工艺过程设计加工余量的确定

*,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,1,机械制造技术基础,第,5,章,工艺过程设计,Process Planning,5.1,制定工艺规程的,步骤和方法,Steps and Methods,of Process Planning,2,5.1.1 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。,3,5.1.1 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）,4,5.1.1 机械加工工艺规程,表,5-1,机械加工工艺过程卡片,5,5.1.1 机械加工工艺规程,表,5-1,机械加工工艺过程卡片,6,5.1.2 机械加工工艺规程设计原则,1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。,2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。,3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。,4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。,5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。,机械加工工艺规程设计原则,7,5.1.3 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,8,1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,9,5.1.4,机,机械,加,加工工艺规,程,程设计步骤,表5-4 各类毛坯的特点及适用范围,毛坯种类,制造精度（IT）,加工,余量,原 材 料,工件尺寸,工件形状,机械性能,适用生产类型,型 材,型材焊接件,砂型铸造,自由锻造,普通模锻,钢模铸造,精密锻造,压力铸造,熔模铸造,冲压件,粉末冶金件,工程塑料件,13级以下,13级以下,1115,1012,811,811,710,810,79,911,大,一般,大,大,一般,较小,较小,小,很小,小,很小,较小,各种材料,钢,材,铸铁,铸钢,青铜,钢材为主,钢,锻铝,铜等,铸铝为主,钢材,锻铝等,铸铁,铸钢,青铜,铸铁,铸钢,青铜,钢,铁,铜,铝基材料,工程塑料,小 型,大、中型,各种尺寸,各种尺寸,中、小型,中、小型,小 型,中、小型,小型为主,各种尺寸,中、小尺寸,中、小尺寸,简 单,较复杂,复 杂,较简单,一 般,较复杂,较复杂,复 杂,复 杂,复 杂,较复杂,复杂,较好,有内应力,差,好,好,较好,较好,较好,较好,好,一般,一般,各种类型,单 件,单件小批,单件小批,中、大批量,中、大批量,大 批 量,中、大批量,中、大批量,大 批 量,中、大批量,中、大批量,10,4. 选择,定,定位基准（见5.2,节,节）,5. 拟定,加,加工路线（见5.3,节,节）,6. 确定,满,满足各工序,要,要求的工艺,装,装备,5.1.4,机,机械,加,加工工艺规,程,程设计步骤,包括机床、,夹,夹具、刀具,、,、量具、辅,具,具等。,工艺装备的,选,选择在满足,零,零件加工工,艺,艺的需要和,可,可靠地保证,零,零件加工质,量,量的前提下,，,，应与生产,批,批量和生产,节,节拍相适应,，,，并应充分,利,利用现有条,件,件，以降低,生,生产准备费,用,用。,对必须改装,或,或重新设计,的,的专用或成,组,组工艺装备,，,，应在进行,经,经济性分析,和,和论证的基,础,础上提出设,计,计任务书。,11,确,定,定,各,各,工,工,序,序,加,加,工,工,余,余,量,量,，,，,计,计,算,算,工,工,序,序,尺,尺,寸,寸,和,和,公,公,差,差（,见,见5.4,，,，5.5,节,节,）,）,确,定,定,切,切,削,削,用,用,量,量（,见,见3.6,节,节,）,）,确,定,定,时,时,间,间,定,定,额,额（,见,见5.7.1,节,节,）,）,编,制,制,数,数,控,控,加,加,工,工,程,程,序,序,（,（,对,对,数,数,控,控,加,加,工,工,）,）,评,价,价,工,工,艺,艺,路,路,线,线,对,所,所,制,制,定,定,的,的,工,工,艺,艺,方,方,案,案,应,应,进,进,行,行,技,技,术,术,经,经,济,济,分,分,析,析,，,，,并,并,应,应,对,对,多,多,种,种,工,工,艺,艺,方,方,案,案,进,进,行,行,比,比,较,较,，,，,或,或,采,采,用,用,优,优,化,化,方,方,法,法,，,，,以,以,确,确,定,定,出,出,最,最,优,优,工,工,艺,艺,方,方,案,案,（,（,见,见5.6.3,节,节,）,）,。