KMCAPP软件的应用课件

第1章KMCAPP软件概述1、开目软件简介

由武汉开目信息化技术有限责任公司开发，其家族成员包括：（1）开目CAD：“九五”国家级重点科技成果推广项目。首创采用画法几何和多视图的设计思想，兼容DWG、DXF、IGES等多种图形格式，提供包括零件结构、轴承、夹具、螺钉、螺母等工程图库，提供开放的集成接口与二次开发接口。(2)开目CAPP:企业级的数字化工艺设计系统。国家863/CIMS主题目标产品，国家科委科技进步二等奖。基于知识和工具化的设计思想，图文一体的工艺设计环境，支持各种规程编制，快速汇总生成材料定额、工时定额、工艺装备清单。（3）开目PDM：企业级的产品数据管理系统，“十五”国家863支持软件产品。基于面向对象的设计思想，统一管理产品全生命周期的各种数据及其生成过程，有效集成各种主流CAD/CAPP等软件工具，为企业实施ERP（EnterpriseResourcePlan,企业资源规划)、SCM(SupplyChainManagement,供应链管理)等管理系统提供支撑。(4)开目制造业信息化整体解决方案：以PDM/PLM(产品生命周期管理)系统为核心和平台，集产品设计、工艺规划、产品全生命周期管理、企业应用集成为一体，实现企业内、企业间的网络化产品协同设计、工艺、管理一体化。2、开目CAPP版本及新增功能介绍

开目CAPP被列为2003年国家科技成果重点推广项目之一，2003年8月，KMCAPP6.0版本推出，历经三年，CAPP6.8版本又成熟问世，相比于6.0版本，6.8版本新增了下述功能：（1）6.0版本是快速完成工艺编制的工具系统功能性质，而6.8版本已发展到工艺编制、工艺汇总、工艺管理一体化的解决方案水平，能从整体上提高工艺部门的技术水平、管理水平，提高工作效率。（2）从基于文件的CAPP发展到以XML(ExtensibleMarkupLanguage,即可扩展标记语言)为基础，支持面向对象的数据库型CAPP。6.8版本支持把文件存为软件专有的格式，也支持存为XML格式，也可以直接存入到数据库中，这3种方式，给用户带来更大的方便。（3）工艺资源管理器支持个人工艺知识积累，以利于逐步积累成为企业共享的工艺知识。（4）丰富了二次开发接口，利用这些开发接口，用户无需了解KMCAPP数据结构的细节，就可以很方便地获得所需的工艺信息。开放的接口基于COM/DCOM技术，支持VC、VB、PB、DELPHI等流行的软件开发工具。（5）新推出了基于三维的装配工艺和基于三维的加工工艺系统。3、软件特征及组成模块（1）软件特征1）采用交互式与派生式相结合的方法制定工艺规程：即工艺规程既可按需独立完成，亦可通过检索典型工艺文件快速派生；工艺资源管理器中备有大量丰富、实用、符合国家标准的资源数据，以供引用，还能全面支持尺寸偏差、粗糙度、形位公差以及加工、焊接等各种国家规范的填写。2）KMCAPP还拥有KMCAD的基本绘图功能和丰富的图库内容，不仅能迅速提取零件外部轮廓以方便绘制工序图，也可用于工、卡、夹、量具的设计绘图。3）具备极为灵活的编辑功能，编辑界面中提供多种操作方式：清晰的主操作菜单、形象的工具条按钮、方便的鼠标右键菜单，可以满足不同的操作习惯。4）工艺内容的编辑可以通过数据库查询填写或直接利用键盘输入。此外，还提供多种复制方法，可以支持类似Windows的复制、粘贴、剪切等快捷操作方式。（2）组成模块1）工艺规程编制模块：主要用于生成工艺过程卡和工序卡以及技术文档（如工艺装备设计任务书的填写）。该模块的执行文件是kmcappwin目录下的kmcapp.exe。2）图形绘制模块：主要用于工序简图的绘制或快速生成，并可作独立设计绘图工具用。3）工艺资源管理器：负责工艺资源数据的管理和有效利用。其中包含大量丰富、实用、符合国家标准的工艺资源数据库，如材料牌号、材料规格、机床设备、标准刀具、标准工艺术语等，用户还可以自己定义、扩充。KMCAPP可以利用由工艺资源管理器创建的各种工艺资源。该模块的执行文件是kmcappwin目录下的kmres.exe。4)公式管理器：主要用于建立和管理工艺设计中用到的计算公式。其中提供材料定额及工时定额计算公式库。用户可自行扩充专用公式。系统可自动筛选公式，并将计算结果自动填入到工艺文件内。该模块的执行文件是kmcappwin目录下的kmFormularManager.exe。4、软、硬件运行环境（1）软件环境在安装KMCAPP之前，计算机上一定要先安装Windows98、Windows2000、WindowsXP操作系统软件。（2）硬件环境CPU:PentiumⅢ或更高的微处理器。内存：至少64MB，建议更高。硬盘：至少8G，建议更高。图形卡：Windows兼容的图形卡。光盘驱动器。5、软件安装及模块启动方法（1）安装方法：（2）启动各功能模块的两种方法1）从Windows“开始”菜单中选择“程序”中的开目CAPP程序组，在程序组中单击各图标。2）在Windows资源管理器中用鼠标左键双击开目CAPP安装目录下的各执行文件的图标。建议采用快捷方式,具体操作是：用法1或用法2找到各执行文件的图标，用鼠标左键点中后，选右键菜单<发送到>,再选<桌面快捷方式>，在桌面上建立快捷文件图标，然后双击即可。6、工艺文件实例

