机械制造工艺加工余量工序尺寸及公差

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4-11 4)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 代入公式;,L2=18 0+0.035 检验：L0max=L1maxL2min=3018=12.00 L0min=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,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、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，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、Z6 3、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