第八讲机械加工工艺的技术经济性分析+尺寸链概念分析
工艺尺寸链分析和计算(机械制造技术基础读书工程报告)
工艺尺寸链分析和计算一、工艺尺寸链概念和计算方法：1.尺寸链的定义:由互相联系的按一定顺序首尾相接构成封闭形式的一组尺寸就定义为尺寸链。
由单个零件在工艺过程中的有关尺寸所形成的尺寸链，就称为工艺尺寸链。
2.尺寸链的主要特征:(1)封闭性——尺寸链必须是一组有关尺寸首尾相接构成封闭形式的尺寸。
其中，应包含一个间接保证的尺寸和若干个对此有影响的直接获得的尺寸。
(2)关联性——尺寸链中间接保证的尺寸的大小和变化(即精度)，是受这些直接获得的尺寸的精度所支配的；彼此间具有特定的函数关系。
并且间接保证的尺寸的精度必然低于直接获得的尺寸的精度。
3.尺寸链的组成:组成尺寸链的各个尺寸称为尺寸链的环。
图中的尺寸a、b、c都是尺寸链的环。
这些环又可分为:(1)封闭环(或终结环)——根据尺寸链的封闭性，最终被间接保证精度的那个环称为封闭环。
如图a、b、c三环中，b就是封闭环。
(2)组成环——除封闭环以外的其他环都称为组成环。
如图中所示，尺寸a和c就是组成环。
组成环又可按它对封闭环的影响性质分成两类：1)增环——当其余各组成环不变，而这个环增大使封闭环也增大者。
尺寸c 就是增环。
2)减环——当其余各组成环不变，而这个环增大反而使封闭环也减小者。
尺寸a 就是减环。
4.尺寸链计算有极值法和统计法两种:（1）极值法：从尺寸链各环都处于极限条件下来计算封闭环和组成环之间关系的方法。
这种方法是按误差综合的两个最不利情况，即各增环都为最大极限尺寸而各减环都为最小极限尺寸的情况，或各增环都为最小极限尺寸而各减环都为最大极限尺寸的情况下，来计算封闭环极限尺寸的方法。
目前生产中一般采用极值法。
（2）统计法（概率法）：应用概率论理论来计算封闭环和组成环之间关系的方法。
概率法主要用于生产批量大的自动化及半自动化生产方面，但是当尺寸链的环数较多时，即使生产批量不大也宜用概率法。
二、极值法解工艺尺寸链的计算公式：极值法是从尺寸链各环都处于极限条件下来计算封闭环和组成环之间关系的方法。
机械加工工艺技术经济性分析
机械加工工艺技术经济性分析第一篇：机械加工工艺技术经济性分析1.毛坯费（元/件）S1=CmWm−CnWn式中C m ————材料每千克的价格，元/KgWm ————毛坯重量，KgC n ————切削每千克价格，元/KgWn ————切削重量，Kg2.操作工人工资S2=式中Tm ————单件时间，minZ————操作工人每小时工资，元/hα————与工资有关的杂费，常取=12-14。
3.机床电费tmNeηeZeS3=式中tm ————基本时间，minNe ————机床电动机额定功率，kWηe ————机床电动机平均负荷率，一般为50%—60%Ze ————每千瓦小时的电费，元/kW·h4.机床维护折旧费元/件CmPmtmS4=式中Cm ————机床价格（包括运输、安装费约占机床价格的15%），元Pm ————机床折旧率，Pm= Pm1+ Pm2Pm1————机床本身折旧率，每年约16%—25%;tm·Zα(1+)Pm1————机床维修费所占百分数，每年约10%—15%;η m ————机床利用率，一般为80%—95%F ————每年工作总时数，h5.卡具费用（1）专用卡具费用元S7=Cj(Pj1+Pj2)式中Cj————卡具成本，元Pj1 ————卡具折旧率，每年33%Pj2 ————维护费折合百分率，约25%—27%（2）通用卡具费用元/件S5=式中η j ————卡具利用率6.刀具维护及折旧费Cp+KCwS6=t m式中Cp ————刀具价格，元T ————刀具耐用度，minK ————可重磨次数；Cw ————每磨一次刀所花费用，元tt·ZtβCw=(1+ 式中tt ————磨刀时间，minZt ————磨刀工人每小时工资，元/h Cj(Pj1+Pj2)×tmj β ————考虑工人劳保待遇及砂轮折旧等费用系数。
