加工余量、工序尺寸及其公差的確定

機械制造工藝機電工程系張莉第二章機械加工工藝基礎知識2.1機械加工工藝過程的基本概念及常用術語2.2機械加工工藝規(guī)程和工藝文件2.3零件的工藝性分析2.4零件表面加工方法的選擇與工藝路線的擬訂2.4.4加工余量、工序尺寸及其公差的確定1、加工余量的概念為了保證零件的質(zhì)量（精度和粗糙度值），在加工過程中，需要從工件表面上切除的金屬層厚度，稱為加工余量。加工余量過大材料浪費，成本增大；加工余量過小不能糾正加工誤差，質(zhì)量降低。所以，應在保證質(zhì)量的前提下，選擇加工余量盡可能小。加工余量又有總余量和工序余量之分?？傆嗔浚耗骋槐砻婷鞒叽缗c零件設計尺寸之差稱為總余量，以Z總表示。工序余量：相鄰兩工序的工序尺寸之差稱為工序余量，以Zi表示。單邊余量與雙邊余量根據(jù)零件的結(jié)構不同，加工余量有單邊（面）和雙邊（面）之分,見P45加工余量和工序尺寸的關系對于被包容面：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-上工序基本尺寸加工余量和工序尺寸的關系2、影響加工余量的因素在確定工序的具體內(nèi)容時，其工作之一就是合理地確定工序加工余量。加工余量的大小對零件的加工質(zhì)量和制造的經(jīng)濟性均有較大的影響。加工余量過大，必然增加機械加工的勞動量、降低生產(chǎn)率；增加原材料、設備、工具及電力等的消耗。加工余量過小，又不能確保切除上工序形成的各種誤差和表面缺陷，影響零件的質(zhì)量，甚至產(chǎn)生廢品。由前述內(nèi)容可知，工序加工余量（公稱值，以下同）除可用相鄰工序的工序尺寸（如Z=a-b）表示外，還可以用另外一種方法表示，即：工序加工余量等于最小加工余量與前工序工序尺寸公差之和（如Z=Zmin+Ta）。因此，在討論影響加工余量的因素時，應首先研究影響最小加工余量的因素。影響最小加工余量的因素較多，現(xiàn)將主要影響因素分單項介紹如下：1、上道工序加工表面的表面質(zhì)量1）上道工序形成的表面粗糙度和缺陷層深度（Ra和Ha）為了使工件的加工質(zhì)量逐步提高，一般每道工序都應切到待加工表面以下的正常金屬組織，將上道工序形成的表面粗糙度和缺陷層切掉。2、影響加工余量的因素影響最小加工余量的因素較多，現(xiàn)將主要影響因素分單項介紹如下：1、上道工序加工表面的表面質(zhì)量2）上道工序形成的形狀誤差和位置誤差（ρa）當形狀公差、位置公差和尺寸公差之間的關系是獨立原則時，尺寸公差不控制形位公差。此時，最小加工余量應保證將前工序形成的形狀和位置誤差切掉。以上影響因素中的誤差及缺陷，有時會重疊在一起，如下圖所示，圖中的△x為平面度誤差、△w為平行度誤差，但為了保證加工質(zhì)量，可對各項進行簡單疊加，以便徹底切除。2、影響加工余量的因素1、上道工序加工表面的表面質(zhì)量2、上道工序的尺寸公差Ta2、影響加工余量的因素1、上道工序加工表面的表面質(zhì)量2、上道工序的尺寸公差Ta3、本道工序的安裝誤差εb

上述各項誤差和缺陷都是上道工序形成的，為能將其全部切除，還要考慮本工序的裝夾誤差εb的影響。如右圖所示，由于三爪自定心卡盤定心不準，使工件軸線偏離主軸旋轉(zhuǎn)軸線e值，造成加工余量不均勻，為確保將前工序的各項誤差和缺陷全部切除，直徑上的余量應增加2e。裝夾誤差εb的數(shù)量，可在求出定位誤差、夾緊誤差和夾具的裝夾誤差后求得。2、影響加工余量的因素綜上所述，影響工序加工余量的因素可歸納為下列幾點：上道工序形成的表面粗糙度和表面缺陷層深度（Ra+Da）上道工序形成的形狀誤差和位置誤差（ρa

