关于毛坯尺寸基准及余量公差的探讨

1、关于毛坯尺寸基准及余量公差的探讨摘要：从毛坯尺寸功能的角度出发， 论述了将毛坯粗基准作为毛坯尺寸标注基准对提高毛坯精度的积极意义， 并举例证明。 又提出毛坯各加工面根据影响其尺寸精度的毛坯尺寸个数的多少将这些面分为、 、 等毛坯面，且其余量公差等级依次降低。关键词：毛坯尺寸基准粗加工余量一、引言毛坯制造作为机械制造的第一步， 其质量的好坏对后续机械加工有重要的影响，当从毛坯功能的角度考虑时， 毛坯各加工面应该赋予合理的加工余量及余量公差。过去人们为了解决加工不到的情况，采用加减尺寸扩大余量的办法，这样就使得造成一些加工面余量过大，因此为了更好地解决这个问题，除了提高铸造工艺的技术水平外，还应该

2、从毛坯尺寸设计的角度改进。从机械加工工艺方向考虑， 我们希望各加工面有着合理的加工余量，但是通常来说毛坯的尺寸误差较大，而且毛坯加工时是通过粗基准定位的，如果从“最短尺寸链原理” 的角度想， 若各加工面的尺寸都以粗基准作为尺寸基准，那么其中影响加工面余量的毛坯尺寸就只有一个（后面会给予证明），这样余量误差就会最小。二、毛坯尺寸设计传统的毛坯设计方法中没有考虑毛坯设计基准选择的合理性，只是在零件图的基础上， 给零件设计尺寸加减余量， 这样毛坯的尺寸公差（包括形位公差，以下均省略）就可能较大，而且各加工面的余量分配也不合理。2.1 毛坯尺寸基准的选择毛坯的制造应当以更有利于加工为目标，其尺寸基准的

3、选择也应当以保证毛坯的尺寸公差最小为目标。 在过去人们习惯以零件的尺寸基准作为毛坯的尺寸基准，但是零件尺寸基准的选择以满足装配精度为目的，由此看来零件的尺寸基准并不一定适合作为毛坯尺寸基准。经过误差计算， 我们发现如果以粗基准作为毛坯尺寸设计基准，能使各毛坯面的尺寸公差最小。 因为粗基准在工件的加工过程中起着承上启下的作用，对粗加工余量有影响的工序尺寸和毛坯尺寸的交汇点必定是粗基准【2】。 而且粗基准有两个特征：1）粗基准面的粗加工余量公差最小；2）粗基准面和其他加工过的面之间的尺寸及位置误差最小。以上粗基准面的特征， 说明影响毛坯尺寸基准可从粗基准作为切入点。下面通过证明粗基准面对各面粗加工

4、余量的影响情况。假设某零件加工时粗基准为n面，nb1、b1c1、b1f1、c1e1、c1b2、f1n1，这里的英文字母为各面代号，下标为工件各面加工次数，例如b1表示第一次加工b 面，无下标的为毛坯面。则由工艺尺寸式算得， n 面的粗加工余量 nn1nb1f1n1。由此可见 nn1只和工序尺寸 nb1、b1f1、f1n1有关，和毛坯尺寸无关；但对于其他面的粗加工余量，例如f 面的粗加工余量ff1f&nb1f1,面 f 的粗加工余量除和工序尺寸nb1、b1f1有关外，还与 f 和 n 面之间的尺寸有关，如果n 面是 f 面的粗基准，则只有一个毛坯尺寸影响 f 面的余量，否则将有至少两个毛

5、坯尺寸影响ff1，这样会加大余量公差【2】。由以上的推理可知， 如果以粗基准面作为毛坯尺寸基准面的话，那么只有一个毛坯尺寸影响粗加工余量公差。虽然在实际情况中， 在对模具、 模样和铸型制造时以粗基准作为工艺基准不易实现，但是仍应以尽量少的毛坯尺寸联系加工面和粗基准面。2.2 各毛坯余量公差选好毛坯尺寸标注基准后， 就要考虑赋予余量公差问题。 在实际情况中， 某些加工面的尺寸不宜将粗基准面作为尺寸基准，要通过其他毛坯面间接的确定此类毛坯面的尺寸， 这时影响这类毛坯面余量的毛坯尺寸个数就不止一个，因此其余量精度也会低一些。 传统的毛坯尺寸设计时， 余量的公差是一致的， 但是根据上面证明可知，根据加

