机械制造工艺学

对工程科学的认识中国科学院李伯聪教授：（河南禹州人）科学活动的核心是发现——科学规律技术活动的核心是发明——技术构造或方法工程活动的核心是建造

——

物质财富大科学家钱学森：研究工作现在是现代工业整体中的一个组成部分可以用数学方法得到精确答案的学科发展程度高第四章机械加工工艺规程设计对机械制造工艺学的认识机械加工工艺规程设计原则

可靠保证设计图纸规定的所有技术要求质量减轻劳动强度，保证安全生产安全充分利用现有生产条件，平衡生产均衡减少材料和能源消耗，符合环保要求低碳核心：保证设计图纸规定的技术要求满足生产纲领要求数量工艺成本最低经济第四章机械加工工艺规程设计1）阅读装配图和零件图

机械制图机械原理机械零件2）工艺审查

4.1金属切削机床金属切削原理

3）熟悉或确定毛坯

金属工艺学4）

拟定加工路线

4.25）确定满足各工序要求的工艺装备

第六章

金属切削机床

6）

确定各主要工序技术要求和检验方法

精度设计7）确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差

4.34.48）确定切削用量

金属切削机床金属切削刀具

9）确定时间定额

4.510）填写工艺文件

4.1

工艺规程设计步骤和内容第四章机械加工工艺规程设计机械制造工艺学Ⅱ第四章

机械加工工艺规程设计4.2

工艺路线制定DeterminetheMachiningRoute第四章机械加工工艺规程设计4.2工艺路线制定工艺路线（Routing）？

描述零部件加工操作顺序多个工序的序列

顺序和工时定额

第四章机械加工工艺规程设计4.2工艺路线制定

定位基准

加工方法加工顺序工序集中

机械加工工艺路线涉及问题第四章机械加工工艺规程设计4.2工艺路线制定

定位基准

加工方法加工顺序工序集中

第四章机械加工工艺规程设计4.2.1定位基准选择基准？1．设计基准

2．工艺基准

装配基准测量基准

定位基准

粗基准选择原则

2006年12月20日9:25

确定零件上几何要素间几何关系的依据要素第四章机械加工工艺规程设计4.2.1定位基准选择1．设计基准

2．工艺基准

装配基准测量基准

定位基准

粗基准选择原则

2006年12月20日9:25

第四章机械加工工艺规程设计在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。4.2.1定位基准选择使用未经机械加工表面作为定位基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作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。定位基准概念使用经过机械加工表面作为定位基准。

精基准

粗基准

附加基准第四章机械加工工艺规程设计

4.2.1定位基准选择附加基准第四章机械加工工艺规程设计4.2.1定位基准选择粗基准的选择第一个工序定位基准第四章机械加工工艺规程设计保证相互位置要求原则

——

不加工面作为粗基准余量均匀分配原则

——

重要表面的毛坯面作为粗基准4.2.1定位基准选择粗基准的选择便于工件装夹原则

——粗基准面尽可能平整、光洁、足够大避开锻造飞边、铸造浇、冒口、铸造分型面粗基准一般不重复使用原则

——在同一尺寸方向上只使用一次加工余量最小的表面为粗基准

第四章机械加工工艺规程设计4.2.1定位基准选择粗基准的选择——保证相互位置要求原则

第四章机械加工工艺规程设计4.2.1定位基准选择粗基准的选择——余量均匀分配原则第四章机械加工工艺规程设计

4.2.1定位基准选择粗基准的选择——余量均匀分配原则第四章机械加工工艺规程设计4.2.1定位基准选择粗基准的选择——粗基准不重复使用原则第四章机械加工工艺规程设计4.2.1定位基准选择a）以外圆面定位加工孔，再外圆面定位加工螺钉过孔b）以外圆面定位加工孔，再以加工过的孔定位加工螺钉过孔粗基准的选择——粗基准不重复使用原则第四章机械加工工艺规程设计4.2.1定位基准选择粗基准的选择——粗基准不重复使用原则第四章机械加工工艺规程设计

