《机械制造工艺》第二章

第二章机械加工工艺规程2.1零件结构及零件图的工艺分析2.2毛坯的选择2.3定位基准的选择2.4工艺路线的拟定2.5加工余量的确定2.6工序尺寸及公差的确定2.7时间定额和提高生产率的工艺途径2.1零件结构及零件图的工艺分析零件结构工艺性分析主要包括零件要素是否合理、能否方便加工，以及零件的尺寸及公差标注得是否合理等内容。零件要素是指组成零件的各加工面，零件要素工艺性直接影响零件的工艺性。零件要素的工艺性具有综合性，必须全面、综合地分析。以零件要素的切削加工工艺性为例，其工艺要求归纳起来有以下几点：①各要素的形状应尽可能简单，加工面积尽可能小，规格应尽量统一。②组成要素不同，加工方法也不相同，但应尽可能采用通用设备和标准刀具，且保证刀具易进入、退出和顺利通过加工表面。③加工表面与非加工表面要明显分开。④零件外形应有便于装夹的基准。⑤零件要有足够的刚度，以便高速或强力切削，同时要注意节省材料。2.1.1零件结构工艺性分析主要要求结构工艺性良好工艺性的特点不

好好加工面积应尽量小①减少加工量②减少材料及切削工具的消耗量钻孔的入端和出端应避免斜面①避免刀具损坏②提高孔的精度③提高生产率避免斜孔①几个孔的轴线平行，便于同时加工②减少加工量③简化夹具结构零件的整体结构工艺性主要要求结构工艺性良好工艺性的特点不

好好键槽的尺寸和方位应相同①可在一次装夹中加工出全部键槽②提高生产率结构应便于加工小孔与其他表面的距离应该适当，便于引进刀具尽量不要设计成方形凹坑方形凹坑的四角加工时无法清角，影响配合零件的整体结构工艺性主要要求结构工艺性良好工艺性的特点不

