机械制造工艺学第三章

1、第三章第三章 机械加工工艺规程的制订机械加工工艺规程的制订一、机械加工工艺规程的作用 机械加工工艺规程：把工艺过程和操作方法按一定格式用文件形式固定下来用以指导生产的技术文件。作用有三：1、工艺规程是组织车间生产的重要技术文件。图纸工艺合格证（工艺文件还包括工艺流程、材料定额、检验卡片、试验条件及程序）2、工艺规程是生产准备和计划调度管理的主要依据。 在新产品试制中，可根据工艺规程进行生产准备（设备、刀具、量具、夹具的设计制造和采购）原材料、毛坯、半成品的供应，外购外协件的采购，人员配备、成本核算等。3、是新建和扩建工厂车间的基本技术文件。 在新建或扩建工厂时，可根据工艺规程和生产纲领确定设备

2、、人员、车间面积和投资总额。 要求：保证质量、生产率高、人力和物力损耗少，能降低生产成本、减轻工人劳动强度，并有良好的工作环境。3-1概述二、制订工艺规程的程序二、制订工艺规程的程序 制订工艺规程的原始资料：产品装配图和零件图；产品验收的质量标制订工艺规程的原始资料：产品装配图和零件图；产品验收的质量标 准；产品的生产纲领；现场加工设备和生产条件等。准；产品的生产纲领；现场加工设备和生产条件等。其制订步骤为：其制订步骤为：1、分析产品的零件图和装配图；、分析产品的零件图和装配图；2、选择毛坯；、选择毛坯；3、拟订工艺路线、拟订工艺路线(设计工艺过程设计工艺过程)：划分工艺过程的组成、选择定位基

3、准、：划分工艺过程的组成、选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序和工序组合、选择定位夹紧方选择零件表面的加工方法、安排加工顺序和工序组合、选择定位夹紧方法、安排热处理工艺及其它辅助工序等。法、安排热处理工艺及其它辅助工序等。 一般应提出几个工艺方案进行分析比较找出最经济合理的方案。一般应提出几个工艺方案进行分析比较找出最经济合理的方案。4、工序设计：确定各道工序所使用的加工设备、加工余量、计算工序尺寸、工序设计：确定各道工序所使用的加工设备、加工余量、计算工序尺寸及公差、切削用量、工时定额、检验试验方法等；及公差、切削用量、工时定额、检验试验方法等；5、技术经济分析；、技术经济分析

4、；6、编制工艺文件。、编制工艺文件。 制订工艺时应立足本厂的生产实际情况，充分利用现有设备，挖掘企制订工艺时应立足本厂的生产实际情况，充分利用现有设备，挖掘企业潜力；结合具体生产条件，采用国内外先进技术和方法。工艺规程也业潜力；结合具体生产条件，采用国内外先进技术和方法。工艺规程也要随着生产条件的变化和技术的进步而改变。要随着生产条件的变化和技术的进步而改变。三、制订工艺规程应研究的问题三、制订工艺规程应研究的问题1、零件工艺性分析和选择毛坯；、零件工艺性分析和选择毛坯；2、工艺过程设计；、工艺过程设计；3、工序设计；、工序设计；4、提高劳动生产率的工艺措施；、提高劳动生产率的工艺措施；5、工

5、艺方案的技术经济分析。、工艺方案的技术经济分析。3-2零件的工艺性分析和毛坯选择零件的工艺性分析和毛坯选择一、零件的工艺性分析 零件工艺性分析包括两个方面的内容：（一）（一）、了解零件的各项技术要求，提出改进意见、了解零件的各项技术要求，提出改进意见 分析产品的零件图和装配图，熟悉产品的性能用途，零件在产品中的位置和作用，找出主要的技术条件、技术要求和关键技术问题。 审查图纸的完整性，技术条件的合理性，所用材料的正确性。 （二）、审查零件的结构工艺性（二）、审查零件的结构工艺性 结构工艺性是指零件在满足使用要求的前题下，制造的可行性和经济性。使用性能相同而结构不同的两个零件，其加工难易程度和生

6、产成本可能相差很大。（三）、零件结构工艺性的评定指标（三）、零件结构工艺性的评定指标 零件结构工艺性涉及面广，必须进行综合分析。在进行定性分析的同时，也可对某些指标进行定量评价。1）加工精度参数）加工精度参数Kac2）结构继承性系数结构继承性系数Ks3）结构标准化系数）结构标准化系数Kst4）结构要素统一化系数）结构要素统一化系数Ke5）材料利用系数）材料利用系数KmacK 产品（或零件）图样中标注有公差要求的尺寸数产品（或零件）图样中的尺寸总数stK产 品 中 标 准 件 数产 品 零 件 总 数eK 产品中各零件所用同一结构要素数该结构要素的尺寸数mK 产品净重该产品的材料消耗工艺定额sK

7、产品中借用件数通用件数产品零件总数二、选择毛坯 毛坯的选择影响工序数量、材料消耗、加工工时等方面，必须进行正确选择。 毛坯种类有：铸件、锻件、型材（棒料、板料和管材）焊接件和冲压件。 相同种类毛坯可能存在不同的制造方法。如铸件有砂型铸造、离心铸造、压力铸造和精密铸造；锻造有自由锻、模锻和精密锻造。 选择毛坯种类和制造方法时，一般希望毛坯的尺寸形状尽量接近成品，以减少加工余量、提高材料的利用率、缩短加工时间、降低加工成本，但是，毛坯精度越高，会相应增加毛坯的制造成本。因此选择毛坯时应考虑以下因素：1、生产批量；2、工件的结构形状和尺寸大小； 形状复杂和薄壁零件的毛坯一般不能用金属型铸造，大尺寸零

