機械制造工藝學課件：機械加工工藝規(guī)程設計

機械制造工藝學機械加工工藝規(guī)程設計

2.1概述2.2機械加工工藝規(guī)程設計2.3加工余量與工序尺寸2.4工藝尺寸鏈2.1概述2.1.1生產(chǎn)過程與工藝過程1．機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程

由原材料轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械產(chǎn)品的各有關(guān)勞動過程的總和1）生產(chǎn)準備過程

指機械產(chǎn)品在投入正式生產(chǎn)前所進行的各項技術(shù)工作和設備購置等準備工作過程。2）基本生產(chǎn)過程

指機械產(chǎn)品由原材料經(jīng)過各種工藝過程后轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返倪^程。

3）輔助生產(chǎn)過程

指為保證基本生產(chǎn)過程能正常運行所必需的輔助和維護生產(chǎn)的過程。

4）生產(chǎn)服務過程

指為基本生產(chǎn)和輔助生產(chǎn)過程相配套的各項生產(chǎn)服務的過程。

機械產(chǎn)品基本生產(chǎn)過程的特點：1）以加工和裝配為性質(zhì)的過程

2）制造工藝的多樣化和復雜化

3）設備及其工藝裝備品種多、性能用途各異

4）生產(chǎn)周期較長，易受市場變化的影響2.1.2機械加工工藝過程及其組成

機械制造工藝過程：直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相互位置和表面性質(zhì)，使其成為成品或半成品的過程。包括：毛坯制造工藝過程、機械加工工藝過程、熱處理工藝過程、成品裝配工藝過程等。機械加工工藝過程：使指在機床上利用切削工具直接改變毛坯的形狀、尺寸、相互位置精度和表面質(zhì)量，使其成為成品的那一部分生產(chǎn)過程。機械加工工藝過程由若干個按順序排列的工序組成。在各工序中還可由安裝、工位、工步和走刀組成。1．工藝過程的組成指一個（或一組）工人在一個工作地點（或一臺設備），對一個（或同時對幾個）工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。劃分工序的標志是：看工作地點和工藝過程是否變動。工序是工藝過程的基本單元，是制定和計算設備負荷、工具消耗、勞動定額、生產(chǎn)計劃和經(jīng)濟核算等工作的依據(jù)。1）工序2）安裝

指在一個工序中，工件在機床上相對刀具進行的定位和夾緊一次所完成的那一部分工藝過程。安裝的目的就是使工件在機床上相對于刀具占有一個正確的加工位置。3）工位

指工件在一次安裝中，工件在機床上相對于刀具占有的每一個加工位置。在一次安裝中可以使工件占有多個加工位置。4）工步指在一個工序中，當加工表面、切削刀具、切削速度和進給量都保持不變時所完成的那一部分工藝過程。劃分工步的標志是：四個因素均不變。對于那些連續(xù)進行若干個相同的工步，為使工藝文件簡化，通常用一個工步表示。如用一個鉆頭順序加工一組直徑相同的孔。如果采用復合刀具（如階梯鉆、鉆擴、鉆锪等）或多把刀具同時加工幾個表面的工步稱為復合工步。指在一個工步中，切削刀具在加工表面上連續(xù)切削一次所完成的那一部分工藝過程。當工件表面的加工余量較大時，在一個工步中可分為幾次走刀。5）走刀2.1.3零件表面獲得加工精度的方法

