工序尺寸及公差的确定

例：某零件上一孔的设计要求为Φ100 ，Ra值为0.8μm， 毛坯为铸铁件，其加工工艺路线为：毛坯——粗镗——半 精镗——精镗——浮动镗。求各工序尺寸及其公差。
分析计算 （自己动手）
结论：当基准重合，表面需多次加工时，工序尺寸及其公差 的确定只需考虑每次加工时的加工余量和所能达到的经济 精度，并由最后一次加工开始向前推算，直到毛坯尺寸。
按尺寸链的应用场合不同，可分为三种
1）设计尺寸链（例略） 组成该尺寸链的全部环均为同一零件上的设计尺寸。设计尺 寸链也称为零件尺寸链。
2）装配尺寸链（后详介） 全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链。
3）工艺尺寸链 全部组成环为同一零件上的工艺尺寸所形成的尺寸链。
尺寸链具有两个特征
①封闭性 尺寸链是由一个封闭环和若干个组成环相互连接形成的一个 封闭图形，具有封闭性，不封闭就不是尺寸链。
组成
尺寸链
环
封闭环
增环
组成环
减环
1） 环 列入尺寸链中的每一尺寸均称为环。环分 为封闭环和 组成环两种。
2）封闭环 封闭环是尺寸链中在设计、装配或加工过 程中最后（自 然或间接）形成的一个环。一个尺寸链必有且只有一个封 闭环。
确定封闭环的关键是， 正确理解“最后、自然、 间接”的含义本质
3) 组成环 尺寸链中除封闭环外的其余环均为组成环。组成环对封闭 环有影响，任一组成环的变动必然引起封闭环的变动。组 成环又可分为增环和减环。
结论
由此可见，在实际加工时，当按工艺尺寸链换 算出的工艺尺寸的实际值超出了换算出的公差范 围时，还不能简单地认为该零件不合格，应逐个 测量出各组成环的具体值，并算出间接获得的设 计尺寸的实际值，才能最终判别零件上要求的设 计尺寸是否合格。因此，当出现假废品时，对零 件进行最后复检很有必要，可防止将实际上的合 格品当作废品处理而造成浪费。
【教学内容】
问题一：加工余量的确定
一、加工余量的概念 加工余量是指加工过程中从加工表面切去的材料层厚度。
加工余量
工序余量 加工总余量 工步余量
1、工序余量 ► 工序余量是指在一道工序中，从某一加工表面切除的材料
层。其大小等于相邻两工序的工序尺寸之差。 ► 对于非对称的加工表面，加工余量是单边余量。 ► 其中对于外表面（被包容表面）Zb=a–b，而对于内表面
三、工艺尺寸链法
例：如图示套筒零件， 毛坯为棒料，机械加 工工艺路线为： 车 左端面—车外圆—调 头车右端面，保证设 计尺寸50 —钻小孔 Ф10—镗大孔Ф20。
由于小孔Ф10直径小，在加工Ф20孔底面C时， 由于设计尺寸10 不便测量而无法直接保证其精 度要求。由于Ф20孔的深度可用深度游标卡尺 方便地测出，因此设计尺寸10 可以通过保证 设计尺寸50 和Ф20孔的深度尺寸而间接得到 保证。那么，在加工Ф20孔时，其深度尺寸及 其公差应为多少时，在50 尺寸合格的情况下， 设计尺寸10也一定能保证合格呢？
例：如图示为一齿轮内孔的局部简图，设计尺寸为：孔 径Ф40 mm，键槽深度尺寸为43.6mm，加工顺序 如下：
1) 钻孔、扩孔、镗孔； 2) 插键槽； 3) 热处理，淬火； 4) 磨内孔。 试确定各工序的工序尺寸。 解：（略）
问题三：工艺卡片的填写
一、机床的选择 1. 所选机床的精度应与工件加工要求的精度相
假废品分析
在加工时，如50的尺寸合格，大孔深度尺寸A1在40的范 围内，则设计尺寸10必是合格的。但当A1的实际尺寸为 40.25mm时，显然超出了40mm的范围（不合格）， 此时另一个组成环50mm的实际尺寸只要在49.89～ 50mm的范围内（显然它也是合格尺寸），则设计尺寸 10mm也是合格的。这一现象称为假废品现象。
（包容表面）Zb=b–a。 ► 式中：
Zb——本工序的工序余量； a ——前工序的工序尺寸； b ——本工序的工序尺寸。
► 对于内孔、外圆等回转表面，其加工余量是双边余量，即 相邻两工序的直径差。
► 其中对于外圆2Zb=da-db，而对于内孔2Zb=db-da， ► 式中：
2Zb——直径上的加工余量； da ——前工序加工直径； db ——本工序加工直径。