基准重合原则统一基准原则4.2.1定位基准选择精基准的选择

互为基准原则

自为基准原则

便于装夹原则选用被加工面设计基准为精基准选用方便加工尽可能多的表面的表面为精基准

相互位置要求高的表面（反复）互为精基准

保证加工余量均匀的表面自为精基准

精基准应能保证定位准确、可靠夹具结构简单、操作方便。第四章机械加工工艺规程设计

4.2.1定位基准选择精基准的选择——统一基准原则第四章机械加工工艺规程设计

4.2.1定位基准选择精基准的选择——统一基准原则第四章机械加工工艺规程设计

1）顶尖孔——

轴类零件

2）一面两孔——

箱体类零件

3）止口面——

盘套类零件

4）一长孔和一止推面——

套类零件4.2.1定位基准选择常用统一基准形式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

采用统一基准原则的好处常会带来基准不重合

采用统一基准原则的缺点第四章机械加工工艺规程设计

互为基准原则轴径轴径锥孔主轴零件精基准选择主轴零件精基准选择

自为基准原则

床身导轨面磨削加工）导轨磨削基准选择4.2.1定位基准选择Flash

4.2.1定位基准选择

浮动镗刀块1—工件2—镗刀块3—镗杆

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。外圆研磨示意图【例】铰孔、拉孔、研磨【例】浮动镗刀块镗孔4.2.1定位基准选择

4.2.1定位基准选择

4.2.1定位基准选择

4.2.1定位基准选择

4.2.1定位基准选择

4.2.1定位基准选择

4.2.1定位基准选择4.2.2加工方法的选择加工方法——车削第四章机械加工工艺规程设计4.2.2加工方法的选择加工方法——铣削第四章机械加工工艺规程设计4.2.2加工方法的选择加工方法——铣削第四章机械加工工艺规程设计4.2.2加工方法的选择加工方法——刨削第四章机械加工工艺规程设计4.2.2加工方法的选择加工方法——插削第四章机械加工工艺规程设计4.2.2加工方法的选择加工方法——拉削第四章机械加工工艺规程设计4.2.2加工方法的选择加工方法——磨削第四章机械加工工艺规程设计4.2.2加工方法的选择加工方法——镗削第四章机械加工工艺规程设计4.2.2加工方法的选择加工方法——钻削4.2.2加工方法的选择加工方法——复合加工4.2.2加工方法的选择加工方法——复合加工4.2.2加工方法的选择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（图中AB段）加工经济精度加工误差/μm196010-110-210-319202000102101100年代加工精度与年代的关系一般加工精密加工超精密加工4.2.2加工方法的选择1）加工方法工艺特性2）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求3）零件材料的加工性4）生产批量和生产节拍要求5）企业现有加工设备和加工能力6）经济性加工方法选择

考虑以下因素第四章机械加工工艺规程设计4.2.2加工方法的选择

表4-7外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度加工方法加工情况加工经济精度（IT）表面粗糙度Ra/μm车粗车半精车精车金刚石车（镜面车）12～1310～117～85～610～802.5～101.25～50.02～1.25铣粗铣半精铣精铣12～1311～128～910～802.5～101.25～5车槽一次行程二次行程11～1210～1110～202.5～10外磨粗磨半精磨精磨精密磨（精修整砂轮）镜面磨8～97～86～75～651.25～100.63～2.50.16～1.250.08～0.320.008～0.08抛光0.008～1.25研磨粗研精研精密研5～6550.16～0.630.04～0.320.008～0.08超精加工精精密550.08～0.320.01～0.16砂带磨精磨精密磨5～650.02～0.160.01～0.04滚压6～70.16～1.25注：加工有色金属时，表面粗糙度Ra

