仪器制造工艺基础教学PPT绪论-工艺过程设.ppt

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1、,仪器制造工艺基础光电工程学院陈小强18883149785,仪器制造工艺基础成绩评定,总成绩=考试成绩50%+平时成绩50%平时成绩,小论文,课程的性质、目的和任务：仪器设计、制造所必备的基本知识、基本理论与基本技能，为从事专业设计、制造和调试打下基础。课程基本要求：了解仪器制造过程的总体内容、主要制造方 法、典型零件的工艺；掌握六点定位原则并能设计一般夹具；了解仪器制造过程中的特种加工方法及新工艺、新技术和现代制造技术的发展趋势；具有结构分析和处理工艺问题的能力。主要内容：,仪器制造过程设计夹具设计原理加工精度精密与超精密加工特种加工仪器仪表通用元件与专用技术装配与调整仪器的结构工艺性,金属

2、箔式应变计、光刻腐蚀工艺制成的薄金属箔栅，金属箔的厚度般为(0.0030.010)mm，它的基片和盖片多为胶质膜，基片厚度一般为(0.030.05)mm。,扑翼微型飞机。翅膀用碳纤维材料加工，用柔性5杆机构驱动，靠共振原理扇翅。,工程实践和科学研究都需要制造工艺,曲轴“巨无霸”长15.7米，重198吨,工艺过程设计,各种不同零件按一定规则联接在一起实现某一特定功能即构成机器-汽车,机械零件表面的形成,仪器的组成,机械零件的表面：箱体 孔（圆柱面）平面轴 圆柱面 平面齿轮 平面 圆柱面 渐开线表面,.,机械零件的表面：机械零件的表面:非加工表面 加工表面（重要的工作表面）,一、工件的加工表面及其

3、形成方法,1.机械零件常用的表面形状,2.工件表面的形成工件表面可以看成是一条线沿着另一条线移动或旋转而形成的。并且我们把这两条线叫着母线和导线，统称发生线。,3.发生线的形成,1)成型法利用成形刀具来形成发生线，对工件进行加工的方法。,2)轨迹法靠刀尖的运动轨迹来形成所需要表面形状的方法。,3)相切法由圆周刀具上的多个切削点来共同形成所需工件表面形状的方法。4)展成法利用工件和刀具作展成切削运动来形成工件表面的方法。,4.表面成型运动,车削外圆柱面的成形运动,常见典型表面成形运动,5、几何量（形状）测量方案的形成,新产品快速开发制造系统,快速成形制造的基本过程,CAD建模 分层层面信息处理层

4、面加工与粘接层层堆积 后处理,根据每层轮廓信息，进行工艺规划，选择加工参数，自动生成数控代码,清理零件表面，去除辅助支撑结构,由CAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面或实体模型,将三维模型沿一定方向（通常为Z向）离散成一系列有序的二维层片（习惯称为分层）,成形机制造一系列层片并自动将它们联接起来，得到三维物理实体,工艺过程的基本概念,一.生产过程与工艺过程(一)生产过程指由原材料制成成品的全过程。1.原材料,成品,半成品的运输与保管；2.生产技术准备工作 包括:工艺设计,专用工艺装备的设计制造,材料与工时定额的制订,生产资料的准备,生产组织的调整等；3.毛坯的制造 如:铸,锻,冲压,焊接等；

5、4.零件加工,机械加工,热处理等；5.产品的装配；包括:装配、调整、检验、试验、油漆、包装、出厂。,(二)机械加工工艺过程 是指在生产过程中,改变原材料的形状尺寸、性质和相互位置关系,使之成为成品或半成品的过程。如:毛坯的制造,机械加工等。二.机械加工工艺过程及组成(一)机械加工工艺过程概念 在工艺过程中,采用机械加工的方法,按照一定的顺序,逐步改变毛坯的尺寸、形状、性质及表面质量,使之成为合格零件的过程。,(二)机械加工工艺过程的组成 机械加工工艺过程是由一系列按顺序排列着的工序组成的，工序又分为安装、工位、工步、走刀几个组成部分。1.工序 由一个或一组工人,在一个工作场地,对一个或多个工件

6、所连续完成的那部分工艺过程。划分工序的依据是工作地点是否变更;加工是否连续。,.,工序号 工 序 内 容 机床 1 车端面钻中心孔,粗车各外圆,半精车 车床 各外圆,切槽,倒角,车螺纹 2 磨300.0065,35 0.008,45 0.008 磨床 靠磨50台肩面 3 检验,生产批量较小时的机械加工工艺过程,生产批量较大时的机械加工工艺过程,工 序号 工 序 内 容 机床 1 两端同时铣端面钻中心孔 专用机床 2 粗车各外圆。车床 3 半精车各外圆,切槽,倒角。多刀车床 4 车螺纹。车床 5 磨削300.0065,45 0.008 外圆至尺寸要求,靠磨50台肩 磨床 面。6 磨削35 0.0

