加工余量確定

1、1加工余量的確定本章要點定位基準的選擇工藝路線擬訂工藝尺寸鏈工藝過程經(jīng)濟分析計算機輔助工藝過程設計23v 機械加工工藝過程 采用各種機械加工方法，直接用于改變毛坯的形狀、尺寸、表面質量，使之成為合格零件的全部勞動過程。v 機械加工工藝規(guī)程 規(guī)定零件機械加工工藝過程的工藝文件。v 工藝規(guī)程的作用 連接產(chǎn)品設計和制造過程的橋梁，是企業(yè)組織生產(chǎn)活動和進行生產(chǎn)管理的重要依據(jù)。4（工藝過程卡、工序卡、工藝卡）567 1）以保證零件加工質量，達到設計圖紙規(guī)定的各項技術要求為前提。2）工藝過程有較高的生產(chǎn)效率和較低的成本。3）充分考慮和利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，盡可能作到平衡生產(chǎn)。4）盡量減輕工人勞動強度，保證安全

2、生產(chǎn)，創(chuàng)造良好、文明勞動條件。5）積極采用先進技術和工藝，減少材料和能源消耗，并應符合環(huán)保要求。 8 9 1閱讀裝配圖和零件圖 了解產(chǎn)品的用途、性能和工作條件，熟悉零件在產(chǎn)品中的地位和作用，明確零件的主要技術要求。2工藝審查 審查圖紙上的尺寸、視圖和技術要求是否完整、正確、統(tǒng)一，分析主要技術要求是否合理、適當，審查零件結構工藝性。 3熟悉或確定毛坯 確定毛坯的依據(jù)是零件在產(chǎn)品中的作用、零件本身的結構特征與外形尺寸、零件材料工藝特性以及零件生產(chǎn)批量等。常用的毛坯種類有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件、型材等，其特點及應用見表5-4。10表5-4 各類毛坯的特點及適用范圍 毛坯種類制造精度（IT）加工余

3、量原 材 料工件尺寸工件形狀機械性能適用生產(chǎn)類型型 材型材焊接件砂型鑄造自由鍛造普通模鍛鋼模鑄造精密鍛造壓力鑄造熔模鑄造沖壓件粉末冶金件工程塑料件 13級以下13級以下1115101281181171081079 911大一般大大一般較小較小小很小小很小 較小各種材料鋼 材鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼材為主鋼,鍛鋁,銅等鑄鋁為主鋼材,鍛鋁等鑄鐵,鑄鋼,青銅鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼鐵,銅,鋁基材料工程塑料小 型大、中型各種尺寸各種尺寸中、小型中、小型小 型中、小型小型為主各種尺寸中、小尺寸 中、小尺寸簡 單較復雜復 雜較簡單一 般較復雜較復雜復 雜復 雜復 雜較復雜復雜較好有內應力差好好較好較好較好較好好一般

4、一般各種類型單 件單件小批單件小批中、大批量中、大批量大 批 量中、大批量中、大批量大 批 量中、大批量 中、大批量114. 選擇定位基準（見5.2節(jié)）5. 擬定加工路線（見5.3節(jié)）6. 確定滿足各工序要求的工藝裝備12 確定各工序加工余量，計算工序尺寸和公差（見5.4，5.5節(jié)）確定切削用量（見3.6節(jié)）確定時間定額（見5.7.1節(jié)）編制數(shù)控加工程序（對數(shù)控加工）評價工藝路線 對所制定的工藝方案應進行技術經(jīng)濟分析，并應對多種工藝方案進行比較，或采用優(yōu)化方法，以確定出最優(yōu)工藝方案（見5.6.3節(jié)）。12. 填寫或打印工藝文件1314在加工時用于工件定位的基準稱為定位基準。又可進一步分為： 使

5、用未經(jīng)機械加工表面作為定位基準，稱為粗基準。零件上根據(jù)機械加工工藝需要而專門設計的定位基準。如用作軸類零件定位的頂尖孔，用作殼體類零件定位的工藝孔或工藝凸臺（圖5-1）等。使用經(jīng)過機械加工表面作為定位基準，稱為精基準。15 工藝凸臺A向A圖5-1 小刀架上的工藝凸臺16a a）b b）c c）保證相互位置要求原則如果首先要求保證工件上加工面與不加工面的相互位置要求，則應以不加工面作為粗基準。 余量均勻分配原則如果首先要求保證工件某重要表面加工余量均勻時，應選擇該表面的毛坯面作為粗基準。 圖5-2 粗基準選擇比較17圖5-3 床身粗基準選擇比較工序1工序1工序2工序2 便于工件裝夾原則要求選用的

6、粗基準面盡可能平整、光潔，且有足夠大的尺寸，不允許有鍛造飛邊、鑄造澆、冒口或其它缺陷。也不宜選用鑄造分型面作粗基準。粗基準一般不得重復使用原則 18 a) b) 圖5-4 粗基準重復使用錯誤示例及改進19圖5-5 主軸箱零件精基準選擇 基準重合原則選用被加工面設計基準作為精基準統(tǒng)一基準原則當工件以某一表面作精基準定位，可以方便地加工大多數(shù)（或全部）其余表面時，應盡早將這個基準面加工出來，并達到一定精度，以后大多數(shù)（或全部）工序均以它為精基準進行加工 20 圖5-7 以頂面和兩銷孔定位 鏜孔支架圖5-6 置于箱體中部的吊架支承 吊架21 在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的統(tǒng)一基準形式有： 1）軸類零件常使

7、用兩頂尖孔作統(tǒng)一基準； 2）箱體類零件常使用一面兩孔（一個較大的平面和兩個距離較遠的銷孔）作統(tǒng)一基準； 3）盤套類零件常使用止口面（一端面和一短圓孔）作統(tǒng)一基準； 4）套類零件用一長孔和一止推面作統(tǒng)一基準。采用統(tǒng)一基準原則好處： 1）有利于保證各加工表面之間的位置精度； 2）可以簡化夾具設計，減少工件搬動和翻轉次數(shù)。 注意：采用統(tǒng)一基準原則常常會帶來基準不重合問題。此時，需針對具體問題進行具體分析，根據(jù)實際情況選擇精基準。 22 互為基準原則 軸徑軸徑錐孔圖5-8 主軸零件精基準選擇【例】主軸零件精基準選擇（圖5-8）自為基準原則 【例】床身導軌面磨削加工（圖5-9）圖5-9 導軌磨削基準選擇

