機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計

第3章機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計工藝規(guī)程概述結(jié)構(gòu)工藝性擬定工藝規(guī)程的幾個主要問題加工余量和工序尺寸工藝尺寸鏈時間定額工藝成本和工藝方案經(jīng)濟(jì)性1一、工藝規(guī)程及其作用

1.工藝規(guī)程:

把零件加工的全部工藝過程按一定格式寫成書面文件就叫做工藝規(guī)程。2.工藝規(guī)程作用

總結(jié)實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，依據(jù)科學(xué)理論和必要的工藝試驗后制訂的，反映了加工中的客觀規(guī)律。1）指導(dǎo)工人操作和用于生產(chǎn)、工藝管理的主要技術(shù)文件；2）新產(chǎn)品投產(chǎn)前進(jìn)行生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備的依據(jù)和新擴(kuò)建工廠的原始資料；3）先進(jìn)的工藝規(guī)程還起著交流和推廣先進(jìn)經(jīng)驗的作用。

§3.1工藝規(guī)程概述完整性規(guī)范性23.對工藝規(guī)程要求

(1)保證產(chǎn)品圖紙所提出的全部技術(shù)要求，高質(zhì)量。

(2)能獲得高生產(chǎn)效率。

(3)有利于節(jié)約原材料和工時消耗，不斷降低成本。

(4)有利于減輕工人勞動強(qiáng)度，保證安全和良好的工作條件。

4.工藝文件的形式：多種，主要決定于生產(chǎn)類型。

單件小批生產(chǎn)一般只編制綜合工藝過程卡。

成批生產(chǎn)中多采用機(jī)械加工工藝卡片。

大批大量生產(chǎn)中則要求完整和詳細(xì)的文件，一般是工藝過程卡、工序卡片，甚至包括操作卡、調(diào)整卡以及檢驗卡。

3工藝文件并無須統(tǒng)一格式，但基本內(nèi)容大同小異。456對待工藝規(guī)程的態(tài)度1）嚴(yán)格遵守

工藝規(guī)程是經(jīng)過逐級審批的，也是工廠生產(chǎn)中的工藝紀(jì)律，必須嚴(yán)格執(zhí)行。2）允許修改不是一成不變的，隨著技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)發(fā)展，工藝規(guī)程會出現(xiàn)某些不相適應(yīng)的問題，應(yīng)定期整頓，及時吸取合理化建議、技術(shù)革新成果、新技術(shù)和新工藝。使工藝規(guī)程更加完善和合理。7二、制訂工藝規(guī)程的原始資料

（1）產(chǎn)品整套裝配圖和零件工作圖；

（2）產(chǎn)品年產(chǎn)量；

（3）本廠生產(chǎn)條件：設(shè)備、工裝、工人技術(shù)水平等情況；

（4）毛坯生產(chǎn)和供應(yīng)條件；

（5）產(chǎn)品的驗收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；8三、設(shè)計機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟(1)原則：在保證質(zhì)量的前提下，用最先進(jìn)的、最經(jīng)濟(jì)合理的加工方案。

(2)方法：

①認(rèn)真研究、分析原始資料。

②參照國內(nèi)外文獻(xiàn)、結(jié)合現(xiàn)場實際編程。

③虛心征求工人意見。9(3)步驟：

①確定生產(chǎn)類型；

②工藝審查；分析裝配圖和零件圖,熟悉產(chǎn)品性能、用途和工作條件,零件在產(chǎn)品中的作用；

了解零件圖上各項技術(shù)條件的依據(jù),確定關(guān)鍵性技術(shù)問題。檢查尺寸,視圖及技術(shù)條件是否合理:

a.審查技術(shù)要求：過高的精度,表面粗糙度會使工藝過程復(fù)雜化，成本提高;

b.審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性好？

c.審查材料選用是否恰當(dāng)？10③確定毛坯的種類和尺寸；

a.一般采用：鑄件、鍛件、焊接件；

b.毛坯精度提高，材料利用率提高，節(jié)約機(jī)械加工工時，但毛坯精度過高往往使毛坯制造困難。

因此，毛坯種類和制造方法的選擇要根據(jù)生產(chǎn)類型和具體生產(chǎn)條件而定。達(dá)到高質(zhì)量，降低生產(chǎn)產(chǎn)品生產(chǎn)成本。

④擬定零件加工工藝路線；

訂出全部由粗到精的加工工序，內(nèi)容包括選擇定位基準(zhǔn)，定位夾緊方案，各表面加工方法；可提出幾個方案對比。

11⑤選擇和確定機(jī)床設(shè)備，刀具，及工時定額，對于專用工藝設(shè)備，應(yīng)提出設(shè)計任務(wù)書。

⑥確定工序尺寸及其公差；

⑦確定切削用量；

⑧確定時間定額；

⑨填寫工藝文件；12§3.2結(jié)構(gòu)工藝性

是指所設(shè)計的產(chǎn)品在能滿足使用要求的前提下，制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。機(jī)器和零件的結(jié)構(gòu)是否便于加工，裝配和維修。同一產(chǎn)品可以有多種不同結(jié)構(gòu),所需花費(fèi)的加工量也不大相同。

