仪器制造工艺基础光电工程学院陈小强18883149785 xqc1130126.com仪器制造工艺基础成绩评定l总成绩=考试成绩50%+平时成绩50%l平时成绩考察项目分值（分）备注1课堂纪录15以点名纪录为准2作业103小论文104专题讨论15小论文课程的性质、目的和任务课程的性质、目的和任务 ： 仪器设计、制造所必备的基本知识、基本理论与基本技能，为从事专业设计、制造和调试打下基础。课程基本要求：课程基本要求： 了解仪器制造过程的总体内容、主要制造方 法、典型零件的工艺；掌握六点定位原则并能设计一般夹具；了解仪器制造过程中的特种加工方法及新工艺、新技术和现代制造技术的发展趋势；具有结构分析和处理工艺问题的能力。 主要内容：主要内容： l仪器制造过程设计l夹具设计原理l加工精度l精密与超精密加工l特种加工l仪器仪表通用元件与专用技术l装配与调整l仪器的结构工艺性金属箔式应变计、金属箔式应变计、光刻腐蚀工艺光刻腐蚀工艺制成的薄金属箔栅，金属箔的厚度般为(0.0030.010)mm，它的基片和盖片多为胶质膜，基片厚度一般为(0.030.05)mm。 扑翼微型飞机。翅膀用碳纤维材料加工，用柔性5杆机构驱动，靠共振原理扇翅。 工程实践和科学研究都需要制造工艺曲轴“巨无霸”长15.7米，重198吨 l各种不同零件按一定规则联接在一起实现某各种不同零件按一定规则联接在一起实现某一特定功能即构成机器一特定功能即构成机器-汽车汽车汽车汽车变速箱部件变速箱部件转向器部件转向器部件发动机部件发动机部件驱动桥部件驱动桥部件车架车架车厢车厢驾驶室驾驶室曲轴组件曲轴组件连杆活塞组件连杆活塞组件凸轮轴组件凸轮轴组件发动机缸体发动机缸体发动机缸盖发动机缸盖飞轮飞轮机油泵组件机油泵组件连杆合件连杆合件活塞活塞活塞环活塞环活塞销活塞销连杆体连杆体连杆盖连杆盖铜套铜套l仪器的组成仪器的组成合件1组件1合件2部件1组件2组件3部件3合件3仪器仪器部件2零件零件l机械零件的表面：机械零件的表面：l箱体箱体孔（圆柱面）平面孔（圆柱面）平面l轴轴圆柱面圆柱面平面平面l齿轮齿轮平面平面圆柱面圆柱面渐开线表面渐开线表面.机械零件的表面：机械零件的表面：机械零件的表面机械零件的表面 : : 非加工表面非加工表面加工表面加工表面（重要的工作表面）（重要的工作表面）通过机械加工保证通过机械加工保证有一定的精度要求和粗糙度要求有一定的精度要求和粗糙度要求一、工件的加工表面及其形成方法一、工件的加工表面及其形成方法1. 机械零件常用的表面形状零件的零件的常用表面常用表面平面平面圆柱面圆柱面特殊表面特殊表面成型表面成型表面圆锥面圆锥面2. 2. 工件表面的形成工件表面的形成工件表面可以看成是一条线沿着另一条线移动或旋转而形成的。并且我们把这两条线叫着母线和导线，统称发生线。导线导线导线导线母线导线母线母线母线母线母线母线导线导线导线3.3.发生线的形成发生线的形成1) 1) 成型法成型法利用成形刀具来形成发生线，利用成形刀具来形成发生线，对工件进行加工的方法。对工件进行加工的方法。2) 2) 轨迹法轨迹法靠刀尖的运动轨迹来形成靠刀尖的运动轨迹来形成所需要表面形状的方法。所需要表面形状的方法。3) 3) 相切法相切法由圆周刀具上的多个切削点来共同由圆周刀具上的多个切削点来共同形成所需工件表面形状的方法。形成所需工件表面形状的方法。4) 4) 展成法展成法利用工件和刀具作展成切削运动来利用工件和刀具作展成切削运动来形成工件表面的方法。形成工件表面的方法。4. 4. 表面成型运动表面成型运动车削外圆柱面的成形运动车削外圆柱面的成形运动常见典型表面成形运动常见典型表面成形运动5 5、几何量（形状）测量方案的形成、几何量（形状）测量方案的形成新产品快速开发制造系统快速成形制造的基本过程CAD建模建模分层分层层面信息处理层面信息处理层面加工与粘接层面加工与粘接层层堆积层层堆积后处理后处理根据每层轮廓信息，进行工艺规划，选择加工参数，自动生成数控代码清理零件表面，去除辅助支撑结构由CAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面或实体模型将三维模型沿一定方向（通常为Z向）离散成一系列有序的二维层片（习惯称为分层）成形机制造一系列层片并自动将它们联接起来，得到三维物理实体工艺过程的基本概念l一一. .生产过程与工艺过程生产过程与工艺过程( (一一) ) 生产过程生产过程指由原材料制成成品的全过程。指由原材料制成成品的全过程。1.1.原材料原材料, ,成品成品, ,半成品的运输与保管；半成品的运输与保管；2.2.生产技术准备工作生产技术准备工作 包括包括: :工艺设计工艺设计, ,专用工艺装备的设专用工艺装备的设计制造计制造, ,材料与工时定额的制订材料与工时定额的制订, ,生产资料的准备生产资料的准备, ,生产生产组织的调整等；组织的调整等；3.3.毛坯的制造毛坯的制造 如如: :铸铸, ,锻锻, ,冲压冲压, ,焊接等；焊接等；4.4.零件加工零件加工, ,机械加工机械加工, ,热处理等；热处理等；5.5.产品的装配；产品的装配；包括包括: :装配、调整、检验、试验、油漆、包装、出厂。装配、调整、检验、试验、油漆、包装、出厂。 ( (二二) ) 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 是指在生产过程中是指在生产过程中, ,改变原材料的形状尺寸、性质和相互改变原材料的形状尺寸、性质和相互位置关系位置关系, ,使之成为成品或半成品的过程。如使之成为成品或半成品的过程。如: :毛坯的制造毛坯的制造, ,机机械加工等。械加工等。l二二. . 机械加工工艺过程及组成机械加工工艺过程及组成 ( (一一) ) 机械加工工艺过程概念机械加工工艺过程概念 在工艺过程中在工艺过程中, ,采用机械加工的方法采用机械加工的方法, ,按照一定的顺序按照一定的顺序, ,逐逐步改变毛坯的尺寸、形状、性质及表面质量步改变毛坯的尺寸、形状、性质及表面质量, ,使之成为合格零使之成为合格零件的过程。件的过程。( (二二) ) 机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成 机械加工工艺过程是由一系列按顺序排列着的工机械加工工艺过程是由一系列按顺序排列着的工序组成的，工序又分为安装、工位、工步、走刀几个组序组成的，工序又分为安装、工位、工步、走刀几个组成部分。成部分。1. 1. 工序工序 由一个或一组工人由一个或一组工人, ,在一个工作场地在一个工作场地, ,对一个或多个对一个或多个工件所连续完成的那部分工艺过程。工件所连续完成的那部分工艺过程。 划分工序的依据是工作地点是否变更划分工序的依据是工作地点是否变更; ;加工是否连续。加工是否连续。.工序号工序号工工序序内内容容机床机床 1 车端面钻中心孔车端面钻中心孔,粗车各外圆粗车各外圆,半精车半精车车床车床各外圆各外圆,切槽切槽,倒角倒角,车螺纹车螺纹2磨磨300.0065,350.008,450.008磨床磨床靠磨靠磨50台肩面台肩面3检验检验生产批量较小时的生产批量较小时的机械加工工艺过程机械加工工艺过程生产批量较大时的机械加工工艺过程生产批量较大时的机械加工工艺过程工工序号序号工工序序内内容容机床机床 1两端同时铣端面钻中心孔两端同时铣端面钻中心孔专用机床专用机床2粗车各外圆。粗车各外圆。车床车床3半精车各外圆半精车各外圆,切槽切槽,倒角。倒角。多刀车床多刀车床4车螺纹。车螺纹。车床车床5磨削磨削300.0065,450.008外圆至尺寸要求外圆至尺寸要求,靠磨靠磨50台肩台肩磨床磨床面。面。6磨削磨削350.008外圆至尺寸要求。外圆至尺寸要求。磨床磨床7检验。检验。2. 2. 安装安装在工件的加工过程中在工件的加工过程中,需要多次装夹工件需要多次装夹工件,那么那么,每每一次装夹所完成的那部分工艺过程称为安装。一次装夹所完成的那部分工艺过程称为安装。3. 3. 工位工位在一次安装过程中在一次安装过程中,工件在机床上每占据一个工作工件在机床上每占据一个工作位置位置,称为工位。在大批大量生产中称为工位。在大批大量生产中,为了提高生产率为了提高生产率,往往采用多工位加工。往往采用多工位加工。减少了装夹次数减少了装夹次数,缩短了辅助缩短了辅助时间时间,不单提高了生产率不单提高了生产率也有利于保证加工精度。也有利于保证加工精度。4. 4. 工步工步在一个工序中在一个工序中,加工表面加工表面,刀具机床转速及进给量都刀具机床转速及进给量都不变不变,所完成的那部分工艺过程。