機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì).doc

第五章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)典型案例在機(jī)械加工中，常會(huì)遇到諸如軸類、套類、盤類、桿類、箱體類等各種各樣零件。雖然它們形狀各異，但在考慮它們的加工工藝時(shí)卻存在許多共性。如圖5-1所示套類零件，當(dāng)安排其加工工藝時(shí)，必然要考慮這樣一些問題，如該零件的主要技術(shù)要求有哪些? 哪些表面是零件的主要加工表面？這些表面用什么方法加工、分幾次加工？各表面的加工順序如何？每個(gè)工序（工步）的加工余量多大？如何確定各道工序的工序尺寸及其公差？另外還要考慮零件的材料、毛坯形式、工件如何定位和夾緊等問題。上述這些問題均要在本章中進(jìn)行討論。圖5-1 軸套零件5.1 概述一、機(jī)械加工工藝規(guī)程及其作用將產(chǎn)品或零部件的制造工藝過程的所有內(nèi)容用圖、表、文字的形式規(guī)定下來的工藝文件匯編稱為工藝規(guī)程。機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用可概括為： 組織、管理和指導(dǎo)生產(chǎn)。生產(chǎn)的計(jì)劃、調(diào)度，工人的操作，質(zhì)量的檢查等都是以機(jī)械加工工藝規(guī)程為依據(jù)，一切生產(chǎn)人員都不得隨意違反機(jī)械加工工藝規(guī)程，工藝規(guī)程是產(chǎn)品質(zhì)量保證的根本所在。 機(jī)械加工工藝規(guī)程是各項(xiàng)生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的技術(shù)依據(jù)。在產(chǎn)品投入大批量生產(chǎn)以前，需要做大量的生產(chǎn)準(zhǔn)備和技術(shù)準(zhǔn)備工作，例如：廠房的改造或規(guī)劃建設(shè)；設(shè)備的改造或新設(shè)備的購置和訂做；關(guān)鍵技術(shù)的分析與研究；工裝的設(shè)計(jì)制造或選購等。這些工作都必須根據(jù)機(jī)械加工工藝規(guī)程來展開。 技術(shù)的儲(chǔ)備和交流。工藝規(guī)程體現(xiàn)了一個(gè)企業(yè)的工藝技術(shù)水平，它是一個(gè)企業(yè)技術(shù)得以不斷發(fā)展的基石，也是先進(jìn)技術(shù)得以推廣、交流的技術(shù)文件，所有的機(jī)械加工工藝規(guī)程幾乎都要經(jīng)過不斷的修改與補(bǔ)充才能不斷吸收先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，以適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展。二、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)原則 必須可靠的保證零件圖紙上所有技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)圖紙某一技術(shù)要求規(guī)定的不適當(dāng)，只能向有關(guān)部門提出建議，不得擅自修改圖紙或不按圖紙要求去做。 在規(guī)定的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)批量下，一般要求工藝成本最低。 充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，少花錢，多辦事。 盡量減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障生產(chǎn)安全，創(chuàng)造良好、文明的 勞動(dòng)條件。三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)所需的原始資料在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，必須具備下列原始資料： 零件圖和產(chǎn)品整套裝配圖； 產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型； 產(chǎn)品的質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)； 毛坯情況； 本廠的生產(chǎn)條件和技術(shù)水平； 國內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展情況。四、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的步驟制訂工藝規(guī)程的主要步驟大致如下： 零件的工藝性分析。主要分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性、技術(shù)要求、生產(chǎn)類型等內(nèi)容。 確定毛坯。依據(jù)零件在產(chǎn)品中的作用和生產(chǎn)綱領(lǐng)以及零件本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定毛坯的種類、制造方法、精度等內(nèi)容。工藝人員在設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程之前，首先要熟悉毛坯的特點(diǎn)。例如，其分型面，澆口和鑄鋼件冒口的位置以及鑄件公差和拔模斜度等。這些內(nèi)容均與工藝路線的制訂密切相關(guān)。 擬定工藝路線，選擇定位基準(zhǔn)。這是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。 確定各工序的設(shè)備和工裝。設(shè)備和工裝的選擇需要與零件的生產(chǎn)類型、加工質(zhì)量、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相匹配，對(duì)需要改裝和重新設(shè)計(jì)的專用設(shè)備和工藝裝備應(yīng)提出具體設(shè)計(jì)任務(wù)書。 確定主要工序的生產(chǎn)技術(shù)要求和質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。 確定各工序的余量，計(jì)算工序尺寸和公差。 確定各工序的切削用量。在單件、小批生產(chǎn)中，切削用量多由操作者自行決定，機(jī)械加工工藝卡中一般不作明確規(guī)定。在中批，特別是在大批大量生產(chǎn)時(shí)，為了保證生產(chǎn)的合理性和節(jié)奏均衡，在工藝規(guī)程中對(duì)切削用量有詳盡的規(guī)定，并不得隨意改動(dòng)。 確定工時(shí)定額。 填卡、裝訂。五、機(jī)械加工工藝規(guī)程的格式工藝規(guī)程是由一系列工藝文件所構(gòu)成，工藝文件一般以卡片的形式來體現(xiàn)，這些卡片包括：工藝過程卡、工序卡、檢驗(yàn)卡、調(diào)整卡等。在我國各機(jī)械制造廠使用的機(jī)械加工工藝規(guī)程表格的形式不盡一致，但是其基本內(nèi)容是相同的。