機械制造工藝課件

機械制造工藝機械制造工藝第

章工藝過程設計ProcessPlanning.1

制定工藝規(guī)程的步驟和方法StepsandMethodsofProcessPlanning加工余量的確定第5章工藝過程設計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濟分析計算機輔助工藝過程設計5.1.1機械加工工藝規(guī)程

機械加工工藝過程和工藝規(guī)程機械加工工藝過程

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。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。

工藝規(guī)程的作用

連接產品設計和制造過程的橋梁，是企業(yè)組織生產活動和進行生產管理的重要依據。擬定加工工藝路線主要包括確定定位基準，選擇表面加工方法，劃分加工階段，安排加工順序等工作。擬定加工工藝路線是工藝規(guī)程設計中的關鍵性工作。其結果會直接影響加工質量、加工效率、工人的勞動強度、生產成本等。對新建工廠將影響設備投資額度、車間面積大小等。擬定合理的工藝路線往往需要豐富的工程實際經驗、較為扎實的機械加工工藝基礎，需要掌握特定企業(yè)的設備數量、分布、技術指標以及設備狀況等等現實條件因素，還需要掌握產品的生產類型等等。5.1.1機械加工工藝規(guī)程

表5-1機械加工工藝過程卡片工藝規(guī)程形式（工藝過程卡、工序卡、工藝卡）

5.1.1機械加工工藝規(guī)程

表5-1機械加工工藝過程卡片5.1.1機械加工工藝規(guī)程

表5-1機械加工工藝過程卡片5.1.2機械加工工藝規(guī)程設計原則

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效率和較低的成本。3）充分考慮和利用現有生產條件，盡可能作到平衡生產。4）盡量減輕工人勞動強度，保證安全生產，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。機械加工工藝規(guī)程設計原則(優(yōu)質高產低耗)5.1.3制定工藝規(guī)程所需原始資料

產品的全套裝配圖及零件圖產品的驗收質量標準產品的生產綱領及生產類型零件毛坯圖及毛坯生產情況本廠（車間）的生產條件各種有關手冊、標準等技術資料國內外先進工藝及生產技術的發(fā)展與應用情況制定機械加工工藝規(guī)程所需原始資料

1．閱讀裝配圖和零件圖

了解產品的用途、性能和工作條件，熟悉零件在產品中的地位和作用，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

確定毛坯的依據是零件在產品中的作用、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。5.1.4機械加工工藝規(guī)程設計步驟機械加工工藝規(guī)程設計步驟5.1.4機械加工工藝規(guī)程設計步驟表5-4各類毛坯的特點及適用范圍

毛坯種類制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形狀機械性能適用生產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11～1510～128～118～117～108～107～9

9～11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

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4.選擇定位基準5.擬定加工路線6.確定滿足各工序要求的工藝裝備5.1.4機械加工工藝規(guī)程設計步驟包括機床、夾具、刀具、量具、輔具等。工藝裝備的選擇在滿足零件加工工藝的需要和可靠地保證零件加工質量的前提下，應與生產批量和生產節(jié)拍相適應，并應充分利用現有條件，以降低生產準備費用。對必須改裝或重新設計的專用或成組工藝裝備，應在進行經濟性分析和論證的基礎上提出設計任務書。

確定各工序加工余量，計算工序尺寸和公差確定切削用量確定時間定額編制數控加工程序（對數控加工）評價工藝路線

對所制定的工藝方案應進行技術經濟分析，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12.填寫或打印工藝文件5.1.4機械加工工藝規(guī)程設計步驟§1

零件結構工藝性基本概念

零件結構工藝性是指這種結構的零件被加工制造的難易程度。是評價零件結構有劣的重要技術指標。工藝性與零件的生產批量及具體生產條件相關。2.加工表面的幾何形狀應盡可能簡單；3.便于安裝、定位準確、夾緊可靠；4.便于加工、易于測量；1.零件的加工精度、表面粗糙度值選擇應合理；5.提高標準化程度。注意：零件的結構工藝性一、工件要便于安裝1.便于裝夾D—工藝凸臺§零件結構工藝性實例分析2.減少安裝次數二、減小切削面積、簡化加工面形狀三、便于加工和測量1.便于進刀和退刀(要有退刀槽或越程槽）2.便于采用標準刀具加工鉆孔3.鉆孔時1)孔與壁應離開一定的距離DS2)避免在斜面上鉆孔3)避免彎曲孔4.鏜孔時四、有利于提高生產率尺寸差別不太大時，零件上的槽寬、圓角半徑、孔、螺紋等尺寸應盡可能一致。2.應盡可能減少機床的調整和走刀次數。3.便于多件一起加工。5.2

定位基準的選擇SelectionofLocationDatum機械制造工藝第5章工藝過程設計ProcessPlanning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：5.2.1定位基準

使用未經機械加工表面作為定位基準，稱為粗基準。零件上根據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。粗基準使用經過機械加工表面作為定位基準，稱為精基準。精基準附加基準圖2-9a支座零件第1工序（車削）圖2-9a支座零件第1工序（車削）圖2-9d支座零件第4工序（磨內孔、端面）5.2.1定位基準

工藝凸臺A向A圖5-1小刀架上的工藝凸臺如圖所示套筒鏜孔加工，粗基準可以選擇外圓柱面，用三爪卡盤安裝工件，參見圖(a)；也可以用內孔作粗基準，用四爪卡盤裝夾工件，參見圖(b)。兩種定位基準產生的加工效果是不同的!因此粗基準選擇不是隨意的5.2.2粗基準的選擇粗基準選擇需要遵循如下原則：a）b）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。圖5-2粗基準選擇比較5.2.2粗基準的選擇鉆、鉸ф18H7及ф6H7孔如何選擇?

