机械加工专业类参考资料

第一节基本概念一.机械产品生产过程与机械加工工艺过程（-）生产过程从原材料到机械产品出厂的全部劳动过程。包括：1）毛坯的制造2）原材料的运输和保存3）生产准备和技术准备4）零件的机械加工及热处理5）产品的装配、检验、试车、油漆、包装等。直接生产过程：被加工对象的尺寸、形状或性能、位置产生一定的变化。如：零件的机械加工、 热处理、装配等。间接生产过程：不使加工对象产生直接变化。如：工装夹具的制造、工件的运输、设备的维护等。（二）机械加工工艺过程是生产过程的一部分，是对零件采用各种加工方法，直接用于改变毛坯的形 状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。工艺：使各种原材料、半成品成为成品的方法和过程工艺过程：在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性 质等，使其成为成品和半成品的过程。二.机械加工工艺过程的组成1 .工序一个或一组工人，在一台机床或一个工作地点对一个或同时对几个工件所 连续完成的那一部分工艺过程。划分工序的主要依据：工作地点是否改变和加工是否连续完成。同一零件，同样的加工内容可以有不同的工序安排。如图所示的阶梯轴的加工：工序方案实例：加工内容：1.加工小端面3 .加工大端面5 .车大端外圆7 .车小端外圆9 .精车外圆10 .铳键槽工序方案1：工序1：加工内容1到9-工序2：加工内容10、112。就豳犍孔4o大端面钻中心孔6o对大端倒角8o对小端倒角llo去毛刺车床-铳床（手工去毛刺）工序方案2：工序1:加工内容1、2、7、8加工小端工序2：加工内容3、4、5、6加工大端工序3：加工内容9 工序4：加工内容10、11工序方案3：工序1：加工内容：1、2、3、4一铳两端面打中心孔 工序2：加工内容：5、6、7、8仿形车外圆、倒角 工序3：加工内容：9精车外圆工序4：加工内容：1铳键槽工序5：加工内容：11一去毛刺2 .安装如果在一个工序中要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那部分加工 内容称为一个安装。如图1-2为上例第一种工序安排中包含的安装：工序和安装工序号安装号安装内容设备1车小端面，钻小端中心孔。粗车小端外圆，倒角2车大端面，钻大端中心孔。粗车大端外圆,倒角车13精车大端外圆t床4精车小端外晅21钱键槽，手工去毛刺铳床图1-2工序和安装3 .工位在工件的一次安装中，通过分度（或移位）装置，使工件相对于机床床身变 换加工位置，我们把每一个加工位置上的安装内容称为工位。一个安装中可能只 有一个工位，也可能有几个工位。如图1-3为一回转工作台加工孔，钻、扩、较各为一个加工内容，装夹一次 产生一个合格的零件。该加工共有4个工位：装卸工件、钻孔、扩孔、较孔，用于依次装夹中4、工步指在加工表面不变、切削刀具不变、切削用量不变的情况下所完成的工位内 容，称为一个工步。如上述第二种工序安排，工序1、2各有4个工步注意：1）组成工步的任一因素（刀具、切削用量，加工表面）改变后为另一工 步。2）连续进行的若干相同的工步，为简化工艺，习惯看作为一个工步。如 一个个加工4-610的孔。3）复合工步为提高生产率，经常把几个带加工表面，用儿把刀具同时进行加工，或采用复合 刀具加工表面，采用复合刀具和多刀加工的工步称为复合工步。5、走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。一个工步可 以包括一次或数次走刀。三.生产类型与机械加工工艺规程（-）机械加工工艺规程把比较合理的机械加工工艺过程确定下来，成为施匚依据的文件。也就是把工艺 过程和操作方法按一定的格式用文件的形式规定下来，成为工艺规程。机械加工 的工艺规程的详细程度与生产类型有关，不同的生产类型是由产品的年生产纲领 即年产量区别。（二）生产纲领和生产批二1=1星I1 .生产纲领：企业在计划期内，应生产的产品产量和进度计划称为生产纲领，计划期为一年的 生产纲领成为年生产纲领。2 .年生产纲领/V=Qn（l+a）（l+b）Q：产品的年产量（台/年）n：每台产品中该零件的数量（件/台）a：备品百分率b：废品百分率3 .生产批量：一次投入或产出的同一产品（或零件）的数量考虑因素：1）资金周转要快2）零件加工、调整费用要少3）保证装配和销售必要的储备量计算公式：NA n =Fn：每批中零件数量N：年生产纲领中规定的零件数量4零件应储备的天数F： 一年中工作日天数。4 .生产类型1)按企业生产专业化程度划分：(1)大量生产：同一产品的数量很大，大多数工作地点经常重复的进行同一零件的同一道工序的 加工。(2)成批生产(大批、中批、小批)：一年中分批的制造相同的产品，制造过程有一定的重复性。(3)单件：单个生产不同结构和不同尺寸的产品。很少重复。