第五章机械工艺规程的制定

第五章机械加工工艺规程的制定加工工艺——产品制造的方法。工艺规程制订的原则——是优质、高产、低成本，即在保证产品质量的前题下，争取最好的经济效益。

1.生产过程指把原材料转变为成品的全过程。机械工厂的生产过程一般包括原材料的验收、保管、运输，生产技术准备，毛坯制造，零件加工（含热处理），产品装配，检验以及涂装等。第一节概述一、生产过程和工艺过程2.工艺过程

把生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相

工艺过程可根据其具体工作内容分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、表面处理、装配等不同的工艺过程。

对位置和物理、力学性能等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。一个或一组工人在一个工作地点，对一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程叫工序。例如图3-4二、机械加工工艺过程及其组成

机械加工工艺过程是指用机械加工方法（主要是切削加工方法）逐步改变毛坯的形态（形状、尺寸以及表面质量），使其成为合格零件所进行的全部过程。它一般由工序、工步、走刀等不同层次的单元所组成。

1.工序

图3－4小轴零件例：表单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；

调头，车另一端面，钻中心孔车床I

2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床

5去毛刺钳工台图阶梯轴讨论：生产规模不同，工序的划分不一样。工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为安装。2.安装3.工位

工件在一次安装后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置上所完成的那一部分工艺过程称为工位。如图3-9所示图3－9多工位加工4.工步与复合工步在加工表面、切削刀具和切削用量（仅指转速和进给量）都不变的情况下，所连续完成的那部分工艺过程，称为一个工步。例图3-5

、图3－6所示

有时为了提高生产效率，经常把几个待加工表面用几把刀具同时进行加工，这可看作为一个工步，并称为复合工步，如图3-7所示。例：单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；

调头，车另一端面，钻中心孔车床I

2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床

5去毛刺钳工台图阶梯轴四个五个一个两个三个两个一个

图3－6转塔自动车床的不同工步图3－7复合工步图3－5底座零件底孔加工工序5.走刀

在一个工步内，有些表面由于加工余量太大，或由于其它原因，需用同一把刀具以及同一切削用量对同一表面进行多次切削。这样刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。如图7-4所示的零件加工。

图5－4以棒料制造阶梯轴零件的年生产纲领按下列公式计算：N=Qn(1+a)(1+b)(3-1)式中N——零件的生产纲领，单位为件／年；Q——产品的年产量，单位为台／年；n——每台产品中所含该零件的数量，单位为件／台；a——零件的备品百分率；b——零件的废品百分率。1.生产纲领产品的年生产纲领就是产品的年生产量。三、生产纲领与生产类型2.生产类型的划分根据产品投入生产的连续性，可大致分为三种不同的生产类型。1.单件生产

产品品种不固定，每一品种的产品数量很少，大多数工作地点的加工对象经常改变。例如，重型机械、造船业等一般属于单件生产。2.大量生产产品品种固定，每种产品数量很大，大多数工作地点的加工的对象固定不变。例如，汽车、轴承制造等一般属于大量生产。

在成批生产中，根据批量大小可分为小批、中批和大批生产。小批生产的特点接近于单件生产的特点，大批生产的特点接近于大量生产的特点，中批生产的特点介于单件和大量生产特点之间。因此生产类型可分为：单件小批生产，大批大量生产，中批生产。各种生产类型的工艺特点见表3-3。

3.成批生产产品品种基本固定，但数量少，品种较多，需要周期性地轮换生产，大多数工作地点的加工对象是周期性的变换。

表各种生产类型的规范返回生产类型零件的年生产纲领/件/年重型机械中型机械轻型机械单件生产小批生产中批生产大批生产大量生产≤5>5~100>100~300>300~1000>1000≤20>20~200>200~500>500~5000>5000≤100>100~500>500~5000>5000~50000>500001.工艺规程的作用1.工艺规程是指导生产的主要技术文件2.工艺规程是组织生产和管理工作的基本依据3.工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料四、机械加工工艺规程机械加工工艺规程简称为工艺规程，是指导机械加工的主要技术文件。它是以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺卡片。这种卡片包括零件各个工序的名称、工序内容，经过的车间、工段、所用的机床、刀具、夹具、量具，工时定额等。主要用于单件小批生产以及生产管理中。2.常用工艺文件的种类（1）机械加工工艺过程卡片表机械加工工艺过程卡片（2）机械加工工艺卡

