數(shù)控機床加工余量剖析

1加工余量的確定第5章工藝過程設(shè)計本章要點定位基準的選擇工藝路線擬訂工藝尺寸鏈工藝過程經(jīng)濟分析計算機輔助工藝過程設(shè)計2機械制造技術(shù)基礎(chǔ)第5章工藝過程設(shè)計ProcessPlanning5.1

制定工藝規(guī)程的步驟和方法StepsandMethodsofProcessPlanning35.1.1機械加工工藝規(guī)程

機械加工工藝過程和工藝規(guī)程

機械加工工藝過程

采用各種機械加工方法，直接用于改變毛坯的形狀、尺寸、表面質(zhì)量，使之成為合格零件的全部勞動過程。

機械加工工藝規(guī)程規(guī)定零件機械加工工藝過程的工藝文件。

工藝規(guī)程的作用

連接產(chǎn)品設(shè)計和制造過程的橋梁，是企業(yè)組織生產(chǎn)活動和進行生產(chǎn)管理的重要依據(jù)。45.1.1機械加工工藝規(guī)程

表5-1機械加工工藝過程卡片工藝規(guī)程形式（工藝過程卡、工序卡、工藝卡）

55.1.1機械加工工藝規(guī)程

表5-1機械加工工藝過程卡片65.1.1機械加工工藝規(guī)程

表5-1機械加工工藝過程卡片75.1.2機械加工工藝規(guī)程設(shè)計原則

1）以保證零件加工質(zhì)量，達到設(shè)計圖紙規(guī)定的各項技術(shù)要求為前提。2）工藝過程有較高的生產(chǎn)效率和較低的成本。3）充分考慮和利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，盡可能作到平衡生產(chǎn)。4）盡量減輕工人勞動強度，保證安全生產(chǎn)，創(chuàng)造良好、文明勞動條件。5）積極采用先進技術(shù)和工藝，減少材料和能源消耗，并應(yīng)符合環(huán)保要求。機械加工工藝規(guī)程設(shè)計原則85.1.3制定工藝規(guī)程所需原始資料

產(chǎn)品的全套裝配圖及零件圖產(chǎn)品的驗收質(zhì)量標準產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型零件毛坯圖及毛坯生產(chǎn)情況本廠（車間）的生產(chǎn)條件各種有關(guān)手冊、標準等技術(shù)資料國內(nèi)外先進工藝及生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用情況制定機械加工工藝規(guī)程所需原始資料9

1．閱讀裝配圖和零件圖

了解產(chǎn)品的用途、性能和工作條件，熟悉零件在產(chǎn)品中的地位和作用，明確零件的主要技術(shù)要求。2．工藝審查

審查圖紙上的尺寸、視圖和技術(shù)要求是否完整、正確、統(tǒng)一，分析主要技術(shù)要求是否合理、適當(dāng)，審查零件結(jié)構(gòu)工藝性。3．熟悉或確定毛坯

確定毛坯的依據(jù)是零件在產(chǎn)品中的作用、零件本身的結(jié)構(gòu)特征與外形尺寸、零件材料工藝特性以及零件生產(chǎn)批量等。常用的毛坯種類有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件、型材等，其特點及應(yīng)用見表5-4。5.1.4機械加工工藝規(guī)程設(shè)計步驟機械加工工藝規(guī)程設(shè)計步驟105.1.4機械加工工藝規(guī)程設(shè)計步驟表5-4各類毛坯的特點及適用范圍

毛坯種類制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形狀機械性能適用生產(chǎn)類型型材型材焊接件砂型鑄造自由鍛造普通模鍛鋼模鑄造精密鍛造壓力鑄造熔模鑄造沖壓件粉末冶金件

工程塑料件

13級以下13級以下11～1510～128～118～117～108～107～9

9～11大一般大大一般較小較小小很小小很小

較小各種材料鋼

材鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼材為主鋼,鍛鋁,銅等鑄鋁為主鋼材,鍛鋁等鑄鐵,鑄鋼,青銅鑄鐵,鑄鋼,青銅鋼鐵,銅,鋁基材料工程塑料小型大、中型各種尺寸各種尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型為主各種尺寸中、小尺寸

中、小尺寸簡單較復(fù)雜復(fù)雜較簡單一般較復(fù)雜較復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜較復(fù)雜復(fù)雜較好有內(nèi)應(yīng)力差好好較好較好較好較好好一般

一般各種類型單件單件小批單件小批中、大批量中、大批量大批量中、大批量中、大批量大批量中、大批量

中、大批量114.選擇定位基準（見5.2節(jié)）5.擬定加工路線（見5.3節(jié)）6.確定滿足各工序要求的工藝裝備5.1.4機械加工工藝規(guī)程設(shè)計步驟包括機床、夾具、刀具、量具、輔具等。工藝裝備的選擇在滿足零件加工工藝的需要和可靠地保證零件加工質(zhì)量的前提下，應(yīng)與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍相適應(yīng)，并應(yīng)充分利用現(xiàn)有條件，以降低生產(chǎn)準備費用。對必須改裝或重新設(shè)計的專用或成組工藝裝備，應(yīng)在進行經(jīng)濟性分析和論證的基礎(chǔ)上提出設(shè)計任務(wù)書。12

確定各工序加工余量，計算工序尺寸和公差（見5.4，5.5節(jié)）確定切削用量（見3.6節(jié)）確定時間定額（見5.7.1節(jié)）編制數(shù)控加工程序（對數(shù)控加工）評價工藝路線

對所制定的工藝方案應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟分析，并應(yīng)對多種工藝方案進行比較，或采用優(yōu)化方法，以確定出最優(yōu)工藝方案（見5.6.3節(jié)）。12.填寫或打印工藝文件5.1.4機械加工工藝規(guī)程設(shè)計步驟13機械制造技術(shù)基礎(chǔ)第5章工藝過程設(shè)計ProcessPlanning5.2

定位基準的選擇SelectionofLocationDatum14在加工時用于工件定位的基準稱為定位基準。又可進一步分為：5.2.1定位基準

使用未經(jīng)機械加工表面作為定位基準，稱為粗基準。零件上根據(jù)機械加工工藝需要而專門設(shè)計的定位基準。如用作軸類零件定位的頂尖孔，用作殼體類零件定位的工藝孔或工藝凸臺（圖5-1）等。粗基準使用經(jīng)過機械加工表面作為定位基準，稱為精基準。精基準附加基準155.2.1定位基準

工藝凸臺A向A圖5-1小刀架上的工藝凸臺16a）b）c）5.2.2粗基準的選擇◆保證相互位置要求原則——如果首先要求保證工件上加工面與不加工面的相互位置要求，則應(yīng)以不加工面作為粗基準。◆余量均勻分配原則——如果首先要求保證工件某重要表面加工余量均勻時，應(yīng)選擇該表面的毛坯面作為粗基準。圖5-2粗基準選擇比較17圖5-3床身粗基準選擇比較工序1工序1工序2工序2

