机械制造工艺学工艺规程第4章

1、机械制造工艺学机械制造工艺学第四章第四章 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计本章学习目标本章学习目标1了解工艺规程制定的原则与步骤了解工艺规程制定的原则与步骤 2掌握工件定位基准的选择及其定位掌握工件定位基准的选择及其定位 3掌握工序加工余量和工序尺寸的确定方法掌握工序加工余量和工序尺寸的确定方法4. 掌握典型工艺尺寸链的解算方法掌握典型工艺尺寸链的解算方法 1 1了解工艺规程制定的原则与步骤了解工艺规程制定的原则与步骤 2 2掌握工件定位基准的选择及其定位掌握工件定位基准的选择及其定位 3 3掌握工序加工余量和工序尺寸的确定方法掌握工序加工余量和工序尺寸的确定方法4. 4. 掌握典型工

2、艺尺寸链的解算方法掌握典型工艺尺寸链的解算方法 第一节第一节 机械加工工艺规程概述机械加工工艺规程概述零件加工工艺流程、零件加工工序内容、切削用量、零件加工工艺流程、零件加工工序内容、切削用量、工时定额、各工序所采用的设备和工艺装备工时定额、各工序所采用的设备和工艺装备一、工艺规程的概念一、工艺规程的概念包括：规定产品或零件规定产品或零件制造工艺过程制造工艺过程和和操作方法操作方法的的工艺文件工艺文件。 工时定额工时定额是生产单位产品或完成一定工作量所规定的时间量。是生产单位产品或完成一定工作量所规定的时间量。工艺流程工艺流程指工业品生产中，从原料到制成成品各项工序安排的程序。指工业品生产中，

3、从原料到制成成品各项工序安排的程序。 二、工艺规程的作用二、工艺规程的作用2 2、是生产组织和生产准备工作的基本依据、是生产组织和生产准备工作的基本依据大批大量生产，工艺规程比较详细；单件小批生产，工艺规程较简单。经过大批大量生产，工艺规程比较详细；单件小批生产，工艺规程较简单。经过审批确定下来的工艺规程，不得随意变更。审批确定下来的工艺规程，不得随意变更。 3 3、为新产品作计划准备、为新产品作计划准备生产计划的制订、原材料的采购、工艺装备的设计、制造与采购、机床负荷生产计划的制订、原材料的采购、工艺装备的设计、制造与采购、机床负荷的调整、作业计划的编排、劳动力的组织、工时定额的制订、成本的

4、核算等的调整、作业计划的编排、劳动力的组织、工时定额的制订、成本的核算等与企业的生产技术状况、产品开发关联紧密。通常也是企业的与企业的生产技术状况、产品开发关联紧密。通常也是企业的技术保密资料技术保密资料。1 1、是指导生产的主要技术文件、是指导生产的主要技术文件三、工艺规程的设计原则三、工艺规程的设计原则保证质量、提高生产率、降低成本。保证质量、提高生产率、降低成本。体现这三要素的统一。体现这三要素的统一。1 1、体现先进性、体现先进性 尽可能采用先进适用的工艺和工艺装备尽可能采用先进适用的工艺和工艺装备2 2、适应生产纲领、生产能力和经济实力、适应生产纲领、生产能力和经济实力 对可能的几种

5、工艺方对可能的几种工艺方案，通过成本核算、相互对比，选择最合理的方案。案，通过成本核算、相互对比，选择最合理的方案。3 3、重视劳动强度和安全性，避免环境污染、重视劳动强度和安全性，避免环境污染 要多用机械化或自要多用机械化或自动化装置，以减轻工人的体力劳动。同时，要避免环境污染。动化装置，以减轻工人的体力劳动。同时，要避免环境污染。*设计上具有相对合理性设计上具有相对合理性四、设计工艺规程的原始资料四、设计工艺规程的原始资料1 1、产品全套装配图和零件图、产品全套装配图和零件图2 2、产品验收的质量标准、产品验收的质量标准3 3、产品的生产纲领、产品的生产纲领4 4、毛坯资料、毛坯资料5 5

6、、本企业现有的生产条件、本企业现有的生产条件6 6、国内外同类产品的新技术、新工艺及其发展前景等相关信息、国内外同类产品的新技术、新工艺及其发展前景等相关信息7 7、有关的工艺手册及图册、有关的工艺手册及图册五、工艺规程文件的格式五、工艺规程文件的格式将工艺规程的内容，填入一定格式的卡片将工艺规程的内容，填入一定格式的卡片工艺文件。工艺文件。常用的工艺文件格式有：常用的工艺文件格式有：1 1、机械加工工艺过程卡片、机械加工工艺过程卡片简要地列出了整个加工所经过的工艺路线简要地列出了整个加工所经过的工艺路线（包括毛坯制造、机（包括毛坯制造、机械加工和热处理等），它是制订其它工艺文件的基础，也是生

7、械加工和热处理等），它是制订其它工艺文件的基础，也是生产技术准备、编排作业计划和组织生产的依据。产技术准备、编排作业计划和组织生产的依据。在单件小批生产中，由于通常不编制其它较详细的工艺文件，在单件小批生产中，由于通常不编制其它较详细的工艺文件，而是以这种卡片指导生产。而是以这种卡片指导生产。2 2、机械加工工艺卡片、机械加工工艺卡片详细说明整个工艺过程详细说明整个工艺过程的工艺文件。是一种主要技术文件，的工艺文件。是一种主要技术文件，广泛用于成批生产的零件和小批生产中的重要零件。广泛用于成批生产的零件和小批生产中的重要零件。3 3、机械加工工序卡片、机械加工工序卡片按每道工序的工序内容所编制

