同济大学《机械制造技术基础》第六章工艺规程设计(尺寸链)资料
机械制造技术基础 (6)
5.2机械加工工艺规程设计一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤1．分析零件图和产品装配图设计工艺规程时，首先应分析零件图和该零件所在部件或总成的装配图，了解该零件在部件或总成中的位置和功用以及部件或总成对该零件提出的技术要求，分析其主要技术关键和应相应采取的工艺措施，形成工艺规程设计的总体构思。
2．对零件图和装配图进行工艺审查审查图样上的视图、尺寸公差和技术要求是否正确、统一、完整，对零件设计的结构工艺性进行评价(评价方法及要领参见本章第六节)，如发现有不合理之处应及时提出，并同有关设计人员商讨图样修改方案，报主管领导审批。
3．由产品的年生产纲领研究确定零件生产类型。
4．确定毛坯提高毛坯制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本,但同时可能会增加毛坏的制造成本，要根据零件生产类型和毛坯制造的生产条件综合考虑。
应当指出，我国机械制造工厂的材料利用率较低，只要有可能，应提倡采用精密铸造、精密锻造、冷轧、冷挤压、粉末冶金等先进制造方法来制造毛坯。
材料利用系数是衡量工艺规程设计是否合理的一个重要参数。
5．拟订工艺路线其主要内容包括：选择定位基准，确定各加工表面的加工方法，划分加工阶段，确定工序集中和分散程度，确定工序顺序等。
在拟定工艺路线时，须同时提出几种可能的加工方案，然后通过技术、经济的对比分析，最后确定一种最为合理的工艺方案。
6．确定各工序所用机床设备和工艺装备(含刀具、夹具、量具、辅具等)，对需要改装或重新设计的专用工艺装备要提出设计任务书。
7．确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。
8．确定各工序的技术要求及检验方法。
9．确定各工序的切削用量和工时定额。
10．编制工艺文件。
二、工艺路线的拟订拟订工艺路线是设计工艺规程最为关键的一步，需顺序完成以下几个方面的工作。
(一）选择定位基准在工艺规程设计中，正确选择定位基准，对保证零件技术要求、确定加工先后顺序有着至关重要的影响。
定位基准有精基准与粗基准之分。
机械制造技术基础：第六章 机械加工工艺过程设计
1. 外圆表面的加工工艺路线
22
2. 内孔表面的加工工艺路线
23
3. 平面的加工工艺路线
24
5.3.2 加工阶段的划分 p.187 粗加工阶段 主要去除各表面的大部分加工余量，并加工出精基准 半精加工阶段 完成一般精度表面的加工，为主要表面的精加工做准备
精加工阶段
使主要表面的加工达到设计的加工精度和表面粗糙度 为少数需要精密加工或光整加工的表面做准备
功能要求，经济性
确定各工序的加工余量 计算各工序尺寸 确定各工序的切削用量 确定各工序的工时定额
技术经济分析，优化工艺方案
7
5.1.5 零件的结构工艺性分析
p.62-
保证零件的使用性能，还要看之能否制造，便于制造及降低成本。 结构工艺性：综合考虑制造、装配工艺、维修及成本等方面的技术。亦 称之为满足使用条件下的零件制造可行性和经济性。
20
一、 常用的加工方法
平面加工：
车、铣、刨、磨、拉、研磨、刮削（研）、抛光
外圆加工：
车、磨、研磨、珩磨、砂带磨、抛光、滚压
孔加工：
钻、扩、铰、镗、拉、磨、珩磨、研磨、挤压
螺纹加工：
车、攻（套）、铣、磨、滚压
齿形加工：
铣、拉、插、滚、剃、珩、磨
成形表面加工： 成形刀具加工、简单刀具加工
21
二、 典型表面的加工工艺路线
p.171-
6
5.1.4 机械加工工艺规程的设计步骤及内容
p.172-
（1）分析零件的工作图和产品装配图 （2）工艺审查 （3）确定毛坯种类及制造方法
（4）拟订机械加工工艺路线
（5）确定各工序所需的机床和工艺装备
（6）工序设计
（7）评价工艺路线 （8）形成工艺文件
机械制造技术基础电子课件第6章机械加工工艺规程设计
6.1.2 制定机械加工工艺规程的方法
2. 工艺审查