,。,12.,填,填,写,写,或,或,打,打,印,印,工,工,艺,艺,文,文,件,件,5.1.4,机,机,械,械,加,加,工,工,工,工,艺,艺,规,规,程,程,设,设,计,计,步,步,骤,骤,12,机,械,械,制,制,造,造,技,技,术,术,基,基,础,础,第,5,章,工,艺,艺,过,过,程,程,设,设,计,计,ProcessPlanning,5.2,定位基准的选择,Selection of Location Datum,13,在,加,加,工,工,时,时,用,用,于,于,工,工,件,件,定,定,位,位,的,的,基,基,准,准,称,称,为,为,定,定,位,位,基,基,准,准,。,。,又,又,可,可,进,进,一,一,步,步,分,分,为,为,：,：,5.2.1,定,定,位,位,基,基,准,准,使,用,用,未,未,经,经,机,机,械,械,加,加,工,工,表,表,面,面,作,作,为,为,定,定,位,位,基,基,准,准,，,，,称,称,为,为,粗,粗,基,基,准,准,。,。,零,件,件,上,上,根,根,据,据,机,机,械,械,加,加,工,工,工,工,艺,艺,需,需,要,要,而,而,专,专,门,门,设,设,计,计,的,的,定,定,位,位,基,基,准,准,。,。,如,如,用,用,作,作,轴,轴,类,类,零,零,件,件,定,定,位,位,的,的,顶,顶,尖,尖,孔,孔,，,，,用,用,作,作,壳,壳,体,体,类,类,零,零,件,件,定,定,位,位,的,的,工,工,艺,艺,孔,孔,或,或,工,工,艺,艺,凸,凸,台,台,（,（,图,图5-1,）,）,等,等,。,。,粗基准,使,用,用,经,经,过,过,机,机,械,械,加,加,工,工,表,表,面,面,作,作,为,为,定,定,位,位,基,基,准,准,，,，,称,称,为,为,精,精,基,基,准,准,。,。,精基准,附加基准,14,5.2.1,定,定,位,位,基,基,准,准,工艺凸台,A,向,A,图5-1 小刀架上的工艺凸台,15,a）,b）,c）,5.2.2,粗,粗,基,基,准,准,的,的,选,选,择,择,保,证,证,相,相,互,互,位,位,置,置,要,要,求,求,原,原,则,则,如,果,果,首,首,先,先,要,要,求,求,保,保,证,证,工,工,件,件,上,上,加,加,工,工,面,面,与,与,不,不,加,加,工,工,面,面,的,的,相,相,互,互,位,位,置,置,要,要,求,求,，,，,则,则,应,应,以,以,不,不,加,加,工,工,面,面,作,作,为,为,粗,粗,基,基,准,准,。,。,余量均,匀,匀分配,原,原则如果首,先,先要求,保,保证工,件,件某重,要,要表面,加,加工余,量,量均匀,时,时，应,选,选择该,表,表面的,毛,毛坯面,作,作为粗,基,基准。,图5-2,粗,粗基准,选,选择比,较,较,16,图5-3 床身粗基准选择比较,工序1,工序1,工序2,工序2,便于工,件,件装夹,原,原则要求选,用,用的粗,基,基准面,尽,尽可能,平,平整、,光,光洁，,且,且有足,够,够大的,尺,尺寸，,不,不允许,有,有锻造,飞,飞边、,铸,铸造浇,、,、冒口,或,或其它,缺,缺陷。,也,也不宜,选,选用铸,造,造分型,面,面作粗,基,基准。,粗基准一,般,般不得重,复,复使用原,则,则,5.2.2,粗,粗基准,的,的选择,17,5.2.2,粗,粗基准,的,的选择,a) b),图5-4 粗基准重复使用错误示例及改进,18,图5-5 主轴箱零件精基准选择,5.2.3,精,精基准,的,的选择,基准重合,原,原则选用被加,工,工面设计,基,基准作为,精,精基准,统一基准,原,原则当工件以,某,某一表面,作,作精基准,定,定位，可,以,以方便地,加,加工大多,数,数（或全,部,部）其余,表,表面时，,应,应尽早将,这,这个基准,面,面加工出,来,来，并达,到,到一定精,度,度，以后,大,大多数（,或,或全部）,工,工序均以,它,它为精基,准,准进行加,工,工,19,5.2.3,精,精基准,的,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,20,在实际生,产,产中，经,常,常使用的,统,统一基准,形,形式有：,1）轴类,零,零件常使,用,用两顶尖孔作统一基,准,准；,2）箱体,类,类零件常,使,使用一面两孔（一个较,大,大的平面,和,和两个距,离,离较远的,销,销孔）作,统,统一基准,；,；,3）盘套,类,类零件常,使,使用止口面（一端面,和,和一短圆,孔,孔）作统,一,一基准；,4）套类,零,零件用一长孔和,一,一止推面作统一基,准,准。