1.獲得表面尺寸精度的方法1）試切法

其過程是初調(diào)刀具，試切一小段，測量試切所得尺寸并與所要求的尺寸比較，按其差值再調(diào)整刀具，再試切、再測量，如此反復數(shù)次，直至達到符合要求的尺寸后，再切削整個待加工表面。試切法可以達到較高的加工精度，但要求工人有較高的技術(shù)水平，而且加工效率也很低，所以，一般只用于單件小批生產(chǎn)。2）調(diào)整法經(jīng)過調(diào)整使刀具與工件的相對理想位置在切削中保持不變加工一批工件的方法。調(diào)整方法分為兩類：用樣件或?qū)Φ秹K對刀的靜對刀法和試切工件的動對調(diào)整刀法。而在以后的重復加工中使刀具到位的控制方法是借助于機床進給機構(gòu)的刻度盤、擋鐵、行程開關(guān)等來實現(xiàn)的。靜對刀調(diào)整法是在機床不切削時用樣件或?qū)Φ秹K和塞尺來找正刀具位置。有線內(nèi)對刀和線外對刀兩種。動對刀調(diào)整法就是試切一個或數(shù)個工件，在工件的尺寸位于要求尺寸的公差帶合適位置時，作為刀具的正確位置。調(diào)整法因能節(jié)省輔助時間，故生產(chǎn)效率比試切法高，又因其排除了試切法加工中可能存在的人為因素，從而使加工的工件尺寸在無其它誤差時呈正態(tài)分布。因而在汽車零件的大量生產(chǎn)中，獲得普遍的應用。3）定尺寸刀具法是以刀具的相應尺寸來保證加工表面的尺寸精度。如用鉸刀或鉆頭加工孔，又如用拉刀或銑刀加工一定尺寸的凹槽等，其工件尺寸都是主要取決于刀具的相關(guān)尺寸。定尺寸刀具法操作簡單，生產(chǎn)率高，加工誤差也比較穩(wěn)定，在各種生產(chǎn)類型的機械加工中均可應用，但在保證孔的位置精度方面不如鏜孔加工，也不宜于特大孔的加工。4）自動控制法一種是自動測量，就是將測量，調(diào)整和切削加工等機構(gòu)綜合為一個相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)的自動化系統(tǒng)。另外一種是靠數(shù)控裝置按事先經(jīng)數(shù)控程序運算得到的數(shù)控指令來進行自動控制刀具或工作臺的位置，以得到尺寸精度。自動控制法的實質(zhì)就是試切法的自動化。因為控制信號直接來源于工件尺寸，因此加工精度基本上不受工藝系統(tǒng)原始誤差的影響，僅受工件測量誤差，執(zhí)行機構(gòu)靈敏度的影響。目前在磨削加工中應用較多，因為磨削時余量小、切屑細、工件表面粗糙度也小，不致有較大的動態(tài)測量誤差。當然，要求測量裝置具有良好的動態(tài)特性和靈敏度。2.獲得表面幾何形狀精度的方法1）刀尖軌跡法

是靠刀尖(點)的運動軌跡來獲得所要求的表面幾何形狀。刀尖的軌跡取決于刀具與工件的相對成形運動。如普通車削是工件旋轉(zhuǎn)形成母線和刀具移動形成導線。刨削的成形運動是刀尖與工件在兩個相互垂直方向上的移動。刀尖軌跡法所得到的表面形狀精度取決于成形運動的精度，即母線和導線的形成精度。包括機床的運動精度、剛度、刀尖的磨損等。2）成形法利用成形刀具加工的方法稱為成形法。以刀具切削刃在切削基面的投影為母線。由此母線的相對運動來形成加工表面。如用曲線刃成型車刀加工回轉(zhuǎn)曲面，或用成型拉刀拉削成形面等。用成形法加工的表面幾何形狀精度取決于刃口的形狀精度。后者取決于機床的運動精度。3）展成法是以一定形狀的刀刃與工件按一定速比關(guān)系作展成運動。被加工表面是刀刃在展成運動中形成的與光滑曲面逼近的包絡面。刀刃必須是被加工表面輪廓曲線的共軛曲線。常用的滾齒，插齒等輪齒齒形加工均屬于展成法。加工表面的形狀精度取決于機床傳動鏈的傳動精度和刀刃的形狀精度。3.獲得表面相互位置精度的方法一種是零件比較簡單，可以在一次安裝中，將有相互位置要求的幾個表面同時加工出來。因此，其位置精度主要取決于機床部件之間的位置精度和運動精度?？色@得較高的位置精度。另一種是零件比較復雜，有相互位置要求的表面不能在一次安裝中連續(xù)加工。由于需要多次安裝，因此，其加工表面的位置精度還與安裝精度有關(guān)。1）直接找正安裝法是直接在機床或通用附件上用劃針，百分表找正工件正確位置的安裝方法。如在普通車床上加工階梯軸，若待加工的圓柱面要求與已加工的圓柱面同軸，就可在卡盤中用劃針找正己加工圓柱面與機床主軸回轉(zhuǎn)軸線同軸后進行加工。找正誤差與工人的技術(shù)水平和細心程度有關(guān)。找正安裝花費的時間長，生產(chǎn)率低，因此，僅在單件、小批量生產(chǎn)中使用。2）劃線找正安裝法對形狀復雜，加工面多的零件，直接找正較為困難，如對孔系的加工，常在毛坯上按零件圖要求先劃線，然后，按其劃線找正工件在機床上的正確位置。這種方法稱為劃線找正安裝法。劃線找正的誤差較大，因為線寬約有0.2～0.5mm，且劃線時也會有誤差。劃線時雖能兼顧各表面的加工余量、壁厚和裝配要求等因素，但由此也增加了劃線時間，又需技術(shù)水平高的劃線工。這種安裝法也僅在單件、小批量生產(chǎn)中使用。3）機床夾具安裝法是先將機床夾具以正確位置安裝于機床上，工件按定位原理在夾具上定位并夾緊。用夾具安裝的重復定位誤差穩(wěn)定且小，裝卸方便，節(jié)省輔助時間，操作技術(shù)要求低，但夾具設計、制造周期長，費用高，只有在大批、大量生產(chǎn)中才得以廣泛使用。2.1.4機械加工工藝與生產(chǎn)類型1．生產(chǎn)綱領(lǐng)指企業(yè)在一年的計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量（包括備品和廢品在內(nèi)的產(chǎn)品產(chǎn)量）。生產(chǎn)綱領(lǐng)是在生產(chǎn)準備時由決策者確定的，是生產(chǎn)準備的依據(jù)，工藝設計的依據(jù)。生產(chǎn)綱領(lǐng)不同于計劃年產(chǎn)量和實際年產(chǎn)量，它標志著一個企業(yè)所具有的生產(chǎn)能力大小和企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模。生產(chǎn)綱領(lǐng)分為產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)Q和零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N