2)从工艺角度划分：单件小批生产中批生产大批大量生产3)各种生产类型的工艺特征，如表所示: 表各种生产类型的工艺特点工艺特征11 单件小批量 11中批生产1|大批大量毛坯自由锻、木模手工造型；精度低、余量大模锻、金属模：精度和余量中等模锻、机器造型： 精度高，余量小机床通用机床，机群式布置通用机床,部分专机,按零件类别分工段 排列自动机床，专用机床生产流水线排列工装11通用工装 11专用工装1|高效专用工装工艺文件简单工艺过程卡详细工艺过程卡详细工艺过程卡工序卡、调整卡发展趋势成组技术、数控技术、加工中心柔性制造系统(FMS)计算机集成制造系统(CIMS),加工自动化（三）机械加工工艺规程的作用1 .工艺规程是生产计划、调度、工人操作、质量检查的依据2 .工艺规程是生产准备（包括技术准备）工作的基础1）技术关键分析与研究2）专用工装设计和制造或采购3）原材料及毛坯的供应4）设备改造或新设备的购置或定做3 .工艺规程是设计新建和扩建车间（工厂）的基础1）确定生产需要的机床种类和数量2）确定机床布置和动力配置3）确定车间面积4）确定工人的工种和数量（四）机械加工工艺规程的格式图1-4为机械加工的工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片5侬=.：| 1 =裆外 3KT50二月二岸为书二aZ Z *二 I-*G要-=x：- 上?卷smw兑X.*手=锭三定1-4为机械加工的工艺过程卡片图1-5为机械加工工序卡片机械加工工序卡片标号? 1 5 H 1 AZ膏二”二秒零交（工弋10E二女在国二上妒石。N2U送二。吟5 e二为在二里士%二工二C?.二 W.豆 339力 东之Z3Z*Z*rr5 攵年三三土女3“受*FTX 图1-5为机械加工的工艺过程卡四.机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容（-）机械加工工艺规程的设计原则1 .必须可靠地保证零件图纸上所有技术要求的实现。2 .在规定的生产纲领和生产批量，一般要求工艺成本最低。3 .充分利用现有生产条件，少花钱，多办事。4 .尽量减轻上人的劳动强度，保障生产安全，创造良好、文明的劳动条件。（二）设计机械加工工艺规程的步骤和内容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。2 .工艺审查审查图纸上的尺寸、视图和技求要求是否完整、正确、统一，找出主要的技术要 求和分析关键的技术问题；审查零件的结构工艺性。零件的结构工艺性：是指在满足使用要求的前提下制造该零件的可行性和经济性。功能相同的零件， 其结构工艺性可以有很大差异。所谓结构工艺性好，是指在现有工艺条件下既能 方便制造，又有较低的制造成本。举例说明零件的结构工艺性：3 .熟悉或确定毛坯确定毛坯的主要依据是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结 构。毛坯的种类：铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等4 .拟订机械加工工艺路线1）定位基准的选择2）加工方法的确定3）加工顺序的安排4）热处理、检验及其他工序的安排5 .确定满足各工序要求的工艺装备（机床、刀具、夹具、量具） 对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体的设计任务书。6 .确定各主要工序的技术要求和检验方法7 .确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差8 .确定切削用量9 .确定时间定额10 .填写工艺文件第三节工艺路线的制定一.定位基准的选择（一）粗基准的选择1 .粗基准：未经机械加工的定位基准称为粗基准。机械加工工艺规程中第一道加工工 序所采用的定位基准都是粗基准。举例说明粗基准的选择对零件加的影响2 .选择原则1）保证相互位置精度要求的原则如要保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，应以不加工面为粗基准。如 图所示。2）保证加工表面加工余量合理分配的原则如要首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。3）便于工件装夹的原则选择粗基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠以及夹具结构简单、操作方便等。 这样要求选用的粗基准尽可能平整、光洁和足够大的尺寸，不允许有锻造飞边, 浇铸浇口，或其他缺陷。4）粗基准一般不得重复使用的原则若能采用精基准定位，粗基准一般不应被重复的使用（二）精基准的选择L精基准：以机械加I过的表面作为定位基准。2 .出发点：保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。3 .