机械加工工艺规程设计

第3章机械加工工艺规程设计工艺规程概述结构工艺性拟定工艺规程的几个主要问题加工余量和工序尺寸工艺尺寸链时间定额工艺成本和工艺方案经济性1一、工艺规程及其作用

1.工艺规程:

把零件加工的全部工艺过程按一定格式写成书面文件就叫做工艺规程。2.工艺规程作用

总结实践经验基础上，依据科学理论和必要的工艺试验后制订的，反映了加工中的客观规律。1）指导工人操作和用于生产、工艺管理的主要技术文件；2）新产品投产前进行生产技术准备的依据和新扩建工厂的原始资料；3）先进的工艺规程还起着交流和推广先进经验的作用。

§3.1工艺规程概述完整性规范性23.对工艺规程要求

(1)保证产品图纸所提出的全部技术要求，高质量。

(2)能获得高生产效率。

(3)有利于节约原材料和工时消耗，不断降低成本。

(4)有利于减轻工人劳动强度，保证安全和良好的工作条件。

4.工艺文件的形式：多种，主要决定于生产类型。

单件小批生产一般只编制综合工艺过程卡。

成批生产中多采用机械加工工艺卡片。

大批大量生产中则要求完整和详细的文件，一般是工艺过程卡、工序卡片，甚至包括操作卡、调整卡以及检验卡。

3工艺文件并无须统一格式，但基本内容大同小异。456对待工艺规程的态度1）严格遵守

工艺规程是经过逐级审批的，也是工厂生产中的工艺纪律，必须严格执行。2）允许修改不是一成不变的，随着技术进步和生产发展，工艺规程会出现某些不相适应的问题，应定期整顿，及时吸取合理化建议、技术革新成果、新技术和新工艺。使工艺规程更加完善和合理。7二、制订工艺规程的原始资料

（1）产品整套装配图和零件工作图；

（2）产品年产量；

（3）本厂生产条件：设备、工装、工人技术水平等情况；

（4）毛坯生产和供应条件；

（5）产品的验收质量标准；8三、设计机械加工工艺规程的步骤(1)原则：在保证质量的前提下，用最先进的、最经济合理的加工方案。

(2)方法：

①认真研究、分析原始资料。

②参照国内外文献、结合现场实际编程。

③虚心征求工人意见。9(3)步骤：

①确定生产类型；

②工艺审查；分析装配图和零件图,熟悉产品性能、用途和工作条件,零件在产品中的作用；

了解零件图上各项技术条件的依据,确定关键性技术问题。检查尺寸,视图及技术条件是否合理:

a.审查技术要求：过高的精度,表面粗糙度会使工艺过程复杂化，成本提高;

b.审查零件的结构工艺性好？

c.审查材料选用是否恰当？10③确定毛坯的种类和尺寸；

a.一般采用：铸件、锻件、焊接件；

b.毛坯精度提高，材料利用率提高，节约机械加工工时，但毛坯精度过高往往使毛坯制造困难。

因此，毛坯种类和制造方法的选择要根据生产类型和具体生产条件而定。达到高质量，降低生产产品生产成本。

④拟定零件加工工艺路线；

订出全部由粗到精的加工工序，内容包括选择定位基准，定位夹紧方案，各表面加工方法；可提出几个方案对比。

11⑤选择和确定机床设备，刀具，及工时定额，对于专用工艺设备，应提出设计任务书。

⑥确定工序尺寸及其公差；

⑦确定切削用量；

⑧确定时间定额；

⑨填写工艺文件；12§3.2结构工艺性

是指所设计的产品在能满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。机器和零件的结构是否便于加工，装配和维修。同一产品可以有多种不同结构,所需花费的加工量也不大相同。

