《制造工艺》PPT课件.ppt

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1、项目2 机械加工工艺规程设计与制定,知识点：了解工艺规程制定的原则与步骤了解并掌握工件定位基准的选择及其定位 熟悉并掌握工序加工余量和工序尺寸的确定方法 掌握典型工艺尺寸链的解算方法技能点：能够进行工件定位基准的选择及其定位能够进行工序余量与工序尺寸的确定能够进行 典型工艺尺寸链的解算,任务1 工艺规程制定的基本原则和步骤,1制定工艺规程的原则总体原则是优质、高产、低消耗。2制定工艺规程的原始资料 产品装配图和零件图以及产品验收的质量标准。零件的生产纲领及投产批量、生产类型。毛坯和半成品的资料、毛坯制造方法、生产能力及供货状态等。现场的生产条件，包括工艺装备及专用设备的制造能力、规格性能、工人

2、技术水平及各种工艺资料和相应标准等。国内外同类产品的有关工艺资料等。,3制定工艺规程的步骤制定工艺规程的主要步骤如下。计算零件生产纲领，确定生产类型。图样分析，主要进行零件技术要求分析和结构工艺性分析。选择毛坯，确定毛坯制造方法。拟定工艺路线，选择表面加工方法，划分加工阶段，安排加工顺序等。确定各工序所用机床及工艺装备。确定各工序的加工余量及工序尺寸。确定各工序的切削用量和工时定额。填写工艺文件，即填写工艺过程卡、工艺卡、工序卡等。,任务2 机械零件的结构工艺性分析评价,2.1 概念1零件表面组成：基本表面和特形表面。2零件表面组合情况分析零件大体上分为轴类、箱体类、盘体类等。3零件的结构工艺

3、性分析零件结构工艺性是指零件的结构在保证使用要求的前提下，是否能以较高的生产率和最低的成本而方便地制造出来的特性。,典型实例,1从零件方便装夹方面进行分析零件的结构设计要考虑加工时的装夹，装夹次数尽量少而且方便。A中零件只能用双顶尖加拨盘装夹，拨盘夹紧不方便，b可以方便地选择夹盘和顶尖。,2从零件加工方面进行分析设计时采用标准化数值，方便选择刀、量具。考虑进退刀、加工难易度等，考虑一次装夹就能加工大部分工作表面。分析加工时间和效率，减少不必要的加工。,减少加工面积,3要考虑生产类型与加工方法车床进给箱，在单件小批生产时，其同轴孔的直径应设计成单向递减的，a在镗床上一次安装加工出所有孔。大批生产

4、用双面联动组合机床加工，采用双向递减的孔径设计，用左、右两镗杆各镗两端孔，如b所示。,图 生产类型对零件结构工艺性的影响,4尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸，使数控编程更方便零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸，可减少刀具规格和换刀次数。轮廓内圆弧半径R决定刀具直径大小，内圆弧半径不应过小。如图，零件工艺性好坏与被加工轮廓的高低、转接圆弧半径的大小等有关。图b与图a相比，转接圆弧半径大，可采用较大直径铣刀来加工。通常R0.2H时，可判定零件该部位工艺性差。,5装配和维修对零件结构工艺性的要求便于装配和维修时的拆装。图a左图无透气口，空气难于排出，故销钉不易装入。图b中为保证轴肩与支承面

5、紧贴，轴肩处切槽或孔口处倒角。图c为两个零件配合，同一方向只能有一个定位基面。图d，左图所示螺钉装配空间太小，螺钉装不进。,减少机床调整次数,提高工件加工时的刚度,任务3 零件毛坯的选择与确定 毛坯类型,毛坯的选择主要是确定毛坯的种类、制造方法和制造精度等级。毛坯是根据零件所要求的形状、工艺尺寸等而制成的供进一步加工用的生产对象。1铸件2锻件3型材4焊接件5冲压件6粉末冶金件,木模砂型手工造型,金属模砂型机器造型,金属型浇铸法,离心浇铸法熔模铸造,压力铸造,锻件,模锻,型材,组合毛坯,冲压挤压件,各类毛坯的特点及适用范围,3.2 毛坯选择的方法,1零件材料的工艺性。2零件的结构与外形尺寸。3生