选择原则1）基准重合原则：尽可能的选择被加工表面的设计（工序）基准为精基准2）基准统一原则：工件以某一精基准定位，可以比较方便的加工大多数或所有其他表面，则应尽可 能的把这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后工序均以它为精基准加工其 他表面。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。3）互为基准原则4）自为基准原则5）便于装夹原则一一所选择的精基准，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。二.加工经济精度与加工方法的选择（-）加工经济精度在正常加工条件下（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各种加工方法所能达到的加工精度和表面粗造度，都是在一定的X围内的。 任何一种加工方法只要精心操作、细心调整、选择合适的切削用量，加工精度就 可以提高，表面粗造度就可以减小，但所耗费的时间与成本也会愈大。（二）加工方法的选择1 .根据每个加工表面的精度要求，（尺寸、形状、位置、精度及表 向粗造度对照各种加工方法能达到的精度及粗糙度，选择最合理的加 工方法。例：加工一直经小35H7Vos的孔a.钻孔一扩孔一较b.钻孔f拉c.钻孔一粗像一半粗膛一精锤根据工件加工表面特点和产量决定采用哪一种方法各种加工方法能达到的要求参考P31-35.表1-13.1-14.1-15.1-162 .加工材料的性质：如淬火钢专用磨削，有色金属常用金刚膛或者高速精密车削3 .考虑生产类型：即生产率和经济性问题。在大批大量生产中可用专用高效设备，如平面和孔可采 用拉削加工代替铳、包IJ、膛。4 .考虑本厂（本车间）的现有设备及技术要求，能达到的加工经济精度。三.典型表面的加工路线（-）外圆表面的加工路线1 .粗车f半精车f精车：应用最广，满足IT2IT7, 20.8外圆可以加工2 .粗车一半精车一粗磨一精磨：用于有淬火要求IT21T6, 20.16的黑色金属。3 .粗车f半精车f精车f金刚石车：用于有色金属、不宜采用磨削加工的外用表面。4 .粗车一半精车一粗磨一精磨一研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨、或抛光 在2的基础上进一步精加工。目的为了减少粗糙度，提高尺寸精度，形状和位置精度。（二）孔的加工路线L钻一粗拉一精拉：用于大批大量生产盘套类零件的内孔，单键孔和花键孔加工，加工质量稳定，生 产效率高。5 .钻一扩一较手锐：用于中小孔加工，扩孔前纠正位置精度，较孔保证尺寸、形状精度和表面粗糙度。6 .钻或粗镇一半精镇一精镇一浮动镇或金刚镇应用：1）单件小批量生产中箱体孔隙加工。2）位置精度要求很高的孔系加工。3）直径比较大得孔少80mm以上，毛坯上已有铸孔或锻孔。4）有色金属有金刚镇来保证其尺寸，形状和位置精度以及表面粗糙度的 要求4./钻（粗镀）粗磨一半精磨一精磨一研磨或衍磨应用：淬硬零件加工或精度要求高的孔加工。说明：1）孔最终加工精度很大程度上取决于操作者的水平。2）特小孔加工采用特种加工方法。（三）平面的加工路线1 .粗铳一半精铳一精铳一高速铳平面加工中常用，视被加工面精度和表面粗糙度技术要求，灵活安排工序。2 ./粗刨一半精刨一精刨f宽刀精刨、刮研或研磨应用广泛，生产率低，常用于窄长面的加工，最终工序安排也视加工表面的技术 要求而定。3 .铳（刨）一半精铳（刨）一粗磨一精磨一研磨、精密磨、砂带磨、抛光加J：表面淬火，最终工序视加J：表面的技术要求而定。4 .拉f精拉大批量生产有沟槽或台阶表面。5 .车一半精车精车一金刚石车有色金属零件的平面加工。四.工序顺序的安排:（-）工序顺序的安排原则1 .先加工基准面再加工其他表面：先基面后其他1）工艺路线开始安排的加工面应是选作定位基准的精基准面，然后再以精 基准定位加工其他表面2）为保证一定的定位精度，当加工面的精度要求高时，精加工前一般应先 精修一下精基准。2 .加工平面后加工孔：先面后孔1）零件有较大平面可作为定位基准时，先加工定位面，以面定位加工孔。2）毛坯面上钻孔钻夹易偏，若该平面需要加工则在钻孔前加工。3 .加工主要表面，后加工次要的表面：先主后次4 .安排粗加工工序，后安排精加工工序先粗后精（二）热处理工序及表面处理工序1 .为改善切削性而进行的热处理工序（退火、正火、调质）一（预备热处 理）用于切削加工前。2 .为了消除内应力而进行的热处理（人工时效、退火、正火）安排用于粗 加工之后。3 .为改善材料力学物理性质，半精加工后精加工前安排淬火。淬火一回火 一渗碳淬火等热处理工序。4 .精密零件在淬火后安排冷处理以稳定零件尺寸。5 .提高零件表面耐磨性或耐腐蚀性而安排的热处理工序，以及以装饰为目 的而安排的热处理工序（镀铭、阳极氧化、镀锌、发蓝）一般放在工艺过程最后。（三）其他工序的安排1.检验工序：1）零件加工完毕之后2）从一车间转到另一车间前后3）关键工序的前后2 .一般尺寸检验、X射线、检查、超声波探伤等用于工件内部的质量检查, 一般安排在工艺过程的开始。