機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）：第3章 機(jī)械加工工藝

機(jī)械制造教研室機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計工藝尺寸鏈典型零件加工工藝計算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計概述第3章機(jī)械加工工藝規(guī)程教學(xué)目標(biāo)本章在介紹基礎(chǔ)知識和基本術(shù)語的基礎(chǔ)上，按照制訂零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟，介紹零件的工藝性分析、毛坯的選擇、工藝路線的擬訂、加工余量的確定、工序尺寸及其公差的確定等內(nèi)容，通過實例分析掌握機(jī)械加工工藝設(shè)計的方法。要求通過本章的學(xué)習(xí)，初步理解和掌握零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂原則、步驟和方法。重點(diǎn)：定位基準(zhǔn)選擇，工藝路線擬訂難點(diǎn)：基準(zhǔn)，工藝尺寸鏈教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)第一節(jié)基本概念產(chǎn)品是如何形成的？

單件小批生產(chǎn)大批量生產(chǎn)請看階梯軸的加工：制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第一節(jié)基本概念BOM（Ebom、Pbom）數(shù)據(jù)倉庫決策支持PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理ERP企業(yè)資源計劃CADCAECAPPCAM工作流程管理圖文檔管理產(chǎn)品設(shè)計過程管理產(chǎn)品信息工藝信息生產(chǎn)計劃需求計劃銷售管理庫存管理財務(wù)管理質(zhì)量管理采購管理人力資源生產(chǎn)成本控制生產(chǎn)流程管理產(chǎn)品生產(chǎn)過程管理SCM供應(yīng)鏈管理CRM客戶關(guān)系管理第一節(jié)基本概念原材料輸送裝夾加工檢驗工件機(jī)械能電能刀具量具等信息系統(tǒng)（加工任務(wù)、方法、質(zhì)量等）物料流能量流信息流機(jī)械加工系統(tǒng)的“三流”運(yùn)行圖

1、生產(chǎn)過程——指把原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。

機(jī)械工廠的生產(chǎn)過程一般包括原材料的驗收、保管、運(yùn)輸，生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備，毛坯制造，零件加工（含熱處理），產(chǎn)品裝配，檢驗以及涂裝等。一、生產(chǎn)過程和工藝過程

企業(yè)在市場導(dǎo)向下，產(chǎn)品的生產(chǎn)過程主要可劃分為四個階段，即新產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品銷售和售后服務(wù)階段。2、工藝過程

把生產(chǎn)過程中改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相

工藝過程可根據(jù)其具體工作內(nèi)容分為：鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機(jī)械加工、熱處理、表面處理、裝配等不同的工藝過程。

對位置和物理、力學(xué)性能等，使其成為成品或半成品的過程稱為工藝過程。

一個或一組工人在一個工作地點(diǎn)，對一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程叫工序。例如圖3-4二、機(jī)械加工工藝過程及其組成

機(jī)械加工工藝過程是指用機(jī)械加工方法（主要是切削加工方法）逐步改變毛坯的形態(tài)（形狀、尺寸以及表面質(zhì)量），使其成為合格零件所進(jìn)行的全部過程。它一般由工序、工步、走刀等不同層次的單元所組成。1.工序

工件在機(jī)床或夾具中定位并夾緊的過程稱為安裝。2.安裝3.工位

工件在一次安裝后，工件與夾具或設(shè)備的可動部分一起相對于刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個位置上所完成的那一部分工藝過程稱為工位。如圖3-3所示工件在機(jī)床上占據(jù)每一個位置所完成的那部分工序稱為工位。裝夾工件擴(kuò)孔鉆孔鉸孔工位4.工步與復(fù)合工步

在加工表面、切削刀具和切削用量（僅指轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量）都不變的情況下，所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為一個工步。例圖3-4

、圖3-5所示

有時為了提高生產(chǎn)效率，經(jīng)常把幾個待加工表面用幾把刀具同時進(jìn)行加工，這可看作為一個工步，并稱為復(fù)合工步，如圖3-6、圖3-7所示。立軸轉(zhuǎn)塔車床的一個復(fù)合工步立軸轉(zhuǎn)塔車床回轉(zhuǎn)刀架a）立軸轉(zhuǎn)塔車床的一個復(fù)合工步b）鉆孔、擴(kuò)孔復(fù)合工步圖3-7復(fù)合工步返回第一節(jié)基本概念5.走刀

在一個工步內(nèi)，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對同一表面進(jìn)行多次切削。這樣刀具對工件的每一次切削就稱為一次走刀。如圖3-8所示的零件加工。

圖3-8以棒料制造階梯軸工序、安裝、工位、工步和走刀之間的關(guān)系如下：零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)按下列公式計算：

N=Qn(1+a)(1+b)(3-1)式中N——零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，單位為件／年；

Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量，單位為臺／年；

n——每臺產(chǎn)品中所含該零件的數(shù)量，單位為件／臺；

a——零件的備品百分率；

b——零件的廢品百分率。

1.生產(chǎn)綱領(lǐng)

產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)就是產(chǎn)品的年生產(chǎn)量。三、生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型

單件生產(chǎn)單件小批生產(chǎn)小批生產(chǎn)生產(chǎn)類型成批生產(chǎn)中批生產(chǎn)大批生產(chǎn)大批大量生產(chǎn)大量生產(chǎn)2.生產(chǎn)類型的劃分1）單件生產(chǎn)

產(chǎn)品品種不固定，每一品種的產(chǎn)品數(shù)量很少，大多數(shù)工作地點(diǎn)的加工對象經(jīng)常改變。例如，重型機(jī)械、造船業(yè)等一般屬于單件生產(chǎn)。2）大量生產(chǎn)

產(chǎn)品品種固定，每種產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點(diǎn)的加工的對象固定不變。例如，汽車、軸承制造等一般屬于大量生產(chǎn)。

在成批生產(chǎn)中，根據(jù)批量大小可分為小批、中批和大批生產(chǎn)。小批生產(chǎn)的特點(diǎn)接近于單件生產(chǎn)的特點(diǎn)，大批生產(chǎn)的特點(diǎn)接近于大量生產(chǎn)的特點(diǎn)，中批生產(chǎn)的特點(diǎn)介于單件和大量生產(chǎn)特點(diǎn)之間。因此生產(chǎn)類型可分為：單件小批生產(chǎn)，大批大量生產(chǎn)，中批生產(chǎn)。各種生產(chǎn)類型的劃分見表3-1，各種生產(chǎn)類型的工藝特點(diǎn)見表3-2。

3）成批生產(chǎn)

產(chǎn)品品種基本固定，但數(shù)量少，品種較多，需要周期性地輪換生產(chǎn)，大多數(shù)工作地點(diǎn)的加工對象是周期性的變換。

生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)（臺/年或件/年）工作地每月?lián)?fù)的工序數(shù)（工序數(shù)/月）小型機(jī)械或輕型零件中小型或中型零件重型機(jī)械或重型零件單件生產(chǎn)≤100≤10≤5不作規(guī)定小批生產(chǎn)＞100～500＞10～150＞5～100＞20～40中批生產(chǎn)＞500～5000＞150～500＞100～300＞10～20大批生產(chǎn)＞5000～50000500～5000＞300～1000＞1～10大量生產(chǎn)＞50000＞5000＞10001表3-1各種生產(chǎn)類型的劃分工藝特征生產(chǎn)類型單件小批中批大批大量零件的互換性用修配法，鉗工修配，缺乏互換性大部分具有互換性。裝配精度要求高時，靈活運(yùn)用分組裝配法和調(diào)整法，同時還保留某些修配法具有廣泛的互換性。少數(shù)裝配精度較高處，采用分組裝配法和調(diào)整法毛坯的制造方法與加工余量木模手工造型或自由鍛造。毛坯精度低，加工余量大部分采用金屬模鑄造或模鍛。毛坯精度和加工余量中等廣泛采用金屬模造型、模鍛或其它高效方法。毛坯精度高，加工余量小機(jī)床設(shè)備及其布置形式通用機(jī)床。按機(jī)床類別采用機(jī)群式布置部分通用機(jī)床和通用機(jī)床。按工件類別分工段排列設(shè)備廣泛采用高效專用機(jī)床及自動機(jī)床。按流水線和自動線排列設(shè)備表3-2各種生產(chǎn)類型的工藝特征工藝裝備大多采用通用夾具、標(biāo)準(zhǔn)附件、通用刀具和萬能量具?？縿澗€和試切法達(dá)到精度要求廣泛采用夾具，部分靠找正裝夾達(dá)到精度要求。較多采用專用刀具和量具廣泛采用專用高效專用夾具、復(fù)合刀具、專用量具或自動檢驗裝置?？空{(diào)整法達(dá)到精度要求對工人技術(shù)要求需技術(shù)水平較高的工人需一定技術(shù)水平的工人對調(diào)整工的技術(shù)水平要求高，對操作工人的技術(shù)水平要求較低工藝文件有工藝過程卡，關(guān)鍵工序要工序卡有工藝過程卡，關(guān)鍵零件要工序卡有工藝過程卡和工序卡，關(guān)鍵工序要調(diào)整卡和檢驗卡成本較高中等較低表3-2各種生產(chǎn)類型的工藝特征

