機械加工概述

機械加工概述

一、生產(chǎn)過程與工藝過程

生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。它包含原材料的準(zhǔn)備、

運輸與儲存，生產(chǎn)的準(zhǔn)備，毛坯的制造，毛坯通過加工、熱處理而成為零件，

零件、部件經(jīng)裝配成為產(chǎn)品，機械的質(zhì)量檢查及其運行試驗、調(diào)試，機械的油

漆與包裝等。

工藝過程是指在生產(chǎn)過程中，通過改變生產(chǎn)對象的形狀、相互位置與

性質(zhì)等，使其成為成品或者半成品的過程。機械產(chǎn)品的工藝過程又可分為鑄

造、鍛造、沖壓、焊接、機械加工、熱處理、裝配、涂裝等工藝過程。其中與

原材料變?yōu)槌善分苯佑嘘P(guān)的過程，稱之直接生產(chǎn)過程，是生產(chǎn)過程的要緊部

分。而與原材料變?yōu)楫a(chǎn)品間接有關(guān)的過程，如生產(chǎn)準(zhǔn)備、運輸、保管、機床與

工藝裝備的維修等，稱之輔助生產(chǎn)過程。

機械制造的工藝過程通常包含零件的機械加工工藝過程與機器的裝配

工藝過程。

機械加工工藝過程（下列簡稱加工過程）是指用機械加工的方法直接

改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置與性質(zhì)等使之成為合格零件的工藝過程。從

廣義上來說電加工、超聲波加工、電子束離子束等加工也屬于加工過程。加工

過程直接決定零件與機械產(chǎn)品的質(zhì)量，對產(chǎn)品的成本與生產(chǎn)率都有較大影響，

是整個工藝過程的重要構(gòu)成部分。

二、機械加工工藝過程的構(gòu)成

由于零件加工表面的多樣性、生產(chǎn)設(shè)備與加工手段的加工范圍的局限

性、零件精度要求及產(chǎn)量的不一致，通常零件的加工過程是由若干個順次排列

的工序構(gòu)成的。工序是加工過程的基本構(gòu)成單元。每一個工序又可分為一個或

者若干個安裝、工位、工步或者走刀。毛環(huán)依次通過這些工序而變成零件。

1.工序

工序是一個或者一組工人，在相同的工作地對同一個或者同時對幾個

工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程。

工序是構(gòu)成工藝過程的基本單元，也是生產(chǎn)計劃、成本核算的基本單

元。一個零件的加工過程需要包含什么工序，由被加工零件的復(fù)雜程度、加工

精度要求及其產(chǎn)量等因素決定。如圖8-1所示的階梯軸，在單件小批生產(chǎn)

時，其加工過程有三個工序構(gòu)成（見表8-1）；而在大批量生產(chǎn)時可有5個

工序構(gòu)成（見表8-2）o

圖8-1階梯軸零件

表8-表8-1單件小

2大批生產(chǎn)工藝過程

批量

生產(chǎn)工序工序內(nèi)容設(shè)備

工藝1車一端面，打中心車床

過程孔；調(diào)頭；車另一端

面,打中心孔

工序工序內(nèi)容大外圓掇馴；調(diào)車床

1銃端面頭打葷心制端甌御角

孔3銃鍵槽；中心禮機銃床

床

2車大外圓及倒角車床

3車小外圓及倒角車床

4銃鍵槽鍵槽銃床

5去毛刺鉗工臺

2.安裝與工位

（1）安裝指在一道工序中，工件經(jīng)一次定位夾緊后所完成的那一部分工序

內(nèi)容。如表8-1中工序1與2都是兩次安裝，而表8-2中各工序都是一

次安裝。在工序中應(yīng)盡量減少安裝次數(shù)，以減少輔助時間與夾裝誤差。

（2）工位為完成一定的工序內(nèi)容，在一次裝夾工作后工件（或者裝配單

元）與夾具或者設(shè)備的可動部分一起相對刀具或者設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每

一個位置所完成的加工稱之工位。如圖8-2所示為利用回轉(zhuǎn)工作臺在一次安

裝中順次完成裝卸工作、鉆孔、擴孔與錢孔四個工位的示意圖。

3.工步與走刀

工步是指在加工表面、刀具與切削用量（不包含背吃刀量）均保持不

變的情況下所完成的那一部分工序內(nèi)容。關(guān)于在一次安裝中連續(xù)進行的若干個

相同工步，習(xí)慣上視為一個工步。如4個。15mm孔的鉆削，可寫成一個工

步，即“4-615mn孔”。

圖8-2多工位加工

圖

8-3復(fù)合加工

圖8-4車削階梯軸的多次走刀

有的時候為了提高生產(chǎn)效率，經(jīng)常用幾壬刀具同時分別加工幾個表面

的工步，稱之復(fù)合工步。如圖8-3所示為用一把車刀與一個鉆頭同時加工

外圓與孔。在多刀車床、轉(zhuǎn)塔車床的加工中經(jīng)常有這種情況°在工藝文件上，

復(fù)合工步也視為一個工步。

在一個工步內(nèi)，因加工余量較大，需用同一刀具、在同一轉(zhuǎn)速及進給

量的情況下對同一表面進行多次切削，每次切削禰之一次走刀。如圖8-4所

示。走刀是構(gòu)成加工過程的最小單元。

三、生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型

零件的機械加工工藝過程與生產(chǎn)類型密切有關(guān)，在制訂機械加工工藝

規(guī)程時，首先要確定生產(chǎn)類型，而生產(chǎn)類型要緊與生產(chǎn)綱領(lǐng)有關(guān)。

?零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)

零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)要緊是指包含備品與廢品在內(nèi)的年產(chǎn)量。在制訂零件

的機械加工工藝規(guī)程時，務(wù)必先計算出零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，具體可按下式計算：

1+。％

N=Qn

1-A%(8-1)

式中“一零件的年產(chǎn)量（件/年）；

0—產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺/年）；

〃一每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺）；

a%一備品率；

b%一廢品率。

?生產(chǎn)類型

根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小與產(chǎn)品大小與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，產(chǎn)品制造過

程可分為三種生產(chǎn)類型：

_（1）單件生產(chǎn)單個地生產(chǎn)不一致結(jié)構(gòu)、尺寸的產(chǎn)品，且很少重復(fù)或者

完全不重復(fù)，這種生產(chǎn)稱之單件生產(chǎn)。如機械配件加工、專用設(shè)備制造、新產(chǎn)

品試制等都是屬于單件生產(chǎn)。

表8-3生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系

生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）

重型機械中型機械小型機械

單件生產(chǎn)<5<10<100

小批生產(chǎn)5~10010^200100^500

中批生產(chǎn)100^300200^500500^5000

大批生產(chǎn)3001000500^50005000^50000

大量生產(chǎn)＞1000>5000>50000

（2）成批生產(chǎn)成批地制造相同產(chǎn)品，同時是周期性的重復(fù)生產(chǎn)，這種生產(chǎn)

稱之成批生產(chǎn)。如機床制造等多屬于成批生產(chǎn)。同一產(chǎn)品（或者零件）每批投

入生產(chǎn)的數(shù)量稱之批量。根據(jù)產(chǎn)品的特征及批量的大小，成批生產(chǎn)又可分為小

批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)與大批生產(chǎn)。小批生產(chǎn)工藝過程的特點與單件生產(chǎn)相似。

（3）大量生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量很大，大多數(shù)的工作一直按照一定節(jié)拍進行同

一種零件的某一道工序的加工，這種生產(chǎn)稱之大量生產(chǎn)。如手表、洗衣機、自

行車、汽車等的生產(chǎn)。

生產(chǎn)類型的劃分要緊取決于產(chǎn)品大小、復(fù)雜程度及生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小，

