章机械加工工艺规程设计

加工余量的确定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

第四章机械加工工艺规程设计

第四章第一讲一、主要内容：1、机械加工工艺规程及格式；设计原则；原始资料2、机械加工工艺规程设计步骤:阅读装配图和零件图；工艺审查；熟悉或确定毛坯；二、重点内容：工艺审查；三、难点内容：工艺规程及格式四、重点掌握：工艺审查，工艺规程及格式

预习：4-2、3

§4.1概述一、机械加工工艺规程及格式1、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。2、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。3、机械加工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。§4.1概述4、工艺规程形式（工艺过程卡、工艺卡、工序卡）§4.1概述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。二、机械加工工艺规程设计原则§4.1概述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三、制定机械加工工艺规程所需原始资料§4.1概述

1．阅读装配图和零件图

四、机械加工工艺规程设计步骤§4.1概述

1．阅读装配图和零件图

四、机械加工工艺规程设计步骤§4.1概述

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。★应予以高度重视。四、机械加工工艺规程设计步骤§4.1概述a）孔距箱壁太近：①需加长钻头才能加工②钻头在圆角处容易引偏

b）加长箱耳，不需加长钻头即可加工c）结构上允许，将箱耳设计在某一端，不需加长箱耳

几种零件的结构工艺性举例a）c）b）a）a）车螺纹时，螺纹根部不易清根，且工人操作紧张，易打刀

b）b）留有退刀槽，可使螺纹清根，工人操作相对容易，可避免打刀

a）插齿无退刀空间，小齿轮无法加工b）留出退刀空间，小齿轮可以插齿加工几种零件的结构工艺性举例a）两端轴颈需磨削加工，但砂轮圆角不能清根

b）留有退刀槽，磨削时可以清根a）锥面磨削加工时易碰伤圆柱面，且不能清根

b）留出砂轮越程空间，可方便地对锥面进行磨削加工

几种零件的结构工艺性举例a）斜面钻孔，钻头易引偏

b）结构允许，留出平台，可避免钻头偏斜

a）孔壁出口处有台阶面，钻孔时钻头易引偏，易折断

b）结构允许，内壁出口处作成平面，钻孔位置容易保证

几种零件的结构工艺性举例a）加工面高度不同，需两次调整加工，影响加工效率

b）加工面在同一高度，一次调整可完成两个平面加工a）键槽方向不一致，需两次装夹才能完成加工

b）键槽方向一致，一次装夹即可完成加工几种零件的结构工艺性举例

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11～1510～128～118～117～108～107～9

9～11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§4.1概述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。4.拟定机械加工工艺路线选择定位基准确定加工方法确定加工路线安排加工顺序热处理工序及表面处理安排检验和其它工序§4.1概述5.确定满足各工序要求的工艺装备包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。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。§4.1概述6.确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差7.确定切削用量8.确定时间定额9.编制数控加工程序（对数控加工）10.评价工艺路线

对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案。11.填写或打印工艺文件§4.1概述在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。

用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准。粗基准用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准。精基准§4.2工艺路线的制订一、定位基准的选择

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等。附加基准§4.2工艺路线的制订一、定位基准的选择工艺凸台A向A辅助基准a）b）c）

粗基准选择比较1、粗基准的选择◆1）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。1、粗基准的选择1、粗基准的选择◆2）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。工序1工序1工序2工序2◆2）保证加工表面加工余量合理分配的原则

如果首先必须保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。◆3）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。粗基准的选择粗基准的选择◆4）粗基准一般不得重复使用原则

加工

加工

错误

粗基准的选择

◆1）基准重合原则——选用被加工面设计基准作为精基准2、精基准的选择A1A2A0ABC0.05A0.1C

主轴箱零件精基准选择◆2）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2、精基准的选择以顶面和两销孔定位

镗孔支架

置于箱体中部的吊架支承

吊架精基准的选择

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。精基准的选择

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。精基准的选择◆3）互为基准原则轴径轴径锥孔【例】主轴零件精基准选择精基准的选择◆4）自为基准原则

【例】床身导轨面磨削加工

导轨磨削基准选择精基准的选择

浮动镗刀块1—工件2—镗刀块3—镗杆外圆研磨示意图【例】铰孔、研磨【例】浮动镗刀块镗孔精基准的选择自为基准示例

【例】内表面拉削(拉孔)精基准的选择自为基准示例

精基准的选择◆5)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。这一条是不能违背1、加工底面2、加工孔φ25【例1】