6、产类型。4生产条件。5充分考虑利用新技术、新工艺和新材料。,3.3 毛坯选择实例,为使工件安装稳定，有些铸件毛坯需要铸出工艺搭子。为提高机械加工生产率，对于一些须经锻造的小零件，常将若干零件先锻造成一件毛坯，经加工之后再切割分离成单个零件。,图2-1 滑键的零件图及毛坯图,对于一些垫圈类较小零件，应将多件合成一个毛坯，先加工外圆和切槽，然后再钻孔切割成若干个零件，如图2-2所示。,图2-2 垫圈的整体毛坯及加工,例 铸件毛坯的选择方法。图4-10所示的支座，材料为HT200，年产量3000件。,毛坯的选择实例,2.4 工件的定位基准与定位,2.4.1 定位基准的选择工件在装夹时必须依据基准。1

7、基准的概念:在零件的设计与制造过程中，确定生产对象上的某些点、线、面的位置时所依据的那些点、线、面就是基准。基准可分为设计基准和工艺基准2大类。（1）设计基准:设计工作图上所采用的基准。如齿轮的内孔、外圆与分度圆的设计基准是齿轮的轴线，两端面可以互为基准。（2）工艺基准。就是加工或装配过程中所采用的基准。它又分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。工序基准：工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准。定位基准：就是在加工中用作定位的基准。测量基准：就是测量时所采用的基准。装配基准：装配时确定零件或部件间相互位置所选用的基准。本节仅重点介绍定位基准。,选择定位基准,2定位

8、基准的选择定位基准分为精基准和粗基准。（1）粗基准选择。在起始工序中，只能选用未加工过的毛坯表面为定位基准，称为粗基准。在同一方向只允许使用一次。粗基准选择，保证加工面与不加工面间位置和尺寸要求，加工表面加工余量是否均匀和足够，以及减少装夹次数等。选择粗基准时应坚持如下原则。零件上有一个不需要加工的表面，在该表面能够被利用的情况下，应尽量选择该表面作为粗基准。零件上有几个不需要加工的表面，选择其中与加工表面有较高位置精度要求的不加工表面作为第1次装夹的粗基准。零件上所有表面都需要机械加工，选择加工余量最小的毛坯表面作为粗基准。同一尺寸方向上，粗基准只能使用一次。粗基准要选择平整、面积大的表面。

9、,如图2-3所示，内孔和端面需要加工，外圆表面不需要加工。铸造时内孔B与外圆A之间有偏心。为保证加工后零件的壁厚均匀，即内、外圆同心度好，应以不加工表面A作为粗基准来加工内孔B（采用三爪卡盘夹持外圆）。,图2-3 粗基准选择示例,如图2-4所示的机床床身，要求导轨面应有较好的耐磨性，以保持其导向精度。应选择导轨面作为粗基准。,图2-4 机床床身加工的粗基准选择,如图2-5所示，以表面B为粗基准加工表面A之后，若仍以表面B为粗基准来加工表面C，两次装夹会出现较大误差。,图2-5 粗基准重复使用示例,（2）精基准的选择。用加工过的表面作为定位基准，便称为精基准。选择精基准时应坚持以下5个原则。基准

10、重合原则。基准统一原则。自为基准原则。互为基准原则。保证工件定位准确，夹紧安全可靠，操作方便、省力的原则。,选择精基准从保证工件位置精度和装夹方便两方面考虑。精基准的选择原则如下。1基准重合原则应尽量选择加工表面的设计基准作为定位基准。可避免基准不重合产生的定位误差。如图a、b、c，用调整法铣C面，则工序尺寸c的加工误差TC包含本工序的加工误差j，还包含基准不重合带来的误差Ta。若采用d方式安装，可消除基准不重合误差。,2基准统一原则采用同一定位基准加工工件各表面。保证位置精度，避免或减少因基准转换而带来的加工误差。简化夹具设计和制造。例如：活塞以止口和端面定位；轴类加工工序以中心孔定位；箱体

11、一面两孔定位；齿轮内孔及一端面定位。3自为基准原则加工面余量小而均匀的精加工选加工面本身为定位基准。如磨削车床导轨面用可调支承定位床身，在导轨磨床上用百分表找正导轨表面为定位基准，然后磨削导轨，还有浮动镗刀镗孔、珩磨孔、拉孔、无心磨外圆等，也都是自为基准定位。,4互为基准原则工件有两个相互位置精度很高的表面，两表面互相作为定位基准，反复加工。互为基准可使两表面间获得高的相互位置精度，且加工余量小而均匀。如加工精密齿轮中的磨齿工序，先以齿面为基准定位磨孔，再以内孔定位，磨齿面。5准确可靠，便于装夹的原则所选精基准应保证工件定位准确，安装可靠，装夹方便，夹具简单适用、操作方便。,图 互为基准定位的

