同濟(jì)大學(xué)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》第六章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(尺寸鏈)

1、第三節(jié) 加工余量與工序尺寸(一) 加工余量及其影響因素1、加工余量 在由毛坯變?yōu)槌善返倪^(guò)程中，在某加工表面上切除的金屬層的總厚度稱為該表面的加工總余量。以Z0表示。 每一道工序所切除的金屬層厚度稱為工序間加工余量Zi 。總余量與工序余量的關(guān)系： 對(duì)于外圓和孔等旋轉(zhuǎn)表面而言，加工余量是從直徑上考慮的，故稱為對(duì)稱余量（即雙邊余量），即實(shí)際所切除的金屬層厚度是直徑上的加工余量之半。 平面的加工余量則是單邊余量，它等于實(shí)際所切除的金屬層厚度。niiZZ10單邊余量和雙邊余量工序尺寸公差一般按“入體原則”標(biāo)注“入體（指向工件材料體內(nèi)）原則”： 對(duì)被包容尺寸(軸徑)，上偏差為0，其最大尺寸就是基本尺寸；

2、對(duì)包容尺寸(孔徑、槽寬)，下偏差為0，其最小尺寸就是基本尺寸。 但是要注意：毛坯尺寸的制造公差帶常取雙向布置。對(duì)于被包容面而言對(duì)于被包容面而言 工序間余量上工序的基本尺寸-本工序的基本尺寸； 工序間最大余量上工序的最大極限尺寸-本工序的最小極限尺寸； 工序間最小余量上工序的最小極限尺寸-本工序的最大極限尺寸。對(duì)于包容面而言對(duì)于包容面而言 工序間余量本工序的基本尺寸一上工序的基本尺寸； 工序間最大余量本工序的最大極限尺寸-上工序的最小極限尺寸； 工序間最小余量本工序的最小極限尺寸-上工序的最大極限尺寸。3、加工余量的確定l計(jì)算法l經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法，加工余量由一些有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員或工人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。

3、由于主觀上有怕出廢品的思想，故所估加工余量一般都偏大，此法只用于單件小批生產(chǎn)。l查表法，此法以工廠生產(chǎn)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)研究積累的經(jīng)驗(yàn)為基查表法，此法以工廠生產(chǎn)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)研究積累的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)制成的各種表格數(shù)據(jù)為依據(jù)，再結(jié)合實(shí)際加工情況加以礎(chǔ)制成的各種表格數(shù)據(jù)為依據(jù)，再結(jié)合實(shí)際加工情況加以修正。用查表法確定加工余量，方法簡(jiǎn)便，比較接近實(shí)際，修正。用查表法確定加工余量，方法簡(jiǎn)便，比較接近實(shí)際，生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用。生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用。 二、工序尺寸及其公差的確定 由于加工的需要，在工序簡(jiǎn)圖或工藝規(guī)程中要標(biāo)注一些專供加工用的尺寸，這些尺寸就稱為工序尺寸。根據(jù)長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)和分析，規(guī)定了各種加工方法的工序公差

4、（見(jiàn)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)及有關(guān)資料）。1、基準(zhǔn)重合時(shí)的情況2、基準(zhǔn)面在加工時(shí)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的情況 一般都是通過(guò)解算工藝尺寸鏈確定的。一、尺寸鏈及尺寸鏈計(jì)算公式1、尺寸鏈的定義 尺寸鏈：在工件加工和機(jī)器裝配過(guò)程中，由相互連接的尺寸形成的封閉尺寸組。 尺寸鏈的環(huán)：組成尺寸鏈的每一個(gè)尺寸。 封閉環(huán)：尺寸鏈中凡屬間接得到的尺寸。 組成環(huán)：尺寸鏈中凡屬通過(guò)直接得到的尺寸。（1）增環(huán)：當(dāng)其它組成環(huán)的大小不變，若封閉環(huán)隨著某組成環(huán)的增大而增大，則此組成環(huán)就稱為增環(huán)。（2）減環(huán)：若封閉環(huán)隨著某組成環(huán)的增大而減小，則此組成環(huán)就稱為減環(huán)。2、尺寸鏈圖的作法： 1）首先根據(jù)工藝過(guò)程，找出間接保證的尺首先根據(jù)工藝過(guò)程，