在單件小批生產(chǎn)中，一般只編寫簡單的機(jī)械加工工藝過程卡（參見表5-1）；在中批生產(chǎn)中，多采用機(jī)械加工工藝卡片（參見表5-2）；在大批大量生產(chǎn)中，則要求有詳細(xì)和完整的工藝文件，要求各工序都要有機(jī)械加工工序卡（參見表5-3）；對(duì)半自動(dòng)及自動(dòng)機(jī)床，則要求有機(jī)床調(diào)整卡，對(duì)檢驗(yàn)工序則要求有檢驗(yàn)工序卡等。表5-1 工藝過程卡片表5-2 機(jī)械加工工藝卡片表5-3 機(jī)械加工工序卡片5.2 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)一、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析結(jié)構(gòu)工藝性是指產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是否滿足優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本制造的一種性質(zhì)。零件結(jié)構(gòu)工藝性的優(yōu)、劣不是一成不變的，在不同的要求和生產(chǎn)條件下是可以變化的。在保證使用要求的前提下，為了優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、材料消耗、生產(chǎn)成本等要素。這就要求在進(jìn)行產(chǎn)品和零件設(shè)計(jì)時(shí)，一定要保證合理的結(jié)構(gòu)工藝性。表5-4列舉了在常規(guī)工藝條件下零件結(jié)構(gòu)工藝性定性分析的例子，供零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝性分析時(shí)參考。表5-4 零件結(jié)構(gòu)工藝性舉例序號(hào)零件結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)工藝性不好結(jié)構(gòu)工藝性好1加工孔離壁太近，與輔具（或主軸）干涉，無法進(jìn)刀加大加工孔與壁之間距離，或取消進(jìn)刀方向的立壁，就可以方便進(jìn)刀2無退刀槽，攻絲無法加工，車螺紋時(shí)易打刀設(shè)計(jì)退刀槽，可以方便螺紋加工3無退刀槽，刀具工作環(huán)境惡劣設(shè)計(jì)退刀孔槽，可以改善刀具工作環(huán)境4臺(tái)階尺寸太小，加工鍵槽時(shí)，易劃傷左端孔表面加大尺寸h，可以避免劃傷左端孔5無退刀槽，小齒輪無法加工設(shè)計(jì)退刀槽，可以方便小齒輪加工6無退刀槽，兩端軸頸磨削時(shí)無法清根設(shè)計(jì)退刀槽，可以方便兩端軸頸磨削清根7孔口設(shè)計(jì)成斜面，鉆孔加工時(shí)，刀具易引偏或折斷孔口設(shè)計(jì)平臺(tái)，可以方便鉆孔加工時(shí)刀具進(jìn)刀8退刀槽尺寸不一，增加刀具種類和換刀次數(shù)統(tǒng)一退刀槽尺寸，可以減少刀具種類和換刀次數(shù)9螺紋孔尺寸接近但不同，增加刀具種類螺紋孔尺寸統(tǒng)一，可以減少刀具種類和換刀次數(shù)10平面太大，增加加工量，平面度也不便保證減小加工面面積，可以減少加工量，方便保證平面度11外圓和內(nèi)孔無法在一次安裝中加工，不便保證外圓和內(nèi)孔的同軸度在外圓上設(shè)計(jì)臺(tái)階，可以方便保證外圓和內(nèi)孔的同軸度12孔出口處余量偏置，鉆頭易引偏或折斷孔出口處設(shè)計(jì)平坦，孔加工方便13加工B面時(shí)，A面太小，定位不方便設(shè)計(jì)兩個(gè)工藝凸臺(tái)，可以方便B面加工時(shí)的定位，加工后可以再將凸臺(tái)去處14鍵槽分布在不同方向，無法一次安裝中加工出來將鍵槽設(shè)計(jì)在同一方向，可以一次安裝中加工出來15孔太深，深孔加工有困難減小孔深度，可以方便加工16錐面需要磨削，錐面和圓柱面交接處無法清根錐面和圓柱面交接處設(shè)計(jì)成臺(tái)肩，可以方便錐面磨削17裝配面設(shè)計(jì)在腔體內(nèi)部不便加工和裝配裝配面設(shè)計(jì)在腔體外部可以方便加工和裝配18臺(tái)階面不等高，加工時(shí)需兩次安裝或兩次調(diào)刀臺(tái)階面設(shè)計(jì)成等高，可以減少輔助時(shí)間19孔內(nèi)壁設(shè)計(jì)溝槽不便加工將溝槽設(shè)計(jì)在裝配件外圓柱面上，可以方便加工二、確定毛坯毛坯的種類和質(zhì)量對(duì)零件的加工質(zhì)量、材料消耗、生產(chǎn)率、成本均有影響，而且還會(huì)影響零件的力學(xué)性能和使用性能。因此，選擇毛坯種類和制造方法時(shí)，我們必須首先滿足零件的力學(xué)性能和使用性能要求，同時(shí)希望毛坯與成品零件盡可能接近，以節(jié)約材料、降低成本。但這樣又會(huì)造成毛坯制造難度增加、成本提高。為合理解決這個(gè)矛盾，選擇毛坯時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)問題：零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)；零件的性能要求；毛坯的制造方法及其工藝特點(diǎn)；零件形狀與尺寸；現(xiàn)有生產(chǎn)條件。表5-5列舉了各種毛坯制造方法的工藝特點(diǎn)。表5-5 常見毛坯制造方法的工藝特點(diǎn)毛坯制造方法工件尺寸大小壁厚（mm）結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性適用生產(chǎn)類型材料精度等級(jí)（IT）尺寸公差（mm）其它工藝特點(diǎn)型材小型簡單各種類型各種材料余量較大。焊接件大中型較復(fù)雜單件小批生產(chǎn)鋼材余量大，有內(nèi)應(yīng)力。手工砂型鑄造各種尺寸35復(fù)雜單件小批生產(chǎn)鐵碳合金、有色金屬及其合金141618生產(chǎn)率低，余量大。機(jī)械砂型鑄造中小型35復(fù)雜大批量生產(chǎn)同上14左右13生產(chǎn)率高，設(shè)備復(fù)雜。金屬型鑄造中小型1.5較復(fù)雜中、大批生產(chǎn)同上10120.10.5生產(chǎn)率高。壓鑄中小型0.5（鋅）10（其它合金）由模型制造難易決定大批量生產(chǎn)鋅、鋁、鎂、銅、錫、鉛各金屬合金8110.050.2生產(chǎn)率高，設(shè)備昂貴。離心鑄造中小型35旋轉(zhuǎn)體大批量生產(chǎn)鐵碳合金、有色金屬及其合金151618生產(chǎn)率高，設(shè)備復(fù)雜。熔模鑄造小型零件0.8復(fù)雜成批大量生產(chǎn)難切削材料7100.050.15占地面積小，便于流水線。殼模鑄造中小型1.5復(fù)雜各種生產(chǎn)類型鐵和有色金屬1214生產(chǎn)率高，便于自動(dòng)化。自由鍛造各種尺寸不限制簡單單件小批生產(chǎn)碳素鋼合金鋼14161.52.5生產(chǎn)率低，要求工人技術(shù)水平高。錘上模鍛中小型2.5由鍛模制造難易決定成批大量生產(chǎn)碳素鋼合金鋼11150.42.5生產(chǎn)率高。精密模鍛小型1.5由鍛模制造難易決定大批量生產(chǎn)碳素鋼合金鋼8110.050.1生產(chǎn)率高，余量小。板料冷沖壓各種尺寸0.110復(fù)雜大批量生產(chǎn)板材8100.050.5生產(chǎn)率高。三、定位基準(zhǔn)的選擇加工時(shí)用以確定工件定位的基準(zhǔn)稱為定位基準(zhǔn)。