磁力探伤、荧光检验用于工件表面质量的检验，在精加工前后进行，。密封性检验、零件平衡、零件的重量检验、在工艺过程最后进行。3 .去毛刺处理在切削加工后，装配工件前安排情况4、清洗工件一般安排在进入装配之前。五.工序的集中与分散1、工序集中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。2、工序分散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3、工序集中与工序分散的应用传统的流水线、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）。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。由于市场需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，工序集中 将越来越成为生产的主流方式。六.加工阶段划分的原因（-）划分加工阶段的原因1 .粗加工时:切削余量大、切削热量大、工艺系统受力变形及内应力变形 存在而无法消除。要在后续阶段逐步减少切削用量，逐步修正工件误差，阶段之 间时间间隔用于自然时效，有利于工件消除内应力和部分变形。2 .后续工序易把以加工好的加工面划伤。3 .不利于及时发现毛坯的缺陷。4 .不利于合理使用设备。粗加工采用普通机床，精加工采用精密机床。5 .不利于合理使用技术工人。（二）划分方法1 .粗加工阶段：提高生产率、去除加工面的大部分余量。2 .半精加工阶段：减少粗加工留下的误差，使加工面达到一定的精度，为精加工做准备。3 .精加工阶段：保证工件的尺寸、形状和位置精度达到或基本达到图纸规定的精度要求及表面粗 糙度要求。4 .精密、超精密或光整加工阶段：对精度要求很高的L件，在工艺过程的最后安排坛磨、研磨、精密磨、超精加工、 金刚车、金刚膛或其它特种方法加工，以达到最终的精度要求。中间热处理中间，自然把加工工艺过程分为几个加工阶段。第四节加工余量、工序间尺寸及公差的确定一.加工余量的概念余量的大小对零件的加工余量和生产率有较大影响。余量大会增大机加工 劳动量，降低生产率，增加材料、工具、能源消耗、提高成本，余量小乂不能消 除前道工序留下的误差及其表面缺陷，甚至产生废品。因此必须合理确定加工余 量。(-)加工总余量(毛坯余量)与工序余量1 .加工总余量:毛坯尺寸与余零件设计尺寸之差，其大小取决于加工过程中每个工序切除金 属层厚度的总和。2 .工序余量：每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。加工总余量和工序余量之间的关系川下式表示:nZ0=Zl+Z2+Z3+.+Zn= ZZl r=l 3.单边余量：零件非对称结构的非对称表面，其加工余量一般为单边余量。如平面、端面、 槽深余量，为实际切除金属层厚度Zi=Li-l-LiZiLi本工序余量一上工序基本尺寸 本工序的基本尺寸4 .双边余信：零件对称结构的对称表面，其加工余量一般为双边余量 如：内外圆柱面和回转体表面2Zj=d7：-d7 （外圆表面）2Zi=Di-l-Di （内圆表面）5 .余量公差:工序尺寸有公差，所以加工余量也必然在某一公差X围内变化，其公差大小图6被包容面的加工余量 及公差等于本道工序尺寸公差与上道工序尺寸公差 之和。TZ=Zmax-Zmin=Tb+TaTZ一一工序余量公差Zmax工序最大余量Zmin工序最小余量Tb本道工序的工序尺寸公差Ta上道工序的工序尺寸公差Zb一一工序基本余量6 . 一般情况下，工序尺寸按“入体原则”标注。1）轴（被包容尺寸）：指实体尺寸。例如：轴的外径，长方体的长、宽、高。基本尺寸.黑1ft I 二表示为:下偏差其最大尺寸作为工序尺寸的基本尺寸（公称尺寸），上偏差为零。2）孔（包容尺寸）：指非实体尺寸。 例如：孔的直径，槽的宽度。其最小尺寸作为工序尺寸的基本尺寸（公称尺寸），下偏差为零。基本尺寸十公差值oJ二偏差表示为:下偏差这样表示，是为了使工件以公称基本尺寸为目标尺寸加工时.，仍有可切除量, 避免过切产生废品。3）毛坯尺寸则按双向对称偏差的形式标注。表示为：毛坯基本尺寸&2二.工序余量的影响因素第一道粗加工L序余量与毛坯制造精度有关。毛坯制造精度高则第一道粗加 工序加工工序余量小，毛坯制造精度低则第一道粗加工工序的加工余量就大。其 它工序的工序余量的影响因素有以下几个方面：1 .上工序的尺寸公差Ta：本工序应切除上道工序尺寸公差中包含的各种可能产生的误差。2 .上道工序产生的表面粗糙度Ry和表面缺陷层深度Ha：3 .上工序留下的需单独考虑的空间误差e a：这些误差可能是上工序加工方法带来的，也可能是热处理后产生的，也可 能是毛坯带来的。4 .本工序的装夹误差b：定位误差和夹紧误差。此项误差直接影响被加工表面和切削刀具的相对位 置，所以加工余量中应该包括此项误差5 .