8、按每道工序的工序内容所编制的一种工艺文件。更详细地说的一种工艺文件。更详细地说明整个零件明整个零件各工序各工序的加工要求，是用来具体指导工人操作的的加工要求，是用来具体指导工人操作的工艺文件。该卡片上，有工艺文件。该卡片上，有工序简图、工序简图、每个工步的内容、工艺每个工步的内容、工艺参数、操作要求以及所用的工艺装备。参数、操作要求以及所用的工艺装备。用于大批量生产的零件。用于大批量生产的零件。工序简图上表示出被加工表面在该工序所达到的尺寸、公差工序简图上表示出被加工表面在该工序所达到的尺寸、公差和粗糙度及工件的安装方法。和粗糙度及工件的安装方法。六、设计工艺规程的步骤六、设计工艺规程的步骤1

9、 1、熟悉和分析制订工艺规程的主要依据，计算生产纲领，确、熟悉和分析制订工艺规程的主要依据，计算生产纲领，确定生产类型定生产类型2 2、分析零件图及产品装配图，对零件结构进行工艺分析、分析零件图及产品装配图，对零件结构进行工艺分析3 3、选择毛坯、选择毛坯4 4、拟定工艺路线、选择定位基准、拟定工艺路线、选择定位基准（是核心内容）（是核心内容）要明确零件的功用，了解其主要的技术要求，并对零件图进行要明确零件的功用，了解其主要的技术要求，并对零件图进行工艺审查工艺审查。对机加工、对毛坯成本、环保影响很大。对机加工、对毛坯成本、环保影响很大。1010、填写工艺文件填写工艺文件9 9、工时定额工时定

10、额8 8、确定各工序的技术要求及检验方法确定各工序的技术要求及检验方法7 7、确定切削用量、确定切削用量6 6、确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差5 5、确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具、确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具 零件的结构工艺性审查零件的结构工艺性审查包含：包含：零件的毛坯生产、零件的机械零件的毛坯生产、零件的机械加工、机器的装配和维修，加工、机器的装配和维修， 工艺上工艺上是否方便可行？成本是否经济？是否方便可行？成本是否经济？一、铸造零件的工艺结构一、铸造零件的工艺结构1 1、拔模斜度、拔模斜度2 2、铸造圆角、铸造圆角3 3

11、、铸件壁厚、铸件壁厚轴上的键槽不在同一方向，需重复安装和对刀。若键槽布置在同轴上的键槽不在同一方向，需重复安装和对刀。若键槽布置在同一方向上可减少安装、调整次数，易于保证位置精度。一方向上可减少安装、调整次数，易于保证位置精度。二、零件机械加工的工艺结构二、零件机械加工的工艺结构（1 1）尽量减少安装次数，降低安装误差和减少辅助工时，）尽量减少安装次数，降低安装误差和减少辅助工时，提高切削效率，保证精度。提高切削效率，保证精度。（2 2）避免深孔加工）避免深孔加工 可减少加工量、降低加工难度、节约材料。可减少加工量、降低加工难度、节约材料。 （3 3）应尽量减小加工面积）应尽量减小加工面积支座

12、底面设计为支座底面设计为中凹中凹可减少加工量，提高保证装配时零件可减少加工量，提高保证装配时零件间的配合精度。间的配合精度。箱体零件：单件小批时，其同轴孔的直径应设计成单向递减的，箱体零件：单件小批时，其同轴孔的直径应设计成单向递减的，以便在镗床上通过一次安装就能逐步加工出各孔。大批生产中，以便在镗床上通过一次安装就能逐步加工出各孔。大批生产中，为提高生产率，一般用双面联动组合机床加工，这时应采用双为提高生产率，一般用双面联动组合机床加工，这时应采用双向递减的孔径设计，用左、右两镗杆各镗两端孔，以缩短加工向递减的孔径设计，用左、右两镗杆各镗两端孔，以缩短加工工时。工时。三、要考虑生产类型与加工

13、方法三、要考虑生产类型与加工方法四、尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸四、尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸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。轮廓内圆弧半径决定着刀具直径的大小，因而内圆弧半径不应过小。五、装配和维修对零件结构工艺性的要求五、装配和维修对零件结构工艺性的要求左图所示螺钉装配空间太小，螺钉装不进，改进后的结构如右图所示。第二节第二节 机械加工工艺路线的制订机械加工工艺路线的制订一、定位基准的选择一、定位基准的选择按工件上定位按工件上定位表面光整表面光整的不同，定位基准分为粗基准、精基准。的不同，定位基准分为粗基准、精基准。用用粗糙的毛坯面粗糙的毛

14、坯面直接作为定位基准面的，称为直接作为定位基准面的，称为粗基准粗基准。工件上工件上已加工过的表面已加工过的表面作为定位基准面的，称为作为定位基准面的，称为精基准精基准。精基准的选择精基准的选择粗基准的选择粗基准的选择重点考虑如何减重点考虑如何减少定位误差，保少定位误差，保证加工精度和安证加工精度和安装方便装方便重点考虑如何保重点考虑如何保证位置精度和各证位置精度和各加工表面有足够加工表面有足够的余量的余量1 1、精基准的选择原则、精基准的选择原则基准重合原则基准重合原则尽可能尽可能选用设计基准作为定位基准选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准

15、不重合误差。基准不重合而引起的基准不重合误差。图图1 基准不重合误差示例基准不重合误差示例图图2 2 基准重合工件示例基准重合工件示例图图1 1为保证尺寸为保证尺寸c c的精度的精度(Tc)(Tc)要求，应使：要求，应使：cjT图图2 2尺寸尺寸a a的误差对加工尺寸的误差对加工尺寸c c无影响，加工误差只需满足：无影响，加工误差只需满足：显然基准重合能使工序尺寸公差最大，加工易满足要求、经济性更好。显然基准重合能使工序尺寸公差最大，加工易满足要求、经济性更好。b公差公差Tc（2）基准统一原则）基准统一原则指工件在多次安装时、在不同工序中采用指工件在多次安装时、在不同工序中采用同一定位基准同一