好好退刀槽尺寸应相同①可减少刀具②减少换刀时间需磨削的轴上应设砂轮越程槽磨削时可以清根位置相近的螺纹，其尺寸应尽量一致便于加工和装配销孔较深时，孔的一端应留空刀①钻头耗损小，且不易偏斜②钻孔时间短零件的整体结构工艺性零件图样上的尺寸标注，既要满足设计要求，又要便于加工。零件的技术要求主要有以下几个方面：①加工表面的尺寸精度。②主要加工表面的形状精度。③主要加工表面间的相互位置精度。④各表面的粗糙度以及表面质量要求。⑤热处理要求及其他要求。2.1.2零件图的工艺分析工艺性不好工艺性好2.2毛坯的选择常见毛坯的种类及适用范围铸件适用于形状复杂的零件毛坯，其适用范围广，成本低，但铸件的机械性能、质量和生产条件差。锻件是采用压力加工的方法，通过改变金属材料纤维组织的分布而形成的，其机械性能好，生产率也较高，适用于对机械性能要求较高的中、大型单件，或大批量生产的重要中、小零件。型材主要通过热轧或冷拉而成。热轧的型材精度低，价格较冷拉的便宜，适用于一般零件的毛坯；冷拉的型材尺寸小，精度高，易于实现自动送料，但价格贵，多用于批量较大，且在自动机床上进行加工的情形。焊接件是根据需要将型材或钢板焊接而成的毛坯件，它制作方便、简单，但需要经过热处理才能进行机械加工，适用于单件小批量生产中制造大型毛坯，制造简便、加工周期短、毛坯重量轻；但焊接件抗振动性差，机械加工前需先经时效处理以消除内应力。2．选择毛坯时应考虑的因素①零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后，毛坯的类型也就大致确定了。例如，材料为铸铁的零件，自然应选择铸造毛坯；材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻造毛坯；当力学性能要求较低时，可选型材或铸钢。②零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯，常采用铸造方法。薄壁件一般不能用砂型铸造，尺寸大的铸件宜用砂型铸造。一般用途的阶梯轴，各段直径相差不大、力学性能要求不高时，可选棒料做毛坯；各段直径相差较大，为了节省材料，应选择锻件。③生产类型。大量生产应采用精度和生产率都比较高的毛坯制造方法。这时，毛坯制造增加的费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的减少来补偿。单件小批生产则应采用木模手工造型。④现有生产条件。选择毛坯类型时，应结合本企业的具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。⑤充分考虑利用新技术、新工艺和新材料的可能性。尽量采用精密铸造、精密锻造、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等新工艺、新技术和新材料，以节约材料和能源，减少机械加工余量，提高经济效益。3．毛坯形状和尺寸的确定毛坯形状和尺寸的确定原则是，尽可能使毛坯的形状及尺寸与零件的要求相符合，以减少不必要的加工量和材料成本。确定毛坯的形状和尺寸时，应注意以下几点：①为了便于工件的定位安装，有些铸件毛坯需铸出工艺凸台。②装配后需要形成同一工作表面的两个或两个以上的相关零件，常常将这些分离零件先在一个整体毛坯上加工，待加工到一定阶段后再切割分离。③为了提高机械加工的生产率，常常将若干个形状规则的小零件先合在一个毛坯中铸造或锻造，待加工到一定程度后，再分别切割分离成为单个零件。④对于薄壁环形件的毛坯，为减少装夹变形，也常在同一个毛坯上同时加工多个工件。2.3定位基准的选择2.3.1设计基准和工艺基准设计基准是指零件图上用来确定其他点、线、面位置关系所采用的基准。如图所示的轴套零件，其端面A是端面B和端面C的设计基准，轴线是外圆和内孔的设计基准。轴套零件的设计基准2.3.1设计基准和工艺基准工艺基准是指在加工或装配过程中所使用的基准。工艺基准按用途不同可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。工序基准：工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准，即工序图上的基准。如图所示零件，加工B面的工序基准是C面。定位基准：加工时用于工件定位的基准，它是工件上与夹具定位元件直接接触的点、线、面。如图所示，加工B面时若采用C面定位，则工件的装夹非常不方便；若采用A面定位，则工件很好装夹，故加工B面时的定位基准为A面。