机械制造工艺学

机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计加工总余量与工序余量加工总余量：加工过程中从加工表面切除的金属层总厚度。工序余量：每一道工序所切除的金属层厚度。第五节加工余量与工序尺寸的确定一、加工余量的确定1．加工余量的概念机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计nZZZZ210niiZ1加工总余量和工序余量的关系可用下式表示：机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计工序余量单边余量双边余量机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计非对称结构的非对称表面，加工余量一般为单边余量，可表示为：iiiLLZ1机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计12iiiDDZ孔机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计余量公差Tz：公差按入体原则标注TaTbZminZmaxZiLi-1Limaxmin=zabTZZTT机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计“入体原则”对轴的外径，实体长、宽、高等被包容尺寸，其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差为零。对孔的直径、槽的宽度等包容尺寸,其最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差为零。毛坯尺寸公差按双向对称偏差形式标注。机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计图3-30工序余量示意图（a）被包容体粗、半精、精加工的工序余量（b）包容体粗、半精、精加工的工序余量机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计工序余量的影响因素Ry：表面粗糙度Ha：表面缺陷层前工序的尺寸公差Ta前工序的表面质量Ry+Ha前工序位置关系偏差ea本工序安装误差bmaxaminaaT上工序留下的形状误差RyHa机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计各种加工方法的表面粗糙度Ry和表面缺陷层Ha的数值（m）加工方法yRaH加工方法RyHa粗车内外圆15～1004O～60磨端面1.7～1515～35精车内外圆5～4030～40磨平面1.5～1520～30粗车端面15～22540～60粗刨15～10040～50精车端面5～5430～40精刨5～4525～40钻45～22540～60粗插25～10050～60粗扩孔25～22540～60精插5～4535～50精扩孔25～10030～40粗铣15～22540～60粗铰25～10025～30精铣5～4525～40精铰8.5～2510～20拉1.7～3510～20粗镗25～2253O～50切断45～22560精镗5～2525～40研磨0～1．63～5磨外圆1.7～1515～25超精加工0～0.80.2～0.3磨内圆1.7-1520～30抛光0.06～1.62～5机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计2r2δ2(r-δ)rδr-δ2ee旋转轴心线工件轴心线轴的弯曲对加工余量的影响三爪卡盘上的装夹误差前工序位置关系偏差机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计3．加工余量的确定确定加工余量的方法有三种：分析计算法、查表法和经验法。二、工序尺寸与公差的确定工序尺寸指某一工序加工应达到的尺寸。机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计（当工序基准和设计基准重合时）确定各加工工序的加工余量确定各工序基本尺寸（从后往前）Li-1=Li+Zi确定公差（按所采用加工方法的加工经济精度确定工序尺寸公差）步骤机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计拟定加工路线：粗车半精车淬火粗磨精磨研磨确定各工序的加工余量：查表法：研磨：0.01mm，粗磨：0.3mm，精磨：0.1mm半精车：1.1mm，粗车：4.5mm可得：Z总=6.01mm圆整取：Z总=6mm则取粗车余量：4.49mm机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计确定各工序的经济精度及表面粗糙度按“入体原则”分配偏差研磨：m.Ra)h(IT.0405500110m.Ra)h(IT.206600160m.Ra)h(IT.808800390m.Ra)h(IT.3611110160m.Ra)h(IT.51213130390精磨：粗磨：半精车：粗车：毛坯：±2mm查表:机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计计算工序间尺寸、公差研磨：50精磨：50+0.01=50.01粗磨：50.01+0.1=50.11半精车：50.11+0.3=50.41粗车：50.41+1.1=51.51锻造毛坯：51.51+4.49=560011050.001600150..003901150..01604150..039.051.51256Li-1=Li+Zi机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计第六节工艺尺寸链尺寸链：一组尺寸，首尾相接组成的封闭的链环。由互相联系的尺寸按一定顺序首尾相接排列成的尺寸封闭图。其中，一个尺寸的精度受其他尺寸的影响。一、尺寸链的定义、组成及分类1.尺寸链的定义、组成机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计22AAT11AATN1A2A0A00AATMP工艺尺寸链机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计环：组成尺寸链的每一个尺寸。封闭环：间接保证(自然形成)，是尺寸链中最后形成的环。一个尺寸链只能有一个封闭环。组成环：直接得到。判定依据：尺寸获得方法（直接、间接），和零件图纸标注无关。机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计组成环增环减环(可无）增环(同向变动)封闭环减环(反向变动)组成环与封闭环方向相同为减环与封闭环方向相反为增环机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计按尺寸链各环的几何特征和所处空间位置：直线尺寸链角度尺寸链平面尺寸链空间尺寸链2．尺寸链的分类按尺寸链的形成及应用范围分：工艺尺寸链装配尺寸链机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计A1A2A0平面尺寸链同时具有直线尺寸和角度尺寸，且各尺寸均处于同一个或几个相互平行的平面内。