發布時間:2022-11-20 05:12:42 人氣:
開云體育 開云平臺 開云體育 開云平臺生產過程是指將原材料轉變為成品的全過程。它包括原材料的準備、運輸和保存,生產的準備,毛坯的制造,毛坯經過加工、熱處理而成為零件,零件、部件經裝配成為產品,機械的質量檢查及其運行試驗、調試,機械的油漆與包裝等。
工藝過程是指在生產過程中,通過改變生產對象的形狀、相互位置和性質等,使其成為成品或半成品的過程。機械產品的工藝過程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機械加工、熱處理、裝配、涂裝等工藝過程。其中與原材料變為成品直接有關的過程,稱為直接生產過程,是生產過程的主要部分。而與原材料變為產品間接有關的過程,如生產準備、運輸、保管、機床與工藝裝備的維修等,稱為輔助生產過程。
機械加工工藝過程(以下簡稱加工過程)是指用機械加工的方法直接改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質等使之成為合格零件的工藝過程。從廣義上來說電加工、超聲波加工、電子束離子束等加工也屬于加工過程。加工過程直接決定零件和機械產品的質量,對產品的成本和生產率都有較大影響,是整個工藝過程的重要組成部分。
由于零件加工表面的多樣性、生產設備和加工手段的加工范圍的局限性、零件精度要求及產量的不同,通常零件的加工過程是由若干個順次排列的工序組成的。工序是加工過程的基本組成單元。每一個工序又可分為一個或若干個安裝、工位、工步或走刀。毛坯依次通過這些工序而變成零件。
工序是一個或一組工人,在相同的工作地對同一個或同時對幾個工件連續完成的那一部分工藝過程。
工序是組成工藝過程的基本單元,也是生產計劃、成本核算的基本單元。一個零件的加工過程需要包括哪些工序,由被加工零件的復雜程度、加工精度要求及其產量等因素決定。如圖 8-1 所示的階梯軸,在單件小批生產時,其加工過程有三個工序組成(見表 8-1 );而在大批量生產時可有 5 個工序組成(見表 8-2 )。
( 1 )安裝 指在一道工序中,工件經一次定位夾緊后所完成的那一部分工序內容。 如表 8-1 中工序 1 和 2 都是兩次安裝,而表 8-2 中各工序都是一次安裝。在工序中應盡量減少安裝次數,以減少輔助時間和夾裝誤差。
( 2 )工位 為完成一定的工序內容,在一次裝夾工作后工件(或裝配單元)與夾具或設備的可動部分一起相對刀具或設備的固定部分所占據的每一個位置所完成的加工稱為工位。如圖 8-2 所示為利用回轉工作臺在一次安裝中順次完成裝卸工作、鉆孔、擴孔和鉸孔四個工位的示意圖。
工步是指在加工表面、刀具和切削用量(不包括背吃刀量)均保持不變的情況下所完成的那一部分工序內容。對于在一次安裝中連續進行的若干個相同工步,習慣上視為一個工步。如 4 個 φ 15mm 孔的鉆削,可寫成一個工步,即“ 4 - φ 15mm 孔”。
有時為了提高生產效率,經常用幾把刀具同時分別加工幾個表面的工步,稱為復合工步。如 圖 8-3 所 示為用一把車刀和一個鉆頭同時加工外圓和孔。在多刀車床、轉塔車床的加工中經常有這種情況。在工藝文件上,復合工步也視為一個工步。
在一個工步內,因加工余量較大,需用同一刀具、在同一轉速及進給量的情況下對同一表面進行多次切削,每次切削稱為一次走刀。如圖 8-4 所示。走刀是構成加工過程的最小單元。
零件的機械加工工藝過程與生產類型密切相關,在制訂機械加工工藝規程時,首先要確定生產類型,而生產類型主要與生產綱領有關。
零件的生產綱領主要是指包括備品與廢品在內的年產量。在制訂零件的機械加工工藝規程時,必須先計算出零件的生產綱領,具體可按下式計算:
根據生產綱領的大小和產品大小以及產品結構的復雜程度,產品制造過程可分為三種生產類型:
( 1 )單件生產 單個地生產不同結構、尺寸的產品,且很少重復或完全不重復,這種生產稱為單件生產。如機械配件加工、專用設備制造、新產品試制等都是屬于單件生產。
( 2 )成批生產 成批地制造相同產品,并且是周期性的重復生產,這種生產稱為成批生產。如機床制造等多屬于成批生產。同一產品(或零件)每批投入生產的數量稱為批量。根據產品的特征及批量的大小,成批生產又可分為小批生產、中批生產和大批生產。小批生產工藝過程的特點與單件生產相似。
( 3 ) 大量生產 產品的數量很大,大多數的工作一直按照一定節拍進行同一種零件的某一道工序的加工,這種生產稱為大量生產。如手表、洗衣機、自行車、汽車等的生產。
生產類型的劃分主要取決于產品大小、復雜程度及生產綱領的大小, 表 8-3 列出生產類型與生產綱領的關系,供確定生 產類型時參考。
不同的生產類型,對生產組織、生產管理、毛坯選擇、設備工裝、加工方法和工人的技術等級要求均有所不同。表 8-4 列 出了不同生產類型的工藝特點。
將制訂好的零(部)件的機械加工工藝過程按一定的格式(通常為表格或圖表)和要求描述出來,作為指令性技術文件,即為機械加工工藝規程。包括:
檢驗工序卡——對成批或大量生產中重要檢驗工序作詳細說明、指導檢驗的工藝文件;
機床調整卡——大批量生產中對由自動線、流水線上的機床以及由自動機或半自動機完成的工序,為調整工提供機床調整依據的工藝文件。
單件小批生產由于生產的分工較粗,通常只需說明零件的加工工藝路線(即其加工工序順序),填寫工藝過程卡(見 表8-1 )。
對于大批量生產,因其生產組織嚴密、分工細致,工藝規程應盡量詳細,要求對每道加工工序的加工精度、操作過程、切削用量、使用的設備及刀、夾、量具等均作出具體規定。因此除了工藝過程卡外,還應有相應的加工工序卡(見 表8-2 )。此外,必要時還需要檢驗工序卡和機床調整卡。