所完成的那部分工艺过程。构成工步的任一因素改变后构成工步的任一因素改变后,一般均变为另一工步。一般均变为另一工步。在工件一次安装中在工件一次安装中,连续进行若干相同工步连续进行若干相同工步,为简化工艺为简化工艺文件文件,可视为一个复合工步。可视为一个复合工步。采用多刀加工若干相同的采用多刀加工若干相同的表面或不相同的表面表面或不相同的表面均可可视为一个复合工步。均可可视为一个复合工步。5. 5. 走刀走刀在工步中在工步中,需切除的金属层较厚需切除的金属层较厚,应分几次切削应分几次切削,每一次切削每一次切削,所完成的那部分工艺过程所完成的那部分工艺过程,称为走刀。称为走刀。l三三. . 生产纲领与生产类型生产纲领与生产类型( (一一) ) 生产纲领生产纲领也称年产量，零件的生产纲领应包括也称年产量，零件的生产纲领应包括:备品和废品在内的该备品和废品在内的该产品的年产量。零件的生产纲领由下式计算产品的年产量。零件的生产纲领由下式计算: N=Qn(1+%+%)或N=Qn(1+%)(1+%)式中：式中：Q-产品的年产量；产品的年产量；n-零件在产品中的数量；零件在产品中的数量；%-零零件的备品率；件的备品率；%-零件的废品率。零件的废品率。( (二二) ) 生产类型生产类型生产纲领不同生产纲领不同,生产规模也不相同生产规模也不相同,按照年产量的大小按照年产量的大小,机械机械制造企业可分为三种类型。制造企业可分为三种类型。1. 1. 单件生产单件生产单个的制造不同尺寸规格的产品单个的制造不同尺寸规格的产品,制造过程很少重复的。制造过程很少重复的。如新产品的试制如新产品的试制,重型机械的制造重型机械的制造,都属于单件生产。都属于单件生产。2. 2. 大量生产大量生产产品的数量很多产品的数量很多,大多数工作地点经常重复着某一零大多数工作地点经常重复着某一零件的某一道工序。如件的某一道工序。如:汽车、自行车、手表、轴承的汽车、自行车、手表、轴承的制造制造,都属于大量生产。都属于大量生产。3. 3. 成批生产成批生产一年中一年中,分批的制造相同规格的产品分批的制造相同规格的产品,制造过程有一制造过程有一定的重复性。如定的重复性。如:机床机床,电动机的制造。电动机的制造。又可根据每批投产数量的大小又可根据每批投产数量的大小,可分为可分为:1) 1) 小批生产小批生产 其工艺特征和单件生产类似，因此，其工艺特征和单件生产类似，因此，往往合称为单件小批量生产；往往合称为单件小批量生产；2 )2 )大批生产大批生产 其工艺特征和大量生产类似；其工艺特征和大量生产类似；3 )3 )中批生产中批生产 其工艺特征，则介于二者之间。其工艺特征，则介于二者之间。(三) 各种生产类型工艺过程特点各种生产类型工艺过程特点特特点点单件生产单件生产成批量生产成批量生产大批大量生产大批大量生产互换性互换性修配法装配修配法装配普遍具有互换性普遍具有互换性完全互换完全互换毛坯制造毛坯制造木模手工木模手工部分金属模部分金属模金属模金属模造型造型机器造型机器造型机床及机床及普通机床普通机床普通机床普通机床高效机床高效机床布置布置机群式布置机群式布置部分高效机床部分高效机床流水线布置流水线布置夹夹具具通用夹具通用夹具专用夹具专用夹具高效专用夹高效专用夹具具对工人对工人熟熟练练中等熟练中等熟练对调整工人对调整工人技术要求技术要求技术要求较高技术要求较高生产率生产率低低中中高高成成本本高高中中低低机械加工工艺规程机械加工工艺规程( (一一) ) 机械加工工艺规程概念机械加工工艺规程概念用表格的形式用表格的形式, ,把机械加工工艺过程的内容书写出把机械加工工艺过程的内容书写出来来, ,并成为指导性的技术文件。并成为指导性的技术文件。( (二二) ) 机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程的作用1. 1. 是指导车间生产的主要技术文件；是指导车间生产的主要技术文件；2. 2. 是生产组织及管理工作的主要依据；是生产组织及管理工作的主要依据；3. 3. 是新建扩建改建厂房的主要依据。是新建扩建改建厂房的主要依据。( (三三) ) 工艺文件工艺文件1. 1. 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片以工序为单位以工序为单位, ,对工艺过程作简要说明的工艺文件对工艺过程作简要说明的工艺文件主要用于生产管理和调度使用。主要用于生产管理和调度使用。2. 2. 机械加工工序卡片机械加工工序卡片以工步为单位以工步为单位, ,对每工序进行详细说明的工艺文件。对每工序进行详细说明的工艺文件。包括包括: :工件的定位基准及安装方法工件的定位基准及安装方法; ;加工的工序尺加工的工序尺寸及公差寸及公差, ,切削用量切削用量, ,工时定额工时定额, ,使用的夹具使用的夹具, ,刀具刀具和量具。主要用于指导工人进行操作。和量具。主要用于指导工人进行操作。( (四四) ) 机械加工工艺规程的制订步骤机械加工工艺规程的制订步骤1. 1. 对零件进行工艺分析对零件进行工艺分析2. 2. 选择毛坯选择毛坯3. 3. 拟定工艺路线拟定工艺路线( (选择定位基准选择定位基准, ,选择加工方法选择加工方法, ,安排加安排加工顺序工顺序, ,确定工序集中与分散的程度等确定工序集中与分散的程度等) )。4. 4. 工序设计工序设计包括包括: :选择机床及工艺装备选择机床及工艺装备, ,确定加工余量及工序尺寸确定加工余量及工序尺寸, ,选选择切削用量择切削用量, ,估算工时定额等。估算工时定额等。5. 5. 编写工艺文件编写工艺文件l一一. . 对零件进行工艺分析对零件进行工艺分析( (一一) ) 了解各项技术条件了解各项技术条件, ,提出必要的改进意见提出必要的改进意见1. 1. 了解该零件在产品中的位置、用途、性能及工作条件。了解该零件在产品中的位置、用途、性能及工作条件。2. 2. 分析零件上主要表面的尺寸精度、形位精度及表面粗糙度。分析零件上主要表面的尺寸精度、形位精度及表面粗糙度。作为选择加工方法作为选择加工方法, ,定位基准及按排加工顺序的依据。定位基准及按排加工顺序的依据。3. 3. 分析技术条件中分析技术条件中, ,毛坯类型毛坯类型, ,热处理及检验要求等热处理及检验要求等, ,以便作出以便作出相应的工序按排。相应的工序按排。4. 4. 对不能满足加工工艺要求的提出相应的改进意见对不能满足加工工艺要求的提出相应的改进意见。( (二二) ) 结构工艺性分析结构工艺性分析1. 1. 结构工艺性概念结构工艺性概念设计零件的结构设计零件的结构,在一定的生产规模在一定的生产规模,和生产条件和生产条件下下,能够高效能够高效,低耗的制造出来低耗的制造出来,并便于装配和维修。则并便于装配和维修。则可以说可以说,设计零件的结构具有良好的结构工艺性。设计零件的结构具有良好的结构工艺性。2. 2. 零件的切削加工工艺性零件的切削加工工艺性 1) 1) 应使用标准化参数应使用标准化参数。如采用标准配合、标准尺如采用标准配合、标准尺寸等。寸等。2) 2) 便于在机床上安装。便于在机床上安装。3) 3) 便于加工便于加工避免内表面的加工避免内表面的加工应有退刀槽应有退刀槽减少安装次数减少安装次数减少机床调整次数减少机床调整次数减少加工面积减少加工面积提高工件加工时的刚度提高工件加工时的刚度减少加工困难减少加工困难( (二二) ) 选择毛坯应考虑的因素选择毛坯应考虑的因素1. 1. 毛坯材料的工艺特性。毛坯材料的工艺特性。即毛坯材料的可铸性或可锻性。即毛坯材料的可铸性或可锻性。2.2.零件的结构类型及尺寸大小零件的结构类型及尺寸大小1 1） 光轴光轴, ,台肩之间相差不大的阶梯轴台肩之间相差不大的阶梯轴, ,应选择型材。应选择型材。台肩之间相差较大及异型轴台肩之间相差较大及异型轴, ,如曲轴如曲轴, ,十字轴等则应十字轴等则应选择铸件。选择铸件。2 2） 小型盘套零件的毛坯选择型材小型盘套零件的毛坯选择型材; ;大小型盘套零大小型盘套零件的毛坯选择铸件。件的毛坯选择铸件。3 3） 支架支架, ,箱体零件由于结构复杂箱体零件由于结构复杂, ,一般都选一般都选择铸件。择铸件。3. 3. 生产纲领生产纲领对铸件来讲对铸件来讲, ,单件小批生产选择木模砂型手工造型单件小批生产选择木模砂型手工造型方法制造的毛坯方法制造的毛坯; ;大批大量生产则选择大批大量生产则选择: :金属砂型机金属砂型机器造型等高效率毛坯制造方法制造的毛坯。