机械制造工艺,机电工程系 张莉,第二章 机械加工工艺基础知识,2.1 机械加工工艺过程的基本概念及常用术语,2.2 机械加工工艺规程和工艺文件,2.3 零件的工艺性分析,2.4 零件表面加工方法的选择与工艺路线的拟订,加工过程中，工件的尺寸是不断变化的，由毛坯尺寸到工序尺寸，最后达到满足零件性能要求的设计尺寸。一方面，由于加工的需要，在工序图以及工艺卡上要标注一些专供加工用的工艺尺寸，工艺尺寸往往不是直接采用零件图上的尺寸，而是需要另行计算；另一方面，当零件加工时，有时需要多次转换基准，因而引起工序基准、定位基准或测量基准与设计基准不重合。这时，需要利用工艺尺寸链原理来进行工序尺寸及其公差的计算。,2.4.5 工艺尺寸链,组成环按其对封闭环的影 响又可分为增环和减环,尺寸链,尺寸链中凡属间 接得到的尺寸称 为封闭环,尺寸链中凡属通 过加工直接得到 的尺寸称为组成环,组成尺寸链的每一个尺 寸，称为尺寸链的环,当其它组成环的大小不变 ，若封闭环随着某组成环 的增大而增大，则此组成 环就称为增环；反之则此 组成环就称为减环,1、尺寸链的概念,工艺尺寸链：,装配尺寸链：,由单个零件在加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸链，称为工艺尺寸链。,在装配过程中的由不同零件设计尺寸所形成的尺寸链，称为装配尺寸链。,工艺尺寸链的每一个尺寸称为环，工艺尺寸链由一个封闭环和若干个组成环构成。,（1）封闭环：,在加工过程中最后形成（间接获得）的尺寸。,注意： 一个尺寸链中只能有一个封闭环（封闭性）； 封闭环的精度决定于其他环的精度（关联性）； 要求保证的尺寸(设计尺寸)为封闭环或不要求保证的尺寸(非设计尺寸)为封闭环的说法都是错误的；,设计尺寸,（2）组成环：,在加工过程中直接获得的尺寸。记为：Ai,增环：,在组成环中，当某组成环的尺寸增加，使得封闭环的尺寸增加，则该环为增环。记为：,减环：,在组成环中，当某组成环的尺寸增加，使得封闭环的尺寸减少，则该环为减环。记为：,判别方法：在尺寸链图上，按连续的单箭头来表示，箭头方向与封闭环相同则为减环，相反则为增环。,实例,定位基准与设计基准不重合的工艺尺寸链,测量基准与设计基准不重合的工艺尺寸链,2、尺寸链的计算方法,1)极值法,m：增环数，n：尺寸链总环数,封闭环时还可列竖式进行解算。解算时应用口诀：增环上下偏差照抄；减环上下偏差对调、反号。即：,增环,减环,封闭环,具体计算过程请参照后面的实例,如用平均尺寸标注：,组成环的平均尺寸：,封闭环的平均尺寸：,2)概率法（统计法）,正态分布：,非正态分布：,ki =1.21.7,1、正计算：已知各组成环的尺寸Ai，求A0。其计算结果是唯一的，通常用于产品设计的校验。 2、反计算：已知A0，求各组成环尺寸Ai，即将封闭环的公差合理地分配给各组成环。常用于产品设计。 3、中间计算：已知A0 及部分Ai，求其余的组成环，多用于工艺尺寸链计算。,3、尺寸链的计算形式,1)测量基准与设计基准不重合的工序尺寸计算：,如图所示设计尺寸： 加工时通过测量L1尺寸控制台肩位置。求： L1=？,根据极值解法公式： L1=40-10=30 mm ESL1=EIL2-EIL0=-0.16-(-0.3)=0.14 mm EIL1=ESL2-ESL0=0-0=0 mm,注意假废品问题 见P55,L1MAX=30.14mm， L1MIN=30mm 当测得：L1=30.3 mm时, 如果:L2=40 mm,则:L0=9.7 mm 仍然是合格品。,4、工艺尺寸链的应用及解算方法 P54,封闭环列竖式解算 解算时应用口诀：增环上下偏差照抄；减环上下偏差对调、反号。即：,增环,减环,封闭环,两个问题,a. 提高了组成环尺寸的测量精度要求和加工精度要求,两个问题,a. 提高了组成环尺寸的测量精度要求和加工精度要求,b. 假废品问题,只要实测尺寸的超差量小于另一组成环的公差值时，就有可能出现假废品。为了避免将实际合格的零件报废而造成浪费，对换算后的测量尺寸（或工序尺寸）超差的零件，只要它的超差量小于或等于另一组成环的公差，应对该零件进行复检，重新测量其它组成环的实际尺寸，在计算出封闭环的实际尺寸，以此判断是否为废品。,2)测量尺寸换算的讨论,右图所示轴承座，当以端面B定位车内孔端面C时,A0尺寸不便测量,若先按尺寸A1车出端面A，再以A端面为测量基准车出，则可间接保证A0。显然，上述A1、A0和构成的尺寸链中，A0是封闭环，为较全面地了解尺寸换算中的问题，我们将设计尺寸A1和A0给出三种不同的公差（见表），分别讨论。