中小批量生產經常采用機械加工工藝卡(見 表8-3 ),其詳細程度介于工藝過程卡和加工工序卡之間。
機械加工車間生產的計劃、調度,工人的操作,零件的加工質量檢驗,加工成本的核算,都是以工藝規程為依據的。處理生產中的問題,也常以工藝規程作為共同依據。如處理質量事故,應按工藝規程來確定各有關單位、人員的責任。
車間要生產新零件時,首先要制訂該零件的機械加工工藝規程,再根據工藝規程進行生產準備。如:新零件加工工藝中的關鍵工序的分析研究;準備所需的刀、夾、量具(外購或自行制造);原材料及毛坯的采購或制造;新設備的購置或舊設備改裝等,均必須根據工藝來進行。
新建(改.擴建)批量或大批量機械加工車間(工段)時,應根據工藝規程確定所需機床的種類和數量以及在車間的布置,再由此確定車間的面積大小、動力和吊裝設備配置以及所需工人的工種、技術等級、數量等。
1. 編制工藝規程應以保證零件加工質量,達到設計圖紙規定的各項技術要求為前提。
2. 在保證加工質量的基礎上,應使工藝過程有較高的生產效率和較低的成本。
5. 積極采用先進技術和工藝,力爭減少材料和能源消耗,并應符合環境保護要求。
4). 零件毛坯圖及毛坯生產情況。零件毛坯圖通常由毛坯車間技術人員設計。機械加工工藝人員應研究毛坯圖并了解毛坯的生產情況,如了解毛坯的余量、結構工藝性、鑄件的分型面和澆冒口位置、模鍛件的出模斜度和飛邊位置等,以便正確選擇零件加工時的裝夾部位和裝夾方法,合理確定工藝過程。
5). 本廠(車間)的生產條件。 應全面了解工廠(車間)設備的種類、規格和精度狀況,工人的技術水平,現有的刀、夾、量具規格,以及專用設備、工藝裝備的設計制造能力,等等。
閱讀零件工作圖和產品裝配圖,以了解產品的用途、性能及工作條件,明確零件在產品中的位置、功用及其主要的技術要求。
主要審查零件圖上的視圖、尺寸和技術要求是否完整、正確;分析各項技術要求制訂的依據,找出其中的主要技術要求和關鍵技術問題,以便在設計工藝規程時采取措施予以保證;審查零件的結構工藝性。
常用的機械零件的毛坯有鑄件、鍛件、焊接件、型材、沖壓件以及粉末冶金、成型軋制件等。零件的毛坯種類有的已在圖紙上明確,如焊接件。有的隨著零件材料的選定而確定,如選用鑄鐵、鑄鋼、青銅、鑄鋁等,此時毛坯必為鑄件,且除了形狀簡單的小尺寸零件選用鑄造型材外,均選用單件造型鑄件。對于材料為結構鋼的零件,除了重要零件如曲軸、連桿明確是鍛件外,大多數只規定了材料及其熱處理要求,這就需要工藝規程設計人員根據零件的作用、尺寸和結構形狀來確定毛坯種類。如作用一般的階梯軸,若各階梯的直徑差較小,則可直接以圓棒料作毛坯;重要的軸或直徑差大的階梯軸,為了減少材料消耗和切削加工量,則宜采用鍛件毛坯。常用毛坯的特點及適用范圍見 表8-4 。
這是機械加工工藝規程設計的核心部分,其主要內容有:選擇定位基準;確定加工方法;安排加工順序以及安排熱處理、檢驗和其它工序等。
工藝裝備包括夾具、刀具、量具、輔具等。機床和工藝裝備的選擇應在滿足零件加工工藝的需要和可靠地保證零件加工質量的前提下,與生產批量和生產節拍相適應,并應優先考慮采用標準化的工藝裝備和充分利用現有條件,以降低生產準備費用。對必須改裝或重新設計的專用機床、專用或成組工藝裝備,應在進行經濟性分析和論證的基礎上提出設計任務書。
9. 評價工藝路線對所制定的工藝方案應進行技術經濟分析,并應對多種工藝方案進行比較,或采用優化方法,以確定出最優工藝方案。
在制訂零件機械加工工藝規程時,對產品零件圖進行細致的審查,并進行工藝性分析,并提出修改意見,是一項重要工作。對零件進行工藝性審查,除了檢查尺寸、視圖以及技術條件是否完整外,還應有以下幾方面內容:
1. 加工表面本身的要求(尺寸精度、形狀和粗糙度):據其選擇加工方法、加工步序;
2. 表面之間的相對位置精度(包括位置尺寸、位置精度):與基準的選擇有關;
同時,還要審查材料選用是否恰當、技術要求是否合理。過高的精度要求、粗糙度以及其它要求,會使工藝過程復雜化,加工困難,成本增加。
審查零件結構工藝性是工藝分析工作的一項重要內容。工藝性分析的內容除了審查零件圖上視圖、尺寸、公差是否齊全、正確之外,主要是審查零件的結構工藝性。所謂零件結構工藝性是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下,制造的可行性和經濟性。有時功能完全相同而結構工藝性不同的零件其制造方法與制造成本往往相差很大。關于零件在機械加工中的結構工藝性,主要考慮如下幾方面:
( 1 )零件圖上重要尺寸應直接標注,在加工時盡量使工藝標準與設計基準重合,符合尺寸鏈最短的原則。如圖 8-5 中活塞環槽的尺寸為重要尺寸,其寬度應該直接注出。
( 2 )零件圖上標注的尺寸應便于測量,不要從軸線、中心線、假想平面等難以測量的基準標注尺寸。
( 4 )零件的自由尺寸,應按加工順序盡量從工藝基準注出。如圖 8-6 齒輪軸,圖 a 標注方法大部分尺寸要換算,不能直接測量。圖 b 標注方式,與加工順序一致,便于加工測量。
( 1 )合理確定零件的加工精度與表面質量:加工精度定得過高會增加工序,增加制造成本 ; 過低會影響其使用性能,必須根據零件在整個機器中的作用和工作條件合理的進行選擇。
( 2 )保證位置精度的可能性:為保證零件的位置精度,最好使零件能在一次裝夾下加工出所有相關表面。這樣由機床的精度來達到要求的位置精度。如圖 8-7a開云 開云體育官網 結構,保證Ф 80mm 與內孔Ф 60mm 的同軸度較難。如改成圖 b 結構,就能在一次裝夾下加工外圓與內孔。
( 1 )減少不必要的加工面積可減少機械加工量;對于安裝表面的減少有利于保證配合面的接觸質量。