余量计算公式单边：Zmm=7；+Ry+/+E +口双边：Zmin =Ta/2 + Ry+Ha+ea+sh三.加工余量的确定1 .计算法:用于在影响因素清楚的情况下采用，且不能离开具体的加工方法和条件，要具体 情况具体分析。2 .查表法： 以工厂生产实践和实验研究积累的经验所制成的表格为基础，并结合实际情况加 以修正，确定加工余量。此法方便、迅速、应用广泛。3 .经验法：有一些有经验的工程技术人员或工人根据经验确定加工余量的大小。四.工序尺寸公差的确定（一）基准重合时工序尺寸与公差的确定1 .确定各加工工序的加工余量2 .从最后工序开始，即从设计尺寸开始到第一道加工工序，逐次加上每道加 工工序余量，得各工序基本尺寸（包括毛坯尺寸）。3 .除最后工序，其余工序按各自所采用加工方法的加工精度确定工序尺寸公 差。4 .按入体原则标注工序尺寸【例1】：某轴的直径为，氧照时精度为IT5,表面粗糙度要求为，要求高 频淬火，毛坯为锻件，工艺路线为：粗车一半精车一高频淬火一粗磨一精磨一研磨计算各工序的工序尺寸和公差1）查表确定加工余量：研磨余量0.01mm,精磨余量0.1mm,粗磨余量0.3mm,半精车余量1.1mm,粗车余量4.5mm,加工的总余量6.01mm,修正为6mm,粗车余量修正为4.49mm。2）计算各加工工序基本尺寸研磨：50mm精磨：50mm+0.01mm=50.01mm粗磨：50.01mm+0.1mm=50.11mm半精车：50.11mm+0.3mm=50.41mm粗车：50.41mm+l.lmm=51.51mm毛坯:51.51+4.49mm=56mm3）确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度研磨：IT5, RaO.04 U m精磨:IT6, RaO.16 U m粗磨：IT8, Ral.25 U m半精车：IT11, Ra2.5 U m粗车：IT13, Ral6 U m4）按入体原则标注工序尺寸和公差，查表毛坯公差为2mm1.5工艺尺寸链引例1：如图1-7所示400. 05, 200. 16的尺寸采用如图定位方式。本工序要保证A+6i6L IX则A+ 5 i应为多大才能满足零件要求。A2A3/_3 - 图1-7铳槽工序 引例2：如图1-8齿轮键槽加工，零件图标注(1)85W。35,小87.93,但齿轮淬火后变形， “85+。35是淬火后磨孔得到的，键槽必须淬火前加工，他不能按87.9包23加工，设 淬火前孔加工到小84.80。7,而键槽按什么尺寸加工？ Aj+行一.工艺尺寸链（-）尺寸链：将相互关联的尺寸按一定的顺序联接成首尾相接的封闭图形如图1-9所示 Al、A2、A3 （引例1.尺寸链）。A2A1八A3图1-9尺寸链工艺尺寸链：由单个零件在工艺过程中形成的有关尺寸的尺寸链。（二）尺寸链的组成1 .环：组成尺寸链的每个尺寸Al、A2、A32 .封闭环：在加工过程中间接得到的尺寸A2o3 .组成环：在加工过程中直接得到的尺寸Al、A3o1）增环：其余各组成环不变，此环增大使封闭环增大者。2）减环：其余各组成环不变，此环增大使封闭环减少者。具体判断：给封闭环任选一个方向，沿此方向转一圈，在每个环上加方向，与封闭 环方向相同者为减环，相反者为增环。（三）特点：1 .尺寸链必须封闭2 .尺寸链只有一个封闭环3 .封闭环的精度低于组成环精度4 .封闭环随组成环变动而变动（四）作法：1 .找出封闭环2 .从封闭环起，按工件表面上关系依次画出组成环，直到尺寸回到封闭环起, 形成一个封闭图形，组成尺寸链的组成环环数应是最少的。3 .首尾相接原则，确定增环、减环。二.尺寸链基本计算直线尺寸链：全部组成环平行封闭环的尺寸链。常用方法是极值法和概率法，一般概率法在装配尺寸链中应用。1 .封闭环的基本尺寸=各组成环的基本尺寸的代数和。=增环的基本尺寸之和一减环的基本尺寸之和一16 一 1一 功2 .封闭环的最大极限尺寸=所有增环的最大极限尺寸一所有减环的最小极限尺寸mn-Lomax=X Lp max Z % mini=i=/+l3 .封闭环最小极限尺寸=所有增环的最小极限尺寸一所有减环的最大极限尺一 1LOmin= min - y Lqxmxi=i=m+4 .封闭环的上偏差=所有增环的上偏差之和一所有减环的下偏差之和mn-1ESo二 ESp-EIp i=i=m+5 .封闭环的下偏差;所有增环的下偏差之和一所有减环的上偏差之和m一 1日。二EIp-ESq/=1i=m+6 .封闭环的公差=封闭环的最大极限尺寸一封闭环的最小极限尺寸=封闭环的上偏差一封闭环的下偏差=增环的公差之和+减环的公差之和=所有组成环的公差之和一 1To= Z 灯/=1竖式计算:增环公称尺寸，上下偏差照抄减环公称尺寸变号，上下偏差对调、变号取其代数和，得封闭环的公称尺寸，上下偏差1.2.3.其中：L0封闭环的基本尺寸Li组成环基本尺寸Lp增环基本尺寸Lq减环基本尺寸 n尺寸链总环数 n-1组成环环数ESp、Elp增环上下偏差公差重新分布：m增环个数n-1-m减环个数T。