7、08外圆至尺寸要求。磨床 7 检验。,2.安装 在工件的加工过程中,需要多次装夹工件,那么,每一次装夹所完成的那部分工艺过程称为安装。3.工位 在一次安装过程中,工件在机床上每占据一个工作位置,称为工位。在大批大量生产中,为了提高生产率,往往采用多工位加工。减少了装夹次数,缩短了辅助 时间,不单提高了生产率 也有利于保证加工精度。,4.工步 在一个工序中,加工表面,刀具机床转速及进给量都不变,所完成的那部分工艺过程。构成工步的任一因素改变后,一般均变为另一工步。在工件一次安装中,连续进行若干相同工步,为简化工艺文件,可视为一个复合工步。采用多刀加工若干相同的 表面或不相同的表面 均可可视为一个

8、复合工步。5.走刀 在工步中,需切除的金属层较厚,应分几次切削,每一次切削,所完成的那部分工艺过程,称为走刀。,三.生产纲领与生产类型(一)生产纲领也称年产量，零件的生产纲领应包括:备品和废品在内的该产品的年产量。零件的生产纲领由下式计算:N=Qn(1+%+%)或N=Qn(1+%)(1+%)式中：Q-产品的年产量；n-零件在产品中的数量；%-零件的备品率；%-零件的废品率。(二)生产类型生产纲领不同,生产规模也不相同,按照年产量的大小,机械制造企业可分为三种类型。1.单件生产单个的制造不同尺寸规格的产品,制造过程很少重复的。,如新产品的试制,重型机械的制造,都属于单件生产。,2.大量生产产品的

9、数量很多,大多数工作地点经常重复着某一零件的某一道工序。如:汽车、自行车、手表、轴承的制造,都属于大量生产。3.成批生产一年中,分批的制造相同规格的产品,制造过程有一定的重复性。如:机床,电动机的制造。又可根据每批投产数量的大小,可分为:1)小批生产 其工艺特征和单件生产类似，因此，往往合称为单件小批量生产；2)大批生产 其工艺特征和大量生产类似；3)中批生产 其工艺特征，则介于二者之间。,(三)各种生产类型工艺过程特点,特 点 单件生产 成批量生产 大批大量生产互换性 修配法装配 普遍具有互换性 完全互换毛坯制造 木模手工 部分金属模 金属模 造型 机器造型机床及 普通机床 普通机床 高效机

10、床布置 机群式布置 部分高效机床 流水线布置夹 具 通用夹具 专用夹具 高效专用夹 具对工人 熟 练 中等熟练 对调整工人技术要求 技术要求较高,生产率 低 中 高成 本 高 中 低,机械加工工艺规程,(一)机械加工工艺规程概念用表格的形式,把机械加工工艺过程的内容书写出来,并成为指导性的技术文件。(二)机械加工工艺规程的作用1.是指导车间生产的主要技术文件；2.是生产组织及管理工作的主要依据；3.是新建扩建改建厂房的主要依据。(三)工艺文件1.机械加工工艺过程卡片,以工序为单位,对工艺过程作简要说明的工艺文件主要用于生产管理和调度使用。2.机械加工工序卡片以工步为单位,对每工序进行详细说明的

11、工艺文件。包括:工件的定位基准及安装方法;加工的工序尺寸及公差,切削用量,工时定额,使用的夹具,刀具和量具。主要用于指导工人进行操作。,(四)机械加工工艺规程的制订步骤1.对零件进行工艺分析2.选择毛坯3.拟定工艺路线(选择定位基准,选择加工方法,安排加工顺序,确定工序集中与分散的程度等)。4.工序设计包括:选择机床及工艺装备,确定加工余量及工序尺寸,选择切削用量,估算工时定额等。5.编写工艺文件,一.对零件进行工艺分析(一)了解各项技术条件,提出必要的改进意见1.了解该零件在产品中的位置、用途、性能及工作条件。2.分析零件上主要表面的尺寸精度、形位精度及表面粗糙度。作为选择加工方法,定位基准

12、及按排加工顺序的依据。3.分析技术条件中,毛坯类型,热处理及检验要求等,以便作出相应的工序按排。4.对不能满足加工工艺要求的提出相应的改进意见。,零件进行工艺分析,(二)结构工艺性分析,1.结构工艺性概念 设计零件的结构,在一定的生产规模,和生产条件下,能够高效,低耗的制造出来,并便于装配和维修。则可以说,设计零件的结构具有良好的结构工艺性。2.零件的切削加工工艺性 1)应使用标准化参数。如采用标准配合、标准尺寸等。2)便于在机床上安装。,3)便于加工,避免内表面的加工应有退刀槽,减少安装次数,减少机床调整次数,减少加工面积,提高工件加工时的刚度,减少加工困难,(二)选择毛坯应考虑的因素1.毛

13、坯材料的工艺特性。即毛坯材料的可铸性或可锻性。2.零件的结构类型及尺寸大小1）光轴,台肩之间相差不大的阶梯轴,应选择型材。台肩之间相差较大及异型轴,如曲轴,十字轴等则应选择铸件。2）小型盘套零件的毛坯选择型材;大小型盘套零件的毛坯选择铸件。,3）支架,箱体零件由于结构复杂,一般都选择铸件。3.生产纲领对铸件来讲,单件小批生产选择木模砂型手工造型方法制造的毛坯;大批大量生产则选择:金属砂型机器造型等高效率毛坯制造方法制造的毛坯。4.对材料机械性能的要求对材料有强度要求的应选择锻件;对材料没有强度要求的可不选择锻件。,5.现有生产条件选择毛坯时,应综合考虑本厂的毛坯制造的生产条件,工艺水平及外部协

