24第八章机械加工工艺规程制定wz.pptx
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第八章第八章机械加工工艺规程的制订机械加工工艺规程的制订第四讲第四讲加工工艺尺寸的确定加工工艺尺寸的确定2023/8/231山东大学机械工程学院前期课程主要内容的回顾n介绍机械加工余量n确定加工余量的方法n分析影响加工余量的因素n讨论机械加工工艺过程尺寸链(加工过程尺寸链)理论与规律SEE:
教材的160-164页。
2023/8/232山东大学机械工程学院主要内容n加工表面本身各工序尺寸、公差的确定n零件各被加工表面之间的位置尺寸和公差的确定n同时确定零件加工表面本身和加工表面之间的工序尺寸的综合情况如:
生产实践中有许多这样的例子。
活塞加工连杆加工主轴的加工2023/8/233山东大学机械工程学院活塞销孔的精镗2023/8/234山东大学机械工程学院连杆大小孔的加工2023/8/235山东大学机械工程学院一、机械加工工艺过程中一、机械加工工艺过程中工艺尺寸及公差的确定工艺尺寸及公差的确定机械加工工艺规程制定工作中的最为重要的分析计算内容。
2023/8/236山东大学机械工程学院情况分析综述情况分析综述我们的研究表明:
只有三种基本情况。
我们的研究表明:
只有三种基本情况。
在工序图或工序卡中标注的尺寸,称为工序尺寸。
通常工序尺寸不能从零件图上直接得到,而需要经过一定的计算。
运用加工尺寸链理论可确定机械加工工艺规程制定中毛坯尺寸、工序尺寸(包括完工、中间工序尺寸)以及其他有关工艺尺寸和公差。
在具体确定加工工艺尺寸时,虽然具体对象、工艺过程的复杂程度不同,但是对加工工艺尺寸的分析计算可归纳为三种基本情况三种基本情况:
表面本身多次加工的情况;零件加工表面之间的位置关系的情况;同时保证加工表面本身和加工表面之间位置关系的情况。
2023/8/237山东大学机械工程学院二、加工工艺尺寸的确定举例机械加工工艺尺寸链理论的应用机械加工工艺尺寸链理论的应用下面分别举例介绍运用加工尺寸链原理下面分别举例介绍运用加工尺寸链原理确定加工过程工艺尺寸、公差的方法。
确定加工过程工艺尺寸、公差的方法。
2023/8/238山东大学机械工程学院
(一)加工表面本身各次加工尺
(一)加工表面本身各次加工尺寸的确定寸的确定这是机械加工工艺过程设计工作中,首要的和基本的设计计算内容。
2023/8/239山东大学机械工程学院零件上的单一内孔、外圆和平面、曲面的加工多属于这种情况。
基本思路当表面需要经过多次加工时,各次加工的尺寸及其公差取决于各工序的加工余量加工余量及所采用的加工方法所能达到的经济加工精度经济加工精度。
因此,确定各工序的加工余量和各工序所能达到的经济加工精度后,就可以计算出各工序的尺寸及公差。
计算顺序计算顺序是从最后一道工序(最后一次加工)向前推算。
2023/8/2310山东大学机械工程学院例例8-18-1加工法兰盘零件上的mm圆孔,材料为45钢,表面粗糙度Ra0.8m;需淬硬,毛坯为锻件。
试确定各加工工序的工序尺寸及其上、下偏差。
加工过程中,使用同一基准完成该孔的各次加工,即基准不变。
在分析中忽略不同装夹中定位误差对加工精度的影响。
孔的机械加工工艺过程是粗镗半精镗热处理磨孔。
2023/8/2311山东大学机械工程学院求解过程如下:
(1)根据手册、标准文献资料,查得加工孔各工序的直径加工余量为:
磨孔余量:
Z0=0.5mm;半精镗余量:
Z1=1.0mm;粗镗余量:
Z2=3.5mm。
2023/8/2312山东大学机械工程学院
(2)确定各个工序的尺寸为了留出磨削加工余量,半精镗后孔径的基本尺寸应为:
D1=600.559.5mm;为了留出半精镗加工余量,粗镗后孔径的基本尺寸应为:
D2=59.51.0=58.5mm;为了留出粗镗加工余量,毛坯孔径的基本尺寸应为:
D3=58.53.5=55mm。
磨削后应达到零件图上规定的设计尺寸,故磨削工序尺寸为:
D=60mm;2023/8/2313山东大学机械工程学院这时要考虑获得工序尺寸的经济加工精度,又要保证各工序有足够的最小加工余量。
为此各加工工序的加工精度等级不宜相差过大。
(3)确定各工艺尺寸的公差根据文献、工艺人员手册,查找确定各工序尺寸的精度公差为:
磨削:
IT7=0.03mm半精镗:
IT10=0.12mm粗镗:
IT13=0.46mm毛坯:
IT18=4.00mm2023/8/2314山东大学机械工程学院由工艺人员手册,分别查取:
(4)确定各工序所达到的表面粗糙度磨削:
0.8m半精镗:
3.2m粗镗:
12.5m毛坯:
毛面2023/8/2315山东大学机械工程学院各工序尺寸的偏差,按照常规加以确定,即加工尺寸按“单向入体原则”标注极限偏差,毛坯尺寸按“1/32/3入体原则”标注偏差,如图8-26所示。
(5)确定各工序尺寸的偏差2023/8/2316山东大学机械工程学院在初定各工序尺寸及其偏差之后,应验算各工序的加工余量,校核最小加工余量是否足够,最大加工余量是否合理。
为此,需利用有关工序尺寸的加工余量尺寸链进行分析计算。
(6)校核各工序的加工余量是否合理2023/8/2317山东大学机械工程学院由有关工序尺寸与加工余量构成的加工尺寸链如图8-27所示。
根据此余量尺寸链,可以计算出半精镗工序的最大、最小加工余量,即余量尺寸链的封闭环的极限尺寸:
例如,验算半精镗工序的加工余量。
结果表明,最小加工余量处于(1/32/3)Z1范围内。
mm;mm。
故所确定的工序尺寸能保证半精镗工序有适当的加工余量。
2023/8/2318山东大学机械工程学院
(二)加工表面之间相互位置尺寸
(二)加工表面之间相互位置尺寸要求的分析计算要求的分析计算在制定加工工艺过程中,工序基准与设计基准不重合的情况是提高加工效率和工艺效率的基本手段。
2023/8/2319山东大学机械工程学院零件的机械加工过程总是从毛坯开始的,因此零件的加工过程是各个表面由毛坯面向完工表面逐步演变的过程。
这就决定了在零件的加工过程中,工件的测量基准、定位基准、调整尺寸的基准或者工序基准与设计基准不重合的情况必然存在。
基本情况这种工艺基准与设计基准不重合引起了这种工艺基准与设计基准不重合引起了工序尺寸误差的传递,需要通过尺寸链工序尺寸误差的传递,需要通过尺寸链分析计算来确定。
分析计算来确定。
2023/8/2320山东大学机械工程学院例8-2以图8-24所示块状零件的加工过程为例。
其高度方向的设计尺寸分别为mm,mm。
毛坯为精密铸钢件。
工序尺寸以箭头表示加工端面。
完工尺寸有:
P2、P3;中间尺寸有P1;而毛坯尺寸有:
B1、B2。
工序1:
以面1为基准,加工面3,有工序尺寸P1,加工余量Z1;工序2:
以面3为基准,加工面1,有工序尺寸P2,加工余量Z2;工序3:
以面3为基准,加工面2,有工序尺寸P3,加工余量Z3。
加工过程为:
本例需要确定的有关工艺尺寸有:
中间尺寸、完工尺寸和毛坯尺寸。
本例需要确定的有关工艺尺寸有:
中间尺寸、完工尺寸和毛坯尺寸。
2023/8/2321山东大学机械工程学院具体分析计算步骤如下:
(1)建立全部加工尺寸链。
按加工误差传递累积原理,建立全部基本尺寸链,即2个设计尺寸链和3个余量尺寸链(见图8-25)。
2023/8/2322山东大学机械工程学院P2、P3与设计尺寸有关,应当由设计尺寸链来确定。
(2)完工尺寸P2、P3的确定:
由图8-25,链a、b为设计尺寸链,并具有并联关系,P2为公共环。
现象:
设计尺寸链的组成环数都不多。
有几个设计尺寸,必然能建立几个设计尺寸链!
设计尺寸链中的组成环都是完工尺寸!
精度高。
可想而知:
设计尺寸链中的组成环,不可能有毛坯尺寸!
(Why?
