第一章机械制造工艺基本知识

第一章机械制造工艺基本知识2/3/20231第一章机械制造工艺基本知识课题一认识生产工艺过程教师：重点：生产过程的组成难点：生产过程基本概念的熟悉2/3/20232课题一生产工艺过程2/3/20233生产过程工艺过程原材料变成品各有关劳动过程的总和机械加工的方法变铸锻件的形状尺寸相对位置成为零件课题一生产工艺过程2/3/20234课题一生产工艺过程工艺规程：

一个同样要求的零件，可以采用几种不同的工艺过程来加工，但其中总有一种工艺过程在给定的条件下是最合理的，人们把工艺过程的有关内容用文件的形式固定下来，用以指导生产，这个文件称为工艺规程。2/3/20235课题一生产工艺过程

工艺过程的组成

l．工序工序：一个工人或一组工人，在一个工作地对同一工件或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。机械零件的机械加工工艺过程由若干工序组成，毛坯依次通过这些工序，就被加工成合乎图样规定要求的零件。2/3/20236课题一生产工艺过程

工艺过程的组成

l．工序工序：一个工人或一组工人，在一个工作地对同一工件或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。

机械零件的机械加工工艺过程由若干工序组成，毛坯依次通过这些工序，就被加工成合乎图样规定要求的零件。

2/3/20237课题一生产工艺过程

工序又可分为安装、工位、工步和走刀。工人、工作地和工件三不变加上连续完成是构成工序的四个要素，工序是组成工艺过程的基本单元。

划分工序的主要依据是：工作地点（或机床）是否改变加工是否连续

工序数目和工艺过程的确定与零件的技术要求、零件的数量和现有工艺条件等有关，如阶梯轴零件的加工。2/3/20238课题一生产工艺过程

2/3/20239课题一生产工艺过程

2、安装在同一工序中，工件在工作位置可能只装夹一次，也可能要装夹几次。在一道工序中工件经一次装夹后所完成的那部分工序内容。在一个工序中应尽量减少安装次数，以免增加辅助时间和安装误差。2/3/202310课题一生产工艺过程3、工位工件在机床上占据每一个位置所完成的加工。为了减少工件的安装次数,

提高生产效率，常采用多工位夹具或多轴（或多工位）机床，使工件在一次安装后先后经过若干个不同位置顺次进行加工。

Ⅰ：装卸工件Ⅱ：钻孔Ⅲ：扩孔Ⅳ：绞孔2/3/202311课题一生产工艺过程

4、工步一个工序（或一次安装或一个工位）中可能需要加工若干个表面；

也可能只加工一个表面，但却要用若干把不同的刀具轮流加工；

或只用一把刀具但却要在加工表面上切多次，而每次切削所选用的切削用量不全相同。2/3/202312工步

指在加工表面、刀具和切削用量（仅指机床主轴转速和进给量）均保持不变的情况下完成的部分内容。三个要素中（指加工表面、切削刀具和切削用量）只要有一个要素改变了，就不能认为是同一个工步。工序划分不同，工步可能相同，也可能不同；对于一次安装中连续进行的若干相同多工位加工的工步，通常算作一个工步；课题一生产工艺过程2/3/202313有时为提高生产率，常用几把刀具同时分别加工几个表面，该工步称为复合工步。

立轴转塔车床的一个复合工步钻孔、扩孔复合工步课题一生产工艺过程2/3/202314课题一生产工艺过程

5、走刀

刀具在加工表面上切削一次所完成的内容。走刀是构成工艺过程的最小单元。一次走刀：在一个工步中，如果要切掉的金属层很厚,可分几次切，每切削一次，就称为一次走刀。2/3/202315课题一生产工艺过程工序、安装、工位、工步和走刀之间的关系如下：

综上分析可知，工艺过程的组成是很复杂的。工艺过程由许多工序组成，一个工序可能有几个安装，一个安装可能有几个工位,一个工位可能有几个工步，如此等等。2/3/202316课题一生产工艺过程三、生产类型

生产类型是指产品生产的专业化程度，可按产品的年生产纲领来划分。生产纲领N=Qn(1+a)(1+b)

式中Q——产品的年产量；

n——单台产品中该零件的数量；

a——备品率，以百分数计；

b——备品率，以百分数计。根据生产纲领和产品本身的大小及结构复杂性，产品的制造可分为以下三种生产类型。2/3/202317课题一生产工艺过程1、单件生产

单个地生产不同结构尺寸的产品，且很少重复的生产。如重型机械、大型船舶制造、新产品试制等。2、成批生产

成批地制造相同产品，且周期性地重复生产，如机床制造等。根据产品特征及批量大小，又分为小批、中批和大批生产三种。3、大量生产

产品数量很大，大多数工作地一直按照一定的节拍进行同一种零件的某一道工序的加工，称为大量生产。如自行车、洗衣机、汽车等生产。2/3/202318课题一生产工艺过程2/3/202319第一章机械制造工艺基本知识课题二机械加工工艺规程重点：工艺规程的组成和基本概念难点：制定工艺规程重点考虑的问题2/3/202320课题二机械加工工艺规程

一、机械加工工艺规程按一定的格式，用文件的方式规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件，称为机械加工工艺规程。2/3/202321课题二机械加工工艺规程二、机械加工工艺规程的作用

1.是指导车间生产的主要技术文件；2.是生产组织及管理工作的主要依据；3.是新建扩建改建厂房的主要依据。

三、工艺文件

1.机械加工工艺过程卡片以工序为单位，对工艺过程作简要说明的工艺文件主要用于生产管理和调度使用。2/3/202322课题二机械加工工艺规程2/3/202323课题二机械加工工艺规程