14、作的可能性和经济性。,基准及定位基准的选择,一.定位基准的选择(一)基准的概念及分类1.基准的概念用以确定零件上点、线、面的位置所依据的点、线、面。,2.基准的分类1)设计基准零件的设计图样上使用的基准，称为设计基准。如图所示:齿轮内孔35H7的轴线是小外圆直径50,齿顶圆直径88h10及两端面跳动,径向跳动的设计基准。,2)工艺基准:在零件的加工和产品的装配过程中使用的基准。（1）定位基准:在工件的加工过程中,用作定位的基准,称为定位基准。工件与工作台的装夹面相贴合的面即为定位基准。（2）工序基准 用以确定本工序加工表面加工以后的尺寸,形状和位置所使用的基准，称为工序基准。,简言之,工序图上

15、使用的基准,称为工序基准。,如上工序图所示:F平面是孔,的工序基准；（3）测量基准 用以检验已加工表面 的尺寸及各表面之间 位置精度的基准,称为测量基准.齿轮内孔轴线是检验各项尺寸形位精度的基准.即为测量基准。,（4）装配基准:在机器装配中,用以确定零件或部件在 机器中正确位置的基准,称为装配基准。,齿轮在装配时,是以内孔和端面确定在轴部件上的位置。因此,齿轮的内孔和端面是装配基准。(二)定位基准的选择原则 定位基准可根据使用的是工件的毛坯面还是已加工表面又分为定位粗基准和定位精基准。定位粗基准:选择工件的毛坯面作为定位基准,这个毛坯面就是粗基准。,定位精基准:选择被加工工件的已加工面作为定位

16、基准,这一基准称为定位精基准。定位基准选择的正确与否，对于保证加工精度，机械加工顺序按排有着很大的影响，加工前必须正确的选择定位基准。选择定位基准要依据以下原则:1.定位精基准的选择原则1)基准重合原则选择被加工零件的设计基准作为定位基准,这一原则称为基准重合原则，可避免基准不重合误差。,如下图所示:支架零件,孔的设计基准是1平面,定位基准则是底平面,定位基准与设计基准不重合,存在基,准不重合误差B采用1平面定位则定位基准与设计基准重合,消除了基准不重合误差B.2)基准统一原则 如零件上有多个表面需要加工,为保证各表面之间的位置精度,应选择统一的定位基准进行加工,这一原则,称为基准统一原则。,

17、如阶梯轴的加工,为保证各表面之间的位置精度应选择两端的中心孔作为统一的定位基准,进行加工。,如箱体的加工,为保证各表面之间的位置精度,应选择一面两孔作为统一的定位基准。,3)自为基准原则,为保证某重要表面加工余量均匀,应选择加工表面自身作为定位基准,这一原则称为自为基准原则。如图所示:机床导轨面是重要表面为保证导轨面加工余量小且均匀,选导轨面自身作为定位基准,加工前用千分表找正导轨面，这样就可以从导轨面上去除一层小且均匀的加工余量。,4)互为基准,为保证某重要表面加工余量小且均匀并与其它表面之间的位置精度,应采用互为基准反复加工的原则进行加工。,如精密齿轮的加工淬火后需磨齿面,为保证齿面与内孔

18、之间的位置精度及从齿面上去除一层小且均匀的加工余量,须先依齿面为基准磨内孔,然后再依磨过的内孔为基准磨齿面,这样互为基准反复加工,既去除一层小且均匀的加工余量,又保证了齿面与内孔之间的位置精度。,5)作为定位精基准的表面应定位准确,夹紧可靠,并使夹具的结构简单。2.定位粗基准的选择原则1)为保证某重要表面加工余量均匀,应选此重要表面作为粗基准。如机床导轨面的加工,要在导轨面上去除一层均匀的余量,先以导轨面为基准刨削床腿,然后再依刨过的床腿为基准刨削导轨面,由于先以导轨面为基准刨削床腿,床腿面与导轨面平行,因此,就可以从导轨面上,去除一层均匀的余量。2)为保证加工表面与不加工表面之间的位置精度,

19、应以不加工表面作为粗基准。如图所示:加工的套筒,要求加工的内孔与不加工的外圆有同轴度要求,那么就以不加工的外圆为粗基准,由于三爪卡盘的定心作用,其加工时的回转中心,就是毛坯外圆的轴心,加工后的内孔就与不加工的外圆同心，从而保证了加工表面与不加工表面之间的位置精度。,3)在工件上有多个表面需要加工,为保证各表面均具有足够的加工余量,应选择加工余量最小的那个表面作为粗基准。如图所示:阶梯轴的加工,由于大小圆柱面之间有同轴度误差,较小的圆柱面加工余量小,如果依大圆柱面作为粗基准加工,那么小圆柱面会因加工余量不足,产生废品。,4)粗基准在同一尺寸方向只能使用一次,如图所示阶梯轴的加工:毛坯面的定位精度

