機(jī)械制造基礎(chǔ) 課件 2.5確定加工余量及工序尺寸

2.5確定加工余量及工序尺寸01加工余量的確定03工序尺寸計(jì)算實(shí)例分析02工序尺寸及公差的確定

2.5.1加工余量的確定

加工余量的確定是機(jī)械加工中很重要的內(nèi)容，正確地確定加工余量具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。

加工余量過(guò)大，不但浪費(fèi)材料，而且增大了機(jī)械加工的工作量，會(huì)降低勞動(dòng)生產(chǎn)率，增加產(chǎn)品的成本。在某些情況下，還會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量的提高。

加工余量太小，會(huì)提高毛坯的制造精度要求，使毛坯制造困難，另一方面還會(huì)造成表面加工困難，甚至?xí)蛎鞅砻嫒毕菸茨芡耆谐催_(dá)到規(guī)定的尺寸要求而致使工件報(bào)廢。1.加工余量的基本概念工件從毛坯成為成品的整個(gè)切削過(guò)程中，某表面所切除的材料層總厚度稱(chēng)為該表面的總余量?？傆嗔考庸み^(guò)程包括若干個(gè)工序，工件某一表面在一道工序中被切除的金屬層厚度，即相鄰工序的工序尺寸之差，稱(chēng)為該表面的工序余量。工序余量加工余量分工序余量和總余量。機(jī)械加工時(shí)，應(yīng)保證在切除上道工序留下的缺陷的前提下，盡量減小加工余量?？傆嗔康扔谠摷庸け砻娓鞴ば蛴嗔恐偤?。

加工余量等于各工序余量總和計(jì)算工序余量，有外表面和內(nèi)表面之分。外表面是指確定該表面位置的工序尺寸在加工后減小的表面（相當(dāng)于外圓表面）；內(nèi)表面是指確定該表面位置的工序尺寸在加工后增大的表面（相當(dāng)于內(nèi)圓表面）。圖2-8工序的基本余量a)外表面加工b）內(nèi)表面加工對(duì)于外表面：z=a-b對(duì)于內(nèi)表面：z=b-a式中a——前工序的基本尺寸，mm

b——本工序的基本尺寸，mm

計(jì)算工序余量，有外表面和內(nèi)表面之分。外表面是指確定該表面位置的工序尺寸在加工后減小的表面（相當(dāng)于外圓表面）；內(nèi)表面是指確定該表面位置的工序尺寸在加工后增大的表面（相當(dāng)于內(nèi)圓表面）。圖2—10回轉(zhuǎn)表面的工序基本余量a）軸加工b）孔加工對(duì)于軸：2z=da-db,對(duì)于孔：2z=Db-Da式中da，Da——前工序軸、孔的基本尺寸，mmdb，Db——本工序軸、孔的基本尺寸，mm

由于毛坯制造和切削加工都存在加工誤差，對(duì)于一批工件來(lái)說(shuō)，每個(gè)工件在加工時(shí)實(shí)際切除的工序余量是變化的，與基本余量并不一定吻合，因此加工余量除基本余量外，還有最大余量與最小余量之分。對(duì)于外表面：工序最大余量為前工序最大極限尺寸與本工序最小極限尺寸之差，即

Zmax=amax-bmin工序最小余量為前工序最小極限尺寸與本工序最大極限尺寸之差，即Zmin=amin-bmax對(duì)于內(nèi)表面：工序最大余量為本工序最大極限尺寸與前工序最小極限尺寸之差，即Zmax=bmax-amin工序最小余量為本工序最小極限尺寸與前工序最大極限尺寸之差，即zmin=bmin-amax2.影響加工余量的因素(1)前工序（或毛坯）表面的加工痕跡和缺陷層

對(duì)于毛坯表面，有鑄鐵的冷硬層、氣孔、夾渣，鍛件和熱處理的氧化皮、脫碳層、表面裂紋等。對(duì)于切削后的表面，有表面粗糙和因切削而產(chǎn)生的塑性變形層（殘余應(yīng)力和冷作硬化層）等。(2)前工序的尺寸公差

前工序加工后，表面存在尺寸誤差和形狀誤差，這些誤差的總和一般不超過(guò)前工序的尺寸公差。在成批加工工件時(shí)，為了糾正這些誤差，確定本工序余量對(duì)應(yīng)計(jì)入前工序的尺寸公差。(3)前工序的相互位置公差

前工序加工后的某些相互位置誤差，并不包括在尺寸公差范圍內(nèi)，因此在確定余量時(shí)應(yīng)計(jì)入這部分誤差。(4)本工序加工時(shí)的安裝誤差

包括工件的定位誤差、夾緊誤差和夾具的制造與調(diào)整誤差或工件的較正誤差等。這些誤差直接影響工件被加工表面與切削刀具之間的相對(duì)位置，使加工余量不均勻，基至造成余量不夠，因此，在確定工序余量時(shí)應(yīng)考慮安裝誤差的影響。3.工序余量所包含的內(nèi)容1）上道工序的尺寸公差工序余量必須大于上道工序的尺寸公差，才能保證消除上道工序的形狀誤差。2）上道工序加工后各表面相互位置偏差和工件熱處理所產(chǎn)生的變形及尺寸變化當(dāng)加加工表面本身為定位基準(zhǔn)時(shí)，由于不能校正位置誤差，故其余量中不應(yīng)考慮位置誤差。3）上道工序的表面變質(zhì)層厚度和表面粗糙度這一項(xiàng)是光整加工時(shí)確定加工余量的主要因素。4）本道工序的安裝誤差以加工表面為定位基準(zhǔn)時(shí)不考慮這項(xiàng)誤差。4.確定加工余量的方法