测量基准：测量工件已加工表面的尺寸和位置时所采用的基准。装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置的基准。工序基准与定位基准2.3.2定位基准的选择选择定位基准时应注意：①各加工表面应有足够的加工余量，非加工表面的尺寸和位置应符合设计要求；②为保证工件定位稳定、可靠，定位基面应有足够大的接触面积和分布面积。1）基准重合原则应尽可能选择设计基准作为定位基准，即基准重合，这样可以避免基准不重合引起的误差。如图所示工件，B面的设计基准为C面，若以C面定位加工B面，则设计基准与定位基准重合，产生的误差为对刀误差，该误差较小。如果工件以A面定位加工B面，则装夹方便、夹具结构简单，但基准不重合，其误差由两部分合成。一部分是由于尺寸A1的变动会对A0产生影响，另一部分误差为对刀引起的误差，故增大了加工误差。这种增大误差定位方法，有可能造成该工件不能满足其工作性能。工序基准与定位基准2.3.2定位基准的选择2）基准统一原则尽可能采用同一个定位基准加工工件上的各个表面，即基准统一。例如，轴类零件大多数工序都采用两端中心孔定位（即以轴心线为定位基准），以保证各主要加工表面的尺寸精度和位置精度。如图所示飞机传动盘零件的加工，在加工过程中始终以轴线和端面B为定位基准。采用基准统一原则的优点是可以简化工艺规程的制订、减少夹具数量、节约夹具设计和制造费用。同时，由于减少了基准间的相互转换，更有利于保证各表面间的相互位置精度。飞机传动盘零件图2.3.2定位基准的选择3）互为基准原则对工件上两个精度要求较高的表面进行加工时，可将这两个表面互相作为基准反复进行加工，以保证位置精度要求。如图所示的钻套，以外圆表面定位磨削内孔，反过来又可以以内孔定位磨削外圆，这样可以获得内、外圆柱面有较高的同轴度要求。钻套零件图2.3.2定位基准的选择4）自为基准原则当某些加工表面的精加工余量小而均匀时，可选择该加工表面本身作为定位基准，即自为基准原则。遵循自为基准原则，只是提高加工面本身的精度，不能提高加工面的位置精度。例如，生产中常采用钳工划线，后续工序操作者按线找正后装夹加工，这是最常见的自为基准实例。如图所示是在导轨磨床上，以自为基准原则磨削床身导轨，其方法是先用百分表找正工件的导轨面，然后磨削导轨面，以及保证导轨面余量均匀，或满足对导轨面的质量要求。自为基准磨削床身导轨2.3.2定位基准的选择5）准确可靠原则所选精基准应保证工件定位准确、稳定，以及夹具设计简单、操作方便、夹紧可靠。精基准应该是精度较高、表面粗糙度值较小、支承面积较大的表面。上述5条原则中，应首先考虑前2条原则。当用夹具装夹时，选择的精基准面还应使夹具结构简单，操作方便。2.3.2定位基准的选择粗基准是用未经加工的毛坯表面作为定位基准的。确定毛坯件后，零件进入机械加工过程的第一道工序时所选的定位基准必然是毛坯表面，即粗基准。粗基准的选择主要考虑如何保证加工表面与非加工表面间的位置、尺寸要求、加工表面的加工余量是否均匀和足够，以及减少装夹次数等，具体可按下列原则选择。①为了保证重要加工表面加工余量均匀，应选择重要加工表面作为粗基准。②为了保证非加工表面与加工表面之间的相对位置精度要求，应选择非加工表面作为粗基准。③有多个表面需要一次加工时，为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择精度要求最高，或者加工余量最小的表面作为粗基准。④粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次。由于粗基准是毛面，其表面一般较粗糙，形状误差也较大，如果重复使用就会造成较大的定位误差。⑤选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造浇冒口、分型面、毛刺等缺陷，且应有一定面积，以保证定位稳定、夹紧可靠。2.4工艺路线的拟订除选择定位基准外，拟定工艺路线的主要内容还应包括确定各加工表面的加工方法、表面加工的先后顺序、工序集中与分散的程度，以及选择设备与工艺装备等，它是制订工艺规程的关键步骤。选择表面加工方法，就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法。选择时，应从质量要求、生产率及经济成本等多方面考虑。为了正确选择加工方法，应了解各种加工方法的特点，并掌握加工经济精度及经济表面粗糙度的概念。2.4.1表面加工方法的选择1．