,采用统一,基,基准原则,好,好处：,1）有利,于,于保证各,加,加工表面,之,之间的位,置,置精度；,2）可以,简,简化夹具,设,设计，减,少,少工件搬,动,动和翻转,次,次数。,注意：采,用,用统一基,准,准原则常,常,常会带来,基,基准不重,合,合问题。,此,此时，需,针,针对具体,问,问题进行,具,具体分析,，,，根据实,际,际情况选,择,择精基准,。,。,5.2.3,精,精基准,的,的选择,21,互为基准,原,原则,轴径,轴径,锥孔,图5-8,主,主轴,零,零件精基,准,准选择,【例】主轴零件,精,精基准选,择,择（图5-8）,5.2.3,精,精基准,的,的选择,自为基准,原,原则,【例】床身导轨,面,面磨削加,工,工（图5-9）,图5-9 导轨磨削基准选择,22,图5-11 浮动镗刀块,1工件 2镗刀块 3镗杆,便于装夹,原,原则,所选择的,精,精基准，,应,应能保证,工,工件定位,准,准确、可,靠,靠，并尽,可,可能使夹,具,具结构简,单,单、操作,方,方便。,图5-10 外圆研磨示意图,【例】铰孔、拉,孔,孔、研磨,（,（图5-10）,5.2.3,精,精基准,的,的选择,【例】浮动镗刀,块,块镗孔（,图,图5-11）,23,5.2.3,精,精基准,的,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。,24,机械制造,技,技术基础,第,5,章,工艺过程,设,设计,ProcessPlanning,5.3,加工路线的拟订,Determine the Machining Route,25,5.3.1,加,加工方,法,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,随年代增,长,长和技术,进,进步而不,断,断提高（,图,图5-14）,在正常加,工,工条件下,（,（采用符,合,合质量标,准,准的设备,和,和工艺装,备,备，使用,标,标准技术,等,等级工人,，,，不延长,加,加工时间,）,），一种,加,加工方法,所,所能保证,的,的加工精,度,度和表面,粗,粗糙度（,图,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,26,5.3.1,加,加工方,法,法的选择,1）零件,加,加工表面,的,的精度和,表,表面粗糙,度,度要求,2）零件,材,材料的加,工,工性,3）生产,批,批量和生,产,产节拍要,求,求,4）企业,现,现有加工,设,设备和加,工,工能力,5,）,）,经,经,济,济,性,性,选择加工方法应考虑的问题,外圆表面、孔及平面加工方案参见教材表5-5，5-6，5-7 （20世纪90年代）。,27,5.3.1,加,加,工,工,方,方,法,法,的,的,选,选,择,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,28,5.3.1,加,加,工,工,方,方,法,法,的,的,选,选,择,择,图5-16,孔,孔,的,的,典,典,型,型,加,加,工,工,工,工,艺,艺,路,路,线,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,Ra0.081.25,29,5.3.1,加,加,工,工,方,方,法,法,的,的,选,选,择,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 520,30,5.3.2,加,加,工,工,顺,顺,序,序,的,的,安,安,排,排,先,基,基,准,准,后,后,其,其,他,他,先,先,加,加,工,工,基,基,准,准,面,面,，,，,再,再,加,加,工,工,其,其,他,他,表,表,面,面,先,面,面,后,后,孔,孔,有,有,两,两,层,层,含,含,义,义,：,：,1）当零件,上,上有较大的,平,平面可以作,定,定位基准时,，,，先将其加,工,工出来，再,以,以面定位，,加,加工孔，可,以,以保证定位,准,准确、稳定,2）在毛坯,面,面上钻孔或,镗,镗孔，容易,使,使钻头引偏,或,或打刀，先,将,将此面加工,好,好，再加工,孔,孔，则可避,免,免上述情况,的,的发生,先主后次也有两,层,层含义：,1）先考虑,主,主要表面加,工,工，再安排,次,次要表面加,工,工，次要表,面,面加工常常,从,从加工方便,与,与经济角度,出,出发进行安,排,排,2）次要表,面,面和主要表,面,面之间往往,有,有相互位置,要,要求，常常,要,要求在主要,表,表面加工后,，,，以主要表,面,面定位进行,加,加工,先粗后精,机械加工工序的安排,31,为改善工件,材,材料切削性,能,能而进行的,热,热处理工序,（,（如退火、,正,正火等），,应,应安排在切,削,削加工之前,进,进行,为消除内应,力,力而进行的,热,热处理工序,（,（如退火、,人,人工时效等,）,），最好安,排,排在粗加工,之,之后，也可,安,安排在切削,加,加工之前,为了改善工,件,件材料的力,学,学物理性质,而,而进行的热,处,处理工序（,如,如调质、淬,火,火等）通常,安,安排在粗加,工,工后、精加,工,工前进行。