加工余量、工序尺寸及其公差的确定

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械制造工艺,机电工程系 张莉,第二章 机械加工工艺根底知识,2.1 机械加工工艺过程的根本概念及常用术语,2.2 机械加工工艺规程和工艺文件,2.3 零件的工艺性分析,2.4 零件外表加工方法的选择与工艺路线的拟订,2.4.4 加工余量、工序尺寸及其公差确实定,1、加工余量的概念,为了保证零件的质量精度和粗糙度值，在加工过程中，需要从工件外表上切除的金属层厚度，称为加工余量。,加工余量过大 材料浪费，本钱增大；,加工余量过小 不能纠正加工误差，质量降低。,所以，应在保证质量的前提下，选择加工余量尽可能小。,加工余量又有总余量和工序余量之分。,总余量：某一外表毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为总余量，以Z总表示。,工序余量：相邻两工序的工序尺寸之差称为工序余量，以Zi表示。,单边余量与双边余量,根据零件的结构不同，加工余量有单边面和双边面之分,见P45,加工余量和工序尺寸的关系,对于被包容面：,Z=上工序根本尺寸-本工序根本尺寸,对于包容面：,Z=本工序根本尺寸-上工序根本尺寸,加工余量和工序尺寸的关系,2、影响加工余量的因素,在确定工序的具体内容时，其工作之一就是合理地确定工序加工余量。加工余量的大小对零件的加工质量和制造的经济性均有较大的影响。加工余量过大，必然增加机械加工的劳动量、降低生产率；增加原材料、设备、工具及电力等的消耗。加工余量过小，又不能确保切除上工序形成的各种误差和外表缺陷，影响零件的质量，甚至产生废品。,由前述内容可知，工序加工余量公称值，以下同除可用相邻工序的工序尺寸如Z=a-b表示外，还可以用另外一种方法表示，即：工序加工余量等于最小加工余量与前工序工序尺寸公差之和如Z=Zmin+Ta。因此，在讨论影响加工余量的因素时，应首先研究影响最小加工余量的因素。,影响最小加工余量的因素较多，现将主要影响因素分单项介绍如下：,1、上道工序加工外表的外表质量,1上道工序形成的外表粗糙度和缺陷层深度Ra和Ha 为了使工件的加工质量逐步提高，一般每道工序都应切到待加工外表以下的正常金属组织，将上道工序形成的外表粗糙度和缺陷层切掉。,2、影响加工余量的因素,影响最小加工余量的因素较多，现将主要影响因素分单项介绍如下：,1、上道工序加工外表的外表质量,2上道工序形成的形状误差和位置误差a 当形状公差、位置公差和尺寸公差之间的关系是独立原那么时，尺寸公差不控制形位公差。此时，最小加工余量应保证将前工序形成的形状和位置误差切掉。,以上影响因素中的误差及缺陷，有时会重叠在一起，如以下图所示，图中的x为平面度误差、w为平行度误差，但为了保证加工质量，可对各项进行简单叠加，以便彻底切除。,2、影响加工余量的因素,1、上道工序加工外表的外表质量,2、上道工序的尺寸公差,T,a,2、影响加工余量的因素,1、上道工序加工外表的外表质量,2、上道工序的尺寸公差,T,a,3、本道工序的安装误差,b,上述各项误差和缺陷都是上道工序形成的，为能将其全部切除，还要考虑本工序的装夹误差b的影响。如右图所示，由于三爪自定心卡盘定心不准，使工件轴线偏离主轴旋转轴线e值，造成加工余量不均匀，为确保将前工序的各项误差和缺陷全部切除，直径上的余量应增加2e。装夹误差,b,的数量，可在求出定位误差、夹紧误差和夹具的装夹误差后求得。,2、影响加工余量的因素,综上所述，影响工序加工余量的因素可归纳为以下几点：,上道工序形成的外表粗糙度和外表缺陷层深度Ra+Da,上道工序形成的形状误差和位置误差 a ,上道工序的工序尺寸公差Ta,本工序的装夹误差b,加工余量计算公式 P48,对双边余量：,对单边余量：,2、影响加工余量的因素,3、加工余量确实定,1分析计算法,是根据加工余量计算公式和一定的试验资料，通过计算确定加工余量的一种方法。采用这种方法确定的加工余量比较经济合理，但必须有比较全面可靠的试验资料及先进的计算手段方可进行，故目前应用较少。,1分析计算法,2查表修正法,根据生产实践和试验研究，已将毛坯余量和各种工序的工序余量数据聚集于手册。