加工经济精度和经济表面粗糙度任何一个表面的加工，影响其表面精度的因素很多。每种加工方法（车、铣、刨、钻、镗、磨、铰等）在不同的工作条件下，所能达到的精度会有所不同。例如，选择较合适的切削用量，细心调整，精心操作，就可以减小零件的加工误差和表面粗糙度，提高加工精度。但是，这样会降低生产率，增加成本。反之，若通过增加切削用量而提高生产率，虽然成本能降低，但会增加加工误差而使精度下降。统计资料表明，各种加工方法的加工误差与加工成本之间的关系如图所示。由该图中可以看出：对同一种加工方法来说，当加工误差小到一定程度（A点的左侧）时，加工成本会提高很多，但加工精度不易提高；当加工误差大到一定的程度（B点的右侧），加工成本也很难降下来。因此，曲线AB段的精度属于经济精度范围。所谓经济精度和经济表面粗糙度，是指在正常加工条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。各种加工方法所能达到的经济精度和经济表面粗糙度等级，以及各种典型表面的加工方法，读者可查阅机械加工手册。加工误差与加工成本间的关系2．选择加工方法时的注意事项①工件的结构形状和尺寸。例如，对于IT7级精度的孔，采用镗、铰、拉和磨削等都可达到要求。但箱体上的孔一般不宜采用拉或磨削，而常常选择镗削（孔径大时）或铰孔（孔径小时）。②工件材料的性质。例如，淬火钢精加工应采用磨床加工；为避免磨削时碎削堵塞砂轮，有色金属的精加工应采用金刚镗或高速精细车、精细铣等加工方法。③生产类型、生产率及经济性问题。选择加工方法要与生产类型相适应，并考虑生产率和经济性。大批量生产时，应采用生产率高、质量稳定的专用设备和专用工艺装备加工；单件小批生产时，只能采用通用设备、通用工艺装备和一般加工方法。例如孔的加工，批量较大时可采用拉削；单件小批生产时，则采用钻、扩、镗或铰孔。④具体生产条件。应充分利用企业的现有设备和工艺手段，节约资源。同时，应重视新技术和新工艺，充分挖掘企业潜力，设法提高企业的工艺水平。2.4.2加工阶段的划分粗加工阶段：高效地切除各加工表面的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近成品。半精加工阶段：消除粗加工留下的误差，为主要表面的精加工做准备，并完成一些次要表面的加工。精加工阶段：要求的加工精度较高，各表面的加工余量和切削用量都比较小，保证各主要表面达到图纸规定的质量要求。精密、光整加工阶段：对精度要求很高的零件，在工艺过的最后安排珩磨或研磨、精密磨、超精加工或其他特种加工方法加工。2.4.2加工阶段的划分原因依据各加工阶段依据图样上的表面粗糙度值Ra进行划分。各加工阶段主要是根据零件加工表面的尺寸公差等级、表面粗糙度、热处理要求等划分的。①可保证零件的加工质量。②有利于合理使用设备。③便于安排必要的热处理工序，使热处理与切削加工工序配合更合理。④便于及时发现毛坯的缺陷。2.4.3加工顺序的安排先主后次就近不就远先粗后精先面后孔2345基准面先行11．机械加工工序的安排原则①基准面先行。工艺路线开始加工的表面应该是作为基准的精基准面，然后再以精基准面定位，加工其他面。例如，精度要求较高的轴类零件，其第一道机械加工工序就是铣端面，打中心孔，然后以顶尖孔定位加工其他表面。又如，箱体类零件也是先加工定位基准面，再加工其他平面或孔系。此外，为保证一定的定位精度，当加工面的精度要求很高时，精加工前一般应先精修一下精基准。②先粗后精。在安排加工顺序时，应先安排粗加工，中间根据需要安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。精度要求较高的工件，为减少粗加工变形对精加工的影响，粗、精加工应分阶段进行，以消除残余应力。③先主后次。通常将装配基面、工作表面等视为主要表面，将键槽、紧固用的光孔和螺孔等视为次要表面。次要表面一般加工量较少，加工比较方便。若把次要表面的加工穿插在各加工阶段进行，就能使加工阶段更加明显，又增加了阶段间的时间间隔，便于工件有足够时间让残余应力重新分布，以便在后续工序中纠正其变形。④先面后孔。对于箱体、支架和连杆等工件，应先加工平面后加工孔。这是因为平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠，若先加工好平面，就能以平面定位加工孔，既能保证加工时孔有稳定可靠的定位基准，又有利于保证孔与平面间的位置精度要求。⑤就近不就远。加工顺序的安排还要考虑车间、设备的布置情况，有条件时，尽可能将同工种工序相继安排。