即在滿足機(jī)器工作性能的前提下能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)、高效制造過程的需要，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本。一、結(jié)構(gòu)和工藝的聯(lián)系1、結(jié)構(gòu)工藝性13因齒間的軸向距離很小、因而小齒圈不能用滾齒加工、只能用插齒加工；又因插斜齒需專用螺旋導(dǎo)軌，因而它的結(jié)構(gòu)工藝性不好。若能采用電子束焊，先分別滾切兩個齒輪，再將它們焊成一體，這樣的制造工藝就較好，且能縮短齒輪間的軸向尺寸。例如雙聯(lián)斜齒輪的加工結(jié)構(gòu)對工藝有著重要的影響。14產(chǎn)品的加工量、生產(chǎn)成本及材料消耗。分析比較：

a.機(jī)器或零件結(jié)構(gòu)的通用化，標(biāo)準(zhǔn)化程度；

b.老產(chǎn)品零部件的重復(fù)利用程度；

c.平均加工精度和表面粗糙度系數(shù);

d.關(guān)鍵零件工藝的復(fù)雜程度

e.材料利用率

f.采用自動化加工方法的可能性1、結(jié)構(gòu)工藝性衡量的主要依據(jù)15必須對毛坯制造,機(jī)械加工到裝配調(diào)試的整個工藝過程進(jìn)行綜合分析比較,全面評價。2、結(jié)構(gòu)工藝性具有綜合性不同生產(chǎn)規(guī)模,不同生產(chǎn)條件的工廠來說,對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性的要求是不同的。3、結(jié)構(gòu)工藝性又具有相對性16二、毛坯結(jié)構(gòu)工藝性

機(jī)械零件廣泛采用鑄件，占70%～85%；其次是鍛件、沖壓件、各種型材和焊件。

鑄造毛坯的工藝性主要考慮:

①鑄件形狀盡量簡單;避免不規(guī)則分型面

②鑄件的垂直壁或筋否應(yīng)有拔模斜度,內(nèi)表面斜度大于外表面;

③應(yīng)防止?jié)沧⒉蛔?鑄件壁厚過渡不能太大。

④防止撓曲變形，盡量采用對稱截面布置。17壁厚力求均勻，以免產(chǎn)生縮孔減少大的水平面，便于雜質(zhì)和氣體排除，減少內(nèi)應(yīng)力鑄件局部凸臺應(yīng)連成一片18分型面應(yīng)盡量少鑄件結(jié)構(gòu)不應(yīng)阻礙材料收縮起模方向應(yīng)有脫模斜度細(xì)長件收縮時易產(chǎn)生彎曲，應(yīng)采用對稱截面或合理布置加強(qiáng)筋19三、零件結(jié)構(gòu)工藝性提高零件結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)遵循以下原則：

(1)減輕零件重量

好處：省材、省工時。便于選用加工設(shè)備。便于運(yùn)輸、裝卸和保存。

措施：減小鑄件壁厚。壁厚減小一倍，重量減小2/3倍。采用焊接件，重量下降20～30%、加工量減小30～50%。

大批量生產(chǎn)采用沖壓件焊接結(jié)構(gòu)。

201和2采用沖壓件代替鑄件，可節(jié)省材料和工時采用扎制型材，減少直徑，節(jié)省材料減輕零件重量21要素：必須考慮加工時的安裝、對刀、測量和提高切削效率。

如：a.減小加工表面積；

b.正確規(guī)定加工要求；

c.保證刀具能自由地進(jìn)刀和退刀及正常工作；

d.便于安裝，能減少對刀和安裝次數(shù)；(2)保證加工的可能性和經(jīng)濟(jì)性22加工面積↓、加工量↓、平面誤差↓、接觸精度↑。進(jìn)、排氣（油）孔設(shè)在外圓上，加工相對容易，且易保證槽間距減少深螺紋孔的加工，使用更為方便減少配合表面的長度23

結(jié)構(gòu)要素標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)能采用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工。節(jié)約工具，簡化工裝。

尺寸一致，減少刀具規(guī)格，避免使用多種工具。3)零件尺寸規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化工藝性差工藝性好工藝性差工藝性好244)正確標(biāo)注尺寸及規(guī)定加工要求

a.不從軸線、銳邊假想平面或中心線等難于測量的基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸（不易測量，需換算）；

b.避免從一個加工表面確定幾個非加工表面的位置；

c.合理規(guī)定加工要求，過高精度及表面粗糙度，必然導(dǎo)致增加工序。25四、零件結(jié)構(gòu)工藝性實例加工面積應(yīng)盡量小減少加工量、材料消耗和工具磨損避免鉆孔入端和出端是斜面避免刀具磨損、提高鉆孔精度和加工效率避免斜孔簡化夾具結(jié)構(gòu)、使多個平行孔同時加工、減少孔的加工余量26孔的位置距離壁太近封閉平面應(yīng)有與刀具尺寸和刀具形狀相適應(yīng)的過渡面槽與溝的表面不應(yīng)與其它加工表面重合27一.定位基準(zhǔn)選擇加工中是否就是以設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)呢？定位基準(zhǔn)有粗、精之分。§3.3擬定工藝規(guī)程的幾個主要問題

281.粗基準(zhǔn)選擇原則1)兩個出發(fā)點(diǎn)：

a.保證各加工表面有足夠余量。

b.保證不加工表面的尺寸和位置符合圖紙要求。2)原則：

a.若工件必須首先保證某重要表面余量均勻，則應(yīng)選該表面為粗基準(zhǔn)。

如圖車床床身的加工。導(dǎo)軌表面要求硬度高，而且均勻。29b.若工件必須首先保證加工表面與不加工表面之間的位置要求，則應(yīng)選不加工表面為粗基準(zhǔn)，以達(dá)到壁厚均勻，外形對稱等要求。又如圖，若△A>△B，應(yīng)選B面，否則選A面。30d.粗基準(zhǔn)只允許使用一次。

∵粗基準(zhǔn)究竟是毛坯表面比較粗糙，重復(fù)定位精度低。c.便于裝夾，粗基準(zhǔn)表面應(yīng)盡可能平整光潔不能有飛邊，澆口，冒口或其它缺陷,以便使定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。若粗基準(zhǔn)表面有飛邊，澆口，冒口等缺陷，在應(yīng)用前應(yīng)將其去除。312.精基選擇原則：

①基準(zhǔn)重合原則：盡可能選用設(shè)計基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合誤差。如圖，加工中，為了保證尺寸a，應(yīng)如何進(jìn)行定位32圖b方案：夾具簡單，但孔中心距a難于保證。為保證尺寸a需提高尺寸c的制造精度。圖(c)方案則相反。圖b圖c33