2、机械加工工艺卡片

机械加工工艺卡片以工序为单元，详细说明零件在某一工艺阶段中的工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求以及采用的设备和工艺装备等。广泛用于中批生产。2/3/202324课题二机械加工工艺规程2/3/202325课题二机械加工工艺规程3.机械加工工序卡片

以工步为单位,对每工序进行详细说明的工艺文件。包括:工件的定位基准及安装方法;

加工的工序尺寸及公差,切削用量,工时定额,使用的夹具,刀具和量具。主要用于指导工人进行操作。2/3/202326课题二机械加工工艺规程2/3/202327课题二机械加工工艺规程四、制订工艺规程的原则

保证产品质量；提高劳动生产率；降低成本；充分利用本企业现有的生产条件；采用国内外先进工艺技术；保证良好的劳动条件。2/3/202328课题二机械加工工艺规程五、工艺规程设计所需的原始资料

（1）产品装配图、零件图；（2）产品验收质量标准；（3）产品的生产纲领及生产批量；（4）毛坯材料与毛坯生产条件；（5）制造厂的生产条件，包括机床设备、工艺装备的规格性能及使用状况，工人技术水平以及自制工艺装备能力、能源状况等资料；（6）工艺规程、工艺装备设计所用设计手册和有关标准；（7）国内外先进制造技术资料等。2/3/202329课题二机械加工工艺规程六、制订工艺规程应注意的几个问题

在制订零件的机械加工工艺规程之前，首先应注意对该零件的工艺性进行分析。零件的工艺性分析包括以下两方面内容。

1．分析零件的各项技术要求，提出必要的改进意见零件的技术要求包括：①加工表面的尺寸精度；②加工表面的形状精度；③主要加工表面之间的相互位置精度；④加工表面的粗糙度及其它表面质量要求；⑤热处理及其它要求。2/3/202330课题二机械加工工艺规程1）了解该零件在产品中的位置、用途、性能及工作条件。2）分析零件上主要表面的尺寸精度、形位精度及表面粗糙度。作为选择加工方法,定位基准及按排加工顺序的依据。3）分析技术条件中,毛坯类型,热处理及检验要求等,以便作出相应的工序按排。4）对不能满足加工工艺要求的提出相应的改进意见。2/3/202331课题二机械加工工艺规程改进示例:

方头销材料T8A,方头部分局部淬火HRC55-60,直径为Φ2H7的小孔在装配时与另一零件配作。分析上述技术条件是否合理。

显然：由于零件较小,局部淬火时,会整体淬硬,则在装配时,不能与另一零件配作。

改进意见：材料改为20#钢,方头局部淬火,对Φ2H7的小孔处镀铜保护。改进后,既能满足原要求,又能在装配时,能够与另一零件配作。2/3/202332课题二机械加工工艺规程2．分析结构工艺性，提出修改和改进意见

1）结构工艺性概念设计零件的结构,在一定的生产规模,和生产条件下,能够高效,低耗的制造出来,并便于装配和维修。则可以说,设计零件的结构具有良好的结构工艺性。2/3/202333课题二机械加工工艺规程2）零件的切削加工工艺性

——应使用标准化参数。如采用标准配合、标准尺寸等。

——便于在机床上安装。2/3/202334课题二机械加工工艺规程3)便于加工应有退刀槽

改进前:

改进后:2/3/202335课题二机械加工工艺规程减少安装次数

改进前:改进后:2/3/202336课题二机械加工工艺规程减少机床调整次数

改进前:改进后:2/3/202337课题二机械加工工艺规程减少加工面积

改进前:

改进后:2/3/202338课题二机械加工工艺规程提高工件加工时的刚度

改进前:

改进后:2/3/202339课题二机械加工工艺规程减少加工困难改进前:改进后:2/3/202340课题二机械加工工艺规程2/3/202341课题二机械加工工艺规程2/3/202342课题二机械加工工艺规程六、制订工艺规程的步骤（十大步骤）

分析零件图和产品装配图；选择毛坯；拟定工艺路线；选择定位基准；确定各工序的设备、工装确定各工序的加工量，计算工序尺寸和公差；确定各主要工序的技术要求及检验方法；确定切削用量和工时定额；进行经济分析，选择最佳方案；填写工艺文件2/3/202343课题二机械加工工艺规程七、机械加工的生产率

1、时间定额定义: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。组成基本时间tB

：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）辅助时间tA

：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2/3/202344课题二机械加工工艺规程布置工作地时间tC

：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tR

：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tP

：如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、调整机床、发送成品等2/3/202345课题二机械加工工艺规程2、单件时间与单件工时定额计算式中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2/3/202346课题二机械加工工艺规程八．提高机械加工生产率的工艺措施

1、缩减单件时间定额

※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）；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）；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）。2/3/202347课题二机械加工工艺规程※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）

※缩短布置工作地时间：主要是减少换刀时间和调刀时间2/3/202348课题二机械加工工艺规程※缩短准备终结时间：

在中小批量生产中采用成组工艺和成组夹具在数控加工中，采用离线编程及加工过程仿真技术

2、采用先进工艺方法采用先进的毛坯制造新工艺采用特种加工方法进行高效、自动化加工2/3/202349课题二机械加工工艺规程八．工艺规程的经济成本分析

1、工艺成本生产成本——生产一件产品或一个零件所需费用总和。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：可变费用：V

