学习情境套筒类零件机械加工工艺编制

学习情境2套筒类零件机械加工工艺编制

给定任务：图2-1所示为一轴承套，材料为ZQSn6-6-3，每批数量为400只。试编制其机械加工工艺规程。图2-1轴承套2020/12/181任务分析1、套筒类零件的功用及结构特点套筒类零件是指在回转体零件中的空心薄壁件，是机械加工中常见的一种零件，在各类机器中应用很广。

作用：主要起支承或导向作用。由于功用不同，套筒类零件的形状结构和尺寸有很大的差异，常见的有支承回转轴的各种形式的轴承圈、轴套；夹具上的钻套和导向套；内燃机上的气缸套和液压系统中的液压缸、

电液伺服阀的阀套等。2020/12/182图4-1套筒类件的结构形式（a）

滑动轴承套；

（b）

滑动轴承套；

（c）

钻套；

（d）

轴承衬套；

（e）

气缸套；

（f）

液压缸

2020/12/183分类：长套筒和短套筒

套筒类零件的结构与尺寸随其用途不同而异，但其结构一般都具有以下特点：外圆直径d一般小于其长度L，通常L/d<5；

内孔与外圆直径之差较小，故壁薄易变形；

内、外圆回转面的同轴度要求较高；

结构比较简单。

2020/12/1842、套筒类零件技术要求

（1)内孔与外圆的尺寸精度及表面粗糙度要求。

外圆是套筒类零件的支承表面，多以过盈或过渡配合与机架或箱体孔配合.直径精度通常为IT5～IT6，表面粗糙度Ra为5～0.63μm，；

内孔作为套筒类零件支承或导向的主要表面，要求其尺寸精度一般为IT6～IT7，为保证其耐磨性要求，对表面粗糙度要求较高（Ra=2.5～0.16μm）。有的精密套筒及阀套的内孔尺寸精度要求为IT4～IT5，也有的套筒（如油缸、气缸缸筒）由于与其相配的活塞上有密封圈，故对尺寸精度要求较低，一般为IT8~IT9，但对表面粗糙度要求较高，Ra一般为2.5~1.6μm，要求较高的可达0.04μm

。2020/12/185

(2)内孔与外圆的几何形状精度要求。

通常将内孔的几何形状精度控制在直径公差以内即可；对精密轴套，有时控制在孔径公差的1/2～1/3，甚至更严格。

对较长套筒，除圆度有要求以外，还应有孔的圆柱度要求。

套筒类零件外圆形状精度一般应在外径公差内。

2020/12/186

(3)内孔与外圆的位置精度要求。

位置精度要求主要应根据套筒类零件在机器中的功用和要求而定。如果内孔的最终加工是在套筒装配之后进行，则可降低对套筒内、外圆表面的同轴度要求较低；如果内孔的最终加工是在套筒装配之前进行，则同轴度要求较高，通常同轴度为0.01～0.05mm。

套筒端面（或凸缘端面）常用来定位或承受载荷，对端面与外圆和内孔轴线的垂直度要求较高，

一般为0.05~0.02mm。

2020/12/1873、套筒类零件的材料、毛坯及热处理套筒类零件毛坯材料的选择主要取决于零件的功能要求、结构特点及使用时的工作条件。套筒类零件一般用钢、铸铁、青铜或黄铜和粉末冶金等材料制成。有些特殊要求的套筒类零件可采用双层金属结构或选用优质合金钢。双层金属结构是应用离心铸造法在钢或铸铁轴套的内壁上浇注一层巴氏合金等轴承合金材料，采用这种制造方法虽增加了—些工时，但能节省有色金属，而且提高了轴承的使用寿命。

2020/12/188套筒类零件的毛坯制造方式的选择与毛坯结构尺寸、材料和生产批量的大小等因素有关：孔径较大（一般直径大于20mm）时，常采用型材（如无缝钢管）、带孔的锻件或铸件；

孔径较小（一般直径小于20mm）时，一般多选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件；

大批量生产时，可采用冷挤压、粉末冶金等先进工艺，不仅节约原材料，而且生产率及毛坯质量精度均可提高。套筒类零件的功能要求和结构特点决定了套筒类零件的热处理方法有渗碳淬火、表面淬火、调质、高温时效及渗氮。

2020/12/189钻孔(drilling)

:用钻头在工件的实体部位加工出孔的方法。机床:钻床、车床、镗床、铣床车床一般用以加工回转体类中心部位的孔，镗床用以加工箱体零件上的配合孔系，钻孔后进行镗孔，除此以外的孔大都在钻床上加工。刀具:麻花钻。（一）钻孔基础理论知识2020/12/1810

运动：台钻的主轴进给由转动进给手柄实现。

特点：小巧灵活，结构简单，使用方便，

应用：加工中小型工件上的各种小孔D<13mm。在仪表制造、钳工和装配中用得较多。1.钻床（1）台钻2020/12/1811运动：立钻主轴的轴向进给可自动进给，也可作手动进给。特点：其刚性好、加工精度高；在立钻上加工多孔工件可通过移动工件来完成。应用：主要用于加工中小型工件上的直径较大的孔（钻孔直径：φ13<D<φ50mm）。

