第三、五、六節(jié) 加工余量、工序尺寸及其

第三節(jié)加工余量、工序尺寸及其公差的確定一、加工余量的概念加工總余量與工序余量

加工總余量即毛坯余量，是指毛坯尺寸與零件設(shè)計尺寸之差，也就是某加工表面上切除的金屬層總厚度。工序余量是指相鄰兩工序的尺寸之差，也就是某道工序所切除的金屬層厚度。顯然有:Z0--某表面加工總余量；Zi--該表面第i個工序加工余量n--該表面的機械加工工序數(shù)；工序余量計算公式設(shè)某加工表面上道工序的尺寸為a，本道工序的尺寸為b，則本道工序的工序余量Zb可表示成:對于被包容表面（圖5-25a,c):對于包容表面(圖5-25b,d)

單邊余量與多邊余量工序余量又有單邊余量和雙邊余量之分。通常平面加工屬于單邊余量（圖5-25a，b）,回轉(zhuǎn)面（外圓、內(nèi)孔等）和某些對稱平面（鍵槽等）加工屬于雙邊余量（圖5-25c，d）。雙邊余量各邊余量等于工序余量的一半（圖5-25c，d）。單邊余量與雙邊余量最大余量、最小余量、平均余量、余量公差余量作為尺寸，也有基本尺寸，上、下偏差和公差，即有標稱余量，最大余量、最小余量和余量公差。其計算公式為(見圖5-26工序余量與工序尺寸的關(guān)系)：

一般情況下，工序尺寸按“入體原則”標注。被包容尺寸：指實體尺寸。例如：軸的外徑，長方體的長、寬、高。其最大尺寸作為工序尺寸的基本尺寸(公稱尺寸)，上偏差為零。表示為：

包容尺寸：指非實體尺寸。例如：孔的直徑，槽的寬度。其最小尺寸作為工序尺寸的基本尺寸(公稱尺寸)，下偏差為零。表示為：毛坯尺寸則按雙向?qū)ΨQ偏差的形式標注。表示為：加工余量和工序尺寸的關(guān)系加工余量和工序尺寸的關(guān)系：對于被包容面：Z=上工序基本尺寸-本工序基本尺寸對于包容面：Z=本工序基本尺寸-上工序基本尺寸基本余量：最小余量：最大余量：平均余量：amax,amin--前工序最大，最小極限尺寸；bmax,bmin--本工序最大，最小極限尺寸；am--前工序平均尺寸；bm--本工序平均尺寸;Ta--前工序尺寸公差;Tb--本工序尺寸公差.余量公差：工序余量構(gòu)成加工余量主要取決于前一工序加工面的狀態(tài)。為保證本工序的加工精度，需將前一工序加工面的缺陷部分去除.因此，加工余量應(yīng)包括：1)上工序的尺寸公差Ta，本道工序應(yīng)切除上道工序尺寸公差中包含的各種可能產(chǎn)生的誤差。2)上一工序產(chǎn)生的表面粗糙度Ry和表面缺陷層深度Ha，其數(shù)值可參考表5-10。3)上一工序留下的形位誤差ea。4)本工序的裝夾誤差εb。這項誤差直接影響被加工面對于切削刀具的相對位置,因此也應(yīng)該包含在最小余量之中.二、影響加工余量大小的因素上道工序的尺寸公差Ta影響加工余量的因素：上道工序加工表面的表面質(zhì)量

Ra、Ha上道工序的位置誤差ρa本道工序的安裝誤差εb表5-10各種加工方法的表面粗糙度Ry和表面缺陷層Ha的數(shù)值（μm）加工方法RyHa加工方法RyHa粗車內(nèi)外圓精車內(nèi)外圓粗車端面精車端面鉆粗擴孔精擴孔粗鉸精鉸粗鏜精鏜磨外圓磨內(nèi)圓15～1005～4015～2255～5445～22525～22525～10025～1008.5～2525～2255～251.7～151.7～1540～6030～4040～6030～4040～6040～6030～4025～3010～2030～5025～4015～2520～30磨端面磨平面粗刨精刨粗插精插粗銑精銑拉切斷研磨超級加工拋光1.7～151.5～1515～1005～4525～1005～4515～2255～451.7～3545～2250～1.60～0.80.06～1.615～3520～3040～5025～4050～6035～5040～6025～4010～20603～50.2～0.32～5工序余量的計算公式由于上述3）、4）項誤差具有方向性，其和應(yīng)按矢量加法進行計算，再取其模計入余量。于是得到余量計算公式：(軸、孔加工時）（5-8）（平面加工時）分析計算法在影響因素清楚﹑統(tǒng)計分析資料齊全的情況下，可以采用分析計算法，用（5-8）式計算出工序余量。計算時應(yīng)根據(jù)所采用的加工方法的特點，將計算式合理簡化，如：1）采用浮動鏜刀鏜孔或浮動鉸刀鉸孔或拉刀拉孔，由于這些加工方法不能糾正位置誤差，故式簡化為：三、確定加工余量的方法2）無心磨床磨削外圓時無裝夾誤差，故（5-8）式可簡化為：3）對于研磨、珩磨、拋光等加工方法，其主要任務(wù)是去掉前一工序所留下的表面痕跡，因而余量只包含一項Ry值，即：分析計算法確定加工余量的過程較為復(fù)雜，多用于大批量生產(chǎn)或貴重材料零件的加工。對于成批單件生產(chǎn)，目前大部分工廠都采用查表法或經(jīng)驗法來確定工序余量和總余量。查表法