它是以工序为单位，详细说明零件的机械加工工艺过程,其内容介于工艺过程卡片和工序卡片之间。它用来指导工人进行生产和帮助车间干部和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要工艺文件，广泛用于成批生产和单件小批生产中比较重要的零件或工序。机械加工工艺卡片返回

它是根据工艺卡片的每一道工序制订的，主要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件。多用于大批大量生产或成批生产中比较重要的零件。该卡片中附有工序简图，并详细记载了该工序加工所需的资料，如定位基准选择、工序尺寸及公差以及机床、刀具、夹具、量具、切削用量和工时定额等。（3）机械加工工序卡机械加工工序卡片产品整套装配图、零件图质量标准生产纲领、生产类型毛坯情况本厂现有生产条件先进技术、工艺有关手册、图册3.制订机械加工工艺规程的原始资料（1）机械加工工艺规程制定的原则（1）保证加工质量（2）保证生产效率（3）较低制造成本（4）良好劳动条件4.制订机械加工工艺规程的原则及步骤（2）步骤分析研究产品图纸工艺性分析选择毛坯拟订工艺路线选择设备、工装确定工序余量、工序尺寸确定切削用量、工时定额技术经济分析填写工艺文件定义——零件结构的工艺性是指所设计的零件在满足要求的前题下，制造的可行性和经济性。功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较低的制造成本。零件结构工艺性的分析，包括零件尺寸和公差的标注、零件的组成要素和整体结构等方面的分析。第二节零件的结构工艺性分析2.1零件结构工艺性2.1.1零件结构工艺性的基本概念l

零件结构工艺性：零件制造、装配、维修的难易程度，是评价零件结构优劣的重要技术经济指标。l

衡量零件结构工艺性的依据（1）零件结构通用化、标准化、系列化的程度；（2）零件加工工艺复杂程度及经济性；（3）材料的利用率；（4）加工面积的大小和实现自动化加工的可能性。l

结构工艺性是相对的，与生产规模、设备条件、技术水平等因素密切相关2.1.2切削加工对零件结构工艺性要求l

提高零件结构工艺性的原则

（1）在保证零件刚度、强度等条件下减轻零件的重量和体积，以节省材料，方便储运。具体设计方法：合理运用加强筋等。

（2）有利于保证加工的可能性和经济性，保证加工质量，提高加工效率。具体设计方法：简化结构、减小加工面积、工件便于安装定位、加工和测量、满足工种工艺的要求等。例如：螺纹退刀槽、砂轮越程槽、刨、插退刀槽刀具形状影响：钻孔顶角、不能在斜面上钻孔，出口也不能是斜面、孔轴线必须是直线；铣刀圆弧，内凹处不能是尖角。l

提高零件结构工艺性的原则

（3）零件结构要素标准化、系列化，以简化工艺装备（刀具、夹具、量具及辅具等）。（4）合理规定尺寸精度、表面粗糙度要求及主要件的性能参数，以缩短加工过程。（5）把先进的工艺方法与工厂实际生产条件结合起来。图例：便于加工图：刀具结构影响2.1.3装配工艺对零件结构工艺性的要求

l

改善机器结构的装配工艺性的原则（1）机器结构应能分解成为独立装配单元，以便于组织平行的流水装配作业，缩短装配周期。（2）应便于装配和调整、减轻劳动量。（3）零件数量、规格减小，简化装配结构。（4）有利于达到和提高装配质量要求。第三节定位基准及选择1基准

基准：用来确定生产对象上几何要素之间几何关系所依据的那些点、线或面。基准分为两大类即设计基准和工艺基准。1.设计基准是设计图样上所采用的基准，设计基准可以是点、线或者面。

