机械加工工艺规程设计概述.pptx

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加工余量确实定加工余量确实定机械加工工艺过程和工艺规程机械加工工艺过程和工艺规程 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、外表质量，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。1.生产准备，包括技术准备，如：工装、设备；2.生产方案、调度、工人操作、质量检验的依据3.新建或扩建车间的依据新建或扩建车间的依据2.1 概概 述述二、工艺规程格式二、工艺规程格式（工艺过程卡、工序卡、工艺卡）1）以保证零件加工质量，到达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本钱。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，保证平安生产，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。三、机械加工工艺规程设计原则三、机械加工工艺规程设计原则 2.1 概概 述述1.1.产品的全套装配图及零件图产品的全套装配图及零件图 2.2.产品的验收质量标准产品的验收质量标准 3.3.产品的生产纲领及生产类型产品的生产纲领及生产类型 4.4.零件毛坯图及毛坯生产情况零件毛坯图及毛坯生产情况 5.5.本厂（车间）的生产条件本厂（车间）的生产条件 6.6.各种有关手册、标准等技术资料各种有关手册、标准等技术资料 7.7.国内外先进工艺及生产技术的开展与应用情况国内外先进工艺及生产技术的开展与应用情况 制定机械加工工艺规程所需原始资料制定机械加工工艺规程所需原始资料 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。3.3.3.3.熟悉或确定毛坯熟悉或确定毛坯熟悉或确定毛坯熟悉或确定毛坯依据是：零件的结构、在产品中的作用、生产纲领。机械加工工艺规程设计步骤机械加工工艺规程设计步骤2.1 概概 述述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，可防止打刀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，可防止钻头偏斜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1115101281181171081079911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包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。工工艺艺装装备备的的选选择择在在满满足足零零件件加加工工工工艺艺的的需需要要和和可可靠靠地地保保证证零零件件加加工工质质量量的的前前提提下下，应应与与生生产产批批量量和和生生产产节节拍拍相相适适应应，并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。对对必必须须改改装装或或重重新新设设计计的的专专用用或或成成组组工工艺艺装装备备，应应在在进进行行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。2.1 概概 述述7.确定切削用量8.确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差9.确定时间定额10.编制数控加工程序（对数控加工）11.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。用未经机械加工外表作为定位基准，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。粗基准粗基准用经过机械加工外表作为定位基准，称为精基准。精基准精基准附加基准附加基准2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订一、定位基准的选择一、定位基准的选择工艺凸台A向A辅助基准a a）2 2）1 1）（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基准。（2 2）余量均匀分配原则如果首先要求保证工件某重要外表加工余量均匀时，应选择该外表的毛坯面作为粗基准。粗基准选择比较1.1.粗基准的选择粗基准的选择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（3 3）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。（2 2）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（1 1）基准重合原则选用被加工面设计基准作为精基准主轴箱零件精基准选择（2 2）统一基准原则当工件以某一外表作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余外表时，应尽早将这个基准面加工出来，并到达一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工2.2.精基准的选择精基准的选择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精基准的选择精基准的选择 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）有利于保证各加工外表之间的位置精度；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。精基准的选择精基准的选择（3 3）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（4 4）自为基准原则【例】床身导轨面磨削加工导轨磨削基准选择精基准的选择精基准的选择浮动镗刀块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】浮动镗刀块镗孔精基准的选择精基准的选择自为基准例如 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】内外表拉削精基准的选择精基准的选择自为基准例如（5 5）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摇杆零件图4012H7铸造圆角R3其余倒角145600.05920H71.63.23.23.21618M83.2R12710ABDC1545【例1】选择如下图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。基准选择的训练基准选择的训练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外表粗糙度1.1.