◆便于工件裝夾原則——要求選用的粗基準面盡可能平整、光潔，且有足夠大的尺寸，不允許有鍛造飛邊、鑄造澆、冒口或其它缺陷。也不宜選用鑄造分型面作粗基準。◆粗基準一般不得重復(fù)使用原則

5.2.2粗基準的選擇18

5.2.2粗基準的選擇

a)b)

圖5-4粗基準重復(fù)使用錯誤示例及改進19圖5-5主軸箱零件精基準選擇5.2.3精基準的選擇

◆基準重合原則——選用被加工面設(shè)計基準作為精基準◆統(tǒng)一基準原則——當(dāng)工件以某一表面作精基準定位，可以方便地加工大多數(shù)（或全部）其余表面時，應(yīng)盡早將這個基準面加工出來，并達到一定精度，以后大多數(shù)（或全部）工序均以它為精基準進行加工205.2.3精基準的選擇

圖5-7以頂面和兩銷孔定位

鏜孔支架圖5-6置于箱體中部的吊架支承

吊架21

在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的統(tǒng)一基準形式有：

1）軸類零件常使用兩頂尖孔作統(tǒng)一基準；

2）箱體類零件常使用一面兩孔（一個較大的平面和兩個距離較遠的銷孔）作統(tǒng)一基準；

3）盤套類零件常使用止口面（一端面和一短圓孔）作統(tǒng)一基準；

4）套類零件用一長孔和一止推面作統(tǒng)一基準。

采用統(tǒng)一基準原則好處：

1）有利于保證各加工表面之間的位置精度；

2）可以簡化夾具設(shè)計，減少工件搬動和翻轉(zhuǎn)次數(shù)。

★注意：采用統(tǒng)一基準原則常常會帶來基準不重合問題。此時，需針對具體問題進行具體分析，根據(jù)實際情況選擇精基準。5.2.3精基準的選擇22

◆互為基準原則軸徑軸徑錐孔圖5-8主軸零件精基準選擇【例】主軸零件精基準選擇（圖5-8）5.2.3精基準的選擇◆自為基準原則

【例】床身導(dǎo)軌面磨削加工（圖5-9）圖5-9導(dǎo)軌磨削基準選擇23

圖5-11浮動鏜刀塊1—工件2—鏜刀塊3—鏜桿◆便于裝夾原則——所選擇的精基準，應(yīng)能保證工件定位準確、可靠，并盡可能使夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。圖5-10外圓研磨示意圖【例】鉸孔、拉孔、研磨（圖5-10）5.2.3精基準的選擇【例】浮動鏜刀塊鏜孔（圖5-11）24

5.2.3精基準的選擇圖5-12搖桿零件圖φ40φ12H7鑄造圓角R3其余倒角1×45°60±0.059.5φ20H71.63.23.23.21.64018M83.2R12710±0.1ABDC1545【例5-1】選擇圖5-12所示搖桿零件的定位基準。零件材料為HT200，毛坯為鑄件，生產(chǎn)批量：5000件。

25機械制造技術(shù)基礎(chǔ)第5章工藝過程設(shè)計ProcessPlanning5.3

加工路線的擬訂DeterminetheMachiningRoute265.3.1加工方法的選擇圖5-13加工誤差與成本關(guān)系CΔ0AB

經(jīng)濟精度隨年代增長和技術(shù)進步而不斷提高（圖5-14）

在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標準的設(shè)備和工藝裝備，使用標準技術(shù)等級工人，不延長加工時間），一種加工方法所能保證的加工精度和表面粗糙度（圖5-13AB段）加工經(jīng)濟精度加工誤差（μm）196010-110-210-319202000102101100年代圖5-14加工精度與年代的關(guān)系一般加工精密加工超精密加工275.3.1加工方法的選擇

1）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求2）零件材料的加工性3）生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍要求4）企業(yè)現(xiàn)有加工設(shè)備和加工能力5）經(jīng)濟性選擇加工方法應(yīng)考慮的問題

外圓表面、孔及平面加工方案參見教材表5-5，5-6，5-7（20世紀90年代）。285.3.1加工方法的選擇

典型表面加工路線研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂帶磨IT5Ra0.01～0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08拋光Ra0.008~1.25金剛石車IT5～6Ra0.02~1.25滾壓IT6～7Ra0.16~1.25精磨IT6～7Ra0.16~1.25精車IT7～8Ra1.25～5粗磨IT8～9Ra1.25～10半精車IT10～11Ra2.5～12.5粗車IT12～13Ra10～80圖5-15外圓表面的典型加工工藝路線295.3.1加工方法的選擇

圖5-16孔的典型加工工藝路線珩磨IT5～6Ra0.04~1.25研磨IT5～6Ra0.008~0.63粗鏜IT12～13Ra5～20鉆IT10～13Ra5～80半精鏜IT10～11Ra2.5～10粗拉IT9～10Ra1.25～5擴IT9～13Ra1.25~40精鏜IT7～9Ra0.63～5粗磨IT9～11Ra1.25～10精拉IT7～9Ra0.16~0.63推IT6～8Ra0.08~1.25餃IT6～9Ra0.32~10金剛鏜IT5～7Ra0.16~1.25精磨IT7～8Ra0.08~0.63滾壓IT6～8Ra0.01~1.25手餃IT5Ra0.08~1.25305.3.1加工方法的選擇圖5-17平面典型加工工藝路線拋光Ra0.008?1.25研磨IT5～6Ra0.008?0.63精密磨IT5～6Ra0.04?0.32半精銑IT8～11Ra2.5?10精銑IT6～8Ra0.63～5高速精銑IT6～7Ra0.16?1.25導(dǎo)軌磨IT6Ra0.16?1.25精磨IT6～8Ra0.16?1.25寬刀精刨IT6Ra0.16?1.25粗磨IT8～10Ra1.25?10精刨IT6～8Ra0.63～5半精刨IT8～11Ra2.5～10半精車IT8～11Ra2.5～10粗銑IT11～13Ra5～20粗刨IT11～13Ra5～20砂帶磨IT5～6Ra0.01?0.32金剛石車IT6Ra0.02?1.25刮研Ra0.04?1.25精車IT6～8Ra1.25～5粗車IT12～13Ra10～80精拉IT6～9Ra0.32～2.5粗拉IT10～11Ra5～20315.3.2加工順序的安排

先基準后其他——先加工基準面，再加工其他表面

先面后孔——有兩層含義：

1）當(dāng)零件上有較大的平面可以作定位基準時，先將其加工出來，再以面定位，加工孔，可以保證定位準確、穩(wěn)定

2）在毛坯面上鉆孔或鏜孔，容易使鉆頭引偏或打刀，先將此面加工好，再加工孔，則可避免上述情況的發(fā)生

先主后次——也有兩層含義：

1）先考慮主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常從加工方便與經(jīng)濟角度出發(fā)進行安排