。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N與該零件在產(chǎn)品中所用數(shù)量，以及零件的備品率和廢品率有關(guān)。N=Qn（1+α%）／（1–β%）

=Qn（1+α%）?（1+β%）

=Qn（1+α%+β%）2．生產(chǎn)類型及其工藝特征生產(chǎn)類型：企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。劃分生產(chǎn)類型的主要標志是指企業(yè)以最經(jīng)濟的方法生產(chǎn)產(chǎn)品時，其大多數(shù)工作地點上所加工零件的品種及變更的頻繁程度。生產(chǎn)專業(yè)化可分為產(chǎn)品專業(yè)化、零部件專業(yè)化和工藝方式專業(yè)化。1）大量生產(chǎn)：長期重復生產(chǎn)某個產(chǎn)品或零件。其年生產(chǎn)量很大，使大多數(shù)工作地點長期重復進行某個產(chǎn)品或零件的生產(chǎn)。如汽車、拖拉機等行業(yè)的生產(chǎn)方式。3）單件生產(chǎn)：長期單個生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)和不同尺寸的產(chǎn)品或零件。工作地點的生產(chǎn)重復性很小。如專用設備、工藝裝備的生產(chǎn)方式。2）成批生產(chǎn)：長期分批輪番生產(chǎn)若干種產(chǎn)品或零件，工作地點的生產(chǎn)呈一定的周期性。如機床、電機等行業(yè)的生產(chǎn)方式。批量是指每批投產(chǎn)的同一品種的產(chǎn)品或零件的數(shù)量。根據(jù)批量的大小，成批生產(chǎn)可分為大批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和小批生產(chǎn)。生產(chǎn)類型的劃分一方面要考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)；另一方面還必須考慮產(chǎn)品或零件尺寸的大小和結(jié)構(gòu)的復雜性，以及零件的標準化、通用化和系列化程度。產(chǎn)品或零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)越大，則生產(chǎn)專業(yè)化程度越高。生產(chǎn)類型不同，則產(chǎn)品或零件的制造工藝過程也不同。3．生產(chǎn)性質(zhì)和生產(chǎn)節(jié)拍1）生產(chǎn)性質(zhì)

可分為產(chǎn)品試制、試生產(chǎn)、正式生產(chǎn)。2）生產(chǎn)節(jié)拍

指在流水生產(chǎn)線上相繼完成兩個制品之間的時間間隔。是設計流水生產(chǎn)線的依據(jù)。生產(chǎn)節(jié)拍可分為計算最大允許生產(chǎn)節(jié)拍和實際生產(chǎn)節(jié)拍。最大允許生產(chǎn)節(jié)拍m是按零件生產(chǎn)綱領(lǐng)N和設備年時基數(shù)H計算得出。生產(chǎn)節(jié)拍的計算公式：