表8-3列出生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，供確定生產(chǎn)類型時參考。

不一致的生產(chǎn)類型，對生產(chǎn)組織、生產(chǎn)管理、毛坯選擇、設(shè)備工裝、

加工方法與工人的技術(shù)等級要求均是完全不一致的。表8-4列出了不一致生

產(chǎn)類型的工藝特點。

四、機械加工工藝規(guī)程與工藝文件

1.機械加工工藝規(guī)程

將制訂好的零（部）件的機械加工工藝過程按一定的格式（通常為表格或

者圖表）與要求描述出來，作為指令性技術(shù)文件，即為機械加工工藝規(guī)程。包

含：

機械加工工藝過程卡一一為說明零件機械加工工藝過程的工藝文件；

工序卡一一對每道工序作全面說明、可直接用于指導(dǎo)工人操作的工藝文

件；

檢驗工序卡一一木成批或者大量生產(chǎn)中重要檢驗工序作全面說明、指導(dǎo)檢

驗的工藝文件；

機床調(diào)整卡一一大批量生產(chǎn)中對由自動線、流水線上的機床與由自動機或

者半自動機完成的工序，為調(diào)整工提供機床調(diào)整根據(jù)的工藝文件。

2.機械加工工藝規(guī)程的格式

不一致的生產(chǎn)類型對工藝規(guī)程的要求不一致。

3.機械加工工藝規(guī)程及其作用

機械加工工藝規(guī)程的作用

1.工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的要緊技術(shù)文件

機械加工車間生產(chǎn)的計劃、調(diào)度，工人的操作，零件的加工質(zhì)量檢驗，加

工成本的核黨，都是以工藝規(guī)程為根據(jù)的。處理生產(chǎn)中的問題，也常以工藝規(guī)

程作為共同根據(jù)。如處理質(zhì)量事故，應(yīng)按工藝規(guī)程來確定各有關(guān)單位、人員的

責(zé)任。

2.工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的要緊根據(jù)

車間要生產(chǎn)新零件時，首先要制訂該零件的機械加工工藝規(guī)程，再根據(jù)工

藝規(guī)程進行生產(chǎn)準(zhǔn)備.如：新零件加TT藝中的關(guān)鍵T序的分析研究：準(zhǔn)備所

需的刀、夾、量具（外購或者自行制造）；原材料及毛坯的采購或者制造；新

設(shè)備的購置或者舊設(shè)備改裝等，均務(wù)必根據(jù)工藝來進行。

3.工藝規(guī)程是新建機械制造廠（車間）的基本技術(shù)文件

新建（改.擴建）批量或者大批量機械加工車間（工段）時，應(yīng)根據(jù)工藝

規(guī)程確定所需機床的種類與數(shù)量與在車間的布置，再由此確定車間的面積大

小、動力與吊裝設(shè)備配置與所需工人的工種、技術(shù)等級、數(shù)量等。

第二節(jié)制訂機械加工工藝規(guī)程的要求與步驟

一、機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計原則

1.編制工藝規(guī)程應(yīng)以保證零件加工質(zhì)量，達(dá)到設(shè)計圖紙規(guī)定的各項技術(shù)

要求為前提。

2.在保證加工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，應(yīng)使工藝過程有較高的生產(chǎn)效率與較低的

成本。

3.應(yīng)充分考慮與利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，盡可能作到均衡生產(chǎn)。

4.盡量減輕工人勞動強度，保證安全生產(chǎn)，制造良好、文明勞動條件。

5.積極使用先進技術(shù)與工藝，力爭減少材料與能源消耗，并應(yīng)符合環(huán)境

保護要求。

二、制訂機械加工工藝規(guī)程所需的原始資料

.制訂零件的機械加工工藝規(guī)程時，需具備下列原始資料:

1）.產(chǎn)品的全套裝配圖及零件圖。

2）.產(chǎn)品的驗收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3）.產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型。

4).零件毛坯圖及毛坯生產(chǎn)情況。零件毛坯圖通常由毛坯車間技術(shù)人員設(shè)

計。機械加工工藝人員應(yīng)研究毛坯圖并熟悉毛坯的生產(chǎn)情況，如熟悉毛坯的余

量、結(jié)構(gòu)工藝性、鑄件的分型面與澆冒口位置、模鍛件的出模斜度與飛邊位置

等，以便正確選擇零件加工時的裝夾部位與裝夾方法，合理確定工藝過程。

5).本廠(車間)的生產(chǎn)條件。應(yīng)全面熟悉工廠(車間)設(shè)備的種類、

規(guī)格與精度狀況，工人的技術(shù)水平，現(xiàn)有的刀、夾、量具規(guī)格，與專用設(shè)備、

工藝裝備的設(shè)計制造能力，等等。

6).各類有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)資料。

7).國內(nèi)外先進工藝及生產(chǎn)技術(shù)的進展與應(yīng)用情況。

三、加工工藝規(guī)程的設(shè)計步驟

1.分析零件工作圖與產(chǎn)品裝配圖

閱讀零件工作圖與產(chǎn)品裝配圖，以熟悉產(chǎn)品的用途、性能及工

作條件，明確零件在產(chǎn)品中的位置、功用及其要緊的技術(shù)要求。

2.工藝審查

要緊審查零件圖上的視圖、尺寸與技術(shù)要求是否完整、正確；

分析各項技術(shù)要求制訂的根據(jù)，找出其中的要緊技術(shù)要求與關(guān)鍵技術(shù)問

題，以便在設(shè)計工藝規(guī)程時采取措施予以保證；審查零件的結(jié)構(gòu)工藝

性。

3.確定毛坯的種類及其制造方法

4.擬定機械加工工藝路線

這是機械加工工藝規(guī)程設(shè)計的核心部分，其要緊內(nèi)容有：選擇

定位基準(zhǔn)；確定加工方法；安排加工順序與安排熱處理、檢驗與其它工

序等。

5.確定各工序所需的機床與工藝裝備

工藝裝備包含夾具、刀具、量具、輔具等。機床與工藝裝備的

選擇應(yīng)在滿足零件加工工藝的需要與可靠地保證零件加工質(zhì)量的前提

下，與生產(chǎn)批量與生產(chǎn)節(jié)拍相習(xí)慣，并應(yīng)優(yōu)先考慮使用標(biāo)準(zhǔn)化的工藝裝

備與充分利用現(xiàn)有條件，以降低生產(chǎn)準(zhǔn)備費用。對務(wù)必改裝或者重新設(shè)

計的專用機床、專用或者成組工藝裝備，應(yīng)在進行經(jīng)濟性分析與論證的

基礎(chǔ)上提出設(shè)計任務(wù)書。

6.確定各工序的加工余量，計算工序尺寸與公差。

7.確定切削用量。

8.確定各工序工時定額。

9.評價工藝路線電所制定的工藝方案應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟分析，并應(yīng)對多種工

藝方案進行比較，或者使用優(yōu)化方法，以確定出最優(yōu)工藝方案。

10.填寫或者打印工藝文件。

第三節(jié)零件工藝性分析與毛坯的選擇

在制訂零件機械加工工藝規(guī)程時，對產(chǎn)品零件圖進行細(xì)致的審查，并

進行工藝性分析，并提出修改意見，是一項重要工作。對零件進行工藝性審

查，除了檢查尺寸、視圖與技術(shù)條件是否完整外，還應(yīng)有下列幾方面內(nèi)容：

一、分析零件技術(shù)要求及其合理性

通常將零件圖上提出的有關(guān)技術(shù)要求分為下列兒類：

1.加工表面本身的要求（尺寸精度、形狀與粗糙度）：據(jù)其選擇加工方法、

加工步序；

2.表面之間的相對位置精度（包含位置尺寸、位置精度）：與基準(zhǔn)的選擇有

關(guān)；

3.表面質(zhì)量及鍍層要求：涉及選材及熱處理工藝的確定；

4.其它要求：如等重、平衡、探傷等。

同時，還要審查材料選用是否恰當(dāng)、技術(shù)要求是否合理。過高的精度

要求、粗糙度與其它要求，會使工藝過程復(fù)雜化，加工困難，成本增加。

二、零件的結(jié)構(gòu)工藝性審查

審查零件結(jié)構(gòu)工藝性是工藝分析工作的一項重要內(nèi)容。工藝性分析的

內(nèi)容除了審查零件圖上視圖、尺寸、公差是否齊全、正確之外，要緊是審查零

件的結(jié)構(gòu)工藝性。所謂零件結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計的零件在滿足使用要求的前