8、23 圖5-11 浮動鏜刀塊1工件 2鏜刀塊 3鏜桿便于裝夾原則所選擇的精基準，應能保證工件定位準確、可靠，并盡可能使夾具結構簡單、操作方便。圖5-10 外圓研磨示意圖【例】鉸孔、拉孔、研磨（圖5-10）【例】浮動鏜刀塊鏜孔（圖5-11）24 圖5-12 搖桿零件圖4012H7鑄造圓角R3其余倒角145600.059.520H71.63.23.23.21.64018M83.2R127100.1ABDC1545【例 5-1】選擇圖5-12所示搖桿零件的定位基準。零件材料為HT200，毛坯為鑄件，生產(chǎn)批量：5000件。 2526圖5-13 加工誤差與成本關系C0ABv 經(jīng)濟精度隨年代增長和技術進步

9、而不斷提高（圖5-14）v 在正常加工條件下（采用符合質量標準的設備和工藝裝備，使用標準技術等級工人，不延長加工時間），一種加工方法所能保證的加工精度和表面粗糙度（圖5-13AB段）加工誤差（m）196010-110-210-319202000102101100年代圖5-14 加工精度與年代的關系 一般加工精密加工超精密加工27 1）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求2）零件材料的加工性3）生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍要求4）企業(yè)現(xiàn)有加工設備和加工能力5）經(jīng)濟性28 研 磨IT5Ra 0.0080.32超 精 加 工IT5Ra 0.010.32砂 帶 磨IT5Ra 0.010.16精 密 磨 削IT5R

10、a 0.0080.08拋 光Ra 0.0081.25金 剛 石 車IT56Ra 0.021.25滾 壓IT67Ra 0.161.25精 磨IT67Ra 0.161.25精 車IT78Ra1.2 55粗 磨IT89Ra 1.2510半 精 車IT1011Ra 2.512.5粗 車IT1213Ra 1080圖5-15 外圓表面的典型加工工藝路線 29 圖5-16 孔的典型加工工藝路線 珩 磨IT56Ra0.041.25研 磨IT56Ra0.0080.63粗 鏜IT1213Ra 520鉆IT1013Ra 580半 精 鏜IT1011Ra 2.510粗 拉IT910Ra 1.255擴IT913Ra 1

11、.2540精 鏜IT79Ra 0.635粗 磨IT911Ra1.2510精 拉IT79Ra0.160.63推IT68Ra0.081.25餃IT69Ra 0.3210金 剛 鏜IT57Ra0.161.25精 磨IT78Ra0.080.63滾 壓IT68Ra0.011.25手 餃IT5Ra0.081.2530圖5-17 平面典型加工工藝路線 拋 光Ra0.0081.25研 磨IT56Ra0.0080.63精 密 磨IT56Ra 0.040.32半 精 銑IT811Ra 2.510精 銑IT68Ra 0.635高 速 精 銑IT67Ra 0.161.25導 軌 磨IT6Ra0.161.25精 磨IT

12、68Ra 0.161.25寬 刀 精 刨IT6Ra 0.161.25粗 磨IT810Ra 1.2510精 刨IT68Ra 0.635半 精 刨IT811Ra 2.510半 精 車IT811Ra 2.510粗 銑IT1113Ra 520粗 刨IT1113Ra 520砂 帶 磨IT56Ra0.010.32金 剛 石 車IT6Ra0.021.25刮 研Ra 0.041.25精 車IT68Ra 1.255粗 車IT1213Ra 1080精 拉IT69Ra 0.322.5粗 拉IT1011Ra 52031 先基準后其他先加工基準面，再加工其他表面先面后孔有兩層含義：先主后次也有兩層含義：先粗后精32 v

13、 為改善工件材料切削性能而進行的熱處理工序（如退火、正火等），應安排在切削加工之前進行v 為消除內應力而進行的熱處理工序（如退火、人工時效等），最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之前v 為了改善工件材料的力學物理性質而進行的熱處理工序（如調質、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前進行。其中滲碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。而表面淬火和滲氮等變形小的熱處理工序，允許安排在精加工后進行v 為了提高零件表面耐磨性或耐蝕性而進行的熱處理工序以及以裝飾為目的的熱處理工序或表面處理工序（如鍍鉻、鍍鋅、氧化、煮黑等）一般放在工藝過程的最后。33除操作工人自檢外，下列情況應安排檢驗工序： 零件加

14、工完畢后； 從一個車間轉到另一個車間前后； 重要工序前后。v 去毛刺工序 通常安排在切削加工之后。v 清洗工序 在零件加工后裝配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夾緊加工去磁后，應對工件進行認真地清洗。34 v 使每個工序中包括盡可能多的工步內容，從而使總的工序數(shù)目減少v 優(yōu)點： 1）有利于保證工件各加工面之間的位置精度； 2）有利于采用高效機床，可節(jié)省工件裝夾時間，減少工件搬運次數(shù)； 3）可減小生產(chǎn)面積，并有利于管理。v 使每個工序的工步內容相對較少，從而使總的工序數(shù)目較多v 工序分散優(yōu)點：每個工序使用的設備和工藝裝備相對簡單，調整、對刀比較容易，對操作工人技術水平要求不高35

15、 36 v 粗加工階段主要任務是去除加工面多余的材料v 半精加工階段使加工面達到一定的加工精度，為精加工作好準備v 精加工階段使加工面精度和表面粗糙度達到要求v 光整加工階段對于特別精密的零件，安排此階段，以確保零件的精度要求v 有利于保證零件的加工精度；v 有利于設備的合理使用和精密機床的精度保持；v 有利于人員的合理安排；v 可及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，以減少損失。37 形狀復雜、加工面多、加工量大、生產(chǎn)批量較小的零件（如批量較小的復雜箱體類零件） 普通機床無法加工或需使用復雜工裝才能加工的零件（如復雜輪廓面或復雜空間曲面） 加工精度要求高的零件（如某些徑向尺寸和軸向尺寸精度要求均很高的軸類零件）

