機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定

本章內(nèi)容:介紹了生產(chǎn)過程、工藝過程；引入了工藝過程組成的概念；講述了制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟和方法；重點(diǎn)討論了機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)中的主要問題(定位基準(zhǔn)的選擇，加工路線的擬訂，工序尺寸及公差的確定)；簡(jiǎn)要分析了工藝過程的經(jīng)濟(jì)性。

學(xué)習(xí)要求:熟悉機(jī)械加工工藝過程；理解工序、安裝、工位、工步及走刀的含義；掌握機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)的基本原理、原則和方法(定位基準(zhǔn)的選擇原則，加工方法的選擇原則，工序劃分及加工順序安排的原則，確定余量的原則和方法，確定工序尺寸及公差的方法，工藝尺寸鏈原理及應(yīng)用等)。內(nèi)容提要生產(chǎn)過程

生產(chǎn)過程

從原材料或半成品到成品制造出來的各有關(guān)勞動(dòng)過程的總和稱為生產(chǎn)過程。相關(guān)的過程：產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，包括產(chǎn)品的研究、開發(fā)、設(shè)計(jì)；生產(chǎn)準(zhǔn)備工作：如編制工藝文件，專用工裝及設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造等；

原材料(或設(shè)備、工裝、標(biāo)準(zhǔn)件等)的購(gòu)置、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、保管；

毛坯制造；

零件的機(jī)械加工及熱處理；

產(chǎn)品裝配與調(diào)試、性能試驗(yàn)以及產(chǎn)品的包裝、發(fā)運(yùn)等工作。

[提示]生產(chǎn)過程往往由許多工廠或工廠的許多車間聯(lián)合完成，這有利于專業(yè)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。

5.1零件制造的工藝過程

機(jī)械加工工藝過程

用機(jī)械加工的方法直接改變毛坯形狀、尺寸和機(jī)械性能等，使之變?yōu)楹细窳慵倪^程，稱為機(jī)械加工工藝過程，又稱工藝路線或工藝流程。

將零件裝配成部件或產(chǎn)品的過程，稱為裝配工藝過程。

工藝過程組成機(jī)械加工工藝過程

工藝過程是由一個(gè)或若干個(gè)依次排列的工序所組成，毛坯依次通過這些工序就變成了成品或半成品。(1)工序

一個(gè)(或一組)工人，在一個(gè)固定的工作地點(diǎn)(一臺(tái)機(jī)床或一個(gè)鉗工臺(tái))，對(duì)一個(gè)(或同時(shí)對(duì)幾個(gè))工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為工序。它是工藝過程的基本單元，又是生產(chǎn)計(jì)劃和成本核算的基本單元。工序的安排的組成與零件的生產(chǎn)批量有關(guān)(單件小批、大批大量)。工藝過程組成工藝過程組成(2)安裝工件在加工前，在機(jī)床或夾具中相對(duì)刀具應(yīng)有一個(gè)正確的位置并給予固定，這個(gè)過程稱為裝夾，一次裝夾所完成的那部分加工過程稱為安裝。安裝是工序的一部分。在同一工序中，安裝次數(shù)應(yīng)盡量少，既可以提高生產(chǎn)效率，又可以減少由于多次安裝帶來的加工誤差。(3)工位為減少工序中的裝夾次數(shù)，常采用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)夾具，使工件在一次安裝中，可先后在機(jī)床上占有不同的位置進(jìn)行連續(xù)加工，每一個(gè)位置所完成的那部分工序，稱一個(gè)工位。工藝過程組成采用多工位加工，可以提高生產(chǎn)率和保證被加工表面間的相互位置精度。工藝過程組成(4)工步工步是工序的組成單位。在被加工的表面、切削用量(指切削速度、背吃刀量和進(jìn)給量)、切削刀具均保持不變的情況下所完成的那部分工序，稱工步。當(dāng)其中有一個(gè)因素變化時(shí)，則為另一個(gè)工步。當(dāng)同時(shí)對(duì)一個(gè)零件的幾個(gè)表面進(jìn)行加工時(shí)，則為復(fù)合工步。劃分工步的目的，是便于分析和描述比較復(fù)雜的工序，更好地組織生產(chǎn)和計(jì)算工時(shí)。(5)走刀

被加工的某一表面，由于余量較大或其它原因，在切削用量不變的條件下，用同一把刀具對(duì)它進(jìn)行多次加工，每加工一次，稱一次走刀。生產(chǎn)類型對(duì)工藝過程的影響生產(chǎn)類型對(duì)工藝過程的影響生產(chǎn)類型是指企業(yè)(或車間、工段、班組、工作地)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，一般分為：①單件生產(chǎn)

單個(gè)地生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)和不同尺寸的產(chǎn)品，并且很少重復(fù)。②成批生產(chǎn)

一年中分批地制造相同的產(chǎn)品，制造過程有一定的重復(fù)性。每批制造的相同產(chǎn)品的數(shù)量稱為批量。成批生產(chǎn)又可分為：小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)。

③大量生產(chǎn)

產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點(diǎn)經(jīng)常重復(fù)地進(jìn)行某一個(gè)零件的某一道工序的加工。5.2

各種生產(chǎn)類型工藝過程的主要特點(diǎn)工藝過程特點(diǎn)生產(chǎn)類型單件生產(chǎn)成批生產(chǎn)大批量生產(chǎn)工件的互換性一般是配對(duì)制造，沒有互換性，廣泛用鉗工修配大部分有互換性，少數(shù)用鉗工修配全部有互換性。某些精度較高的配合件用分組選擇裝配法毛坯的制造方法及加工余量鑄件用木模手工造型；鍛件用自由鍛。毛坯精度低，加工余量大部分鑄件用金屬模；部分鍛件用模鍛。毛坯精度中等，加工余量中等。鑄件廣泛采用金屬模機(jī)器造型，鍛件廣泛采用模鍛，以及其他高生產(chǎn)率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小。機(jī)床設(shè)備通用機(jī)床?；驍?shù)控機(jī)床，或加工中心。數(shù)控機(jī)床加工中心或柔性制造單元。設(shè)備條件不夠時(shí)，也采用部分通用機(jī)床、部分專用機(jī)床。專用生產(chǎn)線、自動(dòng)生產(chǎn)線、柔性制造生產(chǎn)線或數(shù)控機(jī)床。夾具多用標(biāo)準(zhǔn)附件，極少采用夾具，靠劃線及試切法達(dá)到精度要求。廣泛采用夾具或組合夾具，部分靠加工中心一次安裝。廣泛采用高生產(chǎn)率夾具，靠夾具及調(diào)整法達(dá)到精度要求。刀具與量具采用通用刀具和萬能量具?？梢圆捎脤Ｓ玫毒呒皩Ｓ昧烤呋蛉鶚?biāo)測(cè)量機(jī)。廣泛采用高生產(chǎn)率刀具和量具，或采用統(tǒng)計(jì)分析法保證質(zhì)量。對(duì)工人的要求需要技術(shù)熟練的工人。需要一定熟練程度的工人和編程技術(shù)人員。對(duì)操作工人的技術(shù)要求較低，對(duì)生產(chǎn)線維護(hù)人員要求有高的素質(zhì)。工藝規(guī)程有簡(jiǎn)單的工藝路線卡。有工藝規(guī)程，對(duì)關(guān)鍵零件有詳細(xì)的工藝規(guī)程。有詳細(xì)的工藝規(guī)程。生產(chǎn)類型對(duì)工藝過程的影響工藝規(guī)程的作用及設(shè)計(jì)步驟5.2工藝規(guī)程的作用及設(shè)計(jì)步驟生產(chǎn)類型零件年產(chǎn)量重型零件中型零件輕型零件單件生產(chǎn)＜5＜10＜100成批生產(chǎn)小批5~1010~200100~500中批100~300200~500500~5000大批300~1000500~50005000~50000大量生產(chǎn)＞1000＞5000＞50000生產(chǎn)綱領(lǐng)4、生產(chǎn)綱領(lǐng)：零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計(jì)算：N零=N·n(1＋α)·(1＋β)式中:N零—零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)(件/年)；N—產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)(臺(tái)/年)；n—每臺(tái)產(chǎn)品中包含該零件的數(shù)量(件/臺(tái))；α—該零件備件的百分率；β—該零件廢品的百分率。表5.6為劃分生產(chǎn)類型的參考數(shù)據(jù)。表5.6劃分生產(chǎn)類型的參考數(shù)據(jù)5.3定位基準(zhǔn)的選擇

