第五节工序尺寸及其公差的确定

济南铁道职业技术学院授课教案机械制造技术课程第五章机械加工工艺规程设计济南铁道职业技术学院授课教案机械制造技术课程第五章机械加工工艺规程设计第五节工序尺寸及其公差确实定定工序尺寸及其公差，是制订工艺规程的重要工作之一。的工序尺寸及工序余量在不断地变化，其中一些工序尺寸在零件图纸上往往不标出或不存示这些尺寸之间的联系，是合理确定工序尺寸及其公差的根底。一、工艺尺寸链的根本概念〔一〕尺寸链的定义下面先就图5—17所示零件在加工和测量中有关尺寸的关系，来建立工艺尺寸链的定义。图5-17零件加工与测量中的尺寸联系 零件加工与测量中的尺寸联系5—17a〕所示为肯定位套，A0

A为图样已标注的尺寸。当按零件图进展加工时，1A0

不便直接测量。如欲通过易于测量的尺寸A2

进展加工，以间接保证尺寸A0

的要求，AA1 2

A之间的内在关系，然后据此计算出尺寸A0

的数值。又如5—18a〕所示零件，当加工外表C外表A为定位基准，并按调整法依据对刀尺寸A2

CA0

的精度A、A1 2

AA0 2的数值。我们将相互关联的尺寸〔AA1 2

A〕以肯定挨次首尾相接排列成一封闭的尺寸组，05—17b〕5-18b〕AA1 2

A三者0计算。〔二〕尺寸链的组成环是指列入尺寸链中的每一个尺寸。例如，图5-17〔b〕中的AA1 2

A都称为尺寸链0的环，尺寸链至少由三个环构成。封闭环尺寸链中，属于加工过程中被间接保证的一个环，如图5-175-18A0。组成环动。组成环又分为增环和减环两种。增环：该环变动引起封闭环同向变动，即该环增加，也会使封闭环增加，该环减小时封闭环也减小的组成环，称为增环，以符号i

表示。减环：该环变动引起封闭环反向变动，即该环增加，会使封闭环减小，该环减小时封闭环则增加的组成环，称为减环，以符号i

表示。次给每一组成环画箭头，凡箭头方向和封闭环相反的为增环，一样的则为减环，如图5—17A1

A2

5-18〔b〕A1

A2

为减环。〔三〕尺寸链的特征从工艺尺寸链简图我们可以看出尺寸链有以下两个主要特征：封闭性封闭性是尺寸链的很重要的特征艺尺寸链中各环的排列呈封闭形式。不封闭就不成为尺寸链。关联性是指尺寸链的各环之间是相互关联的，即封闭环受各组成环的变动影响。二、工艺尺寸链的建立工艺尺寸链的计算并不简单对初学者来说常常感到比较困难，甚至还会弄错，下面分别予以争论。封闭环确实定解也将是错误的。封闭环的根本属性是“派生〔或保证或者是加工余量。组成环的查找面，再顺着找别的端面，查找它邻近加工尺寸的另一端面，直至两边会合为止。此时，形成尺寸链只能含有一个封闭环。三.工艺尺寸链计算的根本公式4-6符号名称环名根本尺寸 最大尺寸 最小尺寸上偏差符号名称环名根本尺寸 最大尺寸 最小尺寸上偏差下偏差公差平均尺寸平均偏差封闭环增环AAmaxmaxmaxAminminminBAs BsBsBAx BxBxTiiAMMMB AM BM减环BM封闭环根本尺寸：等于各增环根本尺寸之和减去各减环根本尺寸之和。A =m

i

n1

〔—5〕ii1 im1n——包括封闭环在内的尺寸链总环数；m——增环的数目；n-1——组成环〔包括增环与减环〕的数目。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。BA=ms