2）次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位進行加工

先粗后精

機械加工工序的安排32

為改善工件材料切削性能而進行的熱處理工序（如退火、正火等），應(yīng)安排在切削加工之前進行為消除內(nèi)應(yīng)力而進行的熱處理工序（如退火、人工時效等），最好安排在粗加工之后，也可安排在切削加工之前為了改善工件材料的力學(xué)物理性質(zhì)而進行的熱處理工序（如調(diào)質(zhì)、淬火等）通常安排在粗加工后、精加工前進行。其中滲碳淬火一般安排在切削加工后，磨削加工前。而表面淬火和滲氮等變形小的熱處理工序，允許安排在精加工后進行為了提高零件表面耐磨性或耐蝕性而進行的熱處理工序以及以裝飾為目的的熱處理工序或表面處理工序（如鍍鉻、鍍鋅、氧化、煮黑等）一般放在工藝過程的最后。5.3.2加工順序的安排熱處理和表面處理工序的安排335.3.2加工順序的安排除操作工人自檢外，下列情況應(yīng)安排檢驗工序：①零件加工完畢后；②從一個車間轉(zhuǎn)到另一個車間前后；③重要工序前后。其他工序的安排

去毛刺工序通常安排在切削加工之后。清洗工序在零件加工后裝配之前，研磨、珩磨等光整加工工序之后，以及采用磁力夾緊加工去磁后，應(yīng)對工件進行認真地清洗。檢驗工序的安排345.3.3工序集中與工序分散

使每個工序中包括盡可能多的工步內(nèi)容，從而使總的工序數(shù)目減少優(yōu)點：

1）有利于保證工件各加工面之間的位置精度；

2）有利于采用高效機床，可節(jié)省工件裝夾時間，減少工件搬運次數(shù)；

3）可減小生產(chǎn)面積，并有利于管理。

使每個工序的工步內(nèi)容相對較少，從而使總的工序數(shù)目較多工序分散優(yōu)點：每個工序使用的設(shè)備和工藝裝備相對簡單，調(diào)整、對刀比較容易，對操作工人技術(shù)水平要求不高工序集中工序分散355.3.3工序集中與工序分散

傳統(tǒng)的流水線、自動線生產(chǎn)，多采用工序分散的組織形式（個別工序亦有相對集中的情況）工序集中與工序分散的應(yīng)用

由于市場需求的多變性，對生產(chǎn)過程的柔性要求越來越高，加之加工中心等先進設(shè)備的采用，工序集中將越來越成為生產(chǎn)的主流方式

多品種、中小批量生產(chǎn)，為便于轉(zhuǎn)換和管理，多采用工序集中方式365.3.4加工階段的劃分

粗加工階段——主要任務(wù)是去除加工面多余的材料

半精加工階段——使加工面達到一定的加工精度，為精加工作好準備

精加工階段——使加工面精度和表面粗糙度達到要求

光整加工階段——對于特別精密的零件，安排此階段，以確保零件的精度要求

有利于保證零件的加工精度；有利于設(shè)備的合理使用和精密機床的精度保持；有利于人員的合理安排；可及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，以減少損失。加工階段的劃分加工階段劃分的意義375.3.5數(shù)控加工工藝

形狀復(fù)雜、加工面多、加工量大、生產(chǎn)批量較小的零件（如批量較小的復(fù)雜箱體類零件）數(shù)控加工的合理選用

普通機床無法加工或需使用復(fù)雜工裝才能加工的零件（如復(fù)雜輪廓面或復(fù)雜空間曲面）加工精度要求高的零件（如某些徑向尺寸和軸向尺寸精度要求均很高的軸類零件）零件上某些尺寸難以測量和控制的情況（如具有不開敞內(nèi)腔加工面的殼體或盒型零件）零件一次裝夾，可完成銑、鏜、鉆、鉸、攻絲等多種操作圖5-18各類機床適應(yīng)的加工范圍專用機床數(shù)控機床通用機床零件復(fù)雜程度零件批量385.3.5數(shù)控加工工藝

加工過程嚴格按程序指令自動進行——數(shù)控加工工藝設(shè)計要求詳細、具體和完整。如工件在機床（或夾具）上裝夾位置、工序內(nèi)工步的安排、刀具選用、切削用量、走刀路線等，都必須在工藝設(shè)計中認真考慮和明確規(guī)定數(shù)控加工工藝特點

自行調(diào)整能力較差——數(shù)控加工工藝設(shè)計應(yīng)十分嚴密、準確，必須注意到加工中的每一個細節(jié)，如每個坐標尺寸的計算、對刀點和換刀點的確定、攻絲時的排屑動作等。程序須經(jīng)驗證正確后，方可進行正式加工多采用工序集中原則，一次裝夾可完成多個表面加工刀具（相對工件）運動路徑對生產(chǎn)率、加工精度影響很大，需合理規(guī)劃使用夾具相對簡單395.3.5數(shù)控加工工藝點位加工——通常按空程最短安排走刀路線。位置精度要求較求高的孔系加工，要注意避免反向間隙影響數(shù)控加工走刀路線規(guī)劃對刀點234ABCD1XY對刀點23ABCD1XY45刀具折返點圖5-19孔加工路線示例a）b）405.3.5數(shù)控加工工藝輪廓加工——刀具應(yīng)從切向進入輪廓加工，加工完成后不要在切點處取消刀補，要安排一段沿切向繼續(xù)運動距離圖5-20內(nèi)、外圓加工路線a）外圓加工b）內(nèi)孔加工415.3.5數(shù)控加工工藝

形腔加工——在保證加工精度前提下，使走刀路徑最短a）b）c）5-21型腔加工路線比較425.3.5數(shù)控加工工藝

高速加工——保證刀具運動軌跡光滑平穩(wěn)，并使刀具載荷均勻a）擺線加工b）賽車線加工圖5-22高速切削刀具路徑規(guī)劃（DELCAM公司）435.3.5數(shù)控加工工藝數(shù)控加工工藝實例確定數(shù)控加工內(nèi)容：環(huán)槽、頂面和4-M10螺孔定位、夾緊方案：以底面、孔和零件后側(cè)面作為定位基準。采用孔系組合夾具，基礎(chǔ)板＋圓柱銷（專用件）＋移動V形塊（合件），通過螺旋壓板壓緊選擇加工方法：上表面和

mm環(huán)槽采用銑削一次走刀加工；4-M10螺紋孔先打中心孔再鉆底孔，螺紋底孔用鉆頭倒角圖5-23殼體零件簡圖445.3.5數(shù)控加工工藝數(shù)控加工工藝實例加工順序銑上平面→鉆4-M10中心孔→鉆4-M10底孔→4-M10螺紋底孔倒角→4-M10攻絲→銑環(huán)槽零件坐標系設(shè)定如圖，坐標原點為孔軸線與零件上平面的交點工藝處理對刀點選在孔軸線與孔的上端面的交點，換刀點選在所定零件坐標系（X0，Y0，Z15）點刀具軌跡坐標計算4-M10螺紋孔中心坐標計算，環(huán)槽各基點（J、B、C、D…）及四個圓弧的圓心坐標計算等455.3.5數(shù)控加工工藝零件號JS-1-26零件名稱殼體材料HT300程序編號00618機床型號HM500制表宮怡工序內(nèi)容刀具號刀具種類主軸轉(zhuǎn)速進給速度長度補償量半徑補償量銑平面T1φ80硬質(zhì)合金端銑刀S280F60D1D21鉆4-M10中心孔T2φ3中心鉆S1000F100D2

