机械制造工艺.ppt

制造工艺,机械制造工艺,机械制造工艺,第,章,工艺过程设计,Process Planning,.1,制定工艺规程的,步骤和方法,Steps and Methods,of Process Planning,加工余量的确定,第5章 工艺过程设计,本章要点,定位基准的选择,工艺路线拟订,工艺尺寸链,工艺过程经济分析,计算机辅助工艺过程设计,5.1.1 机械加工工艺规程,机械加工工艺过程和工艺规程,机械加工工艺过程,采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动过程。,机械加工工艺规程,规定零件机械加工工艺过程的工艺文件。,工艺规程的作用,连接产品设计和制造过程的桥梁，是企业组织生产活动和进行生产管理的重要依据。,5.1.1 机械加工工艺规程,表,5-1,机械加工工艺过程卡片,工艺规程形式,（工艺过程卡、工序卡、工艺卡）,5.1.1 机械加工工艺规程,表,5-1,机械加工工艺过程卡片,5.1.1 机械加工工艺规程,表,5-1,机械加工工艺过程卡片,5.1.3 制定工艺规程所需原始资料,产品的全套装配图及零件图,产品的验收质量标准,产品的生产纲领及生产类型,零件毛坯图及毛坯生产情况,本厂（车间）的生产条件,各种有关手册、标准等技术资料,国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况,制定机械加工工艺规程所需原始资料,1阅读装配图和零件图,了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。,2工艺审查,审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。,3熟悉或确定毛坯,确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见表5-4。,5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤,机械加工工艺规程设计步骤,4.选择定位基准,5.拟定加工路线,6.确定满足各工序要求的工艺装备,5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤,包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。,工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，应与生产批量和生产节拍相适应，并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。,对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。,1,零件结构工艺性基本概念,零件结构工艺性是指这种结构的零件被加工制造的难易,程度。是评价零件结构有劣的重要技术指标。,工艺性与零件的生产批量及具体生产条件相关。,2.加工表面的几何形状应尽可能简单；,3.便于安装、定位准确、夹紧可靠；,4.便于加工、易于测量；,1.零件的加工精度、表面粗糙度值选择应合理；,5.提高标准化程度。,注意：,零件的结构工艺性,一、工件要便于安装,1.,便于装夹,D工艺凸台,零件结构工艺性实例分析,2.,减少安装次数,二、减小切削面积、简化加工面形状,三、便于加工和测量,1.,便于进刀和退刀(要有退刀槽或越程槽）,2.,便于采用标准刀具加工,钻孔,2)避免在斜面上钻孔,3)避免弯曲孔,4.,镗孔时,四、有利于提高生产率,尺寸差别不太大时，零件上的槽宽、圆角半径、孔、,螺纹等尺寸应尽可能一致。,3.,便于多件一起加工。,5.2,定位基准的选择,Selection of Location Datum,机械制造工艺,第,5,章,工艺过程设计,Process Planning,在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。又可进一步分为：,5.2.1 定位基准,使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。,零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台（图5-1）等。,粗基准,使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。