好處：

a.有利于保證各加工表面的相互位置要求，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的誤差。

b.可簡化夾具的設(shè)計與制造，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。

典型方案：軸類零中加工采用中心孔和箱體類零中加工采用一面兩孔。②基準(zhǔn)統(tǒng)一原則盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)加工各表面，以保證各表面間的位置精度。注意：基準(zhǔn)統(tǒng)一原則常常會帶來基準(zhǔn)不重合的問題，此時應(yīng)綜合考慮。34③自為基準(zhǔn)原則

對于某些精加工或光整加工工序，因為這些工序要求余量小而均勻，以保證表面加工的質(zhì)量并提高生產(chǎn)率，此時應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)。如：注意：采用自為基準(zhǔn)僅能提高表面質(zhì)量，不能提高形位精度，加工表面與其它形位精度則應(yīng)由先行工序保證。典型的采用自為基準(zhǔn)加工的方法有：珩磨、高速自由鏜等。35④便于裝夾的原則應(yīng)滿足定位準(zhǔn)、穩(wěn)定可靠，夾緊機(jī)構(gòu)簡單，操作方便。④互為基準(zhǔn)的原則某些位置度要求很高的表面，常采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的辦法來達(dá)到位置度要求。如車床主軸前后支承軸頸與前錐孔有很高的同軸度要求。措施：接觸面積和分布面積盡可能大。36二、加工經(jīng)濟(jì)精度與加工方法選擇影響加工精度的因素很多，如機(jī)床精度、切削余量、進(jìn)給速度、刀具磨損情況等。同一種加工方法，隨著加工條件的改變，所能達(dá)到的加工精度是不一樣的。各種加工方法的加工誤差和加工成本之間存在一定的。這種關(guān)系呈負(fù)指數(shù)函數(shù)曲線形狀。1.加工經(jīng)濟(jì)精度37

是指在正常的機(jī)床、刀具、人工等工作條件下，以合適的工時消耗，某種加工方法所能達(dá)到的加工精度。在經(jīng)濟(jì)精度范圍內(nèi)，加工精度和加工成本是相互適應(yīng)的。①有利于合理地選擇加工方法；

②有利于準(zhǔn)確地標(biāo)注產(chǎn)品的技術(shù)要求。經(jīng)濟(jì)精度：經(jīng)濟(jì)精度的重要性：各種加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度及表面粗糙度可查閱手冊。38經(jīng)濟(jì)精度局限性：

①有的加工方法因受到工件材料或加工尺寸的限制而不宜采用；

如：車、銑、刨、鉆等加工方法不能加工已淬硬鋼；鉸孔不宜加工大孔；鏜孔不宜加工小孔。

②多種加工方法都能達(dá)到所需的加工要求，對此需進(jìn)一步對加工成本進(jìn)行定量分析，擇優(yōu)采用；

③經(jīng)濟(jì)精度的數(shù)值不是一成不變的。

隨著技術(shù)進(jìn)步，一些加工方法的加工精度不斷提高，成本不斷下降。392、加工方法的選擇

(1)內(nèi)容：根據(jù)每個加工表面的技術(shù)要求，確定其加工方法及分幾次加工。

(2)具體應(yīng)考慮的因素

①各加工方法：經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度與表面加工技術(shù)要求相當(dāng)。最好不低于加工技術(shù)要求，否則要進(jìn)行特別處理，改進(jìn)工藝措施。同時要注意：

a、表中數(shù)據(jù)為一般情況下的數(shù)值，在某些條中下會發(fā)生變化。

b、大批大量生產(chǎn)中，為保證高生產(chǎn)率和高的成品率，常把高光潔度的加工方法用于獲得較差的表面粗糙度。

40④本廠現(xiàn)有設(shè)備、技術(shù)不應(yīng)一謂追求高精設(shè)備要充分利用現(xiàn)有設(shè)備,挖掘企業(yè)潛力，發(fā)揮職工的積極性和創(chuàng)造性。③生產(chǎn)類型

反映的是生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)性關(guān)系。大批→高效加工方法。如：采用拉削取代銑、刨、鏜孔以獲得高效率。又如：農(nóng)用齒輪直接采用鍛造成型，無需切削加工。②材料的性質(zhì)及可加工性。

如：淬火鋼應(yīng)采用磨削加工，而有色金屬磨削困難，一般應(yīng)采用金剛鏜或高速車削來進(jìn)行精加工。41三、加工階段的劃分（1）按加工性質(zhì)和作用不同，工藝路線可分成如下幾個階段。

①粗加工階段

主要任務(wù)：切除大部分加工余量。

主要問題：如何獲得高的生產(chǎn)率。

特點(diǎn)：加工精度低，表面粗糙度大

②半精加工階段

主要任務(wù)：

a.主要表面消除粗加工留下的誤差。達(dá)到一定的精度及精加工余量。為精加工作準(zhǔn)備。

b.完成一些次要表面如鉆孔、銑鍵槽等的加工。42⑤荒加工

毛壞余量特別大，表面極其粗糙。在粗加工前進(jìn)行去皮加工。③精加工階段

任務(wù)：使各主要表面達(dá)到圖紙要求。④光整加工階段

a.主要任務(wù)：對IT6以上，Ra<0.2的表面進(jìn)行加工。

如孔表面的珩磨，外圓面的拋光。

b.注意：光整加工不能糾正幾何形狀和相互位置誤差。43（2）劃分加工階段的理由①粗加工，切削余量大，工藝單位受力↑，熱變形↑，粗加工與精加工分開，可實現(xiàn)自然時效。

②有利于合理使用機(jī)床設(shè)備。

a.粗加工：功率大，切削效率高。

b.精加工：精度高，受力小，有利于延長等精度機(jī)床的壽命

③有利于插入必要的熱處理程序。

工藝過程以熱處理工序為界自然地劃分為各階段。

如：粗加工之后→去應(yīng)力時效；精加工后→淬火；精加工后：冰冷處理及低溫回火。

④及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，及時報廢或修補(bǔ)，避免造成更大浪費(fèi)。