2．热处理工序的安排1）预备热处理预备热处理的目的是消除毛坯制造过程中产生的内应力，改善金属材料的切削加工性能，为最终热处理做准备，属于预备热处理的有退火、正火和时效处理等。2）最终热处理最终热处理的目的是提高金属材料的力学性能或零件表层的力学性能，属于最终热处理的有淬火－回火、渗碳淬火－回火、渗氮等。对于仅仅要求改善力学性能的工件，有时正火和调质等也作为最终热处理。除上述热处理工序外，有时需要对表面进行涂镀或发蓝等表面处理。3．辅助工序的安排辅助工序包括工件的检验、去毛刺、清洗、去磁和防锈等。辅助工序也是机械加工的必要工序，安排不当或遗漏，会给后续工序和装配带来困难，影响产品质量，甚至使机器不能使用。例如，未去净的毛刺将影响装夹精度、测量精度、装配精度，以及工人安全；研磨和珩磨后没有清洗过的工件会带入残存的砂粒，从而加剧工件在使用过程中的磨损；用磁力夹紧的工件没有安排去磁工序，会使带有磁性的工件进入装配线，影响装配质量。①去毛刺工序的安排。一般情况下，单件生产中，刨、铣、磨、钻等表面的毛刺可由相应工种的操作者去除。成批生产中，对于车削回转表面的毛刺均由车工去除；对于车削非回转表面，或刨、铣、磨、钻等表面的毛刺均由钳工去除。②检验工序的安排。检验工序有一般的质量检验和特种检验。例如，零件表层的裂纹缺陷应采用磁力探伤或荧光检验；零件内部缺陷应采用X射线、γ射线或超声波；零件材料化学成分应采用分光检验；零件材料致密性应采用耐压试验、气密性试验或渗透试验等。检验是必不可少的工序，对保证产品质量和防止产生废品起到重要作用。一般情况下，每道工序应有“三检”，即生产者自检、班组长或工段长互检，以及专职检验员检验。除了工序中自检外，还需要在下列场合单独安排检验工序：①粗加工阶段结束后。②转换车间的前后，特别是进入热处理工序的前后。③重要工序之前或加工工时较长的工序前后。④特种性能检验，如磁力探伤、密封性检验等之前。⑤全部加工工序结束之后。2.4.4确定工序集中与分散的程度工序集中与工序分散是拟订工艺路线时，确定工序数目（或工序内容多少）的两种不同原则，它和设备类型的选择有密切关系。同一个工件，同样的加工内容，可以安排两种不同形式的工艺规程。工序集中：是指零件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多，但总工序数目、夹具数目和工件的安装次数也相应减少。其中，采用技术措施集中的称为机械集中，如采用多刃、多刀、多轴或数控机床加工等；采用人为组织措施集中的称为组织集中，如普通车床的顺序加工。工序分散：是指零件的加工分散在较多的工序内完成，每道工序的加工内容很少，有时甚至每道工序只有一个工步。工序集中有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，节约装夹工作的时间，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。工序集中与工序分散各有利弊，选择时应根据企业的生产规模、产品的生产类型、现有的生产条件、零件的结构特点和技术要求进行综合分析后选定，一般的选定方法为：①批量小的工件，为简化生产计划，多将工序适当集中。②结构简单的工件，可采用工序分散；反之，采用工序集中。③重型零件，为减少装卸运输工作量，应采用工序集中；反之，采用工序分散。④刚性较差且精度较高的精密工件，其工序应适当分散。⑤大批大量生产的工件，可采用机械集中。随着科学技术的发展和先进制造技术的进步，工件的工序逐步倾向于工序集中。2.5加工余量的确定工艺路线拟订之后要进行工序设计，即确定各工序的具体内容，如确定夹具、刀具、量具和量仪等工艺装备，确定加工余量、工序尺寸及其公差等。其中，工序尺寸的确定除了与工件的设计尺寸有关外，还与各工序的加工余量有密切关系。1．加工余量的概念加工余量是指在加工过程中所切去的金属层厚度。加工余量有加工总余量和工序余量之分。工序余量：是相邻两工序的工序尺寸之差，即在一道工序中从一定加工表面上切除的材料层的厚度。加工总余量：是毛坯尺寸与零件图样上的设计尺寸之差，也是工件上某一加工表面所有工序余量之和，可用下式表示：为了便于加工，工序尺寸都按“入体原则”标注成极限偏差，即被包容面的工序尺寸取上偏差为零；包容面的工序尺寸取下偏差为零。毛坯尺寸则按双向布置上、下偏差。①公称余量。公称余量是指两相邻工序公称尺寸的差值，如图2-16所示，被包容面和包容面的公称余量Z可用下式表示。对于被包容面：Z=上道工序公称尺寸-本道工序公称尺寸对于包容面：