取小值。第四章机械加工工艺规程设计4.2.2加工方法的选择

表4-8孔加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度注：加工有色金属时，表面粗糙度Ra

取小值。加工方法加工情况加工经济精度（IT）表面粗糙度Ra

/μm钻φ15mm以下φ15mm以上11～1310～125～8020～80扩粗扩一次扩孔（铸孔或冲孔）精扩12～1311～139～115～2010～401.25～10铰半精铰精铰手铰8～96～751.25～100.32～50.08～1.25拉粗拉一次拉孔（铸孔或冲孔）精拉9～1010～117～91.25～50.32～2.50.16～0.63镗粗镗半精镗精镗（浮动镗）金刚镗12～1310～117～95～75～202.5～100.63～50.16～1.25内磨粗磨半精磨精磨精密磨（精修整砂轮）9～119～107～86～71.25～100.32～1.250.08～0.630.04～0.16研磨粗研精研精密研5～6550.16～0.630.04～0.320.008～0.08挤滚珠﹑滚柱扩孔器，挤压头6～80.01～1.25第四章机械加工工艺规程设计4.2.2加工方法的选择

表4-9平面加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度注：加工有色金属时，表面粗糙度Ra

取小值。加工方法加工情况加工经济精度（IT）表面粗糙度Ra

/μm端铣粗铣半精铣精铣11～138～116～85～202.5～100.63～5车半精车精车细车（金刚石车)8～116～862.5～101.25～50.02～1.25拉粗拉（铸造或冲压表面）精拉10～116～95～200.32～2.5平磨粗磨半精磨精磨精密磨8～108～96～861.25～100.63～2.50.16～1.250.04～0.32刮25×25mm2内点数10～1313～1616～2020～250.32～0.630.16～0.320.08～0.160.04～0.08研磨粗研精研精密研6550.16～0.630.04～0.320.008～0.08砂带磨精磨精密磨5～650.04～0.320.01～0.04滚压7～100.16～2.5第四章机械加工工艺规程设计4.2.2加工方法的选择机床选择

数控机床与普通机床

产品变换周期短→数控机床形状复杂、普通机床加工困难→数控机床加工精度要求较高的重要零件→数控机床产品基本不变、大批大量生产→组合机床

零件加工表面形状与机床类型相适应

零件加工表面尺寸、精度与机床规格相适应第四章机械加工工艺规程设计4.2.3典型表面加工路线外圆表面加工路线研磨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

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饺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手饺IT5Ra0.08~1.25孔加工路线4.2.3典型表面加工路线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平面加工路线4.2.3典型表面加工路线4.2.4加工顺序的安排

先基准后其他——先加工基准面，再加工其他表面

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

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

先粗后精

工艺顺序安排原则第四章机械加工工艺规程设计

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为了改善工件材料的力学物理性质而进行的热处理工序（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为了提高零件表面耐磨性或耐蚀性而进行的热处理工序以及以装饰为目的的热处理工序或表面处理工序（如镀铬、镀锌、氧化、煮黑等）一般放在工艺过程的最后。4.2.4加工顺序的安排热处理和表面处理工序的安排第四章机械加工工艺规程设计4.2.4加工顺序的安排除操作工人自检外，下列情况应安排检验工序：零件加工完毕后；从一个车间转到另一个车间前后；重要工序前后。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。检验工序的安排第四章机械加工工艺规程设计4.2.5工序集中与工序分散

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：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工序集中工序分散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。第四章机械加工工艺规程设计4.2.5工序集中与工序分散

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）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五面体加工中心第四章机械加工工艺规程设计4.2.6加工阶段的划分

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。加工阶段的划分加工阶段划分的意义第四章机械加工工艺规程设计4.2.6加工阶段的划分

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。加工阶段的划分加工阶段划分的意义第四章机械加工工艺规程设计机械制造工艺学

4.3

加工余量、工序尺寸及公差的确定DeterminetheOperationalDimensions,AllowanceandTolerance第4章机械加工工艺规程设计MachiningProcessPlanning第四章机械加工工艺规程设计4.3.1加工余量的概念