圖5-3床身粗基準選擇比較工序1工序1工序2工序2

5.2.2粗基準的選擇◆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。若零件有多個表面需要加工，則應選擇其中加工余量最小的表面作為粗基準，以保證零件各加工表面都有足夠的加工余量。例如，圖a所示零件，毛坯不同軸？！如何選擇粗基準？應選擇其中加工余量最小的Φ95圓柱表面作為粗基準，見圖b選擇加工余量最小的表面為粗基準否則選用Φ68表面作為粗基準，導致Φ90表面加工余量不夠，如圖2.3(c)所示。

◆便于工件裝夾原則——要求選用的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?！舸只鶞室话悴坏弥貜褪褂迷瓌t5.2.2粗基準的選擇

粗基準在同一自由度方向上只能使用一次。重復使用粗基準并重復進行裝夾工件操作會產生較大的定位誤差。重復使用B面去加工A、C面，則必然會使A面與C面的軸線產生較大的同軸度誤差

5.2.2粗基準的選擇圖-4粗基準重復使用錯誤示例(毛坯外圓定位加工內孔端面，而鉆孔時又用外圓定位）改進內孔端面定位加小孔外圓弧用V形爪定位合理圖5-5主軸箱零件精基準選擇5.2.3精基準的選擇

◆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（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（或全部）工序均以它為精基準進行加工5.2.3精基準的選擇

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

在實際生產中，經常使用的統(tǒng)一基準形式有：

1）軸類零件常使用兩頂尖孔作統(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。

★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，根據實際情況選擇精基準。5.2.3精基準的選擇定位誤差F設計基準定位基準熱變形對刀誤差夾緊誤差菱形銷導軌誤差對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，常采用“互為基準、反復加工”原則。如圖2.4所示連桿磨削工序，包含兩個安裝，兩個安裝的定位基準關系是互為基準。

◆互為基準原則

◆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）5.2.3精基準的選擇◆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

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）5.2.3精基準的選擇【例】浮動鏜刀塊鏜孔（圖5-11）

5.2.3精基準的選擇圖5-12搖桿零件圖φ40φ12H7鑄造圓角R3其余倒角1×45°60±0.059.5φ20H71.63.23.23.21.64018M83.2R12710±0.1ABDC1545【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，生產批量：5000件。定位夾緊符號

2小孔大孔5.3

加工路線的擬訂DeterminetheMachiningRoute機械制造工藝5.3.1加工方法的選擇圖5-13加工誤差與成本關系CΔ0AB經濟精度隨年代增長和技術進步而不斷提高（圖5-14）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）加工經濟精度加工誤差（μm）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反比，且在A左B右不經濟5.3.1加工方法的選擇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）生產批量和生產節(jié)拍要求4）企業(yè)現有加工設備和加工能力5）經濟性選擇加工方法和加工方案應考慮的問題外圓表面、孔及平面加工方案參見下表所示加工方法和加工方案5.3.1加工方法的選擇

典型表面加工路線研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂帶磨IT5Ra0.01～0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08拋光Ra0.008~1.25金剛石車IT5～6Ra0.02~1.25滾壓IT6～7Ra0.16~1.25精磨IT6～7Ra0.16~1.25精車IT7～8Ra1.25～5粗磨IT8～9Ra1.25～10半精車IT10～11Ra2.5～12.5粗車IT12～13Ra10～80圖5-15外圓表面的典型加工工藝路線5.3.1加工方法的選擇

圖5-16孔的典型加工工藝路線珩磨IT5～6Ra0.04~1.25研磨IT5～6Ra0.008~0.63粗鏜IT12～13Ra5～20鉆IT10～13Ra5～80半精鏜IT10～11Ra2.5～10粗拉IT9～10Ra1.25～5擴IT9～13Ra1.25~40精鏜IT7～9Ra0.63～5粗磨IT9～11Ra1.25～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.25餃IT6～9Ra0.32~10金剛鏜IT5～7Ra0.16~1.25精磨IT7～8Ra0.08~0.63滾壓IT6～8Ra0.01~1.25手餃IT5Ra0.08~1.255.3.1加工方法的選擇圖5-17平面典型加工工藝路線拋光Ra0.008?1.25研磨IT5～6Ra0.008?0.63精密磨IT5～6Ra0.04?0.32半精銑IT8～11Ra2.5?10精銑IT6～8Ra0.63～5高速精銑IT6～7Ra0.16?1.25導軌磨IT6Ra0.16?1.25精磨IT6～8Ra0.16?1.25寬刀精刨IT6Ra0.16?1.25粗磨IT8～10Ra1.25?10精刨IT6～8Ra0.63～5半精刨IT8～11Ra2.5～10半精車IT8～11Ra2.5～10粗銑IT11～13Ra5～20粗刨IT11～13Ra5～20砂帶磨IT5～6Ra0.01?0.32金剛石車IT6Ra0.02?1.25刮研Ra0.04?1.25精車IT6～8Ra1.25～5粗車IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.5粗拉IT10～11Ra5～20【例題5.】