( 2 )盡量避免、減少或簡化內表面的加工:因為外表面要比內表面加工方便經濟,又便于測量。因此,在零件設計時應力求避免在零件內腔進行加工。如圖 8-8 所示,將圖 a 的內溝槽改成圖 b 軸的外溝槽加工,使加工與測量都很方便。
( 1 )零件的有關尺寸應力求一致,并能用標準刀具加工。如退刀槽尺寸一致,可減少刀具種類。
語( 2 )零件加工表面應盡量分布在同一方向,或互相垂直的表面上。如圖 8-9b 所示孔的軸線 )零件結構應便于加工。對于零件上那些不能進行穿通加工的結構,應設退刀槽、越程槽或孔。
( 4 )避免在斜面或弧面上鉆孔和鉆頭單刃切削,從而避免造成切削力不等使鉆孔軸線傾斜或折斷鉆頭。
( 5 )便于多刀或多件加工。零件設計的結構要便于多件加工,如圖 8-10 ,圖 b 結構可將毛坯排列成行便于多件連續加工。
( 6 )要與具體的生產類型相適應。如圖 8-11 所示,圖 a 結構適合于大批量生產類型,圖 b 結構則適合于生產量較小的情況。
制訂機械加工工藝規程時,正確選擇毛坯,對零件的加工質量、材料消耗和加工工時有很大影響。毛坯的尺寸、形狀越接近成品零件,機械的加工量越少;但是毛坯的制造成本就越高。應根據生產綱領,綜合考慮毛坯制造和機械加工成本來確定毛坯類型,以求最好的經濟效益。
機械加工中常用的毛坯由鑄件、鍛件、沖壓件和型材等,選用時主要考慮以下幾個因素:1. 零件的材料與力學性能 據此大致確定了毛坯種類。例如鑄鐵零件用鑄造毛坯;形狀簡單的鋼質零件,力學性能要求低常用棒料,力學性能要求高用鍛件;形狀復雜力學性能要求低用鑄鋼件。
2. 零件的結構形狀與外形尺寸 例如階梯軸零件各臺階直徑相差不大時可用棒料,相差大時可用鑄件;外形尺寸大的零件一般用自由鑄件或砂型鑄造,中小型零件可用模鍛件或壓力鑄造,形狀復雜的鋼質零件不宜用自由鑄件。
3. 生產類型 大批量生產中,應采用精度和生產率最高的毛坯制造方法;鑄件采用金屬模機器造型,鍛件用模鍛或精密鍛造。在單件小批生產中用木模手工造型或自由鍛造來制造毛坯。
5. 利用新工藝、新技術、新材料的可能性 例如采用精密鍛造、壓鑄、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金、異型鋼材及工程塑料等,可大大減少機械加工勞動量 。
在零件加工過程中,每一道工序都需要選定。定位基準的選擇,對保證零件加工精度,合理安排加工順序有決定性的影響。
1. 基準的概念與分類基準是指用來確定生產對象上幾何要素間的幾何關系所依據的那些點、線、面。基準是由具體的幾何表面來體現,稱為基面。如圖 8-12 所示齒輪零件的外圓表面Ф 50h8 基準是齒輪中心線,在具體裝配或定位時,齒輪中心孔表面是體現基準軸線的基面。按基準在不同場合下的不同作用,可分為設計基準和工藝基準兩大類。
( 1 )設計基準 設計基準是圖樣上所采用的基準。如圖 8-12 所示的齒輪零件,軸線是各外圓和內孔的設計基準。
( 2 )工藝基準 工藝基準是在工藝過程中所采用的基準。按其不同用途又可分為:
1 )工序基準 工序基準是在工序圖上用來確定本工序所加工的表面,加工后的尺寸、 形狀、位置。它是某一工序所要達到的加工尺寸(即工序尺寸)的起點。
2 ) 定位基準 定 位基準是在加工中用作定位的基準。如圖 8-12 所示的齒輪,用內孔裝在 心軸上磨削Ф 50h8 外圓表面時,內孔中心線 ) 測量基準 測量基準是零件測量時所采用的基準。
4 ) 裝配基準 裝配基準是裝配時確定零件或部件在產品中的相對位置所采用的基準。如圖 8-12 所示的齒輪,Ф 30H7 內孔及端面為裝配基準。
定位基準又可分為粗基準和精基準兩種。用作定位的表面,如果是沒有加工過的毛坯表面,則稱為粗基準;如為已經加工過的毛坯表面,則稱為精基準。
( 1 )精基準的選擇 選擇精基準時,應重點考慮保證加工精度,使加工過程操作方便。選擇精基準一般要考慮以下原則:
1) 基準重合的原則 盡量選用被加工表面的設計基準作為精基準,這樣可以避免因基準不重合而引起的誤差。
如圖 8-13 所示車床床頭箱零件,要求主軸孔距底面 M 的距離 H 1 =205 ± 0.1 。在大批量生產時在組合機床上采用調整法進行加工。為方便布置中間導向裝置,床頭箱體用頂面 N 為定位基準。鏜孔工序直接保證的工序尺寸是 H ,而 H 1 是由 H 及 H 2 間接保證的;要求 T H + T H2 ≤ T H1 。如果以底面 M 定位,定位基準與設計基準重合,可以直接按設計尺寸 H 1 加工。
2) 基準統一原則 選擇盡可能多的表面加工時都能使用的基準做精基準。如軸類零件,常用頂尖孔做統一基準加工外圓表面,這樣可保證各表面之間同軸度:一般箱體常用一平面和兩個距離較遠的孔作為精基準;盤類零件常用一端面和一端孔為一精基準完成各工序的加工。采用 基準統一原則可避免基準變換產生的誤差,簡化夾具設計和制造。3) 互為基準原則 對于兩個表面間相互位置精度要求很高,同時其自身尺寸與形狀精度都要求很高的表面加工,常采用“互為基準、反復加工”原則。如機床主軸前端錐孔,與軸頸外圓的加工,常以錐孔為基準加工外圓軸頸,再以外圓軸頸為基準加工內錐孔,以保證二者間的位置精度。
4 )自為基準原則 對于加工精度要求很高,余量小而且均勻的表面,加工中常用加工表面本身作為定位基準。例如磨削機床床身導軌面時,為保證導軌面上切除余量均勻,以導軌面本身找正定位磨削導軌面。
2 )粗基準選擇的原則 在機械加工工藝的過程中,第一道工序總是用粗基準定位。粗基準的選擇對各加工表面加工余量的分配、保證不加 工表面與加工表面間的尺寸、相互位置精度均有很大的影響。圖 8-14 a 和 b 分別給出了不同的粗基準選擇方案對加工效果的影響。具體選擇時應考慮以下原則:
1 )選擇重要表面為粗基準 對于工件的重要表面,為保證其本身的加工的余量小而均勻,應優先選擇該重要表面為粗基準。如加工床身、主軸箱時,常以導軌面(如圖 8-15 )或主軸孔為粗基準。2 )選擇不加工表面為粗基準 為了保證加工表面與不加工表面之間的相互位置要求,一般應選擇不加工表面為粗基準。如圖 8-16 所示。
3 )選擇加工余量最小的表面為粗基準 若零件上有多個表面要加工,則應選擇其中加工余量最小的表面為粗基準,以保證各加工表面都有足夠的加工余量。如圖 8-17 所示,鑄造或鍛造的軸,一般大頭直徑上的余量比小頭直徑上的余量大,故常用小頭外圓表面為粗基準來加工大頭直徑外圓。4 )選擇較為平整光潔,無分型面、冒口,面積較大的為粗基準,以使工件定位可靠、裝夾方便,減少加工勞動量。
5 )粗基準在同一自由度方向上只能使用一次。粗基準重復使用會造成較大的定位誤差。
擬定加工工藝路線是工藝規程設計中的關鍵性工作,其不僅影響加工質量和加工效率,還影響工人的勞動強度、設備、車間面積、生產成本等。其主要任務是解決表面加工方法的選擇,加工順序的安排以及整個工藝過程中工藝工序的數量。
任何復雜的表面都是由若干個簡單的幾何表面(外圓柱面、孔、平面或成形表面)組合而成的。零件的加工,實質上就是這些簡單幾何表面加工的組合。因此,在擬定零件的加工工藝路線時,首先要確定構成零件各個表面的加工方法。選擇加工方法的具體做法就是根據被加工表面的加工要求、材料性質等,選擇合適的加工方法及加工路線。在具體選擇時應綜合考慮下列各方面的原則:
( 1 )所選擇加工方法的經濟加工精度及表面粗糙度應滿足被加工表面的要求。圖 8-18 、圖 8-19 、圖 8-20 分別給出三種基本表面的典型加工方法。其中的數據是在正常加工條件下(采用符合質量標準的設備、工藝裝備和標準技術等級工人、不延長加工時間)所能保證的加工精度,即經濟加工精度。隨著生產技術的發展,工藝水平的提高,同一種加工方法能達到的經濟加工精度和表面粗糙度也會不斷提高。
( 2 )所選擇的加工方法要能保證加工表 面的幾何形狀精度和表面相互位置要求。各種加工方法所能達到的幾何形狀精度和相互位置精度可參閱有關機械加工工藝手冊。
( 3 )選擇加工方法要與零件的加工性能、熱處理狀況相適應。對于硬度低、韌性較高的金屬材料,如有色金屬等不宜采用磨削加工,而淬火鋼、耐熱鋼等材料多用磨削加工。
( 4 )所選擇的加工方法要與生產類型相適應。大批量生產可采用高效機床和先進加工方 法,如平面和內孔的拉削,軸類零件可用半自動液壓仿形車;而小批生產則用通用車床、通用工藝裝備和一般的加工方法。
( 5 )所選擇的加工方法要與工廠現有的生產條件相適應,不能脫離現有設備狀況和工人技術水平,要充分利用現有設備,挖掘生產潛力。
對于加工質量要求較高或比較復雜的零件,整個工藝路線常劃分為幾個階段來進行:
( 1 )粗加工階段 主要任務是切除各加工表面上的大部分加工余量,并作出精基準。其關鍵問題是提高生產率。
( 2 )半精加工階段 任務是減少粗加工留下的誤差,為主要表面的精加工做好準備(控制精度和適當余量),并完成一些次要表面的加工(如鉆孔、攻螺紋、銑鍵槽等)。
( 3 )精加工階段 任務是保證各主要表面達到圖樣規定要求,主要問題是如何保證加工質量。
( 4 )光整加工階段 主要任務是提高表面本身的精度(表面粗糙度和精度),不糾正幾何形狀和相互位置誤差。常用加工方法有金鋼鏜、研磨、 珩磨、 鏡面磨、拋光等。
( 1 )保證加工質量 粗加工時切削余量大,切削力、切削熱、夾緊力也大,毛坯本身具有內應力,加工后內應力將重新分布,工件會產生較大變形。劃分加工階段后,粗加工產生 的誤差和變形,通過半精加工和精加工予以糾正,并逐步提高零件的精度和表面質量。
( 2 )及時發現毛坯的缺陷 粗加工時去除了加工表面的大部分余量,當發現有缺陷是可及時報廢或修補,可避免精加工工時的損失。
( 3 )合理使用設備 粗加工可采用精度一般,功率大、高效率設備;精加工則采用精度高的精密機床;發揮各類機床的效能,延長機床的使用壽命。
( 4 )便于組織生產 各加工階段要求的生產條件不同,如精密加工要求恒溫潔凈的生產環境。劃分加工階段后,可在各階段之間安排熱處理工序。對精密零件,粗加工后安排去應力時效處理,可減少內應力對精加工的影響;半精加工后安排淬火不僅容易達到零件的性能要求,而且淬火變形可通過精加工工序予以消除。
應當指出,加工階段的劃分不是絕對的。對于那些剛性好、余量小、加工要求不高或內力影響不大的工件,如有些重型零件的加工,可以不劃分加工階段。
(3) 機床的生產率應與被加工零件的生產類型相適應;(4) 機床的選擇應適應工廠現有的設備條件。
如果需要改裝或設計專用機床,則應提出設計任務書,闡明與加工工序內容有關的參數、生產率要求,保證零件質量的條件以及機床總體布置形式等。
( 1 )夾具的選擇 單件小批生產,應盡量選用通用工具,如各種卡盤、虎鉗和回轉臺等,為提高生產率可積極推廣和使用成組夾具或組合夾具。大批大量生產可采用高效的液壓氣動等專用工具。夾具的精度應與工件的加工精度要求相適應。
( 2 )刀具的選擇 一般采用通用刀具或標準刀具,必要時也可采用高效復合刀具及其它專用刀具。刀具的類型、規格和精度應符合零件的加工要求。
( 3 )量具的選擇 單件小批量生產應采用通用量具,大批大量生產中采用各種量規和一些高效的檢驗工具。選用的量具精度應與零件的加工精度相適應。
應當從保證工件加工表面的質量、生產率、刀具耐用度以及機床功率等因素來考慮選擇切削用量。
