黃健求主編的機(jī)械制造基礎(chǔ)重點(diǎn)第五章課件

1、內(nèi) 容 提 要本章內(nèi)容:介紹了生產(chǎn)過程、工藝過程；引入了工藝過程組成的概念；講述了制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟和方法；重點(diǎn)討論了機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)中的主要問題(定位基準(zhǔn)的選擇，加工路線的擬訂，工序尺寸及公差的確定)；簡要分析了工藝過程的經(jīng)濟(jì)性。 學(xué)習(xí)要求:熟悉機(jī)械加工工藝過程；理解工序、安裝、工位、工步及走刀的含義；掌握機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)的基本原理、原則和方法(定位基準(zhǔn)的選擇原則，加工方法的選擇原則，工序劃分及加工順序安排的原則，確定余量的原則和方法，確定工序尺寸及公差的方法，工藝尺寸鏈原理及應(yīng)用等)。生產(chǎn)過程5.1.1 生產(chǎn)過程 從原材料或半成品到成品制造出來的各有關(guān)勞動(dòng)過程的總和稱為生產(chǎn)

2、過程。相關(guān)的過程： 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，包括產(chǎn)品的研究、開發(fā)、設(shè)計(jì)； 生產(chǎn)準(zhǔn)備工作：如編制工藝文件，專用工裝及設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造等； 原材料（或設(shè)備、工裝、標(biāo)準(zhǔn)件等）的購置、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、保管； 毛坯制造； 零件的機(jī)械加工及熱處理； 產(chǎn)品裝配與調(diào)試、性能試驗(yàn)以及產(chǎn)品的包裝、發(fā)運(yùn)等工作。 提示 生產(chǎn)過程往往由許多工廠或工廠的許多車間聯(lián)合完成，這有利于專業(yè)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。 5.1 零件制造的工藝過程5.1.2 機(jī)械加工工藝過程 用機(jī)械加工的方法直接改變毛坯形狀、尺寸和機(jī)械性能等，使之變?yōu)楹细窳慵倪^程，稱為機(jī)械加工工藝過程，又稱工藝路線或工藝流程。 將零件裝配成部件或產(chǎn)品的過程

3、，稱為裝配工藝過程。5.1.2.1 工藝過程 組成機(jī)械加工工藝過程 工藝過程是由一個(gè)或若干個(gè)依次排列的工序所組成，毛坯依次通過這些工序就變成了成品或半成品。（1）工序 一個(gè)（或一組）工人，在一個(gè)固定的工作地點(diǎn)（一臺機(jī)床或一個(gè)鉗工臺），對一個(gè)（或同時(shí)對幾個(gè)）工作所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為工序。它是工藝過程的基本單元，又是生產(chǎn)計(jì)劃和成本核算的基本單元。工序的安排和組成與零件的生產(chǎn)批量有關(guān) (單件小批、大批大量)。工藝過程組成工藝過程組成（2）安裝 工件在加工前，在機(jī)床或夾具中相對刀具應(yīng)有一個(gè)正確的位置并給予固定，這個(gè)過程稱為裝夾； 一次裝夾所完成的那部分加工過程稱為安裝。 安裝是工序的一部分

4、。每一個(gè)工序可能有一次安裝，也可能有幾次安裝。 如表5.1中第一工序，若對一個(gè)工件的兩端連續(xù)進(jìn)行車端面、鉆中心孔，就需要兩次安裝(分別對兩端進(jìn)行加工)，每次安裝有兩個(gè)工步(車端面和鉆中心孔)。 在同一工序中，安裝次數(shù)應(yīng)盡量少，既可以提高生產(chǎn)效率，又可以減少由于多次安裝帶來的加工誤差。工藝過程組成 采用多工位加工，可以提高生產(chǎn)率和保證被加工表面間的相互位置精度。工藝過程組成（4）工步 工步是工序的組成單位。 在被加工的表面、切削用量（指切削速度、背吃刀量和進(jìn)給量）、切削刀具均保持不變的情況下所完成的那部分工序，稱工步。 當(dāng)其中有一個(gè)因素變化時(shí)，則為另一個(gè)工步。當(dāng)同時(shí)對一個(gè)零件的幾個(gè)表面進(jìn)行加工時(shí)

5、，則為復(fù)合工步。 劃分工步的目的，是便于分析和描述比較復(fù)雜的工序，更好地組織生產(chǎn)和計(jì)算工時(shí)。（5）走刀 被加工的某一表面，由于余量較大或其它原因，在切削用量不變的條件下，用同一把刀具對它進(jìn)行多次加工，每加工一次，稱一次走刀。生產(chǎn)類型對工藝過程的影響 成批生產(chǎn) 一年中分批地制造相同的產(chǎn)品，制造過程有一定的重復(fù)性。 例如，機(jī)床制造就是比較典型的成批生產(chǎn)。 每批制造的相同產(chǎn)品的數(shù)量稱為批量。 根據(jù)批量的大小，成批生產(chǎn)又可分為：小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)。 小批生產(chǎn)的工藝過程的工藝特點(diǎn)和單件小批生產(chǎn)相似；大批生產(chǎn)的工藝過程的特點(diǎn)和大量生產(chǎn)相似；中批生產(chǎn)的工藝過程的特點(diǎn)則介于單件小批生產(chǎn)和大批大量生產(chǎn)

6、之間。 大量生產(chǎn) 產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點(diǎn)經(jīng)常重復(fù)地進(jìn)行某一個(gè)零件的某一道工序的加工。例如，汽車、拖拉機(jī)、軸承等的制造通常都是以大量生產(chǎn)的方式進(jìn)行。5.2 各種生產(chǎn)類型工藝過程的主要特點(diǎn)工藝過程特點(diǎn)生產(chǎn)類型單件生產(chǎn)成批生產(chǎn)大批量生產(chǎn)工件的互換性一般是配對制造，沒有互換性，廣泛用鉗工修配大部分有互換性，少數(shù)用鉗工修配全部有互換性。某些精度較高的配合件用分組選擇裝配法毛坯的制造方法及加工余量鑄件用木模手工造型；鍛件用自由鍛。毛坯精度低，加工余量大部分鑄件用金屬模；部分鍛件用模鍛。毛坯精度中等，加工余量中等。鑄件廣泛采用金屬模機(jī)器造型，鍛件廣泛采用模鍛，以及其他高生產(chǎn)率的毛坯制造方法。毛坯精度高

7、，加工余量小。機(jī)床設(shè)備通用機(jī)床，或數(shù)控機(jī)床，或加工中心。數(shù)控機(jī)床加工中心或柔性制造單元。設(shè)備條件不夠時(shí)，也采用部分通用機(jī)床、部分專用機(jī)床。專用生產(chǎn)線、自動(dòng)生產(chǎn)線、柔性制造生產(chǎn)線或數(shù)控機(jī)床。夾具多用標(biāo)準(zhǔn)附件，極少采用夾具，靠劃線及試切法達(dá)到精度要求。廣泛采用夾具或組合夾具，部分靠加工中心一次安裝。廣泛采用高生產(chǎn)率夾具，靠夾具及調(diào)整法達(dá)到精度要求。刀具與量具采用通用刀具和萬能量具?？梢圆捎脤Ｓ玫毒呒皩Ｓ昧烤呋蛉鶚?biāo)測量機(jī)。廣泛采用高生產(chǎn)率刀具和量具，或采用統(tǒng)計(jì)分析法保證質(zhì)量。對工人的要求需要技術(shù)熟練的工人。需要一定熟練程度的工人和編程技術(shù)人員。對操作工人的技術(shù)要求較低，對生產(chǎn)線維護(hù)人員要求有高的素