器造型等高效率毛坯制造方法制造的毛坯。4. 4. 对材料机械性能的要求对材料机械性能的要求对材料有强度要求的应选择锻件对材料有强度要求的应选择锻件; ;对材料没有强度对材料没有强度要求的可不选择锻件。要求的可不选择锻件。5. 5. 现有生产条件现有生产条件选择毛坯时选择毛坯时, ,应综合考虑本厂的毛坯制造的应综合考虑本厂的毛坯制造的生产条件生产条件, ,工艺水平及外部协作的可能性和工艺水平及外部协作的可能性和经济性。经济性。基准及定位基准的选择一一. . 定位基准的选择定位基准的选择( (一一) ) 基准的概念及分类基准的概念及分类1. 1. 基准的概念基准的概念用以确定零件上点、线、面的位置所依据的用以确定零件上点、线、面的位置所依据的点、线、面。点、线、面。2. 2. 基准的分类基准的分类1) 1) 设计基准设计基准零件的设计图样上使用的基准，称为设计基准。零件的设计图样上使用的基准，称为设计基准。如图所示如图所示: :齿轮内孔齿轮内孔35H35H7 7的轴线是小外圆的轴线是小外圆直径直径50,50,齿顶圆直径齿顶圆直径88h88h1010及两端面跳动及两端面跳动, ,径向跳动的设计基准。径向跳动的设计基准。 2) 2) 工艺基准工艺基准: :在零件的加工和产品的装配过程在零件的加工和产品的装配过程中使用的基准。中使用的基准。（1 1）定位基准）定位基准: :在工件的加工在工件的加工过程中过程中,用作定位的基准用作定位的基准,称为称为定位基准。定位基准。工件与工作台的装夹面工件与工作台的装夹面相贴合的面即为定位基准。相贴合的面即为定位基准。（2 2）工序基准）工序基准用以确定本工序加工表面加工以后的尺寸用以确定本工序加工表面加工以后的尺寸,形状和位置所使用的基准，称为工序基准。形状和位置所使用的基准，称为工序基准。简言之简言之,工序图上使用的基准工序图上使用的基准,称为工序基准。称为工序基准。如上工序图所示如上工序图所示:F平面平面是孔是孔,的工序基准；的工序基准；（3 3）测量基准）测量基准用以检验已加工表面用以检验已加工表面的尺寸及各表面之间的尺寸及各表面之间位置精度的基准位置精度的基准,称为测量基准称为测量基准.齿轮内孔轴线是检验各项尺寸齿轮内孔轴线是检验各项尺寸形位精度的基准形位精度的基准.即为测量基准。即为测量基准。（4 4）装配基准）装配基准: :在机器装配中在机器装配中,用以确定零件或部件在用以确定零件或部件在机器中正确位置的基准机器中正确位置的基准,称为装配基准。称为装配基准。齿轮在装配时齿轮在装配时,是以内孔和端面确定是以内孔和端面确定在轴部件上的位置。因此在轴部件上的位置。因此,齿轮的内孔和端面是装配基准。齿轮的内孔和端面是装配基准。l( (二二) ) 定位基准的选择原则定位基准的选择原则定位基准可根据使用的是工件的毛坯面还是已加定位基准可根据使用的是工件的毛坯面还是已加工表面又分为工表面又分为定位粗基准和定位精基准。定位粗基准和定位精基准。定位粗基准定位粗基准:选择工件的毛坯面作为定位基准选择工件的毛坯面作为定位基准,这这个毛坯面就是粗基准。个毛坯面就是粗基准。定位精基准定位精基准:选择被加工工件的已加工面作为定位基选择被加工工件的已加工面作为定位基准准,这一基准称为定位精基准。这一基准称为定位精基准。定位基准选择的正确与否，对于保证加工精度，机定位基准选择的正确与否，对于保证加工精度，机械加工顺序按排有着很大的影响，加工前必须正确的械加工顺序按排有着很大的影响，加工前必须正确的选择定位基准。选择定位基准。l选择定位基准要依据以下原则选择定位基准要依据以下原则: :1.1.定位精基准的选择原则定位精基准的选择原则1) 1) 基准重合原则基准重合原则选择被加工零件的设计基准作为定位基准选择被加工零件的设计基准作为定位基准,这一原则称为这一原则称为基准重合原则，可避免基准不重合误差。基准重合原则，可避免基准不重合误差。如下图所示如下图所示:支架零件支架零件,孔的设计基准是孔的设计基准是1平面平面,定位基准则是定位基准则是底平面底平面,定位基准与设计基准不重合定位基准与设计基准不重合,存在基存在基准不重合误差准不重合误差B采用采用1平面定位平面定位则定位基准与设计则定位基准与设计基准重合基准重合,消除了消除了基准不重合误差基准不重合误差B.2) 2) 基准统一原则基准统一原则如零件上有多个表面需要加工如零件上有多个表面需要加工,为保证各表面之间为保证各表面之间的位置精度的位置精度,应选择统一的定位基准进行加工应选择统一的定位基准进行加工,这一原这一原则则,称为基准统一原则。称为基准统一原则。 如阶梯轴的加工如阶梯轴的加工, ,为保证各表面之间的位置精度为保证各表面之间的位置精度应选择两端的中心孔作为统一的定位基准应选择两端的中心孔作为统一的定位基准, ,进行进行加工。加工。 如箱体的加工如箱体的加工, ,为保证各表面之间的位置精度为保证各表面之间的位置精度, ,应选择一面两孔作为统一的定位基准。应选择一面两孔作为统一的定位基准。3) 3) 自为基准原则自为基准原则 为保证某重要表面加工余量均匀为保证某重要表面加工余量均匀, ,应选择加应选择加工表面自身作为定位基准工表面自身作为定位基准, ,这一原则称为这一原则称为自为自为基准原则。基准原则。 如图所示如图所示: :机床导轨面是重要表面为保证导轨面加机床导轨面是重要表面为保证导轨面加工余量小且均匀工余量小且均匀,选导轨面自身作为定位基准选导轨面自身作为定位基准,加工前加工前用千分表找正导轨面，这样就可以从导轨面上去除一用千分表找正导轨面，这样就可以从导轨面上去除一层小且均匀的加工余量。层小且均匀的加工余量。4) 4) 互为基准互为基准为保证某重要表面为保证某重要表面加工余量小且均匀加工余量小且均匀并与其它表面之间并与其它表面之间的位置精度的位置精度, ,应采用应采用互为基准反复加工互为基准反复加工的原则进行加工。的原则进行加工。 如精密齿轮的加工淬火后需磨如精密齿轮的加工淬火后需磨齿面齿面, ,为保证齿面与内孔之间的为保证齿面与内孔之间的位置精度及从齿面上去除一层位置精度及从齿面上去除一层小且均匀的加工余量小且均匀的加工余量, ,须先依齿须先依齿面为基准磨内孔面为基准磨内孔, ,然后再依磨过然后再依磨过的内孔为基准磨齿面的内孔为基准磨齿面, ,这样互为这样互为基准反复加工基准反复加工, ,既去除一层小且既去除一层小且均匀的加工余量均匀的加工余量, ,又保证了齿面又保证了齿面与内孔之间的位置精度。与内孔之间的位置精度。5)作为定位精基准的表面应定位准确作为定位精基准的表面应定位准确,夹紧可靠夹紧可靠,并使夹并使夹具的结构简单。具的结构简单。l2. 2. 定位粗基准的选择原则定位粗基准的选择原则1) 1) 为保证某重要表面加工余量均匀为保证某重要表面加工余量均匀, ,应选此重要应选此重要表面作为粗基准。表面作为粗基准。如机床导轨面的加工如机床导轨面的加工,要在导轨要在导轨面上去除一层均匀的余量面上去除一层均匀的余量,先以先以导轨面为基准刨削床腿导轨面为基准刨削床腿,然后再然后再依刨过的床腿为基准刨削导轨依刨过的床腿为基准刨削导轨面面,由于先以导轨面为基由于先以导轨面为基准刨削床腿准刨削床腿,床腿面与导床腿面与导轨面平行轨面平行,因此因此,就可以从导轨面上就可以从导轨面上,去除一层均匀的余量。去除一层均匀的余量。l2) 2) 为保证加工表面与不加工表面之间的位置精为保证加工表面与不加工表面之间的位置精度度, ,应以不加工表面作为粗基准。应以不加工表面作为粗基准。如图所示如图所示:加工的套筒加工的套筒,要求加工的内孔与不加工的外圆有要求加工的内孔与不加工的外圆有同轴度要求同轴度要求,那么那么就以不加工的外圆为粗基准就以不加工的外圆为粗基准,由于三爪卡盘的定心作用由于三爪卡盘的定心作用,其其加工时的回转中心加工时的回转中心,就是毛坯就是毛坯外圆的轴心外圆的轴心,加工后的内孔就加工后的内孔就与不加工的外圆同心，从而与不加工的外圆同心，从而保证了加工表面与不保证了加工表面与不加工表面之间的位置精度。加工表面之间的位置精度。3)3)在工件上有多个表面需要加工在工件上有多个表面需要加工, ,为保证各为保证各表面均具有足够的加工余量表面均具有足够的加工余量, ,应选择加工应选择加工余量最小的那个表面作为粗基准。余量最小的那个表面作为粗基准。