要求孔的加工精度為IT7級，粗糙度Ra=1.6～3.2μm，確定孔的加工方法與加工方案。查經濟精度及方法與方案表.采用從終加工方法（滿足精度的方法）倒推追查合適的加工方案可有下面四種加工方案：

①鉆——擴——粗鉸——精鉸；②粗鏜——半精鏜——精鏜；③粗鏜——半精鏜——粗磨——精磨；④鉆(擴)——拉。比較優(yōu)選最佳加工方法與加工方案5.3.2加工順序的安排

基面先行——先加工基準面，再加工其他表面

先面后孔——有兩層含義：

1）當零件上有較大的平面可以作定位基準時，先將其加工出來，再以面定位，加工孔，可以保證定位準確、穩(wěn)定

2）在毛坯面上鉆孔或鏜孔，容易使鉆頭引偏或打刀，先將此面加工好，再加工孔，則可避免上述情況的發(fā)生

先主后次——也有兩層含義：

1）先考慮主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常從加工方便與經濟角度出發(fā)進行安排

2）次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位進行加工

先粗后精

機械加工工序的安排加工工序一般包括：機械加工工序、熱處理工序、檢驗工序等機械加工的安排順序原則：基面先行、先主后次、先粗后精、先面后孔綜上所述一般具體機械加工的順序是先加工精基準

粗加工主要面(精度要求高的表面)

精加工主要面。次要表面的加工適當穿插在各階段之間進行。

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。5.3.2加工順序的安排熱處理和表面處理工序的安排5.3.2加工順序的安排除操作工人自檢外，下列情況應安排檢驗工序：①零件加工完畢后；②從一個車間轉到另一個車間前后；③重要工序前后。其他工序的安排去毛刺工序通常安排在切削加工之后。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。檢驗工序的安排5.3.3工序集中與工序分散

使每個工序中包括盡可能多的工步內容，從而使總的工序數目減少優(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；

3）可減小生產面積，并有利于管理。使每個工序的工步內容相對較少，從而使總的工序數目較多工序分散優(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工序集中工序分散5.3.3工序集中與工序分散

傳統(tǒng)的流水線、自動線生產，多采用工序分散的組織形式（個別工序亦有相對集中的情況）工序集中與工序分散的應用由于市場需求的多變性，對生產過程的柔性要求越來越高，加之加工中心等先進設備的采用，工序集中將越來越成為生產的主流方式多品種、中小批量生產，為便于轉換和管理，多采用工序集中方式5.3.4加工階段的劃分

粗加工階段——主要任務是去除加工面多余的材料

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

精加工階段——使加工面精度和表面粗糙度達到要求

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有利于保證零件的加工精度；有利于設備的合理使用和精密機床的精度保持；有利于人員的合理安排；便于合理安排熱處理

可及早發(fā)現毛坯缺陷，以減少損失。加工階段的劃分加工階段劃分的意義5.4.1.2設備的選擇①機床工作區(qū)域的尺寸應當與零件的外廓尺寸相適應。②機床的精度應該與工件要求的加工精度相適應。機床精度過低，不能滿足工件加工精度的要求；過高，則是一種浪費。③機床的功率、剛度和工作參數應該與最合理的切削用量相適應。粗加工時選擇有足夠功率和足夠剛度的機床，以免切削深度和進給量的選用受限制；精加工時選擇有足夠剛度和足夠轉速范圍的機床，以保證零件的加工精度和粗糙度。④機床生產率應該與工件的生產類型相適應。對于大批、大量生產，宜采用高效率機床、專用機床、組合機床或自動機床；對于單件小批生產，一般選擇通用機床。工藝路線的擬定設備的選擇5.3.5數控加工工藝

形狀復雜、加工面多、加工量大、生產批量較小的零件（如批量較小的復雜箱體類零件）數控加工的合理選用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）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控機床通用機床零件復雜程度零件批量5.3.5數控加工工藝加工過程嚴格按程序指令自動進行——數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)定數控加工工藝特點自行調整能力較差——數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。程序須經驗證正確后，方可進行正式加工多采用工序集中原則，一次裝夾可完成多個表面加工刀具（相對工件）運動路徑對生產率、加工精度影響很大，需合理規(guī)劃使用夾具相對簡單5.3.5數控加工工藝點位加工——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數控加工走刀路線規(guī)劃對刀點234ABCD1XY對刀點23ABCD1XY45刀具折返點圖5-19孔加工路線示例a）b）5.3.5數控加工工藝輪廓加工——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5.3.5數控加工工藝

形腔加工——在保證加工精度前提下，使走刀路徑最短a）b）c）5-21型腔加工路線比較5.3.5數控加工工藝

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）5.3.5數控加工工藝數控加工工藝實例確定數控加工內容：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圖5-23殼體零件簡圖5.3.5數控加工工藝數控加工工藝實例加工順序銑上平面→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5.3.5數控加工工藝零件號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T1φ80硬質合金端銑刀S280F60D1D21鉆4-M10中心孔T2φ3中心鉆S1000F100D2