8、質(zhì)。工藝規(guī)程有簡單的工藝路線卡。有工藝規(guī)程，對關(guān)鍵零件有詳細(xì)的工藝規(guī)程。有詳細(xì)的工藝規(guī)程。生產(chǎn)類型對工藝過程的影響工藝規(guī)程的作用及設(shè)計(jì)步驟5.2 工藝規(guī)程的作用及設(shè)計(jì)步驟1、 定義： 規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為工藝規(guī)程。其中，規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為機(jī)械加工工藝規(guī)程。 工藝規(guī)程是在具體的生產(chǎn)條件下，最合理或較合理的工藝過程和操作方法，并按規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)的。 工藝規(guī)程中包括各個(gè)工序的排列順序，加工尺寸、公差及技術(shù)要求，工藝設(shè)備及工藝措施，切削用量及工時(shí)定額等內(nèi)容。生產(chǎn)綱領(lǐng)4、生產(chǎn)綱領(lǐng)： 根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)可以確

9、定零件的生產(chǎn)類型。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計(jì)算： N零=Nn（1）（1）式中 N零零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)(件/年)； N產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)(臺/年)； n每臺產(chǎn)品中包含該零件的數(shù)量(件/臺)； 該零件備件的百分率； 該零件廢品的百分率。 生產(chǎn)類型零件年產(chǎn)量重型零件中型零件輕型零件單件生產(chǎn)510100成批生產(chǎn)小批51010200100500中批1003002005005005000大批30010005005000500050000大量生產(chǎn)1000500050000生產(chǎn)綱領(lǐng) 表5.6為劃分生產(chǎn)類型的參考數(shù)據(jù)。 劃分生產(chǎn)類型，既要根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，同時(shí)還要考慮零件的體積、質(zhì)量等因素。 值得注意的是生產(chǎn)類型將直接影響工

10、藝過程的內(nèi)容和生產(chǎn)的組織形式，并在一定程度上對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有重要影響。表5.6 劃分生產(chǎn)類型的參考數(shù)據(jù) 焊接件：對尺寸較大、形狀較復(fù)雜的毛坯，可采用型鋼或鍛件焊接成毛坯，但焊接件吸振性能差，容易變形，尺寸誤差大。 工程塑料：它是近年來在機(jī)械制造業(yè)中普遍推廣的一種毛坯，其形狀可以很復(fù)雜，尺寸精度高，但機(jī)械性能差。 在大批、大量生產(chǎn)中，常采用精度和生產(chǎn)率較高的毛坯制造方法，如金屬型鑄造、精密鑄造、模鍛、冷沖壓、粉末冶金等，使毛坯的形狀更接近于零件的形狀。因此可大量誠少切削加工的勞動(dòng)量，甚至可不需要進(jìn)行切削加工（少無切屑加工），從而提高了材料的利用率，降低了機(jī)械加工的成本。 在單件小批生產(chǎn)中，一

11、般采用木模手工砂型鑄造和自由鍛造，因此毛坯的精度低，成本高、廢品率高、切削加工勞動(dòng)量大。生產(chǎn)綱領(lǐng)5.3 定位基準(zhǔn)的選擇在零件圖上或?qū)嶋H的零件上，用來確定一些點(diǎn)、線、面位置時(shí)所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面稱為基準(zhǔn)。5.3.1 基準(zhǔn)的分類根據(jù)基準(zhǔn)的用途，基準(zhǔn)可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。5.3.1.1 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)人員在零件圖上標(biāo)注尺寸或相互位置關(guān)系時(shí)所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如圖5.3(a)，端面C是端面A、B的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；中心線O-O是外圓柱面D和d的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；中心O是E面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇5.3.1.2 工藝基準(zhǔn)零件在加工或裝配過程中所使用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)(也稱制造基準(zhǔn))。 工

12、藝基準(zhǔn)按用途又可分為：（1）工序基準(zhǔn)在工序圖上標(biāo)注被加工表面尺寸(稱工序尺寸)和相互位置關(guān)系時(shí)，所依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為工序基準(zhǔn)。如圖5.3(a)的零件，若加工端面B時(shí)的工序圖為圖5.3(b)，工序尺寸為l4，則工序基準(zhǔn)為端面A，而其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是端面C。（2）定位基準(zhǔn) 工件在機(jī)床上加工時(shí)，在工件上用以確定被加工表面相對機(jī)床、夾具、刀具位置的點(diǎn)、線、面稱為定位基準(zhǔn)。確定位置的過程稱為定位。圖5.3(c)，加工E面的工件是以外圓d在v形塊1上定位時(shí)，其定位基準(zhǔn)則是外圓d的兩條母線。加工軸類零件時(shí)，常以頂尖孔為定位基準(zhǔn)。加工齒輪外圓或切齒時(shí)，常以內(nèi)孔和端面為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)常用的是“面”，所以也稱為定

13、位面，常以符號“v”表示，其尖端指向定位面。如圖5.4為切齒輪時(shí)的定位基準(zhǔn)表示法。定位基準(zhǔn)的選擇（3）測量基準(zhǔn)在工件上用以測量己加工表面位置時(shí)所依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為測量基準(zhǔn)。一般情況下常采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為測量基準(zhǔn)。如圖5.3(a)，當(dāng)加工端面A、B，并保證尺寸l1、l2時(shí)，測量基準(zhǔn)就是它的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)端面C。但當(dāng)以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為測量基準(zhǔn)不方便或不可能時(shí)，也可采用其它表面為測量基準(zhǔn)。如圖5.3(c)，表面E的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心O，而測量基準(zhǔn)為外圓D的母線F，則此時(shí)的測量尺寸為l。（4）裝配基準(zhǔn)在裝配時(shí)，用來確定零件或部件在機(jī)器中的位置時(shí)所依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為裝配基準(zhǔn)。如齒輪裝在軸上，內(nèi)孔是它的裝配基準(zhǔn)；軸裝在箱

14、體孔上，則軸頸是裝配基準(zhǔn)；主軸箱體裝在床身上，則箱體的底面是裝配基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇獲得加工精度的方法工件的裝夾5.3.2 工件的裝夾與獲得加工精度的方法5.3.2.1 工件的裝夾(1)直接找正定位的裝夾 將工件直接放在機(jī)床上，工人可用百分表、劃線盤、直角尺等對被加工表面進(jìn)行找正，確定工件在機(jī)床上相對刀具的正確位置之后再夾緊。 如圖5.5，在大型滾齒機(jī)上滾切齒形時(shí)，若被加工齒輪的分度圓與已加工的外圓表面有較高的同軸度要求時(shí)，工件放在支座上之后，用百分表找正，使齒坯外圓的中心與工作臺的回轉(zhuǎn)中心重合，然后進(jìn)行夾緊。 這種裝夾方法，找正困難且費(fèi)時(shí)間，找正的精度要依靠生產(chǎn)工人的經(jīng)驗(yàn)和量具的精度，因此多

15、用于單件、小批生產(chǎn)或某些相互位置精度要求很高、應(yīng)用夾具裝夾又難以達(dá)到精度的零件加工。（2）按劃線找正裝夾 工件在切削加工前，預(yù)先在毛坯表面上劃出要加工表面的輪廓線，然后按所劃的線將工件在機(jī)床上找正、夾緊。 劃線時(shí)要注意照顧各表面間的相互位置和保證被加工表面有足夠的加工余量。 這種裝夾方法被廣泛用于單件、小批生產(chǎn)，尤其是用于形狀較復(fù)雜的大型鑄件或鍛件的機(jī)械加工，可以使各加工表面余量基本均勻。 這種方法的缺點(diǎn)是增加了劃線工序，另外由于劃的線條本身有一定的寬度，劃線時(shí)又有劃線誤差，因此它的裝夾精度低，一般在0.20.5 mm 之間。工件的裝夾尺寸精度的獲得方法5.3.2.2 獲得加工精度的方法(1)