16、定位基准来加工来加工工件上的各有关加工表面。工件上的各有关加工表面。选作统一基准表面的要求：选作统一基准表面的要求：面积大，精度高，孔距远。面积大，精度高，孔距远。常用的有：常用的有： 轴类（两顶尖孔）轴类（两顶尖孔） 箱体类（一面二孔）箱体类（一面二孔） 盘套类（一端面一孔）盘套类（一端面一孔）平面销孔1销孔2基准重合原则基准重合原则基准统一原则基准统一原则矛盾？矛盾？对对尺寸精度高（公差小）尺寸精度高（公差小）的加工表面应服从的加工表面应服从基准重合原则基准重合原则；此外，一般主要考虑此外，一般主要考虑基准统一原则基准统一原则。一般这样处理：一般这样处理：两个重要原则两个重要原则（3）自为

17、基准原则）自为基准原则对对精加工表面精加工表面给的给的加工余量小而均匀加工余量小而均匀时，可选择时，可选择加工表面本身加工表面本身作为定位面。作为定位面。 床身导轨面自为基准床身导轨面自为基准（4）互为基准原则）互为基准原则对工件上的两个对工件上的两个相互位置精度要求很高相互位置精度要求很高的表面，的表面，互相作为互相作为定位基准，反复进行加工定位基准，反复进行加工。可使两个加工表面间获得高的位置精度。可使两个加工表面间获得高的位置精度。优点：优点：如：内外圆面同轴度要求比较高的套类零件的加工安排如：内外圆面同轴度要求比较高的套类零件的加工安排2 2、粗基准的选择原则、粗基准的选择原则用与加工

18、表面有较高位置精度要求的不加工表面用与加工表面有较高位置精度要求的不加工表面作为粗基准。作为粗基准。（1 1）保证位置精度原则）保证位置精度原则粗基准选择实例粗基准选择实例A面面内孔和端面需要加工，外圆表面不需要加工。铸造时内孔内孔和端面需要加工，外圆表面不需要加工。铸造时内孔B B与与外圆外圆A A之间有偏心。要求保证内外圆的同心度。之间有偏心。要求保证内外圆的同心度。 拨杆粗基准的选择拨杆粗基准的选择 4040 外圆参与定位外圆参与定位加工加工 2020 mmmm孔，要求保证其与不加工表面孔，要求保证其与不加工表面 4040 mmmm外圆有较高的外圆有较高的同轴度。同轴度。工件如果必须保证

19、某重要表面的余量均匀，则选择工件如果必须保证某重要表面的余量均匀，则选择该重要表面该重要表面为粗基准。为粗基准。一机床床身，要求导轨面有较好的耐磨性，以保持其导向精度。一机床床身，要求导轨面有较好的耐磨性，以保持其导向精度。（a a）（b b）（2 2）合理分配余量均匀原则）合理分配余量均匀原则若零件上各个表面均需加工，则以若零件上各个表面均需加工，则以加工余量最小的表面加工余量最小的表面为粗基为粗基准，准，以保证各加工表面都有足够的加工余量，不至于造成废品。以保证各加工表面都有足够的加工余量，不至于造成废品。锻造套圈，通常外圆表面的加工余量较小，这时就应该以外圆表锻造套圈，通常外圆表面的加工

20、余量较小，这时就应该以外圆表面作为粗基准来加工孔。面作为粗基准来加工孔。锻造套圈锻造套圈（3 3）余量足够原则）余量足够原则阶梯轴的加工阶梯轴的加工B选择选择平整光洁的表面平整光洁的表面作为粗基准（便于装夹）。作为粗基准（便于装夹）。（5 5）一次性使用原则）一次性使用原则（4 4）定位可靠性原则）定位可靠性原则在同一尺寸方向上在同一尺寸方向上粗基准只准使用一次粗基准只准使用一次。否则加工出的。否则加工出的各表面之间会有较大的位置误差。各表面之间会有较大的位置误差。粗、精基准的选择使用，必注意：粗、精基准的选择使用，必注意：精基准选择在前，精基准选择在前，使用在后，粗基准选择在后使用在先。使用

21、在后，粗基准选择在后使用在先。粗、精基准选择的各条原则，是从不同角度提出的粗、精基准选择的各条原则，是从不同角度提出的要求，在具体使用时常常会互相矛盾，必须结合具体要求，在具体使用时常常会互相矛盾，必须结合具体的情况进行分析，的情况进行分析，抓住主要矛盾，灵活选用这些原则。抓住主要矛盾，灵活选用这些原则。作业（思考题）4-44-6第二节第二节 机械加工工艺路线的制订机械加工工艺路线的制订二、零件表面加工方法的选择二、零件表面加工方法的选择基本原则：基本原则：既要保证零件的加工质量、提高加工效率既要保证零件的加工质量、提高加工效率, ,又要使加工成本又要使加工成本最低。最低。1 1、加工经济精度

22、和经济表面粗糙度的概念、加工经济精度和经济表面粗糙度的概念加工经济精度加工经济精度是指在是指在正常加工条件下正常加工条件下（采用符合质量标准的（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，合理的加工时间）设备、工艺装备和标准技术等级的工人，合理的加工时间）所能达到的加工精度所能达到的加工精度。相应的粗糙度称为。相应的粗糙度称为经济表面粗糙度经济表面粗糙度。对某种加工方法，用于加工何种等级的零件才经济合理？对某种加工方法，用于加工何种等级的零件才经济合理？AB误差误差 加 工 成 本 CCLL加工误差与加工成本的关系加工误差与加工成本的关系观察观察A A点左侧曲线，这说点左侧曲线，这说

23、明某种加工方法加工精明某种加工方法加工精度的提高是有极限的。度的提高是有极限的。观察观察B B点右侧，这说明点右侧，这说明对于一种加工方法，对于一种加工方法，成本的下降也是有极成本的下降也是有极限的，即有最低成本。限的，即有最低成本。加工经济精度是加工经济精度是指一个精度范围指一个精度范围而不是一个值。而不是一个值。加工方法加工方法加工性质加工性质加工经济精度加工经济精度(IT)表面粗糙度表面粗糙度Ra（um）车车粗车粗车13-1280-10半精车半精车11-1010-2.5精车精车8-75-1.25金刚石车金刚石车6-51.25-0.02外磨外磨粗磨粗磨9-810-1.25半精磨半精磨8-7