6、工面与粗基准之间的毛坯尺寸个数的多少可以确定各加工面的余量公差， 因此余量的公差不应该统一， 应根据尺寸标注的方式来分赋予不同的余量公差。通过分析可知各加工面的余量是有差别的。我们将直接以粗基准作为尺寸基准的加工面成为 面，有两个毛坯尺寸影响的称为 面，以此类推有 、 、 等面。对于 面，余量的尺寸精度可以高一些，就可以适当的减小余量。对于 、 、等面，由于影响这些面的尺寸公差的毛坯尺寸个数是递增的，那么余量的公差也应当是逐渐增大。三 、举例说明如图 1 为一轴承座零件图，材料为ht200，铸造方式为砂型铸造， 机器造型和壳型，选 8 级尺寸精度和 e 级的 ram 精度，根据 gb/t641

7、4，件尺寸公 差为2mm,ram为 1.4mm，加工面的平均余量为 2.4mm。其中是要保证的尺寸。加工工序为：工序 5：以 ax、ay为粗基准，粗加工面 bx、cx、by，保证尺寸 ax、axbx1、ayby1，保证尺寸 axbx1=34.6 0.2，axcx1=145.4 0.2，ayby1=20 0.2；工 序10 ： 以bx1和 左 边 平 台by1为 基 准 半 精 加 工 cx2， 保 证 尺 寸bx1cx2=110.5 0.1mm；工序 15:以 cx2和右边平台 by1为基准加工 bx1，保证尺寸 cx2bx2=；工序 20：以 cx2、by1为基准，钻 ?20 孔,攻 m10

8、 螺纹，铣高 75 的平面，保证尺寸 by1cy1=60 0.1mm,by1dy1=75 0.1mm 。工序尺寸有axbx1、axcx1、ayby1、bx1cx2、cx2bx2、by1cy1、by1dy1。工序尺寸中带下标x 或者 y 分别代表该尺寸在相应的这两个方向的分量。如axbx表示 ab 在 x 方向上的分量。图 2 为传统毛坯尺寸图， 标注方法为在零件图的基础上加余量。图 3 为基于功能设计的毛坯尺寸标注图，因ax面为毛坯所选择的粗基准面，它是在整个毛坯加工中起到定位限制作用。 根据前面的分析， 直接选择粗基准面为毛坯标准的基准比选择其他面要更精确。按照图 2 即传统的标注方法， c

9、x面粗加工余量 : cx1cx=cx1axbxcx cx1cx =-axcx+axbx+bxcx cx1cx =-(147.41)+(32.6 0.1)+(114.80.1)=(2 2.2)mm cx1ax表示加工面 cx1与粗基准 ax之间的尺寸， 这个尺寸只是由工序尺寸决定的，是固定的尺寸值。 而 axbxcx是基准面 ax与毛坯面 cx之间的尺寸， 它由毛坯尺寸 axbx,bxcx两个毛坯尺寸影响，它们的误差都会影响到加工余量cx1cx的精度，由此可见在这种情况下cx面属于 面。按照图 3 的标注方法，粗加工余量: cx1cx=cx1axcx cx1cx=-ax cx1+ axcxcx1

10、cx=-(140.4 0.2)+(142.41)=(2 1.2)mm 用同样的方法分析得出， 工序尺寸不变， 仍然是 cx1ax。而影响毛坯尺寸变成一个尺寸即 axcx,这就大大减小了毛坯尺寸误差。从结果看出，用传统方法标注的话，余量会有cx1cx=-0.2mm的情况；如果按照原则来标注的话，余量最小为cx1cx=0.8mm，cx面也由 面变为 面。四、结论根据最短路径毛坯尺寸设计的思想，在理想状况下，如果毛坯尺寸都以机械加工中的粗基准， 就能使影响粗加工余量精度的毛坯尺寸个数限制在一个，这样毛坯件的尺寸精度就比较高，而且有利于机械加工。 但是，实际中毛坯各面的尺寸标注不可能都以粗基准作为标注基准，难免会出现 、 、等毛