即在满足机器工作性能的前提下能适应经济、高效制造过程的需要，达到优质、高产、低成本。一、结构和工艺的联系1、结构工艺性13因齿间的轴向距离很小、因而小齿圈不能用滚齿加工、只能用插齿加工；又因插斜齿需专用螺旋导轨，因而它的结构工艺性不好。若能采用电子束焊，先分别滚切两个齿轮，再将它们焊成一体，这样的制造工艺就较好，且能缩短齿轮间的轴向尺寸。例如双联斜齿轮的加工结构对工艺有着重要的影响。14产品的加工量、生产成本及材料消耗。分析比较：

a.机器或零件结构的通用化，标准化程度；

b.老产品零部件的重复利用程度；

c.平均加工精度和表面粗糙度系数;

d.关键零件工艺的复杂程度

e.材料利用率

f.采用自动化加工方法的可能性1、结构工艺性衡量的主要依据15必须对毛坯制造,机械加工到装配调试的整个工艺过程进行综合分析比较,全面评价。2、结构工艺性具有综合性不同生产规模,不同生产条件的工厂来说,对产品结构工艺性的要求是不同的。3、结构工艺性又具有相对性16二、毛坯结构工艺性

机械零件广泛采用铸件，占70%～85%；其次是锻件、冲压件、各种型材和焊件。

铸造毛坯的工艺性主要考虑:

①铸件形状尽量简单;避免不规则分型面

②铸件的垂直壁或筋否应有拔模斜度,内表面斜度大于外表面;

③应防止浇注不足,铸件壁厚过渡不能太大。

④防止挠曲变形，尽量采用对称截面布置。17壁厚力求均匀，以免产生缩孔减少大的水平面，便于杂质和气体排除，减少内应力铸件局部凸台应连成一片18分型面应尽量少铸件结构不应阻碍材料收缩起模方向应有脱模斜度细长件收缩时易产生弯曲，应采用对称截面或合理布置加强筋19三、零件结构工艺性提高零件结构工艺性，应遵循以下原则：

(1)减轻零件重量

好处：省材、省工时。便于选用加工设备。便于运输、装卸和保存。

措施：减小铸件壁厚。壁厚减小一倍，重量减小2/3倍。采用焊接件，重量下降20～30%、加工量减小30～50%。

大批量生产采用冲压件焊接结构。

201和2采用冲压件代替铸件，可节省材料和工时采用扎制型材，减少直径，节省材料减轻零件重量21要素：必须考虑加工时的安装、对刀、测量和提高切削效率。

如：a.减小加工表面积；

b.正确规定加工要求；

c.保证刀具能自由地进刀和退刀及正常工作；

d.便于安装，能减少对刀和安装次数；(2)保证加工的可能性和经济性22加工面积↓、加工量↓、平面误差↓、接触精度↑。进、排气（油）孔设在外圆上，加工相对容易，且易保证槽间距减少深螺纹孔的加工，使用更为方便减少配合表面的长度23

结构要素标准化，应能采用标准刀具加工。节约工具，简化工装。

尺寸一致，减少刀具规格，避免使用多种工具。3)零件尺寸规格标准化工艺性差工艺性好工艺性差工艺性好244)正确标注尺寸及规定加工要求

a.不从轴线、锐边假想平面或中心线等难于测量的基准标注尺寸（不易测量，需换算）；

b.避免从一个加工表面确定几个非加工表面的位置；

c.合理规定加工要求，过高精度及表面粗糙度，必然导致增加工序。25四、零件结构工艺性实例加工面积应尽量小减少加工量、材料消耗和工具磨损避免钻孔入端和出端是斜面避免刀具磨损、提高钻孔精度和加工效率避免斜孔简化夹具结构、使多个平行孔同时加工、减少孔的加工余量26孔的位置距离壁太近封闭平面应有与刀具尺寸和刀具形状相适应的过渡面槽与沟的表面不应与其它加工表面重合27一.定位基准选择加工中是否就是以设计基准作为定位基准呢？定位基准有粗、精之分。§3.3拟定工艺规程的几个主要问题

281.粗基准选择原则1)两个出发点：

a.保证各加工表面有足够余量。

b.保证不加工表面的尺寸和位置符合图纸要求。2)原则：

a.若工件必须首先保证某重要表面余量均匀，则应选该表面为粗基准。

如图车床床身的加工。导轨表面要求硬度高，而且均匀。29b.若工件必须首先保证加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应选不加工表面为粗基准，以达到壁厚均匀，外形对称等要求。又如图，若△A>△B，应选B面，否则选A面。30d.粗基准只允许使用一次。

∵粗基准究竟是毛坯表面比较粗糙，重复定位精度低。c.便于装夹，粗基准表面应尽可能平整光洁不能有飞边，浇口，冒口或其它缺陷,以便使定位准确、夹紧可靠。若粗基准表面有飞边，浇口，冒口等缺陷，在应用前应将其去除。312.精基选择原则：

