寸链装配尺寸链,72,2、特征,1、封闭性 2、关联性。,环,封闭环 （终结环）,组成环,增环,减环,73,4、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。,举例：,74,二、尺寸链的分类,1）工艺尺寸链全部组成环为 同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。 2）装配尺寸链全部组成环为 不同零件

32、设计尺寸所形成的尺寸链。 3）零件尺寸链全部组成环为同 一零件设计尺寸所形成的尺寸链。 4）设计尺寸链装配尺寸链与零 件尺寸链，统称为设计尺寸链。,75,1） 长度尺寸链全部环为长度的尺寸链 2） 角度尺寸链全部环为角度的尺寸链 3）直线尺寸链 全部组成环平行于封闭 环的尺寸链。 4）平面尺寸链 全部组成环位于一个或 几个平行平面内，但某些组成环不平行于 封闭环的尺寸链。 5） 空间尺寸链组成环位于几个不平行 平面内的尺寸链。,76,三 、尺寸链的建立,77,首先根据工艺过程或加工方法，找出间接保证的尺寸，定作封闭环。,从封闭环起，按照零件上表面间的联系，依次画出有关的直接获得的尺寸（大 致上

33、按比例），作为组成环，直到尺寸的终端回到封闭环的起端形成一个封 闭图形。,按照各尺寸首尾相接的原则，可顺着一个方向在各尺寸线终端画箭头。凡是箭 头方向与封闭环箭头方向相同的尺寸就是减环；箭头方向与封闭环箭头方向 相反的尺寸就是增环。,要使组成环环数达到最少,几点说明,工艺尺寸链的构成，取决于工艺方案和具体的加工方法。,确定哪一个尺寸是封闭环，是解尺寸链的决定性的一步。封闭环定错，必然全盘解错。,一个尺寸链只能解一个封闭环。,78,1.极值法 （1） 极值法各环基本尺寸之间的关系 封闭环的基本尺寸A0等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和，即,（2）各环极限尺寸之间的关系 封闭环的最大极限

34、尺寸A0max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,四、尺寸链计算的基本公式,79,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,(3) 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,80,（4）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,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差可能过小，从而造成加工困难，制造成本增加，在

35、此情况小，常采用概率法进行尺寸链的计算。,81,2. 概率法 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。,(2)各环平均尺寸之间的关系,(1) 各环公差之间的关系,(3)各环平均偏差之间的关系,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,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。,82,(1)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)反计算已知封闭环，求各组成环。反计算主要用于产

36、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成环，这里有一个优化的问题。 （3）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. 尺寸链计算的几种情况,83,1） 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）,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

37、率法,84,2） 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。,85,1) 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

38、、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. 工序尺寸的标注,86,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，因此必须进行尺寸换算来确定其工序尺寸。,五、工艺过程尺寸链的分析与解算,1. 基准不重合时的尺寸换算,87,1）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算,A 设计基准,C 定位基准,例73,B,88,实例1,图 定位基准与设计基准不重

39、合时的尺寸换算,89,图 定位基准与设计基准不重合时的尺寸换算,3)绘制尺寸链图及判别增、减环,工艺尺寸链如图d所示，其中A1为增环，A2为减环。,4)计算工序尺寸及其偏差。,由,得,由,由,得,得,所求工序尺寸,5)验算,根据题意及尺寸链图可知,，,，由计算知,，,因,故计算正确。,90,实例2,如图所示，设计尺寸为,，,，,，,。,加工时，以底面定位，试确定,的尺寸及极限偏差。,解：由于以底面定位加工4个台阶面，,的尺寸直接获得，其中,与设计尺寸,重合，即,，,尺寸与设计尺寸,不重合需进行尺寸换算。,1）根据图示画尺寸链图（见图b、c）,尺寸,均为间接保证的尺寸，应取作相应尺寸链的封闭环。