20、较低,两次使用必然造成两端加工后的外圆较大的同轴度误差。5)作为定位粗基准的表面上不应有,飞边,分型面,浇冒口,等缺陷，应定位准确,夹紧可靠,并使夹具的结构简单。,课内练习:选择下列零件的定位粗精基准,二.加工方法的选择 一般应根据加工表面应有的技术条件进行选择.但具体选择时还应考虑以下因素。1.应选择经济精度及表面粗糙度 某一加工方法所能达到的精度及表面粗糙度范围是较宽的，但只有在某一较窄的区间才是最经济的；2.应考虑工件材料的性质及热处理 淬火的表面由于硬度较高，只能选择磨削；对硬度较低，塑性较大的材料表面由于磨削易堵塞砂轮，其精加工应选择精车，3.应考虑工件的结构类型及尺寸大小 回转体零

21、件轴线部位的孔可选择车削或磨削，支架箱体零件上的支承孔应选择镗削。,4.生产纲领大批大量生产应选择高效率加工方法进行加工；5.现有生产条件充分利用现有设备和工艺手段,发挥工人的创造性,同时重视采用新工艺新技术以提高工艺水平。三.加工阶段的划分对加工精度高,生产批量大的零件的加工,一般均应划分加工阶段。,粗加工阶段-切除大部分余量,为后续的加工作准备；半精加工阶段-完成一些次要表面的加工,为精加工作准备；精加工阶段-表面的终加工阶段,也可以作为光整加工前的预备加工；光整加工阶段-高精度,低粗糙度表面的终加工。划分加工阶段的原因:1.保证加工质量粗加工由于加工余量大，切削力较大，将产生较大的加工误

22、差，划分加工阶段后，可在后续的加工中逐步预以消除。,2.合理使用设备粗加工由于切削力较大，应使用机床功率大，刚性好，生产率高的设备；而精加工则需精度高的设备，划分加工阶段后可充分发挥粗精设备的各自的特点，做到合理使用设备。3.及时发现毛坯缺陷划分加工阶段便于在粗加工阶段及时发现毛坯缺陷，及时决定报废或修补，以免继续加工造成浪费。4.便于按排热处理划分加工阶段，有利于在各阶段间合理安排热处理，做到冷热工序的合理配合。,5.保护精加工表面少受磕碰损伤精加工按排在最后，有利于防止精加工表面的磕碰损伤。四.加工顺序的按排(一)机械加工顺序的按排1.基准先行作为定位精基准表面应首先按排加工。对铸件,生产

23、批量不大时,加工前应先按排划线工序；,2.主次分开,划分加工阶段；3.先面后孔；4.次要表面加工穿插进行。(二)热处理工序的按排1.预备热处理(消除残余应力,改善切削性能)正火 毛坯锻造后,正火以消除锻造表面的硬度不均,改善切削性能。2)退火 毛坯铸造后退火以消除残余应力。3)时效 对于铸件,为进一步消除残余应力,粗加工后,还应按排时效处理。,对于铸件结构复杂,精度要求高,刚性差,应在精加工前再按排一次时效处理。2.最终热处理(提高工件材料的力学性能).1)调质 可获得良好的综合机械性能,一般按排在粗加工后；2)淬火,渗碳淬火 可提高工件表面的硬度和耐磨性,由于处理后的硬度较高,一般按排在磨削

24、之前；3)氰化,氮化 主要用于提高工件表面的硬度,耐磨性及耐腐蚀性,由于处理层比较薄,一般按排在表面的最终加工之前。,(三)辅助工序的按排包括:检验、试验、去磁、平衡、去毛刺、清洗除油等。1.检验 是必不可少的工序,除每工序必须自检外下列情况还须按排专检:1)粗加工后；2)重要的工序完成以后；3)送外车间前后(特别是送热处理车间)；4)所有工序完成以后。2.去磁 在磁力工作台装夹以后,工件往往带有磁性,为避免在装配时吸在一起,影响正常装配,因此,要安排去磁工序。,3.平衡 对高速回转的零件,为避免由于加工或自身质量分布不均,会在高速回转时产生振动,影响机器运转的平稳性及相关零件的寿命。五.工序

25、集中与工序分散程度的确定(一)工序集中与工序分散的概念1.工序集中的概念把零件的加工集中在较少的工序内完成,每道工序包括的加工内容尽可能多。2.工序分散的概念把零件的加工分散在较多的工序内完成,每道工序包括的加工内容尽可能少,最少情况下,一道工序只有一个简单工步。,(二)工序集中与工序分散的特点1.工序集中的特点1)采用高效率专用设备及工艺装备,生产效率高；2)减少了工序数目,缩短了工艺路线,生产计划,生产组织及管理工作得到简化；3)减少了设备数量,相应也减少了操作工人的数目及减少了生产面积；4)减少了工件装夹次数,不单减少了装夹工件的辅助时间,也由于在一次装夹能加工多个表面,有利于保证各表面

