1章机械制造工艺与夹具.ppt

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1、绪 论 本书突出了基本概念，注重实际应用，是根据全国职工本书突出了基本概念，注重实际应用，是根据全国职工高教学会推荐的大纲编写的。高教学会推荐的大纲编写的。本书包括机械加工工艺规程的制订、机床夹具、机械加本书包括机械加工工艺规程的制订、机床夹具、机械加工精度、机械加工表面质量、典型零件加工、机械装配工艺工精度、机械加工表面质量、典型零件加工、机械装配工艺基础、现代机械制造工艺技术共七章。基础、现代机械制造工艺技术共七章。课程定位课程定位 1 1、如何理解机械制造、工艺及夹具？、如何理解机械制造、工艺及夹具？2 2、课程的作用？、课程的作用？3 3、如何学好本门课程、如何学好本门课程课程要求课程

2、要求 考核性质和方法考核性质和方法机械加工过程中，为保证加工精度，固定工件，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具第一节 基本概念一、生产过程和工艺过程一、生产过程和工艺过程包括原材料和成品的运输与保管；生产技术准备工作；毛坯的制造；零件的机械加工、热处理和其它表面处理；产品的装配、调试、检验、油漆和包装等。生产过程生产过程是指将原材料转变为成品的所有劳动过程。第一章第一章 机械加工工艺规程的制订机械加工工艺规程的制订在生产过程中，毛坯的制造、零件的机械加工与热处理、产品的装配等工作直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，这一过程称为工

3、艺过程工艺过程。采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量使其成为零件的过程，称为机械加工工艺过程。机械加工工艺过程。二、工艺过程的组成二、工艺过程的组成工序工序一个或一组工人在一个工作地点或一台机床上，对同一个或几个零件进行加工所连续完成的那部分工艺过程称为工序工序。在零件的加工过程中，有一些工作并不改变零件的形状、尺寸和表面质量，但却影响工艺过程的完成。一般称完成这些工作的工序为辅助辅助工序工序。2.工工步步 一个工序含有一个或几个工步。为提高生产率，采用多刀同时加工一个零件的几个表面时，也看作一个工步，并称为复合工步复合工步。那些连续进行的若干相同的工步，通常也看作一个工步。

4、在加工表面不变、加工工具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工序内容，称为工步工步。3.走走刀刀 走刀是构成工艺过程的最小单元。在一个工步内，若被加工表面需切除的余量较大，一次切削无法完成，则可分几次切削，每一次切削就称为一次走刀走刀。4.安安装装 工件在加工前，先要把工件位置放准，确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程称为定位定位。工件定位后将其固定住，使其在加工过程中的位置保持不变的操作称为夹紧夹紧。工件在加工时应尽量减少安装次数，以减少安装工作的时间，避免产工件在加工时应尽量减少安装次数，以减少安装工作的时间，避免产生更大的误差。生更大的误差。将工件在机床上或夹

5、具中定位后加以夹紧的过程称为安装安装。5.工工位位 采用多工位加工法既减少了安装次数，又可同时进行作业，可以提高加工精度和生产率。工件在机床上所占据的位置称为工位工位。三、生产纲领与生产类型及其工艺特征三、生产纲领与生产类型及其工艺特征 生产纲领生产纲领：企业在计划期内应生产的产品产量。零件的生产纲领零件的生产纲领是指包括备品和废品在内的年产量，可按下式计算：式中，N零件的生产纲领（件/年）Q产品的生产纲领（台/年）n每台产品中含该零件的数量（件/台）a零件备品率；b零件废品率。生产类型生产类型：企业生产专业化程度的分类。根据生产纲领和产品的大小，可分为 单单件小批生产件小批生产：单个生产，很

6、少重复或不重复的生产类型大批大量生产大批大量生产：产品数量很大，大多数工作地点重复进行中批连续生产中批连续生产：一年中分批轮流地制造，工作地点周期重复生产纲领决定一生产类型，产品大小也对生产类型有影响。工艺特征工艺特征：不同的生产类型具有不同的工艺特点。四、获得加工精度的方法四、获得加工精度的方法获得尺寸精度的方法试切法试切法：通过试切出一小段测量调刀再试切，反复进行，直到达到规定尺寸再进行加工的一种加工方法。调整法调整法：先调整好刀具的位置，然后以不变的位置加工一批零件的方法。定尺寸刀具法定尺寸刀具法：通过刀具的尺寸来保证加工表面的尺寸精度。自动控制法自动控制法：通过自动测量和数字控制装置，