①基准重合原则：尽可能选用设计基准作为精基准，避免基准不重合误差。如图，加工中，为了保证尺寸a，应如何进行定位32图b方案：夹具简单，但孔中心距a难于保证。为保证尺寸a需提高尺寸c的制造精度。图(c)方案则相反。图b图c33

好处：

a.有利于保证各加工表面的相互位置要求，避免基准转换带来的误差。

b.可简化夹具的设计与制造，缩短生产准备周期。

典型方案：轴类零中加工采用中心孔和箱体类零中加工采用一面两孔。②基准统一原则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。注意：基准统一原则常常会带来基准不重合的问题，此时应综合考虑。34③自为基准原则

对于某些精加工或光整加工工序，因为这些工序要求余量小而均匀，以保证表面加工的质量并提高生产率，此时应选择加工表面本身作为精基准。如：注意：采用自为基准仅能提高表面质量，不能提高形位精度，加工表面与其它形位精度则应由先行工序保证。典型的采用自为基准加工的方法有：珩磨、高速自由镗等。35④便于装夹的原则应满足定位准、稳定可靠，夹紧机构简单，操作方便。④互为基准的原则某些位置度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求。如车床主轴前后支承轴颈与前锥孔有很高的同轴度要求。措施：接触面积和分布面积尽可能大。36二、加工经济精度与加工方法选择影响加工精度的因素很多，如机床精度、切削余量、进给速度、刀具磨损情况等。同一种加工方法，随着加工条件的改变，所能达到的加工精度是不一样的。各种加工方法的加工误差和加工成本之间存在一定的。这种关系呈负指数函数曲线形状。1.加工经济精度37

是指在正常的机床、刀具、人工等工作条件下，以合适的工时消耗，某种加工方法所能达到的加工精度。在经济精度范围内，加工精度和加工成本是相互适应的。①有利于合理地选择加工方法；

②有利于准确地标注产品的技术要求。经济精度：经济精度的重要性：各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度可查阅手册。38经济精度局限性：

①有的加工方法因受到工件材料或加工尺寸的限制而不宜采用；

如：车、铣、刨、钻等加工方法不能加工已淬硬钢；铰孔不宜加工大孔；镗孔不宜加工小孔。

②多种加工方法都能达到所需的加工要求，对此需进一步对加工成本进行定量分析，择优采用；

③经济精度的数值不是一成不变的。

随着技术进步，一些加工方法的加工精度不断提高，成本不断下降。392、加工方法的选择

(1)内容：根据每个加工表面的技术要求，确定其加工方法及分几次加工。

(2)具体应考虑的因素

①各加工方法：经济精度和表面粗糙度与表面加工技术要求相当。最好不低于加工技术要求，否则要进行特别处理，改进工艺措施。同时要注意：

a、表中数据为一般情况下的数值，在某些条中下会发生变化。

b、大批大量生产中，为保证高生产率和高的成品率，常把高光洁度的加工方法用于获得较差的表面粗糙度。

40④本厂现有设备、技术不应一谓追求高精设备要充分利用现有设备,挖掘企业潜力，发挥职工的积极性和创造性。③生产类型

反映的是生产率与经济性关系。大批→高效加工方法。如：采用拉削取代铣、刨、镗孔以获得高效率。又如：农用齿轮直接采用锻造成型，无需切削加工。②材料的性质及可加工性。

如：淬火钢应采用磨削加工，而有色金属磨削困难，一般应采用金刚镗或高速车削来进行精加工。41三、加工阶段的划分（1）按加工性质和作用不同，工艺路线可分成如下几个阶段。

①粗加工阶段

主要任务：切除大部分加工余量。

主要问题：如何获得高的生产率。

特点：加工精度低，表面粗糙度大

②半精加工阶段

主要任务：

a.主要表面消除粗加工留下的误差。达到一定的精度及精加工余量。为精加工作准备。

b.完成一些次要表面如钻孔、铣键槽等的加工。42⑤荒加工

毛坏余量特别大，表面极其粗糙。在粗加工前进行去皮加工。③精加工阶段

任务：使各主要表面达到图纸要求。④光整加工阶段

a.主要任务：对IT6以上，Ra<0.2的表面进行加工。

如孔表面的珩磨，外圆面的抛光。

b.注意：光整加工不能纠正几何形状和相互位置误差。43（2）划分加工阶段的理由①粗加工，切削余量大，工艺单位受力↑，热变形↑，粗加工与精加工分开，可实现自然时效。

