机械制造加工工艺：加工余量,工序尺寸及公差的确定

1、. 一、加工余量的概念：一、加工余量的概念： 1.1.加工总余量和工序余量：加工总余量和工序余量： 1 1）加工总余量）加工总余量Z Z0 0（毛坯余量）（毛坯余量） 其中：其中：Z Z1 1与毛坯的制造精度有关（参看毛坯余量与毛坯的制造精度有关（参看毛坯余量 手册）手册） 其余工序余量其余工序余量Z Zi i由相关工序的加工误差由相关工序的加工误差 确定（上工序和本工序）确定（上工序和本工序） n i in ZZZZZ 1 210 第四节加工余量、工序尺寸及公差的确定第四节加工余量、工序尺寸及公差的确定 . 2) 2)工序余量工序余量Z Zi i相邻两工序基本尺寸之差；相邻两工序基本尺寸之差

2、； 即上工序基本尺寸与本工序基本尺寸之差。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。非对称表面，单边余量。 ( (图图4-18a)4-18a) 对称表面，双边余量。对称表面，双边余量。 ( (图图b)b) 轴、孔的双边余量。轴、孔的双边余量。 ( (图图c c、d)d) iii llZ 1 iii llZ 1 2 iii ddZ 1 2 1 2 iii DDZ . . 3)工序余量公差（工序余量公差（TZ）余量的变动范围余量的变动范围 Ta 上工序的基本尺寸公差上工序的基本尺寸公差 Tb 本工序的基本尺寸公差本工序的基本尺寸公差 图图4-19 被包容件被包容件 abZ TT

3、ZZT minmax . 4)4)工序尺寸的公差按工序尺寸的公差按“入体原则入体原则”标注标注 轴类轴类( (被包容件被包容件) )：最大尺寸为基本尺寸，上：最大尺寸为基本尺寸，上 偏差为零（单向偏差）。偏差为零（单向偏差）。 孔类孔类( (包容件包容件) )：最小尺寸为基本尺寸，下偏：最小尺寸为基本尺寸，下偏 差为零（单向偏差）。差为零（单向偏差）。 毛坯：双向对称偏差形式（或双向非对称偏毛坯：双向对称偏差形式（或双向非对称偏 差形式）。差形式）。 与零件公差的选择与标注有区别。（零件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、配合种类来公差的选择与标注按：公差等级、

4、配合种类来 确定上下偏差）。确定上下偏差）。 工序余量示意图（图工序余量示意图（图1-401-40） 1 1）轴类尺寸，毛坯轴类尺寸，毛坯 2 2）孔类尺寸：毛坯：孔类尺寸：毛坯： . . 2.2.影响加工余量的因素：影响加工余量的因素： 1)1)上工序的尺寸公差参看图上工序的尺寸公差参看图4-214-21（工序（工序1 1 余量与毛坯精度有关）余量与毛坯精度有关） 2)2)上工序的粗糙度上工序的粗糙度Ry和缺陷层和缺陷层Ha（表（表4-104-10） 3)3)上工序的空间误差上工序的空间误差ea（形状位置误差）（形状位置误差） 例：图例：图4-224-22轴线弯曲造成的余量不均匀误差。轴线弯

5、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各项位置误差造成的影响参看表4-114-11 4) 4)本工序的装夹误差本工序的装夹误差b 包括定位误差、夹紧误差。包括定位误差、夹紧误差。 . 5) 5)余量计算公式余量计算公式 由于空间位置误差和装夹误差的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。方向性，所以用矢量相加表示。 单边余量单边余量 双边余量双边余量 bayamin aeHRTZ 2/ bayamin aeHRTZ . 二、加工余量的确定二、加工余量的确定 1.1.计算法计算法 准确、合理准确、合理, ,其数据由实验确定。其数据由实验确定。 收集数据工作量大收

6、集数据工作量大, ,适于大量生产。适于大量生产。 计算过程可按实际情况的简化计算过程可按实际情况的简化 例：浮动镗、无心磨、抛光等。例：浮动镗、无心磨、抛光等。 2.2.查表法（机械加工工艺手册）查表法（机械加工工艺手册） 3.3.经验法经验法 . 三、工序尺寸和公差的确定三、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。加工时的工序尺寸和公差。 1、确定余量（查表等）、确定余量（查表等） 2、计算各工序的基本尺寸（看表、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。、按经济加工精度确定工序公差。 4