加工经济精度加工经济精度 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 工艺路线的制订工艺路线的制订二、加工经济精度与加工方法的选择二、加工经济精度与加工方法的选择1）零件加工外表的精度和外表粗糙度要求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）经济性选择加工方法应考虑的问题选择加工方法应考虑的问题 外外圆圆外外表表、孔孔及及平平面面加加工工方方案案参参见教材表见教材表4-74-7，4-84-8，4-94-92.2 工艺路线的制订工艺路线的制订二、加工经济精度与加工方法的选择二、加工经济精度与加工方法的选择典型外表加工路线典型外表加工路线研磨IT5Ra0.0080.32超精加工IT5Ra0.010.32砂带磨IT5Ra0.010.16精密磨削IT5Ra0.0080.08抛光Ra0.0081.25金刚石车IT56Ra0.021.25滚压IT67Ra0.161.25精磨IT67Ra0.161.25精车IT78Ra1.255粗磨IT89Ra1.2510半精车IT1011Ra2.512.5粗车IT1213Ra1080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加工经济精度与加工方法的选择加工经济精度与加工方法的选择孔的典型加工工艺路线珩磨IT56Ra0.041.25研磨IT56Ra0.0080.63粗镗IT1213Ra520钻IT1013Ra580半精镗IT1011Ra2.510粗拉IT910Ra1.255扩IT913Ra1.2540精镗IT79Ra0.635粗磨IT911Ra1.2510精拉IT79Ra0.160.63推IT68Ra0.081.25铰IT69Ra0.3210金刚镗IT57Ra0.161.25精磨IT78Ra0.080.63滚压IT68Ra0.011.25手铰IT5Ra0.081.252.2 工艺路线的制订工艺路线的制订加工经济精度与加工方法的选择加工经济精度与加工方法的选择平面典型加工工艺路线抛光Ra0.0081.25研磨IT56Ra0.0080.63精密磨IT56Ra0.040.32半精铣IT811Ra2.510精铣IT68Ra0.635高速精铣IT67Ra0.161.25导轨磨IT6Ra0.161.25精磨IT68Ra0.161.25宽刀精刨IT6Ra0.161.25粗磨IT810Ra1.2510精刨IT68Ra0.635半精刨IT811Ra2.510半精车IT811Ra2.510粗铣IT1113Ra520粗刨IT1113Ra520砂带磨IT56Ra0.010.32金刚石车IT6Ra0.021.25刮研Ra0.041.25精车IT68Ra1.255粗车IT1213Ra1080精拉IT69Ra0.322.5粗拉IT1011Ra5202.2 工艺路线的制订工艺路线的制订加工经济精度与加工方法的选择加工经济精度与加工方法的选择2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订超精加工方法超精加工方法2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订超精加工方法超精加工方法2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订超精加工方法超精加工方法（1）先基准后其他先加工基准面，再加工其他外表（2）先面后孔1 1）当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，）当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定 2 2）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工好，再加工孔，则可防止上述情况的发生加工好，再加工孔，则可防止上述情况的发生（3）先主后次 1 1）先考虑主要外表加工，再安排次要外表加工，次要外表加工）先考虑主要外表加工，再安排次要外表加工，次要外表加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排常常从加工方便与经济角度出发进行安排 2 2）次要外表和主要外表之间往往有相互位置要求，常常要求在）次要外表和主要外表之间往往有相互位置要求，常常要求在主要外表加工后，以主要外表定位进行加工主要外表加工后，以主要外表定位进行加工（4）先粗后精 机械加工工序的安排机械加工工序的安排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。而外表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为了提高零件外表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理工序或外表处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、煮黑等）一般放在工艺过程的最后。热处理和表面处理工序的安排热处理和表面处理工序的安排2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订除操作工人自检外，以下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。其他工序的安排其他工序的安排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。检验工序的安排检验工序的安排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；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工序集中工序集中工序分散工序分散2.2 工艺路线的制订工艺路线的制订工序的集中与分散工序的集中与分散 传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式（个别工序亦有相对集中的情况）（个别工序亦有相对集中的情况）工序集中与工序分散的应用工序集中与工序分散的应用 由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，加由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，加之加工中心等先进设备的采用，工序集中将越来越成为生产的主之加工中心等先进设备的采用，工序集中将越来越成为生产的主流方式流方式 多品种、中小批量生产，为便于转换和管理，多多品种、中小批量生产，为便于转换和管理，多采用工序集中方式采用工序集中方式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到达一定的加工精度，为精加工作好准备v精加工阶段使加工面精度和外表粗糙度到达要求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；v可及早发现毛坯缺陷，以减少损失。加工阶段的划分加工阶段的划分加工阶段划分的意义加工阶段划分的意义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外表切去材料层厚度v工序（工步）余量某一外表在某一工序（工步）中所切去的材料层厚度对于被包容外表对于包容外表a）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。