26、之间的位置精度；5)专用设备及工艺装备投资大,调整和维护费时,生产准备工作量大,转产困难。,2.工序分散的特点1)机床设备及工艺装备比较简单,调整和维护方便,工人易于掌握操作技术,转产容易；2)有利于选用合理的切削参数,以减少基本时间；3)设备数量多,生产面积大,操作人员多。(三)确定工序集中与工序分散的原则1.单件小批生产,为简化管理,应采用管理式的工序集中.2.成批生产中,大型,结构复杂,精度要求高的重型零件,为减少运输与安装困难,应采用机械式的工序集中。,B3JC-002摩托车曲轴箱加工线是我厂为某摩托车有限公司设计制造的一条加工中心连线。该线由七台ZH系列钻削加工中心、几台专机分别作为

27、独立的加工单元用十几条物料传输装置联成。每个加工单元完成一定的加工工艺。该加工线自动化程度高、节拍快，即能满足大批量的 高效生产，又具有很高的柔性、能够加工摩托车曲轴箱系列产品。该种形式装配线是我厂集装配生产领域数十年之经验开发，可用于大多数家用电器的批量生产。基本布局为环行配备生产所需各种设备。包括：1、全铝合金线体；2、线外工作台；3、配有安全装置的动力箱；4、工装板；5、工位用自由旋转顶升；6、双层线用线端提升机；7、线端移行装置；8、返修用小车；9、自动翻转专机（或其他所需专机）；10、检测工位和返修平台；11、工件下线装置。,3.在大批大量生产中,精度高,刚性差,结构简单的中小型零件

28、,为组成流水作业线,应采用工序分散。,(一)机床的选择具体选择时还要考虑以下问题一.机床及工艺装备的选择1.选择机床的规格要与被加工零件的尺寸相适应；2.选择机床的生产率要与被加工零件的生产纲领相适应；3.选择机床的加工精度要与被加工零件的精度相适应。,第五节 加工余量与工序尺寸的确定,(二)工艺装备的选择1.夹具的选择1)单件小批生产,选择通用夹具；2)大批大量生产,选择专用夹具；3)多品种的小批量生产,选择可调夹具或成组夹具。2.刀具的选择 应根据工序采用的加工方法,加工表面的尺寸大小,工件材料,加工精度,表面粗糙度,生产率和经济性等因素进行综合性选择.一般选择标准刀具,在特殊情况下,可以

29、选择组合刀具,成型刀具等高效率专用刀具。,3.量具的选择1)单件小批生产,选择通用量具；2)大批大量生产,选择极限量规,气动量仪等高效率专用量具；3)选择量具的量程与测量精度要与被加工零件的尺寸与精度相适应。二.加工余量,工序尺寸及公差的确定(一)加工余量的确定1.有关余量的概念1)加工余量 工件加工前后尺寸之差。2)工序余量 相邻两工序,工序尺寸之差。,3)加工总余量 从毛坯到零件,切掉的金属层总厚度。,Z0=Z1+Z2+Z3+-+Zn=由于加工表面的形式不同,加工余量又分单边余量和双边余量;又由于各工序尺寸又有公差,加工余量又分最大余量和最小余量。2.工序余量,工序尺寸及公差的关系,为便于

30、加工,对于孔标注为:DT,对于轴标注为:d-T,对距离尺寸标注对称偏差:,3.影响加工余量的因素1)上工序的表面粗糙度RZ、a及表面缺陷层Ia 在本工序为提高加工的表面质量,必须加大余量予以消除。2)上工序的尺寸公差Ta 已包含在工序基本余量中。3)上工序的形位公差a 按独立原则确定的如:轴线的直线度,位置度,同轴度等形位误差,不能直接包含在尺寸公差内,在本工序也必须加大余量予以消除。,如轴加工后存在轴线的直线度误差,在本工序必须加大余量2才能予以消除。4)本工序的安装误差b在本工序用三爪卡盘装夹工件,由与三爪卡盘的装夹偏心,使工件的轴心线与机床的回转轴心线有同轴度误差e,则加工余量至少应大于

31、2 e,才能加工出符合要求的孔来。,综上所述,工序余量的基本公式:,单边余量:Zb=Ta+Rza+Ia+|a+b|双边余量:2 Zb=Ta+2(Rza+Ia)+2|a+b|在应用时,要根据具体情况进行必要的修正采用自为基准加工时:双边余量:2 Zb=Ta+2(Rza+Ia)+2|a|对于研磨,珩磨,超精加工等,主要为降低表面粗糙度.则:双边余量:2 Zb=2Ra.,4.确定加工余量的方法1)分析计算法 在充分考虑影响加工余量的各种因素后,通过建立相应的数学公式,进行计算.这确定加工余量的方法比较合理。但需积累较为全面的加工余量的资料,目前,应用尚不广泛。2)经验估算法 工艺人员根据以往的经验估