,精基准,附加基准,图2-9a 支座零件第1工序（车削）,图2-9a 支座零件第1工序（车削）,图2-9d 支座零件第4工序（磨内孔、端面）,5.2.1 定位基准,工艺凸台,A,向,A,图5-1 小刀架上的工艺凸台,如图所示套筒镗孔加工,，,粗基准可以选择外圆柱面，用三爪卡盘安装工件，参见图(a)；,也可以用内孔作粗基准，用四爪卡盘装夹工件，参见图(b)。,两种定位基准产生的加工效果是不同的!因此粗基准选择不是随意的,5.2.2 粗基准的选择,粗基准选择需要遵循如下原则,：,a）,b）,c）,保证相互位置要求原则,如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以,不加工面作为粗基准,。,图5-2 粗基准选择比较,5.2.2 粗基准的选择,钻、铰18H7及6H7孔如何选择?,图5-3 床身粗基准选择比较,工序1,工序1,工序2,工序2,5.2.2 粗基准的选择,余量均匀分配原则,如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择,该表面的毛坯面作为粗基准,。,若零件有多个表面需要加工，则应,选择其中加工余量最小的表面,作为粗基准，以保证零件各加工表面都有足够的加工余量。,例如，图a所示零件，,毛坯不同轴？！如何选择,粗基准,？,应选择其中加工余量最小的95圆柱表面作为粗基准，见图b,选择加工余量最小的表面为粗基准,否则选用68表面作为粗基准，导致90表面加工余量不够，如图2.3(c)所示。,便于工件装夹原则,要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。,粗基准一般不得重复使用原则,5.2.2 粗基准的选择,粗基准在同一自由度方向上只能使用一次。,重复使用粗基准并重复进行装夹工件操作会产生较大的定位误差。,重复使用B 面去加工A、C面，则必然会使A面与C面的轴线产生较大的同轴度误差,5.2.2 粗基准的选择,图-4 粗基准重复使用错误示例(毛坯外圆定位加工内孔端面，而钻孔时又用外圆定位）,改进,内孔端面定位加小孔外圆弧用V形爪 定位合理,图5-5 主轴箱零件精基准选择,5.2.3 精基准的选择,基准重合原则,选用被加工面设计基准作为精基准,统一基准原则,当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工,5.2.3 精基准的选择,图5-7 以顶面和两销孔定位,镗孔支架,图5-6 置于箱体中部的吊架支承,吊架,在实际生产中，经常使用的统一基准形式有：,1,）,轴类零件常使用两,顶尖孔,作统一基准；,2,）,箱体类零件常使用,一面两孔,（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准；,3,）,盘套类零件常使用,止口面,（一端面和一短圆孔）作统一基准；,4,）,套类零件用,一长孔和一止推面,作统一基准。,采用统一基准原则好处：,1,）有利于保证各加工表面之间的位置精度；,2,）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。,注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。,5.2.3 精基准的选择,定位误差,F,设计基准,定位基准,热变形,对刀误差,夹紧误差,菱形销,导轨误差,对于两个表面间相互位置精度要求很高，同时其自身尺寸与形状精度都要求很高的表面加工，常采用“,互为基准、反复加工,”原则。,如图2.4所示连杆磨削工序，包含两个安装，两个安装的定位基准关系是互为基准。,互为基准原则,互为基准原则,轴径,轴径,锥孔,图5-8 主轴零件精基准选择,【例】,主轴零件精基准选择（图5-8）,5.2.3 精基准的选择,自为基准原则,【例】,床身导轨面磨削加工（图5-9）,图5-9 导轨磨削基准选择,图5-11 浮动镗刀块,1工件 2镗刀块 3镗杆,便于装夹原则,所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。,图5-10 外圆研磨示意图,【例】,铰孔、拉孔、研磨（图5-10）,5.2.3 精基准的选择,【例】,浮动镗刀块镗孔（图5-11）,5.2.3 精基准的选择,图5-12 摇杆零件图,40,12H7,铸造圆角,R,3,其余,倒角145,600.05,9.5,20,H7,1.6,3.2,3.2,3.2,1.6,40,18,M8,3.2,R,12,7,100.1,A,B,D,C,15,45,【例 5-1】,选择图5-12所示摇杆零件的定位基准。零件材料为,HT200，,毛坯为铸件，生产批量：5000件。