第三、五、六节 加工余量、工序尺寸及其

第三节加工余量、工序尺寸及其公差的确定一、加工余量的概念加工总余量与工序余量

加工总余量即毛坯余量，是指毛坯尺寸与零件设计尺寸之差，也就是某加工表面上切除的金属层总厚度。工序余量是指相邻两工序的尺寸之差，也就是某道工序所切除的金属层厚度。显然有:Z0--某表面加工总余量；Zi--该表面第i个工序加工余量n--该表面的机械加工工序数；工序余量计算公式设某加工表面上道工序的尺寸为a，本道工序的尺寸为b，则本道工序的工序余量Zb可表示成:对于被包容表面（图5-25a,c):对于包容表面(图5-25b,d)

单边余量与多边余量工序余量又有单边余量和双边余量之分。通常平面加工属于单边余量（图5-25a，b）,回转面（外圆、内孔等）和某些对称平面（键槽等）加工属于双边余量（图5-25c，d）。双边余量各边余量等于工序余量的一半（图5-25c，d）。单边余量与双边余量最大余量、最小余量、平均余量、余量公差余量作为尺寸，也有基本尺寸，上、下偏差和公差，即有标称余量，最大余量、最小余量和余量公差。其计算公式为(见图5-26工序余量与工序尺寸的关系)：

一般情况下，工序尺寸按“入体原则”标注。被包容尺寸：指实体尺寸。例如：轴的外径，长方体的长、宽、高。其最大尺寸作为工序尺寸的基本尺寸(公称尺寸)，上偏差为零。表示为：

包容尺寸：指非实体尺寸。例如：孔的直径，槽的宽度。其最小尺寸作为工序尺寸的基本尺寸(公称尺寸)，下偏差为零。表示为：毛坯尺寸则按双向对称偏差的形式标注。表示为：加工余量和工序尺寸的关系加工余量和工序尺寸的关系：对于被包容面：Z=上工序基本尺寸-本工序基本尺寸对于包容面：Z=本工序基本尺寸-上工序基本尺寸基本余量：最小余量：最大余量：平均余量：amax,amin--前工序最大，最小极限尺寸；bmax,bmin--本工序最大，最小极限尺寸；am--前工序平均尺寸；bm--本工序平均尺寸;Ta--前工序尺寸公差;Tb--本工序尺寸公差.余量公差：工序余量构成加工余量主要取决于前一工序加工面的状态。为保证本工序的加工精度，需将前一工序加工面的缺陷部分去除.因此，加工余量应包括：1)上工序的尺寸公差Ta，本道工序应切除上道工序尺寸公差中包含的各种可能产生的误差。2)上一工序产生的表面粗糙度Ry和表面缺陷层深度Ha，其数值可参考表5-10。3)上一工序留下的形位误差ea。4)本工序的装夹误差εb。这项误差直接影响被加工面对于切削刀具的相对位置,因此也应该包含在最小余量之中.二、影响加工余量大小的因素上道工序的尺寸公差Ta影响加工余量的因素：上道工序加工表面的表面质量

Ra、Ha上道工序的位置误差ρa本道工序的安装误差εb表5-10各种加工方法的表面粗糙度Ry和表面缺陷层Ha的数值（μm）加工方法RyHa加工方法RyHa粗车内外圆精车内外圆粗车端面精车端面钻粗扩孔精扩孔粗铰精铰粗镗精镗磨外圆磨内圆15～1005～4015～2255～5445～22525～22525～10025～1008.5～2525～2255～251.7～151.7～1540～6030～4040～6030～4040～6040～6030～4025～3010～2030～5025～4015～2520～30磨端面磨平面粗刨精刨粗插精插粗铣精铣拉切断研磨超级加工抛光1.7～151.5～1515～1005～4525～1005～4515～2255～451.7～3545～2250～1.60～0.80.06～1.615～3520～3040～5025～4050～6035～5040～6025～4010～20603～50.2～0.32～5工序余量的计算公式由于上述3）、4）项误差具有方向性，其和应按矢量加法进行计算，再取其模计入余量。于是得到余量计算公式：(轴、孔加工时）（5-8）（平面加工时）分析计算法在影响因素清楚﹑统计分析资料齐全的情况下，可以采用分析计算法，用（5-8）式计算出工序余量。计算时应根据所采用的加工方法的特点，将计算式合理简化，如：1）采用浮动镗刀镗孔或浮动铰刀铰孔或拉刀拉孔，由于这些加工方法不能纠正位置误差，故式简化为：三、确定加工余量的方法2）无心磨床磨削外圆时无装夹误差，故（5-8）式可简化为：3）对于研磨、珩磨、抛光等加工方法，其主要任务是去掉前一工序所留下的表面痕迹，因而余量只包含一项Ry值，即：分析计算法确定加工余量的过程较为复杂，多用于大批量生产或贵重材料零件的加工。对于成批单件生产，目前大部分工厂都采用查表法或经验法来确定工序余量和总余量。查表法