粗加工毛坯余量大,加工的精度與表面的粗糙度要求不高。因此,粗加工切削用量的選擇應在保證必要的刀具耐用度的前提下,盡可能提高生產率和降低成本。
通常生產率以單位時間內的金屬切除率 Z ω 表示: Z ω = 1000 vfa p mm 3 /s 。可見,提高切削速度、增大進給量和切削深度都能提高切削加工生產率。其中 v 對刀具耐用度 T 影響最大, a p 最小。在選擇粗加工切削用量時,應首先選用盡可能大的背吃刀量 a p ,其次選用較大的進給量 f ,最后根據合理的刀具耐用度,用計算法或查表法確定合適的切削速度 v 。
( 1 )切削深度的選擇 粗加工時,其由工件加工余量和工藝系統的剛度決定。在保留后續工序加工余量的前提下,盡可能將粗加工余量一次切除掉;若總余量太大,可分幾次走刀。( 2 )進給量的選擇 限制進給量的主要因素是切削力。在工藝系統的剛性和強度良好的情況下,可用較大的 f 值。具體可用查表法,參閱機械加工工藝手冊,根據工件材料和尺寸大小、刀桿尺寸和初選的切削深度 a p 選取。
( 3 )切削速度的選擇 切削速度主要受刀具耐用度的限制,在 a p 及 f 選定后, v 可按公式計算得到。切削用量 a p 、 、 f 和 v 三者決定切削功率,確定 v 時應考慮機床的許用功率。
在精加工時,加工精度和表面粗糙度的要求都較高,加工余量小而均勻。因此,在選擇精加工的切削用量時,著重是考慮保證加工質量,并在此基礎上盡量提高生產率。
( 1 ) 背吃刀量 的選擇 由粗加工后留下的余量決定,一般 a p 不能太大,否則會影響加工質量。
( 2 )進給量的選擇 限制進給量的主要因素是表面粗糙度。應根據加工表面的粗糙度要求、刀 尖圓弧半徑 r ω 、工件材料、主偏角 及副偏角 等選取 f 。參見機械加工工藝人員手冊的有關表格。
( 3 )切削速度的選擇 主要考慮表面粗糙度要求和工件的材料種類。當表面粗糙度要求較高時,切削速度也較大。
對于零件的某一個表面,為達到圖紙所規定的精度及表面粗糙度,往往需要經過多次加工方能完成。而每次加工都需要去除余量。
加工余量是指在加工過程中從被加工表面上切除的金屬層厚度。加工余量可分為加工總余量和工序余量兩種。
加工總余量為同一表面上毛坯尺寸與零件設計尺寸之差(即從加工表面上切除的金屬層總厚度)。工序余量是指工件某一表面相鄰兩工序尺寸之差(即一道工序中切除的金屬層厚度)。按照這一定義,工序余量有單邊余量和雙邊余量之分。零件的非對稱結構的非對稱表面,其加工余量一般為單邊余量;如單一平面的加工余量為單邊余量。零件對稱結構的對稱表面,其加工余量為雙邊余量;如回轉體表面(內、外圓柱表面)的加工余量為雙邊余量。
顯然某表面加工總余量( Z∑ )等于該表面各個工序余量( Zi )之和,即
Z ∑ = Z 1 + Z 2 +…+ Z n (8-2)其中, n 為機械加工工序數目。 Z 1 為第一道粗加工工序的加工余量。一般來說,毛坯的制造精度高, Z 1 就小;若毛坯制造精度低, Z 1 就大(具體數值可參閱有關毛坯余量手冊)。
影響工序余量的因素比較多、復雜。結合 圖 8-21 所示 用小頭孔和端面定位,鏜削連桿大孔工序的情形,綜合分析影響工序余量的主要因素有:1. 前一工序產生的表面粗糙度 R a 和表面缺 陷層深度 H a 其應在本工序切 除掉。表面層的結構如圖 8-22 所示。表面上 R a 和 H a 的大小,與所用的加工方法有關, 表 8-8 為 有關的實驗數據。
2. 加工前或上道工序的尺寸公差 T a 本工序應切除上道工序尺寸公差中包含的各種誤差。待加工表面存在各種幾何形狀誤差,如圓度、圓柱度等,其包含在前工序公差范圍內。3. 加工前和上工序各表面間的相互位置誤差 ρ a 包括軸線、平面的本身形狀誤差(如彎曲、偏斜等)及其相互位置誤差(如偏移、平行度、垂直度、同軸度誤差等)。
4. 本工序的裝夾誤差 ε b 包括定位誤差、夾緊誤差以及夾具本身的誤差。
在已知各個影響因素的情況下,計算法是比較精確的。在應用 式( 8-3 )和( 8-4 )時,要針對具體情況對其加以分析、簡化。例如,
( 2 )當用浮動鉸刀、鉸孔以及拉孔(工作端面用浮動支承)時,空間偏差對余量無影響,也無裝夾誤差的影響,故Z b = T a + 2( H a + R a ) ( 8-6 )
多用于多件小批生產,主要用來確定總余量。由一些有經驗的工程技術人員根據經驗確定余量的大小。一般地,由經驗法確定加工余量往往偏大。
根據通用的機械加工工藝人員手冊 [30] 或工廠制成的經驗數據表格,可以查出各種工序余量或加工總余量,并結合實際加工情況加以修正,確定加工余量。此法方便、迅速, 生產中被廣泛采用。
在擬定加工工藝路線之后,即應確定各個工序所應達到的加工尺寸及其公差,以及所應切除的加工余量,這一工作通常是運用尺寸鏈原理進行的。
進行加工工藝(裝配工藝)分析時,都有關于尺寸公差和技術要求的計算問題。運用尺寸鏈原理進行分析計算,可以使這些分析計算大為簡化。
在零件的加工和裝配過程中,經常遇到一些相互聯系的尺寸組合,這種相互聯系、并按一定順序排列的封閉尺寸組合稱為尺寸鏈。在零件加工過程中,由加工過程中有關的工藝尺寸所組成的尺寸鏈,稱為加工尺寸鏈;在機器裝配過程中,由有關零件上的有關尺寸組成的尺寸鏈,稱為裝配尺寸鏈。圖 8-23 所示是一塊狀零件加工工藝尺寸鏈的例子。加工中控制 A 1 、 A 2 兩個工序尺寸,就可以確定尺寸 A ∑ 。這樣 , A 1 、 A 2 、 A ∑ 三個尺寸構成一個封閉的尺寸組合,即形成一個尺寸鏈。為簡單扼要地表示尺寸鏈中各尺寸之間的關系,常將相互聯系的尺寸組合從零件(部件)的具體結構中抽象出來,繪成尺寸鏈簡圖。其不需要按比例繪制,只要求保持原有的聯接關系。同一個尺寸鏈中各個環以同一個字母表示,并以腳標加以區別。