40、,91,由,得,所以,3）计算图c尺寸链（,为减环，,为增环，,）。,由,由,由,得,得,得,2）计算图b尺寸链（,为减环，,为增环，,）。,由,得,由,得,92,于是,即,由计算过程可以看出：第一次计算出来的,的精度比,的精度提高了一,的缘故，再次提高,的制造精度。,考虑到,的尺寸较大，,的尺寸较小，把公差值调整如下：,因此将原来的,改为,由计算结果可见,的上偏差小于下偏差，显然是不合理的，应重新分析计算。,分析此尺寸链的各组成环，发现,的公差太大。因此，可以先按等公差原则分,配封闭环的公差值：,即,些，现在又因,93,例1: 某零件如图示，设计尺寸50-0.17 、10-0.36，因10-

41、0.36不好测量，而改为测量A2，试确定工序尺寸A2。,A2,A0封闭环,解: 1)确定封闭环、建立尺寸链、判别增减环。,2）尺寸及偏差计算： A2=40+0.19,3)假废品情况： 当A2=40+0.36(按上述计算应 为超差),此时A1=50,A0=10-0.36(合格)这种废品为假废品。,2）测量基准与设计基准不重合的尺寸换算,94,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。 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不重合。,假废品的出

42、现,95,例2 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。,2. 多尺寸保证时的尺寸换算,96,解:1)分析 从零件图上看,设计尺寸有10-0.3mm、150.2mm 以及50-0.34。根据工艺过程分析是否全部达到图纸要求.其中10-0.3、 50-0.34直接保证，150.2间接保证，为封闭环，必须校核。,2）查找组成环，建立尺寸链,3）计算尺寸及偏差 求得 A0=15-0.4+0.5 ( 超差),4)解决办法: 改变工艺过程，如将钻孔改在工序40之后； 提高加工精度，缩小组成环公差。,5）重新标注尺寸，校核计算 现将尺寸改为：10.4-0.1 ，14.6 0.1,10

43、-0.1 可求得: A0= 150.2 符合图纸要求.,97,图 5-33 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】,渗碳层深度尺寸换算,1） 精车A面，保证直径 ；,3） 精磨A面保证直径尺寸 ，同时保证规定的渗碳层深度。,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：,3. 表面淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算,98,4.校核工序间余量,例3 一轴其轴向工艺过程如图所示，现要校核工序30精车B面

44、的余量。,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=25-0.14 A5=35-0.17,99,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。,Z为封闭环,求得，,Zmin=0.380, 合适。,100,5、跟踪法建尺寸链,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，就不容易迅速、简便地列出相应的工艺尺寸链来进行工序尺寸的换算，而且还容易出差错。 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。而且也便于利用计算机进行

45、辅助工艺设计。,101,1）跟踪图的绘制,102,2）符号说明,封闭环,工序尺寸,103,3）举 例,为封闭环A0,C,A,B,A3,A4,Z4,Z2,A2,A1,Z1,A5,Z3,Z5,A03=36.250.25,工序2 以D面定位，精车A面，得A3； 粗车C面，得A4,D,工序1 以A面定位，粗车D面，得A1； 车B面，保证A2 ,工序3 以D面定位，磨A面，保证工序尺寸 A5 ；同时保证设计尺寸,104,4）尺寸链建立方法,105,以A03为封闭环得到的工艺尺寸链：,106,工艺尺寸链解算实例,由于工序4中要磨端面2，所以车小外圆的长度及公差待定。从图下方的尺寸链可以看出，端面2的磨削余

46、量Z是封闭环。应用工艺尺寸链公式得：,公称余量 Z=8030A；,余量的变化量 Z=0.14+0.2+TA；,107,最大余量 Zmax=80-A-(30-0.14);,最小余量 Zmin=(80-0.2)-(A+TA)-30。,在磨削端面2时，要防止余量过小，表面不能都磨到，规定Zmin=0.1，但还必须根据车削工艺可能性决定TA，取TA=0.2，解以上各式结果得：,108,情况2：设计工作中，通常是根据以给定的封闭环的公差，决定各组成环的公差。,三种解决方法：,. 按等公差值的原则分配封闭环的公差，即：,这种方法在计算上比较方便，但从工艺上讲是不合理的，只宜有选择地使用之。,. 按等公差级