Z=本道工序公称尺寸-上道工序公称尺寸（a）被包容面（轴）

（b）包容面（孔）图2-16工序余量与工序尺寸及其公差的关系②余量公差。由于工序尺寸有公差，因此加工余量也必然在某一公差范围内变化。如图2-16所示，余量公差的大小等于工序最大余量与工序最小余量之差，也等于本道工序的工序尺寸公差与上道工序的工序尺寸公差之和，即（a）被包容面（轴）

（b）包容面（孔）图2-16工序余量与工序尺寸及其公差的关系2．影响加工余量的因素影响加工余量的因素比较复杂，其主要的影响因素有以下几个方面：①上道工序的表面粗糙度Ra和缺陷层厚度Da。②上道工序的尺寸公差Ta。③上道工序的几何误差ρa。④本道工序的装夹误差

。综合上述各种影响因素，加工余量的计算公式如下（参见图2-18所示）。图2-18单边余量与双边余量3．确定加工余量的方法确定加工余量的方法有以下3种。经验估算法：根据工艺人员和工人的长期实际生产经验，采用类比法估计加工余量的大小。该方法简单易行，但有时因经验所限，为防止余量不够产生废品，估计的余量一般偏大。该方法多用于单件小批生产。分析计算法：以一定试验资料和计算公式为依据，对影响加工余量的诸多因素进行逐项分析计算，以确定加工余量的大小。该方法所确定的加工余量经济合理，但要有可靠的实验数据和资料，计算比较繁琐，仅在贵重材料或大批大量生产中采用。查表修正法：以有关工艺手册和资料所推荐的加工余量为基础，结合实际加工情况进行修正，以确定加工余量的大小。该方法应用较广，查表时应注意表中数值是单边余量还是双边余量。2.6工序尺寸及公差的确定2.6.1基准重合时工序尺寸及公差的确定当工序基准、定位基准或测量基准与设计基准重合时，工序尺寸及其公差的确定比较简单。根据与被加工对象关联尺寸的多少，工序尺寸及公差的确定方法有以下两种。1）单一工序的工序尺寸及公差单一工序的工序尺寸及公差的确定，主要是要保证被加工对象的位置尺寸。如图2-19所示，Φ16孔的孔心位置是以B，C面作为设计基准的。因此，要在板料上钻Φ16的孔，应以B，C面为定位基准确定定位尺寸（65±0.20，25±0.10），即基准重合。图2-19单一工序的工序尺寸及公差2）多道相关联工序的工序尺寸及公差同一加工表面上，多道相关联工序的工序尺寸及公差的确定，主要采用倒推法来计算，其具体步骤为：①根据零件图上的设计尺寸要求，确定加工过程。②以设计尺寸为最终工序尺寸，由后向前逐个确定各工序的加工余量，可分别得到各工序的公称尺寸（包括毛坯尺寸）。③按经济精度和经济粗糙度，确定各工序的工序尺寸、公差及表面粗糙度。④确定各工序尺寸的极限偏差，按“入体原则”标注工序尺寸。⑤计算毛坯到零件的总余量。2.6.2基准不重合时工序尺寸及公差的确定1．工艺尺寸链的概念在零件的加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸环，称为尺寸链。如图2-21（a）所示，零件图样上标注的设计尺寸为A1和A2。以D面定位加工B面，即可得到尺寸A1；以D面定位，按尺寸A0对刀加工C面，即可间接保证尺寸A2的要求，则尺寸A1，A2和A0是在加工过程中，由相互联系的尺寸形成的尺寸链，如图2-21（b）所示。由此可见，尺寸链是由一个自然形成（或间接得到）的尺寸与若干个直接得到的尺寸组成，其具有封闭性和关联性。封闭性：各尺寸按一定顺序首尾相接构成封闭尺寸图形，如图2-21所示。关联性：尺寸链中的某一个尺寸变动，必将引起其他尺寸的变动。（a）