查表法是根据《机械加工工艺手册》提供的资料查出各表面的总余量以及不同加工方法的工序余量，方便迅速，使用广泛。需要注意的是：1）目前国内各种手册所给的余量多数为标称余量，标称余量等于最小余量与上一工序尺寸公差之和，即标称余量中包含了上一工序尺寸公差。2）各种手册提供的数据不一定与具体加工情况完全相符，余量值大多偏大，须根据工厂的具体情况加以修正。3)各种铸、锻件的总余量已由有关国家标准给出，并由热加工工艺人员在毛坯图上标定。对于圆棒料毛坯，在选用标准直径的同时，总余量也就确定。因此，用查表法确定加工余量时，粗加工工序余量一般应由总余量减去后续各半精加工和精加工的工序余量之和而求得。经验法经验法是由一些有经验的工艺设计人员或工人根据经验确定余量。这种方法大都用于单件小批生产。在加工过程中，多数情况属于基准重合。此时,可按如下方法确定各工序尺寸和公差：

1)确定各工序加工余量；

2)从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上（对于被包容面）或减去（对于包容面）每道工序的加工余量，可分别得到各工序的基本尺寸；四、工序尺寸确定3)除最终加工工序取设计尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差；4)除最终加工工序按图纸标注公差外，其余各工序按"入体原则"标注工序尺寸公差；

5)一般毛坯余量（即总余量）已事先确定，故第1道加工工序的余量由毛坯余量（总余量）减去后续各半精加工和精加工的工序余量之和而求得.[例5－2]某机床主轴箱体的主轴孔设计尺寸要求为mm,粗糙度为Ra0.8μm,若采用加方法为：粗镗-半精镗-精镗-浮动镗刀块镗。试确定各加工工序的加工余量、工序尺寸及其公差。[解]按机械加工手册所给数据（部分数据可参考表5-10），并按上述方法确定的工序尺寸及公差列于表5-11。工序名称工序加工余量工序基本尺寸IT工序尺寸及公差表面粗糙度（μm）浮动镗刀块镗0.11007

Ra0.8精镗0.5100-0.1=99.98

Ra1.6半精镗2.499.9-0.5=99.410

Ra3.2粗镗8-(0.1+0.5+2.4)=599.4-2.4=9712

Ra6.3毛坯孔897-5=92

＋1－2

——表5-11主轴孔工序尺寸及公差的确定工序间尺寸公差的确定举例：工序间尺寸公差的确定拟定加工路线：粗车半精车淬火粗磨精磨研磨确定各工序的加工余量：查表法：研磨：0.01mm，粗磨：0.3mm，精磨：0.1mm半精车：1.1mm，粗车：4.5mm可得：Z总=6.01mm圆整取：Z总=6mm则取粗车余量：4.49mm3.确定各工序的经济精度及表面粗糙度:按“入体原则”分配偏差查表:研磨：精磨：粗磨：半精车：粗车：毛坯：±2mm4.计算工序间尺寸、公差研磨：50精磨：50+0.01=50.01粗磨：50.01+0.1=50.11半精车：50.11+0.3=50.41粗车：50.41+1.1=51.51锻造毛坯：51.51+4.49=56[思考题5-4]某轴直径尺寸为m（精度IT6），粗糙度为Ra0.8μm。若采用加工方法为：粗车--半精车--粗磨--精磨。试确定各加工工序的工序尺寸及公差。注：由工艺手册查得：精磨余量--0.1mm，粗磨余量--0.3mm，半精车余量--1.1mm，粗车余量--4.5mm答案：1.用查表法确定加工余量由工艺手册查得：精磨余量--0.1mm，粗磨余量--0.3mm，半精车余量--1.1mm，粗车余量--4.5mm。2.计算各工序基本尺寸精磨基本尺寸为50mm，粗磨基本尺寸为50+0.1=50.1mm，半精车基本尺寸为50.1+0.3=50.4mm，粗车基本尺寸为50.4+1.1=51.5mm，毛坯基本尺寸为51.5+4.5=56mm。3.确定各工序加工精度和表面粗糙度查有关表格可确定：精磨精度--IT6，Ra0.4μm，粗磨精度--IT8，Ra1.6μm，半精车精度--IT11，Ra3.2μm，粗车精度--IT13，Ra12.5μm，锻件毛坯公差为±2mm。4.根据经济加工精度查公差表，并将公差按"入体原则“标注在工序基本尺寸上。计算结果汇总于表5-12。