②有利于合理使用机床设备。

a.粗加工：功率大，切削效率高。

b.精加工：精度高，受力小，有利于延长等精度机床的寿命

③有利于插入必要的热处理程序。

工艺过程以热处理工序为界自然地划分为各阶段。

如：粗加工之后→去应力时效；精加工后→淬火；精加工后：冰冷处理及低温回火。

④及早发现毛坯缺陷，及时报废或修补，避免造成更大浪费。

⑤表面精加工安排在最后，可防止或减少损伤。44（3）不划分加工阶段的情况①加工要求不高，工件刚性足够，毛坯质量高，切削余量小时，为减小夹紧力的影响，粗加工后应松开，以较小力重新夹紧。再进行精加工。

②有些重型零件中，为减少安装运输费用。45四、工序的集中与分散确定了加工方法和划分加工阶段之后，零件加工的各个工步也就确定了。如何将这些工步组合成工序呢？是将这些工步分散成各个单独工序，还是将某些工步集中在一个工序中加工？461）工序集中

优点：①零件各表面加工集中在少数几道工序内完成，各工序内容多，工步多。

②有利于采用高效的专用设备和工艺装备，生产效率高。

③生产面积和操作工人数减少，工艺路线短。

④可简化生产计划和生产组织工作。

⑤工件装夹次数减少，辅助时间缩短，加工表面间的位置精度易于保证。

缺点：设备、工艺装备投资大，调整、维护复杂，生产准备工作量大，更换新产品困难，柔性差。472）工序分散的特点:

①工序多，工艺过程长，各工序加工内容少，有的情况只有一个工步。

②所使用的设备和工艺装备较简单，易于调整，掌握。

③有利于选用合理的切削用量，减少工序基本时间

④设备数量多，生产面积大，人员多，但不易于适应新产品的生产。48工序的集中与分散程度必须根据生产规模、零件的结构特点和技术要求、机床设备等具体生产条件进行综合分析确定。

如：a.单件小批：在通用数控机床上实现工序集中

b.大批大量生产：宜采用专机来实现工序集中

c.成批生产：集中为宜，不宜采用昂贵设备和工艺装备使工序集中，而是采用多刀多工位进行工序集中。工序集中与分散的选择49五、加工顺序安排（1）遵循四个原则:

a.先粗后精精度逐步提高；

b.先主后次先行装配基面和主要工作面的加工，与主要表面有联系的槽、孔等，介于半精加工与精加工之间。

c.基面先行即首先应加工出选作定位基准的精基准表面，然后再以精基准定位加工其它表面。如打中心孔。

d.先面后孔平面轮廓大、定位稳定可靠。

50（2）热处理工序安排①预备热处理：

目的：改善切削性能，消除毛坯内应力。

安排：在加工之前。包括：退火、正火和调质等。

应用：

a.含碳>0.5%，退火降低硬度；

b.含碳<0.5%，正火增大硬度，使不粘刀；

c.调质，细化组织热处理目的：改变材料的性能，消除内应力。51②最终热处理：目的：提高材料的强度和硬度。安排在半精和精加工之间，包括：淬火、渗碳、氮化、调质等。

应用：

淬火：强度↑，塑性、钢性↓，组织不稳定，易变形，淬火后应进行回火。

渗碳：强度变动加大

氮化：氮化前后都应进行磨削加工，

a.前者：使氮化层厚度均匀。

b.后者：降低表面粗糙度Ra。

调质：用以获得强度高，钢性好的综合性能要求。52③去应力处理目的：消除应力，减小变形

方法：人工时效、退火、高温去应力等

应用：

a.一般铸件：在粗加工后进行；

b.精度要求高的铸件：在半精加工之后，进行第二次……

c.高精度的丝杆、轴等，在粗车、粗磨、半精磨之后均需进行时效处理，为稳定尺寸。还需进一步进行冰冷处理（-70～-80摄氏度，1～2小时）53（3）辅助工序安排：辅助工序是保证质量的重要措施，主要有检验工序。