16、機(jī)械加工中獲得工件尺寸精度的方法試切法 即先試切出很小的一部分加工表面，測量試切所得的尺寸，按照加工要求作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，再試切，再測量，如此經(jīng)過兩三次試切和測量，當(dāng)被加工尺寸達(dá)到要求后，再切削整個(gè)待加工表面。定尺寸刀具法 用具有一定尺寸精度的刀具(如鉸刀、擴(kuò)孔鉆、鉆頭等)來保證工件被加工部位(如孔)的精度。調(diào)整法 利用機(jī)床上的定位裝置或預(yù)先調(diào)整好的刀架，使刀具相對于機(jī)床或夾具達(dá)到一定的位置精度，然后加工一批工件。尺寸精度的獲得方法 自動(dòng)控制法 使用一定的裝置，在工件達(dá)到要求的尺寸時(shí)，自動(dòng)停止加工。 具體方法有兩種： 自動(dòng)測量 即機(jī)床上有自動(dòng)測量工件尺寸的裝置，在工作達(dá)到要求時(shí)，自動(dòng)測量裝置即發(fā)出

17、指令使機(jī)床自動(dòng)退刀并停止工作。 數(shù)字控制 即機(jī)床中有控制刀架或工作臺精確移動(dòng)的步進(jìn)馬達(dá)、滾動(dòng)絲桿螺母副及整套數(shù)字控制裝置，尺寸的獲得(刀架的移動(dòng)或工作臺的移動(dòng))由預(yù)先編制好的程序通過計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置自動(dòng)控制。形狀精度的獲得方法(3)位置精度的獲得方法 一次裝夾獲得法 零件表面的位置精度在一次安裝中，由刀具相對于工件的成形運(yùn)動(dòng)位置關(guān)系保證。 多次裝夾獲得法 通過刀具相對工件的成形運(yùn)動(dòng)與工件定位基準(zhǔn)面之間的位置關(guān)系來保證零件表面的位置精度。 非成形運(yùn)動(dòng)法 利用人工，而不是依靠機(jī)床精度，對工件的相關(guān)表面進(jìn)行反復(fù)的檢測和加工，使之達(dá)到零件的位置精度要求。 定位基準(zhǔn)的分類5.3.3 定位基準(zhǔn)的選擇 定

18、位基準(zhǔn)又分為粗定位基準(zhǔn)、精定位基準(zhǔn)和輔助定位基準(zhǔn)，分別簡稱為粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)和輔助基準(zhǔn)。 粗基準(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)。 精基準(zhǔn)：以已加工過的表面進(jìn)行定位的基準(zhǔn)稱精基準(zhǔn)。 輔助基準(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。 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，因此定位基淮的選擇應(yīng)從有相互位置精度要求的表面間去找。 精基準(zhǔn)的選擇5.3.3.1 精基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)時(shí)主要考慮應(yīng)保證加工精度并使工件裝夾得方便、準(zhǔn)確、可靠。因此

19、，要遵循以下幾個(gè)原則：(1)基準(zhǔn)重合的原則 盡量選擇工序基準(zhǔn)（或設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)。這樣可以減少由于定位基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化引起的加工誤差。 圖5.7(a)是在鉆床上成批加工工件孔的工序簡圖，N面為尺寸B的工序基準(zhǔn)。若選N面為尺寸B的定位基準(zhǔn)并與夾具1面接觸，鉆頭相對1面位置已調(diào)整好且固定不動(dòng)見圖5.7(b)，則加工這一批工件時(shí)尺寸B不受尺寸A變化的影響，從而提高了加工尺寸B的精度。若選擇M面為定位基準(zhǔn)并與夾具2面接觸，鉆頭相對2面已調(diào)整好且固定不動(dòng)見圖5.7(c)，則加工的尺寸B要受到尺寸A變化的影響，使尺寸B精度下降。 精基準(zhǔn)的選擇(2)基準(zhǔn)不變的原則 盡可能使各個(gè)工序的定位基準(zhǔn)相同。如軸類零件的整

20、個(gè)加工過程中大部分工序都以兩個(gè)頂尖孔為定位基準(zhǔn)；齒輪加工的工藝過程中大部分工序以內(nèi)孔和端面為定位基準(zhǔn)；箱體加工中，若批量較大，大部分工序以平面和兩個(gè)銷孔為定位基準(zhǔn)。 基準(zhǔn)不變的好處是，可使各工序所用的夾具統(tǒng)一，從而減少了設(shè)計(jì)和制造夾具的時(shí)間和費(fèi)用，加速了生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，降低了生產(chǎn)成本；多數(shù)表面用同一組定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工，避免因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換過多帶來的誤差，有利于保證其相互位置精度；由于基準(zhǔn)不變就有可能在一次裝夾中加工許多表面，使各表面之間達(dá)到很高的位置精度，又可避免由于多次裝夾帶來的裝夾誤差和減少多次裝載工件的輔助時(shí)間，有利于提高生產(chǎn)率。 精基準(zhǔn)的選擇(3)互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的原則 當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精

21、度要求較高時(shí)，則兩個(gè)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(gè)表面之間相互位置精度。 如加工套筒類，當(dāng)內(nèi)、外圓柱表面的同軸度要求較高時(shí)，先以孔定位加工外圓，再以外圓定位加工孔，反復(fù)加工幾次就可大大提高同軸度精度。 又如加工精密齒輪，當(dāng)齒面經(jīng)高頻淬火后磨削時(shí)，因輪齒表面淬火層很薄，為保證磨削余量均勻，采用先以齒面為基準(zhǔn)磨削內(nèi)孔，再以內(nèi)孔表面定位磨削齒面。 精基準(zhǔn)的選擇(4)自為基準(zhǔn)的原則 當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量小且均勻時(shí)，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。 如精鉸孔時(shí)，鉸刀與主軸采用浮動(dòng)連接，加工時(shí)是以孔本身為定位基準(zhǔn)。 又如磨削車床床身導(dǎo)軌面時(shí)，常

22、在磨頭上裝百分表以導(dǎo)軌面本身為基準(zhǔn)來找正工件，或者用觀察火花的方法來找正工作。 再如精鏜連桿小頭孔，以自身定位。先在小頭孔中安裝活動(dòng)定位銷，定位夾緊后，再將定位銷從孔中拔出來。 應(yīng)用這種精基準(zhǔn)加工工件，只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面間的相互位置精度，后者應(yīng)由先行工序保證。 精基準(zhǔn)的選擇(5)應(yīng)能使工作裝夾穩(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)。 如圖5.8為機(jī)床主軸箱加工簡圖，一般是先加工裝配基準(zhǔn)面A，再以A面為精基準(zhǔn)加工主軸孔B及其它孔。加工箱體類和支架類零件時(shí)常選用裝配基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)，因?yàn)檠b配基準(zhǔn)多數(shù)面積大、裝夾穩(wěn)定、方便，設(shè)計(jì)夾具也較簡單。 粗基準(zhǔn)