7.调整工人工资与调整杂费ta·ZaαS9=(1+)式中ta————每调整一次所需时间。
机械工艺——尺寸链计算综述
工艺尺寸链
一、尺寸链的定义、组成
1、定义
尺寸链就是在零件加工或 机器装配过程中，由相互 联系且按一定顺序连接的 封闭尺寸组合。
（1）在加工中形成的尺寸链——工艺尺寸链
2.定位面 3.设计基准
1.加工面
A1
A0
A2
（2）在装配中形成的尺寸链——装配尺寸链
A0
A2
A1
图示工件如先以A面定位加工C面，得尺寸A1然后再以 A面定位用调整法加工台阶面B，得尺寸A2，要求保证B面 与C面间尺寸A0；A1、A2和A0这三个尺寸构成了一个封闭 尺寸组，就成了一个尺寸链。
严格要求的那个尺寸链来确定。
五、工艺过程尺寸链的分析与解算
1. 基准不重合时的尺寸换算
工艺基准（工序、定位、测量等）与设计基 准不重合，工序基准就无法直接取用零件图上的 设计尺寸，因此必须进行尺寸换算来确定其工序 尺寸。
1）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算
0.05 A C B
0.1 C
a1 b)
3、 组成
4、增、减环判别方法
在尺寸链图中用首尾相接的单向 箭头顺序表示各尺寸环，其中与 封闭环箭头方向相反者为增环, 与封闭环箭头方向相同者为减环。
增环 A1 A0 A2 A3 减环 封闭环
举例：
二、尺寸链的分类
1、按应用范围分类
1）工艺尺寸链——全部组成环为 同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。 2）装配尺寸链——全部组成环为 不同零件设计尺寸所形成的尺寸链。 3）零件尺寸链——全部组成环为同 一零件设计尺寸所形成的尺寸链。 4）设计尺寸链——装配尺寸链与零 件尺寸链，统称为设计尺寸链。
0
求解图4-206和图4-26c的尺寸链，可得到： 0.1 0 工序尺寸： A2 35 34.9 0.25 0.15 平行度公差：Ta 2 0.05
机械加工工艺的技术经济性分析 ppt课件
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15
投资回收期T可用下式求得
T K1 K2 K (S2 S1) Q S Q
式中 K —基本投资差额;
S —全年工艺成本节约额;
Q —由于采用先进设备促使产品上市快工 厂从产品销售中取得的全年增收总额。
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投资回收期必须满足以下要求: 1)回收期限应小于专用设备或工艺装备的使用年
t 准件时备间与终t p上结去时，间即为为be单/N件。计将算这时部间分时t p间c 加到单
t pc
tp
tbe m
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4
二、工艺成本
制订某一零件的机械加工工艺规程时，在 同样能满足被加工零件各项技术要求和产品交 货期的条件下，通过技术分析一般都可以拟订 出几种不同的工艺方案。不同的工艺方案有不 同的经济效果。为了选取在给定生产条件下最 为经济合理的工艺方案，必须对各种不同的工 艺方案进行经济分析。
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5