不变费用：S2/3/202350课题二机械加工工艺规程＠可变费用：与年产量有关且与之成比例的费用，记为V包括材料费，机床工人工资及工资附加费，机床使用费，普通机床折旧费，刀具费，通用夹具折旧费等。＠不变费用：与年产量的变化没有直接关系的费用，记为S。包括调整工人工资及工资附加费，专用机床折旧费，专用夹具折旧费等。2/3/202351课题二机械加工工艺规程

2、工艺成本与年产量的关系全年工艺成本与年产量的关系单件工艺成本与年产量的关系2/3/202352课题二机械加工工艺规程3．不同工艺方案经济性比较2/3/202353课题二机械加工工艺规程2/3/202354课题二机械加工工艺规程2/3/202355课题二机械加工工艺规程B、若两种工艺方案的基本投资相差较大时，则应考虑不同方案的基本投资差额的回收期限τ。方案1：采用价格较贵的高效机床及工艺装备，其基本投资K1必然较大，但工艺成本E1则较低；

方案2：采用价格便宜、生产率较低的一般机床和工艺设备，其基本投资K2较小，但工艺成本E2则较高。

方案1较低的工艺成本是增加了投资的结果。这时仅比较其工艺成本的高低是不全面的，而是应该同时考虑两种方案基本投资的回收期限。2/3/202356课题二机械加工工艺规程所谓投资回收期：是指一种方案比另一种方案多耗费的投资由工艺成本的降低所需的回收时间，常用τ表示。

τ应小于基本投资设备的使用年限、小于国家规定的标准回收年限、小于市场预测对该产品的需求年限。它可由下式计算：2/3/202357第一章机械制造工艺基本知识课题三工艺规程的制定教师：安丰金重点：制定工艺规程的过程方法难点：工艺的顺序安排、工艺路线的确定2/3/202358课题三工艺规程的制定2/3/202359课题三工艺规程的制定一.选择毛坯

(一)常用毛坯种类1.铸件:结构复杂零件的毛坯1)木模砂型手工造型铸件重量不受限制，毛坯的尺寸精度低，加工余量大，生产效率低，多用于单件小批生产。2/3/202360课题三工艺规程的制定2)金属模砂型机器造型铸件最大重量可达250Kg，毛坯的尺寸精度高，加工余量小，生产效率高，多用于大批大量生产。2/3/202361课题三工艺规程的制定3)金属型浇铸法铸件重量小于100Kg，毛坯的尺寸精度高，机械性能好，多用于大批大量生产。2/3/202362课题三工艺规程的制定4)离心浇铸法铸件重量达200Kg，效率高，材料消耗低，多用于大批大量生产。5)熔模铸造多用于形状复杂小型零件的毛坯，尺寸精度高，无需或少许机械加工，生产周期长，成本高。2/3/202363课题三工艺规程的制定6)压力铸造采用专用设备把液态或半液态的金属压入金属型腔而形成的毛坯，多用外形复杂或薄壁的零件。2/3/202364课题三工艺规程的制定2/3/202365课题三工艺规程的制定2.锻件对强度有一定要求,结构较简单零件的毛坯

1)自由锻锻件的形状简单，尺寸精度低，加工余量大。2/3/202366课题三工艺规程的制定2)模锻可锻出复杂形状，锻件的纤维组织好，尺寸精度高，加工余量小。3)精密模锻锻件的尺寸精度高，可直接进行精加工。2/3/202367课题三工艺规程的制定3.型材

如钢板，管材，圆钢等，便于实现自动上料。2/3/202368课题三工艺规程的制定4.组合毛坯

将型材、锻件等经一定的加工在组合在一起。5.冲压挤压件

2/3/202369课题三工艺规程的制定各类毛坯的特点及适用范围2/3/202370课题三工艺规程的制定(二)．选择毛坯应考虑的因素毛坯选择时，应全面考虑以下因素：

1）应考虑零件的材料和机械性能要求，针对铸铁和有色金属只能铸造于重要的钢件应选用锻件。

2）应考虑零件结构形状和尺寸大小。

3）应该考虑生产规模的大小。

4）应从本厂的现有设备和技术水平出发考虑可能性和经济性。

5）充分考虑利用新技术、新工艺、新材料的可能性。2/3/202371课题三工艺规程的制定二.选择定位基准2/3/202372课题三工艺规程的制定三.工艺路线的拟定工艺路线不但影响加工质量和生产效率，而且影响工人的劳动强度，影响设备投资、车间面积、生产成本等。是制订工艺规程的关键一步。

1、表面加工方法的选择→先根据技术要求确定加工方案以及分几次加工；→应考虑材料的性质；→应考虑生产类型；→应考虑本厂的现有设备及技术条件；→应考虑工件的形状、重量、物理特性；→应作加工经济精度和经济粗糙度分析；2/3/202373课题三工艺规程的制定典型表面加工路线2/3/202374课题三工艺规程的制定2/3/202375课题三工艺规程的制定2/3/202376课题三工艺规程的制定加工经济精度

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AB段）经济精度随年代增长和技术进步而不断提高加工误差与成本关系2/3/202377课题三工艺规程的制定2、加工阶段的划分2/3/202378课题三工艺规程的制定3、工序顺序的安排（1）机械加工顺序的安排