5、找出間接保證的尺寸，定作封閉環(huán)，一個(gè)尺寸鏈只有一個(gè)封寸，定作封閉環(huán)，一個(gè)尺寸鏈只有一個(gè)封閉環(huán)。閉環(huán)。這是解尺寸鏈的決定性的一步。 2）從封閉環(huán)開(kāi)始，按照零件表面的聯(lián)系，依次畫出直接獲得的尺寸作為組成環(huán)，直至尺寸的終端回到封閉環(huán)的起點(diǎn)，形成一個(gè)封閉圖形。3、尺寸鏈計(jì)算 尺寸鏈計(jì)算有極值法與統(tǒng)計(jì)法兩種。用極值用極值法解尺寸鏈?zhǔn)菑某叽珂湼鳝h(huán)均處于極值條件法解尺寸鏈?zhǔn)菑某叽珂湼鳝h(huán)均處于極值條件來(lái)求解封閉環(huán)尺寸與組成環(huán)尺寸之間關(guān)系的。來(lái)求解封閉環(huán)尺寸與組成環(huán)尺寸之間關(guān)系的。用統(tǒng)計(jì)法解尺寸鏈則是運(yùn)用概率論理論來(lái)求解封閉環(huán)尺寸與組成環(huán)尺寸之間關(guān)系的。 4、極值法解尺寸鏈的計(jì)算公式(1)封閉環(huán)基本尺寸 式中，

6、m組成環(huán)數(shù)；k增環(huán)數(shù)；(2)封閉環(huán)極限尺寸mkqqkppAAA110mkqqkppmkqqkppAAAAAA1max1minmin01min1maxmax0（3）封閉環(huán)極限偏差mkqqkppmkqqkppESEIEIEIESES1101104、封閉環(huán)的公差T（A0）它說(shuō)明：封閉環(huán)的公差等于各組成環(huán)公差之和。110)()(niiATAT二、工藝尺寸鏈分析與計(jì)算實(shí)例例：在車床上已加工好外圓、內(nèi)孔及各端面，現(xiàn)欲在銑床上銑出右端槽，并保證尺寸： 。求試切時(shí)調(diào)整刀具的測(cè)量尺寸H、A及其上下偏差。2 . 0265006. 0及基本尺寸ESEI25-0.02-0.06200.02050-0.06006. 0

7、5004. 002. 006. 098.2425002. 002H第五節(jié) 工藝方案的經(jīng)濟(jì)分析一、時(shí)間定額 是指在一定生產(chǎn)條件下規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時(shí)間。 時(shí)間定額由以下幾部分組成：（1）基本時(shí)間（2）輔助時(shí)間（3）布置工作地時(shí)間（4）休息和生理需要時(shí)間（5）準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間二、工藝成本 制訂某一零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，不同的工藝方案有不同的經(jīng)濟(jì)效果，必須對(duì)各種不同的工藝方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析。 經(jīng)濟(jì)分析就是通過(guò)比較各種不同工藝方案的生產(chǎn)成本，選出其中最為經(jīng)濟(jì)的加工方案。 工藝成本：生產(chǎn)成本包括兩部分費(fèi)用，一部分費(fèi)用與工藝過(guò)程直接有關(guān)，另一部分費(fèi)用與工藝過(guò)程不直接有關(guān)(例如行政人員