Bs i

n1Bx

〔4—6〕i1 im1封闭环下偏差：等于各增环下偏差之和减去各减环上偏差之和。mBA=mx

Bx i

n1Bs

〔4—7〕i1 im1 i封闭环的公差：等于各组成环公差之和。T =n1T ii1

〔4—8〕寸之和。

A

=

imax

n1

imin

〔4—9〕i1 im1Amin

=

imin

n1

〔4—10〕i1 im1封闭环平均尺寸：等于各增环平均尺寸之和减去各减环平均尺寸之和。A =mM

iM

n1iM

〔4—11〕i1 im1式中组成环的平均尺寸：

A AA = imaxiM 2

imin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。B A=mM

B M i

n1B M i

〔4—12〕i1 im1式中各组成环的平均偏差按下式计算：A A

BABAB A=A

A=

-A=s i x iM i iM i 2 i 2四.工序尺寸及其公差确实定选择和变换有着亲热的联系。〔一〕工序基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差确实定加工精度和外表粗糙度要求较高的外表，往往都要经过屡次加工才能到达设计要求。精度确定，并按“入体原则”确定上、下偏差。1：某法兰盘零件上有一个孔，孔径100

0.035mm，外表粗糙度Ra0.8μm。工0艺上考虑需经过粗镗、精镗和细镗加工。试计算各工序的工序尺寸及其公差。5-19工序尺寸及公差解：从《机械加工工艺人员手册》中查出各工序的根本加工余量如下：细镗余量：0.8mm；精镗余量：2.2mm；粗镗余量：5mm。各工序的工序尺寸计算如下：细镗后孔径应到达图纸规定尺寸，故细镗工序尺寸即图纸上的尺寸。即D =1000.035 mm0精镗后的孔径根本尺寸为：粗镗后的孔径根本尺寸为：

D=100－0.8=99.2mm1毛坯孔径根本尺寸为：

D =99.2－2.2=97mm2D =97－5=92mm3依据手册中各种加工方法能到达的经济精度给各工序尺寸确定公差如下：细镗前精镗取IT9级公差，查表得T1=0.087mm粗镗孔取IT12公差，查表得T2=0.35mm毛坯公差T3=±1.2mm0毛坯的总余量Z=5+2.2+0.8=8mm0按规定各工序尺寸的公差应取“入体”方向，则各工序尺寸及其公差如图5-19所示。〔二〕基准不重合时的工序尺寸计算定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算的精度要求。25—20a〕所示轴套零件，在车床上已加工好外圆、内孔及各外表，现需在0.2铣床上以端面A定位铣出外表C，保证尺寸200.2

mm，试计算铣此缺口时的工序尺寸。a〕 b〕5-20定位基准与设计基准不重合的尺寸换算分析：外表CBB即为外表C的设计基准，而铣缺口的定位基准为A面，故定位基准与设计基准不重合，需进展工艺尺寸链换算，工序尺寸A面标出，如图5-20b〕所示。在加工中尺寸2000.2

是间接获得的，故为封闭环，其余为组成环。15-20。确定增减环，按画箭头方法可快速推断A1

400.05为增环，60±0.05为减环。0计算：

∵ 20= A1

+40-65∴ A = 45mm1又依据偏差计算公式：上偏差： 0＝Bs

A＋0.05－(－0.05)1B A＝－0.1mms 1下偏差： －0.2＝Bx

A＋0－0.051B A＝－0.15mmx 1∴工序尺寸： A1

＝44.90 mm0.052.测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算适宜的外表作为测量基准，以间接保证设计尺寸，为此，需要进展有关工序尺寸的计算。3：5-21250.40.05