8、件往往不能用模锻、压铸和精铸。外型复杂的小零件，由于加工困难，可用精密的毛坯制造方法，如：压铸、熔模铸造，可最大限度地减少机械加工量。3、零件的机械性能； 同一种材料，用不同的毛坯制造方法其机械性能不同。如：金属型浇注的毛坯比砂型浇注的毛坯强度高；而离心浇注和压力浇注又高于金属型。一般强度要求高的零件多采用锻件，有时也可采用球墨铸铁。4、本厂现有设备和技术水平；5、考虑新技术新工艺。如精铸、精锻、冷扎、冷剂压和粉末冶金。 在审查毛坯的材料和制造方法是否合理时，可从工艺角度提出要求。适合使用模锻制取毛坯的零件适合使用铸造制取毛坯的零件3-3工艺过程设计一、工艺过程的组成 零件从毛坯到成品的机械加

9、工工艺过程是按一定顺序逐步形成的。是由一系列的工序、安装、工位和工步组成。工艺过程设计的两个步骤:1）总体方案设计零件从毛坯到成品的整个工艺过程工艺过程定位基准表面加工方法加工顺序安排组合工序2)工序设计加工余量工序尺寸机床刀具工时定额设计工艺过程时，应考虑有关工序设计的问题；设计工序时反过来可能又要修改工艺过程。一般应多提出几种方案进行分析比较。拟订各工序的具体内容夹具量具辅具1、工序工序是组成工艺的基本单元。 工序是指一个（或一组）工人，在一台机床（或一个工作地），对同一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。注意：在同一工序内完成的工作必须是连续的。只要工人、工作地点、工作对

10、象之一发生变化或工作不是连续的，那么，工作内容就应变成另一工序。工序2和3可合成一道工序lLd1d22、安装： 安装是工序中装夹工件所完成的那部分工艺过程。在一道工序中可以进行多次安装。如上图；在平面磨床上，磨车床的刀架座需装夹4次。 注意：从减少安装误差和装夹工件的时间来考虑，应尽量减少安装次数。 3、工位 在同一工序中，为了减少因多次安装带来的误差和时间损失往往采用转位工作台或者转位夹具。 工位：是在工件的一次安装中，工件相对于机床刀具或机床固定部分所占住一个每一个位置。 4、工步 在一道工序中可能需加工多个表面而只用一把刀具，也可能加工一个表面而要用若干把刀具。 工步：是指在同一时间内加

11、工表面不变、加工工具不变的条件下所连续完成的那一部分工序。 注意：上述两要素中只要一个要素变了就不能认为是同一工步。 工序号工 序 名 称工步装夹加工设备1备料锯床2车1车大头端面一次装夹卧式车床2车大外圆3大端倒角3调头车1车小头端面一次装夹卧式车床2车小端外圆3小端倒角4铣键槽1粗铣键槽一次装夹立式铣床2精铣键槽5去毛刺高速锉 为了提高生产率有时将几个待加工表面，用几把刀具同时加工，这也可以看作一个工步，称为复合工步，图3-5所示。 当几个相同的工步连续进行时，为简化工艺文件，工艺上通常把它看成一个工步。如同一工件上钻若干直径相同的孔看作是一个工步。 5、行程 行程又称为走刀。 有些工序中

12、，由于加工余量较大或其它原因，需要用同一刀具对同一表面进行多次切削，这样刀具在加工表面上切削一次所完成的工工步内容称为一次行程或一次走刀。 生产规模不同，则工序划分和每一个工序中包含的加工内容是不同的，一道工序中可以有多次安装，一次安装中可含多个工步，一个工步可含多次走刀。二、定位基准的选择 正确选择定位基准对保证零件加工精度、合理安排加工顺序有非常重要的作用。基准选择是制订工艺规程需要解决的首要问题。（一）基准的种类 基准分为粗基准、精基准和辅助基准。1、粗基准：在第一道工序中，用未经加工的毛坯表面作定位基准，这种表面称为粗基准。 注意：粗基准一般只使用一次。2、精基准：用已加工的表面作为定

13、位基准称精基准。3、辅助基准：当零件上没有能作为定位基准的恰当表面时，需要在零件上加工出专门的定位基准，这种基准称辅助基准。选择基准时需考虑的几个问题1）用那个表面作加工的精基准时，才有利经济合理地达到加工精度。2）为加工上述精基准应用那一个表面作为粗基准。3）是否有个别工序为了特殊的加工要求需要采用第二个精基准。 （二）粗基准的选择原则 选择粗基准考虑的重点是：如何保证加工表面有足够的余量，不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。 这两个方面有时是相互矛盾的，在选择时首先应明确哪一方面是主要的。1、如果必须保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求则应选择不加工表面作为粗基准。 如

14、果工件上有好几个不加工表面。则应以其中与加工表面位置精度要求较高的表面为粗基准。如果零件上每个表面都要加工则应以加工余量最小的表面作为粗基准。粗基准的选择原则如下：2、如果必须保证某加工表面余量均匀就应该选择表面为粗基准3、选择粗基准时务求定位准确夹紧可靠，选作粗基准的平面要求平整光洁，有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边，铸造浇冒口，更不能用分型面作粗基准。4、粗基准应尽量避免重复使用，在同一尺寸方向上只允许使用一次，以后加工都要选已经加工过的表面作为精基准。三）精基准的选择 选择精基准考虑的重点是：如何减少定位误差，提高定位精度，从而保证加工精度。其选择原则为： 1、尽量选用设计基准作为定位基

15、准，这称基准重合基准重合原则。可避免因基准不重合而引起的基准不重合误差，尤其是在最后精加工时更应如此。2、尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度，这称基准统一原则。 例如：加工轴时用中心孔定位，加箱体用一面两销定位，盘类零件用其端面和内孔。 3、 某些精加工序要求加工余量小而均匀，常以加工表面本身作为定位基准，即自为基准的原则。如以磨削机床导轨本身为基准来找正 ;用金刚镗镗连杆小孔。4、有时还要遵循互为基准反复加工的原则。如齿面淬火齿轮，要求磨齿面和内孔。互为基准5、选择的精基准应使工件定位准确，夹紧可靠。因此，应选择具有较大长度和宽度的面作为精基准，以提高定位精度。便于