以花键轴零件为例（c:\kmsoft\kmcappwin\gxk\花键轴.gxk),制定其主要机加工工艺文件，包括：封面、工艺过程卡、5道主要机加工工序卡和1道检验卡，只是省略了备料、粗车、正火、钳工等4道次要工序，如果需要，软件同样是可以补充完成的。注：进入工序卡有两种方法：（1）在表中区，将光标移至某道工序对应的行，单击“进入当前行对应的工序卡”按钮，或<工序操作>菜单中的<进入工序卡>。（2）左下角翻动至“页面浏览”。2.1概述

2.1.1机械加工工艺规程的作用

机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。其作用如下：（1）根据机械加工工艺规程进行生产准备（包括技术准备）。如技术关键的分析与研究；刀、夹、量具的设计、制造或采购；设备改装与新设备的购置或定做等。（2）机械加工工艺规程是生产计划、调度，工人的操作、质量检查等的依据。（3）新建或扩建车间，其原始依据也是机械加工工艺规程。根据机械加工工艺规程确定机床的种类和数量，确定机床的布置和动力配置，确定生产面积的大小和工人的数量等。2.1.2机械加工工艺规程的格式

一般而言，采用普通加工方法的单件小批生产，只需填写简单的机械加工工艺过程卡片（见表1）；在中批生产中，多采用较详细的机械加工工艺卡（见表2）；大批大量生产类型要求有严密、细致的组织工作，因此各工序都要填写工序卡（见表3）。对有调整要求的工序要有调整卡，检验工序要有检验卡；数控加工中，需填写数控加工工序卡、刀具卡等与编程有关的工艺文件。表1机械加工工艺过程卡片表2机械加工工艺卡片表3机械加工工序卡片2.1.3机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容1．设计原则（1）保证图纸规定的所有技术要求的实现。如发现不当，只能建议，不能修改。（2）在满足规定的生产纲领和技术要求的前提下，一般要求工艺成本最低。（3）充分利用现有生产条件。（4）尽量减轻劳动强度，保障生产安全。2．设计步骤和内容（1）分析零件图和产品装配图熟悉产品的性能、用途、工作条件，了解零件的作用以及装配关系，找出零件的主要技术要求和关键技术问题。（2）工艺审查审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一；审查零件的结构工艺性。零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。结构工艺性好是指在一定的工艺条件下，既能方便制造，又有较低的制造成本。表4列出了在常规工艺条件下零件结构工艺性定性分析的例子.

（3）熟悉或确定毛坯常用的毛坯种类有：铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等。设计工艺规程之前要熟悉毛坯的特点。如对于铸件应了解其分型面，浇口和铸钢件冒口的位置以及铸件公差和拔模斜度等。表4零件结构工艺性分析（4）拟订工艺路线主要内容有：选择定位基准、确定加工方法、安排加工顺序以及安排热处理、检验和其它工序等。（5）确定各工序的工艺装备（包括机床、刀具、夹具、量具等）。（6）确定各主要工序的技术要求和检验方法。（7）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差。（8）确定各工序的切削用量及工时定额。（9）填写工艺文件。

2.2万向节滑动叉零件工艺规程的制订

2.2.1零件的分析

1．零件的三维模型如图1所示

图1万向节滑动叉零件的三维模型图2、零件的作用图2万向节传动装置示意图

汽车上有一个很重要的部件，称为万向节。万向节与传动轴组合，称为万向节传动装置。在前置发动机后轮驱动的车辆上，万向节传动装置安装在变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间；而前置发动机前轮驱动的车辆省略了传动轴，万向节安装在既负责驱动又负责转向的前桥半轴与车轮之间。

万向节在汽车上起到什么作用呢？汽车是一个运动的物体。在后驱动汽车上，发动机、离合器与变速器作为一个整体安装在车架上，而驱动桥通过弹性悬挂与车架连接，两者之间有一个距离，需要进行连接。

汽车运行中路面不平产生跳动，负荷变化或者两个总成安装位置差异，都会使得变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间的夹角和距离发生变化，因此要用一个“以变应变”的装置来解决这一个问题，因此就有了万向节这个东西。万向节的结构和作用有点象人体四肢上的关节，它允许被连接的零件之间的夹角变化。但它与肢体关节的活动形式又有所不同，它仅允许夹角在一定范围内变化。

目前后驱动汽车上应用最广的一种普通万向节由万向节叉、十字轴等基本零件构成。十字轴装配在万向节叉上做连接，十字轴的轴头上装有滚针轴承，当轴头接入万向节叉时，十字轴与万向节叉之间就可以有相对旋转，也就产生了多角度变化。万向节叉上的花键连接又可以做小许的轴向移动，这样就适应了夹角和距离同时变化的需要。图3

单个的万向节不能使输出轴与输入轴的瞬时角速度相等，容易造成振动，加剧机件的损坏，产生很大的噪音。因此，后驱动汽车的万向节传动形式都采用双万向节（见图2），就是传动轴两端各有一个万向节，其作用是使传动轴两端的夹角相等，保证输出轴与输入轴的瞬时角速度始终相等。综上所述，万向节滑动叉的主要作用为：（1）传递扭矩，使汽车获得前进的动力；（2）调整传动轴的长度及其位置，以适应夹角和距离同时变化的需要。