例如：图中阶梯轴的端面和中心线基准。图设计基准举例端面1和中心线22.工艺基准

零件在加工、测量和装配过程中所采用的基准。

分类：定位基准、测量基准、装配基准1)定位基准

在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。

分类：粗基准、精基准、附加基准

粗基准：未经机械加工的定位基准，第一道机械加工工序所采用的定位基准都是粗基准；

精基准：经过机械加工的定位基准称为。

附加基准：零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。2)测量基准

在加工中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差所采用的基准。3)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。为了便于掌握上述关于基准的分类，可以用框图归纳如下(图)：图7-9基准的分类1.一般原则1)选最大尺寸的表面为安装面，例：图5-102)首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。因为在加工中保证空间位置精度有时要比尺寸精度困难得多，例：图5-113)应尽量选择零件的主要表面为定位基准，例：图5-11；4)定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠。5.2.2定位基准的选择下一部分要求所加工的孔与端面M垂直，显然用N1面定位时加工精度高。图5-10选最长距离的面为导向面返回图5-11空间位置精度的保证返回图5-11要以M面为安装面限制，，，三个自由度，以N面为导向面限制，，两个自由度，要保证这些空间位置，M面与N面必须有较高的加工精度。图5-11空间位置精度的保证选主要表面为定位基准，可使设计基准与定位基准重合，图中的M面、N面。返回2.粗基准的选择1)选加工余量小的、较准确的、光洁的、面积较大的毛面做粗基准；（砂型铸造最底面）2)选重要表面为粗基准；如图5-123)选不加工的表面做粗基准；如图5-134)粗基准一般只能使用一次。注意：a、第一、二道工序一般都是为了加工出精基准；b、在实际应用中，尽量兼顾这四条原则，不能同时兼顾的要根据具体情况，抓住主要矛盾，解决问题。下一部分图5-12床身零件加工时的粗基准选择返回图5-13选不加工表面为粗基准返回图5－11用需加工的内孔作粗基准图5－13阶梯轴的加工（用加工余量小）3.精基准的选择1)基准重合原则，选设计基准为定位基准，可以消除基准不重合误差，例：图7-142)基准单一原则，为了减少夹具类型和数量或为了进行自动化生产，例：图7-14(b)3)互为基准原则，对空间位置精度要求很高的零件常采用，例：图7-154)自为基准原则，对于其些精度要求很高、余量很小并且均匀的表面常用，例：图7-16回首页下一部分图5-14基准重合原则返回(a)加工主轴箱零件的主轴孔，(b)中活塞零件设计要求销孔与顶部问的距离C1发动机机体的精基准基准统一原则，这样便于保证各加工面间的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并简化夹具的设计和制造。图5-15互为基准原则通常采用互为基准、反复加工的原则返回图5－20床身导轨面自为基准第四节机械加工工艺路线的拟定一、表面加工方法选择1.加工方法的经济精度、表面粗糙度与加工表面的技术要求相适应。2.加工方法与被加工材料的性质相适应。3.加工方法与生产类型相适应。4.加工方法与本厂条件相适应。1、加工经济精度与加工方法的选择

前提条件：了解各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度、经济精度、精度的相对性。1.加工经济精度经济精度是指在正常加工条件下(采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间)所能保证的加工精度和表面粗糙度。加工误差和加工成本成反比例关系(图5-17)。每种加工方法都有一个加工经济精度问题，加工加工精度发展趋势见图5-18。图5-17加工误差与加工成本的关系结论：一种加工方法在A点的左侧或B点的右侧应用都是不经济的。δ表示加工误差，S表示加工成本。返回

各种加工方法的加工经济精度的概念也在发展，其指标在不断提高。图5-18加工精度发展趋势2.加工方法的选择

根据零件的精度(包括尺寸、形状和位置精度以及表面精糙度)、本车间(或本厂)现有工艺条件、加工经济精度等选择加工方法，见表5-9。选择加工方法时应考虑的主要问题有：

1)能否达到零件精度的要求2)零件材料的可加工性能如何3)生产率对加工方法有无特殊要求4)本厂的工艺能力和现有加工设备的加工经济精度如何。下一部分表5-9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12～1311～128～910～802.5～101.25～2.5车槽一次走刀二次走刀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续表表5-9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返回2典型表面的加工路线典型表面：外圆、内孔和平面。1.外圆表面的加工路线

零件的外圆表面主要采用下列5条基本加工路线来加工(图5-19)。

1)粗车—半精车—精车(图5-19a)2)粗车—半精车—粗磨—精磨(图5-19b)3)粗车—半精车—精车—金刚石车(图5-19c)4)粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光(图5-19d)5)粗铣—半精铣—精铣(图5-19e)下一部分图5-19外圆表面的加工路线返回图5-19a外圆表面的加工路线1返回1)粗车—半精车—精车图5-19b外圆表面的加工路线2返回2)粗车—半精车—粗磨—精磨图5-19c外圆表面的加工路线3返回3)粗车—半精车—精车—金刚石车图5-19d外圆表面的加工路线4返回4)粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨研磨可换成超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光图5-19e外圆表面的加工路线55)粗铣—半精铣—精铣返回2.孔的加工路线