时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。时间定额是安排作业计划、进行成本核算、确定设备数量、人员编制及规划生产面积的重要依据，是工艺规程的重要组成部分。第五节时间定额和提高生产率的途径一、时间定额时间定额的组成：1）基本时间基本时间是指直接用于改变生产对象的尺寸、形状、相互位置，以及表面状态或材料性质等的工艺过程所消耗的时间。对于切削加工而言，基本时间是指切去材料所消耗的机动时间，包括真正用于切削加工的时间以及切入与切出时间。2）辅助时间指为实现工艺过程而必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。这里所说的辅助动作包括：装卸工件、开停机床、改变切削用量、测量工件以及进退刀等。确定辅助时间的方法主要有两种：①在大批量生产中，将各辅助动作分解，然后采用实测或查表的方法确定各分解动作所需消耗的时间，并累加之。②在中小批生产中，按基本时间的一定百分比进行估算，并在实际生产中进行修改，使之趋于合理。3）布置工作地时间指为使加工正常进行，工人照管工作地（如更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的时间。4）休息和生理需要时间5）准备和终结时间指为生产一批产品或零部件，进行准备和结束工作所消耗的时间。包括：加工一批工件前熟悉工艺文件、准备毛坯、安装刀具和夹具、调整机床等准备工作，加工一批工件后拆下和归还工艺装备、发送成品等结束工作。单件时间的计算公式：式中TS--单件时间；tB--基本时间；tA--辅助时间；tC--布置工作地时间；tR--休息与生理需要时间。单件工时定额的计算公式为：式中TQ--单件工时定额；tP--准备终结时间；B--批量。在大批量生产中，由于tp/B数值很小，常常忽略不记，此时有：

提高生产效率，即减小时间定额，可以从时间定额的组成中采取相应的工艺措施。1、缩短基本时间缩短基本时间的主要工艺措施有：1）提高切削用量（切削速度、进给量、切削深度等）。新型刀具材料的研究与开发

碳素工具钢（6-12m/min）－高速钢－硬质合金硬质合金200m/min，陶瓷500m/min立方氮化硼900m/min二、提高生产效率的途径2）采用多刀多刃进行加工，如以铣削代替刨削，采用组合刀具等。3）采用复合工步，使多个表面加工基本时间重合，如多刀加工，多件加工等2、缩短辅助时间辅助时间在单件时间中所占比重较大，不容忽视。缩短辅助时间的主要工艺措施有：1）使辅助动作实现机械化和自动化如采用自动上下料装置，以缩短上下料时间；采用先进夹具，以缩短工件装夹时间等。2）使辅助时间与基本时间重叠如采用多位夹具或多位工作台(图5-52回转、移位工作台)，使工件装卸时间与加工时间重叠；采用在线测量方法，使测量时间与加工时间重叠等。3、缩短布置工作地时间主要是减少换刀时间和调刀时间。如采用自动换刀装置或快速换刀装置，使用不重磨刀具，采用样板或对刀块对刀，以及采用新型刀具材料以提高刀具耐用性。4、缩短准备终结时间在中小批量生产中采用成组工艺和成组夹具可明显缩短准备终结时间。第六节工艺方案的比较与技术经济分析生产一件产品或一个零件所需一切费用的总和称为生产成本。通常，在生产成本中大约有60%～75%的费用与工艺过程直接有关，这部分费用称为工艺成本，工艺成本可分为两部分：一、工艺成本1）可变费用可变费用是与年产量有关且与之成比例的费用，记为NV。它包括材料费Sc，机床工人工资及工资附加费Sz，机床维持费Sw，普通机床折旧费Stjz，刀具费Sdz，通用夹具折旧费Sjz等。2）不变费用不变费用是与年产量的变化没有直接关系的费用，记为CN。它包括调整工人的工资及工资附加费Stz，专用机床折旧费Szz,专用刀具折旧费Szdz，专用夹具折旧费Szjz等。零件全年工艺成本为：式中V–每个零件的可变费用（元/件）N–零件的年生产