40摇杆零件图φ40φ12H7铸造圆角R3其余倒角1×45°60±0.059.5φ20H71.63.23.23.21.618M83.2R12710±0.1ABDC1545【例2】3、基准选择的训练课内练习:选择下列零件的定位粗精基准加工φ20H7加工φ12H7加工上下底面【例3】加工右端面加工左端面加工孔35加工轮齿1、加工上表面2、加工孔φ16H73、加工孔φ18及其底面4、加工孔3-φ7【例4】1、加工右端面，2、加工孔16，3、加工孔6.5，4、加工孔5【例5】【6】所示为车床进刀轴架零件，加工工艺过程如下：(1）划线。(2）粗、精刨底面和凸台。(3）粗、精镗孔￠32H7mm孔。(4）钻、扩、铰￠16H9mm孔。试选择各工序的定位基准并确定各限制几个自由度。课后练习:选择下列零件的定位粗精基准(课后练习及答案在yahoo邮箱中)解：第一道工序为划线。当毛坯误差较大时，采用划线的方法能同时兼顾到几个不加工面对加工面的位置要求。选择不加工面R22mm外圆和R15mm外圆为粗基准，同时兼顾不加工的上平面与底面距离18mm的要求，划出底面和凸台的加工线。第二道工序,按划线找正，刨底面和凸台。第三道工序，粗、精镗￠32H7mm孔。加工要求保证尺寸32±0.1mm、6±0.1mm及凸台侧面K的平行度0.03mm。根据基准重合的原则选择底面和凸台为定位基准，底面限制3个自由度，凸台限制2个自由度，无基准不重合误差。第四道工序，钻、扩、铰16H9mm孔。除孔本身的精度要求外，本工序应保证的位置要求为尺寸4±0.1mm、51±0.1mm及两孔的平行度要求0.02mm。根据精基准选择原则，可以有三种不同的方案：（1）底面限制3个自由度,K面限制2个自由度。此方案加工两孔采用了基准统一原则，夹具比较简单。设计尺寸4±0.1mm基准重合；51±0.1mm有基准不重合误差，其大小等于0.2mm；两孔平行度0.02mm也有基准不重合误差，其大小等于0.03mm。由分析可知，此方案基准不重合误差已经超过了加工总误差允许的范围，不可行。（2）￠32H7mm孔限制4个自由度，底面限制1个自由度。此方案对尺寸4±0.1mm有基准不重合误差，且定位销细长，刚性较差，所以也不好。

（3）底面限制3个自由度，￠32H7mm孔限制2个自由度。此方案可将工件套在一个长的菱形销上来实现，对于三个设计要求均为基准重合，惟￠32H7mm孔对于底面的平行度误差将会影响两孔在垂直平面内的平行度，应当在镗￠32H7mm孔时加以限制。综上所述，第三种方案基准基本上重合，夹具结构也不太复杂，装夹方便，故应采用。

加工误差与成本关系CΔ0AB

经济精度随年代增长和技术进步而不断提高

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1、加工经济精度加工误差（μm）196010-110-210-319202000102101100

加工精度与年代的关系一般加工精密加工超精密加工二、加工经济精度与加工方法的选择§4.2工艺路线的制订

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2、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4-7，4-8，4-9(p155)§4.2工艺路线的制订二、加工经济精度与加工方法的选择

研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂带磨IT5Ra0.01～0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08抛光Ra0.008~1.25金刚石车IT5～6Ra0.02~1.25滚压IT6～7Ra0.16~1.25精磨IT6～7Ra0.16~1.25精车IT7～8Ra1.25～5粗磨IT8～9Ra1.25～10半精车IT10～11Ra2.5～12.5粗车IT12～13Ra10～80

外圆表面的典型加工工艺路线§4.2工艺路线的制订三、典型表面加工路线的选择1、典型表面加工路线的选择

孔的典型加工工艺路线珩磨IT5～6Ra0.04~1.25研磨IT5～6Ra0.008~0.63粗镗IT12～13Ra5～20钻IT10～13Ra5～80半精镗IT10～11Ra2.5～10粗拉IT9～10Ra1.25～5扩IT9～13Ra1.25~40精镗IT7～9Ra0.63～5粗磨IT9～11Ra1.25～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.25铰IT6～9Ra0.32~10金刚镗IT5～7Ra0.16~1.25精磨IT7～8Ra0.08~0.63滚压IT6～8Ra0.01~1.25手铰IT5Ra0.08~1.25§4.2工艺路线的制订三、典型表面加工路线的选择平面典型加工工艺路线抛光Ra0.008¬1.25研磨IT5～6Ra0.008¬0.63精密磨IT5～6Ra0.04¬0.32半精铣IT8～11Ra2.5¬10精铣IT6～8Ra0.63～5高速精铣IT6～7Ra0.16¬1.25导轨磨IT6Ra0.16¬1.25精磨IT6～8Ra0.16¬1.25宽刀精刨IT6Ra0.16¬1.25粗磨IT8～10Ra1.25¬10精刨IT6～8Ra0.63～5半精刨IT8～11Ra2.5～10半精车IT8～11Ra2.5～10粗铣IT11～13Ra5～20粗刨IT11～13Ra5～20砂带磨IT5～6Ra0.01¬0.32金刚石车IT6Ra0.02¬1.25刮研Ra0.04¬1.25精车IT6～8Ra1.25～5粗车IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.5粗拉IT10～11Ra5～20§4.2工艺路线的制订三、典型表面加工路线的选择§4.2工艺路线的制订2、超精加工方法§4.2工艺路线的制订2、超精加工方法§4.2工艺路线的制订2、超精加工方法