包括：中间检验、特种检验、表面处理。

①中间检验：是主要的辅助工序。和保证质量的重要措施。

安排在：精加工前；送外厂或外车间加工前、后；花费大或重要工序前后；全部工序结束后。

②特种检验：如：

a.x射线、超声波探伤。用于内部质量检查，在工艺过程开始；

b.荧光检验、磁力探伤。用于检验表面质量，安排在精加工阶段。

③表面处理：去毛刺、到棱边、清洗、电镀、发蓝、涂防锈油。54§3.4加工余量和工序尺寸1．加工余量：

毛坯变为成品，在某加工表面切除金属总厚度，称为该表面的加工总余量。总余量Z=Z1+Z2+……+Zna.工序余量：每一道工序切除的金属层厚度。还可定义为相邻两工序基本尺寸差。b.单边余量：象平面的加工余量，它等于实际切除金属层厚度。c.双边余量：为外园和孔等旋转表面，其加工余量指的是直径上的，即表面实际切除的金属层厚度为加工余量的一半。55

a.机加工中、工序公差按入体原则即：

Ⅰ.对轴类：单向负偏差

Ⅱ.对孔类：单向正偏差“入体”原则的好处:

保证孔轴尺寸计算中计算公式一致。b.毛坯制造偏差取对称正负偏差2．一个规定：工序尺寸公差的取定工序尺寸有公差，余量也再某公差范围变化563.工序余量与工序尺寸计算

最大工序余量：

Z2max=D1max-D2min=Z2+δ2

最小工序余量：

Z2min=D1min-D2max=Z2-δ1

工序余量公差：δz2=Z2max-Z2min=δ1+δ21)对轴类尺寸：57对孔类尺寸：如p167图4-20，

最大工序余量：Z2max=D2max-D1min=Z2+δ2

最小工序余量：Z2min=D2min-D1max=Z2-δ1

工序余量公差：δz2=Z2max-Z2min=δ1+δ2

验证了用“入体”的好处。584.加工总余量对工艺过程影响

a.总余量不够:导致不足以去除零件上有误差和缺陷部分，达不到加工要求。

b.总余量过大：导致加工劳动量增大，材料、工具、电力消耗增大，成本增高。

c.加工总余量的数值与毛坯制造精度有关；若毛坯精度差，余量分布不均匀，应规定较大的余量。

d.加工总余量的大小还与生产类型有关；批量小Z0可大些；批量大，Z0减小。595.加工余量影响因素（1）上工序的尺寸公差δa，本工序基本余量必须大于上工序的尺寸公差。否则上一工序的误差将带入下一工序。

（2）上工序的表面粗糙度Ha及缺陷层Ta

（3）上工序留下的空间误差：由于上工序加工方法、毛坯制造、热处理以及工件存放时所引起的形状误差或位量误差Pa0。（4)本工序的安装误差定位误差，夹紧误差，夹具本身误差，影响加工面和刀具的相对位置，余量中应包含。

605.加工余量确定：（1）计算法：影响因素清楚情况，比较准确。不能离开具体加工方法和条件。

（2）查表法：生产实践积累的表格为基础，查阅相关手册，结合实际加工情况修正。注意：当前技术资料为准，因为随着技术的进步，这些值有所变化。

（3）经验法估算：余量偏大，多在单件小批生产使用。615.工序尺寸确定：基准重合（1）确定各加工工序的余量；（2）从终加工工序开始（设计尺寸），到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序余量，得到各工序基本尺寸（包括毛坯）；（3）除终加工工序外，各加工工序按加工方法的经济精度确定工序尺寸公差。（4）填写工序尺寸，按入体”原则标注工序尺寸公差62§3.5

工艺尺寸链（一）尺寸链

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。一、尺寸链的定义和组成63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。64（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∑。

一个尺寸链中只有一个。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65

(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)封闭环的尺寸自己不能保证，是靠其它相关尺寸来保证的。封闭环的特点：66

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

(2)封闭环尺寸通常是产品技术规范或零件工艺要求决定的尺寸。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。封闭环的重要性:67683.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。表示为：Ai

、Li

；i=1,2,3……

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69减环：尺寸链中，当其余组成环不变，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70（三）尺寸链的分类1.按不同生产过程中应用

