第五節(jié)工序尺寸及其公差的確定

濟(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案機(jī)械制造技術(shù)課程第五章機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)濟(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案機(jī)械制造技術(shù)課程第五章機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)第五節(jié)工序尺寸及其公差確實(shí)定定工序尺寸及其公差，是制訂工藝規(guī)程的重要工作之一。的工序尺寸及工序余量在不斷地變化，其中一些工序尺寸在零件圖紙上往往不標(biāo)出或不存示這些尺寸之間的聯(lián)系，是合理確定工序尺寸及其公差的根底。一、工藝尺寸鏈的根本概念〔一〕尺寸鏈的定義下面先就圖5—17所示零件在加工和測(cè)量中有關(guān)尺寸的關(guān)系，來(lái)建立工藝尺寸鏈的定義。圖5-17零件加工與測(cè)量中的尺寸聯(lián)系 零件加工與測(cè)量中的尺寸聯(lián)系5—17a〕所示為肯定位套，A0

A為圖樣已標(biāo)注的尺寸。當(dāng)按零件圖進(jìn)展加工時(shí)，1A0

不便直接測(cè)量。如欲通過(guò)易于測(cè)量的尺寸A2

進(jìn)展加工，以間接保證尺寸A0

的要求，AA1 2

A之間的內(nèi)在關(guān)系，然后據(jù)此計(jì)算出尺寸A0

的數(shù)值。又如5—18a〕所示零件，當(dāng)加工外表C外表A為定位基準(zhǔn)，并按調(diào)整法依據(jù)對(duì)刀尺寸A2

CA0

的精度A、A1 2

AA0 2的數(shù)值。我們將相互關(guān)聯(lián)的尺寸〔AA1 2

A〕以肯定挨次首尾相接排列成一封閉的尺寸組，05—17b〕5-18b〕AA1 2

A三者0計(jì)算。〔二〕尺寸鏈的組成環(huán)是指列入尺寸鏈中的每一個(gè)尺寸。例如，圖5-17〔b〕中的AA1 2

A都稱為尺寸鏈0的環(huán)，尺寸鏈至少由三個(gè)環(huán)構(gòu)成。封閉環(huán)尺寸鏈中，屬于加工過(guò)程中被間接保證的一個(gè)環(huán)，如圖5-175-18A0。組成環(huán)動(dòng)。組成環(huán)又分為增環(huán)和減環(huán)兩種。增環(huán)：該環(huán)變動(dòng)引起封閉環(huán)同向變動(dòng)，即該環(huán)增加，也會(huì)使封閉環(huán)增加，該環(huán)減小時(shí)封閉環(huán)也減小的組成環(huán)，稱為增環(huán)，以符號(hào)i

表示。減環(huán)：該環(huán)變動(dòng)引起封閉環(huán)反向變動(dòng)，即該環(huán)增加，會(huì)使封閉環(huán)減小，該環(huán)減小時(shí)封閉環(huán)則增加的組成環(huán)，稱為減環(huán)，以符號(hào)i

表示。次給每一組成環(huán)畫箭頭，凡箭頭方向和封閉環(huán)相反的為增環(huán)，一樣的則為減環(huán)，如圖5—17A1

A2

5-18〔b〕A1

A2

為減環(huán)?！踩吵叽珂湹奶卣鲝墓に嚦叽珂満?jiǎn)圖我們可以看出尺寸鏈有以下兩個(gè)主要特征：封閉性封閉性是尺寸鏈的很重要的特征藝尺寸鏈中各環(huán)的排列呈封閉形式。不封閉就不成為尺寸鏈。關(guān)聯(lián)性是指尺寸鏈的各環(huán)之間是相互關(guān)聯(lián)的，即封閉環(huán)受各組成環(huán)的變動(dòng)影響。二、工藝尺寸鏈的建立工藝尺寸鏈的計(jì)算并不簡(jiǎn)單對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)常常感到比較困難，甚至還會(huì)弄錯(cuò)，下面分別予以爭(zhēng)論。封閉環(huán)確實(shí)定解也將是錯(cuò)誤的。封閉環(huán)的根本屬性是“派生〔或保證或者是加工余量。組成環(huán)的查找面，再順著找別的端面，查找它鄰近加工尺寸的另一端面，直至兩邊會(huì)合為止。此時(shí)，形成尺寸鏈只能含有一個(gè)封閉環(huán)。三.工藝尺寸鏈計(jì)算的根本公式4-6符號(hào)名稱環(huán)名根本尺寸 最大尺寸 最小尺寸上偏差符號(hào)名稱環(huán)名根本尺寸 最大尺寸 最小尺寸上偏差下偏差公差平均尺寸平均偏差封閉環(huán)增環(huán)AAmaxmaxmaxAminminminBAs BsBsBAx BxBxTiiAMMMB AM BM減環(huán)BM封閉環(huán)根本尺寸：等于各增環(huán)根本尺寸之和減去各減環(huán)根本尺寸之和。A =m