1、

工艺顺序的安排原则(1)先基准后其他——先加工基准面，再加工其他表面

(2)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四、机械加工工序的安排§4.2工艺路线的制订

1、

工艺顺序的安排原则（3）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（4）先粗后精

四、机械加工工序的安排§4.2工艺路线的制订

2、热处理和表面处理工序的安排1)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2)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§4.2工艺路线的制订

2、热处理和表面处理工序的安排3)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

4)如镀铬、镀锌、氧化、发黑等一般放在工艺过程的最后§4.2工艺路线的制订教学要求掌握：确定工序尺寸一般方法熟悉：工序的集中与分散、加工阶段的划分了解：加工余量确定方法:计算法、经验法教学内容要点1、工序的集中与分散2、加工阶段的划分3、加工余量及其计算4、加工余量确定方法:计算法、查表法、经验法5、确定工序尺寸一般方法作业：4-123、检验工序的安排除操作工人自检外，下列情况应安排检验工序：①零件加工完毕后；②从一个车间转到另一个车间前后；③重要工序前后。4、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。§4.2工艺路线的制订

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。1、工序集中§4.2工艺路线的制订五、工序的集中与分散

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2、工序分散§4.2工艺路线的制订五、工序的集中与分散

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）3、工序集中与工序分散的应用§4.2工艺路线的制订

3、工序集中与工序分散的应用

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§4.2工艺路线的制订

3、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§4.2工艺路线的制订

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；可及早发现毛坯缺陷，以减少损失。六、加工阶段的划分加工阶段划分的意义§4.2工艺路线的制订

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◎

对于包容表面a）b）c）d）Zbab

工序加工余量ZbbabaZb2Zb2Zb2Zb2ab式中Zb——本工序余量；

a——前工序尺寸；

b——本工序尺寸。一、加工余量及其计算§4.3加工余量、工序尺寸及公差的确定包容尺寸被包容尺寸§4.3加工余量、工序尺寸及公差的确定

总加工余量——零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度式中ZS——

总加工余量；

Zi——

第i道工序加工余量(标称余量)；

n——

该表面加工工序数。§4.3加工余量、工序尺寸及公差的确定

最大余量

最小余量（被包容尺寸）（包容尺寸）（被包容尺寸）（包容尺寸）§4.3加工余量、工序尺寸及公差的确定TbTb

式中Zmax，Zmin，Zm——最大、最小、平均余量；

TZ

——余量公差；

amax，amin，am——上工序最大、最小、平均尺寸；

bmax，bmin，bm——本工序最大、最小、平均尺寸；

Ta——上工序尺寸公差；

Tb——本工序尺寸公差。

平均余量（被包容尺寸）（包容尺寸）

余量公差（被包容尺寸与包容尺寸）§4.3加工余量、工序尺寸及公差的确定Tb被包容面（轴）入体原则毛坯尺寸公差双向对称标注指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。◎

采用浮动镗刀块镗孔

Ry——上一工序表面粗糙度；

Ha——上一工序表面缺陷层；

ea

——上一工序形位误差；

εb——本工序装夹误差。◎

无心磨床磨外圆◎

研磨、抛光平面RyHaeaεb

最小加工余量构成最小余量构成§4.3加工余量、工序尺寸及公差的确定二、加工余量确定方法

计算法

比较准确，统计资料和具备一定的测量手段。

经验法——

此法多用于单件小批生产。

查表法

此法方便、迅速，生产上应用较多。§4.3加工余量、工序尺寸及公差的确定三、确定工序尺寸一般方法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§4.3加工余量、工序尺寸及公差的确定【例2】主轴直径为50mm,精度为IT5，表面粗糙度Ra0.04加工过程：粗车→半精车→高频淬火→粗磨→精磨→研磨,计算各工序的尺寸及公差。解：

1、先用查表法确定加工余量研磨余量为0.01mm,精磨余量为0.1mm，粗磨余量为0.3mm，半精车余量为1.1mm，粗车余量为4.5mm2、加工总余量为6.01mm，取加工余量为6mm，将粗车余量定为4.49mm