提下，制造的可行性與經(jīng)濟性。有的時候功能完全相同而結(jié)構(gòu)工藝性不一致的

零件其制造方法與制造成本往往相差很大。關(guān)于零件在機械加工中的結(jié)構(gòu)工藝

性，要緊考慮如下幾方面：

1.合理標(biāo)注尺寸

（1）零件圖上重要尺寸應(yīng)直接標(biāo)注，在加工時盡量使工藝標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)

重合，符合尺寸鏈最短的原則。如圖8-5中活塞環(huán)槽的尺寸為重要尺寸，其

寬度應(yīng)該直接注出。

140-

圖8-6從工藝基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸

（2）零件圖上標(biāo)注的尺寸應(yīng)便于測量，不要從軸線、中心線、假想平面等

難以測量的基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸。

（3）零件圖上的尺寸不應(yīng)標(biāo)注成封閉式，以免產(chǎn)生矛盾。

（4）零件的自由尺寸，應(yīng)按加工順序盡量從工藝基準(zhǔn)注出。如圖8-6齒輪

軸，圖a標(biāo)注方法大部分尺寸要換算，不能直接測量。圖b標(biāo)注方式，與加

工順序一致，便于加工測量。

（5）零件所有加工表面與非加工面之間只標(biāo)注一個聯(lián)系尺寸。

2.零件結(jié)構(gòu)便于加工，有利于達(dá)到所要求的加工質(zhì)量。

（1）合理確定零件的加工精度與表面質(zhì)量：加工精度定得過高會增加工

序，增加制造成本；過低會影響其使用性能，務(wù)必根據(jù)零件在整個機器中的

作用與工作條件合理的進行選擇。

（2）保證位置精度的可能性：為保證零件的位置精度，最好使零件能在一

次裝夾下加工出所有有關(guān)表面。這樣由機床的精度來達(dá)到要求的位置精度。如

圖8-7a結(jié)構(gòu)，保證。80mm與內(nèi)孔中60mm的同軸度較難。如改成圖b結(jié)

構(gòu)，就能在一次裝夾下加工外圓與內(nèi)孔。

3.有利于減少加工與裝配的勞動量

圖8-7保證同軸度的結(jié)構(gòu)圖8-8減少內(nèi)部結(jié)構(gòu)加工

（1）減少不必要的和工面積可減少機械加工量；關(guān)于安裝表面的減少有利

于保證配合面的接觸質(zhì)量。

（2）盡量避免、減少或者簡化內(nèi)表面的加工：由于外表面要比內(nèi)表面加工

方便經(jīng)濟，又便于測量。因此，在零件設(shè)計時應(yīng)力求避免在零件內(nèi)腔進行加

工。如圖8-8所示，將圖a的內(nèi)溝槽改成圖b軸的外溝槽加工，使加工與

測量都很方便。

4.有利于提高勞動生產(chǎn)率，與生產(chǎn)類型相習(xí)慣

（1）零件的有關(guān)尺寸應(yīng)力求一致，并能用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工。如退刀槽尺寸一

致，可減少刀具種類。

圖8-9孔軸線平行

圖8-10結(jié)構(gòu)便于多件加工

語

（2）零件加工表面應(yīng)盡量分布在同一方向，或者互相垂直的表面上。如圖

8-9b所示孔的軸線應(yīng)當(dāng)平行。

（3）零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工。關(guān)于零件上那些不能進行穿通加工的結(jié)構(gòu)，應(yīng)

設(shè)退刀槽、越程槽或者孔。

（4）避免在斜面或者弧面上鉆孔與鉆頭單刃切削，從而避免造成切削力不

等使鉆孔軸線傾斜或者折斷鉆頭。

（5）便于多刀或者多件加工。零件設(shè)計的結(jié)構(gòu)要便于多件加工，如圖8-

10,圖b結(jié)構(gòu)可將毛坯排列成行便于多件連續(xù)加工。

（6）要與具體的生產(chǎn)類型相習(xí)慣。如圖8-11所示，圖a結(jié)構(gòu)適合于大批

量生產(chǎn)類型，圖b結(jié)溝則適合于生產(chǎn)量較小的情況。

三、毛坯的選擇

制訂機械加工工藝規(guī)程時，正確選擇毛坯，對零件的加工質(zhì)量、材料

消耗與加工工時有很大影響。毛坯的尺寸、形狀越接近成品零件，機械的加工

量越少；但是毛坯的制造成本就越高。應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，綜合考慮毛坯制造與

機械加工成本來確定毛坯類型，以求最好的經(jīng)濟效益。

機械加工中常用的毛坯由鑄件、鍛件、沖壓件與型材等，選用時要緊

考慮下列兒個因素：

1.零件的材料與力學(xué)性能據(jù)此大致確定了毛壞種類。比如鑄鐵零件用鑄造毛

坯；形狀簡單的鋼質(zhì)零件，力學(xué)性能要求低常用棒料，力學(xué)性能要求高用鍛

件；形狀復(fù)雜力學(xué)性能要求低用鑄鋼件。

2.零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸比如階梯軸零件各臺階直徑相差不大時可用棒

料，相差大時可用鑄件；外形尺寸大的零件通常用自由鑄件或者砂型鑄造，中

小型零件可用模鍛件或者壓力鑄造，形狀復(fù)雜的鋼質(zhì)零件不宜用自由鑄件。

3.生產(chǎn)類型大批量生產(chǎn)中，應(yīng)使用精度與生產(chǎn)率最高的毛坯制造方法；鑄件

使用金屬模機器造型，鍛件用模鍛或者精密鍛造。在單件小批生產(chǎn)中用木模手

工造型或者自由鍛造來制造毛坯。

4.毛坯車間的生產(chǎn)條件在選擇毛坯時應(yīng)考慮工廠毛坯車間的生產(chǎn)條件。

5.利用新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性比如使用精密鍛造、壓鑄、精鍛、

冷軋、冷擠壓、粉末冶金、異型鋼材及工程塑料等，可大大減少機械加工勞動

量。

第四節(jié)機械加工工藝規(guī)程設(shè)計中的幾個要緊定性問題

一、定位基準(zhǔn)的選擇

圖8-12齒輪零件

在零件加工過程中，每一道工序都需要選定。定位基準(zhǔn)的選擇，定保

證零件加工精度，合理安排加工順序有決定性的影響。

1.基準(zhǔn)的概念與分類

基準(zhǔn)是指用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所根據(jù)的那些

點、線、面?；鶞?zhǔn)是由具體的幾何表面來表達(dá)，稱之基面。如圖8-12所示齒

輪零件的外圓表面中50h8基準(zhǔn)是齒輪中心線，在具體裝配或者定位時，齒

輪中心孔表面是表達(dá)基準(zhǔn)軸線的基面。按基準(zhǔn)在不一致場合下的不一致作用，

可分為設(shè)計基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)兩大類。

（1）設(shè)計基準(zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)是圖樣上所使用的基準(zhǔn)。如圖8-12所示的齒輪零

件，軸線是各外圓與內(nèi)孔的設(shè)計基準(zhǔn)。

（2）工藝基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)是在工藝過程中所使用的基準(zhǔn)。按其不一致用途又

可分為：

1）工序基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)是在工序圖上用來確定本工序所加工的表面，加工后

的尺寸、形狀、位置。它是某一工序所要達(dá)到的加工尺寸（即工序尺寸）的

起點。

2）定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)是在加工中用作定位的基準(zhǔn)。如圖8-12所示的齒

輪，用內(nèi)孔裝在心軸上磨削①50h8外圓表面時，內(nèi)孔中心線就是定位基

準(zhǔn)。

3）測量基準(zhǔn)測量基準(zhǔn)是零件測量時所使用的基準(zhǔn)。

4）裝配基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)是裝配時確定零件或者部件在產(chǎn)品中的相對位置所使