16、 零件上某些尺寸難以測量和控制的情況（如具有不開敞內腔加工面的殼體或盒型零件） 零件一次裝夾，可完成銑、鏜、鉆、鉸、攻絲等多種操作圖5-18 各類機床適應的加工范圍專用機床數(shù)控機床通用機床零件復雜程度零件批量38 加工過程嚴格按程序指令自動進行數(shù)控加工工藝設計要求詳細、具體和完整。如工件在機床（或夾具）上裝夾位置、工序內工步的安排、刀具選用、切削用量、走刀路線等，都必須在工藝設計中認真考慮和明確規(guī)定 自行調整能力較差數(shù)控加工工藝設計應十分嚴密、準確，必須注意到加工中的每一個細節(jié)，如每個坐標尺寸的計算、對刀點和換刀點的確定、攻絲時的排屑動作等。程序須經(jīng)驗證正確后，方可進行正式加工 多采用工序集中

17、原則，一次裝夾可完成多個表面加工 刀具（相對工件）運動路徑對生產(chǎn)率、加工精度影響很大，需合理規(guī)劃 使用夾具相對簡單39點位加工通常按空程最短安排走刀路線。位置精度要求較求高的孔系加工，要注意避免反向間隙影響對刀點234ABCD1XY對刀點23ABCD1XY45刀具折返點圖5-19 孔加工路線示例a）b）40輪廓加工刀具應從切向進入輪廓加工，加工完成后不要在切點處取消刀補，要安排一段沿切向繼續(xù)運動距離 圖5-20 內、外圓加工路線a）外圓加工b）內孔加工（對刀點）12345圓弧切入點切出時多XYOOYX刀具運動軌跡圓弧切入點64321（對刀點）57切出點刀具運動軌跡運動距離41 形腔加工在保證加

18、工精度前提下，使走刀路徑最短a）b）c）5-21 型腔加工路線比較 42 高速加工保證刀具運動軌跡光滑平穩(wěn)，并使刀具載荷均勻a）擺線加工 b）賽車線加工圖5-22 高速切削刀具路徑規(guī)劃（DELCAM公司 ）43確定數(shù)控加工內容：環(huán)槽、頂面和4-M10螺孔 定位、夾緊方案：以底面、孔和零件后側面作為定位基準。采用孔系組合夾具，基礎板圓柱銷（專用件）移動V形塊（合件），通過螺旋壓板壓緊0.054080選擇加工方法：上表面和 mm環(huán)槽采用銑削一次走刀加工；4-M10螺紋孔先打中心孔再鉆底孔，螺紋底孔用鉆頭倒角0.10104 -M 1 01 21 0+ 0 .10166+0.10+0.20102 5

19、01 3 270140951602 5 08 0R 4 0R 2 03 5+ 0 .0 5 4 8 00323 .21.63 .23 .2圖5-23 殼體零件簡圖44加工順序銑上平面鉆4-M10中心孔鉆4-M10底孔4-M10螺紋底孔倒角4-M10攻絲銑環(huán)槽零件坐標系設定如圖，坐標原點為孔軸線與零件上平面的交點工藝處理對刀點選在孔軸線與孔的上端面的交點，換刀點選在所定零件坐標系（X0，Y0，Z15）點刀具軌跡坐標計算4-M10螺紋孔中心坐標計算，環(huán)槽各基點（J、B、C、D）及四個圓弧的圓心坐標計算等 45零件號JS-1-26零件名稱殼體材料HT300程序編號00618機床型號HM500制表宮怡

20、工序內容刀具號刀具種類主軸轉速進給速度長度補償量半徑補償量銑平面T180硬質合金端銑刀S280F60D1D21鉆4-M10中心孔T23中心鉆S1000F100D2 鉆4-M10底孔T38.5高速鋼鉆S500F50D3 螺紋孔口倒角T418鉆頭（90o鋒角）S500F50D4 攻螺紋4-M10T5M101.5絲錐S60F90D5 銑10mm環(huán)槽T610高速鋼立銑刀S300F30D6D26表5-5 殼體數(shù)控加工工藝卡 4647 v 加工余量加工過程中從加工表面切去材料層厚度v 工序（工步）余量某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料層厚度 對于被包容表面bZab（5-1） 對于包容表面bZba（5

21、-2）a）b）c）d）Zbab圖5-24 工序加工余量ZbbabaZb2Zb2Zb2Zb2ab式中 Zb本工序余量； a 前工序尺寸； b 本工序尺寸。48 v 總加工余量零件從毛坯變?yōu)槌善非谐牧蠈涌偤穸?nSiiZZ（5-3）式中 ZS 總加工余量； Zi 第i道工序加工余量； n 該表面加工工序數(shù)。v 最大余量v 最小余量（5-4）maxmaxminmaxmaxminZabZba（被包容尺寸）（包容尺寸）minminmaxminminmaxZabZba（5-5）（被包容尺寸）（包容尺寸）49 式中 Zmax ，Zmin ，Zm 最大、最小、平均余量； TZ 余量公差； amax ，ami

22、n ，am 上工序最大、最小、平均尺寸； bmax ，bmin ，bm 本工序最大、最小、平均尺寸； Ta 上工序尺寸公差； Tb 本工序尺寸公差。v 平均余量mmmmmmZabZba（5-6）（被包容尺寸）（包容尺寸）v 余量公差maxminZabTZZTT（5-7）（被包容尺寸與包容尺寸）50（圖5-25）式中 Ry上一工序表面粗糙度； Ha上一工序表面缺陷層； ea 上一工序形位誤差； b本工序裝夾誤差。（5-8）minmin22yaabyaabZRHeZRHe平面加工軸、孔加工min2yaZRHmin2yaaZRHeminyZRRyHaeab圖5-25 最小加工余量構成51v 計算法采