i

n1

〔—5〕ii1 im1n——包括封閉環(huán)在內(nèi)的尺寸鏈總環(huán)數(shù)；m——增環(huán)的數(shù)目；n-1——組成環(huán)〔包括增環(huán)與減環(huán)〕的數(shù)目。封閉環(huán)上偏差：等于各增環(huán)上偏差之和減去各減環(huán)下偏差之和。BA=ms

Bs i

n1Bx

〔4—6〕i1 im1封閉環(huán)下偏差：等于各增環(huán)下偏差之和減去各減環(huán)上偏差之和。mBA=mx

Bx i

n1Bs

〔4—7〕i1 im1 i封閉環(huán)的公差：等于各組成環(huán)公差之和。T =n1T ii1

〔4—8〕寸之和。

A

=

imax

n1

imin

〔4—9〕i1 im1Amin

=

imin

n1

〔4—10〕i1 im1封閉環(huán)平均尺寸：等于各增環(huán)平均尺寸之和減去各減環(huán)平均尺寸之和。A =mM

iM

n1iM

〔4—11〕i1 im1式中組成環(huán)的平均尺寸：

A AA = imaxiM 2

imin封閉環(huán)平均偏差：等于各增環(huán)平均偏差之和減去各減環(huán)平均偏差之和。B A=mM

B M i

n1B M i

〔4—12〕i1 im1式中各組成環(huán)的平均偏差按下式計(jì)算：A A

BABAB A=A

A=

-A=s i x iM i iM i 2 i 2四.工序尺寸及其公差確實(shí)定選擇和變換有著親熱的聯(lián)系。〔一〕工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時(shí)工序尺寸及其公差確實(shí)定加工精度和外表粗糙度要求較高的外表，往往都要經(jīng)過(guò)屢次加工才能到達(dá)設(shè)計(jì)要求。精度確定，并按“入體原則”確定上、下偏差。1：某法蘭盤零件上有一個(gè)孔，孔徑100

0.035mm，外表粗糙度Ra0.8μm。工0藝上考慮需經(jīng)過(guò)粗鏜、精鏜和細(xì)鏜加工。試計(jì)算各工序的工序尺寸及其公差。5-19工序尺寸及公差解：從《機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》中查出各工序的根本加工余量如下：細(xì)鏜余量：0.8mm；精鏜余量：2.2mm；粗鏜余量：5mm。各工序的工序尺寸計(jì)算如下：細(xì)鏜后孔徑應(yīng)到達(dá)圖紙規(guī)定尺寸，故細(xì)鏜工序尺寸即圖紙上的尺寸。即D =1000.035 mm0精鏜后的孔徑根本尺寸為：粗鏜后的孔徑根本尺寸為：

D=100－0.8=99.2mm1毛坯孔徑根本尺寸為：

D =99.2－2.2=97mm2D =97－5=92mm3依據(jù)手冊(cè)中各種加工方法能到達(dá)的經(jīng)濟(jì)精度給各工序尺寸確定公差如下：細(xì)鏜前精鏜取IT9級(jí)公差，查表得T1=0.087mm粗鏜孔取IT12公差，查表得T2=0.35mm毛坯公差T3=±1.2mm0毛坯的總余量Z=5+2.2+0.8=8mm0按規(guī)定各工序尺寸的公差應(yīng)取“入體”方向，則各工序尺寸及其公差如圖5-19所示。〔二〕基準(zhǔn)不重合時(shí)的工序尺寸計(jì)算定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)的工序尺寸計(jì)算的精度要求。25—20a〕所示軸套零件，在車床上已加工好外圓、內(nèi)孔及各外表，現(xiàn)需在0.2銑床上以端面A定位銑出外表C，保證尺寸200.2