1）先基准后其它（便于定位）

2）先平面后孔（保证孔的位置精度）

3）先主后次（避免浪费）

4）先粗后精（防止变形）2/3/202379课题三工艺规程的制定（2）热处理工序的安排2/3/202380课题三工艺规程的制定正火

毛坯锻造后,正火以消除锻造表面的硬度不均,改善切削性能。退火

毛坯铸造后，退火以消除残余应力。时效

对于铸件,为进一步消除残余应力,粗加工后,还应按排时效处理。对于铸件结构复杂,精度要求高,刚性差,应在精加工前再按排一次时效处理。2/3/202381课题三工艺规程的制定（3）辅助工序的安排2/3/202382课题三工艺规程的制定

4、工序的集中与分散

拟定工艺路线时，选定了各表面的加工工序和划分加工阶段之后，就可以将同一阶段中的各加工表面组合成若干工序。工序集中—即将工件的加工，集中少数几道工序内完成

工序集中的特点：

采用高效专用设备及工装，生产效率高减少设备数量，相应减少操作工人和生产面积减少工序数目，简化生产计划减少安装次数，缩短辅助时间，保证位置精度缩短加工时间，减少运输工作量，缩短生产周期设备结构复杂，投资大，调整、维修困难，转换产品费时2/3/202383课题三工艺规程的制定工序分散——即将工件的加工，分散在较多工序内完成

工序分散的特点：设备简单，调整、维修方便对工人技术要求低，培训时间短生产准备量小，易于平衡工序时间可采用合理的切削用量，缩短基本时间易更换产品设备数量多，操作工人多，占地面积大2/3/202384课题三工艺规程的制定设备与工艺装备的选择

设备的选择

工序集中时，应选高效自动加工设备；组织集中时，应选通用设备工序分散时，应选简易设备机床精度与工件精度应相适应机床规格与工件的外形尺寸应相适应应与现有加工条件相适应2/3/202385课题三工艺规程的制定加工阶段的划分机械加工顺序的安排退火、正火安排在哪个阶段淬火安排在哪个阶段，调质放在哪个阶段倒角的加工放在哪个阶段问题还有2/3/202386课题三工艺规程的制定

1、调质可获得良好的综合力学性能，一般安排在粗车之后、半精车之前，对力学性能要求不是很高的工件可作为最终热处理。

2、表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。

3、渗氮处理前一定要先调质处理。2/3/202387课题三工艺规程的制定案例1：题目有一批轴（材料为45钢），其加工内容有：①粗车；⑧半精车；②车端面钻中心孔；⑨去毛刺；③锻造；⑩粗磨；④调质；⑾精磨；⑤退火；⑿检验；⑥铣键槽；⒀研磨中心孔；⑦淬火；试按加工顺序排序。2/3/202388课题三工艺规程的制定案例1：答案①粗车；4⑧半精车；6②车端面钻中心孔；3⑨去毛刺；8③锻造；1⑩粗磨；11④调质；5⑾精磨；12⑤退火；2⑿检验；13⑥铣键槽；7⒀研磨中心孔；10⑦淬火；92/3/202389课题三工艺规程的制定拟定工路线？2/3/202390课题三工艺规程的制定工艺装备的选择

影响加工精度、生产效率、劳动强度、经济性应根据生产类型、具体加工条件、工件结构特点、技术要求等选择夹具的选择

单件、小批生产采用通用夹具和附件大批、大量生产应采用专用高效夹具多品种、小批量可采用可调夹具或成组夹具2/3/202391课题三工艺规程的制定刀具的选择

优先选用标准刀具机械（工序）集中时，应采用高效专用夹具、复合刀具、多刃刀具刀具类型、规格、精度等级应符合加工要求量具的选择

单件、小批生产采用通用量具大批、大量生产应采用极限量规和高效专用检验量仪量具精度必须与加工精度相适应2/3/202392第一章机械制造工艺基本知识课题四加工余量的确定教师：李海涛重点：加工余量的计算方法、工艺尺寸链难点：工艺尺寸链的计算应用2/3/202393课题四加工余量的确定1、加工余量的确定

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。

Zb=a-b

式中Z——本工序余量；

a——前工序尺寸；

b——本工序尺寸。

◎双边余量

实际切除的金属层厚度=加工余量的一半。

◎单边余量实际切除的金属层厚度=加工余量

2/3/202394课题四加工余量的确定总加工余量——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；

n——该表面加工工序数。

余量公差

TZ=Ta+Tb

式中TZ——余量公差；

Ta——上工序尺寸公差；

Tb——本工序尺寸公差。2/3/202395课题四加工余量的确定影响加工余量的因素

1）上工序留下的表面粗糙度值Ry和表面缺陷层深度Ha

本工序必须把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层全部切去，因此本工序余量必须包括这两项因素。2）上工序的尺寸公差Ta

上工序加工表面存在形状误差，如平面度、圆柱度等，其总和不超过Ta，为使本工序能切去这些误差，工序余量应包括Ta项。

2/3/202396课题四加工余量的确定3）Ta值没有包括的上工序留下的空间位置误差ea

工件上有些形位误差未包括在加工表面工序尺寸公差范围之内,在确定加工余量时，须考虑它们的影响，否则将无法去除上工序留下的表面缺陷层。2/3/202397课题四加工余量的确定4）本工序的装夹误差εb

如果本工序存在装夹误差（定位误差、夹紧误差），在确定本工序加工余量时还应考虑εb的影响。

ea与εb都是向量，要用矢量相加所得矢量和的模进行余量计算。

2/3/202398课题四加工余量的确定最小余量构成：2/3/202399课题四加工余量的确定加工余量确定方法计算法——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。查表法——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。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。

经验法——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。2/3/2023100课题四加工余量的确定2、工序尺寸及公差的确定

