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1、第第十四十四章章 机械加工工艺规程的制定机械加工工艺规程的制定1共51页第四节第四节 加工余量、工序间尺寸加工余量、工序间尺寸 及公差确实定及公差确实定第四节第四节 加工余量、工序间尺寸及公差确实定加工余量、工序间尺寸及公差确实定加工余量的概念加工余量的概念加工余量确实定加工余量确实定工序尺寸与公差确实定工序尺寸与公差确实定设备与工艺装备设备与工艺装备切削液和切削用量的选择切削液和切削用量的选择2共51页第四节第四节 加工余量、工序间尺寸及公差确实定加工余量、工序间尺寸及公差确实定一、加工余量的概念一、加工余量的概念3共51页一加工总余量与工序余量一加工总余量与工序余量工序余量工序余量 Zi加
2、工总余量加工总余量 Z0共51页4工序余量工序余量Zi定义1：工序余量工序余量每一工序所切除的 金属层厚度。工序余量工序余量相邻两工序根本尺相邻两工序根本尺 寸之差。寸之差。定义2：还可定义为还可定义为共51页5工序余量工序余量Zi按定义2：工序余量单边余量双边余量零件非对称结构的非对称外表，其加工余量一般为单边余量。零件对称结构的对称外表，其加工余量为双边余量共51页6单边余量Zi=li1li式中Zi本道工序的工序余量；li本道工序的根本尺寸；li1上道工序的根本尺寸。共51页7双边余量2Zi=li1li式中Zi本道工序的工序余量；li本道工序的根本尺寸；li1上道工序的根本尺寸。共51页8
3、回转体外表回转体外表( (内、外内、外圆柱面圆柱面) )的加工余量的加工余量回转体外表(内、外圆柱面)的加工余量为双边余量。对于外圆外表对于内圆外表2Zi=di1di2Zi=DiDi-1共51页9加工总余量加工总余量Z0式中 n机械加工工序或工步数目。 加工总余量加工总余量毛坯尺寸与零件设计尺寸之差。加工总余量的大小取决于加工过程中各个工序切除金属层厚度的总和。10共51页 它与毛坯的制造精度有关，实际上是与生产类型和毛坯的制造方法有关。毛坯制造精度高(例如大批大量生产的模锻毛坯)，那么第一道粗加工工序的加工余量小，假设毛坯制造精度低(例如单件小批生产的自由锻毛坯)，那么第一道粗加工工序的加工
4、余量就大(具体数值可参阅有关的毛坯余量手册)。第一道粗加工工序的加工余量第一道粗加工工序的加工余量共51页11 由于工序尺寸有公差，所以加工余量也必然存在公差。其公差大小等于等于本道工序工序本道工序工序尺寸公差与上道工序工序尺寸公差之和尺寸公差与上道工序工序尺寸公差之和。 因此，工序余量有标称余量标称余量(简称余量)、最大余量最大余量和最小余量最小余量的分别。加工余量及余量公差加工余量及余量公差共51页12加工余量及余量公差加工余量及余量公差本道工序根本尺寸上道工序根本尺寸加工方向 从图中可知：被包容件的余量Zb包含上道工序工序尺寸公差。 余量公差可表示如下:TZ=ZmaxZmin=Tb+Ta
5、TZ：工序余量公差；Zmax：工序最大余量；Zmin：工序最小余量；Tb：本道工序的工序尺寸公差；Ta：上道工序的工序尺寸公差。13共51页工序尺寸及偏差工序尺寸及偏差 一般情况下，工序尺寸的公差按“入体原那么标注。即对被包容尺寸(轴的外径、实际长、宽、高)，其最大加工尺寸就是根本尺寸，上偏差为零。对包容尺寸(孔的直径、槽的宽度)，其最小加工尺寸就是根本尺寸，下偏差为零。毛坯尺寸公差按双向对称偏差形式标注。对于轴类零件的外尺寸被包容：工序尺寸偏差取单向负偏差h，工序的根本尺寸等于最大极限尺寸，如对于孔类等零件的内尺寸包容：工序尺寸偏差取单向正偏差H，工序的根本尺寸等于最小极限尺寸，如对于毛坯的
