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1、机械制造技术基础机械制造技术基础 第三节第三节 工序尺寸的确定工序尺寸的确定第五章第五章 工艺规程设计工艺规程设计5.3.1 5.3.1 加工余量加工余量 v 加工余量加工过程中从加工表面切去材料层厚度v 工序（工步）余量某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料层厚度 对于被包容表面 对于包容表面式中 Zb本工序余量； a 前工序尺寸； b 本工序尺寸。加工余量及其计算加工余量及其计算 5.3.1 5.3.1 加工余量加工余量式中 ZS 总加工余量； Zi 第i道工序加工余量； n 该表面加工工序数。v 最大余量v 最小余量v 总加工余量零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度v 余量公差（被包容尺
2、寸与包容尺寸）5.3.1 5.3.1 加工余量加工余量工序尺寸与余量间的关系5.3.2 5.3.2 最小加工余量最小加工余量 上工序尺寸公差（Ta）的影响图5.12 加工余量与工序公差的关系(a)为外表面（被包容面）加工，本工序的基本余量 Zb为最小余量的影响因素最小余量的影响因素图5-19 上工序表面粗糙度和缺陷层的影响 上工序表面质量Ry，Ha的影响5.3.2 5.3.2 最小加工余量最小加工余量最小余量的影响因素最小余量的影响因素0.05图5-18 直线度误差对加工精度的影响 上工序各表面相互位置空间偏差（ ea ）的影响 5.3.2 5.3.2 最小加工余量最小加工余量最小余量的影响因
3、素最小余量的影响因素5.3.2 5.3.2 最小加工余量最小加工余量 本工序加工时装夹误差（b）的影响 最小余量的影响因素最小余量的影响因素图5-20 三爪卡盘的装夹误差空间偏差与装夹误差在空间是有不同方向的，二者对加工余量的影响应该是向量和5.3.2 5.3.2 最小加工余量最小加工余量最小余量的影响因素最小余量的影响因素5.3.2 5.3.2 最小加工余量最小加工余量加工余量确定方法加工余量确定方法v 计算法采用计算法确定加工余量比较准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量手段。 采用浮动镗刀块镗孔或浮动铰刀铰孔或拉刀拉孔采用浮动镗刀块镗孔或浮动铰刀铰孔或拉刀拉孔 无心磨床磨外圆无心磨
4、床磨外圆 研磨、抛光平面研磨、抛光平面v 经验法由一些有经验的工程技术人员或工人根据现场条件和实际经验确定加工余量。此法多用于单件小批生产。v 查表法利用各种手册所给的表格数据，再结合实际加工情况进行必要的修正，以确定加工余量。此法方便、迅速，生产上应用较多。5.3.3 5.3.3 工序尺寸确定工序尺寸确定确定工序尺寸一般方法确定工序尺寸一般方法 确定各工序加工余量 从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上（对于被包容面）或减去（对于包容面）每道工序的加工余量，可分别得到各工序的基本尺寸 除最终加工工序取设计尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差
5、除最终工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差 毛坯余量通常由毛坯图给出，故第1工序余量由计算确定5.3.3 5.3.3 工序尺寸确定工序尺寸确定表5-6 主轴孔工序尺寸及公差的确定浮动镗 0.1 100 7 Ra 0.8 精镗 0.5 100-0.1=99.9 8 Ra 1.6半精镗 2.4 99.9-0.5=99.4 10 Ra 3.2 粗镗 5 99.4-2.4=97 12 Ra 6.3 毛坯孔 100- 8 =92工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度(IT)工序尺寸及公差表面 粗糙度 主轴孔工序尺寸及公差的确定，加工过程：粗镗半精镗精镗浮动镗【例 5-2】工序尺寸工序尺寸及