1)分析計(jì)算法

分析計(jì)算法是根據(jù)計(jì)算公式和一定的試驗(yàn)資料，對(duì)影響加工余量的因素逐項(xiàng)分析計(jì)算。此方法確定的加工余量比較科學(xué)和精確，但計(jì)算時(shí)需要很多原始資料，且計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，所以，目前僅在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用。2)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法

經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法是由生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)豐富的工人和技術(shù)人員根據(jù)工廠生產(chǎn)的實(shí)際情況，依靠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)估計(jì)工件各表面的毛坯余量和各工序的工序余量。這種方法容易操作，但有時(shí)也會(huì)受經(jīng)驗(yàn)的限制，使確定的余量不夠精確。為了防止余量不夠而產(chǎn)生廢品，估計(jì)余量一般偏大。此方法適用于單件和小批量生產(chǎn)。3)查表修正法

查表修正法是以機(jī)械加工工藝手冊(cè)中推薦的加工余量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合本廠長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐與試驗(yàn)研究積累的有關(guān)加工余量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，然后確定加工余量數(shù)值。這種方法確定的加工余量比較可靠，所以，目前在工廠中應(yīng)用較廣泛。

常用的各種加工方法的加工余量參考附錄中附表1—附表9。2.5.2工序尺寸及其公差的確定

工序尺寸是指在加工過(guò)程中各工序所要達(dá)到的尺寸，也就是在工序圖上所標(biāo)注尺寸。

在編制機(jī)械加工工序卡時(shí)，需要畫(huà)出工序簡(jiǎn)圖，并在工序簡(jiǎn)圖中標(biāo)注本道工序的尺寸，因此，需要先進(jìn)行工序基本尺寸計(jì)算。2.工序尺寸及其公差的確定

工序余量確定之后，就可以計(jì)算工序基本尺寸。工序尺寸及其公差的確定與工序余量的大小和工序基準(zhǔn)的選擇有關(guān)。（1）基準(zhǔn)重合時(shí)工序基本尺寸的計(jì)算

當(dāng)工序基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時(shí)，被加工表面的最終工序的基本尺寸一般可直接按零件圖樣規(guī)定的尺寸確定，

中間各工序的基本尺寸則根據(jù)零件圖樣規(guī)定的尺寸依次加上（對(duì)于外表面）或減去（對(duì)于內(nèi)表面）各工序的加工余量求得，計(jì)算的順序是由后向前推算（逆推法），直至毛坯尺寸。（2）基準(zhǔn)不重合時(shí)工序基本尺寸的計(jì)算

當(dāng)工序基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，工序基本尺寸的計(jì)算比較復(fù)雜，需用工藝尺寸鏈來(lái)分析計(jì)算。2.5.3確定工序尺寸的公差及工序尺寸計(jì)算實(shí)例分析1.確定工序尺寸的公差當(dāng)工序基本尺寸確定之后，需要確定工序尺寸的公差。工序尺寸的公差等級(jí)可按各種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度和各工序?qū)庸み^(guò)程的質(zhì)量控制要求選定，然后查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表，確定工序尺寸的公差。毛坯尺寸公差按照毛坯制造方法或根據(jù)所選型材的品種、規(guī)格確定。

在確定各工序尺寸的公差時(shí)，既要參考各工序采用的加工方法獲得的經(jīng)濟(jì)精度，又要保證下一道工序有足夠的余量。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐，總結(jié)出工序尺寸公差的標(biāo)注規(guī)則：工序尺寸公差規(guī)定按“入體原則”標(biāo)注，即對(duì)于外尺寸（軸），其尺寸偏差按h配置，如圖2-11所示；對(duì)于內(nèi)尺寸（孔），其尺寸偏差按H配置，如圖2-12所示。毛坯尺寸的公差一般為雙向?qū)ΨQ(chēng)標(biāo)注。圖2—11軸的公差帶位置圖2—12孔的公差帶位置2.工序尺寸計(jì)算實(shí)例分析

如下圖所示，零件的毛坯為一般精度的熱軋圓鋼，其?42g6外圓的加工工藝路線為粗車(chē)一半精車(chē)一粗磨一精磨，試確定各工序余量及加工余量。分析：基本尺寸為?42mm，長(zhǎng)度為160mm的軸的粗車(chē)余量Z4=2.Omm，半精車(chē)余量Z3=1.3mm，粗磨余量z2=0.3mm，精磨余量Z1=0.1mm，則加工余量z為：z=z1+z2+z3+z4=0.1mm+0.3mm+1.3mm+2.0mm=3.7mm2.工序尺寸計(jì)算實(shí)例分析

確定如下圖所示的軸各工序尺寸及其公差(1)按逆推法計(jì)算各工序基本尺寸精磨后（最終工序尺寸）：d1=42mm粗磨后：d2=d1+z1=42mm+0.1mm=42.1mm半精車(chē)后：d3=d2+z2=d1+z1+z2=42mm+0.1mm+0.3mm=42.4粗車(chē)后：d4=d3+z3=d1+z1+z2+z3=42mm+0.1mm+0.3mm+1.3mm=43.7mm毛坯：d5二d4+z4=d1十zl+z2+z3+z4=42mm+O．1mm+O．3mm+1.3mm+2.Omm=45.mm2.工序尺寸計(jì)算實(shí)例分析

(2)根據(jù)各加工工序所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，查閱標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表，按“入體原則”確定公差。1)各加工工序所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度精磨后（由圖2-13知）：IT6粗磨后：IT9半精車(chē)后：IT11粗車(chē)后：IT132）查閱標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表IT6=0.016mm,IT9=0.062mm,IT11=0.160mm,IT13=0.39mm。由各工