（2）立钻2020/12/1812运动：摇臂能够绕立柱旋转，而且主轴箱可沿摇臂导轨移动，

特点：刚性差，加工精度不及立式钻床。

应用：多用于大型工件、多孔工件上的大、中、小孔加工，广泛用于单件和成批生产中。（3）摇臂钻床2020/12/1813

主要用于孔的粗加工，IT11-IT13；表面粗糙度Ra12.5μm材料：一般为高速钢2020/12/18142、麻花钻

钻孔所用刀具通常为麻花钻，多采用高速钢材料扭制而成，由工作部分、颈部和柄部组成(a)锥柄麻花钻(b)直柄麻花钻(c)麻花钻的切削部分图2-4标准高速钢麻花钻2020/12/18153．钻孔的方法与工艺特点钻头旋转工件旋转钻孔方法：在钻床、镗床上钻孔，刀具旋转并进给，工件不动。在车床上钻孔，工件旋转，刀具进给。根据钻孔时是否使用钻模，又可分为划线钻孔和钻模钻孔两种。2020/12/1816（1）易引偏定义：孔径扩大或孔轴线偏移和不直的现象。原因：由于钻头横刃定心不准，钻头刚性和导向作用较差，切入时钻头易偏移、弯曲。现象：在钻床上钻孔易引起孔的轴线偏移和不直；在车床上钻孔易引起孔径扩大2、钻孔的工艺特点a、在钻床上钻孔b、在车床上钻孔2020/12/1817（2）排屑困难钻孔的切屑较宽，在孔内被迫卷成螺旋状，流出时与孔壁发生剧烈摩擦而刮伤已加工表面，甚至会卡死或折断钻头。（3）切削温度高，刀具磨损快切削时产生的切削热多，加之钻削为半封闭切削，切屑不易排出，切削热不易传出，使切削区温度很高。2020/12/1818(1)仔细刃磨钻头，使两个切削刃的长度相等和顶角对称；在钻头上修磨出分屑槽，将宽的切屑分成窄条，以利于排屑。3.提高孔的加工精度的措施2020/12/1819（2）预钻定心坑用顶角2φ=90～100°的短钻头，预钻一个锥形坑可以起到钻孔时的定心作用。2020/12/1820（3）用钻模导向

用钻模为钻头导向，可减少钻孔开始时的引偏，特别是在斜面或曲面上钻孔时更有必要。2020/12/1821特点：（1）只能达到较低的加工精度（IT13~IT11）和表面租糙度（通常为Ra12.5μm）。（2）由于受到机床动力和刀具强度的限制，钻头直径不能太大，通常在φ80mm以下，应用：钻孔只能加工精度要求低的中小直径尺寸的孔，如螺钉孔、油孔等；也可用于技术要求高的孔的预加工或攻螺纹前的底孔加工。5、钻孔的应用2020/12/1822

扩孔是用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工。

其目的是扩大孔径，提高孔的加工精度和表面质量。可在钻床、车床或镗床上进行。（二）扩孔图2-8扩孔2020/12/1823扩孔钻

扩孔钻与麻花钻相比具有无横刃、切削刃多（3～4个）、前角大、排屑槽浅、刚性好、导向性好等结构特点，

切削深度小、切削力小、散热条件好、切削平衡等切削特点，

因此，扩孔的加工质量优于钻孔2020/12/1824

扩孔加工精度达IT11~IT10，表面粗糙度为Ra12.5~6.3μm，并能修正钻孔时产生的轴线歪斜等缺陷。对技术要求不太高的孔，扩孔可作为终加工；对精度要求高的孔，常作为铰孔前的预加工。2020/12/1825

扩孔除了可以加工圆柱孔之外，还可以用各种特殊形状的扩孔钻（亦称锪钻）来加工各种沉头座孔和锪平端面。锪钻的前端常带有导向柱，用已加工孔导向。

加工沉头座孔加工锥面锪平端面2020/12/1826

铰孔是用铰刀对已有孔进行精加工的过程。

可在车床、钻床、镗床上进行机械铰孔，也可将工件装在钳台上进行手工铰孔。（三）铰孔..\课件整理\第一章\第3节视频\铰孔.avi2020/12/1827

铰刀的类型（a）直柄机用铰刀（b）锥柄机用铰刀c）硬质合金锥柄机用铰刀（d）手用铰刀（e）可调节手用铰刀（f）套式机用铰刀（g）直柄莫式圆锥铰刀（h）手用1:50锥度铰刀铰刀的类型

2020/12/1828铰刀的结构铰刀由工作部分、颈部、柄部组成

工作部分包括切削部分（含引导锥）和校准部分。切削部分为锥形，担负主要切削工作。校准部分有窄的棱边和倒锥，以减小与孔壁的摩擦和减小孔径扩张，同时校正孔径、修光孔壁和导向。2020/12/1829铰孔的方式有机铰和手铰两种。

a)手用铰刀b)机用铰刀L1—工作部分；L2—切削部分；L3—校准部分；L4—柄部手铰刀为了便于定位和操作省力，切削部分锥角较小，切削刃和校准刃都较长，因而手铰的加工精度要高于机铰。2020/12/1830（2）铰孔的工艺特点：铰孔的加工质量更好。1）刀齿数多（6～12个），制造精度高；具有校准部分，可以用来校准孔径、修光孔壁；2）刀体强度和刚性较好（容屑槽浅，芯部直径大）；故导向性好，切削平稳；