24、2.5-0.63精磨精磨7-61.25-0.16研磨研磨粗研粗研6-50.63-0.16精研精研50.32-0.04超精加工超精加工精精50.32-0.08精密精密50.16-0.012、各种加工方法所能达到的、各种加工方法所能达到的经济经济精度和表面粗糙度精度和表面粗糙度 外圆加工的方法外圆加工的方法孔的加工方法孔的加工方法加工方法加工方法加工性质加工性质加工经济精度加工经济精度(IT)表面粗糙度表面粗糙度Ra钻钻实心材料实心材料12-1120-2.5扩扩粗扩粗扩1220-10精扩精扩1010-2.5铰铰半精铰半精铰11-1010-5精铰精铰9-85-1.25细铰细铰7-61.25-0.32

25、拉拉粗拉粗拉10-95-2.5精拉精拉9-72.5-0.63镗镗粗镗粗镗1220-10半精镗半精镗1110-5精镗精镗10-85-1.25细镗细镗7-61.25-0.32加工方法加工方法加工性质加工性质加工经济精度加工经济精度(IT)表面粗糙度表面粗糙度Ra铣铣粗铣粗铣12-1120-5精铣精铣10-95-0.63刨刨粗刨粗刨12-1120-10精刨精刨10-910-2.5平磨平磨半精磨半精磨8-72.5-1.25精磨精磨70.63-0.16精密磨精密磨60.16-0.016研磨研磨粗研粗研7-60.63-0.32精研精研50.32-0.08平面加工方法平面加工方法3 3、选择表面加工方法应考

26、虑的主要因素、选择表面加工方法应考虑的主要因素（2 2）工件材料的性质）工件材料的性质（3 3）生产类型）生产类型（4 4）具体生产条件）具体生产条件（1 1）加工表面的精度和粗糙度要求）加工表面的精度和粗糙度要求4 4、典型表面的加工路线、典型表面的加工路线（1 1）外圆表面的加工路线）外圆表面的加工路线 粗车粗车半精车半精车精车精车：常用材料（淬火钢除外），中等要：常用材料（淬火钢除外），中等要求的表面；求的表面； 粗车粗车半精车半精车精车精车金刚石车金刚石车：有色金属，要求较高的：有色金属，要求较高的表面；表面； 粗车粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨：需要淬硬的材料，要求较高：需要淬硬的

27、材料，要求较高的表面；的表面； 粗车粗车半精车半精车粗磨粗磨光整加工或（超）精密加工光整加工或（超）精密加工：黑色：黑色金属材料，表面精度、粗糙度要求质量高的表面。金属材料，表面精度、粗糙度要求质量高的表面。 外圆表面加工路线如下图所示：外圆表面加工路线如下图所示： （2 2）孔加工路线）孔加工路线 钻孔钻孔扩孔扩孔铰铰精铰精铰：主要用于中、小直径（：主要用于中、小直径（d d50mm50mm）的精密孔。的精密孔。 钻或扩（粗镗）钻或扩（粗镗）粗拉粗拉精拉精拉：用于大量生产中尺寸中等：用于大量生产中尺寸中等的孔、花键孔等。的孔、花键孔等。 钻或粗镗钻或粗镗半精镗半精镗精镗精镗浮动镗浮动镗金刚镗

28、金刚镗：广泛用于箱：广泛用于箱体零件的孔系加工、有色金属零件的精密孔的加工。体零件的孔系加工、有色金属零件的精密孔的加工。 钻或粗镗钻或粗镗半精镗半精镗粗磨粗磨精磨精磨珩磨或研磨珩磨或研磨：主要用于：主要用于淬硬零件或要求高的零件。淬硬零件或要求高的零件。孔加工常用加工路线如下图所示孔加工常用加工路线如下图所示 （3 3）平面加工路线）平面加工路线 平面加工方法主要是铣削、刨削和磨削平面加工方法主要是铣削、刨削和磨削。 粗铣粗铣半精铣半精铣精铣精铣高速铣高速铣：用于精度和粗糙度要求高：用于精度和粗糙度要求高的平面加工，生产率高。的平面加工，生产率高。 粗刨粗刨半精刨半精刨精刨精刨刮或研磨刮或研

29、磨：多用于单件、小批生产，：多用于单件、小批生产，生产率低。生产率低。 粗铣（刨）粗铣（刨）半精铣（刨）半精铣（刨）粗磨粗磨精密磨、导轨磨、研精密磨、导轨磨、研磨、砂带磨磨、砂带磨：主要用于淬硬零件和精度要求高、表面粗糙度值：主要用于淬硬零件和精度要求高、表面粗糙度值要求小的平面加工。要求小的平面加工。 粗拉粗拉精拉精拉：用于大量生产。：用于大量生产。平面加工路线如下图所示平面加工路线如下图所示 加工方法的选择顺序是：加工方法的选择顺序是：先主要表面，后次要表面；先主要表面，后次要表面；先考虑最终加工方法，后推至前面加工方法。先考虑最终加工方法，后推至前面加工方法。即：即：先主后次，先终后前，

30、综合考虑。先主后次，先终后前，综合考虑。某轴材料某轴材料4545钢，轴颈尺寸精度钢，轴颈尺寸精度IT6IT6、Ra0.32Ra0.32，表面淬火，表面淬火，试确定其加工路线？试确定其加工路线？粗车粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨第二节第二节 机械加工工艺路线的制订机械加工工艺路线的制订三、加工阶段的划分及其原因三、加工阶段的划分及其原因（针对加工质量要求高的）（针对加工质量要求高的） 加工阶段加工阶段粗加工阶段粗加工阶段半精加工阶段半精加工阶段精加工阶段精加工阶段光整加工阶段光整加工阶段高效率地去除各加工表面上的大高效率地去除各加工表面上的大部分余量，使几何形貌接近成品。部分余量，使几何形貌接