（b）图2-21零件加工过程中的尺寸链2．尺寸链的组成组成尺寸链的各个尺寸都称为尺寸链的环。如图2-21中的A1，A2和A0都是尺寸链的环。环又分为封闭环和组成环。封闭环：是指加工过程中自然得到（或间接得到）的尺寸。如图2-21中的A0为封闭环。封闭环用下标“0”表示。每个尺寸链只能有一个封闭环，且封闭环一定是间接得到的尺寸。组成环：是指尺寸链中对封闭环有影响的全部环。这些环中任一环的变动必然引起封闭环的变动。如图2-21中的A1和A2均为组成环。尺寸链中的组成环，按其对封闭环的影响又可分为增环和减环。增环：当其余组成环不变，而该组成环增大（或减小）引起封闭环随之增大（或减小）的环，称为增环。如图2-21中的A1是增环，可标记为

。减环：当其余组成环不变，而该组成环增大（或减小）引起封闭环随之减小（或增大）的环，称为增环。如图2-21中的A2是减环，可标记为

。按应用场合不同，尺寸链可分为分工艺尺寸链、设计尺寸链和装配尺寸链。按各环空间位置不同，尺寸链可分为分直线尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链。图2-22回路法判别增、减环3．增、减环的判断对于环数较多的尺寸链，有时利用定义判断增、减环比较困难。在这种情况下，可采用画箭头的方法快速判断增、减环，称为回路法。判断方法为：在绘制的尺寸链图上先给封闭环任意一个方向，并在该封闭环的上或下侧画出箭头，然后沿箭头所指的方向依次绕尺寸链一圏，并给各组成环标上与绕行方向相同的箭头。凡与封闭环箭头同向的为减环，反向的是增环。图2-21所示零件增、减环的判别方法如图2-22所示。从该图中可以看出，A0与A1的方向相反，故A1为增环；A0与A2的方向相同，故A2为减环。4．工艺尺寸链的建立1）封闭环的确定确定封闭环要根据零件的加工方案，找出间接或最后获得的尺寸，定为封闭环。大多数情况下，封闭环可能是零件设计尺寸中的一个尺寸，或者是加工余量值。正确确定封闭环是计算工艺尺寸链的关键。如果封闭环确定错误，则整个尺寸链的计算结果将会发生错误。2）组成环的查找从封闭环两端开始，同步按照工艺过程的顺序，分别向前查找该表面最近一次加工的工序尺寸，再查找该工序尺寸的基准，接着找出该工序尺寸另一端表面的最后一次工序尺寸，直至两边汇合为止，所经过的尺寸均为组成环。2.6.3工艺尺寸链的计算1．工艺尺寸链的计算方法工艺尺寸链的计算方法有极值法和概率法两种。极值法：是指按各增环均为最大（或最小）极限尺寸，而减环均为最小（或最大）极限尺寸，来计算封闭极限尺寸的。该方法的优点是简便、可靠，缺点是当封闭环公差较小、组成环数目较多时，会使组成环的公差过于严格。概率法：是用概率论原理来进行尺寸链计算的。采用该方法能克服极值法的缺点，主要用于环数较多（多于4环），且采用大批大量自动化生产中。1）极值法①封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和，即②封闭环极限尺寸的计算。最大极限尺寸：最小极限尺寸：或③封闭环上、下极限偏差的计算。上极限偏差：下极限偏差：④封闭环的公差等于所有组成环公差之和，因此，封闭环的公差最大，即2）概率法按概率法计算时，各环的尺寸用平均尺寸或平均偏差代入计算。①各环平均尺寸计算：②各环平均偏差计算：③封闭环公差计算：2．工艺尺寸链的计算形式工艺尺寸链的计算形式有正计算、反计算和中间计算3种。正计算：即已知组成环，求封闭环，具体是指根据各组成环的基本尺寸和公差（或偏差）来计算封闭环的基本尺寸及公差（或偏差）。正计算主要用于审核图纸、验证设计的正确性，以及验证工序图上所标省政府的工艺尺寸及公差是否能满足设计图纸上相应的设计尺寸和公差要求。正计算的结果是唯一的。反计算：即已知封闭环，求组成环，具体是指根据设计要求的封闭环基本尺寸、公差（或偏差）及各组成环的基本尺寸，计算各组成环的公差（或偏差）。反计算常用于产品设计、加工和装配工艺计算方面。反计算的实质是如何将封闭环的公差合理地分配给各个组成环，其解不是唯一的。中间计算：即已知封闭环和部分组成环，求其余组成环，具体是指根据封闭环及部分组成环的基本尺寸及公差（或偏差），来计算尺寸链中余下的一个或几个组成环的基本尺寸及公差（或偏差）。中间计算在工艺设计中应用较多，如基准的换算、工序尺寸的确定等，其解可能是唯一的，也可能不唯一。2.6.4直线尺寸链在工艺过程中的应用计算工序尺寸问题的一般步骤为：①根据题意，按照零件各表面间的相互联系画出尺寸链简图。②确定封闭环。③确定增、减环。④利用公式，根据已知条件求出未知尺寸。⑤通过分析、计算，判断工艺过程的合理性。若不合理，找出原因并进行修正。1．测量基准与设计基准不重合时工艺尺寸链的建立和计算在工件的加工过程中，有时会遇到一些表面加工之后按设计尺寸不便直接测量的情况，因此需要在零件上另选一容易测量的表面作为测量基准进行测量，以间接保证设计尺寸的要求，这时就需要进行工序的换算。【例】