23、的選擇5.3.3.2 粗基準(zhǔn)的選擇 在零件加工過程的第一道工序，定位基準(zhǔn)必然是毛坯表面，即粗基準(zhǔn)。選擇粗基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：(1)選擇要求加工余量小而均勻的重要表面為粗基準(zhǔn)，以保證該表面有足夠而均勻的加工余量。 (此原則簡稱：余量均勻原則) 例如，導(dǎo)軌面是車床床身的主要工作表面，要求在加工時(shí)切去薄而均勻的一層金屬，使其保留鑄造時(shí)在導(dǎo)軌面上所形成的均勻而細(xì)密的金相組織，以便增加導(dǎo)軌的耐磨性。另外，小而均勻的加工余量將使切削力小而均勻，因此引起的工件變形小，而且不易產(chǎn)生振動(dòng)，從而有利于提高導(dǎo)軌的幾何精度和降低表面粗糙度。因此對加工床身來說，保證導(dǎo)軌面的加工余量小而均勻是主要的。在加工時(shí)，應(yīng)

24、先選取導(dǎo)軌面為粗基準(zhǔn)，加工床腳的底平面，如圖5.9(a)，再以床腳的底平面為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面，此時(shí)導(dǎo)軌面的加工余量可以小而均勻見圖5.9(c)。如果先以床腳底平面為粗基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面，如圖5.9(b)，則床腳底平面誤差全部反映到導(dǎo)軌面上，使其加工余量不均勻。此時(shí)，在余量較大處，會(huì)把要保留的機(jī)械性能較好的一層金屬切掉，而且由于余量不均勻而影響了加工精度。 粗基準(zhǔn)的選擇(2)某些表面不需加工，則應(yīng)選擇其中與加工表面有相互位置精度要求的表面為粗基準(zhǔn)。(此原則簡稱：相互位置原則) 如圖5.10(a)所示，為保證皮帶的輪緣厚度均勻，以不加工表面1為粗基準(zhǔn)，車外圓表面。又如圖5.10(b)所示，為保證零件的

25、壁厚均勻，應(yīng)以不加工的外圓表面A為粗基準(zhǔn)，鏜內(nèi)孔。余量不均勻同軸零件余量均勻不同軸粗基準(zhǔn)的選擇(3)選擇比較平整、光滑、有足夠大面積的表面為粗基準(zhǔn)。該表面不允許有澆、冒口的殘跡和飛邊，以確保安全、可靠、誤差小。(此原則簡稱：光滑平整原則)(4)粗基準(zhǔn)在同一定位方向上只允許在零件加工工序中使用一次，不允許重復(fù)使用。(此原則簡稱：一次使用原則) 因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的精度和粗糙度都很差，如果重復(fù)使用，則不能保證工件相對刀具的位置在重復(fù)使用粗基準(zhǔn)的工序中都一致，因而影響加工精度。 上述有關(guān)粗、精基準(zhǔn)選擇原則中的每一項(xiàng)，只說明某一方面問題，在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)不能同時(shí)兼顧。因此要根據(jù)零件的生產(chǎn)類型及具體的生產(chǎn)條件

26、，并結(jié)合整個(gè)的工藝路線進(jìn)行全面考慮，抓住主要矛盾，靈活運(yùn)用上述原則，正確選擇粗、精基準(zhǔn)。工藝路線的擬定5.4 工藝路線的擬定 擬定零件機(jī)械加工工藝路線時(shí)，要解決的主要問題有：零件各表面加工方法和設(shè)備的選擇；加工階段的劃分；工序的集中與分散；工序的安排等。5.4.1 零件各表面的加工方法及使用設(shè)備的選擇5.4.1.1 加工方法的選擇(1)各種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度和粗糙度 不同的加工方法如車、磨、刨、銑、鉆、鏜等，其用途各不相同，所能達(dá)到的精度和表面粗糙度也大不一樣。即使是同一種加工方法，在不同的加工條件下所得到的精度和表面粗糙度也大不一樣，這是因?yàn)樵诩庸み^程中，將有各種因素對精度和粗糙度產(chǎn)生影

27、響，如工人的技術(shù)水平、切削用量、刀具的刃磨質(zhì)量、機(jī)床的調(diào)整質(zhì)量等等。 根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，某一種加工方法的加工誤差（或精度）和成本的關(guān)系如圖5.11。在I段，當(dāng)零件加工精度要求很高時(shí)，零件成本將要提得很高，甚至成本再提高，其精度也不能再提高了，存在著一個(gè)極限的加工精度，其誤差為。相反，在段，雖然精度要求很低，但成本也不能無限降低，其最低成本的極限值為S。因此在I、段應(yīng)用此法加工是不經(jīng)濟(jì)的。在段，加工方法與加工精度是相互適應(yīng)的，加工誤差與成本基本上是反比關(guān)系，可以較經(jīng)濟(jì)地達(dá)到一定的精度，段的精度范圍就稱為這種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度。加工方法的選擇圖5.11 加工成本與精度的關(guān)系 所謂某種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度

28、，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(shí)間和生產(chǎn)費(fèi)用）所能達(dá)到的加工精度。 與經(jīng)濟(jì)加工精度相似，各種加工方法所能達(dá)到的表面粗糙度也有一個(gè)較經(jīng)濟(jì)的范圍。各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度、表面粗糙度以及表面形狀以及位置精度可查閱金屬機(jī)械加工工藝人員手冊。 加工方法的選擇 加工方法的選擇(2)加工方法和加工方案的選擇首先要根據(jù)每個(gè)加工表面的技術(shù)要求，確定加工方法及加工方案。 選擇零件表面的加工方案必須在保證零件達(dá)到圖紙要求方面是穩(wěn)定而可靠的，并在生產(chǎn)率和加工成本方面是最經(jīng)濟(jì)合理的。 表5.7、表5.8、表5.9分別介紹了機(jī)器零件的三種最基本的表面(

29、外圓表面、內(nèi)孔表面和平面)的較常用的加工方案及其所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度。 這都是生產(chǎn)實(shí)際中的統(tǒng)計(jì)資料，可以根據(jù)對被加工零件加工表面的精度和粗糙度要求、零件的結(jié)構(gòu)和被加工表面的形狀、大小以及車間工廠的具體條件，選取最經(jīng)濟(jì)合理的加工方案，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證。 加工方法的選擇 但必須指出，這是在一般情況下可能達(dá)到的精度和表面粗糙度，在具體條件下是會(huì)有差別的。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，工藝水平的提高，同一種加工方法所能達(dá)到的精度和表面質(zhì)量也會(huì)提高。加工方法所達(dá)到的精度變化的曲線見圖。 例如，過去在外圓磨床上精磨外圓僅能達(dá)到IT6的公差和Ra0.20m的表面粗糙度。但是在采用適當(dāng)?shù)拇胧┨岣吣ゴ簿?/p>

30、度以及改進(jìn)磨削工藝后，現(xiàn)在已能在普通外圓磨床上進(jìn)行鏡面磨削，可達(dá)IT5以上精度、Ra0.100.012 m的表面粗糙度。用金剛石刀車削，也能獲得Ra0.01m的表面。另外，在大批、大量生產(chǎn)中，為了保證高的生產(chǎn)率和高的成品率，常把原用于小粗糙度(如Ra值要求很小)的加工方法用于獲得粗糙度較大的表面。例如，在連桿加工中用珩磨達(dá)到Ra0.020m的表面粗糙度；在曲軸加工中用超精磨獲得Ra0.40m的表面。決定加工方法時(shí)要考慮被加工材料的性質(zhì)。例如，淬火鋼用磨削的方法加工；而有色金屬則磨削困難，一般采用金剛鏜或高速精密車削的方法進(jìn)行精加工。選擇加工方法要考慮到生產(chǎn)類型，即要考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的問題。在