§4.3加工余量、工序尺寸及公差的确定【例2】主轴直径为50mm,精度为IT5，表面粗糙度Ra0.04加工过程：粗车→半精车→高频淬火→粗磨→精磨→研磨解：3、计算各加工工序基本尺寸研磨加工后工序基本尺寸为50mm,精磨50mm＋0.01mm

＝

50.01mm

粗磨50.01mm＋0.1mm

＝

50.11mm

半精50.11mm＋0.3mm

＝

50.41mm

粗车50.41mm＋1.1mm

＝

51.51mm

毛坯51.51mm＋4.49mm

＝

56mm§4.3加工余量、工序尺寸及公差的确定【例2】主轴直径为50mm,精度为IT5，表面粗糙度Ra0.04加工过程：粗车→半精车→高频淬火→粗磨→精磨→研磨计算各工序的尺寸及公差。解：4、确定各工序的加工精度和表面粗糙度P35表2.4研磨IT5,Ra0.04um精磨IT6,Ra0.16um粗磨IT8,Ra1.25um半精IT11,Ra5um粗车IT13,Ra16um毛坯±2§4.3加工余量、工序尺寸及公差的确定【例2】主轴直径为50mm,精度为IT5，表面粗糙度Ra0.04加工过程：粗车→半精车→高频淬火→粗磨→精磨→研磨计算各工序的尺寸及公差。解：5、按加工经济精度查公差表（尺寸为50）研磨IT5,0.011mm精磨IT6,0.016mm粗磨IT8,0.039mm半精IT11,0.16mm粗车IT13,0.39mm毛坯±2(工艺手册)§4.3加工余量、工序尺寸及公差的确定6、按入体原则标注在工序基本尺寸上。§4.3加工余量、工序尺寸及公差的确定

工序尺寸公差确定工序尺寸一般方法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，逐次加上每道工序的加工余量，可分别得到各工序的基本尺寸；3）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，毛坯工序余量由计算确定。教学内容要点1、尺寸链定义；尺寸链的环2、尺寸链的分类3、直线尺寸链极值算法4、直线尺寸链在工艺过程中的应用：测量基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算教学要求掌握：测量基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算熟悉：直线尺寸链极值算法了解：尺寸链定义；尺寸链的环作业：4-13一、尺寸链定义

在零件加工或机器装配过程中，由相互联系的尺寸形成的封闭尺寸组，称为尺寸链★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§4.4工艺尺寸链1.常用的尺寸链§4.4工艺尺寸链★

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2.尺寸链的含义

尺寸链的含义包含两个意思：

(1)封闭性：尺寸链的各尺寸应构成封闭形式，并且是按照一定顺序首尾相接的。

(2)关联性：尺寸链中的任何一个尺寸变化都将直接影响其它尺寸的变化。二、尺寸链的有关术语

在零件加工或机器装配过程中，最后自然形成（即间接获得或间接保证）的尺寸。表示方法：下标加∑、0，如A∑、L∑、L0

。1.尺寸链的环构成尺寸链的每一个尺寸都称为“环”。可分为组成环Ai封闭环A∑增环减环2.封闭环(1)由于封闭环是最后形成的，因此在加工或装配完成前,它是不存在的。2.1封闭环的特点：(2)封闭环的尺寸自己不能保证，是靠其它相关尺寸来保证的。

(2)封闭尺寸通常是精度较高，而且往往是产品技术规范或零件工艺要求决定的尺寸。2.2封闭环的重要性:

(1)体现在尺寸链计算中，若封闭环判断错误，则全部分析计算之结论，也必然是错误的。

在装配尺寸链中，封闭环往往代表装配中精度要求的尺寸；而在零件中往往是精度要求最低的尺寸，通常在零件图中不予标注。3.组成环

一个尺寸链中，除封闭环以外的其他各环，都是“组成环”。按其对封闭环的影响可分为增环和减环。增环：在尺寸链中，当其余组成环不变的情况下，将某一组成环增大，封闭环也随之增大，该组成环即称为“增环”。L1为增环L1、L4为增环减环：在尺寸链中，当其余组成环不变的情况下，将某一组成环增大，封闭环却随之减小，该组成环即称为“减环”。L2、L3

、L5为减环L2、L3

、L4为减环三、尺寸链的分类

1.按不同生产过程来分

(1)工艺尺寸链：(2)装配尺寸链：

(3)空间尺寸链:尺寸链全部尺寸位干几个不平行的平面内。2．按照各构成尺寸所处的空间位置，可分为:(1)直线尺寸链：尺寸链全部尺寸位于两根或几根平行直线上，称为线性尺寸链。(2)平面尺寸链:尺寸键全部尺寸位于一个或几个平行平面内。3．按照构成尺寸链各环的几何特征，可分为：