它又有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，粗基準(zhǔn)是指未經(jīng)機(jī)械加工的定位基準(zhǔn)，而精基準(zhǔn)則是經(jīng)過機(jī)械加工的定位基準(zhǔn)。選擇定位基準(zhǔn)的首要目的是為了保證加工后零件各表面的位置精度和位置關(guān)系，同時(shí)還要考慮對(duì)各工序余量、工藝流程、夾具結(jié)構(gòu)的影響，以及流水線和自動(dòng)線加工的需要。定位基準(zhǔn)選擇時(shí)，需要全面考慮各方面的因素，選擇一組合理的定位基準(zhǔn)。同時(shí)還要考慮到粗、精基準(zhǔn)的區(qū)別。1粗基準(zhǔn)的選擇原則粗基準(zhǔn)選擇的主要目的是：保證非加工面與加工面的位置關(guān)系；保證各加工表面余量的合理分配。因此，選擇粗基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)考慮下列一些問題： 余量分配原則 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)保證工件各表面加工時(shí)余量足夠或均勻的要求。下面先分析一個(gè)簡單的例子。圖5-2所示零件的毛坯，在鑄造時(shí)孔3和外圓1難免有偏心。加工時(shí)，如果采用不加工的外圓1作為粗基準(zhǔn)裝夾工件（用三爪自定心卡盤夾住外圓1）進(jìn)行加工，則加工面2與不加工面1同軸，可以保證壁厚均勻，但是加工面2的加工余量則不均勻，如圖5-2a所示。圖5-2 不同粗基準(zhǔn)選擇的余量比較如果采用該零件的毛坯孔3作為粗基準(zhǔn)裝夾工件（用四爪單動(dòng)卡盤夾住外圓1，按毛坯孔3找正）進(jìn)行加工，則加工面2與該面的毛坯孔3同軸，即加工面2時(shí)的余量是均勻的，但是加工面2與不加工面外圓1則不同軸，即壁厚不均勻，如圖5-2b所示。再如圖5-3所示車床床身加工中，導(dǎo)軌面是最重要的表面，不僅精度要求高，而且要求導(dǎo)軌面有均勻的金相組織和較高的耐磨性，因此希望加工時(shí)導(dǎo)軌面去除余量要小而且均勻。因此應(yīng)以導(dǎo)軌面為粗基準(zhǔn)，先加工底面，然后在以底面為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就可以保證導(dǎo)軌面的加工余量均勻。否則，若違背本條原則必將造成導(dǎo)軌余量的不均勻。圖5-3 床身加工中的粗基準(zhǔn)選擇 位置關(guān)系原則 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)盡量保證最終零件上非加工表面與加工表面之間的相互位置關(guān)系要求。如圖5-4a所示的撥桿，雖然不加工面很多，但由于要求H9孔與mm外圓同軸，因此在鉆H9孔時(shí)應(yīng)選擇mm外圓作為粗基準(zhǔn)，利用三爪自定心夾緊機(jī)構(gòu)使mm外圓與鉆孔中心同軸。圖5-4 位置要求對(duì)粗基準(zhǔn)選擇的影響 便于工件裝夾的原則 選粗基準(zhǔn)時(shí)，必須考慮定位準(zhǔn)確，夾緊可靠以及夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等問題。為了保證定位準(zhǔn)確，夾緊可靠，要求選用的粗基準(zhǔn)盡可能平整、光潔和有足夠大的尺寸，不允許有鍛造飛邊、鑄造澆、冒口或其它缺陷。 粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用的原則 在同一尺寸方向上的粗基準(zhǔn)一般不應(yīng)被重復(fù)使用。這是因?yàn)槊鞯亩ㄎ幻嬉话愣己艽植?，在兩次裝夾中重復(fù)使用同一粗基準(zhǔn)，就會(huì)造成相當(dāng)大的定位誤差（有時(shí)可達(dá)幾毫米）。如圖5-5a所示的零件，其內(nèi)孔、端面及3-mm孔都需要加工，如果按圖5-5b、c所示工藝方案，即第一道工序以mm外圓為粗基準(zhǔn)車端面、鏜孔；第二道工序仍以mm外圓為粗基準(zhǔn)鉆3-mm孔，這樣就可能使鉆出的孔軸線與端面不垂直。如果用圖5-5b、d所示工藝方案就可以避免上述問題，其第二道工序是用第一道工序已經(jīng)加工出來的內(nèi)孔和端面作精基準(zhǔn)，就較好的解決了圖5-5b、c工藝方案產(chǎn)生的不垂直問題。對(duì)粗基準(zhǔn)不重復(fù)使用原則，注意不要濫用。例如在圖5-6a所示的零件圖中，第一道工序加工H7孔和端面時(shí)，用法蘭臺(tái)肩面和外形定位，第二道工序鉆2-mm孔的時(shí)候，除了用H7孔和端面作精基準(zhǔn)定位外，仍需用外形粗基準(zhǔn)來限制繞H7孔軸線的回轉(zhuǎn)自由度。此時(shí)，粗基準(zhǔn)的重復(fù)使用并不影響兩道工序加工面之間的位置精度要求，這時(shí)的粗基準(zhǔn)重復(fù)使用是允許的。上述選擇粗基準(zhǔn)的四條原則，每一條原則都只說明一個(gè)方面的問題。在實(shí)際應(yīng)用中，劃線裝夾有時(shí)可以兼顧這四條原則，而夾具裝夾則不能同時(shí)兼顧，這就需要根據(jù)具體情況，抓住主要矛盾，解決主要問題。a）零件圖 b）車端面及內(nèi)孔 c）重復(fù)使用鉆3-mm孔 d）精基準(zhǔn)定位鉆3-mm孔圖5-5 粗基準(zhǔn)不重復(fù)使用示例a) 工件簡圖 b) 加工簡圖圖5-6 粗基準(zhǔn)重復(fù)使用舉例2精基準(zhǔn)的選擇原則選擇精基準(zhǔn)時(shí)要考慮的主要問題是保證零件設(shè)計(jì)的位置精度要求以及裝夾準(zhǔn)確、可靠、方便。為此，一般應(yīng)遵循以下原則： 基準(zhǔn)重合原則 定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與被加工面的工序基準(zhǔn)或設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合的工藝原則。采用基準(zhǔn)重合原則就可以避免基準(zhǔn)不重合誤差的產(chǎn)生，這在工序加工精度要求較高的場合顯得尤為重要?；鶞?zhǔn)統(tǒng)一原則 盡量選用一組精基準(zhǔn)定位，加工工件上大多數(shù)（或所有）其它表面的工藝原則。工件上往往有許多需要加工的表面，會(huì)有多個(gè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。要遵循基準(zhǔn)重合原則，就會(huì)有較多定位基準(zhǔn)，因而夾具種類較多。為了減少夾具種類，簡化夾具結(jié)構(gòu)，可設(shè)法在工件上找到一組基準(zhǔn)，或在工件上專門設(shè)計(jì)一組輔助定位基準(zhǔn)，用它們來定位加工工件上多個(gè)表面，這樣就可以簡化夾具設(shè)計(jì)，減少工件搬動(dòng)和翻轉(zhuǎn)的次數(shù)，有利于自動(dòng)化加工的需要。應(yīng)當(dāng)指出，采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則時(shí)常常會(huì)帶來基準(zhǔn)不重合的問題。在這種情況下，要優(yōu)先保證加工精度要求，在加工精度能夠保證的前提下，一般采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 互為基準(zhǔn)原則 當(dāng)某些表面位置精度要求很高時(shí)，采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的一種工藝原則。