⑤表面精加工安排在最后，可防止或減少損傷。44（3）不劃分加工階段的情況①加工要求不高，工件剛性足夠，毛坯質(zhì)量高，切削余量小時，為減小夾緊力的影響，粗加工后應(yīng)松開，以較小力重新夾緊。再進(jìn)行精加工。

②有些重型零件中，為減少安裝運(yùn)輸費(fèi)用。45四、工序的集中與分散確定了加工方法和劃分加工階段之后，零件加工的各個工步也就確定了。如何將這些工步組合成工序呢？是將這些工步分散成各個單獨(dú)工序，還是將某些工步集中在一個工序中加工？461）工序集中

優(yōu)點(diǎn)：①零件各表面加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，各工序內(nèi)容多，工步多。

②有利于采用高效的專用設(shè)備和工藝裝備，生產(chǎn)效率高。

③生產(chǎn)面積和操作工人數(shù)減少，工藝路線短。

④可簡化生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作。

⑤工件裝夾次數(shù)減少，輔助時間縮短，加工表面間的位置精度易于保證。

缺點(diǎn)：設(shè)備、工藝裝備投資大，調(diào)整、維護(hù)復(fù)雜，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，更換新產(chǎn)品困難，柔性差。472）工序分散的特點(diǎn):

①工序多，工藝過程長，各工序加工內(nèi)容少，有的情況只有一個工步。

②所使用的設(shè)備和工藝裝備較簡單，易于調(diào)整，掌握。

③有利于選用合理的切削用量，減少工序基本時間

④設(shè)備數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，人員多，但不易于適應(yīng)新產(chǎn)品的生產(chǎn)。48工序的集中與分散程度必須根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求、機(jī)床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件進(jìn)行綜合分析確定。

如：a.單件小批：在通用數(shù)控機(jī)床上實現(xiàn)工序集中

b.大批大量生產(chǎn)：宜采用專機(jī)來實現(xiàn)工序集中

c.成批生產(chǎn)：集中為宜，不宜采用昂貴設(shè)備和工藝裝備使工序集中，而是采用多刀多工位進(jìn)行工序集中。工序集中與分散的選擇49五、加工順序安排（1）遵循四個原則:

a.先粗后精精度逐步提高；

b.先主后次先行裝配基面和主要工作面的加工，與主要表面有聯(lián)系的槽、孔等，介于半精加工與精加工之間。

c.基面先行即首先應(yīng)加工出選作定位基準(zhǔn)的精基準(zhǔn)表面，然后再以精基準(zhǔn)定位加工其它表面。如打中心孔。

d.先面后孔平面輪廓大、定位穩(wěn)定可靠。

50（2）熱處理工序安排①預(yù)備熱處理：

目的：改善切削性能，消除毛坯內(nèi)應(yīng)力。

安排：在加工之前。包括：退火、正火和調(diào)質(zhì)等。

應(yīng)用：

a.含碳>0.5%，退火降低硬度；

b.含碳<0.5%，正火增大硬度，使不粘刀；

c.調(diào)質(zhì)，細(xì)化組織熱處理目的：改變材料的性能，消除內(nèi)應(yīng)力。51②最終熱處理：目的：提高材料的強(qiáng)度和硬度。安排在半精和精加工之間，包括：淬火、滲碳、氮化、調(diào)質(zhì)等。

應(yīng)用：

淬火：強(qiáng)度↑，塑性、鋼性↓，組織不穩(wěn)定，易變形，淬火后應(yīng)進(jìn)行回火。

滲碳：強(qiáng)度變動加大

氮化：氮化前后都應(yīng)進(jìn)行磨削加工，

a.前者：使氮化層厚度均勻。

b.后者：降低表面粗糙度Ra。

調(diào)質(zhì)：用以獲得強(qiáng)度高，鋼性好的綜合性能要求。52③去應(yīng)力處理目的：消除應(yīng)力，減小變形

方法：人工時效、退火、高溫去應(yīng)力等

應(yīng)用：

a.一般鑄件：在粗加工后進(jìn)行；

b.精度要求高的鑄件：在半精加工之后，進(jìn)行第二次……

c.高精度的絲桿、軸等，在粗車、粗磨、半精磨之后均需進(jìn)行時效處理，為穩(wěn)定尺寸。還需進(jìn)一步進(jìn)行冰冷處理（-70～-80攝氏度，1～2小時）53（3）輔助工序安排：輔助工序是保證質(zhì)量的重要措施，主要有檢驗工序。

包括：中間檢驗、特種檢驗、表面處理。

①中間檢驗：是主要的輔助工序。和保證質(zhì)量的重要措施。

安排在：精加工前；送外廠或外車間加工前、后；花費(fèi)大或重要工序前后；全部工序結(jié)束后。

②特種檢驗：如：

a.x射線、超聲波探傷。用于內(nèi)部質(zhì)量檢查，在工藝過程開始；

b.熒光檢驗、磁力探傷。用于檢驗表面質(zhì)量，安排在精加工階段。

③表面處理：去毛刺、到棱邊、清洗、電鍍、發(fā)藍(lán)、涂防銹油。54§3.4加工余量和工序尺寸1．加工余量：

毛坯變?yōu)槌善?，在某加工表面切除金屬總厚度，稱為該表面的加工總余量。總余量Z=Z1+Z2+……+Zna.工序余量：每一道工序切除的金屬層厚度。還可定義為相鄰兩工序基本尺寸差。b.單邊余量：象平面的加工余量，它等于實際切除金屬層厚度。c.雙邊余量：為外園和孔等旋轉(zhuǎn)表面，其加工余量指的是直徑上的，即表面實際切除的金屬層厚度為加工余量的一半。55

a.機(jī)加工中、工序公差按入體原則即：

Ⅰ.對軸類：單向負(fù)偏差

Ⅱ.對孔類：單向正偏差“入體”原則的好處:

保證孔軸尺寸計算中計算公式一致。b.毛坯制造偏差取對稱正負(fù)偏差2．一個規(guī)定：工序尺寸公差的取定工序尺寸有公差，余量也再某公差范圍變化563.工序余量與工序尺寸計算

最大工序余量：

Z2max=D1max-D2min=Z2+δ2

最小工序余量：

Z2min=D1min-D2max=Z2-δ1

工序余量公差：δz2=Z2max-Z2min=δ1+δ21)對軸類尺寸：57對孔類尺寸：如p167圖4-20，

最大工序余量：Z2max=D2max-D1min=Z2+δ2

最小工序余量：Z2min=D2min-D1max=Z2-δ1

工序余量公差：δz2=Z2max-Z2min=δ1+δ2

驗證了用“入體”的好處。584.加工總余量對工藝過程影響

a.總余量不夠:導(dǎo)致不足以去除零件上有誤差和缺陷部分，達(dá)不到加工要求。

b.總余量過大：導(dǎo)致加工勞動量增大，材料、工具、電力消耗增大，成本增高。

c.加工總余量的數(shù)值與毛坯制造精度有關(guān)；若毛坯精度差，余量分布不均勻，應(yīng)規(guī)定較大的余量。

d.加工總余量的大小還與生產(chǎn)類型有關(guān)；批量小Z0可大些；批量大，Z0減小。595.加工余量影響因素（1）上工序的尺寸公差δa，本工序基本余量必須大于上工序的尺寸公差。否則上一工序的誤差將帶入下一工序。

（2）上工序的表面粗糙度Ha及缺陷層Ta

（3）上工序留下的空間誤差：由于上工序加工方法、毛坯制造、熱處理以及工件存放時所引起的形狀誤差或位量誤差Pa0。（4)本工序的安裝誤差定位誤差，夾緊誤差，夾具本身誤差，影響加工面和刀具的相對位置，余量中應(yīng)包含。

605.加工余量確定：（1）計算法：影響因素清楚情況，比較準(zhǔn)確。不能離開具體加工方法和條件。

（2）查表法：生產(chǎn)實踐積累的表格為基礎(chǔ)，查閱相關(guān)手冊，結(jié)合實際加工情況修正。注意：當(dāng)前技術(shù)資料為準(zhǔn)，因為隨著技術(shù)的進(jìn)步，這些值有所變化。

（3）經(jīng)驗法估算：余量偏大，多在單件小批生產(chǎn)使用。615.工序尺寸確定：基準(zhǔn)重合（1）確定各加工工序的余量；（2）從終加工工序開始（設(shè)計尺寸），到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序余量，得到各工序基本尺寸（包括毛坯）；（3）除終加工工序外，各加工工序按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定工序尺寸公差。（4）填寫工序尺寸，按入體”原則標(biāo)注工序尺寸公差62§3.5

工藝尺寸鏈（一）尺寸鏈

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。一、尺寸鏈的定義和組成63包含兩個意思：

(1)封閉性：尺寸鏈的各尺寸應(yīng)構(gòu)成封閉形式（并且是按照一定順序首尾相接的)。

(2)關(guān)聯(lián)性：尺寸鏈中的任何一個尺寸變化都將直接影響其它尺寸的變化。64（二）尺寸鏈的有關(guān)術(shù)語

在零件加工或機(jī)器裝配過程中，最后自然形成（即間接獲得或間接保證）的尺寸，表示方法：下標(biāo)加∑。

一個尺寸鏈中只有一個。1.尺寸鏈的環(huán)構(gòu)成尺寸鏈的每一個尺寸都稱為“環(huán)”?？煞譃榻M成環(huán)Ai封閉環(huán)A∑增環(huán)減環(huán)2.封閉環(huán)65

(1)由于封閉環(huán)是最后形成的，因此在加工或裝配完成前,它是不存在的。

(2)封閉環(huán)的尺寸自己不能保證，是靠其它相關(guān)尺寸來保證的。封閉環(huán)的特點(diǎn)：66

(1)體現(xiàn)在尺寸鏈計算中，若封閉環(huán)判斷錯誤，則分析計算之結(jié)論，也必然是錯誤的。

(2)封閉環(huán)尺寸通常是產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范或零件工藝要求決定的尺寸。在裝配尺寸鏈中，封閉環(huán)往往代表裝配中精度要求的尺寸；而在零件中往往是精度要求最低的尺寸，通常在零件圖中不予標(biāo)注。封閉環(huán)的重要性:67683.組成環(huán)一個尺寸鏈中，除封閉環(huán)以外的其他各環(huán)，都是“組成環(huán)”。按其對封閉環(huán)的影響可分為增環(huán)和減環(huán)。表示為：Ai

、Li

；i=1,2,3……

增環(huán)：在尺寸鏈中，當(dāng)其余組成環(huán)不變的情況下，將某一組成環(huán)增大，封閉環(huán)也隨之增大，該組成環(huán)即稱為“增環(huán)”。L1為增環(huán)L1、L4為增環(huán)69減環(huán)：尺寸鏈中，當(dāng)其余組成環(huán)不變，將某一組成環(huán)增大，封閉環(huán)卻隨之減小，該組成環(huán)即稱為“減環(huán)”。L2、L3

、L5為減環(huán)L2、L3

、L4為減環(huán)70（三）尺寸鏈的分類1.按不同生產(chǎn)過程中應(yīng)用

(1)工藝過程尺寸鏈：零件加工工序中，由有關(guān)工序尺寸、設(shè)計尺寸或加工余量等所組成的尺寸鏈。

(2)裝配尺寸鏈：在機(jī)器設(shè)計或裝配中，由機(jī)器或部件內(nèi)若干個相關(guān)零件構(gòu)成互相聯(lián)系的封閉尺寸組合。包含零件尺寸、間隙、形位公差等。