鉆4-M10底孔T3φ8.5高速鋼鉆S500F50D3

螺紋孔口倒角T4φ18鉆頭（90o鋒角）S500F50D4

攻螺紋4-M10T5M10×1.5絲錐S60F90D5

銑10mm環(huán)槽T6φ10高速鋼立銑刀S300F30D6D26表5-5殼體數控加工工藝卡5.4

工序尺寸的確定DeterminetheOperationalDimensions機械制造工藝零件圖上的尺寸、公差是毛坯經過加工之后最終要求達到的設計尺寸。在加工過程中，各工序所達到的尺寸及公差稱工序尺寸，也就是在各工序圖上所標注的尺寸。5.4.1加工余量

加工余量——加工過程中從加工表面切去材料層厚度

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（5-1）◎對于包容表面（5-2）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。加工余量及其計算5.4.1加工余量

總加工余量——零件從毛坯變?yōu)槌善非谐牧蠈涌偤穸龋?-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。最大余量最小余量（5-4）（被包容尺寸）（包容尺寸）（5-5）（被包容尺寸）（包容尺寸）Zs=Z1+Z2+…+Zi+…+Zn

式中Zmax，Zmin，Zm——最大、最小、平均余量；

TZ

——余量公差；amax，amin，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。平均余量（5-6）（被包容尺寸）（包容尺寸）

余量公差（5-7）（被包容尺寸與包容尺寸）5.4.1加工余量5.4.2最小加工余量最小余量構成（圖5-25）◎采用浮動鏜刀塊鏜孔式中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；εb——本工序裝夾誤差。（5-8）◎無心磨床磨外圓◎研磨、拋光平面RyHaeaεb圖5-25最小加工余量構成加工余量確定方法

計算法——采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。

經驗法——由一些有經驗的工程技術人員或工人根據現場條件和實際經驗確定加工余量。此法多用于單件小批生產。

查表法——利用各種手冊所給的表格數據，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，生產上應用較多。5.4.2最小加工余量需要指出的是，目前國內各種手冊所給的余量多數為基本余量，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。確定工序尺寸一般方法（基準重合時采用倒推法）1）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。表6-9主軸孔工序尺寸及公差的確定工序名稱工序加工余量工序基本尺寸加工經濟精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度浮動鏜刀塊鏜0.11007Ra0.8精鏜0.5（100-0.1=）99.98Ra1.6半精鏜2.4（99.9-0.5=）99.410Ra3.2粗鏜5（99.4-2.4=）9712Ra6.3毛坯孔——（97-5=）92

——5.4.3工序尺寸確定[例題5.]

圖示為一平面經過粗加工、精加工和光整加工三道工序達到零件上規(guī)定尺寸和公差，要求計算各工序尺寸。解：加工該表面時定位基準不變，各工序尺寸都從同一基準標出。對這一類的工序尺寸，只要將各工序的基本余量及公差，根據現場經驗或查有關手冊確定后，就可按工藝過程的順序由后向前逐步計算得到。某工序的工序尺寸等于下一個工序的工序尺寸加上(對內表面是減去)下一工序的基本余量。這種工序尺寸的計算，只牽涉余量，不涉及基準轉換，可不用尺寸鏈來計算。在圖5.27中，若光整加工、精加工、粗加工等各工序的基本余量和精加工、粗加工、毛坯的公差，查手冊分別為Z3、Z2、Zl和T3、T2、T1，且已知光整加工的工序尺寸為A4、T4(零件圖上的尺寸)，則得：精加工工序尺寸A3=A4＋Z4；公差T3粗加工工序尺寸A2=A3＋Z3；公差T2毛坯尺寸A1=A2＋Z2；公差T1鑄造和鍛造的毛坯都規(guī)定雙向偏差，但當計算毛坯尺寸時只取入體方向的偏差值T1。工序尺寸的確定表6-9主軸孔工序尺寸及公差的確定工序名稱工序加工余量工序基本尺寸加工經濟精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度浮動鏜刀塊鏜0.11007Ra0.8精鏜0.5（100-0.1=）99.98Ra1.6半精鏜2.4（99.9-0.5=）99.410Ra3.2粗鏜5（99.4-2.4=）9712Ra6.3毛坯孔——（97-5=）92

——5.4.3工序尺寸確定表5-6主軸孔工序尺寸及公差的確定浮動鏜0.11007Ra0.8精鏜0.5100-0.1=99.98Ra1.6半精鏜2.499.9-0.5=99.410Ra3.2粗鏜599.4-2.4=9712Ra6.3毛坯孔100-8=92工序名稱加工余量工序基本尺寸加工經濟精度(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】200例題：小軸大批量生產毛坯為熱軋棒料，經粗車、精車、淬火、粗磨、精磨后達到圖紙要求，各工序的加工余量查得如下表，毛坯尺寸公差為±1.5mm試計算工序尺寸及偏差(1).確定加工余量