加工余量——加工过程中从加工表面切去材料层厚度式中Zi——本工序余量；

li-1——前工序尺寸；

li——本工序尺寸。加工总余量与工序余量对于被包容表面对于包容表面Zi＝li-1－li

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Zi＝li－li-1a）b）c）d）Zili-1li工序加工余量Zilili-1li-1liZi2Zi2Zi2Zi2li-1li第四章机械加工工艺规程设计

总加工余量——零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度式中Z0——总加工余量；

Zi——第I道工序加工余量；

n——该表面加工工序数。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）4.3.1加工余量的概念第四章机械加工工艺规程设计li-1(li-1max)

li(limax)li-1M

LiMTi

4.3.1加工余量的概念Ti-1ZMZZmaxZmin被包容件工序尺寸、余量及公差第四章机械加工工艺规程设计

式中Zmax

，Zmin

，ZM——最大、最小、平均余量；

TZ

——余量公差；

li-1max，li-1min

，li-1M——上工序最大、最小、平均尺寸；

limax

，limin

，liM——本工序最大、最小、平均尺寸；

Ti-1——上工序尺寸公差；

Ti——本工序尺寸公差。平均余量（被包容尺寸）（包容尺寸）

余量公差4.3.1加工余量的概念第四章机械加工工艺规程设计最小余量构成采用浮动镗刀块镗孔式中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4.3.1加工余量的概念第四章机械加工工艺规程设计采用计算法确定加工余量比较准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量手段。由一些有经验的工程技术人员或工人根据现场条件和实际经验确定加工余量。此法多用于单件小批生产。利用各种手册所给的表格数据，再结合实际加工情况进行必要的修正，以确定加工余量。此法方便、迅速，生产上应用较多。4.3.2加工余量的确定需要指出的是，目前国内各种手册所给的余量多数为基本余量，基本余量等于最小余量与上一工序尺寸公差之和，即基本余量中包含了上一工序尺寸公差，此点在应用时需加以注意。

计算法

查表法

经验法第四章机械加工工艺规程设计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。表6-9

主轴孔工序尺寸及公差的确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0.11007Ra0.8精镗0.5（100-0.1=）99.98Ra1.6半精镗2.4（99.9-0.5=）99.410Ra3.2粗镗5（99.4-2.4=）9712Ra6.3毛坯孔——（97-5=）92

——4.3.3工序尺寸与公差确定第四章机械加工工艺规程设计表6-9

主轴孔工序尺寸及公差的确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0.11007Ra0.8精镗0.5（100-0.1=）99.98Ra1.6半精镗2.4（99.9-0.5=）99.410Ra3.2粗镗5（99.4-2.4=）9712Ra6.3毛坯孔——（97-5=）92

——轴径工序尺寸及公差的确定(单位：mm)

研磨0.01505Ra

0.04μm

精磨0.150＋0.01=50.016Ra

0.16μm

粗磨0.350.01＋0.1=50.118Ra

1.25μm半精车1.150.11＋0.3=50.4111Ra

5μm

粗车4.4950.41＋1.1=51.5113Ra

16μm毛坯孔55.51＋4.49

=56±2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

轴径加工，要求直径φ50mm，精度IT5，表面粗糙度Ra0.04μm，高频淬火，毛坯锻件。加工过程：粗车→半精车→高频淬火→粗磨→精磨→研磨【例】4.3.3工序尺寸与公差确定第四章机械加工工艺规程设计表6-9

主轴孔工序尺寸及公差的确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0.11007Ra0.8精镗0.5（100-0.1=）99.98Ra1.6半精镗2.4（99.9-0.5=）99.410Ra3.2粗镗5（99.4-2.4=）9712Ra6.3毛坯孔——（97-5=）92