,定位夹紧符号,2,小孔,大孔,5.3,加工路线的拟订,Determine the Machining Route,机械制造工艺,5.3.1 加工方法的选择,图5-13 加工误差与成本关系,C,0,A,B,经济精度随年代增长和技术进步而不断提高（图,5-14,）,在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级工人，不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度（图,5-13,AB,段）,加工经济精度,加工误差（,m）,1960,10,-1,10,-2,10,-3,1920,2000,10,2,10,1,10,0,年代,图5-14 加工精度与年代的关系,一般加工,精密加工,超精密加工,反比，且在,A,左,B,右不经济,5.3.1 加工方法的选择,1）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求,2）零件材料的加工性,3）生产批量和生产节拍要求,4）企业现有加工设备和加工能力,5）经济性,选择加工方法和加工方案应考虑的问题,外圆表面、孔及平面加工方案参见下表所示,加工方法和加工方案,5.3.1 加工方法的选择,典型表面加工路线,研 磨,IT5,Ra 0.0080.32,超 精 加 工,IT5,Ra 0.010.32,砂 带 磨,IT5,Ra 0.010.16,精 密 磨 削,IT5,Ra 0.0080.08,抛 光,Ra 0.0081.25,金 刚 石 车,IT56,Ra 0.021.25,滚 压,IT67,Ra 0.161.25,精 磨,IT67,Ra 0.161.25,精 车,IT78,Ra1.2 55,粗 磨,IT89,Ra 1.2510,半 精 车,IT1011,Ra 2.512.5,粗 车,IT1213,Ra 1080,图5-15 外圆表面的典型加工工艺路线,5.3.1 加工方法的选择,图5-16 孔的典型加工工艺路线,珩 磨,IT56,Ra0.041.25,研 磨,IT56,Ra0.0080.63,粗 镗,IT1213,Ra 520,钻,IT1013,Ra 580,半 精 镗,IT1011,Ra 2.510,粗 拉,IT910,Ra 1.255,扩,IT913,Ra 1.2540,精 镗,IT79,Ra 0.635,粗 磨,IT911,Ra1.2510,精 拉,IT79,Ra0.160.63,推,IT68,Ra0.081.25,饺,IT69,Ra 0.3210,金 刚 镗,IT57,Ra0.161.25,精 磨,IT78,Ra0.080.63,滚 压,IT68,Ra0.011.25,手 饺,IT5,Ra0.081.25,5.3.1 加工方法的选择,图5-17 平面典型加工工艺路线,抛 光,Ra0.008,1.25,研 磨,IT56,Ra0.008,0.63,精 密 磨,IT56,Ra 0.04,0.32,半 精 铣,IT811,Ra 2.5,10,精 铣,IT68,Ra 0.635,高 速 精 铣,IT67,Ra 0.16,1.25,导 轨 磨,IT6,Ra0.161.25,精 磨,IT68,Ra 0.16,1.25,宽 刀 精 刨,IT6,Ra 0.16,1.25,粗 磨,IT810,Ra 1.25,10,精 刨,IT68,Ra 0.635,半 精 刨,IT811,Ra 2.510,半 精 车,IT811,Ra 2.510,粗 铣,IT1113,Ra 520,粗 刨,IT1113,Ra 520,砂 带 磨,IT56,Ra0.01,0.32,金 刚 石 车,IT6,Ra0.02,1.25,刮 研,Ra 0.04,1.25,精 车,IT68,Ra 1.255,粗 车,IT1213,Ra 1080,精 拉,IT69,Ra 0.322.5,粗 拉,IT1011,Ra 520,【例题5.】,要求孔的加工精度为IT7级，粗糙度Ra=1.63.2m，确定孔的加工方法与加工方案。,查,经济精度及方法与方案,表 .,采用从终加工方法（满足精度的方法）,倒推追查合适的加工方案,可有下面四种加工方案：,钻扩粗铰精铰；,粗镗半精镗精镗；,粗镗半精镗粗磨精磨；,钻(扩)拉。