如圖5-7所示，精密齒輪的精加工通常是在齒面淬硬以后再磨齒面及內(nèi)孔，因齒面淬硬較薄，磨齒余量應(yīng)力求小而均勻，所以就必須先以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，然后再以內(nèi)孔為基準(zhǔn)磨齒面。這樣，不但可以做到磨齒余量小而均勻，而且還能保證輪齒基圓對(duì)內(nèi)孔有較高的同軸度。1卡盤 2滾柱 3齒輪圖5-7 齒輪精加工工藝 自為基準(zhǔn)原則 當(dāng)加工面的表面質(zhì)量要求很高時(shí)，為保證加工面有很小且均勻的余量，常用加工面本身作基準(zhǔn)進(jìn)行加工的一種工藝原則。鉸孔、拉孔、浮動(dòng)鏜刀鏜孔等都是這一原則的體現(xiàn)。 便于裝夾原則 所選擇的精基準(zhǔn)，應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、可靠、夾緊機(jī)構(gòu)簡單，操作方便。3輔助基準(zhǔn)有時(shí)工件上沒有合適的表面用作定位基準(zhǔn)，這就需要在工件上專門設(shè)置或加工出定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱為輔助基準(zhǔn)。輔助基準(zhǔn)在零件的工作中并無用處，它僅僅是為了加工需要而設(shè)置的，例如軸類工件加工時(shí)用的中心孔，箱體工件的兩個(gè)工藝孔，活塞加工用的止口和下端面就是典型的例子。如圖5-8所示。圖5-8 活塞加工用的輔助精基準(zhǔn)四、工藝路線的擬定工藝路線擬定是制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的核心工作。其主要任務(wù)是確定機(jī)械加工路線、熱處理工序、檢驗(yàn)工序及其它工序的先后順序。而機(jī)械加工路線的確定又是工藝路線擬定工作的核心。工藝路線的最終確定，一般要通過多方案比較，即通過對(duì)幾條工藝路線的分析和比較，從中選出一條適合本廠生產(chǎn)條件的，能夠保證優(yōu)質(zhì)、高效和低成本加工的最佳工藝路線。下面就工藝路線安排中的主要問題加以討論：1各表面加工方法與加工路線的確定擬定零件機(jī)械加工路線時(shí)：需要根據(jù)零件各個(gè)加工表面的設(shè)計(jì)質(zhì)量要求，首先確定其最終精加工方法；然后再根據(jù)各加工表面的精度要求，確定加工次數(shù)和方法。這就可以構(gòu)成各加工表面的加工路線。在選擇加工方法時(shí)，需要綜合考慮的問題有：工件的表面特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；表面所要求的加工質(zhì)量；工件的材料及熱處理狀態(tài)；生產(chǎn)類型；生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性；工廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件和技術(shù)的發(fā)展情況等。外圓、內(nèi)孔和平面是構(gòu)成零件的典型表面，占有構(gòu)成零件表面的絕大部分。在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，針對(duì)這些表面形成了一些比較成熟的加工方案，熟悉這些表面的加工方案對(duì)編制工藝路線有很大指導(dǎo)意義。表5-6、表5-7、表5-8分別列出了外圓表面、孔、平面的機(jī)械加工路線及其工藝特點(diǎn)。2 加工階段的劃分零件的加工一般要分階段進(jìn)行，不同階段有不同的任務(wù)和目的。零件的加工最多可劃分為五個(gè)加工階段：去皮加工階段，粗加工階段，半精加工階段，精加工階段，光整加工。一般零件的加工常分三個(gè)加工階段：粗加工階段，半精加工階段，精加工階段，有飛邊、冒口等多余材料的毛坯可安排去皮加工階段，表面質(zhì)量要求較高的需要安排光整加工階段。表5-6 外圓面加工路線及其工藝特點(diǎn)加工方案經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度（m）工藝特點(diǎn)粗車半精車精車滾壓（或拋光）IT1113IT89IT78IT67Ra50100Ra3.26.3Ra0.81.6Ra0.080.20應(yīng)用廣泛，適用于非淬火工件的加工。粗車 半精車 磨削粗磨 精磨超精磨IT67IT57IT5Ra0.400.80Ra0. 100.40Ra0.0120.10主要用于淬火鋼，不適宜加工有色金屬粗車 半精車 精車 金剛石車IT56Ra0.0250.40主要用于有色金屬粗車 半精車 粗磨 精磨 鏡面磨精車 精磨 研磨粗研 拋光IT5以上IT5以上IT5以上Ra0.0250.20Ra0.050.10Ra0.0250.40主要用于要求高質(zhì)量的表面加工表5-7 孔加工路線及其工藝特點(diǎn)加工方案經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度（m）工藝特點(diǎn)鉆孔擴(kuò)孔鉸孔粗鉸 精鉸鉸孔粗鉸 精鉸IT1113IT1011IT89IT78IT89IT78Ra50Ra2550Ra1.63.2Ra0.81.6Ra1.63.2Ra0.81.6用于加工未淬火實(shí)心毛坯的小直徑孔，加工有色金屬時(shí)，表面粗糙度稍大鉆孔 （擴(kuò)孔） 拉孔IT78Ra0.801.60適合大批量生產(chǎn)粗鏜（或擴(kuò)）半精鏜（或精擴(kuò)）精鏜（或鉸） 浮動(dòng)鏜IT1113IT89IT78IT67Ra2550Ra1.63.2Ra0.801.6Ra0.200.40用于非淬火材料，已有毛坯孔的加工粗鏜（或擴(kuò)） 半精鏜 磨粗磨 精磨IT78IT67Ra0.200.80Ra0.100.20主要用于加工淬火鋼，不適合有色金屬粗鏜 半精鏜 精鏜 金剛鏜IT67Ra0. 050.20用于位置精度要求較高的孔鉆孔 （擴(kuò)） 粗鉸 精鉸 珩磨（或研磨）拉孔 珩磨（或研磨）粗鏜 半精鏜 精鏜 珩磨（或研磨）IT67IT67IT67Ra0.010.20Ra0.010.20Ra0.010.20用于表面質(zhì)量要求高的孔加工表5-8 平面加工路線及其工藝特點(diǎn)加工方案經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度（m）工藝特點(diǎn)粗車半精車精車磨IT1113IT89IT78IT67Ra50Ra3.26.3Ra0.801.60Ra0.200.80用于加工工件端平面粗銑 拉IT69Ra0.200.80適合小平面大批量生產(chǎn)粗刨（或粗銑）精刨（或精銑）刮研IT1113IT79IT56Ra50Ra1.66.3Ra0.100.80適于非淬火平面加工粗刨（或粗銑） 精刨（或精銑） 磨粗磨 精磨IT67IT56Ra0.200.80Ra0.0250.40用于加工精度要求較高的平面粗刨（或粗銑） 精刨（或精銑） 寬刀精刨IT67Ra0.200.80適合較大批量、大平面加工粗銑 精銑 磨 研磨拋光IT56IT5以上Ra0.0250.20Ra0.0250.10用于高質(zhì)量平面加工粗加工階段的主要任務(wù)有：切除大部分表面的大部分余量；為后續(xù)加工準(zhǔn)備定位精基準(zhǔn)。