機械加工工藝規(guī)程制定wz第八章

機械加工工藝規(guī)程制定wz第八章第八章機械加工工藝規(guī)程的制訂第四講 加工工藝尺寸的確定2024/1/52前期課程主要內(nèi)容的回顧介紹機械加工余量確定加工余量的方法分析影響加工余量的因素討論機械加工工藝過程尺寸鏈(加工過程尺寸鏈)理論與規(guī)律SEE:教材的160-164頁。2024/1/53主要內(nèi)容加工表面本身各工序尺寸、公差的確定零件各被加工表面之間的位置尺寸和公差的確定同時確定零件加工表面本身和加工表面之間的工序尺寸的綜合情況如：生產(chǎn)實踐中有許多這樣的例子。 活塞加工 連桿加工 主軸的加工2024/1/54活塞銷孔的精鏜2024/1/55連桿大小孔的加工2024/1/56一、機械加工工藝過程中工藝尺寸及公差的確定機械加工工藝規(guī)程制定工作中的最為重要的分析計算內(nèi)容。2024/1/57情況分析綜述我們的研究表明：只有三種基本情況。在工序圖或工序卡中標注的尺寸，稱為工序尺寸。通常工序尺寸不能從零件圖上直接得到，而需要經(jīng)過一定的計算。運用加工尺寸鏈理論可確定機械加工工藝規(guī)程制定中毛坯尺寸、工序尺寸(包括完工、中間工序尺寸)以及其他有關(guān)工藝尺寸和公差。在具體確定加工工藝尺寸時，雖然具體對象、工藝過程的復(fù)雜程度不同，但是對加工工藝尺寸的分析計算可歸納為三種基本情況：表面本身多次加工的情況；零件加工表面之間的位置關(guān)系的情況；同時保證加工表面本身和加工表面之間位置關(guān)系的情況。

2024/1/58二、加工工藝尺寸的確定舉例機械加工工藝尺寸鏈理論的應(yīng)用——下面分別舉例介紹運用加工尺寸鏈原理確定加工過程工藝尺寸、公差的方法。

2024/1/59（一）加工表面本身各次加工尺寸的確定這是機械加工工藝過程設(shè)計工作中，首要的和基本的設(shè)計計算內(nèi)容。2024/1/510零件上的單一內(nèi)孔、外圓和平面、曲面的加工多屬于這種情況。基本思路當(dāng)表面需要經(jīng)過多次加工時，各次加工的尺寸及其公差取決于各工序的加工余量及所采用的加工方法所能達到的經(jīng)濟加工精度。因此，確定各工序的加工余量和各工序所能達到的經(jīng)濟加工精度后，就可以計算出各工序的尺寸及公差。計算順序是從最后一道工序（最后一次加工）向前推算。

2024/1/511例8-1

加工法蘭盤零件上的mm圓孔，材料為45鋼，表面粗糙度Ra0.8μm；需淬硬，毛坯為鍛件。試確定各加工工序的工序尺寸及其上、下偏差。加工過程中，使用同一基準完成該孔的各次加工，即基準不變。在分析中忽略不同裝夾中定位誤差對加工精度的影響。孔的機械加工工藝過程是粗鏜→半精鏜→熱處理→磨孔。2024/1/512求解過程如下：

(1)根據(jù)手冊、標準文獻資料，查得加工孔各工序的直徑加工余量為：

磨孔余量：Z0=0.5mm；半精鏜余量：Z1=1.0mm；粗鏜余量：Z2=3.5mm。

2024/1/513(2)確定各個工序的尺寸為了留出磨削加工余量，半精鏜后孔徑的基本尺寸應(yīng)為：D1=60－0.5＝59.5mm；為了留出半精鏜加工余量，粗鏜后孔徑的基本尺寸應(yīng)為：D2=59.5－1.0=58.5mm；

為了留出粗鏜加工余量，毛坯孔徑的基本尺寸應(yīng)為：D3=58.5－3.5=55mm。磨削后應(yīng)達到零件圖上規(guī)定的設(shè)計尺寸，故磨削工序尺寸為：D=60mm；