16、装夹的原则三、表面加工方法的选择 根据加工表面的技术要求确定加工方法和加工方案。 无论多么复杂的零件，都是由若干个最为简单的几何表面组成的。根据这些表面的加工要求和零件的结构特点可以选用相应的加工方法。对于具有一定技术要求的表面，一般都不是只用一次加就能达到图纸要求的，对于精密零件的主要表面，往往要经过几次加工逐步达到精度要求，而达到同一精度要求所采用的加工方法也是多种多样的。 具体方法: 一般总是根据零件的结构特点、主要表面的技术要求(包括从工艺角度提出来的)和工厂的具体条件，首先选择它的最终加工方法，然后再逐一选择前道工序的加工方法，选择主要表面的加工方法以后，再选择次要表面的加工方法。

17、如：6级精度、表面粗糙度为Ra0.8的外园表面最终加工方法为精磨,前道工序分别选为粗车、精车、粗磨、半精磨。选择加工方法应考虑的因素:1）应考虑加工方法的经济加工精度；同一精度有多种方法获得,如7级外圆.2）应考虑材料的性质. 淬火钢磨削;有色金属金刚镗或高速精车3）应考虑工件的形状和尺寸大小；4）应考虑生产类型，即生产率和经济性。 5）应考虑工厂现有设备情况和技术条件，同时,应不断改进现有加工方法，采用新设备和新技术，另外还应考虑生产负荷的平衡。 确定各表面的加工方法以后，需要安排加工的先后顺序和热处理工序的位置。（一）加工阶段的划分 加工零件各表面时，往往不是一次加工到位，而是将表面的粗精

18、加工分开进行，因此一般需要将加工工艺过程划分为几个加工阶段。按加工性质和作用的不同、加工阶段分为：1）粗加工阶段：切除各表面大部分加工余量，使毛坯的尺寸形状接近成品，为半精加工提供定位基准。考虑的主要问题是生产率。2）半精加工阶段：消除粗加工误差，为精加工作准备，并完成一些次要表面的加工。3）精加工阶段：保证各主要表面达到图纸规定的技术要求。4）光整加工阶段：用于加工精度高、粗糙度极小的零件。主要是提高尺寸精度，降低表面粗糙度。但它一般不能提高形状精度和位置精度。四、加工顺序的安排划分加工阶段的原因1）粗加工时的加工余量大，切削力、切削热大、功率消耗多，需要的夹紧力也大，加工变形大。粗精分开，

19、可逐步修正前道工序的加工误差，消除内应力，保证加工质量。2）合理使用加工设备。 粗加工：功率大、精度低的高效率设备 精加工：高精度设备3）便于安排热处理工序。4）可及早发现毛坯缺陷，以便及时处理，避免浪费工时。5）有利于保护精加工表面免受损伤。 但是，加工阶段的划分也不是绝对的。当质量要求不高，工件刚性好，毛坯质量高，加工余量小时可以不划分加工阶段。对于重型零件，由于安装运输费时费工，一般也不划分加工阶段，为减少夹紧变形对加工精度的影响，粗加工后应松开夹紧机构，再用较小的夹紧力进行精加工。（二）机械加工顺序的安排安排加工顺序应遵守一定原则：1）先基准后其他 首先安排精基准面的加工，因为后续工序

20、要用。加工精基准时选好粗基准。 在单件小批生产中，对于复杂铸件要安排划线，以便加工精基准时按划线找正工件。在重要表面加工之前，应修整精基准，以保证重要表面的加工精度，如轴淬火后，应在精磨之前，研磨中心孔。2）先粗后精 粗半精精光整，主要表面的精加工放在最后进行，以免损伤主要表面。3）先主后次 主要表面指工作表面、装配表面，次要表面指非工作面。次要表面加工工作量小，次要表面一般放在主要表面的粗加工或半精加工之后，精加工之前。加工次要表面不会响其它已加工表面时次要表面的加工放在最后甚好。4）先面后孔5）对于易出现废品的工序，应安排在前面加工，次要表面可放在后面，以免造成工时损失。 热处理工艺的安排

21、，影响零件的加工质量和材料的使用性能。1、退火与正火（预备热处理） 安排在机械加工之前，以降低硬度、均匀组织、细化晶粒改善切削性能，同时可以消除毛坯制造时的内应力。含碳量小于于0.25%的低碳钢正火 ，细化晶粒，消除内应力，提高硬度利于切削。对于中碳钢正火，改善组织，消除不良组织，利于加工。对于高碳钢退火 ，降低硬度，改善切削加工性能。 对于锻造毛坯，一般用正火，消除表面软硬的不均匀，以利于切削。对于铸造毛坯一般用退火（如铸铁，通过退火可消除白口）。 调质处理能得到组织细密均匀的回火索氏体，有时也作预备热处理（三）热处理工序的安排低碳钢:含碳量0.080.25%,中碳钢:含碳量0.30.7%,

22、高碳钢:含碳量0.71.4%,2、时效处理 时效处理的目的：消除残余应力。 残余应力的存在，会引起工件变形，破坏原先获得的加工精度。 时效处理包括：人工时效和自然时效。 自然时效：把铸件或焊接件在露天放置几个月或几年。 人工时效：把铸件或焊接件以50100/h的速度加热至500550保温一段时间，然后以2050 /h的速度随炉冷却。 目前机床铸件大多采用人工时效代替自然时效，但对于精密机床铸件来说仍以自然时效为好。 对于尺寸大、结构复杂的铸件，需要粗加工前安排时效处理，在粗加工后精加工前，还要安排一次时效处理，进一步消除毛坯的内应力，同时消除粗加工产生的内应力。 而对于一般铸件，一般只按排一次