12、磨齿轮孔 1推销 2钢球 3齿轮,轴座零件加工工艺过程如表。,定位基准选择实例,注：粗基准可以用划线基准体现。表中在10工序前安排划线工序，以40轴线为基准，划出底面加工线，在10工序中按线加工底面，则可以认为划线基准（40外圆的轴线）是粗基准。,2.4.2工件的定位,1六点定位原理自由物体，它在空间坐标系中，有六个活动可能性，三种移动，三种转动。这种活动的可能性称为自由度，如图所示，物体的六个自由度分别为：,（1）沿X轴移动，用 表示；（2）沿Y轴移动，用 表示；（3）沿Z轴移动，用 表示；（4）绕X轴转动，用 表示；（5）绕Y轴转动，用 表示；（6）绕Z轴转动，用 表示。,用正确分布的六个

13、支承点来限制工件的六个自由度，使工件在夹具中得到正确位置的规律，称为六点定位原理。,支承钉1、2、3限制工件的了自由度,、,支承钉4、5限制工件自由度，,、,支承钉6限制工件自由度,注意：底面上三个支承点不能在一条直线，且形成的三角形面积越大越好。侧面上两支承点所形成的连线不能垂直于三点所形成的平面，且两点的连线越长越好。,2工件自由度的限制,影响加工精度要求的自由度必须限制，不影响加工精度要求的可限制也可不限制。完全定位：六个自由度都需要限制的定位方法。不完全定位：没有完全限制六个自由度而仍然保证有关工序尺寸的定位方法。例如：在长轴上铣两头不通的键槽，除绕工件轴线转动的自由度不需限制外，其余

14、5个自由度均需限制。过定位：当两种定位元件均能限制工件的同一个方向自由度时称为过定位。欠定位：若定位支承点少于所应消除的自由度数时，则工件定位不足，称为欠定位。欠定位是不能保证加工要求的。,图2-8 连杆的定位分析1短圆柱销；2挡销；3支承面,图2-9 跟刀架过定位图,过定位会使工件无法装入夹具中；即使工件装在夹具上，夹紧时也会引起工件或夹具定位元件的变形，以致无法保证工件的加工精度。,加工工艺路线是指零件从毛坯到成品工序的先后顺序。是制订机械加工工艺过程中的关键环节。其主要工作是选择各加工表面的加工方法，确定工序数目和内容，选择加工方案、定位和夹紧方法等。,2.5 工艺路线的拟定,2.5.1

15、 表面加工方法选择,1经济加工精度在正常生产条件下采用某种加工方法所能达到的加工精度。各种加工方法都有一个经济加工精度和表面粗糙度的范围。选择表面加工方法时，应使工件的加工要求与之相适应。,2典型表面的加工路线（外圆）,2选择表面加工方法应考虑的主要因素,（1）工件材料的性质。（2）工件的形状和尺寸。（3）生产类型。（4）具体生产条件。,3各种表面的典型加工路线外圆表面加工路线,（2）孔加工路线。,（3）平面加工路线,2.5.2 加工阶段的划分,粗加工阶段：应尽量提高生产率。半精加工阶段：完成次要表面的终加工，并为主要表面的精加工作准备。精加工阶段：保证各主要表面达到图样的全部技术要求，此阶段

16、的主要问题是保证加工质量。超精加工阶段：当零件上有要求特别高的表面时，需在精加工之后再用精密磨削、金刚石车削、金刚镗、研磨、珩磨、抛光或无屑加工等达到图样要求的精度。,2.5.3 加工顺序的确定,1一般原则 先粗后精。先主后次。先面后孔。基面先行。此外，除用作基准的表面外，精度越高、粗糙度Ra值越小的表面应放在后面加工，以防铁屑等划伤。,2热处理工序的安排（1）预备热处理。退火、正火和调质。退火和正火在机加工之前；调质在粗、半精加工之间。调质也可作为最终热处理。（2）时效处理。为消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力，一般安排在粗加工之后。精度高的零件，在半精加工后安排第二次甚至多次时效。（3）