(2)角度尺寸链：构成尺寸链的各环为角度量，或平行度、垂直度等。

(1)长度尺寸链：所有构成尺寸的环，均为直线长度量。四、尺寸链的计算方法(1)极值解法：又叫极大极小值解法。它是按误差综合后的两个最不利情况。其组成环的数量一般不超过四个，属于少环尺寸链。

◆尺寸链的计算方法，有如下两种：四、尺寸链的计算方法(2)概率解法：又叫统计法。应用概率论原理来进行尺寸链计算的一种方法。如算术平均、均方根偏差等。◆求解尺寸链的情形：已知组成环，求封闭环

尺寸链的正计算已知封闭环，求组成环

尺寸链的反计算已知封闭环及部分组成环，求其余组成环

尺寸链的中间计算

总之，尺寸链的基本理论，无论对机器的设计，或零件的制造、检验，以及机器的部件（组件）装配，整机装配等，都是一种很有实用价值的。如能正确地运用尺寸链计算方法，可有利于保证产品质量、简化工艺、减少不合理的加工步骤等。尤其在成批、大量生产中，通过尺寸链计算，能更合理地确定工序尺寸、公差和余量，从而能减少加工时间，节约原料，降低废品率，确保机器装配精度。基本尺寸计算公式五、直线尺寸链极值算法公式偏差计算公式公差计算公式§4.4工艺尺寸链

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A2

【例1】

尺寸链b）中，A0为封闭环，A1和A2是组成环；【解】§4.4工艺尺寸链六、直线尺寸链在工艺过程中的应用1、工艺基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算

测量尺寸链示例A2

如图所示零件，尺寸A0不好测量，改测尺寸A2

，试确定A2的大小和公差

A2是测量直接得到的尺寸，是组成环；A0是间接保证的，是封闭环。计算尺寸链可得到：【解】【例2】§4.4工艺尺寸链◆测量基准与设计基准不重合有关工序尺寸换算

测量尺寸链示例A2当实测尺寸与计算尺寸的差值小于尺寸链其它组成环公差之和时，可能为假废品。采用专用检具可减小假废品出现的可能性若实测A2=40.30，按上述要求判为废品，但此时如A1=50，则实际A0=9.7，仍合格，即“假废品”。

由新建立的尺寸链可解出：【例2】★

假废品问题：§4.4工艺尺寸链◆测量基准与设计基准不重合有关工序尺寸换算例6:如图所示,小套零件加工时,要求保证尺寸6±0.1,由于这一尺寸不便于直接测量,只好通过测量尺寸L来间接检验其是否合格,求工序尺寸L。0-0.05课上练习简单回顾1.封闭环2.组成环3.尺寸链的计算4.工艺基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算教学内容要点1、测量基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算2、定位基准与设计基准不重合时的尺寸换算3、工序基准是尚待加工的设计基准4、表面淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算节返回07.01276580030.00004.0018.0±FF++-中心距

例3、主轴箱3、4轴孔，拟用游标卡尺测量距离来保证中心距的要求。测量的数值为多少？◆测量基准与设计基准不重合有关工序尺寸换算例1：设计尺寸为：350±0.30。设计基准为下底面，为使镗孔夹具能安置中间导向支承，加工中以箱体顶面作为定位基准。此时，A的工序尺寸为多少？◆定位基准与设计基准不重合时的尺寸换算◆定位基准与设计基准不重合时的尺寸换算以顶面和两销孔定位

镗孔支架

设计尺寸为：350±0.30。设计基准为下底面，为使镗孔夹具能安置中间导向支承，加工中以箱体顶面作为定位基准。由于尺寸350和600均为对称偏差，故：A＝250±0.10◆定位基准与设计基准不重合时的尺寸换算

这时虽定位基准与设计基准重合，但中间导向支承要用吊装式，装拆麻烦）分析：如改变定位基准，即用底面定位加工置于箱体中部的吊架支承

吊架

套筒零件，除缺口B外，其余均已加工。试分析加工缺口保证尺寸时，有几种定位方案？计算出各种定位方案的工序尺寸及其偏差，并说明哪个方案最好？说明理由。课上练习：某零件的一个视图，槽深为5mm，该尺寸不便直接测量，为检验槽深是否合格，可直接测量哪些尺寸。.851.03.0--10075.03.0--101.0275.0--D1

D2xH1)镗内孔至；2)插键槽，保证尺寸x；试确定尺寸x

的大小及公差。3)热处理4)磨内孔至，同时保证尺寸。键槽加工尺寸链如图所示键槽孔加工过程如下：【例1】§4.4工艺尺寸链◆一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸D1