所谓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。
与工艺过程直接有关的费用称为工艺成本， 工艺成本约占零件生产成本的70%一75%。
对工艺方案进行经济分析时，只要 分析与工艺过程直接有关的工艺成本即 可。
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6
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。
1.基本时间 t m
直接改变生产对象的尺寸、形状、性能和相对 位置关系的时间称为基本时间。
2.辅助时间 ta
为配合基本加工工作完成各种辅助动作所消耗 的时间。 确定辅助时间的方法与零件生产类型有关。
基本时间与辅助时间的总和称为作业时间。
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机械制造工艺与装备工艺尺寸链
机械制造工艺与装备工艺尺寸链1. 引言机械制造工艺与装备工艺尺寸链是机械制造过程中的关键环节之一。
它涵盖了从原料加工到最终产品制造的各个环节。
工艺尺寸链的优化和控制直接影响了机械制造工艺的质量和效率。
因此，了解和掌握机械制造工艺与装备工艺尺寸链的相关知识对于提高机械制造工艺的水平具有重要意义。
2. 机械制造工艺尺寸链机械制造工艺尺寸链是机械制造工艺中关于零件尺寸的控制过程。
它包括了零件设计、加工工艺规划、加工设备选择、加工工艺参数等一系列环节。
在机械制造工艺尺寸链中，尺寸控制是其中的核心问题，其目的是确保最终产品的尺寸符合设计要求。
机械制造工艺尺寸链的一个重要方面是零件的设计。
在设计阶段，需要考虑零件的功能要求和制造工艺要求，合理确定零件的尺寸公差。
尺寸公差的确定需要综合考虑材料特性、加工工艺、结构限制等多个因素。
合理的尺寸公差设计能够提高零件的加工精度，并减少成本和工时。
在加工工艺规划环节，需要根据产品的要求和零件的设计进行加工工艺的规划。
加工工艺规划包括了加工工序的选择、工艺路线的确定以及加工设备的选择等。
在确定加工工艺规划的过程中，需要考虑到零件的几何特征、材料特性以及加工工艺的要求。
合理的加工工艺规划能够提高零件的制造效率，并保证零件的尺寸控制。
加工设备的选择是机械制造工艺尺寸链中的重要环节。
在选择加工设备时，需要考虑零件的尺寸和形状、加工工艺的要求以及生产批量等因素。
不同的加工设备具有不同的加工能力和精度，合理选择加工设备能够提高生产效率和产品质量。
加工工艺参数的选择是机械制造工艺尺寸链中的关键环节。
加工工艺参数的选择直接影响了零件的加工精度和加工效率。
在选择加工工艺参数时，需要综合考虑材料的切削性能、加工设备的能力以及零件的尺寸和形状等因素。
合理选择加工工艺参数能够提高零件的加工质量和效率。
3. 装备工艺尺寸链装备工艺尺寸链是指在机械制造工艺中，与装备制造相关的尺寸控制过程。
装备工艺尺寸链包括了装备设计、装备制造和装备调试等环节。
尺寸链的基本概念
尺⼨链的基本概念第8章尺⼨链8.1 概述⼀、有关尺⼨链的基本概念在⼀个零件或⼀台机器的结构中，总有⼀些相互联系的尺⼨，这些相互联系的尺⼨按⼀定顺序连接成⼀个封闭的尺⼨组，称为尺⼨链。
尺⼨链具有如下两个特性：（1）封闭性组成尺⼨链的各个尺⼨按⼀定顺序构成⼀个封闭系统。
（2）相关性其中⼀个尺⼨变动将影响其他尺⼨变动。
构成尺⼨链的各个尺⼨称为环。
尺⼨链的环分为封闭环和组成环。
（1）封闭环加⼯或装配过程中最后⾃然形成的那个尺⼨。
（2）组成环尺⼨链中除封闭环以外的其他环。
根据它们对封闭环影响的不同，⼜分为增环和减环。