3）铰孔的余量小，切削力较小；铰孔时的切速度较低，产生的切削热较少，零件变形较小。

4）铰孔的精度可达IT8~IT6，表面粗糙度为Ra1.6~0.4μm，但铰孔不能提高孔的位置精度。（5）为减少摩擦，利于排屑、散热，以保证加工质量，铰孔时应加注切削液。一般铰钢件用乳化液；铰削铸铁件用煤油

2020/12/1831

钻头、扩孔钻、铰刀都是标准刀具。中等尺寸以下较精密的孔，单件小批乃至大批大量生产，采用钻—扩—铰这种典型加工方案进行加工非常方便。

钻、扩、铰只能保证孔本身的精度，而不易保证孔与孔之间的尺寸精度及位置精度。为此，可以利用钻模进行加工，或者采用镗孔。2020/12/1832

镗孔(boring)

：利用镗刀对工件已有的孔进行加工一般镗孔的尺寸公差等级为尺寸公差等级可达IT8～IT6，表面粗糙度Ra值为1.6～0.4μm。

精细镗时，尺寸公差等级可达IT7～IT5，表面粗糙度Ra0.8~0.1μm。

对于直径较大的孔（一般D>φ80）、内成形面或孔内环槽等，镗削是唯一合适的加工方法。（四）镗孔2020/12/1833

镗孔可以在镗床（高精度、大孔径孔或孔系的加工）、铣床（单件小批生产）、车床（回转体零件上与回转体轴线重合的孔）以及数控加工中心上进行镗床分为卧式镗床、坐标镗床、立式镗床等。卧式镗床：主要用来加工孔，特别是箱体零件上的多大孔、同心孔、平行孔等。其特点是易于保证被加工孔的尺寸精度和位置精度。1、镗床2020/12/18341—主轴箱2—前立柱3—主轴4—平旋盘5—工作台6—上滑座7—下滑座8—导轨9－后支架10—后立柱

镗孔时，镗刀刀杆随主轴或平旋盘一起旋转，完成主运动；进给运动可由工作台带动零件纵向移动，也可由镗刀刀杆轴向移动或在平旋盘上的径向移动来实现。2020/12/18351－主轴2－平旋盘3－径向刀具图2-12卧式镗床的主要加工工作2020/12/1836立式单柱坐标镗床2020/12/1837立式双柱坐标镗床2020/12/1838卧式坐标镗床2020/12/18392、镗刀

按不同结构，镗刀可分为单刃镗刀和双刃镗刀。2020/12/1840(a)焊接式镗刀(b)可转位镗刀(c)通孔镗刀(d)盲孔镗刀(e)微调镗刀图2-13单刃镗刀1）单刃镗刀

只有一条主切削刃在单方向参加切削，其结构简单、制造方便、通用性强；但刚性差，镗刀尺寸调节不方便，生产效率低，对工人的操作技术要求高。2020/12/1841(a)焊接式镗刀(b)可转位镗刀(c)通孔镗刀(d)盲孔镗刀(e)微调镗刀图2-13单刃镗刀镗刀的刚性差，切削时易引起振动，所以镗刀的主偏角选得较大，以减小背向力Fp。镗削铸件孔或精镗时一般取κr=90º；镗削钢件孔时，取κr=60～75º，以提高刀具的耐用度。2020/12/18422）双刃镗刀两端都有切削刃，工作时可消除背向力Fp对镗杆的影响。工件的孔径尺寸与精度由镗刀尺寸来保证。浮动镗刀刀块以极小的间隙浮动地安装在镗杆的孔中图2-14装配式浮动镗刀1－刀片2－刀体3－尺寸调节螺钉4－斜面垫板5－刀片夹紧螺钉优点：通过作用在两端切削刃上的切削力保持镗刀的平衡状态，从而消除了镗刀块安装误差及镗杆的径向跳动等引起的不良影响。缺点：不能校正原有孔的轴线歪斜或位置误差。2020/12/18433、镗孔的方法

（1）工件旋转、镗刀进给——车床上镗孔：

特点：镗孔后孔的轴线和工件的回转轴线保持一致，孔轴线的直线度较好，一次安装所加工的外圆和内孔同轴度高，并与端面垂直。

a)车通孔b)车不通孔c)车槽2020/12/18442）工件不动、刀具旋转和进给——在镗床类机床上进行镗孔

优点：基本保证镗孔的轴线和机床主轴轴线一致缺点：但随着镗杆伸出长度的增加，变形加大会使孔径逐步减小。此外，镗杆及主轴自重引起的下垂变形，也会导致孔轴线弯曲。如果镗削同轴线多孔，则会加大这些孔的不同轴度