31、近成品。为精加工做准备，并完成次要表为精加工做准备，并完成次要表面的加工（倒角、退刀槽等）。面的加工（倒角、退刀槽等）。达到最终加工精度要求，并有良达到最终加工精度要求，并有良好的表面质量基础。好的表面质量基础。以提高表面质量为主，达最终加以提高表面质量为主，达最终加工质量要求。工质量要求。 3、有利于合理使用设备。、有利于合理使用设备。划分加工阶段的原因：划分加工阶段的原因：1 1、有利于保证加工质量；、有利于保证加工质量；2 2、有利于安排热处理和及时发现废品；、有利于安排热处理和及时发现废品；四、加工顺序的安排四、加工顺序的安排1 1、切削加工顺序的安排、切削加工顺序的安排基本原则基本原

32、则基准先行基准先行先主后次先主后次先粗后精先粗后精先面后孔先面后孔2 2、热处理工序的安排、热处理工序的安排预备热处理预备热处理最终热处理最终热处理时效处理时效处理退火：退火：高碳钢、合金钢等，高碳钢、合金钢等，降低硬度，便于切削；降低硬度，便于切削；正火：正火：低碳钢，提高硬度，低碳钢，提高硬度，便于切削；便于切削；调质：调质：淬火后高温回火。淬火后高温回火。位置位置：粗加工前后；：粗加工前后；目的目的：改善切削性能：改善切削性能消除内应力。消除内应力。淬火、回火淬火、回火 渗碳、氮化等渗碳、氮化等位置位置：半精加工后，：半精加工后，精加工前；精加工前；目的目的：提高强度、硬：提高强度、硬度

33、。度。自然时效自然时效人工时效人工时效 位置位置：粗加工前、后，：粗加工前、后，半精加工后，精加工前半精加工后，精加工前目的目的：消除内应力，防：消除内应力，防止变形、开裂。止变形、开裂。3 3、辅助工序的安排、辅助工序的安排 表面处理表面处理检验工序检验工序其它工序安排其它工序安排金属镀层金属镀层非金属镀层非金属镀层氧化膜氧化膜位置位置：工艺过程最后；：工艺过程最后；目的目的：防锈、美观。：防锈、美观。质量检验质量检验特种检验（无损探伤、特种检验（无损探伤、磁力探伤、性能试验）磁力探伤、性能试验）位置位置：粗加工及关键工序后：粗加工及关键工序后送往外车间加工前后、零件送往外车间加工前后、零件

34、全部加工结束之后；全部加工结束之后；目的目的：质量控制。：质量控制。去毛刺、倒钝锐边去毛刺、倒钝锐边去磁去磁清洗清洗涂防锈油涂防锈油目的目的：安全。：安全。如加工如加工先安排这些表面的加工顺序：先安排这些表面的加工顺序：粗车外圆粗车外圆精车外圆精车外圆磨外圆磨外圆对退刀槽、倒角、键槽等次要表面的加工从加工的方便出发，对退刀槽、倒角、键槽等次要表面的加工从加工的方便出发，穿插其中。穿插其中。平端面、打中心孔平端面、打中心孔粗车外圆粗车外圆精车外圆、倒角、切退刀槽精车外圆、倒角、切退刀槽铣键槽铣键槽磨外圆磨外圆总的加工顺序：总的加工顺序：主要表面为主要表面为两端轴径两端轴径及装传动件的及装传动件的

35、3535圆柱面圆柱面。五、工序的集中与分散五、工序的集中与分散工序分散工序分散是将工件的加工分散在较多的工序内完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，有时甚至每道工成。每道工序的加工内容很少，有时甚至每道工序只有一个工步。序只有一个工步。发展趋势：发展趋势：工序集中工序集中工序集中工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成。每道工序的加工内容较多。内完成。每道工序的加工内容较多。零件的加工顺序确定以后，在确定各工序的加工内容时，零件的加工顺序确定以后，在确定各工序的加工内容时，可有两种设计思路：可有两种设计思路：第三节第三节 加工

36、余量、工序尺寸及公差的确定加工余量、工序尺寸及公差的确定一、加工余量的确定一、加工余量的确定 加工余量加工余量是指从加工表面切除多余材料的厚度（工序尺寸方向）。是指从加工表面切除多余材料的厚度（工序尺寸方向）。针对针对一个一个表面的加工余量可分为工序余量和总加工余量。表面的加工余量可分为工序余量和总加工余量。1 1、工序余量和总加工余量的概念、工序余量和总加工余量的概念（1 1）工序余量工序余量Z Zi i：在第：在第i i道工序中所切除的厚度道工序中所切除的厚度即相邻两工序的工序尺寸之差：即相邻两工序的工序尺寸之差： Z Zi i=A-B A A上工序的工序尺寸；上工序的工序尺寸； B B本

37、工序的工序尺寸。本工序的工序尺寸。（2 2）加工总余量加工总余量（也称毛坯余量）：从（也称毛坯余量）：从“毛坯毛坯”至成品去除至成品去除的总厚度。的总厚度。总加工余量与工序余量的关系如下：总加工余量与工序余量的关系如下：加工余量有加工余量有“单边余量单边余量” 和和“双边余量双边余量”之分之分 对于对于非对称非对称的加工表面，如图、所示的加工余量称为的加工表面，如图、所示的加工余量称为单边余量单边余量，其工序余量计算式如下：，其工序余量计算式如下： 对于外表面：对于外表面：b b = = A AB B 对于内表面：对于内表面：b b = = B BA A其中其中b b单边加工余量；单边加工余量