在零件圖上或?qū)嶋H的零件上，用來確定一些點(diǎn)、線、面位置時(shí)所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面稱為基準(zhǔn)。5.3.1基準(zhǔn)的分類5.3.1.1設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

設(shè)計(jì)人員在零件圖上標(biāo)注尺寸或相互位置關(guān)系時(shí)所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。見圖5.3(a)。5.3.1.2工藝基準(zhǔn)

零件在加工或裝配過程中所使用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)(也稱制造基準(zhǔn))。工藝基準(zhǔn)按用途又可分為：(1)工序基準(zhǔn)

在工序圖上標(biāo)注被加工表面尺寸(稱工序尺寸)和相互位置關(guān)系時(shí)，所依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為工序基準(zhǔn)。見圖5.3(b)。定位基準(zhǔn)的選擇(2)定位基準(zhǔn)

工件在機(jī)床上加工時(shí)，在工件上用以確定被加工表面相對(duì)機(jī)床、夾具、刀具位置的點(diǎn)、線、面稱為定位基準(zhǔn)。確定位置的過程稱為定位。見圖5.3(c)

加工軸類零件時(shí)，常以頂尖孔為定位基準(zhǔn)。加工盤類零件時(shí)，常以孔和端面為定位基準(zhǔn)。見圖5.4。(3)測(cè)量基準(zhǔn)

在工件上用以測(cè)量己加工表面位置時(shí)所依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為測(cè)量基準(zhǔn)，見圖5.3(c)。(4)裝配基準(zhǔn)

在裝配時(shí)，用來確定零件或部件在機(jī)器中的位置時(shí)所依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為裝配基準(zhǔn)。如齒輪裝在軸上，內(nèi)孔是它的裝配基準(zhǔn)；軸裝在箱體孔上，則軸頸是裝配基準(zhǔn)；主軸箱體裝在床身上，則箱體的底面是裝配基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇獲得加工精度的方法－－工件的裝夾5.3.2工件的裝夾與獲得加工精度的方法5.3.2.1工件的裝夾(1)直接找正定位的裝夾將工件直接放在機(jī)床上，工人可用百分表、劃線盤、直角尺等對(duì)被加工表面進(jìn)行找正，確定工件在機(jī)床上相對(duì)刀具的正確位置之后再夾緊。見圖5.5。這種裝夾方法，找正困難且費(fèi)時(shí)間，找正的精度要依靠生產(chǎn)工人的經(jīng)驗(yàn)和量具的精度，因此多用于單件、小批生產(chǎn)或某些相互位置精度要求很高、應(yīng)用夾具裝夾又難以達(dá)到精度的零件加工。(2)按劃線找正裝夾工件在切削加工前，預(yù)先在毛坯表面上劃出要加工表面的輪廓線，然后按所劃的線將工件在機(jī)床上找正、夾緊。劃線時(shí)要注意照顧各表面間的相互位置和保證被加工表面有足夠的加工余量。這種裝夾方法被廣泛用于單件、小批生產(chǎn)，尤其是用于形狀較復(fù)雜的大型鑄件或鍛件的機(jī)械加工。這種方法的缺點(diǎn)是增加了劃線工序，另外由于劃的線條本身有一定的寬度，劃線時(shí)又有劃線誤差，因此它的裝夾精度低，一般在0.2～0.5mm之間。工件的裝夾(3)在夾具中裝夾夾具固定在機(jī)床上，夾具本身有使工件定位和夾緊的裝置。工件在夾具上固定以后便獲得了相對(duì)刀具的正確位置。這種裝夾方法方便、迅速、精度高且穩(wěn)定，廣泛用于成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)中。如圖5.1階梯軸的銑鍵槽工序，可將工件直接放在夾具體的v形塊上(見圖5.6)，不用找正就保證了工件相對(duì)刀具的位置，然后用壓板夾緊工件，便可進(jìn)行銑鍵槽的工作。對(duì)于某些零件(例如連桿、曲軸)，即使批量不大，但是為了達(dá)到某些特殊的加工要求，仍需要設(shè)計(jì)制造專用夾具。工件的裝夾尺寸精度的獲得方法5.3.2.2獲得加工精度的方法(1)機(jī)械加工中獲得工件尺寸精度的方法①試切法

即經(jīng)過數(shù)次試切、測(cè)量，直至達(dá)到要求尺寸。②定尺寸刀具法用刀具的尺寸保證工件的加工尺寸。③調(diào)整法

預(yù)先調(diào)整好的刀具位置，然后加工一批工件。④自動(dòng)控制法自動(dòng)測(cè)量在工件達(dá)到要求時(shí)，自動(dòng)測(cè)量裝使機(jī)床自動(dòng)退刀并停止工作。數(shù)字控制尺寸的獲得(刀架的移動(dòng)或工作臺(tái)的移動(dòng))由預(yù)先編制好的程序通過計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置自動(dòng)控制。形狀精度的獲得方法(2)機(jī)械加工獲得工件形狀精度的方法①軌跡法

由切削運(yùn)動(dòng)中刀尖軌跡形成被加工表面的形狀。②成形法

由成形刀具刀刃的幾何形狀切削出工件的形狀。③展成法

刀具和工件作展成切削運(yùn)動(dòng)時(shí)，由刀刃在被加工表面上的包絡(luò)面形成成形表面。(3)位置精度的獲得方法

①一次裝夾獲得法

零件表面的位置精度在一次安裝中，由刀具相對(duì)于工件的成形運(yùn)動(dòng)位置關(guān)系保證。

②多次裝夾獲得法

通過刀具相對(duì)工件的成形運(yùn)動(dòng)與工件定位基準(zhǔn)面之間的位置關(guān)系來保證零件表面的位置精度。

③非成形運(yùn)動(dòng)法

利用人工，而不是依靠機(jī)床精度，對(duì)工件的相關(guān)表面進(jìn)行反復(fù)的檢測(cè)和加工，使之達(dá)到零件的位置精度要求。定位基準(zhǔn)的分類5.3.3定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)又分為粗定位基準(zhǔn)、精定位基準(zhǔn)和輔助定位基準(zhǔn)，分別簡(jiǎn)稱為粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)和輔助基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)：以未加工過的表面進(jìn)行定位的基準(zhǔn)稱粗基準(zhǔn)，也就是第一道工序所用的定位基準(zhǔn)為粗基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)：以已加工過的表面進(jìn)行定位的基準(zhǔn)稱精基準(zhǔn)。

輔助基準(zhǔn)：該基準(zhǔn)在零件的裝配和使用過程中無用處，只是為了便于零件的加工而設(shè)置的基準(zhǔn)稱輔助基準(zhǔn)。如軸加工用的頂尖孔等。選擇定位基準(zhǔn)主要是為了保證零件加工表面之間以及加工表面與未加工表面之間的相互位置精度，因此定位基淮的選擇應(yīng)從有相互位置精度要求的表面間去找。

精基準(zhǔn)的選擇5.3.3.1精基準(zhǔn)的選擇選擇精基準(zhǔn)時(shí)主要考慮應(yīng)保證加工精度并使工件裝夾得方便、準(zhǔn)確、可靠。因此，要遵循以下幾個(gè)原則：(1)基準(zhǔn)重合的原則

盡量選擇工序基準(zhǔn)(或設(shè)計(jì)基準(zhǔn))為定位基準(zhǔn)。這樣可以減少由于定位基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化引起的加工誤差。

圖5.7(a)是在鉆床上成批加工工件孔的工序簡(jiǎn)圖。若選N面為尺寸B的定位基準(zhǔn)[見圖5.7(b)]，鉆頭相對(duì)1面位置已調(diào)整好且固定不動(dòng)，則加工這一批工件時(shí)尺寸B不受尺寸A變化的影響。若選擇M面為定位基準(zhǔn)[見圖5.7(c)]，鉆頭相對(duì)2面已調(diào)整好且固定不動(dòng)，則加工的尺寸B要受到尺寸A變化的影響，使尺寸B精度下降。

精基準(zhǔn)的選擇

(2)基準(zhǔn)不變的原則

盡可能使各個(gè)工序的定位基準(zhǔn)相同。

如軸類多以兩個(gè)頂尖孔為定位基準(zhǔn)；齒輪加工以內(nèi)孔和端面為定位基準(zhǔn)；箱體加工以平面和兩個(gè)銷孔為定位基準(zhǔn)。各工序所用的夾具統(tǒng)一，減少了設(shè)計(jì)和制造夾具的時(shí)間和費(fèi)用；避免因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換過多帶來的誤差，有利于保證其相互位置精度；各表面之間達(dá)到很高的位置精度；避免多次裝夾帶來的裝夾誤差和減少多次裝載工件的輔助時(shí)間。(3)互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的原則