7、、填写工序尺寸和公差（入体原则）。、填写工序尺寸和公差（入体原则）。 . 例题：例题： 某轴直径某轴直径50mm，其尺寸精度为，其尺寸精度为IT5,表表 面粗糙度为面粗糙度为Ra0.04m,并要求高频淬火，毛并要求高频淬火，毛 坯为锻件。其工艺路线为：粗车半精车坯为锻件。其工艺路线为：粗车半精车 高频淬火粗磨精磨研磨，计算轴高频淬火粗磨精磨研磨，计算轴 的各工序尺寸及公差的各工序尺寸及公差 解解: 加工余量：由工艺手册确定。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工序尺寸：研磨工序尺寸即零件的设计 尺寸尺寸50-0.011 、Ra0.04m . 其它各工序基本尺寸的确定：

8、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上工序基本尺寸等于本工序尺寸加上本工 序余量。序余量。 以零件设计尺寸以零件设计尺寸50-0.011、Ra0.04开始，计算开始，计算 的各工序。（注：区分轴类或孔类尺寸）的各工序。（注：区分轴类或孔类尺寸） 工序公差的确定：工序公差的确定： 查表（表查表（表1-13）确定公差等级，）确定公差等级， 查表确定公差值，按查表确定公差值，按“入体入体”标注为单向偏标注为单向偏 差。差。 . 尺寸链的概念：尺寸链的概念： 由一组相互关链的尺寸构成的封闭尺寸，由一组相互关链的尺寸构成的封闭尺寸， 称为尺寸链。称为尺寸链。 例：铣阶梯表面（

9、图例：铣阶梯表面（图424） 第五节工艺尺寸链第五节工艺尺寸链 . 1、尺寸链的分类：、尺寸链的分类： 设计尺寸链、工艺尺寸链、装配尺寸链设计尺寸链、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、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。空间尺寸链等；长度、角度尺寸链等。 2、尺寸链的构成：、尺寸链的构成： 1）尺寸环）尺寸环尺寸链中的每一个尺寸称尺寸链中的每一个尺寸称 为尺寸链的环。为尺寸链的环。 2）封闭环）封闭环间接获得的尺寸。间接获得的尺寸。 例如：装配中的间隙，加工中非直接测例如：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。量

10、尺寸，设计中的相关尺寸等。 . 尺寸链中封闭环只有一个，用尺寸链中封闭环只有一个，用L0表示。表示。 工艺尺寸链中的封闭环的定义见工艺尺寸链中的封闭环的定义见P.53倒倒10行。行。 封闭环一定是工艺过程中间接保证的尺封闭环一定是工艺过程中间接保证的尺 寸。寸。 封闭环公差值最大，它等于各组成环公封闭环公差值最大，它等于各组成环公 差之和。差之和。 3）组成环）组成环尺寸链除封闭外其余各环，尺寸链除封闭外其余各环， 组成环分为增环和减环。组成环分为增环和减环。 增环增环该环变动引起封闭环同向变动。该环变动引起封闭环同向变动。 减环减环该环变动引起封闭环反向变动。该环变动引起封闭环反向变动。 .

11、 例：铣阶梯表面例：铣阶梯表面 L1（L2不变）不变）L0，为同向变动，即，为同向变动，即L1 为增环。为增环。 L2（L1不变）不变）L0，为反向变动，即，为反向变动，即L2 为减环。为减环。 . 工艺尺寸链特性：工艺尺寸链特性： 1）封闭性）封闭性 2）关联性）关联性尺寸链中任一环的变化都尺寸链中任一环的变化都 将影响到其它环。将影响到其它环。 3）工艺尺寸链（装配尺寸链）工艺尺寸链（装配尺寸链）与与 工艺（装配）方法有关。即按工艺（装配）工艺（装配）方法有关。即按工艺（装配） 方法确定封闭环。方法确定封闭环。 4）增减环的判定）增减环的判定 a)用定义判定用定义判定 . b)箭头法判定箭

12、头法判定(图图146a) . 一、直线尺寸链的基本计算公式：一、直线尺寸链的基本计算公式： 极法计算公式值极法计算公式值 1、封闭环的基本尺寸、封闭环的基本尺寸 注：减环的基本尺寸为负值。注：减环的基本尺寸为负值。 n尺寸链总环数。尺寸链总环数。 n1组成环环数。组成环环数。 1 1 0 n i i LL 1 11 0 n m i m i i LLL 减增 或： . 2、封闭环的公差、封闭环的公差 1 1 0 n i i TT 注：注： 公差的值大小公差的值大小应按国标规定各公应按国标规定各公 差等级标准选取。差等级标准选取。 当当T0一定时，各环公差一定时，各环公差Ti随随n增加而减小。增加