Ⅰ基准重合时，工序尺寸及其公差的计算当工序基准、定位基准或测量基准与设计基准重合，表面多次加工时，计算顺序是由最后一道工序开始，即由设计尺寸开始向前推算到毛坯尺寸。2/3/2023101课题四加工余量的确定【例1】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2/3/2023102课题四加工余量的确定计算步骤：

1）确定各工序加工余量（查工艺手册）；2）从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上（对于轴类）或减去（对于孔类）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，公差一般标注对称公差。2/3/2023103课题四加工余量的确定Ⅱ基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算

当零件加工过程中多次转换工艺基准，引起测量基准、定位基准或工序基准与设计基准不重合时，需利用工艺尺寸链原理进行工序尺寸及其公差的计算

1）尺寸链和工艺尺寸链的概念尺寸链——互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合。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。

2/3/2023104课题四加工余量的确定

如图所示的轴套，依次加工尺寸A1和A2，则尺寸A0就随之而定。因此这三个相互联系的尺寸A1、A2、A0构成了一条工艺尺寸链。其中，尺寸A1和A2是在加工过程中直接获得的，尺寸A0是间接保证的。

尺寸链图2/3/2023105课题四加工余量的确定2/3/2023106课题四加工余量的确定尺寸链图

将尺寸链中各相应的环，用尺寸或符号标注在示意图上，这种尺寸图称为尺寸链图。

作法：首先确定间接保证的尺寸，定为封闭环；然后从封闭环起，画出各组成环；尺寸首尾相接，顺一个方向画箭头，构成封闭图形。

工艺尺寸链的构成，取决于工艺方案和加工方法，确定封闭环是关键；一个尺寸链只能解一个封闭环；请注意箭头方向：

与封闭环同向者为减环与封闭环异向者为增环

2/3/2023107课题四加工余量的确定

尺寸链的形式

按环的几何特征分：长度、角度、组合尺寸链按应用场合分：装配、工艺、零件尺寸链按各环所处空间位置分：直线、平面、空间尺寸链尺寸链的特性

封闭性：尺寸链必是一组有关尺寸首尾相接所形成的尺寸封闭图。其中应包含一个间接保证的尺寸和若干个对此有影响的直接获得的尺寸。

关联性：尺寸链中间接保证的尺寸即精度直接保证的尺寸精度支配，且间接保证的尺寸精度必然低于直接获得的尺寸精度2/3/2023108课题四加工余量的确定①正计算：已知组成环尺寸、公差求封闭环尺寸公差的计算方式②反计算：已知封闭环尺寸、公差反求各组成环寸、公差③中间计算：已知封闭环及部分组成环的尺寸、公差，求其余的一个或几个组成环尺寸、公差尺寸链计算2/3/2023109课题四加工余量的确定

ⅰ用极值法解尺寸链：是按尺寸链各环均处于极值条件来分析计算封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的算方法

ⅱ用统计法解尺寸链：是运用概率论理论来分析计算封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的2/3/2023110课题四加工余量的确定

a)封闭环的基本尺寸等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和，即

b)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，即c)封闭环的最小极限尺寸等于增环最小极限尺寸之和减去减环最大极限尺寸之和，即2/3/2023111课题四加工余量的确定

d)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，即e)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，即f)封闭环的公差等于组成环公差之和，即2/3/2023112课题四加工余量的确定封闭环的公差比任何一个组成环的公差都大，应尽量选择最不重要的尺寸作封闭环；为减小封闭环公差，应尽量减少组成环数及其公差。

#用统计法解算直线尺寸链基本计算公式机械制造中的尺寸分布多数为正态分布，但也有非正态分布，非正态分布又有对称分布与不对称分布之分。用统计法解算尺寸链的基本计算公式除可应用极值法解直线尺寸链的有些基本公式外，尚有以下两个基本计算公式：2/3/2023113课题四加工余量的确定

l）封闭环中间偏差

2）封闭环公差2/3/2023114课题四加工余量的确定e—不对称系数k—对称系数2/3/2023115课题四加工余量的确定（1）定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算

当采用调整法加工一批零件，若所选的定位基准与设计基准不重合，那么该加工表面的设计尺寸就不能由加工直接得到。这时，就需进行有关的工序尺寸计算以保证设计尺寸的精度要求，并将计算的工序尺寸标注在该工序的工序图上。2/3/2023116课题四加工余量的确定

[案例1]：加工图a）所示工件，设1面已加工好，现以1面定位加工3面和2面，其工序简图如图b）所示，试求工序尺寸A1与A2。

2/3/2023117课题四加工余量的确定[案例2]如图活塞上加工销孔，要求保证尺寸A0解：①作出尺寸链图；②按照加工顺序确定封闭环A0③画箭头分出增环A2和减环A1；2/3/2023118课题四加工余量的确定[案例2]2/3/2023119课题四加工余量的确定（2）测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算

在加工或检查零件的某个表面时，有时不便按设计基准直接进行测量，就要选择另外一个合适的表面作为测量基准，以间接保证设计尺寸，为此，需要进行有关工序尺寸的计算。2/3/2023120课题四加工余量的确定[案例3]右图所示零件，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：2/3/2023121课题四加工余量的确定假废品问题：

按换算后的工序尺寸进行加工，测量时，发现超出换算尺寸要求，工件应报废，但可能出现要保证的设计尺寸仍在要求的公差范围内的现象，这时工件实际上是合格的，这就是出现的假废品现象。为了避免将实际合格的零件报废而造成浪费，对换算后的测量尺寸（或工序尺寸）超差的零件，应重新测量其他组成环的尺寸，再计算出封闭环的尺寸，以判断是否为废品。