,比较优选最佳加工方法与加工方案,5.3.2 加工顺序的安排,基,面先行,先加工基准面，再加工其他表面,先面后孔,有两层含义：,1,）当零件上有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定,2,）在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生,先主后次,也有两层含义：,1,）先考虑主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常从加工方便与经济角度出发进行安排,2,）次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位进行加工,先粗后精,机械加工工序的安排,加工工序一般包括：机械加工工序、热处理工序、检验工序等,机械加工的安排顺序原则,：,基面先行、,先主后次,、先粗后精、先面后孔,综上所述一般具体机械加工的顺序是,先加工精基准,粗加工主要面(精度要求高的表面),精加工主要面。次要表面的加工适当穿插在各阶段之间进行。,为改善工件材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），应安排在切削加工之前进行,为消除内应力而进行的热处理工序（如退火、人工时效等），最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之前,为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序（如调质、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前进行。其中渗碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。而表面淬火和渗氮等变形小的热处理工序，允许安排在精加工后进行,为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、煮黑等）一般放在工艺过程的最后。,5.3.2 加工顺序的安排,热处理和表面处理工序的安排,5.3.2 加工顺序的安排,除操作工人自检外，下列情况应安排检验工序：,零件加工完毕后；,从一个车间转到另一个车间前后；,重要工序前后。,其他工序的安排,去毛刺工序 通常安排在切削加工之后。,清洗工序 在零件加工后装配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夹紧加工去磁后，应对工件进行认真地清洗。,检验工序的安排,5.3.3 工序集中与工序分散,使每个工序中包括尽可能多的工步内容，从而使总的工序数目减少,优点：,1,）有利于保证工件各加工面之间的位置精度；,2,）有利于采用高效机床，可节省工件装夹时间，减少工件搬运次数；,3,）可减小生产面积，并有利于管理。,使每个工序的工步内容相对较少，从而使总的工序数目较多,工序分散优点：每个工序使用的设备和工艺装备相对简单，调整、对刀比较容易，对操作工人技术水平要求不高,工序集中,工序分散,5.3.3 工序集中与工序分散,传统的流水线、自动线生产，多采用工序分散的组织形式（个别工序亦有相对集中的情况）,工序集中与工序分散的应用,由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，加之加工中心等先进设备的采用，工序集中将越来越成为生产的主流方式,多品种、中小批量生产，为便于转换和管理，多采用工序集中方式,5.3.4 加工阶段的划分,粗加工阶段,主要任务是去除加工面多余的材料,半精加工阶段,使加工面达到一定的加工精度，为精加工作好准备,精加工阶段,使加工面精度和表面粗糙度达到要求,光整加工阶段,对于特别精密的零件，安排此阶段，以确保零件的精度要求,有利于,保证零件的加工精度,；,有利于,设备的合理使用,和精密机床的精度保持；,有利于,人员的合理安排,；,便于合理安排热处理,可及早发现毛坯缺陷,，以减少损失。,加工阶段的划分,加工阶段划分的意义,5.4.1.2 设备的选择,机床工作区域的尺寸应当与零件的外廓尺寸相适应。,机床的精度应该与工件要求的加工精度相适应。,机床精度过低，不能满足工件加工精度的要求；过高，则是一种浪费。,机床的功率、刚度和工作参数应该与最合理的切削用量相适应,。,粗加工时选择有足够功率和足够刚度的机床，以免切削深度和进给量的选用受限制；,精加工时选择有足够刚度和足够转速范围的机床，以保证零件的加工精度和粗糙度。,机床生产率应该与工件的生产类型相适应,。,对于大批、大量生产，宜采用高效率机床、专用机床、组合机床或自动机床；,对于单件小批生产，一般选择通用机床。,工艺路线的拟定,设备的选择,5.3.5 数控加工工艺,形状复杂、加工面多、加工量大、生产批量较小的零件（如批量较小的复杂箱体类零件）,数控加工的合理选用,普通机床无法加工或需使用复杂工装才能加工的零件（如复杂轮廓面或复杂空间曲面）,加工精度要求高的零件（如某些径向尺寸和轴向尺寸精度要求均很高的轴类零件）,零件上某些尺寸难以测量和控制的情况（如具有不开敞内腔加工面的壳体或盒型零件）,零件一次装夹，可完成铣、镗、钻、铰、攻丝等多种操作,图5-18 各类机床适应的加工范围,专用机床,数控机床,通用机床,零件复杂程度,零件批量,5.3.5 数控加工工艺,加工过程严格按程序指令自动进行,数控加工工艺设计要求详细、具体和完整。