——5.4.3工序尺寸确定主轴孔工序尺寸及公差的确定(单位：mm)浮动镗0.11007Ra

0.8μm

精镗0.5100-0.1=99.98Ra

1.6μm半精镗2.499.9-0.5=99.410Ra

3.2μm

粗镗599.4-2.4=9712Ra

6.3μm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，毛坯铸铁，加工过程：粗镗→半精镗→精镗→浮动镗【例】第四章机械加工工艺规程设计机械制造工艺学

4.4

工艺尺寸链ProcessDimensionalChain第4章机械加工工艺规程设计MachiningProcessPlanning第四章机械加工工艺规程设计4.4.1尺寸链基本概念

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

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

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

封闭环——在零件加工过程或机器装配过程中最终形成的环（或间接得到的环）——指组成尺寸链的每一个尺寸

增环——该环变动（增大或减小）引起封闭环同向变动（增大或减小）的环

组成环——尺寸链中除封闭环以外的各环。对于工艺尺寸链来说，组成环的尺寸一般是由加工直接得到的

减环——该环变动（增大或减小）引起封闭环反向变动的环尺寸链的环

第四章机械加工工艺规程设计图示尺寸链中，尺寸A0是加工过程间接保证的，因而是尺寸链的封闭环；尺寸A1和A2是在加工中直接获得的，因而是尺寸链的组成环。其中，A1为增环，A2为减环。工艺尺寸链示例a1a2a0A1A2A0b)c)A1A2A0a)ABC0.05A0.1C4.4.1尺寸链基本概念

工艺尺寸链示例：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A0【例】第四章机械加工工艺规程设计4.4.2直线尺寸链计算

基本尺寸计算公式——封闭环的基本尺寸等于各组成环基本尺寸的代数和直线尺寸链极值算法公式

偏差计算公式——封闭环的上（下）偏差等于所有增环的上（下）偏差之和减去所有减环的下（上）偏差之和

公差计算公式——封闭环的公差等于各组成环公差之和

平均尺寸计算公式——封闭环的平均尺寸各组成环的平均尺寸的代数和第四章机械加工工艺规程设计4.4.2直线尺寸链计算

将极限尺寸换算成平均尺寸直线尺寸链概率算法公式

公差计算公式——封闭环公差的平方等于各组成环公差的平方之和

将极限偏差换算成中间偏差

平均尺寸计算公式——第四章机械加工工艺规程设计图示工件A、B面已加工好，现以底面A定位，加工台阶面C，保证尺寸，试确定工序尺寸A2及平行度公差Tα2。b)c)a)L1L2L0α230ACB0.05A0.1Bα1α00070.012－【例】尺寸链b中，L0为封闭环，L1和L2是组成环；角度尺寸链（图c）中，α0为封闭环，α1

和α2是组成环。【解】采用等公差原则分配公差，求解图b和图c的尺寸链，可得到：工艺基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算4.4.3直线尺寸链应用

定位基准与设计基准不重合工序尺寸：平行度公差：第四章机械加工工艺规程设计测量尺寸链示例L2

若实测L2=40.30，按上述要求判为废品，但此时如L1=50，则实际L0=9.7，仍合格，即出现“假废品”。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。若逐个零件逐个尺寸测量，增加工作量。采用专用检具可减小假废品出现的可能性。

L2是测量直接得到的尺寸，是组成环；L0是间接保证的，是封闭环。计算尺寸链可得到：【解】图示零件，尺寸L0不好测量，改测尺寸L2

，试确定L2的大小和公差【例】★

假废品问题：4.4.3直线尺寸链应用

测量基准与设计基准不重合由新建立的尺寸链可解出：第四章机械加工工艺规程设计D1

D2xHR1R2xH2）插键槽，保证尺寸x；试确定尺寸x的大小及公差。3）热处理建立尺寸链如图b

所示，H是间接保证的尺寸，因而是封闭环。计算该尺寸链，可得到：

a）b）键槽加工尺寸链【解】图示键槽孔加工过程如下：【例】工序基准是尚待加工的设计基准4.4.3直线尺寸链应用1）拉内孔至；4）磨内孔至，同时保证尺寸。第四章机械加工工艺规程设计D1xD2H1讨论：在前例中，认为镗孔与磨孔同轴，实际上存在偏心。若两孔同轴度允差为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重新进行计算，可得到：