零件共有两组加工表面（见二维图，视图1，视图2），它们之间有一定的位置要求。（1）以φ39mm孔为中心的加工表面这组加工表面包括：mm的孔（主要加工表面）及其倒角；尺寸为mm的与相垂直的平面；平面上的4-M8螺孔。3、零件的工艺分析（2）以φ50mm花键孔为中心的加工表面这组加工表面包括：mm十六齿方齿花键孔（主要加工表面）；

φ55mm阶梯孔；

φ62mm外圆表面及M60×1的外螺纹表面；

Rc1/8螺纹【Rc（R):圆锥内(外）螺纹】。

（1）粗基准的选择

1）选择原则如图4所示说明：粗基准的选择将影响到加工面与不加工面的相互位置，或影响到加工余量的分配，所以正确选择粗基准对保证产品质量有重要影响。abca—铸造毛坯b—以1为粗基准，余量不均匀，同轴c—以2为粗基准，余量均匀，不同轴图4两种粗基准选择对比2．基面的选择

选择粗基准时，一般应遵循下列原则：图5以不加工面为粗基准

①保证相互位置要求的原则

如果必须保证工件上不加工面与加工面之间的相互位置要求，则应以不加工面为粗基准（见图5）。②保证加工表面加工余量合理分配的原则如果必须首先保证工件上某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。例如，导轨面是车床床身的主要工作表面，要求在加工时切去薄而均匀的一层金属，使其保留铸造时在导轨面上所形成的均匀而细密的金相组织，以便增加导轨的耐磨性。另外，小而均匀的加工余量将使切削力小而均匀，因此引起的工件变形小，而且不易产生振动，从而有利于提高导轨的几何精度和降低表面粗糙度（见图6）。a)b)图6床身加工粗基准选择正误对比（M4-1）a)正确b)不正确③便于工件装夹的原则粗基准尽可能平整、光洁和有足够大的尺寸，以保证定位准确、夹紧可靠。④粗基准一般不得重复使用的原则图7重复使用粗基准实例A、C—加工面B—毛坯面

因为粗基准的精度和粗糙度都很差，如果重复使用，则不能保证工件相对刀具的位置在重复使用粗基准的工序中都一致，因而影响加工精度（见图7）。

有的零件在前几道工序中虽然已经加工出一些表面，但对某些自由度的定位来说，仍无精基准可以利用，在这种情况下，使用粗基准来限制这些自由度，不属于重复使用粗基准。实际应用中，划线装夹有时可兼顾这四条原则，但夹具装夹则不能同时兼顾，因此应分析零件图，抓住主要矛盾，解决主要问题。2）万向节滑动叉零件的粗基准选择

对于一般的轴类零件，以外圆作为粗基准是完全合理的。但对于本零件而言，如果以Ф65mm外圆（或Ф62mm外圆）表面作基准（四点定位），则可能造成这一组内外圆柱表面与零件的叉部外形不对称。根据粗基准的选择原则①保证相互位置要求的原则，现选取叉部两个Ф39mm孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两个短V形块支承这两个Ф39mm孔的不加工外轮廓表面作主要定位面，以消除四个自由度，再用一对自动定心的窄口卡爪，夹持在Ф65mm外圆柱面上，用以消除两个自由度，达到完全定位。（2）精基准的选择

1）选择原则

①基准重合原则尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，否则将产生基准不重合误差。a)b)c)图8工序基准与定位基准之间的关系

如图8(a)是在钻床上成批加工工件孔的工序简图。若选N面为尺寸B的定位基准[见图8(b)]，钻头相对1面位置已调整好且固定不动，则加工这一批工件时尺寸B不受尺寸A变化的影响；若选M面为定位基准[见图8(c)]，钻头相对2面已调整好且固定不动，则加工的尺寸B要受到尺寸A变化的影响，使尺寸B精度下降。②统一基准原则选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准,并应尽早地将该基准面加工出来,以便后续较多工序可以以它为精基准。图9活塞的附加基准

如轴类多以两个顶尖孔为定位基准；齿轮加工以内孔和端面为定位基准；箱体加工以平面和两个销孔为定位基准；活塞类工件以内止口和中心孔为定位基准（见图9）。

优点：各工序所用的夹具统一，减少了设计和制造夹具的时间和费用；避免因基准转换过多带来的误差，有利于保证其相互位置精度；各表面之间达到很高的位置精度；避免多次装夹带来的装夹误差和减少多次装载工件的辅助时间。③互为基准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。如加工套筒类，先以孔定位加工外圆，再以外圆定位加工孔，反复加工几次就可大大提高同轴度精度。图11孔的加工路线图12平面的加工路线表各种机床加工时的形位精度（老工艺P34）Ⅰ.mm的孔（主要加工表面）及其倒角要求：Ra3.2，IT7-8(利用KMCAPP的自动填写尺寸公差查询），2孔同轴度φ0.02方法选择1：钻-扩-粗铰-精铰，锪倒角（转塔车床）方法选择2：钻-半精镗-精镗，倒角（卧式镗床）