已知各工序余量可得總余量為：3+1.1+0.4+0.1=4.6

(2).計算工序公稱尺寸

精磨:Ф30

粗磨:Ф30+0.1=Ф30.1

精車:Ф30.1+0.40=Ф30.5

粗車:Ф30.5+1.10=Ф31.6

毛坯:Ф31.6+3.00=Ф34.6各余量3+1.1+0.4+0.1序號工序名稱工序余量（mm）工序尺寸公差(mm)工序的公稱尺寸工序尺寸及公差5精磨0.100.013304粗磨0.400.03330.13精車1.100.05230.52粗車3.000.21031.61毛坯軸4.6±1.534.60Ф34.60±1.5加工軸時的工序尺寸(采用倒推法)機械制造工藝5.5

工藝尺寸鏈ProcessDimensionalChain工序基準與設計基準不重合而引起的工序尺寸計算在加工過程中，有時為了定位、加工、測量或調整方便，將零件圖上的尺寸改變注法，由此而引起的工序尺寸計算，又稱為尺寸換算。它是由設計基準與工序基準不重合而造成的，因此這種工序尺寸只牽涉基準轉換而不涉及余量，可用工藝尺寸鏈來計算。在機械設計和工藝工作中，為保證加工、裝配和使用的質量，經常要對一些相互關聯的尺寸、公差和技術要求進行分析和計算，為使計算工作簡化，可采用尺寸鏈求解。

將相互關聯的尺寸從零件或部件中抽出來，按一定順序構成的首尾相接的封閉尺寸圖形，稱為尺寸鏈。5.5.1尺寸鏈基本概念

尺寸鏈定義

在零件加工或機器裝配過程中，由相互關聯的尺寸形成的封閉尺寸組，稱為尺寸鏈尺寸鏈特征關聯性封閉性尺寸鏈組成

尺寸鏈的環(huán)

封閉環(huán)——在零件加工過程或機器裝配過程中最終形成的環(huán)（或間接得到的環(huán)，封閉環(huán)在一個線性尺寸鏈中只有一個）——指組成尺寸鏈的每一個尺寸

增環(huán)——該環(huán)變動（增大或減?。┮鸱忾]環(huán)同向變動（增大或減?。┑沫h(huán)組成環(huán)——尺寸鏈中除封閉環(huán)以外的各環(huán)。對于工藝尺寸鏈來說，組成環(huán)的尺寸一般是由加工直接得到的（它將直接影響封閉環(huán)尺寸的大?。?/p>

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)環(huán)又分為封閉環(huán)(或稱終結環(huán))和組成環(huán)，而組成環(huán)又有增環(huán)和減環(huán)之分。尺寸鏈的概念尺寸鏈組成

同一個尺寸鏈中的各個環(huán)最好用同一個字母表示，如Al、A2、A3…A0，下標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：在尺寸鏈中判斷增、減環(huán)的方法一據定義；二單箭頭法順著尺寸鏈的一個方向（任定一循環(huán)方向），向著尺寸線的終端畫單箭頭，則與封閉環(huán)同向的組成環(huán)為減環(huán)，反之則為增環(huán)。即同減異增判斷增、減環(huán)方法圖示尺寸鏈中，尺寸A0是加工過程間接保證的，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)ABC0.05A0.1C尺寸鏈的建立建立工藝尺寸鏈示例（圖5-26）：工件A、C面已加工好，現以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】尺寸鏈方程為：★

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★

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尺寸鏈的分類尺寸鏈的分類(1)按尺寸鏈的應用范圍分①工藝尺寸鏈在加工過程中，工件上各相關的工藝尺寸所組成的尺寸鏈，如前述圖5.14。②裝配尺寸鏈在機器設計和裝配過程中，各相關的零部件間相互聯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①線性尺寸鏈尺寸鏈中各環(huán)位于同一平面內且彼此平行，如圖5.16。②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，各環(huán)之間可以不平行，如圖5.17(a)。平面尺寸可以轉化為兩個相互垂直的線性尺寸鏈，如圖5.17(b)、(c)。③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?？臻g尺寸鏈可以轉化為三個相互垂直的平面尺寸鏈，每一個平面尺寸鏈又可轉化為兩個相互垂直的線性尺寸鏈。因此線性尺寸鏈是尺寸鏈中最基本的尺寸鏈。尺寸鏈的各種分類方法圖5．17平面尺寸鏈尺寸鏈的分類(3)按尺寸鏈各環(huán)的幾何特征分①長度尺寸鏈

尺寸鏈中各環(huán)均為長度量。②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面為基準分別加工C面和B面，則要求C⊥A(即β1＝90o)，B∥A(即β2=0o)，加工后應使B⊥C(即β0＝90o)，但這種關系是通過β1，β2、β0間接得到的，所以β1，β2和β0組成了角度尺寸鏈，其中β0為封閉環(huán)。圖5.18角度尺寸鏈尺寸鏈的分類(4)按尺寸鏈之間相互聯系的形態(tài)分①獨立尺寸鏈尺寸鏈中所有的組成環(huán)和封閉環(huán)只從屬于一個尺寸鏈，如圖5.16、圖5.17。②并聯尺寸鏈兩個或兩個以上的尺寸鏈，通過公共環(huán)將它們聯系起來組成并聯形式的尺寸鏈，如圖5.19。