計算節(jié)拍的公式：

t=60Φ/N（3-2）式中t——節(jié)拍，單位為min/件；

Φ——機(jī)床每年工作時數(shù)，單位為h；

N——零件生產(chǎn)綱領(lǐng)，單位為件。

Φ=cmnη

式中c——每天班次（以2計算）；

m——每年周數(shù)（以51計算）；

n——每周一班工作時數(shù)（以35計算）；

η——設(shè)備利用率，一般取0.94～0.96。3、節(jié)拍

節(jié)拍是指生產(chǎn)每一個零件所規(guī)定的時間指標(biāo)。1.工藝規(guī)程的作用1）工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件2）工藝規(guī)程是組織生產(chǎn)和管理工作的基本依據(jù)3）工藝規(guī)程是新建或擴(kuò)建工廠或車間的基本資料四、機(jī)械加工工藝規(guī)程

機(jī)械加工工藝規(guī)程簡稱為工藝規(guī)程，是指導(dǎo)機(jī)械加工的主要技術(shù)文件。

它是以工序為單位說明一個零件全部加工過程的工藝卡片。這種卡片包括零件各個工序的名稱、工序內(nèi)容，經(jīng)過的車間、工段、所用的機(jī)床、刀具、夾具、量具，工時定額等。主要用于單件小批生產(chǎn)以及生產(chǎn)管理中。2.常用工藝文件的種類1）機(jī)械加工工藝過程卡片（表3-3）

它是根據(jù)工藝卡片的每一道工序制訂的，主要用來具體指導(dǎo)操作工人進(jìn)行生產(chǎn)的一種工藝文件。多用于大批大量生產(chǎn)或成批生產(chǎn)中比較重要的零件。該卡片中附有工序簡圖，并詳細(xì)記載了該工序加工所需的資料，如定位基準(zhǔn)選擇、工序尺寸及公差以及機(jī)床、刀具、夾具、量具、切削用量和工時定額等。2）機(jī)械加工工藝卡

它是以工序為單位，詳細(xì)說明零件的機(jī)械加工工藝過程,其內(nèi)容介于工藝過程卡片和工序卡片之間。它用來指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn)和幫助車間干部和技術(shù)人員掌握整個零件加工過程的一種主要工藝文件，廣泛用于成批生產(chǎn)和單件小批生產(chǎn)中比較重要的零件或工序。3）機(jī)械加工工序卡（表3-4）機(jī)械加工工藝過程卡返回機(jī)械加工工序卡返回產(chǎn)品整套裝配圖、零件圖質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型毛坯情況本廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件先進(jìn)技術(shù)、工藝有關(guān)手冊、圖冊3.制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原始資料（1）機(jī)械加工工藝規(guī)程制定的原則1）保證加工質(zhì)量2）保證生產(chǎn)效率3）較低制造成本4）良好勞動條件4.制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原則及步驟優(yōu)質(zhì)高效經(jīng)濟(jì)環(huán)保（2）步驟分析研究產(chǎn)品圖紙工藝性分析選擇毛坯擬訂工藝路線選擇設(shè)備、工裝確定工序余量、工序尺寸確定切削用量、工時定額技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析填寫工藝文件零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析零件結(jié)構(gòu)的工藝性是指所設(shè)計的零件在滿足要求的前題下，制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。零件結(jié)構(gòu)工藝性的分析，包括零件尺寸和公差的標(biāo)注、零件的組成要素和整體結(jié)構(gòu)等方面的分析。良好的結(jié)構(gòu)工藝性是指在現(xiàn)有工藝條件下既能方便制造，又有較低的制造成本。功能相同的零件，其結(jié)構(gòu)工藝性可以有很大差異。第二節(jié)機(jī)加工藝規(guī)程設(shè)計圖例標(biāo)準(zhǔn)化便于裝夾便于加工便于測量便于裝配便于維修結(jié)構(gòu)工藝性要求鑄件：便于造型、拔模斜度璧厚均勻、無尖邊、尖角鍛件：形狀簡單、無尖邊、尖角、飛刺，便于出模在毛坯制造方面在裝配方面便于裝配、減少修配量結(jié)構(gòu)工藝性內(nèi)容在加工方面合理標(biāo)注零件的技術(shù)要求便于加工、減少加工數(shù)控加工工藝性分析提高零件結(jié)構(gòu)工藝性措施減輕零件重量保證加工的可行性、經(jīng)濟(jì)性零件尺寸、規(guī)格、結(jié)構(gòu)要素標(biāo)準(zhǔn)化正確標(biāo)注圖紙尺寸及加工技術(shù)要求。在裝配方面在加工方面便于分解獨(dú)立裝配單元便于平行、流水作業(yè)調(diào)整方便、減輕裝配勞動便于達(dá)到裝配精度零件工作圖的結(jié)構(gòu)工藝性審查零件工作圖的結(jié)構(gòu)工藝性審查（1）加工表面的尺寸精度；

（2）形狀精度；

（3）相互位置精度；

（4）表面粗糙度以及表面質(zhì)量方面要求；

（5）熱處理要求及其它要求（如動平衡等）。

熟悉加工要求，明確主要表面零件的技術(shù)要求分析是要找出零件的主要表面；決定主要表面的加工方法；檢查技術(shù)要求的合理性。零件技術(shù)要求包括下列幾個方面：分析零件技術(shù)要求的目的：毛坯的選擇

零件是由毛坯按照其技術(shù)要求經(jīng)過各種加工而最后形成的。毛坯選擇的正確與否，不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且對制造成本也有很大的影響。因此，正確地選擇毛坯有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。毛坯的種類鑄件用于制造形狀復(fù)雜的零件毛坯鍛件用于制造強(qiáng)度要求高的鋼制零件型材用于一般零件的毛坯焊接件用于單件小批生產(chǎn)的大型毛坯沖壓件用于批量大厚度小的中小型零件冷擠壓件用于大批量生產(chǎn)中形狀簡單的小零件粉末冶金件用于大批量生產(chǎn)中形狀簡單的小零件表3-4各類毛坯的特點(diǎn)及適用范圍

毛坯種類制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形狀機(jī)械性能適用生產(chǎn)類型型材型材焊接件砂型鑄造自由鍛造普通模鍛鋼模鑄造精密鍛造壓力鑄造熔模鑄造沖壓件粉末冶金件

工程塑料件

13級以下13級以下11～1510～128～118～117～108～107～9

9～11大一般大大一般較小較小小很小小很小

較小各種材料鋼

材鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼材為主鋼,鍛鋁,銅等鑄鋁為主鋼材,鍛鋁等鑄鐵,鑄鋼,青銅鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼鐵,銅,鋁基材料工程塑料小型大、中型各種尺寸各種尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型為主各種尺寸中、小尺寸

中、小尺寸簡單較復(fù)雜復(fù)雜較簡單一般較復(fù)雜較復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜較復(fù)雜復(fù)雜較好有內(nèi)應(yīng)力差好好較好較好較好較好好一般

一般各種類型單件單件小批單件小批中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量大批量中、大批量

中、大批量毛坯的選擇應(yīng)綜合考慮下列因素:零件的材料及對零件力學(xué)性能的要求零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸

生產(chǎn)類型生產(chǎn)條件充分考慮利用新工藝、新技術(shù)和新材料毛坯的形狀與尺寸的確定

=毛坯尺寸-零件圖上相應(yīng)的設(shè)計尺寸加工總余量(毛坯余量)毛坯—零件綜合圖

毛坯—零件綜合圖的內(nèi)容應(yīng)包括毛坯結(jié)構(gòu)形狀、余量、尺寸及公差、機(jī)械加工選定的粗基準(zhǔn)、毛坯組織、硬度、表面及內(nèi)部缺陷等技術(shù)要求基準(zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)測量基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)精基準(zhǔn)輔助基準(zhǔn)基準(zhǔn)及其選擇