与封闭环同向变动的组成环称为增环，即当该组成环尺⼨增⼤（或减⼩）⽽其它组成环不变时，封闭环也随之增⼤（或减⼩），与封闭环反向变动的组成环称为减环，即当该组成环尺⼨增⼤（或减⼩）⽽其他组成环不变时，封闭环的尺⼨却随之减⼩（或增⼤）。
尺⼨链的类型1.按在不同⽣产过程中的应⽤情况，可分为：（1）装配尺⼨链在机器设计或装配过程中，由⼀些相关零件形成有联系封闭的尺⼨组，称为装配尺⼨链。
（2）零件尺⼨链同⼀零件上由各个设计尺⼨构成相互有联系封闭的尺⼨组，称为零件尺⼨链。
设计尺⼨是指图样上标注的尺⼨。
（3）⼯艺尺⼨链零件在机械加⼯过程中，同⼀零件上由各个⼯艺尺⼨构成相互有联系封闭的尺⼨组，称为⼯艺尺⼨链。
⼯艺尺⼨是指⼯序尺⼨、定位尺⼨、基准尺⼨。
装配尺⼨链与零件尺⼨链统称为设计尺⼨链。
2.按组成尺⼨链各环在空间所处的形态，可分为：（1）直线尺⼨链尺⼨链的全部环都位于两条或⼏条平⾏的直线上，称为直线尺⼨链。
（2）平⾯尺⼨链尺⼨链的全部环都位于⼀个或⼏个平⾏的平⾯上，但其中某些组成环不平⾏于封闭环，这类尺⼨链，称为平⾯尺⼨链。
将平⾯尺⼨链中各有关组成环按平⾏于封闭环⽅向投影，就可将平⾯尺⼨链简化为直线尺⼨链来计算。
（3）空间尺⼨链尺⼨链的全部环位于空间不平⾏的平⾯上，称为空间尺⼨链。
对于空间尺⼨链，⼀般按三维坐标分解，化成平⾯尺⼨链或直线尺⼨链，然后根据需要，在某特定平⾯上求解。
机械制造工艺学 —— 尺寸链及应用ppt课件
当修配环为减环时，随着修刮使封闭
A0
环实际尺寸变大，应使 A0 ′ max ≤A0max
A1
A2
.
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4.调整法
原理与修配法基本相同，除调整环外各组成环均 按经济精度加工，造成封闭环过大的累积误差通 过调节调整件的尺寸或位置，达到装配精度要求。 装配可达较高的精度，效率比修整法高。 分可动调整法、固定调整法、误差抵消调整法三种。
采用完全互换法与统计互换法均可。
.
22
2.选配法
用于成批大量生产时组成环不多装配精度很高情况下。 实质是将各组成环公差放大按经济精度加工，然后选择 合适的零件进行装配。 （1）直接选配法
工人凭经验挑选合适零件试凑的装配方法。 （2）分组选配法（分组互换法）
先将互配零件测量和分组，然后按对应组零件装配 （3）复合选配法（组内选配法）
② 确定各组成环尺寸公差和上下偏差
T1+ T2+ T3+ T4+ T5≤ T0′= 0.50 TavA= T0L/5=0.1 考虑加工难易调整各公差 T1=0.2， T2=0.1， T3= T5=0.05 按入体原则分配公差。留A4为协调环，按尺 寸链计算
.
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③ 确定协调环公差及上下偏差
T4= T0 – T1 – T2 – T3 – T5=0.1
.
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例题
例4-5 齿轮箱部件中，要求装配后的轴向间隙 A0 000..2700
有关零件基本尺寸是：A1=122，A2=28，A3=5，A4=140，
A5=5。分别按极值法和概率法确定各组成环零件尺寸的公差及上下偏差。
解：1、完全互换法
① 画出装配尺寸链图,其中A1 A2为增环，A3 、A4 A5为 减环，A0为封闭环。
工艺尺寸链详解PPT课件
如下例：
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例如齿轮减速箱装配后，要求 轴承左端面与左端轴套之间的 间隙为L∑ 。此尺寸可通过事 先检验零件的实际尺寸L1、 L2、L3、L4、L5 ，就可预先 知L∑的实际尺寸是否合格?