如工件在机床（或夹具）上装夹位置、工序内工步的安排、刀具选用、切削用量、走刀路线等，都必须在工艺设计中认真考虑和明确规定,数控加工工艺特点,自行调整能力较差,数控加工工艺设计应十分严密、准确，必须注意到加工中的每一个细节，如每个坐标尺寸的计算、对刀点和换刀点的确定、攻丝时的排屑动作等。程序须经验证正确后，方可进行正式加工,多采用工序集中原则，一次装夹可完成多个表面加工,刀具（相对工件）运动路径对生产率、加工精度影响很大，需合理规划,使用夹具相对简单,5.3.5 数控加工工艺,点位加工,通常按空程最短安排走刀路线。位置精度要求较求高的孔系加工，要注意避免反向间隙影响,数控加工走刀路线规划,对刀点,2,3,4,A,B,C,D,1,X,Y,对刀点,2,3,A,B,C,D,1,X,Y,4,5,刀具,折返点,图5-19 孔加工路线示例,a）,b）,5.3.5 数控加工工艺,轮廓加工,刀具应从切向进入轮廓加工，加工完成后不要在切点处取消刀补，要安排一段沿切向继续运动距离,图5-20 内、外圆加工路线,a）外圆加工,b）内孔加工,5.3.5 数控加工工艺,形腔加工,在保证加工精度前提下，使走刀路径最短,a）,b）,c）,5-21 型腔加工路线比较,5.3.5 数控加工工艺,高速加工,保证刀具运动轨迹光滑平稳，并使刀具载荷均匀,a）摆线加工 b）赛车线加工,图5-22 高速切削刀具路径规划（,DELCAM,公司,）,5.3.5 数控加工工艺,数控加工工艺实例,确定数控加工内容：环槽、顶面和,4-M10,螺孔,定位、夹紧方案：以底面、孔和零件后侧面作为定位基准。采用孔系组合夹具，基础板圆柱销（专用件）移动,V,形块（合件），通过螺旋压板压紧,选择加工方法：上表面和,mm,环槽采用铣削一次走刀加工；,4-M10,螺纹孔先打中心孔再钻底孔，螺纹底孔用钻头倒角,图5-23 壳体零件简图,5.3.5 数控加工工艺,数控加工工艺实例,加工顺序,铣上平面钻,4-M10,中心孔钻,4-M10,底孔,4-M10,螺纹底孔倒角,4-M10,攻丝铣环槽,零件坐标系设定,如图，坐标原点为孔轴线与零件上平面的交点,工艺处理,对刀点选在孔轴线与孔的上端面的交点，换刀点选在所定零件坐标系（,X0,，,Y0,，,Z15,）,点,刀具轨迹坐标计算,4-M10,螺纹孔中心坐标计算，环槽各基点（,J,、,B,、,C,、,D,）,及四个圆弧的圆心坐标计算等,5.3.5 数控加工工艺,零件号,JS-1-26,零件名称,壳体,材料,HT300,程序编号,00618,机床型号,HM500,制表,宫怡,工序内容,刀具号,刀具种类,主轴转速,进给速度,长度补偿量,半径补偿量,铣平面,T1,80硬质合金端铣刀,S280,F60,D1,D21,钻4-M10中心孔,T2,3中心钻,S1000,F100,D2,钻4-M10底孔,T3,8.5高速钢钻,S500,F50,D3,螺纹孔口倒角,T4,18钻头（90,o,锋角）,S500,F50,D4,攻螺纹4-M10,T5,M101.5丝锥,S60,F90,D5,铣10mm环槽,T6,10高速钢立铣刀,S300,F30,D6,D26,表5-5 壳体数控加工工艺卡,5.4,工序尺寸的确定,Determine the Operational Dimensions,机械制造工艺,零件图上的尺寸、公差是毛坯经过加工之后最终要求达到的设计尺寸。,在加工过程中，各工序所达到的尺寸及公差称,工序尺寸,，也就是在,各工序图,上所标注的尺寸。,5.4.1 加工余量,加工余量,加工过程中从加工表面切去材料层厚度,工序（工步）余量,某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料层厚度,对于被包容表面,（5-1）,对于包容表面,（5-2）,a）,b）,c）,d）,Z,b,a,b,图5-24 工序加工余量,Z,b,b,a,b,a,Z,b,2,Z,b,2,Z,b,2,Z,b,2,a,b,式中,Z,b,本工序余量；,a,前工序尺寸；,b,本工序尺寸。,加工余量及其计算,5.4.1 加工余量,总加工,余量,零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度,（5-3）,式中,Z,S,总加工余量；,Z,i,第i道工序加工余量；,n,该表面加工工序数。