32、算确定加工余量,为避免废品的产生,确定的加工余量往往偏大。3)查表修正法 根据机械制造企业的生产实践和试验研究所积累的加工余量的数据,先制成各种表格,然后再,汇编成册,在确定加工余量时,先查表,再根据具体情况予以修正,这种确定加工余量的方法,称为查表修正法。(二)工序尺寸及公差的确定 根据基准重合,还是不重合采用不同的计算方法 基准不重合,工序尺寸及公差采用工艺尺寸链的方法进行计算;基准重合则按表面的加工顺序进行逐一推算,方法较为简单。1.基准重合表面经多次加工的顺序示意,如图所示:,2.工序尺寸及公差的确定方法1)按查表修正法确定各工序余量2)从设计尺寸开始,逐一向前推算各工序尺寸3)各工序

33、尺寸公差,按各工序的经济精度确定,然后在按“入体原则”标注。3.确定工序尺寸及公差举例,例：如图所示小轴零件，毛坯为普通精度的热轧圆钢，装夹在车床前、后顶尖间加工，主要工序；下料车端面钻中心孔粗车外圆精车外圆磨削外圆。,切削速度定额时间,第六节 工艺尺寸链,一:尺寸链的定义及组成(一)尺寸链的定义在零件的加工或产品的装配过程中,经常遇到一些相互联系且按一定顺序排列着的,封闭的尺寸组合,就形象地,把这些相互联系又按一定顺序排列着的,封闭的尺寸组合,称为尺寸链。如下图所示：,(二)尺寸链的组成,为简便起见,把尺寸链中的每一个尺寸,简称为尺寸链中的一个环。“环”又分为封闭环和组成环。1、封闭环在零件

34、的加工或产品的装配过程中,间接形成的，其精度是被间接保证的环,称为封闭环。2、组成环直接影响封闭环精度的各环，称为组成环。根据影响程度的不同，组成环又可分为增环和减环。1)增环组成环中,某环的变动会引起封闭环同向变动环称为增环。,2)减环组成环中,某环变动会引起封闭环异向变动环,称为减环。3、协调环组成环中,预先选定的某一环,通过改变其大小和位置,使封闭环达到规定的要求,这样的环称为协调环。二、尺寸链的分类(一)按尺寸链的应用范围不同分类1、工艺尺寸链在零件的加工过程中,由有关的工序尺寸组成的尺寸链,称为工艺尺寸链。,2、装配尺寸链在产品的装配过程中,由相关零(部)件的相关尺寸组成的尺寸链,称

35、为装配尺寸链。(二)按尺寸链环的几何特征分类1、直线尺寸链由彼此平行的直线尺寸所组成的尺寸链,称为直线尺寸链。,2、角度尺寸链由处在同一平面内或平行平面内的角度尺寸所组成的尺寸链,称为角度尺寸链。如图所示：,3、平面尺寸链由处在同一平面内或平行平面内的直线尺寸和角度尺寸所组成的尺寸链,称为平面尺寸链。如下图所示：4、空间尺寸链由直线尺寸和角度尺寸所组成的并形成空间位置关系的尺寸链,称为空间尺寸链。,(三)按尺寸链间相互联系的形态分类1、单一(或独立)尺寸链尺寸链中的每一个环均从属于一个尺寸链,不参与其它任一尺寸链的组成。2、并联尺寸链通过公共环相互联系,且形成并联关系的尺寸链,称为并联尺寸链。

36、如图所示：,3、串联尺寸链由公共界面相互联系且形成串联关系的尺寸链,称为串联尺寸链。如图2-40所示：4、混联尺寸链既有串联关系又有并联关系的尺寸链,称为混联尺寸链。,尺寸链特性,封闭性组成尺寸链的各个尺寸按一定顺序构成一个封闭系统。相关性(函数性）其中一个尺寸变动将影响其他尺寸变动。,确定封闭环,在装配尺寸链中，封闭环就是产品上有装配精度要求的尺寸。如同一部件中各零件之间相互位置要求的尺寸或保证相互配合零件配合性能要求的间隙或过盈量。零件尺寸链的封闭环应为公差等级要求最低的环，一般在零件图上不进行标注，以免引起加工中的混乱。工艺尺寸链的封闭环是在加工中最后自然形成的环，一般为被加工零件要求达

37、到的设计尺寸或工艺过程中需要的余量尺寸。加工顺序不同，封闭环也不同。所以工艺尺寸链的封闭环必须在加工顺序确定之后才能判断。注：一个尺寸链中只有一个封闭环。在确定封闭环之后，应确定对封闭环有影响的各个组成环，使之与封闭环形成一个封闭的尺寸回路。在建立尺寸链时应遵守“最短尺寸链原则”，即对于某一封闭环，若存在多个尺寸链时，应选择组成环数最少的尺寸链进行分析计算。,查找组成环,组成环是对封闭环有直接影响的那些尺寸，与此无关的尺寸要排除在外。一个尺寸链的环数应尽量少。查找装配尺寸链的组成环时，先从封闭环的任意一端开始，找相邻零件的尺寸，然后再找与第一个零件相邻的第二个零件的尺寸，这样一环接一环，直到封