)2023/8/2323山东大学机械工程学院工序尺寸公差的确定:
确定工序尺寸公差,须先考确定工序尺寸公差,须先考虑虑设计尺寸链间的并联设计尺寸链间的并联关系关系,根据对公共环尺寸,根据对公共环尺寸要求较高的尺寸链确定。
要求较高的尺寸链确定。
由图8-25,链a、b为并联尺寸链,P2为公共环,链b对P2要求高。
则由链b确定P2的公差。
综合考虑,取T3=0.08mm;由式(8-11a)得:
T2=0.12mm。
2023/8/2324山东大学机械工程学院由图8-25中链得:
P250mm;工序尺寸的基本尺寸的确定:
由链代入公式(8-8)得:
P330mm。
2023/8/2325山东大学机械工程学院确定偏差时,一般在多环尺寸链中留一个组成环作协调环,其余组成环尺寸的偏差按常规确定;协调环的偏差则由尺寸链关系来确定。
极限偏差的确定:
先不考虑先不考虑2环设计尺寸链的问题。
直接从尺寸环设计尺寸链的问题。
直接从尺寸链链b进行求解:
进行求解:
2023/8/2326山东大学机械工程学院取P2为协调环。
由于T3=0.08mm;T2=0.12mm。
按照常规,初定:
P3=mm由尺寸链b进行求解,可以得到P2:
由关系(8-9)可得:
D2=D2max:
20.02=P2max-29.92得:
P2max=29.92+20.20=50.12mmD2min:
20.00=P2min-30得:
P2min=30+20=50mm所以,P2=mm2023/8/2327山东大学机械工程学院问题!
结果,P2=mm设计尺寸为原因何在?
2023/8/2328山东大学机械工程学院确定P2、P3的偏差时,考虑二二环环尺尺寸寸链链a对对公公共共环环尺尺寸寸的的“并联并联”限定条件限定条件。
需从并联关系的两环尺寸链入手。
由链a,取P2=mm(在实际生产中,可将公差带放在理想区域内);则有,P3=mm。
再由链b,将结果分别代入式(8-10a)和(8-10b)中,得:
EIP3=-0.20mm,ESP3=-0.12mm;考虑二环尺寸链a对公共环尺寸限制2023/8/2329山东大学机械工程学院因为未参加设计尺寸链(见图8-25),即其不对设计要求产生直接影响。
这类加工工艺尺寸应当:
根据余量尺寸链计算基本尺寸;按经济加工精度确定其公差;按照常规原则定偏差。
(3)中间工序尺寸的确定有关的工序尺寸和余量尺寸链。
2023/8/2330山东大学机械工程学院为使问题简化,取Z1=Z2=Z3=0.8mm;则,由图8-25中的链c得:
P1=P2+Z1=50.8mm;取T1=0.15mm,按“入体原则”,得:
P1=50.80mm。
2023/8/2331山东大学机械工程学院由图8-18中链d:
B2=P1-Z2-P3=20mm;由链e:
B1=P1+Z3=51.6mm。
取TB1=TB2=0.5mm;偏差按“1/32/3入体”确定,则B1=20mm,B2=51.6mm。
(4)毛坯尺寸的确定显然,毛坯尺寸不可能(!
)参加设计尺寸链,即其不对设计要求产生直接影响。
这类加工工艺尺寸应当:
根据余量尺寸链计算基本尺寸;按经济加工精度确定其公差;按照常规原则定偏差。
2023/8/2332山东大学机械工程学院由余量尺寸链可求得各余量的最大、最小值,以检验加工余量是否合适(结果省略)。
(5)余量的校核前面的分析计算过程中,重点放在公差的保证上面。
结果是否合理?
余量过小,无法保证加工要求;余量过大,不仅材料浪费,切削量加大,而且切削力、切削热增大,对保证加工精度要求,更加不利!
2023/8/2333山东大学机械工程学院在运用机械加工工艺过程尺寸链原理求解工序尺寸问题时,需要特别把我的两个方面:
工序尺寸公差的确定:
并联尺寸链公共环工序尺寸偏差的确定:
两环尺寸链并联关系小结机械加工工艺过程尺寸链中的两环尺寸链的存在。
在其他工艺场合(如机器装配工艺尺寸链中间)的尺寸链分析计算中没有这种情况。
2023/8/2334山东大学机械工程学院(三)综合情况下工序尺寸的(三)综合情况下工序尺寸的分析计算分析计算在加工过程中,往往会出现两种情况纠缠在一起的情况。
这是加工工艺过程中的关键工序、或者瓶颈工序。
尺寸链在确定分析中作用重大。
2023/8/2335山东大学机械工程学院同时确定零件加工表面本身和加工表面之间的工序尺寸的综合情况在某些情况下,加工表面本身和加工表面之间的工艺尺寸必须同时确定下来。
这种情况往往是加工工艺过程中的关键工序、或者瓶颈工序(!