应用：加工孔深不大而孔径较大的箱体孔。

2020/12/18453）刀具旋转、工件进给

应用：适于镗削箱体上相距较远的同轴孔系，

优点：易于保证孔与孔、孔与平面间的位置精度，如同轴度、平行度、垂直度等。

缺点：镗孔的轴线相对于机床主轴线会产生偏斜或不成直线，使孔的横截面形状呈椭圆形。措施：镗杆与机床主轴间多用浮动联接，以减少主轴误差对加工精度的影响。2020/12/18461.镗孔与其他孔的加工法相比，灵活性大，应用范围较广，可进行孔的粗加工、半精加工，也可以精加工；可镗通孔、光孔，也可镗盲孔、台阶孔；可以镗各种直径的孔，更适宜镗大直径的及有相互位置精度要求的孔。

2.但由于常用的大多为单刃镗刀并采用试切法加工，故镗孔的生产率低，要求较高的操作技术水平。镗孔的工艺特点2020/12/1847拉孔(holebroaching)是用拉刀在拉床上加工孔的过程，孔的形状、尺寸由拉刀截面轮廓和尺寸精度来保证。（五）拉孔2020/12/18481．拉削与拉刀卧式拉床圆孔拉削压力表液压缸活塞拉杆随动支架夹头床身拉刀靠板工件滑动托架球面支承垫圈工件拉刀2020/12/1849

拉刀以切削速度vc作主运动，没有进给运动，拉刀是借助于齿升量af（后一个刀齿比前一个刀齿在半径或高度方向的增加量）来完成的，能在一次行程中一层一层地从工件上切去多余的金属层，获得所要求的表面在一次切削中能完成工件的粗加工、半精加工、精加工，工件的被加工的表面的形状和尺寸是由拉刀的最后几个校准刀齿来保证。拉削原理2020/12/1850头部­——与机床连接，传递运动和拉力。颈部——头部和过渡锥连接部分。过渡锥部——使拉刀容易进入工件孔中，起对准中心的作用。前导部——起导向和定心作用，防止拉刀歪斜，并可检查拉削前的孔径是否太小，以免拉刀第一刀齿负荷太大而损坏。拉刀的结构2020/12/1851切削部——切除全部的加工余量，由粗切齿、过渡齿和精切齿组成。校准部——起校准和修光作用，并作为精切齿的后备齿。后导部——保持拉刀最后几个刀齿的正确位置，防止拉刀即将离开工件时，工件下垂而损坏已加工表面。尾部——防止长而重的拉刀自重下垂，影响加工质量和损坏刀齿。拉刀的结构2020/12/18522020/12/1853

工件的预制孔不必精加工，工件也不需夹紧，工件以端面靠紧在拉床的支承板上，因此工件的端面应与孔垂直，否则容易损坏拉刀。如果工件的端面与孔不垂直，则应采用球面垫板来补偿。通过球形支承垫板的略微转动，可以使工件上的孔自动地调整到与拉刀轴线一致的方向1—球面垫板2—工件3—拉刀支撑板拉孔的方法2020/12/18544.拉削特点及应用1）拉削的工艺特点

（1）生产率高拉刀同时工作的刀齿多，而且一次行程能够成粗、精加工，大大缩短了基本工艺时间和辅助时间。（2）拉刀耐用度高拉削速度低，每齿切削厚度很小，切削力小，切削热也少；故拉刀刃磨一次可加工可加工数千工件，再加上一把拉刀可以刃磨多次，所以拉刀的寿命很长2020/12/1855（3）加工精度高拉刀有校准部分，其作用是校准尺寸，修光表面，校准刀齿的切削量很小，仅切去零件材料的弹性恢复量；另外，拉削的切削速度较低，拉削过程比较平稳，无积屑瘤；拉削的尺寸公差等级一般可达IT8～IT7，表面粗糙度Ra值为0.8～0.4μm。（4）拉床只有一个主运动（直线运动），结构简单，操作方便。2020/12/1856

（5）加工范围广拉削可以加工圆形及其它形状复杂的通孔、平面及其它没有障碍的外表面，但不能加工台阶孔、不通孔和薄壁孔；另外，与铰孔相似，拉削也不能纠正孔的位置误差。（6）拉刀成本高，刃磨复杂，除标准化和规格化的零件外，在单件小批生产中很少应用。2020/12/18572）拉削的应用

不同的内拉刀可以加工各种形状的通孔，拉削除了可加工圆孔、方孔、多边形孔、花键孔和内齿轮外，还可以加工多种形状的沟槽，例如键槽、T形槽、燕尾槽和蜗轮盘上的榫槽等。2020/12/1858

拉削加工主要适用于成批和大量生产，尤其适于在大量生产中加工比较大的复合型面，如发动机的汽缸体等。在单件、小批生产中，对于某些精度要求较高、形状特殊的成形表面，用其他方法加工很困难时，也有采用拉削加工的。2020/12/1859

磨孔(holegrinding)是用砂轮或其他磨具对工件内表面进行加工的方法。

是孔的精加工方法之一，可达到的尺寸公差等级为IT8～IT6，表面粗糙度Ra值为0.8～0.2μm。

磨孔可以在内圆磨床或万能外圆磨床上进行。（六）磨孔

2020/12/18606)磨孔图2-21内圆磨削工件装夹：用卡盘或专用夹具运动：砂轮旋转为主运动，切深运动为砂轮周期性的径向进给运动。工件低速旋转为圆周进给运动（其方向与砂轮旋转方向相反），工作台带动工件作纵向进给运动2020/12/18611）磨孔的方法与外圆磨削类似，内圆磨削也可以分为纵磨法和横磨法。