兩個(gè)表面互為基準(zhǔn)反復(fù)加工，可以不斷提高定位基準(zhǔn)的精度，保證兩個(gè)表面之間相互位置精度。

如加工套筒類，先以孔定位加工外圓，再以外圓定位加工孔，反復(fù)加工幾次就可大大提高同軸度精度。精基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇5.3.3.2粗基準(zhǔn)的選擇

(1)選擇要求加工余量小而均勻的重要表面為粗基準(zhǔn)，以保證該表面有足夠而均勻的加工余量。(此原則簡(jiǎn)稱：余量均勻原則)例如，導(dǎo)軌面是車床床身的主要工作表面，要求在加工時(shí)切去薄而均勻的一層金屬，使其保留鑄造時(shí)在導(dǎo)軌面上所形成的均勻而細(xì)密的金相組織，以便增加導(dǎo)軌的耐磨性。另外，小而均勻的加工余量將使切削力小而均勻，因此引起的工件變形小，而且不易產(chǎn)生振動(dòng)，從而有利于提高導(dǎo)軌的幾何精度和降低表面粗糙度。見圖5.9粗基準(zhǔn)的選擇(2)某些表面不需加工，則應(yīng)選擇其中與加工表面有相互位置精度要求的表面為粗基準(zhǔn)。(此原則簡(jiǎn)稱：相互位置原則)見下圖及圖5.10余量不均勻同軸零件余量均勻不同軸粗基準(zhǔn)的選擇

(3)選擇比較平整、光滑、有足夠大面積的表面為粗基準(zhǔn)。該表面不允許有澆、冒口的殘跡和飛邊，以確保安全、可靠、誤差小。(此原則簡(jiǎn)稱：光滑平整原則)(4)粗基準(zhǔn)在同一定位方向上只允許在零件加工工序中使用一次，不允許重復(fù)使用。(此原則簡(jiǎn)稱：一次使用原則)因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的精度和粗糙度都很差，如果重復(fù)使用，則不能保證工件相對(duì)刀具的位置在重復(fù)使用粗基準(zhǔn)的工序中都一致，因而影響加工精度。

工藝路線的擬定5.4

工藝路線的擬定在I、Ⅲ段應(yīng)用此法加工是不經(jīng)濟(jì)的。在Ⅱ段，加工方法與加工精度是相互適應(yīng)的，加工誤差與成本基本上是反比關(guān)系，可以較經(jīng)濟(jì)地達(dá)到一定的精度，Ⅱ段的精度范圍就稱為這種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度。加工方法的選擇圖5.11加工成本與精度的關(guān)系加工方法的選擇加工方法的選擇加工方法的選擇加工方法的選擇加工方法的選擇加工方法的選擇舉例5.4.1.2設(shè)備的選擇①機(jī)床工作區(qū)域的尺寸應(yīng)當(dāng)與零件的外廓尺寸相適應(yīng)。②機(jī)床的精度應(yīng)該與工件要求的加工精度相適應(yīng)。機(jī)床精度過低，不能滿足工件加工精度的要求；過高，則是一種浪費(fèi)。③機(jī)床的功率、剛度和工作參數(shù)應(yīng)該與最合理的切削用量相適應(yīng)。粗加工時(shí)選擇有足夠功率和足夠剛度的機(jī)床，以免切削深度和進(jìn)給量的選用受限制；精加工時(shí)選擇有足夠剛度和足夠轉(zhuǎn)速范圍的機(jī)床，以保證零件的加工精度和粗糙度。④機(jī)床生產(chǎn)率應(yīng)該與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。對(duì)于大批、大量生產(chǎn)，宜采用高效率機(jī)床、專用機(jī)床、組合機(jī)床或自動(dòng)機(jī)床；對(duì)于單件小批生產(chǎn)，一般選擇通用機(jī)床。工藝路線的擬定加工階段的劃分粗加工階段：是加工開始階段，在這個(gè)階段中，盡量將零件各個(gè)被加工表面的大部分余量從毛坯上切除。這個(gè)階段主要問題是如何提高生產(chǎn)率。半精加工階段：這一階段為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，切去的余量介于粗加工和精加工之間，并達(dá)到一定的精度和粗糙度值，為精加工留有一定的余量。在此階段還要完成一些次要表面的加工，如鉆孔、攻絲、銑鍵槽等。精加工階段：在這個(gè)階段將切去很少的余量，保證各主要表面達(dá)到較高的精度和較低的粗糙度值(精度7～10級(jí),Ra≈0.8～3.2μm)。光整加工階段：主要是為了得到更高的尺寸精度和更低的粗糙度值(精度5～9級(jí)，Ra＜0.32μm)，只從被加工表面上切除極少的余量。工藝路線的擬定將工藝過程劃分粗、精加工階段的原因是：①在粗加工階段，由于切除大量的多余金屬，可以及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷(夾渣、裂紋、氣孔等)；②粗加工階段容易引起工件的變形，這是由于切除余量大，一方面毛坯的內(nèi)應(yīng)力重新分布而引起變形，另一方面由于切削力、切削熱及夾緊力都比較大，因而造成工件的受力變形和熱變形。為了使這些變形充分表現(xiàn)，應(yīng)在粗加工之后留有一定的時(shí)間。然后再通過逐步減少加工余量和切削用量的辦法消除上述變形。③劃分加工階段可以合理使用機(jī)床，有利于長(zhǎng)期保持精加工機(jī)床的精度。加工階段的劃分加工階段的劃分工序的劃分

工序集中：將若干個(gè)工步集中在一個(gè)工序內(nèi)完成，一個(gè)工件的加工，只須集中在少數(shù)幾個(gè)工序內(nèi)完成。最大限度的集中是在一個(gè)工序內(nèi)完成工件所有表面的加工。采用工序集中可以減少工件的裝夾次數(shù)，在一次裝夾中可以加工許多表面，有利于保證各表面之間的相互位置精度，也可以減少機(jī)床的數(shù)量，相應(yīng)地減少工人的數(shù)量和機(jī)床的占地面積。但所需要的設(shè)備復(fù)雜，操作和調(diào)整工作也較復(fù)雜。工序分散：工序的數(shù)目多，工藝路線長(zhǎng)，每個(gè)工序所包括的工步少。最大限度的分散是在一個(gè)工序內(nèi)只包括一個(gè)簡(jiǎn)單的工步。工序分散可以使所需要的設(shè)備和工藝裝備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整容易、操作簡(jiǎn)單，但專用性強(qiáng)。工序的劃分工序的劃分工序的安排5.4.4.1加工順序的確定工件各表面的加工順序，一般按照下述原則安排：先粗加工后精加工；先基準(zhǔn)面加工后其它面加工；先主要表面加工后次要表面加工；先平面加工后孔加工。根據(jù)上述原則，作為精基準(zhǔn)的表面應(yīng)安排在工藝過程開始時(shí)加工。精基準(zhǔn)面加工好后，接著對(duì)精度要求高的主要表面進(jìn)行粗加工和半精加工，并穿插進(jìn)行一些次要表面的加工，然后進(jìn)行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工一般安排在最后進(jìn)行，這樣可避免已加工表面在運(yùn)輸過程中碰傷，有利于保證加工精度。有時(shí)也可將次要的、較小的表面安排在最后加工，如緊固螺釘孔等。工序的安排工序的安排5.4.4.3檢驗(yàn)工序的安排檢驗(yàn)工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量和防止產(chǎn)生廢品的重要措施。在每個(gè)工序中，操作者都必須自行檢驗(yàn)。在操作者自檢的基礎(chǔ)上，在下列場(chǎng)合還要安排獨(dú)立檢驗(yàn)工序：粗加工全部結(jié)束后，精加工之前；送往其它車間加工的前后(特別是熱處理工序的前后)；重要工序的前后；最終加工之后等。5.4.4.4其它工序的安排在工序過程中，還可根據(jù)需要在一些工序的后面安排去毛刺、去磁、清洗等工序。工序的安排5.5加工余量的確定加工余量的確定