D2xHR1R2xH1)镗内孔至；2)插键槽，保证尺寸x；试确定尺寸x

的大小及公差。3)热处理建立尺寸链4)磨内孔至，同时保证尺寸。

a）b）键槽加工尺寸链【解】如图所示键槽孔加工过程如下：【例1】§4.4工艺尺寸链H是间接保证的尺寸，因而是封闭环。计算该尺寸链，可得到：◆一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸D1xD2H1

讨论：在前例中，认为镗孔与磨孔同轴，实际上存在偏心。若两孔同轴度公差为φ0.05，即两孔轴心偏心为e=±0.025。将偏心e

作为组成环加入尺寸链

a）b）键槽加工尺寸链H20.0250.025R1xHR2e§4.4工艺尺寸链重新进行计算，可得到：1课上训练：P2154-16

如图所示偏心零件，表面A要求渗碳处理，渗碳层深度规定为0.5～0.8mm。与此有关的加工过程如下：

【例2】【解】

渗碳层深度尺寸换算a)A1）精车A面，保证直径；3）精磨A面保证直径尺寸，同时保证规定的渗碳层深度。D2H0H12）渗碳处理，控制渗碳层深度H1；试确定H1的数值。D1§4.4工艺尺寸链◆表面淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算

如图所示偏心零件，表面A要求渗碳处理，渗碳层深度规定为0.5～0.8mm。与此有关的加工过程如下：

【例2】【解】R2R1H1H0b)

渗碳层深度尺寸换算a)A1）精车A面，保证直径；3）精磨A面保证直径尺寸，同时保证规定的渗碳层深度。D2H0H12）渗碳处理，控制渗碳层深度H1；试确定H1的数值。建立尺寸链，如图b,在该尺寸链中，H0

是最终的渗碳层深度，是间接保证的，因而是封闭环。计算该尺寸链，可得到：D1§4.4工艺尺寸链◆表面淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算课上训练：

P2154-174-154-18128.001.0例4:轴承套零件图如图,轴向设计尺寸为:◆测量基准与设计基准不重合有关工序尺寸换算该如何解决呢？（过规过，止规不过）◆测量基准与设计基准不重合有关工序尺寸换算

画工艺尺寸链图：确定封闭环和组成环(尺寸式计算法)组成环基本尺寸ESEI增环L140+0.002-0.009增环L254.5+0.053-0.061增环L332.5+0.0150封闭环127+0.07-0.07环基本尺寸ESEI增环+A1ES1EI1增环+A2ES2EI2减环

-A3-EI3-ES3减环

-A4-EI4-ES4封闭环A0ES0EI0增环：上、下偏差照抄减环：上、下偏差对调反号例3图示：加工一轴承座，设计尺寸为A1和A0。A0加工时不便直接测量，拟测量A2以间接保证A0,试：确定A2工序尺寸和公差。解：根据工艺分析，尺寸链图示：封闭环应为A0。因A0公差小于组成环公差，需提高A1加工精度,取TA1=0.1，标注为10-0.1

根据公式计算得：组成环基本尺寸ESEI增环A260-0.1-0.15减环A1-100.10封闭环A0500-0.15-0.1A2=60-0.15

在设计尺寸链中：A2为封闭环公差：esA2=esA1+esA0=-0.05+0=-0.05eiA2=eiA1+esA0=-0.15+(-0.15)=-0.3

加工过程中，若测量基准与设计基准不重合，将导致加工精度高于设计精度。

实际加工尺寸需利用尺寸链原理进行尺寸换算。A2=60-0.3-0.05

2、定位基准与设计基准不重合时，尺寸链解算例1图示零件镗孔，A、B、C面在此前已加工，为便于镗孔装夹拟以A面为定位基准，以A3为调整尺寸镗孔。试：确定A3

尺寸大小解：分析：根据工艺分析建立图示工艺尺寸链图

A1、A2已保证精度，

A3：本工序控制尺寸，

A0：间接保证尺寸

基本尺寸ESEIA3

A279.970.03-0.03A1-280.050.05-0.05A01000.15-0.15

基本尺寸ESEIA3300.080.07-0.07A279.970.03-0.03A1-280.050.05-0.05A01000.15-0.15

四、工序尺寸链的计算

⑴确定工序尺寸公差：

顺序：从与设计尺寸有关的工序尺寸开始逐次确各个工序尺寸公差。

方法：①根据工序加工方法，利用查表、计算或经验法，初拟工序尺寸公差②根据设计（结果）尺寸链校核初拟工序尺寸公差⑵确定工序平均余量：

方法：①查表确定各工序最小余量②根据余量尺寸链计算余量公差（以对称公差标注）Zim=Zimin

⑶确定工序平均尺寸：

根据工序尺寸链计算，计算时，先从只有一个未知工序尺寸的尺寸链算起。⑷确定工序尺寸：

将工序尺寸公差按“入体原则”标注。工序余量校核例：图示零件，工艺安排：

1）精车A面，保证尺寸L1=31±0.1，精车余量Z22）精车B面，保证尺寸L2=30.4±0.05，磨削余量Z33）磨A面，保证尺寸L3=30.15±0.02，磨削余量Z44）磨B面，保证最终尺寸L4=30±0.02。