23、。可在粗加工之前，也可在粗加工之后进行。通常安排在粗加工之后精加工之前进行，但有时为减少运输，对精度要求不太高的零件，可安排在机加之前进行。 对于精度要求特别高的铸件，可在半精加工后，再安排一次时效处理。如坐标镗床箱体二次； 6级精密丝杆3次。 对于精密零件（如精密丝杆、轴承、量具等）为消除残余奥氏体，使尺寸稳定不变还采用冷处理安排在回火之后，冷处理又称定性处理。3、淬火（蘸火） 淬火主要用于提高材料的强度和硬度。淬火后，塑性韧性差，内应力大、易于开裂，组织不稳定，所以淬火后必须回火以取得所需要的组织和硬度。淬火一般安排在半精加工以后，精加工以前（磨削加工前）。 注意：铣槽、钻孔、攻丝去毛刺等

24、工序，应在淬火之前完成。以防淬硬后无法加工。 4、化学热处理：渗碳与氮化 渗碳：温度高，约900950，易变形，安排在精加工前。渗碳层约2mm深；不需渗碳的表面用镀铜或预留加工余量的方法来保护。渗碳适合低碳钢。 氮化：提高硬度和疲劳性能，温度低，一般范围480700;常用500540，变形小，氮化深度0.5 mm，安排在粗磨后精磨前。绝大多数钢都可以进行渗碳处理。不需氮化的表面镀镍或镀锡保护。氮化前一般应安排调质处理。 碳氮共渗：介于渗碳和渗氮之间，又称氰化。 注意：当工件需要渗碳处理时，由于渗碳工件有较大的变形，常将渗碳工序放在次要表面加工前进行，在次要表面加工以后再淬硬。5、表面处理： 目

25、的：提高耐磨性，抗腐蚀能力和导电率等。 常用表面处理方法：金属镀层（铬、锌、铜等），形成氧化膜（发蓝，镁合金，氧化，铝合金阳极化），表面处理安排在最后进行。1、检验 检验工序一般安排在粗加工之后，重要工序之后，零件从一个车间转另一个车间时（如转热处理车间），特种性能检验（密封性、磁力探伤）之前，全部加工以后。四）辅助工序 去毛刺、退磁、探伤、清洗、标记、涂防锈油和检验等。2、特种检验X射线、超声波探伤检查工件材料内部质量，安排在工艺过程开始。荧光检验、磁力探伤主要检查工件的表面质量，通常安排在精加工阶段。荧光检验也可安排在机加工前检查毛坯的裂纹。3、清洗、涂防锈油一般安排在最后工序。一般用丙酮

26、、无水乙醇去油污五、工序的集中与分散 根据工艺规程加工内容组织形式的不同：在加工组织上分为工序集中与工序分散。工序集中：使每道工序包含尽可能多的工步而组成一个复杂的工序工序分散：使每道工序包含尽可能少的工步而形成一个较简单的工序。 最大限度的工序分散就是每个工序只包括一个工步。工序分散的特点1）机床、刀具、夹具等结构简单，调整方便，对工人技术水平要求低。2）有利于选用最合理的切削用量，减少机动工时。3）生产准备的工作量小、容易转换产品。4）设备数量多、工人数量多、生产面积大，工艺路线长。工序集中的特点1）有利于采用高效的专用设备和工艺装备，显著提高生产率。2）减少工序数目、缩短工艺过程，简化生

27、产计划和生产组织工作。3）减少了设备台数，从而减少了操作工人、生产面积。4）减少工件的装夹次数、缩短辅助时间，而且在一次装夹下加工了许多表面，易于保证表面间位置精度5）因采用专用设备和专用工艺装备，生产准备工作大。机床、设备调整、维修费时，对产品更新适应性差。 工序集中与分散各有特点。应根据生产规模、零件结构、技术要求和机床设备等具体条件来选择。单件小批生产按工序集中组织生产，节约投入成本。成批生产可按工序集中也可按工序分散。大批大量生产多按工序分散方式。 根据目前形式和今后发展来看，一般多采用工序集中的原则来组织生产。3-4工序设计工序设计的内容包括： 为每一工序选择机床和工艺装备，确定加工

28、余量、工序尺寸和公差，确定切削用量、工时定额和工人技术等级等。一、机床和工艺装备的选择（一）机床的选择 应考虑机床的加工范围、机床的加工精度和机床的生产率。（二）工艺装备的选择 工装包括：夹具、刀具和量具。1、夹具的选择 单件小批生产，应选择通用夹具和组合夹具；大批大量生产，应根据加工工序的要求设计专用夹具。2、刀具的选择 取决于工序所采用的加工方法，加工表面的尺寸、工件的材料、加工精度和表面粗糙度要求。一般选择标准刀具，必要时可选择复合刀具或专用刀具。3、量具的选择 应根据生产类型和检验精度选择，单件小批生产选择通过量具、大批大量生产可设计专用的计量器具。二、加工余量与工序尺寸的确定 （一）

29、加工余量的确定1、加要余量的概念加工余量：是指在加工过程中从被加工面上切除的金属层厚度。分为工序余量和加工总余量。工序余量：完成某工序所需切除的金属层的厚度称为该工序的工序余量。工序余量等于相邻工序尺寸之差。加工总余量：工件表面从毛坯到成品切除金属层的总厚度。它等于各工序余量的总和。为方便计算依据零件是否回转件余量可分别用单边余量和双边余量来表示。 平面加工余量是单边余量，它等于实际切除金属层厚度。工序尺寸的公差，一般规定按入体原则单向标准。 孔轴的加工余量是双边余量，实际切除的金属层厚度，是工序余量的一半。 20h8 25 零件的尺寸形状和位置要求是经多道工序达到的，在每道工序中，它们是不相