為了保證零件圖上某平面的精度和粗糙度值，需要從其毛坯表面上切去全部多余的金屬層，這一金屬層的總厚度稱為該表面的加工總余量。每一工序所切除的金屬層厚度稱為工序余量。某表面的加工總余量Z總與該表面余量Zi之間的關(guān)系為：Z總=Z1+Z2+…+Zi+…+Zn式中n--加工該表面的工序(或工步)數(shù)目。工件加工余量的大小，將直接影響工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。例如加工余量太小時(shí)，不易去掉上道工序所遺留下來的表面缺陷及表面的相互位置誤差而造成廢品；加工余量太太時(shí)，會(huì)造成加工工時(shí)和材料的浪費(fèi)，甚至因余量太大而引起很大的切削熱和切削力，使工件產(chǎn)生變形，影響加工質(zhì)量。加工余量的確定影響加工余量的因素5.5.2.1上工序表面質(zhì)量Ra、ta的影響在上工序加工后的表面上或毛坯表面上，存在著表面微觀粗糙度值Ra和表面缺陷層ta(包括冷硬層、氧化層、裂紋等)，必須在本工序中切除。Ra、ta的大小與所用的加工方法有關(guān)，Ra的數(shù)值可參考表5.7，表5.8，表5.9；ta的數(shù)值可參考表5.10。加工余量的確定5.5.2.2上工序尺寸公差(Ta)的影響

它包括各種幾何形狀誤差如錐度、橢圓度、平面度等。Ta的大小可根據(jù)選用的加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，查閱《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》確定。加工余量與工序尺寸公差之間的關(guān)系見圖5.12。圖5.12(a)為外表面(被包容面)加工，有本工序的基本余量Zb為：

Zb=La-Lb

(5.1)式中La—上工序的基本尺寸；Lb—本工序的基本尺寸。本工序的最大余量Zbmax為：

Zbmax=Lamax-Lbmin(5.2)本工序的最小余量Zbmin為：

Zbmin=Lamin-Lbmax

(5.3)圖5.12(b)為內(nèi)表面(包容面)加工，則有：Zb=Lb-La(5.4)Zbmax=Lbmax-Lamin(5.5)Zbmax=Lbmin-Lamax(5.6)從圖5.12(a)、(b)可看出，上工序的尺寸公差將影響本工序基本余量和最大余量的數(shù)值。影響加工余量的因素影響加工余量的因素5.5.2.3上工序各表面相互位置空間偏差(ρa(bǔ))的影響它包括軸線的直線度、位移及平行度；軸線與表面的垂直度；階梯軸內(nèi)外圓的同軸度；平面的平面度等。為了保證加工質(zhì)量，必須在本工序中給予糾正。ρa(bǔ)的數(shù)值與上工序的加工方法和零件的結(jié)構(gòu)有關(guān)，可用近似計(jì)算法或查有關(guān)資料確定。若存在兩種以上的空間偏差時(shí)可用向量和表示。

5.5.2.4本工序加工時(shí)裝夾誤差(Δεb)的影響此誤差除包括定位和夾緊誤差外，還包括夾具本身的制造誤差，其大小為三者的向量和。它將直接影晌被加工表面與刀具的相對(duì)位置，因此有可能因余量不足而造成廢品，所以必須給予余量補(bǔ)償?？臻g偏差與裝夾誤差在空間是有不同方向的，二者對(duì)加工余量的影響應(yīng)該是向量和。圖5.13為上述各種因素對(duì)車削軸類零件加工余量影響的示意圖。5.5.3確定加工余量的方法(5.7)或(5.8)非對(duì)稱表面(單邊，如平面)的基本余量為：(5.9)上述兩個(gè)公式，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)具體加工條件簡(jiǎn)化。如在無心磨床上加工軸時(shí)，裝夾誤差可忽略不計(jì)；用浮動(dòng)鉸刀或用拉刀拉孔時(shí)空間偏差對(duì)加工余量無影響，且無裝夾誤差；研磨、超精加工、拋光等加工方法，主要是降低表面粗糙度值，困此加工余量只需要去掉上工序的表面粗糙度值就可以了。加工余量的確定5.5.3.1計(jì)算法根據(jù)上面所述各種因素對(duì)加工余量的影晌，并由圖5.13可得出下面的計(jì)算公式。對(duì)稱表面(雙邊，如孔或軸)的基本余量為：確定加工余量的方法用計(jì)算法可確定出最合理的加工余量，既節(jié)省金屬，又保證了加工質(zhì)量。但必須要有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料，且費(fèi)時(shí)間，因此適用于大量生產(chǎn)。5.5.3.2查表法工廠中廣泛應(yīng)用這種方法，表格是以工廠的生產(chǎn)實(shí)踐和試驗(yàn)研究所積累的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合具體加工情況加以修正后制定的，如《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》。5.5.3.3經(jīng)驗(yàn)法主要用于單件小批生產(chǎn)，靠經(jīng)驗(yàn)確定加工余量，因此不夠準(zhǔn)確。為保證不出廢品，余量往往偏大。5.6尺寸鏈尺寸鏈的概念5.6.1尺寸鏈的概念圖5.14加工尺寸鏈

圖5.15為主軸部件，為保證彈性擋圈裝入，要保持軸向間隙A0，由圖中看到A0與Al、A2、A3為有關(guān)，按照一定順序構(gòu)成尺寸鏈。尺寸鏈的概念尺寸鏈中的每一個(gè)尺寸稱為尺寸鏈的環(huán)。環(huán)又分為封閉環(huán)(或稱終結(jié)環(huán))和組成環(huán)，而組成環(huán)又有增環(huán)和減環(huán)之分。封閉環(huán)——其尺寸是在機(jī)器裝配或零件加工中間接得到的。如上兩例A0尺寸均為封閉環(huán)，封閉環(huán)在一個(gè)線性尺寸鏈中只有一個(gè)。組成環(huán)——在尺寸鏈中，除封閉環(huán)以外，其它環(huán)均為組成環(huán)，它是在加工中直接得到的尺寸，將直接影響封閉環(huán)尺寸的大小。增環(huán)——若組成環(huán)尺寸增大或減小，使得封閉環(huán)尺寸也增大或減小，則此組成環(huán)稱為增環(huán)，如上兩例中的A1環(huán)。減環(huán)——若組成環(huán)尺寸增大或減小，使得封閉環(huán)尺寸減小或增大，則此組成環(huán)稱為減環(huán)，如上兩例中的A2、A3環(huán)。同一個(gè)尺寸鏈中的各個(gè)環(huán)最好用同一個(gè)字母表示，如Al、A2、A3…A0，下標(biāo)1、2、…表示組成環(huán)的序號(hào)，0表示封閉環(huán)。對(duì)于增環(huán)，在字母的上邊加符號(hào)→；對(duì)于減環(huán)在字母的上邊加符號(hào)←。如：尺寸鏈的概念

在尺寸鏈中判斷增、減環(huán)的方法，一是根據(jù)定義；二是順著尺寸鏈的一個(gè)方向，向著尺寸線的終端畫箭頭，則與封閉環(huán)同向的組成環(huán)為減環(huán)，反之則為增環(huán)。尺寸鏈的分類(1)按尺寸鏈的應(yīng)用范圍分①工藝尺寸鏈在加工過程中，工件上各相關(guān)的工藝尺寸所組成的尺寸鏈，如前述圖5.14。②裝配尺寸鏈在機(jī)器設(shè)計(jì)和裝配過程中，各相關(guān)的零部件間相互聯(lián)系的尺寸所組成的尺寸鏈，如圖5.15。(2)按尺寸鏈中各組成環(huán)所在的空間位置分①線性尺寸鏈尺寸鏈中各環(huán)位于同一平面內(nèi)且彼此平行，如圖5.16。②平面尺寸鏈尺寸鏈中各環(huán)位于同一平面或彼此平行的平面內(nèi)，各環(huán)之間可以不平行，如圖5.17(a)。平面尺寸可以轉(zhuǎn)化為兩個(gè)相互垂直的線性尺寸鏈，如圖5.17(b)、(c)。③空間尺寸鏈尺寸鏈中各環(huán)不在同一平面或彼此平行的平面內(nèi)?？臻g尺寸鏈可以轉(zhuǎn)化為三個(gè)相互垂直的平面尺寸鏈，每一個(gè)平面尺寸鏈又可轉(zhuǎn)化為兩個(gè)相互垂直的線性尺寸鏈。因此線性尺寸鏈?zhǔn)浅叽珂溨凶罨镜某叽珂湣?.6.2尺寸鏈的分類尺寸鏈的分類(3)按尺寸鏈各環(huán)的幾何特征分①長(zhǎng)度尺寸鏈