用的基準(zhǔn)。如圖8-12所示的齒輪，①30H7內(nèi)孔及端面為裝配基準(zhǔn)。

2.定位基準(zhǔn)的選擇

定位基準(zhǔn)又可分為粗基準(zhǔn)與精基準(zhǔn)兩種。用作定位的表面，假如是沒

有加工過的毛坯表面，則稱之粗基準(zhǔn)；如為已經(jīng)加工過的毛坯表面，則稱之精

基準(zhǔn)。

（1）精基準(zhǔn)的選擇選擇精基準(zhǔn)時，應(yīng)重點考慮保證加工精度，使加工過程

操作方便。選擇精基準(zhǔn)通常要考慮下列原則：

圖8-13車床床頭箱

1）基準(zhǔn)重合的原則盡量選用被加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，這樣能夠避

免因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。

如圖8-13所示車床床頭箱零件，要求主軸孔距底面M的距離H1=205±

0.1o在大批量生產(chǎn)時在組合機床上使用調(diào)整法進行加工。為方便布置中間導(dǎo)

向裝置，床頭箱體用頂面N為定位基準(zhǔn)。鋒孔工序直接保證的工序尺寸是

〃，而〃1是由〃及〃2間接保證的；要求rH+7H2W7H1。假如

以底面M定位，定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，能夠直接按設(shè)計尺寸〃1加工。

2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則選擇盡可能多的表面加工時都能使用的基準(zhǔn)做精基準(zhǔn)。如軸

類零件，常用頂尖孔做統(tǒng)一基準(zhǔn)加工外圓表面，這樣可保證各表面之間同軸

度：通常箱體常用一平面與兩個距離較遠(yuǎn)的孔作為精基準(zhǔn)；盤類零件常用一端

面與一端孔為一精基準(zhǔn)完成各工序的加工。使用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則可避免基準(zhǔn)變

換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設(shè)計與制造。

3）互為基準(zhǔn)原則關(guān)于兩個表面間相互位置精度要求很高，同時其自身尺寸與

形狀精度都要求很高的表面加工，常使用“互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工”原則。如機

床主軸前端錐孔，與軸頸外圓的加工，常以錐孔為基準(zhǔn)加工外圓軸頸，再以外

圓軸頸為基準(zhǔn)加工內(nèi)錐孔，以保證二者間的位置精度。

4）自為基準(zhǔn)原則關(guān)于加工精度要求很高，余量小而且均勻的表面，加工中

常用加工表面本身作為定位基準(zhǔn)。比如磨削機床床身導(dǎo)軌面時，為保證導(dǎo)軌面

上切除余量均勻，以導(dǎo)軌面本身找正定位磨削導(dǎo)軌面。

5）所選精基準(zhǔn)，應(yīng)保證工件裝夾穩(wěn)固可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

動畫8-1車床床身粗基淮的選擇

2）粗基準(zhǔn)選擇的原則在機械加工工藝的過程中，第一道工序總是用粗基準(zhǔn)

定位。粗基準(zhǔn)的選擇對各加工表面加工余量的分配、保證不加工表面與加工

表面間的尺寸、相互位置精度均有很大的影響。圖8-14a與b分別給出了

不一致的粗基準(zhǔn)選擇方案對加工效果的影響。具體選擇時應(yīng)考慮下列原則：

?)

圖8-14選用不一致粗基準(zhǔn)時的不一致加工

效果圖8-16不加工表

圖8-15用床身導(dǎo)軌面為粗基準(zhǔn)

面作粗基準(zhǔn)

1）選擇重要表面為粗基準(zhǔn)關(guān)于工件的重要表面，為保證其本身的加工的余

量小而均勻，應(yīng)優(yōu)先選擇該重要表面為粗基準(zhǔn)。如加工床身、主軸箱時，常以

導(dǎo)軌面（如圖8-15）或者主軸孔為粗基準(zhǔn)。

2）選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)為了保證加工表面與不加工表面之間的相互位

置要求，通常應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。如圖8-16所示。

3）選擇加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)若零件上有多個表面要加工，則應(yīng)選

擇其中加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)，以保證各加工表面都有足夠的加工余

量。如圖8-17所示，鑄造或者鍛造的軸，通常大頭直徑上的余量比小頭直徑

上的余量大，故常用小頭外圓表面為粗基準(zhǔn)來加工大頭直徑外圓。

4）選擇較為平整光潔，無分型面、冒口，面積較大的為粗基準(zhǔn)，以使工件定

位可靠、裝夾方便，減少加工勞動量。

5）粗基準(zhǔn)在同一自由度方向上只能使用一次。沮基準(zhǔn)重復(fù)使用會造成較大的

定位誤差。

二、加工工藝路線的擬定

圖8-17加工余量大小不等的情況

擬定加工工藝路線是工藝規(guī)程設(shè)計中的關(guān)鍵性工作，其不僅影響加工

質(zhì)量與加工效率，還影響工人的勞動強度、設(shè)備及資、車間面積、生產(chǎn)成本

等。其要緊任務(wù)是解決表面加工方法的選擇，加工順序的安排與整個工藝過程

中工藝工序的數(shù)量。

1.表面加工方法的選擇

任何復(fù)雜的表面都是由若干個簡單的幾何表面（外圓柱面、孔、平面

或者成形表面）組合而成的。零件的加工，實質(zhì)上就是這些簡單幾何表面加工

的組合。因此，在擬定零件的加工工藝路線時，首先要確定構(gòu)成零件各個表面

的加工方法。

選擇加工方法的具體做法就是根據(jù)被加工表面的加工要求、材料性質(zhì)

等，選擇合適的加工方法及加工路線。在具體選擇時應(yīng)綜合考慮下列各方面的

原則：

（1）所選擇加工方法的經(jīng)濟加工精度及表面粗糙度應(yīng)滿足被加工表面的要

求。

（2）所選擇的加工方法要能保證加工表面的幾何形狀精度與表面相互位置

要求。各類加工方法所能達(dá)到的幾何形狀精度與相互位置精度可參閱有關(guān)機械

加工工藝手冊。

（3）選擇加工方法要與零件的加工性能、熱處理狀況相習(xí)慣。關(guān)于硬度

低、韌性較高的金屬材料，如有色金屬等不宜使用磨削加工，而淬火鋼、耐熱

鋼等材料多用磨削加工。

（4）所選擇的加工方法要與生產(chǎn)類型相習(xí)慣。大批量生產(chǎn)可使用高效機床

與先進加工方法，如平面與內(nèi)孔的拉削，軸類零件可用半自動液壓仿形車；

而小批生產(chǎn)則用通用車床、通用工藝裝備與通常的加工方法。

（5）所選擇的加工方法要與工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件相習(xí)慣，不能脫離現(xiàn)有設(shè)

備狀況與工人技術(shù)水平，要充分利用現(xiàn)有設(shè)備，挖掘生產(chǎn)潛力。

2.加工階段的劃分

關(guān)于加工質(zhì)量要求較高或者比較復(fù)雜的零件，整個工藝路線常劃分為兒個階段

來進行：

（1）粗加工階段要緊任務(wù)是切除各加工表面上的大部分加工余量，并作出

精基準(zhǔn)。其關(guān)鍵問題是提高生產(chǎn)率。

（2）半精加工階段任務(wù)是減少粗加工留下的誤差，為要緊表面的精加工做

好準(zhǔn)備（操縱精度與適當(dāng)余量），并完成一些次要表面的加工（如鉆孔、攻螺

紋、銃鍵槽等）。

（3）精加工階段任務(wù)是保證各要緊表面達(dá)到圖樣規(guī)定要求，要緊問題是如

何保證加工質(zhì)量。

（4）光整加工階段要緊任務(wù)是提高表面本身的精度（表面粗糙度與精

度），不糾正幾何形狀與相互位置誤差。常用加工方法有金鋼饃、研磨、圻

磨、鏡面磨、拋光等。

劃分加工階段的原因是：

（1）保證加工質(zhì)量粗加工時切削余量大，切削力、切削熱、夾緊力也大，

毛坯本身具有內(nèi)應(yīng)力，加工后內(nèi)應(yīng)力將重新分布，工件會產(chǎn)生較大變形。劃分

加工階段后，粗加工產(chǎn)生的誤差與變形，通過半精加工與精加工予以糾正，

并逐步提高零件的精度與表面質(zhì)量。

（2）及時發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷粗加工時去除了加工表面的大部分余量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)