30、同的。因此需要确定每道工序应达到的尺寸，即工序尺寸。工序尺寸：是指某工序加工时应达到的尺寸。 由于工序尺寸存在公差，故各工序加工余量的实际大小是变化的。因此余量又分为最大工序余量和最小工序余量。余量计算法极值法调整法按试切加工原理计算按误差复映原理计算用于单件小批生产用于大批大量生产入体原则外表面工序尺寸公差带取上偏差为零内表面工序尺寸公差带取下偏差为零孔距尺寸：对称偏差标注毛坯尺寸：对称偏差标注（1）加工总余量（Z0）等于各工序余量Z0=Z1 +Z2 +Z3（2）对外表面而言工序余量=上工序基本尺寸-本工序基本尺寸工序最大余量=上工序最大极限尺寸-本工序最小极限尺寸工序最小余量=本工序最小极

31、限尺寸-本工序最大极限尺寸加工面方法极值法调整法平面外表面本工序基本余量Z Zbj bj=A=Aaj aj-A-Abj bj=A=Aamaxamax-A-Abmaxbmax=Z=Zbmaxbmax-TA-TAb b=Z=Zbminbmin+TA+TAa aZ Zbj bj=A=Aaj aj-A-Abj bj=A=Aamaxamax-A-Abmaxbmax=Z=Zbmaxbmax=Z=Zbminbmin+TA+TAa a-TA-TAb b本工序最大余量Z Zbmaxbmax=A=Aamaxamax-A-Abminbmin=Z=Zbj bj+TA+TAb b=Z=Zbminbmin+TA+TAa

32、a+TA+TAb bZ Zbmaxbmax=A=Aamaxamax-A-Abmaxbmax=Z=Zbj bj=Z=Zbminbmin+TA+TAa a-TA-TAb b本工序最小余量Z Zbminbmin=A=Aaminamin-A-Abmaxbmax=Z=Zbj bj-TA-TAa a=Z=Zbmaxbmax-TA-TAa a-TA-TAb bZ Zbminbmin=A=Aaminamin-A-Abminbmin=Z=Zbj bj-TA-TAa a+TA+TAb b=Z=Zbmaxbmax-TA-TAa a+TA+TAb b本工序余量公差TZTZb b=Z=Zbminbmin-Z-Zbmin

33、bmin=TA=TAa a+TA+TAb bTZTZb b=Z=Zbmaxbmax-Z-Zbminbmin=TA=TAa a-TA-TAb b余量名加工面方法极值法调整法平面内表面本工序基本余量Z Zbj bj= A= Abj bj - A - Aaj aj=A=Abminbmin-A-Aaminamin=Z=Zbmaxbmax-TA-TAb b=Z=Zbminbmin+TA+TAa aZ Zbj bj=A=Abj bj- A- Aaj aj =A=Abminbmin-A-Aaminamin=Z=Zbmaxbmax=Z=Zbminbmin+TA+TAa a-TA-TAb b本工序最大余量Z Z

34、bmaxbmax=A=Abmaxbmax-A-Aaminamin=Z=Zbj bj+TA+TAb b=Z=Zbminbmin+TA+TAa a+TA+TAb bZ Zbmaxbmax=A=Abmaxbmax-A-Aamaxamax=Z=Zbj bj=Z=Zbminbmin+TA+TAa a-TA-TAb b本工序最小余量Z Zbminbmin=A=Abminbmin-A-Aamaxamax=Z=Zbj bj-TA-TAa a=Z=Zbmaxbmax-TA-TAa a-TA-TAb bZ Zbminbmin=A=Aamaxamax-A-Abmaxbmax=Z=Zbj bj-TA-TAa a+TA

35、+TAb b=Z=Zbmaxbmax-TA-TAa a+TA+TAb b本工序余量公差TZTZb b=Z=Zbmaxbmax-Z-Zbminbmin=TA=TAa a+TA+TAb bTZTZb b=Z=Zbmaxbmax-Z-Zbminbmin=TA=TAa a-TA-TAb b加工面方法极值法调整法圆柱面外表面本工序基本余量2Z2Zbj bj=d=daj aj-d -dbj bj=d=damaxamax-d -dbmaxbmax=2Z=2Zbmaxbmax-Td-Tdb b=2Z=2Zbminbmin+Td+Tda a2Z2Zbj bj=d=daj aj-d -dbj bj=d=damax

36、amax-d -dbmaxbmax=2Z=2Zbminbmin=2Z=2Zbminbmin+Td+Tda a-Td-Tdb b本工序最大余量2Z2Zbmaxbmax=d=damaxamax-d -dbminbmin=2Z=2Zbj bj+Td+Tdb b=2Z=2Zbminbmin+Td+Tda a+Td+Tdb b2Z2Zbmaxbmax=d=damaxamax-d -dbmaxbmax=2Z=2Zbj bj=2Z=2Zbminbmin+Td+Tda a-Td-Tdb b本工序最小余量2Z2Zbminbmin=d=daminamin-d -dbmaxbmax=2Z=2Zbj bj-Td-Td

37、a a=2Z=2Zbmaxbmax-Td-Tda a-Td-Tdb b2Z2Zbminbmin=d=daminamin-d -dbminbmin=2Z=2Zbj bj-Td-Tda a+Td+Tdb b=2Z=2Zbmaxbmax-Td-Tda a+Td+Tdb b本工序余量公差TZTZb b=Z=Zbminbmin-Z-Zbminbmin= =（TdTda a+Td+Tdb b）/2/2TZTZb b=Z=Zbmaxbmax-Z-Zbminbmin= =（TdTda a-Td-Tdb b）/2/2加工面方法极值法调整法圆柱面内表面本工序基本余量2Z2Zbj bj= D= Dbj bj - D