7、在达到尺寸精度时自动停止加工的尺寸控制方法。获得形状精度的方法刀尖轨迹法刀尖轨迹法：通过刀尖的运动轨迹来获得形状精度的方法。仿形法仿形法：刀具按照仿形装置进给对工件进行加工的方法。成形法成形法：利用成形刀具对工件进行加工获得形状精度的方法。展成法展成法：利用刀具和工件作展成切削运动形成包络面，从而获得形状精度 的方法。获得位置精度的方法直接找正安装直接找正安装：用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法。按划线找正安装按划线找正安装：先用划针画出要加工表面的位置，再按划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧。用夹具安装用夹具安装：将工件直接安装在夹具的定位元件上的方法。第二节 机械

8、加工工艺规程的制订 用表格的形式将机械加工工艺过程的内容书写出来，成为指导性技术文件，就是机械加工工艺规程。其内容包括：一、工艺规程的作用一、工艺规程的作用 是指导生产的主要技术文件 是组织和管理生产的基本依据 是新建和扩建工厂的基本资料零件加工工序内容、切削用量、工时定额、各工序所采用的设备和工艺装备二、工艺规程的格式二、工艺规程的格式机械加工工艺过程卡机械加工工艺卡机械加工工序卡三、三、制订工艺规程制订工艺规程的原始资料的原始资料产品的全套装配图和零价的工作图；产品验收的质量标准；产品的生产纲领；产品零件毛坯生产条件及毛坯图等资料；工厂现有生产条件；国内外新技术新工艺及其发展前景；有关的工

9、艺手册及图册。四、四、制订工艺规程的原则制订工艺规程的原则 工艺规程是直接指导生产和操作的重要文件，在编制时还应做到正确、完整、统一和清晰。所用术语、符号、计量单位和编号都要符合标准。所制订的工艺规程，能在一定的生产条件下，以最快的速度、最少的劳动量和最低的费用，可靠地加工出符合要求的零件。同时还应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进工艺技术和经验，并保证有良好的劳动条件。五、制订工艺规程的步骤五、制订工艺规程的步骤分析零件图和产品装配图；选择毛坯；选择定位基准；拟定工艺路线；确定加工余量和工序尺寸；确定切削用量和工时定额；确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具；确定各工序

10、的技术要求及检验方法；填写工艺文件。第三节 零件的工艺分析一、检查零件图书的完整性和正确性一、检查零件图书的完整性和正确性二、零件的技术要求分析二、零件的技术要求分析 加工表面的尺寸精度；主要加工表面的形状精度；主要加工表面之间的相互位置精度；加工表面的粗糙以及表面质量方面的其它要求；热处理要求；其它要求（如动平衡、未注圆角或倒角等）三、零件的结构工艺性分析三、零件的结构工艺性分析 （见下图）第四节 毛坯的选择一、毛坯的种类一、毛坯的种类铸件铸件：适用于形状较复杂的零件毛坯。铸造方法有砂型铸造、精密铸 造、金属型铸造、压力铸造等。锻件：锻件：适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。锻造方法有

11、自 由锻和模锻两种。型材：型材：有热轧（尺寸大、精度低）和冷拉（尺寸小、精度高）两种。焊接件：焊接件：根据需要将型材或钢板焊接而成的毛坯件。冷冲压件：冷冲压件：可以非常接近成品要求，但模具昂贵。二、毛坯选择时应考虑的因素二、毛坯选择时应考虑的因素零件的材料及机械性能要求。零件的结构形状与大小。生产纲领的大小。现有生产条件。充分利用新工艺、新材料。三、毛坯的形状与尺寸的确定三、毛坯的形状与尺寸的确定为加工时安装工件的方便，有些铸件毛坯需铸出工艺搭子。装配后需形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便，常将分离零件先做成一个整体毛坯，加工到一定阶段再切割分离。对于形状比较规则的小型

12、零件，为了提高机械加工的生产率和便于安装，应将多件合成一个毛坯，当加工到一定阶段后，再分离成单件。第五节 定位基准的选择一、基准的概念及其分类一、基准的概念及其分类设计基准设计基准：零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准。它是标注设计尺寸的起点。零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面工艺基准工艺基准：在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准。按用途分为：定位基准定位基准在加工时，用以确定零件在机床夹具中的正确位置所采用的基准。又分为精基准和粗基准。工序基准工序基准在工艺文件上用以标定被加工表面位置的基准。测量基准测量基准零

13、件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准。装配基准装配基准装配时用以确定零件在机器中位置的基准。基准在工作上并不一定具体存在。基准在工作上并不一定具体存在。在机械加工中，必须使工件、夹具、刀具和机床之间保持正确的相互位置，才能加工出合格的零件。这种正确的相互位置关系，是通过工件在夹具中的定位、夹具在机床上的安装、刀具相对于夹具的调整来实现的。二、二、工件的定位工件的定位自由度的概念自由度的概念 一个位于空间自由状态的物体，对于直角坐标系来说，具有六个自由度。它的空间位置是任意的，即能沿X、Y、Z轴移动（移动自由度移动自由度）。又能绕三个坐标轴转动（转动自由度转动自由度）。六点定位原则六点定