6、制造偏差：取正负偏差。 14共51页工序尺寸及偏差工序尺寸及偏差15共51页被包容件(轴)和包容件(孔)的工序尺寸、工序尺寸公差、工序余量和毛坯余量之间的关系加工面安排了粗加工、半精加工和精加工。加工面安排了粗加工、半精加工和精加工。d坯D坯、d1D1、d2D2、d3D3分别为毛坯、粗、半精、精加工工序尺寸；T坯/2、T1、T2和T3分别为毛坯、粗、半精、精加工工序尺寸公差；Z1、Z 2、Z 3分别为粗、半精、精加工工序标称余量，Z0为毛坯余量。见下页的图。见下页的图。共51页16(二二)工序余量的影响因素工序余量的影响因素17共51页工序余量的影响因素比较复杂，除前述第一道粗加工工序余量与毛
7、坯制造精度有关以外，其它工序的工序余量主要有以下几个方面的影响因素。共51页18(二二)工序余量的影响因素工序余量的影响因素(1)上工序的尺寸公差Ta 上工序的尺寸公差愈大，那么本道工序的标称余量愈大。本道工序应切除上道工序尺寸公差中包含的各种可能产生的误差。共51页19(二二)工序余量的影响因素工序余量的影响因素(2)上道工序产生的外表粗糙度Ry(外表轮廓最大高度)和外表缺陷层深度Ha见图，在本道工序加工时，应将它们切除掉。各种加工方法的Ry和Ha的数值大小可参考表14-9中的实验数据。共51页20共51页21(二二)工序余量的影响因素工序余量的影响因素(3)上工序留下的需要单独考虑的空间误
8、差，用符号ea表示。这里所说的空间误差是指图14-26所示的轴线直线度误差和如表14-10中所列的各种位置误差。共51页22共51页23形成上述误差的情况各异， 有的可能是上工序加工方法带来的， 有的可能是热处理后产生的， 也有的可能是毛坯带来的，形成上述空间误差的原因虽经前面工序加工，但仍未得到完全纠正。因此，其量值大小需根据具体情况进行具体分析。有的可查表确定，有的那么需抽样检查，进行统计分析。共51页24(二二)工序余量的影响因素工序余量的影响因素(4)本工序的装夹误差b装夹误差应包括定位误差和夹紧误差。由于这项误差会直接影响被加工外表与切削刀具的相对位置，所以加工余量中应包括这项误差。
9、共51页25工序余量的计算公式工序余量的计算公式：由于空间误差和装夹误差都是有方向的，所以要采用矢量相加的方法取矢量和的模进行余量计算。综合上述各影响因素，可有如下余量计算公式：1)对于单边余量 Zmin=Ta + Ry + Ha +ea + b 尺寸公差外表粗糙度外表缺陷层深度空间误差装夹误差2)对于双边余量 Zmin=Ta/2+Ry+Ha+ea+b 二、加工余量确实定二、加工余量确实定确定加工余量的方法有三种： 计算法 查表法 经验法26共51页二、加工余量确实定二、加工余量确实定1. 计算法27共51页在影响因素清楚的情况下，计算法是比较准确的。要做到对余量影响因素清楚，必须具备一定的检
10、测手段和掌握必要的统计分析资料。在掌握了各误差因素大小的条件下，才能进行余量的比较准确的计算。Zmin=Ta+Ry+Ha+ea+ bZmin=Ta/2+Ry+Ha+ea+ b在应用式时，要针对具体的加工方法进行简化。计算法的简化计算法的简化例例(1)采用浮动镗刀块镗孔或采用浮动铰刀铰孔或采用拉刀拉孔，这些加工方法不能纠正孔的位置误差。Zmin=Ta/2+Ry+Ha(2)无心外圆磨床磨外圆无装夹误差Zmin=Ta/2+Ry+Ha+ea28共51页共51页29(3)研磨、绗磨、超精加工、抛光等加工方法，其主要任务是去掉前一工序所留下的外表痕迹。 Zmin=Ta/2+Ry(4)有的仅用于减小工件外表