粗加工階段需要解決的主要問題是如何最大限度地提高生產(chǎn)率；半精加工階段的任務(wù)是：完成非重要表面的終加工；為后續(xù)加工提供精度更高的定位基準(zhǔn)。因此，半精加工階段需要兼顧生產(chǎn)率和加工精度兩方面的問題；精加工階段就是要完成零件的終加工，保證零件的設(shè)計(jì)精度要求。加工精度是本階段需要解決的首要問題。劃分加工階段的理由（原因、必要性）是：（1）易于保證加工質(zhì)量。（2）粗加工切除了工件表面大部分余量，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，及早采取補(bǔ)救措施或報(bào)廢，避免不必要的加工浪費(fèi)。（3）可以充分、合理地利用人力和物力資源。（4）便于安排熱處理工序，使冷熱加工配合得更好，保證加工質(zhì)量。3工序內(nèi)容的組合每道工序加工內(nèi)容的安排，需要綜合考慮：加工精度要求；工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；生產(chǎn)類型；生產(chǎn)節(jié)拍等因素。根據(jù)工序加工內(nèi)容安排的多少，工序內(nèi)容的組合有兩種方式：工序集中和工序分散。工序集中是指在每道工序中安排有較多的加工內(nèi)容，而多刀同時(shí)加工的集中稱為工藝集中，多刀或多面依次加工的集中稱為組織集中；而工序分散則相反。目前，機(jī)械加工的發(fā)展方向是工序集中。加工中心機(jī)床的加工就是工序集中的典型例子。工序集中的優(yōu)、缺點(diǎn)如下：工序集中的優(yōu)點(diǎn)： 可減少裝夾次數(shù)； 便于保證各加工表面之間的位置精度； 便于采用高生產(chǎn)率的機(jī)床； 有利于生產(chǎn)組織和管理； 減少了機(jī)床和工人，占用生產(chǎn)面積小。工序集中存在的問題： 機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，降低了機(jī)床的可靠性，調(diào)整維護(hù)都不方便； 采用工藝集中，多表面同時(shí)加工時(shí)，切削力和切削熱相互影響，對(duì)高質(zhì)量表面加工不利； 采用工藝集中，多刀同時(shí)加工時(shí)，切削力大，要求工件的剛性要好； 采用工藝集中，多刀同時(shí)加工時(shí)，有時(shí)無法優(yōu)化切削用量。4 機(jī)械加工工序順序的安排機(jī)械加工工序及順序安排，一般應(yīng)遵循下列原則： 先粗后精原則 在安排工序順序時(shí)，應(yīng)遵循先粗加工，后精加工的工藝原則。 先主后次原則 該原則是指：作為零件的重要表面應(yīng)該先行加工，次要表面穿插加工的工藝原則。 基準(zhǔn)先行原則 用作某個(gè)加工面定位基準(zhǔn)的表面，應(yīng)該在該加工面加工之前先行加工的工藝原則，稱為基準(zhǔn)先行原則。 先面后孔原則 該原則主要應(yīng)用于箱體類零件的加工。在加工箱體零件時(shí)，應(yīng)先加工出一個(gè)平面精基準(zhǔn)，再以該平面定位，加工箱體其它表面。5其它輔助工序的安排 熱處理工序的安排 熱處理的種類繁多，但根據(jù)熱處理的目的劃分不外乎三類：提高機(jī)械性能的熱處理；改善材料組織和切削加工性能的熱處理；消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理?？紤]熱處理的目的和工藝等的需要，熱處理在工藝路線中的安排有所不同。提高機(jī)械性能的熱處理，一般安排在半精加工之后精加工之前；改善材料組織和切削加工性能的熱處理，一般安排在毛坯制造之后粗加工開始之前；消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理，應(yīng)安排在容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的工序之后，如：毛坯制造之后，粗加工之后等。實(shí)際安排時(shí)，還需要兼顧質(zhì)量、成本和生產(chǎn)率等問題。 表面處理工序的安排 表面處理的目的主要是：表面保護(hù)和美觀?？紤]到其目的、工藝特點(diǎn)和需要，表面處理工序的安排如下：金屬鍍層（鍍Cu、Cr、Ni、Zn、Cd），放在機(jī)械加工之后，檢驗(yàn)之前；美觀鍍層（鍍Cr等），一般安排在精加工之后，鍍Cr，然后拋光；非金屬鍍層（油漆），放在最后；表面氧化膜層（鋼件發(fā)藍(lán)處理、鉻合金陽極化處理、鎂合金氧化處理等），一般安排在精加工之后進(jìn)行。 檢驗(yàn)工序安排 中間檢驗(yàn)：安排在粗加工階段后進(jìn)行；轉(zhuǎn)出車間前，關(guān)鍵工序之前和之后進(jìn)行；總檢驗(yàn)（最終檢驗(yàn)），零件加工完成后進(jìn)行。特種檢驗(yàn)：檢查工件材料內(nèi)部質(zhì)量（如：毛坯超聲波探傷），安排在工藝過程的開始，粗加工前；檢驗(yàn)工件表面質(zhì)量（如：磁粉探傷、熒光檢驗(yàn)），要放在所要求表面的精加工之后；動(dòng)、靜平衡試驗(yàn)、密封性試驗(yàn)，根據(jù)加工過程的需要進(jìn)行安排；重量檢驗(yàn)，安排在工藝過程最后進(jìn)行。 其它工序 去毛刺工序：根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍需要，在工序加工間隙安排，或單獨(dú)安排去毛刺工序，但需要安排在毛刺面使用之前（如：定位、檢驗(yàn)、裝配等之前）；油封工序：入庫前或兩道工序之間間隔時(shí)間較長時(shí)安排；清洗工序：檢驗(yàn)、裝配之前和拋光、磁粉探傷、熒光檢驗(yàn)、研磨等工序之后均要安排洗滌工序。五 加工余量和工序尺寸的確定1加工余量的確定1）加工余量的概念 機(jī)械加工時(shí)，為保證零件加工質(zhì)量，從某一表面上所切除的金屬層厚度稱為加工余量。它有總余量和工序余量之分。某一表面從毛坯到最后成品所切除的金屬厚度稱為總余量，它等于毛坯尺寸與零件設(shè)計(jì)尺寸之差。在一道工序中從某一表面上所切除的金屬層厚度稱為工序余量，它等于相鄰兩道工序的工序尺寸之差，如圖5-9所示。工序余量又有單邊余量和雙邊余量之分。對(duì)于平面等非對(duì)稱表面，其加工余量一般為單邊余量。對(duì)于外表面（圖5-9a）：Zb=ab對(duì)于內(nèi)表面（圖5-9b）：Zb=ba式中 Zb本道工序的工序余量； b本道工序的基本尺寸； a上道工序的基本尺寸。內(nèi)、外圓柱面等回轉(zhuǎn)體表面的加工余量為雙邊余量。對(duì)于外圓面（圖5-9c）：2Zb=dadb對(duì)于內(nèi)圓面（圖5-9d）：2Zb=dbda式中 2Zb直徑上的加工余量； db本工序加工表面的直徑；da上工序加工表面的直徑。圖5-9 加工余量總加工余量與工序余量的關(guān)系為： Z0=式中 Z0總加工余量； Zi第i道工序的工序余量； n工序數(shù)量。由于工序尺寸在加工時(shí)有偏差，實(shí)際切除的余量值也必然是變化的。故加工余量有基本（或公稱）余量Z、最大余量Zmax和最小余量Zmin之分。對(duì)于圖5-10所示的被包容面：圖5-10 加工余量及其公差Z=La一Lb；Zmin=Lamin一Lbmax；Zmax=Lamax一Lbmin。式中 La上工序基本尺寸； Lb本工序基本尺寸； Lamax、Lamin上工序最大、最小尺寸； Lbmax、Lbmin本工序最大、最小尺寸。