横磨法仅适用于磨削短孔及内成形面。由于磨内孔时受孔径限制，砂轮轴比较细，刚性较差，所以多数情况下是采用纵磨法。2020/12/1862与外圆磨削相比，内圆磨削具有以下特点：（1）生产率低

由于受到内圆直径的限制，内圆磨削的砂轮直径小（一般为工件孔径的0.5～0.9倍），转速又受内圆磨床主轴转速的限制（一般为10000~20000r/min），砂轮的圆周速度达不到30~35m/s，同时也限制了磨削用量（2）磨孔的特点2020/12/1863（2）磨削表面质量比外圆磨削差。

内圆磨削时，砂轮直径越小，安装砂轮的轴直径也越小，悬伸较长，刚性差，容易产生弯曲变形和振动，影响了磨削的尺寸精度和形状精度，降低了表面质量，内圆磨削时，砂轮直径小，转速却比外圆磨削高得多，再加上内圆磨削处于半封闭状态，冷却条件差，磨削热较大，磨粒易磨钝，砂轮易堵塞，工件易发热和烧伤，影响表面质量。2020/12/1864与铰孔或拉孔相比，磨孔具有如下特点：（1）可磨削淬硬的零件孔，这是磨孔的最大优势。（2）不仅能保证孔本身的尺寸精度和表面质量，还可以提高孔的位置精度和轴线的直线度。（3）用同一个砂轮可以磨削不同直径的孔，灵活性较大。（4）生产率比铰孔低，比拉孔更低。应用：磨孔主要用于不适合采用铰削、拉削、镗削的孔的精加工，尤其是经过淬火淬硬的内孔、表面不连续的内孔或者成形表面的内孔。2020/12/18651．珩磨原理及珩磨头

珩磨是利用带有磨条（油石）的珩磨头对孔进行精整、光整加工的方法。（七）珩磨

2020/12/1866

珩磨头磨条的径向伸缩调整有手动、气动和液压等多种结构形式。图为手动调整结构。螺母弹簧调整锥磨条本体沙条座顶销弹簧卡箍2020/12/18672．珩磨的工艺特点及应用范围1）珩磨能获得较高的尺寸精度和形状精度，加工精度为IT5－IT6级，孔的圆度和圆柱度误差可控制在3－5μm的范围之内，但珩磨不能提高被加工孔的位置精度。

2）珩磨能获得较高的表面质量，表面粗糙度Ra为0．2－0.025μm，表层金属的变质缺陷层深度极微（2．5－25μm）。3）与磨削速度相比，珩磨头的圆周速度虽不高，但由于砂条与工件的接触面积大，往复速度相对较高，所以珩磨仍有较高的生产率。2020/12/1868二、加工余量的确定一、加工余量的概念

1.加工余量的概念

在加工过程中从加工表面切除的金属层厚度称为加工余量。加工余量分为工序加工余量和总加工余量。

2、工序加工余量是指为完成某一道工序所必须切除的金属层厚度，即相邻两工序的工序尺寸之差。

工序尺寸：在工艺过程中，各工序加工应达到的尺寸。2020/12/1869工序加工余量有单边余量和双边余量之分。单边余量：零件的非对称表面，其加工余量一般为单边余量可表示为

式中Zb——本工序的工序余量；

a——前工序的工序尺寸；

b——本工序的工序尺寸。或2020/12/1870

双边余量：零件的对称表面，其工序加工余量为双边余量可表示为对于轴对于孔式中：Zb——为本工序的基本余量；

Da——上工序的基本尺寸

Db——本工序的基本尺寸2020/12/1871

3、加工总余量

加工总余量是指零件由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面上所切除的金属层总厚度，即毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。加工总余量的大小取决于加工过程中各个工序切除金属层的厚度。加工总余量和工序加工余量的关系可用下式表示。

式中:Z0——总加工余量（mm）；

Zi——第i道工序余量

（mm）；

n——工序数目。2020/12/1872

加工总余量与毛坯的制造精度有关，实际上是与生产类型和毛坯的制造方法有关。毛坯制造精度高（例如大批大量生产的模锻毛坯），第一道粗加工工序的加工余量小，则加工总余量小；

若毛坯制造精度低（例如单件小批生产的自由锻毛坯），第一道粗加工工序的加工余量就大（具体数值可参阅有关的毛坯余量手册），则加工总余量大总加工余量对工艺过程的影响：

总余量不够，质量得不到保证

总余量太大，增加劳动量、消耗、成本2020/12/1873

工序尺寸：在工艺过程中，各工序加工应达到的尺寸。工序尺寸公差：由于存在加工误差，各工序加工后的尺寸也有一定的公差。由于毛坯尺寸和各工序尺寸不可避免地存在公差，因此无论是加工总余量还是工序加工余量，实际上都是个变动值，因而加工余量又有基本余量、最大余量和最小余量之分，通常所说的加工余量是指基本余量。

4、基本余量、最大余量、最小余量及余量公差2020/12/1874（1）对于被包容面本工序的基本余量：Zb=La－Lb；本工序的最大余量：Zbmax=Zb+Tb；本工序的最小余量：Zbmin=Zb－Ta；本工序余量公差：Tz=Tb+Ta