38、闭环的另一端为止，从而形成封闭的尺寸组。在尺寸链线图中，常用带单箭头的线段表示各环，箭头仅表示查找尺寸链组成环的方向。与封闭环箭头方向相同的环为减环，与封闭环箭头方向相反的环为增环。,增、减环的判别按箭头方向判断法,判断增减环,A3,A2,A0,A1,B0,B2,B4,B5,A1、A3为增环，A2为减环,B2、B4、B5为增环，B1、B3为减环,B1,B3,三:尺寸链的基本计算方法,设尺寸链的组成环数为m，其中n个增环，mn个减环，A0为封闭环的基本尺寸，A为组成环的基本尺寸，则对于直线尺寸链有如下公式：封闭环的基本尺寸 A0=封闭环的极限尺寸 A0max=A0min=,封闭环的极限偏差 ES

39、0=EI0=封闭环的公差 T0=,表格计算法,4、公差的算式,T=AmaxAmin=T=5、平均尺寸算式AM=(二)概率解法1、各环公差算式由概率论可知,各独立随机变量(尺寸链的组成环)的均方根偏差i与这些随机变量之和(尺寸链的封闭环)的均方根,偏差之间的关系为:,=当零件尺寸为正态分布时,其随机误差与均方根偏差之间的关系为=6,即=如组成环为正态分布,封闭环也为正态分布;对于正态分布,在各环随机误差等于公差的条件下:=Ti,=则上式可转化为:T=不为正态分布时 T=Ki-相对分布系数,如各组成环尺寸相等,则各环平均公差为:,TM=2、各环偏差的算式尺寸链各环无系统误差,即加工尺寸为正态分布中

40、的对称分布,如图2-42所示:平均尺寸:AM=A+BMA 又AM=,A+BMA=所以:BMA=由上图可知:BSA=BM A+BXA=BM A-,代入整理:,四、尺寸链的几种计算情况,(一)正计算已知各组成环,求算封闭环。其计算结果是唯一确定的,主要用于审核图纸,验证设计的正确性。(二)反计算已知封闭环求算组成环。由于求算的组成环数目较多,因此,不是一个简单的计算问题,实际上是把封闭环公差分配到各组成环上去,这就存在一个最佳分配方案问题，常用的分配方法:1、等公差值法 极值解法 TM=Ti=概率解法 TM=Ti=,2、等公差系数法,设各组成环公差等级系数相等即:a1=a2=a3=aM,对于150

41、0mm尺寸段,aM=再由各组成环基本尺寸和平均公差等级系数,查出各组成环对应的公差等级,确定出各组成环的公差等级数值。,上述两种分配方法,分配出各组成环的公差值后,还要按加工的难易程度和尺寸大小作适当的调整,在各组成环中取一协调环,协调环的公差由计算确定。(三)中间计算已知封闭环和部分组成环,求另一组成环，其计算结果也是唯一确定的。主要用于工艺设计,基准不重合工序尺寸换算。,五、工艺尺寸链应用,（一）基准不重合有关工序尺寸换算、定位基准与工序基准不重合有关工序尺寸换算 例1:如图所示零件,其设计尺寸为 和300.12，上下平面均已加工,现以底平面定位镗水平孔,求工序尺寸A。解:1:画尺寸链图

42、2:判断环的性质,300.12为间接保证的设计尺寸,应为,封闭环;A1为减环,A2为增环。,为基准不重合,三环直线尺寸链的中间计算问题。3、计算尺寸链1)A1的基本尺寸,由公式:A=得:A1=A2-A=120-30=90mm2)A1的上下偏差由公式:BSA=BXA=得:BSA1=BXA2-BXA=-0.1-(-0.12)=+0.02,BXA1=BSA2-BSA=0-0.12=-0.12mm,则A1=3、验算由公式:0.14+0.1=0.24T=0.24符合题意要求。,0.12=-AX+0-0.12=-AS-0.1,、测量基准与设计基准不重合有关工序尺寸换算例1:轴承套零件图如下图所示,轴向设计

43、尺寸为:,解:1)画尺寸链图 2)判断环的性质 是间接测量保证的设计尺寸,应为封闭环,X为减环,A=为增环3)计算尺寸链X的基本尺寸:X=A-A=80-50=30,X的上下偏差:BSX=BXA-BXA=-0.02-(-0.1)=+0.08,BXX=BSA-BSA=0-0=0故X=4)验算由公式 T 0.02+0.08=0.1 T=0.1符合题意。例2:如图所示,小套零件加工时,要求保证尺寸60.1,由于这一尺寸不便于直接测量,只好通过测量尺寸L来间接检验其是否合格,求工序尺寸L。解:1)画尺寸链图 2)判断环的性质,尺寸60.1是间接保证的设计尺寸,应为封闭环,尺寸L1=260.05,L为增环

44、,L2=为减环3)计算尺寸链L的基本尺寸:L=L+L1-L2=6+36-26=16L的上下偏差BSL=BSL+BXL2-BSL1=+0.1+(-0.05)-0.05=0,BXL=BXL+BSL2-BXL1=-0.1+0-(-0.05)=-0.05,故L=4)验算由公式符合题意。二、中间工序尺寸换算(一)工序基准是尚待加工的设计基准的有关工序尺寸换算例:如图所示,齿轮内孔及键槽的加工过程:1)镗孔至尺寸2)插键槽,工序尺寸为A3)热处理,T,0.1+0.05+0.05=0.2T=0.2,4)磨孔至设计尺寸,解:1)画尺寸链图,4)验算由公式:T 0.025+0.05+0.025=0.3 T=0.