Ⅱ.尺寸为mm的与相垂直的平面要求：Ra6.3，IT8-9方法选择：粗铣-半精铣

Ⅲ.平面上的4-M8-6h螺孔方法选择：钻底孔-倒角-攻丝2）零件表面加工方法的选择①以φ39mm孔为中心的加工表面②以φ50mm花键孔为中心的加工表面Ⅰ.mm十六齿方齿花键孔（主要加工表面）及φ55mm沉头孔主要要求：槽底Ra1.6，大孔IT8；槽侧Ra1.6，IT10；内孔Rz50,IT11-12方法选择：钻-扩钻（镗）-粗拉-精拉，倒角，锪沉头孔Ⅱ.φ62mm外圆表面(Rz200)及M60×1-6h的外螺纹表面方法选择：车Ⅲ.Rc1/8螺纹【Rc（R):圆锥内(外）螺纹】方法选择：钻底孔-攻丝Ⅳ.箭头方法选择：冲知识链接：在常用的表面粗糙度参数值范围（Ra为0.025-6.3μm，Rz为0.1-25μm),标准推荐优先选用Ra(轮廓算术平均偏差)。因为测Ra常用效率很高的电动轮廓仪进行连续测量，反映轮廓误差更具有代表性，而现有电动轮廓仪的触针，大多数只适于测这个范围内的Ra值，其余的则适于用光学仪器测Rz值(微观不平度十点高度)。③两组加工表面之间的主要位置要求Ⅰ.mm花键孔与中心联线的垂直度公差为100：0.2；Ⅱ.二孔外端面对φ39mm孔的垂直度公差为0.1mm；Ⅲ.mm花键槽宽中心线与φ39mm中心线偏转角度公差为2°；Ⅳ.二孔外端面对mm花键孔中心线的对称度为0.15mm。

对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。

（2）零件工艺路线的制定

1）制定原则2）工艺路线方案一知识链接：为了使钢具有良好的切削加工性，一般希望硬度控制在HB170-230工序1车外圆φ62mm，φ60mm，车螺纹M60×1mm2两次钻孔并扩钻花键底孔φ43mm，锪沉头孔φ55mm3倒角5×30°4钻Rc1/8底孔

5拉花键孔

6粗铣φ39mm二孔端面

7半精铣φ39mm二孔端面

8钻、扩、粗铰、精铰两个φ39mm孔至图样尺寸并锪倒角2×45°9钻M8底孔，倒角

10攻螺纹M8，Rc1/811冲箭头

12检查2）工艺路线方案二工序1粗铣φ39mm二孔端面

2半精铣φ39mm二孔端面

3钻φ39mm二孔（不到尺寸）

4半精镗φ39mm二孔（不到尺寸）

5精镗φ39mm二孔，倒角2×45°6车外圆φ62mm，φ60mm，车螺纹M60×1mm7钻、镗孔φ43mm，锪沉头孔φ55mm8倒角5×30°9钻Rc1/8底孔

10拉花键孔

11钻M8底孔，倒角

12攻螺纹M8，Rc1/813冲箭头

14检查3）工艺方案的比较与分析方案一：先加工以花键孔为中心的一组表面，然后以此为基面加工φ39mm二孔方案二：与一相反。先加工φ39mm孔，然后再以此二孔为基准加工花键孔及其外表面。两相比较可以看出，先加工花键孔，然后再以花键孔定位加工φ39mm二孔，这时的位置精度较易保证，并且定位及装夹等都比较方便。但方案一中的工序8虽然代替了方案二中的工序3，4，5，减少了装夹次数，但在一道工序中要完成这么多工作，除了选用专门的组合机床外，只能选用转塔车床。而在成批生产时，在能保证加工精度的情况下，应尽量不选用专用组合机床；且转塔车床大多适于粗加工。因此决定将方案二中的工序3，4，5移入方案一，改为两道工序加工。具体工艺过程如下：

工序1车外圆φ62mm，φ60mm，车螺纹M60×1mm。粗基准的选择如前所述

2两次钻孔并扩钻花键底孔φ43mm，锪沉头孔φ55mm。定位基准：φ62mm外圆

3倒角5×30°4钻Rc1/8底孔。（为下道工序消除回转自由度而设置的一个定位基准）

5拉花键孔。定位基准：花键内底孔，φ55mm端面及Rc1/8底孔

6粗铣φ39mm二孔端面。定位基准：花键孔及其端面

7半精铣φ39mm二孔端面

8钻孔两次并扩孔φ39mm9精镗φ39mm二孔，倒角2×45°

（7，8，9的定位基准与6同）

10钻M8底孔，倒角

11攻螺纹M8，Rc1/812冲箭头

13检查

仔细考虑零件的技术要求及可能采取的加工手段后，会发现上述加工方案仍有问题，主要表现在φ39mm二孔及其端面的加工要求上。图纸规定：Ⅰ.mm花键孔与中心联线的垂直度公差为100：0.2；Ⅱ.二孔外端面对φ39mm孔的垂直度公差为0.1mm；可以看出：φ39mm二孔的中心线要求与φ50mm花键孔中心线相垂直，因此，加工及测量φ39mm孔时应以花键孔为基准，这样能保证设计基准与工艺基准相重合。上述工艺方案中也是这样做了。同理，φ39mm二孔与其外端面的垂直度（0.1mm）的技术要求在加工及测量时也应遵循上述原则，但在上述工艺方案中没这样做：φ39mm孔加工时，以φ50mm花键孔定位（正确）；而φ39mm孔的外端面加工时，仍以φ50mm花键孔定位。这样做，装夹比较方便，却违反了基准重合原则，造成了不必要的基准不重合误差。具体来说，当φ39mm二孔的外端面以φ50mm花键孔为基准加工时，如果两个端面与花键孔中心线已保证绝对平行的话（很难），那么由于φ39mm二孔中心线与花键孔仍有100：0.2的垂2．热处理工序及表面处理工序的安排（1）改善切削性能的预先热处理（退火、正火、调质等）——安排在切削加工之前；（2）消除内应力的热处理工序(人工时效、退火、正火等)——最好安排在粗加工之后。对精度要求不太高的零件，有时也可安排在切削加工之前。（3）提高表面硬度的热处理（淬火、渗碳淬火等）——安排在半精加工之后，精加工之前（4）提高零件尺寸稳定性的冷处理——安排在淬火后(如量块、量规、铰刀、样板、精密丝杠、精密齿轮等)。（5）提高零件表面耐磨性或耐腐蚀性或以装饰为目的的热处理——安排在工艺过程的最后。例如：铸铁件→自然时效→粗加工→时效→半精加工→时效→精加工锻件→正火（退火）→粗加工→调质→精加工→表面淬火+低温回火→精加工（磨）锻件→正火→机加工→渗碳淬火+低温回火→精加工锻造→退火→粗加工→调质→精加工→去应力退火→粗磨→氮化→精磨（研磨）3.其它工序的安排