,最大,余量,最小,余量,（5-4）,（被包容尺寸）,（包容尺寸）,（5-5）,（被包容尺寸）,（包容尺寸）,Zs=Z1+Z2+Zi+Zn,式中,Z,max,，,Z,min,，,Z,m,最大、最小、平均余量；,T,Z,余量公差；,a,max,，,a,min,，,a,m,上工序最大、最小、平均尺寸；,b,max,，,b,min,，,b,m,本工序最大、最小、平均尺寸；,T,a,上工序尺寸公差；,T,b,本工序尺寸公差。,平均,余量,（5-6）,（被包容尺寸）,（包容尺寸）,余量公差,（5-7）,（被包容尺寸与包容尺寸）,5.4.1 加工余量,5.4.2 最小加工余量,最小余量构成,（图5-25）,采用浮动镗刀块镗孔,式中,R,y,上一工序表面粗糙度；,H,a,上一工序表面缺陷层；,e,a,上一工序形位误差；,b,本工序装夹误差。,（5-8）,无心磨床磨外圆,研磨、抛光平面,R,y,H,a,e,a,b,图5-25 最小加工余量构成,加工余量确定方法,计算法,采用计算法确定加工余量比较准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量手段。,经验法,由一些有经验的工程技术人员或工人根据现场条件和实际经验确定加工余量。此法多用于单件小批生产。,查表法,利用各种手册所给的表格数据，再结合实际加工情况进行必要的修正，以确定加工余量。此法方便、迅速，生产上应用较多。,5.4.2 最小加工余量,需要指出的是，目前国内各种手册所给的余量多数为基本余量，,基本余量等于最小余量与上一工序尺寸公差之和,，即基本余量中包含了上一工序尺寸公差，此点在应用时需加以注意。,确定工序尺寸一般方法（基准重合时采用倒推法）,1）确定各工序加工余量；,2）从最终加工工序开始，即从,设计尺寸,开始，逐次加上（对于被包容面）或减去（对于包容面）每道工序的加工余量，可分别得到各工序的基本尺寸；,3）除最终加工工序取设计尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差；,4）除最终工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差；,5）毛坯余量通常由毛坯图给出，故第1工序余量由计算确定。,表,6-9,主轴孔工序尺寸及公差的确定,工序名称,工序加工余量,工序基本尺寸,加工经济精度（,IT,）,工序尺寸及公差,表面粗糙度,浮动镗刀块镗,0.1,100,7,R,a,0.8,精镗,0.5,（,100-0.1=,）,99.9,8,R,a,1.6,半精镗,2.4,（,99.9-0.5=,）,99.4,10,R,a,3.2,粗镗,5,（,99.4-2.4=,）,97,12,R,a,6.3,毛坯孔,（,97-5=,）,92,5.4.3 工序尺寸确定,例题5.,图示为一,平面,经过粗加工、精加工和光整加工三道工序达到零件上规定尺寸和公差，要求计算各工序尺寸。,解：,加工该表面时定位基准不变，各工序尺寸都从同一基准标出。对这一类的工序尺寸，只要将各工序的基本余量及公差，根据现场经验或查有关手册确定后，就可按工艺过程的顺序由后向前逐步计算得到。,某工序的工序尺寸等于下一个工序的工序尺寸加上(对内表面是减去)下一工序的基本余量。,这种工序尺寸的计算，只牵涉余量，不涉及基准转换，,可不用尺寸链来计算,。,在图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，查手册分别为Z,3,、Z,2,、Z,l,和T,3,、T,2,、T,1,，且已知光整加工的工序尺寸为A,4,、T,4,(零件图上的尺寸)，则得：,精加工工序尺寸 A,3,=A,4,Z,4,；公差T,3,粗加工工序尺寸 A,2,=A,3,Z,3,；公差T,2,毛坯尺寸 A,1,=A,2,Z,2,；公差T,1,铸造和锻造的毛坯都规定双向偏差，但当计算毛坯尺寸时只取入体方向的偏差值T,1,。,工序尺寸的确定,表,6-9,主轴孔工序尺寸及公差的确定,工序名称,工序加工余量,工序基本尺寸,加工经济精度（,IT,）,工序尺寸及公差,表面粗糙度,浮动镗刀块镗,0.1,100,7,R,a,0.8,精镗,0.5,（,100-0.1=,）,99.9,8,R,a,1.6,半精镗,2.4,（,99.9-0.5=,）,99.4,10,R,a,3.2,粗镗,5,（,99.4-2.4=,）,97,12,R,a,6.3,毛坯孔,（,97-5=,）,92,5.4.3 工序尺寸确定,表5-6 主轴孔工序尺寸及公差的确定,浮动镗,0.1,100 7,Ra,0,.,8,精镗,0.5,100-,0.1,=99.9 8,Ra,1,.,6,半精镗,2.4,99.9-,0.5,=99.4 10,Ra,3.2,粗镗,5,99.4-,2.4,=97 12,Ra,6.3,毛坯孔 100-,8,=92,工序名称,加工余量,工序基本尺寸,加工经济精度(IT),工序尺寸及公差,表面 粗糙度,主轴孔工序尺寸及公差的确定，加工过程：粗镗半精镗精镗浮动镗,【例 5-2】,200,例题：,小轴大批量生产毛坯为热轧棒料，经粗车、精车、淬火、粗磨、精磨后达到图纸要求，各工序的加工余量查得如下表，毛坯尺寸公差为1.5mm,试计算工序尺寸及偏差,(1).