mm，試計(jì)算銑此缺口時(shí)的工序尺寸。a〕 b〕5-20定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的尺寸換算分析：外表CBB即為外表C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，而銑缺口的定位基準(zhǔn)為A面，故定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，需進(jìn)展工藝尺寸鏈換算，工序尺寸A面標(biāo)出，如圖5-20b〕所示。在加工中尺寸2000.2

是間接獲得的，故為封閉環(huán)，其余為組成環(huán)。15-20。確定增減環(huán)，按畫箭頭方法可快速推斷A1

400.05為增環(huán)，60±0.05為減環(huán)。0計(jì)算：

∵ 20= A1

+40-65∴ A = 45mm1又依據(jù)偏差計(jì)算公式：上偏差： 0＝Bs

A＋0.05－(－0.05)1B A＝－0.1mms 1下偏差： －0.2＝Bx

A＋0－0.051B A＝－0.15mmx 1∴工序尺寸： A1

＝44.90 mm0.052.測(cè)量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)的工序尺寸計(jì)算適宜的外表作為測(cè)量基準(zhǔn)，以間接保證設(shè)計(jì)尺寸，為此，需要進(jìn)展有關(guān)工序尺寸的計(jì)算。3：5-21250.40.05

mm〔設(shè)計(jì)尺寸A1

0.20

mm在上道工序中已經(jīng)獲得，本工序銑槽時(shí)由于槽深不便測(cè)量，便1A2

A

應(yīng)為多少？并進(jìn)展假?gòu)U品分析。2圖5-21 銑直角槽零件2解：1.依據(jù)加工過(guò)程可得工藝尺寸鏈如圖5-21b〕A0

為封閉環(huán)。依據(jù)尺寸鏈計(jì)算公式得：A2

＝350.05 mm0.22.假?gòu)U品分析A2

＝350.050.2

mmA2

的實(shí)際尺寸假設(shè)小于最小極限尺寸34.8mmA2

為34.8-0.2=34.6mm，將認(rèn)為該工序零件為廢品。但通常檢驗(yàn)人員還需A1

A1

60mmA0

的實(shí)際尺60-34.6=25.4mm，仍舊合格。A2

34.95mmA2

34.95+0.2=35.15mmA1mm，仍舊合格。

也加工到最大極限尺寸60.2mmA0

的實(shí)際尺寸為60.2-35.15=25.05通過(guò)上述爭(zhēng)論，可以看出在實(shí)際加工中，假設(shè)換算后的測(cè)量尺寸被測(cè)出超差，但只要濟(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案機(jī)械制造技術(shù)課程第五章機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)濟(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案機(jī)械制造技術(shù)課程第五章機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)測(cè)量并計(jì)算出零件的實(shí)際尺寸，由此來(lái)推斷零件合格與否。4：5-22BB便于測(cè)量，以外表A為定位和測(cè)量基準(zhǔn)，保證尺寸900.4mm，求工序尺寸應(yīng)為多少？0分析：圖示尺寸900.40

mm不便測(cè)量，于是改為測(cè)量A到BA1

，直接掌握工A，以間接保證設(shè)計(jì)尺寸900.4mmA。1 0 1解：1.5-22，確定封閉環(huán)為尺寸900.4。0確定增減環(huán)，增環(huán)為尺寸1300.1、A

150±0.1。0 1計(jì)算：∵ A =∑ i

-∑i

圖5-22 尺寸鏈90=130+A1

-150∴ A=110mm1 ∵ BAs

=∑BAs i

-∑BAx i0.4=0.1+Bs

A-(-0.1)1∴ BAs 1

=0.2mm ∵ BAx

=∑BAx i

-∑BAs i0=0+ Bx

A-0.11∴ BAx 1

=+0.1mmA1

=110.20 mm0.1零件加工過(guò)程中的中間工序尺寸計(jì)算在零件的機(jī)械加工過(guò)程中，凡與前后工序尺寸有關(guān)的工序尺寸屬中間工序尺寸。求。此時(shí)，也需要進(jìn)展工藝尺寸鏈換算。5：5-231．84.80.070