14、位原则 定位就是从限制自由度开始。分析工件定位时，通常用一个支承点限制通常用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件的一个自由度，用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原则工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原则(六点定则六点定则)。通过以上分析，可将定位基准按其所限制的自由度数分为：主要定位基准面主要定位基准面 设置三个支承点，限制工件的三个自由度。导向定位基准面导向定位基准面 设置两个支承点，限制工件两个自由度的平面或圆柱面。双导向定位基准面双导向定位基准面 限制工件四个自由度的圆柱面。（

15、左图）双支承定位基准面双支承定位基准面 限制工件两个移动自由度的圆柱面。（右图）止推定位基准面止推定位基准面 限制工件一个自由度的表面。防转定位基准面防转定位基准面 限制工件一个转动自由度。在分析限制工件在空间的自由度，即分析工件的定位时，需注意下面两点：用定位支承点限制工件的自由度，可以理解为：定位支承点与工件定位支承点与工件的定位基准必须始终保持紧贴接触，即工件上的定位基面与夹具的定位元的定位基准必须始终保持紧贴接触，即工件上的定位基面与夹具的定位元件的工作表面要始终保持接触配合。件的工作表面要始终保持接触配合。在分析定位支承点，即定位元件起定位作用时，不要考虑力的影响不要考虑力的影响 不

16、能把“定位定位”与“夹紧夹紧”两个概念混淆。如图，工件在支承1和两个圆柱销2上定位，工件在X方向上的任一位置都可以夹紧，这就是说工件在X方向上的位置不确定，只有在X方向上设置一个止推销时，在X的方向才能取得确定的位置。限制工件自由度与加工要求的关系限制工件自由度与加工要求的关系 工批工件在夹具中定位时，只有满足以下两条要求，定位方案才是可行的。一是需要限制的自由度，必须都得到恰当地限制一是需要限制的自由度，必须都得到恰当地限制二是保证必要的定位精度和稳定性。二是保证必要的定位精度和稳定性。因此确定定位方案时，要根据工件的加工精度要求，遵循六点定位原则，分析工件应该限制的自由度，确定定位方法，选

17、择定位元件，继而进行定位误差的分析和计算。工件定位中的几种情况工件定位中的几种情况完全定位完全定位工件的六个自由度全部被限制的定位不完全定位不完全定位根据加工要求，并不需要限制工件的全部自由度。欠定位欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位。无法保证加工要求，所以是不允许的。过定位过定位夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度。过定位可能导致下列后果：工件无法安装工件无法安装 造成工件或定位元件变形造成工件或定位元件变形 由于过定位往往会带来不良后果，一般确定定位方案时，应尽量避免。消除或减小过定位所引起的干涉，一般有两种方法：改变定位元件的改变

18、定位元件的结构，使定位结构，使定位 元件重复限制自由度元件重复限制自由度的的部分起部分起 定位作用定位作用。提高工件定位基准之间以及定位元件工作提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间表面之间的位置精度。的位置精度。三、定位基准的选择三、定位基准的选择1.粗粗基准的选择原则基准的选择原则（保证足够余量，尽快获得精基面）。如果主要要求保证工件上某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准。若主要要求保证加工面与不加 工面间的位置要求，则应选不加工面 为粗基准。作为粗基准的表面，应尽量平整光洁，有一定面积，以使工件定位可靠、夹紧方便。粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。2.精精基准的选择原则

19、基准的选择原则（考虑加工精度和工件安装）。基准重合原则基准重合原则即选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。为保证尺寸c的精度(Tc)要求，应使：如下图，此时尺寸a的误差对加工尺寸c无影响，加工误差只需满足：显然这种基准重合的情况能使工序允许出现的误差加大，使加工更容易达到精度要求，经济性更好。基准统一原则基准统一原则应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面。自为基准原则自为基准原则某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准。互为基准原则互为基准原则当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准

20、，反复进行加工，以保证位置精度要求。所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。3 3、实现定位的一般方法、实现定位的一般方法（1）直接）直接找正找正安装安装：用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法。（2）按）按划线找正划线找正安装安装：先用划针画出要加工表面的位置，再按划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧。（3）、用）、用夹具夹具安装安装：将工件直接安装在夹具的定位元件上的方法。3 3、实现定位的一般方法、实现定位的一般方法（1）直接）直接找正找正安装安装：用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法。（2）按）按划线找正划线找正安装安装：先用划针画出要