13、而减小。 . 3、封闭环的上偏差、封闭环的上偏差ES0 1 11 0 n mq q m p p EIESES ESP增环上偏差增环上偏差 EIq减环下偏差减环下偏差 m增环环数增环环数 . 4、封闭环的下偏差、封闭环的下偏差EI0 1 11 0 n mq q m p p ESEIEI EIP增环下偏差增环下偏差 ESq减环上偏差减环上偏差 m增环环数增环环数 . 二、直线尺寸链在工艺过程中的应用二、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（一）工艺基准与设计基准不重合时的工 序尺寸计算。序尺寸计算。 1、测量基准与设计基准不重合，图、测量基准与设计基准不重合，图1-4

14、3。 . 设计基准：设计基准： 孔孔中心距离，中心距离，127 0.07 。 。 测量基准：测量基准： 孔孔 的内侧母线距离，的内侧母线距离，L2 。 工艺过程中的测量方法：工艺过程中的测量方法： 游标卡尺测量游标卡尺测量 求求:工艺尺寸工艺尺寸L2 解题步骤：解题步骤： 1）画尺寸链图。）画尺寸链图。 2）确定封闭环）确定封闭环 3）确定增减环。）确定增减环。 4）代入公式求解。）代入公式求解。 . L1、L3孔的半径尺寸，由前工序获孔的半径尺寸，由前工序获 得。其公差值取直径公差的一半。得。其公差值取直径公差的一半。 L2孔孔的内侧母线，由测量获的内侧母线，由测量获 得尺寸。得尺寸。 L0

15、由由L1 、L2 、L3间接获得尺寸，所间接获得尺寸，所 以是工艺尺寸链中的封闭环。以是工艺尺寸链中的封闭环。 代入公式，计算结果：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、定位基准与设计基准不重合 例：加工阶梯表面例：加工阶梯表面C 图图144 . 本工序分析：本工序分析： 加工时选用加工时选用A面为定位基准，加工面为定位基准，加工C面。面。 设计基准与工艺基准不重合。设计基准与工艺基准不重合。 例中，已知例中，已知L0 ，求，求L1、L2 的尺寸及公差。的尺寸及公差。 尺

16、寸链分析：尺寸链分析： L0封闭环，封闭环， L1增环，增环，L2减环。减环。 计算内容要求：计算内容要求： 已知封闭环尺寸及公差，求各组成环尺已知封闭环尺寸及公差，求各组成环尺 寸及公差。寸及公差。 . 求多环公差时的分配原则：求多环公差时的分配原则： （1 1）等公差法）等公差法 T Ti i= =T T平均 平均 （2 2）等精度原则（设各组成环精度相等）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。按精度等级、尺寸分段查公差表确定。 （3 3）调整法）调整法 按等公差法分配后，合理调整。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（难加工表

17、面，尺寸段大的环，增加其公差 值。）值。） 按等公差法按等公差法 解：解： mm T TT035. 0 2 0 21 取 . 取：取：L L1 1=30=30-0.035 -0.035 ( (L L1 1 增环增环) ) L L2 2=L=L1 1-L-L0 0=18 =18 ( (L L2 2 减环减环) ) L L0 0=12=12 0 0-0.07 -0.07 代入公式代入公式; ; 0 00 1 11 0 q q n mq q m p p EI EI EIESES 035. 0 035. 0070. 0 1 11 0 q q n mq q m p p ES ES ESEIEI . LL

18、2 2=18=18 0 0+0.035 +0.035 检验：检验：L L0max 0max=L =L1max 1max L L2min 2min=30 =3018=12.0018=12.00 L L0min 0min=L =L1min 1min L L2max 2max=29.965 =29.96518.035=11.930 18.035=11.930 零件图要求零件图要求 即即L L0max 0max=12.00 =12.00 L2L2max max ， ，L L0min 0min=11.93 =11.93 L L2min 2min, , 合格合格 若：若：L L2 2=18.070 =18

19、.070 L2L2max max或 或L2=17.965 L2=17.965 L L2min 2min 时， 时， 检验工序尺寸检验工序尺寸L L2 2为废品。为废品。 . 但同时若：但同时若：L L1 1=30.000=30.000或或L L1 1=29.965=29.965 L L0 0实际实际=L=L1 1L L2 2=30.00=30.0018.070=11.93018.070=11.930合格合格 L L0 0实际实际=L=L1 1L L2 2=29.965=29.96517.965=12.00017.965=12.000合格合格 核验核验: :合格合格( (需按零件图检验需按零件图