工序的设计
【教学目的和要求】 了解加工余量及其确定方法，掌握工序尺寸及其公差的确定方法：引用法、余量 法和工艺尺寸链法的计算方法和应用，熟悉工序所用机床设备、工艺装备的选用 原则，以及合理确定切削用量和时间定额等的基本知识。能够合理确定加工余量、 工序尺寸及其公差、机床设备、工艺装备、切削用量和时间定额。
2、加工总余量 ► 加工总余量指加工过程中从加工表面切去的材料层总厚度。
其大小等于毛坯尺寸和零件图上相应的设计尺寸之差，也 等于各工序余量之和。
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Z Zi i 1
二、影响加工余量大小的因素
加工余量的大小对于零件的加工质量和生产率均 有较大的影响。为了合理确定加工余量，必须了 解影响加工余量的各项因素
► 完成一个工件的一道工序的时间称为单 件时间Tt 。
单件时间Tt包括如下组成部分：
1、基本时间Tm 基本时间是直接改变生产对象的尺寸、形 状、相对位置、表面状态或材料性质等 工艺过程所消耗的时间。对于机械加工 来说，是指从工件上切除金属层所耗费 的时间，其中包括刀具的切入和切出时 间。
2、辅助时间Ta
三、切削用量的确定 ► 单件小批生产时，常不具体规定切削用量，而由操
作者根据具体情况自行确定。 ► 批量较大时，特别是组合机床、自动机床、数控机
床及多刀加工工序的切削用量，应科学、严格地确 定。一般来说，确定切削用量的基本原则是：
1、粗加工时，应优先考虑采用大的背吃刀量（切 削深度），其次考虑采用较大的进给量，最后 根据刀具的耐用度要求，确定合理的切削速度。
（1）正计算 （2）反计算 （3）中间计算
（二）工艺尺寸链的应用和解算方法
下面介绍三种典型工艺尺寸链的建立和计算方法 1、测量基准与设计基准不重合时工艺尺寸链的建立和计算 例：前面已述的套筒零件的加工，即属此种情况。 解：（分析略） （1）建立尺寸链，画尺寸链图 封闭环：10，增环：50，减环：A1 （2）计算 （3）验算 计算正确。
4) 增环 尺寸链中某组成环的变动，若引起封闭环的同向变动，则 该组成环为增环。 同向变动是指，在其余组成环大小不变时，该环增大封闭 环随之增大，该环减小封闭环随之减小。
5) 减环 尺寸链中某组成环的变动，若引起封闭环的反向变动，则 该组成环为减环。 反向变动是指，在其余组成环大小不变时，该环增大封闭 环随之减小，该环减小封闭环反而增大。
尺寸链图画法 封闭环、增环、减环的表示法
判别组成环增减性的方法：
► 直接用上述定义判别 ► 是用环绕法（箭头法）判别 环绕法（箭头法）的具体做法是： ► 先按封闭环的尺寸标注方向给封闭环任意确定一
个方向，然后沿该方向环绕尺寸链一周，在此过 程中，遇到一个环，就沿环绕方向给该环定一个 方向。凡某一环的方向与封闭环的方向相反，该 环即为增环，反之，即为减环。
例：如图示长方体零件
加工零件上下表面的工艺路线为： 1、毛坯锻造 2、以下表面定位铣上面 3、以上表面定位铣下面 4、以上表面定位磨下面
零件图上只标注出了设计尺寸， 其余尺寸未知，应如何确定工 艺过程中所需的各有关工序尺 寸及其公差呢？
具体方法如下
1、确定加工总余量和各工序（工步）余量 2、确定各工序尺寸的公差 3、计算各工序尺寸 4、标注工序尺寸公差
2、定位基准与设计基准不重合时工艺尺寸链的建立和计算
例：如图示零件，当表面A、 B、C均已加工完后，最 后一道工序是镗孔 Ф100H7。镗孔时，为 使工件装夹方便，不选 Ф100H7孔的设计基准 为定位基准，而选底面A 为定位基准。试计算工 序尺寸及公差。
解：（略）
3. 从尚需继续加工的表面标注工序尺寸时工艺尺 寸链的建立和计算
3）封闭环的最小极限尺寸A0min 4）封闭环的上偏差ES（A0）
即封闭环的上偏差等于所有增环上偏差之和减所有 减环下偏差之和。 5）封闭环的下偏差EI（A0） 即封闭环的下偏差等于所有增环下偏差之和减所有 减环上偏差之和。 6）封闭环的公差T0 即封闭环的公差等于所有组成环公差之和。
3．工艺尺寸链的计算形式