21、加工表面的位置，再按划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧。（3）、用）、用夹具夹具安装安装：将工件直接安装在夹具的定位元件上的方法。第六节 工艺路线的拟定一、表面加工方法的选择一、表面加工方法的选择工件材料的性质工件材料的性质工件的结构和尺寸工件的结构和尺寸生产类型生产类型具体生产条件具体生产条件特殊要求特殊要求为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法主要加工表面：主要加工表面：完整外圆柱面、回转体端面完整外圆柱面、回转体端面次要加工表面：次要加工表面：完整内圆柱面、螺纹、滚花完整内圆柱面、螺纹、滚花加工经济精度：加工经济精

22、度：IT7IT7级级加工性质：粗加工和半精加工加工性质：粗加工和半精加工经济粗糙度：经济粗糙度：Ra1.6Ra1.6 0.80.8应用范围：应用范围：车削加工车削加工主要加工表面：主要加工表面：平面平面次要加工表面：次要加工表面：键槽、内孔、台阶面键槽、内孔、台阶面加工经济精度：加工经济精度：IT7IT7级级加工性质：粗加工和半精加工加工性质：粗加工和半精加工经济粗糙度：经济粗糙度：Ra1.6Ra1.6 0.80.8应用范围：应用范围：铣削加工铣削加工主要加工表面：主要加工表面：平面、圆柱面、锥面平面、圆柱面、锥面加工经济精度：加工经济精度：IT6IT6级级加工性质：精加工加工性质：精加工经济

23、粗糙度：经济粗糙度：Ra0.8Ra0.80.40.4应用范围：应用范围：磨削加工磨削加工主要加工表面：主要加工表面：平面、圆柱面、锥面平面、圆柱面、锥面加工经济精度：加工经济精度：IT6IT6级级加工性质：精加工加工性质：精加工经济粗糙度：经济粗糙度：Ra0.8Ra0.80.40.4应用范围：应用范围：磨削加工磨削加工 任何任何一种加工方法可以获得的精度和表面粗糙度值均有一个较大的范一种加工方法可以获得的精度和表面粗糙度值均有一个较大的范围。只有一定的精度范围内才是经济的。围。只有一定的精度范围内才是经济的。二、加工顺序的安排二、加工顺序的安排切削工序的安排原则先粗后先粗后精精 在一个零件的所

24、有表面的加工中，一般包括粗加工阶段粗加工阶段切除各表面上大部分余量半精加工阶段半精加工阶段完成次要表面的加工精加工阶段精加工阶段保证各主要表面达到图样要求光整加工阶段光整加工阶段处理表面粗糙度要求很细和尺寸精度要求很高的表面利于保证加工质量便于合理使用设备便于安排热处理工序和检验工序便于及时发现毛坯缺陷，避免损伤已加工面先主后次先主后次 零件的加工应先安排加工主要表面，后加工次要表面。先面后孔先面后孔 零件上的平面必须先进行加工，然后再加工孔。基面先行基面先行 用作精基准的表面要首先加工出来。热处理工序的安排原则 热处理可以提高材料的力学性能，改善金属的切削性能及消除残余应力。预备热处理预备热

25、处理正火、退火时效处理调质最终热处理最终热处理 常用的有：淬火、渗碳淬火、渗氮等。辅助工序的安排辅助工序的安排 检验工序是主要的辅助工序，其它还有：表面强化和去毛刺、倒棱、清洗、防锈等。三、工序的集中三、工序的集中与分散与分散工序集中工序集中 就是指每道工序加工内容很多，工艺路线短。可以采用高效机床和工艺装备，生产率高。减少了设备数量以及操作工人和占地面积、节省人力、物力。减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度。采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。工序分散工序分散 就是指每道工序的加工内容很少，甚至一道工序只含一个工步，工艺路线很长。设备和工艺装备比较简单，便于调整

26、，容易适应产品的变换。对工人的技术要求较低。可以采用最合理的切削用量，减少机动时间。所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。集中集中或分散主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术或分散主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求，还要考虑各工序生产节拍的一致性。要求，还要考虑各工序生产节拍的一致性。第七节确定加工余量一、加工余量的基本概念一、加工余量的基本概念加工余量可分为工序余量和总余量。工序余量工序余量指某一表面在一道工序 中被切除的金属层厚度。工序余量的计算工序余量的计算对于外表面 对于内表面 加工时从加工表面上切去的金属层厚度。式中，Z本工序的工序余量；a前工序的工序余量；

27、b本工序的工序尺寸。上述加工余量均是非对称的单边余量单边余量，旋转表面的加工余量是对称的双边余量双边余量。对于轴对于孔式中，Z直径上的加工余量；da前工序加工直径；db本工序加工直径。工序基本余量、最大余量、最小余量及余量公差工序基本余量、最大余量、最小余量及余量公差 当尺寸a、b均等于工序基本尺寸时，基本余量为则最小余量而最大余量 当工序尺寸用基本尺寸计算时，所得当工序尺寸用基本尺寸计算时，所得的加工余量称为基准余量或公称余量的加工余量称为基准余量或公称余量工序余量和工序尺寸公差的关系式如下：式中，Ta前工序的工序尺寸公差；Tb本工序的工序尺寸公差。余量公差是加工余量的变动范围，其值为式中，