有缺陷是可及時報廢或者修補，可避免精加工工時的缺失。

(3)合理使用設(shè)備粗加工可使用精度通常，功率大、高效率設(shè)備；精加工

則使用精度高的精密機床；發(fā)揮各類機床的效能，延長機床的使用壽命。

(4)便于組織生產(chǎn)各加工階段要求的生產(chǎn)條件不一致，如精密加工要求恒

溫潔凈的生產(chǎn)環(huán)境。劃分加工階段后，可在各階段之間安排熱處理工序。而精

密零件，粗加工后安排去應(yīng)力時效處理，可減少內(nèi)應(yīng)力對精加工的影響；半精

加工后安排淬火不僅容易達(dá)到零件的性能要求，而且淬火變形可通過精加工工

序予以消除。

(5)精加工安排在最后，可防止或者減少已加工表面的損傷。

應(yīng)當(dāng)指出，加工階段的劃分不是絕對的。關(guān)于那些剛性好、余量小、加工要求

不高或者內(nèi)力影響不大的工件，如有些重型零件的加工，能夠不劃分加工階

段。

三、機床與工藝裝備的選擇

1.機床的選擇

選擇機床設(shè)備的原則是：

(1)機床的要緊規(guī)格尺寸應(yīng)與被加工零件的外廓尺寸相習(xí)慣；

(2)機床的精度應(yīng)與工序要求的加工精度相習(xí)慣；

(3)機床的生產(chǎn)率應(yīng)與被加工零件的生產(chǎn)類型相習(xí)慣；

(4)機床的選擇應(yīng)習(xí)慣工廠現(xiàn)有的設(shè)備條件。

假如需要改裝或者設(shè)計專用機床，則應(yīng)提出設(shè)計任務(wù)書，闡明與加工工序內(nèi)容

有關(guān)的參數(shù)、生產(chǎn)率要求，保證零件質(zhì)量的條件與機床總體布置形式等。

2.工藝裝備的選擇

選擇工藝裝備，即確定各工序所用的刀具、夾具、量具與輔助工具等。

(1)夾具的選擇單件小批生產(chǎn)，應(yīng)盡量選用通用工具，如各類卡盤、虎鉗

與回轉(zhuǎn)臺等，為提高生產(chǎn)率可積極推廣與使用成組夾具或者組合夾具。大批大

量生產(chǎn)可使用高效的液壓氣動等專用工具。夾具的精度應(yīng)與工件的加工精度要

求相習(xí)慣。

(2)刀具的選擇通常使用通用刀具或者標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時也可使用高效復(fù)

合刀具及其它專用刀具。刀具的類型、規(guī)格與精度應(yīng)符合零件的加工要求。

（3）量具的選擇單件小批量生產(chǎn)應(yīng)使用通用量具，大批大量生產(chǎn)中使用各

類量規(guī)與一些高效的檢驗工具。選用的量具精度應(yīng)與零件的加工精度相習(xí)慣。

假如需要使用專用的工藝裝備時，則應(yīng)提出設(shè)計任務(wù)巾。

四、切削用量的確定

應(yīng)當(dāng)從保證工件加工表面的質(zhì)量、生產(chǎn)率、刀具耐用度與機床功率等因素來考

慮選擇切削用量。

1.粗加工切削用量的選擇

粗加工毛坯余量大，加工的精度與表面的粗糙度要求不高。因此，粗加工切削

用量的選擇應(yīng)在保證必要的刀具耐用度的前提下，盡可能提高生產(chǎn)率與降低成

本。

通常生產(chǎn)率以單位時間內(nèi)的金屬切除率Z3表示：Z3=1000vfapnm

3/so可見，提高切削速度、增大進給量與切削深度都能提高切削加工生產(chǎn)

率。其中。對刀具耐用度7影響最大，ap最小。在選擇粗加工切削用量

時，應(yīng)首先選用盡可能大的背吃刀量ap,其次選用較大的進給量,最后

根據(jù)合理的刀具耐用度，用計算法或者查表法確定合適的切削速度r。

（1）切削深度的選擇粗加工時，其由工件加工余量與工藝系統(tǒng)的剛度決

定。在保留后續(xù)工序加工余量的前提下，盡可能將粗加工余量一次切除掉；若

總余量太大，可分幾次走刀。

（2）進給量的選擇限制進給量的要緊因素是切削力。在工藝系統(tǒng)的剛性與

強度良好的情況下，可用較大的F值。具體可用查表法，參閱機械加工工藝

手冊，根據(jù)工件材料與尺寸大小、刀桿尺寸與初選的切削深度ap選取。

（3）切削速度的選擇切削速度要緊受刀具耐用度的限制，在ap及/、選

定后，v可按公式計算得到。切削用量dp、、F與P三者決定切削功

率，確定r時應(yīng)考慮機床的許用功率。

2.精加工時切削用量的選擇

在精加工時，加工精度與表面粗糙度的要求都較高，加工余量小而均勻。因

此，在選擇精加工的切削用量時，著重是考慮保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡

量提高生產(chǎn)率。

（1）背吃刀量的選擇由粗加工后留下的余量決定，通常dp不能太

大，否則會影響加工質(zhì)量。

（2）進給量的選擇限制進給量的要緊因素是表面粗糙度。應(yīng)根據(jù)加工表面

I

的粗糙度要求、刀尖圓弧半徑r3、工件材料、主偏角弓及副偏角J等

選取fo參見機械加工工藝人員手冊的有關(guān)表格。

（3）切削速度的選擇要緊考慮表面粗糙度要求與工件的材料種類。當(dāng)表面

粗糙度要求較高時，切削速度也較大。

第五節(jié)加工余量及其確定方法

關(guān)于零件的某一個表面，為達(dá)到圖紙所規(guī)定的精度及表面粗糙度，往

往需要通過多次加工方能完成。而每次加工都需要去除余量。

一、加工余量的概念

加工余量是指在加工過程中從被加工表面上切除的金屬層厚度。加工

余量可分為加工總余量與工序余量兩種。

加工總余量為同一表面上毛坯尺寸與零件設(shè)計尺寸之差（即從加工表

面上切除的金屬層總厚度）。

工序余量是指工件某一表面相鄰兩工序尺寸之差（即一道工序中切除

的金屬層厚度）。按照這一定義，工序余量有單邊余量與雙邊余量之分。零件

的非對稱結(jié)構(gòu)的非對稱表面，其加工余量通常為單邊余量；如單一平面的加工

余量為單邊余量。零件對稱結(jié)構(gòu)的對稱表面，其加工余量為雙邊余量；如回轉(zhuǎn)

體表面（內(nèi)、外圓柱表面）的加工余量為雙邊余量。

顯然某表面加工總余量（幻1）等于該表面各個工序余量（Zi）

之與，即

Z￡=Z1+Z2+…+Zn（8-2）

其中，〃為機械加工工序數(shù)目。Z1為第一道粗加工工序的加工余

量。通常來說，毛坯的制造精度高，Z1就??；若毛坯制造精度低，Z1就

大（具體數(shù)值可參閱有關(guān)毛坯余量手冊）。

動畫工序余量

工序余量與工序尺寸的關(guān)系

二、影響加工余量的因素

影響工序余量的因素比較多、復(fù)雜。結(jié)合圖8-21所示用小頭孔與

端面定位，鏈削連桿大孔工序的情形，綜合分析影響工序余量的要緊因素有：

1.前一工序產(chǎn)生的表面粗糙度/fa與表面缺陷層深度〃a其應(yīng)在本工序切

除掉。表面層的結(jié)構(gòu)如圖8-22所示。表面上Ra與Ha的大小，與所用的

加工方法有關(guān)，表8-8為有關(guān)的實驗數(shù)據(jù)。

圖8-22表面粗糙及缺陷層結(jié)構(gòu)