,其,其中渗碳淬,火,火一般安排,在,在切削加工,后,后，磨削加,工,工前。而表,面,面淬火和渗,氮,氮等变形小,的,的热处理工,序,序，允许安,排,排在精加工,后,后进行,为了提高零,件,件表面耐磨,性,性或耐蚀性,而,而进行的热,处,处理工序以,及,及以装饰为,目,目的的热处,理,理工序或表,面,面处理工序,（,（如镀铬、,镀,镀锌、氧化,、,、煮黑等）,一,一般放在工,艺,艺过程的最,后,后。,5.3.2,加,加,工,工顺序的安,排,排,热处理和表面处理工序的安排,32,5.3.2,加,加,工,工顺序的安,排,排,除操作工人,自,自检外，下,列,列情况应安,排,排检验工序,：,：, 零件加,工,工完毕后；, 从一个,车,车间转到另,一,一个车间前,后,后；, 重要工,序,序前后。,其他工序的安排,去毛刺工序,通,通常安,排,排在切削加,工,工之后。,清洗工序,在,在零件加,工,工后装配之,前,前，研磨、,珩,珩磨等光整,加,加工工序之,后,后，以及采,用,用磁力夹紧,加,加工去磁后,，,，应对工件,进,进行认真地,清,清洗。,检验工序的安排,33,5.3.3,工,工,序,序集中与工,序,序分散,使每个工序,中,中包括尽可,能,能多的工步,内,内容，从而,使,使总的工序,数,数目减少,优点：,1）有利于,保,保证工件各,加,加工面之间,的,的位置精度,；,；,2）有利于,采,采用高效机,床,床，可节省,工,工件装夹时,间,间，减少工,件,件搬运次数,；,；,3）可减小,生,生产面积，,并,并有利于管,理,理。,使每个工序,的,的工步内容,相,相对较少，,从,从而使总的,工,工序数目较,多,多,工序分散优,点,点：每个工,序,序使用的设,备,备和工艺装,备,备相对简单,，,，调整、对,刀,刀比较容易,，,，对操作工,人,人技术水平,要,要求不高,工序集中,工序分散,34,5.3.3,工,工,序,序集中与工,序,序分散,传统的流水,线,线、自动线,生,生产，多采,用,用工序分散,的,的组织形式,（,（个别工序,亦,亦有相对集,中,中的情况）,工序集中与工序分散的应用,由于市场需,求,求的多变性,，,，对生产过,程,程的柔性要,求,求越来越高,，,，加之加工,中,中心等先进,设,设备的采用,，,，工序集中,将,将越来越成,为,为生产的主,流,流方式,多品种、中,小,小批量生产,，,，为便于转,换,换和管理，,多,多采用工序,集,集中方式,35,5.3.4,加,加,工,工阶段的划,分,分,粗加工阶段,主要任务是,去,去除加工面,多,多余的材料,半精加工阶,段,段,使加工面达,到,到一定的加,工,工精度，为,精,精加工作好,准,准备,精加工阶段,使加工面精,度,度和表面粗,糙,糙度达到要,求,求,光整加工阶,段,段对于特,别,别精密的零,件,件，安排此,阶,阶段，以确,保,保零件的精,度,度要求,有利于保证,零,零件的加工,精,精度；,有利于设备,的,的合理使用,和,和精密机床,的,的精度保持,；,；,有利于人员,的,的合理安排,；,；,可及早发现,毛,毛坯缺陷，,以,以减少损失,。,。,加工阶段的划分,加工阶段划分的意义,36,5.3.5,数,数控,加,加工工艺,形状复杂、,加,加工面多、,加,加工量大、,生,生产批量较,小,小的零件（,如,如批量较小,的,的复杂箱体,类,类零件）,数控加工的,合,合理选用,普通机床无,法,法加工或需,使,使用复杂工,装,装才能加工,的,的零件（如,复,复杂轮廓面,或,或复杂空间,曲,曲面）,加工精度要,求,求高的零件,（,（如某些径,向,向尺寸和轴,向,向尺寸精度,要,要求均很高,的,的轴类零件,）,）,零件上某些,尺,尺寸难以测,量,量和控制的,情,情况（如具,有,有不开敞内,腔,腔加工面的,壳,壳体或盒型,零,零件）,零件一次装,夹,夹，可完成,铣,铣、镗、钻,、,、铰、攻丝,等,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,37,5.3.5,数,数控,加,加工工艺,加工过程严,格,格按程序指,令,令自动进行,数控加,工,工工艺设计,要,要求详细、,具,具体和完整,。,。