28、Tz本工序余量公差。所以，余量公差等于前工序与本工序的工序尺寸公差之和。总加工余量总加工余量指零件从毛坯变为成品时从某一表面所切除的金属层总厚度。其值等于某一表面的毛坯尺寸与零件设计尺寸之差，也等于该表面各工序余量之和，即 二、影响加工余量的因素二、影响加工余量的因素上工序的表面质量前工序的工序尺寸公差前工序的位置误差本工序工件的安装误差所以本工序的加工余量必须满足下式：所以本工序的加工余量必须满足下式：用于对称余量时：用于单边余量时：三、加工余量的确定三、加工余量的确定经验估计法经验估计法根据工艺人员的经验来确定加工余量。查表修正法查表修正法根据有关手册，查得加工余量的数值，然后根据实际情况

29、进行适当修正。分析计算法分析计算法对影响加工余量的各种因素进行分析，然后根据一定的计算关系来计算加工余量的方法。在确定加工余量时，要分别确定在确定加工余量时，要分别确定加工总余量加工总余量（毛坯余量）（毛坯余量）和和工序余量工序余量。第八节 工序尺寸及其公差的确定一、基准重合时，工序尺寸及其公差的计算一、基准重合时，工序尺寸及其公差的计算 当工序基准、定位基准或测量基准与设计基准重合，表面多次加工时，工序尺寸及公差的计算是比较容易的。其计算顺序是由最后一道工序向前推算。定毛坯总余量和工序余量。定毛坯总余量和工序余量。定工序公差。定工序公差。求工序基本尺寸。求工序基本尺寸。标注工序尺寸公差。标注

30、工序尺寸公差。二二、基准不、基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算重合时，工序尺寸及其公差的计算 当零件加工时，多次转换工艺基准，引起测量基准、定位基准工序与设计基准不重合，这时，需要利用工艺尺寸链原理来进行工序尺寸及其公差的计算。工艺尺寸链的基本概念工艺尺寸链工艺尺寸链由一系列相互联系的尺寸所形成的尺寸封闭图形。通过对上图的分析可以知道，工艺尺寸链的主要特征是：封闭性封闭性尺寸链中各个尺寸的排列呈封闭形式，关联性关联性任何一个直接保证的尺寸及其精度的变化，必将 影响间接保证的尺寸和其精度。工艺尺寸链的组成工艺尺寸链的组成组成工艺尺寸链的每一个尺寸称为环。环又分为：封闭环封闭环在加工过程中间接获

31、得、最后保证的尺寸，组成环组成环除封闭尺寸以外的其它环。分为增环增环（封闭环随 其增加而增加）和减环减环(封闭环随其增加而减小)工艺尺寸链工艺尺寸链的建立的建立 利用工艺尺寸链进行工序尺寸及其公差的计算，关键在于正确找出尺寸链，正确区分增、减环和封闭环，其步骤为：封闭环的确定封闭环的确定 组成环的查找组成环的查找 区分增减环区分增减环 注意：所建立的尺寸链必须使组成环数最少，这样能更容注意：所建立的尺寸链必须使组成环数最少，这样能更容易满足封闭环的精度或者使各组成环的加工更容易、更经济。易满足封闭环的精度或者使各组成环的加工更容易、更经济。工艺尺寸链计算的基本公式工艺尺寸链计算的基本公式极值法

32、极值法 封闭环的基本尺寸计算封闭环的基本尺寸计算封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和，即式中，m增环的环数；n包括封闭环在内的总环数。封闭环极限尺寸的计算封闭环极限尺寸的计算封闭环的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，即 封闭环的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，即 封闭环上下偏差的计算封闭环上下偏差的计算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，即 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，即式中，增环和减环的上偏差 增环和减环的下偏差 封

33、闭环的公差计算封闭环的公差计算封闭环的公差等于所有组成环公差之和，即式中，T(Ai)第i个组成环的公差值。封闭环平均尺寸和平均偏差的计算封闭环平均尺寸和平均偏差的计算封闭环的平均尺寸等于所有增环的平均尺寸之和减去所有减环的平均尺寸之和，即 封闭环的平均偏差等于所有增环的平均偏差之和减去所有减环的平均偏差之和，即概率法概率法 当工艺尺寸链的环数较多、且为大批量生产时，应该按概率法计算，其公差什的计算公式为式中，封闭环的公差值；第i个组成环的公差值；平均分配系数。在保证封闭环精度不变的前提下，应用概率法可以使组成环公差放大，在保证封闭环精度不变的前提下，应用概率法可以使组成环公差放大，从而减低了加