加工余量及其计算加工余量及其计算 2.3 加工余量、工序尺寸及公差确实定加工余量、工序尺寸及公差确实定双边余量双边余量:对于外圆内圆等对称外表对于外圆内圆等对称外表 外圆外表外圆外表 2Zb=da-db，内圆外表内圆外表 2Zb=Db-Da单边余量单边余量:对于非对称外表对于非对称外表 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(lbTb)=Zb+Tb最小余量最小余量Zmin Zmin=(laTa)lb=ZbTa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，本工序的公称余量本工序的公称余量:Zb=la-lb 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，本工序的公称余量就是基本尺寸，本工序的公称余量:Zb=lb-la Zmax=(lb+Tb)la=Zb+Tb Zmin=lb(la+Ta)=ZbTa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；Tb本工序尺寸公差。v余量公差（被包容尺寸与包容尺寸）2.3 加工余量、工序尺寸及公差确实定加工余量、工序尺寸及公差确实定v总加工余量零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度式中ZS总加工余量；Zi第i道工序加工余量；n该外表加工工序数。采用浮动镗刀块镗孔采用浮动镗刀块镗孔式中Ry上一工序外表粗糙度；Ha上一工序外表缺陷层；ea 上一工序形位误差；b本工序装夹误差。无心磨床磨外圆无心磨床磨外圆 研磨、抛光平面研磨、抛光平面RyHaeab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、工序尺寸及公差确实定加工余量、工序尺寸及公差确实定1）上工序留下的外表粗糙度值）上工序留下的外表粗糙度值Ry和外表缺陷和外表缺陷层深度层深度Ha本工序必须把上工序留下的外表粗糙度和外表缺陷层本工序必须把上工序留下的外表粗糙度和外表缺陷层全部切去，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 上工序加工外表存在形状误差，如平面度、圆柱度等，上工序加工外表存在形状误差，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，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外表工序尺寸公差范工件上有些形位误差未包括在加工外表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外表缺陷层。将无法去除上工序留下的外表缺陷层。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），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图7-20三爪卡盘的装夹误差加工余量确定方法加工余量确定方法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、工序尺寸及公差确实定加工余量、工序尺寸及公差确实定确定工序尺寸一般方法确定工序尺寸一般方法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、工序尺寸及公差确实定加工余量、工序尺寸及公差确实定主轴孔工序尺寸及公差确实定浮动镗0.1100IT7Ra 0.8精镗0.5IT8Ra 1.6半精镗2.4IT10Ra 3.2粗镗5IT12Ra 6.3毛坯孔工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度(IT)工序尺寸及公差外表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2】2.3 加工余量、工序尺寸及公差确实定加工余量、工序尺寸及公差确实定100-0.1=99.999.9-0.5=99.499.4-2.4=9797-5=92尺寸链定义尺寸链定义 在在零零件件加加工工或或机机器器装装配配过过程程中中，由由相相互互联联系系的的尺尺寸寸形形成成的封闭尺寸组，称为尺寸链。的封闭尺寸组，称为尺寸链。装装配配尺尺寸寸链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 工工艺艺尺尺寸寸链链在加工过程中，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 封闭环封闭环在零件加工过程或机器装配过程中最终形成的环在零件加工过程或机器装配过程中最终形成的环（或间接得到的环）（或间接得到的环）指组成尺寸链的每一个尺寸指组成尺寸链的每一个尺寸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 组成环组成环尺寸链中除封闭环以外的各环。对于工艺尺寸链尺寸链中除封闭环以外的各环。对于工艺尺寸链来说，组成环的尺寸一般是由加工直接得到的来说，组成环的尺寸一般是由加工直接得到的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pp尺寸链方程尺寸链方程 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：2.4 工艺尺寸链工艺尺寸链 1.1.极值法极值法四四)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。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，分为直线尺寸链、平按尺寸链在空间分布的位置关系，分为直线尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链。面尺寸链和空间尺寸链。一、直线尺寸链一、直线尺寸链最小极限尺寸：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)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 ：封封闭闭环环的的上上偏偏差差：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 封闭环的公差封闭环的公差 ：等于所有组成环公差之和四四)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量生产中。(2)(2)各各环环平平均均尺尺寸寸之之间间的的关关系系(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 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。2.概率法概率法(1)(1)正正计计算算已知各组成环，求封闭环。