1、前工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层 2、前工序的尺寸公差 3、前工序的形位误差 4、本工序的装夹误差 5、其它特殊因素
三、确定加工余量大小的方法
► 1、经验估计法 ► 2、查表修正法 ► 3、分析计算法
问题二：工序尺寸及其公差的确定
工序尺寸是指每道工序加工后应达到的加工尺寸。
合理确定工序尺寸及其公差是制订工 艺规程的重要工作之一，也是保证加 工精度的重要基础。不同情况下工序 尺寸及其公差的确定方法是不同的， 现归纳为以下三种方法予以介绍。
2、刀具的选择 ► 一般应选用标准刀具，必要时可选择各种高生产率的复
合刀具及其它一些专用刀具。 ► 刀具的类型、规格及精度应与工件的加工要求相适应。 3、量具的选择 ► 单件小批生产应选用通用量具，如游标卡尺、千分尺、
千分表等。 ► 大批量生产应尽量选用效率较高的专用量具，如极限量
规、专用检验夹具和测量仪器等。 ► 所选量具的量程和精度要与工件的尺寸和精度相适应。
上述这类工序尺寸就需要用 工艺尺寸链法来计算。这类 工序尺寸为工艺基准与设计 基准不重合时的工序尺寸。
(一) 工艺尺寸链的基本知识
1、尺寸链的概念、种类和特征
在机器装配或零件加工过程中，由相互联系且按一定顺序 排列的尺寸形成的封闭尺寸图形，称为尺寸链。
为便于分析和计算尺寸链，对尺寸链中的各尺寸 作如下定义：
► 辅助时间是为实现工艺过程所必须进行的各种 辅助动作所消耗的时间。这些辅助动作包括： 装夹和卸下工件；开动和停止机床；改变切削 用量；进、退刀具；测量工件尺寸等。
► 基本时间和辅助时间的总和，称为工序作业时 间，即直接用于制造产品或零、部件所消耗的 时间。
2、半精加工、精加工时，一般多采用较小的背吃 刀量（切削深度）和进给量，兼顾必要的刀具 耐用度和生产率要求，确定合理的切削速度。
3、在采用组合机床、自动机床、数控机床等百度文库刀 具同时加工时，切削用量要比采用一般普通机 床加工时低一些。
四、时间定额的确定
► 时间定额是指在一定生产条件下，规定 生产一件产品或完成一道工序所需消耗 的时间。
适应 2. 所选机床的技术规格应与工件的尺寸型别相
适应 3. 所选机床的生产率和自动化程度应与零件的
生产纲领相适应 4. 机床的选择应与现场生产条件相适应
二、工艺装备的选择 1、夹具的选择 ► 单件小批生产应尽量选择通用夹具。例如，各种卡盘、
虎钳和回转台等。如条件具备，可选用组合夹具，以提 高生产率。 ► 大批量生产，应选择生产率和自动化程度高的专用夹具。 ► 多品种中小批量生产可选用可调整夹具或成组夹具。 ► 夹具的精度应与工件的加工精度相适应。
②关联性 尺寸链中的任意一个组成环发生变化，封闭环都将随之发生 变化，它们相互之间是关联的，组成环是自变量，封闭环是 因变量。
2．工艺尺寸链计算的基本公式
► 工艺尺寸链的计算方法有两种：极值法和概率法 ► 极值法计算基本公式如下 1）封闭环的基本尺寸A0
即封闭环的基本尺寸等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺 寸之和。 2）封闭环的最大极限尺寸A0max 即封闭环的最大极限尺寸等于所有增环最大极限尺寸之和减去所有减 环最小极限尺寸之和。
【教学内容摘要】 本课题主要阐述加工余量及其确定方法，工序尺寸及其公差的确定原理，工艺卡 片填写的主要内容，以及工序所用机床设备、工艺装备（即刀具、夹具、量具等） 选用原则，和合理确定切削用量和时间定额等。
【教学重点、难点】 本课题教学重点和难点是用工艺尺寸链法确定工序尺寸及其公差。
【教学方法和使用教具】 讲授法、讲练。
一、引用法
直接引用零件图上给出的设计尺寸及其 公差作为工序尺寸及其公差的方法
例：如图示零件。以A、B面 为定位基准钻ф10孔工序。
结论：当某些表面只需进行一 次加工（或多次加工中的 最后一次加工），且定位 基准与设计基准重合时， 均可采用此方法确定工序 尺寸及其公差。
二、余量法
在确定工序余量的同时，同步确定工序 尺寸及其公差的方法