8、工資、廠房折舊費(fèi)、照明費(fèi)、采暖費(fèi)等)。1、工藝成本的組成及計(jì)算 工藝成本由可變費(fèi)用與不變費(fèi)用兩部分組成?？勺冑M(fèi)用與零件的年產(chǎn)量有關(guān)，它包括材料費(fèi)(或毛坯費(fèi))、機(jī)床工人工資、通用機(jī)床和通用工藝裝備維護(hù)折舊費(fèi)等。不變費(fèi)用與零件年產(chǎn)量無(wú)關(guān)，它包括專用機(jī)床、專用工藝裝備的維護(hù)折舊費(fèi)以及與之有關(guān)的調(diào)整費(fèi)等。 零件加工全年工藝成本S與單件工藝成本St可用下式表示：SVN+C St=V+C/N式中：N零件的年產(chǎn)量； V可變成本；C不變成本工藝成本2、工藝方案的經(jīng)濟(jì)評(píng)比(1)當(dāng)需評(píng)比的工藝方案均采用現(xiàn)有設(shè)備或其基本投資相近時(shí)，可用工藝成本評(píng)比各方案經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)劣。兩加工方案中少數(shù)工序不同，多數(shù)工序相同時(shí)，可通過(guò)

9、計(jì)算少數(shù)不同工序的單件工序成本St1與St2進(jìn)行評(píng)比兩加工方案中，多數(shù)工序不同，少數(shù)工序相同時(shí)，則以該零件加工全年工藝成本進(jìn)行比較(2)兩種工藝方案的基本投資差額較大時(shí)，則在考慮工藝成本的同時(shí)，還要考慮基本投資差額的回收期限。工藝方案的經(jīng)濟(jì)評(píng)比三、編制工藝規(guī)程文件 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片，此卡片以工序?yàn)閱挝缓?jiǎn)要說(shuō)明工件的加工工藝路線，包括工序號(hào)、工序名稱、工序內(nèi)容、所經(jīng)車間工段、所用機(jī)床與工藝裝備的名稱、時(shí)間定額等，它主要用來(lái)表示工件的加工流向，供安排生產(chǎn)計(jì)劃、組織生產(chǎn)調(diào)度用。 機(jī)械加工工序卡片，此卡片是在機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片的基礎(chǔ)上分別為每一工序編制的一種工藝文件，它指導(dǎo)操作工人完成某一工序的

10、加工。此卡片主要用于大批大量生產(chǎn)，在成批生產(chǎn)中加工一些比較重要的工件時(shí)，有時(shí)也編制機(jī)械加工工序卡片。工序卡片要求畫工序簡(jiǎn)圖，工序簡(jiǎn)圖須用定位夾緊符號(hào)表示定位基準(zhǔn)、夾壓位置和夾壓方式，用粗線指出本工序的加工表面，標(biāo)明工序尺寸公差及其技術(shù)要求。對(duì)于多刀加工和多工位加工，還應(yīng)繪出工序布置圖，要求表明每個(gè)工位刀具和工件的相對(duì)位置和加工要求。第六節(jié) 機(jī)器裝配工藝規(guī)程設(shè)計(jì)一、概述(一)機(jī)器裝配與裝配工藝系統(tǒng)圖 根據(jù)規(guī)定的技術(shù)要求，將零件或部件進(jìn)行配合和連接，使之成為半成品或成品的過(guò)程，稱為裝配。機(jī)器的裝配是機(jī)器制造過(guò)程中最后一個(gè)環(huán)節(jié)，它包括裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)和試驗(yàn)等工作。裝配過(guò)程使零件、套件、組件和部件間獲