31、大批、大量生產(chǎn)中可采用專用的高效率設(shè)備和專用工藝裝備。例如，平面和孔可用拉削加工，軸類零件可采用半自動(dòng)液壓仿型車床加工，盤類或套類零件可用單能車床加工等。甚至在大批、大量生產(chǎn)中可以從根本上改變毛坯的形態(tài)，大大減少切削加工的工作量。例如，用粉末冶金制造的油泵齒輪，用失蠟澆注制造柴油機(jī)上的小尺寸零件等。在單件小批生產(chǎn)中，就采用通用設(shè)備、通用工藝裝備及一般的加工方法。提高單件小批生產(chǎn)的生產(chǎn)率亦是目前機(jī)械制造工藝的研究課題之一。例如，在車床上裝液壓仿型刀架，采用數(shù)控車床或采用成組加工方法，單件試制新產(chǎn)品時(shí)，甚至采用加工中心機(jī)床等。 加工方法的選擇 選擇加工方法還要考慮本廠（或本車間）的現(xiàn)有設(shè)備情況及技

32、術(shù)條件。 應(yīng)該充分利用現(xiàn)有設(shè)備，挖掘企業(yè)潛力，發(fā)揮工人群眾的積極性和創(chuàng)造性。有時(shí)雖有該項(xiàng)設(shè)備，但因負(fù)荷的平衡問題，還得改用其它的加工方法。 此外，選擇加工方法還應(yīng)該考慮一些其它因素，例如，工件的形狀和質(zhì)量以及加工方法所能達(dá)到的表面物理機(jī)械性能等。 關(guān)于加工方案可參考與表5.7相類似的表格來進(jìn)行選擇。 加工方法的選擇【例題51】 表格應(yīng)用的舉例：要求孔的加工精度為IT7級，粗糙度Ra=1.63.2m，確定孔的加工方案。查表58可有下面四種加工方案：鉆擴(kuò)粗鉸精鉸；粗鏜半精鏜精鏜；粗鏜半精鏜粗磨精磨；鉆(擴(kuò))拉。方案用得最多，在大批、大量生產(chǎn)中常用在自動(dòng)機(jī)床或組合機(jī)床上，在成批生產(chǎn)中常用在立鉆、搖臂

33、鉆、六角車床等連續(xù)進(jìn)行各個(gè)工步加工的機(jī)床上。該方案一般用于加工小于80mm的孔徑，工件材料為未淬火鋼或鑄鐵，不適于加工大孔徑，否則刀具過于笨重。方案用于加工毛坯本身有鑄出或鍛出的孔，但其直徑不宜太小，否則因鏜桿太細(xì)容易發(fā)生變形而影響加工精度，箱體零件的孔加工常用這種方案。方案適用于淬火的工件。方案適用于成批或大量生產(chǎn)的中小型零件，其材料為未淬火鋼、鑄鐵及有色金屬。加工方法的選擇舉例5.4.1.2 設(shè)備的選擇各表面的加工方法確定以后，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)床以滿足各表面的加工要求。機(jī)床設(shè)備的選擇除考慮現(xiàn)有生產(chǎn)條件外，還要根據(jù)以下四個(gè)方面考慮：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

34、外廓尺寸來選擇機(jī)床的形式和規(guī)格，以便充分發(fā)揮機(jī)床的使用性能。如直徑不太大的軸、套、盤類零件一般在普通機(jī)床上加工。直徑大而短的盤、套類客件一般在端面機(jī)床或立式機(jī)床上加工。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)床精度過低，不能滿足工件加工精度的要求；過高，則是一種浪費(fèi)。機(jī)床的功率、剛度和工作參數(shù)應(yīng)該與最合理的切削用量相適應(yīng)。粗加工時(shí)選擇有足夠功率和足夠剛度的機(jī)床，以免切削深度和進(jìn)給量的選用受限制；精加工時(shí)選擇有足夠剛度和足夠轉(zhuǎn)速范圍的機(jī)床，以保證零件的加工精度和粗糙度。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(dòng)機(jī)床；對于單件小批生產(chǎn)，

35、一般選擇通用機(jī)床。工藝路線的擬定5.4.2 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(gè)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：是加工開始階段，在這個(gè)階段中，盡量將零件各個(gè)被加工表面的大部分余量從毛坯上切除。這個(gè)階段主要問題是如何提高生產(chǎn)率。 半精加工階段：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。 精加工階段：在

36、這個(gè)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710級，Ra0.83.2m)。 光整加工階段：主要是為了得到更高的尺寸精度和更低的粗糙度值(精度59級，Ra0.32m)，只從被加工表面上切除極少的余量。 工藝路線的擬定將工藝過程劃分粗、精加工階段的原因是：在粗加工階段，由于切除大量的多余金屬，可以及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷(夾渣、裂紋、氣孔等)，以便及時(shí)處理，避免過多浪費(fèi)工時(shí)。粗加工階段容易引起工件的變形，這是由于切除余量大，一方面毛坯的內(nèi)應(yīng)力重新分布而引起變形，另一方面由于切削力、切削熱及夾緊力都比較大，因而造成工作的受力變形和熱變形。為了使這些變形充分表現(xiàn)，應(yīng)在粗加工

37、之后留有一定的時(shí)間。然后再通過逐步減少加工余量和切削用量的辦法消除上述變形。劃分加工階段可以合理使用機(jī)床。如粗加工階段可以使用功率大、精度較低的機(jī)床；精加工階段可以使用功率小、精度高的機(jī)床。這樣有利于充分發(fā)揮粗加工機(jī)床的動(dòng)力，又有利于長期保持精加工機(jī)床的精度。 加工階段的劃分劃分加工階段可在各個(gè)階段中插入必要的熱處理工序。如在粗加工之后進(jìn)行去除內(nèi)應(yīng)力的時(shí)效處理；在半精加工后進(jìn)行淬火處理等。在某些情況下，劃分加工階段也并不是絕對的，例如加工重型工件時(shí)，由于不便于多次裝夾和運(yùn)輸，因此不必劃分加工階段，可在一次裝夾中完成全部粗加工和精加工。為提高加工的精度，可在粗加工后松開工作，讓其充分變形，再用較

38、小的力量夾緊工件進(jìn)行精加工，以保證零件的加工質(zhì)量。另外，如果工件的加工質(zhì)量要求不高、工件的剛度足夠、毛坯的質(zhì)量較好而切除的余量不多，則可不必劃分加工階段。 加工階段的劃分5.4.3 工序的劃分在制定工藝過程中，為便于組織生產(chǎn)、安排計(jì)劃和均衡機(jī)床的負(fù)荷，常將工藝過程劃分為若干個(gè)工序。劃分工序時(shí)有兩個(gè)原則，即工序的集中和工序的分散。工序集中：將若干個(gè)工步集中在一個(gè)工序內(nèi)完成，一個(gè)工件的加工，只須集中在少數(shù)幾個(gè)工序內(nèi)完成。最大限度的集中是在一個(gè)工序內(nèi)完成工件所有表面的加工。例如在一臺組合機(jī)床上可同時(shí)完成縫紉機(jī)殼體14個(gè)孔的加工。采用工序集中可以減少工件的裝夾次數(shù)，在一次裝夾中可以加工許多表面，有利于