2.加工前或者上道工序的尺寸公差Ta本工序應(yīng)切除上道工序尺寸公差中包

含的各類誤差。待加工表面存在各類幾何形狀誤差，如圓度、圓柱度等，其包

含在前工序公差范圍內(nèi)。

3.加工前與上工序各表面間的相互位置誤差Pa包含軸線、平面的本身形

狀誤差（如彎曲、偏斜等）及其相互位置誤差（如偏移、平行度、垂直度、同

軸度誤差等）。

表8-8表面粗糙度而與表面缺陷層厚質(zhì)由值（口m）

加工方法RaHa加工方法RaHa

粗車內(nèi)外圓15^10040飛0粗刨15^10040~50

精車內(nèi)外圓5~4530~40精刨5~4525~40

粗車端面15~22540-60粗插2510050~60

精車端面5~2430~40精插5~4535~50

鉆45~22540~60粗銃15~22540~60

粗?jǐn)U孔25~22540~60精銃5~4525~40

精擴孔25^10030~40拉1.7~3.510~20

粗較25^10025~30切斷45~22560

精校5.5~2510"20研磨0~1.63~5

粗鎮(zhèn)25~22530~50超級光磨0^0.80.2飛.3

精鐐5~2525~40拋光0.06^1.62~5

磨外圓1.7^1515~25

磨內(nèi)圓1.7~1520~30閉式模鍛100^225500

磨端面1.7~1515~35冷拉25^10080~100

磨平面1.7^1520~30高精度輾壓100^225300

4.本工序的裝夾誤差￡b包含定位誤差、夾緊誤差與夾具本身的誤差。

根據(jù)以上分析，可建立下列加工余量計算式:

加工外圓與孔時：Zb=7a+2(，a+/?a)+2|萬&+邑|

(8-3)

加工平面時：Zb=ra+(〃a+/?a)+|A+(8-4)

三、確定余量的方法

1.分析計算法

在已知各個影響因素的情況下，計算法是比較精確的。在應(yīng)用式

(8-3)與(8-4)時，要針對具體情況對其加以分析、簡化。比如，

(1)在無心外圓磨床上加工零件，裝夾誤差可忽略不計，故

Zb=Ta+2(〃a+〃a+oa)(8-5)

(2)當(dāng)用浮動較刀、較孔與拉孔(工作端面用浮動支承)時，空間偏差對

余量無影響，也無裝夾誤差的影響，故

Zb=Ta+2(〃a+〃a)(8-6)

(3)超精加工、研磨及拋光時，要緊是為了改善工件的表面粗糙度，故

Zb=7a+24a(8-7)

2.經(jīng)驗估計

多用于多件小批生產(chǎn)，要緊用來確定總余量。由一些有經(jīng)驗的工程技

術(shù)人員根據(jù)經(jīng)驗確定余量的大小。通常地，由經(jīng)驗法確定加工余量往往偏大。

3.查表法

根據(jù)通用的機械加工工藝人員手冊［30］或者工廠制成的經(jīng)驗數(shù)據(jù)表

格，能夠查出各類工序余量或者加工總余量，并結(jié)合實際加工情況加以修正，

確定加工余量。此法方便、迅速，生產(chǎn)中被廣泛使用。

第六節(jié)加工工藝尺寸的計算

在擬定加工工藝路線之后，即應(yīng)確定各個工序所應(yīng)達(dá)到的加工尺寸及

其公差，與所應(yīng)切除的加工余量，這一工作通常是運用尺寸鏈原理進行的。

一、尺寸鏈的基本概念

進行加工工藝（裝配工藝）分析時，都有關(guān)于尺寸公差與技術(shù)要求的

計算問題。運用尺寸鏈原理進行分析計算，能夠使這些分析計算大為簡化。

圖8-23加工尺寸鏈?zhǔn)疽鈭D

1.尺寸鏈的定義與構(gòu)成

在零件的加工與裝配過程中，經(jīng)常遇到一些相互聯(lián)系的尺寸組合，這

種相互聯(lián)系、并按一定順序排列的封閉尺寸組合稱之尺寸鏈。在零件加工過程

中，由加工過程中有關(guān)的工藝尺寸所構(gòu)成的尺寸鏈，稱之加工尺寸鏈；在機器

裝配過程中，由有關(guān)零件上的有關(guān)尺寸構(gòu)成的尺寸鏈，稱之裝配尺寸鏈。

圖8-23所示是一塊狀零件加工工藝尺寸鏈的例子。加工中操縱A

1、力2兩個工序尺寸，就能夠確定尺寸力￡。這樣，［1、/2、A

￡三個尺寸構(gòu)成一個封閉的尺寸組合，即形成一個尺寸鏈。為簡單扼要地表

示尺寸鏈中各尺寸之間的關(guān)系，常將相互聯(lián)系的尺寸組合從零件（部件）的具

體結(jié)構(gòu)中抽象出來，繪成尺寸鏈簡圖。其不需要或比例繪制，只要求保持原有

的聯(lián)接關(guān)系。同一個尺寸鏈中各個環(huán)以同一個字母表示，并以腳標(biāo)加以區(qū)別。

尺寸鏈中的每一個尺寸稱之尺寸鏈的環(huán)。環(huán)又可分為封閉環(huán)與構(gòu)成

環(huán)。

（1）封閉環(huán)在零件加工或者機器裝配后間接形成的尺寸，其精度是被間接

保證的，稱之封閉環(huán)。如圖8-23尺寸鏈中，A￡是封閉環(huán)。

（2）構(gòu)成環(huán)在尺寸鏈中，由加工或者裝配直接操縱，影響封閉環(huán)精度的各

個尺寸稱之構(gòu)成環(huán)。如圖8-23的/1與/I2是構(gòu)成環(huán)。構(gòu)成環(huán)按其對封閉

環(huán)的影響，又分增環(huán)與減環(huán)。

1）增環(huán)：當(dāng)其余各構(gòu)成環(huán)不變，凡是其尺寸增大會使封閉環(huán)尺寸也隨之增大

的構(gòu)成環(huán)稱之增環(huán)。以向右的箭頭表示。比如尺寸4就是增環(huán)。

2）減環(huán)：當(dāng)其余各構(gòu)成環(huán)不變，如其尺寸的增大，使封閉環(huán)尺寸隨之減小的

構(gòu)成環(huán)稱之減環(huán)，以向左的箭頭表示。如尺寸4就是減環(huán)。

在尺寸鏈中，判別增環(huán)或者減環(huán)，除用定義進行判別外，構(gòu)成環(huán)數(shù)較

多時，還可用畫箭頭的方法。即在繪制尺寸鏈簡圖時：用封閉的單向箭頭表示

各環(huán)尺寸。凡是箭頭方向與封閉環(huán)的箭頭方向相同的構(gòu)成環(huán)就是減環(huán)；箭頭方

向與封閉環(huán)箭頭方向相反者就是增環(huán)。

.尺寸鏈特性

（1）封閉性尺寸鏈?zhǔn)怯梢粋€封閉環(huán)與若干個（含1個）相互關(guān)聯(lián)的構(gòu)成環(huán)所

構(gòu)成的封閉圖形，因而具有封閉性。不封閉就不成為尺寸鏈，一個封閉環(huán)充應(yīng)