11、得一定的相互位置關(guān)系，所以裝配過(guò)程也是一種工藝過(guò)程。機(jī)器質(zhì)量最終是通過(guò)裝配保證的，裝配質(zhì)量在很大程度上決定了機(jī)器的最終質(zhì)量，裝配工藝過(guò)程在機(jī)械制造中占有十分重要的地位。 獨(dú)立裝配單元的劃分 裝配單元：機(jī)器中能獨(dú)立裝配的部分 基準(zhǔn)零件：用于聯(lián)結(jié)相關(guān)零件（套件/組件/部件）并確定各零件的相對(duì)位置的零件。 套件是在每一個(gè)基準(zhǔn)零件上裝上一個(gè)或若干個(gè)零件構(gòu)成的。 組件是在一個(gè)基準(zhǔn)件上，裝上若干零件和套件構(gòu)成的。為此而進(jìn)行的裝配工作稱為組裝。 部件是在一個(gè)基準(zhǔn)件上，裝上若干組件、套件和零件構(gòu)成的，為此而進(jìn)行的裝配工作稱為部裝。 一臺(tái)機(jī)器則是在一個(gè)基準(zhǔn)件上，裝上若干部件、組件、套件和零件構(gòu)成的，為此而進(jìn)行的

12、裝配工作稱為總裝。桑塔納2000轉(zhuǎn)向機(jī)基準(zhǔn)零件裝配工藝系統(tǒng)圖 在裝配工藝系統(tǒng)圖上，每一個(gè)單元用一個(gè)長(zhǎng)方形框表示，標(biāo)明零件、套件、組件和部件的名稱、編號(hào)及數(shù)量。 在裝配工藝系統(tǒng)圖上，裝配工作由基準(zhǔn)件開(kāi)始沿水平線自左向右進(jìn)行，一般將零件畫在上方，套件、組件、部件畫在下方，其排列次序就是裝配工作的先后次序。 裝配工藝系統(tǒng)圖裝配工藝系統(tǒng)圖裝配工藝系統(tǒng)圖(二)裝配精度與裝配尺寸鏈機(jī)器的裝配精度 在根據(jù)機(jī)器的裝配精度要求來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)器零部件尺寸及其精度時(shí)，必須考慮裝配方法的影響，裝配方法不同，解算裝配尺寸鏈的方法截然不同，所得結(jié)果差異甚大。二、保證裝配精度的裝配方法(一)互換裝配法(二)分組裝配法(三)修配裝

13、配法(四)調(diào)整裝配法互換裝配法 采用互換法裝配時(shí)，被裝配的每一個(gè)零件不需作任何挑選、修配和調(diào)整就能達(dá)到規(guī)定的裝配精度要求。用互換法裝配，其裝配精度主要取決于零件的制造精度。 根據(jù)零件的互換程度，互換法裝配可分為完全互換法裝配和統(tǒng)計(jì)互換法裝配。1、完全互換裝配法 采用完全互換法裝配時(shí)，應(yīng)用極值法計(jì)算裝配尺寸鏈 優(yōu)點(diǎn)：裝配質(zhì)量穩(wěn)定可靠；裝配過(guò)程簡(jiǎn)單，效率高；易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配；產(chǎn)品維修方便。 不足之處是：當(dāng)裝配精度要求較高，尤其是在組成環(huán)數(shù)較多時(shí)，組成環(huán)的制造公差規(guī)定得嚴(yán)，零件制造困難，加工成本高。所以，完全互換裝、配法適于在成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)中裝配那些組成環(huán)數(shù)較少或組成環(huán)數(shù)雖多但裝配精度要求不高的

14、機(jī)器結(jié)構(gòu)。完全互換裝配法一、極值法解算裝配尺寸鏈 1)計(jì)算封閉環(huán)基本尺寸A0 2)計(jì)算封閉環(huán)公差T03)3)確定各組成環(huán)公差確定各組成環(huán)公差 首先計(jì)算各組成環(huán)的平首先計(jì)算各組成環(huán)的平均公差均公差T Tavav按等公差值分配按等公差值分配T Ti i=T=Tm m=T=T0 0/(N-1)/(N-1)按等精度分配按等精度分配完全互換裝配法4)確定各組成環(huán)的極限偏差 組成環(huán)尺寸的極限偏差一般按“偏差入體標(biāo)注”原則配置。5)核算封閉環(huán)的極限尺寸2、統(tǒng)計(jì)互換裝配法 統(tǒng)計(jì)互換裝配法又稱不完全互換裝配法，其實(shí)質(zhì)是將組成環(huán)的制造公差適當(dāng)放大，使零件容易加工。 統(tǒng)計(jì)互換裝配方法適于在大批大量生產(chǎn)中裝配那些裝配