试：校核、调整磨削余量

粗加工余量大，一般不校核，通常仅校核精加工余量

⑴以余量为封闭环，分别求出Z2、Z3、Z4大小；Z2=0.6士0.15mmZ3=0.25士0.07mmZ4=0.15士0.04mm

与加工经济精度比较余量大小；若不合适，调整。

⑵调整方法：

令Z4=0.1士0.04mm，尺寸链求：L3=30.1士0.02mm。Z3与前工序精车加工经济精度有关，暂令精车尺寸L2=30.25士0.025mm，求：Z3=0.15士0.07mm。令Z2不变，则：L1=30.85士0.1mm，L3L4Z4L2L3Z3L1L2Z2

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

如图所示零件有关轴向尺寸加工过程如下：【例10】31.69±0.316±0.127.07±0.07ⅠⅡⅢⅣ图表法示例零件4）靠火花磨削Ⅱ面，控制余量Z7=0.1±0.02，同时保证设计尺寸6±0.1试确定各工序尺寸及公差。1）以Ⅳ面定位，粗车Ⅰ面，保证Ⅰ、Ⅳ面距离尺寸A1，粗车Ⅲ面，保证Ⅰ、Ⅲ面距离尺寸A2；2）以Ⅰ面定位，精车Ⅱ面，保证Ⅰ、Ⅱ面距离尺寸A3，粗车Ⅳ面，保证Ⅱ、Ⅳ面距离尺寸A4；3）以Ⅱ面定位，精车Ⅰ面，保证Ⅰ、Ⅱ面距离尺寸A5，同时保证设计尺寸31.69±0.31；精车Ⅲ面，保证设计尺寸A6=27.07±0.07；§4.4工艺尺寸链**靠火花磨削时的工序尺寸计算⑴靠火花磨削能保证磨去最小余量，生产率较高。⑵在尺寸链中，磨削余量是直接控制的，为组成环，而保证的设计尺寸为封闭环。⑶由于靠磨的余量值存在公差，因而靠磨后尺寸的误差要比靠磨前相应尺寸的误差增大一个余量公差值。Z6Z4Z7Z5ⅠⅡⅢⅣA1A2A3A4A5A6R1R21.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——用带圆点的箭线表示工序尺寸，箭头指向加工面，圆点表示工序基准；余量按入体原则标注。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。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。尺寸联系图【解】§4.4工艺尺寸链A5R1Z7a）Z5A3A5d）A3Z4A4A1e）Z6A2A3A5A6c）

工艺尺寸链A5R2A4b）2.用追踪法查找工艺尺寸链A6ⅠⅡⅢⅣA1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z4

尺寸链追踪Z5

结果尺寸（间接保证的设计尺寸）和余量是尺寸链的封闭环

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§4.4工艺尺寸链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±0.5±0.3±0.1±0.3±0.07±0.02±0.1±0.31±0.1工序公差余量公差最小余量平均余量平均尺寸单向偏差形式标注初拟修正后ZiminZiMAiMAiA6ⅠⅡⅢⅣA1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4§4.4工艺尺寸链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）±0.23±0.08工序公差余量公差最小余量平均余量ZiminZiM±0.02ⅠⅡⅢⅣ初拟修正后±0.5±0.3±0.1±0.3A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4±0.1±0.07A6±0.1±0.31A5R1Z7a）A5R2A4b）§4.4工艺尺寸链工序公差余量公差最小余量平均余量ZiminZiMA6ⅠⅡⅢⅣ初拟修正后±0.5±0.3±0.1±0.3±0.1±0.07±0.08A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4±0.1±0.31±0.23±0.02A2A3A5A6Z6c）A3A5Z5d）A3Z4A4A1e）±0.55±0.8310.30.30.480.851.83±0.185.计算余量公差和平均余量