34、工时对工艺尺寸的精度要求，降低了加工难度和加工成本。从而减低了加工时对工艺尺寸的精度要求，降低了加工难度和加工成本。尺寸链的尺寸链的计算形式计算形式正计算正计算已知各组成环尺寸，求封闭环尺寸，其计算结果是唯一的。反计算反计算已知封闭环求各组成环。中间计算中间计算已知封闭环和部分组成环，求某一组成环。例例1 1：图示零件以：图示零件以B B定位定位加工加工A A面，其余机构均面，其余机构均已加工完毕。求保证尺已加工完毕。求保证尺寸寸2020的工序尺寸及偏差。的工序尺寸及偏差。例例2 2如图所示零件设计尺寸为如图所示零件设计尺寸为4040、和、和3232、1010，加工工艺过程为：，加工工艺过程为

35、：、粗精车两端面，保证尺寸粗精车两端面，保证尺寸40.540.50 0-0.1-0.1mmmm、粗精镗台阶孔，保证孔深、粗精镗台阶孔，保证孔深x x和和10100.060.060 0、磨右端面，保证尺寸、磨右端面，保证尺寸40400 0-0.05-0.05mmmm。计算工序尺寸计算工序尺寸x x及其偏差。及其偏差。例例3 3、如图、如图11-1311-13所示零件，按图样注出的尺寸所示零件，按图样注出的尺寸A3A3不易测量，现不易测量，现改为按尺寸改为按尺寸A2A2测量，计算测量，计算A2A2的基本尺寸和偏差。的基本尺寸和偏差。例例4 4图示齿轮内孔工艺过程为：先粗镗孔后插键槽，再精镗图示齿轮

36、内孔工艺过程为：先粗镗孔后插键槽，再精镗孔尺寸至设计要求孔尺寸至设计要求,并同时保证键槽深度尺寸，求插键槽工并同时保证键槽深度尺寸，求插键槽工序中的工序尺寸序中的工序尺寸A A。例例5 5图示花键套筒工艺过程为：先粗、精车外圆，再按工序图示花键套筒工艺过程为：先粗、精车外圆，再按工序尺寸尺寸A2A2铣键槽，热处理，最后粗、精磨外圆至设计尺寸，加铣键槽，热处理，最后粗、精磨外圆至设计尺寸，加工后要求健槽深度达到设计要求，计算工序尺寸工后要求健槽深度达到设计要求，计算工序尺寸A2A2。1 1、所示齿轮轴的有关工序为：精车所示齿轮轴的有关工序为：精车A A面，以面，以A A面为基准精车面为基准精车B

37、 B面，保证面，保证A A、B B间距离为间距离为L1L1，以，以B B面为基准车面为基准车C C面，保证面，保证B B、C C间距离为间距离为L2L2；热处理；以余；热处理；以余量为量为 Z Z0.20.2土土0.05mm0.05mm靠磨靠磨B B面，达到图纸要求。求工序尺寸面，达到图纸要求。求工序尺寸L1L1、L2L2及其及其上偏差。（注：靠磨法是指在磨端面时，由操作者根据砂轮接触工件时上偏差。（注：靠磨法是指在磨端面时，由操作者根据砂轮接触工件时产生的火花大小，凭经验来判断和控制度削余量。因此靠磨时的磨削余产生的火花大小，凭经验来判断和控制度削余量。因此靠磨时的磨削余量是直接保证的，是尺

38、寸键的组成环。）量是直接保证的，是尺寸键的组成环。）2 2、所示偏心轴零件的、所示偏心轴零件的A A表面需进行渗碳处理，渗碳层深度要求为表面需进行渗碳处理，渗碳层深度要求为0.80.80.5mm0.5mm。零件上与此有关的加工过程如下：（。零件上与此有关的加工过程如下：（1 1）精车）精车A A面，保证尺寸面，保证尺寸38.4-0.10mm38.4-0.10mm；（；（2 2）渗碳处理，控制渗碳层深度为）渗碳处理，控制渗碳层深度为t t；（；（3 3）精磨）精磨A A面，面，保证尺寸保证尺寸38-0.0160mm38-0.0160mm，同时保证渗碳层深度达到规定要求。试确定，同时保证渗碳层深度