2024/1/514這時要考慮獲得工序尺寸的經(jīng)濟加工精度，又要保證各工序有足夠的最小加工余量。為此各加工工序的加工精度等級不宜相差過大。(3)確定各工藝尺寸的公差根據(jù)文獻、工藝人員手冊，查找確定各工序尺寸的精度公差為：磨削： IT7=0.03mm半精鏜： IT10=0.12mm粗鏜： IT13=0.46mm毛坯： IT18=4.00mm2024/1/515由工藝人員手冊，分別查?。?/p>

(4)確定各工序所達到的表面粗糙度磨削：0.8μm半精鏜：3.2μm粗鏜：12.5μm毛坯：毛面2024/1/516各工序尺寸的偏差，按照常規(guī)加以確定，即加工尺寸按“單向入體原則”標注極限偏差，毛坯尺寸按“1/3～2/3入體原則”標注偏差，如圖8-26所示。(5)確定各工序尺寸的偏差2024/1/517在初定各工序尺寸及其偏差之后，應(yīng)驗算各工序的加工余量，校核最小加工余量是否足夠，最大加工余量是否合理。為此，需利用有關(guān)工序尺寸的加工余量尺寸鏈進行分析計算。(6)校核各工序的加工余量是否合理2024/1/518由有關(guān)工序尺寸與加工余量構(gòu)成的加工尺寸鏈如圖8-27所示。根據(jù)此余量尺寸鏈，可以計算出半精鏜工序的最大、最小加工余量，即余量尺寸鏈的封閉環(huán)的極限尺寸：例如，驗算半精鏜工序的加工余量。結(jié)果表明，最小加工余量處于(1/3～2/3)Z1范圍內(nèi)。mm

；mm。故所確定的工序尺寸能保證半精鏜工序有適當(dāng)?shù)募庸び嗔俊?024/1/519（二）加工表面之間相互位置尺寸要求的分析計算在制定加工工藝過程中，工序基準與設(shè)計基準不重合的情況是提高加工效率和工藝效率的基本手段。2024/1/520零件的機械加工過程總是從毛坯開始的，因此零件的加工過程是各個表面由毛坯面向完工表面逐步演變的過程。這就決定了在零件的加工過程中，工件的測量基準、定位基準、調(diào)整尺寸的基準或者工序基準與設(shè)計基準不重合的情況必然存在?；厩闆r這種工藝基準與設(shè)計基準不重合引起了工序尺寸誤差的傳遞，需要通過尺寸鏈分析計算來確定。2024/1/521例8-2以圖8-24所示塊狀零件的加工過程為例。其高度方向的設(shè)計尺寸分別為mm,mm。毛坯為精密鑄鋼件。工序尺寸以箭頭表示加工端面。完工尺寸有：P2、P3；中間尺寸有P1；而毛坯尺寸有：B1、B2。工序1：以面1為基準，加工面3，有工序尺寸P1，加工余量Z1；工序2：以面3為基準，加工面1，有工序尺寸P2，加工余量Z2；工序3：以面3為基準，加工面2，有工序尺寸P3，加工余量Z3。

加工過程為：本例需要確定的有關(guān)工藝尺寸有：中間尺寸、完工尺寸和毛坯尺寸。

2024/1/522具體分析計算步驟如下：

(1)建立全部加工尺寸鏈。按加工誤差傳遞累積原理，建立全部基本尺寸鏈，即2個設(shè)計尺寸鏈和3個余量尺寸鏈（見圖8-25）。

2024/1/523P2、P3與設(shè)計尺寸有關(guān)，應(yīng)當(dāng)由設(shè)計尺寸鏈來確定。

(2)完工尺寸P2、P3的確定：由圖8-25，鏈a、b為設(shè)計尺寸鏈，并具有并聯(lián)關(guān)系，P2為公共環(huán)。

現(xiàn)象：設(shè)計尺寸鏈的組成環(huán)數(shù)都不多。有幾個設(shè)計尺寸，必然能建立幾個設(shè)計尺寸鏈！設(shè)計尺寸鏈中的組成環(huán)都是完工尺寸！精度高。可想而知：設(shè)計尺寸鏈中的組成環(huán)，不可能有毛坯尺寸！（Why?）2024/1/524①工序尺寸公差的確定:確定工序尺寸公差，須先考慮設(shè)計尺寸鏈間的并聯(lián)關(guān)系，根據(jù)對公共環(huán)尺寸要求較高的尺寸鏈確定。由圖8-25，鏈a、b為并聯(lián)尺寸鏈，P2為公共環(huán)，鏈b對P2要求高。