mm〔设计尺寸A1

0.20

mm在上道工序中已经获得，本工序铣槽时由于槽深不便测量，便1A2

A

应为多少？并进展假废品分析。2图5-21 铣直角槽零件2解：1.依据加工过程可得工艺尺寸链如图5-21b〕A0

为封闭环。依据尺寸链计算公式得：A2

＝350.05 mm0.22.假废品分析A2

＝350.050.2

mmA2

的实际尺寸假设小于最小极限尺寸34.8mmA2

为34.8-0.2=34.6mm，将认为该工序零件为废品。但通常检验人员还需A1

A1

60mmA0

的实际尺60-34.6=25.4mm，仍旧合格。A2

34.95mmA2

34.95+0.2=35.15mmA1mm，仍旧合格。

也加工到最大极限尺寸60.2mmA0

的实际尺寸为60.2-35.15=25.05通过上述争论，可以看出在实际加工中，假设换算后的测量尺寸被测出超差，但只要济南铁道职业技术学院授课教案机械制造技术课程第五章机械加工工艺规程设计济南铁道职业技术学院授课教案机械制造技术课程第五章机械加工工艺规程设计测量并计算出零件的实际尺寸，由此来推断零件合格与否。4：5-22BB便于测量，以外表A为定位和测量基准，保证尺寸900.4mm，求工序尺寸应为多少？0分析：图示尺寸900.40

mm不便测量，于是改为测量A到BA1

，直接掌握工A，以间接保证设计尺寸900.4mmA。1 0 1解：1.5-22，确定封闭环为尺寸900.4。0确定增减环，增环为尺寸1300.1、A

150±0.1。0 1计算：∵ A =∑ i

-∑i

图5-22 尺寸链90=130+A1

-150∴ A=110mm1 ∵ BAs

=∑BAs i

-∑BAx i0.4=0.1+Bs

A-(-0.1)1∴ BAs 1

=0.2mm ∵ BAx

=∑BAx i

-∑BAs i0=0+ Bx

A-0.11∴ BAx 1

=+0.1mmA1

=110.20 mm0.1零件加工过程中的中间工序尺寸计算在零件的机械加工过程中，凡与前后工序尺寸有关的工序尺寸属中间工序尺寸。求。此时，也需要进展工艺尺寸链换算。5：5-231．84.80.070

5-23内孔及键槽加工mm。插键槽至尺寸A〔通过工艺计算确定。热处理。4．850.0350

mm，同时间接保证键槽深度90.40.200

mm的要求。要求计算中间工序尺寸AA5-23a〕各尺寸的属性。图中尺寸84.80.070

mm是前工序镗孔直接获得的尺寸，图中尺寸850.0350

mm是在磨孔工序时直接获得的尺寸，图中尺寸A 则是要求在本工序加工中直接保证的尺寸，图中剩下的尺寸90.40.20mm则是将在磨孔工序中间接形成的尺寸，所以是尺寸链中的封闭环。0解：1.确定封闭环为尺寸90.40.20，并建立尺寸链。查找方法是，从封闭环两端面B、0C5-23b〕所示的工艺尺寸链。2．确定增减环，尺寸42.50.0175A为增环，尺寸42.40.035为减环。计算∵ A

=∑i

0 0-∑i90.4=A+42.5–42.4∴ A=90.3mm上偏差：∵0.20=BA+0.0175–0s∴BA=0.1825mms下偏差：∵ 0=BA+0–0.035x∴ BA=0.035mmx工序尺寸∴ A=90.40.183 mm0.035留意：①此类题建立尺寸链时，尺寸可在半径方向上统一；②半径的尺寸公差,为其直径公差的一半。保证渗氮渗碳层深度的计算序尺寸，以确定渗氮或渗碳的渗层厚度，从而保证零件图所规定的渗层厚度。例65-24A0.5~0.8mm。零件上与此有关的加工过程如下：精车A面，保证尺寸26.200.1渗碳处理,掌握渗碳层深度为HA面,保证尺寸25.80

mm；；1mm，并保证磨后零件外表所留的渗碳深度到达规定的要求。试确定H1

的数值。

0.016〔a〕 〔b〕5-24偏心零件分析：依据工艺过程,可以建立与加工过程有关的尺寸链,如图5-24b)所示。在尺寸链中，R1

=13.100.005

mm，R2

=12.900.008

mm,H0

0

0

为经过磨削加工后,零件上渗碳层的深度,是最终间接获得的尺寸，因而是尺寸链的封闭环。解：1.建立尺寸链，确定封闭环为尺寸H。0确定增减环。增环为R2

HR。1 1计算

H=R0 2

+H-R1 1H=0.7mm1上偏差 0.3=0+BHs 1

-(-0.05)BH=0.25mms 1下偏差 0=-0.008+Bx

H-01BH=0.008mmx 1∴尺寸 H1

= 0.70.25 mm0.008〔三〕工艺尺寸链的图解法有些零件在同一位置方向上有较多的设计尺寸；加工时工序较多，各工序中的工艺基准艺尺寸链较难，这时用图解法了计算工序尺寸就比较直观、简便。为了简明起见，本例仅计算与设计尺寸680 mm和49.90.1680.74 0