47、(等精度)的原则分配封闭环的公差，即各组成环的公差是根据其 基本尺寸的大小按比例分配，或是按照公差表中的尺寸分段及某一公差等 级，规定组成环的公差，使各组成环的公差符合下列条件：,在解尺寸链时，遇到的两类情况,情况1：在求某一组成环的公差时得到零值或负值（或上偏差小于下偏差）的结 果，即其余组成环的公差之和等于或已大于封闭环的公差。,解决办法：根据工艺可能性重新决定其余组成环的公差，即紧缩它们的制造公 差，提高其加工精度。,. 组成环的公差按照具体情况来分配。这与设计经验有关，但实质上仍是从工 艺的观点考虑的。,109,机械制造技术,第九章 机械加工工艺规程的制订,110,生产率：指每个工人在

48、单位时间内所生产的合格品的数量。,经济性：一般是指生产成本的高低。生产成本不仅要计算工人直接参加产品生产所消耗的劳动，而且还要计算设备、工具、材料、动力等的消耗。,（1）时间定额,时间定额：指在一定生产条件下，规定生产一件合格产品或完成某一工序所需要的时间。,单件时间TT（单件工时）：完成一个零件的一道工序所需的时间。,是安排生产计划、估算产品成本的重要依据之一，也是新设计或扩建工厂（或车间）时决定所需的设备、人员以至生产面积的重要数据。,单 件 时 间 TT,基本时间Tm,辅助时间Ta,布置工作地时间Ts,休息和生理需要时间Tr,生产准备与终结时间Te,111,基本时间Tm,基本时间是指直接

49、用于改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。对切削加工而言，就是切除余量所花费的时间（包括刀具的切入、切出时间），可由计算得出。,辅助时间Ta,辅助时间是为实现上述工艺过程必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。如装、卸工件，开、停机床，测量工件，进退刀具，清理定位表面等。基本时间与辅助时间之和称为作业时间。,辅助时间可以实测，也可以查阅有关手册。,布置工作地时间Ts,为使加工正常进行，工人照管工作地点所消耗的时间，如收拾工具、清理切屑、润滑机床等，一般按作业时间的2%7%来计算。,休息和生理需要时间Tr,工人在工作班内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间，一

50、般按作业时间的2%4%来计算。,生产准备与终结时间Te,成批生产加工一批零件的开始和结束时，工人需要一定的时间来熟悉图纸等工艺文件，领取毛坯材料，借取工、夹、量具，安装工艺装备，调整机床等。由此而耗费的时间称为生产准备与终结时间。这个时间应该均摊到每个工件上。设每批工件数为n，则每个工件的时间为Te/n。,112,由此可得单件工时为 ：,（2）工艺过程的技术经济分析,在对某一零件加工时，通常可有几种不同的工艺方案。这些方案虽然都能满足该零件的技术要求，但经济性却不同。为选出技术上比较先进，经济上又较合理的工艺方案，就要在给定的条件下从技术和经济两个方面对不同方案进行分析、比较、评价。,生产成本

51、和工艺成本,生产成本：制造一个零件或一个产品所需的一切费用。,生产 成本,与工艺过程直接有关的费用工艺成本,与工艺过程无直接关系的费用,工艺 成本,可变成本,不变成本,113,可变成本：与年产量有关的工艺成本。,不变成本：与年产量无直接关系的工艺成本。,可变成本包括毛坯的材料及制造费用，机床操作工人的工资，通用机床的折旧费和维修费，通用工艺装备的折旧费和维修费，机床电费和刀具费用等。,不变成本包括专用机床的折旧费和维修费，专用工装的折旧、维修费及调整工人的工资等。当产量在一定范围内变化时，全年的这类费用基本不变。,一批零件的全年工艺成本E（单位为元/年）为：,式中：V可变成本，单位为元/年；,N年产量，单位为件；,C全年的不变成本，单位为元/年。,单件工艺成本Ed（单位为元/件）为：,114,工艺成本与年产量的关系,由式1和2可知，全年工艺成本与年产量呈线性关系，全年工艺成本与年产量成正比；单件工艺成本与年产量呈双曲线关系，说明单件工艺成本随年产