則由鏈b確定P2的公差。綜合考慮，取T3=0.08mm；由式(8-11a)得：T2=0.12mm。2024/1/525由圖8-25中鏈ａ得：P2＝50mm；②工序尺寸的基本尺寸的確定:由鏈ｂ代入公式(8-8)得：P3＝30mm。2024/1/526確定偏差時，一般在多環(huán)尺寸鏈中留一個組成環(huán)作協(xié)調(diào)環(huán)，其余組成環(huán)尺寸的偏差按常規(guī)確定；協(xié)調(diào)環(huán)的偏差則由尺寸鏈關(guān)系來確定。

③極限偏差的確定:先不考慮2環(huán)設(shè)計尺寸鏈的問題。直接從尺寸鏈b進行求解：2024/1/527取P2為協(xié)調(diào)環(huán)。由于T3=0.08mm；T2=0.12mm。按照常規(guī)，初定：P3=mm由尺寸鏈b進行求解，可以得到P2：由關(guān)系（8-9）可得：D2=D2max:20.02=P2max-29.92得：P2max=29.92+20.20=50.12mmD2min:20.00=P2min-30得：P2min=30+20=50mm所以，P2=mm2024/1/528問題！結(jié)果，P2=mm設(shè)計尺寸為原因何在？

2024/1/529確定P2、P3的偏差時，考慮二環(huán)尺寸鏈a對公共環(huán)尺寸的“并聯(lián)”限定條件。需從并聯(lián)關(guān)系的兩環(huán)尺寸鏈入手。由鏈a，取P2=mm(在實際生產(chǎn)中，可將公差帶放在理想?yún)^(qū)域內(nèi))；則有，P3=mm。再由鏈b，將結(jié)果分別代入式(8-10a)和(8-10b)中，得：

EIP3=-0.20mm，ESP3=-0.12mm；考慮二環(huán)尺寸鏈a對公共環(huán)尺寸限制2024/1/530因為未參加設(shè)計尺寸鏈(見圖8-25)，即其不對設(shè)計要求產(chǎn)生直接影響。這類加工工藝尺寸應(yīng)當(dāng)：根據(jù)余量尺寸鏈計算基本尺寸；按經(jīng)濟加工精度確定其公差；按照常規(guī)原則定偏差。

(3)中間工序尺寸的確定有關(guān)的工序尺寸和余量尺寸鏈。2024/1/531為使問題簡化，取Z1=Z2=Z3=0.8mm；

則，由圖8-25中的鏈c得： P1=P2+Z1=50.8mm；取T1=0.15mm，按“入體原則”，得：

P1=50.80

mm。2024/1/532由圖8-18中鏈d：B2=P1-Z2-P3=20mm；由鏈e：B1=P1+Z3=51.6mm。取TB1=TB2=0.5mm；偏差按“1/3～2/3入體”確定，則B1=20mm，B2=51.6mm。

(4)毛坯尺寸的確定顯然，毛坯尺寸不可能（！）參加設(shè)計尺寸鏈，即其不對設(shè)計要求產(chǎn)生直接影響。這類加工工藝尺寸應(yīng)當(dāng)：根據(jù)余量尺寸鏈計算基本尺寸；按經(jīng)濟加工精度確定其公差；按照常規(guī)原則定偏差。

2024/1/533由余量尺寸鏈可求得各余量的最大、最小值，以檢驗加工余量是否合適(結(jié)果省略)。

(5)余量的校核前面的分析計算過程中，重點放在公差的保證上面。結(jié)果是否合理？余量過小，無法保證加工要求；余量過大，不僅材料浪費，切削量加大，而且切削力、切削熱增大，對保證加工精度要求，更加不利！2024/1/534在運用機械加工工藝過程尺寸鏈原理求解工序尺寸問題時，需要特別把我的兩個方面：工序尺寸公差的確定：并聯(lián)尺寸鏈——公共環(huán)工序尺寸偏差的確定：兩環(huán)尺寸鏈——并聯(lián)關(guān)系