38、； A A上工序的工序尺寸；上工序的工序尺寸； B B本工序的工序尺寸。本工序的工序尺寸。对于对于回转体回转体表面的工序尺寸以直径计算，如图表面的工序尺寸以直径计算，如图c c、d d所示回转体所示回转体表面的加工余量称为表面的加工余量称为双边余量双边余量，其工序余量计算式为：，其工序余量计算式为：轴：轴：b b = = A AB B 孔：孔：b b = = B BA A其中其中b b双边加工余量；双边加工余量； A A上工序的工序尺寸；上工序的工序尺寸；B B本工序的工序尺寸。本工序的工序尺寸。2 2、工序余量与工序尺寸的关系、工序余量与工序尺寸的关系由于工序尺寸有公差，故实际切除的余量是一

39、个由于工序尺寸有公差，故实际切除的余量是一个变值变值，致使，致使加工余量有加工余量有基本余量基本余量Z Z（公称余量）、（公称余量）、最大加工余量最大加工余量ZmaxZmax和和最最小加工余量小加工余量ZminZmin。工序余量公差：。工序余量公差： Tz=Zmax-Zmin=Ta+Tb Tz=Zmax-Zmin=Ta+Tb工序尺寸的公差一般均按工序尺寸的公差一般均按“入体原则入体原则”标注，毛坯的尺寸按标注，毛坯的尺寸按“对称原则对称原则”标注。标注。即对于即对于被包容面被包容面（轴）（轴）, ,基基本尺寸本尺寸即即最大工序尺寸最大工序尺寸；对于对于包容面包容面（孔），（孔），基本基本尺寸尺

40、寸则是则是最小工序尺寸最小工序尺寸. .工序余量与工序尺寸关系工序余量与工序尺寸关系基本余量基本余量是相邻两工序是相邻两工序基本尺寸之差；基本尺寸之差；最小加工余量最小加工余量是前工序是前工序最小工序尺寸和本工序最小工序尺寸和本工序最大工序尺寸之差；最大工序尺寸之差；最大加工余量最大加工余量是前工序是前工序最大工序尺寸和本工序最大工序尺寸和本工序最小工序尺寸之差。最小工序尺寸之差。工序余量公差工序余量公差等于前工等于前工序与本工序两工序尺寸序与本工序两工序尺寸公差之和。公差之和。TaTb“入体原则入体原则”标注：即公差表入基体原则标注：即公差表入基体原则“对称原则对称原则”标注：即公差相对毛坯

41、基本尺寸是对称的标注：即公差相对毛坯基本尺寸是对称的轴轴的工序余量与工序尺寸关系的工序余量与工序尺寸关系孔孔的工序余量与工序尺寸关系的工序余量与工序尺寸关系3 3、影响加工余量的因素、影响加工余量的因素 前道工序的表面粗糙度和表面缺陷层深度前道工序的表面粗糙度和表面缺陷层深度表面缺陷层表面缺陷层 最小余量不能小最小余量不能小于该部分的厚度；于该部分的厚度；厚度值与加工方厚度值与加工方法有关。法有关。 前道工序的尺寸公差前道工序的尺寸公差 前道工序的形位公差前道工序的形位公差轴线弯曲对加工余量的影响轴线弯曲对加工余量的影响 本工序的安装误差本工序的安装误差4、加工余量的确定方法、加工余量的确定方

42、法2 2）经验估计法：由经验直接确定，多偏大。主要用于）经验估计法：由经验直接确定，多偏大。主要用于单件、小批。单件、小批。3 3）查表修正法：在生产实践、反复实验的基础上建立余）查表修正法：在生产实践、反复实验的基础上建立余量表。可靠、方便，应用广。轴承套圈加工多用该方法。量表。可靠、方便，应用广。轴承套圈加工多用该方法。1 1）计算法：需掌握许多参数，建立简化公式。不太实用。）计算法：需掌握许多参数，建立简化公式。不太实用。基本原则基本原则：在保证加工质量的前提下，加工余量越小越好。：在保证加工质量的前提下，加工余量越小越好。三、工序尺寸及公差的确定三、工序尺寸及公差的确定1 1、基准重合

43、时工序尺寸及公差的确定、基准重合时工序尺寸及公差的确定在此工序尺寸计算只需考虑各工序的加工余量，可在此工序尺寸计算只需考虑各工序的加工余量，可由最后一由最后一道工序开始向前推算道工序开始向前推算。计算步骤如下：计算步骤如下：确定各工序余量确定各工序余量。（用上面的方法）。（用上面的方法）确定各工序公差确定各工序公差。最后一道工序的工序尺寸公差取零件。最后一道工序的工序尺寸公差取零件图上的设计尺寸公差，中间工序尺寸公差取加工经济精度图上的设计尺寸公差，中间工序尺寸公差取加工经济精度（可查表）。（可查表）。确定各工序基本尺寸确定各工序基本尺寸。最后一道工序的工序尺寸等于零。最后一道工序的工序尺寸等

44、于零件图上设计尺寸，对每一表面均从最后工序向前由零件设件图上设计尺寸，对每一表面均从最后工序向前由零件设计尺寸开始，依次加上每道切削工序余量，至最初工序。计尺寸开始，依次加上每道切削工序余量，至最初工序。标注各工序尺寸公差标注各工序尺寸公差。有。有“入体原则入体原则”、“对称原则对称原则”。加工某工件上加工某工件上 6060+0.03+0.03mmmm的孔，加工工序为：的孔，加工工序为：粗镗孔粗镗孔半精镗孔半精镗孔磨孔磨孔工工 序序 名名 称称工序余量工序余量加工经济精度加工经济精度工序基本尺寸工序基本尺寸工序尺寸及公差工序尺寸及公差磨磨0.40.4IT7( )IT7( )6060 60半精镗