零件上的孔主要采用下列4条基本的加工路线来加工(图5-20)。1)钻(粗镗)—粗拉—精拉(图5-20a)2)钻—扩—铰—手铰(图5-20b)3)钻(或粗镗)—半精镗—精镗—浮动镗或金刚镗(图5-20c)4)钻(或粗镗)—粗磨—精磨—研磨或珩磨(图5-20d)下一部分图5-20孔的加工路线返回图5-20a孔的加工路线11)钻(粗镗)—粗拉—精拉返回图5-20b孔的加工路线22)钻—扩—铰—手铰返回图5-20c孔的加工路线33)钻(或粗镗)—半精镗—精镗—浮动镗或金刚镗返回图5-20d孔的加工路线44)钻(或粗镗)—粗磨—精磨—研磨或珩磨返回3.平面的加工路线

零件上的平面主要采用下列5条基本的加工路线来加工(图5-21)。1)粗铣—半精铣—精铣—高速铣(图5-21a)2)粗刨—半精刨—精刨—宽刀精刨、刮研或研磨(图5-21b)3)粗铣(刨)—半精铣(刨)—粗磨—精磨—研磨—精密磨、砂带磨或抛光(图5-21c)4)粗拉—精拉(图5-21d)5)粗车—半精车—精车—金刚石车(图5-21e)下一部分图5-21平面的加工路线返回图5-21a平面的加工路线11)粗铣—半精铣—精铣—高速铣返回图5-21b平面的加工路线22)粗刨—半精刨—精刨—宽刀精刨、刮研或研磨返回图5-21c平面的加工路线33)粗铣(刨)—半精铣(刨)—粗磨—精磨—研磨—精密磨、砂带磨或抛光返回图5-21d平面的加工路线44)粗拉—精拉返回图5-21e平面的加工路线55)粗车—半精车—精车—金刚石车返回二、加工阶段的划分原因：

1)粗加工时，切削层厚，切削热量大，无法消除因热变形带来的加工误差，也无法消除因粗加工留在工件表层的残余应力产生的加工误差。2)后续加工容易把已加工好的加工面划伤。3)不利于及时发现毛坯的缺陷。4)不利于合理地使用设备。5)不利于合理地使用技术工人。二、加工阶段的划分粗加工阶段光整加工阶段精加工阶段半精加工阶段加工阶段划分加工阶段的原因切除大量多余材料，主要提高生产率。完成次要表面加工(钻、攻丝、铣键槽等)主要表面达到一定要求，为精加工作好余量准备安排在热处理前。主要表面达到图纸要求。进一步提高尺寸精度降低粗糙度，但不能提高形状、位置精度1、保证加工质量2、合理使用设备3、便于安排热处理工序4、便于及时发现毛坯缺陷5、避免重要表面损伤。小结：零件加工划分阶段的好处

1）有充足的时间消除热变形和消除粗加工产生的残余应力，使后续加工精度提高。2）在粗加工阶段发现毛坯有不可挽救的缺陷时，就停止下一加工阶段的加工，避免浪费。3）合理地使用设备，低精度机床用于粗加工，精密机床专门用于精加工，以保持精密机床的精度水平和经济性。4）合理地安排人力资源，高技术工人专门从事精密、超精密加工，这对保证产品质量，降低成本，提高工艺水平来说都是十分重要的。回首页下一部分三工序的集中与分散

两种不同形式的工艺规程：一种是工序集中，另一种是工序分散。

工序集中：是使每个工序中包括尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数也相应地减少；工序分散：是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成，因而每道工序的工步少，工艺路线长。特点与应用：工序集中有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，有利于采用高生产率机床，节省安装工件的时间，减少工件的搬动次数。工序分散可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整、对刀也比较容易，对操作工人的技术水平要求较低。工序集中和工序分散各有在生产中都有应用。