如工件在,机,机床（或夹,具,具）上装夹,位,位置、工序,内,内工步的安,排,排、刀具选,用,用、切削用,量,量、走刀路,线,线等，都必,须,须在工艺设,计,计中认真考,虑,虑和明确规,定,定,数控,加,加工,工,工艺,特,特点,自行,调,调整,能,能力,较,较差,数,数控,加,加工,工,工艺,设,设计,应,应十,分,分严,密,密、,准,准确,，,，必,须,须注,意,意到,加,加工,中,中的,每,每一,个,个细,节,节，,如,如每,个,个坐,标,标尺,寸,寸的,计,计算,、,、对,刀,刀点,和,和换,刀,刀点,的,的确,定,定、,攻,攻丝,时,时的,排,排屑,动,动作,等,等。,程,程序,须,须经,验,验证,正,正确,后,后，,方,方可,进,进行,正,正式,加,加工,多采,用,用工,序,序集,中,中原,则,则，,一,一次,装,装夹,可,可完,成,成多,个,个表,面,面加,工,工,刀具,（,（相,对,对工,件,件）,运,运动,路,路径,对,对生,产,产率,、,、加,工,工精,度,度影,响,响很,大,大，,需,需合,理,理规,划,划,使用,夹,夹具,相,相对,简,简单,38,5.3.5,数,数控,加,加工,工,工艺,点,位,位,加,加,工,工,通,常,常,按,按,空,空,程,程,最,最,短,短,安,安,排,排,走,走,刀,刀,路,路,线,线,。,。,位,位,置,置,精,精,度,度,要,要,求,求,较,较,求,求,高,高,的,的,孔,孔,系,系,加,加,工,工,，,，,要,要,注,注,意,意,避,避,免,免,反,反,向,向,间,间,隙,隙,影,影,响,响,数,控,控,加,加,工,工,走,走,刀,刀,路,路,线,线,规,规,划,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）,39,5.3.5,数,数,控,控,加,加,工,工,工,工,艺,艺,轮,廓,廓,加,加,工,工,刀,具,具,应,应,从,从,切,切,向,向,进,进,入,入,轮,轮,廓,廓,加,加,工,工,，,，,加,加,工,工,完,完,成,成,后,后,不,不,要,要,在,在,切,切,点,点,处,处,取,取,消,消,刀,刀,补,补,，,，,要,要,安,安,排,排,一,一,段,段,沿,沿,切,切,向,向,继,继,续,续,运,运,动,动,距,距,离,离,图5-20 内、外圆加工路线,a）外圆加工,b）内孔加工,40,5.3.5,数,数,控,控,加,加,工,工,工,工,艺,艺,形,腔,腔,加,加,工,工,在,保,保,证,证,加,加,工,工,精,精,度,度,前,前,提,提,下,下,，,，,使,使,走,走,刀,刀,路,路,径,径,最,最,短,短,a）,b）,c）,5-21,型,型,腔,腔,加,加,工,工,路,路,线,线,比,比,较,较,41,5.3.5,数,数,控,控,加,加,工,工,工,工,艺,艺,高,速,速,加,加,工,工,保,证,证,刀,刀,具,具,运,运,动,动,轨,轨,迹,迹,光,光,滑,滑,平,平,稳,稳,，,，,并,并,使,使,刀,刀,具,具,载,载,荷,荷,均,均,匀,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,）,42,5.3.5,数,数,控,控,加,加,工,工,工,工,艺,艺,数,控,控,加,加,工,工,工,工,艺,艺,实,实,例,例,确,定,定,数,数,控,控,加,加,工,工,内,内,容,容,：,：,环,环,槽,槽,、,、,顶,顶,面,面,和,和4-M10,螺,螺,孔,孔,定,位,位,、,、,夹,夹,紧,紧,方,方,案,案,：,：,以,以,底,底,面,面,、,、,孔,孔,和,和,零,零,件,件,后,后,侧,侧,面,面,作,作,为,为,定,定,位,位,基,基,准,准,。,。,采,采,用,用,孔,孔,系,系,组,组,合,合,夹,夹,具,具,，,，,基,基,础,础,板,板,圆,圆,柱,柱,销,销,（,（,专,专,用,用,件,件,）,）,移,移,动,动V,形,形,块,块,（,（,合,合,件,件,）,）,，,，,通,通,过,过,螺,螺,旋,旋,压,压,板,板,压,压,紧,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,43,5.3.5,数,数,控,控加工,工,工艺,数控加,工,工工艺,实,实例,加工顺,序,序,铣上平,面,面钻4-M10中,心,心孔,钻,钻4-M10,底,底孔4-M10螺,纹,纹底孔,倒,倒角4-M10攻,丝,丝铣,环,环槽,零件坐,标,标系设,定,定,如图，,坐,坐标原,点,点为孔,轴,轴线与,零,零件上,平,平面的,交,交点,工艺处,理,理,对刀点,选,选在孔,轴,轴线与,孔,孔的上,端,端面的,交,交点，,换,换刀点,选,选在所,定,定零件,坐,坐标系,（,（X0,，,，Y0,，,，Z15）点,刀具轨,迹,迹坐标,计,计算,4-M10螺,纹,纹孔中,心,心坐标,计,计算，,环,环槽各,基,基点（J、B,、,、C、D）,及,及四个,圆,圆弧的,圆,圆心坐,标,标计算,等,等,44,5.3.5,数,数,控,控加工,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,壳体数,控,控加工,工,工艺卡,45,机械制,造,造技术,基,基础,第,5,章,工艺过,程,程设计,Process