23、用計算法確定加工余量比較準確，但需掌握必要的統(tǒng)計資料和具備一定的測量手段。v 經(jīng)驗法由一些有經(jīng)驗的工程技術人員或工人根據(jù)現(xiàn)場條件和實際經(jīng)驗確定加工余量。此法多用于單件小批生產(chǎn)。v 查表法利用各種手冊所給的表格數(shù)據(jù)，再結合實際加工情況進行必要的修正，以確定加工余量。此法方便、迅速，生產(chǎn)上應用較多。q 需要指出的是，目前國內各種手冊所給的余量多數(shù)為基本余量，基本余量等于最小余量與上一工序尺寸公差之和，即基本余量中包含了上一工序尺寸公差，此點在應用時需加以注意。521）確定各工序加工余量；2）從最終加工工序開始，即從設計尺寸開始，逐次加上（對于被包容面）或減去（對于包容面）每道工序的加工余量，可分別

24、得到各工序的基本尺寸；3）除最終加工工序取設計尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所對應的加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸公差；4）除最終工序外，其余各工序按“入體原則”標注工序尺寸公差；5）毛坯余量通常由毛坯圖給出，故第1工序余量由計算確定。53表5-6 主軸孔工序尺寸及公差的確定浮動鏜 0.1 100 7 Ra 0.8 精鏜 0.5 100-0.1=99.9 8 Ra 1.6半精鏜 2.4 99.9-0.5=99.4 10 Ra 3.2 粗鏜 5 99.4-2.4=97 12 Ra 6.3 毛坯孔 100- 8 =92120.03501000.054099.90.14099.40.35097

25、1292工序名稱加工余量工序基本尺寸加工經(jīng)濟精度(IT)工序尺寸及公差表面 粗糙度 主軸孔工序尺寸及公差的確定，加工過程：粗鏜半精鏜精鏜浮動鏜【例 5-2】5455 裝配尺寸鏈裝配尺寸鏈在機器設計和裝配過程中，由有關零件尺寸形成的尺寸鏈工藝尺寸鏈工藝尺寸鏈在加工過程中，由同一零件有關工序尺寸所形成的尺寸鏈56 v 增環(huán)增環(huán)該環(huán)變動（增大或減?。┮鸱忾]環(huán)同向變動（增大或減小）的環(huán)v 減環(huán)減環(huán)該環(huán)變動（增大或減?。┮鸱忾]環(huán)反向變動（減小或增大）的環(huán) 確定尺寸鏈中封閉環(huán)（因變量）和組成環(huán)（自變量）的函數(shù)關系式，其一般形式為：012(,)nAf A AA（5-9）57圖示尺寸鏈中，尺寸A0是加工過

26、程間接保證的，因而是尺寸鏈的封閉環(huán)；尺寸A1和A2是在加工中直接獲得的，因而是尺寸鏈的組成環(huán)。其中， A1為增環(huán)， A2為減環(huán)。 圖5-26 工藝尺寸鏈a1a2a0A1A2A0b)c)A1A2A0a)ABC0.05 A0.1 C 工藝尺寸鏈示例（圖5-26）：工件A、C面已加工好，現(xiàn)以A面定位用調整法加工B面，要求保證B、C面距離A0【例 5-3】012AAA尺寸鏈方程為：58 對式（5-9）兩邊取全微分，有： 012(,)nAf A AA（5-9）01niiifdAdAA（5-10）式中偏導數(shù)表示組成環(huán)對封閉環(huán)影響的大小，稱為誤差傳遞系數(shù)，記為i。式（5-10）也可以寫成如下形式：01111

27、mnmnjkjjkkjk mjk mjkffdAdAdAdAdAAA（5-11） 上述兩式為尺寸鏈特定偏差值計算公式，即誤差傳遞公式59 圖5-27a 所示零件，加工兩80H7孔，要求保證孔心距L0=3000.02，兩孔中心連線與A面夾角0=152。Y1的基本尺寸為160 ，根據(jù)幾何關系可確定X和Y2的基本尺寸分別為289.778 和237.646。若加工后實測結果為：X=289.780，Y1=159.995， Y2=237.648。試確定L0和0的偏差。【例 5-4】 圖5-27 誤差傳遞計算示例a）b）Y1Y2AXL000L0XY1Y2602121021222222212121289.77

28、877.64677.6460.0020.002( 0.005)0.0037300300300YYYYXdLdXdYdYYYXYYXYYX 對L0式兩邊取全微分，并將偏差值代入，得到： 22021210tanLYYXYYX用同樣的方法可求得：502.08104.3drad X、Y1、Y2、L0和0構成一平面尺寸鏈（圖b）。其中L0和0是封閉環(huán)。尺寸鏈方程為：【解】Y1Y2圖5-27 誤差傳遞計算示例AXL00a）0L0b）XY1Y261 v 公差極值算法 式中 T0L 極值公差； Ti 各組成環(huán)公差。（5-12）011mnjjkkjk mESESEI011mnjjkkjk mEIEIES（5-1

29、3）01nLiiiTT（5-14）62 v 公差概率算法（5-15）2201nQiiiTT2201nSiiiiTkT（5-16）2201nEiiiTkT（5-18）6kT（5-17）63v 極值算法 （5-19）012,MMMnMAfAAAv 概率算法 011 1222111,222MMMnMnnAfATATAT（5-20）式中為分布不對稱系數(shù)，定義如下（圖5-28） 圖5-28 分布系數(shù)與不對稱系數(shù) T= 2Amin分布中心分布中心AMAmaxXAAEIEST/2T/2(X)X2T（5-21） 64q 幾種常見誤差分布曲線的分布系數(shù) k 和分布不對稱系數(shù)的數(shù)值見教材表5-7。000-0.28

30、0.26-0.26K11.221.731.141.171.1733T/2T/2T/2分布特征正態(tài)分布三角分布均勻分布瑞利分布偏態(tài)分布外尺寸內尺寸 分布曲線 表5-7 幾種常見誤差分布曲線 650sintanCALEL=300.05A=100.01DC TC12=602 L0 CAEd a） b）圖5-29 平面尺寸鏈示例 圖5-29a所示斜孔鉆模板。采用工藝孔d輔助進行加工和測量。求孔d至斜孔中心線的距離尺寸C。已知孔d 與孔D的偏移量為E=0.01mm，A值如圖示?！纠?5-5】 建立尺寸鏈（圖b）【解】66對上式求全微分，有：02sintantansinsindCdACAdLdEd各組成環(huán)