39、保證各表面之間的相互位置精度，也可以減少機(jī)床的數(shù)量，相應(yīng)地減少工人的數(shù)量和機(jī)床的占地面積。但所需要的設(shè)備復(fù)雜，操作和調(diào)整工作也較復(fù)雜。工序分散：工序的數(shù)目多，工藝路線長，每個(gè)工序所包括的工步少。最大限度的分散是在一個(gè)工序內(nèi)只包括一個(gè)簡單的工步。工序分散可以使所需要的設(shè)備和工藝裝備結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整容易、操作簡單，但專用性強(qiáng)。工序的劃分 在確定工序集中或分散的問題上，主要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和設(shè)備等具體生產(chǎn)條件綜合考慮后確定。 在單件小批生產(chǎn)中：一般采用通用設(shè)備和工藝裝備，盡可能在一臺機(jī)床上完成較多的表面加工，尤其是對重型零件的加工，為減少裝夾和往返搬運(yùn)的次數(shù)，多采用工序集中的原則

40、。 在成批生產(chǎn)中：盡可能采用效率高的通用機(jī)床（如六角機(jī)床）和專用機(jī)床，使工序集中。 在大批、大量生產(chǎn)中：常采用高效率的設(shè)備和工藝裝備，如多刀自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床及專用機(jī)床等，使工序集中，以便提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量。但因工件特殊結(jié)構(gòu)關(guān)系，各個(gè)表面不便于集中加工。如活塞、連桿等可采用效率高、結(jié)構(gòu)簡單的專用機(jī)床和工藝裝備，按工序分散的原則進(jìn)行生產(chǎn)。這樣易于保證加工質(zhì)量和使各工序的時(shí)間趨于平衡，便于組織流水生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率。 工序的劃分5.4.4 工序的安排5.4.4.1 加工順序的確定 工件各表面的加工順序，一般按照下述原則安排：先粗加工后精加工；先基準(zhǔn)面加工后其它面加工；先主要表面加工后次要表面加

41、工；先平面加工后孔加工。 根據(jù)上述原則，作為精基準(zhǔn)的表面應(yīng)安排在工藝過程開始時(shí)加工。精基準(zhǔn)面加工好后，接著對精度要求高的主要表面進(jìn)行粗加工和半精加工，并穿插進(jìn)行一些次要表面的加工，然后進(jìn)行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工一般安排在最后進(jìn)行，這樣可避免已加工表面在運(yùn)輸過程中碰傷，有利于保證加工精度。有時(shí)也可將次要的、較小的表面安排在最后加工，如緊固螺釘孔等。 工序的安排5.4.4.2 熱處理及表面處理工序的安排 為了改善工件材料的機(jī)械性能和切削性能，在加工過程中常常需要安排熱處理工序。采用何種熱處理工序以及如何安排熱處理工序在工藝過程中的位置，要根據(jù)熱處理的目的決定。退火和正火 可以消除

42、內(nèi)應(yīng)力和改善材料的加工性能，一般安排在加工前進(jìn)行，有時(shí)正火也安排在粗加工后進(jìn)行。時(shí)效處理 對于大而復(fù)雜的鑄件，為了盡量減少由于內(nèi)應(yīng)力引起的變形，常常在粗加工后進(jìn)行人工時(shí)效處理。粗加工前最好采用自然時(shí)效。調(diào)質(zhì)處理 可以改善材料的機(jī)械性能，因此許多中碳鋼和合金鋼常采用這種熱處理方法，一般安排在粗加工之后進(jìn)行，但也有安排在粗加工之前進(jìn)行的。淬火處理或滲碳淬火處理 可以提高零件表面的硬度和耐磨性。淬火處理一般安排在磨削之前進(jìn)行，當(dāng)用高頻淬火時(shí)也可安排在最終工序。滲碳可安排在半精加工之前或之后進(jìn)行。表面處理(電鍍及氧化) 可提高零件的抗腐蝕能力，增加耐磨性，使表面美觀等。一般安排在工藝過程的最后進(jìn)行。

43、工序的安排5.4.4.3 檢驗(yàn)工序的安排 檢驗(yàn)工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量和防止產(chǎn)生廢品的重要措施。在每個(gè)工序中，操作者都必須自行檢驗(yàn)。在操作者自檢的基礎(chǔ)上，在下列場合還要安排獨(dú)立檢驗(yàn)工序：粗加工全部結(jié)束后，精加工之前；送往其它車間加工的前后（特別是熱處理工序的前后）；重要工序的前后；最終加工之后等。5.4.4.4 其它工序的安排 在工序過程中，還可根據(jù)需要在一些工序的后面安排去毛刺、去磁、清洗等工序。 工序的安排55 加工余量的確定551 加工余量的確定 為了保證零件圖上某平面的精度和粗糙度值，需要從其毛坯表面上切去全部多余的金屬層，這一金屬層的總厚度稱為該表面的加工總余量。每一工序所切除的金屬層厚度

44、稱為工序余量。可見某表面的加工總余Z總與該表面余量Zi之間的關(guān)系為：Z總=Z1+ Z2+ +Zi+Zn式中 n一加工該表面的工序（或工步）數(shù)目。工件加工余量的大小，將直接影響工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。例如加工余量太小時(shí)，不易去掉上道工序所遺留下來的表面缺陷及表面的相互位置誤差而造成廢品；加工余量太太時(shí)，會(huì)造成加工工時(shí)和材料的浪費(fèi)，甚至因余量太大而引起很大的切削熱和切削力，使工件產(chǎn)生變形，影響加工質(zhì)量。 加工余量的確定5.5.2 影響加工余量的因素5.5.2.1 上工序表面質(zhì)量Ra、ta的影響在上工序加工后的表面上或毛坯表面上，存在著表面微觀粗糙度值Ra和表面缺陷層ta(包括冷硬層、氧化層

45、、裂紋等)，必須在本工序中切除。Ra、ta的大小與所用的加工方法有關(guān)，Ra的數(shù)值可參考表5.7，表5.8，表5.9；ta的數(shù)值可參考表5.10。 加工余量的確定5.5.2.2 上工序尺寸公差(Ta)的影響它包括各種幾何形狀誤差如錐度、橢圓度、平面度等。Ta的大小可根據(jù)選用的加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，查閱金屬機(jī)械加工工藝人員手冊確定。加工余量與工序尺寸公差之間的關(guān)系見圖5.12。圖5.12(a)為外表面(被包容面)加工，本工序的基本余量Zb 為：Zb=La-Lb (5.1)式中 La 上工序的基本尺寸；Lb 本工序的基本尺寸。本工序的最大余量為：Zbmax=Lamax-Lbmin (5.2)本

46、工序的最小余量為：Zbmin=Lamin-Lbmax (5.3)圖5.12(b)為內(nèi)表面(包容面)加工，則有：Zb=Lb-La (5.4)Zbmax=Lbmax-Lamin (5.5)Zbmax=Lbmin-Lamax (5.6)從圖5.12(a)、(b)可看出，上工序的尺寸公差將影響本工序基本余量和最大余量的數(shù)值。 影響加工余量的因素影響加工余量的因素5.5.2.3 上工序各表面相互位置空間偏差(a)的影響 它包括軸線的直線度、位移及平行度；軸線與表面的垂直度；階梯軸內(nèi)外圓的同軸度；平面的平面度等。為了保證加工質(zhì)量，必須在本工序中給予糾正。a的數(shù)值與上工序的加工方法和零件的結(jié)構(gòu)有關(guān)，可用近似

47、計(jì)算法或查有關(guān)資料確定。若存在兩種以上的空間偏差時(shí)可用向量和表示。 5.5.2.4 本工序加工時(shí)裝夾誤差(b)的影響 此誤差除包括定位和夾緊誤差外，還包括夾具本身的制造誤差，其大小為三者的向量和。它將直接影晌被加工表面與刀具的相對位置，因此有可能因余量不足而造成廢品，所以必須給予余量補(bǔ)償。 空間偏差與裝夾誤差在空間是有不同方向的，二者對加工余量的影響應(yīng)該是向量和。圖5.13為上述各種因素對車削軸類零件加工余量影響的示意圖。5.5.3 確定加工余量的方法(5.7)或(5.8)非對稱表面（單邊，如平面）的基本余量為：(5.9) 上述兩個(gè)公式，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)具體加工條件簡化。如在無心磨床上加工軸時(shí)