(1)工艺过程尺寸链：零件加工工序中，由有关工序尺寸、设计尺寸或加工余量等所组成的尺寸链。

(2)装配尺寸链：在机器设计或装配中，由机器或部件内若干个相关零件构成互相联系的封闭尺寸组合。包含零件尺寸、间隙、形位公差等。

(3)工艺系统尺寸链：在加工零件的某工序的工艺系统内，由工件、刀具、夹具、机床及加工误差等有关尺寸所形成的封闭尺寸组合。71(3)空间尺寸链:

全部尺寸位于几个不平行的平面内。2．按照各尺寸所处的空间位置(1)直线尺寸链：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:

全部尺寸位于一个或几个平行平面内。723．按照构成尺寸链各环的几何特征分为：

(1)长度尺寸链：所有构成尺寸的环，均为直线长度量。

(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。734．按照尺寸链的相互联系的形态，可分为：

（1）独立尺寸链：所有环，在同一尺寸链中。

（2）相关尺寸链：具有公共环的两个以上尺寸链组。即尺寸链中一个或几个环，分布在两个以上的尺寸链中。又可分为并联、串联、混联三种。并联串联74混联公共环同属于不同尺寸链中，公共环尺寸及公差改变将同时影响各个尺寸链。75(1)极值解法：又叫极大极小值解法。按误差综合后的两个最不利情况：即各增环皆为最大极限尺寸而各减环皆为最小极限尺寸的情况；以及各增环皆为最小极限尺寸而各减环皆为最大极限尺寸的情况，来计算封闭环极限尺寸的方法。两种：(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。二、尺寸链的计算方法761．已知组成环，求封闭环

根据各组成环基本尺寸及公差（或偏差），来计算封闭环的基本尺寸及公差（或偏差）。这种计算主要用在审核图纸，验证设计的正确性。正计算求解尺寸链的情形：1.已知组成环，求封闭环2.已知封闭环，求组成环3.已知封闭环及部分组成环，求其余组成环77例：齿轮减速箱装配后，要求左轴承端面与左端轴套之间的间隙为L∑

。此尺寸可通过事先检验零件的实际尺寸L1、L2、L3、L4、L5，就可预先知L∑的实际尺寸是否合格?782．已知封闭环，求组成环

根据设计要求的封闭环基本尺寸及公差（或偏差），反过来计算各组成环基本尺寸及公差（或偏差）。反计算如：齿轮零件，需控制幅板厚度10土0.15，轴向尺寸加工，如何控制L1、L2、L379工序1；车外圆，车两端面后得L1

工序2；车一端幅板，至深度L2

工序3：车另一端幅板，至深度L3，保证10士0.15。

幅板厚度10士0.15是按尺寸L1、L2、L3加工后间接得到的。为了保证10士0.15，必须限制L1，L2，L3的尺寸偏差。已知封闭环L∑=10士0.15，求出各组成环L1，L2，L3尺寸的上下偏差。803.已知封闭环及部分组成环，求其余组成环

根据封闭环和其他组成环的基本尺寸及公差（或偏差）来计算尺寸链中某一组成环的基本尺寸及公差（或偏差）。实质属于反计算，也可称作“尺寸链的中间计算”。这种计算在工艺设计上应用较多，如基准的换算，工序尺寸的确定等。81尺寸链的基本理论，无论对机器的设计，或零件的制造、检验，以及机器的整机、部件（组件）装配等，都是很有实用价值的。正确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。82三、尺寸链计算的基本公式尺寸、偏差及公差之间的关系：83

尺寸链计算所用符号84（一）尺寸链各环的基本尺寸计算各环基本尺寸关系：85由此推得尺寸链基本尺寸的一般公式：尺寸链封闭环的基本尺寸，等于各增环基本尺寸之和，减去各减环基本尺寸之和。对于任何一个总数为N的独立尺寸链，若其中增环数为m，其封闭环只有一个，则减环数n为n=N-1-m。故：86（二）极值解法封闭环最大极限尺寸1.各环极限尺寸计算三环尺寸链极限尺寸计算关系图增环为最大极限尺寸，减环最小极限尺寸。87多环尺寸链计算时，封闭环的极限尺寸可写成一般公式：882.各环上、下偏差的计算零件图和工艺卡片中的尺寸和公差，一般均以上、下偏差的形式标注，所以该式较为简便迅速。893.各环公差的计算即：结论：