( 1 )封閉環 在零件加工或機器裝配后間接形成的尺寸,其精度是被間接保證的,稱為封閉環。如圖 8-23 尺寸鏈中, A ∑ 是封閉環。( 2 )組成環 在尺寸鏈中,由加工或裝配直接控制,影響封閉環精度的各個尺寸稱為組成環。如圖 8-23 的 A 1 和 A 2 是組成環。組成環按其對封閉環的影響,又分增環和減環。
1 )增環:當其余各組成環不變,凡是其尺寸增大會使封閉環尺寸也隨之增大的組成環稱為增環。以向右的箭頭表示。例如尺寸 就是增環。
2 )減環:當其余各組成環不變,如其尺寸的增大,使封閉環尺寸隨之減小的組成環稱為減環,以向左的箭頭表示。如尺寸 就是減環。
在尺寸鏈中,判別增環或減環,除用定義進行判別外,組成環數較多時,還可用畫箭頭的方法。即在繪制尺寸鏈簡圖時,用封閉的單向箭頭表示各環尺寸。凡是箭頭方向與封閉環的箭頭方向相同的組成環就是減環;箭頭方向與封閉環箭頭方向相反者就是增環。
(1) 封閉性 尺寸鏈是由一個封閉環和若干個(含 1 個)相互關聯的組成環所構成的封閉圖形,因而具有封閉性。不封閉就不成為尺寸鏈,一個封閉環對應著一個尺寸鏈。
(2) 關聯性 由于尺寸鏈具有封閉性,所以尺寸鏈中的各環都相互關聯。尺寸鏈中封閉環隨所有組成環的變動而變動,組成環是自變量,封閉環是因變量。
(3) 尺寸鏈反映了其中各個環所代表的尺寸之間的關系,這種關系是客觀存在的,不是人為構造的。根據封閉環的特性,對于每一個尺寸鏈,只能有一個封閉環。
(4) 傳遞系數 ξ 表示各組成環對封閉環影響大小的系數稱為傳遞系數。尺寸鏈中封閉環與組成環的關系可用方程式表示,即 。設第 i 個組成環的傳遞系數為 , 。對于增環, 為正值;對于減環, 為負值;若組成環與封閉環平行, ;若組成環與封閉環不平行, -1 < < +1 。圖 8-23 中的尺寸鏈可寫成方程式: ;其中環 A 1 是增環, = +1 ;環 A 2 是減環, = -l 。
( 1 )根據尺寸鏈的應用場合,可分為零件設計尺寸鏈(全部組成環為同一零件的設計尺寸)、加工(工藝)尺寸鏈(全部組成環為同一工件的加工工藝尺寸,如圖 8-23 所示)和裝配(工藝)尺寸鏈(全部組成環為不同零件的設計或者完工尺寸)。設計尺寸是指零件圖樣上標注的尺寸,加工工藝尺寸是指工序尺寸、測量尺寸、毛坯尺寸和對刀尺寸等加工過程中直接控制的尺寸。
( 2 )根據尺寸鏈各環幾何特征和空間關系可分為直線尺寸鏈、角度尺寸鏈、平面尺寸鏈和空間尺寸鏈。
( 3 )根據尺寸鏈中環數的多少,可分為 2 環尺寸鏈、 3 環尺寸鏈和多環尺寸鏈。
( 4 )根據尺寸鏈之間的關系,可分為獨立尺寸鏈和并聯尺寸鏈。對于兩個具有并聯關系的尺寸鏈,總有至少一個尺寸在該兩個尺寸鏈中充當組成環,稱之為公共環。
尺寸鏈的分類雖然有多種,但基本的、典型常用的是直線尺寸鏈。其它類型的尺寸鏈均可通過適當的變換,轉換成直線尺寸鏈的問題進行分析。故在此主要研究直線. 直線尺寸鏈的計算方法
直線尺寸鏈有兩種解法:極值法和概率法。極值法是指各組成環出現極值時,封閉環尺寸與組成環尺寸之間的關系。概率法是應用概率論與數理統計原理來進行尺寸鏈分析計算的方法。極值法比較保守,但計算簡便。以設計尺寸為封閉環所構成的尺寸鏈,其組成環的數量一般不超過 4 個(即屬于少環尺寸鏈),因此在求解加工尺寸鏈時,一般都采用極值法,使計算過程簡單方便,結果可靠。極值法的基本計算公式有以下五大關系:
由式( 8-8 )推理可得到封閉環最大極限尺寸與各組成環極限尺寸之間的關系,
由式( 8-9a )減去( 8-9b ),得到尺寸鏈中各環公差之間的關系:
由此可見,在封閉環公差一定的條件下,如果能減少組成環的數目,就可以相應放大各組成環的公差,從而使之容易加工。因此在構成加工尺寸鏈時,應當盡量減少組成環的數量。
將式( 8-9a )與式( 8-9b )相加,并用 2 除之,可得平均尺寸之間的關系:
將式( 8-12a )與式( 8-8 )相減,可得相對于平均尺寸的各環平均偏差之間的關系:
由機械加工工藝過程中,各個工藝尺寸所組成的尺寸鏈,稱為機械加工工藝尺寸鏈,簡稱加工尺寸鏈。
( 1 )加工尺寸鏈的組成環 加工尺寸鏈的組成環即是工藝尺寸。所謂工藝尺寸就是在工藝附圖或工藝規程中所給出的尺寸和要求,其包括工序尺寸、毛坯尺寸以及測量尺寸和相互位置要求等。 以圖 8-24 所示塊狀零件為例,其中工序尺寸以單箭頭表示。若兩端均為完工面,稱為完工尺寸;有一 端尚留有余量,稱為中間尺寸。而毛坯尺寸為雙向箭頭,兩端表面皆為毛面。
( 2 )加工尺寸鏈的封閉環 在機械加工過程中,確定各工序的工藝尺寸是為了使加工表面達到所要求的設計要求,同時還要使加工時能有一個合理的加工余量,保證加工后得到的表面既達到所要求的加工質量,又不至于浪費材料。所以,在加工尺寸鏈中,以設計要求或加工余量為封閉環,來分析確定相應的工藝尺寸。
加工尺寸鏈根據其封閉環尺寸的不同,有兩種基本形式:( 1 )設計尺寸鏈:即以零件圖上的一個設計尺寸為封閉環,以及加工過程中與其有關的工藝尺寸為組成環所構成的尺寸鏈。
( 2 )余量尺寸鏈:即以某一工序的加工余量為封閉環,以加工過程中,與其有關的工藝尺寸為組成環所構成的尺寸鏈。
由于在制訂機械加工工藝規程時,往往力求使工藝路線盡量縮短,常出現一個工序尺寸同時保證兩個或幾個設計要求的情況,這種工序尺寸在加工尺寸鏈中稱作“公共環”。故在設計尺寸鏈之間存在“并聯”和“獨立”關系。在每種產品的機械加工工藝過程中,并聯設計尺寸鏈是普遍存在的,直接影響工藝尺寸的分析計算。同樣在加工尺寸鏈中,還存在著不容忽視的二環尺寸鏈。