)。
尺寸链在这类工序尺寸确定分析中作用重大。
2023/8/2336山东大学机械工程学院例8-3如图8-28所示为加工齿轮中孔及键槽的情形。
设计要求是:
键槽深度尺寸S1=46+0.30mm,中孔直径尺寸S2=40+0.050mm,且内孔要淬火,表面粗糙度Ra值为0.16m。
有关加工顺序为:
工序1:
镗内孔至尺寸D1=39.600+0.10;工序2:
插键槽至尺寸A;工序3:
热处理;工序4:
磨内孔至尺寸D2。
试确定工序尺寸A、D2及其公差。
2023/8/2337山东大学机械工程学院具体解算如下:
(1)列出全部有关加工尺寸链根据题意,本例有两项设计要求(即S1和S2)及一个磨孔余量Z和一个插槽深度余量ZA(在此余量ZA不需计算)。
因此,可以建立两个设计尺寸链(图8-28b、c)和一个余量尺寸链(图d)。
2023/8/2338山东大学机械工程学院本例中共有三个工序尺寸,即完工尺寸D2、中间尺寸D1和A,其中D1为已知。
(2)分析计算2023/8/2339山东大学机械工程学院由图8-28可见,两个设计尺寸链a、b为并联尺寸链,工序尺寸D2为公共环。
分析可知,尺寸链a对公共环尺寸D2的要求较高,则D2/2=/2=S2/2=20/2=2000+0.025+0.025,(即直径为即直径为DD22=40=4000+0.05+0.05)。
完工尺寸D2的确定:
2023/8/2340山东大学机械工程学院基本尺寸的确定:
将尺寸链b中的参数代入(8-8),得:
A=S1+D1/2-/2-D2/2=45.8/2=45.8确定公差:
将尺寸链b中的参数代入(8-11a),得:
TA=TS1TD1/2TD2/2=0.225=0.225确定偏差:
将尺寸链b中已确定的参数分别代入公式(8-10a)和(8-10b),则得:
A=45.8=45.8+0.275+0.275+0.050+0.050。
中间尺寸A的确定:
按单向入体方向标注公差,A可以改写成45.85045.85000+0.225+0.225。
2023/8/2341山东大学机械工程学院根据余量尺寸链d,分别求出Zmin和Zmax,可校核其是否合适(在此从略)。
(3)校核磨孔工序的加工余量如果考虑工序4装夹工件时,会出现找正误差,即假设镗孔中心与磨孔中心的同轴度误差为0.01mm;则在图8-28中的尺寸链,将增加一个组成环“零环”。
零环在尺寸链分析时,既可以作为增环处理,亦可以作为减环处理,结果相同。
2023/8/2342山东大学机械工程学院三、加工尺寸链理论应用总结掌握机械加工工艺过程尺寸链的基本理论,精通它的实质,就可以使用这条杠杆,撬动加工过程中各种尺寸要求确定的问题。
2023/8/2343山东大学机械工程学院通过前面的分析计算的实例,我们可以总结出以下几点:
1.1.在机械加工过程中的分析确定工艺尺寸的各种情况中,以上三种情况的基本思路基本概括了全部的主要情形。
3.因此,尺寸链的建立方法、分析计算是一个基本的技巧要求。
必须掌握!
2.机械加工工艺过程尺寸链是分析计算机械加工过程中各项工艺要求十分有效的分析计算工具!
4.建立加工过程尺寸链首先要确定有多少设计要求和加工工序余量?
从而决定了相应的设计尺寸链和余量尺寸链的建立。
能否完整的建立起相应的加工过程尺寸链,可以检查加工工艺过程制定的完善与否?
2023/8/2344山东大学机械工程学院:
在分析计算具体过程中,分析问题的思路很关键!
加工过程尺寸链中的设计尺寸链在工艺尺寸分析计算工作中是一种十分重要的尺寸链。
用于确定加工工序的完工尺寸和少量中间工序尺寸。
余量尺寸链的环数往往较多,而且毛坯尺寸也在余量尺寸链中。
其作用是用于确定中间工序尺寸和毛坯尺寸;更加重要的是检查最大和最小工序余量的大小!
在加工工艺过程尺寸链中,设计尺寸链的环数,一般不会超过环。
过多的环数,放映了加工工艺过程效率很低,加工的难度提高(分配给每个工序尺寸的公差会明显减小),加工成本会提高。
2023/8/2345山东大学机械工程学院:
加工过程尺寸链中的设计尺寸链在工艺尺寸分析计算工作中扮演着十分重要的角色!
对于独立的设计尺寸链,单独分析计算就可以。
对于并联的具有相关关系的并联设计尺寸链,在分析计算时,要注意思路:
确定工序尺寸的公差,按照并联尺寸链中要求严的尺寸链来确定;确定工序尺寸的偏差,要优先考虑并链尺寸链中的两环尺寸链对工序尺寸偏差的限制(因为两环尺寸链中没有协调环)!
2023/8/2346山东大学机械工程学院作业:
2023/8/2347山东大学机械工程学院Thanksforyourparticipation!
2023/8/2348山东大学机械工程学院
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