5-23內(nèi)孔及鍵槽加工mm。插鍵槽至尺寸A〔通過(guò)工藝計(jì)算確定。熱處理。4．850.0350

mm，同時(shí)間接保證鍵槽深度90.40.200

mm的要求。要求計(jì)算中間工序尺寸AA5-23a〕各尺寸的屬性。圖中尺寸84.80.070

mm是前工序鏜孔直接獲得的尺寸，圖中尺寸850.0350

mm是在磨孔工序時(shí)直接獲得的尺寸，圖中尺寸A 則是要求在本工序加工中直接保證的尺寸，圖中剩下的尺寸90.40.20mm則是將在磨孔工序中間接形成的尺寸，所以是尺寸鏈中的封閉環(huán)。0解：1.確定封閉環(huán)為尺寸90.40.20，并建立尺寸鏈。查找方法是，從封閉環(huán)兩端面B、0C5-23b〕所示的工藝尺寸鏈。2．確定增減環(huán)，尺寸42.50.0175A為增環(huán)，尺寸42.40.035為減環(huán)。計(jì)算∵ A

=∑i

0 0-∑i90.4=A+42.5–42.4∴ A=90.3mm上偏差：∵0.20=BA+0.0175–0s∴BA=0.1825mms下偏差：∵ 0=BA+0–0.035x∴ BA=0.035mmx工序尺寸∴ A=90.40.183 mm0.035留意：①此類題建立尺寸鏈時(shí)，尺寸可在半徑方向上統(tǒng)一；②半徑的尺寸公差,為其直徑公差的一半。保證滲氮滲碳層深度的計(jì)算序尺寸，以確定滲氮或滲碳的滲層厚度，從而保證零件圖所規(guī)定的滲層厚度。例65-24A0.5~0.8mm。零件上與此有關(guān)的加工過(guò)程如下：精車A面，保證尺寸26.200.1滲碳處理,掌握滲碳層深度為HA面,保證尺寸25.80

mm；；1mm，并保證磨后零件外表所留的滲碳深度到達(dá)規(guī)定的要求。試確定H1

的數(shù)值。

0.016〔a〕 〔b〕5-24偏心零件分析：依據(jù)工藝過(guò)程,可以建立與加工過(guò)程有關(guān)的尺寸鏈,如圖5-24b)所示。在尺寸鏈中，R1

=13.100.005

mm，R2

=12.900.008

mm,H0

0

0

為經(jīng)過(guò)磨削加工后,零件上滲碳層的深度,是最終間接獲得的尺寸，因而是尺寸鏈的封閉環(huán)。解：1.建立尺寸鏈，確定封閉環(huán)為尺寸H。0確定增減環(huán)。增環(huán)為R2

HR。1 1計(jì)算

H=R0 2

+H-R1 1H=0.7mm1上偏差 0.3=0+BHs 1

-(-0.05)BH=0.25mms 1下偏差 0=-0.008+Bx

H-01BH=0.008mmx 1∴尺寸 H1

= 0.70.25 mm0.008〔三〕工藝尺寸鏈的圖解法有些零件在同一位置方向上有較多的設(shè)計(jì)尺寸；加工時(shí)工序較多，各工序中的工藝基準(zhǔn)藝尺寸鏈較難，這時(shí)用圖解法了計(jì)算工序尺寸就比較直觀、簡(jiǎn)便。為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，本例僅計(jì)算與設(shè)計(jì)尺寸680 mm和49.90.1680.74 0