11、粗糙度值，其余量计算公式可简化为 Zmin=Ry计算法的简化计算法的简化例例二、加工余量确实定二、加工余量确实定2. 查表法30共51页此法主要以工厂生产实践和实验研究积累的经验所制成的表格为根底，并结合实际加工情况加以修正，确定加工余量。这种方法方便、迅速，生产上应用广泛。31共51页二、加工余量确实定二、加工余量确实定3. 经验法由一些有经验的工程技术人员或工人根据经验确定加工余量的大小。由经验法确定的加工余量往往偏大，这主要是因为主观上怕出废品的缘故。这种方法多在单件小批生产中采用。三、工序尺寸与公差确实定三、工序尺寸与公差确实定1.确定各加工工序的加工余量2.确定各工序根本尺寸，从成品
12、到毛坯逆向计算各工序根本尺寸3.确定各工序尺寸公差，按照选用的加工方法的加工经济精度确定工序尺寸公差。终加工工序公差按照设计要求确定4.填写工序根本尺寸并按照“入体原那么标注工序尺寸公差。32共51页生产上绝大局部加工面都是在基准重合工艺基准和设计基准重合的情况下进行加工。现介绍如下：在工艺基准无法同设计基准重合的情况下，确定了工序余量之后需通过工艺尺寸链进行工序尺寸和公差的换算。工序尺寸及公差确实定举例工序尺寸及公差确实定举例33共51页某轴直径为50mm，其尺寸精度要求为IT5，外表粗糙度要求为Ra0.04m，并要求高频淬火，毛坯为锻件。粗车半精车高频淬火研磨精磨粗磨计算各工序的工序尺寸及
13、公差。其工艺路线为：第一步：先用查表法确定加工余量先用查表法确定加工余量34共51页由工艺手册查得： 研磨余量为 0.01 mm 精磨余量为 0.1 mm 粗磨余量为 0.3 mm 半精车余量为 1.1 mm 粗车余量为 4.5 mm (修正为4 .49mm)由式 可得加工总余量为6.01mm，取加工总余量为6mm，把粗车余量修正为4 .49mm。35共51页第二步：计算各加工工序根本尺寸研磨后工序根本尺寸为50mm(设计尺寸)；其他各工序根本尺一寸依次为；精磨后尺寸 50mm+0.01mm=50.01mm粗磨后尺寸 50.01mm+0.1mm=50.11mm半精车后尺寸 50.11mm+0.
14、3mm=50.41mm粗车后尺寸 50.41mm+1.1mm=51.51mm锻后尺寸毛坯尺寸 51.51mm+4.49mm=56mm36共51页第三步：确定各工序的加工经济精度和外表粗 糙度由表14-12、14-13查得： 研磨后为IT5、Ra0.04m(零件的设计要求)； 精磨后选定为IT6、Ra0.16m； 粗磨后选定为IT8, Ra1.25m； 半精车后选定为IT11、Ra2.5m； 粗车后选定为IT13、Ra16m。共51页37共51页3839共51页第四步：在工序根本尺寸上标注公差根据上述经济加工精度查公差表，将查得的公差数值按“入体原那么标注在工序根本尺寸上。其中，查工艺手册可得锻
15、造毛坯公差为士2mm。四、四、设备与工艺装备设备与工艺装备的选择的选择设备与工艺装备设备与工艺装备：机床、夹具、量具、刀具、辅具 40共51页1.机床的选择 (1)机床的尺寸规格要与被加工的零件尺寸相适；机床的尺寸规格要与被加工的零件尺寸相适；(2)机床精度要与被加工零件的加工要求相适应；机床精度要与被加工零件的加工要求相适应；(3)机床的生产率与被加工零件的生产纲领相适应；机床的生产率与被加工零件的生产纲领相适应；(4)机床的选用要考虑节省投资和适当考虑生产的开展机床的选用要考虑节省投资和适当考虑生产的开展;(5)改扩建车间，要充分利用原有设备。改扩建车间，要充分利用原有设备。41共51页2