根据余量尺寸链计算±0.020.080.1§4.4工艺尺寸链Zim=ZiminA2A3A5A6Z6c）A3A5Z5d）A3Z4A4A1e）25.593426.7平均余量平均尺寸ZiMAiMⅠⅡⅢⅣ0.480.851.8327.07A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4631.690.1A66.16.58A5R1Z7a）A5R2A4b）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§4.4工艺尺寸链工序公差余量公差最小余量平均余量平均尺寸单向偏差形式标注ZiminZiMAiMAi初拟修正后±0.23±0.02A6ⅠⅡⅢⅣ±0.5±0.3±0.1±0.3±0.1±0.07±0.08±0.55±0.8310.30.30.480.851.836.127.076.5825.593426.7A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4±0.1±0.31631.69±0.18±0.020.080.1§4.4工艺尺寸链L∑是加工结束后才获得的L∑是封闭环，Lx、Ly是组成环。若把Lx、Ly向尺寸线上投影，就将此平面尺寸链转化为三尺寸组成的线性尺寸链了七、孔系座标尺寸换算

通常是属于平面工艺尺寸链的一种应用。β由尺寸链基本公式:βTΣ

＝TLXcosβ＋TLYsinβLΣ

＝LXcosβ＋LYsinβTLX

＝TΣ

cosβTLY＝TΣsinβ

例1：如图为箱体零件的工序简图，其中两孔I－II之间的中心距L∑=100±0.01，β＝30°，Lx＝86.6，Ly＝50。由于两孔是在座标镗床上加工，为了保证满足孔距尺寸对于座标尺寸Lx，Ly,应控制多大公差？

列出尺寸链图解：Lx、Ly均是增环。是一般的反计算问题。L∑是封闭环，Lx、Ly是组成环。由尺寸链基本公式:若用等公差法分配，即:TLX

＝TLY＝TLM故:即:∴如公差带对称分布，可在工序图上标镗孔工艺尺寸为：TΣ

＝TLXcos30＋TLYsin30TΣ

＝TLM(cos30＋sin30)TLM

＝0.146LX

＝86.6±

0.073LY

＝50

±

0.073例2：P182基本时间：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）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§4.5时间定额与提高生产效率的途径一、时间定额2、

组成辅助时间：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布置工作地时间：包括更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等。休息和生理需要时间：工人在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所需时间准备终结时间：如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、调整机床、发送成品等§4.5时间定额与提高生产效率的途径3、

单件时间与单件工时定额计算◆

单件时间：◆

单件工时定额：式中tB——基本时间

tA——辅助时间

tC——布置工作地时间

tR——休息和生理需要时间

tP——准备终结时间

B——批量§4.5时间定额与提高生产效率的途径二、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（切削速度、进给量、切削深度等）；§4.5时间定额与提高生产效率的途径③采用复合工步，使多个表面加工基本时间重合（如多刀加工，多件加工等）。②采用多刀多刃进行加工（如以铣削代替刨削，采用组合刀具等）；二、提高生产效率的工艺途径2、缩短辅助时间：

①使辅助动作实现机械化和自动化（如采用自动上下料装置、先进夹具等）；②使辅助时间与基本时间重叠（如采用多位夹具或多位工作台，使工件装卸时间与加工时间重叠；采用在线测量，使测量时间与加工时间重叠等）§4.5时间定额与提高生产效率的途径3、缩短布置工作地时间：主要是减少换刀时间和调刀时间①采用自动换刀装置或快速换刀装置②使用不重磨刀具③采用样板或对刀块对刀④采用新型刀具材料以提高刀具耐用度§4.5时间定额与提高生产效率的途径4、缩短准备终结时间：①在中小批量生产中采用成组工艺和成组夹具②在数控加工中，采用离线编程及加工过程仿真技术§4.5时间定额与提高生产效率的途径一、零件成本组成§4.6工艺方案的技术经济分析1、生产成本——生产一件产品或一个零件所需费用总和2、工艺成本——生产成本中与工艺过程直接有关的部分工艺成本可分为两部分：二、工艺成本§4.6工艺方案的技术经济分析N二、工艺成本

①可变费用：与年产量有关且与之成比例的费用，记为CV包括材料费CVM，机床工人工资及工资附加费CVP，机床维持费CVE，普通机床折旧费CVD，刀具费CVC，通用夹具折旧费CVF等CV=CVM+CVP+CVE+CVD+CVC+CVF

§4.6工艺方案的技术经济分析CVM

CVP

CVE

CVD

CVC

CVF

二、工艺成本

②不变费用：与年产量的变化没有直接关系的费用，记为CN。包括调整工人工资及工资附加费CSP，专用机床折旧费CSD，专用夹具折旧费CSF等CN=CSP+CSD+CSF

§4.6工艺方案的技术经济分析CSPCSDCSF

◆③

零件全年工艺成本（式中N

为零件年产量）：CY=CVN+CN