2/3/2023122课题四加工余量的确定[案例4]2/3/2023123课题四加工余量的确定[案例5]

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。

2/3/2023124课题四加工余量的确定[案例6]齿轮上内孔及键槽的尺寸链计算

解：①作出尺寸链图；②按照加工顺序确定封闭环A0；③画箭头分出增环A1、A3和减环A2；

④中间工序尺寸A1的计算

2/3/2023125课题四加工余量的确定[案例6]2/3/2023126课题四加工余量的确定[案例7]轴颈衬套内孔Φ145表面需渗氮处理，渗氮层深度要求解：①作出尺寸链图；②按照加工顺序确定封闭环A0；③画箭头分出增环A1、t和减环A2；2/3/2023127课题四加工余量的确定[案例7]渗氮深度t的计算2/3/2023128课题四加工余量的确定电镀零件有关工序尺寸换算生产中,电镀零件表面,有两种情况：一种是镀后尚需加工,其有关工序尺寸换算,与渗碳零件有关工序尺寸换算是相同的;

另外一种是镀后不加工,其工序尺寸换算或封闭环的判断则不相同。例:如图所示轴套零件,其Ф28-0.045

外圆表面要求镀铬,镀层厚度为0.025—0.04(即双边为0.05￣0.08或0.08-0.03),该表面的加工顺序为:车—磨—电镀，求磨外圆的工序尺寸A。

2/3/2023129课题四加工余量的确定解:1)画尺寸链图

2)判断环的性质镀后保证的设计尺寸Ф28为封闭环,工序尺寸A及镀层厚度0.08为增环。3)计算尺寸链A=28-0.08=27.92mm0=ESA1+ESA2ESA1=0-0-0.045=EIA1-0.03EIA1=-0.015mm

则，磨外圆的工序尺寸A1=27.92mm上偏差0下偏差-0.0152/3/2023130课题四加工余量的确定①列出尺寸链②判断各环性质Z为封闭环，A2为增环，A1、A3为减环③计算：

Z=80-49.6-30=0.4

ESZ=-0.05-0-(-0.15)=0.10EIZ=-0.20-0.20-0=-0.40④分析最小余量为零，需要调整。A2、A3为设计尺寸，保持不变；若令最小余量为0.1mm，将工艺尺寸A1改为2/3/2023131第一章机械制造工艺基本知识课题五掌握工件定位的基本原理重点：工件的定位原理、典型夹具组成难点：工件自由度的限定2/3/20231321—4引入：夹具的认识5重点：工件定位原理6-7难点：自由度的限制8-9应用：定位案例分析10小结：引出新的课题123452/3/20231331、精度保证？提高效率？加工设备精度？工人的技术？产品检验？工件位置准确？工件位置固定？需要夹紧需要定位需要夹具———靠？？？？？2/3/20231342、夹具？虎钳平口钳卡盘分度头通用夹具2/3/20231352、夹具？专用和组合夹具2/3/20231363、夹具制造项目夹具设计与制造项目在教师指导下独立完成夹具设计与制作你能做到吗？2/3/2023137学生作品2/3/2023138录像1录像3录像2夹具的作用2/3/20231395、工件定位？六个自由度：X、Y、Z的移动X、Y、Z的转动动画演示2/3/20231405、工件定位？六点定位原理：

要完全确定工件在机床或夹具上的位置，需用适当分布的六个支承点来限制工件的六个自由度，称为工件的六点定位原理。①XOY平面上1,2,3点②YOZ平面上4,5点③XOZ平面上6点动画演示2/3/20231415、工件定位？六点定位实例：2/3/2023142工件的定位与夹紧？1、定位支撑点是刚性的，必须与工件接触。2、夹紧是为了更好的定位。3、定位刚性点是由夹具定位元件提供的。夹紧定位夹具功能2/3/20231436、自由度限定？完全定位：6个自由度都限定的定位方式。侧面A：限制Z、Y旋转、X移动；短销B：限制Z、Y移动；挡销C：限制X旋转2/3/20231446、自由度限定？不完全定位：少于6个自由度但满足定位要求的定位方式。如图：1、车外圆仅仅需要限制Z、Y的移动和旋转。2、磨平面仅仅需要限制X、Y旋转和Z的移动。2/3/20231456、自由度限定？欠定位：必要的自由度没限制的定位方式。需要限制Y的移动，但图示中定位不满足加工要求。2/3/20231466、自由度限定？过定位：自由度重复限制的定位方式。2/3/2023147过定位讨论：

允许吗？1、工件定位面精度高时可以用来提高工艺系统刚度同时增加定位稳定性就允许。2、如果工件定位面精度不高或夹具制造精度不高会造成定位不准确、不稳定这时就不允许。7、定位讨论2/3/20231487、定位讨论定位面不确定2/3/20231498、定位案例2/3/20231508、定位案例定位准确、夹紧方便（变速拨叉钻孔夹具）1、限制？个自由度2、有那些定位元件。（夹紧利用了偏心夹紧机构）2/3/20231518、定位案例2/3/20231529、仿真加工案例有四套夹具请注意观察2/3/202315310、小结定位、夹紧概念的理解专用夹具定位自由度的确定想要自己设计制造专用夹具下次课学习夹具定位元件和方式作业：分小组找一个典型批量生产件的专用夹具并画出装配简图，分析定位填表。2/3/2023154序号定位元件限制自由度1234作业2/3/2023155第一章机械制造工艺基本知识课题六工件定位的基准的确定重点：工件的定位基准概念及分类难点：工件的确定2/3/20231561、工件在夹具中定位的任务使同一批工件在夹具中占据正确的位置。2、定位与夹紧的关系定位与夹紧是装夹工件的两个有联系的过程，不能等同。

