第四章 机械加工工艺规程设计学习资料

第四章机械加工工艺规程设计

双边余量：零件对称结构的对称表面，其加工余量一般为双边余量。 如：内外圆柱面和回转体表面。

余量公差：工序尺寸有公差，所以加工余量也必然在某一

公差范围内变化，其公差大小等于本道工序尺寸公差与上道

工序尺寸公差之和。

T Z =Z max -Z min =T b +T a

T Z —工序余量公差

Z max —工序最大余量

Z min —工序最小余量

T b —本道工序的工序尺寸公差

T a ——上道工序的工序尺寸公差

一般情况下，工序尺寸按“入体原则”标注。这样表示，是为了使工件以公称基本尺寸为目标尺寸加工时，仍有可切除量，避免过切产生废品。

毛坯尺寸则按双向对称偏差的形式标注。

二．工序余量的影响因素

第一道粗加工工序余量与毛坯制造精度有关。毛坯制造精度高则第一道粗加工序加工工序余量小，毛坯制造精度低则第一道粗加工工序的加工余量就大。其它工序的工序余量的影响因素有以下几个方面：

1．上工序的尺寸公差Ta ：

本工序应切除上道工序尺寸公差中包含的各种可能产生的误差。

2．上道工序产生的表面粗糙度Ry 和表面缺陷层深度Ha ：

3．上工序留下的需单独考虑的空间误差εa ：

这些误差可能是上工序加工方法带来的，也可能是热处理后产生的，也可能是毛坯带来的。

4．本工序的装夹误差εb ：

定位误差和夹紧误差。此项误差直接影响被加工表面和切削刀具的相对位置，所以加工余量中应该包括此项误差。

5．余量计算公式

单边：

双边： 三．加工余量的确定

??b a a y a e H R T Z ε++++=min ?

?b

a a y a e H R T Z ε++++=2/min

1．增环公称尺寸，上下偏差照抄；

2．减环公称尺寸变号，上下偏差对调、变号；

3．取其代数和，得封闭环的公称尺寸，上下偏差。

公差重新分配问题：

（1）当组成环公差之和≥封闭环公差，求解一个组成环时，可能出现零公差或负公差。机械制造中，0公差或负公差不可能制造即不能出现。应缩减其余组成环的公差解决问题。

（2）通常设计时，由给定的封闭环的公差决定各组成环的公差。两种方法： Ⅰ、等公差法：

取各组成环的公差值相等。然后根据各环的加工难易程度适当调整。

Ⅱ、等精度法：

按各组成环精度相等的原则求其组成环公差，可使尺寸大的公差大，尺寸小的组成环公差小。避免等公差法缺点，但也是调整个别公差。

Ⅲ、经验确定法：

组成环公差按工艺特点，根据具体情况而选。

无论哪种方法均需保证： 三．直线尺寸链在工艺过程中应用

（一）工艺基准和设计基准不重合时工艺尺寸计算

1．测量基准和设计基准不重合

例：下图所示的车床主轴箱，两孔Ⅲ、Ⅳ中心距127±0.07mm 不便测量，只能用游标卡尺直接测量两孔内侧或外侧母线之间的距离来间接保证中心距之间的尺寸要求。 现采用测量两孔内侧母线的方法决定，求该测量尺寸应为多少，才能满足孔心距的要求。

求解：

1）建立尺寸链，如图b 所示

2）判断增环和减环，其中L0为封闭环。

L1、L2、L3为增环

3）计算127=40+L2+32.5

0.07=0.002+ES2+0.015

-0.07=-0.009+EI2+0

得 只要实测结果在L2的公差范围内，就一定能保证Ⅲ、Ⅳ中心线的设计要求。 假废品问题：

053.0061

.025.54+

-=L ∑-==1

1n i i o T T

直线尺寸链极值算法是极限情况下的各尺寸之间的尺寸联系。从保证封闭环的尺寸要求看，是保守算法。计算结果可靠，但可能出现误判，出现假废品。

上例中若两孔的直径尺寸都取上限，即L1=40.002，L3=32.515时，L2做成L2 =54.5-0.087 时，则L1+L2+L3=126.93为中心距设计尺寸的下限尺寸，工件合格。 应用：为避免假废品的产生，发现实例尺寸超差时，应实测其他组成环的实际尺寸，然后在尺寸链中重新计算封闭环的实际尺寸。

原因：测量基准和设计基准不重合，组成环环数愈多，公差范围愈大，出现假废品的可能性越大。因此应尽量使测量基准和设计基

准重合。

2．定位基准和设计基准不重合

例1：如下图所示某零件高度方向的设计尺寸

12-0.070，，生产中用调整法加工A,B,C 面，前

面工序A 、B 面已加工好，本工序以A 面定位基

准加工C 面，问本工序调整尺寸应是多少？

解题：C 面的设计基准（工序基准）为B 面，

定位基准为A 面。

1）画尺寸链：如图b 所示。

2）确定封闭环，增环和减环：

本尺寸链中调整法加工能直接保证尺寸为L2，L0间接保证。则L0封闭环，L1增环，L2减环

3）计算：

L1是未注公差，为保证L0的计算，必须把L0公差分配给L1和L2。

采用等公差法分配：

按入体原则标注L1公差为 计算L2的基本尺寸和偏差为（公式计算和竖式计算）……..