公稱余量的變化范圍（余量公差）Tz等于本道工序工序尺寸公差Tb與上道工序工序尺寸公差Ta之和，即Tz=Zmax-Zmin=TbTa工序尺寸極限偏差一般按“入體原則”標(biāo)注。對(duì)被包容面，如軸上偏差為零，基本尺寸即最大極限尺寸；對(duì)包容面，如孔下偏差為零，基本尺寸則是最小極限尺寸，如圖5-11所示。毛坯尺寸兩極限偏差一般采用雙向標(biāo)注。計(jì)算總余量只計(jì)算毛坯入體部分余量。但在第一道工序計(jì)算背吃刀量ap時(shí)，必須考慮毛坯出體部分偏差，否則影響粗加工的走刀次數(shù)的安排，此時(shí)就要用最大加工余量。圖5-11 加工余量和工序尺寸分布2）影響加工余量的因素加工余量大小的合理確定很重要。余量過大會(huì)增加加工工時(shí)以及材料、工具和電力的消耗，余量過小，則不能完全切除上工序留下的各種表面缺陷和誤差，甚至造成廢品。確定加工余量的基本原則是：在保證加工質(zhì)量的前提下越小越好。影響最小加工余量的因素有 ：（1）上工序留下的表面粗糙度RZ和表面缺陷層Ha。在本工序加工時(shí)要去除這部分厚度。（2）上工序的尺寸公差Ta。本工序加工余量在不考慮其它誤差的存在時(shí)，不應(yīng)小于Ta。（3）上工序留下的需要單獨(dú)考慮的空間誤差a。a是指工件上有些不包括在尺寸極限偏差范圍內(nèi)的形位誤差，如圖5-12所示的軸。由于前工序軸線有直線度誤差，本工序加工余量需增加2才能保證該軸在加工后無彎曲。 圖5-12 空間誤差對(duì)于兩的影響 圖5-13 安裝誤差對(duì)于兩的影響（4）本工序的安裝誤差b。安裝誤差包括定位誤差和夾緊誤差。如圖5-13所示,用三爪卡盤夾持工件外圓磨內(nèi)孔時(shí)，由于三爪卡盤本身定位不準(zhǔn)確，使工件中心和機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)中心偏移了一個(gè)e值，為了加工出內(nèi)孔就需使磨削余量增大2e值。由于空間誤差和安裝誤差在空間具有方向性，因此它們的合成應(yīng)為向量和。綜上所述，加工余量的計(jì)算公式為：對(duì)于單邊余量：Zmin=Ta+Rz+Ha+對(duì)于雙邊余量：Zmin=Ta/2+Rz+Ha+以上是兩個(gè)基本計(jì)算式，在應(yīng)用時(shí)需根據(jù)具體情況進(jìn)行修正。3）確定加工余量的方法（1）計(jì)算法 該方法能確定比較科學(xué)合理的加工余量，但必須有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料。目前應(yīng)用很少，有時(shí)在大批量生產(chǎn)中的重要工序中應(yīng)用。（2）經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法 加工余量是由一些有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員或工人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的。為了防止工序余量不夠而產(chǎn)生廢品，所估余量一般偏大，此法只用于單件小批生產(chǎn)。（3）查表法 此法是以在生產(chǎn)實(shí)際情況和試驗(yàn)研究積累的有關(guān)加工余量的資料數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上制定的各種表格為依據(jù)，再結(jié)合實(shí)際情況加以修正。此法簡便，比較接近實(shí)際，在生產(chǎn)中應(yīng)用最廣。2工序尺寸的確定在機(jī)械加工中，每道工序應(yīng)保證的尺寸稱為工序尺寸，其允許的變動(dòng)量即為工序尺寸公差。工序尺寸往往不能直接采用零件圖上的尺寸，而需要另行計(jì)算。計(jì)算工序尺寸及其變動(dòng)量是制訂工藝規(guī)程的重要工作之一，通常有以下兩種情況：基準(zhǔn)不重合或多次轉(zhuǎn)換情況下的尺寸換算這種計(jì)算需要運(yùn)用尺寸鏈原理，所以將在下一節(jié)“工藝尺寸鏈及其應(yīng)用”中專門討論。2）工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合情況下所形成的工序尺寸 （簡單工序尺寸）的計(jì)算對(duì)于簡單的工序尺寸，只需根據(jù)工序的加工余量就可以算出各工序的基本尺寸，其計(jì)算順序是由最后一道工序開始向前推算。各工序尺寸的尺寸精度按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定，并按“入體原則”標(biāo)注。例5-1 某零件孔的設(shè)計(jì)尺寸為Ra0.8m,孔長度為45mm,毛坯為鑄件，在成批生產(chǎn)條件下，其加工工藝過程為：粗鏜一半精鏜一精鏜一浮動(dòng)鏜。試計(jì)算各工序尺寸及極限偏差。解 (1)查有關(guān)機(jī)械加工手冊(cè)得各工序余量和所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度及其數(shù)值分別為：Z浮動(dòng)鏜=0.25mm ，Z精鏜=1mm，Z半精鏜=1.4mm，Z毛坯=6mm，T毛坯=1.2mm；粗鏜 IT13 T粗鏜=0.54mm，Ra5；半精鏜 IT11 T半精鏜=0.22mm，Ra2.5；精鏜 IT9 T精鏜=0.087mm，Ra1.25；浮動(dòng)鏜 IT7 T浮動(dòng)鏜=0.035mm，Ra0.8。（2）計(jì)算Z粗鏜=Z毛坯一Z工序=60.2511.4=3.35 mm(3)作孔加工余量和工序尺寸分布圖(圖5-14)，將上述數(shù)據(jù)填入。圖5-14 孔加工余量和工序尺寸分布圖(4)從最后一道工序向前推算，求出各工序尺寸和極限偏差（單位：mm）。鉸 精鏜 半精鏜 粗鏜 毛坯 六 工藝尺寸鏈及其應(yīng)用尺寸鏈原理是分析和計(jì)算工序尺寸的有效工具，在制訂機(jī)械制造工藝過程中有著非常重要的作用。1尺寸鏈的基本概念1）尺寸鏈的定義和特征 在零件的加工或機(jī)器的裝配過程中，經(jīng)常能遇到一些互相聯(lián)系的尺寸組合。如圖5-15所示套筒零件，A0、A1為零件圖上已標(biāo)注的尺寸。加工時(shí)，尺寸A0不便直接測量，但可以通過直接控制A2的大小來間接保證A0的要求。于是這三個(gè)有關(guān)尺寸A0-A1-A2構(gòu)成了一個(gè)封閉的尺寸組合。又如圖5-16所示的孔與軸的裝配圖。裝配要求A0時(shí)通過控制A1、A2間接保證的，三者也構(gòu)成一個(gè)封閉組合。這種有一組互相聯(lián)系的尺寸按一定順序首尾相接排列成的封閉圖形，稱為尺寸鏈。其中，由單個(gè)零件在工藝過程中的有關(guān)尺寸所組成的尺寸鏈稱為工藝尺寸鏈(圖5-15)，在機(jī)器的裝配的過程中，由有關(guān)的零(部)件上的有關(guān)尺寸所組成的尺寸鏈，稱為裝配尺寸鏈（圖5-16）。 圖5- 15 套筒零件工藝尺寸鏈 圖5-16 裝配尺寸鏈由尺寸鏈定義可知，尺寸鏈有以下兩個(gè)特征：封閉性 尺寸鏈必須是一組有關(guān)尺寸首尾相接構(gòu)成的尺寸封閉圖形。其中，應(yīng)包含一個(gè)間接保證的尺寸和若干個(gè)對(duì)此有影響的直接保證的尺寸。聯(lián)系性 尺寸鏈中間接保證的尺寸的大小和精度，是受這些直接保證尺寸的精度所支配的，彼此間具有特定的函數(shù)關(guān)系，即A0=f(A1 A2)。并且間接保證尺寸的精度必然低于直接保證尺寸的精度。