Planning,5.4,工序尺寸的确定,Determine the Operational Dimensions,46,5.4.1,加,加工,余,余量,加工余,量,量加工过,程,程中从,加,加工表,面,面切去,材,材料层,厚,厚度,工序（,工,工步）,余,余量,某一表,面,面在某,一,一工序,（,（工步,）,）中所,切,切去的,材,材料层,厚,厚度,对于被,包,包容表,面,面,（5-1）,对于包,容,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,工序余,量,量；,a, 前,工,工序尺寸,；,；,b, 本,工,工序尺寸,。,。,加工余量及其计算,47,5.4.1 加,工,工余量,总加工,余量,零件从毛,坯,坯变为成,品,品切除材,料,料层总厚,度,度,（5-3）,式中,Z,S, 总,加,加工余量,；,；,Z,i, 第i道工序,加,加工余量,；,；,n, 该,表,表面加工,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）,48,式中,Z,max,，,Z,min,，,Z,m, 最,大,大、最小,、,、平均余,量,量；,T,Z,余量,公,公差；,a,max,，,a,min,，,a,m, 上,工,工序最大,、,、最小、,平,平均尺寸,；,；,b,max,，,b,min,，,b,m, 本,工,工序最大,、,、最小、,平,平均尺寸,；,；,T,a,上工,序,序尺寸公,差,差；,T,b,本工,序,序尺寸公,差,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,工余量,49,5.4.2 最,小,小加工余,量,量,最小余量,构,构成（图5-25）,采用浮动,镗,镗刀块镗,孔,孔,式中,R,y,上一,工,工序表面,粗,粗糙度；,H,a,上一,工,工序表面,缺,缺陷层；,e,a,上一,工,工序形位,误,误差；,b,本工,序,序装夹误,差,差。,（5-8）,无心磨床,磨,磨外圆,研磨、抛,光,光平面,R,y,H,a,e,a,b,图5-25 最小加工余量构成,50,加工余量,确,确定方法,计算法,采用计算,法,法确定加,工,工余量比,较,较准确，,但,但需掌握,必,必要的统,计,计资料和,具,具备一定,的,的测量手,段,段。,经验法,由一些有,经,经验的工,程,程技术人,员,员或工人,根,根据现场,条,条件和实,际,际经验确,定,定加工余,量,量。此法,多,多用于单,件,件小批生,产,产。,查表法,利用各种,手,手册所给,的,的表格数,据,据，再结,合,合实际加,工,工情况进,行,行必要的,修,修正，以,确,确定加工,余,余量。此,法,法方便、,迅,迅速，生,产,产上应用,较,较多。,5.4.2 最,小,小加工余,量,量,需要指出,的,的是，目,前,前国内各,种,种手册所,给,给的余量,多,多数为基,本,本余量，基本余量,等,等于最小,余,余量与上,一,一工序尺,寸,寸公差之,和,和，即基本,余,余量中包,含,含了上一,工,工序尺寸,公,公差，此,点,点在应用,时,时需加以,注,注意。,51,确定工序,尺,尺寸一般,方,方法,1）确定,各,各工序加,工,工余量；,2）从最,终,终加工工,序,序开始，,即,即从设计,尺,尺寸开始,，,，逐次加,上,上（对于,被,被包容面,）,）或减去,（,（对于包,容,容面）每,道,道工序的,加,加工余量,，,，可分别,得,得到各工,序,序的基本,尺,尺寸；,3）除最,终,终加工工,序,序取设计,尺,尺寸公差,外,外，其余,各,各工序按,各,各自采用,的,的加工方,法,法所对应,的,的加工经,济,济精度确,定,定工序尺,寸,寸公差；,4）除最,终,终工序外,，,，其余各,工,工序按“,入,入体原则,”,”标注工,序,序尺寸公,差,差；,5）毛坯,余,余量通常,由,由毛坯图,给,给出，故,第,第1工序,余,余量由计,算,算确定。