封闭环公差Ti任一组成环公差ESo封闭环上偏差Elo封闭环下偏差ESq、Elq减环上下偏差1）当组成环公差之和2封闭环公差，求解一个组成环时，可能出现零公差或负公差。机械制造中，0公差或负公差不可能出现应提高其余组成环的公差等级达到一 1To= Z Ti/=i2）设计时，由给定的封闭环的公差决定各组成环的公差。I、等公差法：令T1=T2=T平均T平均To=77 = 5-1）i= _二 5平均二力一经调整后可得各组成环的公差，因为平均公差对大尺寸的组成环的加工困难，因而需根据各环的加工难易调整，加工难的增大公差较易的减少公差。但应保证n-lTo=Z。/=1n、等精度法：按各组成环精度相等的原则求其组成环公差，可使尺寸大的公差大，尺寸小的组 成环公差小。避免等公差法缺点，但也是调整个别公差，保证一 1To二工要i=m、经验确定法：组成环公差按工艺特点，根据具体情况而选。三.直线尺寸链在工艺过程中应用(-)工艺基准和设计基准不重合时工艺尺寸计算i.测量基准和设计基准不重合【例2】：如图1-10 (b)所示主轴箱，两孔山、IV中心距1270.07mm不便测量，只能用 游标卡尺直接测量两孔内侧或外侧母线之间的距离来间接保证中心距之间的尺 寸要求。现采用测量两孔内侧母线的方法决定，求该测量尺寸应为多少，才能满足孔 心距的要求。b图LT0主轴箱、N轴孔中心距测量尺寸链求解;1）建立尺寸链，如图1-10 （b）2）判断增环和减环，其中L0为封闭环。LI、L2、L3为增环3）计算 127=40+L2+32.50.07=0.002+ES2+0.015-0.07=-0.009+EI2+0得 t _勺+ 53乙2 -0.061只要实例结果在L2的公差X围内，就一定能保证山、IV中心线的设计要求。假废品问题：直线尺寸链极值算法是极限情况下的各尺寸之间的尺寸联系。从保证封闭环 的尺寸要求看，是保守算法。计算结果可靠，但可能出现假废品。上例中若两孔的直径尺寸都取上限,即Ll=40.002, L3=32.515时，L2做成L2 =54.5-0.087时，则Ll+L2+L3=126.93为中心距设计尺寸的下限尺寸应用：为避免假废品的产生，发现实例尺寸超差时;应实测其他组成环的实际尺寸，然 后在尺寸链中重新计算封闭环的实际尺寸。原因：测量基准和设计基准不重合，组成环环数愈多，公差X围愈大，出现假废品的可 能性越大。因此应尽量使测量基准和设计基准重合。2.定位基准和设计基准不重合【例3】：如下图1-11 （a）所示某零件高度方向的设计尺寸12-0.070,生产中用调整法加工 A,B,C面，前面工序A、B面已加工好，本工序以A面定位基准加工C面。C面的 设计基准（工序基准）为B面，定位基准为A面。a）图1-11定位基准和设计基准不重合举例1）画尺寸链：如图1-11 （b）所示。2）确定封闭环，增环和减环：本尺寸链中调整法加工能直接保证尺寸为L2, L0间接保证： 则L0封闭环，L1增环，L2减环3）计算：LI, L2都未注公差，为保证L0的计算，必须把L0公差分配给L1和L2 采用等公差法分配：按入体原则标注L1公差为k=30，。”计算L2的基本尺寸和偏差为（公式计算和竖式计算）7；=区= 0035 2,（二）一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算（工序间尺寸及尺寸链）工序间尺寸链：机械加工过程中，零件尺寸的获得由一个先后的顺序，就某一尺寸而言，它是在 加工过程中通过若干个工序，逐步切除余量而最后达到图纸设计要求的。工序尺寸及其公差是根据设计要求考虑到加工中心的基准，工序间的余量以及工序的经 济精度等条件，对各工序提出的尺寸要求。工序间尺寸链是零件加工后最终尺寸 及其公差和有关的工序尺寸和工序公差，以及工序间的余量有关尺寸联系构成一 种工艺尺寸链。【例4】：一个带有键槽的内孔，设计尺寸如图1-12所示，该内孔由淬火处理要求， 因此有以下加工工艺安排1 .膛内孑L至（l）49.8+0.046mm2 .插键槽3 .淬火处理4 .磨内孔，保证内孔直径（l）50+0.030mm和键槽深度53.8+0.30mm两个设计 尺寸的要求求淬火前插键槽的深度L2图IT 2内孔插键槽工艺尺寸链c)插键槽工序采用已镶孔的下切线为基准，用试切法保证插键槽深度，此深度尺寸 应是上一工序直接保证的尺寸，磨孔工序应保证磨削余量均匀，定位基准为孔的 中心孔。因此小50+0.030mm定位基准和设il-基准重合，键槽深度53.8+0.30定 位基准与设计基准不重合，因此磨孔可直接保证小50+0.030mm,而53.8+0.30则 间接保证。解算:1）建立尺寸链，如图1-12 （c）2）判断增环和减环，其中L0为封闭环。L2、L3为增环，L1为减环3） .算 538=25+L2-24.90.30=0.015+ES2+00=-0+EI2-0.023得 r _ co 7+0.283f+0.023说明：1）本例把上工序镇孔和本工序磨孔的定位基准看作是同一中心线是近似要求， 因为磨孔和膛孔是连两次装夹下完成,存在同轴度误差，若同轴度误差不是很小, 则应将同轴度也作为一个组成环画在尺寸链中。