39、达到规定要求。试确定t t的数值。的数值。轴套零件加工轴套零件加工40mm40mm沉孔的工序参沉孔的工序参考图，其余表面均以加工，因沉孔的考图，其余表面均以加工，因沉孔的设计基准为小孔轴线，而尺寸设计基准为小孔轴线，而尺寸3030又很又很难测量，设计测量方案，并计算难测量，设计测量方案，并计算A A的的尺寸和偏差尺寸和偏差 如图所示零件如图所示零件ABCABC面均已加工，最后面均已加工，最后一道工序镗孔一道工序镗孔100H7100H7。试计算以。试计算以A A面定位镗孔时的工序尺寸及偏差。面定位镗孔时的工序尺寸及偏差。图示为某轴套零件简图图示为某轴套零件简图,在车床上已在车床上已加工好外圆、内

40、孔及端面。现在铣加工好外圆、内孔及端面。现在铣床上铣出右端缺口，保证尺寸及床上铣出右端缺口，保证尺寸及2626。试求当工件轴向以试求当工件轴向以A A面为定位基准、面为定位基准、径向以母线径向以母线C C为定位基准时的工序尺为定位基准时的工序尺寸（调整法加工时的刀具位置尺寸）寸（调整法加工时的刀具位置尺寸）。例例2 2：图示衬套内孔渗氮，工艺过：图示衬套内孔渗氮，工艺过程要求为：粗磨内孔至程要求为：粗磨内孔至L1L1；再渗氮；再渗氮，深度，深度L2L2，最终精磨内孔至，最终精磨内孔至L3L3，保，保证渗氮层厚度证渗氮层厚度0.40.4 0.1mm0.1mm。求尺寸。求尺寸L2L2及其工差。及其

41、工差。例例3 3、图示冲孔凹模尺寸、图示冲孔凹模尺寸20mm20mm已标注，若要求单面冲裁间隙已标注，若要求单面冲裁间隙Z/2=0.010.044mmZ/2=0.010.044mm，试用尺寸链极值法确定凸模基本尺寸及其，试用尺寸链极值法确定凸模基本尺寸及其偏差。偏差。例例4 4、图、图1 1工件设计图，图工件设计图，图2 2、3 3、4 4分别为工件加工主要工序的分别为工件加工主要工序的工序图。问：工序图。问：、零件图中尺寸、零件图中尺寸4040-0.35-0.350 0是否能保证？是否能保证？、工序、工序4 4中尺寸中尺寸H H及其上下偏差应为多少？及其上下偏差应为多少？例例5 5、零件图及

42、主要工序图如下，主要工艺过程为：、零件图及主要工序图如下，主要工艺过程为：、车外圆至工序尺寸、车外圆至工序尺寸A1A1，留磨量，留磨量z=0.6mm;z=0.6mm;、铣轴端小平台，工序尺寸为、铣轴端小平台，工序尺寸为A2A2；、磨外圆至设计尺寸。确定各工序尺寸及其偏差。、磨外圆至设计尺寸。确定各工序尺寸及其偏差。如图所示零件，设计尺寸为如图所示零件，设计尺寸为L1L1和和L2L2，两端面已经加工完毕，现，两端面已经加工完毕，现以大端面加工台阶面。求工序尺寸以大端面加工台阶面。求工序尺寸A A及其偏差。及其偏差。二、工艺尺寸链的分析二、工艺尺寸链的分析和解算和解算测量基准与设计基准不重合时的工

43、序尺寸计算测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算 在零件加工时，会遇到一些表面加工之后设计尺寸不便直接测量的情况，因此需要在零件上另选一个易于测量的表面作测量基准进行测量，以间接检验设计尺寸。带来的问题是：提高了组成环尺寸的测量精度要求和加工精度要求提高了组成环尺寸的测量精度要求和加工精度要求 假废品问题假废品问题定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算 零件调整法加工时，如果加工表面的定位基准与设计基准不重合，就要进行尺寸换算，重新标注工序尺寸。也需要提高本工序的加工精度，使加工更加困难，同时也会出现假废品的问题。措施是：减小其它组成环的公差。改变定

44、位基准或加工方式。从尚需继续加工的表面上标注的工序尺寸计算从尚需继续加工的表面上标注的工序尺寸计算保证渗氮、渗碳层深度的工艺计算保证渗氮、渗碳层深度的工艺计算靠火花磨削时的工序尺寸计算靠火花磨削时的工序尺寸计算靠火花磨削能保证磨去最小余量，生产率较高。在尺寸链中，磨削余量是直接控制的，为组成环，而保证的设计尺寸为 封闭环。由于靠磨的余量值存在公差，因而靠磨后尺寸的误差要比靠磨前相应尺 寸的误差增大一个余量公差值。工序尺寸的图算法工序尺寸的图算法 针对零件加工工序较多，工艺基准又与设计基准不重合，且各工序的工艺基准多次转换的情况，可采用此法来进行各工序尺寸的计算。定位心轴定位心轴 心轴主要用于套