当零件的加工精度要求比较高时，工序必须比较分散。基面先行先面后孔先主后次先粗后精1.机械加工顺序的安排进给路线短换刀次数少四、加工顺序的安排2.热处理工序的安排退火：用于高碳钢、合金钢等，降低硬度，便于切削；正火：用于低碳钢，提高硬度，便于切削；调质：淬火后高温回火预备热处理最终热处理去除内应力处理位置：粗加工前目的：改善切削性能，消除内应力位置：半精加工后，精加工前目的：提高强度、硬度

位置：粗加工前、后，半精加工后，精加工前目的：消除内应力，防止变形、开裂。淬火、渗碳、氮化等自然时效人工时效3.热处理工序特点：1）为改善切削性能的热处理工序应安排在切削加工之前。2）为消除内应力的热处理工序最好安排在粗加工之后。3）为改善材料的力学物理性质安排在半精加工之后。4）对于高精度精密零件在淬火后安排冷处理以稳定零件的尺寸。5）为提高零件表面性能的热处理工序、以装饰为目的热处理工序、表面处理工序一般都放在工艺过程的最后。4.辅助工序的安排金属镀层非金属镀层氧化膜表面处理工序检验工序其它工序安排位置：工艺过程最后目的：美观位置：去毛刺、倒钝锐边应在淬火前目的：安全位置：粗加工后、关键工序后、送往外车间加工前后、零件全部加工结束之后目的：质量控制。质量检验特种检验（无损探伤、磁力探伤、水压、超速试验）去毛刺、倒钝锐边去磁清洗涂防锈油一、加工余量确定（1）总加工余量（3）总余量为各工序余量之和（2）工序余量1.加工余量概念总加工余量是指零件加工过程中，某加工表面所切去的金属层总厚度。是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。工序余量是一道工序内切除的金属层厚度，为相邻两工序的工序尺寸之差。第五节机床加工工序的设计（5）余量大小对加工精度、生产率、经济性都有影响（6）工序余量用经验法估算或查表法、分析计算法确定（4）公称余量公称余量是指相邻两工序的基本尺寸之差。（5）余量公差

加工余量中公称余量、最大余量

及最小余量之间的关系以加工外表面为例：上工序基本尺寸：a=amax本工序基本尺寸：b=bmax最小余量：zbmin=

amin－bmax最大余量：zbmax=amax－

bmin余量公差：Tzb=zbmax－zbmin

=(amax－

bmin)－(amin－bmax)=amax－amin+bmax－bmin=Ta+Tb工序公差一般按“入体原则”标注图7－24加工表面的粗糙度与缺陷层1－缺陷层；2－正常组织1、上工序的表面粗糙度和表面缺陷层（图5-24）3、上工序各表面间相互位置的空间偏差（图5－26）2、上工序的尺寸公差（图5－25）2.影响加工余量的因素4、本工序安装误差（图5-27)图7－25上工序留下的形状误差图7－26轴的弯曲对加工余量的影响图7－27三爪卡盘上的装夹误差

3、加工余量的确定(１)分析计算法加工外圆和孔时：

2Zb=Ta+2(H1a+H2a)+2|a+b|

加工平面时：Zb=Ta+(H1a+H2a)+|a+b|(２)经验估计法(３)查表修正法二、工序尺寸与公差的确定工序尺寸是零件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸。其基本尺寸根据零件图上的设计尺寸、已确定的各工序的加工余量及定位基准的转换关系来计算，其公差按各工序加工方法的经济精度选定，并将其标注在工序图上。