45、3符合题意。,（三）为保证渗层厚度及电镀零件有关工序尺寸换算 为提高零件表面硬度,耐磨性,耐腐蚀性及表面的美观,一般都按排表面渗碳(氮)或电镀,并且图纸上给出了要求的渗层或电镀层厚度,为保证达到图纸要求,须对有关的工序尺寸进行换算或验算。,、为保证渗碳层厚度的有关的工序尺寸换算,例:如图所示,衬套零件,内孔145+0.04的表面要渗碳。其内表面的工艺过程为:,解:1、画尺寸链图 2、判断环的性质,A1=72.390.01,为增环;A2=72.510.01为减环;图纸 规定的渗层厚度0.40.1为封闭环。3、计算尺寸链 的基本尺寸:=A+A2-A1=0.4+72.51-72.39=0.52 的上

46、下偏差:BS=BSA+BXA2-BSA1=+0.1+(-0.01)-0.01=+0.08 BX=BXA+BSA2-BXA1=-0.1+0.01+0.01=-0.08=0.520.08mm,、电镀零件有关工序尺寸换算,生产中,电镀零件表面,有两种情况。一种是镀后尚需加工,其有关工序尺寸换算,与渗碳零件有关工序尺寸换算是相同的;另外一种是镀后不加工,其工序尺寸换算或封闭环的判断则不相同。例:如图所示轴套零件,其28-0.045外圆表面要求镀铬,镀层厚度为0.0250.04(即双边为0.050.08或0.08-0.03),该表面的加工顺序为:车磨电镀，求磨外圆的工序尺寸A。,解:1)画尺寸链图 2)

47、判断环的性质镀后保证的设计尺寸28-0.045为封闭环,工序尺寸A及镀层厚度0.08-0.03为增环。3)计算尺寸链A=A-At=28-0.08=27.92mmBSA=BSA-BSAt=0-0=0BXA=BXA-BxAt=-0.045-(-0.03)=-0.015mm 则，磨外圆的工序尺寸A=27.92-0.015mm,六、工序尺寸计算综合例题,如图2-54所示,为车床床头箱加工顶面,底面及主轴孔的部分工艺过程,需计算确定下列各工序的工序尺寸及上下偏差。工序:粗铣顶面R,定位基面为主轴支承孔,保证尺寸A1；工序:粗铣底面M,定位基面为顶面R,保证尺寸A2；工序:磨顶面R,定位基面为底面M,保证

48、尺寸A3,磨削余量Zb3=0.35mm；工序,:镗主轴支承孔,定位基面为顶面R,保证尺寸A4,同轴度e=0.5mm；,工序:磨底面M,定位基面为顶面R,保证尺寸A5,亦即零件图上规定的尺寸3350.05mm,磨削余量Zb5=0.25mm。解:根据加工顺序示意图,由各工序的尺寸联系,利用尺寸链和余量的基本公式,从后向前逐步推算各工序尺寸。,1、工序尺寸A5=3350.05mm2、工序尺寸A4由设计尺寸A5=3350.05mm(增环),A5=A=2050.1mm及工序尺寸A4(减环)组成的三环直线尺寸链,得:,A4=335-205=130mm,BSA4=BXA5-BXA=-0.05-(-0.1)=

49、+0.05mmBXA4=BSA5-BSA=0.05-0.1=-0.05mmA4=1300.05mm3、工序尺寸A3A3是采用调整法磨顶面R后所获得尺寸,再磨去Zb5=0.25mm,即可获得所要求的尺寸A5,按外表面余量公式,可求得A3，Zb5=0.25=A3min-A5min=A3min-334.95那么 A3min=0.5+334.95=335.20mmA3为磨削,经济精度为IT10,尺寸公差为TA3=0.2mm则 A3max=335.40mm.,按“入体原则”标注为:A3=,4、工序尺寸A2A2是采用调整法粗铣底面后所获得的尺寸,去掉铣余量Zb3=0.35mm,即可获得A3,根据外表面余量

50、公式:A2min=A3min+Zb3=335.20+0.35=335.55mm.A2为粗铣,经济精度为IT11,尺寸公差TA2=0.34 A2max=335.89mm按“入体原则”标注为:A2=5、工序尺寸A5尺寸链图如所示,e为镗孔实际中心与理论中心的偏差,因孔的中心位置是由底面M标注的,但镗孔时采用了,以顶面R为定位基准,经多次基准转换所产生的加工误差。,当A2、A3、A4为已给定的情况下,A1的大小就决定了e值的大小,故e是最后间接获得的尺寸应为封闭环,A1,A3为为增环,A2,A4为减环。计算尺寸链:A1=335.89+130+0-335.40=130.49mm BSA1=BXA2+B