【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 傳統(tǒng)的流水線(xiàn)、自動(dòng)線(xiàn)生產(chǎn)，主要通過(guò)采用組合機(jī)床等高效率加工裝備來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工序合理有效的分散與集中。對(duì)大批量生產(chǎn)而言，這種組織形式可以獲得高的生產(chǎn)效率和低的生產(chǎn)成本，缺點(diǎn)是柔性差，產(chǎn)品轉(zhuǎn)換困難。 對(duì)于多品種、中小批量生產(chǎn)，為便于產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換和管理，多采用通用（或柔性化）加工裝備來(lái)達(dá)到工序集中的目的。數(shù)控加工中心采用的便是典型的工序集中方式。 由于市場(chǎng)需求的多變性，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的柔性要求越來(lái)越高，工序集中將越來(lái)越成為生產(chǎn)的主流方式。 53 工序尺寸的確定 Determine the Operational Dimensions 54 加工余量的概念 在零件的加工過(guò)程中，為使加工表面達(dá)到所需精度和表面質(zhì)量應(yīng)該切除的金屬表層厚度被稱(chēng)為加工余量。 加工余量分為工序余量和加工總余量；加工余量有基本余量、最大余量和最小余量之分。 加工總余量與工序（工步）余量 55 加工總余量即毛坯余量，是指毛坯尺寸與零件設(shè)計(jì)尺寸之差，也就是某加工表面上切除的金屬層總厚度。工步（工序）余量是指相鄰兩工序（工步）的尺寸之差，也就是某道工序（工步）所切除的金屬層厚度。顯然有 式中 ZS 某表面加工總余量； n 該表面的機(jī)械加工工序（工步）數(shù)； Zi 該表面第 i個(gè)工序（工步）加工余量。 （ 1）加工總余量與工序余量的關(guān)系： 56 設(shè)加工表面上某道工序（工步）的尺寸為 a，本道工序（工步）的尺寸 b，則本道工序（工步）的基本余量 Zb可表示如下： （ 2）工序余量計(jì)算公式： 被包容表面 : 包容表面： 57 工序（工步）余量有單邊余量和雙邊余量之分。 通常平面加工屬于單邊余量（圖 a，b），回轉(zhuǎn)面（外圓、內(nèi)孔等）和某些對(duì)稱(chēng)平面（鍵槽等）加工屬于雙邊余量（圖 c，d）。 雙邊余量的各邊余量等于工序（工步）余量的一半 58 最大、最小余量，平均余量、余量公差 余量作為尺寸，也有基本尺寸，上、下偏差和公差，即有基本余量（余量基本尺寸），最大余量、最小余量和余量公差（余量變動(dòng)量）。其 計(jì)算公式 為： 最大余量 ： 最小余量： 平均余量： 余量公差： 59 加工余量及工序尺寸公差對(duì)機(jī)械加工的影響 加工余量的大小對(duì)零件加工質(zhì)量和生產(chǎn)率有較大的影響。余量過(guò)大，增加機(jī)械加工量、降低生產(chǎn)率、浪費(fèi)材料和能源等；余量過(guò)小，不能保證消除前工序的各種誤差和表面缺陷層。 影響工序余量的因素 加工余量主要取決于前一工序加工面（或毛坯面）的狀態(tài)。為保證本工序的加工精度，需將前一工序加工面（或毛坯面）的缺陷部分去除。因此，最小加工余量應(yīng)包括： 60 1) 上一工序產(chǎn)生的表面粗糙度 Rya（表面輪廓最大高度） 和表面缺陷層深度 Ha。 2) 上一工序留下的形位誤差 ea 。 3）本工序的 裝夾誤差 ε b（包括定位誤差和夾緊誤差）。這項(xiàng)誤差直接影響被加工面對(duì)于切削刀具的相對(duì)位置，因此也應(yīng)該包含在最小余量之中。 最小加工余量包括： 61 最小余量計(jì)算公式： （平面加工時(shí)） (軸、孔加工時(shí)） 62 確定加工余量的方法 在影響因素清楚 ﹑ 統(tǒng)計(jì)分析資料齊全的情況下，可以采用分析計(jì)算法，用上面的計(jì)算式計(jì)算出最小工序余量。