小結(jié)機械加工工藝過程尺寸鏈中的兩環(huán)尺寸鏈的存在。在其他工藝場合（如機器裝配工藝尺寸鏈中間）的尺寸鏈分析計算中沒有這種情況。2024/1/535（三）綜合情況下工序尺寸的分析計算在加工過程中，往往會出現(xiàn)兩種情況糾纏在一起的情況。這是加工工藝過程中的關(guān)鍵工序、或者瓶頸工序。尺寸鏈在確定分析中作用重大。2024/1/536同時確定零件加工表面本身和加工表面之間的工序尺寸的綜合情況在某些情況下，加工表面本身和加工表面之間的工藝尺寸必須同時確定下來。這種情況往往是加工工藝過程中的關(guān)鍵工序、或者瓶頸工序（！）。尺寸鏈在這類工序尺寸確定分析中作用重大。2024/1/537例8-3

如圖8-28所示為加工齒輪中孔及鍵槽的情形。設(shè)計要求是：鍵槽深度尺寸S1=46+0.30mm，中孔直徑尺寸S2=40+0.050mm，且內(nèi)孔要淬火，表面粗糙度Ra值為0.16μm。有關(guān)加工順序為：工序1：鏜內(nèi)孔至尺寸D1=39.600+0.10

；工序2：插鍵槽至尺寸A；工序3：熱處理；工序4：磨內(nèi)孔至尺寸D2。試確定工序尺寸A、D2及其公差。

2024/1/538具體解算如下：(1)列出全部有關(guān)加工尺寸鏈根據(jù)題意，本例有兩項設(shè)計要求(即S1和S2)及一個磨孔余量Z和一個插槽深度余量ZA(在此余量ZA不需計算)。因此，可以建立兩個設(shè)計尺寸鏈(圖8-28b、c)和一個余量尺寸鏈(圖d)。2024/1/539本例中共有三個工序尺寸，即完工尺寸D2、中間尺寸D1和A，其中D1為已知。(2)分析計算2024/1/540由圖8-28可見，兩個設(shè)計尺寸鏈a、b為并聯(lián)尺寸鏈，工序尺寸D2為公共環(huán)。分析可知，尺寸鏈a對公共環(huán)尺寸D2的要求較高，則D2/2=S2/2=200+0.025，(即直徑為D2=400+0.05)。①完工尺寸D2的確定：2024/1/541基本尺寸的確定:將尺寸鏈b中的參數(shù)代入(8-8)，得：

A=S1+D1/2-D2/2=45.8確定公差:將尺寸鏈b中的參數(shù)代入(8-11a)，得：

TA=TS1－

TD1/2－TD2/2=0.225確定偏差:將尺寸鏈b中已確定的參數(shù)分別代入公式(8-10a)和(8-10b)，則得：

A=45.8+0.275+0.050。②中間尺寸A的確定:按單向入體方向標注公差，A可以改寫成45.8500+0.225。

2024/1/542根據(jù)余量尺寸鏈d，分別求出Zmin和Zmax，可校核其是否合適(在此從略)。(3)校核磨孔工序的加工余量如果考慮工序4裝夾工件時，會出現(xiàn)找正誤差，即假設(shè)鏜孔中心與磨孔中心的同軸度誤差為0.01mm；則在圖8-28中的尺寸鏈，將增加一個組成環(huán)——“零環(huán)”。零環(huán)在尺寸鏈分析時，既可以作為增環(huán)處理，亦可以作為減環(huán)處理，結(jié)果相同。2024/1/543三、加工尺寸鏈理論應(yīng)用總結(jié)掌握機械加工工藝過程尺寸鏈的基本理論，精通它的實質(zhì)，就可以使用這條杠桿，撬動加工過程中各種尺寸要求確定的問題。2024/1/544通過前面的分析計算的實例，我們可以總結(jié)出以下幾點：1.在機械加工過程中的分析確定工藝尺寸的各種情況中，以上三種情況的基本思路基本概括了全部的主要情形。3.因此，尺寸鏈的建立方法、分析計算是一個基本