m＝60H／N（分鐘／件）

H——設備年時基數(shù)。指一臺設備在一年中，扣除設備修理所占用的時間和其它調(diào)整時間后，實際用于生產(chǎn)的小時數(shù)。

單班制生產(chǎn)H=2000小時/年左右，兩班制生產(chǎn)H=4000小時/年左右。2.1.5機械加工工藝規(guī)程的設計原則機械加工工藝規(guī)程：指將合理的工藝過程中的各項內(nèi)容歸納整理，按規(guī)定格式書寫成冊，經(jīng)審核批準后用以指導生產(chǎn)的機械加工工藝文件。機械加工工藝規(guī)程是一個制造過程中的決策性和紀律性文件，是產(chǎn)品或零件達到設計質(zhì)量要求的保證，是關(guān)系到企業(yè)投資效益的高低。機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備的依據(jù)，是生產(chǎn)組織管理的依據(jù)，是生產(chǎn)服務的依據(jù)，是企業(yè)改建和擴建的依據(jù)。1.制定機械加工工藝規(guī)程的原則在一定的生產(chǎn)條件下，以最快的速度、最少的勞動投入、最低的費用、可靠地加工出符合圖紙要求的產(chǎn)品。即要求做到保證產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性三者的有機組合。2.制定機械加工工藝規(guī)程的原始資料①產(chǎn)品裝配圖，零件工作圖。②產(chǎn)品及零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)。③毛坯的制造方法和生產(chǎn)條件。④本單位的現(xiàn)有生產(chǎn)條件（設備與工藝裝備的規(guī)格性能，工人的技術(shù)水平，非標設備及工藝裝備的設計、制造能力等）。⑤國內(nèi)外同類產(chǎn)品或零件的生產(chǎn)技術(shù)和制造工藝水平的發(fā)展現(xiàn)狀。新工藝、新技術(shù)、新材料、新設備在該產(chǎn)品或零件應用情況。⑥有關(guān)參考資料、手冊、標準和指導性（勞保、環(huán)保）文件。2.2機械加工工藝規(guī)程設計2.2.1機械加工工藝規(guī)程的內(nèi)容及步驟①對產(chǎn)品和零件圖的審核和零件結(jié)構(gòu)工藝性的分析②確定毛坯的種類及制造方法③確定工件的定位基準④擬定機械加工工藝路線（確定加工方法、劃分加工階段、安排加工順序以及其它輔助工序）⑤確定各工序所用設備和工藝裝備⑥確定各主要工序的技術(shù)要求和檢驗方法⑦確定各工序（工步）的加工余量，計算各工序尺寸及公差⑧確定各工序（工步）的切削用量⑨確定各工序的工時定額⑩填寫工藝文件，制訂工藝規(guī)程2.2.2機械加工工藝路線的擬訂1.定位基準的選擇

選擇定位基準（面）的基本原則1）在選擇不同定位方式的定位基面時，應分別考慮各自定位基面的獨立作用。如主要定位基面應選擇較大面積的表面；導向定位基面應選擇較長距離的狹長表面；止推（或防轉(zhuǎn)）定位基面應選擇較小面積的表面。2）在選擇組合定位基面時，應考慮各自定位基面的相互作用。既首先考慮保證空間位置精度，然后再考慮保證尺寸精度。3）在選擇定位基準時，應首先考慮定位基準與設計基準的重合。如選擇零件上的主要表面為定位基準。4）在選擇定位基準面時，應考慮定位的穩(wěn)定性，選擇較光整的表面，選擇無缺陷或少缺陷的表面。應考慮有利于提高零件的支承剛性；有利于減少夾緊力和有利于加工穩(wěn)定性的表面作為定位基準面。（1）粗基準的選擇原則選擇未經(jīng)加工表面作為定位基準的稱為粗基準。

1）保證位置精度原則：要求保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置精度時，應選擇該不加工表面作為粗基準。2）保證余量足夠原則：當要求保證所有加工表面都有足夠的加工余量時，應選擇加工余量較小的表面作為粗基準。3）保證余量均勻原則：當要求保證某些重要表面余量均勻時，應選擇該重要表面作為粗基準。

4）保證材料切除量最小原則：當要求考慮相關(guān)的加工表面材料切除率最小時，應選擇相關(guān)加工表面中其加工面積較大的表面作為粗基準。5）不重復使用原則：當作為粗基準的工件表面質(zhì)量較差時，在同一加工要求方向上，該表面作為粗基準只能使用一次。（2）精基準的選擇原則

選擇已加工的表面作為定位基準的，則稱為精基準。

1）基準重合原則：指選用設計基準作為精基準。遵循這一原則，可避免因定位基準與設計基準不重合而產(chǎn)生的加工誤差。

2）基準統(tǒng)一原則：指選擇某個定位基準作為大多數(shù)加工工序的精基準。遵循這一原則，既有利于保證這些工序所加工的表面間的位置精度，又可簡化機床夾具設計與制造過程。3）互為基準原則：指選擇兩個位置精度要求較高的表面相互作為精基準。遵循這一原則，可以保證兩個表面之間的位置精度和加工余量均勻。4）自為基準原則：指選擇加工表面自身作為精基準。這一原則多用于某些加工余量小而均勻的精加工工序。遵循這一原則，有利于保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。2.加工方法及加工方案的選擇在選擇加工方法時應考慮的主要問題有：