38、 - Daj aj=D=Dbminbmin-D-Daminamin=2Z=2Zbmaxbmax-TD-TDb b=2Z=2Zbminbmin+TD+TDa a2Z2Zbj bj=D=Dbj bj- D- Daj aj =D=Dbminbmin-D-Daminamin=2Z=2Zbmaxbmax=2Z=2Zbminbmin+TD+TDa a-TD-TDb b本工序最大余量2Z2Zbmaxbmax=D=Dbmaxbmax-D-Daminamin=2Z=2Zbj bj+TD+TDb b=2Z=2Zbminbmin+TD+TDa a+TD+TDb b2Z2Zbmaxbmax=D=Dbminbmin-D

39、-Daminamin=2Z=2Zbj bj=2Z=2Zbminbmin+TD+TDa a-TD-TDb b本工序最小余量2Z2Zbminbmin=D=Dbminbmin-D-Damaxamax=2Z=2Zbj bj-TD-TDa a=Z=Zbmaxbmax-TD-TDa a-TD-TDb b2Z2Zbminbmin=D=Dbmaxbmax-D-Damaxamax =2Z =2Zbj bj-TDTDa a+TD+TDb b=2Z=2Zbmaxbmax-TD-TDa a+TD+TDb b本工序余量公差TZTZb b=Z=Zbmaxbmax-Z-Zbminbmin= =（TDTDa a+TD+TDb

40、 b）/2/2TZTZb b=Z=Zbmaxbmax-Z-Zbminbmin= =（TDTDa a-TD-TDb b）/2/2 极值法计算的工序最大余量偏大，工序最小余量偏小，使得工序余量波动较大，工序余量的公差较大。 在制订机械加工工艺规程中，单件小批量生产时用极值法计算；大批大量生产和生产稳定时用调整法计算，这样可节省材料，降低成本。2、加工余量的确定方法余量的大小制订工艺余量不够余量过大不能保证加工增加加工的劳动量增加材料增加电力工具损耗增加成本影响怎样确定工序余量？经验估计法查表计算法不准确余量偏大用于单件小批生产比较合理需要较长的时间加余量不均匀产生复印误要保证余量均匀采用分析计算法

41、。影响加工余量的因素有以下几方面：1）上道工序的表面粗糙度Rza 因为尺寸测量是在表面粗糙度的高峰上进行的，所以在加工中，本工序必须把上工序留下的表面粗糙度全部切除，以降低表面粗糙度。2）上道工序的表面缺陷层T缺a 因为切削加工都在表面上留下一层塑性变形层，这层组织已经破坏，必须在本工序中全部切除。 在光整加工阶段，上工序的表面粗糙度和表面破坏层是组成加工余量的主要因素。 4）上工序的尺寸公差Ta ：由于上道工序加工后，表面存在尺寸误差和形状误差，为了使加工表面不残留上工序的这些误差，本工序的加工余量应包括Ta这一项5）本工序的安装误差b ：如果本工序有安装误差则在确定加工余量时应增加抵消这个

42、误差的余量。综上所述最小加工余量的计算公式：3）上工序的形状和位置误差a ：工件上 有一些形状和位置误差不包括在尺寸公 差范围内，但这些误差又必须在加工中加以纠 正在确定加工余量时必须考虑它们，否则上道工序留下的表面粗糙度和表面破坏层无法切除。如直线度、位置度同轴度及平行度等，热处理变形对加工余量也有影响 aminbzaabZRT缺a上式中Rza和T缺a 可由查有关资料。*对于浮动镗、拉、浮动铰，不能纠正位置误差，故最小余量为： Zbmin=2（ Ra+T缺a ）*对于研磨，珩磨、抛等光整加工，主要切除粗糙度 Zbmin=2Ra 根据加工余量计算工序尺寸 对于简单的工序尺寸，在确定了各工序的加

43、工余量和工序所能达到的经济精度以后，就可计算工序尺寸和公差 * 计算顺序应由最后一道工序开始向前推算。 工序尺寸的公差一般按经济加工精度选取。但如果后续工序为光整加工工序，它们有一个合适的加工余量范围，因此在确定光整加工前道工序的公差时，应考虑这一因素。终加工的工序尺寸A4；精加工工序尺寸A3=A4+Z4j；半精加工工序尺寸A2=A3+Z3j =A4+Z4j +Z3j；粗加工工序尺寸A1=A2+Z2j = A4+Z4j +Z3j+Z2j；毛坯基本尺寸Mj=A1+Z1j = A4+Z4j +Z3j+Z2j+Z1j。1nijiZZ总加工总余量：（二）工艺尺寸链的计算A0=10+0.2A1=20+0

44、.3A2A11、工序尺寸和工艺尺寸链 在加工过程中，工序尺寸是变化的，某些工序尺寸不在零件图上标出，需要在制订工艺规程时确定。在确定各工序尺寸时，需要用尺寸链原理进行分析。 1）工艺尺寸链的定义和特征：定义尺寸链：由相互联系的尺寸按一定顺序首尾相接形成封闭的尺寸组。 工艺尺寸链：由单个零件在工艺过程中的有关尺寸所形成的尺寸链。1）封闭性：工艺尺寸彼此首尾连接构成封闭图形；特征：2）关联性：封闭环随所有组成环的变动而变动；3）封闭环的一次性。加工或装配直接加工或装配直接获得的尺寸环获得的尺寸环Ai在其它组成环不变在其它组成环不变时，某组成环的增时，某组成环的增大导致封闭不减小大导致封闭不减小加工