封闭环公差等于组成环公差之和，比任何组成环公差都大。应用中应注意：

(1)在零件设计中，应选择最不重要的环作为封闭环。

(2)封闭环公差确定后，组成环数愈多，则每一环的公差愈小，加工要求愈高。所以在装配尺寸链中，应尽量减小尺寸链的环数。即“最短尺寸链原则”。

90（三）概率解法概率解法可以克服极值解法的缺点，使其应用更为科学、合理。极值解法特点：优点：简便、可靠、可保证不出现不合格品。缺点：根据关系式所分配给各组成环公差过于严格。

甚至无法加工。不够科学、不够合理。91在大批大量生产中，一个尺寸链中的各组成环尺寸的获得，彼此并无关系，因此可将它们看成是相互独立的随机变量。相互独立的随机变量,经大量实测数据后，从概率的概念看，有两个特征数：

（1）算术平均值

——这数值表示尺寸分布的集中位置。

（2）均方根偏差

δ——这数值说明实际尺寸分布相对算术平均值的离散程度。概率解法的数学依据：独立随机变量之和的均方差为:其中：921.各环公差计算

尺寸链计算时，不是均方根偏差间的关系，而是以误差量（或公差）间关系来计算的，公式需改写。当零件尺寸为正态分布曲线时，其偶然误差ε与均方根误差σ间的关系，可表达为：反映了封闭环误差与组成环误差间的基本关系。尺寸链各组成环的误差分布遵循正态分布时，则其封闭环也将遵循正态分布规律。取公差带T=6σ，则封闭环的公差与各组成环的公差关系可表示为：ε=6σ

即：93当零件尺寸分布下为非正态分布时，封闭环公差计算时须引入“相对分布系数K”。K表示所研究的尺寸分布曲线的不同分布性质，即曲线的不同分布形状。非正态分布时各环公差计算：正态分布时：非正态分布时：封闭环公差的一般公式为：94一些尺寸分布曲线的K及e值95若各组成环公差相等Ti=TM，则各环的平均公差为：用概率解法可将组成环平均公差扩大倍。概率解法与极值解法的比较：极值解法：但实际上，由于各组成环通常未必是正态分布曲线，即Ki>1,故实际所求得的扩大倍数比小些。正态分布时：96极值解法时的，是包括了封闭环尺寸变动时一切可能出现的尺寸，即尺寸出现在范围内的概率为100%；而概率解法时的，是正态分布下取误差范围内的尺寸变动，即尺寸出现在该范围内的概率为99.73%，由于超出之外的概率仅为0.27%，这个数值很小，所以取作为封闭环尺寸的实际变动范围是合理的。组成环平均公差扩大原因：97包括：

①测量基准与设计基准不重合时的尺寸换算；

②定位基准与设计基准不重合时的尺寸换算。四、工艺过程尺寸链正确地绘制、分析和计算工艺过程尺寸链，是编制工艺规程的重要手段。下面就来看看工艺尺寸链的具体运用。（一）基准不重合时的尺寸换算981.测量基准与设计基准不重合时的尺寸换算生产实际中经常遇到。如图：要加工三个圆弧槽，设计基准为与Φ50同心圆上的交点,显然在圆弧槽加工后，尺寸就无法测量，就要考虑选用圆柱表面或选用内孔上母线为测量基准来换算出尺寸。设计基准99解：以Φ50下母线为测量基准时，如下尺寸链：外径：上道工序加工直接保证；t：应在本测量工序中直接获得，均为组成环；R5:需测量后自然形成且满足设计要求，封闭环。基本尺寸：∴t＝45上、下偏差：∴Δxt＝0∴Δst＝+0.2测量尺寸t：

验算：T5=T50+T45100同理，以选内孔上母线C为测量基准时，可画出如下尺寸链：外圆半径为增环，内孔半径及尺寸h为减环，R5仍为封闭环。计算可得测量尺寸h：1012．定位基准与设计基准不重合时的尺寸换算

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为工序尺寸。基本尺寸：A=600-350=250又因为：即：尺寸350和600均为对称偏差，故：A＝250±0.10102如果图规定350±0.30（要求不变），600±0.40（公差放大）。