如图所示如图所示:阶梯轴的加工阶梯轴的加工,由于大小圆柱面之间有同轴度由于大小圆柱面之间有同轴度误差误差,较小的较小的圆柱面加工余量小圆柱面加工余量小,如果如果依大圆柱面作为粗基准依大圆柱面作为粗基准加工加工,那么小圆柱面会因那么小圆柱面会因加工余量不足加工余量不足,产生废品。产生废品。4) 4) 粗基准在同一尺寸方向只能使用一次粗基准在同一尺寸方向只能使用一次如图所示阶梯轴的加工如图所示阶梯轴的加工:毛坯面的定位精度较低毛坯面的定位精度较低,两次两次使用必然造成两端加工后的外圆较大的同轴度误差。使用必然造成两端加工后的外圆较大的同轴度误差。5) 5) 作为定位粗基准的表面上不应有作为定位粗基准的表面上不应有, ,飞边飞边, ,分分型面型面, ,浇冒口浇冒口, ,等缺陷，应定位准确等缺陷，应定位准确, ,夹紧可靠夹紧可靠, ,并使夹具的结构简单。并使夹具的结构简单。课内练习课内练习: :选择下列零件的定位粗精基准选择下列零件的定位粗精基准二二. . 加工方法的选择加工方法的选择一般应根据加工表面应有的技术条件进行选择一般应根据加工表面应有的技术条件进行选择.但具体选择但具体选择时还应考虑以下因素。时还应考虑以下因素。1. 1. 应选择经济精度及表面粗糙度应选择经济精度及表面粗糙度某一加工方法所能达到的精度及表面粗糙度范围是较宽的，某一加工方法所能达到的精度及表面粗糙度范围是较宽的，但只有在某一较窄的区间才是最经济的；但只有在某一较窄的区间才是最经济的；2. 2. 应考虑工件材料的性质及热处理应考虑工件材料的性质及热处理淬火的表面由于硬度较高，只能选择磨削；对硬度较低，淬火的表面由于硬度较高，只能选择磨削；对硬度较低，塑性较大的材料表面由于磨削易堵塞砂轮，其精加工应选塑性较大的材料表面由于磨削易堵塞砂轮，其精加工应选择精车，择精车，3. 3. 应考虑工件的结构类型及尺寸大小应考虑工件的结构类型及尺寸大小回转体零件轴线部位的孔可选择车削或磨削，支架箱体零回转体零件轴线部位的孔可选择车削或磨削，支架箱体零件上的支承孔应选择镗削。件上的支承孔应选择镗削。4. 4. 生产纲领生产纲领大批大量生产应选择高效率加工方法进行加工；大批大量生产应选择高效率加工方法进行加工；5. 5. 现有生产条件现有生产条件充分利用现有设备和工艺手段充分利用现有设备和工艺手段, ,发挥工人的创造性发挥工人的创造性, ,同时重视采用新工艺新技术以提高工艺水平。同时重视采用新工艺新技术以提高工艺水平。三三. . 加工阶段的划分加工阶段的划分对加工精度高对加工精度高, ,生产批量大的零件的加工生产批量大的零件的加工, ,一般均应一般均应划分加工阶段。划分加工阶段。粗加工阶段粗加工阶段-切除大部分余量切除大部分余量,为后续的加工作准备；为后续的加工作准备；半精加工阶段半精加工阶段-完成一些次要表面的加工完成一些次要表面的加工,为精加工为精加工作准备；作准备；精加工阶段精加工阶段-表面的终加工阶段表面的终加工阶段,也可以作为光整加也可以作为光整加工前的预备加工；工前的预备加工；光整加工阶段光整加工阶段-高精度高精度,低粗糙度表面的终加工。低粗糙度表面的终加工。划分加工阶段的原因划分加工阶段的原因: :1. 1. 保证加工质量保证加工质量粗加工由于加工余量大，切削力较大，将产生较大的加工误粗加工由于加工余量大，切削力较大，将产生较大的加工误差，划分加工阶段后，可在后续的加工中逐步预以消除。差，划分加工阶段后，可在后续的加工中逐步预以消除。2. 2. 合理使用设备合理使用设备粗加工由于切削力较大，应使用机床功率大，刚性好，生粗加工由于切削力较大，应使用机床功率大，刚性好，生产率高的设备；而精加工则需精度高的设备，划分加工阶产率高的设备；而精加工则需精度高的设备，划分加工阶段后可充分发挥粗精设备的各自的特点，做到合理使用设段后可充分发挥粗精设备的各自的特点，做到合理使用设备。备。3. 3. 及时发现毛坯缺陷及时发现毛坯缺陷划分加工阶段便于在粗加工阶段及时发现毛坯缺陷，及时划分加工阶段便于在粗加工阶段及时发现毛坯缺陷，及时决定报废或修补，以免继续加工造成浪费。决定报废或修补，以免继续加工造成浪费。4. 4. 便于按排热处理便于按排热处理划分加工阶段，有利于在各阶段间合理安排热处理，做到划分加工阶段，有利于在各阶段间合理安排热处理，做到冷热工序的合理配合。冷热工序的合理配合。5. 5. 保护精加工表面少受磕碰损伤保护精加工表面少受磕碰损伤精加工按排在最后，有利于防止精加工表面的磕碰损伤。精加工按排在最后，有利于防止精加工表面的磕碰损伤。四四. . 加工顺序的按排加工顺序的按排( (一一) ) 机械加工顺序的按排机械加工顺序的按排1. 1. 基准先行基准先行作为定位精基准表面应首先按排加工。对铸件作为定位精基准表面应首先按排加工。对铸件, ,生生产批量不大时产批量不大时, ,加工前应先按排划线工序；加工前应先按排划线工序；2. 2. 主次分开主次分开, ,划分加工阶段；划分加工阶段；3. 3. 先面后孔；先面后孔；4. 4. 次要表面加工穿插进行。次要表面加工穿插进行。( (二二) ) 热处理工序的按排热处理工序的按排1. 1. 预备热处理预备热处理( (消除残余应力消除残余应力, ,改善切削性能改善切削性能) )1)1)正火正火毛坯锻造后毛坯锻造后,正火以消除锻造表面的硬度不均正火以消除锻造表面的硬度不均,改善切削性能。改善切削性能。2) 2) 退火退火毛坯铸造后退火以消除残余应力。毛坯铸造后退火以消除残余应力。3) 3) 时效时效对于铸件对于铸件,为进一步消除残余应力为进一步消除残余应力,粗加工后粗加工后,还应按排时效处还应按排时效处理。理。对于铸件结构复杂对于铸件结构复杂,精度要求高精度要求高,刚性差刚性差,应在精加工前应在精加工前再按排一次时效处理。再按排一次时效处理。2. 2. 最终热处理最终热处理( (提高工件材料的力学性能提高工件材料的力学性能).).1) 1) 调质调质可获得良好的综合机械性能可获得良好的综合机械性能,一般按排在粗一般按排在粗加工后；加工后；2) 2) 淬火淬火, ,渗碳淬火渗碳淬火可提高工件表面的硬度和耐磨可提高工件表面的硬度和耐磨性性,由于处理后的硬度较高由于处理后的硬度较高,一般按排在磨削之前；一般按排在磨削之前；3) 3) 氰化氰化, ,氮化氮化主要用于提高工件表面的硬度主要用于提高工件表面的硬度,耐磨耐磨性及耐腐蚀性性及耐腐蚀性,由于处理层比较薄由于处理层比较薄,一般按排在表面的一般按排在表面的最终加工之前。最终加工之前。( (三三) ) 辅助工序的按排辅助工序的按排包括包括:检验、试验、去磁、平衡、去毛刺、清洗除油等。检验、试验、去磁、平衡、去毛刺、清洗除油等。1. 1. 检验检验是必不可少的工序是必不可少的工序,除每工序必须自检外下列情除每工序必须自检外下列情况还须按排专检况还须按排专检:1) 1) 粗加工后；粗加工后；2) 2) 重要的工序完成以后；重要的工序完成以后；3) 3) 送外车间前后送外车间前后( (特别是送热处理车间特别是送热处理车间) )；4) 4) 所有工序完成以后。所有工序完成以后。2. 2. 去磁去磁在磁力工作台装夹以后在磁力工作台装夹以后,工件往往带有磁性工件往往带有磁性,为为避免在装配时吸在一起避免在装配时吸在一起,影响正常装配影响正常装配,因此因此,要安排去磁工序。要安排去磁工序。3. 3. 平衡平衡对高速回转的零件对高速回转的零件,为避免由于加工或自身为避免由于加工或自身质量分布不均质量分布不均,会在高速回转时产生振动会在高速回转时产生振动,影响影响机器运转的平稳性及相关零件的寿命。机器运转的平稳性及相关零件的寿命。五五. . 工序集中与工序分散程度的确定工序集中与工序分散程度的确定( (一一) ) 工序集中与工序分散的概念工序集中与工序分散的概念1. 1. 工序集中的概念工序集中的概念把零件的加工集中在较少的工序内完成把零件的加工集中在较少的工序内完成,每道工序包括每道工序包括的加工内容尽可能多。的加工内容尽可能多。2. 2. 工序分散的概念工序分散的概念把零件的加工分散在较多的工序内完成把零件的加工分散在较多的工序内完成,每道工序包括每道工序包括的加工内容尽可能少的加工内容尽可能少,最少情况下最少情况下,一道工序只有一个一道工序只有一个简单工步。简单工步。( (二二) ) 工序集中与工序分散的特点工序集中与工序分散的特点1. 1. 