17、最终热处理。淬火、渗碳淬火、渗氮等。安排在半精加工之后、磨削加工之前。,3辅助工序的安排不直接加工也不改变工件尺寸和性能的工序。去毛刺、倒棱、清洗、防锈、检验等工序。（1）检验工序。（2）去毛刺及清洗。（3）特殊需要的工序。去磁工序。平衡试验、检查渗漏等工序应安排在精加工之后进行。其他特殊要求应根据设计图样上的规定，安排在相应的位置。,1工序的集中与分散原则工序集中原则将加工集中在少数几道工序内完成。分为：采用技术措施的机械集中，如采用多刀、多刃、多轴或数控机床加工等；采用人为组织措施的组织集中，如卧式车床的顺序加工。工序分散原则是将工件的加工分散在较多的工序内完成。每道工序的加工内容很少，有

18、时甚至每道工序只有一个工步。2工序集中与工序分散的特点（1）工序集中的特点：采用专用设备，效率高。减少了装夹次数。可减少机床数量和占地面积。加工设备和工艺装备投资大，调整、维修较困难，生产准备工作量大，产品更新换代较麻烦。,2.5.4 工序的组合（集中与分散）,（2）工艺分散的特点：加工设备和工艺装备简单、调整方便、工人便掌握，容易适应产品的转换。可以采用最合理的切削用量，减少基本时间。对操作工人的技术水平要求较低。设备和工艺装备数量多、操作人多、占地面积大。3工序的集中与分散的应用一个零件的加工是由多个工序组成的，每个工序又分为一个或多个工步。怎样把这些工步组合在一起，主要取决于生产类型、机

19、床设备、零件结构和技术要求等。究竟如何组合，主要从以下几个方面考虑。,（1）生产类型。单件小批生产时采用工序集中。大批生产按工序分散的原则。若使用多刀多轴的自动机床、加工中心，可按工序集中组织生产。（2）零件的结构、大小和质量。质量较大、形状复杂零件采用工序集中原则。（3）零件技术要求及现场条件。零件上有技术要求高的表面采用工序分散的原则。数控加工的零件，尽量在一次定位装夹中加工出全部待加工表面，应采用工序集中的原则。现代生产的发展多趋向于工序集中。,2.6 工序内容的拟定2.6.1 机床工艺装备的选择,1机床的选择原则 机床加工规格范围应与零件的形状、尺寸相适应。机床的加工精度必须与被加工零

20、件的精度等级相适应。机床的生产率应与工件的生产类型相适应。机床的选择应与现有生产条件相适应。在多品种小批量且工件精度要求高的生产中，应优先选用数控机床和加工中心，这样一方面精度容易保证；另一方面会减少大量工艺装备的设计。,2工艺装备的选择,夹具、刀具和量具的选择原则：（1）夹具。单件小批选用通用或组合夹具。成批使用专用夹具。（2）刀具：单件小批选标准刀具；大批选用专用刀具和复合刀具。根据工艺方案，选用不同类型的刀具。根据工件材料和加工性质确定刀具材料。车削脆性材料选YG类硬质合金；加工钢料时，选用YT类硬质合金。（3）量具。根据检验工件的精度。量具取决于生产类型。单件小批生产采用通用量具。大批

21、大量生产采用专用量具，例如极限量规等，有时也采用自动检验量具。,2.6.2 加工余量和工序尺寸的确定,加工余量：机械加工过程中从加工表面上切除的金属层厚度。1总加工余量和工序余量（1）为获得零件上某一表面所要求的精度和表面粗糙度，从毛坯相应表面上切去的全部多余金属层，为该表面的总加工余量。在完成一道工序时，从某一表面上所切去的金属层即为工序余量。,加工余量与工序余量关系,（1）工序余量。图（、）为单边余量。对于外表面：b=AB 对于内表面：b=BA式中：b单边加工余量；A上工序工序尺寸；B本工序工序尺寸。回转体表面的工序尺寸以直径计算，图（c、d）所示回转体表面的加工余量称为双边余量：轴：2b

22、=AB孔：2b=BA式中：2b双边加工余量；A上工序的工序尺寸（直径）；B本工序的工序尺寸（直径）。,在加工过程中，由于工序尺寸有公差，工序余量有最大工序余量和最小工序余量之分，Zmax与Zmin计算如下：,加工余量及公差,工序公称加工余量是相邻两工序基本尺寸之差；工序最小加工余量是前工序最小工序尺寸和本工序最大工序尺寸之差；工序最大加工余量是前工序最大工序尺寸和本工序最小工序尺寸之差。工序加工余量的变动范围等于前工序与本工序两工序尺寸公差之和。,工序尺寸公差带采用“入体原则”标注，即对于孔，下偏差取零，上偏差取正值；对于轴，上偏差取零，下偏差取负值。毛坯尺寸公差一般采用“对称原则”。,图加工