(1)与设计部门协商，能否将孔心线尺寸350要求放低（要放大到T350>T600,往往难以同意）；

(2)改变定位基准，即用底面定位加工（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：则T600>T300

（0.80＞0.60），无法满足工艺尺寸链基本计算式的关系，即使本工序的加工误差TA=0，也无法保证获得350±0.30在允许范围之内。这时就必须采取措施：103

(3)提高上工序的加工精度，即缩小600±0.40公差，使T600<T350

（比如上例中T350=0.60,T600=0.40是允许的）；

(4)适当选择其他加工方法，或采取技术革新，使上工序和本工序尺寸的加工精度均有所提高（比如压缩T600=0.50，TA=0.10），这样也能保证实现350土0.30的技术要求。104（二）多工序尺寸换算

在实际生产中，特别当工件形状比较复杂，加工精度要求较高，各工序的定位基准多变等情况下，其工艺过程尺寸链比较复杂，有时一下不易辨清，需作进一步深入分析。介绍几种常见的多工序尺寸换算。1051.从待加工的设计基准标注尺寸时的计算

如：带键糟齿轮孔，要求有一定耐磨性，工艺上需淬火后磨削，则键槽深度的最终尺寸不能直接获得，因其设计基准内孔要继续加工，插键槽时深度只能作加工中间工序尺寸，拟订工艺规程时应计算。

工序1：镗内孔至

工序2：插键槽至尺寸A；

工序3：热处理；

工序4：磨内孔至。要求出工序尺寸A及其公差（假定热处理后内孔涨缩，镗磨同轴度；忽略）。

工序为：106按加工路线作出如图尺寸链。解：方法一107尺寸链基本公式：+0.30＝(+0.025＋△sA)－0∴△sA＝0.275+0＝(0＋△xA)－（+0.05）∴△xA＝0.050基本尺寸：偏差：尺寸A为：按“入体”原则：108方法一看不到A与加工余量关系，引进半径余量Z3/2，把方法一中的尺寸链分解成两个各三环尺寸链。解：方法二（A）109图（B）中，余量Z3/2为封闭环，图（C）中，46为封闭环，而Z3/2为组成环。可见，要保证尺寸46，就要控制Z3的变化；而要控制Z3的变化，又要控制两个组成环19.8及20的变化。A既可从图（A）求出，也可从图（B、C）求出。往往前者便于计算，后者便于分析。1102.零件进行表面工艺时的工序尺寸换算

机器上有些零件如手柄、罩壳等需进行镀铬、镀锌等表面工艺。目的为美观和防锈，表面没有精度要求，也没有工序尺寸换算的问题；有些零件则不同，不仅在表面工艺中要控制镀层厚度，也要控制镀层表面的最终尺寸，就需要用尺寸链进行换算。例图:圆环，大量生产中，一般采用的工艺：车——磨——镀层。外径镀铬，要求保证尺寸，并希望镀层厚度0.025～0.04（双边为0.05～0.08），求镀前尺寸。111机械加工时，控制镀前尺寸和镀层厚度（由电镀液成份及电镀时参数决定）直接获得，而零件尺寸是镀后间接保证的，所以它是封闭环。如图工艺尺寸链，解之得：A＝28－0.08＝27.920＝0＋△sA∴△sA＝0-0.045＝-0.03+△xA∴△xA＝－0.015即：镀前尺寸为112例2：单件、小批生产中,由于电镀工艺不稳定，或由于对镀层的精度、表面粗糙度要求很高时，生产中车—磨—镀层工艺不能满足要求。故采用工艺：车—磨—镀层—磨。图中圆环，外径镀铬，要求保证尺寸，Ra为0.2，镀层厚度仍为0.025～0.04（双边为0.05～0.08），求镀前尺寸。0＝0－△

xA∴△xA＝0-0.03＝－0.03－△sA∴△xA＝0.016A＝28－0.08＝27.92即：镀前尺寸为解：绘出尺寸链113（三）孔系座标尺寸换算例如：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，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？这种尺寸换算通常是属于平面工艺尺寸链的一种应用。114尺寸链图，由L∑

、Lx、Ly

三尺寸组成的封闭图形。其中L∑是加工结束后才获得的，故是封闭环，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（如图c）。解：

Lx、Ly均是增环。实质上是一般的反计算问题。115由尺寸链基本公式:若用等公差法分配，即:而: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：