1）與加工質(zhì)量要求相適應；

2）與加工表面的種類、尺寸相適應；

3）與工件的形狀、尺寸相適應；

4）與工件材料的加工性能相適應；

5）與生產(chǎn)類型相適應；

6）與本單位的生產(chǎn)條件相適應。1）外圓表面的加工路線2）孔的加工路線3）平面的加工路線3.加工階段的劃分1）粗加工階段

主要任務是切除各加工表面的大部分加工余量，使毛坯的形狀和尺寸接近成品，同時加工出精基準（面）。在這一階段要求所用設備功率大、效率高。2）半精加工階段

主要任務是切除各主要加工表面上由粗加工所留下的缺陷，使各主要加工表面達到一定的精度，為各主要加工表面的精加工作好準備。同時完成一些次要加工表面的加工。

3）精加工階段主要任務是完成主要加工表面達到圖紙要求的加工精度和表面質(zhì)量。在這一階段要求所用設備精度高，剛性好。4）精密、超精密加工和光整加工階段

主要任務是完成那些加工精度和表面質(zhì)量要求很高的加工表面，以達到這些表面的最終的加工要求。如：精密磨削、金剛石車削、金剛鏜削或珩磨、研磨、拋光等加工方法。3.劃分加工階段的必要性1）有利于保證工件的加工質(zhì)量2）能盡早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷3）便于熱處理等工序的安排4）可以合理的使用設備5）可避免工件上重要表面受到損傷在劃分加工階段時應注意以下兩點：

1）加工階段的劃分是對工件機械加工的全部工藝過程而言，因此不能簡單地以某道工序或某個加工表面的特點來確定其所屬加工階段的種類。

2）如何劃分加工階段，要根據(jù)具體情況靈活掌握，不能絕對化。對于一些形狀簡單，毛坯精度高，加工余量小，剛性好而加工質(zhì)量要求又不高的工件，可不劃分或少劃分加工階段。4.工序的集中與分散1）工序集中的特點

工件的加工工序少，工藝路線短，每道工序的加工內(nèi)容多。所用設備少，減少了生產(chǎn)面積及其操作者，可減少工件的安裝次數(shù)，保證位置精度。但所用設備及工藝裝備結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)整和維修的難度大?，F(xiàn)多采用數(shù)控機床或加工中心。適合于單件或中小批量生產(chǎn)。2）工序分散的特點

工件的加工工序多，工藝路線長，每道工序的加工內(nèi)容少，所用設備多，生產(chǎn)面積大，操作者多。但所用設備及工藝裝備結(jié)構(gòu)較簡單，調(diào)整和維修較方便。適合于大批量生產(chǎn)。5.加工順序的安排1）機械加工順序的安排原則

基面先行、先粗后精、先平面后孔、主次穿插。

2）熱處理工序的安排

預備熱處理（正火、退火、調(diào)質(zhì))安排在切削加工之前。去內(nèi)應力熱處理（人工失效、正火、退火）安排在粗加工之后。

最終熱處理（淬火、淬火-回火）安排在精加工之前，也可安排在精加工之后。

3）表面處理工序的安排

4）輔助工序的安排

包括檢查、檢驗、去毛刺、動平衡、清洗等工序。2.3加工余量與工序尺寸2.3.1加工余量的確定1．加工余量的概論

1）加工總余量（毛坯余量）

Z0＝Z1＋Z2＋Z3＋…＋Zn＝

2）工序（工步）加工余量

單邊余量：對稱面的雙邊余量：

外圓表面的雙邊余量：內(nèi)圓表面的雙邊余量：

工序余量包括：

公稱余量Zb

最大余量Zmax=Zb+Tb

最小余量Zmin=Zb-

Ta

余量公差TZ

TZ=Zmax-Zmin=Ta+TbTb——加工面在本道工序的工序尺寸公差；Ta——加工面在上道工序的工序尺寸公差。一般情況下，工序尺寸的公差按“入體原則”標注。對被包容尺寸(軸的外徑，實體長、寬、高)，其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差為零。對包容尺寸(孔的直徑、槽的寬度)，其最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差為零。毛坯尺寸公差按雙向?qū)ΨQ偏差形式標注。2．影響加工余量的因素

工序余量的影響因素比較復雜，除前述第一道粗加工工序余量與毛坯制造精度有關(guān)以外，其它工序的工序余量主要有以下幾個方面的影響因素：（1）上道工序（工步）的加工誤差