48、，裝夾誤差可忽略不計(jì)；用浮動(dòng)鉸刀或用拉刀拉孔時(shí)空間偏差對加工余量無影響，且無裝夾誤差；研磨、超精加工、拋光等加工方法，主要是降低表面粗糙度值，困此加工余量只需要去掉上工序的表面粗糙度值就可以了。 用計(jì)算法可確定出最合理的加工余量，既節(jié)省金屬，又保證了加工質(zhì)量。但必須要有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料，且費(fèi)時(shí)間，因此此法適用于大量生產(chǎn)。加工余量的確定5.5.3.1 計(jì)算法 根據(jù)上面所述各種因素對加工余量的影晌，并由圖5.13可得出下面的計(jì)算公式。對稱表面(雙邊，如孔或軸)的基本余量為：確定加工余量的方法5.5.3.2 查表法 工廠中廣泛應(yīng)用這種方法，表格是以工廠的生產(chǎn)實(shí)踐和試驗(yàn)研究所積累的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合

49、具體加工情況加以修正后制定的，如金屬機(jī)械加工工藝人員手冊。5.5.3.3 經(jīng)驗(yàn)法 主要用于單件小批生產(chǎn)，靠經(jīng)驗(yàn)確定加工余量，因此不夠準(zhǔn)確。為保證不出廢品，余量往往偏大。56尺寸鏈 在機(jī)械設(shè)計(jì)和工藝工作中，為保證加工、裝配和使用的質(zhì)量，經(jīng)常要對一些相互關(guān)聯(lián)的尺寸、公差和技術(shù)要求進(jìn)行分析和計(jì)算，為使計(jì)算工作簡化，可采用尺寸鏈原理。 將相互關(guān)聯(lián)的尺寸從零件或部件中抽出來，按一定順序構(gòu)成的封閉尺寸圖形，稱為尺寸鏈。 圖5.14(a)為銑削階梯表面的情況，尺寸Al、 A0為零件圖上標(biāo)注的尺寸。加工時(shí)以表面3為定位基準(zhǔn)，銑削表面2，得尺寸A0 ，而尺寸A0是通過A1、A2間接得到的。因此A0 與A1、A2

50、 尺寸就構(gòu)成一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的尺寸組合，形成了尺寸鏈，如圖5.14(b)。尺寸鏈的概念5.6.1 尺寸鏈的概念圖5.14 加工尺寸鏈 圖5.15為主軸部件，為保證彈性擋圈裝入，要保持軸向間隙A0 ，由圖中看到A0與Al、A2、A3為有關(guān)，按照一定順序構(gòu)成尺寸鏈。尺寸鏈的概念尺寸鏈中的每一個(gè)尺寸稱為尺寸鏈的環(huán)。環(huán)又分為封閉環(huán)（或稱終結(jié)環(huán)）和組成環(huán)，而組成環(huán)又有增環(huán)和減環(huán)之分。封閉環(huán)其尺寸是在機(jī)器裝配或零件加工中間接得到的。如上兩例A0尺寸均為封閉環(huán)，封閉環(huán)在一個(gè)線性尺寸鏈中只有一個(gè)。組成環(huán)在尺寸鏈中，除封閉環(huán)以外，其它環(huán)均為組成環(huán)，它是在加工中直接得到的尺寸，將直接影響封閉環(huán)尺寸的大小。增環(huán)若組成環(huán)

51、尺寸增大或減小，使得封閉環(huán)尺寸也增大或減小，則此組成環(huán)稱為增環(huán)，如上兩例中的A1環(huán)。減環(huán)若組成環(huán)尺寸增大或減小，使得封閉環(huán)尺寸減小或增大，則此組成環(huán)稱為減環(huán)，如上兩例中的A2、A3環(huán)。尺寸鏈的概念同一個(gè)尺寸鏈中的各個(gè)環(huán)最好用同一個(gè)字母表示，如Al、A2、A3A0，下標(biāo)1、2、表示組成環(huán)的序號，0表示封閉環(huán)。對于增環(huán)，在字母的上邊加符號；對于減環(huán)在字母的上邊加符號。如：尺寸鏈的概念 在尺寸鏈中判斷增、減環(huán)的方法，一是根據(jù)定義；二是順著尺寸鏈的一個(gè)方向，向著尺寸線的終端畫箭頭，則與封閉環(huán)同向的組成環(huán)為減環(huán)，反之則為增環(huán)。尺寸鏈的分類(1)按尺寸鏈的應(yīng)用范圍分工藝尺寸鏈 在加工過程中，工件上各相關(guān)的

52、工藝尺寸所組成的尺寸鏈，如前述圖5.14。裝配尺寸鏈 在機(jī)器設(shè)計(jì)和裝配過程中，各相關(guān)的零部件間相互聯(lián)系的尺寸所組成的尺寸鏈，如圖5.15。(2)按尺寸鏈中各組成環(huán)所在的空間位置分線性尺寸鏈 尺寸鏈中各環(huán)位于同一平面內(nèi)且彼此平行，如圖5.16。平面尺寸鏈 尺寸鏈中各環(huán)位于同一平面或彼此平行的平面內(nèi)，各環(huán)之間可以不平行，如圖5.17(a)。平面尺寸可以轉(zhuǎn)化為兩個(gè)相互垂直的線性尺寸鏈，如圖5.17(b)、(c)。空間尺寸鏈 尺寸鏈中各環(huán)不在同一平面或彼此平行的平面內(nèi)。空間尺寸鏈可以轉(zhuǎn)化為三個(gè)相互垂直的平面尺寸鏈，每一個(gè)平面尺寸鏈又可轉(zhuǎn)化為兩個(gè)相互垂直的線性尺寸鏈。因此線性尺寸鏈?zhǔn)浅叽珂溨凶罨镜某叽?/p>

53、鏈。5.6.2 尺寸鏈的分類尺寸鏈的分類(3)按尺寸鏈各環(huán)的幾何特征分長度尺寸鏈 尺寸鏈中各環(huán)均為長度量。角度尺寸鏈 尺寸鏈中各環(huán)均為角度量。由于平行度和垂直度分別相當(dāng)于0o和90o，因此角度尺寸鏈包括了平行度和垂直度的尺寸鏈。如圖5.18所示，以A面為基準(zhǔn)分別加工C面和B面，則要求CA(即190o)，BA(即2=0o)，加工后應(yīng)使BC(即0 90o) ，但這種關(guān)系是通過1，2、0間接得到的，所以1，2和0組成了角度尺寸鏈，其中0為封閉環(huán)。圖518 角度尺寸鏈 尺寸鏈的分類（4）按尺寸鏈之間相互聯(lián)系的形態(tài)分獨(dú)立尺寸鏈 尺寸鏈中所有的組成環(huán)和封閉環(huán)只從屬于一個(gè)尺寸鏈，如圖5.16、圖5.17。并