20、检验) ) 这时称这时称L L2 2超差为假废品。超差为假废品。 所以计算出的尺寸所以计算出的尺寸, ,实测尺寸超差时实测尺寸超差时, ,应测其应测其 它组成环它组成环, ,按零件图检验是否为假废品。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二）一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺 尺寸换算。尺寸换算。 例：内孔和内键槽的加工（画例：内孔和内键槽的加工（画A A图）图） 工艺路线：（图工艺路线：（图1 14545） 1 1、镗孔、镗孔49.80 (49.80 (上工序上工序) ) 2 2、插键槽、插键槽 （本工序）（本工序） 3 3、淬火、淬火 （下工序）（下工序）

21、 4 4、磨孔、磨孔50 50 、键槽深、键槽深53.8 53.8 ( (最终工序由零件图确定最终工序由零件图确定) ) 本工序特点：本工序特点： 1)1)基准不重合（待加工表面为工序基准）基准不重合（待加工表面为工序基准） 2 2）待加工表面留有余量）待加工表面留有余量Z Z . . 解：画工艺尺寸链图（图解：画工艺尺寸链图（图1 14545） （方法：从一个尺寸出发，到尺寸的基准后（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。）寸，最终返回出发点。）P53P53 其中，键槽深为由其中，键槽深为由

22、本工序本工序和和终工序终工序而间接获得，而间接获得， 为封闭环。为封闭环。 解得：解得：L L2 2=53.7=53.7（本工序工序尺寸及公差）（本工序工序尺寸及公差） 图图1-461-46表示，考虑位置误差表示，考虑位置误差( (同轴度同轴度) )时的尺时的尺 寸链。寸链。 当其误差很小时，（小于一个数字级）可忽略。当其误差很小时，（小于一个数字级）可忽略。 . . ( (三三) ) 保证零件表面处理层深度和工艺尺寸链。保证零件表面处理层深度和工艺尺寸链。 例图例图1-471-47，轴的渗碳磨削工艺尺寸链。，轴的渗碳磨削工艺尺寸链。 工艺路线工艺路线:1:1、车外圆（上工序）、车外圆（上工序

23、） 2 2、渗碳（本工序）、渗碳（本工序）基准不重合基准不重合 3 3、磨外圆（下工序）、磨外圆（下工序） 同时要求保证同时要求保证 渗碳层深度（间接获得）。渗碳层深度（间接获得）。 求：本工序工序尺寸求：本工序工序尺寸L L2 2（渗碳深度）（渗碳深度） 分析：渗碳层保留深度分析：渗碳层保留深度L L0 0 单边值（图面尺寸）单边值（图面尺寸） 渗碳深度渗碳深度L L2 2单边值。单边值。 按尺寸链图，代入公式求解得：按尺寸链图，代入公式求解得：L L2 2=0.7=0.7 0.0250.025 0.0080.008 . . （四）、余量校核（四）、余量校核 各工序中加工余量由查表及经验确定

24、。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，实际余量是变化因为各工序尺寸的公差存在，实际余量是变化 的。的。 例图例图1-491-49， 1 1、工艺路线、工艺路线 1 1）精车）精车A A面，由面，由B B处切断。处切断。 2 2）以）以A A面定位，精车面定位，精车B B面。面。 3 3）以）以B B面定位，磨面定位，磨A A面。面。 4 4）以）以A A面定位，磨面定位，磨B B面。面。 . . 2 2、尺寸链图（、尺寸链图（b b）为关联尺寸链）为关联尺寸链 分解为基本尺寸链尺寸链图（分解为基本尺寸链尺寸链图（c c） 3 3、已知：、已知：L L1 1=31=31

25、0.1mm; L0.1mm; L2 2=30.4=30.40.05mm;0.05mm; L L3 3=30.15=30.150.02mm; L0.02mm; L1 1=30=300.02mm;0.02mm; 求求( (校核校核)Z)Z2 2、 、 、Z Z3 3、Z Z4 4 解得：解得：Z Z2 2、 、 、Z Z3 3、Z Z4 4， ， Z Z4 4=0.15 =0.15 0.04mm0.04mm 即： 即：Z Z4max 4max=0.19 =0.19、 Z Z4min 4min=0.11 =0.11 磨削余量偏大，进行适当调整。磨削余量偏大，进行适当调整。( (过程略过程略) ) .