23、余量和加工尺寸分布图,（2）影响工序余量的因素。前道工序的表面质量：前道工序形成的表面粗糙度Ra和表面缺陷层Ta和缺陷层深度，应在本工序加工中切除。上道工序尺寸公差：上道工序公差越大，本工序余量变化越大。,前道工序形位公差：当工件上有些形位偏差不包括在尺寸公差范围内时，这些误差就必须在本工序的加工中纠正，本工序加工余量中必须包括ea，否则加工后必然为废品，如图所示。,工件的加工表面层,轴线弯曲对加工余量的影响,本工序的安装误差：包括工件定位与夹紧误差，这部分误差要影响被加工表面和刀具的相对位置，应计在工序余量内，如图所示。,装夹误差对加工余量的影响,（3）确定工序余量的方法有分析计算、经验估算

24、和查表修正法。分析计算法。通过分析影响工序余量的因素，并逐一计算确定加工余量。考虑问题全面，确定工序余量较精确，但计算繁琐，故使用较少，只在大批生产中的某些重要工序中应用。经验估算法。依靠工艺人员的经验采用类比法来确定工序余量，简便，精度不高。为防止废品出现，一般选取较大的工序余量，故此法多用于单件小批量生产。查表修正法。简便、准确、应用广泛。需注意的是，各种手册所提供的数据对轴和孔一类的对称表面是双边余量，非对称表面则是单边余量。,2工序尺寸的计算在一般情况下，加工某表面的最终工序尺寸及公差可直接按零件图的要求来确定。中间工序尺寸是由零件图样尺寸（最终工序尺寸）加上（轴为加）或减去（孔为减）

25、工序余量而得到的。即采用“倒推法”（由后往前推的方法），由零件图的尺寸一直可推算到毛坯的尺寸。图2-18所示为加工外表面时各工序尺寸之间的关系，其中L1为最终工序尺寸，L5为毛坯尺寸，L2、L3、L4为中间工序尺寸。对于外表面加工，本工序的尺寸加上本工序的余量即为前一道工序的尺寸，如L2=L1+Z1，L3=L2+Z2=L1+Z1+Z2，L5=L4+Z4=L1+Z1+Z2+Z3+Z4。由此可知，某一表面经过n-1次加工，其工序尺寸为Ln工序尺寸；Zi工序余量。,装夹误差对加工余量的影响,各工序尺寸之间的关系,关于工序尺寸的公差，可根据加工方法来确定。通常最终工序尺寸的公差为零件图样上的设计尺寸的

26、公差；而其他中间工序尺寸的公差均按本工序加工方法的经济加工精度来确定，并按“入体原则”进行标注。,【例2-1】某箱体零件外形尺寸为500mm400mm350mm,其上有一孔，设计尺寸为mm，孔长45mm。已知其加工工艺为粗镗半精镗精镗铰孔（用浮动镗刀块），试画出该孔加工余量和工序尺寸分布图。解：（1）查表，得各工序余量和公差Z铰=0.25mm T铰=0.035mmZ精镗=1mm T精镗=0.09mmZ半精镗=1.4mm T半精镗=0.22mmZ粗镗=？T精镗=0.54mmZ=Z毛坯=6mm T毛坯=1.2mm,（2）计算,mm,（3）画孔的加工余量和工序尺寸分布图（如图2-19所示）,（4）按

27、“倒推法”计算各工序尺寸与公差,铰,mm,精镗,mm,半精镗,mm,粗镗,mm,毛坯,mm,2.6.3 切削用量的确定,切削用量选择：综合考虑工件材料、加工精度与表面粗糙度、刀具材料与结构、机床功率与刚度等因素。在粗加工时，尽量选取大的背吃刀量ap，尽可能大的进给量f，再根据刀具耐用度和机床功率选择合适的切削速度vc。在精加工时，以提高加工质量为主。先按加工余量选择背吃刀量ap，按表面质量要求选择合理的进给量f，然后在保证刀具耐用度和加工质量的前提下选择尽可能大的切削速度vc。切削用量选择可以计算，也可以查机械加工工艺设计实用手册。,2.6.4 时间定额的制定,时间定额是在一定的生产条件下，规