L5
L∑ L2
L4
L1 L3
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2．已知封闭环，求组成环 根据设计要求的封闭环基本尺寸及公差（或偏差），反过来计算各组成环基
循正态分布规律。若取公差带T=6σ，则封闭环的公差与各组成环的公差关系可表示
为：
正态分布各环公差计算公式
T
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N 1
Ti2
i 1
非正态分布时各环公差计算：
当零件尺寸分布下为非正态分布时，封闭环公差计算时须引入“相对分布系数 K”。K表示所研究的尺寸分布曲线的不同分布性质，即曲线的不同分布形状。
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3. 组成环
一个尺寸链中，除封闭环以外的其他各环，都是“组成环”。按其对封闭环的 影响可分为增环和减环。 表示为：Ai 、Li i=1,2,3……
增环：在尺寸链中，当其余组成环不变的情况下，将某一组成环增大，封闭环也 随之增大，该组成环即称为“增环”。
L2
L3 L∑ L4
L1
L2
L3
也即：
A1 A2 A A3 A4 A5 A6
A A4 A5 A6 A1 A2 A3
第22页/共74页
由此可以推得多环尺寸链的基本尺寸的一般公式：
对于任何一个总数为N的独立尺寸链，若其中增环数为m，由于其封闭环只有有 一个，则减环数n为n=N－1－m。故：
m
n
A Ai Ai
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T/2 T/2 Δm A
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此费用中哪个是可由工艺人员降 低的？
2张图的解读
V—单件可变费用 S---不变费用（与件量无关）
2.工艺方案的经济评比 一般可分为以下两种情况:
(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。
(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。
工艺成本的组成
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，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，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。
工件生产成本组成
工艺成本的计算中的几个概念
(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。
投资回收期T可用下式求得
T K1 K2 K (S2 S1) Q S Q
式中 K —基本投资差额;
S —全年工艺成本节约额;
Q —由于采用先进设备促使产品上市快工 厂从产品销售中取得的全年增收总额。
1)两加工方案中，多数工序不同，少数工序相同时，以 该零件加工全年工艺 Nhomakorabea本进行比较。
2)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 Ed进行评比。
若产量N为一变量时，则可根 据上式作出曲线进行比较，如 图所示。产量N小于临界产量 时，方案2为可选方案;产量N大 于 时，方案1为可选方案。
投资回收期必须满足以下要求: 1)回收期限应小于专用设备或工艺装备的使用年
限;
2)回收期限应小于该产品由于结构性能或市场需 求因素决定的生产年限;
3)回收期限应小于国家所规定的标准回收期，采 用专用工艺装备的标准回收期为2-3年，采用 专用机床的标准回收期为4-6年。
二、相对技术经济指标的评比
对方案进行宏观比较时，用相对指标； 人均年量，设备年量，面积年量，，，，
上述方法，只是一种思路，一可能很科学、准 确，还有其它人为因素，但经济性作为工艺方 案的评价方面，一定要有此意识。
第9节 工艺尺寸链
尺寸链定义 尺寸链何时出现？ 引用尺寸链的作用？ 尺寸链的组成？ 尺寸链的特征？ 尺寸链形式？ 尺寸链图？
尺寸链的计算规则
计算？封闭或组成环的公称尺寸、公差及极限 偏差间的制约关系！
第八次课： 第八节：工艺过程的技术 经济性分析 9节：尺寸链基本概念
有经济意识及改进方向 尺寸链的基本概念
8节 工艺过程的技术经济性分析
工艺规程方案的优选（技术经济性） 分析方法：不同工艺过程的成本分析与评比；
相对技术经济指标进行宏观比较
工件的实际生产成本与工艺成本
✓与工艺过程直接有关的费用称为工艺成本，工艺成 本约占零件生产成本的70%一75%。 ✓对工艺方案进行经济分析时，只要分析与工艺过程 直接有关的工艺成本即可。
小结：
工艺方案经济性比较是个什么问题？对我们规 程制订有何影响？
可变成本，不变成本如何理解？
尺寸链是个复杂的问题，需要认真对待！
作业：思考P97 3-13
计算方法：极值法，统计（概率）法
本书公式所依据的图
尺寸链的计算公式（封闭环的）
封闭环的公称尺寸L0 封闭环的中间偏差△0 封闭环的公差T0
封闭环的极限偏差 封闭环的极限尺寸
组成环的平均公差
尺寸链的计算形式
正计算：产品设计校验之用 反计算：产品设计尺寸精度给定时用 中间计算：工艺尺寸链