机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计β1β2β0α0α1α3α2角度尺寸链机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计组成环位于几个不平行平面内的尺寸链，称为空间尺寸链。空间尺寸链在空间机构运动分析和精度分析中，以及具有复杂空间关系的零部件设计和加工中会遇到。机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计尺寸链的主要特征封闭性：一组有关尺寸首尾相接形成的尺寸封闭链，一个间接保证，其它对此影响且直接保证。关联性：封闭环的尺寸和精度受组成环支配，且精度必低于组成环。唯一性：只有一个间接得到的尺寸。机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计以A定位铣C面机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计封闭环有如下特征：1）封闭环是间接保证的尺寸；2）封闭环的公差值最大，等于各组成环公差之和。如何找出封闭环??（极值法）机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计二、直线尺寸链的计算1．尺寸链的计算方法1）极值法封闭环的基本尺寸等于各组成环基本尺寸的代数和101nipqiLLLL机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计101niiLL封闭环的公差等于各组成环的公差之和封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和mpnmqqPEIESES1110机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和mpnmqqPESEIEI1110机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计2）概率法将极限尺寸换算成平均尺寸：maxmin2LLL将极限偏差换算成中间偏差2ESEIT机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计封闭环中间偏差的平方等于各组成环中间偏差平方之和1120niiQTT机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计2．尺寸链的计算类型正计算：已知组成环求封闭环反计算：已知封闭环和其余组成环求一组成环混合计算：已知封闭环求若干组成环机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计Example:正计算：301.005002.0A0?极值法：A0=50-30=20ES0=0-0=0EI0=-0.2-0.1=-0.32003.0A0=反计算：401.002002.0A120=A1-400=ES1-0-0.2=EI0-0.16001.0A1=极值法：机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计混合计算：1002.0L2（40）L1（30）误差分配问题：等公差法:T1=T2=0.2/2=0.1等精度法：机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计三、工艺尺寸链在工艺过程中的应用1．工艺基准和设计基准不重合1）测量基准和设计基准不重合ⅥⅣⅢ+0.030065+0.004-0.01880127±0.0701270.07L0.00210.00940L0.0153032.5LL2待求测量尺寸机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计0.00210.009L4007.0127L00.01530L32.5053.0061.025.54L?机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计mm002.40L1mm515.32L3mmL93.126LL321假废品现象：上限上限mm087.05.54L2053.0061.025.54L机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计产生假废品的根本原因：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愈大。因此，在测量时应尽量使测量基准和设计基准重合。机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计测量基准与设计基准不重合的工序尺寸计算03.010016.040如图所示设计尺寸：加工时通过测量L1尺寸控制台肩位置。求：L1=？封闭环减环增环根据极值解法公式：L1=40-10=30mmESL1=EIL2-EIL0=-0.16-(-0.3)=0.14mmEIL1=ESL2-ESL0=0-0=0mmmmL1400130.L1MAX=30.14mm，L1MIN=30mm当测得：L1=30.3mm时,如果:L2=40mm,则:L0=9.7mm仍然是合格品。机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计设计基准与定位基准不重合的工序尺寸计算增环封闭环减环根据极值解法公式：L0=L1+L2-L310=L1+30-60L1=40ESL0=ESL1+ESL2-EIL30.18=ESL1+0.04-(-0.05)ESL1=+0.09EIL0=EIL1+EIL2-ESL30=EIL1+0-0.05EIL1=+0.05mmL090050140..机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计∵L0=L1–L2∴L2=L1–L0=30–10=20∵ESL0=ESL1–EIL2∴EIL2=ESL1–ESL0=0.04–0.18=–0.14∵EIL0=EIL1–ESL2∴ESL2=EIL1–EIL0=0–0=0以B面为定位基准时mmL014.0220L2机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计定位基准和设计基准不重合1.001003.0301.001003.030L1L2=T0=T1+T20.1=T1+0.3减小005.0302L05.01.0201L机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计A、B已加工，现以A为定位基准加工C面30120-0.07?定位基准和设计基准不重合机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计035.02021LTTT0035.0130L035.00218L封闭环30120-0.07?机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计镗内孔---插键槽---淬火---磨内孔2．一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算机械制造工艺与装备第三章机械加工工艺规程设计考虑同轴度的情况机械制造工艺与装备