基準(zhǔn)及其分類基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)測量基準(zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)用于確定零件上其它點(diǎn)、線、面位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。設(shè)計圖樣上所采用的基準(zhǔn)就是設(shè)計基準(zhǔn)。（圖）在加工時用于工件定位的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。（圖）1、粗基準(zhǔn)2、精基準(zhǔn)3、輔助基準(zhǔn)4、主要基準(zhǔn)5、附加基準(zhǔn)在加工中或加工后用來測量工件時采用的基準(zhǔn)在裝配時用來確定零件或部件在產(chǎn)品中相對位置所采用的基準(zhǔn)在工序圖上使用的基準(zhǔn)。加工、測量、裝配過程中使用的基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇

選擇定位基準(zhǔn)主要是為了保證零件加工表面之間以及加工表面與未加工表面之間的相互位置精度。定位基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)精基準(zhǔn)輔助基準(zhǔn)以已加工過的表面進(jìn)行定位的基準(zhǔn)稱精基準(zhǔn)。

以未加工過的表面進(jìn)行定位的基準(zhǔn)稱粗基準(zhǔn)，也就是第一道工序所用的定位基準(zhǔn)為粗基準(zhǔn)。該基準(zhǔn)在零件的裝配和使用過程中無用處，只是為了便于零件的加工而設(shè)置的基準(zhǔn)稱輔助基準(zhǔn)，如軸加工用的頂尖孔等定位基準(zhǔn)的選擇順序：（1）首先選擇精基準(zhǔn)選擇零件上的哪一組（個）表面作為精基準(zhǔn)，方能保證零件的精度要求？是否需要第二組（個）表面作為精基準(zhǔn)，以及如何進(jìn)行轉(zhuǎn)換？（2）然后選擇粗基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)是為加工精基準(zhǔn)服務(wù)的，為了加工出上述精基準(zhǔn)，應(yīng)選擇哪一組（個）毛坯表面作為粗基準(zhǔn)？精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能使工件裝夾穩(wěn)定可靠、夾具簡單。一般常采用面積大、精度較高和粗糙度較低的表面為精基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)的選擇重點(diǎn)考慮：加工表面與不加工表面的相對位置精度；各加工表面有足夠的余量精基準(zhǔn)的選擇1

選擇加工表面的工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)重合原則。采用基準(zhǔn)重合原則，可以直接保證加工精度，避免基準(zhǔn)不重合誤差。重點(diǎn)考慮：減少定位誤差保證加工精度1、基準(zhǔn)重合原則設(shè)計基準(zhǔn)（定位基準(zhǔn)）

若本道工序的加工精度為δ，則只要δ≤δA2，即可滿足加工要求例：圖示零件加工臺階面切削平面δ（本道工序加工精度）設(shè)計基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)若要滿足加工精度必須有：－稱為基準(zhǔn)不重合誤差精基準(zhǔn)的選擇2①有利于保證各加工表面間的相互位置關(guān)系，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的誤差。②簡化夾具的設(shè)計與制造。2、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則盡可能使各個工序的定位基準(zhǔn)相同常用的統(tǒng)一基準(zhǔn)形式有：

（1）兩頂尖孔軸類零件

（2）一面兩孔箱體類零件

（3）一端面和一短圓孔盤套類零件

（4）一長孔和一止推面套類零件精基準(zhǔn)的選擇33、互為基準(zhǔn)當(dāng)兩個表面相互位置精度要求較高時，則兩個表面互為基準(zhǔn)反復(fù)加工，可以不斷提高定位基準(zhǔn)的精度，保證兩個表面之間相互位置精度。以內(nèi)孔定位加工齒形表面

以齒形表面定位加工內(nèi)孔

1－卡盤；2－滾柱；3－齒輪以內(nèi)孔定位加工齒形表面

精基準(zhǔn)的選擇44、自為基準(zhǔn)當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量小而均勻時，可選擇加工表面本身為精基準(zhǔn)，以保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率床身導(dǎo)軌面自為基準(zhǔn)總的原則是：

應(yīng)使每個要加工的面都有加工余量，保證加工面與非加工面的位置關(guān)系，并且使下一工序有精基準(zhǔn)定位。

具體原則是：

1）相互位置要求原則

2）余量分配原則

3）基準(zhǔn)面能使工件定位可靠

4）同一尺寸方向的粗基準(zhǔn)只能使用一次粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇1.若同時有幾個非加工表面，選其中與加工表面位置精度要求高的一個作為粗基準(zhǔn)，以保證兩者的位置精度重點(diǎn)考慮：加工表面與不加工表面的相對位置精度；各加工表面有足夠的余量2.為保證某重要表面余量均勻，則選擇該重要表面本身作為粗基準(zhǔn)。3.若每個表面都加工，則以余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證各表面都有足夠的余量。4.粗基準(zhǔn)應(yīng)平整、光滑，無澆冒口、飛邊等，定位、夾緊可靠。5.粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用。在同一尺寸方向上，粗基準(zhǔn)通常只允許使用一次，以免產(chǎn)生較大的定位誤差。【例】選擇支架零件的精基準(zhǔn)和粗基準(zhǔn)1、精基準(zhǔn)2、粗基準(zhǔn)為下圖所示各零件選擇粗、精基準(zhǔn)工藝路線的擬訂

1．加工方法的選擇

所有零件都是由一些表面組成的，同一表面可以有不同的加工方法，這些方法的加工精度、生產(chǎn)率和加工成本不盡相同。圖為成本與精度的關(guān)系1：成本、精度高2：成本、精度適中3：成本、精度低2段為該加工方法的經(jīng)濟(jì)精度范圍所謂某種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度，是指在正常的工作條件下（包括完好的機(jī)床設(shè)備、必要的工藝裝備、標(biāo)準(zhǔn)的工人技術(shù)等級、標(biāo)準(zhǔn)的耗用時間和生產(chǎn)費(fèi)用）所能達(dá)到的加工精度。

目標(biāo)：在保證零件質(zhì)量的前提下，選擇最低成本的加工方法，加工出最多的零件。

原則上都要按經(jīng)濟(jì)精度加工。加工方法的選擇

選擇加工方法時，除應(yīng)保證加工表面的精度和粗糙度要求之外，還應(yīng)綜合考慮：

（1）工件材料的性質(zhì)鋼淬硬后，應(yīng)采用磨削的加工方法；有色金屬不用磨等。

（2）工件的結(jié)構(gòu)和尺寸孔徑較小時，宜用鉸；孔徑較大時，則用鏜。工件結(jié)構(gòu)尺寸小時，孔可用磨或拉；如果是箱體上的孔，就用鉸或鏜。

（3）生產(chǎn)類型和現(xiàn)場生產(chǎn)條件。

具體加工方法參閱有關(guān)手冊或表3.4、3.5、3.6。加工方法的選擇

典型表面加工路線(外圓)研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂帶磨IT5Ra0.01～0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08拋光Ra0.008~1.25金剛石車IT5～6Ra0.02~1.25滾壓IT6～7Ra0.16~1.25精磨IT6～7Ra0.16~1.25精車IT7～8Ra1.25～5粗磨IT8～9Ra1.25～10半精車IT10～11Ra2.5～12.5粗車IT12～13Ra10～80外圓表面的典型加工工藝路線

內(nèi)孔珩磨IT5～6Ra0.04~1.25研磨IT5～6Ra0.008~0.63粗鏜IT12～13Ra5～20鉆IT10～13Ra5～80半精鏜IT10～11Ra2.5～10粗拉IT9～10Ra1.25～5擴(kuò)IT9～13Ra1.25~40精鏜IT7～9Ra0.63～5粗磨IT9～11Ra1.25～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.25餃IT6～9Ra0.32~10金剛鏜IT5～7Ra0.16~1.25精磨IT7～8Ra0.08~0.63滾壓IT6～8Ra0.01~1.25手餃IT5Ra0.08~1.25平面平面典型加工工藝路線拋光Ra0.008?1.25研磨IT5～6Ra0.008?0.63精密磨IT5～6Ra0.04?0.32半精銑IT8～11Ra2.5?10精銑IT6～8Ra0.63～5高速精銑IT6～7Ra0.16?1.25導(dǎo)軌磨IT6Ra0.16?1.25精磨IT6～8Ra0.16?1.25寬刀精刨IT6Ra0.16?1.25粗磨IT8～10Ra1.25?10精刨IT6～8Ra0.63～5半精刨IT8～11Ra2.5～10半精車IT8～11Ra2.5～10粗銑IT11～13Ra5～20粗刨IT11～13Ra5～20砂帶磨IT5～6Ra0.01?0.32金剛石車IT6Ra0.02?1.25刮研Ra0.04?1.25精車IT6～8Ra1.25～5粗車IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.5粗拉IT10～11Ra5～20例某一孔的加工精度為IT7級，粗糙度值為Ra1.6～3.2μm，查表3.6可有四種加工方案：