（1）检查、检验工序下列情况下应安排检验工序：①零件加工完毕之后；②从一个车间转到另一个车间的前后；③工时较长或重要的关键工序的前后。检查和检验工序包括：1）尺寸和形位误差检查；2）工件(毛坯)内部的质量检查（用X射线检查、超声波探伤检查等）；3）工件表面质量的检验（磁力探伤、萤光检验）；4）密封性检验、零件的平衡、零件的重量检验；（2）切削加工之后，应安排去毛刺处理（3）工件在进入装配之前，一般都应安排清洗

4.2.5工序的集中与分散

1．工序集中

每道工序中包括工步内容多，零件加工工艺路线短、工序少，夹具数目和工件的安装次数也相应地减少。

特点:（1）有利于保证各加工面间的相互位置精度要求；（2）有利于减少机床数量，节省装夹工件次数和辅助时间；（3）生产适应性强，转产相对容易，但设备价格昂贵（如数控机床、加工中心等高效机床）；2.工序分散

将零件加工内容分散在较多的工序中，工艺路线长，每道工序的工步少，工序多。

特点:（1）使用的设备和夹具比较简单；（2）机床调整、对刀比较容易，对操作工人的技术水平要求较低；（3）可以实现高生产率生产，但适应性较差，转产较困难；3.应用

传统的流水线、自动线生产多采用工序分散的组织形式；数控机床（包括加工中心，柔性制造系统）采用工序集中的组织形式；零件的加工精度要求比较高时，常需把工艺过程划分为不同的加工阶段（粗加工——半精加工——精加工——精密加工），这时，工序必然相对比较分散。4.2.6加工阶段的划分

根据精度要求的不同，加工阶段可以划分为：

（1)粗加工阶段以提高生产率为主。

（2)半精加工阶段减小粗加工中留下的误差，为精加工做好准备。

（3)精加工阶段以保证达到或基本达到图纸要求为主要目的，兼顾加工生产率。

（4)精密、超精密或光整加工阶段针对精度要求很高的零件。达到零件最终的精度要求。如果不划分加工阶段则存在下列弊端：（1)难以保证高精度要求零件的质量；（2）后续加工容易把己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。注意：高精度零件的中间热处理工序，自然地把工艺过程划分为几个加工阶段。4.3加工余量、工序尺寸及公差的确定

4.3.1加工余量的概念

1．加工总余量(毛坯余量)与工序余量（1）加工总余量——毛坯尺寸与零件设计尺寸之差。（2）工序余量——每一工序所切除的金属层厚度。加工总余量和工序余量的关系：Z0＝Z1＋Z2＋……＋Zn

＝ΣZi

（公式1）式中Z0——加工总余量；

Zi——工序余量；

n——机械加工工序数目。（3）工序余量与相邻工序基本尺寸的关系——为相邻两工序基本尺寸之差。根据此定义，工序余量可分为：

①单边余量（见图10a）——零件非对称结构的非对称表面，其加工余量一般为单边余量，可表示为：a)b)图10单边余量与双边余量Zi=li-1-li

（公式2）式中Zi——本道工序的工序余量；

li——本道工序的基本尺寸；

li-1——上道工序的基本尺寸。

②双边余量（见图b）——零件对称结构的对称表面，其加工余量为双边余量，可表示为：

2Zi=li-1-li

（公式3）（4）工序尺寸公差的标注——按“入体原则”标注，即：对被包容尺寸（轴的外径，实体长、宽、高），上偏差为零；对包容尺寸（孔的直径、槽的宽度），下偏差为零；毛坯尺寸公差按双向对称偏差形式标注。2．工序余量的影响因素（1）上工序的尺寸公差Ta；（2）上道工序产生的表面粗糙度Ry(轮廓最大高度)和表面缺陷层深度Ha；（3）上工序留下的需要单独考虑的空间误差ｅa；（4）本工序的装夹误差εb。综合上述，可有如下余量计算式：①单边余量：Zmin＝Ta＋Ry＋Ha十|ea

＋εb|（公式4）②双边余量：Zmin＝Ta/2＋Ry＋Ha+|ea

＋εb|（公式5）

4.3.2加工余量的确定

1．计算法①单边余量：

Zmin＝Ta＋Ry＋Ha十|ea

＋εb|（公式6）②双边余量：

Zmin＝Ta/2＋Ry＋Ha|+|ea

＋εb|（公式7）

实际应用时，应针对具体的加工方法对计算公式进行一些修正，例如：①采用浮动镗刀块镗孔或采用浮动铰刀铰孔或采用拉刀拉孔,不能纠正孔的位置误差，且无装夹误差，因此：

Zmin＝Ta/2＋Ha＋Ry（公式8）②无心外圆磨床磨外圆，无装夹误差，因此：

Zmin＝Ta/2＋Ha＋Ry＋|ea|（公式9）③研磨、珩磨、超精加工、抛光等加工方法，目的是提高尺寸及形状精度时：Zmin＝Ta/2＋Ry（公式10）目的仅用于减小工件表面粗糙度值时：Zmin＝Ry（公式11）用计算法可确定出最合理的加工余量，既节省金属，又保证了加工质量。但必须要有可靠的实验数据资料，且费时间，因此适用于大量生产。①将极限尺寸换算成平均尺寸：（公式16）②将极限偏差换算成中间偏差：（公式17）③封闭环中间偏差的平方等于各组成环中间偏差平方之和：（公式18）