工艺审查主要审查零件图上的视图、尺寸和技术要求是否完整、 正确；分析各项技术要求制定的依据，找出其中的主要技术要求和 关键技术问题，以便在设计工艺规程时采取措施予以保证；审查零 件的结构工艺性。
零件的结构工艺性是指所设计的零件在不同类型的具体生产条 件下，零件毛坯的制造、零件的加工和产品的装配所具备的可行性 和经济性。零件结构工艺性涉及面很广，具有综合性，必须全面综 合地分析。零件的结构对机械加工工艺过程的影响很大，不同结构 的两个零件尽管都能满足使用要求，但它们的加工方法和制造成本 却可能有很大的差别。
6.1.2 制定机械加工工艺规程的方法 1. 分析零件工作图和产品装配图
零件图是制定工艺规程最
主要的原始资料。只有通过对
阅读产品装配图，以了解 零件图和装配图的仔细分析，
产品的用途、性能及工作条件， 才能了解产品的性能、用途和
明确零件在产品中的位置、功 工作条件，明确各零件的相互
用及其主要的技术要求。
装配位置和作用，了解零件的
主要加工工艺规程的方法
零件图的研究包括以下三项内容：
（1）检查零件图 的完整性和正确性。主 要检查零件图是否表达 直观、清晰、准确、充 分，尺寸、公差、技术 要求是否合理、齐全。 如果有错误或遗漏，应 提出修改意见。
6.1.2 制定机械加工工艺规程的方法
②金属型铸造铸件。金属型铸造铸件是指将熔融的金属浇注到金 属模具中，依靠金属自重充满金属铸型腔而获得的铸件。这种铸件比 砂型铸造铸件精度高，表面质量和力学性能好，生产效率较高，但需 专用的金属型腔模，适用于大批量生产且尺寸不大的有色金属铸件。
③离心铸造铸件。离心铸造铸件是指将熔融金属注入高速旋转的 铸型内，在离心力的作用下，金属液充满型腔而形成的铸件。这种铸 件晶粒细，金属组织致密，零件的力学性能好，外圆精度及表面质量 高，但内孔精度差，且需要专门的离心浇注机，适用于批量较大的黑 色金属和有色金属的旋转体铸件。
同济大学《机械制造技术基础》第六章工艺规程设计A
1）合理分配加工余量的原则
• 从保证重要表面加工余量均匀考虑，应选择重要 表面作粗基准 。
• 选择粗基准考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余 量，是不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图样要 求，因此粗基准的选择原则
（1）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精 度的原则
• 被加工零件上如有不加工表面应选不加工面作粗基准。
• 定位基准有精基准与粗基准之分。
• 用毛坯上未经加工的表面作定位基准，这 种定位基准称为粗基准。
• 用加工过的表面作定位基准，这种定位基 准称为精基准。
• 在选择定位基准时往往先选择精基准，然 后再选择粗基准。
• 对于精基准考虑的重点是如何减小误差， 提高定位精度，因此精基准的选择原则
（1）基准重合原则 （2）统一基准原则 （3）互为基准原则 （4）自为基准原则
2、表面加工方法的选择
• 同一种表面可以选用各种不同的加工方法 加工，但每种加工方法所能获得的加工质 量、加工时间和所花费的费用却是各不相 同的，工程技术人员的任务，就是要根据 具体加工条件（生产类型、设备状况、工 人的技术水平等）选用最适当的加工方法， 加工出合乎图纸要求的机器零件。
• 表6-6、表6-7、表6-8分别列出了外圆加工、 孔加工、平面加工中各种加工方法的加工 经济精度和表面粗糙度，供选择加工方法 参考。
• 在分析基准问题时，必须注意：
1）作为基准的点、线、面在工件上不一定具 体存在（例如，孔的中心、轴心线、对称 面等），而常由某些具体的表面来体现， 这些表面就可称为基面。
2）作为基准，可以是没有面积的点和线或很 小的面，但是代表这种基准的点和线在工 件上所体现的具体基面总是有一定面积的。
（2）基准的选择原则
机械制造技术基础(第三版)第六章课后题答案
6-1什么是生产过程，工艺过程和工艺规程？（1）生产过程——将原材料转变为成品的过程。
（2）工艺过程——在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。