①鉆—擴(kuò)—鉸—精鉸

用于小孔徑，未淬火鋼或鑄鐵

②粗鏜—半精鏜—精鏜

用于大孔、箱體孔

③粗鏜—半精鏜—粗磨—精磨

用于淬火鋼

④鉆—（擴(kuò)）—拉

用于未淬火鋼、鑄鐵及有色金屬或大批量生產(chǎn)圖示￠20H7如何加工？圖搖桿零件圖φ40φ12H7鑄造圓角R3其余倒角1×45°60±0.059.5φ20H71.63.23.23.21.64018M83.2R12710±0.1ABDC1545加工階段的劃分

對于加工精度要求較高和粗糙度值要求較低的零件，通常將工藝過程劃分為粗加工和精加工兩個階段；對于加工精度要求很高、粗糙度值要求很低的零件，則常劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工階段和光整加工階段。

粗加工階段半精加工階段精加工階段光整加工階段

是加工開始階段，在這個階段中，盡量將零件各個被加工表面的大部分余量從毛坯上切除。這個階段主要問題是如何提高生產(chǎn)率。這一階段為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，切去的余量介于粗加工和精加工之間，并達(dá)到一定的精度和粗糙度值，為精加工留有一定的余量。在此階段還要完成一些次要表面的加工，如鉆孔、攻絲、銑鍵槽等。在這個階段將切去很少的余量，保證各主要表面達(dá)到較高的精度和較低的粗糙度值（精度7～10級，0.8～3．2m）。

主要是為了得到更高的尺寸精度和更低的粗糙度值（精度5～9級），只從被加工表面上切除極少的余量。劃分加工階段目的（1）有利于保證零件的加工質(zhì)量（2）合理安排加工設(shè)備和操作工人（3）便于熱處理工序的安排（4）便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷注意事項劃分加工階段，是對零件整個機(jī)械加工工藝過程而言，通常是以零件上主要表面的加工過程來劃分，而次要表面的加工穿插在主要表面加工過程之中。加工順序的安排機(jī)械加工工序順序輔助工序熱處理先后順序基面先行先面后孔先主后次先粗后精進(jìn)給路線短換刀次數(shù)少1.機(jī)械加工順序的安排機(jī)械加工工序順序安排基準(zhǔn)先行：工藝路線開始安排的加工面應(yīng)是選作定位基準(zhǔn)的精基準(zhǔn)面加工面要求很高時，精加工前先精修一下精基準(zhǔn)

1）當(dāng)零件上有較大的平面可以作定位基準(zhǔn)時，先將其加工出來，再以面定位，加工孔，可以保證定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定

2）在毛坯面上鉆孔或鏜孔，容易使鉆頭引偏或打刀，先將此面加工好，再加工孔，則可避免上述情況的發(fā)生可以有例外先面后孔兩層含義先主后次也有兩層含義

1）先考慮主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常從加工方便與經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)進(jìn)行安排

2）次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位進(jìn)行加工先粗后精進(jìn)給路線短換刀次數(shù)少粗精加工分開合理利用設(shè)備提高效率降低成本毛坯制造退火或正火主要面粗加工次要面加工調(diào)質(zhì)或時效主要面加工淬火或滲碳淬火修基準(zhǔn)主要面精加工表面處理零件機(jī)械加工的一般工藝路線熱處理工序的安排退火：用于高碳鋼、合金鋼等，降低硬度，便于切削；正火：用于低碳鋼，提高硬度，便于切削；調(diào)質(zhì)：淬火后高溫回火預(yù)備熱處理最終熱處理去除內(nèi)應(yīng)力處理位置：粗加工前目的：改善切削性能，消除內(nèi)應(yīng)力位置：半精加工后，精加工前目的：提高強(qiáng)度、硬度

位置：粗加工前、后，半精加工后，精加工前目的：消除內(nèi)應(yīng)力，防止變形、開裂。自然時效人工時效淬火、滲碳、氮化等輔助工序的安排金屬鍍層非金屬鍍層氧化膜表面處理工序檢驗工序其它工序安排位置：工藝過程最后目的：美觀

位置：去毛刺、倒鈍銳邊應(yīng)在淬火前目的：安全

位置：粗加工后、關(guān)鍵工序后、送往外車間加工前后、零件全部加工結(jié)束之后目的：質(zhì)量控制。質(zhì)量檢驗特種檢驗（無損探傷、磁力探傷、水壓、超速試驗）去毛刺、倒鈍銳邊去磁清洗涂防銹油工序的集中與分散1、工序集中就是將工件的加工，集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成。每道工序的加工內(nèi)容較多。2、工序分散就是將工件的加工，分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行。每道工序的加工內(nèi)容很少，最少時每道工序僅一個簡單工步。3、趨勢：工序集中（MC、FMC等）

使每個工序中包括盡可能多的工步內(nèi)容，從而使總的工序數(shù)目減少優(yōu)點(diǎn)：

1）有利于保證工件各加工面之間的位置精度；

2）有利于采用高效機(jī)床，可節(jié)省工件裝夾時間，減少工件搬運(yùn)次數(shù)；

3）可減小生產(chǎn)面積，并有利于管理。工序集中工序分散使每個工序的工步內(nèi)容相對較少，從而使總的工序數(shù)目較多工序分散優(yōu)點(diǎn)：每個工序使用的設(shè)備和工藝裝備相對簡單，調(diào)整、對刀比較容易，對操作工人技術(shù)水平要求不高工序集中與工序分散的應(yīng)用

傳統(tǒng)的流水線、自動線生產(chǎn)，多采用工序分散的組織形式（個別工序亦有相對集中的情況）

由于市場需求的多變性，對生產(chǎn)過程的柔性要求越來越高，加之加工中心等先進(jìn)設(shè)備的采用，工序集中將越來越成為生產(chǎn)的主流方式

多品種、中小批量生產(chǎn)，為便于轉(zhuǎn)換和管理，多采用工序集中方式加工余量的確定加工余量的概念影響加工余量的因素確定加工余量的方法

加工余量的概念（1）總加工余量（3）總余量為各工序余量之和（2）工序余量總加工余量是指零件加工過程中，某加工表面所切去的金屬層總厚度。是毛坯尺寸與零件圖樣的設(shè)計尺寸之差。工序余量是一道工序內(nèi)切除的金屬層厚度，為相鄰兩工序的工序尺寸之差。（7）余量大小對加工精度、生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性都有影響（6）工序余量用經(jīng)驗法估算或查表法、分析計算法確定（4）公稱余量公稱余量是指相鄰兩工序的基本尺寸之差。（5）余量公差加工余量：加工過程中從加工表面切除的金屬層厚度總余量Z0與工序余量Zi

的關(guān)系：單邊余量對于非對稱表面，其加工余量用單邊余量Zb表示

Zb=a-b雙邊余量

對于外圓內(nèi)圓等對稱表面加工余量用雙邊余量2Zb表示ab

雙邊余量

外圓表面2Zb=da-db，內(nèi)圓表面2Zb=Db-Da單邊余量

Zb=a-b工序尺寸公差一般按“入體原則”標(biāo)注

Zmax=a

–(b

–Tb)=Zb+

TbZmin=(a

–

Ta)

–b=Zb–

Ta工序余量變動范圍

Tz=Zmax–Zmin=Tb+Ta

由于各工序尺寸都有偏差，故實際切除的余量是變化的。工序余量又分為公稱余量Zb、最大余量Zmax、最小余量Zmin對于被包容面，本工序的公稱余量

Zb=a-b

ab

對于包容尺寸（孔徑、槽寬），下偏差為0，其最小尺寸就是基本尺寸，本工序的公稱余量

Zb=b-a

Zmax=(b

+Tb)–a=Zb+

TbZmin=b

–(a

+Ta)