31、的誤差傳遞系數(shù)分別為：111,1.155,0.577,sintanECA最終結果：采用極值算法 C = 20.9810.016mm 采用概率算法 C = 20.9810.026mm由式（5-14） ：0LEECCAATTTTT可求出 ：TC = 0.032由式（5-18）：0LEECCAATkTTTT可求出 ：TC = 0.052（k=1.4 ）227.321tansinsinCA 67 （5-22）011mnjkjkmAAA011mnjkjkmESESEI（5-23）011mnjkjkmEIEIES（5-24）01nLiiTT（5-25）011mnMjMkMjkmAAA（5-26）68 圖示

32、工件 ，以底面A定位，加工臺階面B，保證尺寸 ，試確定工序尺寸A2及平行度公差Ta2。 010.160A0.250025A【例 5-6】 尺寸鏈b）中，A0為封閉環(huán)，A1和A2是組成環(huán)；角度尺寸鏈（圖5-26c）中，a0為封閉環(huán)，a1 和a2是組成環(huán)?！窘狻繄D5-26 工藝尺寸鏈示例b)c)a)A1A2A0a1a2a0A1A2A0ABC0.05 A0.1 C求解圖5-206和圖5-26c的尺寸鏈，可得到：0.1020.250.153534.9A20.05aT工序尺寸：平行度公差：690170150.A 0360010.A 圖5-30 測量尺寸鏈示例A2 圖5-30所示零件，尺寸 A0不好測量，

33、改測尺寸A2 ，試確定A2的大小和公差0.0240.3660Av 由新建立的尺寸鏈可解出：0020350.A 4A0.192040A A2是測量直接得到的尺寸，是組成環(huán)；A0是間接保證的，是封閉環(huán)。計算尺寸鏈可得到：【解】【例 5-7】 假廢品問題：70D1 D2xHR1R2xH1) 拉內孔至 ；0.031057.75D2) 插鍵槽，保證尺寸x；試確定尺寸 x 的大小及公差。3) 熱處理建立尺寸鏈如圖b 所示，H是間接保證的尺寸，因而是 封閉環(huán)。計算該尺寸鏈，可得到：4) 磨內孔至 ，同時保證尺寸 。0.25062H0.032058D a） b）圖5-31 鍵槽加工尺寸鏈0.2350.0150

34、.22061.87561.89x【解】圖5-31所示鍵槽孔加工過程如下：【例 5-8】 71D1xD2H1v 討論：在前例中，認為鏜孔與磨孔同軸，實際上存在偏心。若兩孔同軸度允差為0.05，即兩孔軸心偏心為 e = 0.025。將偏心 e 作為組成環(huán)加入尺寸鏈（圖5-32b） a） b）圖5-32 鍵槽加工尺寸鏈H20.0250.025R1xHR2e0.210.170.04061.87561.905x重新進行計算，可得到： 72 圖 5-33 所示偏心零件，表面 A 要求滲碳處理，滲碳層深度規(guī)定為 0.50.8mm。與此有關的加工過程如下： 【例 5-9】【解】0.2510.0080.7HR2

35、R1H1H0b)圖5-33 滲碳層深度尺寸換算a)A1） 精車A面，保證直徑 ； 010.138.4D3） 精磨A面保證直徑尺寸 ，同時保證規(guī)定的滲碳層深度。020.01638DD2H0H12） 滲碳處理，控制滲碳層深度H1； 試確定H1的數(shù)值。建立尺寸鏈，如圖 b,在該尺寸鏈中，H0 是最終的滲碳層深度，是間接保證的，因而是封閉環(huán)。計算該尺寸鏈，可得到：D173 圖5-34所示零件有關軸向尺寸加工過程如下：【例 5-10】31.690.3160.127.070.07圖5-34 圖表法示例零件4）靠火花磨削面，控制余量Z7=0.10.02 ，同時保證設計尺寸60.1試確定各工序尺寸及公差。 1

36、）以面定位，粗車面，保證、面距離尺寸A1，粗車 面，保證、面距離尺寸A2；2）以面定位，精車面，保證、面距離尺寸A3，粗車 面，保證、面距離尺寸A4；3）以面定位，精車面，保證、面距離尺寸A5，同時保證設計尺寸31.690.31；精車 面，保證設計A6=27.070.07；74Z6Z4Z7Z5A1A2A3A4A5A6R1R21. 畫尺寸聯(lián)系圖 1）畫零件簡圖，加工面編號，向下引線2）按加工順序和規(guī)定符號自上而下標出 工序尺寸和余量用帶圓點的箭線 表示工序尺寸，箭頭指向加工面，圓 點表示測量基準；余量按入體原則標 注。3）在最下方畫出間接保證的設計尺寸， 兩邊均為圓點。4）工序尺寸為設計尺寸時，

37、用方框框出，以示區(qū)別。注：靠火花磨削余量視為工序尺寸，也用用帶圓點的箭線表示。圖5-35 尺寸聯(lián)系圖【解】75A5R1Z7a）Z5A3A5d）A3Z4A4A1e）Z6A2A3A5A6c）圖5-37 工藝尺寸鏈A5R2A4b）2. 用追蹤法查找工藝尺寸鏈A6A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z4 圖5-36 尺寸鏈追蹤Z5v 結果尺寸（間接保證的設計尺寸）和余量是尺寸鏈的封閉環(huán)v 沿封閉環(huán)兩端同步向上追蹤，遇箭頭拐彎，逆箭頭方向橫向追蹤，遇圓點向上折，繼續(xù)向上追蹤直至兩追蹤線交于一點，追蹤路徑所經(jīng)工序尺寸為尺寸鏈的組成環(huán)763. 初擬工序尺寸公差中間工序尺寸公差按經(jīng)濟加工精度或生產(chǎn)實際情況給出