（3）工艺规程——把合理工艺过程的有关内容写成工艺文件的形式，用以指导生产，这些工艺文件称为工艺规程。
6-2何谓工序、工步、走刀？（1）工序是指一个（或一组）工人，在一台机床上（或一个工作地点），对同一工件（或同时对几个工件）所连续完成的那部分工艺过程。
（2）工步是在加工表面不变，加工工具不变，切削用量不变的条件下所连续完成的那部分工序。
（3）走刀又叫工作行程，是加工工具在加工表面上加工一次所完成的工步。
6-3零件获得尺寸精度、形状精度、位置精度的方法有哪些？（1）零件获得尺寸精度的方法：试切法、定尺寸刀具法、调整法、自动控制法。
（2）零件获得形状精度的方法：轨迹法、成形法、展成法。
（3）零件获得位置精度的方法：找正法、装夹法。
6-4不同生产类型的工艺过程的特点：p222-223表6-4.6-5试述工艺规程的设计原则、设计内容、设计步骤。
（1）工艺规程的设计原则：1所设计的工艺规程应能保证机器零件的加工质量（或机器的装配质量），达到设计图样上规定的各项技术要求。
2应使工艺过程具有较高的生产率，使产品尽快投放市场。
3设法降低制造成本。
4注意减轻劳动工人的劳动强度、保证生产安全。
（2）工艺规程的设计内容及步骤：1分析研究产品的零件图及装配图。
2确定毛坯。
3拟定工艺路线，选择定位基准。
4确定各工序所采用的设备。
5确定各工序所采用的刀具、夹具、量具和辅助工具。
6确定各主要工序的技术技术要求及检验方法。
7确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差。
8确定切削用量。
9确定工时定额。
10技术经济分析。
11填写工艺文件。
6-6拟定工艺路线需完成那些工作？拟定工艺路线须完成的工作：1确定加工方法。
2安排加工顺序。
3确定夹紧方法。
《机械制造技术基础(第2版)》第6章机械装配工艺基础
6.1.2 装配工艺系统图
在装配工艺规程制订过程中，表明产品零、部件间 相互装配关系、装配流程及装配顺序的示意图称为 装配系统图。每个零件用一个方框来表示，内容有 零件名称、编号及数量，见图6.3。这种方框不仅 可以表示零件，也可以表示合件、组件和部件等装 配单元。图6.4为机器装配系统图，装配工艺系统 图主要用于大批大量生产中。
零件是组成产品的最小单元。零件—般都预先装成合件、组 件、部件后才进入总装，直接装入机器的零件并不太多。
合件是在一个基准零件上，装上一个或若干个零件构成的。 如装配式齿轮(图6.2)，由于制造工艺的原因，分成两个零 件，在基准零件1上套装齿轮3并用铆钉2固定。为此进行的 装配工作称为合装。
6.1.1 机器装配的基本概念
6.2.1 制定装配工艺规程的基本原则 及原始资料
1.制定装配工艺规程的原则 1)保证产品装配质量，力求提高质量，以延长产品的使用
寿命。 2)合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工手工劳动量，
缩短装配周期，提高装配效率。 3)尽量减少装配占地面积，提高单位面积的生产率。 4)要尽量减少装配工作所占的成本。
6.2.2 设计装配工艺规程的步骤
3)确定各工序所需的设备和工具，如需专用夹具与设备，则应拟定设计 任务书。
4)制定各工序装配操作规范，如过盈配合的压入力、变温装配的装配温 度以及紧固件的力矩等。
5)制定各工序装配质量要求与检测方法。 6)确定工序时间定额，平衡各工序节拍。 5.编制装配工艺文件 单件小批生产时，通常只绘制装配系统图。装配时，按产品装配图及装
配系统图工作。 成批生产时，通常还制定部件、总装的装配工艺卡，写明工序次序，简
要工序内容，设备名称，工夹具名称与编号，工人技术等级和时间定额 等项。
机械制造技术基础-第六章1
第十四讲第六章工艺规程设计第一节概述一、工艺规程的作用1．工艺规程是工厂进行生产准备工作的主要依据产品在投入生产之前要作大量的生产准备工作，包括原材料和毛坯的供应，机床的配备和调整，专用工艺装备的设计制造，核算生产成本以及配备人员等，所有这些工作都要根据工艺规程进行。
2．工艺规程是企业组织生产的指导性文件工厂管理人员根据工艺规程规定的要求，编制生产作业计划，组织工人进行生产，并按照工艺规程要求验收产品。