4.4.3直线尺寸链应用第四章机械加工工艺规程设计图示偏心零件，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】【解】R2R1H1H0b)渗碳层深度尺寸换算a)PD2H0H12）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表面淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算

1）精车P面，保证直径；3）精磨P面保证直径尺寸，同时保证规定渗碳层深度。4.4.3直线尺寸链应用第四章机械加工工艺规程设计图示偏零件，轴向尺寸加工过程如下：【例】【解】试校核余量建立并求解尺寸链（如图示）得到：余量校核

1）精车A面，B处切断，保证尺寸L1=(31±0.1)mm4.4.3直线尺寸链应用2）A面定位精车B面，保证尺寸L2=(30.4±0.05)mmL1L23）B面定位磨A面，保证尺寸L3=(30.15±0.02)mm4）A面定位磨B面，保证尺寸L4=(30±0.02)mmL3L1L2Z2L2L3Z3L4Z4L3磨削余量偏大，进行调整令：Z4＝(0.1±0.04)mm→L3＝(30.1±0.02)mm

令：Z3＝(0.15±0.07)mm→L2＝(30.25±0.05)mm

保持Z2不变→L1＝(30.85±0.1)mmZ2＝(0.6±0.15)mm，Z3＝(0.25±0.07)mm，Z4＝(0.15±0.04)mmL4第四章机械加工工艺规程设计4.4.4工序尺寸图表法

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图示零件有关轴向尺寸加工过程如下：【例】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；Flash第四章机械加工工艺规程设计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，圆点表示测量基准；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】4.4.4工序尺寸图表法第四章机械加工工艺规程设计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4.4.4工序尺寸图表法第四章机械加工工艺规程设计4.4.4工序尺寸图表法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第四章机械加工工艺规程设计4.4.4工序尺寸图表法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）第四章机械加工工艺规程设计4.4.4工序尺寸图表法工序公差余量公差最小余量平均余量Zi

minZiMA6ⅠⅡⅢⅣ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第四章机械加工工艺规程设计A2A3A5A6Z6c）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4.4.4工序尺寸图表法第四章机械加工工艺规程设计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Zi

minZiMAiMAi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±0.020.080.14.4.4工序尺寸图表法第四章机械加工工艺规程设计A6ⅠⅡⅢⅣA1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z44.4.5工序尺寸计算机求解方法1234567891413122412132212141-1-1-11-11000001-1-11001.

尺寸联系矩阵（T矩阵）

对应尺寸联系图，在计算机中可用矩阵形式表达矩阵的每一行对应联系图的一个尺寸第1列表示自上而下尺寸线序号第2、3列表示尺寸线左、右端点所在尺寸界限序号第4列表示工序尺寸箭头方向，1表示箭头向左，-1表示向右第5列表示余量性质，1表示箭头指向余量左侧，-1表示箭头指向余量右侧。结果尺寸没有箭头，对应第4列和第5列元素均为0。◆

尺寸联系矩阵表达了尺寸联系图的所有有用信息尺寸联系图与尺寸联系矩阵第四章机械加工工艺规程设计

尺寸联系矩阵（T矩阵）的处理

1141

0231

-10321

-10442

-115121-1631

-1

-17221

18120

09140

0尺寸联系矩阵变换4.4.5工序尺寸计算机求解方法A6ⅠⅡⅢⅣA1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z41234567891413122412132212141-1-1-11-11000001-1-1100为便于尺寸链查找，将T矩阵第2、3列元素位置进行调整，使工序尺寸箭头对应的尺寸界线序号排在第2列，圆点对应的尺寸界线序号排在第3列。这只需通过对第4列元素值的判断即可实现第四章机械加工工艺规程设计

1141

0231-10321-104

42-115121