38、0.50.30.10.30.070.020.10.310.1工序公差余量公差最小余量平均余量平均尺寸單向偏差形式標注12iT初擬修正后12Z iTZi minZi MAi MAi A6A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4774. 校核結果尺寸公差，修正初擬工序尺寸公差 校核結果尺寸鏈，若超差，減小組成環(huán)公差（首先壓縮公共環(huán)公差）0.230.08工序公差余量公差最小余量平均余量12iT12Z iTZi minZi M0.02初擬修正后0.50.30.10.3A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z40.10.07A60.10.31A5R1Z7a）A5R2A4b）78工序公差余量公差最小

39、余量平均余量12iT12Z iTZi minZi MA6初擬修正后0.50.30.10.30.10.070.08A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z40.10.310.230.02A2A3A5A6Z6c）A3A5Z5d）A3Z4A4A1e）0.550.8310.30.30.480.851.830.185. 計算余量公差和平均余量 根據(jù)余量尺寸鏈計算0.020.080.179A2A3A5A6Z6c）A3A5Z5d）A3Z4A4A1e）25.593426.7平均余量平均尺寸Zi MAi M0.480.851.8327.07A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4631.690.1A66.

40、16.18A5R1Z7a）A5R2A4b）6. 計算中間工序平均尺寸 在各尺寸鏈中，首先找出只有一個未知數(shù)的尺寸鏈，解出此未知數(shù)。繼續(xù)下去，解出全部未知工序尺寸80工序公差余量公差最小余量平均余量平均尺寸單向偏差形式標注12iT12Z iTZi minZi MAi MAi 初擬修正后0.230.02A60.50.30.10.30.10.070.080.550.8310.30.30.480.851.836.127.076.5825.593426.7A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z40.10.31631.690134.50.6026.400.26.6800.4625.8200.166.1

41、80.140270.180.020.080.181A6A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4 1 2 3 4 5 6 7 8 91 41 31 22 41 21 32 21 21 41-1-1-11-11000001-1-11001. 尺寸聯(lián)系矩陣（T矩陣） 對應尺寸聯(lián)系圖，在計算機中可用矩陣形式表達v 第2、3列表示尺寸線左、右端點所在尺寸界限序號v 第4列表示工序尺寸箭頭方向，1表示箭頭向左，-1 表示向右v 第5列表示余量性質，1表示箭頭指向余量左側，-1表示箭頭指向余量右側。 結果尺寸沒有箭頭，對應第4列和第5列元素均為0。 尺寸聯(lián)系矩陣表達了尺寸 聯(lián)系圖的所有有用信息圖5-38

42、 尺寸聯(lián)系圖與尺寸聯(lián)系矩陣82尺寸聯(lián)系矩陣（T矩陣）的處理 1 1 4 1 0 2 3 1 -1 0 3 2 1 -1 0 4 4 2 -1 1 5 1 2 1 -1 6 3 1 -1 -1 7 2 2 1 1 8 1 2 0 0 9 1 4 0 0圖5-39 尺寸聯(lián)系矩陣變換A6A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4 1 2 3 4 5 6 7 8 91 41 31 22 41 21 32 21 21 41-1-1-11-11000001-1-1100為便于尺寸鏈查找，將T矩陣第2、3列元素位置進行調整，使工序尺寸箭頭對應的尺寸界線序號排在第2列，圓點對應的尺寸界線序號排在第3列。這只

43、需通過對第4列元素值的判斷即可實現(xiàn)83 1 1 4 1 0 2 3 1 -1 0 3 2 1 -1 0 4 4 2 -1 1 5 1 2 1 -1 6 3 1 -1 -1 7 2 2 1 1 8 1 2 0 0 9 1 4 0 0A6A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4圖5-40 尺寸鏈計算機查找向上追蹤至第5行，左追蹤線遇箭頭拐彎, 至圓點向上折。對應于：至第5行時出現(xiàn) L=T(5,2)=1，令：L=T(5,3)=2，表明左追蹤線由尺寸線1移至尺寸線2，且A5為該尺寸鏈的組成環(huán)（又，左追蹤線遇左箭頭可判斷A5為增環(huán)）追蹤至第4行，右追蹤線遇右箭頭，即：R=T(4,2)=4，令：R=T

44、(4,3)=2，并可判斷A4為增環(huán)。此時有L=R，表明左右追蹤線匯交于一點，追蹤結束2. 尺寸鏈查找（結果尺寸鏈查找） 以R2為例： 設變量 L 和 R分別為R2左右端點所在尺寸界線的序號，即令：L=T(9,2)=1，R=T(9,3)=4。2114422284 C（i，j）= 1，表示工序尺寸Aj是第 i 個尺寸鏈的增環(huán) ; C（i，j）= -1，表示工序尺寸Aj 是第 i 個尺寸鏈的減環(huán); C（i，j）=0，表示第i個尺寸鏈不包括工序尺寸Aj。3. 尺寸鏈矩陣（C矩陣）C 矩陣的每一行對應一個封閉環(huán)（結果尺寸和余量），每一列對應一個組成環(huán)（工序尺寸），矩陣每一元素表示封閉環(huán)與組成環(huán)的關系0

45、0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 01 0 -1 -1 0 0 00 0 1 0 -1 0 00 -1 1 0 -1 1 00 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 -10 0 0 1 1 0 0A6A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4圖5-41 尺寸鏈矩陣1 2 3 4 5 6 71 2 3 4 5 6 78 985 尺寸聯(lián)系矩陣 設計尺寸及公差（按平均尺寸和對稱偏差形式輸入） 初擬工序尺寸公差（按對稱偏差形式輸入） 最小余量4. 已知條件輸入5. 校核結果尺寸公差，修正初擬工序尺寸公差 壓縮各組成環(huán)公差方法：1）按超差量自動壓縮；2）采

46、用人機對話例：校核結果尺寸R1和R2 ，均超差，計算機將顯示如下信息組 成 環(huán) 公 差 超 差 結果 尺 寸 超 差 值 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 R1 0 .0 2 - - - - 0 .1 - 0 .0 2 R2 0 .0 9 - - - 0 .3 0 .1 - - 修 正 值 0 .2 3 0 .0 8 0 .0 2 根據(jù)計算機顯示結果，設計者可按實際情況靈活地修正有關工序尺寸公差。輸入修正值后，計算機重新進行校核，直至達到要求為止866. 計算余量公差和平均余量 利用解線性方程組的標準程序求解 用類似圖表法的算法，首先找出只有一個未知數(shù)的尺寸鏈方程，解出此未知數(shù)，重復此