。式中，La、Ta分别为上工序的基本尺寸和尺寸公差；Lb、Tb为本工序的基本尺寸和尺寸公差。2020/12/1875（2）对于包容面本工序的基本余量：Zb=Lb

－La

；本工序的最大余量：Zbmax=Zb+Tb；本工序的最小余量：Zbmin=Zb－Ta；本工序余量公差：Tz=Tb+Ta。式中，La、Ta分别为上工序的基本尺寸和尺寸公差；Lb、Tb为本工序的基本尺寸和尺寸公差。2020/12/1876工序尺寸的公差标注应遵循“单向、入体原则”，被包容表面（如轴）：尺寸公差上偏差为零，也就是基本尺寸为最大极限尺寸；包容面（如内孔）：尺寸公差下偏差为零，也就是基本尺寸为最小极限尺寸。对于被包容面与包容面基本尺寸均为工件材料最多的情况。即毛坯尺寸按双向标注上、下偏差；2020/12/1877二.工序余量的影响因素工序余量的影响因素比较复杂，除前述第一道粗加工工序余量与毛坯制造精度有关以外，其它工序的工序余量主要受以下几个方面的影响：1、上道工序的表面质量。

上道工序的表面质量包括表面粗糙度Ra（表面轮廓最大高度）和表面缺陷层深度Ha，在本道工序加工时，应将它们切除掉。2020/12/18782、上道工序的工序尺寸公差（Ta

）。上道工序的尺寸公差愈大，则本道工序的公称余量愈大。本道工序应切除上道工序尺寸公差中包含的各种可能产生的误差。2020/12/1879

3、上道工序留下的位置误差（ρa）

。上道工序后，往往存在不包括尺寸公差范围内的形状误差和位置误差，如直线度，同轴度等。这些误差可能是上工序加工方法带来的，也可能是热处理后产生的，也可能是毛坯带来的。需在本工序中纠正。2020/12/1880

4、本工序的安装误差（εb）

安装误差Eb应包括定位误差和夹紧误差。由于这项误差会直接影响被加工表面与切削刀具的相对位置，所以加工余量中应包括这项误差。

本工序的加工余量必须满足下式：（由于位置误差和装夹误差都是有方向的，所以要采用矢量相加的方法取矢量和的模进行余量计算）用于双边余量：单边余量：

2020/12/1881三、加工余量的确定确定加工余量的方法有三种：

经验估计法、查表法和分析计算法。1、经验估计法经验法由一些有经验的工程技术人员或工人，根据经验确定加工余量的大小。由经验估计法确定的加工余量往往偏大,这主要是因为主观上怕出废品的缘故。这种方法多在单件小批生产中采用。2020/12/1882

2、查表法查表法主要以工厂生产实践和实验研究积累的经验所制成的表格为基础，并结合实际加工情况加以修正，确定加工余量。用查表法确定加工余量方便、迅速，生产上应用广泛注意：表中的数据是公称值，对称表面的是双边的。

2020/12/1883

3、分析计算法——最经济合理此法是根据一定的试验资料和计算公式，对影响加工余量的各项因素进行综合分析和计算来确定加工余量的方法。特点：这种方法确定的加工余量最经济合理，但必须有比较全面和可靠的试验资料。应用：目前，只在材料十分贵重，以及军工生产或少数大量生产的工厂中采用。2020/12/1884任务实施：

1.套类零件工艺路线的拟定该轴承套属于短套，其直径尺寸和轴向尺寸均不大，粗加工可以单件加工，也可以多件加工。由于单件加工时，每件都要留出工件备装夹的长度，因此原材料浪费较多，所以这里采用多件加工的方法。该轴承套的材料为ZQSn6-6-3。其外圆为IT7级精度，采用精车可以满足要求；内孔的精度也是IT7级，铰孔可以满足要求。内孔的加工顺序为钻－车孔－铰孔。

2020/12/18852.保证套类零件表面相互位置精度、防止工件变形的措施1）套类零件保证表面相互位置精度的方法套类零件内外表面的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度要求一般都较高，一般可用以下方法来满足：（1）在一次安装中完成内外表面及端面的全部加工，（2）主要表面的加工分在几次安装中进行（先加工孔），（3）主要表面的加工分在几次安装中进行（4）孔精加工常采用拉孔、滚压孔等工艺方案，2020/12/18862）防止套类零件变形的工艺措施（1）将粗、精加工分开进行为减少切削力和切削热的影响，使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正。（2）减少夹紧力的影响在工艺上采取以下措施减少夹紧力的影响：①采用径向夹紧时，夹紧力不应集中在工件的某一径向截面上，而应使其分布在较大的面积上，②夹紧力的位置宜选在零件刚性较强的部位，以改善在夹紧力作用下薄壁零件的变形。③改变夹紧力的方向，将径向夹紧改为轴向夹紧。④在工件上制出加强刚性的工艺凸台或工艺螺纹以减少夹紧变形，加工时用特殊结构的卡爪夹紧，加工终了时将凸边切去。2020/12/1887（3）减小切削力对变形的影响主要措施有①增大刀具主偏角和主前角，使加工时刀刃锋利，减少径向切削力。②将粗、精加工分开，使粗加工产生的变形能在精加工中得到纠正，并采取较小的切削用量。③内外圆表面同时加工，使切削力抵销。（4）热处理放在粗加工和精加工之间这样安排可减少热处理变形的影响。套类零件热处理后一般会产生较大变形，在精加工时可得到纠正，但要注意适当加大精加工的余量。2020/12/18883.轴承套的机械加工工艺过程卡2020/12/1889拓展知识如图所示为一定位套，A△与A1为图样上已标注的尺寸。按零件图进行加工时，尺寸A△不便直接测量。如欲通过易于测量的尺寸A2进行加工，以间接保证尺寸A△的要求，则首先需要分析尺寸A1、A2和A△之间的内在关系，然后据此算出尺寸的数值。此时尺寸A1、A2和A△就构成一个封闭的尺寸组合，