尺寸鏈中各環(huán)均為長(zhǎng)度量。②角度尺寸鏈

尺寸鏈中各環(huán)均為角度量。由于平行度和垂直度分別相當(dāng)于0o和90o，因此角度尺寸鏈包括了平行度和垂直度的尺寸鏈。如圖5.18所示，以A面為基準(zhǔn)分別加工C面和B面，則要求C⊥A(即β1＝90o)，B∥A(即β2=0o)，加工后應(yīng)使B⊥C(即β0＝90o)，但這種關(guān)系是通過β1，β2、β0間接得到的，所以β1，β2和β0組成了角度尺寸鏈，其中β0為封閉環(huán)。圖5.18角度尺寸鏈尺寸鏈的分類(4)按尺寸鏈之間相互聯(lián)系的形態(tài)分①獨(dú)立尺寸鏈尺寸鏈中所有的組成環(huán)和封閉環(huán)只從屬于一個(gè)尺寸鏈，如圖5.16、圖5.17。②并聯(lián)尺寸鏈兩個(gè)或兩個(gè)以上的尺寸鏈，通過公共環(huán)將它們聯(lián)系起來組成并聯(lián)形式的尺寸鏈，如圖5.19。

圖5.19(a)中，A2(Bl)為A、B兩個(gè)尺寸鏈的公共環(huán)，并分別從屬于該兩尺寸鏈的組成環(huán)。這種并聯(lián)尺寸鏈，當(dāng)公共環(huán)變化時(shí)，各尺寸鏈的封閉環(huán)將同時(shí)發(fā)生變化。圖5.19(b)中，C0(D2)是C、D兩個(gè)尺寸鏈的公共環(huán)，也就是一個(gè)尺寸鏈的封閉環(huán)是其它尺寸鏈的組成環(huán)。這種并聯(lián)尺寸鏈，通過公共環(huán)可將所有尺寸鏈的組成環(huán)聯(lián)系起來。式中n—包括封閉環(huán)在內(nèi)的尺寸鏈總環(huán)數(shù)；m—尺寸鏈中組成環(huán)環(huán)數(shù)。尺寸鏈的計(jì)算－－極值法結(jié)論：尺寸鏈封閉環(huán)的基本尺寸，等于各增環(huán)的基本尺寸之和減去各減環(huán)基本尺寸之和。寫成普遍式為：5.6.3尺寸鏈計(jì)算的基本公式尺寸鏈計(jì)算是根據(jù)結(jié)構(gòu)或工藝上的要求，確定尺寸鏈中各環(huán)的基本尺寸及公差或偏差。計(jì)算方法有兩種，一種是極值法(也稱極大極小法)，是以各組成環(huán)的最大值和最小值為基礎(chǔ)，求出封閉環(huán)的最大值和最小值。另一種是概率法，是以概率理論為基礎(chǔ)來解算尺寸鏈。下面分別介紹兩種方法。5.6.3.1極值法(1)封閉環(huán)基本尺寸計(jì)算圖5.20的尺寸鏈中，A0為封閉環(huán)，A1、A2、A5為增環(huán)，A3、A4為減環(huán)。各環(huán)的基本尺寸分別以A1、A2…Ai表示。由圖可知：圖5.20尺寸鏈計(jì)算

結(jié)論：封閉環(huán)的最大值等于所有增環(huán)的最大值之和減去所有減環(huán)的最小值之和；封閉環(huán)的最小值等于所有增環(huán)的最小值之和減去所有減環(huán)的最大值之和。(3)封閉環(huán)上偏差ESA0(或esA0)和下偏差EIA0(或eiA0)的計(jì)算尺寸鏈的計(jì)算－－極值法(2)封閉環(huán)最大和最小尺寸計(jì)算由公式(5.10)可知，當(dāng)尺寸鏈中所有增環(huán)為最大值，所有減環(huán)為最小值時(shí)，則封閉環(huán)為最大值；反之為最小值。寫成普遍公式為：由式(5.11)減式(5.10)，得：由式(5.12)減式(5.10)，得：結(jié)論：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。式中：Ti為尺寸Ai的公差。同理：尺寸鏈的計(jì)算－－極值法(4)封閉環(huán)公差T0或中間偏差△0的計(jì)算由式(5.11)減式(5.12)，得：式中：Δi為尺寸Ai的誤差。尺寸鏈的計(jì)算－－極值法結(jié)論：封閉環(huán)公差(或誤差)等于各組成環(huán)公差(或誤差)之和。由此可知，若各組成環(huán)公差一定，減少環(huán)數(shù)可提高封閉環(huán)精度；若封閉環(huán)公差一定，減少環(huán)數(shù)可放大各組成環(huán)公差，使其加工容易。(5)平均尺寸Aav的中間偏差Δ的計(jì)算為使復(fù)雜的尺寸鏈計(jì)算簡(jiǎn)化，可采用平均尺寸和中間偏差來進(jìn)行計(jì)算。平均尺寸Aav——最大尺寸和最小尺寸的平均值。中間偏差Δ——公差帶中點(diǎn)偏離基本尺寸的大小。

由[式(5.11)＋式(5.12)]/2，得：由式(5.17)減式(5.10)得：結(jié)論：封閉環(huán)平均尺寸等于所有增環(huán)平均尺寸之和減去所有減環(huán)平均尺寸之和；封閉環(huán)的平均偏差等于所有增環(huán)平均偏差之和減去所有減環(huán)平均偏差之和。應(yīng)用尺寸鏈原理解決加工和裝配工藝問題時(shí)，經(jīng)常碰到下述三種情況：①已知組成環(huán)公差求封閉環(huán)公差的正計(jì)算問題；②已知封閉環(huán)公差求各組成環(huán)公差的反計(jì)算問題；③已知封閉環(huán)公差和部分組成環(huán)公差求其它組成環(huán)公差的中間計(jì)算問題。解決正計(jì)算問題比較容易，而解決反計(jì)算問題比較難。尺寸鏈的計(jì)算－－極值法此法計(jì)算簡(jiǎn)單，但從工藝上講，當(dāng)各環(huán)加工難易程度、尺寸大小不一樣時(shí)，規(guī)定各環(huán)公差相等不夠合理。當(dāng)各組成環(huán)尺寸及加工難易程度相近時(shí)采用該法較為合適。②按等精度的原則分配封閉環(huán)公差，即使各組成環(huán)的精度相等。各組成環(huán)的公差值根據(jù)基本尺寸按公差中的尺寸分段及精度等級(jí)確定，然后再給予適當(dāng)調(diào)整，使：尺寸鏈的計(jì)算－－極值法(6)解決尺寸鏈反計(jì)算問題的方法①按等公差原則分配封閉環(huán)公差，即使各組成環(huán)公差相等，其大小為：③利用協(xié)調(diào)環(huán)分配封閉環(huán)公差。如果尺寸鏈中有一些難以加工和不宜改變其公差的組成環(huán)，利用等公差和等精度法分配公差都有一定困難。這時(shí)可以把這些組成環(huán)的公差首先確定下來，只將一個(gè)或極少數(shù)幾個(gè)比較容易加工，或在生產(chǎn)上受限制較少和用通用量具容易測(cè)量的組成環(huán)定為協(xié)調(diào)環(huán)，用來協(xié)調(diào)封閉環(huán)和組成環(huán)之間的關(guān)系。這時(shí)有：式中:Ti——協(xié)調(diào)環(huán)公差。

尺寸鏈的計(jì)算－－極值法尺寸鏈的計(jì)算－－極值法這種方法與設(shè)計(jì)和工藝工作的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，一般情況下對(duì)難加工的、尺寸較大的組成環(huán)，將其公差給大些。協(xié)調(diào)環(huán)又稱為“相依尺寸”，意思是該環(huán)尺寸公差相依于封閉環(huán)和其它組成環(huán)的尺寸公差，因此這種計(jì)算方法又稱為“相依尺寸公差法”。通常在解決尺寸鏈反計(jì)算問題時(shí)，先按方法1求各組成環(huán)的平均公差，再按加工難易、尺寸大小進(jìn)行分配和協(xié)調(diào)。各組成環(huán)公差的分布位置，一般來說，對(duì)外表面，尺寸標(biāo)注成單向負(fù)偏差；對(duì)內(nèi)表面，尺寸標(biāo)注成單向正偏差；對(duì)孔心距，則注成對(duì)稱偏差。然后按式(5.13)、(5.14)進(jìn)行校核，若不符合，則再做調(diào)整。為了加快調(diào)整，可采用協(xié)調(diào)環(huán)的辦法，即先根據(jù)上述原則定出其它組成環(huán)的上、下偏差，再根據(jù)封閉環(huán)的上、下偏差及已定的組成環(huán)上、下偏差計(jì)算出協(xié)調(diào)環(huán)的上、下偏差。[例題5.2]計(jì)算圖5.15(a)主軸部件裝配后其軸向間隙A0。已知:

所以封閉環(huán)尺寸為:其軸向間隙為0.05～0.42mm。

尺寸鏈的計(jì)算－－極值法－例題解：①畫出尺寸鏈圖[圖5.15(b)]。

②找出封閉環(huán)、增環(huán)和減環(huán)。因?yàn)锳0是由A1、A2間接得到的尺寸，所以是封閉環(huán)。再根據(jù)增減環(huán)判斷Al為增環(huán)，A2、A3為減環(huán)。該例題是已知組成環(huán)，求封閉環(huán)的正計(jì)算問題。

③計(jì)算[例題5.3]軸套加工，如圖5.21(a)，要求端面A對(duì)裝配基準(zhǔn)外圓C的軸線垂直度為0.05/240，端面B對(duì)外圓C之軸線垂直度0.05/120。工件的加工過程如下：①粗加工A面、B面、El孔、E2孔和外圓C。②半精車A面、B面及半精鏜E1孔。③以A面及E1孔為定位基準(zhǔn)，半精車C面、B面及半精鏜E2孔，要求B‖A，其交角β1＝0±Tl/2，Tl為B面對(duì)A面平行度允許差。④以A面及El孔為定位基準(zhǔn)(定位后將心軸撤去)，精加工El孔、E2孔和外圓C，要求C⊥A，其交角為β2＝90°±T2/2(T2=0.05/240)。通過上述工藝過程可知C⊥B，其交角為β0＝90±T0/2(T0=0.05/120)，它是通過工序3(有B‖A)和工序4(有C⊥A)間接得到的。為滿足外圓C的軸線與端面B的垂直度要求(T0)，確定工序3中B面對(duì)A面的平行度要求(T0)。尺寸鏈的計(jì)算－－極值法－例題解：①畫出尺寸鏈圖[圖5.21(b)]。②β0為封閉環(huán)，β1、β2為組成環(huán)。此題是已知封閉環(huán)和組成環(huán)，求另一個(gè)組成環(huán)的中間計(jì)算問題。③計(jì)算圖5.21角度尺寸鏈計(jì)算尺寸鏈的計(jì)算－－極值法－例題尺寸鏈的計(jì)算－－極值法－例題[例題5.4]圖5.22(a),在坐標(biāo)鏜床上加工箱體零件上的兩個(gè)孔,中心距為L(zhǎng)0＝100±0.10；水平夾角為β＝30°。求坐標(biāo)尺寸Lx、Ly的基本尺寸及公差。解：①畫出尺寸鏈圖。由尺寸Lx、Ly、L0組成一平面尺寸鏈[圖5.22(b)]。②中心距L0是封閉環(huán)。在加工中是由Lx、Ly間接得到的，Lx、Ly是組成環(huán)。此題是已知封閉環(huán)求組成環(huán)的反問題。③計(jì)算計(jì)算平面尺寸鏈時(shí)，將各組成環(huán)向封閉環(huán)作投影，分別為L(zhǎng)1、L2，L1、L2、L0構(gòu)成了新的尺寸鏈且是線性尺寸鏈?；境叽纾篖x=L0·cosβ＝100·cos30°＝86.6公差：設(shè)本例題采用等公差法進(jìn)行計(jì)算。TLx＝TLy＝T0TL1＝TLx·cosβ＝T0cos30°TL2＝TLy·sinβ＝T0sin30°因TL0=TL1+TL2＝T0(cos30°+sin30°)圖5.22坐標(biāo)尺寸計(jì)算公差帶按對(duì)稱分布，則有：Lx＝86.6±0.073，Ly＝50±0.073尺寸鏈的計(jì)算－－極值法－例題尺寸鏈的計(jì)算－－概率法式(5.22)為尺寸鏈的封閉環(huán)與組成環(huán)均方根偏差的關(guān)系式。當(dāng)各組成環(huán)為正態(tài)分布時(shí)，封閉環(huán)也一定是正態(tài)分布。如果不存在系統(tǒng)誤差，則各組成環(huán)的分布中心與公差帶中心重合。根據(jù)概率原理，此時(shí)可取公差為：Ti=6σi；T0=6σ0(5.23)

由此得

式(5.25)為封閉環(huán)公差與組成環(huán)公差用概率解法的關(guān)系式。尺寸鏈的計(jì)算－－概率法若各組成環(huán)公差相等，則各組成環(huán)的平均公差為：將此公式與極值法公式相比，可以看出：若封閉環(huán)公差T0不變，則各組成環(huán)平均公差擴(kuò)大了倍，因而可使加工容易，而且環(huán)數(shù)越多越有利。若各組成環(huán)公差不變，則用概率法求得的封閉環(huán)公差比用極值法縮小了倍。提高了封閉環(huán)的精度。當(dāng)各組成環(huán)不是正態(tài)分布時(shí)，需要引人相對(duì)分布系數(shù)ki，此時(shí)。在尺寸鏈中，如果沒有一個(gè)組成環(huán)的尺寸分散帶過分大于其余各組成環(huán)，而且又不是過多偏離正態(tài)分布，則不論各組成環(huán)的尺寸分布為何種形式，只要組成環(huán)的數(shù)目足夠多時(shí)，其封閉環(huán)尺寸一定為正態(tài)分布，因此有尺寸鏈的計(jì)算－－概率法故

式中ki——相對(duì)分布系數(shù)，它表明各種尺寸分布曲線形狀相對(duì)正態(tài)分布曲線的差別，其值可見表5.11。由上述可知，在應(yīng)用概率法解尺寸鏈的情況下，當(dāng)尺寸鏈的環(huán)是正態(tài)分布時(shí)，可取T=6σ，此時(shí)并沒有包括工件尺寸出現(xiàn)的全部概率，而是99.73％。如圖5.23所示，陰影部分表示超出T0的概率，此值是很小的，僅為0.27％，但卻使各組成環(huán)的公差擴(kuò)大了很多，因此取T=6σ是合理的。尺寸鏈的計(jì)算－－概率法(5.27)

尺寸鏈的計(jì)算－－概率法將上式減去封閉環(huán)，則得：因

則

或

尺寸鏈的計(jì)算－－概率法式中αi——不對(duì)稱系數(shù)，其值見表5.11。然后就可用式(5.17a)或式(5.18a)進(jìn)行概率法的近似計(jì)算。用概率法近似計(jì)算時(shí)，組成環(huán)的數(shù)目越多，計(jì)算的準(zhǔn)確度就越高，因此該法常用在多環(huán)尺寸鏈上。尺寸鏈的計(jì)算－－概率法(3)概率法的近似計(jì)算

用概率法計(jì)算尺寸鏈，需要知道各組成環(huán)的誤差分布情況及ki和αi的數(shù)值，如有現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)資料或成熟的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，便可進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)缺乏這些資料時(shí)，只能假定ki和αi的值進(jìn)行近似計(jì)算。近似計(jì)算是假定各環(huán)分布曲線是對(duì)稱分布于公差值的全部范圍內(nèi)(即αi＝0)，并取相同的相對(duì)分布系數(shù)的平均值kM(一般取1.2～1.7)。因此有：尺寸鏈的計(jì)算－－概率法[例題5.5]已知一尺寸鏈，如圖5.25，各環(huán)尺寸為正態(tài)分布，廢品率為0.27％。求封閉環(huán)公差值及公差帶分布。解：因各組成環(huán)是正態(tài)分布，故ki＝kM＝1。在尺寸鏈中A0為封閉環(huán)，Al、A2為增環(huán)，A3、A4、A5為減環(huán)。各組成環(huán)公差分別為：Tl=0.4,T2＝0.5,T3＝0.2,T4=0.2,T5＝0.2各組成環(huán)的中間偏差分別為：封閉環(huán)公差為：尺寸鏈的計(jì)算－－概率法封閉環(huán)公差帶分布為：因此，封閉環(huán)尺寸為