47、過程，直至解出全部的未知數(shù)為止。7. 尺寸鏈方程求解 大大縮短計算時間； 準確、可靠，可避免人為錯誤； 可使用概率法，使工序尺寸的確定更趨合理。8788從根本上解決人工設計效率低，周期長，成本高的問題可以提高工藝過程設計的質量，并有利于實現(xiàn)工藝過程設計的優(yōu)化和標準化可以使工藝設計人員從煩瑣重復的工作中解放出來，集中精力去提高產(chǎn)品質量和工藝水平CAPP 是連接 CAD 和 CAM 系統(tǒng)的橋梁，是發(fā)展計算機集成制造的不可缺少的關鍵技術設計效率低，周期長，成本高不必要的花色繁多，不利于管理設計質量參差不齊，難于實現(xiàn)優(yōu)化設計工藝人員短缺和老化是全球機械制造業(yè)面臨的共同問題89該類系統(tǒng)以成組技術為基礎，

48、根據(jù)零件編碼查找所屬零件組，調出零件組的標準工藝，進行適當?shù)木庉嫽蛐薷?，生成所需的工藝?guī)程。 零件組矩陣零件編碼查 找零件組輸入表頭信息工藝規(guī)程格式工藝規(guī)程打印輸出標準工藝路線文件標準工序文件圖5-42 CAM-I 推出的派生式 CAPP 系統(tǒng)框圖工作要素處理應用程序工藝路線檢索/編輯標準工序檢索/編輯工藝規(guī)程存儲器90標準工藝規(guī)程文件特征矩陣文件零件圖編碼第零件組零件組形成工藝過程設計a）準備階段 圖5-43 派生式 CAPP 系統(tǒng)工作的兩個階段零件圖標準工藝檢索編碼第零件組零件組搜索工藝 規(guī)程（編輯）b）使用階段派生式 CAPP 系統(tǒng)工作的兩個階段91派生式 CAPP 系統(tǒng)特點： 1）程序

49、簡單，易于實現(xiàn)。目前多用于回轉體類零件CAPP系統(tǒng)。 2）需人工參與決策，自動化程度不高。 3）具有濃厚的企業(yè)色彩，局限性較大。從無到有生成（工藝決策算法和邏輯推理）零件信息描述零件工藝過程 92例：普渡大學APPAS（Automated Process Planning and Selection）系統(tǒng)是一個實驗性系統(tǒng)，適用于非回轉類零件表面加工方法的生成 每一加工表面用一數(shù)組表示：孔 AT（40）面 AT（32）槽 AT（31）數(shù)組各元素含義： 表面編號； 表面類型（如：1圓孔，2平面，3槽）； 類型號碼（取決于類型，如孔：1圓孔，2錐孔，3螺孔）； 材料類型（如：1鑄鐵，2球鐵，3鋼）；

50、 材料硬度 零件加工表面信息輸入93 邏輯關系的建立讀入一個表面數(shù)據(jù)CALL SIMHOL精鏜孔/面/槽？光孔/臺階孔？CALL ACCHOLCALL SLOTCALL SURFACECALL COMHOLCALL CORHOLCALL DRILLCALL REAM鉆可行？鉸可行？套料否？槽面Y光孔臺階孔NNNYY圖5-44 APPAS系統(tǒng)工藝決策程序框圖94 加工方法選擇 每種加工方法均對應于一定的工作范圍 例例：麻花鉆鉆孔對應的工作范圍 DMAX = 2, DMIN = 0.0625 ES = 0.007D + 0.003 , EI=0.007D 位置精度：0.008 粗糙度：Ra =20

51、0m 長徑比：L / D12 創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)特點： 1）不需人工干預，自動化程度高。 2）決策更科學，具有普遍性。 3）由于工藝過程設計經(jīng)驗成分偏多，理論還不完善，完全徹底的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)還在研究探索之中。95派生式CAPP系統(tǒng)完全以人的經(jīng)驗為基礎，難于保證設計最優(yōu)，且局限性較大； 完全創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)還不成熟。 將兩者結合起來，采用部分創(chuàng)成，部分派生（或部分人工干預）的方法是一種可取的方案。 半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)特點： 1）集派生式及創(chuàng)成式系統(tǒng)的優(yōu)點，又克服兩者的不足。 2）目前為多數(shù) CAPP 系統(tǒng)采用。 例例：神戶大學開發(fā)的半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)（圖5-45）96熱處理、表面處理

52、、手工作業(yè)等補充加工順序和工序修正加工順序處理機床選擇調入一個零件數(shù)據(jù)機床組合零件數(shù)據(jù)工藝規(guī)程處理完否？NY工藝規(guī)程打印策略存儲器機床文件 加工順序存儲器1000個零件數(shù)據(jù) 余量、精 度存儲器動態(tài)制約：例軸長徑比限制；淬火后只能磨確定加工方法策略；機床選用順序；機床選用策略典型加工順序檢索確定加工余量劃分加工階段人工干預動態(tài)存儲器圖5-45 神戶大學半創(chuàng)成式 CAPP 系統(tǒng)程序框圖97 零件加工表面可分為基本形面和輔助形面；形面可用特征參數(shù)進行描述；形面與一定的加工方法相聯(lián)系 較粗糙，信息輸入不完整 多用于只需制定簡單工藝路線的場合 只適用于派生式CAPP 系統(tǒng)1）成組編碼法： 輸入工作量大是

53、其主要的弱點2）形面描述法： 可完整地描述零件的幾何、工藝信息，是目前 CAPP 系統(tǒng)使用最多的信息輸入方法 多采用菜單（交互）方式輸入，便于操作98 1. 圓柱面 2. 圓錐面 3. 圓柱齒輪 4. 圓錐齒輪 5. 蝸輪齒形 6. 花鍵 7. 螺紋 8. 滾花 9. 退出外部基本形面菜單1. 直徑： 上偏差： 下偏差：2. 長度： 上偏差： 下偏差：3. 表面粗糙度（Ra）：4. 是否基準面：5. 形位公差代號： 公差： 基準：6. 有無輔助面？ 有 無外圓柱面特征參數(shù) 1. 徑向孔 2. 端面孔 3. 徑向螺孔 4. 端面螺孔 5. 圓弧槽 6. 矩形槽 7. 端面槽 8. 斜孔 9. 退