6、公差及公差 每道工序完成后应保证的尺寸定义定义基准重合时计算顺序是：先确定各工序的基本尺寸，再由后往前，逐个工序推算；工序尺寸的公差，则都按各工序的经济精度确定，并按“入体原则”确定上下偏差基准不重合时，需用工艺尺寸链工艺尺寸链来分析计算计计算算工序尺寸及公差的确定工序尺寸及公差的确定5.3.3 5.3.3 工序尺寸确定工序尺寸确定机械制造技术基础机械制造技术基础 5.45.4 工艺尺寸链工艺尺寸链5.4.1 5.4.1 尺寸链基本概念尺寸链基本概念尺寸链定义尺寸链定义 在零件加工或机器装配过程中，由相互联系的尺寸形成在零件加工或机器装配过程中，由相互联系的尺寸形成的封闭尺寸组，称为尺寸链的封
7、闭尺寸组，称为尺寸链 装配尺寸链在机器设计和装配过程中，由有关零件尺寸形成的尺寸链 工艺尺寸链在加工过程中，由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链 尺寸链直线尺寸链、平面尺寸链、空间尺寸链5.4.1 5.4.1 尺寸链基本概念尺寸链基本概念尺寸链定义尺寸链定义：一组尺寸首尾相接组成的封闭链环：一组尺寸首尾相接组成的封闭链环 封闭环封闭环在零件加工过程中间接得到的尺寸在零件加工过程中间接得到的尺寸v 增环当其它组成环的大小不变，该环增大(或减小）引起封闭环增大（或减小）的环 组成环组成环在零件加工过程中在零件加工过程中由加工直接得到的尺寸由加工直接得到的尺寸v 减环当其它组成环的大小不变，该环增大
8、(或减小）引起封闭环减小（或增大）的环尺寸链的环：指组成尺寸链的每一个尺寸指组成尺寸链的每一个尺寸5.4.2 5.4.2 尺寸链计算方法尺寸链计算方法尺寸链的计算尺寸链的计算 （极值法）（极值法） 封闭环基本尺寸计算公式封闭环基本尺寸计算公式 封闭环偏差计算公式封闭环偏差计算公式 封闭环公差计算公式封闭环公差计算公式 5.4.2 5.4.2 尺寸链计算方法尺寸链计算方法尺寸链计算的几种情况尺寸链计算的几种情况(1)(1)正计算正计算已知各组成环，求封闭环。主要用于验算所设计已知各组成环，求封闭环。主要用于验算所设计的产品能否满足性能要求及零件加工后能否满足零件的技术要的产品能否满足性能要求及零
9、件加工后能否满足零件的技术要求。求。 (2)(2)反计算反计算已知封闭环和其它组成环，求其中一组成环。可已知封闭环和其它组成环，求其中一组成环。可用于设计计算与工艺计算，也可用于验算。用于设计计算与工艺计算，也可用于验算。(3)(3)误差分配误差分配已知封闭环，求其他组成环。主要用于产品设已知封闭环，求其他组成环。主要用于产品设计、加工和装配工艺计算等方面。反计算的解不是唯一的。计、加工和装配工艺计算等方面。反计算的解不是唯一的。5.4.2 5.4.2 尺寸链计算方法尺寸链计算方法确定组成环公差大小的误差分配方法确定组成环公差大小的误差分配方法1）等公差原则等公差原则 按等公差值分配的方法来分
10、配封闭环的公差时，各组成环的公差值取相同的平均公差值Tav：即 极值法 Tav=T0/（n-1） 这种方法计算比较简单，但没有考虑到各组成环加工的难易、尺寸的大小，显然是不够合理的。概率法 5.4.2 5.4.2 尺寸链计算方法尺寸链计算方法确定组成环公差大小的误差分配方法确定组成环公差大小的误差分配方法2）按等精度原则按等精度原则 按等公差级分配的方法来分配封闭环的公差时，各组成环的公差取相同的公差等级，公差值的大小根据基本尺寸的大小，由标准公差数值表中查得。3）按实际可行性分配原则按实际可行性分配原则 按具体情况来分配封闭环的公差时，第一步先按等公差值或等公差级的分配原则求出各组成环所能分
11、配到的公差，第二步再从加工的难易程度和设计要求等具体情况调整各组成环的公差。5.4.2 5.4.2 尺寸链计算方法尺寸链计算方法例1 工序基准与设计基准不重合直线尺寸链在工艺过程中的应用直线尺寸链在工艺过程中的应用图示工件 ，以底面A定位，加工台阶面B，保证尺寸 ，试确定工序尺寸A2。 尺寸链中，A0为封闭环，A1和A2是组成环；【解】b)A1A2A0a)A1A2A0ABC0.05 A0.1 C求解图尺寸链，可得到：工序尺寸：例2 测量基准与设计基准不重合5.4.2 5.4.2 尺寸链计算方法尺寸链计算方法图 测量基准不重合时的尺寸换算计算得：5.4.2 5.4.2 尺寸链计算方法尺寸链计算方