加工尺寸鏈的建立,是分析計算加工工藝尺寸的前提。加工尺寸鏈反映加工過程中各有關加工工藝尺寸對封閉環尺寸的影響關系。各個加工工藝尺寸的誤差,在加工過程中產生在被加工表面上,并通過后續工序的工藝尺寸傳遞和累積,最終達到封閉環尺寸兩端面。
因此,在建立加工尺寸鏈時,首先要確定封閉環。由上述可知,加工尺寸鏈的封閉環只能是零件圖上的設計尺寸(或設計要求)或者加工過程中的加工余量。然后,從封閉環的兩端(隨后由工序尺寸的基準面)開始,查找各工藝尺寸的加工表面,按照被加工零件上各有關表面加工順序及其關系,依次(一般是由精加工工序向粗加工工序)查找,首尾相接,將各有關(加工面與基準面重合)的工 開云 開云體育官網藝尺寸作為相應的組成環,直到兩端查找的基準端面在 某一表面匯合形成封閉為止。為使查找過程直觀,可以將有關工藝尺寸按照順序排列開,如圖 8-24 所示為只考慮高度尺寸的情形。
加工尺寸鏈的個數,取決于封閉環的數量。圖 8-24 例中,封閉環尺寸共有兩個設計尺寸和三個加工余量。因此,應能建立五個加工尺寸鏈,見圖 8-25 所示。
在工序圖或工序卡中標注的尺寸,稱為工序尺寸。通常工序尺寸不能從零件圖上直接得到,而需要經過一定的計算。
運用加工尺寸鏈可確定機械加工工藝規程制訂中,毛坯尺寸、工序尺寸(包括完工、中間工序尺寸)以及其它有關工藝尺寸和公差。在應用加工尺寸鏈確定加工工藝尺寸時,雖然具體對象、工藝過程的復雜程度各有不同,但是對加工工藝尺寸的分析計算可歸納為以下三種情況:1.零件加工表面本身各加工工藝尺寸、公差的確定;
下面分別舉例介紹運用加工尺寸鏈原理確定加工過程工藝尺寸、公差的方法。1. 加工表面本身各工序尺寸、公差的確定
零件上的內孔、外圓和平面的加工多屬于這種情況。當表面需要經過多次加工時,各次加工的尺寸及其公差取決于各工序的加工余量及所采用的加工方法所能達到的經濟加工精度。因此,確定各工序的加工余量和各工序所能達到的經濟加工精度后,就可以計算出各工序的尺寸及公差。計算順序是從最后一道工序向前推算。
例 8-1 材料為 45 鋼的法蘭盤零件上有一個Ф 60 +0.03 0 mm 圓孔,表面粗糙度 R a 值為 0.08 μ m ;需淬硬,毛坯為鍛件。孔的機械加工工藝過程是粗鏜半精鏜熱處理磨孔。加工過程中,使用同一基準完成該孔的各次加工,即基準不變。在分析中可忽略不同裝夾中定位誤差對加工精度的影響。試確定各加工工序的工序尺寸及其上、下偏差。
磨削后應達到零件圖上規定的設計尺寸,故磨削工序尺寸為: D =60mm ;
為了留出磨削加工余量,半精鏜后孔徑的基本尺寸應為: D 1 =60 - 0.5 = 59.5mm ;
為了留出半精鏜加工余量,粗鏜后孔徑的基本尺寸應為: D 2 =59.5 - 1.0=58.5mm ;
為了留出粗鏜加工余量,毛坯孔徑的基本尺寸應為: D 3 =58.5 - 3.5=55mm 。
這時要考慮獲得工序尺寸的經濟加工精度,又要保證各工序有足夠的最小加工余量。為此各加工工序的加工精度等級不宜相差過大。根據機械加工工藝手冊,查找確定各工序尺寸的精度公差為:
( 5 )確定各工序尺寸的偏差各工序尺寸的偏差,按照常規加以確定,即加工尺寸按“單向入體原則”標注極限偏差,毛坯尺寸按 “1/3 ~ 2/3 入體原則 ” 標注偏差,如圖 8-26 所示。
在初定各工序尺寸及其偏差之后,應驗算各工序的加工余量,校核最小加工余量是否足夠,最大加工余量是否合理。為此,需利用有關工序尺寸的加工余量尺寸鏈進行分析計算。
例如,驗算半精鏜工序的加工余量。由有關工序尺寸與加工余量構成的加工尺寸鏈如圖 8-27 所示。根據此余量尺寸鏈,可以計算出半精鏜工序的最大、最小加工余量,即余量尺寸鏈的封閉環的極限尺寸:
結果表明,最小加工余量處于( 1/3 ~ 2/3 ) Z 1 范圍內。故所確定的工序尺寸能保證半精鏜工序有適當的加工余量。
零件的機械加工過程總是從毛坯開始的,因此零件的加工過程是各個表面由毛坯面向完工表面逐步演變的過程。這就決定了在零件的加工過程中,工件的測量基準、定位基準或者工序基準與設計基準不重合的情況必然存在。例 8-2 以圖 8-24 所示塊狀零件的加工過程為例。其高度方向的設計尺寸分別為 D 1 =50 0 –0.4 mm , D 2 =20 +0.2 0 mm 。毛坯為精密鑄鋼件。工序尺寸以箭頭表示加工端面。完工尺寸有: P 2 、 P 3 ;中間尺寸有 P 1 ;而毛坯尺寸有 B 1 、 B 2 。加工過程為:
工序 1 :以面 1 為基準,加工面 3 ,有工序尺寸 P 1 ,加工余量 Z 1 ;
工序 2 :以面 3 為基準,加工面 1 ,有工序尺寸 P 2 ,加工余量 Z 2 ;
工序 3 :以面 3 為基準,加工面 2 ,有工序尺寸 P 3 ,加工余量 Z 3 。
由題意分析知,本例需要確定的有關工藝尺寸有:中間尺寸、完工尺寸和毛坯尺寸。
( 1 )建立全部加工尺寸鏈。按加工誤差傳遞累積原理,建立全部基本尺寸鏈,即 2 個設計尺寸鏈和 3 個余量尺寸鏈;見圖 8-25 所列。
( 2 )完工尺寸 P 2 、 P 3 的確定: P 2 、 P 3 與設計尺寸有關,應由設計尺寸鏈確定。
確定工序尺寸公差,須先考慮設計尺寸鏈間的并聯關系,根據對公共環尺寸要求較高的尺寸鏈確定。由圖 8-25 ,鏈 a 、 b 為并聯尺寸鏈, P 2 為公共環,鏈 b 對 P 2 要求高。則由鏈 b 確定 P 2 的公差。 綜合考慮,取 T 3 =0.08mm ;由式( 8-11a )得: T 2 =0.12mm 。
確定偏差時,一般在多環尺寸鏈中留一個組成環作協調環,其余組成環尺寸的偏差按常規確定;協調環的偏差則由尺寸鏈關系來確定。