圖5.19(a)中，A2(Bl)為A、B兩個尺寸鏈的公共環(huán)，并分別從屬于該兩尺寸鏈的組成環(huán)。這種并聯尺寸鏈，當公共環(huán)變化時，各尺寸鏈的封閉環(huán)將同時發(fā)生變化。圖5.19(b)中，C0(D2)是C、D兩個尺寸鏈的公共環(huán)，也就是一個尺寸鏈的封閉環(huán)是其它尺寸鏈的組成環(huán)。這種并聯尺寸鏈，通過公共環(huán)可將所有尺寸鏈的組成環(huán)聯系起來。圖5．19并聯尺寸鏈應用尺寸鏈原理解決加工和裝配工藝的三種問題①已知組成環(huán)公差求封閉環(huán)公差的正計算問題；②已知封閉環(huán)公差求各組成環(huán)公差的反計算問題；③已知封閉環(huán)公差和部分組成環(huán)公差求其它組成環(huán)公差的中間計算問題。解決正計算問題比較容易，而解決反計算問題比較難。尺寸鏈解決的問題尺寸鏈計算尺寸鏈計算是根據結構或工藝上的要求，確定尺寸鏈中各環(huán)的基本尺寸及公差或偏差。計算方法主要有兩種Ⅰ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，求出封閉環(huán)的最大值和最小值。Ⅱ概率法，是以概率理論為基礎來解算尺寸鏈。5.5.2尺寸鏈計算方法

對式（5-9）兩邊取全微分，有：（5-9）（5-10）式中偏導數表示組成環(huán)對封閉環(huán)影響的大小，稱為誤差傳遞系數，記為ζi式（5-10）也可以寫成如下形式：（5-11）基本尺寸計算公式（尺寸鏈方程）誤差與公差計算公式

上述兩式為尺寸鏈特定偏差值計算公式，即誤差傳遞公式

確定尺寸鏈中封閉環(huán)（因變量）和組成環(huán)（自變量）的函數關系式的一般形式為：圖5-27a所示零件，加工兩φ80H7孔，要求保證孔心距L0=300±0.02，兩孔中心連線與A面夾角α0=15°±2′。Y1的基本尺寸為160，根據幾何關系可確定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α0的偏差?！纠?-4】圖5-27誤差傳遞計算示例a）b）Y1Y2AXL0α0α0L0XY1Y25.5.2尺寸鏈計算方法對L0式兩邊取全微分，并將偏差值代入，得到：用同樣的方法可求得：X、Y1、Y2、L0和α0構成一平面尺寸鏈（圖b）。其中L0和α0是封閉環(huán)。尺寸鏈方程為：【解】Y1Y2圖5-27誤差傳遞計算示例AXL0α0a）α0L0b）XY1Y25.5.2尺寸鏈計算方法

公差極值算法

式中T0L

——極值公差；

Ti

——各組成環(huán)公差。（5-12）（5-13）（5-14）★

偏差計算公式★

公差計算公式上式表明在極端的情況下，尺寸鏈封閉環(huán)的公差等于所有組成環(huán)公差與誤差傳遞系數絕對值乘積之和。5.5.2尺寸鏈計算方法

公差概率算法

為計算方便，作如下近似處理：令k1=k2=…=kn=k，得到近似概率算法公差計算公式（k值常取1.2～1.6）：★

各組成環(huán)均接近正態(tài)分布時，公差計算公式：（5-15）式中T0Q

稱為平方公差?！?/p>

各組成環(huán)偏離正態(tài)分布時，公差計算公式：式中T0Q

稱為統(tǒng)計公差。k為分布系數，定義如下：（5-16）（5-18）（5-17）5.5.2尺寸鏈計算方法極值算法（5-19）概率算法（5-20）式中α為分布不對稱系數，定義如下（圖5-28）圖5-28分布系數與不對稱系數

TΔ=α

2Amin分布中心AMAmaxXAAEIEST/2T/2φ(X)X（5-21）5.5.2尺寸鏈計算方法平均尺寸計算公式

幾種常見誤差分布曲線的分布系數k和分布不對稱系數α的數值見教材表5-7。5.5.2尺寸鏈計算方法α000-0.280.26-0.26K11.221.731.141.171.173σ3σαT/2αT/2αT/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L=30±0.05A=10±0.01DC±—TC12θ=60°±2′

L0θCAEda）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，θ，A值如圖示?！纠?-5】建立尺寸鏈（圖b）【解】5.5.2尺寸鏈計算方法對上式求全微分，有：各組成環(huán)的誤差傳遞系數分別為：最終結果：采用極值算法C=20.981±0.016mm采用概率算法C=20.981±0.026mm由式（5-14）：可求出：TC=0.032由式（5-18）：可求出：TC=0.052（k=1.4）5.5.2尺寸鏈計算方法式中n—包括封閉環(huán)在內的尺寸鏈總環(huán)數；m—尺寸鏈中組成環(huán)環(huán)數。尺寸鏈的計算－－極值法結論：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：5.5.2.