查表法是根據(jù)《機械加工工藝手冊》提供的資料查出各表面的總余量以及不同加工方法的工序余量，方便迅速，使用廣泛。需要注意的是：1）目前國內(nèi)各種手冊所給的余量多數(shù)為標稱余量，標稱余量等于最小余量與上一工序尺寸公差之和，即標稱余量中包含了上一工序尺寸公差。2）各種手冊提供的數(shù)據(jù)不一定與具體加工情況完全相符，余量值大多偏大，須根據(jù)工廠的具體情況加以修正。3)各種鑄、鍛件的總余量已由有關(guān)國家標準給出，并由熱加工工藝人員在毛坯圖上標定。對于圓棒料毛坯，在選用標準直徑的同時，總余量也就確定。因此，用查表法確定加工余量時，粗加工工序余量一般應(yīng)由總余量減去后續(xù)各半精加工和精加工的工序余量之和而求得。經(jīng)驗法經(jīng)驗法是由一些有經(jīng)驗的工藝設(shè)計人員或工人根據(jù)經(jīng)驗確定余量。這種方法大都用于單件小批生產(chǎn)。在加工過程中，多數(shù)情況屬于基準重合。此時,可按如下方法確定各工序尺寸和公差：

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；四、工序尺寸確定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)除最終加工工序按圖紙標注公差外，其余各工序按"入體原則"標注工序尺寸公差；

5)一般毛坯余量（即總余量）已事先確定，故第1道加工工序的余量由毛坯余量（總余量）減去后續(xù)各半精加工和精加工的工序余量之和而求得.[例5－2]某機床主軸箱體的主軸孔設(shè)計尺寸要求為mm,粗糙度為Ra0.8μm,若采用加方法為：粗鏜-半精鏜-精鏜-浮動鏜刀塊鏜。試確定各加工工序的加工余量、工序尺寸及其公差。[解]按機械加工手冊所給數(shù)據(jù)（部分數(shù)據(jù)可參考表5-10），并按上述方法確定的工序尺寸及公差列于表5-11。工序名稱工序加工余量工序基本尺寸IT工序尺寸及公差表面粗糙度（μm）浮動鏜刀塊鏜0.11007

Ra0.8精鏜0.5100-0.1=99.98

Ra1.6半精鏜2.499.9-0.5=99.410

Ra3.2粗鏜8-(0.1+0.5+2.4)=599.4-2.4=9712

Ra6.3毛坯孔897-5=92

＋1－2

——表5-11主軸孔工序尺寸及公差的確定工序間尺寸公差的確定舉例：工序間尺寸公差的確定擬定加工路線：粗車半精車淬火粗磨精磨研磨確定各工序的加工余量：查表法：研磨：0.01mm，粗磨：0.3mm，精磨：0.1mm半精車：1.1mm，粗車：4.5mm可得：Z總=6.01mm圓整?。篫總=6mm則取粗車余量：4.49mm3.確定各工序的經(jīng)濟精度及表面粗糙度:按“入體原則”分配偏差查表:研磨：精磨：粗磨：半精車：粗車：毛坯：±2mm4.計算工序間尺寸、公差研磨：50精磨：50+0.01=50.01粗磨：50.01+0.1=50.11半精車：50.11+0.3=50.41粗車：50.41+1.1=51.51鍛造毛坯：51.51+4.49=56[思考題5-4]某軸直徑尺寸為m（精度IT6），粗糙度為Ra0.8μm。若采用加工方法為：粗車--半精車--粗磨--精磨。試確定各加工工序的工序尺寸及公差。注：由工藝手冊查得：精磨余量--0.1mm，粗磨余量--0.3mm，半精車余量--1.1mm，粗車余量--4.5mm答案：1.用查表法確定加工余量由工藝手冊查得：精磨余量--0.1mm，粗磨余量--0.3mm，半精車余量--1.1mm，粗車余量--4.5mm。2.計算各工序基本尺寸精磨基本尺寸為50mm，粗磨基本尺寸為50+0.1=50.1mm，半精車基本尺寸為50.1+0.3=50.4mm，粗車基本尺寸為50.4+1.1=51.5mm，毛坯基本尺寸為51.5+4.5=56mm。3.確定各工序加工精度和表面粗糙度查有關(guān)表格可確定：精磨精度--IT6，Ra0.4μm，粗磨精度--IT8，Ra1.6μm，半精車精度--IT11，Ra3.2μm，粗車精度--IT13，Ra12.5μm，鍛件毛坯公差為±2mm。4.根據(jù)經(jīng)濟加工精度查公差表，并將公差按"入體原則“標注在工序基本尺寸上。計算結(jié)果匯總于表5-12。