15、精度要求較高且組成環(huán)數(shù)又多的機(jī)器結(jié)構(gòu)。 不足之處是：裝配后有極少數(shù)產(chǎn)品達(dá)不到規(guī)定的裝配精度要求，須采取另外的返修措施。1)()5()(21)()()(21)()()4()()()(3)()(21)(2)()(1000000011101120nATTATAAEIATAAESAAAAEIAESAATATnmiimiiiiinii平均概率法公差的估算：封閉環(huán)上、下偏差：）封閉環(huán)中間偏差：（）組成環(huán)中間偏差：（）封閉環(huán)公差：（分布）：均成正態(tài)分布（即對(duì)稱假設(shè)封閉環(huán)和各組成環(huán)：概率法解算裝配尺寸鏈例1、以下圖為例。一個(gè)鍵裝入軸的槽中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要保證一定的間隙。 設(shè)鍵的寬度基本尺寸以A1表示，軸的

16、槽寬基本尺寸以A2表示，間隙基本尺寸以A0表示。的上下偏差。和計(jì)算2120. 005. 002102020AAAmmAmmA1）首先考慮用完全互換裝配法，計(jì)算平均精度：mmAmmAESAESAEIAEImmAEIAEIAESAESAmmAmmATATATATAAmmT05. 010. 011120112011 . 0022012212005. 0)()()()(10. 0)()()()(2005. 01 . 015. 0)()()(1 . 0)(075. 01305. 02 . 0是減環(huán)。按入體習(xí)慣：則：故：容易加工。為內(nèi)尺寸，前者比后者為外尺寸，因?yàn)槌叽缙骄酶怕视?jì)算法（式6-23）mmAm

17、mATAmmAAAmmAmmAAAmmATATAT05. 010. 01010. 0131. 01102120. 005. 0010. 0021122222012020056. 0925.192)(925.19925.19125. 002.20075. 0125. 0005. 005.2020112. 0)10. 0()15. 0()()()(而用極值法計(jì)算出來(lái)的結(jié)果得到：的改變：同時(shí)基本尺寸亦作相應(yīng)，的公差均改為對(duì)稱分布的公差帶范圍，將各環(huán)為了確定大了一倍多。的公差比按極值法計(jì)算尺寸。，說(shuō)明上面的計(jì)算正確所以作正面的計(jì)算：，可將上面的計(jì)算結(jié)果為了驗(yàn)證計(jì)算的正確性mmAmmATAAEImmAT

18、AAESmmAAAmmAmmAmmATATAT20. 005. 00000000120122222210005. 0215. 0125. 02)()()(20. 0215. 0125. 02)()()(125. 0)075. 0(05. 0)()()(075. 02)131. 0019. 0()(05. 0201 . 0)(15. 0)112. 0()10. 0()()()(mmAESESSEIEEImmEIEIIESEESmmAmmAhHmmTTTTmmTTmmmTTmmTmmAAAAAmmmmAmmAmmAavA15. 020. 022202203010. 0131023100021303

19、211415. 0)0(05. 010. 020. 0)01. 0(05. 035. 005. 04935)4(05. 010. 010. 025. 010. 0083. 03/25. 0/)3(25. 010. 035. 020143549135. 010. 0,49,14,35置。按“對(duì)稱偏差”原則配”配置。入體方向不明對(duì)于外尺寸，按“”配置，于內(nèi)尺寸，按“體標(biāo)注”原則配置，對(duì)組成環(huán)偏差一般按“入差：確定各組成環(huán)的極限偏：各組成環(huán)公差適當(dāng)調(diào)整考慮到加工難易程度，各組成環(huán)的平均公差：）封閉環(huán)公差：（封閉環(huán)基本尺寸：）（解：的公差及極限偏差。各組成環(huán)換及統(tǒng)計(jì)互換法來(lái)解算之間，試分別以完全互在若