2）尺寸鏈的組成和尺寸鏈圖的作法尺寸鏈中各尺寸稱為環(huán)。根據(jù)環(huán)的性質(zhì)，這些環(huán)可分為：(1)封閉環(huán) 尺寸鏈中間接保證的尺寸稱為封閉環(huán)，用A0表示。圖5-15和圖5-16中的A0尺寸即為封閉環(huán)。(2)組成環(huán) 尺寸鏈中除封閉環(huán)以外的其它環(huán)均為組成環(huán)。按它們對(duì)封閉環(huán)的影響不同又分成兩類：增環(huán)該環(huán)的變動(dòng)（增大或減?。┮鸱忾]環(huán)同向變動(dòng)（增大或減?。┑沫h(huán)，用表示。如圖5-15中的A1和圖5-16中的A2為增環(huán)。減環(huán)該環(huán)的變動(dòng)（增大或減?。┮鸱忾]環(huán)反向變動(dòng)（減小或增大）的環(huán)，用表示。如圖5-15中的A2和圖5-16中的A1環(huán)為減環(huán)。圖517 尺寸鏈增減環(huán)判別對(duì)于環(huán)數(shù)較少的尺寸鏈，可以用增減環(huán)的定義來判別組成環(huán)的增減性質(zhì)，但對(duì)環(huán)數(shù)較多的尺寸鏈,如圖5-17所示 ，用定義來判別增減環(huán)就很費(fèi)時(shí)且易弄錯(cuò)。為了能迅速準(zhǔn)確地判別增減環(huán)，可在繪制完尺寸鏈圖后，在封閉環(huán)字母上方畫一單向箭頭，再按此方向用首尾相接的單向箭頭順序表示各環(huán)。凡是箭頭方向與封閉環(huán)箭頭方向相反者為增環(huán)，相同者為減環(huán)。如圖517中，A2、A3為增環(huán)，A1、A0為減環(huán)。繪制尺寸鏈圖對(duì)于正確進(jìn)行尺寸鏈計(jì)算相當(dāng)重要?，F(xiàn)以圖5-15為例說明尺寸鏈圖的具體作法。圖(a)中所示的軸向尺寸為設(shè)計(jì)尺寸，對(duì)于大孔深度沒有明確的精度要求，只要上述兩個(gè)尺寸加工合格即可。但在實(shí)際加工中，往往先加工外圓、車端面，再鉆孔、鏜孔、切斷，然后調(diào)頭裝夾，車另一端面，保證全長要求。由于尺寸10的測量比較困難，所以總是用深度游標(biāo)卡尺直接測量大孔深度。這樣，就是間接保證的尺寸，即為工藝尺寸鏈的封閉環(huán)A0。由此例可將工藝尺寸鏈圖的作法歸納為：(1)根據(jù)工藝過程或加工方法，找出間接保證的尺寸作為封閉環(huán)。(2)從封閉環(huán)兩端開始，按照零件上表面之間的聯(lián)系，依次畫出有關(guān)的直接獲得的尺寸(即組成環(huán))，形成一個(gè)封閉圖形。應(yīng)當(dāng)指出，必須使組成環(huán)環(huán)數(shù)達(dá)到最少。(3)按照各尺寸首尾相接的原則，順著一個(gè)方向在各尺寸線終端畫箭頭。凡是箭頭方向與封閉環(huán)箭頭方向相同的尺寸均為減環(huán)，反之均為增環(huán)。這里還應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)工藝尺寸鏈的構(gòu)成完全取決于工藝方案和具體的加工方法。(2)封閉環(huán)的確定對(duì)尺寸鏈計(jì)算至關(guān)重要。封閉環(huán)確定錯(cuò)了，將前功盡棄。(3)一個(gè)尺寸鏈只能解一個(gè)封閉環(huán)或一個(gè)組成環(huán)。3）尺寸鏈的分類尺寸鏈按其功能不外乎有兩大類，即工藝尺寸鏈和裝配尺寸鏈。而按尺寸鏈中各環(huán)的幾何特征和所處的空間位置可分為四種形式：直線尺寸鏈、角度尺寸鏈、平面尺寸鏈和空間尺寸鏈。(1)直線尺寸鏈 各環(huán)都位于同一平面的若干平行線上，如圖5-15、圖5-16所示的尺寸鏈。這種尺寸鏈在機(jī)械制造中用得最多，是尺寸鏈最基本的形式。(2)角度尺寸鏈 各環(huán)均為角度尺寸的尺寸鏈稱為角度尺寸鏈，如圖5-18所示。由平行度、垂直度等位置關(guān)系構(gòu)成的尺寸鏈也是角度尺寸鏈。角度尺寸鏈的表達(dá)形式和計(jì)算方法均與直線尺寸鏈相同。(3)平面尺寸鏈 平面尺寸鏈由直線尺寸和角度尺寸組成，且各尺寸均處于同一或彼此相互平行的平面內(nèi)。如圖5-19所示的尺寸鏈即為平面尺寸鏈。在該尺寸鏈中，參與組成的尺寸不僅有直線尺寸(X、Y1、Y2、L0)，還有角度尺寸(0以及各坐標(biāo)尺寸之間的夾角)。(4)空間尺寸鏈 指組成環(huán)位于幾個(gè)不平行平面內(nèi)的尺寸鏈。 圖5-18 角度尺寸鏈 圖5-19 平面尺寸鏈2尺寸鏈的基本計(jì)算公式1）尺寸鏈的計(jì)算方法 尺寸鏈的計(jì)算方法有極值法(極大極小法)和概率法兩種。用極值法解尺寸鏈?zhǔn)前锤鹘M成環(huán)均處于極值條件下去分析計(jì)算封閉環(huán)與組成環(huán)之間的關(guān)系。概率法是以概率論理論為基礎(chǔ)來解算尺寸鏈，該方法將在下一章中講述。2）尺寸鏈的計(jì)算形式（1）正計(jì)算 已知各組成環(huán)尺寸及其極限偏差，求解封閉環(huán)的尺寸及其極限偏差。這種情況主要用于驗(yàn)算，而并非真正意義上的尺寸鏈計(jì)算。(2) 反計(jì)算 已知封閉環(huán)的尺寸及其極限偏差，求解各組成環(huán)的尺寸和極限偏差。這種情況計(jì)算麻煩，需要做大量的試湊工作，答案并不唯一。（3）中間計(jì)算 已知封閉環(huán)的尺寸及極限偏差和部分組成環(huán)的尺寸及極限偏差，求解某一組成環(huán)的尺寸和極限偏差。這種情況是反計(jì)算的特例，它可使試湊工作大大簡化。此種方法廣泛應(yīng)用于各種尺寸鏈計(jì)算。3) 尺寸鏈的基本計(jì)算公式（極值法）一個(gè)具有m個(gè)增環(huán)的n環(huán)尺寸鏈可以用圖5-20所示的尺寸鏈圖來表示。根據(jù)尺寸鏈的聯(lián)系性，可以寫出尺寸鏈的基本計(jì)算公式。圖5-20 n環(huán)尺寸鏈封閉環(huán)的基本尺寸根據(jù)尺寸鏈的封閉性，封閉環(huán)的基本尺寸等于所有增環(huán)基本尺寸之和減去所有減環(huán)基本尺寸之和，即： (51)封閉環(huán)的極限尺寸根據(jù)增、減環(huán)的定義，如果組成環(huán)中的增環(huán)均為最大極限尺寸，減環(huán)均為最小極限尺寸，則封閉環(huán)的尺寸必然是最大極限尺寸，即:A0max= (52a)同理 A0min= （52b）即封閉環(huán)的最大極限尺寸等于所有增環(huán)最大極限尺寸之和減去所有減環(huán)最小極限尺寸之和；封閉環(huán)最小極限尺寸等于增環(huán)最小極限尺寸之和減去減環(huán)最大極限尺寸之和。(3) 封閉環(huán)的上、下偏差根據(jù)上、下偏差的定義，利用公式(5-2a)、（5-2b）可推導(dǎo)出：ESAo= （53a）EIAo= (53b)式中 和增環(huán)的上、下偏差；和減環(huán)的上、下偏差。(4) 封閉環(huán)的公差用式(5-2a)減去(5-2b),或用式(5-3a)減去(5-3b),可得：A0max- A0min=()+()即 TA0= (54)式中 TA0封閉環(huán)公差；和增、減環(huán)公差；組成環(huán)公差。即封閉環(huán)公差等于所有組成環(huán)公差之和。上面的公式是用極值法計(jì)算尺寸鏈時(shí)所用的基本公式。在尺寸鏈的反計(jì)算法中，會(huì)遇到如何將封閉環(huán)的公差值合理地分配給各組成環(huán)的問題。