28、定完成一件产品或一道工序所需要的时间。（1）基本时间tj。它是指直接改变工件的尺寸、形状和性质所需要的时间，亦称机动时间，一般可用计算法确定。对于车削，基本时间tj为,（min）,式中，L光轴的车削长度（单位为mm）；La、Lb刀具切入、切出长度（mm）；n工件转速（r/min）；f刀具进给量（mm/r）；i走刀次数。,（2）辅助时间tf。它是指在完成基本工艺工作中需要的辅助动作所消耗的时间，主要包括装卸工件、开停机床、改变切削用量和测量工件等所消耗的时间。单件小批生产，按基本时间tj的百分比进行估算；成批量生产，按以往统计资料予以确定。（3）布置工作地、休息与生理需要时间tbx。一般按基本时

29、间和辅助时间的百分比来计算，例如按（tj+tf）的2%7%进行估算。（4）准备与终结时间tzz。它是指操作者在加工一批工件的开始和结束时必须的准备工作和结束工作所需要的时间。若一批工件的数量为N，那么分摊到每一工件上的准结时间为tzz/N，当N很大时，tzz/N就可忽略不计。,综上所述，对于单件小批生产，其单件时间定额Td为Td=tj+tf+tbx+tzz=tj(1+k)+tbx+tzz（min）式中，tj基本时间（min）；tf辅助时间（min），可按tf=tjk来计算，k为百分比；tbx布置工作地、休息与生理需要时间（min）；tzz准备与终结时间（min）。对于成批大量生产，因分摊到每一

30、工件的准备与终结时间tzz/N很小，故可忽略不计。因此单件时间定额Td为Td=tj(1+k)+tbx(min),2.6.5 工艺文件,工艺规程：把制定工艺过程的各项内容归纳成文件形式。工艺规程是多种多样的，没有统一的格式。常用的工艺规程有机械加工工艺过程卡片、机械加工工艺卡片和机械加工工序卡片，如表所示。,例 图（a）所示为某法兰盘零件上的一个孔，孔径为 mm，表面粗糙度值为Ra0.8m，毛坯采用铸钢件，需要淬火热处理。试确定其各工序尺寸及公差。,解 根据题意要求，60mm的孔径可以直接铸出，零件精度为IT7级，查表，孔加工方法确定工艺路线为：粗镗孔半精镗孔磨孔。从机械加工工艺手册查出各工序的

31、基本余量、加工经济精度和经济粗糙度，填入表所示的第24列内；计算各工序基本尺寸并填入表所示的第5列内；再按入体原则和对称原则确定各工序尺寸的上下偏差，填入表所示的第6列内。标注如图4-25（a）、（b）、（c）、（d）所示。,1尺寸链的定义和特征在零件的加工过程或机器的装配过程中，经常会遇到一些相互联系的尺寸组合，这些相互联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合称为尺寸链。在零件的加工过程中，由有关工序尺寸组成的尺寸链称为工艺尺寸链。图（a）所示为主轴箱箱体镗孔，图中尺寸a、b、c的关系可简单地用图（b）中A1、A0、A2分别表示。从图中可以看出，A1、A0、A2形成一个封闭的图形。这种互相联系且按

32、一定顺序首尾相接构成封闭形式的一组尺寸组合就定义为尺寸链。在镗孔加工过程中尺寸A1、A0、A2所形成的尺寸链称为工艺尺寸链。,2.7 工艺尺寸链,工艺尺寸链的定义和特征,如图中所示，当定位基准和设计基准不重合，就往往必须同时提高尺寸a和c的加工精度，以间接地保证尺寸b的加工精度。因此，必须特别注意：此处尺寸a和c是在加工过程中直接获得的，尺寸b是间接保证的。,尺寸链的主要特征如下：（1）封闭性。尺寸链必须是首尾相接且封闭的尺寸组合。其中，应包含一个间接保证的尺寸和若干个对此有影响的直接获得的尺寸。（2）关联性。尺寸链中间接保证的尺寸精度是受这些直接获得的尺寸精度所支配的，彼此间具有特定的函数关