計(jì)算時(shí)應(yīng)根據(jù)所采用的加工方法的特點(diǎn)，將計(jì)算式合理簡(jiǎn)化。 分析計(jì)算法 1） 在采用浮動(dòng)鏜刀鏜孔或浮動(dòng)鉸刀鉸孔或拉刀拉孔時(shí)，由于這些加工方法不能糾正位置誤差，故將上式簡(jiǎn)化為： 例，根據(jù)公式： 63 3)對(duì)于研磨、珩磨、拋光等加工方法，其主要任務(wù)是去掉前一工序所留下的表面痕跡，因而最小余量只包含一項(xiàng) Ry值，即： mm03 ??2）無(wú)心磨床磨削外圓時(shí)無(wú)裝夾誤差，故上式簡(jiǎn)化為： 說(shuō)明： 分析計(jì)算法確定加工余量的過(guò)程較為復(fù)雜，多用于大批量生產(chǎn)或貴重材料零件的加工。對(duì)于成批單件生產(chǎn)，目前大部分工廠(chǎng)都采用查表法或經(jīng)驗(yàn)法來(lái)確定工序余量和總余量。 64 查表法是根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》提供的資料查出各表面的總余量以及不同加工方法的工序余量，該方法方便迅速，使用廣泛。 查表法 在采用查表法查出各表面的加工余量時(shí)，需要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題： 1）目前國(guó)內(nèi)各種手冊(cè)所給的余量多數(shù)為基本余量，基本余量等于最小余量與上一工序尺寸公差之和，即基本余量中包含了上一工序尺寸公差。 2）各種手冊(cè)提供的數(shù)據(jù)不一定與具體加工情況完全相符，余量值大多偏大，須根據(jù)工廠(chǎng)的具體情況加以修正。 65 3)各種鑄、鍛件的總余量已由有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)給出，并由熱加工工藝人員在毛坯圖上標(biāo)定。對(duì)于圓棒料毛坯，在選用標(biāo)準(zhǔn)直徑的同時(shí)，總余量也就確定。因此，用查表法確定加工余量時(shí)，粗加工工序余量一般應(yīng)由總余量減去后續(xù)各半精加工和精加工的工序余量之和而得。 經(jīng)驗(yàn)法是由一些有經(jīng)驗(yàn)的工藝設(shè)計(jì)人員或工人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定余量。這種方法大都用于單件小批生產(chǎn)。 經(jīng)驗(yàn)法 66 工序尺寸及公差的確定 工序尺寸及公差的確定分兩種情況：當(dāng)工序尺寸及其公差與零件上某設(shè)計(jì)尺寸或其他工序尺寸相關(guān)時(shí)，需要用“工藝尺寸鏈”的方法來(lái)確定（見(jiàn)下節(jié)）；當(dāng)工序尺寸及其公差僅與工序余量有關(guān)時(shí)，各工序尺寸的計(jì)算采用由后向前依次推算的簡(jiǎn)單方法來(lái)進(jìn)行確定。 確定工序尺寸及公差的過(guò)程： 確定加工表面的加工余量。 自終加工工序起，即從設(shè)計(jì)尺寸開(kāi)始至第一道工序（或毛坯）為止，逐次加（對(duì)被包容面）或減（對(duì)包容面）去各工序的基本余量，即各工序基本尺寸。 67 例： 對(duì)某車(chē)床主軸箱體主軸孔進(jìn)行加工，該零件的材料為鑄鐵，孔的設(shè)計(jì)要求為 ， ,孔的加工路線(xiàn)選擇如下表所示，確定各工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸。 根據(jù)各工序的加工方法及經(jīng)濟(jì)加工精度，確定除終加工工序外，其余各工序的工序尺寸公差和表面粗糙度。 