机械制造基础 课件 2.5确定加工余量及工序尺寸

2.5确定加工余量及工序尺寸01加工余量的确定03工序尺寸计算实例分析02工序尺寸及公差的确定

2.5.1加工余量的确定

加工余量的确定是机械加工中很重要的内容，正确地确定加工余量具有重要的经济意义。

加工余量过大，不但浪费材料，而且增大了机械加工的工作量，会降低劳动生产率，增加产品的成本。在某些情况下，还会影响产品质量的提高。

加工余量太小，会提高毛坯的制造精度要求，使毛坯制造困难，另一方面还会造成表面加工困难，甚至会因毛坯表面缺陷未能完全切除即达到规定的尺寸要求而致使工件报废。1.加工余量的基本概念工件从毛坯成为成品的整个切削过程中，某表面所切除的材料层总厚度称为该表面的总余量。总余量加工过程包括若干个工序，工件某一表面在一道工序中被切除的金属层厚度，即相邻工序的工序尺寸之差，称为该表面的工序余量。工序余量加工余量分工序余量和总余量。机械加工时，应保证在切除上道工序留下的缺陷的前提下，尽量减小加工余量。总余量等于该加工表面各工序余量之总和。

加工余量等于各工序余量总和计算工序余量，有外表面和内表面之分。外表面是指确定该表面位置的工序尺寸在加工后减小的表面（相当于外圆表面）；内表面是指确定该表面位置的工序尺寸在加工后增大的表面（相当于内圆表面）。图2-8工序的基本余量a)外表面加工b）内表面加工对于外表面：z=a-b对于内表面：z=b-a式中a——前工序的基本尺寸，mm

b——本工序的基本尺寸，mm

计算工序余量，有外表面和内表面之分。外表面是指确定该表面位置的工序尺寸在加工后减小的表面（相当于外圆表面）；内表面是指确定该表面位置的工序尺寸在加工后增大的表面（相当于内圆表面）。图2—10回转表面的工序基本余量a）轴加工b）孔加工对于轴：2z=da-db,对于孔：2z=Db-Da式中da，Da——前工序轴、孔的基本尺寸，mmdb，Db——本工序轴、孔的基本尺寸，mm

由于毛坯制造和切削加工都存在加工误差，对于一批工件来说，每个工件在加工时实际切除的工序余量是变化的，与基本余量并不一定吻合，因此加工余量除基本余量外，还有最大余量与最小余量之分。对于外表面：工序最大余量为前工序最大极限尺寸与本工序最小极限尺寸之差，即

Zmax=amax-bmin工序最小余量为前工序最小极限尺寸与本工序最大极限尺寸之差，即Zmin=amin-bmax对于内表面：工序最大余量为本工序最大极限尺寸与前工序最小极限尺寸之差，即Zmax=bmax-amin工序最小余量为本工序最小极限尺寸与前工序最大极限尺寸之差，即zmin=bmin-amax2.影响加工余量的因素(1)前工序（或毛坯）表面的加工痕迹和缺陷层

对于毛坯表面，有铸铁的冷硬层、气孔、夹渣，锻件和热处理的氧化皮、脱碳层、表面裂纹等。对于切削后的表面，有表面粗糙和因切削而产生的塑性变形层（残余应力和冷作硬化层）等。(2)前工序的尺寸公差

前工序加工后，表面存在尺寸误差和形状误差，这些误差的总和一般不超过前工序的尺寸公差。在成批加工工件时，为了纠正这些误差，确定本工序余量对应计入前工序的尺寸公差。(3)前工序的相互位置公差

前工序加工后的某些相互位置误差，并不包括在尺寸公差范围内，因此在确定余量时应计入这部分误差。(4)本工序加工时的安装误差

包括工件的定位误差、夹紧误差和夹具的制造与调整误差或工件的较正误差等。这些误差直接影响工件被加工表面与切削刀具之间的相对位置，使加工余量不均匀，基至造成余量不够，因此，在确定工序余量时应考虑安装误差的影响。3.工序余量所包含的内容1）上道工序的尺寸公差工序余量必须大于上道工序的尺寸公差，才能保证消除上道工序的形状误差。2）上道工序加工后各表面相互位置偏差和工件热处理所产生的变形及尺寸变化当加加工表面本身为定位基准时，由于不能校正位置误差，故其余量中不应考虑位置误差。3）上道工序的表面变质层厚度和表面粗糙度这一项是光整加工时确定加工余量的主要因素。4）本道工序的安装误差以加工表面为定位基准时不考虑这项误差。4.确定加工余量的方法