(3)工藝系統(tǒng)尺寸鏈：在加工零件的某工序的工藝系統(tǒng)內(nèi)，由工件、刀具、夾具、機(jī)床及加工誤差等有關(guān)尺寸所形成的封閉尺寸組合。71(3)空間尺寸鏈:

全部尺寸位于幾個不平行的平面內(nèi)。2．按照各尺寸所處的空間位置(1)直線尺寸鏈：全部尺寸位于兩根或幾根平行直線上，稱為線性尺寸鏈。(2)平面尺寸鏈:

全部尺寸位于一個或幾個平行平面內(nèi)。723．按照構(gòu)成尺寸鏈各環(huán)的幾何特征分為：

(1)長度尺寸鏈：所有構(gòu)成尺寸的環(huán)，均為直線長度量。

(2)角度尺寸鏈：構(gòu)成尺寸鏈的各環(huán)為角度量，或平行度、垂直度等。734．按照尺寸鏈的相互聯(lián)系的形態(tài)，可分為：

（1）獨(dú)立尺寸鏈：所有環(huán)，在同一尺寸鏈中。

（2）相關(guān)尺寸鏈：具有公共環(huán)的兩個以上尺寸鏈組。即尺寸鏈中一個或幾個環(huán)，分布在兩個以上的尺寸鏈中。又可分為并聯(lián)、串聯(lián)、混聯(lián)三種。并聯(lián)串聯(lián)74混聯(lián)公共環(huán)同屬于不同尺寸鏈中，公共環(huán)尺寸及公差改變將同時影響各個尺寸鏈。75(1)極值解法：又叫極大極小值解法。按誤差綜合后的兩個最不利情況：即各增環(huán)皆為最大極限尺寸而各減環(huán)皆為最小極限尺寸的情況；以及各增環(huán)皆為最小極限尺寸而各減環(huán)皆為最大極限尺寸的情況，來計算封閉環(huán)極限尺寸的方法。兩種：(2)概率解法：又叫統(tǒng)計法。應(yīng)用概率論原理來進(jìn)行尺寸鏈計算的一種方法。如算術(shù)平均、均方根偏差等。二、尺寸鏈的計算方法761．已知組成環(huán)，求封閉環(huán)

根據(jù)各組成環(huán)基本尺寸及公差（或偏差），來計算封閉環(huán)的基本尺寸及公差（或偏差）。這種計算主要用在審核圖紙，驗證設(shè)計的正確性。正計算求解尺寸鏈的情形：1.已知組成環(huán)，求封閉環(huán)2.已知封閉環(huán)，求組成環(huán)3.已知封閉環(huán)及部分組成環(huán)，求其余組成環(huán)77例：齒輪減速箱裝配后，要求左軸承端面與左端軸套之間的間隙為L∑

。此尺寸可通過事先檢驗零件的實際尺寸L1、L2、L3、L4、L5，就可預(yù)先知L∑的實際尺寸是否合格?782．已知封閉環(huán)，求組成環(huán)

根據(jù)設(shè)計要求的封閉環(huán)基本尺寸及公差（或偏差），反過來計算各組成環(huán)基本尺寸及公差（或偏差）。反計算如：齒輪零件，需控制幅板厚度10土0.15，軸向尺寸加工，如何控制L1、L2、L379工序1；車外圓，車兩端面后得L1

工序2；車一端幅板，至深度L2

工序3：車另一端幅板，至深度L3，保證10士0.15。

幅板厚度10士0.15是按尺寸L1、L2、L3加工后間接得到的。為了保證10士0.15，必須限制L1，L2，L3的尺寸偏差。已知封閉環(huán)L∑=10士0.15，求出各組成環(huán)L1，L2，L3尺寸的上下偏差。803.已知封閉環(huán)及部分組成環(huán)，求其余組成環(huán)

根據(jù)封閉環(huán)和其他組成環(huán)的基本尺寸及公差（或偏差）來計算尺寸鏈中某一組成環(huán)的基本尺寸及公差（或偏差）。實質(zhì)屬于反計算，也可稱作“尺寸鏈的中間計算”。這種計算在工藝設(shè)計上應(yīng)用較多，如基準(zhǔn)的換算，工序尺寸的確定等。81尺寸鏈的基本理論，無論對機(jī)器的設(shè)計，或零件的制造、檢驗，以及機(jī)器的整機(jī)、部件（組件）裝配等，都是很有實用價值的。正確運(yùn)用尺寸鏈計算方法，可有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量、簡化工藝、減少不合理的加工步驟等。尤其在成批、大量生產(chǎn)中，通過尺寸鏈計算，能更合理地確定工序尺寸、公差和余量，從而能減少加工時間，節(jié)約原料，降低廢品率，確保機(jī)器裝配精度。82三、尺寸鏈計算的基本公式尺寸、偏差及公差之間的關(guān)系：83

尺寸鏈計算所用符號84（一）尺寸鏈各環(huán)的基本尺寸計算各環(huán)基本尺寸關(guān)系：85由此推得尺寸鏈基本尺寸的一般公式：尺寸鏈封閉環(huán)的基本尺寸，等于各增環(huán)基本尺寸之和，減去各減環(huán)基本尺寸之和。對于任何一個總數(shù)為N的獨(dú)立尺寸鏈，若其中增環(huán)數(shù)為m，其封閉環(huán)只有一個，則減環(huán)數(shù)n為n=N-1-m。故：86（二）極值解法封閉環(huán)最大極限尺寸1.各環(huán)極限尺寸計算三環(huán)尺寸鏈極限尺寸計算關(guān)系圖增環(huán)為最大極限尺寸，減環(huán)最小極限尺寸。87多環(huán)尺寸鏈計算時，封閉環(huán)的極限尺寸可寫成一般公式：882.各環(huán)上、下偏差的計算零件圖和工藝卡片中的尺寸和公差，一般均以上、下偏差的形式標(biāo)注，所以該式較為簡便迅速。893.各環(huán)公差的計算即：結(jié)論：