對加工余量來說，上道工序的加工誤差包括上道工序的加工尺寸公差Ta

和上道工序的位置誤差ea

兩部分。上道工序的加工精度愈低，則本道工序的公稱余量愈大。本道工序應切除上道工序加工誤差中包含的各種可能產(chǎn)生的誤差。（2）上道工序（工步）的表面質(zhì)量上道工序的表面質(zhì)量包括上道工序產(chǎn)生的表面粗糙度Ry(表面輪廓最大高度)和表面陷層深度Ha，在本道工序加工時，應將它們切除掉。各種加工方法的Ry和Ha的數(shù)值大小可參見有關(guān)設計手冊的實驗數(shù)據(jù)。（3）本工序（工步）的安裝誤差

安裝誤差εb應包括定位誤差和夾緊誤差。由這項誤差會直接影響被加工表面與切削刀具的相立置，所以加工余量中應包括這項誤差。由于位置誤差ea和安裝誤差εb都是有方向的，所以要采用矢量相加的方法進行余量計算。影響工序加工余量的五個主要因素是：①上道工序（工步）的尺寸公差：Ta②上道工序（工步）的形位誤差：еa③上道工序（工步）的表面粗糙度：Ry④上道工序（工步）的表面缺陷層：Ha⑤本道工序（工步）的安裝誤差：εb單邊余量

Zb≥Ta+Ry+Ha+∣еa+εb∣cosα雙邊余量

2Zb≥Ta+2(Ry+Ha+∣еa+εb∣cosα)3.確定加工余量的方法1.分析計算法2.查表修正法3.經(jīng)驗估算法2.3.2工序尺寸及公差的確定

當工藝基準與設計基準重合的情況下，工序間的尺寸及其公差的確定方法如下：1）首先擬訂出該加工表面的工藝路線，確定其工序（工步）；2）然后確定出各加工工序（工步）的加工余量；3）再按各工序（工步）所采用的加工方法，確定出其加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度；4）從最終加工工序（工步）開始，依次根據(jù)各加工工序（工步）的加工余量，計算出各工序（工步）的基本尺寸，直到得出其毛坯尺寸為止；5）最后按“入體原則”標出各工序尺寸及偏差。（毛坯尺寸的公差按雙向?qū)ΨQ分布標注）2.4工藝尺寸鏈2.4.1工藝尺寸鏈定義、組成及分類

1．尺寸鏈的定義及組成

1）尺寸鏈：指相互聯(lián)系并按一定順序排列的封閉尺寸組合。

2）環(huán)：尺寸鏈中的每一個尺寸?？煞譃榉忾]環(huán)和組成環(huán)。

3）封閉環(huán)：在零件的加工或裝配過程中，其精度是被間接保證的尺寸?；境叽缫苑柋硎荆涔钜苑柋硎?。

4）組成環(huán)：在零件的加工或裝配過程中，直接得到的尺寸。按其對封閉環(huán)的影響又可分為增環(huán)和減環(huán)。凡其尺寸的增大會使封閉環(huán)的尺寸增大的組成環(huán)稱為增環(huán)，以符號表示。反之為減環(huán)，以符號2．尺寸鏈的分類

1）按尺寸鏈的形式與應用范圍分：

工藝尺寸鏈、裝配尺寸鏈和設計尺寸鏈

工藝尺寸鏈：在加工過程中，由各有關(guān)工藝尺寸所組成的尺寸鏈。

裝配尺寸鏈：在裝配過程中，由各有關(guān)裝配尺寸所組成的尺寸鏈。2．尺寸鏈的分類

2）按尺寸鏈各組成尺寸的幾何特征分：

直線尺寸鏈、角度尺寸鏈、平面尺寸鏈和空間尺寸鏈。

3）按尺寸鏈各組成尺寸之間的聯(lián)系形式分：

獨立尺寸鏈、串聯(lián)尺寸鏈、并聯(lián)尺寸鏈和混聯(lián)尺寸鏈。3．工藝尺寸鏈的特征

1）封閉性：必須構(gòu)成一組尺寸首尾相接的封閉圖形。

2）關(guān)聯(lián)性：組成環(huán)與封閉環(huán)之間的關(guān)系為自變量與因變量的關(guān)系。4．工藝尺寸鏈的建立及各環(huán)性質(zhì)的判斷