确定加工余量,已知各工序余量可得总余量为：3+1.1+0.4+0.1=4.6,(2).计算工序公称尺寸,精磨:30 粗磨:30+0.1=30.1 精车:30.1+0.40=30.5 粗车:30.5+1.10=31.6 毛坯:31.6+3.00=34.6,各余量,3+1.1+0.4+0.1,序号,工序名称,工序余量（mm）,工序尺寸公差(mm),工序的公称尺寸,工序尺寸及公差,5,精磨,0.10,0.013,30,4,粗磨,0.40,0.033,30.1,3,精车,1.10,0.052,30.5,2,粗车,3.00,0.210,31.6,1,毛坯轴,4.6,1.5,34.60,34.601.5,加工轴时的工序尺寸(,采用倒推法,),机械制造工艺,5.5,工艺尺寸链,Process Dimensional Chain,工序基准与设计基准不重合而引起的工序尺寸计算,在加工过程中，有时为了定位、加工、测量或调整方便，将零件图上的尺寸改变注法，由此而引起的工序尺寸计算，又称为尺寸换算。它是由设计基准与工序基准不重合而造成的，因此这种工序尺寸只牵涉基准转换而不涉及余量，可用工艺尺寸链来计算。,在机械设计和工艺工作中，为保证加工、装配和使用的质量，经常要对一些相互关联的尺寸、公差和技术要求进行分析和计算，为使计算工作简化，可采用尺寸链求解。,将相互关联的尺寸从零件或部件中抽出来，按一定顺序构成的首尾相接的封闭尺寸图形，称为,尺寸链,。,5.5.1 尺寸链基本概念,尺寸链定义,在零件加工或机器装配过程中，由相互关联的尺寸形成的封闭尺寸组，称为尺寸链,尺寸链特征,关联性 封闭性,尺寸链组成,尺寸链的环,封闭环,在零件加工过程或机器装配过程中最终形成的环 （或间接得到的环，,封闭环在一个线性尺寸链中只有一个,）,指组成尺寸链的每一个尺寸,增环,该环变动（增大或减小）引起封闭环同向变动（增大或减小）的环,组成环,尺寸链中除封闭环以外的各环。对于工艺尺寸链来说，组成环的尺寸一般是由加工直接得到的,（它将直接影响封闭环尺寸的大小）,减环,该环变动（增大或减小）引起封闭环反向变动（减小或增大）的环,环又分为封闭环(或称终结环)和组成环，而组成环又有增环和减环之分,。,尺寸链的概念,尺寸链组成,同一个尺寸链中的各个环最好用同一个字母表示，如Al、A2、A3A0，下标1、2、表示组成环的序号，0表示封闭环。对于增环，在字母的上边加符号；对于减环在字母的上边加符号。如：,在尺寸链中判断增、减环的方法,一据定义；,二单箭头法,顺着尺寸链的一个方向（任定一循环方向），向着尺寸线的终端画单箭头，则与封闭环同向的组成环为减环，反之则为增环,。,即,同减异增,判断增、减环方法,图示尺寸链中，尺寸,A,0,是加工过程间接保证的，因而是尺寸链的封闭环；尺寸,A,1,和,A,2,是在加工中直接获得的，因而是尺寸链的组成环。其中，,A,1,为增环，,A,2,为减环。,图5-26 工艺尺寸链,a,1,a,2,a,0,A,1,A,2,A,0,b),c),A,1,A,2,A,0,a),A,B,C,0.05,A,0.1,C,尺寸链的建立,建立工艺尺寸链示例（图5-26）：工件,A,、,C,面已加工好，现以,A,面定位用调整法加工,B,面，要求保证,B,、,C,面距离A,0,【例 5-3】,尺寸链方程为,：,工艺尺寸链,在加工过程中，由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链,装配尺寸链,在机器设计和装配过程中，由有关零件尺寸形成的尺寸链,尺寸链的分类,尺寸链的分类,(1)按尺寸链的应用范围分,工艺尺寸链,在加工过程中，工件上各相关的工艺尺寸所组成的尺寸链，如前述图5.14。,装配尺寸链,在机器设计和装配过程中，各相关的零部件间相互联系的尺寸所组成的尺寸链，如图5.15。,(2)按尺寸链中各组成环所在的空间位置分,线性尺寸链,尺寸链中各环位于同一平面内且彼此平行，如图,5.16,。,平面尺寸链,尺寸链中各环位于同一平面或彼此平行的平面内，各环之间可以不平行，如,图5.17(a),。平面尺寸可以转化为两个相互垂直的线性尺寸链，如,图5.17(b)、(c),。,空间尺寸链,尺寸链中各环不在同一平面或彼此平行的平面内。