54、聯(lián)尺寸鏈 兩個(gè)或兩個(gè)以上的尺寸鏈，通過公共環(huán)將它們聯(lián)系起來組成并聯(lián)形式的尺寸鏈，如圖5.19。 圖5.19(a)中，A2(Bl)為A、B兩個(gè)尺寸鏈的公共環(huán)，并分別從屬于該兩尺寸鏈的組成環(huán)。這種并聯(lián)尺寸鏈，當(dāng)公共環(huán)變化時(shí)，各尺寸鏈的封閉環(huán)將同時(shí)發(fā)生變化。圖5.19(b)中，C0(D2)是C、D兩個(gè)尺寸鏈的公共環(huán)，也就是一個(gè)尺寸鏈的封閉環(huán)是其它尺寸鏈的組成環(huán)。這種并聯(lián)尺寸鏈，通過公共環(huán)可將所有尺寸鏈的組成環(huán)聯(lián)系起來。式中 n包括封閉環(huán)在內(nèi)的尺寸鏈總環(huán)數(shù)；m尺寸鏈中組成環(huán)環(huán)數(shù)。尺寸鏈的計(jì)算極值法結(jié)論：尺寸鏈封閉環(huán)的基本尺寸，等于各增環(huán)的基本尺寸之和減去各減環(huán)基本尺寸之和。寫成普遍式為：5.6.3 尺

55、寸鏈計(jì)算的基本公式 尺寸鏈計(jì)算是根據(jù)結(jié)構(gòu)或工藝上的要求，確定尺寸鏈中各環(huán)的基本尺寸及公差或偏差。計(jì)算方法有兩種，一種是極值法(也稱極大極小法)，是以各組成環(huán)的最大值和最小值為基礎(chǔ)，求出封閉環(huán)的最大值和最小值。另一種是概率法，是以概率理論為基礎(chǔ)來解算尺寸鏈。下面分別介紹兩種方法。5.6.3.1 極值法(1)封閉環(huán)基本尺寸計(jì)算 圖5.20的尺寸鏈中，A0為封閉環(huán)，A1、A2、A5為增環(huán)，A3、A4為減環(huán)。各環(huán)的基本尺寸分別以A1、A2Ai表示。由圖可知：圖520的尺寸鏈計(jì)算 結(jié)論：封閉環(huán)的最大值等于所有增環(huán)的最大值之和減去所有減環(huán)的最小值之和；封閉環(huán)的最小值等于所有增環(huán)的最小值之和減去所有減環(huán)的最

56、大值之和。(3)封閉環(huán)上偏差ESA0(或esA0)和下偏差EIA0(或eiA0)的計(jì)算尺寸鏈的計(jì)算極值法(2)封閉環(huán)最大和最小尺寸計(jì)算 由公式(5.10)可知，當(dāng)尺寸鏈中所有增環(huán)為最大值，所有減環(huán)為最小值時(shí)，則封閉環(huán)為最大值；反之為最小值。寫成普遍公式為：由式(5.11)減式(5.10)，得：由式(5.12)減式(5.10)， 得：(5.13)(5.14)結(jié)論：封閉環(huán)的上偏差等于所有增環(huán)的上偏差之和減去所有減環(huán)的下偏差之和；封閉環(huán)的下偏差等于所有增環(huán)的下偏差之和減去所有減環(huán)的上偏差之和。式中：Ti為尺寸Ai的公差。同理：尺寸鏈的計(jì)算極值法(4)封閉環(huán)公差T0或中間偏差0的計(jì)算 由式(5.11)

57、減式(5. 12)，得：式中：i為尺寸Ai的誤差。尺寸鏈的計(jì)算極值法結(jié)論：封閉環(huán)公差(或誤差)等于各組成環(huán)公差(或誤差)之和。 由此可知，若各組成環(huán)公差一定，減少環(huán)數(shù)可提高封閉環(huán)精度；若封閉環(huán)公差一定，減少環(huán)數(shù)可放大各組成環(huán)公差，使其加工容易。(5)平均尺寸Aav的中間偏差的計(jì)算 為使復(fù)雜的尺寸鏈計(jì)算簡化，可采用平均尺寸和中間偏差來進(jìn)行計(jì)算。 平均尺寸Aav最大尺寸和最小尺寸的平均值。 中間偏差 公差帶中點(diǎn)偏離基本尺寸的大小。 由 式(5.11)式(5.12) /2 ，得：由式(5.17)減式(5.10)得：結(jié)論：封閉環(huán)平均尺寸等于所有增環(huán)平均尺寸之和減去所有減環(huán)平均尺寸之和；封閉環(huán)的平均偏差

58、等于所有增環(huán)平均偏差之和減去所有減環(huán)平均偏差之和。 應(yīng)用尺寸鏈原理解決加工和裝配工藝問題時(shí)，經(jīng)常碰到下述三種情況：已知組成環(huán)公差求封閉環(huán)公差的正計(jì)算問題；已知封閉環(huán)公差求各組成環(huán)公差的反計(jì)算問題；已知封閉環(huán)公差和部分組成環(huán)公差求其它組成環(huán)公差的中間計(jì)算問題。解決正計(jì)算問題比較容易，而解決反計(jì)算問題比較難。尺寸鏈的計(jì)算極值法 此法計(jì)算簡單，但從工藝上講，當(dāng)各環(huán)加工難易程度、尺寸大小不一樣時(shí)，規(guī)定各環(huán)公差相等不夠合理。當(dāng)各組成環(huán)尺寸及加工難易程度相近時(shí)采用該法較為合適。按等精度的原則分配封閉環(huán)公差，即使各組成環(huán)的精度相等。各組成環(huán)的公差值根據(jù)基本尺寸按公差中的尺寸分段及精度等級確定，然后再給予適當(dāng)

59、調(diào)整，使：尺寸鏈的計(jì)算極值法(6)解決尺寸鏈反計(jì)算問題的方法按等公差原則分配封閉環(huán)公差，即使各組成環(huán)公差相等，其大小為：利用協(xié)調(diào)環(huán)分配封閉環(huán)公差。如果尺寸鏈中有一些難以加工和不宜改變其公差的組成環(huán)，利用等公差和等精度法分配公差都有一定困難。這時(shí)可以把這些組成環(huán)的公差首先確定下來，只將一個(gè)或極少數(shù)幾個(gè)比較容易加工，或在生產(chǎn)上受限制較少和用通用量具容易測量的組成環(huán)定為協(xié)調(diào)環(huán)，用來協(xié)調(diào)封閉環(huán)和組成環(huán)之間的關(guān)系。這時(shí)有：式中: Ti 協(xié)調(diào)環(huán)公差。 尺寸鏈的計(jì)算極值法尺寸鏈的計(jì)算極值法這種方法與設(shè)計(jì)和工藝工作的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，一般情況下對難加工的、尺寸較大的組成環(huán)，將其公差給大些。協(xié)調(diào)環(huán)又稱為“相依尺寸”，意

60、思是該環(huán)尺寸公差相依于封閉環(huán)和其它組成環(huán)的尺寸公差，因此這種計(jì)算方法又稱為“相依尺寸公差法”。通常在解決尺寸鏈反計(jì)算問題時(shí)，先按方法1求各組成環(huán)的平均公差，再按加工難易、尺寸大小進(jìn)行分配和協(xié)調(diào)。各組成環(huán)公差的分布位置，一般來說，對外表面，尺寸標(biāo)注成單向負(fù)偏差；對內(nèi)表面，尺寸標(biāo)注成單向正偏差；對孔心距，則注成對稱偏差。然后按式(5.13)、(5.14)進(jìn)行校核，若不符合，則再做調(diào)整。為了加快調(diào)整，可采用協(xié)調(diào)環(huán)的辦法，即先根據(jù)上述原則定出其它組成環(huán)的上、下偏差，再根據(jù)封閉環(huán)的上、下偏差及已定的組成環(huán)上、下偏差計(jì)算出協(xié)調(diào)環(huán)的上、下偏差。例題5.2計(jì)算圖5.15(a)主軸部件裝配后其軸向間隙A0。已知