机械制造工艺-加工余量、工序尺寸及公差

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1、 一、加工余量的概念：1.加工总余量和工序余量：1）加工总余量Z0（毛坯余量）其中：Z1与毛坯的制造精度有关（参看毛坯余量手册）其余工序余量Zi由相关工序的加工误差确定（上工序和本工序）第四节加工余量、工序尺寸及公差的确定2)工序余量Zi相邻两工序基本尺寸之差；即上工序基本尺寸与本工序基本尺寸之差。非对称表面，单边余量。(图4-18a)对称表面，双边余量。 (图b)轴、孔的双边余量。 (图c、d)3)工序余量公差（TZ）余量的变动范围 Ta 上工序的基本尺寸公差 Tb 本工序的基本尺寸公差 图4-19 被包容件4)工序尺寸的公差按“入体原则”标注轴类(被包容件)：最大尺寸为基本尺寸，上 偏差为

2、零（单向偏差）。孔类(包容件)：最小尺寸为基本尺寸，下偏 差为零（单向偏差）。毛坯：双向对称偏差形式（或双向非对称偏 差形式）。与零件公差的选择与标注有区别。（零件 公差的选择与标注按：公差等级、配合种类来 确定上下偏差）。工序余量示意图（图1-40）1）轴类尺寸，毛坯2）孔类尺寸：毛坯：2.影响加工余量的因素：1)上工序的尺寸公差参看图4-21（工序1余量与毛坯精度有关）2)上工序的粗糙度Ry和缺陷层Ha（表4-10 ）3)上工序的空间误差ea（形状位置误差）例：图4-22轴线弯曲造成的余量不均匀误差 。 各项位置误差造成的影响参看表4-114)本工序的装夹误差b包括定位误差、夹紧误差。5)

3、余量计算公式由于空间位置误差和装夹误差的方向性，所以用矢量相加表示。单边余量双边余量二、加工余量的确定1.计算法准确、合理,其数据由实验确定。收集数据工作量大,适于大量生产。计算过程可按实际情况的简化例：浮动镗、无心磨、抛光等。2.查表法（机械加工工艺手册）3.经验法三、工序尺寸和公差的确定同一表面基准重合（或基准不变）多次加工时的工序尺寸和公差。1、确定余量（查表等）2、计算各工序的基本尺寸（看表1-18）3、按经济加工精度确定工序公差。4、填写工序尺寸和公差（入体原则）。例题：某轴直径50mm，其尺寸精度为IT5,表 面粗糙度为Ra0.04m,并要求高频淬火，毛坯为锻件。其工艺路线为：粗车

4、半精车 高频淬火粗磨精磨研磨，计算轴 的各工序尺寸及公差解:加工余量：由工艺手册确定。工序尺寸：研磨工序尺寸即零件的设计 尺寸50-0.011 、Ra0.04m其它各工序基本尺寸的确定：上工序基本尺寸等于本工序尺寸加上本工序余量。以零件设计尺寸50-0.011、Ra0.04开始，计算的各工序。（注：区分轴类或孔类尺寸）工序公差的确定：查表（表1-13）确定公差等级，查表确定公差值，按“入体”标注为单向偏差。尺寸链的概念：由一组相互关链的尺寸构成的封闭尺寸，称为尺寸链。 例：铣阶梯表面（图424）第五节工艺尺寸链1、尺寸链的分类：设计尺寸链、工艺尺寸链、装配尺寸链等；又可分为直线尺寸链、平面尺寸

5、链、 空间尺寸链等；长度、角度尺寸链等。2、尺寸链的构成：1）尺寸环尺寸链中的每一个尺寸称为尺寸链的环。2）封闭环间接获得的尺寸。例如：装配中的间隙，加工中非直接测量尺寸，设计中的相关尺寸等。尺寸链中封闭环只有一个，用L0表示。 工艺尺寸链中的封闭环的定义见P.53倒10行。 封闭环一定是工艺过程中间接保证的尺寸。封闭环公差值最大，它等于各组成环公差之和。3）组成环尺寸链除封闭外其余各环，组成环分为增环和减环。增环该环变动引起封闭环同向变动。减环该环变动引起封闭环反向变动。例：铣阶梯表面 L1（L2不变）L0，为同向变动，即L1为增环。 L2（L1不变）L0，为反向变动，即L2为减环。工艺尺寸