26、 三、用图表法确定工序尺寸及余量三、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。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。重合需用尺寸链计算，公差，余量确定复杂。 步骤：步骤： （一）绘制加工过程尺寸联系图（一）绘制加工过程尺寸联系图 1 1、画出工件简图，标注相关设计尺寸。、画出工件简图，标注相关设计尺寸。 2 2、按加工工序列表填写工艺过程，画加工符、按加工工序列表填写工艺过程，画加工符 号（箭头等）。号（箭头等）。 （二）工艺尺寸链查找（二）工

27、艺尺寸链查找 . 1 1、与设计尺寸有关的工序尺寸、与设计尺寸有关的工序尺寸L L01 01 、L L1 1。 2 2、中间工序尺寸（与余量有关）、中间工序尺寸（与余量有关）Z Z4 4、Z Z5 5、Z Z6 6 3 3、查找工艺尺寸链，画尺寸链图、查找工艺尺寸链，画尺寸链图 （三）计算项目（三）计算项目 1 1、确定公差与余量、确定公差与余量( (经济精度与调整经济精度与调整) ) 2 2、计算余量变动量，平均余量，平均工序尺、计算余量变动量，平均余量，平均工序尺 寸。寸。 注：粗加工工序毛坯余量较大，可不计算。注：粗加工工序毛坯余量较大，可不计算。 3 3、按、按“入体入体”原则标注工序

28、尺寸。原则标注工序尺寸。 . 一、时间定额一、时间定额 1 1、概念（工时定额）、概念（工时定额） 合理性、先进性合理性、先进性 2 2、时间定额的组成：、时间定额的组成： （1 1）基本时间）基本时间t t基 基 可通过计算确定，例如车削加工（参考图可通过计算确定，例如车削加工（参考图1-531-53） i nf lll t 21 基 其它各种不同情况可参考手册。其它各种不同情况可参考手册。 第六节时间定额和提高生产率的途径第六节时间定额和提高生产率的途径 . （2 2）辅助时间）辅助时间t t辅 辅 工序中的辅助动作时间：装卸工件、机床工序中的辅助动作时间：装卸工件、机床 开、停、变速、测

29、量工件等，可通过查表或实开、停、变速、测量工件等，可通过查表或实 测确定。测确定。 （1 1）（）（2 2）项总称为操作时间）项总称为操作时间t t操 操 （3 3）t t布置 布置 t t布置 布置=2 =27 7 t t操 操 （4 4）t t准终 准终 加工一批零件时，针对工序内容加工一批零件时，针对工序内容 的准备工作，结束工作时间。的准备工作，结束工作时间。 N N（批量）较大时，（批量）较大时，t t准终 准终/N /N可以忽略可以忽略 . 1 1、单件时间和工时定额。、单件时间和工时定额。 单件、批量生产时单件、批量生产时 T T单件 单件=t =t基 基+t +t辅 辅+t +

30、t布置 布置+t +t休 休 T T定额 定额=T =T单 单+ t + t准终 准终/ /n 大量生产时大量生产时 T T定额 定额= T = T单 单 二、提高生产率的途径二、提高生产率的途径 多方面的途径（设计、制造）多方面的途径（设计、制造） . （一）设计（一）设计 1、合理的结构工艺性、加工精度、表面、合理的结构工艺性、加工精度、表面 粗糙等。粗糙等。 2、零件、部件、产品的三化程度（通用、零件、部件、产品的三化程度（通用、 标准、系列）标准、系列） （二）先进的工艺及设备（二）先进的工艺及设备 1、毛坯、毛坯 2、机加工、机加工 3、装配、装配 . （三）先进的管理：计划、准备、服务、技术、三）先进的管理：计划、准备、服务、技术、 质量、经济分析等。质量、经济分析等。 提高机加工生产率的工艺途径：提高机加工生产率的工艺途径： （一）缩短（一）缩短t t基 基 1 1、（、（V V、F F、a ap p）。 2 2、多刀、多刃、及单刀多件等。、多刀、多刃、及单刀多件等。 图图1 15454、5555、5656、5757、5858、5959、6060 （二）减少（二）减少t t辅 辅 1 1、 夹具，机床操作自动化等。夹具，机床操作自动化等。 2 2、 与与t t基 基重叠。 重叠。 多工位多工位t