1）封閉環(huán)的判斷：

凡是間接獲得的尺寸。如設計尺寸、加工余量。

2）組成環(huán)的判斷：

凡是直接獲得的尺寸。如工序尺寸、測量尺寸。

3）組成環(huán)增減性的判斷：在尺寸鏈圖中先給封閉環(huán)取定一個方向（從右向左）并畫出箭頭，再從封閉環(huán)左側(cè)出發(fā)，環(huán)繞尺寸鏈一圈回到封閉環(huán)右側(cè)，然后以各組成環(huán)所在環(huán)繞線的方向畫出箭頭，凡箭頭方向與封閉環(huán)箭頭方向相反的為增環(huán)，方向相同的為減環(huán)。2.4.2尺寸鏈的計算1.尺寸鏈的計算方法

1）極值法：各組成環(huán)均以最大（或最?。O限尺寸來計算封閉環(huán)的最大（或最?。O限尺寸。

2）概率法：應用概率論原理對尺寸鏈進行計算。尺寸鏈計算的三種方法：

1）正計算：已知各組成環(huán)，求封閉環(huán)。

2）反計算：已知封閉環(huán)，求各組成環(huán)。

3）中間計算：已知封閉環(huán)及部分組成環(huán)，求其余組成環(huán)。2.極值橫式法及其計算式1）封閉環(huán)的基本尺寸

封閉環(huán)的基本尺寸等于所有增環(huán)的基本尺寸之和減去所有減環(huán)的基本尺寸之和。2）封閉環(huán)的極限尺寸

封閉環(huán)的最大極限尺寸等于所有增環(huán)的最大極限尺寸之和減去所有減環(huán)的最小極限尺寸之和。封閉環(huán)的最小極限尺寸等于所有增環(huán)的最小極限尺寸之和減去所有減環(huán)的最大極限尺寸之和。3）封閉環(huán)的公差

封閉環(huán)的公差等于所有組成環(huán)的公差之和。4）封閉環(huán)的上、下偏差

封閉環(huán)的上偏差等于所有增環(huán)的上偏差之和減去所有減環(huán)的下偏差之和。封閉環(huán)的下偏差等于所有增環(huán)的下偏差之和減去所有減環(huán)的上偏差之和。5）封閉環(huán)的平均尺寸

封閉環(huán)的平均尺寸等于所有增環(huán)的平均尺寸之和減去所有減環(huán)的平均尺寸之和。4．極值豎式法及其計算式環(huán)基本尺寸A上偏差ES下偏差EI公差T增環(huán)+Az上偏差下偏差Tz增環(huán)+Az上偏差下偏差Tz減環(huán)–Aj–下偏差–上偏差Tj減環(huán)–Aj–下偏差–上偏差Tj封閉環(huán)A0各組成環(huán)基本尺寸的代數(shù)和上偏差各組成環(huán)偏差的代數(shù)和下偏差各組成環(huán)偏差的代數(shù)和T0各組成環(huán)公差之和AESEITAz1+100+0.1000.10Az2+80–0.15–0.250.10Aj1–50+0.10–0.050.15Aj2–70+0.10+0.050.05A060+0.15–0.250.405.尺寸鏈反計算中的公差分配

1）等公差法：

將封閉環(huán)的公差平均分配給各個組成環(huán)。

2）等精度法：

將封閉環(huán)的公差按等精度原則分配給各個組成環(huán)。

3）實際可行性分配法：

先按實際可行性擬定各組成環(huán)的公差，然后根據(jù)所有組成環(huán)的公差之和等于或小于封閉環(huán)公差的原則進行校核與調(diào)整。2.4.3幾種典型工藝尺寸鏈計算

1.工藝基準與設計基準不重合時工序尺寸及偏差的計算

1）定位基準與設計基準不重合時工序尺寸及偏差的計算

例1：本工序以A面為定位基面，加工B面。保證尺寸。試計算從A面至B面的工序尺寸A2及偏差。

解1：分析并建立工藝尺寸鏈：先找出封閉環(huán),即設計尺寸,然后查找各組成環(huán)，畫出工藝尺寸鏈。確定出增、減環(huán)。已知：封閉環(huán)為，增環(huán)為A1=

，減環(huán)為A2求：A2=？解：見右表得：A2=AESEITA1+600–0.100.10A2–35+0.25+0.100.15A025+0.2500.25Ta10.05a20.05a00.10

解2：建立工藝尺寸鏈;先找出封閉環(huán),

即a0,然后查找各組成環(huán)，畫出工藝尺寸鏈。確定出增、減環(huán)。已知：

封閉環(huán)為a0

，Ta0=0.10

增環(huán)為a1，Ta1=0.05

減環(huán)為a2求：Ta2=？解：見右表得：Ta2=0.05

例2：本工序加工直角面C和D。以左端A面為定位基面，加工C面，保證尺寸。設計基準為B面。試計算從A面至C面的工序尺寸A及偏差。分析并建立工藝尺寸鏈：先找出封閉環(huán)（即設計尺寸），然后查找各組成環(huán)，畫出工藝尺寸鏈。確定出增、減環(huán)。AESEITAz+45–0.10–0.150.05Az+40+0.0500.05Aj–65+0.05–0.050.10A0200–0.200.20已知：封閉環(huán)為增環(huán)為和A