1)分析计算法

分析计算法是根据计算公式和一定的试验资料，对影响加工余量的因素逐项分析计算。此方法确定的加工余量比较科学和精确，但计算时需要很多原始资料，且计算过程复杂，所以，目前仅在大批量生产中应用。2)经验估计法

经验估计法是由生产经验丰富的工人和技术人员根据工厂生产的实际情况，依靠实际经验估计工件各表面的毛坯余量和各工序的工序余量。这种方法容易操作，但有时也会受经验的限制，使确定的余量不够精确。为了防止余量不够而产生废品，估计余量一般偏大。此方法适用于单件和小批量生产。3)查表修正法

查表修正法是以机械加工工艺手册中推荐的加工余量数据为基础，结合本厂长期生产实践与试验研究积累的有关加工余量数据进行修正，然后确定加工余量数值。这种方法确定的加工余量比较可靠，所以，目前在工厂中应用较广泛。

常用的各种加工方法的加工余量参考附录中附表1—附表9。2.5.2工序尺寸及其公差的确定

工序尺寸是指在加工过程中各工序所要达到的尺寸，也就是在工序图上所标注尺寸。

在编制机械加工工序卡时，需要画出工序简图，并在工序简图中标注本道工序的尺寸，因此，需要先进行工序基本尺寸计算。2.工序尺寸及其公差的确定

工序余量确定之后，就可以计算工序基本尺寸。工序尺寸及其公差的确定与工序余量的大小和工序基准的选择有关。（1）基准重合时工序基本尺寸的计算

当工序基准或定位基准与设计基准重合时，被加工表面的最终工序的基本尺寸一般可直接按零件图样规定的尺寸确定，

中间各工序的基本尺寸则根据零件图样规定的尺寸依次加上（对于外表面）或减去（对于内表面）各工序的加工余量求得，计算的顺序是由后向前推算（逆推法），直至毛坯尺寸。（2）基准不重合时工序基本尺寸的计算

当工序基准或定位基准与设计基准不重合时，工序基本尺寸的计算比较复杂，需用工艺尺寸链来分析计算。2.5.3确定工序尺寸的公差及工序尺寸计算实例分析1.确定工序尺寸的公差当工序基本尺寸确定之后，需要确定工序尺寸的公差。工序尺寸的公差等级可按各种加工方法的经济精度和各工序对加工过程的质量控制要求选定，然后查阅有关标准公差数值表，确定工序尺寸的公差。毛坯尺寸公差按照毛坯制造方法或根据所选型材的品种、规格确定。

在确定各工序尺寸的公差时，既要参考各工序采用的加工方法获得的经济精度，又要保证下一道工序有足够的余量。经过长期的生产实践，总结出工序尺寸公差的标注规则：工序尺寸公差规定按“入体原则”标注，即对于外尺寸（轴），其尺寸偏差按h配置，如图2-11所示；对于内尺寸（孔），其尺寸偏差按H配置，如图2-12所示。毛坯尺寸的公差一般为双向对称标注。图2—11轴的公差带位置图2—12孔的公差带位置2.工序尺寸计算实例分析

如下图所示，零件的毛坯为一般精度的热轧圆钢，其Ø42g6外圆的加工工艺路线为粗车一半精车一粗磨一精磨，试确定各工序余量及加工余量。分析：基本尺寸为Ø42mm，长度为160mm的轴的粗车余量Z4=2.Omm，半精车余量Z3=1.3mm，粗磨余量z2=0.3mm，精磨余量Z1=0.1mm，则加工余量z为：z=z1+z2+z3+z4=0.1mm+0.3mm+1.3mm+2.0mm=3.7mm2.工序尺寸计算实例分析

确定如下图所示的轴各工序尺寸及其公差(1)按逆推法计算各工序基本尺寸精磨后（最终工序尺寸）：d1=42mm粗磨后：d2=d1+z1=42mm+0.1mm=42.1mm半精车后：d3=d2+z2=d1+z1+z2=42mm+0.1mm+0.3mm=42.4粗车后：d4=d3+z3=d1+z1+z2+z3=42mm+0.1mm+0.3mm+1.3mm=43.7mm毛坯：d5二d4+z4=d1十zl+z2+z3+z4=42mm+O．1mm+O．3mm+1.3mm+2.Omm=45.mm2.工序尺寸计算实例分析

(2)根据各加工工序所能达到的经济精度，查阅标准公差数值表，按“入体原则”确定公差。1)各加工工序所能达到的经济精度精磨后（由图2-13知）：IT6粗磨后：IT9半精车后：IT11粗车后：IT132）查阅标准公差数值表IT6=0.016mm,IT9=0.062mm,IT11=0.160mm,IT13=0.39mm。由各工