如图2-26所示零件，各尺寸均按设计要求加工完毕，C平面最后加工，为便于测量，选择母线B作为测量基准，试求出测量尺寸L及其上、下偏差。图2-26分析

图2-26中，C面的设计基准是

30外圆的上母线，测量时以下母线B为测量基准，则基准不重合。值得注意的是，因直径尺寸的基准在圆心，因此应折算成半径尺寸来画尺寸链。2．定位基准与设计基准不重合时工序尺寸的换算采用调整法加工零件时，若所选的定位基准与设计基准不重合，那么该加工表面的设计尺寸就不能由加工直接得到，这时就需要进行工序尺寸的换算，以保证设计尺寸的精度要求，并将计算的工序尺寸标注在工序图上。当定位基准与设计基准不重合时，其工序尺寸的计算步骤为：①找出封闭环（多为设计尺寸）；②寻找并建立尺寸链（找到基准重合处）；③计算工序尺寸及公差。【例】

如图2-27所示零件，其A，B，D三个面都已加工完成，本工序要求加工缺口C面，设计基准为B面，设计尺寸为mm。加工时，为方便定位，选择了A面定位，试确定定位尺寸L及其极限偏差。图2-27分析

C面的设计基准为B面，但用B面的定位又不易实现。为此，以A面定位加工C面，则基准不重合，需确定图2-27中的工序尺寸L。3．从尚需继续加工的表面上标注工序尺寸在工件的加工过程中，有时一个基准面的加工会同时影响两个设计尺寸的数值。这时，需要直接保证其中公差要求较严的一个设计尺寸，而另一个设计尺寸需由该工序前面的某一工序的合理工序尺寸间接保证。为此，需要对中间工序尺寸进行计算。【例】图2-28（a）