3．工艺规程是新建和扩建机械制造厂（或车间）的重要技术文件新建和扩建机械制造厂（或车间）须根据工艺规程确定机床和其他辅助设备的种类、型号规格和数量，厂房面积，设备布置，生产工人的工种、等级及数量等。
此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进制造技术的作用。
典型工艺规程可以缩短工厂摸索和试制的过程。
二、工艺规程的设计原则工艺规程设计必须遵循以下原则：l）所设计的工艺规程必须保证机器零件的加工质量和机器的装配质量，达到设计图样上规定的各项技术要求。
2）工艺过程应具有较高的生产效率，使产品能尽快投放市场。
3）尽量降低制造成本。
4）注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
三、工艺规程设计所需原始资料设计工艺规程必须具备以下原始资料：l）产品装配图、零件图。
2）产品验收质量标准。
3）产品的年生产纲领。
4）毛坯材料与毛坯生产条件。
5）制造厂的生产条件，包括机床设备和工艺装备的规格、性能和当前的技术状态，工人的技术水平，工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的能力等有关资料。
6）工艺规程设计、工艺装备设计所用设计手册和有关标准。
7）国内外有关制造技术资料等。
第二节机械制造厂的生产过程和工艺过程一、生产过程和工艺过程1．生产过程机械制造厂一般都从其他工厂取得制造机械所需要的原材料或半成品，从原材料（或半成品）进厂一直到把成品制造出来的各有关劳动过程的总和统称为工厂的生产过程，它包括原材料的运输保管、把原材料做成毛坯、把毛坯做成机器零件、把机器零件装配成机器、检验、试车、油漆、包装等。
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–St=V+C/N –式中：N—零件的年产量； V—可变成本；C—不变成本
工艺成本
2、工艺方案的经济评比
(1)当需评比的工艺方案均采用现有设备或其基本投资 相近时，可用工艺成本评比各方案经济性的优劣。
–两加工方案中少数工序不同，多数工序相同时，可通过计 算少数不同工序的单件工序成本St1与St2进行评比
1、工艺成本的组成及计算
• 工艺成本由可变费用与不变费用两部分组成。可变 费用与零件的年产量有关，它包括材料费(或毛坯 费)、机床工人工资、通用机床和通用工艺装备维护 折旧费等。不变费用与零件年产量无关，它包括专 用机床、专用工艺装备的维护折旧费以及与之有关 的调整费等。
• 零件加工全年工艺成本S与单件工艺成本St可用下式 表示：
小极限尺寸；
• 工序间最小余量＝本工序的最小极限尺寸-上工序的最 大极限尺寸。
3、加工余量的确定
1. 计算法 2. 经验估计法，加工余量由一些有经验的工程技术人员或工
人根据经验确定。由于主观上有怕出废品的思想，故所估 加工余量一般都偏大，此法只用于单件小批生产。 3. 查表法，此法以工厂生产实践和实验研究积累的经验为基 础制成的各种表格数据为依据，再结合实际加工情况加以 修正。用查表法确定加工余量，方法简便，比较接近实际， 生产上广泛应用。
4、封闭环的公差T（A0）
n1
T ( A0 ) T ( Ai ) i 1
它说明：封闭环的公差等于各组成环公差之和。
二、工艺尺寸链分析与计算实例
例：在车床上已加工好外圆、内孔及各端面，
现欲在铣床上铣出右端槽，并保证尺
寸： 5 0 0.06
及26
0.2
。求试切时调整刀具的
测量尺寸H、A及其上下偏差。
qk 1
– 式中，m—组成环数；k—增环数；
(2)封闭环极限尺寸
k
m
A0max Apmax
Aq min
p 1
qk 1
k
m
A0min Apmin
Aq max
p 1
qk 1
（3）封闭环极限偏差
k
m
ES0 ESp EIq
p 1
qk 1
k
m
EI0 EIp ESq
p 1
qk 1
一、尺寸链及尺寸链计算公式
1、尺寸链的定义
• 尺寸链：在工件加工和机器装配过程中，由相互 连接的尺寸形成的封闭尺寸组。