33、系，并且间接保证的尺寸精度必然低于直接获得的尺寸精度。2尺寸链的组成和尺寸链简图的作法组成尺寸链的各个尺寸称为尺寸链的环。图示的尺寸a、b、c都是尺寸链的环。这些环又可分为如下几种。（1）封闭环。在尺寸链中最后形成或未标注间接保证的尺寸成为封闭环。一个尺寸链中，封闭环只能有一个，用A0表示，图4-27所示的尺寸b就是封闭环。在机器的装配过程中，凡是在装配后才形成的尺寸（例如，通常的装配间隙或装配后形成的过盈），就称为装配尺寸链的封闭环，它是由两个零件上的表面（或中心线等）构成的。,工艺尺寸链,工艺尺寸链的定义和特征,（2）组成环。除封闭环以外的其他环都称为组成环。图示的尺寸a和c就是组成环。根

34、据组成环对封闭环影响，将其分成如下两类。增环。在尺寸链中，当其余各组成环不变，而该环增大使封闭环也增大的，称为增环。图示的尺寸c就是增环。为明确，可加标一个正向的箭头。如。减环。在尺寸链中，当其余各组成环不变，而该环增大使封闭环减小的环，称为减环。图示的尺寸a就是减环，记为。（3）尺寸链简图的作法。常采用标箭头的方法来判断增减环，特别是当尺寸链的环数较多时，这样判断既方便又不易出错。建立工艺尺寸链时，应首先对工艺过程和工艺尺寸进行分析，确定间接保证精度（或最后形成）的尺寸，将其定为封闭环。然后从封闭环出发，用首尾相接的单箭头顺序表示各组成环。在组成环当中，与封闭环箭头方向相同的环为减环，与封闭

35、环箭头方向相反的环为增环。图中，（、）为增环，（、）为减环。,工艺尺寸链,工艺尺寸链的定义和特征,计算工艺尺寸链的常用方法有极值法、竖式法和概率法等，此处介绍极值法和竖式法。1封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和，即：式中：封闭环的基本尺寸；增环的基本尺寸；减环的基本尺寸；m增环的数量；n组成环的总数（不包括封闭环）。2封闭环的极限尺寸封闭环的最大极限尺寸等于所有增环最大极限尺寸之和，减去所有减环最小极限尺寸之和；而封闭环的最小极限尺寸等于所有增环最小极限尺寸之和，减去所有减环最大极限尺寸之和。即：,工艺尺寸链,尺寸链的基本计算,3封闭环的上、下偏差

36、和公差封闭环的上偏差等于所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和，封闭环的下偏差等于所有增环下偏差之和减去所有减环上偏差之和。即：（4-12）；式中：、增环的上、下偏差；、减环的上、下偏差。封闭环的公差等于各组成环的公差和，即：式中：、分别是封闭环、组成环的公差。4工艺尺寸链解题步骤首先确定封闭环。封闭环是在加工过程中间接获得的尺寸。其次查明全部组成环。尺寸链中直接获得的若干尺寸是组成环。画出尺寸链简图。再次判明增、减环。用符号（箭头）标明增、减环。最后利用尺寸链计算公式求解。,工艺尺寸链,尺寸链的基本计算,计算封闭环的竖式口诀：增环上下偏差照抄；减环上下偏差对调、反号,例4-7 加工图4-2

37、9（a）所示的零件，设1面已加工好，现以1面定位加工3面和2面，其工序简图如图4-29（b）所示，试求工序尺寸A1与A2。,工艺尺寸链,尺寸链的基本计算,解:由于加工3面时定位基准与设计基准重合，因此工序尺寸A1就等于设计尺寸，A1=mm。,而加工2面时，定位基准与设计基准不重合，这就导致在用调整法加工时，只能以尺寸A2为工序尺寸，但这道工序的目的是为了保证零件图上的设计尺寸A0，即：（100.3）mm。因此A0与A1、A2构成尺寸链，如图4-29（c）所示。根据尺寸链特性，A0是封闭环；A1和A2为组成环，其中A1为增环，A2为减环。由该尺寸链可以计算A2。由式（4-9）可知：A0=A1A2

38、，所以：A2=A1A0=3010=20mm；由式（4-12）可知：ES0=ES1EI2EI2=ES1ES0=00.3=0.3mm；再由式（4-13）可知：EI0=EI1ES2ES2=EI1EI0=0.2(0.3)=0.1mm；所以，A2=20 mm，按入体原则表示为A2=20.1 mm。,1定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸及公差的计算采用调整法加工零件时，若所选的定位基准与设计基准不重合，那么该加工表面的设计尺寸就不能由加工直接得到，需要对加工表面的设计尺寸进行换算以求得工序尺寸及公差，再按换算后的工序尺寸及其公差加工，也可以保证工件的设计要求。例4-8 加工图4-30所示的零件，A、B、