45、半精镗1.61.6IT9( )IT9( )60600.40.4 = = 59.659.6 59.6 粗镗粗镗7 7IT12( )IT12( )59.659.61.61.6 = = 5858 58毛坯毛坯0 0（ 2 2 ）58587 7 = = 5151 5120.0300.0300.07400.07400.300.302 2、基准不重合时工序尺寸及公差的确定、基准不重合时工序尺寸及公差的确定工序尺寸及公差的计算需借助于工序尺寸及公差的计算需借助于工艺尺寸链工艺尺寸链来计算。来计算。一、加工余量的确定一、加工余量的确定 1 1、工序余量和总加工余量、工序余量和总加工余量2 2、工序余量与工序尺

46、寸的关系、工序余量与工序尺寸的关系3 3、影响加工余量的因素、影响加工余量的因素二、工序尺寸及公差的确定二、工序尺寸及公差的确定1 1、基准重合、基准重合2 2、基准不重合、基准不重合小结小结作业4-84-114-12下周一交作业（含今天的以及前面留的）下周一交作业（含今天的以及前面留的）第四节 工艺尺寸链 （重点、难点）（重点、难点）在在零件加工时零件加工时的一些尺寸不是直接来自零件图，又不是孤的一些尺寸不是直接来自零件图，又不是孤立的，而是相互联系的立的，而是相互联系的工艺尺寸工艺尺寸。它们彼此象链子一样，通过它们的作用面按序排列成封闭它们彼此象链子一样，通过它们的作用面按序排列成封闭图形

47、图形工艺尺寸链工艺尺寸链。在零件结构设计以及加工工艺分析或装配工艺分析时，常在零件结构设计以及加工工艺分析或装配工艺分析时，常会碰到相关尺寸、公差和技术要求的确定问题，这些问题会碰到相关尺寸、公差和技术要求的确定问题，这些问题均可运用尺寸链原理来解决。均可运用尺寸链原理来解决。1 1、尺寸链的定义和特征、尺寸链的定义和特征在在零件设计、加工零件设计、加工或或机器装配过程机器装配过程中，由一系列中，由一系列相互联系相互联系的尺的尺寸所形成的寸所形成的封闭封闭图形，称为图形，称为尺寸链尺寸链。一、尺寸链的基本概念一、尺寸链的基本概念尺寸链尺寸链设计尺寸链设计尺寸链工艺尺寸链工艺尺寸链在零件的加工、

48、在零件的加工、检测、装配过程检测、装配过程中所形成的尺寸中所形成的尺寸链。链。加工台阶零件的尺寸链加工台阶零件的尺寸链 加工套筒零件的尺寸链加工套筒零件的尺寸链尺寸链中的尺寸链中的各个尺寸均各个尺寸均称为尺寸链的称为尺寸链的环环，用大写字母加角标，用大写字母加角标表示。表示。尺寸链的主要特征如下：尺寸链的主要特征如下：（1 1）封闭性封闭性：尺寸链必须是尺寸环：尺寸链必须是尺寸环首尾相接的封闭首尾相接的封闭尺寸组合。尺寸组合。（2 2）关联性关联性：尺寸链中的任一尺寸环都受其它尺寸环的影响，：尺寸链中的任一尺寸环都受其它尺寸环的影响， 是其它尺寸环的函数。是其它尺寸环的函数。2 2、尺寸链的组

49、成和尺寸链简图的作法、尺寸链的组成和尺寸链简图的作法组成尺寸链的组成尺寸链的环环，按性质不同可分为，按性质不同可分为封闭环和组成环封闭环和组成环。 （1 1）封闭环）封闭环尺寸链中尺寸链中间接保证间接保证的尺寸环。的尺寸环。一个基本尺寸链中一个基本尺寸链中封闭环只有一个封闭环只有一个，用，用A A0 0（B B0 0、C C0 0等）表示。等）表示。（2 2）组成环）组成环除封闭环以外的其它环都称为除封闭环以外的其它环都称为组成环组成环。根据组成环对封闭环。根据组成环对封闭环的影响，将其分成如下两类：的影响，将其分成如下两类： 增环增环当其它组成环不变，而当其它组成环不变，而该环增大使封闭环增

50、大该环增大使封闭环增大的，称为的，称为增环增环。 减环减环当其它组成环不变，而当其它组成环不变，而该环增大使封闭环减小该环增大使封闭环减小的，称为的，称为减环减环。常采用常采用标箭头标箭头的方法来判断增、减环的方法来判断增、减环（3 3）尺寸链简图的作法）尺寸链简图的作法在尺寸链图中用单向箭头顺序标注各尺寸环，其中在尺寸链图中用单向箭头顺序标注各尺寸环，其中与封闭环与封闭环箭头方向箭头方向相反相反者为者为增环增环, , 箭头方向箭头方向相同相同者为者为减环减环。封闭环封闭环A1A0A2A3减环减环ABC 1 1、封闭环确定、封闭环确定 2 2、组成环确定、组成环确定加工顺序、检测方法、加工顺序

51、、检测方法、装配方法确定后才能确装配方法确定后才能确定封闭环。表现为定封闭环。表现为尺寸尺寸间接获得间接获得。 关键关键 要领要领搞清尺寸的获得方法搞清尺寸的获得方法 要领要领直接获得直接获得/ /直接保证的直接保证的二、尺寸链的分类二、尺寸链的分类1 1、按应用、按应用范围范围分：设计尺寸链、工艺分：设计尺寸链、工艺尺寸尺寸链、装配链、装配尺寸尺寸链链2 2、按空间、按空间位置和几何特征位置和几何特征分：分：线性尺寸线性尺寸链链全部全部尺寸位于同一平面内，且彼此平行。尺寸位于同一平面内，且彼此平行。平面尺寸链平面尺寸链全部全部尺寸位于同一平面内，但其中有一尺寸位于同一平面内，但其中有一个个或