=Zb–

Ta工序余量變動范圍

Tz=Zmax–Zmin=Tb+Ta影響加工余量的因素1）上工序留下的表面粗糙度值Ra和表面缺陷層深度Da

本工序必須把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷層全部切去，因此本工序余量必須包括這兩項因素。2）上工序的尺寸公差Ta

上工序加工表面存在形狀誤差，如平面度、圓柱度等，其總和不超過Ta，為使本工序能切去這些誤差，工序余量應(yīng)包括Ta項。3）Ta值沒有包括的上工序留下的空間位置誤差

ρa(bǔ)工件上有些形位誤差未包括在加工表面工序尺寸公差范圍之內(nèi),在確定加工余量時，須考慮它們的影響，否則將無法去除上工序留下的表面缺陷層。ρa(bǔ)4）本工序的裝夾誤差εb

如果本工序存在裝夾誤差（定位誤差、夾緊誤差），在確定本工序加工余量時還應(yīng)考慮εb的影響。

ρa(bǔ)與εb都是向量，要用矢量相加所得矢量和的模進(jìn)行余量計算。本工序的加工余量的計算公式對于單邊余量：

對于雙邊余量：二、加工余量的確定1）計算法掌握影響加工余量的各種因素具體數(shù)據(jù)的條件下，計算法比較科學(xué)，但目前統(tǒng)計資料較少。

2）經(jīng)驗估計法為避免出現(xiàn)廢品，估計余量一般偏大，用于單件小批生產(chǎn)。

3）查表法

以生產(chǎn)實踐和實驗研究為基礎(chǔ)制成數(shù)據(jù)表格，查表并結(jié)合實際情況加以修正。查表法確定加工余量，方法簡便，較接近實際，應(yīng)用廣泛。φ20±0.072×10.8圖

階梯軸φ32φ40φ25±0.07φ350-0.0170.80.8354030550150其余倒角1×45°3.22×1工序尺寸與公差的確定1）確定各加工工序的加工余量2）從終加工工序開始，到第一道加工工序，逐次加上沒工序余量，可得出各工序工序尺寸，一直推算到毛坯尺寸。3）除終加工工序外，其它各加工工序按各自所采用加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度確定工序尺寸公差（終加工工序為設(shè)計尺寸）4）填寫工序尺寸并按“入體原則”標(biāo)注工序尺寸公差工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合時

【解】查標(biāo)準(zhǔn)公差值表，直徑是50的IT5級公差值為0.011mm。

①查表3.4（10），其工藝路線為：粗車―半精車―高頻淬火―粗磨－精磨—研磨。②查表確定各工序加工余量。由有關(guān)工藝手冊可查得各工序的加工余量研磨0.01；精磨0.1；粗磨0.3；半精車1.1；粗車4.5。加工總余量為6.01mm，取加工總余量為6mm，把粗車余量修正為4.49mm。

【例】某軸直徑為?50mm，其尺寸精度為IT5（即），表面粗糙度為Ra0.04μm，要求高頻淬火，毛坯為鍛件。試計算各工序的工序尺寸及公差。③計算各工序基本尺寸。研磨后工序基本尺寸為50(設(shè)計尺寸)；精磨后尺寸為50＋0.01＝50.01；其它尺寸依此類推。④查表確定各工序的經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度。查有關(guān)工藝手冊可得：研磨為IT5；精磨為IT6，Ra0.16μm；粗磨為IT8，Ra1.25μm；半精車為IT11，Ra2.5μm；粗車為IT13，Ra16μm。⑤根據(jù)各工序的基本尺寸及IT值，查公差表，得各工序尺寸的公差值（見表3.7），按“入體原則”標(biāo)注。另查工藝手冊可得鍛造毛坯公差為。例：軸φ50、IT5、Ra0.04高頻、鍛件鍛造——粗車——半精磨——高頻——粗磨——精磨——研磨Ф92

+2.597-5=921T17（H17）

8毛坯孔

Ф97

+0.3599.4-2.4=971T12（H12）

5粗鏜孔

Ф99.4

+0.1499.9-0.5=99.41T10（H10）

2.4半精鏜孔

Ф99.9

+0.045100-0.1=99.91T8（H8）

0.5精鏜孔

Ф100

+0.0351001T7（H7）

2Zb0.1浮動鏜孔

工序尺寸及偏差

工序基本尺寸

工序經(jīng)濟(jì)精度

工序余量

工序名稱

工序尺寸及其偏差0000-1現(xiàn)以查表法確定工序余量，各加工方法按經(jīng)濟(jì)精度和相應(yīng)公差值，確定某箱體零件上孔加工的各工序尺寸和公差。設(shè)毛坯為帶孔鑄件，零件孔要求達(dá)到Φ100H7（+0.035）,Ra為0.8μm，材料為HT200。其工藝路線為粗鏜→半精鏜→精鏜→精密鏜余量法定工序尺寸四步走（1）定余量（1）定工序尺寸（1）定工序公差（1）入體原則定偏差機(jī)床及其工藝裝備的選擇在保證零件加工質(zhì)量的前提下，使加工成本最低

機(jī)床工作區(qū)域的尺寸應(yīng)當(dāng)與零件的外廓尺寸相適應(yīng)，也就是根據(jù)零件的外廓尺寸來選擇機(jī)床的形式和規(guī)格。

機(jī)床的精度應(yīng)該與工件要求的加工精度相適應(yīng)。

機(jī)床的功率和工作參數(shù)應(yīng)該與最合理的切削用量相適應(yīng)。

機(jī)床生產(chǎn)率應(yīng)該與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。對于大批、大量生產(chǎn)，宜采用高效率機(jī)床、專用機(jī)床、組合機(jī)床或自動機(jī)床；對于單件小批生產(chǎn)，一般選擇通用機(jī)床。

①②③④設(shè)備選擇的基本原則是：工藝裝備的選擇選擇工藝裝備的原則是，在保證零件加工質(zhì)量前提下，能盡量提高生產(chǎn)率，并考慮工裝的購、制成本和使用成本，以及準(zhǔn)備周期等因素。在中小批生產(chǎn)條件下，應(yīng)首先考慮選用通用工藝裝備；在大批大量生產(chǎn)中，可根據(jù)加工要求設(shè)計制造專用工藝裝備。夾具、刀具、輔具、量具等

夾具的選擇1、單件小批生產(chǎn)：采用各種通用夾具和機(jī)床附件，如卡盤、虎鉗、分度頭等。有組合夾具站的，可采用組合夾具。3、多品種中、小批生產(chǎn)可采用可調(diào)夾具或成組夾具。2、大批大量生產(chǎn)為提高勞動生產(chǎn)率應(yīng)采用專用高效夾具。4、采用數(shù)控加工時夾具要敞開，其定位、夾緊元件不能影響加工走刀（如碰撞等）。刀具的選擇1、一般優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)刀具。3、刀具的類型、規(guī)格和精度等級應(yīng)符合加工要求。2、若采用工序集中時，應(yīng)采用各種高效的專用刀具、復(fù)合刀具和多刃刀具等。4、數(shù)控加工對刀具的剛性及壽命要求較普通加工嚴(yán)格。應(yīng)合理選擇各種刀具、輔具（刀柄、刀套、夾頭等）。量具的選擇1、單件小批生產(chǎn)應(yīng)廣泛采用通用量具，如游標(biāo)卡尺、百分尺和千分表等。3、量具的精度必須與加工精度相適應(yīng)。2、大批大量生產(chǎn)應(yīng)采用各種量規(guī)和高效的專用檢驗夾具和量儀等。加工工藝過程的生產(chǎn)率與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析（一）

時間定額

時間定額是在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時間。單件時間

完成一個工件的一個工序的時間稱為單件時間td一、生產(chǎn)率分析T單=t基+t輔+t服+t休基本時間是指直接改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀、相對位置、表面狀態(tài)或材料性質(zhì)等工藝過程所消耗的時間。輔助時間是指為實現(xiàn)工藝過程所必須進(jìn)行的各種輔助動作所消耗的時間。如裝卸工件。操作機(jī)床、改變切削用量、試切和測量工件、引進(jìn)及退回刀具等動作所需時間都是輔助時間。布置工作地時間是為使加工正常進(jìn)行，工人照管工作地（如換刀、潤滑機(jī)床、清理切屑、收拾工具等)所消耗的時間。一般按作業(yè)時間的2％～7％估算。休息和生理需要時間是指工人在工作班內(nèi)恢復(fù)體力和滿足生理上的需要所消耗的時間。一般按作業(yè)時間的2％估算。在成批生產(chǎn)中零件批量th＝td