１、按工艺尺寸链计算工序尺寸

的场合（１）当定位基准与设计基准不重合时；（２）当加工过程中需多次转换工序基准时；（３）当工序尺寸尚需从继续加工的表面标注时。具体步骤:参见各种类型尺寸链的解法２、直接推算工序尺寸的场合当各工序的定位基准与设计基准重合时，其工序尺寸计算简单，可根据零件图上的设计尺寸、各工序的加工余量、各工序所能达到的精度，由最后一道工序依次往前推算，直至毛坯为止。具体步骤：（１）首先拟定该加工表面的工艺路线，确定工序和工步；（２）其次按工序用分析计算法或查表法求出每道工序的加工余量；（３）再按工序确定其加工经济精度和表面粗糙度；（４）最后确定各工序的工序尺寸及公差。铰孔精镗孔半精镗孔粗镗孔毛坯孔0.10.52.45H7（）表5-10工序尺寸及公差的计算H8（）H10（）H13（）Ra0.8Ra1.25Ra2.5Ra16100100-0.1=99.999.9-0.5=99.499.4-2.4=97.097-5=92.0工序名称工序间余量/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度/μm工序间尺寸工序尺寸3.机床的规格与加工工件的尺寸相适应5、合理选用数控机床。2.机床的生产率与生产类型相适应。1.机床的精度应与要求的加工精度相适应.三、机床设备及工艺装备的选择4、机床的选择应结合现场的实际情况。一般：单件小批：通用机床、工装；大批、大量：专机、组机、专用工装数控机床：可用于各种生产类型。刀具尽可能用标准的。1.选择机床设备的基本原则1、单件小批生产：采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、虎钳、分度头等。有组合夹具站的，可采用组合夹具。3、多品种中、小批生产可采用可调夹具或成组夹具。2、大批大量生产为提高劳动生产率应采用专用高效夹具。2.工艺装备的选择4、采用数控加工时夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工走刀（如碰撞等）。夹具的选择1、一般优先采用标准刀具。3、刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。2、若采用工序集中时，应采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。4、数控加工对刀具的刚性及寿命要求较普通加工严格。应合理选择各种刀具、辅具（刀柄、刀套、夹头等）。刀具的选择1、单件小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分尺和千分表等。3、量具的精度必须与加工精度相适应。2、大批大量生产应采用各种量规和高效的专用检验夹具和量仪等。量具的选择第七节工艺尺寸链一、尺寸链的定义、组成1、定义尺寸链就是在零件加工或机器装配过程中，由相互联系且按一定顺序连接的封闭尺寸组合。（1）在加工中形成的尺寸链——工艺尺寸链A2A1A01.加工面2.定位面3.设计基准（2）在装配中形成的尺寸链——装配尺寸链A1A2A02、特征3、组成1、封闭性2、关联性。环——尺寸链中的每一个尺寸。它可以是长度或角度。封闭环——在零件加工或装配过程中间接获得或最后形成的环。组成环——尺寸链中对封闭环有影响的全部环。组成环又可分为增环和减环。

增环——若该环的变动引起封闭环的同向变动，则该环为增环．

减环——若该环的变动引起封闭环的反向变动。则该环为减环。4、增、减环判别方法在尺寸链图中用首尾相接的单向箭头顺序表示各尺寸环，其中与封闭环箭头方向相反者为增环,与封闭环箭头方向相同者为减环。A1A0A2A3封闭环减环增环举例：二、尺寸链的分类

1、按应用范围分类1）工艺尺寸链——全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。2）装配尺寸链——全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链。3）零件尺寸链——全部组成环为同一零件设计尺寸所形成的尺寸链。4）设计尺寸链——装配尺寸链与零件尺寸链，统称为设计尺寸链。1）长度尺寸链—全部环为长度的尺寸链2）角度尺寸链—全部环为角度的尺寸链3）直线尺寸链——全部组成环平行于封闭环的尺寸链。4）平面尺寸链——全部组成环位于一个或几个平行平面内，但某些组成环不平行于封闭环的尺寸链。5）空间尺寸链——组成环位于几个不平行平面内的尺寸链。

2、按几何特征及空间位置分类三、尺寸链的建立

1、确定封闭环

2、组成环确定1、加工顺序或装配顺序确定后才能确定封闭环。2、封闭环的基本属性为“派生”，表现为尺寸间接获得。

关键

关键

要领1、设计尺寸往往是封闭环。2、加工余量往往是封闭环（靠火花磨除外）。

关键

关键1、封闭环确定后才能确定。2、直接获得。3、对封闭环有影响三、尺寸链的计算１、尺寸链的计算方法（１）极值法：用各组成环极限尺寸来计算，也称极大值极小值法；

简便可靠，有时要求过于苛刻（２）概率法：用概率论原理计算。

适应大批量自动化生产２、尺寸链计算中的三种情况（１）已知组成环求封闭环：正计算，结果唯一；

用于审核设计的正确性（２）已知封闭环求组成环：反计算，结果多选，需优化；

用于产品设计或工艺计算中（３）已知封闭环求部分组成环：中间计算，结果不一定唯一。

用于基准换算及工序尺寸的确定

1.极值法

（1）极值法各环基本尺寸之间的关系封闭环的基本尺寸A0等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和，即（2）各环极限尺寸之间的关系封闭环的最大极限尺寸A0max等于增环的最大极限尺寸之和减去减环的最小极限尺寸之和，即四、尺寸链计算的基本公式