封閉環(huán)的尺寸、偏差的分布情況見圖5.26。圖5.26尺寸鏈的計(jì)算－－概率法因

取kM=1.2

公差帶按對(duì)稱分布，因此有：Lx＝86.5±0.083，Ly＝50±0.083[例5.6]將前面用極值解法的例題5.4改用概率法進(jìn)行計(jì)算。解：按等公差法計(jì)算有TLx＝TLy＝T0TL1＝TLx·cosβ＝T0cos30°TL2＝TLy·sinβ＝T0sin30°尺寸鏈的計(jì)算－－概率法5.7工序尺寸的確定工序尺寸的確定零件圖上的尺寸、公差是毛坯經(jīng)過加工之后最終達(dá)到的尺寸。在加工過程中，各工序所達(dá)到的尺寸稱工序尺寸，也就是在工序圖上所標(biāo)注的尺寸。5.7.1用計(jì)算法確定工序尺寸工序尺寸的計(jì)算可分為四種，分別舉例如下：(1)經(jīng)過幾道工序加工所形成的表面的工序尺寸計(jì)算[例題5.7]圖5.27為一平面經(jīng)過粗加工、精加工和光整加工三道工序達(dá)到零件上規(guī)定尺寸和公差，要求計(jì)算各工序尺寸。解：加工該表面時(shí)定位基準(zhǔn)不變，各工序尺寸都從同一基準(zhǔn)標(biāo)出。對(duì)這一類的工序尺寸，只要將各工序的基本余量及公差，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)或查有關(guān)手冊(cè)確定后，就可按工藝過程的順序由后向前逐步計(jì)算得到。某工序的工序尺寸等于下一個(gè)工序的工序尺寸加上(對(duì)內(nèi)表面是減去)下一工序的基本余量。這種工序尺寸的計(jì)算，只牽涉余量，不涉及基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，可不用尺寸鏈來計(jì)算。在圖5.27中，若光整加工、精加工、粗加工等各工序的基本余量和精加工、粗加工、毛坯的公差，查手冊(cè)分別為Z3、Z2、Zl和T3、T2、T1，且已知光整加工的工序尺寸為A4、T4(零件圖上的尺寸)，則得：精加工工序尺寸A3=A4＋Z4；公差T3粗加工工序尺寸A2=A3＋Z3；公差T2毛坯尺寸A1=A2＋Z2；公差T1鑄造和鍛造的毛坯都規(guī)定雙向偏差，但當(dāng)計(jì)算毛坯尺寸時(shí)只取入體方向的偏差值T1。工序尺寸的確定工序尺寸的確定(2)工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的工序尺寸計(jì)算在加工過程中，有時(shí)為了定位、加工、測(cè)量或調(diào)整方便，將零件圖上的尺寸改變注法，由此而引起的工序尺寸計(jì)算，又稱為尺寸換算。它是由設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而造成的，因此這種工序尺寸只牽涉基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換而不涉及余量，可用工藝尺寸鏈來計(jì)算。工序尺寸的確定[例題5.8]圖5.28(a)是皮帶運(yùn)輸機(jī)滾筒零件圖。尺寸720+0.6的標(biāo)注方法不便于測(cè)量，因此可改為圖5.28(b)的標(biāo)注方法，通過測(cè)量A2、A3的尺寸來保證A0＝720+0.6，且A2=A3的尺寸。要求確定工序尺寸A2、A3。解：①畫出尺寸鏈圖[圖5.28c]。②A0＝720+0.6為封閉環(huán)，是由尺寸Al、A2、A3間接得到的，A1＝750+0.4為增環(huán)，A2、A3為減環(huán)。③計(jì)算由上求得A2、A3的工序尺寸為：工序尺寸的確定[例題5.9]

圖5.29(a)是加工梯板的零件圖，其高度方向的設(shè)計(jì)尺寸為及

，加工過程為：①以面1為基準(zhǔn)加工面3，保證工序尺寸A1＝

②為了定位和調(diào)整方便，仍然用面1為定位基準(zhǔn)加工面2，保證工序尺寸A2，如圖5.29(b)。為滿足設(shè)計(jì)尺寸的要求，計(jì)算工序2的工序尺寸A2。

解：畫出尺寸鏈圖[圖5.29(c)]；A0＝為封閉環(huán)，A1=為增環(huán)，A2為減環(huán)；計(jì)算基本尺寸：上偏差：下偏差：因此，工序2的尺寸為，取入體方向?yàn)楣ば虺叽绲拇_定[例題5.10]圖5.30(a)為加工齒輪內(nèi)孔和鍵槽的簡(jiǎn)圖，設(shè)計(jì)尺寸為鍵槽深及孔徑。加工過程如下：工序尺寸的確定(3)從尚需繼續(xù)加工表面標(biāo)注的工序尺寸計(jì)算這類工序尺寸，既涉及加工余量，也涉及基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換。尺寸為減環(huán)③計(jì)算基本尺寸A=A0-R+r=43.6-20+19.8=43.4上偏差：ESA=ESA0-ESR+EIr=0.35-0.025+0=0.315下偏差：EIA=EIA0-EIR+ESr=0-0+0.05=0.05因此，工序尺寸為：或取人體方向標(biāo)注為：工序尺寸的確定為了分析磨孔時(shí)半徑加工余量Z對(duì)鍵槽深度的影響，也可將尺寸鏈分解為兩個(gè)并聯(lián)的尺寸鏈進(jìn)行計(jì)算，如圖5.30(c)，其公共環(huán)余量為Z。由尺寸R、r、Z所構(gòu)成的尺寸鏈中，Z為封閉環(huán)，R為增環(huán)，r為減環(huán)，由此可計(jì)算出：基本余量：Z=R-r=20-19.8=0.2最大余量：Zmax=Rmax-rmin=20.025-19.8=0.225最小余量：Zmin=Rmin-rmax=20-19.85=0.15因此由尺寸A0、A、Z所構(gòu)成的尺寸鏈中，Z、A為增環(huán)，A0為封閉環(huán)，由此可計(jì)算出：基本尺寸：A=A0-Z=43.6-0.2=43.4上偏差：ESA=ESA0-ESZ=0.35-0.025=+0.315下偏差：EIA=EIA0-EIZ=0-(-0.05)=+0.05因此，工序尺寸A為或計(jì)算結(jié)果與上面解法完全一樣。工序尺寸的確定工序尺寸的確定[例題5.11]