工序集中的特点工序集中的特点1)采用高效率专用设备及工艺装备采用高效率专用设备及工艺装备,生产效率高；生产效率高；2)减少了工序数目减少了工序数目,缩短了工艺路线缩短了工艺路线,生产计划生产计划,生产生产组织及管理工作得到简化；组织及管理工作得到简化；3)减少了设备数量减少了设备数量,相应也减少了操作工人的数目及相应也减少了操作工人的数目及减少了生产面积；减少了生产面积；4)减少了工件装夹次数减少了工件装夹次数,不单减少了装夹工件的辅助不单减少了装夹工件的辅助时间时间,也由于在一次装夹能加工多个表面也由于在一次装夹能加工多个表面,有利于保证有利于保证各表面之间的位置精度；各表面之间的位置精度；5)专用设备及工艺装备投资大专用设备及工艺装备投资大,调整和维护费时调整和维护费时,生产生产准备工作量大准备工作量大,转产困难。转产困难。2. 2. 工序分散的特点工序分散的特点1)机床设备及工艺装备比较简单机床设备及工艺装备比较简单,调整和维护方便调整和维护方便,工工人易于掌握操作技术人易于掌握操作技术,转产容易；转产容易；2)有利于选用合理的切削参数有利于选用合理的切削参数,以减少基本时间；以减少基本时间；3)设备数量多设备数量多,生产面积大生产面积大,操作人员多。操作人员多。( (三三) ) 确定工序集中与工序分散的原则确定工序集中与工序分散的原则1.单件小批生产单件小批生产,为简化管理为简化管理,应采用管理式的工序集应采用管理式的工序集中中.2.成批生产中成批生产中,大型大型,结构复杂结构复杂,精度要求高的重型零件精度要求高的重型零件,为减少运输与安装困难为减少运输与安装困难,应采用机械式的工序集中。应采用机械式的工序集中。B3JC-002摩托车曲轴箱加工线是我厂为某摩托车有限公司摩托车曲轴箱加工线是我厂为某摩托车有限公司设计制造的一条加工中心连线。该线由七台设计制造的一条加工中心连线。该线由七台ZH系列钻削加系列钻削加工中心、几台专机分别作为独立的加工单元用十几条物料工中心、几台专机分别作为独立的加工单元用十几条物料传输装置联成。每个加工单元完成一定的加工工艺。该加传输装置联成。每个加工单元完成一定的加工工艺。该加工线自动化程度高、节拍快，即能满足大批量的工线自动化程度高、节拍快，即能满足大批量的高效生产，高效生产，又具有很高的柔性、能够加工摩托车曲轴箱系列产品。又具有很高的柔性、能够加工摩托车曲轴箱系列产品。该种形式装配线是我厂集装配生产领域数十年之经验开发，该种形式装配线是我厂集装配生产领域数十年之经验开发，可用于大多数家用电器的批量生产。基本布局为环行配备可用于大多数家用电器的批量生产。基本布局为环行配备生产所需各种设备。生产所需各种设备。包括：包括：1、全铝合金线体；、全铝合金线体；2、线外工、线外工作台；作台；3、配有安全装置的动力箱；、配有安全装置的动力箱；4、工装板；、工装板；5、工位用、工位用自由旋转顶升；自由旋转顶升；6、双层线用线端提升机；、双层线用线端提升机；7、线端移行装、线端移行装置；置；8、返修用小车；、返修用小车；9、自动翻转专机（或其他所需专机）；、自动翻转专机（或其他所需专机）；10、检测工位和返修平台；、检测工位和返修平台；11、工件下线装置、工件下线装置。3. 3. 在大批大量生产中在大批大量生产中, ,精度高精度高, ,刚性差刚性差, ,结构简单的结构简单的中小型零件中小型零件, ,为组成流水作业线为组成流水作业线, ,应采用工序分散。应采用工序分散。l( (一一) ) 机床的选择机床的选择具体选择时还要考虑以下问题具体选择时还要考虑以下问题一一. . 机床及工艺装备的选择机床及工艺装备的选择1. 1. 选择机床的规格要与被加工零件选择机床的规格要与被加工零件的尺寸相适应；的尺寸相适应；2. 2. 选择机床的生产率要与被加工零件的生产选择机床的生产率要与被加工零件的生产纲领相适应；纲领相适应；3. 3. 选择机床的加工精度要与被加工零件的精选择机床的加工精度要与被加工零件的精度相适应。度相适应。l( (二二) ) 工艺装备的选择工艺装备的选择1. 1. 夹具的选择夹具的选择1)单件小批生产单件小批生产,选择通用夹具；选择通用夹具；2)大批大量生产大批大量生产,选择专用夹具；选择专用夹具；3)多品种的小批量生产多品种的小批量生产,选择可调夹具或成组夹具。选择可调夹具或成组夹具。2. 2. 刀具的选择刀具的选择应根据工序采用的加工方法应根据工序采用的加工方法,加工表面的尺寸大小加工表面的尺寸大小,工件材料工件材料,加工精度加工精度,表面粗糙度表面粗糙度,生产率和经济性等因生产率和经济性等因素进行综合性选择素进行综合性选择.一般选择标准刀具一般选择标准刀具,在特殊情况下在特殊情况下,可以选择组合刀具可以选择组合刀具,成型刀具等高效率专用刀具。成型刀具等高效率专用刀具。3. 3. 量具的选择量具的选择1)单件小批生产单件小批生产,选择通用量具；选择通用量具；2)大批大量生产大批大量生产,选择极限量规选择极限量规,气动量仪等高效率专用气动量仪等高效率专用量具；量具；3)选择量具的量程与测量精度要与被加工零件的尺寸与选择量具的量程与测量精度要与被加工零件的尺寸与精度相适应。精度相适应。l二二. . 加工余量加工余量, ,工序尺寸及公差的确定工序尺寸及公差的确定( (一一) ) 加工余量的确定加工余量的确定1. 1. 有关余量的概念有关余量的概念1) 1) 加工余量加工余量工件加工前后尺寸之差。工件加工前后尺寸之差。2 ) 2 ) 工序余量工序余量相邻两工序相邻两工序,工序尺寸之差。工序尺寸之差。3 ) 3 ) 加工总余量加工总余量从毛坯到零件从毛坯到零件,切掉的金属层总厚度切掉的金属层总厚度。 Z0=Z1+Z2+Z3+-+Zn=由于加工表面的形式不同由于加工表面的形式不同,加工余量又分单边余量和双加工余量又分单边余量和双边余量边余量;又由于各工序尺寸又有公差又由于各工序尺寸又有公差,加工余量又分最大余量和加工余量又分最大余量和最小余量。最小余量。2. 2. 工序余量工序余量, ,工序尺寸及公差的关系工序尺寸及公差的关系为便于加工为便于加工,对于孔标注为对于孔标注为:DT,对于轴标注为对于轴标注为:d-T,对距离对距离尺寸标注对称偏差尺寸标注对称偏差:l3. 3. 影响加工余量的因素影响加工余量的因素1) 1) 上工序的表面粗糙度上工序的表面粗糙度R RZ Z、a a及表面缺陷层及表面缺陷层I Ia a在本工序为提高加工的表面质量在本工序为提高加工的表面质量,必须加大余必须加大余量予以消除。量予以消除。2 ) 2 ) 上工序的尺寸公差上工序的尺寸公差T Ta a已包含在工序基本余量中。已包含在工序基本余量中。3 ) 3 ) 上工序的形位公差上工序的形位公差a a按按独立原则独立原则确定的如确定的如:轴线的直线度轴线的直线度,位置度位置度,同同轴度等形位误差轴度等形位误差,不能直接包含在尺寸公差内不能直接包含在尺寸公差内,在本工序也必须加大余量予以消除。在本工序也必须加大余量予以消除。如轴加工后存在轴线的直线度误差如轴加工后存在轴线的直线度误差,在本工序必须加大余量在本工序必须加大余量2才能予以消除。才能予以消除。4) 4) 本工序的安装误差本工序的安装误差b b在本工序用三爪卡盘在本工序用三爪卡盘装夹工件装夹工件,由与三爪卡盘由与三爪卡盘的装夹偏心的装夹偏心,使工件的使工件的轴心线与机床的回转轴心线与机床的回转轴心线有同轴度误差轴心线有同轴度误差e,则加工则加工余量至少应大于余量至少应大于2e,才能加工才能加工出符合要求的孔来。出符合要求的孔来。综上所述综上所述, ,工序余量的基本公式工序余量的基本公式: :单边余量单边余量:Zb=Ta+Rza+Ia+|a+b|双边余量双边余量: :2Zb=Ta+2(Rza+Ia)+2|a+b|在应用时在应用时, ,要根据具体情况进行必要的修正要根据具体情况进行必要的修正采用采用自为基准自为基准加工时加工时:双边余量双边余量:2Zb=Ta+2(Rza+Ia)+2|a|对于对于研磨研磨,珩磨珩磨,超精加工超精加工等等,主要为降低表面粗主要为降低表面粗糙度糙度.则则:双边余量双边余量:2Zb=2Ra.l4. 4. 确定加工余量的方法确定加工余量的方法1) 1) 分析计算法分析计算法在充分考虑影响加工余量的各种因素后在充分考虑影响加工余量的各种因素后,通过建立通过建立相应的数学公式相应的数学公式,进行计算进行计算.这确定加工余量的方法比这确定加工余量的方法比较合理较合理。但需积累较为全面的加工余量的资料。但需积累较为全面的加工余量的资料,目前目前,应用尚不广泛。应用尚不广泛。2) 2) 经验估算法经验估算法工艺人员根据以往的经验估算确定加工余量工艺人员根据以往的经验估算确定加工余量,为避为避免废品的产生免废品的产生,确定的加工余量往往偏大。