按“入體原則”以單向偏差方式標(biāo)注工序尺寸及偏差，并可作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 68 工序 名稱(chēng) 工序間余量 /mm 工序間 工序間尺寸/mm 工序間 經(jīng)濟(jì)精度/mm 表面粗糙度 /um 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /um 鉸孔 精鏜孔 半精鏜 粗鏜孔 毛坯孔 5 H7（ +） H8（ +) H10（ +） H13（ +） +1， 2 Ra16 100 92 216。100（ +） （ +） （ +） 216。97（ +） 216。92（ +12） Ra16 主軸孔各工序尺寸及公差的確定 : 根據(jù)尺寸 Φ100+ 和表面粗糙度 求，確定加工過(guò)程為： 粗鏜 → 半精鏜 → 精鏜 → 餃孔。 則各工序尺寸及公差如下： 69 工藝尺寸鏈 Process Dimensional Chain 70 尺寸鏈概述 尺寸鏈的定義與組成 由若干相互有聯(lián)系的尺寸按一定順序首尾相接形成的尺寸封閉圖形定義為尺寸鏈。 在零件加工過(guò)程中，由同一零件有關(guān)工序尺寸所形成的尺寸鏈，稱(chēng)為工藝尺寸鏈；在機(jī)器設(shè)計(jì)和裝配過(guò)程中，由有關(guān)零件設(shè)計(jì)尺寸形成的尺寸鏈，稱(chēng)為裝配尺寸鏈。 71 工藝尺寸鏈?zhǔn)纠? 工件上尺寸 A1已加工好，現(xiàn)以底面 A定位，用調(diào)整法加工臺(tái)階面 B，直接保證尺寸 A2。顯然，尺寸 A1和 A2確定以后，在加工中未予直接保證的尺寸 A0也就隨之確定。尺寸 A0、 A1和 A2構(gòu)成了一個(gè)尺寸封閉圖形，即工藝尺寸鏈，如圖 b所示。 72 裝配尺寸鏈?zhǔn)纠? 下圖為主軸部件裝配圖。為保證彈性擋圈裝入，要保持軸向間隙 A0 ，由圖中看到 A0與 Al、 A A3有關(guān)，并按照一定順序構(gòu)成裝配尺寸鏈。 73 尺寸鏈特征 （ 1）封閉性： 尺寸鏈中的各尺寸按一定順序排列最后形成一個(gè)封閉的圖形。 （ 2）關(guān)聯(lián)性： 尺寸鏈中的尺寸之間都有相互關(guān)系，且任何一個(gè)尺寸的變化都會(huì)引起其他尺寸發(fā)生變化。 （ 3）至少有三個(gè)或以上的尺寸組成： 74 尺寸鏈的組成 組成尺寸鏈的每一個(gè)尺寸或角度都被稱(chēng)為尺寸鏈中的一環(huán)。根據(jù)環(huán)的特征，可分為封閉環(huán)和組成環(huán)。 封閉環(huán)為零件在加工或機(jī)器在裝配過(guò)程中間接得到或最后形成的環(huán)；一個(gè)尺寸鏈中只有一個(gè)封閉環(huán)；除封閉環(huán)以外的尺寸為組成環(huán)。 （ 1）封閉環(huán) （ 2）組成環(huán) 除封閉環(huán)以外的尺寸為組成環(huán)。組成環(huán)按對(duì)封閉環(huán)的影響性質(zhì)又分為增環(huán)和減環(huán)。 凡該環(huán)變動(dòng)（增大或減?。┮鸱忾]環(huán)同向變動(dòng)（增大或減?。┑沫h(huán)，稱(chēng)為增環(huán)。 1）增環(huán)： 75 尺寸鏈的建立及組成環(huán)增、減環(huán)的判斷： A0 A2 A1 該環(huán)變動(dòng)（增大或減?。┮鸱忾]環(huán)反向變動(dòng)（減小或增大）的環(huán)，稱(chēng)為減環(huán)。 2）減環(huán)： 76 3 （ 1）按構(gòu)成尺寸鏈各環(huán)的幾何特征分類(lèi) 1）長(zhǎng)度尺寸鏈： 構(gòu)成尺寸鏈的各尺寸環(huán)全部為長(zhǎng)度尺寸或既有長(zhǎng)度尺寸又有角度量的尺寸鏈為長(zhǎng)度尺寸鏈。 77 2）角度尺寸鏈：構(gòu)成尺寸鏈的各尺寸環(huán)全部為角度量的尺寸鏈為角度尺寸鏈。 （ 2）按尺寸鏈的作用分類(lèi) 1）裝配尺寸鏈： 全部組成環(huán)由不同零件的設(shè)計(jì)尺寸形成。 