如本例中磨孔和膛孔的同轴度误差为0.05mm,在尺寸链中为00.025,建 立如图1-13所示的尺寸链：图1-13含同轴度公差的工艺尺寸求解此尺寸链得以=53.7整黑加2）按设计要求键槽深度公差X围为00.30mm。但插键槽工序却只允许按 0.023mm-0.285mm、或0.048-0.260mm的同轴度公差来加工，原因是工艺基 础与设计基准不重合。因此在考虑工艺安排时，应尽量使工艺基准和设计基准重 合。【例5】小批量生产各个端口的半精加工及精加工。如图1-14所示：B + 3B25M.4加工顺序：1）精车端面3 （以定位）2）以3端面定位，精车1,至A+3 A留磨削余量3）以端面内侧量基准加工2到B+Ab。4）以端面3定义磨削1,保证25+0.4, 35注：加工时不考虑余量大小，加工结束只要测量35瑜格，就以为25+0.4合格,所以25+0.4为间接保证。某些工序尺寸公差与设计要求无直接关系，要根据现场经济参考或参考各种加工 方法，经济精度规定工艺尺寸精度，偏差由入体原则定。解算：1 .画加工尺寸联系图，建立尺寸链，如图l-14（b）所示：2 .判断增环和减环，其中25皿为封闭环。b、351的为增环，a为减环3 .计算A取经济精度12级。按入体原则标注为花。7,取磨削基本余量Z=0.25,A = 35.25:725=35+B-3525 0.4=0+ESb+0.170=-0.06+EIb-05 = 25.25+0.23+0.06(三)表面淬火，渗碳层表面及镀层，涂层厚度工艺尺寸链。1 .表面淬火、渗碳：对那些要求淬火或渗碳处理，加工精度要求乂比较高的表面，常在淬火或渗碳处 理之后安排磨削加工，为保证磨后有一定厚度的淬火或渗碳层，需要进行有关的 工艺尺寸计算。【例6】如图1-15所示轴类零件加工，要求表面要求渗碳处理，渗碳层厚度 t=0.50.8mm,工艺安排如下：1 .精车P，保证382 .渗碳，控制渗碳层的深度(b)LT?3 .精磨P,保证尺寸期削;保证渗碳层的深度0.50.8mm。图1-15轴类零件的渗碳处理解算1)建立尺寸链，如图1-15 (b)2)判断增环和减环，其中L0为封闭环。LI、L3为增环，L2为减环 LI = 19.22OO5 , L0 = 0.5,心3 = 1900()83)计算0.5=19+L2-19.20.30=0+ES2+0.050=-0.008+EI2-02.有些零件要求表面涂（镀）一层耐磨或装饰材料，完成后不再加工但有一定精度 襄求。这时镀层厚度只通过控制电镀时间直接保证。【例7】如图1-16所示，轴套类零件外表面要镀格，规定t=0.0250.04mm,镀层不 加工，外注尺寸中280.045,求电镀前磨削工序的工序尺寸。3-?BOJ0分析：t=0.0隅-我朝辑类像律电靴翅理寸中28g5间接保证，待求两寸山上工序 保证。”0.025产，J为待求尺寸2 = 1%四解算：1）建立尺寸链，如图1-16 （b）2）判断增环和减环，其中L2为封闭环。T、L1为增环3）计算14=0.025+Ll 0=0.015-ESi -0.0225=0+Eli4= 13.975 4牖取直径尺寸为。=27.95:黑（四）余量校核工艺过程中，加工余量过大会影响生产率，浪费材料，并且对精加工工 序还会影响加工质量，但是加工余量也不能过小，过小可能造成零件表面局部加 工不到产生废品。因此，校核加工余量，对加工余量进行必要的调整是制定工艺 规程时不可缺少的工艺工作。【例8】：如图1-17所示零件。其轴向尺寸的300.02mm的工艺安排为：1）精车A面，B处切断，保证两端面距离尺寸Ll=310.1mm2）以A定位，精车B面，保证两端面距离尺寸L2=30.40.05mm,精车余量 为Z23）以B定位磨A面，保证两端距离尺寸L3=30.150.02mm,磨削余量为Z3 4）以A定位磨B面。保证两端距离尺寸Ll=300.02mm,磨削余量为Z4图1T7加工余量校核举例对Z2、Z3、Z4进行余量校核，画包含余量的加工尺寸联系图1-17 （b）,列 包含余量的工艺尺寸链，如图1-17 （C）所示，在尺寸链中，加工中余量由加工 前后的实际尺寸间接求得，为封闭环。解算:1 .尺寸链1其中Z2为封闭环。L1为增环，L2为减环Z2=31-30.4ES=0.1+0.05日=-0.1-0.05Z7 = 0.6 0.1542 .尺寸链2其中Z3为封闭环。L2为增环，L3为减环Z3=30.4-30.15ES=0.05+0.02EI=-0.05-0.02Z3 =0.25 0.073 .尺寸链3其中Z4为封闭环。L3为增环，L4为减环Z4=30.15-30ES=0.02+0.02EI=-0.02-0.02Z4 =0.15 0.04磨削余量偏大,应适当调整，调整的主要依据是各工序的加工经济精度，工人 的操作水平和现场测量条件等。【例9】.加工阶梯轴，如图1-18所示，已知工艺尺寸，验算加工余量52, A? = 35_0,34加工过程：1 .