3、定位基准选择时尽可能遵循基准重合原则。当用多个表面定位时，应选择其中一个较大的表面为主要定位基准。课题六确定工件定位基准2/3/2023157课题六确定工件定位基准一、基准的分类2/3/20231581）设计基准：设计者在设计零件时，根据零件在装配结构中的装配关系以及零件本身结构要素之间的相互关系，确定标注尺寸（或角度）的起始位置。这些尺寸（或角度）的起始位置称作设计基准。课题六确定工件定位基准2/3/2023159课题六确定工件定位基准

2）工艺基准：零件在加工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。①工序基准：工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。②定位基准：在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。

a.粗基准和精基准

b.附加基准2/3/2023160课题六确定工件定位基准

定位基准

a）、b）基准为实际表面；c）基准为表面的几何中心（中心要素）2/3/2023161课题六确定工件定位基准

③测量基准：在加工中或加工后测量工件形状、位置和尺寸误差时所采用的基准，称为测量基准。

④装配基准：在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。2/3/2023162课题六确定工件定位基准二、粗、精基准的选择原则在保证得到所选精基准的前提下确定粗基准选择粗基准一般应遵循以下原则：

1）选择不加工面为粗基准

2）合理分配加工余量的原则

3）便于工件装夹原则

4）同方向上粗基准不得重复使用2/3/2023163课题六确定工件定位基准主要应保证加工精度和装夹方便选择精基准一般应遵循以下原则：

1）基准重合原则设计(工序)与定位

2）基准统一原则各工序的基准相同

3）互为基准原则两表面位置精度高

4）自为基准原则加工余量小而均匀2/3/2023164课题六确定工件定位基准例：问：1、以B面为粗基准加工A面和C面，方案正确吗？

2、◎的设计基准是哪个？

3、试考虑在精基准的选择上采用何原则较好？2/3/2023165第一章机械制造工艺基本知识课题七认识工件定位元件重点：工件的定位元件分类及特点难点：工件的合理选用2/3/2023166课题七认识工件定位元件常见定位方式与定位元件

定位元件的主要技术要求和常用材料要求一定的：定位精度、粗糙度值、耐磨性、硬度和刚度。常用的材料：①低碳钢如20钢或20Cr钢，工件表面经渗碳淬火，深度0.8～1.2mm左右，硬度HRC55～65。②高碳钢如T7、T8、T10等，淬硬至HRC55～65。此外也有用中碳钢如45钢，淬硬至HRC43～48。2/3/2023167课题七认识工件定位元件1、以平面定位2/3/2023168课题七认识工件定位元件1）支承钉多用于以平面作定位基准时的定位元件。

(b)圆顶支承钉，适用于

(a)平顶支承钉，适用毛坯面定位，以减小装夹于己加工表面的定位；误差，但支撑钉容易磨损和压伤工件基准面；2/3/2023169课题七认识工件定位元件(c)花纹顶面支撑钉，(d)带衬套支撑钉，批用于工件的侧面定位，量大、磨损快时使增大摩擦系数，但清除用，便于拆卸。切屑不方便，不易用在水平面定位；

支撑钉与夹具体的配合可用H7/r6或H7/n6。2/3/2023170课题七认识工件定位元件2）支承板一般用作精基准面较大时的定位元件。（a）平板式支承板，结构简单、紧凑，但不易清除落入沉头螺钉孔内的碎屑；

(b)台阶式支承板，装夹螺钉的平面低于支承面

3～5mm，克服了不易清屑的缺点，但结构不紧凑；2/3/2023171课题七认识工件定位元件（c）斜糟式支承板，在支承面上开两个斜糟为固定螺钉用，使清屑容易又结构紧凑。不论采用支承钉或支承板作为定位元件，装人夹具体后，为使各支承面在一个水平面内，应再修磨一次。2/3/2023172课题七认识工件定位元件支承钉定位情况2/3/2023173课题七认识工件定位元件支承板定位情况2/3/2023174课题七认识工件定位元件2/3/2023175课题七认识工件定位元件3）可调支承钉：主要用于粗基准定位，当毛坯的尺寸及形状变化较大时，为了适应各批毛坯表面位置的变化，需采用可调支承进行定位。2/3/2023176课题七认识工件定位元件可调节支承的应用示例2/3/2023177课题七认识工件定位元件4）提高平面支承刚度的方法A、辅助支承2/3/2023178课题七认识工件定位元件2/3/2023179课题七认识工件定位元件辅助支承的运用12/3/2023180课题七认识工件定位元件辅助支承的运用22/3/2023181课题七认识工件定位元件B、浮动支承：支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应，一般只限制一个自由度，即一点定位。

由于工件定位表面有几何形状误差，或当定位表面是断续表面、阶梯表面时，采用浮动支承可以增加与工件的接触点，提高刚度，又可避免过定位。2/3/2023182课题七认识工件定位元件2、以圆柱面定位2/3/2023183课题七认识工件定位元件1）V型块结构尺寸已标准化，斜面夹角有60°90°120°

V型块结构形式2/3/2023184课题七认识工件定位元件V型块定位情况2/3/2023185课题七认识工件定位元件V型块结构尺寸2/3/2023186课题七认识工件定位元件固定V型块：对中性好，能使工件的定位基准轴线在V形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响，并且安装方便。可用于粗、精基准。活动V型块：用于定位夹紧机构中，起消除一个自由度的作用。