＋tZ/N單件核算時間準(zhǔn)備終結(jié)時間單件時間大批大量生產(chǎn)時，每個工作地始終完成某一固定工序，tZ/N≈0，故不考慮準(zhǔn)備終結(jié)時間，即th＝td（二）提高機(jī)械加工生產(chǎn)率的工藝措施

1.縮短基本時間2.縮減輔助時間、工作地點(diǎn)服務(wù)時間、準(zhǔn)備終結(jié)時間3.實行多臺機(jī)床看管4.新工藝、特種工藝5.應(yīng)用成組技術(shù)(1)提高切削用量，但受到刀具壽命和機(jī)床剛度的制約。(2)縮短工作行程長度

(3)多件加工(l)直接縮減輔助時間(2)使輔助時間與基本時間重合(3)減少換刀次數(shù)，并縮減每次換刀所需時間(4)擴(kuò)大零件的生產(chǎn)批量減少調(diào)整機(jī)床、刀具和夾具的時間

在單件小批生產(chǎn)中廣泛采用各種數(shù)控和柔性制造系統(tǒng)及推廣成組技術(shù)等，都可以縮短單件時間，有效地提高勞動生產(chǎn)率。二、工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

所謂技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，就是通過比較不同工藝方案的生產(chǎn)成本，選出最經(jīng)濟(jì)的工藝方案。生產(chǎn)成本工藝成本制造一個零件或一臺產(chǎn)品的一切費(fèi)用的總和。與工藝過程直接有關(guān)的費(fèi)用。工藝成本可變費(fèi)用+不變費(fèi)用可變費(fèi)用不變費(fèi)用可變費(fèi)用與零件（或產(chǎn)品）年產(chǎn)量有關(guān)，它包括材料費(fèi)或毛坯費(fèi)、操作工人的工資、通用機(jī)床的折舊費(fèi)、維護(hù)費(fèi)、萬能機(jī)床和萬能夾具及刀具的折舊費(fèi)。不變費(fèi)用與零件（或產(chǎn)品）年產(chǎn)量無關(guān)，它是指專用機(jī)床和專用夾具、刀具的折舊和維護(hù)費(fèi)用，調(diào)整工人的工資等。

一種零件（或一道工序）的全年工藝成本E（單位為元）和單件工藝成本Ed（單位為元／件），可用下式表示：

E＝NV＋C

式中V——每個零件的可變費(fèi)用，單位為元／件；

N——工件的年產(chǎn)量，單位為元／件；

C——全年的不變費(fèi)用，單位為元。2.工藝方案的經(jīng)濟(jì)評比Ed1Ed2NEiNc第二節(jié)機(jī)加工藝規(guī)程設(shè)計

若兩種工藝過程方案的基本投資差額較大：這時，在考慮工藝成本的同時還要考慮基本投資差額的回收期限?；厥掌谟?，則經(jīng)濟(jì)效果愈好。

在零件加工或機(jī)器裝配過程中，由相互聯(lián)系的尺寸形成的封閉尺寸組合，稱為尺寸鏈A1A2A0A2A2第四節(jié)工藝尺寸鏈尺寸鏈的分類（按應(yīng)用場合分）1）裝配尺寸鏈——在機(jī)器設(shè)計和裝配過程中，由有關(guān)零件尺寸形成的尺寸鏈。2）工藝尺寸鏈——在加工過程中，由同一零件有關(guān)工藝尺寸所形成的尺寸鏈。3）設(shè)計尺寸鏈——全部組成環(huán)由同一零件的設(shè)計尺寸組成的尺寸鏈。設(shè)計尺寸鏈中的封閉環(huán)不應(yīng)標(biāo)注在零件上

工序尺寸、定位尺寸和基準(zhǔn)尺寸等尺寸鏈的分類（按形狀分）直線尺寸鏈：全部組成環(huán)平行于封閉環(huán)平面尺寸鏈：全部環(huán)處于同一平面內(nèi)A2尺寸鏈組成環(huán)——尺寸鏈中的每一個尺寸。它可以是長度或角度。封閉環(huán)——在零件加工或裝配過程中間接獲得或最后形成的環(huán)。組成環(huán)——尺寸鏈中對封閉環(huán)有影響的全部環(huán)。組成環(huán)又可分為增環(huán)和減環(huán)。增環(huán)——若該環(huán)的變動引起封閉環(huán)的同向變動，則該環(huán)為增環(huán)．減環(huán)——若該環(huán)的變動引起封閉環(huán)的反向變動。則該環(huán)為減環(huán)。尺寸鏈的建立

1、確定封閉環(huán)

2、組成環(huán)確定1、加工順序或裝配順序確定后才能確定封閉環(huán)。2、封閉環(huán)的基本屬性為“派生”，表現(xiàn)為尺寸間接獲得。

關(guān)鍵

關(guān)鍵

要領(lǐng)1、設(shè)計尺寸往往是封閉環(huán)。2、加工余量往往是封閉環(huán)（靠火花磨除外）。1、封閉環(huán)確定后才能確定。2、直接獲得。3、對封閉環(huán)有影響關(guān)鍵增、減環(huán)判別方法

在尺寸鏈圖中用首尾相接的單向箭頭順序表示各尺寸環(huán)，其中與封閉環(huán)箭頭方向相反者為增環(huán),與封閉環(huán)箭頭方向相同者為減環(huán)。A1A0A2A3封閉環(huán)減環(huán)增環(huán)舉一反三考考你直線尺寸鏈的基本計算公式（1）極值法1234545

2minmaxLLL+=D—平均尺寸—DL2EIEs+=D?-==112nioQiTT封閉環(huán)公差—oQT—下偏差——上偏差——中間偏差—EIEsD

概率法

(1)正計算——已知各組成環(huán)，求封閉環(huán)。正計算主要用于驗算所設(shè)計的產(chǎn)品能否滿足性能要求及零件加工后能否滿足零件的技術(shù)要求。

(2)反計算——已知封閉環(huán)，求各組成環(huán)。反計算主要用于產(chǎn)品設(shè)計、加工和裝配工藝計算等方面，在實際工作中經(jīng)常碰到。反計算的解不是唯一的。如何將封閉環(huán)的公差正確地分配給各組成環(huán)，這里有一個優(yōu)化的問題。

（3）中間計算——已知封閉環(huán)和部分組成環(huán)的基本尺寸及公差，求其余的一個或幾個組成環(huán)基本尺寸及公差（或偏差）。中間計算可用于設(shè)計計算與工藝計算，也可用于驗算。尺寸鏈計算的幾種情況1）

等公差原則按等公差值分配的方法來分配封閉環(huán)的公差時,各組成環(huán)的公差值取相同的平均公差值Tav：即極值法Tav=T0/（n-1）確定組成環(huán)公差大小的誤差分配方法這種方法計算比較簡單，但沒有考慮到各組成環(huán)加工的難易、尺寸的大小，顯然是不夠合理的。概率法

2）按等精度原則按等公差級分配的方法來分配封閉環(huán)的公差時,各組成環(huán)的公差取相同的公差等級，公差值的大小根據(jù)基本尺寸的大小，由標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表中查得。3）按實際可行性分配原則按具體情況來分配封閉環(huán)的公差時,第一步先按等公差值或等公差級的分配原則求出各組成環(huán)所能分配到的公差，第二步再從加工的難易程度和設(shè)計要求等具體情況調(diào)整各組成環(huán)的公差。1)按“入體”原則標(biāo)注公差帶的分布按“入體”原則標(biāo)注時，對于被包容面尺寸可標(biāo)注成上偏差為零、下偏差為負(fù)的形式（即-T）；對于包容面的尺寸可標(biāo)注成下偏差為零、上偏差為正的形式（即+T）。2）按雙向?qū)ΨQ分布標(biāo)注對于諸如孔系中心距、相對中心的兩平面之間的距離等尺寸，一般按對稱分布標(biāo)注，即可標(biāo)注成上、下偏差絕對值相等、符號相反形式（即T/2）。