• 尺寸链的环：组成尺寸链的每一个尺寸。 • 封闭环：尺寸链中凡属间接得到的尺寸。 • 组成环：尺寸链中凡属通过直接得到的尺寸。 （1）增环：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。
对于被包容面而言
• 工序间余量＝上工序的基本尺寸-本工序的基本尺寸； • 工序间最大余量＝上工序的最大极限尺寸-本工序的最
小极限尺寸；
• 工序间最小余量＝上工序的最小极限尺寸-本工序的最 大极限尺寸。
对于包容面而言
• 工序间余量＝本工序的基本尺寸一上工序的基本尺寸； • 工序间最大余量＝本工序的最大极限尺寸-上工序的最
• 平面的加工余量则是单边余量，它等于实际所切除的金 属层厚度。
单边余量和双边余量
工序尺寸公差一般按“入体原被包容尺寸(轴径)，上偏差为0，其最大尺 寸就是基本尺寸；
• 对包容尺寸(孔径、槽宽)，下偏差为0，其最 小尺寸就是基本尺寸。
• 但是要注意：毛坯尺寸的制造公差带常取双 向布置。
第三节 加工余量与工序尺寸
(一) 加工余量及其影响因素 1、加工余量
• 在由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面上切除的金 属层的总厚度称为该表面的加工总余量。以Z0表示。
• 每一道工序所切除的金属层厚度称为工序间加工余量Zi 。
– 总余量与工序余量的关系：Z0 n Zi
i 1
• 对于外圆和孔等旋转表面而言，加工余量是从直径上考 虑的，故称为对称余量（即双边余量），即实际所切除 的金属层厚度是直径上的加工余量之半。
二、工艺成本
• 制订某一零件的机械加工工艺规程时，不同的工艺方 案有不同的经济效果，必须对各种不同的工艺方案进 行经济分析。
• 经济分析就是通过比较各种不同工艺方案的生产成本， 选出其中最为经济的加工方案。
• 工艺成本：生产成本包括两部分费用，一部分费用与 工艺过程直接有关，另一部分费用与工艺过程不直接 有关(例如行政人员工资、厂房折旧费、照明费、采 暖费等)。
–两加工方案中，多数工序不同，少数工序相同时，则以该 零件加工全年工艺成本进行比较
(2)两种工艺方案的基本投资差额较大时，则在考虑工 艺成本的同时，还要考虑基本投资差额的回收期限。
（2）减环：若封闭环随着某组成环的增大而减小， 则此组成环就称为减环。
2、尺寸链图的作法：
• 1）首先根据工艺过程，找出间接保证的尺 寸，定作封闭环，一个尺寸链只有一个封 闭环。这是解尺寸链的决定性的一步。
• 2）从封闭环开始，按照零件表面的联系， 依次画出直接获得的尺寸作为组成环，直 至尺寸的终端回到封闭环的起点，形成一 个封闭图形。
基本尺寸
H
2000.02
25 －20
50 0.06
5
ES
EI
-0.02 -0.06
＋0.02 0
0
-0.06
25 0.02 0.06
24
.98
0 0.04
第五节 工艺方案的经济分析
一、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。 • 时间定额由以下几部分组成： （1）基本时间 （2）辅助时间 （3）布置工作地时间 （4）休息和生理需要时间 （5）准备与终结时间
二、工序尺寸及其公差的确定
• 由于加工的需要，在工序简图或工艺规程中 要标注一些专供加工用的尺寸，这些尺寸就 称为工序尺寸。根据长期积累的经验，通过 统计和分析，规定了各种加工方法的工序公 差（见《金属机械加工工艺人员手册》及有 关资料）。
1、基准重合时的情况
2、基准面在加工时经过转换的情况 • 一般都是通过解算工艺尺寸链确定的。
3、尺寸链计算
• 尺寸链计算有极值法与统计法两种。用极值 法解尺寸链是从尺寸链各环均处于极值条件 来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。 用统计法解尺寸链则是运用概率论理论来求 解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。
4、极值法解尺寸链的计算公式
(1)封闭环基本尺寸
k
m
A0 Ap Aq
p 1