（2）概率法计算公式2.直线尺寸链在工艺过程中的应用（1）工序基准和设计基准不重合时工艺尺寸的计算在加工过程中，有时为了定位、加工、测量或调整方便，将零件图上的尺寸改变注法，由此而引起的工序尺寸计算，又称为尺寸换算。它是由设计基准与工序基准不重合而造成的，因此这种工序尺寸只牵涉基准转换而不涉及余量，可用工艺尺寸链来计算。例如：①测量基准和设计基准不重合②定位基准和设计基准不重合（2）一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算（3）表面淬火、渗碳层深度及镀层、涂层厚度工艺尺寸链（4）余量校核

（1）①测量基准和设计基准不重合图示(a)是皮带运输机滚筒零件图。尺寸720+0.6的标注方法不便于测量，因此可改为图(b)的标注方法，通过测量A2、A3的尺寸来保证A0＝720+0.6的尺寸，且A2=A3。要求确定工序尺寸A2、A3。解：①画出尺寸链图[图示（c）]。②A0＝720+0.6

为封闭环，是由尺寸Al、A2、A3间接得到的，A1＝750+0.4为增环，A2、A3为减环。③计算由上求得A2、A3的工序尺寸为：

（1）②定位基准和设计基准不重合

图示(a)是加工梯板的零件图，其高度方向的设计尺寸为及，加工过程为：①以面1为基准加工面3，保证工序尺寸A1＝

②为了定位和调整方便，仍然用面1为定位基准加工面2，保证工序尺寸A2，如图(b)。为满足设计尺寸的要求，计算工序2的工序尺寸A2。解：画出尺寸链图[图(c)]；

A0＝为封闭环，A1=为增环，A2为减环；计算基本尺寸：上偏差：下偏差：因此，工序2的尺寸为，取入体方向为

（2）一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算（这类工序尺寸，既涉及加工余量，也涉及基准转换。）

图示(a)为加工齿轮内孔和键槽的简图，设计尺寸为键槽深及孔径。加工过程如下：

①拉(或镗)内孔，至尺寸

2r＝

②拉(或插)键槽，至尺寸A③热处理(淬火)；④磨内孔，至尺寸

2R＝。求工序尺寸A。

从加工过程看出，工序尺寸A是从尚需继续加工的孔表面标注的，键槽深是通过工序1、2、4间接得到的。解：①列出尺寸链，如图(b)。②尺寸A0=43.6为封闭环，尺寸A和为增环，尺寸为减环

为了分析磨孔时半径加工余量Z对键槽深度的影响，也可将尺寸链分解为两个并联的尺寸链进行计算，如图(c)，其公共环为余量Z。由尺寸R、r、Z所构成的尺寸链中，Z为封闭环，R为增环，r为减环，由此可计算出：基本余量：Z=R-r=20-19.8=0.2最大余量：Zmax=Rmax-rmin=20.025-19.8=0.225最小余量：Zmin=Rmin-rmax=20-19.85=0.15因此由尺寸A0、A、Z所构成的尺寸链中，Z、A为增环，A0为封闭环，由此可计算出：基本尺寸：A=A0-Z=43.6-0.2=43.4

上偏差：ESA=ESA0-ESZ=0.35-0.025=+0.315

下偏差：EIA=EIA0-EIZ=0-(-0.05)=+0.05因此，工序尺寸A为或计算结果与上面解法完全一样。

③计算基本尺寸A=A0-R+r=43.6-20+19.8=43.4上偏差：ESA=ESA0-ESR+EIr=0.35-0.025+0=0.315下偏差：EIA=EIA0-EIR+ESr=0-0+0.05=0.05因此，工序尺寸为：或取入体方向标注为：

解：①列出尺寸链，如上图。L1＝19.2-0.05mmL2＝渗碳工序的工序尺寸（磨前的渗碳层深度）L3＝19-0.008mmL0＝最后应保证的渗碳层深度0.5—0.8=mm，为封闭环。②求解该尺寸链得：mm1)精车P面，保证尺寸mm；2)渗碳处理，控制渗碳层深度；3)精磨P面，保证尺寸mm，同时保证渗碳层深度0.5—0.8mm求磨前的渗碳层深度。（3）表面淬火、渗碳层深度及镀层、涂层厚度工艺尺寸链

图示偏心轴零件，表面P的表层要求渗碳处理，渗碳层深度规定为0.5—0.8mm，其工艺安排如下：

如图示轴套类零件的外表面要求镀铬，镀层厚度规定为0.025～0.04mm，镀后不再加工，但应保证外径尺寸：mm。求镀前磨削工序的工序尺寸。解：①列出尺寸链，如上图。L0＝14-0.0225mm，为封闭环L1＝镀前磨削工序的工序尺寸L2=0.025+0.015mm②求解该尺寸链得：mm（4）余量校核