20、要求裝配后齒輪間隙已知：mmAmmTEImmTESmmmmEIESmmEIESmmEIESmmAmmAmmTmmmmTTTTmmTTmmmTTmmTmmAAAAAavgA007. 011. 018. 02222222200033311121303016. 012222232120231000213098.131418. 0)2/07. 0(145. 02/11. 0)2/07. 0(145. 02/145. 0225. 0)08. 0(0225. 02/ )10. 035. 0(2/ )(02/ )08. 008. 0(2/ )(08. 02/ )16. 00(2/ )()(08. 04935

21、507. 0106. 016. 016. 025. 0160. 0)4(144. 0325. 0)3(25. 010. 035. 0201435491差：）確定各組成環(huán)極限偏（按標(biāo)準(zhǔn)公差圓整，確定各組成環(huán)的公差：各組成環(huán)平均公差）封閉環(huán)公差：（封閉環(huán)基本尺寸：）（(二)分組裝配法 組成環(huán)按加工經(jīng)濟(jì)精度制造，然后測(cè)量組成環(huán)的實(shí)際尺寸并按尺寸范圍分成若干組，裝配時(shí)被裝零件按對(duì)應(yīng)組號(hào)進(jìn)行裝配，達(dá)到裝配精度要求。 適于在大批大量生產(chǎn)中裝配那些組成環(huán)數(shù)少而裝配精度又要求特別高的機(jī)器結(jié)構(gòu)。 采用分組法裝配最好能使兩相配件的尺寸分布曲線具有完全相同的對(duì)稱分布曲線。 零件的分組數(shù)不宜太多，否則會(huì)因零件測(cè)量、分

22、類、保管、運(yùn)輸工作量的增大而使生產(chǎn)組織工作變得相當(dāng)復(fù)雜。 分組法裝配的優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 零件的制造精度不高，但卻可獲得很高的裝配精度； 組內(nèi)零件可以互換，裝配效率高。缺點(diǎn)： 增加了零件測(cè)量、分組、存貯、運(yùn)輸?shù)墓ぷ髁俊?三)修配裝配法 在單件生產(chǎn)、小批生產(chǎn)中裝配那些裝配公差要求高、組成環(huán)數(shù)又多的機(jī)器結(jié)構(gòu)時(shí)，常用修配法裝配。 各組成環(huán)均按經(jīng)濟(jì)精度加工，裝配時(shí)封閉環(huán)所積累的誤差，勢(shì)必會(huì)超出規(guī)定的裝配精度要求；為了達(dá)到規(guī)定的裝配精度，裝配時(shí)須修配裝配尺寸鏈中某一組成環(huán)的尺寸(此組成環(huán)稱為修配環(huán))。 為減少修配工作量，應(yīng)選擇那些便于進(jìn)行修配的組成環(huán)做修配環(huán)。要求修配環(huán)必須留有足夠但又不是太大的修配量。修配裝配法的優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 組成環(huán)均能以加工經(jīng)濟(jì)精度制造，但卻可獲得很高的裝配精度。缺點(diǎn) 增加了修配工作量，生產(chǎn)效率低；對(duì)裝配工人的技術(shù)水平要求高。 修配裝配法常用于單件小批生產(chǎn)中裝配那些組成環(huán)數(shù)較多而裝配精度又要求較高的機(jī)器結(jié)構(gòu)。(四)調(diào)整裝配法 裝配時(shí)用改變調(diào)整件在機(jī)器結(jié)構(gòu)中的相對(duì)位置或選用合適的調(diào)整件來(lái)達(dá)到裝配精度的裝配方法。 除調(diào)整環(huán)外各組成環(huán)均以加工經(jīng)濟(jì)精度制造，由于