封閉環(huán)公差等于組成環(huán)公差之和，比任何組成環(huán)公差都大。應(yīng)用中應(yīng)注意：

(1)在零件設(shè)計中，應(yīng)選擇最不重要的環(huán)作為封閉環(huán)。

(2)封閉環(huán)公差確定后，組成環(huán)數(shù)愈多，則每一環(huán)的公差愈小，加工要求愈高。所以在裝配尺寸鏈中，應(yīng)盡量減小尺寸鏈的環(huán)數(shù)。即“最短尺寸鏈原則”。

90（三）概率解法概率解法可以克服極值解法的缺點(diǎn)，使其應(yīng)用更為科學(xué)、合理。極值解法特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡便、可靠、可保證不出現(xiàn)不合格品。缺點(diǎn)：根據(jù)關(guān)系式所分配給各組成環(huán)公差過于嚴(yán)格。

甚至無法加工。不夠科學(xué)、不夠合理。91在大批大量生產(chǎn)中，一個尺寸鏈中的各組成環(huán)尺寸的獲得，彼此并無關(guān)系，因此可將它們看成是相互獨(dú)立的隨機(jī)變量。相互獨(dú)立的隨機(jī)變量,經(jīng)大量實測數(shù)據(jù)后，從概率的概念看，有兩個特征數(shù)：

（1）算術(shù)平均值

——這數(shù)值表示尺寸分布的集中位置。

（2）均方根偏差

δ——這數(shù)值說明實際尺寸分布相對算術(shù)平均值的離散程度。概率解法的數(shù)學(xué)依據(jù)：獨(dú)立隨機(jī)變量之和的均方差為:其中：921.各環(huán)公差計算

尺寸鏈計算時，不是均方根偏差間的關(guān)系，而是以誤差量（或公差）間關(guān)系來計算的，公式需改寫。當(dāng)零件尺寸為正態(tài)分布曲線時，其偶然誤差ε與均方根誤差σ間的關(guān)系，可表達(dá)為：反映了封閉環(huán)誤差與組成環(huán)誤差間的基本關(guān)系。尺寸鏈各組成環(huán)的誤差分布遵循正態(tài)分布時，則其封閉環(huán)也將遵循正態(tài)分布規(guī)律。取公差帶T=6σ，則封閉環(huán)的公差與各組成環(huán)的公差關(guān)系可表示為：ε=6σ

即：93當(dāng)零件尺寸分布下為非正態(tài)分布時，封閉環(huán)公差計算時須引入“相對分布系數(shù)K”。K表示所研究的尺寸分布曲線的不同分布性質(zhì)，即曲線的不同分布形狀。非正態(tài)分布時各環(huán)公差計算：正態(tài)分布時：非正態(tài)分布時：封閉環(huán)公差的一般公式為：94一些尺寸分布曲線的K及e值95若各組成環(huán)公差相等Ti=TM，則各環(huán)的平均公差為：用概率解法可將組成環(huán)平均公差擴(kuò)大倍。概率解法與極值解法的比較：極值解法：但實際上，由于各組成環(huán)通常未必是正態(tài)分布曲線，即Ki>1,故實際所求得的擴(kuò)大倍數(shù)比小些。正態(tài)分布時：96極值解法時的，是包括了封閉環(huán)尺寸變動時一切可能出現(xiàn)的尺寸，即尺寸出現(xiàn)在范圍內(nèi)的概率為100%；而概率解法時的，是正態(tài)分布下取誤差范圍內(nèi)的尺寸變動，即尺寸出現(xiàn)在該范圍內(nèi)的概率為99.73%，由于超出之外的概率僅為0.27%，這個數(shù)值很小，所以取作為封閉環(huán)尺寸的實際變動范圍是合理的。組成環(huán)平均公差擴(kuò)大原因：97包括：

①測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時的尺寸換算；

②定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時的尺寸換算。四、工藝過程尺寸鏈正確地繪制、分析和計算工藝過程尺寸鏈，是編制工藝規(guī)程的重要手段。下面就來看看工藝尺寸鏈的具體運(yùn)用。（一）基準(zhǔn)不重合時的尺寸換算981.測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時的尺寸換算生產(chǎn)實際中經(jīng)常遇到。如圖：要加工三個圓弧槽，設(shè)計基準(zhǔn)為與Φ50同心圓上的交點(diǎn),顯然在圓弧槽加工后，尺寸就無法測量，就要考慮選用圓柱表面或選用內(nèi)孔上母線為測量基準(zhǔn)來換算出尺寸。設(shè)計基準(zhǔn)99解：以Φ50下母線為測量基準(zhǔn)時，如下尺寸鏈：外徑：上道工序加工直接保證；t：應(yīng)在本測量工序中直接獲得，均為組成環(huán)；R5:需測量后自然形成且滿足設(shè)計要求，封閉環(huán)?；境叽纾骸鄑＝45上、下偏差：∴Δxt＝0∴Δst＝+0.2測量尺寸t：

驗算：T5=T50+T45100同理，以選內(nèi)孔上母線C為測量基準(zhǔn)時，可畫出如下尺寸鏈：外圓半徑為增環(huán)，內(nèi)孔半徑及尺寸h為減環(huán)，R5仍為封閉環(huán)。計算可得測量尺寸h：1012．定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時的尺寸換算

設(shè)計尺寸為：350±0.30。設(shè)計基準(zhǔn)為下底面，為使鏜孔夾具能安置中間導(dǎo)向支承，加工中以箱體頂面作為定位基準(zhǔn)。此時，A為工序尺寸?；境叽纾篈=600-350=250又因為：即：尺寸350和600均為對稱偏差，故：A＝250±0.10102如果圖規(guī)定350±0.30（要求不變），600±0.40（公差放大）。