封闭环的最小极限尺寸A0min等于增环的最小极限尺寸之和减去减环的最大极限尺寸之和，即

(3)

各环上、下偏差之间的关系封闭环的上偏差ES(A0)等于增环的上偏差之和减去减环的下偏差之和，即

封闭环的下偏差EI(A0)等于增环下偏差之和减去减环的上偏差之和，即

（4）各环公差之间的关系

封闭环的公差T(A0)等于各组成环的公差T(Ai)之和，即

极值法解算尺寸链的特点是：简便、可靠，但当封闭环公差较小，组成环数目较多时，分摊到各组成环的公差可能过小，从而造成加工困难，制造成本增加，在此情况小，常采用概率法进行尺寸链的计算。

2.概率法特点：以概率论理论为基础，计算科学、复杂，经济效果好，用于环数较多的大批大量生产中。

(2)各环平均尺寸之间的关系

(1)各环公差之间的关系

(3)各环平均偏差之间的关系

当计算出各环的公差、平均尺寸、平均偏差之后，应按将该环的公差对平均尺寸按双向对称分布，即写成，然后将之改写成上下偏差的形式，即假定各环尺寸按正态分布，且其分布中心与公差带中心重合。

(1)正计算——已知各组成环，求封闭环。正计算主要用于验算所设计的产品能否满足性能要求及零件加工后能否满足零件的技术要求。

(2)反计算——已知封闭环，求各组成环。反计算主要用于产品设计、加工和装配工艺计算等方面，在实际工作中经常碰到。反计算的解不是唯一的。如何将封闭环的公差正确地分配给各组成环，这里有一个优化的问题。

（3）中间计算——已知封闭环和部分组成环的基本尺寸及公差，求其余的一个或几个组成环基本尺寸及公差（或偏差）。中间计算可用于设计计算与工艺计算，也可用于验算。3.尺寸链计算的几种情况1）

等公差原则按等公差值分配的方法来分配封闭环的公差时,各组成环的公差值取相同的平均公差值Tav：即极值法Tav=T0/（n-1）4.确定组成环公差大小的误差分配方法这种方法计算比较简单，但没有考虑到各组成环加工的难易、尺寸的大小，显然是不够合理的。概率法

2）按等精度原则按等公差级分配的方法来分配封闭环的公差时,各组成环的公差取相同的公差等级，公差值的大小根据基本尺寸的大小，由标准公差数值表中查得。3）按实际可行性分配原则按具体情况来分配封闭环的公差时,第一步先按等公差值或等公差级的分配原则求出各组成环所能分配到的公差，第二步再从加工的难易程度和设计要求等具体情况调整各组成环的公差。1)按“入体”原则标注公差带的分布按“入体”原则标注时，对于被包容面尺寸可标注成上偏差为零、下偏差为负的形式（即-T）；对于包容面的尺寸可标注成下偏差为零、上偏差为正的形式（即+T）。2）按双向对称分布标注对于诸如孔系中心距、相对中心的两平面之间的距离等尺寸，一般按对称分布标注，即可标注成上、下偏差绝对值相等、符号相反形式（即T/2）。

当组成环是标准件时，其公差大小和分布位置按相应标准确定。当组成环是公共环时，其公差大小和分布位置应根据对其有严格要求的那个尺寸链来确定。5.工序尺寸的标注工艺基准（工序、定位、测量等）与设计基准不重合，工序基准就无法直接取用零件图上的设计尺寸，因此必须进行尺寸换算来确定其工序尺寸。五、工艺过程尺寸链的分析与解算1.基准不重合时的尺寸换算１、基准不重合时的尺寸换算（１）定位基准与设计基准不重合时

分析步骤（ａ）确定封闭环；（ｂ）查明组成环；（ｃ）绘制尺寸链图；（ｄ）计算工序尺寸及偏差。例：分析零件图增环：A1=50（0，-0.016）mm

A0=

A1-

A3

减环：A3=20（+0.33，0）mm

封闭环：A0待求

单位mm名称基本尺寸上偏差ES下偏差EI公差T增环500-0.0160.016减环-200-0.330.33封闭环300-0.3460.346单位：mm名称基本尺寸上偏差ES下偏差EI公差T增环500-0.0160.016减环-30+0.33+0.0160.314封闭环20+0.3300.33例：分析工序图