54、出外部輔助形面菜單圓柱面有993）與CAD系統(tǒng)相連接圖5-46 專用接口示例專用接口AutoCAD系統(tǒng)實體模型幾何/拓撲特征識別提取輸入工藝管理信息特征文件TJU-CAPP系統(tǒng) 通用接口、專用接口、共享數(shù)據(jù)庫 由于目前CAD系統(tǒng)多為實體造型系統(tǒng)，需采用特征識別的方法補充輸入工藝信息 發(fā)展基于特征造型的CAD系統(tǒng)是長久之計100 特點：1）直觀，容易建立，便于編程 2）難于擴展和修改 形式：由樹根、節(jié)點、分支構成；分支上方給出向一種狀態(tài)轉換的可能性或條件（確定性條件） 條件滿足，繼續(xù)沿分支前進，實現(xiàn)邏輯“與”條件不滿足，回出發(fā)節(jié)點并轉向另一分支，實現(xiàn)邏輯“或”分支終點列出應采取的行動（決策行動）

55、1）決策樹101E3（螺孔）E1（孔）E2（槽）E4（位置度公差0.05）E5（0.05 位置度公差0.25）E6E7（直徑公差 0.05）E8（0.05 直徑公差 0.25）E9（直徑公差 0.25）（位置度公差0.25）A1坐標鏜A2精鏜A3半精鏜A4粗鏜A5銑A6鉆孔， 攻絲表面圖5-47 加工方法選擇決策樹【例】102特點：1）表達清晰，格式緊湊，便于編程 2）難于擴展和修改 用表格形式描述事件之間邏輯依存關系。 表格分為4個區(qū)域（圖4-22），左上角為條件項目，右上角為條件組合，各條件之間為“與”的關系，左下角列出決策項目，右下角為各列對應的決策行動，決策行動之間也是“與”的關系，決

56、策表的每一列均可視為一條 決策規(guī)則。2）決策表 例例：加工方法選擇決策表（前例）103圖5-48 加工方法選擇決策表螺孔槽孔位置度公差0.050.05位置度公差0.25位置度公差0.25直徑公差0.050.05直徑公差0.25直徑公差0.25粗鏜半精鏜精鏜坐標鏜銑鉆孔，攻絲 104 派生式 CAPP 系統(tǒng)利用成組技術原理和典型工藝過程進行工藝決策，經(jīng)驗性較強。 創(chuàng)成式 CAPP 系統(tǒng)利用工藝決策算法（如決策表、決策樹等方法）和邏輯推理方法進行工藝決策，較派生式前進了一步，但存在著算法死板、結果唯一、系統(tǒng)不透明等弱點；且程序工作量大，修改困難。 采用專家系統(tǒng)進行工藝決策1）什么是專家系統(tǒng)：在特定

57、領域內具有與該領域人類專家相當智能水平的計算機知識程序處理系統(tǒng)計算機知識程序處理系統(tǒng)。專家系統(tǒng)主要用于處理現(xiàn)實世界中提出的需要由專家來分析和判斷的復雜問題（工藝過程設計正屬于這類問題）。 105事實知識（手冊、資料等共有的知識） 過程知識（推理原理、規(guī)則、方法）控制知識（系統(tǒng)本身控制策略）2）專家系統(tǒng)的構成： 知識庫 用于存儲專家知識，包括： 推理機具有推理能力，可以根據(jù)問題導出結論 數(shù)據(jù)庫存放事實（包括輸入信息和推理得到的事實）圖5-49 專家系統(tǒng)的構成知識庫數(shù)據(jù)庫推理機知識獲取專家用戶接口106其中產(chǎn)生式規(guī)則較符合工藝規(guī)程設計中人的思維方式，因而使用較多。產(chǎn)生式規(guī)則的基本形式為： IF 條

58、件1 AND 條件2 OR 條件3 THEN 結論1可信度 a % 結論2可信度 b %3）知識表達與獲取 謂詞邏輯語義網(wǎng)絡框架產(chǎn)生式規(guī)則 知識表達107產(chǎn)生式規(guī)則優(yōu)點： 推理過程符合人的思維方式，易于接受； 推理結論的可信度使其能進行非確定性推理。產(chǎn)生式規(guī)則缺點： 格式較死板，在某些情況下需重復搜索而影響效率 4）推理機制 推理：依據(jù)一定規(guī)則，從已知事實和知識推出結論 CAPP專家系統(tǒng)推理機制屬于基于知識的推理，通常采用反向推理的控制策略 知識獲取 ： 由知識工程師來完成 由工藝人員會同軟件工程師一同來完成 由工藝人員構建專家系統(tǒng)108最終要求（目標） 選擇適當?shù)囊?guī)則 滿足最終要求的加工方法

59、（或加工參數(shù)）給出最終加工方法的初始狀態(tài)新的要求（目標）選擇規(guī)則 原始狀態(tài)（毛坯） IF 鉸孔加工 THEN 前序加工：擴孔 規(guī)則 2IF 擴孔加工 THEN 前序加工：鉆孔 規(guī)則 3規(guī)則 1IF 孔徑20 AND 材料：非淬火鋼 AND 精度：H7THEN 加工方法：鉸孔例例：箱體零件上 7 級精度孔的加工路線確定109110基本時間：直接改變生產(chǎn)對象的性質，使其成為合格產(chǎn)品或達到工序要求所需時間（包括切入、切出時間）q 定義: 在一定生產(chǎn)條件下，生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時間q 組成輔助時間：為實現(xiàn)工藝過程必須進行的各種輔助動作時間，如裝卸工件、啟停機床、改變切削用量及進退刀等布置工作地時間：包括更換刀具、潤滑機床、清理切屑、收拾工具等。休息和生理需要時間：工人在工作班內，為恢復體力和滿足生理需要所需時間準備終結時間：如熟悉工