加工图示零件轴向尺寸30士0.02mm，工艺安排为:1)精车A面,自B处切断,保证两端面距离尺寸L1＝31士O.1mm；2)以A面定位,精车B面,保证两端面距离尺寸L2＝30.4士0.05mm,精车余量为Z2：3)以B面定位磨A面,保证两端距离尺寸为L3＝30.15士0.02mm,磨削余量为Z3；4)以A面定位磨B面,保证最终轴向尺寸L4＝30土0.02mm,磨削余量为Z4；现校核加工余量Z2、Z3和Z4解：建立各自的尺寸链并求解得：Z2＝0.6士0.15mm；Z3＝0.25士0.07mm；Z4＝0.15±0.04mm

磨削余量偏大，应进行适当的调整：

1）令Z4＝0.l土0.04mm，求得：L3＝30.1±0.02mm2）令L2＝30.25±0.025mm，求得：Z3＝0.15士0.07mm3）令Z2不变，求得L1＝30.85士0.1mm3.工序尺寸与加工余量计算图表法

当零件在同一方向上加工尺寸较多，并需多次转换工艺基准时，建立工艺尺寸链进行余量校核都会遇到困难，并且易出错。图表法能准确地在找出全部工艺尺寸链，并且能把一个复杂的工艺过程用箭头直观地在表内表示出来。关于图表的制作和应用的例子，请读者自行参阅有关资料。

封闭环和所有组成环均处于同一平面或几个互相平行的平面内，其中某些组成环不平行于封闭环的尺寸链称为平面尺寸链。4.6.2平面尺寸链

图11(a)，在坐标镗床上加工箱体零件上的两个孔，中心距为L0＝100±0.10;水平夹角为β＝30°。求坐标尺寸Lx、Ly的基本尺寸及公差。图11平面尺寸链计算解：①画出尺寸链图。由尺寸Lx、Ly、L0组成一平面尺寸链[图11(b)]。②中心距L0是封闭环，在加工中是由Lx、Ly间接得到的。Lx、Ly是组成环。此题是已知封闭环求组成环的反问题。

③计算计算平面尺寸链时，将各组成环向封闭环作投影，分别为L1、L2，L1、L2、L0构成了新的尺寸链且是线性尺寸链。基本尺寸：Lx=L0·cosβ＝100·cos30°＝86.6Ly=L0·sinβ＝100·sin30°＝50（2）零件各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1）外圆表面（φ62mm及M60×1mm）考虑：加工长度为90mm，与其联结的非加工外圆表面直径为φ65mm，为简化模锻毛坯的外形，现直接取其外圆表面直径为φ65mm。Φ62mm表面为自由尺寸公差，表面粗糙度要求为Rz200μm，只要求粗加工，此时直径余量2Z=3mm已能满足加工要求。2）外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差（M60×1mm端面）查《简明机械加工工艺手册》（以下简称《工艺手册》）表10-14，其中锻件重量为6kg，锻件复杂形状系数为S1，锻件材质系数为M1,锻件轮廓尺寸（长度方向）>180-315,故长度方向偏差为mm。长度方向的余量查《工艺手册》表10-16，其余量值规定为2.0-2.5，现取2.0mm。

毛坯为实心，不冲出孔。两内孔精度要求介于IT7-IT8之间，参照《机械加工工艺设计实用手册》（以下简称《实用手册》）表8-16及8-17（H7或H8孔的加工）确定工序尺寸及余量为：细镗：2Z=0.1mm

精镗：φ38.9mm2Z=0.2mm

扩钻：φ38.7mm2Z=1.7mm

钻孔：φ37mm2Z=12mm

钻孔：φ25mm4)花键孔（16-mm×mm×mm)

要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。内孔尺寸为mm。参照《实用手册》表8-16确定孔的加工余量分配为:

拉孔：16-mm×mm×mm

扩钻：φ43mm钻孔：φ41mm钻孔：25mm3)叉部两内孔mm2)计算切削用量①粗车M60×1mm端面Ⅰ已知毛坯长度方向的加工余量为mm，考虑7°的模锻拔模斜度，则毛坯长度方向的最大加工余量Zmax=2+2.1+32.5tg7°=8.1mm。但实际上，由于以后还要钻花键底孔，因此端面不必全部加工，而可以留出一个φ40mm芯部待以后钻孔时加工掉，故此时实际端面最大加工余量可按Zmax=2+2.1+12.5tg7°+Lei=6.1mm考虑，分两次加工，ap=3mm计。长度加工精度取IT12级，取-0.46mm（入体方向）Ⅱ进给量f根据《工艺手册》）表11-1，当刀杆尺寸为16×25mm2，ap=3mm以及工件直径为60mm时

f=0.5-0.7mm/r

按C620-1车床说明书取

f=0.5mm/r其中系数及指数为：Cv=242，Xv=0.15，Yv=0.35，m=0.2。修正系数（见《实用手册》表15-13注释）Kv=KMvKMv’KkrvKtvKkv

。

KMv=0.637/σb=0.637/0.80=0.8，KMv’=0.8,Kkrv=0.81,Ktv=1.0,Kkv=1.04所以Ⅲ

计算切削速度按《实用手册》表15-13，切削速度的计算公式（寿命选T=60min)为:(m/s)=139.96（m/min）按机床说明书，现选取nw=600r/min。所以实际切削速度v=122m/min。Ⅴ