圖5.31為加工階梯軸的軸向尺寸簡(jiǎn)圖。因?yàn)槎嗣鍹的粗糙度值很小，故需磨削M面，并要求同時(shí)保證兩個(gè)設(shè)計(jì)尺寸30+0.10和100±0.15。加工過程如下：①以M面為基準(zhǔn)，精車N面，Q面，至尺寸A1＝及A2，見圖5.31(b)。②以N面為基準(zhǔn)，磨削M面，至尺寸A3＝30+0.10。尺寸A0＝100±0.15是間接得到的，如圖5.31?。求工序尺寸A2。(4)對(duì)某表面進(jìn)行加工,要同時(shí)保證多個(gè)設(shè)計(jì)尺寸的工序尺寸計(jì)算解：①列出有關(guān)尺寸鏈，如圖5.31(d)。②尺寸A0為封閉環(huán)，A2、A3為增環(huán)，A4為減環(huán)。③計(jì)算因此，工序尺寸A2為：此例也可按并聯(lián)尺寸鏈分為兩個(gè)尺寸鏈進(jìn)行計(jì)算。基本尺寸：A2=A0-A3+A1=100-30+30.25=100.25上偏差：ESA2=ESA0-ESA3+EIA1=0.15-0.1+(-0.05)下偏差：EIA2=EIA0-EIA3+ESA1=-0.15-0+0=-0.15工序尺寸的確定工序尺寸的確定5.7.2用圖表法綜合確定工序尺寸在加工過程中，當(dāng)同一個(gè)方向上的尺寸較多而又需要多次轉(zhuǎn)換定位基準(zhǔn)，或者當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與其它基準(zhǔn)不重合而需要進(jìn)行尺寸換算時(shí)，確定相應(yīng)的各工序尺寸、公差和余量的工作就顯得很雜亂、很麻煩。如果采用圖表法來解決這類問題，就比較方便、明了、有次序。關(guān)于圖表的制作和應(yīng)用的例子，請(qǐng)讀者自行參閱有關(guān)資料。5.8時(shí)間定額及經(jīng)濟(jì)性分析時(shí)間定額及經(jīng)濟(jì)性分析式中t單——工序單件時(shí)間(min)；t基——基本時(shí)間(也稱機(jī)動(dòng)時(shí)間)，是直接用來改變工件形狀、尺寸相對(duì)位置和表面性質(zhì)所消耗的時(shí)間。它可根據(jù)各種加工方法的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。車削時(shí)的計(jì)算公式見第2章關(guān)于切削用量的選擇一節(jié)中之所述。t輔——輔助時(shí)間，為完成工序中的基本工作所需要做的輔助動(dòng)作時(shí)間。它包括裝卸工件、啟動(dòng)和停止機(jī)床、改變切削用量、測(cè)量工作等所消耗的時(shí)間，可查有關(guān)表格或進(jìn)行實(shí)測(cè)確定。t服——工作地點(diǎn)服務(wù)時(shí)間，包括更換刀具、修磨刀具、設(shè)備的補(bǔ)充調(diào)整以及工作班開始時(shí)取出刀具和文件、機(jī)床潤(rùn)滑等和工作班結(jié)束時(shí)的收拾工具、清除切屑、擦拭機(jī)床等所要消耗的時(shí)間。時(shí)間定額及經(jīng)濟(jì)性分析t休——工人休息和自然需要時(shí)間。一般情況下，工作地點(diǎn)服務(wù)時(shí)間與休息時(shí)間之和是以作業(yè)時(shí)間t作＝t基+t輔的形式給出的，即所以式中x＝3～6。時(shí)間定額及經(jīng)濟(jì)性分析在成批生產(chǎn)中，還要考慮加工一批工件時(shí)的準(zhǔn)備、結(jié)束時(shí)間。也就是在加工一批工件之前，熟悉圖紙、領(lǐng)取毛坯材料、準(zhǔn)備刀具、夾具、量具、裝夾刀具、夾具和調(diào)整機(jī)床以及在加工一批工件之后交還工藝文件，拆卸、送還工藝裝備和送檢成品等所需要的時(shí)間。因此成批生產(chǎn)時(shí)工件每個(gè)工序的總時(shí)間為：式中t定額——工作某工序的總時(shí)間，稱為單件時(shí)間定額，又稱單件計(jì)算時(shí)間(min)；t準(zhǔn)結(jié)——加工一批工件的準(zhǔn)備時(shí)間、結(jié)束時(shí)間；N批——一批工件的數(shù)量。由公式看出，N批越大，則t定額與t單越接近。當(dāng)大量生產(chǎn)時(shí)，有：t定額≈t單要提高生產(chǎn)率，就要設(shè)法減少t定額或t單，也就是減少其組成部分的時(shí)間，主要是基本時(shí)間和輔助時(shí)間。時(shí)間定額及經(jīng)濟(jì)性分析時(shí)間定額及經(jīng)濟(jì)性分析5.8.2工藝過程的經(jīng)濟(jì)分析設(shè)計(jì)某一零件的工藝過程時(shí)，一般可擬定出幾種不同的方案，這些方案雖然都可以滿足加工質(zhì)量的要求，但從經(jīng)濟(jì)性來分析，它們的生產(chǎn)成本并不相同，因此，在給定的生產(chǎn)條件下要選擇最經(jīng)濟(jì)的方案，也就是成本最低的方案，這對(duì)工廠企業(yè)積累資金和加快國(guó)家的工業(yè)建設(shè)有重大意義。對(duì)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，其目的是求得最有利的工藝過程或加工方法，因此對(duì)各種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較時(shí)，并非準(zhǔn)確計(jì)算零件成本，而只需求出各種方案的相對(duì)值，即各種方案中相同的項(xiàng)目可略去不計(jì)。也就是說，若各個(gè)方案中的每個(gè)工序內(nèi)容均不相同，則應(yīng)全面進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較；若只有某些工序內(nèi)容不同，而其它均相同，則只就這些不同的工序進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。時(shí)間定額及經(jīng)濟(jì)性分析5.8.2.1生產(chǎn)成本的組成

生產(chǎn)成本是制造一個(gè)零件或一臺(tái)產(chǎn)品需要的全部費(fèi)用。其中與完成工序直接有關(guān)的費(fèi)用稱為第一類費(fèi)用，也稱工藝成本，一般占生產(chǎn)成本的70％～75％。與完成工序無關(guān)而與整個(gè)車間的全部生產(chǎn)條件有關(guān)的費(fèi)用，稱為第二類費(fèi)用。在進(jìn)行各種方案經(jīng)濟(jì)分析時(shí)，因?yàn)樵谕簧a(chǎn)條件下，第二類費(fèi)用是相等的，因此可以只分析占生產(chǎn)成本比重大的工藝成本S單，則有

S單＝V資十V護(hù)＋V舊(或C專機(jī))＋V夾(或C專夾)＋V刀＋V材＋C調(diào)式中S單——單件的工藝成本(元／件)；V資——機(jī)床操作工人的工資，它由單件時(shí)間和工人的工資決定；V護(hù)——機(jī)床維護(hù)費(fèi)，包括電、油料、切削液、棉紗等費(fèi)用；V舊——萬能機(jī)床折舊費(fèi)，萬能機(jī)床可用于不同的工序，所以折舊費(fèi)與機(jī)床的價(jià)格、機(jī)床的利用率及單件時(shí)間有關(guān)；V刀——刀具維護(hù)及折舊費(fèi)，它與刀具的價(jià)格、可刃磨次數(shù)、磨刀費(fèi)用及刀具耐用度等因素有關(guān)；V夾——萬能夾具維護(hù)及折舊費(fèi)，它與機(jī)床的維護(hù)及折舊費(fèi)的考慮方法相似；V材——材料費(fèi)，它由毛坯重量及材料的單位重量?jī)r(jià)格決定(毛坯成本還要考慮毛坯的制造費(fèi)用)；C調(diào)——調(diào)整工人的工資，它與凋整機(jī)床的時(shí)間、調(diào)整工人的工資有關(guān)；C專機(jī)——專用機(jī)床折舊費(fèi)，它與機(jī)床的價(jià)格及折舊率有關(guān)；C專夾——專用夾具維護(hù)及折舊費(fèi)，它與夾具的價(jià)格及折舊率有關(guān)。零件的生產(chǎn)成本第一類費(fèi)用(工藝成本)與年產(chǎn)量有關(guān)的可變費(fèi)用VV費(fèi)V護(hù)V舊V刀V夾V材與年產(chǎn)量無關(guān)的不變費(fèi)用CC調(diào)C專機(jī)C專夾第二類費(fèi)用非生產(chǎn)人員的開支廠房折舊及維護(hù)費(fèi)用照明、取曖和通風(fēng)費(fèi)運(yùn)輸費(fèi)時(shí)間定額及經(jīng)濟(jì)性分析時(shí)間定額及經(jīng)濟(jì)性分析5.8.2.2工藝過程經(jīng)濟(jì)方案的選擇為分析和比較各種方案方便起見，將工藝成本分為與年產(chǎn)量有關(guān)的可變費(fèi)用V(元/件)和與年產(chǎn)量無關(guān)的不變費(fèi)用C(元/件)。因此，有：

S單＝V+C(5.35)因不變費(fèi)用C與年產(chǎn)量無關(guān)，所以一般常按全年計(jì)算，以C年表示，上式寫成：

S單=V+C年/N零

(5.36)式中N零——零件的年產(chǎn)量。全年產(chǎn)品的工藝成本為：

S年=N零V+C年(5.37)從式(5.36)和式(5.37)看出，每個(gè)零件的工藝成本可用雙曲線表示，如圖5.32(a)，全年的產(chǎn)品工藝成本可用直線表示，如圖5.32(b)。

當(dāng)年產(chǎn)量小于Nc時(shí)，采用第一種方案比較經(jīng)濟(jì)，全年工藝成本為S年l；當(dāng)年產(chǎn)量大于Nc時(shí)，采用第二種方案比較經(jīng)濟(jì)，全年工藝成本為S年2。時(shí)間定額及經(jīng)濟(jì)性分析時(shí)間定額及經(jīng)濟(jì)性分析謝謝！本章結(jié)束裝配過程動(dòng)畫工藝過程組成工藝過程組成圖5．3各種基準(zhǔn)示例

圖5．4定位基準(zhǔn)示例

定位基準(zhǔn)的選擇圖5．5直接找正安裝和劃線找正安裝

工件的裝夾圖5．6銑鍵槽工序的安裝

工件的裝夾工件的裝夾圖5．7工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)的關(guān)系精基準(zhǔn)的選擇圖5.8箱體加工的精基準(zhǔn)選擇精基準(zhǔn)的選擇圖5．9床身加工粗基準(zhǔn)的選擇(動(dòng)畫)粗基準(zhǔn)的選擇圖5．10以不加工表面為粗基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)的選擇加工方法的選擇表5．7外圓表面加工方采及其經(jīng)濟(jì)精度加工方案