45、或装配后间接获得的尺寸环A0尺寸链中的各尺寸尺寸链中的各尺寸尺寸链图的作法：1）找出间接保证的尺寸定为封闭环（注意一个尺寸链只有一个封闭环）2）从封闭环起按零件表面间的联系依次画出直接获得的尺寸作为组成环，直至尺寸的终端回到封闭环的起端形成一个封闭图形，注意要使组成环的环数最少。2、尺寸链的组成尺寸环尺寸链封闭环组成环增环jA减环jA在其它组成环不变时，某组成环的增大导致封闭环增大3）按各尺寸首尾相接的原则，可顺着一个方向在各尺寸线的终端画箭头，凡是箭头方向与封闭环箭头方向相同的尺寸就是减环，箭头方向与封闭环方向相反的尺寸就是增环。3、工艺尺寸链的计算公式 尺寸链的解法有两种：一个是极值法，一

46、种是概率法。生产中一般采用极值法；大批大量生产中采用概率法。1）极值法解尺寸链（a）封闭环的基本尺寸 封闭环的基本尺寸等增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和；（b）封闭环的极限尺寸 封闭环的最大极限尺寸等于增环最大极限尺寸之和减去减环最小极限尺寸之和；（c）封闭环的上下偏差 最大极限尺寸减其基本尺寸为上偏差ESA0 最小极限尺寸减其基本尺寸为下偏差EIA0 封闭环的上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之和 封闭环的下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之和 （d）封闭环的公差等于各组成环的公差之和。 封闭环的公差比任何一个组成的公差都要大，为了减少封闭环的公差就应使组成环的环数尽量少，这

47、就是尺寸链的最短原则 。2)概率法计算公式将尺寸链中的各尺寸环改为平均尺寸标注，公差变为对称标注形式。maxmin0max0min0000:2222iiiiiMijMjiMiMAAESAEIAAAAAESAEIAAAAA组成环的平均尺寸封闭环的平均尺寸:iMiMAA增环的平均尺寸；减环的平均尺寸。00022MiiiMTAAATAAA尺寸环的标注形式：4、工艺尺寸链的计算问题1）正计算已知组成环求封闭环2）反计算用于验算设计能否满足要求已知封闭环求组成环用于产品设计3）中间计算已知部份组成环和封闭环求其余组成环用于设计、工艺、和验算 两种情况1）求出组成环的公差为零值或负值即组成环的公差之和大于

48、封闭环的公差根据工艺可能性重新决定组成环的公差，缩小它们的制造公差（2）用封闭环的公差 决定组成环的公差按等值原则平均分配封闭环的公差组成环的公差依具体情况按经验分配工艺尺寸链工艺尺寸链一、机械加工：直线尺寸链尺寸链的全部组成环与封闭环平行1110nmjjmiiAAA式中 m_增环的环数； n_包括封闭环在内的总环数 减环增环封闭环jiAAA01）极值法a）封闭环基本尺寸的计算b）封闭环极限尺寸的计算11max1minmin011min1maxmax0nmjjmiinmjjmiiAAAAAA封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和。封闭环的最小极限尺寸等

49、于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和。c）封闭环上、下偏差的计算 封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和。minmjjiAEIAESAES110)()()(封闭环的下偏差等于 所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和。nmjjmiiAESAEIAEI110)()()(110)()(niiATATd）封闭环的公差： 封闭环的公差等于所有组成环的公差之和。e)封闭环的平均尺寸和平均偏差22)(minmaxiiiiijMiMEIAESAAAAAA或组成环的平均尺寸：减环的平均尺寸增环的平均尺寸封闭环的平均尺寸：:22000min0max00jMiMj

50、MiMMAAAAEIAESAAAAAmmjjMmiiMMAEIAESAESAEIAESEEIESE11000)()()(2）（）（平均偏差下偏差的绝对值上偏差的绝对值封闭环的平均偏差：2）概率法 公式1）e）在极值法中可以使用外，更多的情况在概率法中使用，当名义尺寸及公差均按平均值计算后，概率计算法中封闭环的公差计算式为：. 1, 7 . 11,.,.,.01120mmminiimKKKTTTKT呈正态分布时各环尺寸的加工稳定性之取大值工艺稳定时取小值反组成环特征分布系数组成环的公差值封闭环的公差值22000iiMiMTAATAA采用概率法时，各环尺寸及公差应标注成下面的形式：（1）多次加工同

51、一表面的工序尺寸计算（基准重合或同一基准）例 ： 某零件的内孔尺寸为 72.5+0.03 ，表面粗糙度为Ra0.4，经：粗镗、半精镗、精镗、粗磨和精磨五次加工，计算各次加工的工序尺寸和公差。解：1）查表确定各工序的工序余量。 精 磨 0.2； 粗 磨 0.3； 精 镗 1.5； 半精镗 2.0； 粗 镗 4.0 总余量 8.02）计算各工序的工序尺寸精磨后： 零件图尺寸 72.5粗磨后： 72.5-0.2= 72.3精镗后： 72.3-0.3= 72半精镗后： 72-1.5= 70.5粗镗后： 70.5-2= 68.5毛坯孔： 68.5-4= 64.53）按经济加工精度确定各工序的尺寸公差并按

52、入体原则标注工序尺寸。精 磨： 由零件图确定 72.5+0.03粗 磨： 按IT8有 72.30.045精 镗： 按IT9有 72+0.074半精镗： 按IT10有 70.5+0.12粗 镗： 按IT12有 68.5+0.3毛 坯： 64.51加工方向+0.15+0.06+0.037 +0.023+0.015+0.5-0.510.10.150.75毛坯64.5120.4 总 余 量 472.5+0.03精磨72.3+0.046粗磨72+0.074精镗70.5+0.12半精镗68.5+0.3粗镗工序尺寸的计算（1）多次加工同一表面的工序尺寸计算例1 某零件的内孔尺寸为72.5+0.03，表面粗糙