鉆4-M10底孔T3φ8.5高速鋼鉆S500F50D3

螺紋孔口倒角T4φ18鉆頭（90o鋒角）S500F50D4

攻螺紋4-M10T5M10×1.5絲錐S60F90D5

銑10mm環(huán)槽T6φ10高速鋼立銑刀S300F30D6D26表5-5殼體數(shù)控加工工藝卡46機械制造技術(shù)基礎(chǔ)第5章工藝過程設(shè)計ProcessPlanning5.4

工序尺寸的確定DeterminetheOperationalDimensions475.4.1加工余量

加工余量——加工過程中從加工表面切去材料層厚度

工序（工步）余量——某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料層厚度◎?qū)τ诒话荼砻妫?-1）◎

對于包容表面（5-2）a）b）c）d）Zbab圖5-24工序加工余量ZbbabaZb2Zb2Zb2Zb2ab式中Zb——本工序余量；

a——前工序尺寸；

b——本工序尺寸。加工余量及其計算485.4.1加工余量

總加工余量——零件從毛坯變?yōu)槌善非谐牧蠈涌偤穸龋?-3）式中ZS——總加工余量；

Zi——第i道工序加工余量；

n——該表面加工工序數(shù)。

最大余量

最小余量（5-4）（被包容尺寸）（包容尺寸）（5-5）（被包容尺寸）（包容尺寸）49

式中Zmax，Zmin，Zm——最大、最小、平均余量；

TZ

——余量公差；

amax，amin，am——上工序最大、最小、平均尺寸；

bmax，bmin，bm——本工序最大、最小、平均尺寸；

Ta——上工序尺寸公差；

Tb——本工序尺寸公差。

平均余量（5-6）（被包容尺寸）（包容尺寸）

余量公差（5-7）（被包容尺寸與包容尺寸）5.4.1加工余量505.4.2最小加工余量最小余量構(gòu)成（圖5-25）◎

采用浮動鏜刀塊鏜孔式中Ry——上一工序表面粗糙度；

Ha——上一工序表面缺陷層；

ea

——上一工序形位誤差；

εb——本工序裝夾誤差。（5-8）◎

無心磨床磨外圓◎

研磨、拋光平面RyHaeaεb圖5-25最小加工余量構(gòu)成51加工余量確定方法

計算法——采用計算法確定加工余量比較準確，但需掌握必要的統(tǒng)計資料和具備一定的測量手段。

經(jīng)驗法——由一些有經(jīng)驗的工程技術(shù)人員或工人根據(jù)現(xiàn)場條件和實際經(jīng)驗確定加工余量。此法多用于單件小批生產(chǎn)。

查表法——利用各種手冊所給的表格數(shù)據(jù)，再結(jié)合實際加工情況進行必要的修正，以確定加工余量。此法方便、迅速，生產(chǎn)上應(yīng)用較多。5.4.2最小加工余量

需要指出的是，目前國內(nèi)各種手冊所給的余量多數(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，此點在應(yīng)用時需加以注意。52確定工序尺寸一般方法1）確定各工序加工余量；2）從最終加工工序開始，即從設(shè)計尺寸開始，逐次加上（對于被包容面）或減去（對于包容面）每道工序的加工余量，可分別得到各工序的基本尺寸；3）除最終加工工序取設(shè)計尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所對應(yīng)的加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸公差；4）除最終工序外，其余各工序按“入體原則”標注工序尺寸公差；5）毛坯余量通常由毛坯圖給出，故第1工序余量由計算確定。表6-9

主軸孔工序尺寸及公差的確定工序名稱工序加工余量工序基本尺寸加工經(jīng)濟精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度浮動鏜刀塊鏜0.11007Ra0.8精鏜0.5（100-0.1=）99.98Ra1.6半精鏜2.4（99.9-0.5=）99.410Ra3.2粗鏜5（99.4-2.4=）9712Ra6.3毛坯孔——（97-5=）92

——5.4.3工序尺寸確定53表6-9

主軸孔工序尺寸及公差的確定工序名稱工序加工余量工序基本尺寸加工經(jīng)濟精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度浮動鏜刀塊鏜0.11007Ra0.8精鏜0.5（100-0.1=）99.98Ra1.6半精鏜2.4（99.9-0.5=）99.410Ra3.2粗鏜5（99.4-2.4=）9712Ra6.3毛坯孔——（97-5=）92

——5.4.3工序尺寸確定表5-6主軸孔工序尺寸及公差的確定浮動鏜0.11007Ra0.8

精鏜0.5100-0.1=99.98Ra1.6半精鏜2.499.9-0.5=99.410Ra3.2

粗鏜599.4-2.4=9712Ra6.3毛坯孔100-8=92工序名稱加工余量工序基本尺寸加工經(jīng)濟精度(IT)工序尺寸及公差表面粗糙度

主軸孔工序尺寸及公差的確定，加工過程：粗鏜→半精鏜→精鏜→浮動鏜【例5-2】54機械制造技術(shù)基礎(chǔ)第5章工藝過程設(shè)計ProcessPlanning5.5

工藝尺寸鏈ProcessDimensionalChain555.5.1尺寸鏈基本概念

尺寸鏈定義

在零件加工或機器裝配過程中，由相互聯(lián)系的尺寸形成的封閉尺寸組，稱為尺寸鏈★

裝配尺寸鏈——在機器設(shè)計和裝配過程中，由有關(guān)零件尺寸形成的尺寸鏈★

工藝尺寸鏈——在加工過程中，由同一零件有關(guān)工序尺寸所形成的尺寸鏈565.5.1尺寸鏈基本概念

尺寸鏈的環(huán)

封閉環(huán)——在零件加工過程或機器裝配過程中最終形成的環(huán)（或間接得到的環(huán)）——指組成尺寸鏈的每一個尺寸

增環(huán)——該環(huán)變動（增大或減?。┮鸱忾]環(huán)同向變動（增大或減?。┑沫h(huán)