78 2）零件設(shè)計(jì)尺寸鏈： 全部組成環(huán)由同一零件的設(shè)計(jì)尺寸形成。 3）工藝尺寸鏈： 全部組成環(huán)由同一零件的工藝尺寸形成。 79 按構(gòu)成尺寸鏈各環(huán)的空間位置分類(lèi) （ 1）直線(xiàn)尺寸鏈： 全部組成環(huán)平行于封閉環(huán)的尺寸鏈。 （ 2）平面尺寸鏈： 平面尺寸鏈由直線(xiàn)尺寸和角度尺寸組成，且各尺寸均處于同一個(gè)或幾個(gè)相互平行的平面內(nèi)。 如圖所示 ，在該尺寸鏈中，參與組成的尺寸不僅有直線(xiàn)尺寸（ X、 Y Y L0），還有角度尺寸（ α 0以及各坐標(biāo)尺寸之間的夾角 其基本值為 90176。），而且封閉環(huán)也不僅有直線(xiàn)尺寸 L0，還有角度尺寸 α 0。 80 3）空間尺寸鏈： 組成環(huán)位于幾個(gè)不平行平面內(nèi)的尺寸鏈，稱(chēng)為空間尺寸鏈?？臻g尺寸鏈在空間機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和精度分析中，以及具有空間角度關(guān)系的零部件設(shè)計(jì)和加工中會(huì)遇到。 平面尺寸鏈和空間尺寸鏈的分析計(jì)算較為復(fù)雜，本課程不作討論。 （ 3）按尺寸鏈間的相互關(guān)系分類(lèi) 1）獨(dú)立尺寸鏈： 組成環(huán)與封閉環(huán)只屬于同一尺寸鏈，不屬于任何其他尺寸鏈。 81 2）并聯(lián)尺寸鏈： 由 若干個(gè)獨(dú)立尺寸鏈 通過(guò)一個(gè)（或幾個(gè)）共存于兩個(gè)（或以上）獨(dú)立尺寸鏈的環(huán)相互聯(lián)系起來(lái)的尺寸鏈。 共存于獨(dú)立尺寸鏈中的公用環(huán)稱(chēng)為公共環(huán)。組成環(huán)和封閉環(huán)都可能成為公共環(huán)。 并聯(lián)尺寸鏈的特點(diǎn)： 組成并聯(lián)尺寸鏈的各獨(dú)立尺寸鏈間通過(guò)公共環(huán)相互聯(lián)系、互相影響。 并聯(lián)尺寸鏈可合并為一個(gè)多環(huán)的獨(dú)立尺寸鏈；反之，一個(gè)多環(huán)的尺寸鏈亦可轉(zhuǎn)換為兩個(gè)或多個(gè)并聯(lián)尺寸鏈。 82 3）串聯(lián)尺寸鏈： 每一個(gè)后繼尺寸是通過(guò)前面一個(gè)尺寸鏈的基面開(kāi)始的，即每?jī)蓚€(gè)相鄰尺寸鏈有一個(gè)共同基面。 83 尺寸鏈的基本計(jì)算方法 極值法： 按誤差綜合最不利的情況，即各增環(huán)均為最大（?。O限尺寸，各減環(huán)均為最小（大）極限尺寸來(lái)計(jì)算封閉環(huán)極限尺寸。 ????????1110nmkkmjj AAA ????110niiL TT 偏差計(jì)算公式： 011mnM jM k Mj k mA A A? ? ?????基本尺寸計(jì)算公式： 84 用概率理論進(jìn)行尺寸鏈的計(jì)算。主要用于環(huán)數(shù)多、大批大量自動(dòng)化生產(chǎn)中。 概率法： 公差計(jì)算公式： 01 ??平均尺寸計(jì)算公式： 0. 250025A?? 在極值法計(jì)算中，認(rèn)為所有組成環(huán)都同時(shí)達(dá)到極限尺寸。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的可能性很小。根據(jù)概率理論，組成環(huán)尺寸同時(shí)達(dá)到極限尺寸的概率應(yīng)等于各組成環(huán)出現(xiàn)極限尺寸概率的乘積。因此，采用概率原理進(jìn)行尺寸鏈的解算應(yīng)該是更合理和更科學(xué)的方法。 85 圖示工件 ，以底面 A定位，加工臺(tái)階面 B，保證尺寸 ，試確定工序尺寸 A2及平行度公差 Ta2。 0. 1 02 0. 25 0. 1535 ?????2 ?【例 1】 幾種常見(jiàn)工藝尺寸鏈形式 圖 522 工藝尺寸鏈?zhǔn)?