,表,6-9,主轴孔工,序,序尺寸及,公,公差的确,定,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,序尺寸确,定,定,52,表,6-9,主轴孔工,序,序尺寸及,公,公差的确,定,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,序尺寸确,定,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】,53,机械制造,技,技术基础,第,5,章,工艺过程,设,设计,ProcessPlanning,5.5,工艺尺寸链,Process Dimensional Chain,54,5.5.1,尺,尺寸链,基,基本概念,尺寸链定,义,义,在零件加,工,工或机器,装,装配过程,中,中，由相,互,互联系的,尺,尺寸形成,的,的封闭尺,寸,寸组，称,为,为尺寸链,装配尺寸,链,链,在机器设,计,计和装配,过,过程中，,由,由有关零,件,件尺寸形,成,成的尺寸,链,链,工艺尺寸,链,链,在加工过,程,程中，由,同,同一零件,有,有关工序,尺,尺寸所形,成,成的尺寸,链,链,55,5.5.1,尺,尺寸链,基,基本概念,尺寸链的,环,环,封闭环,在零件加,工,工过程或,机,机器装配,过,过程中最,终,终形成的,环,环（或间,接,接得到的,环,环）, 指组,成,成尺寸链的,每,每一个尺寸,增环,该环变动（,增,增大或减小,）,）引起封闭,环,环同向变动,（,（增大或减,小,小）的环,组成环尺寸链,中,中除封闭环,以,以外的各环,。,。对于工艺,尺,尺寸链来说,，,，组成环的,尺,尺寸一般是,由,由加工直接,得,得到的,减环,该环变动（,增,增大或减小,）,）引起封闭,环,环反向变动,（,（减小或增,大,大）的环,尺寸链方程, 确定,尺,尺寸链中封,闭,闭环（因变,量,量）和组成,环,环（自变量,）,）的函数关,系,系式，其一,般,般形式为：,（,5-9,）,56,图示尺寸链,中,中，尺寸,A,0,是加工过程,间,间接保证的,，,，因而是尺,寸,寸链的封闭,环,环；尺寸,A,1,和,A,2,是在加工中,直,直接获得的,，,，因而是尺,寸,寸链的组成,环,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,5.5.1,尺,尺,寸,寸链基本概,念,念,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：,57,5.5.2,尺,尺寸链,计,计算方法,对式（5-9）两边取,全,全微分，有,：,：,（,5-9,）,（,5-10,）,式中偏导数,表,表示组成环,对,对封闭环影,响,响的大小，,称,称为误差传,递,递系数，记,为,为,i,。式,（,（5-10）,也,也可,以,以写,成,成如,下,下形,式,式：,（,5-11,）,基本尺寸计算公式,误差与公差计算公式,上述,两,两式,为,为尺,寸,寸链,特,特定偏差,值,值计,算,算公,式,式，,即,即误,差,差传,递,递公,式,式,58,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,尺,寸,寸链,计,计算,方,方法,59,对,L,0,式,两,两,边,边,取,取,全,全,微,微,分,分,，,，,并,并,将,将,偏,偏,差,差,值,值,代,代,入,入,，,，,得,得,到,到,：,：,用,同,同,样,样,的,的,方,方,法,法,可,可,求,求,得,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,尺,寸,寸,链,链,计,计,算,算,方,方,法,法,60,公,差,差,极,极,值,值,算,算,法,法,式,中,中,T,0L,极,极,值,值,公,公,差,差,；,；,T,i,各,各,组,组,成,成,环,环,公,公,差,差,。,。,（,5-12,）,（,5-13,）,（,5-14,）,偏,差,差,计,计,算,算,公,公,式,式,公,差,差,计,计,算,算,公,公,式,式,上,式,式,表,表,明,明,在,在,极,极,端,端,的,的,情,情,况,况,下,下,，,，,尺,尺,寸,寸,链,链,封,封,闭,闭,环,环,的,的,公,公,差,差,等,等,于,于,所,所,有,有,组,组,成,成,环,环,公,公,差,差,与,与,误,误,差,差,传,传,递,递,系,系,数,数,绝,绝,对,对,值,值,乘,乘,积,积,之,之,和,和,。,。,5.5.2,尺,尺,寸,寸,链,链,计,计,算,算,方,方,法,法,61,公,差,差,概,概,率,率,算,算,法,法,为,计,计,算,算,方,方,便,便,，,，,作,作,如,如,下,下,近,近,似,似,处,处,理,理,：,：,令,令,k,1,=,k,2,=,=,k,n,=,k,，,得,得,到,到,近,近,似,似,概,概,率,率,算,算,法,法,公,公,差,差,计,计,算,算,公,公,式,式,（,（,k,值,常,常,取,取1.2,1.6,）,）,：,：,各,组,组,成,成,环,环,均,均,接,接,近,近,正,正,态,态,分,分,布,布,时,时,，,，,公,公,差,差,计,计,算,算,公,公,式,式,：,：,（,5-15,）,式,中,中,T,0,Q,称,为,为,平,平,方,方,公,公,差,差,。,。