著一個尺寸鏈。

（2）關(guān)聯(lián)性由于尺寸鏈具有封閉性，因此尺寸鏈中的各環(huán)都相互關(guān)聯(lián)。尺寸

鏈中封閉環(huán)隨所有構(gòu)成環(huán)的變動而變動，構(gòu)成環(huán)是自變量，封閉環(huán)是因變量。

（3）尺寸鏈反映了其中各個環(huán)所代表的尺寸之間的關(guān)系，這種關(guān)系是客觀存在

的，不是人為構(gòu)造的。根據(jù)封閉環(huán)的特性，關(guān)于每一個尺寸鏈，只能有一個封

閉環(huán)。

（4）傳遞系數(shù)f表示各構(gòu)成環(huán)對封閉環(huán)影響大小的系數(shù)稱之傳遞系數(shù)。尺寸

鏈中封閉環(huán)與構(gòu)成環(huán)的關(guān)系可用方程式表示，即設(shè)第

加里

/個構(gòu)成環(huán)的傳遞系數(shù)為4,叫。關(guān)于增環(huán)，芻為正值；關(guān)于減環(huán)，

6為負(fù)值；若構(gòu)成環(huán)與封閉環(huán)平行，信卜L若構(gòu)成環(huán)與封閉環(huán)不平行，-1

V+1。圖8-23中的尺寸鏈可寫成方程式：4=4-4；其中環(huán)A

1是增環(huán)，4】=+1;環(huán)力2是減環(huán)，^2=-10

3.尺寸鏈的分類

尺寸鏈的類型根據(jù)不一致分類方法，能夠有各類類型。

（1）根據(jù)尺寸鏈的應(yīng)用場合，可分為零件設(shè)計尺寸鏈（全部構(gòu)成環(huán)為同一

零件的設(shè)計尺寸）、加工（工藝）尺寸鏈（全部溝成環(huán)為同一工件的加工工藝

尺寸，如圖8-23所示）與裝配（工藝）尺寸鏈（全部構(gòu)成環(huán)為不一致零件的

設(shè)計或者者完工尺寸）。設(shè)計尺寸是指零件圖樣上標(biāo)注的尺寸，加工工藝尺寸

是指工序尺寸、測量尺寸、毛坯尺寸與對刀尺寸等加工過程中直接操縱的尺

寸。

（2）根據(jù)尺寸鏈各環(huán)幾何特征與空間關(guān)系可分為直線尺寸鏈、角度尺寸

鏈、平面尺寸鏈與空間尺寸鏈。

（3）根據(jù)尺寸鏈中環(huán)數(shù)的多少，可分為2環(huán)尺寸鏈、3環(huán)尺寸鏈與多環(huán)

尺寸鏈。

（4）根據(jù)尺寸鏈之間的關(guān)系，可分為獨立尺寸鏈與并聯(lián)尺寸鏈。關(guān)于兩個

具有并聯(lián)關(guān)系的尺寸鏈，總有至少一個尺寸在該兩個尺寸鏈中充當(dāng)構(gòu)成環(huán)，稱

之為公共環(huán)。

尺寸鏈的分類盡管有多種，但基本的、典型常用的是直線尺寸鏈。其

它類型的尺寸鏈均可通過適當(dāng)?shù)淖儞Q，轉(zhuǎn)換成直線尺寸鏈的問題進行分析。故

在此要緊研究直線尺寸鏈。

4.直線尺寸鏈的計算方法

直線尺寸鏈有兩種解法：極值法與概率法。極值法是指各構(gòu)成環(huán)出現(xiàn)

極值時，封閉環(huán)尺寸與構(gòu)成環(huán)尺寸之間的關(guān)系。概率法是應(yīng)用概率論與數(shù)理統(tǒng)

計原理來進行尺寸鏈分析計算的方法。極值法比較保守，但計算簡便。以設(shè)計

尺寸為封閉環(huán)所構(gòu)成的尺寸鏈，其構(gòu)成環(huán)的數(shù)量通常不超過4個（即屬于少

環(huán)尺寸鏈），因此在求解加工尺寸鏈時，通常都使用極值法，使計算過程簡單

方便，結(jié)果可靠。極值法的基本計算公式有下列五大關(guān)系：

（1）各環(huán)基本尺寸之間的關(guān)系

封閉環(huán)的基本尺寸等于各個增環(huán)的基本尺寸之與減去各個減環(huán)的基本尺寸之

與。

?—1一

SA-EA

A￡ui卜虹1(8-8)

式中/￡一封閉環(huán)基本尺寸;

4一第i個增環(huán)基本尺寸;

4一第j.個減環(huán)基本尺寸；

〃一尺寸鏈中包含封閉環(huán)在內(nèi)的總環(huán)數(shù);

/〃一增環(huán)的數(shù)目。

（2）各環(huán)極限尺寸之間關(guān)系

由式（8-8）推理可得到封閉環(huán)最大極限尺寸與各構(gòu)成環(huán)極限尺寸之間的關(guān)

系，

=Z45-

(8-9a)

而在相反的情況下，得到封閉環(huán)最小極限尺寸與各構(gòu)成環(huán)極限尺寸之間的關(guān)

系，

*—.I.

4g=￡心-EAm

1?!/(8-9b)

（3）各環(huán)尺寸極限偏差之間的關(guān)系

由式（8-9a）減去（8-8）,可得：

ESa=￡弦-g甌

2J—.】（8-10a）

由式（8-9b）減去（：8-8）,則得：

%=￡甌-W甌

2（8-10b）

式中ES為上偏差；EI為下偏差。

（4）各環(huán)公差或者誤差之間的關(guān)系

由式（8-9a）減去（：8-9b）,得到尺寸鏈中各環(huán)公差之間的關(guān)系：

z（8-11a）

式中T2一封閉環(huán)公差；Ti—第i個構(gòu)成環(huán)公差。

由此可見，在封閉環(huán)公差一定的條件下，假如能減少構(gòu)成環(huán)的數(shù)目，

就能夠相應(yīng)放大各構(gòu)成環(huán)的公差，從而使之容易加工。因此在構(gòu)成加工尺寸鏈

時，應(yīng)當(dāng)盡量減少構(gòu)成環(huán)的數(shù)量。

當(dāng)各環(huán)的實際誤差量不等于相應(yīng)的公差時，則各環(huán)的誤差量之間的關(guān)

系是；

J?4

6工=Z0i

（8-1lb）

式中32一封閉環(huán)的誤差；3i一第/個構(gòu)成環(huán)的誤差。

（5）各環(huán)平均尺寸與平均偏差之間的關(guān)系

將式（8-9a）與式（8-9b）相加，并用2除之，可得平均尺寸之間的關(guān)

系：

4：乂

(8-12a)

將式（8-12a）與式（8-8）相減，可得相關(guān)于平均尺寸的各環(huán)平均偏差之

間的關(guān)系：

%=三礪W甌

ul(8-12b)

式中12M一封閉環(huán)的平均尺寸;

AiM一封閉環(huán)的平均偏差；

EM2-構(gòu)成環(huán)平均尺寸；

EMi-構(gòu)成環(huán)的平均偏差。

二、加工尺寸鏈概述

由機械加工工藝過程中，各個工藝尺寸所構(gòu)成的尺寸鏈，稱之機械加

工工藝尺寸鏈，簡稱加工尺寸鏈。

1.加工尺寸鏈的構(gòu)成背點

（1）加工尺寸鏈的閡成環(huán)加工尺寸鏈的構(gòu)成環(huán)即是工藝尺寸。所謂工藝尺

寸就是在工藝附圖或者工藝規(guī)程中所給出的尺寸與要求，其包含工序尺寸、毛

坯尺寸與測量尺寸與相互位置要求等。以圖8-24所示塊狀零件為例，其中

工序尺寸以單箭頭表示。若兩端均為完工面，稱之完工尺寸；有一端尚留有

余量，稱之中間尺寸。而毛坯尺寸為雙向箭頭，兩端表面皆為毛面。

（2）加工尺寸鏈的封閉環(huán)在機械加工過程中，確定各工序的工藝尺寸是為

了使加工表面達(dá)到所要求的設(shè)計要求，同時還要使加工時能rr一個合理的加工

余量，保證加工后得到的表面既達(dá)到所要求的加工質(zhì)量，乂不至于浪費材料。

因此，在加工尺寸鏈中，以設(shè)計要求或者加工余量為封閉環(huán)，來分析確定相應(yīng)