確定 P 2 、 P 3 的偏差時,考慮二環尺寸鏈 a 對公共環尺寸的“并聯”限定條件。需從并聯關系的兩環尺寸鏈入手。
由鏈 a ,取 P 2 =50 0 –0.12 mm (在實際生產中,可將公差帶放在理想區域內。)
因為 P 1 未參加設計尺寸鏈(見圖 8-25 ),即其不對設計要求產生直接影響。這類工藝尺寸應根據余量尺寸鏈計算基本尺寸;按經濟加工精度確定其公差;按照常規原則定偏差。
由余量尺寸鏈可求得各余量的最大、最小值,以檢驗加工余量是否合適(結果省略)。
根據題意,本例有兩項設計要求(即 S 1 和 S 2 )及一個磨孔余量 Z 和一個插槽深度余量 Z A (在此余量 Z A 不需計算)。因此,可以建立二個設計尺寸鏈(圖 8-28 b 、 c )和一個余量尺寸鏈(圖 d )。
本例有三個工序尺寸需要確定,即完工尺寸 D 2 、中間尺寸 D 1 和 A ,其中 D 1 為已知。
由圖 8-28 可見,兩個設計尺寸鏈 a 、 b 為并聯尺寸鏈,工序尺寸 D 2 為公共環。分析可知,尺寸鏈 a ) 對公共環尺寸 D 2 的要求較高,則
根據余量尺寸鏈 d ,分別求出 Z min 和 Z max , ,可校核其是否合適 ( 在此從略 ) 。
如果考慮工序 4 裝夾工件時,會出現找正誤差,即假設鏜孔中心與磨孔中心的同軸度誤差為 0.01mm ;則在圖 8-28 中的尺寸鏈,將增加一個組成環—“零環”。零環在尺寸鏈分析時,既可以作為增環處理,亦可以作為減環處理,結果相同。
在箱體、機體類零件上,除平面外,通常有若干具有相互位置要求的圓柱孔組成的孔系。這些孔往往是傳動軸甚至可能是機床主軸或者發動機曲軸的支承孔。為了保證軸上齒輪的嚙合質量,設計圖紙上常常以中心距尺寸和公差標注各個孔之間的位置關系和要求。圖 8-29 為某機床床頭箱的部分孔系設計要求。在實際加工中,多采用坐標法進行加工。每一個孔的位置尺寸需要由 x 、 y 平面坐標給出。因此,每一個孔的坐標尺寸和公差需要經過換算得出,方能加工。這種孔系中的設計尺寸和加工所需要的工藝坐標尺寸構成的封閉環系統,稱為(孔系)坐標尺寸鏈。這是常見的一種平面尺寸鏈。
坐標尺寸鏈是一種特殊形式的機械加工工藝過程尺寸鏈,其特點是:( 1 )不存在余量尺寸鏈,只有設計尺寸鏈。坐標尺寸鏈的基本形式,即其幾何形狀往往是三角形或多邊形;當然也有兩環尺寸鏈。( 2 )孔間距尺寸設計習慣上常以平均尺寸、對稱公差給出。故在分析過程中采用平均尺寸計算,分析計算過程變得簡單。( 3 )由于孔系設計尺寸和加工工藝坐標尺寸之間存在著復雜的并聯關系,因而須分析計算并聯尺寸鏈。
以圖 8-29 所示某機床床頭箱上的三孔組成的孔系加工為例。 O點為主軸孔的軸線位置,并取之為坐標原點。各個孔距的設計要求分別為: LAO =120 ± 0.05mm , LAB =70 ± 0.05mm , LBO =130 ± 0.05mm 以及 YA =60mm 。各孔的加工順序為:
由圖 8-30 可知,本例給出四項設計要求: L AO 、 L AB 、 L BO 和 Y A ,故應建立四個設計尺寸鏈,如圖 8-31 所列。其中 L AO 、 L AB 、 L BO 和 Y A 分別為封閉環, X 1 、 Y 1 和 X 2 、 Y 2 為組成環。分析各個尺寸鏈間的關系可知:尺寸鏈 a 、 c 和 d 為并聯尺寸鏈,其公共環尺寸為 Y 1 ;而尺寸鏈 a 和 d 之間還有公共環尺寸 X 1 ;尺寸鏈 b 和 d 也為并聯尺寸鏈,而其公共環尺寸 X 2 和 Y 2 。可見兩組坐標尺寸 X 1 和 Y 1 、 X 2 和 Y 2 均為公共環,必須按照精度要求較高的尺寸鏈確定。
為求 L BO 在 X 、 Y 方向上的二分量,則先求 α 、 β 和 γ 值。利用余弦定理,由圖 8-31 有:
由于換算過程中采用三角函數作為轉換系數,使轉換過程和結果存在舍棄誤差,影響孔的實際中心距,故影響齒輪嚙合時的工作質量。一般情況下,需要對轉換結果進行必要的驗算。如 A 、 B 兩孔的中心距的設計要求為 L AB =70 ± 0.05mm ,而實際中心距為:
同樣,驗算 O 和 B 兩孔以及 O 和 A 兩孔之間的中心距誤差都在 0.0002mm 范圍內。而在實際工作中,精度應當控制在 0.001mm 級,故上述結果能夠滿足要求。
分析圖 8-31 中各個并聯尺寸鏈可知,尺寸鏈 d 對公共環尺寸的精度要求最高,故各公共環尺寸的公差應當由尺寸鏈 d 來確定。由于尺寸鏈 d 環數較多,且各組成環均在 X 、 Y 方向上分布,故采用投影坐標直線尺寸鏈,即在 X 、 Y 兩個方向上分別投影,分解尺寸鏈,如圖 8-32 所示。
首先,根據圖 8-31 中尺寸鏈 d 的封閉環尺寸 L =130 0.05mm 來確定分解后的兩個方向上的過渡封閉環 X 、 Y 的公差。
可見,它們都小于設計要求給定的公差值 0.1mm ,故結果是正確可取的。
在具體制訂機械加工工藝規程工作中,確定有關工藝尺寸的情形總的說來,不會超出上述三種類型。而在運用尺寸鏈原理分析計算工藝尺寸的情形有下列三種情況:
1. 正計算:已知組成環,求封閉環。用于需要驗算、校核以及求算封閉環尺寸的場合,結果是唯一的。
2. 反計算:已知封閉環,求各組成環。用于產品設計、加工和裝配工藝計算方面。在計算中,將封閉環公差正確合理分配給各組成環,不是單純計算,而是需要按具體情況選擇最佳方案。
3. 中間計算:已知封閉環及其部分組成環,求算其余各個組成環。用于設計、工藝計算及校核等場合。其它工序尺寸與公差都已確定,求某工序的尺寸及誤差,稱為中間工序尺寸與公差的計算。