減環(huán)為求：A=？解：見右表得：A=2）測量基準與設計基準不重合時

例3：本工序加工C面。保證設計尺寸，其設計基準為B面。由于該尺寸不便測量，現(xiàn)改為以右端A面為測量基準。由于測量基準與設計基準不重合，需解算測量尺寸X。建立尺寸鏈：封閉環(huán)為設計尺寸，畫出工藝尺寸鏈。確定出組成環(huán)的增、減性。AESEITX+60–0.05–0.100.05A10–10+0.0500.05A0500–0.100.10已知：封閉環(huán)為，增環(huán)為X，減環(huán)為求：X=？解：由于T10＞T0

將T10改為0.05

即A10=

見右表得：X=例4：本工序加工大孔，保證孔底尺寸，其設計基準為凸臺面。由于該尺寸不便測量，現(xiàn)改為以左端面為測量基準。故測量基準與設計基準不重合，需解算測量尺寸L3。建立尺寸鏈：封閉環(huán)為設計尺寸，然后查找各組成環(huán)，畫出工藝尺寸鏈。確定出增、減環(huán)。AESEITA26+26+0.05–0.050.10L3+160–0.050.05A36–36+0.0500.05A06+0.10–0.100.20已知：封閉環(huán)為，增環(huán)為L3和，減環(huán)為求：L3=？解：見右表得：L3=2.工序間的工序尺寸及偏差的計算

例5：如下圖所示一帶鍵槽的齒輪孔加工。①鏜內(nèi)孔至；②插鍵槽至尺寸A；③熱處理；④磨內(nèi)孔至，同時間接保證鍵槽深度尺寸。已知：封閉環(huán)為；增環(huán)為A和；減環(huán)為。求：A=？AESEITA20+20+0.02500.025A+43.4+0.315+0.050.265A19.8–19.80–0.050.05A043.6+0.3400.34解：見左表得：A=

=AESEITA20+20+0.02500.025A10–19.80–0.050.05Z/20.2+0.025–0.050.075

本題還可通過磨削余量Z/2將上述工藝尺寸鏈分解為兩個工藝尺寸鏈，其中單邊余量Z/2為公共環(huán)。解1：從右圖左邊的尺寸鏈中得封閉環(huán)為Z/2；增環(huán)為減環(huán)為求：Z/2=？解：見右表得：Z/2=解2：在右圖右邊的尺寸鏈中：封閉環(huán)為；增環(huán)為Z/2=和A

。AESEITZ/2+0.2+0.025-0.050.075A+43.4+0.315+0.050.265A043.6+0.3400.34求：A=？解：見左表得：A=3.同時保證多個設計尺寸時工序尺寸及偏差的計算

例6：下圖所示的零件中，A面為4個設計尺寸軸向設計基準。在磨削A面時，只能控制4個設計尺寸中精度最高的，即。而其它3個設計尺寸只能間接保證。因此需通過工藝尺寸鏈分別計算出A、B、C、D的工序尺寸。AESEITA5.3+5.3+0.05–0.050.10A5–5+0.1600.16Z00.3+0.21–0.050.26解1：在左邊的尺寸鏈中：封閉環(huán)為磨削余量Z；取增環(huán)為A=減環(huán)為求：Z=？解：見左表得：Z=AESEITB+2.3+0.15+0.010.14Z–0.3+0.05–0.210.26A02+0.20–0.200.40解2：在左邊的尺寸鏈中：封閉環(huán)為；增環(huán)為B

；減環(huán)為余量Z=求：B=？解：見左表得：B=AESEITC+9.8+0.95+0.210.74Z–0.3+0.05–0.210.26A09.5+1.0001.00解3：在左邊的尺寸鏈中：封閉環(huán)為；增環(huán)為C

；減環(huán)為余量Z=求：C=？解：見左表得：C=AESEITD+52.3+0.35–0.190.54Z–0.3+0.05–0.210.26A052+0.40–0.400.80解4：在左邊的尺寸鏈中：封閉環(huán)為；增環(huán)為D

；減環(huán)為余量Z=求：D=？解：見左表得：D=4.余量校核

在已知工序尺寸及公差的條件下，可利用工藝尺寸鏈對加工余量進行校核。例7