确定工艺流程尺寸和公差的方法

2.7.2.1　任务描述

完成如图2-1所示传动轴零件的加工，确定各主要加工表面各工序的工序尺寸。

2.7.2.2　学习目标

1.知识目标

（1）掌握基准重合时工序尺寸及公差确定的方法；

（2）掌握基准不重合时工序尺寸及公差确定的方法；

（3）掌握工艺尺寸链的概念及应用。

2.能力目标

能根据加工要求，确定零件各个表面的工序尺寸及公差。

3.素养素质目标

（1）培养勤于思考、分析问题的意识；

（2）培养逻辑思维能力；

（3）培养严谨的工作态度。

2.7.2.3　重难点

1.重点

工序尺寸及公差确定方法。

2.难点

工艺尺寸链的应用。

2.7.2.4　相关知识链接

每道工序完成后应保证的尺寸称为该工序的工序尺寸。工件上的设计尺寸及其公差是经过各加工工序后得到的。每道工序的工序尺寸都不相同，它们逐步向设计尺寸接近。为了最终保证工件的设计要求，各中间工序的工序尺寸及其公差需要计算确定。

工序余量确定后，就可以计算工序尺寸。工序尺寸及其公差要根据工序基准或定位基准与设计基准是否重合，采用不同的计算方法进行确定。

1.基准重合时工序尺寸及其公差的计算

这是指加工的表面在各工序中均采用设计基准作为工艺基准，其工序尺寸及其公差的确定比较简单。例如，对外圆和内孔的多工序加工均属于这种情况。计算顺序是：先确定各工序的基本尺寸，再由后往前逐个工序推算，即由工件的设计尺寸开始，由最后一道工序向前工序推算，直到毛坯尺寸；工序尺寸的公差则都按各工序的经济精度确定，并按“入体原则”确定上、下偏差。

例：某主轴箱箱体的主轴孔，设计要求为φ100Js6，Ra=0.8 μm，加工工序为粗镗—半精镗—精镗—浮动镗。试确定各工序尺寸及其偏差。

解：先根据有关手册及工厂实际经验确定各工序的基本余量，其中粗镗余量为计算得出，具体数值见表2-6中的第二列；再根据各种加工方法的经济精度（表格内）确定各工序尺寸的公差等级及偏差，具体数值见表2-6中的第三列；最后由后工序（浮动镗）向前工序逐个计算工序尺寸，具体数值见表2-6中的第四列，并得出各工序尺寸及其偏差和Ra，见表2-6中的第五列和第六列。

表2-6　主轴孔各工序的工序尺寸及其偏差的计算　mm

2.基准不重合时工序尺寸及其公差的计算

当定位基准与设计基准不重合时，工序尺寸及其公差计算比较复杂，需要用工艺尺寸链来分析计算。

1）尺寸链的认识

在机器装配或零件加工过程中，互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合，称为尺寸链。其中，由单个零件在加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸链，称为工艺尺寸链。

（1）工艺尺寸链的特征。工艺尺寸链具备关联性和封闭性。组成工艺尺寸链的每一个尺寸称为环。

封闭环：工艺尺寸链中间接得到、最后保证的尺寸，称为封闭环。一个工艺尺寸链中只能有一个封闭环。

组成环：工艺尺寸链中除封闭环以外的其他环，称为组成环。组成环又可分为增环和减环。增环是当其他组成环不变，该环增大（或减小）使封闭环随之增大（或减小）的组成环；减环是当其他组成环不变，该环增大（或减小）使封闭环随之减小（或增大）的组成环。

增环：组成环中，由于该环的变动（其他尺寸不变）引起封闭环同向变动的环称为增环。

减环：组成环中，由于该环的变动（其他尺寸不变）引起封闭环反向变动的环称为减环。

（2）组成环的判别。在工艺尺寸链图上，先给封闭环任定一方向并画出箭头，然后沿此方向环绕尺寸链回路，依次给每一组成环画出箭头，凡箭头方向和封闭环相反的则为增环，相同的则为减环。

图2-31（b）所示为工艺尺寸链。

图2-31　工艺尺寸链的形式

2）工艺尺寸链的求解方法

（1）封闭环的基本尺寸。

封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸Ai之和减去所有减环的基本尺寸Aj之和，其计算公式如下：

（2）封闭环的极限尺寸。

封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和，其计算公式如下：

封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和，其计算公式如下：

（3）封闭环的上、下偏差。

封闭环的上偏差ESAΣ等于所有增环的上偏差ESAi之和减去所有减环的下偏差EIAj之和，其计算公式如下：

封闭环的下偏差EIAΣ等于所有增环的下偏差EIAi之和减去所有减环的上偏差ESAj之和，其计算公式如下：

3）工艺尺寸链的应用

（1）测量基准与设计基准不重合时的测量尺寸计算。

例：如图2-32（a）所示套筒零件，两端面已加工完毕，加工孔底面C时，要保证尺寸，因该尺寸不便测量，故试标出测量尺寸。(www.xing528.com)

图2-32　零件图及尺寸链图

图2-33　零件图及其尺寸链图

即L=300 mm。

④求L的上、下偏差。

+0.15=ESL+0-0

即ESL=+0.15 mm；

-0.15=EIL+(-0.06)-(+0.1)

即EIL=+0.01 mm。

⑤尺寸L及其公差。

2.7.2.5　任务实施

2.7.2.5.1　学生分组

学生分组表2-17

2.7.2.5.2　完成任务工单

任务工作单

组号：_______　姓名：_______　学号：_______　检索号：　27252-1　

引导问题：

（1）某轴类零件外圆直径为φ70 h6，表面粗糙度为Ra0.4 μm，要求高频淬火，毛坯为自由锻件，毛坯余量为5 mm，其工艺流程为：粗车—半精车—高频淬火—粗磨—精磨。完成表格2-7的填写。

表2-7　工艺流程及精度

（2）加工如图2-34所示的轴及其键槽，图纸要求轴径为，键槽深度尺寸为，加工顺序如下：

①半精车外圆至；

②铣键槽至工序尺寸A；

③热处理；

④磨外圆至。

求工序尺寸A。

图2-34　轴及其键槽

（3）尺寸链的定义及其组成。

2.7.2.5.3　合作探究

任务工作单

组号：_______　姓名：_______　学号：_______　检索号：　27253-1　

引导问题：

（1）小组讨论，教师参与，确定任务工作单27252-1的最优答案，并检讨自己存在的不足。

（2）每组推荐一个小组长，进行汇报。根据汇报情况，再次检讨自己的不足。

2.7.2.6　评价反馈

任务工作单

组号：_______　姓名：_______　学号：_______　检索号：　2726-1　

自我检测表

续表

任务工作单

组号：_______　姓名：_______　学号：_______　检索号：　2726-2　

小组内互评验收表

任务工作单

被评组号：______________　检索号：　2726-3　

小组间互评表

二维码2-43

任务工作单

组号：_______　姓名：_______　学号：_______　检索号：　2726-4　

任务完成情况评价表

续表

二维码2-44