12、法图 测量尺寸链示例A2若实测若实测A A2 2=40.36=40.36，按上述要求判为废品，但此时如，按上述要求判为废品，但此时如A A1 1=50=50，则实则实际际A A0 0=9.64=9.64，仍合格，即，仍合格，即“ “假废品假废品” ”。当实测尺寸与计算尺寸的差值。当实测尺寸与计算尺寸的差值小于尺寸链其它组成环公差之和时，可能为假废品。采用专用检小于尺寸链其它组成环公差之和时，可能为假废品。采用专用检具可减小假废品出现的可能性具可减小假废品出现的可能性如图所示零件,尺寸A0不好测量，改测尺寸A2 ，试确定A2的大小和公差v 由新建立的尺寸链可解出：【解】 假废品问题：例3 测量基
13、准与设计基准不重合例4 设计工艺装备来保证设计尺寸 5.5.2 5.5.2 尺寸链计算方法尺寸链计算方法图 轴承座的尺寸换算、加工和测量方法a）轴承座的设计尺寸和换算尺寸 b）采用心轴和卡板的加工和测量方法1工件 2心轴 3卡板例5 中间工序尺寸换算5.4.2 5.4.2 尺寸链计算方法尺寸链计算方法D1D2LHR1R2LH1) 镗内孔至 ； 2) 插键槽，保证尺寸L；试确定尺寸 L 的大小及公差。建立尺寸链如图b)所示，H是间接保证的尺寸，因而是封闭环。计算该尺寸链，可得到：4) 磨内孔至 ，同时保证尺寸 。【解】如图所示键槽孔加工过程如下：3) 热处理 a） b）图例5 键槽加工尺寸链D1
14、LD2H1v 讨论：在前例中，认为镗孔与磨孔同轴，实际上存在偏心。若两孔同轴度允差为0.02，即两孔轴心偏心为 e = 0.01。将偏心 e 作为组成环加入尺寸链 a） b）图例5 键槽加工尺寸链H20.010.01R1LHR2e重新进行计算，可得到： 5.4.2 5.4.2 尺寸链计算方法尺寸链计算方法例6 加工套筒零件，求工序尺寸及其偏差 5.4.2 5.4.2 尺寸链计算方法尺寸链计算方法5.4.2 5.4.2 尺寸链计算方法尺寸链计算方法例6 加工套筒零件，求工序尺寸及其偏差 第一种 探索法（求工序尺寸上下偏差） 从设计尺寸两端向下探索，遇到箭头拐弯，遇到基准点继续向下，直至交于一点。
15、所走过的路径就是保证设计尺寸的尺寸链的组成环，设计尺寸是封闭环。 按照 分配公差。5.4.2 5.4.2 尺寸链计算方法尺寸链计算方法余量定位基准封闭环工序尺寸加工表面5.4.2 5.4.2 尺寸链计算方法尺寸链计算方法例7 校核工序3小端余量是否足够？5.4.2 5.4.2 尺寸链计算方法尺寸链计算方法工序尺寸图解法5.4.3 5.4.3 工序尺寸图表法工序尺寸图表法第一种 探索法（求工序尺寸上下偏差） 从设计尺寸两端向下探索，遇到箭头拐弯，遇到基准点继续向下，直至交于一点。所走过的路径就是保证设计尺寸的尺寸链的组成环，设计尺寸是封闭环。 按照 分配公差。5.4.3 5.4.3 工序尺寸图表
16、法工序尺寸图表法第二种 探索法（求余量变动范围） 从余量所对应的尺寸的两端向下探索，遇到箭头拐弯，遇到基准点继续向下，直至交于一点。所走过的路径就是组成余量尺寸链的组成环（包括余量所对应的尺寸），余量是封闭环。5.4.3 5.4.3 工序尺寸图表法工序尺寸图表法第三种 探索法（求工序平均尺寸）从所求尺寸两端向上探索，不拐弯。直至设计尺寸。5.4.3 5.4.3 工序尺寸图表法工序尺寸图表法工序余量设计尺寸工序尺寸=工序尺寸图解法5.4.3 5.4.3 工序尺寸图表法工序尺寸图表法总结： 一个目的：求工序尺寸及上下偏差。 二项基本要求： 1）按照所求尺寸加工后的零件满足设计要求； 2）确定的工序尺寸公差符合经济加工精度。 三种探索方法： 1）求工序尺寸上下偏差； 2）求余量变动范围； 3）求工序平均尺寸。 四个步骤： 1）求工序尺寸上下偏差； 2）求余量变动范围； 3）求平均余量； 4）求工序平均尺寸。5.4.3 5.4.3 工序尺寸图表法工序尺寸图表法