組成環(huán)——尺寸鏈中除封閉環(huán)以外的各環(huán)。對于工藝尺寸鏈來說，組成環(huán)的尺寸一般是由加工直接得到的

減環(huán)——該環(huán)變動（增大或減?。┮鸱忾]環(huán)反向變動（減小或增大）的環(huán)尺寸鏈方程

——

確定尺寸鏈中封閉環(huán)（因變量）和組成環(huán)（自變量）的函數(shù)關(guān)系式，其一般形式為：（5-9）57圖示尺寸鏈中，尺寸A0是加工過程間接保證的，因而是尺寸鏈的封閉環(huán)；尺寸A1和A2是在加工中直接獲得的，因而是尺寸鏈的組成環(huán)。其中，A1為增環(huán)，A2為減環(huán)。

圖5-26工藝尺寸鏈a1a2a0A1A2A0b)c)A1A2A0a)ABC0.05A0.1C5.5.1尺寸鏈基本概念

工藝尺寸鏈示例（圖5-26）：工件A、C面已加工好，現(xiàn)以A面定位用調(diào)整法加工B面，要求保證B、C面距離A0【例5-3】尺寸鏈方程為：585.5.2尺寸鏈計算方法

對式（5-9）兩邊取全微分，有：（5-9）（5-10）式中偏導(dǎo)數(shù)表示組成環(huán)對封閉環(huán)影響的大小，稱為誤差傳遞系數(shù)，記為ζi。式（5-10）也可以寫成如下形式：（5-11）基本尺寸計算公式

誤差與公差計算公式

上述兩式為尺寸鏈特定偏差值計算公式，即誤差傳遞公式59

圖5-27a所示零件，加工兩φ80H7孔，要求保證孔心距L0=300±0.02，兩孔中心連線與A面夾角α0=15°±2′。Y1的基本尺寸為160，根據(jù)幾何關(guān)系可確定X和Y2的基本尺寸分別為289.778和237.646。若加工后實測結(jié)果為：X=289.780，Y1=159.995，Y2=237.648。試確定L0和α0的偏差?！纠?-4】圖5-27誤差傳遞計算示例a）b）Y1Y2AXL0α0α0L0XY1Y25.5.2尺寸鏈計算方法60對L0式兩邊取全微分，并將偏差值代入，得到：用同樣的方法可求得：X、Y1、Y2、L0和α0構(gòu)成一平面尺寸鏈（圖b）。其中L0和α0是封閉環(huán)。尺寸鏈方程為：【解】Y1Y2圖5-27誤差傳遞計算示例AXL0α0a）α0L0b）XY1Y25.5.2尺寸鏈計算方法61

公差極值算法

式中T0L

——極值公差；

Ti

——各組成環(huán)公差。（5-12）（5-13）（5-14）★

偏差計算公式★

公差計算公式上式表明在極端的情況下，尺寸鏈封閉環(huán)的公差等于所有組成環(huán)公差與誤差傳遞系數(shù)絕對值乘積之和。5.5.2尺寸鏈計算方法62

公差概率算法

為計算方便，作如下近似處理：令k1=k2=…=kn=k，得到近似概率算法公差計算公式（k值常取1.2～1.6）：★

各組成環(huán)均接近正態(tài)分布時，公差計算公式：（5-15）式中T0Q

稱為平方公差?！?/p>

各組成環(huán)偏離正態(tài)分布時，公差計算公式：式中T0Q

稱為統(tǒng)計公差。k為分布系數(shù)，定義如下：（5-16）（5-18）（5-17）5.5.2尺寸鏈計算方法63

極值算法（5-19）

概率算法（5-20）式中α為分布不對稱系數(shù)，定義如下（圖5-28）圖5-28分布系數(shù)與不對稱系數(shù)

TΔ=α

2Amin分布中心AMAmaxXAAEIEST/2T/2φ(X)X（5-21）5.5.2尺寸鏈計算方法平均尺寸計算公式

64

幾種常見誤差分布曲線的分布系數(shù)k和分布不對稱系數(shù)α的數(shù)值見教材表5-7。5.5.2尺寸鏈計算方法α000-0.280.26-0.26K11.221.731.141.171.173σ3σαT/2αT/2αT/2分布特征正態(tài)分布三角分布均勻分布瑞利分布偏態(tài)分布外尺寸內(nèi)尺寸

分布曲線

表5-7幾種常見誤差分布曲線65L=30±0.05A=10±0.01DC±—TC12θ=60°±2′

L0θCAEda）b）圖5-29平面尺寸鏈示例

圖5-29a所示斜孔鉆模板。采用工藝孔d輔助進行加工和測量。求孔d至斜孔中心線的距離尺寸C。已知孔d與孔D的偏移量為E=±0.01mm，θ，A值如圖示?！纠?-5】

建立尺寸鏈（圖b）【解】5.5.2尺寸鏈計算方法66對上式求全微分，有：各組成環(huán)的誤差傳遞系數(shù)分別為：最終結(jié)果：采用極值算法C=20.981±0.016mm

采用概率算法C=20.981±0.026mm由式（5-14）：可求出：TC=0.032由式（5-18）：可求出：TC=0.052（k=1.4）5.5.2尺寸鏈計算方法67

基本尺寸計算公式直線尺寸鏈極值算法公式

（5-22）偏差計算公式公差計算公式平均尺寸計算公式（5-23）（5-24）（5-25）（5-26）5.5.2尺寸鏈計算方法68

圖示工件

，以底面A定位，加工臺階面B，保證尺寸，試確定工序尺寸A2及平行度公差Ta2?！纠?-6】

尺寸鏈b）中，A0為封閉環(huán)，A1和A2是組成環(huán)；角度尺寸鏈（圖5-26c）中，a0為封閉環(huán)，a1

和a2是組成環(huán)?！窘狻?.5.3幾種常見工藝尺寸鏈形式圖5-26工藝尺寸鏈示例b)c)a)A1A2A0a1a2a0A1A2A0ABC0.05A0.1C求解圖5-206和圖5-26c的尺寸鏈，可得到：工序尺寸：平行度公差：工藝基準與設(shè)計基準不重合時的工藝尺寸計算69圖5-30測量尺寸鏈示例A2

若實測A2=40.30，按上述要求判為廢品，但此時如A1=50，則實際A0=9.7，仍合格，即“假廢品”。當(dāng)實測尺寸與計算尺寸的差值小于尺寸鏈其它組成環(huán)公差之和時，可能為假廢品。采用專用檢具可減小假廢品出現(xiàn)的可能性