6、链特性：1）封闭性2）关联性尺寸链中任一环的变化都将影响到其它环。3）工艺尺寸链（装配尺寸链）与工艺（装配）方法有关。即按工艺（装配）方法确定封闭环。4）增减环的判定a)用定义判定 b)箭头法判定(图146a)一、直线尺寸链的基本计算公式： 极法计算公式值 1、封闭环的基本尺寸注：减环的基本尺寸为负值。n尺寸链总环数。n1组成环环数。2、封闭环的公差注：公差的值大小应按国标规定各公 差等级标准选取。当T0一定时，各环公差Ti随n增加而减小 。3、封闭环的上偏差ES0ESP增环上偏差 EIq减环下偏差 m增环环数4、封闭环的下偏差EI0EIP增环下偏差 ESq减环上偏差 m增环环数二、直线尺寸链

7、在工艺过程中的应用 （一）工艺基准与设计基准不重合时的工 序尺寸计算。1、测量基准与设计基准不重合，图1-43 。设计基准：孔中心距离，1270.07 。 测量基准：孔 的内侧母线距离，L2 。 工艺过程中的测量方法：游标卡尺测量 求:工艺尺寸L2 解题步骤：1）画尺寸链图。2）确定封闭环 3）确定增减环。 4）代入公式求解。L1、L3孔的半径尺寸，由前工序获得。其公差值取直径公差的一半。L2孔的内侧母线，由测量获得尺寸。L0由L1 、L2 、L3间接获得尺寸，所以是工艺尺寸链中的封闭环。代入公式，计算结果：L2=54.5-0.061注意：偏差计算公式中，偏差按正负值代入2、定位基准与设计基准

8、不重合 例：加工阶梯表面C 图144本工序分析：加工时选用A面为定位基准，加工C面。设计基准与工艺基准不重合。例中，已知L0 ，求L1、L2 的尺寸及公差。尺寸链分析：L0封闭环，L1增环，L2减环。计算内容要求：已知封闭环尺寸及公差，求各组成环尺寸及公差。求多环公差时的分配原则：（1）等公差法 Ti=T平均（2）等精度原则（设各组成环精度相等） 按精度等级、尺寸分段查公差表确定。（3）调整法按等公差法分配后，合理调整。（难加工表面，尺寸段大的环，增加其公差 值。） 按等公差法解：取：L1=30-0.035 (L1 增环)L2=L1-L0=18 (L2 减环)L0=12 0-0.07 代入公式

9、;L2=18 0+0.035检验：L0max=L1maxL2min=3018=12.00L0min=L1minL2max=29.96518.035=11.930 零件图要求即L0max=12.00 L2max ，L0min=11.93 L2min,合格若：L2=18.070 L2max或L2=17.965 L2min 时，检验工序尺寸L2为废品。但同时若：L1=30.000或L1=29.965L0实际=L1L2=30.0018.070=11.930合格L0实际=L1L2=29.96517.965=12.000合格核验:合格(需按零件图检验)这时称L2超差为假废品。所以计算出的尺寸,实测尺寸超差

10、时,应测其它组成环,按零件图检验是否为假废品。（二）一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺 尺寸换算。 例：内孔和内键槽的加工（画A图） 工艺路线：（图145） 1、镗孔49.80 (上工序) 2、插键槽 （本工序） 3、淬火 （下工序） 4、磨孔50 、键槽深53.8 (最终工序由零件图确定) 本工序特点：1)基准不重合（待加工表面为工序基准）2）待加工表面留有余量Z解：画工艺尺寸链图（图145）（方法：从一个尺寸出发，到尺寸的基准后转入相接的下一个尺寸链，通过所有相关联尺寸，最终返回出发点。）P53其中，键槽深为由本工序和终工序而间接获得，为封闭环。解得：L2=53.7（本工序工序尺寸及公差）