即形成了一个尺寸链。

一、工艺尺寸链的确定

1.工艺尺寸链的定义2020/12/1890

当用调整法加工C表面时（A、B表面已加工完成），为使夹具结构简单和工件定位时稳定可靠，常选表面A为定位基准，并按调整法根据对刀尺寸A2

加工表面C，以间接保证尺寸A△

精度要求，则尺寸A1、A2和A△就构成一个封闭的尺寸组合，

即形成了一个尺寸链。

2020/12/1891工艺尺寸链：就是在零件加工或机器装配过程中，相互联系并按一定顺序排列的封闭尺寸组合。2020/12/1892

2.工艺尺寸链的组成

(1)环。组成工艺尺寸链的各个尺寸都称为工艺尺寸链的环。工艺尺寸链的环至少有三个环组成。

(2)封闭环。工艺尺寸链中“间接、最后”得到的环称为封闭环。尺寸链只有一个封闭环。

(3)组成环。

除封闭环以外的其它环都称为组成环。组成环的尺寸是直接保证的，它又影响到封闭环的尺寸。

2020/12/1893

(4)增环。当其余各组成环保持不变，某一组成环增大，封闭环也随之增大，该环即为增环。一般在该环尺寸的代表符号上加一向右的箭头表示，如。

(5)减环。当其余各组成环保持不变，某一组成环增大，封闭环反而减小，该环即为减环。一般在该尺寸的代表符号上加一向左的箭头表示，如 。2020/12/1894

3.工艺尺寸链的特征

(1)封闭性。

尺寸链必须是一组首尾相接并构成一个封闭图形的尺寸组合，其中应包含一个间接得到的尺寸。

不构成封闭图形的尺寸组合就不是尺寸链。2020/12/1895

(2)关联性。组成工艺尺寸链的各尺寸之间必然存在着一定的关系，相互无关的尺寸不组成工艺尺寸链。工艺尺寸链中每一个组成环不是增环就是减环，其尺寸发生变化都要引起封闭环的尺寸变化。2020/12/18963．工艺尺寸链的建立

（1）封闭环的确定判定封闭环关键点——间接、最后得到在大多数情况他可能是零件设计尺寸中的一个或者是加工余量。它随着零件加工的工艺方案的变化而变换。

利用工艺尺寸链进行工序尺寸及其公差的计算，关键在于正确找出尺寸链，正确区分增、减环和封闭环

2020/12/18972020/12/1898（2）组成环的查找：

从封闭环一端开始，按照尺寸之间的联系，首尾相连，依次画出对封闭环有影响的尺寸，直到封闭环的另一端，形成一个封闭图形，就构成一个工艺尺寸链。查找组成环必须掌握的基本要点为：

组成环是加工过程中“直接获得”的，而且对封闭环有影响。2020/12/1899（3）作出尺寸链图

根据以上两步查找到的封闭环和组成环以及零件各表面的实际位置情况，作出一封闭的尺寸链图形。2020/12/18100

(4)增环或减环的判断。定义法：箭头法：先给封闭环任意规定一个方向，然后沿此方向，绕工艺尺寸链依次给各组成环画出箭头，凡是与封闭环箭头方向相同的是减环，

相反的是增环。

图中，A1、A3、A4、A5——增环A2、A6——减环2020/12/181011．封闭环基本尺寸

等于各增环的基本尺寸之和减去各减环的基本尺寸之和。式中m——增环数目n-1——组成环数目2．封闭环上偏差

封闭环上偏差等于各增环上偏差之和减去各减环下偏差之和三、工艺尺寸链计算的基本公式2020/12/181024．封闭环极限尺寸

封闭环最大极限尺寸等于各增环最大极限尺寸之和减去各减环最小极限尺寸之和。

封闭环最小极限尺寸等于各增环最小极限尺寸之和减去各减环最大极限尺寸之和。3.封闭环下偏差

封闭环下偏差=各增环下偏差之和减去各减环上偏差之和

2020/12/181035.封闭环公差

封闭环公差=各组成环公差之和

6.封闭环平均尺寸

封闭环平均尺寸=各增环平均尺寸之和减去各减环平均尺寸之和。其中各组成环的平均尺寸：2020/12/181047．封闭环平均偏差

封闭环平均偏差等于各增环平均偏差之和减去各减环平均偏差之和。

其中各组成环的平均偏差：2020/12/18105

计算封闭环的基本公式口诀：增环上下偏差照抄；减环上下偏差对调、变号2020/12/18106二、工序尺寸及公差的确定1、工序基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差的确定2.工艺基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的确定3．在尚需继续加工的表面上标注的工序尺寸计算4．保证渗氮、渗碳层深度的工艺计算2020/12/181071、工序基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差的确定