增环：A1=50（0，-0.016）mm

A0=

A1－

A2减环：A2待求

封闭环：A0=20（+0.33，0）mm

（2）测量基准与设计基准不重合时例：左图为轴承衬套零件，加工端面Ｃ要求保证设计尺寸50（0，－0.1）mm，由于该尺寸不好测量，改为测量尺寸Ｘ，故测量基准Ａ与设计基准Ｂ不重合。分析如下：尺寸Ｘ为增环,待求；尺寸10（0，－0.15)mm为减环；尺寸50（0，－0.1）mm为封闭环。例：经分析，组成环公差已大于封闭环公差，不合理。

50

=

X-

10此时应适当调节组成环公差，此例将减环

由10(0,-0.15)mm调整为10(0,-0.05)mm。

单位mm名称基本尺寸上偏差ES下偏差EI公差T增环60-0.05-0.10.05减环-10应改为＋0.050应改为0.05封闭环500-0.10.12、标注工序尺寸的基准是尚待加

工的设计基准时的尺寸计算例：下图所示为一带键槽的齿轮孔零件，其加工顺序如下：（１）镗内孔至39.6（+0.1，0）mm；（２）插键槽至尺寸Ａ；（３）热处理；（４）磨内孔至40(+0.05，0)mm；最终获得键槽深度尺寸43.6(+0.34，0)mm。例：经分析,可将两并联的三环尺寸链转化为一四环

43.6

=

A+20-

19.8尺寸链,且可用半径尺寸计算.

尺寸Ａ为增环，待求；

尺寸40(+0.05，0)mm为增环；

尺寸39.6（+0.1，0）mm为减环；

尺寸43.6(+0.34，0)mm为封闭环。

单位ｍｍ名称基本尺寸上偏差ES下偏差EI公差T增环43.4+0.315+0.050.31增环20单边+0.025单边0单边0.025单边减环-19.8单边０单边-0.05单边0.05单边封闭环43.6+0.3400.34３、多尺寸保证时工艺尺寸链的计算例：右图所示的零件，A面为主要轴向设计基准,安排在最后加工。在磨削加工时,只能直接控制一个轴向尺寸，其余轴向尺寸要通过换算来间接保证。计算A面磨削前车削工序中应保证的各轴向尺寸。分析如下：各轴向尺寸中5(0,-0.16)mm要求的精度最高。例：尺寸链分析如下，先求Ｚ，再求Ｂ、

Ｃ、Ｄ例：余量Ｚ的计算尺寸A为增环；

Z

=

5.3-

5尺寸5(0,-0.16)mm为减环；

余量Z为封闭环，待求。

单位ｍｍ名称基本尺寸上偏差ES下偏差EI公差T增环5.3设定0.05设定-0.05设定0.1设定减环-50.1600.16封闭环0.30.21-0.050.26例：尺寸Ｃ的计算尺寸Ｃ为增环，待求；

9.5=

C-

Z余量Z为减环；

磨后尺寸9.5(+1,0)mm为封闭环。

单位mm名称基本尺寸上偏差ES下偏差EI公差T增环9.8+0.95+0.210.74减环-0.3+0.05-0.210.26封闭环9.5+1014、余量校核例：加工下图所示零件，工序如下：（１）车1面；（２）车2面，保证尺寸A2＝49.5(+0.3，0)mm；（３）车3面，保证尺寸A3＝80(0，-0.2)mm；（４）磨2面，保证尺寸A1＝30(0，-0.14)mm；试校核磨2面的余量Z是否合适。例:经分析,尺寸A380（0，-0.2）mm为增环；

Z

=

A3-A1-

A2尺寸A249.5（+0.30，0）mm为减环；

尺寸A130（0，-0.14）mm为减环；

磨2面的余量Z为封闭环，待求

。

单位ｍｍ名称基本尺寸上偏差ES下偏差EI公差T增环A3800－0.200.20减环A1-30+0.1400.14减环A2－49.50－0.300.30封闭环Z0.50.14－0.50不合理0.64例：经分析，Z

=

A3-A1-

A2

Z=0.5（0.14，-0.50）即Zmax=0.64;Zmin=0,

显然不合理。考虑经济加工取Zmin=0.1mm,

故可调整组成环A2，使余量合格