（二）一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算（工序间尺寸及尺寸链 ） 工序间尺寸链：

机械加工过程中，零件尺寸的获得由一个先后的顺序，就某一尺寸而言，它是在加工过程中通过若干个工序，逐步切除余量而最后达到图纸设计要求的。工序尺寸及其公差是根据设计要求考虑到加工中心的基准，工序间的余量以及工序的经济精度等条件，对各工序提出的尺寸要求。工序间尺寸链是零件加工后最终尺寸及其公差和有关的工序尺寸和工序公差，以及工序间的余量有关尺寸联系构成一种工艺尺寸链。

035.02021===T T T 0

035

.0130-=L

例1：一个带有键槽的内孔，设计尺寸如图a)所示，该内孔由淬火处理要求，因此有以下加工工艺安排：

1．镗内孔至ф49.8+0.046mm

2．插键槽

3．淬火处理

4．磨内孔，保证内孔直径ф

50+0.030mm 和键槽深度

53.8+0.30mm 两个设计尺寸的要

求

求淬火前插键槽的深度L2

分析：

插键槽工序采用已镗孔的下切线为基准，用试切法保证插键槽深度，此深度尺寸应是上一工序直接保证的尺寸，磨孔工序应保证磨削余量均匀，定位基准为孔的中心孔。因此ф50+0.030mm 定位基准和设计基准重合，键槽深度53.8+0.30定位基准与设计基准不重合，因此磨孔可直接保证ф50+0.030mm ，而53.8+0.30则间接保证。 解算：…….

说明：1) 本例把上工序镗孔和本工序磨孔的定位基准看作是同一中心线是近似要求，因为磨孔和镗孔是连两次装夹下完成，存在同轴度误差，若同轴度误差不是很小，则应将同轴度也作为一个组成环画在尺寸链中。

2）按设计要求键槽深度公差范围为0—0.30mm 。但插键槽工序却只允许按计算出的尺寸公差进行，而计算值小于原键槽深度公差要求，即增加了加工难度。原因是工艺基础与设计基准不重合。因此在考虑工艺安排时，应尽量使工艺基准和设计基准重合。

（三）表面淬火，渗碳层表面及镀层，涂层厚度工艺尺寸链。

1．表面淬火、渗碳：

对那些要求淬火或渗碳处理，加工精度要求又比较高的表面，常在淬火或渗碳处理之后安排磨削加工，为保证磨后有一定厚度的淬火或渗碳层，需要进行有关的工艺尺寸计算。

例：一轴类零件，外圆柱P 表面要求渗碳处理，t=0.5~0.8mm ，工艺安排如下：

1．精车P ，保证 2．渗碳，控制渗碳层的深度

3．精磨P ，保证尺寸 ，同时保证渗碳层的深度0.5~0.8mm 。 问渗碳层的深度及其公差应为多少？

01

.038-Φ0016

.038-Φ

2．电镀

有些零件要求表面涂（镀）一层耐磨或装饰材料，完成后不再加工但有一定精度要求。这时镀层厚度只通过控制电镀时间直接保证。

例：如下图所示，轴套类零件外表面需要镀铬，规定t=0.025—0.04mm ，镀层不加工，外圆尺寸 ，求电镀前磨削工序的工序尺寸。 （四）余量校核

工艺过程中，加工余量过大会影响生产率，浪费材料，并且对精加工工序还会影响加工质量，但是加工余量也不能过小，过小可能造成零件表面局部加工不到产生废品。因此，校核加工余量，对加工余量进行必要的调整是制定工艺规程时不可缺少的工艺工作。

例1：如图所示零件。其轴向尺寸的30±0.02mm 的工艺安排为:

1）精车A 面，B 处切断，保证两端面距离尺寸L1=31±0.1mm

2）以A 定位，精车B 面，保证两

端面距离尺寸L2=30.4±0.05mm ，精

车余量为Z2

3）以B 定位磨A 面，保证两端距

离尺寸L3=30.15±0.02mm ，磨削余量

为Z3

4）以A 定位磨B 面。保证两端距

离尺寸L1=30±0.02mm ，磨削余量为Z4

对Z2、Z3、Z4进行余量校核，画包含余量的加工尺寸联系图（图b ），列包含余量的工艺尺寸链，如上图（图C ）所示，在尺寸链中，加工中余量由加工前后的实际尺寸间接求得，为封闭环。

四．工序尺寸与加工余量计算图表法工艺尺寸图表追踪法

当零件在同一方向上加工尺寸较多，并需多次转换工艺基准时，建立工艺尺寸链，进行余量校核都会遇到，并且易出错。图表法能准确查找全部工艺尺寸链，并且能把一个复杂的工艺过程用箭头直观的在表内表示出来。列出有关计算结果清晰、明了，信息量大。

（一）尺寸追踪法（图表追踪法）：

就是将零件的加工过程建立工序尺寸之间的联系并用符号形象来描绘各个尺寸发生变化的情况，将其全部反映在一种图表上，利用这张图表来解决所要解决的问题。

（二）图表绘制的方法

1．在图表上方绘制加工工件的轮廓简图，并用双点划线画出毛坯轮廓。

045

.028-Φ