）上道工序的工序尺寸公差（Ta）本工序的裝夾誤差（εb）加工余量計算公式P48對雙邊余量：對單邊余量：2、影響加工余量的因素3、加工余量的確定1）分析計算法是根據(jù)加工余量計算公式和一定的試驗資料，通過計算確定加工余量的一種方法。采用這種方法確定的加工余量比較經(jīng)濟合理，但必須有比較全面可靠的試驗資料及先進的計算手段方可進行，故目前應用較少。1）分析計算法2）查表修正法根據(jù)生產(chǎn)實踐和試驗研究，已將毛坯余量和各種工序的工序余量數(shù)據(jù)匯集于手冊。確定加工余量時，可從手冊中獲得所需數(shù)據(jù)，然后結(jié)合工廠的實際情況進行修正。查表時應注意表中的數(shù)據(jù)為公稱值，對稱表面（軸孔等）的加工余量是雙邊余量，非對稱表面的加工余量是單邊余量。這種方法目前應用最廣。3、加工余量的確定1）分析計算法2）查表修正法3）經(jīng)驗估計法此法是根據(jù)實踐經(jīng)驗確定加工余量。為防止加工余量不足而產(chǎn)生廢品，往往估計的數(shù)值總是偏大，因而這種方法只適用于單件、小批生產(chǎn)。3、加工余量的確定1）分析計算法2）查表修正法3）經(jīng)驗估計法3、加工余量的確定在確定加工余量時，總加工余量和工序加工余量要分別確定。總加工余量的大小與選擇的毛坯制造精度有關。用查表法確定工序加工余量時，粗加工工序的加工余量不應查表確定，而是用總加工余量減去各工序余量求得，同時要對求得的粗加工工序余量進行分析，如果過小，要增加總加工余量；過大，應適當減少總加工余量，以免造成浪費。工序尺寸是工件在加工過程中各工序應保證的加工尺寸，與之相應的公差即工序尺寸的公差。工序尺寸及其公差的確定，不僅取決于設計尺寸、加工余量及各工序所能達到的經(jīng)濟精度，而且還與定位基準、工序基準、測量基準、編程原點的確定及基準的轉(zhuǎn)換有關。

工序尺寸及其公差的計算分兩種情況：工藝基準和設計基準重合情況下工序尺寸與公差的確定，工藝基準和設計基準不重合情況下工序尺寸與公差的確定。4．工序尺寸及其公差的確定1）基準重合時，工序尺寸及其公差的計算

生產(chǎn)上絕大部分加工面都是在基準重合(工藝基準和設計基準重合)的情況下進行加工的，基準重合情況下工序尺寸與公差的確定過程如下：（1）確定毛坯總余量和各加工工序的工序余量（查表修正法）（2）確定工序基本尺寸

4．工序尺寸及其公差的確定從最終加工工序開始，即從零件圖上的設計尺寸開始，一直往前推算到毛坯尺寸。最終工序基本尺寸等于零件圖上的基本尺寸，某工序基本尺寸等于后道工序基本尺寸加上或減去后道工序余量。1）基準重合時，工序尺寸及其公差的計算

生產(chǎn)上絕大部分加工面都是在基準重合(工藝基準和設計基準重合)的情況下進行加工的，基準重合情況下工序尺寸與公差的確定過程如下：（1）確定毛坯總余量和各加工工序的工序余量（2）確定工序基本尺寸

4．工序尺寸及其公差的確定（3）確定工序公差最終加工工序尺寸公差等于設計尺寸公差，其余各加工工序按各自所采用加工方法的加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸公差。1）基準重合時，工序尺寸及其公差的計算

生產(chǎn)上絕大部分加工面都是在基準重合(工藝基準和設計基準重合)的情況下進行加工的，基準重合情況下工序尺寸與公差的確定過程如下：（1）確定毛坯總余量和各加工工序的工序余量（2）確定工序基本尺寸

4．工序尺寸及其公差的確定（3）確定工序公差（4）標注工序尺寸公差最終加工工序尺寸的公差按設計尺寸標注，其余工序尺寸公差按“入體原則”標注。（1）擬定加工路線：粗車半精車淬火粗磨精磨研磨（2）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：4.49mm工序尺寸及其公差的確定實例1（3）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：±2mm毛坯：工序尺寸及其公差的確定實例1（4）確定工序尺寸及其公差研磨：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工序尺寸及其公差的確定實例1

某軸直徑為ф60mm，其尺寸精度要求為IT5，表面粗糙度要求為Ra0.04μm，并要求高頻淬火，毛坯為鍛件。其工藝路線為：粗車—半精車——高頻淬火—粗磨——精磨——研磨?，F(xiàn)在來計算各工序的工序尺寸及公差。工序尺寸及其公差的確定實例2工序名稱工序余量/mm基本工序尺寸/mm工序加工經(jīng)濟精度等級及工序尺寸公差表面粗糙度/μm工序尺寸及公差/mm研磨0.0160h5（）Ra0.04ф精磨0.160+0.01=60.01h6（）Ra0.16ф粗磨0.360.01+0.1=60.11h8（）Ra1.25ф半精車1.160.11+0.3=60.41hll（）Ra1.5ф粗車4.4960.41+1.1=61.51h13（）Ra16ф鍛造661.51+4.49=66±2

ф66±2數(shù)據(jù)確定方法查表確定第一項為圖樣規(guī)定，其余計算得到第一項為圖樣規(guī)定，毛坯公差查表，其余按經(jīng)濟加工精度及入體原則定第一項為圖樣規(guī)定，其余查表確定

各工序的工序尺寸及公差的確定某主軸箱體主軸孔的設計要求為Φ100H7，Ra=0.8μm。其加工工藝路線為：毛坯—粗鏜—半精鏜—精鏜—浮動鏜。試確定各工序尺寸及其公差。解從機械工藝手冊查得各工序的加工余量和所能達到的精度，具體數(shù)值見下表中的第二、三列，計算結(jié)果見下表中