切削工时(可参照《金属机械加工工艺人员手册》）

L=(65-40)/2=12.5(mm),L1=2mm,L2=0Ⅳ

确定机床主轴转速

②粗车φ62mm外圆，同时应校验机床功率及进给机构强度Ⅰ

切削深度单边余量Z=1.5mm，可一次切除Ⅱ

进给量根据《工艺手册》）表11-1，选用f=0.5mm/rⅢ

计算切削速度按《实用手册》表15-13==149.8(m/min)Ⅳ

确定主轴转速按机床选取n=600r/min所以实际切削速度v=122m/minⅤ

检验机床功率主切削力Fz按《工艺手册》表11-6所示公式计算知识链接：主切削力：垂直于基面，与切削速度的方向一致，又称为切向力。其中：所以=1235.4(N)切削时消耗功率Pc为

由C620-1机床说明书可知，C620-1主电动机功率为7.8kw，当主轴转速为600r/min时，主轴传递的最大功率为5.5kw，所以机床功率足够，可以正常加工。Ⅵ

校验机床进给系统强度知识链接：径向切削力（切深抗力）：在基面内，并与进给方向（即工件轴线方向）垂直轴向切削力（进给抗力）：在基面内，并与进给方向（即工件轴线方向）平行已知主切削力Fz=1235.4N，径向切削力Fy按《工艺手册》表11-6所示公式计算其中：所以=254（N)轴向切削力其中：轴向切削力=559.3(N)

取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数μ=0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为：

F=Fx+μ(Fy+Fz)=559.3+0.1×(1235.4+254)=708(N)

而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530N，故机床进给系统可正常工作。Ⅶ

切削工时其中l=90，l1=4，l2=0所以ap=1mmf=0.5mm/r（《工艺手册》表11-2，Ra=6.3μm，刀夹圆弧半径rs=1.0mm)切削速度（《实用手册》表15-13）③车φ60mm外圆柱面其中：Cv=242m=0.2T=60xv=0.15yv=0.35kMv=0.8Kkrv=0.81=200(m/min)按机床说明书取n=770r/min，则此时v=145m/min切削工时其中：l=20l1=4l2=0所以④车螺纹M60×1mmⅠ切削速度的计算见《实用手册》表15-13注释，刀具寿命T=60min，采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时ap=0.17，走刀次数i=3；精车螺纹时ap=0.06，走刀次数i=1其中粗车时：Cv=11.8m=0.11xv=0.70yv=0.30螺距t1=1精车螺纹时：Cv=33.4m=0.13xv=0.45yv=0.30螺距t1=1②钻孔φ41mm根据《工艺手册》表11-15，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为f=(1.2-1.8)f钻v=(1/2-1/3)v钻现查得f钻=（0.4-0.5）×0.9=0.40mm/r(见《工艺手册》表11-10）

v钻=0.33m/s(见《工艺手册》表11-12）取f=1.35f钻=0.54mm/r按机床选取f=0.54mm/rv=0.4v钻=7.92m/min按机床选取nw=58r/min,所以实际切削速度为切削工时其中：切入l1=7mm，切出l2=2mm，l=150mm切削工时其中：切入l1=3mm，切出l2=1.5mm，l=150mm③扩花键底孔φ43mm扩孔时的进给量和切削速度，根据《工艺手册》表11-15，确定为

f=(2.2-2.4)f钻

v=（1/2-1/3)v钻现查得f钻=（0.4-0.5）×0.9=0.40mm/r(见《工艺手册》表11-10）

v钻=0.33m/s(见《工艺手册》表11-12）取f=2.4f钻=0.96mm/r按机床选取f=0.96mm/rv=0.4v钻=7.92m/min机床选取nw=58r/min则:v=7.83m/min④锪圆柱式沉头孔φ55mm根据《工艺手册》P297，锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/2-1/3，故f=1/3f钻=1/3×0.5=0.17(mm/r)按机床取0.21mm/rv=1/3v钻=1/3×0.33=0.11(m/s)=6.6(m/min)按机床选取nw=44r/min,所以实际切削速度切削工时其中：切入l1=2mm，切出l2=0mm，l=8mm

在本工步中，加工φ55mm沉头孔的测量长度，由于工艺基准与设计基准不重合，故需要进行尺寸换算。按图样要求，加工完毕后应保证尺寸45mm。A185图aφ55mm孔深的尺寸换算尺寸链如图所示，尺寸45mm为封闭环，给定尺寸185mm及45mm，由于基准不重合，加工时应直接保证尺寸AA=185-45=140(mm）

T(45）=T(185）+T(140）

由于本尺寸链较简单，故分配公差采用等公差法。尺寸45mm按自由尺寸取公差等级IT16,则T(45)=1.6mm，并令T(185)=T(140)=0.8mm

（3）工序3：φ43mm内孔倒角5×30°，选用卧式车床C620-1。由于最后的切削宽度很大，故按成形车削制订进给量。根据手册及机床取

f=0.08mm/r(见《实用手册》表15-27）当采用高速钢车刀时，根据表15-28，确定切削速度

V=0.41×0.637/0.8m/s=19.6m/min则按机床选取nw=120r/min，所以实际切削速度为切削工时其中：l1=3mm，l=5mm

（4）工序4：钻锥螺纹Rc1/8底孔（φ8.8mm）

f=0.21×0.5=0.11mm/r(见《工艺手册》表11-10）

V=0.33m/s=20m/min(见《工艺手册》表11-12）所以按机床选取nw=680r/min所以实际切削速度为切削工时其中：l1=4mm，l2=3mm，l=11mm切削工时：l=53mm，l1=4mm，l2=3mm（7）工序7：钻、扩φ39mm二孔及倒角1.钻孔φ25mm确定进给量f：根据《工艺手册》表11-10，f=0.29-0.35mm/r。由于本零件在加工φ25mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数