1極值法(1)封閉環(huán)基本尺寸計算圖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、A2…Ai表示。由圖可知：圖5.20尺寸鏈計算

直線尺寸鏈極值計算法公式結論：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)的最大值之和。(3)封閉環(huán)上偏差ESA0(或esA0)和下偏差EIA0(或eiA0)的計算尺寸鏈的計算－－極值法(2)封閉環(huán)最大和最小尺寸計算由公式(5.10)可知，當尺寸鏈中所有增環(huán)為最大值，所有減環(huán)為最小值時，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：結論：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：尺寸鏈的計算－－極值法(4)封閉環(huán)公差T0或中間偏差△0的計算由式(5.11)減式(5.12)，得：式中：Δi為尺寸Ai的誤差。（5-25）尺寸鏈的計算－－極值法結論：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)數可提高封閉環(huán)精度；若封閉環(huán)公差一定，減少環(huán)數可放大各組成環(huán)公差，使其加工容易。(5)平均尺寸Aav的中間偏差Δ的計算為使復雜的尺寸鏈計算簡化，可采用平均尺寸和中間偏差來進行計算。平均尺寸Aav——最大尺寸和最小尺寸的平均值。中間偏差Δ——公差帶中點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

尺寸鏈的計算－－極值法

基本尺寸計算公式（5-22）偏差計算公式公差計算公式平均尺寸計算公式（5-23）（5-24）（5-25）（5-26）直線尺寸鏈極值計算法公式總匯

圖示工件

，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?！纠?-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?.5.3幾種常見工藝尺寸鏈形式圖5-26工藝尺寸鏈示例b)c)a)A1A2A0a1a2a0A1A2A0ABC0.05A0.1C求解圖5-206和圖5-26c的尺寸鏈，可得到：工序尺寸：平行度公差：工藝基準與設計基準不重合時的工藝尺寸計算圖5-30測量尺寸鏈示例A2

若實測A2=40.30，按上述要求判為廢品，但此時如A1=50，則實際A0=9.7，仍合格，即“假廢品”。當實測尺寸與計算尺寸的差值小于尺寸鏈其它組成環(huán)公差之和時，可能為假廢品。采用專用檢具可減小假廢品出現的可能性圖5-30所示零件，尺寸A0不好測量，改測尺寸A2

，試確定A2的大小和公差由新建立的尺寸鏈可解出：

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】5.5.3幾種常見工藝尺寸鏈形式★

假廢品問題：工序基準與設計基準不重合而引起的工序尺寸計算圖5.28(a)圖5.28(b)圖5.28c工序尺寸的確定[例題5.]圖5.28(a)是皮帶運輸機滾筒零件圖。尺寸720+0.6的標注方法不便于測量，因此可改為圖5.28(b)的標注方法，通過測量A2、A3的尺寸來保證A0＝720+0.6，且A2=A3的尺寸。要求確定工序尺寸A2、A3。解：①畫出尺寸鏈圖[圖5.28c]。②A0＝720+0.6為封閉環(huán)，是由尺寸Al、A2、A3間接得到的，A1＝750+0.4為增環(huán)，A2、A3為減環(huán)。③計算由上求得A2、A3的工序尺寸為：工序尺寸的確定工序基準與設計基準不重合而引起的工序尺寸計算圖5.29(a)圖5.29(b)

圖5.29(c)

[例題5.9]

圖5.29(a)是加工梯板的零件圖，其高度方向的設計尺寸為及

，加工過程為：①以面1為基準加工面3，保證工序尺寸A1＝

②為了定位和調整方便，仍然用面1為定位基準加工面2，保證工序尺寸A2，如圖5.29(b)。為滿足設計尺寸的要求，計算工序2的工序尺寸A2。

解：畫出尺寸鏈圖[圖5.29(c)]；A0＝為封閉環(huán)，A1=為增環(huán)，A2為減環(huán)；計算基本尺寸：上偏差：下偏差：因此，工序2的尺寸為，取入體方向為工序尺寸的確定[例題5.10]圖5.30(a)為加工齒輪內孔和鍵槽的簡圖，設計尺寸為鍵槽深及孔徑。加工過程如下：①拉(或)內孔，至尺寸2r＝②拉(或插)鍵槽，至尺寸A；③熱處理(淬火)；④磨內孔，至尺寸2R＝。求工序尺寸A。從加工過程看出，工序尺寸A是從尚需繼續(xù)加工的孔表面標注的，鍵槽深是通過工序1、2、4間接得到的。解：①列出尺寸鏈，如圖5.30(b)。②尺寸A0=43.6為封閉環(huán)，尺寸A和為增環(huán)，工序尺寸的確定尺寸為減環(huán)尺寸為減環(huán)③計算基本尺寸A=A0-R+r=43.6-20+19.8=43.4上偏差：ESA=ESA0-ESR+EIr=0.35-0.025+0=0.315下偏差：EIA=EIA0-EIR+ESr=0-0+0.05=0.05因此，工序尺寸為：或取人體方向標注為：工序尺寸的確定為了分析磨孔時半徑加工余量Z對鍵槽深度的影響，也可將尺寸鏈分解為兩個并聯的尺寸鏈進行計算，如圖5.30(c)，其公共環(huán)余量為Z。由尺寸R、r、Z所構成的尺寸鏈中，Z為封閉環(huán)，R為增環(huán)，r為減環(huán)，由此可計算出：基本余量：Z=R-r=20-19.8=0.2最大余量：Zmax=Rmax-rmin=20.025-19.8=0.225最小余量：Zmin=Rmin-rmax=20-19.85=0.15因此由尺寸A0、A、Z所構成的尺寸鏈中，Z、A為增環(huán)，A0為封閉環(huán)，由此可計算出：基本尺寸：A=A0-Z=43.6-0.2=43.4上偏差：ESA=ESA0-ESZ=0.35-0.025=+0.315下偏差：EIA=EIA0-EIZ=0-(-0.05)=+0.05因此，工序尺寸A為或計算結果與上面解法完全一樣。工序尺寸的確定圖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0.5～0.8mm。與此有關的加工過程如下：