确定的加工余量往往偏大。3) 3) 查表修正法查表修正法根据机械制造企业的生产实践和试验研究所积累根据机械制造企业的生产实践和试验研究所积累的加工余量的数据的加工余量的数据,先制成各种表格先制成各种表格,然后再然后再汇编成册汇编成册,在确定加工余量时在确定加工余量时,先查表先查表,再根据具体情况予再根据具体情况予以修正以修正,这种确定加工余量的方法这种确定加工余量的方法,称为查表修正法。称为查表修正法。l( (二二) ) 工序尺寸及公差的确定工序尺寸及公差的确定根据基准重合根据基准重合, ,还是不重合采用不同的计算方法还是不重合采用不同的计算方法 基准不重合基准不重合, ,工序尺寸及公差采用工艺尺寸链的方工序尺寸及公差采用工艺尺寸链的方法进行计算法进行计算; ;基准重合则按表面的加工顺序进行逐一推基准重合则按表面的加工顺序进行逐一推算算, ,方法较为简单。方法较为简单。1. 1. 基准重合表面经多次加工的顺序示意基准重合表面经多次加工的顺序示意, ,如图所如图所示示: :2. 2. 工序尺寸及公差的确定方法工序尺寸及公差的确定方法1) 1) 按查表修正法确定各工序余量按查表修正法确定各工序余量2) 2) 从设计尺寸开始从设计尺寸开始, ,逐一向前推算各工序尺寸逐一向前推算各工序尺寸3) 3) 各工序尺寸公差各工序尺寸公差, ,按各工序的经济精度确定按各工序的经济精度确定, ,然后在按然后在按“入体原则入体原则”标注。标注。3. 3. 确定工序尺寸及公差举例确定工序尺寸及公差举例l例：如图所示小轴零件，毛坯为普通精度的例：如图所示小轴零件，毛坯为普通精度的热轧圆钢，装夹在车床前、后顶尖间加工，热轧圆钢，装夹在车床前、后顶尖间加工，主要工序；主要工序；下料下料车端面车端面钻中心孔钻中心孔粗粗车外圆车外圆精车外圆精车外圆磨削外圆。磨削外圆。工序工序名称名称工工序序余余量量工序经济工序经济加工精度加工精度工序基本尺寸工序基本尺寸工序尺寸及偏工序尺寸及偏差差磨削磨削IT70.02125.0025.00-0.021精车精车粗车粗车毛坯毛坯3.0IT141.0280.5工序工序名称名称工工序序余余量量工序经济工序经济加工精度加工精度工序基本尺寸工序基本尺寸工序尺寸及偏工序尺寸及偏差差磨削磨削0.3IT70.02125.0025.00-0.021精车精车0.8粗车粗车1.9毛坯毛坯3.0IT141.0280.5工序工序名称名称工工序序余余量量工序经济工序经济加工精度加工精度工序基本尺寸工序基本尺寸工序尺寸及偏工序尺寸及偏差差磨削磨削0.3IT70.02125.0025.00-0.021精车精车0.8IT100.08425+0.3=25.3粗车粗车1.9IT120.21025.3+0.8=26.1毛坯毛坯3.0IT141.026.1+1.9=28.0280.5工序工序名称名称工工序序余余量量工序经济工序经济加工精度加工精度工序基本尺寸工序基本尺寸工序尺寸及偏工序尺寸及偏差差磨削磨削0.3IT70.02125.0025.00-0.021精车精车0.8IT100.08425+0.3=25.325.30-0.084粗车粗车1.9IT120.21025.3+0.8=26.126.10-0.210毛坯毛坯3.0IT141.026.1+1.9=28.0280.5l切削速度l定额时间第六节第六节第六节第六节 工艺尺寸链工艺尺寸链工艺尺寸链工艺尺寸链一一: :尺寸链的定义及组成尺寸链的定义及组成( (一一) ) 尺寸链的定义尺寸链的定义在零件的加工或产品的装配过程中在零件的加工或产品的装配过程中, ,经常遇到一些相互联系经常遇到一些相互联系且按一定顺序排列着的且按一定顺序排列着的, ,封闭的尺寸组合封闭的尺寸组合, ,就形象地就形象地, ,把这些把这些相互联系又按一定顺序排列着的相互联系又按一定顺序排列着的, ,封闭的尺寸组合封闭的尺寸组合, ,称为尺称为尺寸链。如下图所示：寸链。如下图所示：(二二)尺寸链的组成尺寸链的组成为简便起见为简便起见,把尺寸链中的每一个尺寸把尺寸链中的每一个尺寸,简称为尺寸链中的一简称为尺寸链中的一个环。个环。“环环”又分为封闭环和组成环。又分为封闭环和组成环。1、封闭环、封闭环在零件的加工或产品的装配过程中在零件的加工或产品的装配过程中,间接形成的，其精度是间接形成的，其精度是被间接保证的环被间接保证的环,称为封闭环。称为封闭环。2、组成环、组成环直接影响封闭环精度的各环，称为组成环。根据影响程度的直接影响封闭环精度的各环，称为组成环。根据影响程度的不同，组成环又可分为增环和减环。不同，组成环又可分为增环和减环。1)增环增环组成环中组成环中,某环的变动会引起封闭环同向变动环称为增环。某环的变动会引起封闭环同向变动环称为增环。2)减环减环组成环中组成环中,某环变动会引起封闭环异向变动环某环变动会引起封闭环异向变动环,称为减环。称为减环。3、协调环、协调环组成环中组成环中,预先选定的某一环预先选定的某一环,通过改变其大小和位置通过改变其大小和位置,使使封闭环达到规定的要求封闭环达到规定的要求,这样的环称为协调环。这样的环称为协调环。二、尺寸链的分类二、尺寸链的分类(一一)按尺寸链的应用范围不同分类按尺寸链的应用范围不同分类1、工艺尺寸链、工艺尺寸链在零件的加工过程中在零件的加工过程中,由有关的工序尺寸组成的尺寸链由有关的工序尺寸组成的尺寸链,称为工艺尺寸链。称为工艺尺寸链。2、装配尺寸链、装配尺寸链在产品的装配过程中在产品的装配过程中,由相关零由相关零(部部)件的相件的相关尺寸组成的尺寸链关尺寸组成的尺寸链,称为装配尺寸链。称为装配尺寸链。(二二)按尺寸链环的几何特征分类按尺寸链环的几何特征分类1、直线尺寸链、直线尺寸链由彼此平行的直线尺寸所由彼此平行的直线尺寸所组成的尺寸链组成的尺寸链,称为称为直线尺直线尺寸链寸链。2 2、角度尺寸链、角度尺寸链由处在同一平面内或平行平面内的角度尺寸所组成由处在同一平面内或平行平面内的角度尺寸所组成的尺寸链的尺寸链, ,称为角度尺寸链。如图所示：称为角度尺寸链。如图所示：3 3、平面尺寸链、平面尺寸链由处在同一平面内或平行平面内的直线尺寸和角度由处在同一平面内或平行平面内的直线尺寸和角度尺寸所组成的尺寸链尺寸所组成的尺寸链, ,称为平面尺寸链。如下图所称为平面尺寸链。如下图所示：示：4 4、空间尺寸链、空间尺寸链由直线尺寸和角由直线尺寸和角度尺寸所组成的度尺寸所组成的并形成空间位置并形成空间位置关系的尺寸链关系的尺寸链, ,称为空间尺寸链。称为空间尺寸链。( (三三) )按尺寸链间相互联系的形态分类按尺寸链间相互联系的形态分类1 1、单一、单一( (或独立或独立) )尺寸链尺寸链尺寸链中的每一个环均从属于一个尺寸链尺寸链中的每一个环均从属于一个尺寸链, ,不参与不参与其它任一尺寸链的组成。其它任一尺寸链的组成。2 2、并联尺寸链、并联尺寸链通过公共环相互联系通过公共环相互联系, ,且形成并联关系的尺寸链且形成并联关系的尺寸链, ,称称为并联尺寸链。如图所示：为并联尺寸链。如图所示：3 3、串联尺寸链、串联尺寸链由公共界面相互联系且形成串联关系的尺寸链由公共界面相互联系且形成串联关系的尺寸链, ,称为称为串联尺寸链。如图串联尺寸链。如图2-402-40所示：所示：4 4、混联尺寸链、混联尺寸链既有串联关系又有并联关系的尺寸链既有串联关系又有并联关系的尺寸链, ,称为混联尺寸称为混联尺寸链。链。l尺寸链特性封封闭闭性性组组成成尺尺寸寸链链的的各各个个尺尺寸寸按按一一定定顺顺序序构构成一个封闭系统。成一个封闭系统。 相相关关性性( (函函数数性性）其其中中一一个个尺尺寸寸变变动动将将影影响响其其他尺寸变动。他尺寸变动。 l确定封闭环l在装配尺寸链中，封闭环就是产品上有装配精度要求的尺寸。如同一部件中各零件之间相互位置要求的尺寸或保证相互配合零件配合性能要求的间隙或过盈量。 l零件尺寸链的封闭环应为公差等级要求最低的环，一般在零件图上不进行标注，以免引起加工中的混乱。 l工艺尺寸链的封闭环是在加工中最后自然形成的环，一般为被加工零件要求达到的设计尺寸或工艺过程中需要的余量尺寸。加工顺序不同，封闭环也不同。所以工艺尺寸链的封闭环必须在加工顺序确定之后才能判断。注：一个尺寸链中只有一个封闭环。 l在确定封闭环之后，应确定对封闭环有影响的各个组成环，使之与封闭环形成一个封闭的尺寸回路。 l在建立尺寸链时应遵守“最短尺寸链原则”，即对于某一封闭环，若存在多个尺寸链时，应选择组成环数最少的尺寸链进行分析计算。