52、或几个尺寸不平行。几个尺寸不平行。空间尺寸链空间尺寸链各各尺寸尺寸不在同一平面内，并且相互不在同一平面内，并且相互不平行不平行。角度尺寸链角度尺寸链尺寸链各尺寸链各环均为角度量环均为角度量。3 3、按多个尺寸链关联性分：串联、并联、混合尺寸链。、按多个尺寸链关联性分：串联、并联、混合尺寸链。三、尺寸链的计算三、尺寸链的计算 1.1.尺寸链的计算方法：尺寸链的计算方法：（1）极值法）极值法：按按误差误差综合两个最综合两个最不利的情况，即各增环均不利的情况，即各增环均为为 最大（或最小）最大（或最小） 极限尺寸，而各减极限尺寸，而各减环均为最小（或最环均为最小（或最大）大）极限尺寸极限尺寸，来计算

53、封闭环，来计算封闭环极限尺寸。极限尺寸。 此此法特点法特点是是简便、可靠、保守。简便、可靠、保守。 （2）概率法）概率法：用用概率论概率论原理来进行计算。原理来进行计算。 此法主要此法主要用于环数较多和大用于环数较多和大批量批量自动化生产中。自动化生产中。尺寸链的计算，有以下三种情况：尺寸链的计算，有以下三种情况：（1）正计算：正计算：已知各组成环，求封闭环已知各组成环，求封闭环结果唯一结果唯一 多用于质量检测、维修、装配工作中。多用于质量检测、维修、装配工作中。（2）反计算：反计算：已知封闭环，求组成环已知封闭环，求组成环选择最佳方案选择最佳方案 多用于产品设计、加工和装配中的尺寸计算。多用

54、于产品设计、加工和装配中的尺寸计算。（3）中间计算：中间计算：已知封闭环及部分组成环，求其余组成环已知封闭环及部分组成环，求其余组成环 多用于计算工序尺寸和工序尺寸的换算中。多用于计算工序尺寸和工序尺寸的换算中。2、尺寸链极值法计算的基本公式、尺寸链极值法计算的基本公式1 1）封闭环的基本尺寸）封闭环的基本尺寸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：环基本尺寸之和，即：011mnijij mAAA0AiAjA 封闭环的基本尺寸；封闭环的基本尺寸； 增环的基本尺寸；增环的基本尺寸； 减环的基本尺寸；减环的基本尺寸；

55、m m 增环的数量；增环的数量；n n 组成环的总数（不包括封闭环）组成环的总数（不包括封闭环）。2 2、封闭环的极限尺寸、封闭环的极限尺寸封闭环的最大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；而所有减环最小极限尺寸之和；而封闭环的最小极限尺寸封闭环的最小极限尺寸等于所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。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：即：maxmin0max11mnijij mAAA minmax0min11mnijij mAAA 3 3、封闭环的上、下偏差和公差

56、、封闭环的上、下偏差和公差封闭环的上偏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等于所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和，之和，封闭环的下偏差封闭环的下偏差等于所有增环下偏差之和减去所有减环等于所有增环下偏差之和减去所有减环上偏差之和。即：上偏差之和。即：011ESESEImnjiij m 011EIEIESmnijij m ESEI ESEI 、 增环的上、下偏差；增环的上、下偏差； 、 减环的上、下偏差。减环的上、下偏差。01niiTT0TiT封闭环的公差封闭环的公差等于各组成环的公差之和，即：等于各组成环的公差之和，即： 、 分别是封闭环、组成环的公差。分别是封闭环、组

57、成环的公差。 说明什么问题？说明什么问题？4 4、工艺尺寸链解题步骤、工艺尺寸链解题步骤（1 1）确定封闭环；）确定封闭环；（2 2）查明全部组成环，画出尺寸链简图；）查明全部组成环，画出尺寸链简图；（3 3）判明增、减环，用符号（箭头）标明；）判明增、减环，用符号（箭头）标明；（4 4）利用尺寸链计算公式求解。）利用尺寸链计算公式求解。注意：注意：所建立的尺寸链必须使组成环数最少所建立的尺寸链必须使组成环数最少最短原则最短原则四四 、工艺尺寸链的分析与解算、工艺尺寸链的分析与解算在此分析：1 1）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算2 2）测量基准与设计基准

58、不重合的尺寸换算）测量基准与设计基准不重合的尺寸换算3 3）表面淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算）表面淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算用调整法用调整法加工下图加工下图a a所示零件，设所示零件，设1 1面已加工好，现以面已加工好，现以1 1面定位加工面定位加工3 3面和面和2 2面，其工序简图如图面，其工序简图如图b b所示，试求工序尺寸所示，试求工序尺寸A A1 1与与A A2 2。1 1）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算（1 1）由于加工）由于加工3 3面时定位基准与设计基准重合，因此工序尺寸面时定位基准与设计基准重合，因此工序尺寸A A1 1就等于就等于

59、设计尺寸，设计尺寸，A A1 1 = = mm mm。00.2300.10.3（2 2）加工）加工2 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，只能以尺寸时，只能以尺寸A A2 2为工序尺寸，但这道工序的目的是为了保证零件图上的为工序尺寸，但这道工序的目的是为了保证零件图上的设计尺寸设计尺寸A A0 0，即：（，即：（10100.30.3）mmmm。因此。因此A A0 0与与A A1 1、A A2 2构成尺寸链，如图构成尺寸链，如图c c所示。所示。根据尺寸链特性，根据尺寸链特性，A A0 0为封闭环，为封闭环，A A1

60、1为增环，为增环，A A2 2为减环为减环。所以，所以，A A2 2 = = 20 20 mm mm，按入体原则表示为，按入体原则表示为A A2 2 = = 20.1 20.1 mm mm。由公式由公式A A0 0 = = A A1 1A A2 2 得：得：A A2 2 = = A A1 1A A0 0 = = 30301010 = = 2020 mmmm；由公式由公式ESES0 0 = = ESES1 1EIEI2 2 得：得：EIEI2 2 = = ESES1 1ESES0 0 = = 0 00.30.3 = = 0.30.3 mmmm；由公式由公式EIEI0 0 = = EIEI1 1E