主要用于验算所设计的产品能否满足性能要求，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局部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。（1）尺寸A A0 0是加工过程间接保证的，是尺寸链的封封闭闭环环；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】尺寸链方程为：1.1.工艺基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算工艺基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算 【解】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。【例6】【解】工艺尺寸链例如a)b)A1A2A0A1A2A0ABC0.05 A0.1 C求解图b）的尺寸链，可得到：工序尺寸：1.1.工艺基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算工艺基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算 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，是封封闭闭环环；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。计算过程：设计基准（定位基准）设计基准（定位基准）假设本道工序的加工精度为假设本道工序的加工精度为，则只要，则只要 A2，即可即可满足加工要求满足加工要求例：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假设要满足加工精度必须有：假设要满足加工精度必须有：称为基准不重合误差称为基准不重合误差L2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间的距离。解解：为为求求得得该该测测量量尺尺寸寸，需需要要按按尺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。（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 故：实测结果为 ，就能够保证III轴和轴中心距的要求。但是，假设实测结果超差，却不一定都是废品。假设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)由由此此可可见见：产产生生假假废废品品的的根根本本原原因因在在于于测测量量基基准准和和设设计计基基准准不不重重合。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。测量尺寸链示例A2 假假设设实实测测A A2 2=40.30=40.30，按按上上述述要要求求判判为为废废品品，但但此此时时如如A A1 1=50=50，则则实实际际A A0 0=9.7=9.7，仍仍合合格格，即即“假假废废品品”。当当实实测测尺尺寸寸与与计计算算尺尺寸寸的的差差值值小小于于尺尺寸寸链链其其它它组组成成环环公公差差之之和和时时，可可能能为为假假废废品品。采采用专用检具可减小假废品出现的可能性用专用检具可减小假废品出现的可能性如下图零件，尺寸A0不好测量，改测尺寸A2，试确定A2的大小和公差v 由新建立的尺寸链可解出：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【例例】某某零零件件按按大大批批量量生生产产采采用用调调整整法法加加工工A A、B B、C C面面。其其工工艺艺安安排排是是：已已将将A A、B B面面加加工工好好，本本工工序序以以A A面面为为定定位位基基准准加加工工C C面面，以以保保证尺寸：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 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-A243.3=A1+2019.8得得A1=43.1验算公差验算公差T0=T1+T3+T2T1=0.20.0310.0195=0.1495A1上偏差上偏差0.2=ES(A1)+0.01950ES(A1)=0.20.0195=0.1805A1下偏差下偏差0=EI(A1)+00.031EI(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如下图偏心零件，外表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：（3 3）外表淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算）外表淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算【例1】【解】渗碳层深度尺寸换算a)A1）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，操作渗碳层深度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(4)尺寸链计算过程：【例例2】如如下下图图轴轴套套类类零零件件的的外外外外表表要要求求镀镀铬铬，镀镀层层厚厚度度规规定定为为0.0250.0250.04mm0.04mm，镀镀后后不不再再加加工工，并并且且外外径径的的尺尺寸寸为为 mmmm。这这样样，镀镀层层厚厚度度和和外外径径的的尺尺寸寸公公差差要要求求只只能能通通过过操操作作电电镀镀时时间间来来保保证证，求镀前磨削工序的工序尺寸。求镀前磨削工序的工序尺寸。（3 3）外表淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算）外表淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算【解解】（1）按半径画出工艺尺寸链图（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（4）尺寸链计算换成直径后，镀前磨削工序的工序尺寸为：3.3.校核工序间余量校核工序间余量例例: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。ABCA1A2A3ABCA5A410以端面C为基准，粗车端面A、B，直接得到A1=28-0.52，A2=35-0.3420调头，粗、精车C面，直接得到尺寸A3=26-0.2830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，Zmin=0.380,适宜。适宜。当零件在同一尺寸方向上加工尺寸较多，且工序（测量）基准需屡次转换时，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，操作余量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，保证设计尺寸尺寸A6=27.070.07；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