粗车 H II,到 A1=28-终结尺寸：将加_1哲的终结尺寸。余量：碣;加工时的余量值。5、正确尺寸标注是正确利用图表法的基准1）尺寸标注的顺序严格的按加工顺序标注，不得颠倒，通常从毛坯尺寸自上 而下标注工序加工尺寸直到最后图纸尺寸。2）加工尺寸不得遗漏或多余，应遵循每切削一个表面只能标注一个加工尺寸 的原则。（二）工艺尺寸链查找1.查找方法:从终结尺寸两端（封闭环）做直线追踪通过加工表面，遇到箭头拐弯，沿水平线 急进，遇到加工基准面再向上拐。遇到圆点则继续向上查找，如此不断一直同步 查找，直到终结尺寸两端尺寸界线出发的跟踪线相遇，构成封闭图形，这时已查 找完毕。如此涉及的各加工尺寸，就是要查找的尺寸链各组成环。当查找影响Z 的尺寸链，就从Z的两端线向上追踪查去。建立尺寸链。（余量为封闭环）当零件在同一尺寸方向上加工尺寸较多，且工序（测量）基准需多次转换 时，尺寸链建立和计算比较困难，采用图表法可较好解决这个问题【例10】：如图1-19所示零件有关轴向尺寸加工过程如下：1）以IV面定位，粗车I面，保证I、IV面距离尺寸41,粗车III面，保证I、 川面距离尺寸42；2）以1面定位，精车II面，保证【、II面距离尺寸43,粗车IV面，保证11、IV面距离尺寸44：3）以II面定位，精车【面，保证I、1【面距离尺寸A5,同时保证设计尺寸 31.690.31：精车IH面,保证设计尺寸 46=27.070.07；4）靠火花磨削1【面，控制余量Z7=0.10.02 ,同时保证设计尺寸60.1 试确定各工序尺寸及公差。31.690.31_&Xkl_27.07 0.07图1-19图表法示例零件【解】尺寸链追踪1 .画尺寸联系图1）画零件简图，加工面编号，向下引线2）按加工顺序和规定符号自上而下标出工序尺 寸和余量一一用带圆点的箭线表示工序尺寸，箭头指 向加工面，圆点表示测量基准；余量按入体原则标注。 注：靠火花磨削余量视为工序尺寸，也用用带圆点的 箭线表示。3）在最下方画出间接保证的设计尺寸，两边均为圆 点。4）工序尺寸为设计尺寸时，用方框框出，以示区别。2 .用追踪法查找工艺尺寸链1）结果尺寸（间接保证的设计尺寸）和余量是尺寸 链的封闭环2）沿封闭环两端同步向上追踪，遇箭头拐弯，逆箭头方向横向追踪，遇圆点向上折，继续向上追踪直至两追踪线交于一点，追 踪路径所经工序尺寸为尺寸链的组成环3 .初拟工序尺寸公差中间工序尺寸公差按经济加工精度或生产实际情况给出4 .校核结果尺寸公差，修正初拟工序尺寸公差校核结果尺寸链，若超差，减小组成环公差（首先压缩公共环公差）5 .计算余量公差和平均余量根据余量尺寸链计算6 .计算中间工序平均尺寸在各尺寸链中，首先找出只有一个未知数的尺寸链，解出此未知数。继续下去, 解出全部未知工序尺寸1、6时间定额与提高生产效率的途径一、时间定额1、定义：在一定生产条件下，生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间2、组成1）基本时间t基：直接改变生产对象的性质，使其成为合格产品或达到工序要求所需时间 （包括切入、切出时间）对切削加工：基本时间是切去金属所消耗的机动时间，可用不同的计算公 式计算，一般包括切入，切削加工和切出时间。如车M空底其中：L：加工长度L1:切刀长度L2：切出长度f：进给量n：转速2）辅助时间t辅：为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作时间，如装卸工件、启停机床、改变切削用量及进退刀等确定方法：（1）大批量生产：先将各辅助工作分解，然后查表确定各动作所需消耗的时 间、再累加。（2）中小批量生产中，按基本时间的百分比估算，并在实际中保证。操作时间=基本时间+辅助时间 t操作工基+t辅3）布置工作地时间t布置：为使加工正常进行，工人照管工作地所消耗的时间（包括更换刀具、润滑 机床、清理切屑、收拾工具等）。t布置=（2%7%） t操作4）休息和生理需要时间t休：工人在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所需时间t布置=2% t操作5）准备终结时间t准终：工人为了生产一批产品和零部件，进行准备和结束工作所消耗的时间，包 括：熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、调整机床、发送成品等若一批工件数量为n,则每个零件 琮终二瑞终/n越大t准终越小。3、单件时间与单件工时定额计算1）单件时间：T单件=t基X辅布置X休2）单件工时定额：T定额=t基辅布置+t休+ t准终/n 式中t基一一基本时间t辅辅助时间t布置一一布置工作地时间t休一一休息和生理需要时间t准终准备终结时间n批量二、提高生产效率的工艺途径1、缩短基本时间:1）提高切削用量，主要是进行新型刀具材料的研制和开发或在刀具的几何 参数方。深入研究。碳素工具钢一高速钢一硬质合金一立方氮化硼一人造金刚石高速磨一弹力磨一砂带磨2）采用复合工步缩短基本时间：复合工步的几个