圖5-30所示零件，尺寸A0不好測量，改測尺寸A2

，試確定A2的大小和公差

由新建立的尺寸鏈可解出：

A2是測量直接得到的尺寸，是組成環(huán)；A0是間接保證的，是封閉環(huán)。計算尺寸鏈可得到：【解】【例5-7】5.5.3幾種常見工藝尺寸鏈形式★

假廢品問題：70D1

工序基準是尚待加工的設(shè)計基準D2xHR1R2xH1)拉內(nèi)孔至；2)插鍵槽，保證尺寸x；試確定尺寸x

的大小及公差。3)熱處理建立尺寸鏈如圖b

所示，H是間接保證的尺寸，因而是封閉環(huán)。計算該尺寸鏈，可得到：4)磨內(nèi)孔至，同時保證尺寸。

a）b）圖5-31鍵槽加工尺寸鏈【解】圖5-31所示鍵槽孔加工過程如下：【例5-8】5.5.3幾種常見工藝尺寸鏈形式71D1xD2H1

討論：在前例中，認為鏜孔與磨孔同軸，實際上存在偏心。若兩孔同軸度允差為φ0.05，即兩孔軸心偏心為e=±0.025。將偏心e

作為組成環(huán)加入尺寸鏈（圖5-32b）

a）b）圖5-32鍵槽加工尺寸鏈H20.0250.025R1xHR2e重新進行計算，可得到：5.5.3幾種常見工藝尺寸鏈形式72

圖5-33所示偏心零件，表面A要求滲碳處理，滲碳層深度規(guī)定為0.5～0.8mm。與此有關(guān)的加工過程如下：

表面淬火、滲碳、鍍層的工藝尺寸計算

【例5-9】【解】R2R1H1H0b)圖5-33滲碳層深度尺寸換算a)A1）精車A面，保證直徑；3）精磨A面保證直徑尺寸，同時保證規(guī)定的滲碳層深度。D2H0H12）滲碳處理，控制滲碳層深度H1；試確定H1的數(shù)值。建立尺寸鏈，如圖b,在該尺寸鏈中，H0

是最終的滲碳層深度，是間接保證的，因而是封閉環(huán)。計算該尺寸鏈，可得到：D15.5.3幾種常見工藝尺寸鏈形式735.5.4工序尺寸圖表法

當(dāng)零件在同一尺寸方向上加工尺寸較多，且工序（測量）基準需多次轉(zhuǎn)換時，尺寸鏈建立和計算比較困難，采用圖表法可較好解決這個問題

圖5-34所示零件有關(guān)軸向尺寸加工過程如下：【例5-10】31.69±0.316±0.127.07±0.07ⅠⅡⅢⅣ圖5-34圖表法示例零件4）靠火花磨削Ⅱ面，控制余量Z7=0.1±0.02，同時保證設(shè)計尺寸6±0.1試確定各工序尺寸及公差。1）以Ⅳ面定位，粗車Ⅰ面，保證Ⅰ、Ⅳ面距離尺寸A1，粗車Ⅲ面，保證Ⅰ、Ⅲ面距離尺寸A2；2）以Ⅰ面定位，精車Ⅱ面，保證Ⅰ、Ⅱ面距離尺寸A3，粗車Ⅳ面，保證Ⅱ、Ⅳ面距離尺寸A4；3）以Ⅱ面定位，精車Ⅰ面，保證Ⅰ、Ⅱ面距離尺寸A5，同時保證設(shè)計尺寸31.69±0.31；精車Ⅲ面，保證設(shè)計尺寸A6=27.07±0.07；74Z6Z4Z7Z5ⅠⅡⅢⅣA1A2A3A4A5A6R1R21.畫尺寸聯(lián)系圖

1）畫零件簡圖，加工面編號，向下引線2）按加工順序和規(guī)定符號自上而下標出工序尺寸和余量——用帶圓點的箭線表示工序尺寸，箭頭指向加工面，圓點表示測量基準；余量按入體原則標注。3）在最下方畫出間接保證的設(shè)計尺寸，兩邊均為圓點。4）工序尺寸為設(shè)計尺寸時，用方框框出，以示區(qū)別。注：靠火花磨削余量視為工序尺寸，也用用帶圓點的箭線表示。圖5-35尺寸聯(lián)系圖【解】5.5.4工序尺寸圖表法75A5R1Z7a）Z5A3A5d）A3Z4A4A1e）Z6A2A3A5A6c）圖5-37工藝尺寸鏈A5R2A4b）2.用追蹤法查找工藝尺寸鏈A6ⅠⅡⅢⅣA1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z4

圖5-36尺寸鏈追蹤Z5

結(jié)果尺寸（間接保證的設(shè)計尺寸）和余量是尺寸鏈的封閉環(huán)

沿封閉環(huán)兩端同步向上追蹤，遇箭頭拐彎，逆箭頭方向橫向追蹤，遇圓點向上折，繼續(xù)向上追蹤…直至兩追蹤線交于一點，追蹤路徑所經(jīng)工序尺寸為尺寸鏈的組成環(huán)5.5.4工序尺寸圖表法763.初擬工序尺寸公差中間工序尺寸公差按經(jīng)濟加工精度或生產(chǎn)實際情況給出±0.5±0.3±0.1±0.3±0.07±0.02±0.1±0.31±0.1工序公差余量公差最小余量平均余量平均尺寸單向偏差形式標注初擬修正后ZiminZiMAiMAiA6ⅠⅡⅢⅣA1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z45.5.4工序尺寸圖表法774.校核結(jié)果尺寸公差，修正初擬工序尺寸公差

校核結(jié)果尺寸鏈，若超差，減小組成環(huán)公差（首先壓縮公共環(huán)公差）±0.23±0.08工序公差余量公差最小余量平均余量ZiminZiM±0.02ⅠⅡⅢⅣ初擬修正后±0.5±0.3±0.1±0.3A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4±0.1±0.07A6±0.1±0.31A5R1Z7a）A5R2A4b）5.5.4工序尺寸圖表法78工序公差余量公差最小余量平均余量ZiminZiMA6ⅠⅡⅢⅣ初擬修正后±0.5±0.3±0.1±0.3±0.1±0.07±0.08A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4±0.1±0.31±0.23±0.02A2A3A5A6Z6c）A3A5Z5d）A3Z4A4A1e）±0.55±0.8310.30.30.480.851.83±0.185.計算余量公差和平均余量

根據(jù)余量尺寸鏈計算±0.020.080.15.5.4工序尺寸圖表法79A2A3A5A6Z6c）A3A5Z5d）A3Z4A4A1e）25.593426.7平均余量平均尺寸ZiMAiMⅠⅡⅢⅣ0.480.851.8327.07A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4631.690.1A66.16.18A5R1Z7a）A5R2A4b）6.計算中間工序平均尺寸

在各尺寸鏈中，首先找出只有一個未知數(shù)的尺寸鏈，解出此未知數(shù)。繼續(xù)下去，解出全部未知工序尺寸5.5.4工序尺寸圖表法80工序公差余量公差最小余量平均余量平均尺寸單向偏差形式標注ZiminZiMAiMAi初擬修正后±0.23±0.02A6ⅠⅡⅢⅣ±0.5±0.3±0.1±0.3±0.1±0.07±0.08±0.55±0.8310.30.30.480.851.836.127.076.5825.593426.7A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4±0.1±0.31631.69±0.18±0.020.080.15.5.4工序尺寸圖表法81A6ⅠⅡⅢⅣA1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z45.5.5工序尺寸計算機求解方法1234567891413122412132212141-1-1-11-11000001-1-11001.