mm有關(guān)的工序尺寸及公4—7表4—7 工藝尺寸鏈計(jì)算卡濟(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案機(jī)械制造技術(shù)課程第五章濟(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案機(jī)械制造技術(shù)課程第五章機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)工藝尺寸鏈計(jì)算卡的繪制在圖表正上方畫出工件簡(jiǎn)圖。簡(jiǎn)圖中標(biāo)出與工藝計(jì)算有關(guān)的設(shè)計(jì)尺寸，為了便于計(jì)算，設(shè)計(jì)尺寸公差按對(duì)稱分布表示，即67.63±0.37mm49.934±0.034mm，并沿設(shè)計(jì)尺A、B、C挨次編號(hào)。在工件簡(jiǎn)圖的下方，按工序的先后挨次標(biāo)出工藝基準(zhǔn)，并以數(shù)字代號(hào)標(biāo)出各工序尺寸，以符號(hào)Z分別標(biāo)出各工序余量，工序余量畫于待加工面的入體位置。設(shè)計(jì)尺寸在數(shù)字i代號(hào)上標(biāo)圓圈，以與未加工工序尺寸〔不加圓圈〕為組成環(huán)，用數(shù)字代號(hào)加括號(hào)表示，如6?！?〕工藝尺寸鏈計(jì)算卡的左側(cè)分別填寫工序號(hào)、工序名稱、工序平均尺寸及工序?qū)ΨQ偏差。右側(cè)填寫最小余量、余量變動(dòng)量、平均余量、工序尺寸及其偏差。在最下方，寫明設(shè)計(jì)尺寸、實(shí)際獲得尺寸和計(jì)算關(guān)系式，并進(jìn)展校核。圖解法的方法與步驟初步擬定各工序尺寸的公差和偏差值。工序尺寸假設(shè)是設(shè)計(jì)尺寸時(shí)，其公差按零件圖上規(guī)定的大小確定。例如：1T⑧=0.068mm ±2T⑧=0.034mm1T⑨=0.74mm ±2T⑨=0.37mm加工經(jīng)濟(jì)精度查得，精車時(shí)，T=T=0.2mm,粗車時(shí)，T=T=0.3mm,T=0.4mm,靠火花4 5 2 3 1磨削的余量公差,依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)確定取T =0.04mm.z6校驗(yàn)結(jié)果尺寸公差。由于以封閉環(huán)形式消滅的設(shè)計(jì)尺寸公差，是由各有關(guān)工序尺寸間接保證的，所以有關(guān)工序尺寸的初擬公差值需經(jīng)校驗(yàn)，才能賜予確定。如校驗(yàn)本例中的設(shè)計(jì)尺寸67.63±0.37mm。首先應(yīng)建立以校驗(yàn)的設(shè)計(jì)尺寸為封閉環(huán)的工藝尺寸鏈。方法是從該尺寸的兩端A、C，沿相應(yīng)外表線同時(shí)向上查找。當(dāng)遇到尺寸箭頭彎沿該工序尺寸的箭頭逆向追蹤工序基準(zhǔn)〔如計(jì)算中的虛線67.63±0.37mm為5—25〔a〕所示。依據(jù)封閉環(huán)的極值公式可得：T =T⑨

+T =0.2+0.04=0.24＜0.74mmz6所以，校驗(yàn)結(jié)果能滿足設(shè)計(jì)要求。濟(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案機(jī)械制造技術(shù)課程第五章機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)濟(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案機(jī)械制造技術(shù)課程第五章機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)7同樣“靠火花”磨削后的尺寸，是間接保證尺寸，需注明在計(jì)算卡中作為工序檢驗(yàn)的尺寸。它的公差T確實(shí)定，也可用探究尋跡的方法得到。通過(guò)探究尋跡的方法得到的工藝5—25〔b〕所示。依據(jù)封閉環(huán)的極值公式可得：7=T T=7

+T= 0.04+0.2=0.24mm412T7=0.12mm5-25校驗(yàn)結(jié)果尺寸的工藝尺寸鏈圖果尺寸公差大于〔或小于〕度，又便于加工。計(jì)算各工序余量公差T

Zi看作是尺寸鏈的封閉環(huán)，由探究尋跡法找出尺寸鏈的全部組成環(huán)，將各組成環(huán)的公差相加，其和便為工序余量的公差。例如：求工序Ⅲ中工序尺寸5的余量變動(dòng)量T

按探究尋跡法建立以余差Z5w=T 0.3+0.3+0.2+0.2=1.0mm=z51±2Tz5=±0.5mm8 4 同樣，可以建立以ZZ及Z