《机械制造加工工艺:加工余量,工序尺寸及公差的确定》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械制造加工工艺:加工余量,工序尺寸及公差的确定(50页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
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),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,上偏差为零(单向偏差)。孔类(包容件):最
2、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)余量计算公式 由于空间位置误差和装夹
3、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:粗车半精车高频淬火粗
4、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),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、平面尺寸链、空间尺寸链等;长度、角度
5、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。,工艺尺寸链特性:1)封闭性2)关
6、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ES0,ESP增环上偏差 EIq减环下偏差 m增环环数,4、封闭环的下偏差EI0,EIP增环下偏差 ESq减环上偏差 m增环环数,二、直线尺寸链在工艺过
7、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不重
8、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
9、式;,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=29.965 L0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
10、,实测尺寸超差时,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
11、序工序尺寸及公差)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=0.70.025,0.008,(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、
12、工艺路线 1)精车A面,由B处切断。 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,
13、公差,余量确定复杂。 步骤: (一)绘制加工过程尺寸联系图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
14、种不同情况可参考手册。,(2)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
15、备 1、毛坯2、机加工3、装配,(三)先进的管理: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
16、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。,(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)全年可变费用NV与年产量N同步增长。V(元/件)包括:Sc、Sz、Sw、Stjz、Sdz Sjz (2)全年不变费用Cn(元/年)Stz、Szz 、 Szdz 、 Szjz (3)全年工艺成本SnSn=VN+Cn (元/年) 其图形为直线: tg=V,