11、图1-46表示，考虑位置误差(同轴度)时的尺寸链。当其误差很小时，（小于一个数字级）可忽略。(三) 保证零件表面处理层深度和工艺尺寸链。 例图1-47，轴的渗碳磨削工艺尺寸链。 工艺路线:1、车外圆（上工序） 2、渗碳（本工序）基准不重合3、磨外圆（下工序） 同时要求保证渗碳层深度（间接获得）。求：本工序工序尺寸L2（渗碳深度） 分析：渗碳层保留深度L0 单边值（图面尺寸）渗碳深度L2单边值。按尺寸链图，代入公式求解得：L2=0.70.0250.008（四）、余量校核各工序中加工余量由查表及经验确定。因为各工序尺寸的公差存在，实际余量是变化的。例图1-49，1、工艺路线 1）精车A面，由B处切

12、断。2）以A面定位，精车B面。 3）以B面定位，磨A面。4）以A面定位，磨B面。 2、尺寸链图（b）为关联尺寸链分解为基本尺寸链尺寸链图（c）3、已知：L1=310.1mm; L2=30.40.05mm;L3=30.150.02mm; L1=300.02mm;求(校核)Z2、Z3、Z4解得：Z2、Z3、Z4， Z4=0.15 0.04mm即：Z4max=0.19、 Z4min=0.11 磨削余量偏大，进行适当调整。(过程略)三、用图表法确定工序尺寸及余量适用于当零件同一方向尺寸较多的复杂情况。如：工序多，工序基准转换多，工序中基准不重合需用尺寸链计算，公差，余量确定复杂。步骤：（一）绘制加工过

13、程尺寸联系图1、画出工件简图，标注相关设计尺寸。2、按加工工序列表填写工艺过程，画加工符号（箭头等）。（二）工艺尺寸链查找1、与设计尺寸有关的工序尺寸L01、L1。2、中间工序尺寸（与余量有关）Z4、Z5、Z63、查找工艺尺寸链，画尺寸链图（三）计算项目1、确定公差与余量(经济精度与调整)2、计算余量变动量，平均余量，平均工序尺寸。注：粗加工工序毛坯余量较大，可不计算。3、按“入体”原则标注工序尺寸。一、时间定额1、概念（工时定额）合理性、先进性2、时间定额的组成：（1）基本时间t基可通过计算确定，例如车削加工（参考图1-53 ）其它各种不同情况可参考手册。第六节时间定额和提高生产率的途径（2

14、）辅助时间t辅工序中的辅助动作时间：装卸工件、机床开、停、变速、测量工件等，可通过查表或实测确定。（1）（2）项总称为操作时间t操（3）t布置 t布置=27 t操（4）t准终加工一批零件时，针对工序内容的准备工作，结束工作时间。N（批量）较大时，t准终/N可以忽略1、单件时间和工时定额。单件、批量生产时T单件=t基+t辅+t布置+t休T定额=T单+ t准终/n大量生产时T定额= T单二、提高生产率的途径多方面的途径（设计、制造）（一）设计1、合理的结构工艺性、加工精度、表面粗糙等。2、零件、部件、产品的三化程度（通用、标准、系列） （二）先进的工艺及设备 1、毛坯2、机加工3、装配（三）先进的

15、管理：计划、准备、服务、技术 、质量、经济分析等。 提高机加工生产率的工艺途径： （一）缩短t基 1、（V、F、ap）。 2、多刀、多刃、及单刀多件等。 图154、55、56、57、58、59、60 （二）减少t辅 1、 夹具，机床操作自动化等。 2、 与t基重叠。 多工位t（装卸）重叠于t基。自动在线测量。 （图161、62、63、64）（三）减少t布置换刀机构，对刀机构，不重磨刀片，提高刀具耐用度等。（四）减少t准终加大生产批量，减少刀具、夹具、机床调整时间。中小批生产时成组工艺，成组夹具等。（五）其它自动化生产，流水生产，多机床看管（例齿轮机床）。目的：保证质量前提下，选定适应生产条件的 最经济方案 方法：1.工艺成本分析大量生产时对主要 零件、批量生产时对关键零件进行分析。2.技术经济指标评比一般零件生产 的综合经济性 一、工艺方案比较 零件生产成本的组成（表1-20） （1）生产成本制造零件的一切费用，包括 工艺成本和其它费用。第七节工艺方案的比较与技术经济分析（2）工艺成本与工艺过程直接有关的费用 。 （3）其它费用与直接关系的费用：如行政 、厂房、照明、运输等。 工艺成本的组成 （1