53、度为Ra0.4，经粗镗、半精镗、精镗、粗磨和精磨五次加工，计算各次加工的工序尺寸和公差。解：1）查表确定各工序的工序余量； 2）计算各工序的工序尺寸； 3）按经济加工精度确定各工序的尺寸公差 4）按入体原则标注工序尺寸。（2）基准不重合误差的计算1）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算例：如图（a）所示的零件，镗孔的定位基准为A面，孔的设计基准为C面，加工时镗刀按定位基准A面调整，这种加工属于基准不重合。A、B、C面已加工好。 作工艺尺寸链简图如（b）确定增环和减环；A2与A3为增环，A1为减环。因为 A0M = A3M +A2M -A1M所以 A3M=A0M+A1M-A2M=300.08因为

54、TA0=TA1+TA2+TA3 TA3=TA0-TA1-TA2=0.14A3=300.08 0.07=300+0.15+0.01如果将A0改为100 0.08需要压缩A1和A2的公差。（b）A3AB1000.1580-0.06A2（79.970.03）280+0.1A1（280.050.05） （a）CA0A3A1A22）测量基准与设计基准不重合的尺寸换算例：作工艺尺寸链简图确定增、减环；A1为增环，A2为减环。因为 A0 = A1 A2， 所以 A2=A1-A0=50-10=40，因为 ESA0 = ESA1 EIA2 所以EIA2 = ESA1 ESA0=0-0=0，因为 EIA0 = E

55、IA1 ESA2 所以ESA2 = EIA1 EIA0=-0.2+0.4=0.2， 故 A2=40+0.2注意：当A2超差时，A0不一定超差。例如：当A2=40.4时为超差品，但如果此时A1=50，A0的实际尺寸为9.6,仍符合要求，这种废品称假废品。出现假废品时，应检查相关尺寸。A0A2A1(1)中间工序尺寸的计算1）与加工余量有关的中间工序尺寸的计算如图所示零件，其加工过程为：车大外圆平平端面3保证尺寸A1；车端面1至尺寸80-0.2，车小外圆至Aa热处理磨端面2，至尺寸30-0.14试校核端面的加工余量是否足够。解：作工艺尺寸链简图； 确定封闭环与增减环； 计算工序尺寸 0maxmax0

56、minmin0.1400.20080 29.86 50.1479,8 3049.8500.34bbbbAAAAAATATAminmaxmaxmaxmaxminmax0.140.26maxminmaxmin0.50.450.140.549.6449.640.449.2449.50.50.40.340.560.06babaabaaaabbabbbbZTAAAAAAATAAZZTATATZZZbminbmin查表有和按调整法加工内表面余量的计算公式:ZZ0maxmax0minmin0.1400.20080 29.86 50.1479,8 3049.8500.34bbbbAAAAAATATAminmi

57、nmaxmaxminminmax0.30.1maxminmaxmin0.50.449.80.549.349.30.448.9490.50.40.341.240.74babaabaaaabbabbbbZTAAAAAAATAAZZTATATZZZbminbmin查表有和按极值法加工内表面余量的计算公式:ZZ例2，下图所示零件，其加工过程为：1）镗孔至尺寸 39.6+0.12）插键槽至工序尺寸A 3）热处理 4）磨内孔至 40+0.05，同时保证键槽的设计尺寸43.6+0.34 试计算插键槽时的工序尺寸A。解：例3 如图所示零件，内孔表面要求渗氮，其渗氮层的深度为0.3至0.5mm，内孔表面的加工过

58、程为：1）粗磨内孔到 144.76+0.04 2）渗氮，其厚度为 ； 3）精磨内孔至 145+0.04 ， 并保证渗氮深度要求。 试确定渗氮层的深度解： 作尺寸链，确定增环和减环，其中渗氮层的厚度为封闭环，将其化为对称标注的形式0.4 0.1并将其它尺寸化为对称标注的形式。得： =0.520.08 即： =0.440.60 作尺寸链，L为封闭环，Lx、Ly为组成环，尺寸链为平面尺寸链。 由几何关系： Lx=Lcos30=86.6 Ly=Lsin30=50 TL=TLxcosa+Tlysina 设TLx=Tly则 TLx=Tly=0.146故 Lx=86.6 0.073 Ly=50 0.073工

59、序尺寸链综合例题例：下图为某车床的床头箱加工顶面、底面及主轴孔的部分工艺过程，需计算各工序尺寸的公差。工序3：粗铣顶面R，定位基准为主轴支承孔，保证尺寸A1工序5：粗铣底面M，定位基准为顶面R，保证尺寸A2工序6：磨顶面R，定位基准为底面M，保证尺寸A3，磨削余量为Z3=0.35工序7、8、9:镗主轴孔，定位基准为顶面R，保证尺寸A4，箱体毛坯孔与待加工主轴孔的同轴度为 =0.5工序12：磨底面M，定位基准为顶面R，保证尺寸A5，即达到图纸规定的技术要求335 0.05,磨削余量为Z5=0.25粗铣顶面R粗铣底面M磨顶面R镗主轴支承孔磨底平面M零件设计尺寸Z1A1A2A3Z3A4A5Z5205

60、0.13350.05RMZ2封闭环封闭环A3Z5A5A2Z3A3R粗铣顶面R粗铣底面M磨顶面R镗主轴支承孔磨底平面M零件设计尺寸Z1A1A2Z2A3Z3A4A5Z52050.13350.05A5=3350.05A4可从包含该尺寸的尺寸链（a）求出。镗后主轴孔至底面的距离2050.1是封闭环，故： A4=1300.05R面M面A42050.13350.05A1A4A3A2A3是磨削顶面R后得到的再磨去余量Z5得到A5，设Z5=0.25，则： Z5min=0.25=A3min-A5min=A3min-334.95（外表面余量计算公式） A3min=0.25+334.95=335.20 若按IT10