,各,组,组,成,成,环,环,偏,偏,离,离,正,正,态,态,分,分,布,布,时,时,，,，,公,公,差,差,计,计,算,算,公,公,式,式,：,：,式,中,中,T,0,Q,称,为,为,统,统,计,计,公,公,差,差,。,。,k,为,分,分,布,布,系,系,数,数,，,，,定,定,义,义,如,如,下,下,：,：,（,5-16,）,（,5-18,）,（,5-17,）,5.5.2,尺,尺,寸,寸,链,链,计,计,算,算,方,方,法,法,62,极,值,值,算,算,法,法,（,5-19,）,概,率,率,算,算,法,法,（,5-20,）,式,中,中,为,分,分,布,布,不,不,对,对,称,称,系,系,数,数,，,，,定,定,义,义,如,如,下,下,（,（,图,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,ES,T/2,T/2,(,X,),X,（,5-21,）,5.5.2,尺,尺,寸,寸,链,链,计,计,算,算,方,方,法,法,平均尺寸计算公式,63,几,种,种,常,常,见,见,误,误,差,差,分,分,布,布,曲,曲,线,线,的,的,分,分,布,布,系,系,数,数,k,和,分,分,布,布,不,不,对,对,称,称,系,系,数,数,的,数,数,值,值,见,见,教,教,材,材,表,表5-7,。,。,5.5.2,尺,尺,寸,寸,链,链,计,计,算,算,方,方,法,法,0,0,0,-0.28,0.26,-0.26,K,1,1.22,1.73,1.14,1.17,1.17,3,3,T,/,2,T,/,2,T,/,2,分布特征,正态分布,三角分布,均匀分布,瑞利分布,偏态分布,外尺寸,内尺寸,分布曲线,表5-7 几种常见误差分布曲线,64,L,=300.05,A,=100.01,D,C,T,C,1,2,=602,L,0,C,A,E,d,a） b）,图5-29 平面尺寸链示例,图5-29a所示斜孔钻模板。采用工艺孔d辅助进行加工和测量。求孔d至斜孔中心线的距离尺寸,C,。已知孔d 与孔D的偏移量为,E,=0.01mm，,，A,值如图示。,【例 5-5】,建立尺寸链（图b）,【解】,5.5.2,尺,尺,寸,寸,链,链,计,计,算,算,方,方,法,法,65,对,上,上,式,式,求,求,全,全,微,微,分,分,，,，,有,有,：,：,各,组,组,成,成,环,环,的,的,误,误,差,差,传,传,递,递,系,系,数,数,分,分,别,别,为,为,：,：,最,终,终,结,结,果,果,：,：,采,采,用,用,极,极,值,值,算,算,法,法,C,=20.981,0.016mm,采,用,用,概,概,率,率,算,算,法,法,C,=20.981,0.026mm,由,式,式,（,（5-14,）,）,：,：,可,求,求,出,出,：,：,T,C,=0.032,由,式,式,（,（5-18,）,）,：,：,可,求,求,出,出,：,：,T,C,=0.052,（,k,=1.4,）,5.5.2,尺,尺,寸,寸,链,链,计,计,算,算,方,方,法,法,66,基,本,本,尺,尺,寸,寸,计,计,算,算,公,公,式,式,直线尺,寸,寸链极,值,值算法,公,公式,（,5-22,）,偏差计,算,算公式,公差计,算,算公式,平均尺,寸,寸计算,公,公式,（,5-23,）,（,5-24,）,（,5-25,）,（,5-26,）,5.5.2,尺,尺寸,链,链计算,方,方法,67,图示工件,，以底面,A,定位，加工台阶面,B,，保证尺寸 ，试确定工序尺寸,A,2,及平行度公差,T,a,2,。,【例 5-6】,尺寸链b）中，,A,0,为封闭环，,A,1,和,A,2,是组成环；角度尺寸链（图5-26c）中，,a,0,为封闭环，,a,1,和,a,2,是组成环。,【解】,5.5.3,几,几,种,种常,见,见工,艺,艺尺,寸,寸链,形,形式,图5-26 工艺尺寸链示例,b),c),a),A,1,A,2,A,0,a,1,a,2,a,0,A,1,A,2,A,0,A,B,C,0.05,A,0.1,C,求解图5-206和图5-26c的尺寸链，可得到：,工序尺寸：,平行度公差：,工艺基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算,68,图5-30 测量尺寸链示例,A,2,若实,测,测,A,2,=40.30,，,，按,上,上述,要,要求,判,判为,废,废品,，,，但,此,此时,如,如,A,1,=50，,则,则实,际,际,A,0,=9.7,，,，仍,合,合格,，,，即,“,“假,废,废品,”,”。,当,当实,测,测尺,寸,寸与,计,计算,尺,尺寸,的,的差,值,值小,于,于尺,寸,寸链,其,其它,组,组成,环,环公,差,差之,和,和时,，,，可,能,能为,假,假废,品,品。,采,采用,专