解決這類問題的方法有三種：“等公差”原則 將封閉環(huán)公差平均分配給各組成環(huán)，即：TAi= (55) “等公差等級(jí)”原則 即各組成環(huán)的公差根據(jù)其基本尺寸的大小按比例分配，或是按照公差表中的尺寸分段及所選定的公差等級(jí)規(guī)定組成環(huán)公差，并使各組成環(huán)的公差滿足下列條件：TA0然后再作適當(dāng)調(diào)整。從工藝上講這種方法比較合理?！皬?fù)合”原則 即先按等公差原則進(jìn)行分配，然后再視具體情況，如加工難易、尺寸大小等進(jìn)行調(diào)整。3工藝尺寸鏈的應(yīng)用1）測量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸的確定例5-2 如圖5-15a所示套類零件。設(shè)其余表面均已加工好，本道工序鏜大孔時(shí)，要求保證設(shè)計(jì)尺寸。加工時(shí)因該尺寸不便直接測量，要通過直接測量孔深尺寸A2間接保證。試求工序尺寸A2及其極限偏差。解 1）分析建立尺寸鏈由題意知，封閉環(huán)A0=mm，尺寸鏈圖如圖5-15b所示，其中=是增環(huán)，是減環(huán)。2）代入尺寸鏈計(jì)算公式求。由A0=-得：=-A0=50-10=40由ESA0=ES-EI得：EI=0同理得出：ES=+0.19所以 A2=mm3）“假廢品”分析計(jì)算結(jié)果說明，只要加工中控制大孔深度在4040.19mm范圍內(nèi)，該零件就是合格品。但在加工中經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)有些零件的A2不在此范圍內(nèi)，如A2=40.36mm和A2=39.83 mm，這些零件是否合格?對(duì)此問題，可用圖5-21所示的公差帶圖解法來分析。圖5-21 公差帶圖解由圖5-21可知，上述那些工序上認(rèn)為不合格的零件，仍有可能是合格品。故將圖中的I區(qū)稱為合格品區(qū)(安全區(qū))，I區(qū)稱為“假廢品”區(qū)(是非區(qū))，而I區(qū)兩邊的區(qū)域一定是廢品區(qū)(禁區(qū))。此例說明，當(dāng)測量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而進(jìn)行工序尺寸換算時(shí)，確實(shí)存在工序尺寸超差而零件仍然合格的假廢品區(qū)。凡是工序尺寸落在該區(qū)中的零件，都要進(jìn)行復(fù)檢。只要工序尺寸的超差量不大于其余組成環(huán)的公差之和，則有可能是假廢品。2）定為基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)的工序尺寸計(jì)算 例5-3 如圖5-22所示箱體零件，已知表面A、B、C均已加工好。本道工序鏜孔時(shí)，以A面為定位基準(zhǔn)，并按工序尺寸L3進(jìn)行加工。顯然，孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)C面與定位表面A不重合。為保證孔中心到C面的距離滿足圖紙規(guī)定的要求，試求L3。解 1）畫工藝尺寸鏈圖，如圖5-22b所示。其中L0為封閉環(huán)，、為增環(huán)，為減環(huán)。2）代入尺寸鏈計(jì)算公式求L3因?yàn)?L0=L3+L2-L1所以 L3=300+120-100=320（mm）又因?yàn)?ESL0=ESL3+ESL2-EIL1所以 ESL3=0.15+0-0=+0.15（mm）同理有 EIL3=+0.01（mm）即 L3=mm圖5-22 箱體零件工藝尺寸鏈試想，若直接用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)C面定位鏜孔，L3=？對(duì)零件加工會(huì)產(chǎn)生什么影響？3)多尺寸同時(shí)保證時(shí)工藝尺寸鏈計(jì)算在零件的加工中，有些加工表面的工藝及準(zhǔn)是一些有待繼續(xù)加工的表面。當(dāng)加工這些基面時(shí)，不僅要保證該加工表面的一些精度要求，同時(shí)還要保證對(duì)原加工表面的要求，即一次加工后要同時(shí)保證兩個(gè)尺寸的要求。因此需要進(jìn)行工藝尺寸換算。例5-4 圖5-23所示為一具有鍵槽的內(nèi)孔簡圖，其設(shè)計(jì)要求已在圖中標(biāo)出。內(nèi)孔及鍵槽的加工順序?yàn)椋?)鏜孔至mm；2)插鍵槽至尺寸A；3)熱處理；4)磨內(nèi)孔至mm，同時(shí)保證鍵槽深度mm。圖5-23 鍵槽內(nèi)孔簡圖解 1）畫尺寸鏈圖(圖5-23b)，其中A0=是封閉環(huán)； 插鍵槽尺寸A和磨孔后的半徑尺寸是增環(huán)；而鏜孔后的半徑尺寸是減環(huán)。2）代入尺寸鏈計(jì)算公式(5-1)、(5-2)得：A=46-20+19.8=45.8ESA=0.3-0.025+0=+0.275EIA=+0.05所以 A=mm按“入體”原則標(biāo)注尺寸，并對(duì)第三位小數(shù)取四舍五入，可得工序尺寸為：A=45.85mm4）表面處理工序的工藝尺寸鏈計(jì)算 表面處理是指表面滲碳、滲氮等滲入類以及鍍鉻、鍍鋅等鍍層類的處理。滲入類表面處理工序要求在精加工前滲入一定厚度的材料，在加工后能獲得圖樣規(guī)定的滲入層厚度，顯然，設(shè)計(jì)要求的滲入層厚度是最后自然形成的，即為封閉環(huán)。鍍層類表面處理通常是通過控制電鍍工藝條件來保證鍍層厚度的，且鍍層后一般不再進(jìn)行加工，故工件電鍍后形成的尺寸則是封閉環(huán)。例5-5 圖524a所示的偏心軸，表面P要求滲碳處理，滲碳層深度為0.50.8mm，為了保證對(duì)該表面提出的加工要求，其工藝路線安排如下：1)精車P面，保證直徑mm；2)滲碳處理，控制滲碳層深度；3)精磨P面，保證直徑mm，同時(shí)保證滲碳層深度為0.50.8mm。問：滲碳處理時(shí)滲碳層的深度應(yīng)控制在多大的范圍內(nèi)？圖5-24 滲碳層工藝尺寸鏈解 1）畫尺寸鏈圖，如圖5-24所示。其中L0代表磨后的滲碳層深度0.50.8mm， 是封閉環(huán)，L1=mm是減環(huán)，L3=mm和L2是增環(huán)。2）由尺寸鏈計(jì)算公式(5-1)和(5-2)可得：L2=mm即滲碳處理時(shí)滲碳層的深度應(yīng)控制在0.7080.95mm.5）圖解跟蹤法解工藝尺寸鏈 前面討論的幾個(gè)例子，其尺寸鏈的建立與求解都比較簡單。當(dāng)零件在某一尺寸方向上的加工尺寸較多，加工中又需多次轉(zhuǎn)換工藝基準(zhǔn)時(shí)，各個(gè)工序尺寸之間的關(guān)系就變得很復(fù)雜。于是就暴露出兩個(gè)突出問題：需要建立工藝尺寸鏈的環(huán)數(shù)增多，查找組成環(huán)較麻煩；工序余量不宜再靠查表法確定，因?yàn)楣ば蛴嗔康淖兓c若干個(gè)工序尺寸的極限偏差有關(guān)，這將使得加工中會(huì)出現(xiàn)加工余量不夠或過大的現(xiàn)象。對(duì)此可以用前面講過的方法逐個(gè)建立尺寸鏈予以求解，但易遺漏和出錯(cuò)。若用圖解跟蹤法，可以把工藝過程和各工序尺寸的獲得用圖直觀清晰地表達(dá)出來，不但可準(zhǔn)確地查找出全部工藝尺寸鏈，而且使得工藝尺寸鏈的查找及其解算十分清晰?，F(xiàn)舉例說明。例5-6 如圖5-25所示套筒零件，其軸向有關(guān)表面的加工過程如下：1) 以A面定位，粗車D面，保證A、D面距離尺寸L1；鉆通孔。2) 以D面定位粗車A面，保證A、D面距離尺寸L2；又以A面為測量基準(zhǔn)，粗車C面，保證C、A面距離