l查找组成环组成环是对封闭环有直接影响的那些尺寸，与此无关的尺寸要排除在外。一个尺寸链的环数应尽量少。 查找装配尺寸链的组成环时，先从封闭环的任意一端开始，找相邻零件的尺寸，然后再找与第一个零件相邻的第二个零件的尺寸，这样一环接一环，直到封闭环的另一端为止，从而形成封闭的尺寸组。 在尺寸链线图中，常用带单箭头的线段表示各环，箭头仅表示查找尺寸链组成环的方向。与封闭环箭头方向相同的环为减环，与封闭环箭头方向相反的环为增环。 增、减环的判别按箭头方向判断法l判断增减环 A3A2A0A1B0B2B4B5A1 、A3为增环，A2为减环B2、B4、B5为增环，B1、B3为减环B1B3三三: :尺寸链的基本计算方法尺寸链的基本计算方法 设尺寸链的组成环数为m，其中n个增环，mn个减环，A0为封闭环的基本尺寸，A为组成环的基本尺寸，则对于直线尺寸链有如下公式： 封闭环的基本尺寸 A0 = 封闭环的极限尺寸 A0max= A0min=l封闭环的极限偏差 ES0= EI0= l封闭环的公差 T0= 表格计算法 4、公差的算式、公差的算式T=AmaxAmin=T=5、平均尺寸算式平均尺寸算式AM=(二二)概率解法概率解法1、各环公差算式、各环公差算式由概率论可知由概率论可知,各独立随机变量各独立随机变量(尺寸链的组成环尺寸链的组成环)的均方根偏的均方根偏差差i与这些随机变量之和与这些随机变量之和(尺寸链的封闭环尺寸链的封闭环)的均方根的均方根偏差偏差之间的关系为之间的关系为:=当零件尺寸为正态分布时当零件尺寸为正态分布时,其随机误差其随机误差与均方根偏差与均方根偏差之间之间的关系为的关系为=6,即即=如组成环为正态分布如组成环为正态分布,封闭环也为正态分布封闭环也为正态分布;对于正态分布对于正态分布,在各环随机误差等于公差的条件下在各环随机误差等于公差的条件下:=Ti,=则上式则上式可转化为可转化为:T=不为正态分布时不为正态分布时T=Ki-相对分布系数相对分布系数如各组成环尺寸相等如各组成环尺寸相等,则各环平均公差为则各环平均公差为:TM=2、各环偏差的算式、各环偏差的算式尺寸链各环无系统误差尺寸链各环无系统误差,即即加工尺寸为正态分布中的加工尺寸为正态分布中的对称分布对称分布,如图如图2-42所示所示:平均尺寸平均尺寸:AM=A+BMA又又AM=A+BMA=所以所以:BMA=由上图可知由上图可知:BSA=BMA+BXA=BMA-代入整理代入整理:四四、尺寸链的几种计算情况、尺寸链的几种计算情况(一一)正计算正计算已知各组成环已知各组成环,求算封闭环。其计算结果是唯一确定的求算封闭环。其计算结果是唯一确定的,主要用于审核图纸主要用于审核图纸,验证设计的正确性。验证设计的正确性。(二二)反计算反计算已知封闭环求算组成环。由于求算的组成环数目较多已知封闭环求算组成环。由于求算的组成环数目较多,因因此此,不是一个简单的计算问题不是一个简单的计算问题,实际上是把封闭环公差分实际上是把封闭环公差分配到各组成环上去配到各组成环上去,这就存在一个最佳分配方案问题，常这就存在一个最佳分配方案问题，常用的分配方法用的分配方法:1、等公差值法、等公差值法极值解法极值解法TM=Ti=概率解法概率解法TM=Ti=2、等公差系数法、等公差系数法设各组成环公差等级系数相等设各组成环公差等级系数相等即即: :a a1 1=a=a2 2=a=a3 3= =a aM M, ,对于对于1 1500mm500mm尺寸段尺寸段, ,a aM M= =再由各组成环基本尺寸和平均公差等级系数再由各组成环基本尺寸和平均公差等级系数, ,查查出各组成环对应的公差等级出各组成环对应的公差等级, ,确定出各组成环的确定出各组成环的公差等级数值。公差等级数值。上述两种分配方法上述两种分配方法, ,分配出各组成环的公差值后分配出各组成环的公差值后, ,还要按加工的难易程度和尺寸大小作适当的调还要按加工的难易程度和尺寸大小作适当的调整整, ,在各组成环中取一协调环在各组成环中取一协调环, ,协调环的公差由协调环的公差由计算确定。计算确定。( (三三) ) 中间计算中间计算已知封闭环和部分组成环已知封闭环和部分组成环, ,求另一组成环，其计算求另一组成环，其计算结果也是唯一确定的。主要用于工艺设计结果也是唯一确定的。主要用于工艺设计, ,基准基准不重合工序尺寸换算。不重合工序尺寸换算。五、五、 工艺尺寸链应用工艺尺寸链应用l（一）基准不重合有关工序尺寸换算（一）基准不重合有关工序尺寸换算、 定位基准与工序基准不重合有关工序尺寸换算定位基准与工序基准不重合有关工序尺寸换算例例1:如图所示零件如图所示零件,其设计尺寸为其设计尺寸为和和300.12，上下平面均已加工上下平面均已加工,现以底平面定位镗水平孔现以底平面定位镗水平孔,求工序尺寸求工序尺寸A。解解:1:画尺寸链图画尺寸链图2:判断环的性质判断环的性质,300.12为间接保证的设计尺寸为间接保证的设计尺寸,应为应为封闭环封闭环;A1为减环为减环,A2为增环。为增环。为基准不重合为基准不重合,三环直线尺寸链的中间计算问题。三环直线尺寸链的中间计算问题。3、计算尺寸链、计算尺寸链1)A1的基本尺寸的基本尺寸,由公式由公式:A=得得:A1=A2-A=120-30=90mm2)A1的上下偏差的上下偏差由公式由公式:BSA=BXA=得得:BSA1=BXA2-BXA=-0.1-(-0.12)=+0.02B BX XA A1 1=B=BS SA A2 2-B-BS SA A=0-0.12=-0.12mm=0-0.12=-0.12mm则则A A1 1= =3 3、验算由公式、验算由公式: : 0.14+0.1=0.240.14+0.1=0.24T T=0.24=0.24符合题意要求。符合题意要求。环环名名基本尺寸基本尺寸BSBX减减环环-AAX-(-0.12)AS-(0.2)增增环环1200-0.1封封闭环闭环30+0.12-0.120.12=-A AX X+0 -0.12=-A+0 -0.12=-AS S-0.1-0.1l、测量基准与设计基准不重合有关工序尺寸换算测量基准与设计基准不重合有关工序尺寸换算例例1:1:轴承套零件图如下图所示轴承套零件图如下图所示, ,轴向设计尺寸为轴向设计尺寸为: :解解:1)1) 画尺寸链图画尺寸链图 2)2) 判断环的性质判断环的性质 是间接是间接测量保证的设计尺测量保证的设计尺寸寸, ,应为封闭环应为封闭环,X为减环为减环,A=为增环为增环3)计算尺寸链计算尺寸链X的基本尺寸的基本尺寸:X=A-A=80-50=30X的上下偏差的上下偏差:BSX=BXA-BXA=-0.02-(-0.1)=+0.08 BXX=BSA-BSA=0-0=0故故X=4)验算验算由公式由公式T0.02+0.08=0.1T=0.1符合题意。符合题意。例例2:如图所示如图所示,小套零件加工时小套零件加工时,要求保证尺寸要求保证尺寸60.1,由于由于这一尺寸不便于直接测量这一尺寸不便于直接测量,只好通过测量尺寸只好通过测量尺寸L来间接检来间接检验其是否合格验其是否合格,求工序尺寸求工序尺寸L。解解:1)画尺寸链图画尺寸链图2)判断环的性质判断环的性质,尺寸尺寸60.1是间接保证的设计尺寸是间接保证的设计尺寸,应为封闭环应为封闭环,尺寸尺寸L1=260.05,L为增环为增环,L2=为减环为减环3)计算尺寸链计算尺寸链L的基本尺寸的基本尺寸:L=L+L1-L2=6+36-26=16L的上下偏差的上下偏差BSL=BSL+BXL2-BSL1=+0.1+(-0.05)-0.05=0BXL=BXL+BSL2-BXL1=-0.1+0-(-0.05)=-0.05故故L=4)验算验算由公式由公式符合题意。符合题意。l二、中间工序尺寸换算二、中间工序尺寸换算(一一)工序基准是尚待加工的设计基准的有关工序尺寸换算工序基准是尚待加工的设计基准的有关工序尺寸换算例例:如图所示如图所示,齿轮内孔及键槽的加工过程齿轮内孔及键槽的加工过程:1)镗孔至尺寸镗孔至尺寸2)插键槽插键槽,工序尺寸为工序尺寸为A3)热处理热处理T0.1+0.05+0.05=0.2T=0.24)磨孔至设计尺寸磨孔至设计尺寸解解:1)画尺寸链图画尺寸链图2)判断环的性质判断环的性质A=3)计算尺寸链计算尺寸链A1的基本尺寸的基本尺寸:A1=A+A2-A3=45.8A1的上下偏差的上下偏差:BSA1=BSA-BSA3+BXA2=+0.3-0.025+0=+0.275BXA1=BXA-BXA3+BSA2=0-0+0.05=+0.054)4)验算验算由公式由公式: : T T 0.025+0.05+0.025=0.3 T0.025+0.05+0.025=0.3 T =0.3 =0.3符合题意。