當(dāng)組成環(huán)是標(biāo)準(zhǔn)件時，其公差大小和分布位置按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)確定。當(dāng)組成環(huán)是公共環(huán)時，其公差大小和分布位置應(yīng)根據(jù)對其有嚴(yán)格要求的那個尺寸鏈來確定。工序尺寸的標(biāo)注工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時工序尺寸及其公差的確定

（1）測量基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)不重合的尺寸換算

【例】圖示零件，尺寸A0不好測量，改測尺寸A2

，試確定A2的大小和公差圖測量尺寸鏈?zhǔn)纠鼳2

解：尺寸鏈如圖示，A0是間接保證的，是封閉環(huán)，A1A2是可直接測量得到的尺寸，是組成環(huán)。其中：A1增環(huán)，A2是減環(huán)工藝過程尺寸鏈的分析與解算代入尺寸鏈計算公式可得A0=A1-A2得A2=40ESA0=ESA1-EIA2得EIA2=0EIA0=EIA1-ESA2得ESA2=0.19圖測量尺寸鏈?zhǔn)纠鼳2零件上A2尺寸：圖測量尺寸鏈?zhǔn)纠鼳2+0.036+0.019-0.0170★假廢品問題：圖測量尺寸鏈?zhǔn)纠鼳2

若實測A2=40.30，按上述要求判為廢品，但此時如A1=50，則實際A0=9.7，仍合格，即“假廢品”。當(dāng)實測尺寸與計算尺寸的差值小于尺寸鏈其它組成環(huán)公差之和時，可能為假廢品。采用專用檢具可減小假廢品出現(xiàn)的可能性

由新建立的尺寸鏈可解出：（2）定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)不重合時的尺寸換算圖工藝尺寸鏈?zhǔn)纠齜)c)a)A1A2A0a1a2a0A1A2A0ABC0.05A0.1C

圖示工件

，以底面A定位，加工臺階面B，保證尺寸，試確定工序尺寸A2及平行度公差Ta2。【例】

建立尺寸鏈b，其中A0為封閉環(huán)，A1和A2是組成環(huán)；角度尺寸鏈c中，a0為封閉環(huán)，a1

和a2是組成環(huán)?！窘狻壳蠼鈭Db和圖c的尺寸鏈，可得到：工序尺寸：平行度公差：工序基準(zhǔn)是尚待加工的設(shè)計基準(zhǔn)D1

D2xHR1R2xH1)拉內(nèi)孔至；2)插鍵槽，保證尺寸x；試確定尺寸x

的大小及公差。3)熱處理【解】建立尺寸鏈如圖b

所示，H是間接保證的尺寸，因而是封閉環(huán)。計算該尺寸鏈，可得到：4)磨內(nèi)孔至，同時保證尺寸。

a）b）圖鍵槽加工尺寸鏈圖5-31所示鍵槽孔加工過程如下：【例5-8】D1xD2H1

討論：在前例中，認(rèn)為鏜孔與磨孔同軸，實際上存在偏心。若兩孔同軸度允差為φ0.05，即兩孔軸心偏心為e=±0.025。將偏心e

作為組成環(huán)加入尺寸鏈（圖5-32b）重新進(jìn)行計算，可得到：

a）b）圖鍵槽加工尺寸鏈H20.0250.025R1xHR2e表面淬火、滲碳、鍍層的工藝尺寸計算圖示偏心零件，表面A要求滲碳處理，滲碳層深度規(guī)定為0.5～0.8mm。與此有關(guān)的加工過程如下：

R2R1H1H0b)圖5-33滲碳層深度尺寸換算a)A1）精車A面，保證直徑3）精磨A面保證直徑尺寸，同時保證規(guī)定的滲碳層深度。D2H0H12）滲碳處理，控制滲碳層深度H1；試確定H1的數(shù)值?！窘狻拷⒊叽珂?，如圖b,在該尺寸鏈中，H0

是最終的滲碳層深度，是間接保證的，因而是封閉環(huán)。計算該尺寸鏈，可得到：D1多尺寸保證時的尺寸換算50-0.3415±0.210-0.3零件圖51-0.410車孔及端面50-0.3410.4-0.220車外圓及端面14.6±0.230鉆孔10-0.340磨外圓及臺階解:1)分析

從零件圖上看,設(shè)計尺寸有10-0.3mm、15±0.2mm以及50-0.34。根據(jù)工藝過程分析是否全部達(dá)到圖紙要求.其中10-0.3、50-0.34直接保證，15±0.2間接保證，為封閉環(huán)，必須校核。

2）查找組成環(huán)，建立尺寸鏈10.4-0.214.6±0.210-0.3A0封閉環(huán)3）計算尺寸及偏差求得A0=15-0.4+0.5(

超差)4)解決辦法:改變工藝過程，如將鉆孔改在工序40之后；提高加工精度，縮小組成環(huán)公差。5）重新標(biāo)注尺寸，校核計算現(xiàn)將尺寸改為：10.4-0.1，14.6±0.1,10-0.1可求得:A0=15±0.2符合圖紙要求。工序尺寸圖表法

當(dāng)零件在同一尺寸方向上加工尺寸較多，且工序（測量）基準(zhǔn)需多次轉(zhuǎn)換時，尺寸鏈建立和計算比較困難，采用圖表法可較好解決這個問題31.69±0.316±0.127.07±0.07ⅠⅡⅢⅣ圖表法示例零件4）靠火花磨削Ⅱ面，控制余量Z7=0.1±0.02，同時保證設(shè)計尺寸6±0.1試確定各工序尺寸及公差。1）以Ⅳ面定位，粗車Ⅰ面，保證Ⅰ、Ⅳ面距離尺寸A1，粗車Ⅲ面，保證Ⅰ、Ⅲ面距離尺寸A2；2）以Ⅰ面定位，精車Ⅱ面，保證Ⅰ、Ⅱ面距離尺寸A3，粗車Ⅳ面，保證Ⅱ、Ⅳ面距離尺寸A4；3）以Ⅱ面定位，精車Ⅰ面，保證Ⅰ、Ⅱ面距離尺寸A5，同時保證設(shè)計尺寸31.69±0.31；精車Ⅲ面，保證設(shè)計尺寸A6=27.07±0.07；【例】圖示零件有關(guān)軸向尺寸加工過程如下：Z6Z4Z7Z5ⅠⅡⅢⅣA1A2A3A4A5A6R1R21.畫尺寸聯(lián)系圖

1）畫零件簡圖，加工面編號，向下引線2）按加工順序和規(guī)定符號自上而下標(biāo)出工序尺寸和余量——用帶圓點(diǎn)的箭線表示工序尺寸，箭頭指向加工面，圓點(diǎn)表示測量基準(zhǔn)；余量按入體原則標(biāo)注。3）在最下方畫出間接保證的設(shè)計尺寸，兩邊均為圓點(diǎn)。4）工序尺寸為設(shè)計尺寸時，用方框框出，以示區(qū)別。注：靠火花磨削余量視為工序尺寸，也用用帶圓點(diǎn)的箭線表示?！窘狻緼5R1Z7a）Z5A3A5d）A3Z4A4A1e）Z6A2A3A5A6c）圖工藝尺寸鏈A5R2A4b）2.用追蹤法查找工藝尺寸鏈A6ⅠⅡⅢⅣA1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z4

圖尺寸鏈追蹤Z5

結(jié)果尺寸（間接保證的設(shè)計尺寸）和余量是尺寸鏈的封閉環(huán)

沿封閉環(huán)兩端同步向上追蹤，遇箭頭拐彎，逆箭頭方向橫向追蹤，遇圓點(diǎn)向上折，繼續(xù)向上追蹤…直至兩追蹤線交于一點(diǎn)，追蹤路徑所經(jīng)工序尺寸為尺寸鏈的組成環(huán)4.校核結(jié)果尺寸公差，修正初擬工序尺寸公差

校核結(jié)果尺寸鏈，若超差，減小組成環(huán)公差（首先壓縮公共環(huán)公差）±0.23±0.08工序公差余量公差最小余量平均余量ZiminZiM±0.02ⅠⅡⅢⅣ初擬修正后±0.5±0.3±0.1±0.3A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4±0.1±0.07A6±0.1±0.31A5R1Z7a）A5R2A4b）工序公差余量公差最小余量平均余量ZiminZiMA6ⅠⅡⅢⅣ初擬修正后±0.5±0.3±0.1±0.3±0.1±0.07±0.08A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4±0.1±0.31±0.23±0.02A2A3A5A6Z6c）A3A5Z5d）A3Z4A4A1e）±0.55±0.8310.30.30.480.851.83±0.185.計算余量公差和平均余量