45、筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿轮加工。圆柱心轴 小锥度心轴第三节 定位误差的分析和计算 能否保证工件的加工精度，取决于刀具与工件间正确的相互位置。而影响这个正确位置关系的误差因素有几下几种。定位误差D安装误差和调整误差T-A加工过程误差G 为保证加工要求，上述三项误差合成后应小于或等于工件公差K，即D+T-A+GK 在对定位方案进行分析时，可先假设上述三项误差各占工件公差的1/3。第九节 工艺过程的技术经济性分析一、机械加工生产率分析一、机械加工生产率分析时间定额：在一定的生产条件下制订出来的完成单件产品或某项工作所 必须消耗的时间。基本时间（基本时间（T基本基本）指直接改变生产对象的形状

46、、尺寸、相对位置与表 面质量等所耗费的时间劳动生产率是指工人在单位时间内制造的合格品数量，或者指制造单件产品所耗的劳动时间。辅助时间（辅助时间（T辅助）辅助）指在每个工序中，为保证完成基本工艺工作所用 于辅助动作而耗费的时间。辅助动作主要有：装卸工件装卸工件开停机床开停机床改变切削用量改变切削用量试切和测量零件尺寸试切和测量零件尺寸 基本时间和辅助时间的总和称为操作时间基本时间和辅助时间的总和称为操作时间(T操作操作)工作地点服务时间（工作地点服务时间（T服务）服务）指工人在工作时为照管工作地点及保持 正常工作状态所耗费的时间。休息和自然需要时间（休息和自然需要时间（T休息）休息）指工人在工作

47、时间内为恢复体力和满 足生理需要所消耗的时间。上述时间 的总和称为单件时间，即准备终结时间（准备终结时间（T准终）准终）指当加工一批工件的开始和终了时，所做的 准备工作和结束工作而耗费的时间。对一批零件，时间分摊到每个零件上，所以批量生产时单件时间定额为上述时间之和。即 在大量生产时，每个工作地点完成固定的一道工序，一般不需要考虑准备终结时间，所以，其单件时间定额为提高机械加工生产率的工艺措施缩减时间定额缩减基本时间缩减基本时间 提高切削用量n、f、ap 减小切削长度 多件加工缩减辅助时间缩减辅助时间 采用先进高效夹具 采用多工位连续加工 采用主动检验或数字显示自动测量装置 采用两个相同夹具交

48、替工作的方法缩减工作地点服务时间缩减工作地点服务时间缩减准备终结时间缩减准备终结时间采用先进工艺方法采用选进的毛坯制造方法采用选进的毛坯制造方法采用少、无切屑新工艺采用少、无切屑新工艺采用特种加工采用特种加工改进加工方法改进加工方法二、工艺过程的技术经济分析二、工艺过程的技术经济分析 所谓经济性好就是指在机械加工中能用最低的成本制造出合格的产品。生产成本和工艺成本 制造一个零件（或产品）所耗费的费用总和叫生产成本。制造一个零件（或产品）所耗费的费用总和叫生产成本。分为与工艺过程有关的工艺成本和与工艺过程无关的开支。工艺成本的组成工艺成本的组成可变费用可变费用V V与零件年产量直接有关，并与之成

49、正比变化的费用。不变费用不变费用S S与零件年产量无直接关系，不随着年产量的变化而变化的费用。工艺成本的计算工艺成本的计算 零件加工全年工艺成本可按下式计算E=VN+SE=VN+S （元/年）式中，E一种零件全年的工艺成本（元/年）V可变费用（元/件）N零件年产量（件/年）S不变费用（元/年）每个零件的工艺成本可按下式计算 （元/年）式中，Ed单件工艺成本（元/件）年工艺成本与年产量的关系如左图年工艺成本与年产量的关系如左图单件工艺成本与年产量是双曲线的关系如右图单件工艺成本与年产量是双曲线的关系如右图不同工艺方案的经济性比较如果两种工艺方案基本投资相近如果两种工艺方案基本投资相近如两方案只有

50、少数工序不同，可比其单件工艺成本则E单件值小的方案经济性好。当两种工艺方案有较多工序不同时，应比较其全年工艺成本，即则E值小的方案经济性好。可见各方案的经济性与年产量有关，当两方案的工艺成本相同时的年产量称为临界年产量，若NNK，宜采用方案I如果两种工艺方案的基本投资相差较大如果两种工艺方案的基本投资相差较大 此时需要考虑投资差额的回收期限（年），其值可通过下式计算式中，K基本投资差额（元）E全年工艺成本差额（元/年）至少应满足以下要求：至少应满足以下要求：小于所采用的设备的使用年限；小于生产产品的更新换代年限；小于国家所规定的年限。材料：材料：CrWMn；数量：；数量：2件。要求工艺规程之中