,即公差为零，这是由于组成环A1的公差与封闭环的公差相等。尺寸x的公差为零，即x必须加工得绝对准确，这实际上是不可能的。因此必须压缩A1的公差。,这是由于组成环A1的公差远大于封闭环的公差。根据封闭环的公差应大于或等于各组成环公差之和的原则，考虑到加工内孔端面C的困难，应给其留有较大的公差，则应大幅压缩A1的公差。,总结,从上述三组尺寸的换算可以看出，通过尺寸换算来保证封闭环的要求，必须提高组成环的加工精度。当封闭环的公差较大时（如第一组设计尺寸），仅需提高本工序（车端面C）的加工精度；当封闭环的公差等于甚至小于组成环公差之和时（如第二组和第三组设计尺寸），则不仅提高本工序（车端面C）的加工精度，而且还要提高前工序的加工精度，增加了加工困难和成本。因此，工艺上应尽量避免测量上的尺寸换算。见P55（设计工艺装备来保证设计尺寸）,必须指出，如果零件换算后的测量尺寸超差，只要它的超差量小于或等于另一组成环的公差，则该零件有可能是假废品，应对该零件进行复检，逐个测量并计算出零件的实际尺寸，由零件的实际尺寸来判断合格与否。,3)定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算1,如图所示零件，镗削零件上的孔。孔的设计基准是C面，设计尺寸为(100土0.15)mm。为装夹方便，以A面定位，按工序尺寸L调整机床。试计算工序尺寸L。,封闭环列竖式解算 解算时应用口诀：增环上下偏差照抄；减环上下偏差对调、反号。即：,增环,减环,封闭环,3)设计基准与定位基准不重合的工序尺寸计算2：,根据极值解法公式： L0=L1+L2-L3 10=L1+30-60 L1=40,ESL0=ESL1+ESL2-EIL3 0.18=ESL1+0.04-(-0.05) ESL1=+0.09,EIL0=EIL1+EIL2-ESL3 0=EIL1+0-0.05 EIL1=+0.05,封闭环列竖式解算 解算时应用口诀：增环上下偏差照抄；减环上下偏差对调、反号。即：,增环,减环,封闭环,4）从待加工的设计基准标注工序尺寸时工序尺寸及其公差的换算,如图所示加工过程如下： 镗孔至 插键槽，工序尺寸A1 热处理 磨内孔至 ，同时保证 设计尺寸 。,A0=A1+A3-A2 A1=A0+A2-A3=43.6+19.8-20=43.4 ESA0=ESA1+ESA3-EIA2 ESA1=0.315 EIA0=EIA1+EIA3-ESA2 EIA1=0.05,解法1,封闭环列竖式解算 解算时应用口诀：增环上下偏差照抄；减环上下偏差对调、反号。即：,增环,减环,封闭环,解法2,在尺寸链（1）中： Z为封闭环。 Z=20-19.8=0.2 ESZ=0.025-0=0.025 EIZ=0-0.05=-0.05,在尺寸链（2）中： 43.6尺寸为封闭环, A1、Z为增环 依据尺寸链计算式可求出：,注意,当定位基准与设计基准不重合进行尺寸换算时，也需要提高本工序的加工精度，使加工更加困难。同时，也会出现假废品问题。,在进行工艺尺寸链计算时，还有一种情况必须注意。当发现被换算的组成环公差过小，或为零，甚至出现负值时，可采取以下措施： （1）提高前道工序尺寸的精度； （2）增大设计尺寸（封闭环）的公差； （3）改变定位基准（采用基准重合原则）或加工方式,练习1,下图工件，如先以A面定位加工C面，得尺寸A1；然后再以A面定位用调整法加工台阶面B，得尺寸A2，设计要求保证B面与C面间尺寸A0。试求工序尺寸A2 。,封闭环列竖式解算 解算时应用口诀：增环上下偏差照抄；减环上下偏差对调、反号。即：,增环,减环,封闭环,练习2,一批如图所示轴套零件，在车床上已加工好外圆、内孔及端面，现须在铣床上铣右端缺口，并保证尺寸5-0.06及260.2，求采用调整法加工时控制尺寸H、A及其偏差并画出尺寸链图。,封闭环列竖式解算 解算时应用口诀：增环上下偏差照抄；减环上下偏差对调、反号。即：,增环,减环,封闭环,尺寸H,封闭环列竖式解算 解算时应用口诀：增环上下偏差照抄；减环上下偏差对调、反号。即：,增环,减环,封闭环,尺寸A,练习3,如下图所示轴套零件的轴向尺寸，其外圆、内孔及端面均已加工。试求： 当以A面定位钻直径为10mm孔时的工序尺寸A1及其偏差； 当以B面定位钻直径为10mm孔时的工序尺寸B1及其偏差。,封闭环列竖式解算 解算时应用口诀：增环上下偏差照抄；减环上下偏差对调、反号。即：,增环,减环,封闭环,封闭环列竖式解算 解算时应用口诀：增环上下偏差照抄；减环上下偏差对调、反号。即：,增环,减环,封闭环,