時間定額是指在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時間。時間定額是安排作業(yè)計劃、進行成本核算、確定設(shè)備數(shù)量、人員編制及規(guī)劃生產(chǎn)面積的重要依據(jù)，是工藝規(guī)程的重要組成部分。第五節(jié)時間定額和提高生產(chǎn)率的途徑一、時間定額時間定額的組成：1）基本時間基本時間是指直接用于改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀、相互位置，以及表面狀態(tài)或材料性質(zhì)等的工藝過程所消耗的時間。對于切削加工而言，基本時間是指切去材料所消耗的機動時間，包括真正用于切削加工的時間以及切入與切出時間。2）輔助時間指為實現(xiàn)工藝過程而必須進行的各種輔助動作所消耗的時間。這里所說的輔助動作包括：裝卸工件、開停機床、改變切削用量、測量工件以及進退刀等。確定輔助時間的方法主要有兩種：①在大批量生產(chǎn)中，將各輔助動作分解，然后采用實測或查表的方法確定各分解動作所需消耗的時間，并累加之。②在中小批生產(chǎn)中，按基本時間的一定百分比進行估算，并在實際生產(chǎn)中進行修改，使之趨于合理。3）布置工作地時間指為使加工正常進行，工人照管工作地（如更換刀具、潤滑機床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的時間。4）休息和生理需要時間5）準備和終結(jié)時間指為生產(chǎn)一批產(chǎn)品或零部件，進行準備和結(jié)束工作所消耗的時間。包括：加工一批工件前熟悉工藝文件、準備毛坯、安裝刀具和夾具、調(diào)整機床等準備工作，加工一批工件后拆下和歸還工藝裝備、發(fā)送成品等結(jié)束工作。單件時間的計算公式：式中TS--單件時間；tB--基本時間；tA--輔助時間；tC--布置工作地時間；tR--休息與生理需要時間。單件工時定額的計算公式為：式中TQ--單件工時定額；tP--準備終結(jié)時間；B--批量。在大批量生產(chǎn)中，由于tp/B數(shù)值很小，常常忽略不記，此時有：

提高生產(chǎn)效率，即減小時間定額，可以從時間定額的組成中采取相應(yīng)的工藝措施。1、縮短基本時間縮短基本時間的主要工藝措施有：1）提高切削用量（切削速度、進給量、切削深度等）。新型刀具材料的研究與開發(fā)

碳素工具鋼（6-12m/min）－高速鋼－硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金200m/min，陶瓷500m/min立方氮化硼900m/min二、提高生產(chǎn)效率的途徑2）采用多刀多刃進行加工，如以銑削代替刨削，采用組合刀具等。3）采用復(fù)合工步，使多個表面加工基本時間重合，如多刀加工，多件加工等2、縮短輔助時間輔助時間在單件時間中所占比重較大，不容忽視?？s短輔助時間的主要工藝措施有：1）使輔助動作實現(xiàn)機械化和自動化如采用自動上下料裝置，以縮短上下料時間；采用先進夾具，以縮短工件裝夾時間等。2）使輔助時間與基本時間重疊如采用多位夾具或多位工作臺(圖5-52回轉(zhuǎn)、移位工作臺)，使工件裝卸時間與加工時間重疊；采用在線測量方法，使測量時間與加工時間重疊等。3、縮短布置工作地時間主要是減少換刀時間和調(diào)刀時間。如采用自動換刀裝置或快速換刀裝置，使用不重磨刀具，采用樣板或?qū)Φ秹K對刀，以及采用新型刀具材料以提高刀具耐用性。4、縮短準備終結(jié)時間在中小批量生產(chǎn)中采用成組工藝和成組夾具可明顯縮短準備終結(jié)時間。第六節(jié)工藝方案的比較與技術(shù)經(jīng)濟分析生產(chǎn)一件產(chǎn)品或一個零件所需一切費用的總和稱為生產(chǎn)成本。通常，在生產(chǎn)成本中大約有60%～75%的費用與工藝過程直接有關(guān)，這部分費用稱為工藝成本，工藝成本可分為兩部分：一、工藝成本1）可變費用可變費用是與年產(chǎn)量有關(guān)且與之成比例的費用，記為NV。它包括材料費Sc，機床工人工資及工資附加費Sz，機床維持費Sw，普通機床折舊費Stjz，刀具費Sdz，通用夾具折舊費Sjz等。2）不變費用不變費用是與年產(chǎn)量的變化沒有直接關(guān)系的費用，記為CN。它包括調(diào)整工人的工資及工資附加費Stz，專用機床折舊費Szz,專用刀具折舊費Szdz，專用夾具折舊費Szjz等。零件全年工藝成本為：式中V–每個零件的可變費用（元/件）N–零件的年生產(chǎn)