尺寸聯(lián)系矩陣（T矩陣）

對應(yīng)尺寸聯(lián)系圖，在計算機中可用矩陣形式表達

矩陣的每一行對應(yīng)聯(lián)系圖的一個尺寸第1列表示自上而下尺寸線序號

第2、3列表示尺寸線左、右端點所在尺寸界限序號

第4列表示工序尺寸箭頭方向，1表示箭頭向左，-1表示向右

第5列表示余量性質(zhì)，1表示箭頭指向余量左側(cè)，-1表示箭頭指向余量右側(cè)。結(jié)果尺寸沒有箭頭，對應(yīng)第4列和第5列元素均為0?！?/p>

尺寸聯(lián)系矩陣表達了尺寸聯(lián)系圖的所有有用信息圖5-38尺寸聯(lián)系圖與尺寸聯(lián)系矩陣82

尺寸聯(lián)系矩陣（T矩陣）的處理1141

0231

-10321

-10442

-115121-1631

-1-17221

18120

09140

0圖5-39尺寸聯(lián)系矩陣變換5.5.5工序尺寸計算機求解方法A6ⅠⅡⅢⅣA1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z41234567891413122412132212141-1-1-11-11000001-1-1100為便于尺寸鏈查找，將T矩陣第2、3列元素位置進行調(diào)整，使工序尺寸箭頭對應(yīng)的尺寸界線序號排在第2列，圓點對應(yīng)的尺寸界線序號排在第3列。這只需通過對第4列元素值的判斷即可實現(xiàn)831141

0231-10321-104

42-115121-1631-1-17221

18120

09140

0A6ⅠⅡⅢⅣA1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4圖5-40

尺寸鏈計算機查找◆向上追蹤至第5行，左追蹤線遇箭頭拐彎,至圓點向上折。對應(yīng)于：至第5行時出現(xiàn)L=T(5,2)=1，令：L=T(5,3)=2，表明左追蹤線由尺寸線1移至尺寸線2，且A5為該尺寸鏈的組成環(huán)（又，左追蹤線遇左箭頭可判斷A5為增環(huán)）◆追蹤至第4行，右追蹤線遇右箭頭，即：R=T(4,2)=4，令：R=T(4,3)=2，并可判斷A4為增環(huán)。此時有L=R，表明左右追蹤線匯交于一點，追蹤結(jié)束2.尺寸鏈查找（結(jié)果尺寸鏈查找）

以R2為例：

◆設(shè)變量L和R分別為R2左右端點所在尺寸界線的序號，即令：L=T(9,2)=1，R=T(9,3)=4。211442225.5.5工序尺寸計算機求解方法84C（i，j）=1，表示工序尺寸Aj是第i

個尺寸鏈的增環(huán);C（i，j）=-1，表示工序尺寸Aj

是第i

個尺寸鏈的減環(huán);C（i，j）=0，表示第i個尺寸鏈不包括工序尺寸Aj。3.尺寸鏈矩陣（C矩陣）C矩陣的每一行對應(yīng)一個封閉環(huán)（結(jié)果尺寸和余量），每一列對應(yīng)一個組成環(huán)（工序尺寸），矩陣每一元素表示封閉環(huán)與組成環(huán)的關(guān)系00000000000000000000010-1-10000010-1000-110-11000000000000

10-1000

11

00A6ⅠⅡⅢⅣA1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4圖5-41尺寸鏈矩陣12345671234567895.5.5工序尺寸計算機求解方法85

尺寸聯(lián)系矩陣設(shè)計尺寸及公差（按平均尺寸和對稱偏差形式輸入）初擬工序尺寸公差（按對稱偏差形式輸入）最小余量4.已知條件輸入5.校核結(jié)果尺寸公差，修正初擬工序尺寸公差

壓縮各組成環(huán)公差方法：1）按超差量自動壓縮；2）采用人機對話例：校核結(jié)果尺寸R1和R2

，均超差，計算機將顯示如下信息

根據(jù)計算機顯示結(jié)果，設(shè)計者可按實際情況靈活地修正有關(guān)工序尺寸公差。輸入修正值后，計算機重新進行校核，直至達到要求為止5.5.5工序尺寸計算機求解方法866.計算余量公差和平均余量

利用解線性方程組的標準程序求解用類似圖表法的算法，首先找出只有一個未知數(shù)的尺寸鏈方程，解出此未知數(shù)，重復(fù)此過程，直至解出全部的未知數(shù)為止。7.尺寸鏈方程求解

大大縮短計算時間；準確、可靠，可避免人為錯誤；可使用概率法，使工序尺寸的確定更趨合理。◆計算機方法的優(yōu)點5.5.5工序尺寸計算機求解方法87機械制造技術(shù)基礎(chǔ)第5章工藝過程設(shè)計ProcessPlanning5.6計算機輔助工藝過程設(shè)計ComputerAidedProcessPlanning（CAPP）885.6.1CAPP意義

傳統(tǒng)工藝過程設(shè)計存在的問題從根本上解決人工設(shè)計效率低，周期長，成本高的問題可以提高工藝過程設(shè)計的質(zhì)量，并有利于實現(xiàn)工藝過程設(shè)計的優(yōu)化和標準化可以使工藝設(shè)計人員從煩瑣重復(fù)的工作中解放出來，集中精力去提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝水平CAPP是連接CAD和CAM系統(tǒng)的橋梁，是發(fā)展計算機集成制造的不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)CAPP意義設(shè)計效率低，周期長，成本高不必要的花色繁多，不利于管理設(shè)計質(zhì)量參差不齊，難于實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計工藝人員短缺和老化是全球機械制造業(yè)面臨的共同問題895.6.2CAPP工作原理派生式(變異式)CAPP系統(tǒng)(VariantCAPPSystem)◆該類系統(tǒng)以成組技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)零件編碼查找所屬零件組，調(diào)出零件組的標準工藝，進行適當(dāng)?shù)木庉嫽蛐薷模伤璧墓に囈?guī)程。零件組矩陣零件編碼查找零件組輸入表頭信息工藝規(guī)程格式工藝規(guī)程打印輸出標準工藝路線文件標準工序文件圖5-42CAM-I推出的派生式CAPP系統(tǒng)框圖工作要素處理應(yīng)用程序工藝路線檢索/編輯標準工序檢索/編輯工藝規(guī)程存儲器905.6.2CAPP工作原理標準工藝規(guī)程文件特征矩陣文件零件圖×××××××××××××××編碼第×零件組零件組形成工藝過程設(shè)計a）準備階段