零件上外圆和内孔的加工多属于这种情况。

当表面需经多次加工时，各工序的加工尺寸及公差取决于各工序的加工余量及所采用加工方法的经济加工精度，计算的顺序是由最后一道工序向前推算。2020/12/18108计算步骤为：1）确定工序余量和毛坯总余量（查表确定）

。2）确定工序公差（查表确定）最终工序尺寸公差等于设计尺寸公差，其余工序公差按经济精度确定（查表确定）。3）求工序基本尺寸（计算），从零件图上的设计尺寸开始，一直往前推算到毛坯尺寸，某工序基本尺寸等于后道工序基本尺寸加上或减去后道工序余量。4）标注工序尺寸公差最后一道工序的公差按设计尺寸标注，其余工序尺寸公差按入体原则标注。2020/12/181092020/12/18110工艺基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的确定

（1）.测量基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的计算在加工中，有时会遇到某些加工表面的设计尺寸不便测量，甚至无法测量的情况，为此需要在工件上另选一个容易测量的测量基准，通过对该测量尺寸的控制来间接保证原设计尺寸的精度。这就产生了测量基准与设计基准不重合时测量尺寸及公差的计算问题。2020/12/18111例2-2

如图2-27所示零件，

加工时要求保证尺寸(6±0.1)mm，

但该尺寸不便测量，只好通过测量尺寸x来间接保证，

试求工序尺寸x及其上、下偏差。

2020/12/18112解：（1）作尺寸链图

在图2-27（a）中尺寸6±0.1mm是间接得到的即可确定为封闭环。查找组成环分别为x、和26±0.05。作出的工艺尺寸链如图2-27（b）所示。（2）确定增、减环用画箭头方法可判定尺寸x，26±0.05mm为增环，尺寸mm为减环。

2020/12/18113（3）列计算公式，求解封闭环的基本尺寸（式（2-4））6＝x＋26－36

解得，x＝16mm封闭环的上偏差（式（2-5））0.1＝Bsx+0.05－(－0.05)

解得，Bsx

＝0封闭环的下偏差（式（2-6））

－0.1＝Bxx

－(－0.05)－0

解得，Bxx

＝－0.05所以工序尺寸为：mm。2020/12/18114

2.定位基准与设计基准不重合时工序尺寸的计算

例2-3如图2-28(a)所示零件，尺寸mm已经保证，现以l面定位用调整法精铣2面，试标出工序尺寸。

(a)(b)图2-28定位基准与设计基准不重合的尺寸换算2020/12/18115

解：（1）作尺寸链图

以l面定位加工2面时，将按工序尺寸A2对刀进行加工，设计尺寸AΔ=是本工序间接保证的尺寸，确定为封闭环。查找组成环为A1、A2。作出的尺寸链如图2-28（b）所示。（2）确定增、减环用画箭头方法可判定尺寸A1为增环，尺寸A2为减环。(a)(b)图2-28定位基准与设计基准不重合的尺寸换算2020/12/18116（3）列计算公式，求解封闭环的基本尺寸25＝60－A2解得，A2＝35mm封闭环的上偏差0＝－0.12－BsA2解得，BsA2＝－0.12封闭环的下偏差＋0.22＝0－BxA2解得，BxA2＝－0.22所以，工序尺寸为：mm。

当定位基准与设计基准不重合进行尺寸换算时，也需要提高本工序的加工精度，使加工更加困难。同时也会出现假废品的问题。2020/12/18117

3.在尚需继续加工的表面上标注的工序尺寸计算

例2-4如图2-29所示为齿轮内孔的局部简图，设计要求为：孔径mm，键槽深度尺寸为mm，其加工顺序为：（1）镗内孔至mm；（2）插键槽至尺寸A；（3）淬火处理；（4）磨内孔，同时保证内孔直径mm和键槽深度mm两个设计尺寸的要求；试确定插键槽的工序尺寸A。2020/12/18118解：（1）作尺寸链图

因最后工序是直接保证mm，间接保证mm，故mm为封闭环，尺寸A和mm、mm为组成环；作出的工艺尺寸链如图2-44（b）（需要注意的是，当有直径尺寸时，一般应考虑用半径尺寸来画尺寸链）。（2）判定增、减环用画箭头的方法可判定：尺寸A和mm为增环，mm为减环。2020/12/18119（3）列计算公式，求解封闭环的基本尺寸43.6＝A＋20－19.8解得，A＝43.4mm封闭环的上偏差+0.34=BsA+0.025-0解得，BsA＝+0.315封闭环的下偏差0＝BxA＋0－0.05解得，BxA

＝＋0.05所以，工序尺寸为：A＝mm按入体原则标注为：A＝mm。2020/12/181201、基准不重合时工艺尺寸链的计算（1）定位基准与设计基准不重合【例】A、B、C面已加工。以A面定位镗