mm有关的工序尺寸及公4—7表4—7 工艺尺寸链计算卡济南铁道职业技术学院授课教案机械制造技术课程第五章济南铁道职业技术学院授课教案机械制造技术课程第五章机械加工工艺规程设计工艺尺寸链计算卡的绘制在图表正上方画出工件简图。简图中标出与工艺计算有关的设计尺寸，为了便于计算，设计尺寸公差按对称分布表示，即67.63±0.37mm49.934±0.034mm，并沿设计尺A、B、C挨次编号。在工件简图的下方，按工序的先后挨次标出工艺基准，并以数字代号标出各工序尺寸，以符号Z分别标出各工序余量，工序余量画于待加工面的入体位置。设计尺寸在数字i代号上标圆圈，以与未加工工序尺寸〔不加圆圈〕为组成环，用数字代号加括号表示，如6。〔3〕工艺尺寸链计算卡的左侧分别填写工序号、工序名称、工序平均尺寸及工序对称偏差。右侧填写最小余量、余量变动量、平均余量、工序尺寸及其偏差。在最下方，写明设计尺寸、实际获得尺寸和计算关系式，并进展校核。图解法的方法与步骤初步拟定各工序尺寸的公差和偏差值。工序尺寸假设是设计尺寸时，其公差按零件图上规定的大小确定。例如：1T⑧=0.068mm ±2T⑧=0.034mm1T⑨=0.74mm ±2T⑨=0.37mm加工经济精度查得，精车时，T=T=0.2mm,粗车时，T=T=0.3mm,T=0.4mm,靠火花4 5 2 3 1磨削的余量公差,依据现场确定取T =0.04mm.z6校验结果尺寸公差。由于以封闭环形式消灭的设计尺寸公差，是由各有关工序尺寸间接保证的，所以有关工序尺寸的初拟公差值需经校验，才能赐予确定。如校验本例中的设计尺寸67.63±0.37mm。首先应建立以校验的设计尺寸为封闭环的工艺尺寸链。方法是从该尺寸的两端A、C，沿相应外表线同时向上查找。当遇到尺寸箭头弯沿该工序尺寸的箭头逆向追踪工序基准〔如计算中的虚线67.63±0.37mm为5—25〔a〕所示。依据封闭环的极值公式可得：T =T⑨

+T =0.2+0.04=0.24＜0.74mmz6所以，校验结果能满足设计要求。济南铁道职业技术学院授课教案机械制造技术课程第五章机械加工工艺规程设计济南铁道职业技术学院授课教案机械制造技术课程第五章机械加工工艺规程设计7同样“靠火花”磨削后的尺寸，是间接保证尺寸，需注明在计算卡中作为工序检验的尺寸。它的公差T确实定，也可用探究寻迹的方法得到。通过探究寻迹的方法得到的工艺5—25〔b〕所示。依据封闭环的极值公式可得：7=T T=7

+T= 0.04+0.2=0.24mm412T7=0.12mm5-25校验结果尺寸的工艺尺寸链图果尺寸公差大于〔或小于〕度，又便于加工。计算各工序余量公差T

Zi看作是尺寸链的封闭环，由探究寻迹法找出尺寸链的全部组成环，将各组成环的公差相加，其和便为工序余量的公差。例如：求工序Ⅲ中工序尺寸5的余量变动量T

按探究寻迹法建立以余差Z5w=T 0.3+0.3+0.2+0.2=1.0mm=z51±2Tz5=±0.5mm8 4 同样，可以建立以ZZ及Z