2/3/2023187课题七认识工件定位元件2）定位套定位套结构2/3/2023188课题七认识工件定位元件2/3/2023189课题七认识工件定位元件3）支承板支承板对工件外圆表面的定位2/3/2023190课题七认识工件定位元件2/3/2023191课题七认识工件定位元件3、以圆柱孔定位

1）圆柱孔定位的特点：属于中心定位，定位面为圆柱孔，定位基准为中心轴线（中心要素），通常要求内孔基准面有较高的精度。

2）定位元件：圆柱销、圆锥销和心轴。2/3/2023192课题七认识工件定位元件（1）圆柱销A型圆柱销图(a)、(b)、(c)固定式定位销，结构简单，采用H7/r6与夹具体直接配合；图(d)带村套的可换式定位销，用于大批量生产，因工件装卸次数频繁，定位销易磨损，采用此结构便于更换，衬套外径与夹具体配合采用H7/n6，而内径与定位销的配合采用H7/h6或H7/g6；2/3/2023193课题七认识工件定位元件B型圆柱销－菱形销结构2/3/2023194课题七认识工件定位元件②圆柱销的定位情况2/3/2023195课题七认识工件定位元件圆柱销的定位情况2/3/2023196课题七认识工件定位元件（2）圆锥销在加工套筒类工件时，也常用锥形定位销，所示，

(a)用于精基准(b)用于粗基准2/3/2023197课题七认识工件定位元件②圆锥销的定位情况2/3/2023198课题七认识工件定位元件（3）心轴心轴常用于套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，以保证加工面（或齿轮分度圆）对内孔的同铀度公差。心轴是夹具中一种结构较紧凑的单元体，心轴以柄部或中心孔与机床连接。心轴在定位过程中一般限制工件四个自由度。心轴的专业化程度很高，许多工厂都制订了自己的标准，如磨床、车床、滚齿、插齿、刨齿、磨齿等心轴的标准。2/3/2023199课题七认识工件定位元件①心轴的结构

心轴结构示意图a）磨床心轴；b）车床心轴；c）滚齿心轴；d）插齿心轴；e）磨齿心轴；f）刨齿心轴2/3/2023200课题七认识工件定位元件②心轴的定位情况2/3/2023201课题七认识工件定位元件4、以锥面定位2/3/2023202课题七认识工件定位元件2/3/2023203课题七认识工件定位元件2/3/2023204第一章机械制造工艺基本知识课题八实现工件组合定位重点：工件组合定位原理、典型实例难点：满足工件自由度的限定2/3/2023205课题八工件组合定位的实现1）组合定位应考虑的问题（1）合理选择定位元件，实现工件的正确定位。（2）按基准重合原则选择定位基准。（3）定位元件限制的自由度方向会发生变化。（4）选择定位元件时，应考虑加工精度的要求。2/3/2023206课题八工件组合定位的实现2）一面两孔定位（1）定位方式连杆盖工序图2/3/2023207课题八工件组合定位的实现（2）菱形销的设计2/3/2023208课题八工件组合定位的实现菱形销的结构2/3/2023209课题八工件组合定位的实现2/3/2023210课题八工件组合定位的实现2/3/2023211课题八工件组合定位的实现3）一平面和与其垂直的两外圆柱面组合2/3/2023212课题八工件组合定位的实现4）一孔和一平行于孔中心线的平面组合2/3/2023213课题八工件组合定位的实现2/3/2023214课题八工件组合定位的实现2/3/2023215课题八工件组合定位的实现2/3/2023216课题八工件组合定位的实现2/3/2023217课题八工件组合定位的实现2/3/2023218课题八工件组合定位的实现2/3/2023219课题八工件组合定位的实现2/3/2023220课题八工件组合定位的实现零件案例分析：2/3/2023221课题八工件组合定位的实现案例1：指出ф20H7的定位基面、定位基准、设计基准；指出40±0.2的定位基面、定位基准、设计基准；2/3/2023222课题八工件组合定位的实现案例2：铣夹具中定位分析：2/3/2023223课题八工件组合定位的实现案例3：在长圆柱体工件上，钻一个与已加工的键槽对称且与端面的距离为a的小孔，试分析以下定位元件分别限制了什么自由度？2/3/2023224课题八工件组合定位的实现在拨叉上铣槽，最后一道工序的加工要求有：槽宽16H11，槽深8mm，槽侧面与Φ25H7孔轴线的垂直度0.08mm，槽侧面与E面的距离为11±0.2mm，槽底面与B面平行。试分析限制的自由度及定位方案。2/3/2023225课题八工件组合定位的实现定位方案一:以E面作为主要定位基面，内孔Φ25H7作为第二定位基面，以短圆柱销配合限位；为提高工件的装夹刚度，C面加一辅助支承。

分析：支承板限制短圆柱销限制没有限制属于欠定位，不能满足工序加工要求，另外，键槽侧面垂直度的工序基准为Φ25H7孔轴线，而第一定位基准为E

面，工序基准与定位基准不重合，不利于保证键槽侧面对Φ25H7孔轴线的垂直度要求。2/3/2023226课题八工件组合定位的实现定位方案二:

以Φ25H7孔轴线作为第一定位基准，限位采用长圆柱销，第二定位基准为E面，限位元件为支承钉，同样在C面加一辅助支承。

分析：长圆柱销限制：支承钉限制：