圖5-43派生式CAPP系統(tǒng)工作的兩個階段零件圖標準工藝檢索編碼×××××第×零件組零件組搜索工藝規(guī)程（編輯）b）使用階段◆

派生式CAPP系統(tǒng)工作的兩個階段91◆

派生式CAPP系統(tǒng)特點：

1）程序簡單，易于實現(xiàn)。目前多用于回轉(zhuǎn)體類零件CAPP系統(tǒng)。

2）需人工參與決策，自動化程度不高。

3）具有濃厚的企業(yè)色彩，局限性較大。5.6.2CAPP工作原理創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)（GenerativeCAPPSystem）從無到有生成（工藝決策算法和邏輯推理）◆

零件信息描述零件工藝過程925.6.2CAPP工作原理◆

例：普渡大學(xué)APPAS（AutomatedProcessPlanningandSelection）系統(tǒng)是一個實驗性系統(tǒng)，適用于非回轉(zhuǎn)類零件表面加工方法的生成每一加工表面用一數(shù)組表示：孔——AT（40）面——AT（32）槽——AT（31）數(shù)組各元素含義：①表面編號；②表面類型（如：1—圓孔，2—平面，3—槽…）；③類型號碼（取決于類型，如孔：1—圓孔，2—錐孔，3—螺孔…）；④材料類型（如：1—鑄鐵，2—球鐵，3—鋼…）；⑤材料硬度…☆

零件加工表面信息輸入935.6.2CAPP工作原理☆

邏輯關(guān)系的建立讀入一個表面數(shù)據(jù)CALLSIMHOL精鏜孔/面/槽？光孔/臺階孔？CALLACCHOLCALLSLOTCALLSURFACECALLCOMHOLCALLCORHOLCALLDRILLCALLREAM鉆可行？鉸可行？套料否？槽面Y光孔臺階孔NNNYY圖5-44APPAS系統(tǒng)工藝決策程序框圖945.6.2CAPP工作原理☆

加工方法選擇每種加工方法均對應(yīng)于一定的工作范圍

例：麻花鉆鉆孔對應(yīng)的工作范圍——DMAX

=

2″,DMIN

=

0.0625″ES

=

0.007√D+0.003″,EI=0.007√D

位置精度：±0.008″

粗糙度：Ra=200μm

長徑比：L/D＜12◆

創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)特點：

1）不需人工干預(yù)，自動化程度高。

2）決策更科學(xué)，具有普遍性。

3）由于工藝過程設(shè)計經(jīng)驗成分偏多，理論還不完善，完全徹底的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)還在研究探索之中。955.6.2CAPP工作原理半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)（Semi-GenerativeCAPPSystem）◆派生式CAPP系統(tǒng)完全以人的經(jīng)驗為基礎(chǔ)，難于保證設(shè)計最優(yōu)，且局限性較大；

完全創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)還不成熟。

將兩者結(jié)合起來，采用部分創(chuàng)成，部分派生（或部分人工干預(yù)）的方法是一種可取的方案?！?/p>

半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)特點：

1）集派生式及創(chuàng)成式系統(tǒng)的優(yōu)點，又克服兩者的不足。

2）目前為多數(shù)CAPP系統(tǒng)采用?！罾荷駪舸髮W(xué)開發(fā)的半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)（圖5-45）965.6.2CAPP工作原理熱處理、表面處理、手工作業(yè)等補充加工順序和工序修正加工順序處理機床選擇調(diào)入一個零件數(shù)據(jù)機床組合零件數(shù)據(jù)工藝規(guī)程處理完否？NY工藝規(guī)程打印策略存儲器機床文件

加工順序存儲器1000個零件數(shù)據(jù)

余量、精

度存儲器動態(tài)制約：例軸長徑比限制；淬火后只能磨…確定加工方法策略；機床選用順序；機床選用策略…典型加工順序檢索確定加工余量劃分加工階段人工干預(yù)動態(tài)存儲器圖5-45神戶大學(xué)半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)程序框圖975.6.3CAPP關(guān)鍵技術(shù)

零件信息輸入

零件加工表面可分為基本形面和輔助形面；形面可用特征參數(shù)進行描述；形面與一定的加工方法相聯(lián)系

較粗糙，信息輸入不完整多用于只需制定簡單工藝路線的場合只適用于派生式CAPP系統(tǒng)1）成組編碼法：

輸入工作量大是其主要的弱點2）形面描述法：

可完整地描述零件的幾何、工藝信息，是目前CAPP系統(tǒng)使用最多的信息輸入方法

多采用菜單（交互）方式輸入，便于操作985.6.3CAPP關(guān)鍵技術(shù)1.圓柱面2.圓錐面3.圓柱齒輪

4.圓錐齒輪5.蝸輪齒形6.花鍵

7.

螺紋8.滾花9.退出外部基本形面菜單1.直徑：上偏差：

下偏差：2.長度：上偏差：下偏差：3.

表面粗糙度（Ra）：4.是否基準面：5.形位公差代號：公差：基準：6.有無輔助面？有無外圓柱面特征參數(shù)

1.徑向孔2.端面孔3.徑向螺孔

4.端面螺孔5.圓弧槽6.矩形槽

7.

端面槽8.斜孔9.退出外部輔助形面菜單圓柱面有995.6.3CAPP關(guān)鍵技術(shù)3）與CAD系統(tǒng)相連接圖5-46

專用接口示例專用接口AutoCAD系統(tǒng)實體模型幾何/拓撲特征識別提取輸入工藝管理信息特征文件TJU-CAPP系統(tǒng)

通用接口、專用接口、共享數(shù)據(jù)庫由于目前CAD系統(tǒng)多為實體造型系統(tǒng)，需采用特征識別的方法補充輸入工藝信息發(fā)展基于特征造型的CAD系統(tǒng)是長久之計1005.6.3CAPP關(guān)鍵技術(shù)工藝決策◆

特點：1）直觀，容易建立，便于編程

2）難于擴展和修改◆

形式：由樹根、節(jié)點、分支構(gòu)成；分支上方給出向一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換的可能性或條件（確定性條件）條件滿足，繼續(xù)沿分支前進，實現(xiàn)邏輯“與”條件不滿足，回出發(fā)節(jié)點并轉(zhuǎn)向另一分支，實現(xiàn)邏輯“或”分支終點列出應(yīng)采取的行動（決策行動）1）決策樹1015.6.3CAPP關(guān)鍵技術(shù)E3（螺孔）E1（孔）E2（槽）E4（位置度公差≤0.05）E5（0.05

＜位置度公差＜0.25）E6E7（直徑公差≤0.05）E8（0.05

＜直徑公差＜0.25）E9（直徑公差≥0.25）（位置度公差≥0.25）A1—坐標鏜A2—精鏜A3—半精鏜A4—粗鏜A5—銑A6—鉆孔，攻絲表面圖5-47加工方法選擇決策樹【例】1025.6.3CAPP關(guān)鍵技術(shù)◆

特點：1）表達清晰，格