的工藝尺寸。

2.加工尺寸鏈的形式

加工尺寸鏈根據(jù)其封閉環(huán)尺寸的不一致，有兩種基本形式：

（1）設(shè)計尺寸鏈：即以零件圖上的一個設(shè)計尺寸為封閉環(huán)，與加工過程中

與其有關(guān)的工藝尺寸為構(gòu)成環(huán)所構(gòu)成的尺寸鏈。

（2）余量尺寸鏈：即以某一工序的加工余量為封閉環(huán)，以加工過程中，與

其有關(guān)的工藝尺寸為構(gòu)成環(huán)所構(gòu)成的尺寸鏈。

由于在制訂機械加工工藝規(guī)程時，往往力求使工藝路線盡量縮短，常

出現(xiàn)一個工序尺寸同時保證兩個或者幾個設(shè)計要求的情況，這種工序尺寸在加

工尺寸鏈中稱作“公共環(huán)”。故在設(shè)計尺寸鏈之間存在“并聯(lián)”與“獨立”關(guān)

系。在每種產(chǎn)品的機械加工工藝過程中，并聯(lián)設(shè)計尺寸鏈?zhǔn)瞧毡榇嬖诘?，直?/p>

影響工藝尺寸的分析計算。同樣在加工尺寸鏈中，還存在著不容忽視的二環(huán)尺

寸鏈。

3.加工尺寸鏈的查找

加工尺寸鏈的建立，是分析計算加工工藝尺寸的前提。加工尺寸鏈反

映加工過程中各有關(guān)加工工藝尺寸對封閉環(huán)尺寸的影響關(guān)系。各個加工工藝尺

寸的誤差，在加工過程中產(chǎn)生在被加工表面上，并通過后續(xù)工序的工藝尺寸傳

遞與累積，最終達(dá)到封閉環(huán)尺寸兩端面。

圖8-25設(shè)計尺寸鏈與余量尺寸鏈

因此，在建立加工尺寸鏈時，首先要確定封閉環(huán)。由上述可知，加工

尺寸鏈的封閉環(huán)只能是零件圖上的設(shè)計尺寸（或者設(shè)計要求）或者者加工過程

中的加工余量。然后，從封閉環(huán)的兩端（隨后由工序尺寸的基準(zhǔn)面）開始，查

找各工藝尺寸的加工表面，按照被加工零件上各有關(guān)表面加工順序及其關(guān)系，

依次（通常是由精加工工序向粗加工工序）查找，首尾相接，將各有關(guān)（加工

面與基準(zhǔn)面重合）的工藝尺寸作為相應(yīng)的構(gòu)成環(huán)，直到兩端查找的基準(zhǔn)端面在

某一表面匯合形成封閉為止。為使查找過程直觀，能夠?qū)⒂嘘P(guān)工藝尺寸按照順

序排列開，如圖8-24所示為只考慮高度尺寸的情形。

加工尺寸鏈的個數(shù)，取決于封閉環(huán)的數(shù)量。圖8-24例中，封閉環(huán)尺

寸共有兩個設(shè)計尺寸與二個加工余量.因此，應(yīng)能建立五個加T尺寸鏈，見圖

8-25所示。

三、加工工藝尺寸計算舉例

在工序圖或者工序卡中標(biāo)注的尺寸，稱之工序尺寸。通常工序尺寸不

能從零件圖上直接得到，而需要通過一定的計算。

運用加工尺寸鏈可確定機械加工工藝規(guī)程制訂中，毛坯尺寸、工序尺

寸（包含完工、中間工序尺寸）與其它有關(guān)工藝尺寸與公差。在應(yīng)用加工尺寸

鏈確定加工工藝尺寸時，盡管具體對象、工藝過程的復(fù)雜程度各有不一致，但

是對加工工藝尺寸的分析計算可歸納為下列三種情況：

1.零件加工表面本身各加工工藝尺寸、公差的確定；

2.零件加工表面之間的位置尺寸、公差的確定；

3.同時確定零件加工表面本身與加工表面之間的尺寸與公差的情況。

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。

1.加工表面本身各工序尺寸、公差的確定

零件上的內(nèi)孔、外圓與平面的加工多屬于這種情況。當(dāng)表面需要通過

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使用的加

工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟加工精度。因此，確定各工序的加工余量與各工序所能

達(dá)到的經(jīng)濟加工精度后，就能夠計算出各工序的尺寸及公差。計算順序是從最

后一道工序向前推算。

例8-1材料為45鋼的法蘭盤零件上有一個中60+0.030mm圓

孔，表面粗糙度Ra值為0.08um；需淬硬，毛坯為鍛件。孔的機械加工

工藝過程是粗錢一半精像一熱處理一磨孔。加工過程中，使用同一基準(zhǔn)完成該

孔的各次加工，即基準(zhǔn)不變。在分析中可忽略不一致裝夾中定位誤差對加工精

度的影響。試確定各加工工序的工序尺寸及其上、下偏差。

求解過程如下:

（1）根據(jù)工藝手冊[30],查得加工孔各工序的直徑加工余量為：

磨孔余量：z0=0.5nm；

半精鏈余量：Z1=1.0mni；

粗鏈余量：Z2=3.5mmo

（2）確定各個工序的尺寸

磨削后應(yīng)達(dá)到零件圖上規(guī)定的設(shè)計尺寸，故磨削工序尺寸為：D=60mm；

為了留出磨削加工余量，半精饃后孔徑的基本尺寸應(yīng)為：〃1=60—0.5=

59.5mm；

為了留出半精鑲加工余量，粗鎮(zhèn)后孔徑的基本尺寸應(yīng)為：D2=59.5-

1.0=58.5mm；

為了留出粗鏈加工余量，毛坯孔徑的基本尺寸應(yīng)為：〃3=58.5-

3.5=55nim。

（3）確定各工藝尺寸的公差

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。根據(jù)機械加工工藝手

冊，查找確定各工序尺寸的精度公差為：

磨削：IT7=0.03mm

半精鎮(zhèn)：IT10=0.12m

粗像：TT13=0.46mm

毛坯：IT18=4.00mm

（4）確定各工序表面所達(dá)到的表面粗糙度

圖8-26孔的加工尺寸及其公差

由機械加工工藝手冊，分別?。?/p>

磨削：0.8Rm

半精徵3.2um

粗鑲：12.5um

毛坯：毛面

(5)確定各工序尺寸的偏差

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(biāo)注極限偏差，毛坯尺寸按“1/3?2/3入體原則”標(biāo)注偏差，如圖

8-26所示。

(6)校核各工序的M工余量是否合理

?0

叫

圖8-27半精鏡孔余量尺寸鏈

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。

比如，驗算半精錘工序的加工余量。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，能夠計算出半精鍵工序的

最大、最小加工余量，即余量尺寸鏈的封閉環(huán)的吸限尺寸：

ZImax=59.62—58.5=1.12mm；ZImin=59.5—58.96=

0.54mm.0

結(jié)果說明，最小加工余量處于（1/3?2/3）Z1范圍內(nèi)。故所

確定的工序尺寸能保證半精鏤工序有適當(dāng)?shù)募庸び嗔俊?/p>

2.零件各被加工表面之間的位置尺寸與公差的確定

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(zhǔn)、定位基準(zhǔn)或者者工序基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合的情況必定存

在。

例8-2以圖8-24所示塊狀零件的加工過程為例。其高度方向的沒

計尺寸分別為Z?1=500-0.4mm,D2=20+0.20mm。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81、B2o加工過程為：

工序1：以面1為基準(zhǔn)，加工面3,有工序尺寸P1,加工余量Z1；

工序2：以面3為基準(zhǔn)，加工面1,有工序尺寸P2,加工余量Z2；

工序3：以面3為基準(zhǔn)，加工面2,有工序尺寸P3,加工余量Z3。

具體分析計算步驟如下：

由題意分析知，本例需要確定的有關(guān)工藝尺寸有：中間尺寸、完工尺

寸與毛坯尺寸。

（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)計尺寸鏈與3個余量尺寸鏈；見圖8-25所列。

（2）完工尺寸尸2、P3的確定：尸2、P3與設(shè)計尺寸有關(guān)，

應(yīng)由設(shè)計尺寸鏈確定。

1）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對尸2要求高。則由鏈b確定夕2的公差。綜合考慮，

取73=0.08mm；由式（8-11a）得：T2=0.12mm。

2）基本尺