根據(jù)余量尺寸鏈計算±0.020.080.1工序尺寸圖表法A2A3A5A6Z6c）A3A5Z5d）A3Z4A4A1e）25.593426.7平均余量平均尺寸ZiMAiMⅠⅡⅢⅣ0.480.851.8327.07A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4631.690.1A66.16.18A5R1Z7a）A5R2A4b）6.計算中間工序平均尺寸

在各尺寸鏈中，首先找出只有一個未知數(shù)的尺寸鏈，解出此未知數(shù)。繼續(xù)下去，解出全部未知工序尺寸工序尺寸圖表法工序公差余量公差最小余量平均余量平均尺寸單向偏差形式標(biāo)注ZiminZiMAiMAi初擬修正后±0.23±0.02A6ⅠⅡⅢⅣ±0.5±0.3±0.1±0.3±0.1±0.07±0.08±0.55±0.8310.30.30.480.851.836.127.076.5825.593426.7A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4±0.1±0.31631.69±0.18±0.020.080.1工序尺寸圖表法第三節(jié)

典型零件加工

軸類零件的功用主要起支承傳動件和傳遞轉(zhuǎn)矩、支撐載荷的作用。

軸類零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有光軸、空心軸、半軸、階梯軸、花鍵軸、十字軸、偏心軸、曲軸及凸輪軸等。一、軸類零件加工軸類零件*軸類零件的主要技術(shù)要求（1）尺寸精度（2）幾何形狀精度（3）位置精度（4）表面質(zhì)量*(1)軸類零件的技術(shù)要求分析

以CA6140型車床主軸為例，主軸跨距較大，采用前后支承為主，中間支承為輔的三支承結(jié)構(gòu)。支承軸頸是主軸部件的裝配基準(zhǔn)，直接影響到主軸部件的回轉(zhuǎn)精度。

主軸錐孔軸線與支承軸頸的公共軸線盡量重合，否則將影響機(jī)床精度，使工件產(chǎn)生同軸度誤差。主軸前端圓錐面和端面是安裝卡盤的定位表面，保證錐面與支承軸頸軸線同軸，端面與支承軸頸軸線垂直。

主軸螺紋表面中心線與支承軸頸的同軸度要求，否則引起主軸的徑向圓跳動。主軸軸向定位面應(yīng)與主軸回轉(zhuǎn)軸線垂直，影響工件端面的平面度及對軸線的垂直度，加工螺紋時會造成螺距誤差。

安裝傳動齒輪的軸頸，若與支承軸頸不同軸，會造成齒輪嚙合不良；考慮軸的耐磨性、抗振性、尺寸穩(wěn)定性，以及在變載荷作用下所具有的抗疲勞強(qiáng)度等。

主軸零件的材料、毛坯及熱處理常用45鋼，精度較高的軸可選用40Cr、軸承鋼GCr15、彈簧鋼65Mn，也可選用球墨鑄鐵；對高速、重載的軸，選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼。材料毛坯常用圓棒料和鍛件；大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件。毛坯經(jīng)過加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度。主軸熱處理鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細(xì)化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。調(diào)質(zhì)一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學(xué)性能。表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進(jìn)行低溫時效處理。主軸工藝過程分析加工階段的劃分粗精分開，先粗后精。以重要表面（特別是支承軸頸）的粗加工、半精加工和精加工為主線，適當(dāng)穿插其它表面的加工工序而組成的工藝路線。主軸定位精基準(zhǔn)的選擇采用兩中心孔為定位基準(zhǔn)；以支承軸頸定位，車錐孔；以錐堵中心孔定位，精車外圓；以外圓定位，粗磨錐孔；以錐堵中心孔定位，粗精磨外圓；最后以支承軸頸定位，精磨錐孔。使錐孔的各項精度達(dá)到要求?；鶞?zhǔn)統(tǒng)一互為基準(zhǔn)主軸工序順序的安排先銑端面鉆中心孔基準(zhǔn)先行深孔加工安排在外圓半精車之后，以便有一個較為精確的軸頸作為定位基準(zhǔn)，這樣加工出的孔容易保證主軸壁厚均勻。深孔加工工序的安排主軸上的花鍵、鍵槽、螺紋等次要表面加工，通常安排在外圓精車或粗磨之后、精磨外圓之前進(jìn)行。如果精車前已銑出鍵槽，精車時因斷續(xù)切削而易產(chǎn)生振動，既影響加工質(zhì)量，又容易損壞刀具，也難控制鍵槽的深度。次要表面加工工序安排主軸的檢驗自動測量裝置，作為輔助裝置安裝在機(jī)床上。這種檢驗方式能在不影響加工的情況下，根據(jù)測量結(jié)果，主動地控制機(jī)床的工作過程，如改變進(jìn)給量，自動補(bǔ)償?shù)毒吣p，自動退刀、停車等，使之適應(yīng)加工條件的變化，防止產(chǎn)生廢品，故又稱為主動檢驗。主動檢驗屬在線檢測，即在設(shè)備運(yùn)行，生產(chǎn)不停頓的情況下，根據(jù)信號處理的基本原理，掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，對生產(chǎn)過程進(jìn)行預(yù)測預(yù)報及必要調(diào)整。在線檢測在機(jī)械制造中的應(yīng)用越來越廣。加工中檢驗單件小批生產(chǎn)中，尺寸精度一般用外徑千分尺檢驗；大批大量生產(chǎn)時，常采用光滑極限量規(guī)檢驗，長度大而精度高的工件可用比較儀檢驗。表面粗糙度可用粗糙度樣板進(jìn)行檢驗；要求較高時則用光學(xué)顯微鏡或輪廓儀檢驗。圓度誤差可用千分尺測出的工件同一截面內(nèi)直徑的最大差值之半來確定，也可用千分表借助V形鐵來測量，若條件許可，可用圓度儀檢驗。圓柱度誤差通常用千分尺測出同一軸向剖面內(nèi)最大與最小值之差的方法來確定。主軸相互位置精度檢驗一般以軸兩端頂尖孔或工藝錐堵上的頂尖孔為定位基準(zhǔn)，在兩支承軸頸上方分別用千分表測量。加工后檢驗*軸類零件典型工序的加工方法1中心孔的加工及其修磨1）中心孔應(yīng)有足夠大的尺寸(見GB145—85)和準(zhǔn)確的錐角，以承受工件重量和加工時的切削力，否則會加快中心孔和機(jī)床頂尖的磨損。2）軸兩端中心孔應(yīng)在同一軸線上，以便使中心孔與頂尖接觸良好，否則影響定位精度。3）中心孔應(yīng)有圓度要求。若工件上的中心孔不圓，中心孔的圓度誤差就反映到工件的外圓上，造成了工件外圓的形狀誤差。

*中心孔的修研1）用油石或橡膠砂輪修研。將圓柱形的油石或橡膠砂輪夾在車床卡盤上，用金剛石筆將其修整成60°圓錐體，把工件頂在油石和車床后頂尖之間，并加入少量的潤滑油(柴油或輕機(jī)油)，然后高速開動車床使油石轉(zhuǎn)動進(jìn)行修研，手持工件斷續(xù)轉(zhuǎn)動。2）用鑄鐵頂尖修研。此法與上述方法相似，不同的是用鑄鐵頂尖代替油石頂尖，頂尖轉(zhuǎn)速略低一些，研磨時應(yīng)加研磨劑。3）用硬質(zhì)合金頂尖修研。該法生產(chǎn)率高，但質(zhì)量稍差，多用于普通軸中心孔修研，或作為精密軸中心孔的粗研。4）用中心孔磨床磨削中心孔。*花鍵加工——銑削加工*花鍵的磨削加工*細(xì)長軸的加工方法細(xì)長軸零件由于長徑比大，剛性差，在切削過程中極易產(chǎn)生彎曲變形和振動；且加工中連續(xù)切削時間長，刀具磨損量大，不易獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量。*細(xì)長軸的加工（1）改進(jìn)工件的裝夾方法（2）采用跟刀架*細(xì)長軸的加工（3）采用反向進(jìn)給*深孔加工

為減小零件變形，在調(diào)質(zhì)后進(jìn)行，采用特殊鉆頭、設(shè)備和加工方式，解決好導(dǎo)向、排屑和冷卻潤滑問題。可采取下列措施：