(1)與設(shè)計部門協(xié)商，能否將孔心線尺寸350要求放低（要放大到T350>T600,往往難以同意）；

(2)改變定位基準(zhǔn)，即用底面定位加工（定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，但中間導(dǎo)向支承要用吊裝式，裝拆麻煩）；分析：則T600>T300

（0.80＞0.60），無法滿足工藝尺寸鏈基本計算式的關(guān)系，即使本工序的加工誤差TA=0，也無法保證獲得350±0.30在允許范圍之內(nèi)。這時就必須采取措施：103

(3)提高上工序的加工精度，即縮小600±0.40公差，使T600<T350

（比如上例中T350=0.60,T600=0.40是允許的）；

(4)適當(dāng)選擇其他加工方法，或采取技術(shù)革新，使上工序和本工序尺寸的加工精度均有所提高（比如壓縮T600=0.50，TA=0.10），這樣也能保證實現(xiàn)350土0.30的技術(shù)要求。104（二）多工序尺寸換算

在實際生產(chǎn)中，特別當(dāng)工件形狀比較復(fù)雜，加工精度要求較高，各工序的定位基準(zhǔn)多變等情況下，其工藝過程尺寸鏈比較復(fù)雜，有時一下不易辨清，需作進(jìn)一步深入分析。介紹幾種常見的多工序尺寸換算。1051.從待加工的設(shè)計基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸時的計算

如：帶鍵糟齒輪孔，要求有一定耐磨性，工藝上需淬火后磨削，則鍵槽深度的最終尺寸不能直接獲得，因其設(shè)計基準(zhǔn)內(nèi)孔要繼續(xù)加工，插鍵槽時深度只能作加工中間工序尺寸，擬訂工藝規(guī)程時應(yīng)計算。

工序1：鏜內(nèi)孔至

工序2：插鍵槽至尺寸A；

工序3：熱處理；

工序4：磨內(nèi)孔至。要求出工序尺寸A及其公差（假定熱處理后內(nèi)孔漲縮，鏜磨同軸度；忽略）。

工序為：106按加工路線作出如圖尺寸鏈。解：方法一107尺寸鏈基本公式：+0.30＝(+0.025＋△sA)－0∴△sA＝0.275+0＝(0＋△xA)－（+0.05）∴△xA＝0.050基本尺寸：偏差：尺寸A為：按“入體”原則：108方法一看不到A與加工余量關(guān)系，引進(jìn)半徑余量Z3/2，把方法一中的尺寸鏈分解成兩個各三環(huán)尺寸鏈。解：方法二（A）109圖（B）中，余量Z3/2為封閉環(huán)，圖（C）中，46為封閉環(huán)，而Z3/2為組成環(huán)?？梢?，要保證尺寸46，就要控制Z3的變化；而要控制Z3的變化，又要控制兩個組成環(huán)19.8及20的變化。A既可從圖（A）求出，也可從圖（B、C）求出。往往前者便于計算，后者便于分析。1102.零件進(jìn)行表面工藝時的工序尺寸換算

機(jī)器上有些零件如手柄、罩殼等需進(jìn)行鍍鉻、鍍鋅等表面工藝。目的為美觀和防銹，表面沒有精度要求，也沒有工序尺寸換算的問題；有些零件則不同，不僅在表面工藝中要控制鍍層厚度，也要控制鍍層表面的最終尺寸，就需要用尺寸鏈進(jìn)行換算。例圖:圓環(huán)，大量生產(chǎn)中，一般采用的工藝：車——磨——鍍層。外徑鍍鉻，要求保證尺寸，并希望鍍層厚度0.025～0.04（雙邊為0.05～0.08），求鍍前尺寸。111機(jī)械加工時，控制鍍前尺寸和鍍層厚度（由電鍍液成份及電鍍時參數(shù)決定）直接獲得，而零件尺寸是鍍后間接保證的，所以它是封閉環(huán)。如圖工藝尺寸鏈，解之得：A＝28－0.08＝27.920＝0＋△sA∴△sA＝0-0.045＝-0.03+△xA∴△xA＝－0.015即：鍍前尺寸為112例2：單件、小批生產(chǎn)中,由于電鍍工藝不穩(wěn)定，或由于對鍍層的精度、表面粗糙度要求很高時，生產(chǎn)中車—磨—鍍層工藝不能滿足要求。故采用工藝：車—磨—鍍層—磨。圖中圓環(huán)，外徑鍍鉻，要求保證尺寸，Ra為0.2，鍍層厚度仍為0.025～0.04（雙邊為0.05～0.08），求鍍前尺寸。0＝0－△

xA∴△xA＝0-0.03＝－0.03－△sA∴△xA＝0.016A＝28－0.08＝27.92即：鍍前尺寸為解：繪出尺寸鏈113（三）孔系座標(biāo)尺寸換算例如：如圖為箱體零件的工序簡圖，其中兩孔I－II之間的中心距L∑=100±0.01，β＝30°，Lx＝86，Ly＝50。由于兩孔是在座標(biāo)鏜床上加工，為了保證滿足孔距尺寸對于座標(biāo)尺寸Lx,Ly,應(yīng)控制多大公差？這種尺寸換算通常是屬于平面工藝尺寸鏈的一種應(yīng)用。114尺寸鏈圖，由L∑

、Lx、Ly

三尺寸組成的封閉圖形。其中L∑是加工結(jié)束后才獲得的，故是封閉環(huán)，Lx、Ly是組成環(huán)。若把Lx、Ly向尺寸線上投影，就將此平面尺寸鏈轉(zhuǎn)化為三尺寸組成的線性尺寸鏈了（如圖c）。解：

Lx、Ly均是增環(huán)。實質(zhì)上是一般的反計算問題。115由尺寸鏈基本公式:若用等公差法分配，即:而:TLx

＝TLy＝TLM故:即:∴如公差帶對稱分布，可在工序圖上標(biāo)鏜孔工藝尺寸為：