表面淬火、滲碳、鍍層的工藝尺寸計算

【例5-9】【解】R2R1H1H0b)圖5-33滲碳層深度尺寸換算a)A1）精車A面，保證直徑；3）精磨A面保證直徑尺寸，同時保證規(guī)定的滲碳層深度。D2H0H12）滲碳處理，控制滲碳層深度H1；試確定H1的數值。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：D15.5.3幾種常見工藝尺寸鏈形式工序基準與設計基準不重合而引起的工序尺寸計算圖5.31對某表面進行加工,要同時保證多個設計尺寸的工序尺寸計算工序尺寸的確定[例題5.]

圖5.31為加工階梯軸的軸向尺寸簡圖。因為端面M的粗糙度值很小，故需磨削M面，并要求同時保證兩個設計尺寸30+0.10和100±0.15。加工過程如下：①以M面為基準，精車N面，Q面，至尺寸A1＝及A2，見圖5.31(b)。②以N面為基準，磨削M面，至尺寸A3＝30+0.10。尺寸A0＝100±0.15是間接得到的，如圖5.31?。求工序尺寸A2。解：①列出有關尺寸鏈，如圖5.31(d)。②尺寸A0為封閉環(huán)，A2、A3為增環(huán)，A4為減環(huán)。③計算因此，工序尺寸A2為：此例也可按并聯尺寸鏈分為兩個尺寸鏈進行計算?；境叽纾篈2=A0-A3+A1=100-30+30.25=100.25上偏差：ESA2=ESA0-ESA3+EIA1=0.15-0.1+(-0.05)下偏差：EIA2=EIA0-EIA3+ESA1=-0.15-0+0=-0.15工序尺寸的確定機械制造工藝5.6計算機輔助工藝過程設計ComputerAidedProcessPlanning（CAPP）5.6.1CAPP意義傳統(tǒng)工藝過程設計存在的問題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CAPP意義設計效率低，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5.6.2CAPP工作原理派生式(變異式)CAPP系統(tǒng)(VariantCAPPSystem)◆該類系統(tǒng)以成組技術為基礎，根據零件編碼查找所屬零件組，調出零件組的標準工藝，進行適當的編輯或修改，生成所需的工藝規(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5-42CAM-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5.6.2CAPP工作原理標準工藝規(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◆

派生式CAPP系統(tǒng)特點：1）程序簡單，易于實現。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。5.6.2CAPP工作原理創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)（GenerativeCAPPSystem）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5.6.2CAPP工作原理◆

例：普渡大學APPAS（AutomatedProcessPlanningandSelection）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組表示：孔——AT（40）面——AT（32）槽——AT（31）數組各元素含義：①表面編號；②表面類型（如：1—圓孔，2—平面，3—槽…）；③類型號碼（取決于類型，如孔：1—圓孔，2—錐孔，3—螺孔…）；④材料類型（如：1—鑄鐵，2—球鐵，3—鋼…）；⑤材料硬度…☆

零件加工表面信息輸入5.6.2CAPP工作原理☆

邏輯關系的建立讀入一個表面數據CALLSIMHOL精鏜孔/面/槽？光孔/臺階孔？CALLACCHOLCALLSLOTCALLSURFACECALLCOMHOLCALLCORHOLCALLDRILLCALLREAM鉆可行？鉸可行？套料否？槽面Y光孔臺階孔NNNYY圖5-44APPAS系統(tǒng)工藝決策程序框圖5.6.2CAPP工作原理☆

加工方法選擇每種加工方法均對應于一定的工作范圍

例：麻花鉆鉆孔對應的工作范圍——DMAX

=2″,DMIN

=0.0625″ES=0.007√D+0.003″,EI=0.007√D位置精度：±0.008″粗糙度：Ra=200μm長徑比：L/D＜12◆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。5.6.2CAPP工作原理半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)（Semi-GenerativeCAPPSystem）◆派生式CAPP系統(tǒng)完全以人的經驗為基礎，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?！舭雱?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CAPP系統(tǒng)采用。☆例：神戶大學開發(fā)的半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)（圖5-45）5.6.2CAPP工作原理熱處理、表面處理、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據機床組合零件數據工藝規(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個零件數據余量、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5.6.3CAPP關鍵技術零件信息輸入零件加工表面可分為基本形面和輔助形面；形面可用特征參數進行描述；形面與一定的加工方法相聯系

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5.6.3CAPP關鍵技術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.