空间尺寸链可以转化为三个相互垂直的平面尺寸链，每一个平面尺寸链又可转化为两个相互垂直的线性尺寸链。因此,线性尺寸链是尺寸链中最基本的尺寸链。,尺寸链的各种分类方法,图517 平面尺寸链,尺寸链的分类,(3)按尺寸链各环的几何特征分,长度尺寸链,尺寸链中各环均为长度量。,角度尺寸链,尺寸链中各环均为角度量。由于平行度和垂直度分别相当于0,o,和90,o,，因此角度尺寸链包括了平行度和垂直度的尺寸链。如图5.18所示，以A面为基准分别加工C面和B面，则要求CA(即,1,90,o,)，BA(即,2,=0,o,)，加工后应使BC(即,0,90,o,)，但这种关系是通过,1,，,2,、,0,间接得到的，所以,1,，,2,和,0,组成了角度尺寸链，其中,0,为封闭环。,图5.18 角度尺寸链,尺寸链的分类,(4)按尺寸链之间相互联系的形态分,独立尺寸链,尺寸链中所有的组成环和封闭环只从属于一个尺寸链，如,图5.16、图5.17,。,并联尺寸链,两个或两个以上的尺寸链，通过公共环将它们联系起来组成并联形式的尺寸链，如,图5.19,。,图5.19(a),中，A,2,(B,l,)为A、B两个尺寸链的公共环，并分别从属于该两尺寸链的组成环。这种并联尺寸链，当公共环变化时，各尺寸链的封闭环将同时发生变化。,图5.19(b),中，C,0,(D,2,)是C、D两个尺寸链的公共环，也就是一个尺寸链的封闭环是其它尺寸链的组成环。这种并联尺寸链，通过公共环可将所有尺寸链的组成环联系起来。,图519 并联尺寸链,应用尺寸链原理解决加工和装配工艺的三种问题,已知组成环公差求封闭环公差的正计算问题；,已知封闭环公差求各组成环公差的反计算问题；,已知封闭环公差和部分组成环公差求其它组成环公差的中间计算问题。,解决正计算问题比较容易，而解决反计算问题比较难。,尺寸链,解决的问题,尺寸链计算,尺寸链计算是根据结构或工艺上的要求，确定尺寸链中,各环,的基本尺寸及公差或偏差。计算方法主要有两种,极值法,(也称极大极小法)，是以各组成环的最大值和最小值为基础，求出封闭环的最大值和最小值。,概率法,，是以概率理论为基础来解算尺寸链。,5.5.2 尺寸链计算方法,对式（5-9）两边取全微分，有：,（,5-9,）,（,5-10,）,式中偏导数表示组成环对封闭环影响的大小，,称为误差传递系数，记为i,式（5-10）也可以写成如下形式：,（,5-11,）,基本尺寸计算公式（尺寸链方程）,误差与公差计算公式,上述两式为尺寸链特定,偏差值计算公式，即误差传递公式,确定尺寸链中封闭环（因变量）和组成环（自变量）的函数关系式的一般形式为：,图5-27a 所示零件，加工两80H7孔，要求保证孔心距,L,0,=3000.02，两孔中心连线与A面夹角,0,=152。,Y,1,的基本尺寸为160，根据几何关系可确定,X,和,Y,2,的基本尺寸分别为289.778 和237.646。若加工后实测结果为：,X,=289.780，,Y,1,=159.995，,Y,2,=237.648。,试确定,L,0,和,0,的偏差。,【例 5-4】,图5-27 误差传递计算示例,a）,b）,Y,1,Y,2,A,X,L,0,0,0,L,0,X,Y,1,Y,2,5.5.2 尺寸链计算方法,对,L,0,式两边取全微分，并将偏差值代入，得到：,用同样的方法可求得：,X,、,Y,1,、,Y,2,、,L,0,和,0,构成一平面尺寸链（图,b）。其中,L,0,和,0,是封闭环。尺寸链方程为：,【解】,Y,1,Y,2,图5-27 误差传递计算示例,A,X,L,0,0,a）,0,L,0,b）,X,Y,1,Y,2,5.5.2 尺寸链计算方法,公差极值算法,式中,T,0L,极值公差；,T,i,各组成环公差。,（,5-12,）,（,5-13,）,（,5-14,）,偏差计算公式,公差计算公式,上式表明在极端的情况下，尺寸链封闭环的公差等于所有组成环公差与误差传递系数绝对值乘积之和。,5.5.2 尺寸链计算方法,公差概率算法,为计算方便，作如下近似处理：令,k,1,=,k,2,=,k,n,=,k,，得到近似概率算法公差计算公式（,k,值常取1.21.6）：,各组成环均接近正态分布时，公差计算公式：,（,5-15,）,式中,T,0,Q,称为平方公差。,各组成环偏离正态分布时，公差计算公式：,式中,T,0,Q,称为统计公差。,k,为分布系数，定义如下：,（,5-16,）,（,5-18,）,（,5-17,）,5.5.2 尺寸链计算方法,极值算法,（,5-19,）,概率算法,（,5-20,）,式中,为分布不对称系数，定义如下（图5-28）,图5-28 分布系数与不对称系数,T,=,2,A,min,分布中心,A,M,A,max,X,A,A,EI,E