16、.机床夹具的选择 机床夹具的选择主要考虑生产类型。机床夹具的选择主要考虑生产类型。 1 1单件小批量生产应尽量选用通用夹具；单件小批量生产应尽量选用通用夹具； 2 2大批大量生产时，应采用高生产效率的专大批大量生产时，应采用高生产效率的专用机床夹具；用机床夹具； 此外，夹具的精度应与零件的加工精度相适此外，夹具的精度应与零件的加工精度相适应。应。42共51页3.刀具的选择 刀具的选择主要取决于：刀具的选择主要取决于： 工序所采用的加工方法工序所采用的加工方法 加工外表的尺寸大小加工外表的尺寸大小 工件材料工件材料 要求的加工精度要求的加工精度 外表粗糙度外表粗糙度 生产率生产率 经济性经济性
17、在选择时应尽量采用标准刀具。在选择时应尽量采用标准刀具。 43共51页4.量具的选择 量具的选择主要根据生产类型和要求的检验精度进行。 对于尺寸误差： 1在单件小批生产中，广泛采用通用量具游标卡尺、千分尺等； 2成批生产多采用极限量规； 3大量生产多采用自动化程度高的量仪，如电动或气动量仪等。 对于形位误差：1)在单件小批生产中，一般采用通用量具百分表，千分表等，也有采用三坐标测量机的；2在成批大量生产中，多采用专用检具。 44共51页五、五、切削液和切削用量的选择切削液和切削用量的选择1.切削液的作用1冷却作用2润滑作用减少摩擦3清洗作用45共51页一、切削液的选择一、切削液的选择一、切削液
18、的选择2.切削液的种类1水溶液以水为主要成分2乳化液由乳化油加95%-98%的水稀释而成3切削油以矿物油为主要成分的切削液46共51页3.切削液的选用(1)(1) 按加工性质选用按加工性质选用 1) 1) 粗加工时，应选用以冷却为主的水溶液或乳化液；粗加工时，应选用以冷却为主的水溶液或乳化液； 2) 2) 精精加加工工时时，应应选选用用润润滑滑为为主主的的极极压压切切削削油油或或高高浓浓度的极压乳化液。度的极压乳化液。 3) 3) 钻钻削削、铰铰削削、拉拉削削和和深深孔孔加加工工时时，应应选选用用粘粘度度较较小小的的极极压压水水溶溶液液、极极压压乳乳化化液液和和极极压压切切削削油油，并并应应加
19、大流量和压力。加大流量和压力。47共51页一、切削液的选择一、切削液的选择(2)按刀具材料选用按刀具材料选用1)高高速速钢钢刀刀具具粗粗加加工工，用用极极压压水水溶溶液液或或极极压压乳乳化化液液。高高速速钢钢刀刀具具精精加加工工，用用极极压压乳乳化化液液或或极极压压切切削削油油，以减小摩擦，提高外表质量和精度，延长刀具寿命。以减小摩擦，提高外表质量和精度，延长刀具寿命。2)硬质合金刀具高速切削，一般，不使用切削液；硬质合金刀具高速切削，一般，不使用切削液；3)使使用用立立方方氮氮化化硼硼刀刀具具或或砂砂轮轮时时，不不宜宜使使用用水水质质切切削削液。液。48共51页3.切削液的选用(3)按工件材
20、料选用按工件材料选用要注意以下几点要注意以下几点1)铸铸铁铁、黄黄铜铜及及硬硬铝铝等等脆脆性性材材料料，由由于于切切屑屑碎碎末末会会堵堵塞塞冷冷却却系系统统，容容易易使使机机床床磨磨损损，一一般般不不加加切切削削液液。但但精精加加工工时时为为了了降降低低外外表表粗粗糙糙度度，可可采采用用粘粘度度较较小小的煤油或的煤油或7%10%乳化液。乳化液。2)切切削削有有色色金金属属和和铜铜合合金金时时，不不宜宜采采用用含含硫硫的的切切削削液液，以免腐蚀工件。以免腐蚀工件。3)切削镁合金时，不能用油质切削液，以免燃烧起火。切削镁合金时，不能用油质切削液，以免燃烧起火。49共51页3.切削液的选用共51页50五、五、切削液和切削用量的选择切削液和切削用量的选择二、切削用量的选择1.选择切削用量时必须考虑的问题对加工质量的影响对刀具耐用度的影响对切削加工生产率的影响共51页51二、切削用量的选择2.选择切削用量的一般原那么包括切削深度ap的选择原那么进给量 f 的选择原那么切削速v度的选择原那么