39、C面在镗孔前已经过加工，镗孔时为方便工件装夹，选择A面为定位基准来进行加工，而孔的设计基准为C面，显然，属于定位基准与设计基准不重合。加工时镗刀需按定位A面来进行调整，故应先计算出工序尺寸A3。,工艺尺寸链,基准不重合时工序尺寸及公差的计算,解:据题意作出工艺尺寸链简图，如图4-30所示。由于面A、B、C在镗孔前已加工，故A1、A2在本工序前就已被保证精度，A3为本道工序直接保证精度的尺寸，故三者均为组成环；而A0为本工序加工后得到的尺寸，故A0为封闭环。由工艺尺寸链简图可知，组成环A2和A3是增环，A1是减环。下面用列竖式法来求A3的工序尺寸及公差。,列竖式法解尺寸链时，必须用口诀对增环、减

40、环及上、下偏差进行处理，填表计算。方法：求组成环各项之和等于封闭环。口诀是：封闭环、增环照抄；减环取反，上下偏差对调。例如上例4-7求A2可填表如下（括号内表示待求值）,工艺尺寸链,基准不重合时工序尺寸及公差的计算,可得A2=20 mm，按入体原则表示为A2=20.1 mm。注意A2为减环，求得结果要取反变号，上下偏差对调。对于本例，为使计算方便，现将各尺寸都换算成平均尺寸。由此列竖式计算如下（括号内表示待求值）：,所以得A3=(300.08。即镗孔时只要按A3=进行加工就可以间接保证设计尺寸 合格。,2测量基准与设计基准不重合时的工艺尺寸链计算当遇到工件的某个加工表面的设计尺寸不便测量，需要

41、在工件上另选一个容易测量的测量基准，为此需要换算出该基准测量的测量尺寸。通过对测量尺寸的检测，能够间接保证加工表面的设计尺寸要求。例4-9 加工如图4-31所示的轴承座，设计尺寸为 和。由于设计尺寸 加工时无法直接测量，只好通过测量A2尺寸来间接保证它，所以先要求A2的工序尺寸和公差。,4.7 工艺尺寸链,4.7.3 基准不重合时工序尺寸及公差的计算,解：根据题意作出工艺尺寸链简图，如图4-31所示。设计尺寸A0=、A1=和A2就形成了一个工艺尺寸链。分析该尺寸链可知，尺寸A0为封闭环，尺寸A1为减环，A2为增环。利用尺寸链的计算公式（4-9）、式（4-12）和式（4-13）可知：A2=50+

42、10=60mm；ES2=0+(0.15)=0.15mm；EI2=0.15+(0.05)=0.2mm；因此，A2=。计算上面的尺寸链，由于环数少，利用尺寸链解算公式比较简便。,例：某机床变速箱体中操纵机构上的拨动杆的加工，用作把转动变为拨动，实现操纵机构的变速功能。本零件生产类型为中批生产，普通机床加工。如图所示。,典型零件加工工序实例,典型零件普通机床加工工艺举例,图 拨动杆零件简图,该零件上有3组加工表面：组：以尺寸16H7mm为主的加工表面，包括25h8mm外圆、端面，及与之相距（740.3）mm的孔10H7mm。其中16H7mm孔中心与10H7mm孔中心的连线，是确定其他各表面方位的设计

43、基准，组：粗糙度Ra6.3m平面M，以及平面M上的角度为130的槽。组：P、Q两平面，及相应的2-M8mm螺纹孔。,例 某机床变速箱体中操纵机构上的拨动杆加工，用作把转动变为拨动，实现操纵机构的变速功能。本零件生产类型为中批生产，数控机床加工。如图4-41所示。,典型零件加工工序实例,典型零件数控机床加工工艺举例,本章讲述了机械加工工艺的基础知识，生产过程、工艺过程、机械加工工艺规程及相关的基本概念，重点介绍了普通机械加工工艺内容、工序设计与实施、工艺尺寸链、工艺系统的组成、典型零件机械加工工艺过程和机械加工工艺过程的技术经济分析等内容。让学生了解机械加工工艺的基本过程，掌握机械加工工艺系统的装备及其应用。其中定位基准的选择、机械加工工艺路线的拟定、工序设计与实施、工艺尺寸链求解工序尺寸的计算、典型零件机械加工工艺卡的制作是本章的难点，也是本章应该重点学习内容。,小结与习题集,