符合题意。l（三）（三）为保证渗层厚度及电镀零件有关工序尺寸换算为保证渗层厚度及电镀零件有关工序尺寸换算 为提高零件表面硬度为提高零件表面硬度, ,耐磨性耐磨性, ,耐腐蚀性及表面的美观耐腐蚀性及表面的美观, ,一一般都按排表面渗碳般都按排表面渗碳( (氮氮) )或电镀或电镀, ,并且图纸上给出了要求的渗并且图纸上给出了要求的渗层层或电镀层厚度或电镀层厚度, ,为保证达到图纸要求为保证达到图纸要求, ,须对有关的工序尺寸进须对有关的工序尺寸进行换算或验算。行换算或验算。、为保证渗碳层厚度的有关的工序尺寸换算、为保证渗碳层厚度的有关的工序尺寸换算例例:如图所示如图所示, ,衬套零件衬套零件,内孔内孔145+0.04的表面要渗碳。的表面要渗碳。其内表面的工艺过程为其内表面的工艺过程为:解解:1、画尺寸链图、画尺寸链图2、判断环的性质、判断环的性质A1=72.390.01,为增环为增环;A2=72.510.01为减环为减环;图纸图纸规规定的渗层厚度定的渗层厚度0.40.1为封闭环。为封闭环。3、计算尺寸链、计算尺寸链的基本尺寸的基本尺寸:=A+A2-A1=0.4+72.51-72.39=0.52的上下偏差的上下偏差:BS=BSA+BXA2-BSA1=+0.1+(-0.01)-0.01=+0.08BX=BXA+BSA2-BXA1=-0.1+0.01+0.01=-0.08=0.520.08mm、电镀零件有关工序尺寸换算、电镀零件有关工序尺寸换算生产中生产中, ,电镀零件表面电镀零件表面, ,有两种情况。一种是镀后尚需加工有两种情况。一种是镀后尚需加工, ,其有关其有关工序尺寸换算工序尺寸换算, ,与渗碳零件有关工序尺寸换算是相同的与渗碳零件有关工序尺寸换算是相同的; ;另外一种是另外一种是镀后不加工镀后不加工, ,其工序尺寸换算或封闭环的判断则不相同。其工序尺寸换算或封闭环的判断则不相同。例例: :如图所示轴套零件如图所示轴套零件, ,其其2828-0.045-0.045外圆表面要求镀铬外圆表面要求镀铬, ,镀层厚度为镀层厚度为0.0250.0250.04(0.04(即双边为即双边为0.050.050.080.08或或0.080.08-0.03-0.03),),该表面的加工顺序为该表面的加工顺序为: :车车磨磨电镀，求磨外圆的工序尺寸电镀，求磨外圆的工序尺寸A A。解解:1) :1) 画尺寸链图画尺寸链图 2) 2) 判断环的性质判断环的性质镀后保证的设计尺寸镀后保证的设计尺寸2828-0.045-0.045为封闭环为封闭环, ,工序尺寸工序尺寸A A及镀层厚度及镀层厚度0.080.08-0.03-0.03为增环。为增环。3) 3) 计算尺寸链计算尺寸链A=AA=A-At=28-0.08=27.92mm-At=28-0.08=27.92mmB BS SA=BA=BS SA A-B-BS SAt=0-0=0At=0-0=0B BX XA=BA=BX XA A-BxAt=-0.045-(-0.03)-BxAt=-0.045-(-0.03) =-0.015mm =-0.015mm 则，磨外圆的工序尺寸则，磨外圆的工序尺寸A=27.92A=27.92-0.015-0.015mmmm六、工序尺寸计算综合例题六、工序尺寸计算综合例题如图如图2-542-54所示所示, ,为车床床头箱加工顶面为车床床头箱加工顶面, ,底面及主底面及主轴孔的部分工艺过程轴孔的部分工艺过程, ,需计算确定下列各工序的工需计算确定下列各工序的工序尺寸及上下偏差。序尺寸及上下偏差。工序工序:粗铣顶面粗铣顶面R,R,定位基面为主轴支承孔定位基面为主轴支承孔, ,保证保证尺寸尺寸A1A1；工序工序:粗铣底面粗铣底面M,M,定位基面为顶面定位基面为顶面R,R,保证尺寸保证尺寸A2A2；工序工序:磨顶面磨顶面R,R,定位基面为底面定位基面为底面M,M,保证尺寸保证尺寸A3,A3,磨削余量磨削余量Z Zb3=0.35mmb3=0.35mm；工序工序, , :, , :镗主轴支承孔镗主轴支承孔, ,定位基面为顶面定位基面为顶面R,R,保证尺寸保证尺寸A4,A4,同轴度同轴度e=e=0.5mm0.5mm；工序工序:磨底面磨底面M,M,定位基面为顶面定位基面为顶面R,R,保证尺寸保证尺寸A5,A5,亦即零件图上规定的尺寸亦即零件图上规定的尺寸3353350.050.05mm,mm,磨削余量磨削余量Zb5=0.25mmZb5=0.25mm。解解: :根据加工顺序示意图根据加工顺序示意图, ,由各工序的尺寸联系由各工序的尺寸联系, ,利用尺寸链和余量的基本公式利用尺寸链和余量的基本公式, ,从后向前逐步推从后向前逐步推算各工序尺寸。算各工序尺寸。1、工序尺寸、工序尺寸A5=3350.05mm2、工序尺寸工序尺寸A4由设计尺寸由设计尺寸A5=3350.05mm(增环增环),A5=A=2050.1mm及及工序尺寸工序尺寸A4(减环减环)组成的三环直线尺寸链组成的三环直线尺寸链,得得: A4=335-205=130mmBSA4=BXA5-BXA=-0.05-(-0.1)=+0.05mmBXA4=BSA5-BSA=0.05-0.1=-0.05mmA4=1300.05mm3、工序尺寸工序尺寸A3A3是采用调整法磨顶面是采用调整法磨顶面R后所获得尺寸后所获得尺寸,再磨去再磨去Zb5=0.25mm,即可获得所要求的尺寸即可获得所要求的尺寸A5,按外表面余量公式按外表面余量公式,可求得可求得A3，Zb5=0.25=A3min-A5min=A3min-334.95那么那么A3min=0.5+334.95=335.20mmA3为磨削为磨削,经济精度为经济精度为IT10,尺寸公差为尺寸公差为TA3=0.2mm则则A3max=335.40mm.按按“入体原则入体原则”标注为标注为:A3=4、工序尺寸、工序尺寸A2A2是采用调整法粗铣底面后所获得的尺寸是采用调整法粗铣底面后所获得的尺寸,去掉铣余量去掉铣余量Zb3=0.35mm,即可获得即可获得A3,根据外表面余量公式根据外表面余量公式:A2min=A3min+Zb3=335.20+0.35=335.55mm.A2为粗铣为粗铣,经济精度为经济精度为IT11,尺寸公差尺寸公差TA2=0.34A2max=335.89mm按按“入体原则入体原则”标注为标注为:A2=5、工序尺寸、工序尺寸A5尺寸链图如所示尺寸链图如所示,e为镗孔实际中心为镗孔实际中心与理论中心的偏差与理论中心的偏差,因孔的中心位置因孔的中心位置是由底面是由底面M标注的标注的,但镗孔时采用了但镗孔时采用了以顶面以顶面R为定位基准为定位基准,经多次基准转换所产生的加工误差。经多次基准转换所产生的加工误差。当当A2、A3、A4为已给定的情况下为已给定的情况下,A1的大小就决定了的大小就决定了e值的值的大小大小,故故e是最后间接获得的尺寸应为封闭环是最后间接获得的尺寸应为封闭环,A1,A3为为增环为为增环,A2,A4为减环。为减环。计算尺寸链计算尺寸链:A1=335.89+130+0-335.40=130.49mmBSA1=BXA2+BXA4+BSe-BSA3=-0.34-0.05+0.5-0=+0.11mmBXA1=BSA2+BSA4+Bxe-BXA3=0+0.05-0.5+0.20=-0.25mmA1= 由上例可知由上例可知, ,当表面采用调整法加工时当表面采用调整法加工时, ,其工序其工序尺寸按基本余量公式计算尺寸按基本余量公式计算; ;对基准转换试切法对基准转换试切法加工时加工时, ,多采用尺寸链极值法求算工序尺寸。多采用尺寸链极值法求算工序尺寸。fh箱体零件加工摸拟测试测试技术的应用小论文撰写题目：1、CAD与CAM的发展使；2、复合材料的发展及其制造；3、微机电系统制造工艺使。要求：1、文献的调研与总结，要标注参考文献（应查阅大量文献，不准许拷贝1、2篇文献）。2、要达到对仪器制造 专题的概括的了解，锻炼调研与总结说明的能力。3、反对抄袭，抄袭记零分。fh工序尺寸计算类型基准不重合基准不重合,工序尺寸及公差采用工艺尺寸链计算工序尺寸及公差采用工艺尺寸链计算基准重合按表面的加工顺序进行逐一推算基准重合按表面的加工顺序进行逐一推算FH仪器制造工艺基础知识- 在一种高精度光纤传感器设计中的应用原理设计难点、 光学对准精度要求与元件、机械制造零件的误差较大的矛盾返回