确定加工余量时，可从手册中获得所需数据，然后结合工厂的实际情况进行修正。查表时应注意表中的数据为公称值，对称外表轴孔等的加工余量是双边余量，非对称外表的加工余量是单边余量。这种方法目前应用最广。,3、加工余量确实定,1分析计算法,2查表修正法,3经验估计法,此法是根据实践经验确定加工余量。为防止加工余量缺乏而产生废品，往往估计的数值总是偏大，因而这种方法只适用于单件、小批生产。,3、加工余量确实定,1分析计算法,2查表修正法,3经验估计法,3、加工余量确实定,在确定加工余量时，,总加工余量,和,工序加工余量,要分别确定。,总加工余量,的大小与选择的毛坯制造精度有关。用,查表法,确定,工序加工余量,时，,粗加工工序,的加工余量不应查表确定，而是用总加工余量减去各工序余量求得，同时要对求得的粗加工工序余量进行分析，如果过小，要增加总加工余量；过大，应适当减少总加工余量，以免造成浪费。,工序尺寸是工件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸，与之相应的公差即工序尺寸的公差。工序尺寸及其公差确实定，不仅取决于设计尺寸、加工余量及各工序所能到达的经济精度，而且还与定位基准、工序基准、测量基准、编程原点确实定及基准的转换有关。,工序尺寸及其公差的计算分两种情况：工艺基准和设计基准重合情况下工序尺寸与公差确实定，工艺基准和设计基准不重合情况下工序尺寸与公差确实定。,4工序尺寸及其公差确实定,1基准重合时，工序尺寸及其公差的计算,生产上绝大局部加工面都是在基准重合(工艺基准和设计基准重合)的情况下进行加工的，基准重合情况下工序尺寸与公差确实定过程如下：,1确定毛坯总余量和各加工工序的工序余量查表修正法,2确定工序根本尺寸,4工序尺寸及其公差确实定,从最终加工工序开始，即从零件图上的设计尺寸开始，一直往前推算到毛坯尺寸。最终工序根本尺寸等于零件图上的根本尺寸，某工序根本尺寸等于后道工序根本尺寸加上或减去后道工序余量。,1基准重合时，工序尺寸及其公差的计算,生产上绝大局部加工面都是在基准重合(工艺基准和设计基准重合)的情况下进行加工的，基准重合情况下工序尺寸与公差确实定过程如下：,1确定毛坯总余量和各加工工序的工序余量,2确定工序根本尺寸,4工序尺寸及其公差确实定,3确定工序公差,最终加工工序尺寸公差,等于,设计尺寸公差,，其余各加工工序按各自所采用加工方法的加工经济精度确定工序尺寸公差。,1基准重合时，工序尺寸及其公差的计算,生产上绝大局部加工面都是在基准重合(工艺基准和设计基准重合)的情况下进行加工的，基准重合情况下工序尺寸与公差确实定过程如下：,1确定毛坯总余量和各加工工序的工序余量,2确定工序根本尺寸,4工序尺寸及其公差确实定,3确定工序公差,4标注工序尺寸公差,最终加工工序尺寸的公差按设计尺寸标注，其余工序尺寸公差按“入体原那么标注。,1拟定加工路线：,粗车,半精车,淬火,粗磨,精磨,研磨,2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= 6 mm,那么取粗车余量：4.49 mm,工序尺寸及其公差确实定实例1,3确定各工序的经济精度及外表粗糙度,按“入体原那么分配偏差,查表:,研磨：,精磨：,粗磨：,半精车：,粗车：,2mm,毛坯：,工序尺寸及其公差确实定实例1,4确定工序尺寸及其公差,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,工序尺寸及其公差确实定实例1,某轴直径为60mm，其尺寸精度要求为IT5，外表粗糙度要求为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。现在来计算各工序的工序尺寸及公差。,工序尺寸及其公差确实定实例2,工序,名称,工序余量,/mm,基本工序尺寸,/mm,工序加工经济精度等级及工序尺寸公差,表面粗糙度,/m,工序尺寸及公差,/mm,研磨,0.01,60,h5,（ ）,Ra0.04,精磨,0.1,60+0.01=60.01,h6,（ ）,Ra0.16,粗磨,0.3,60.01+0.1=60.11,h8,（ ）,Ra1.25,半精车,1.1,60.11+0.3=60.41,hll,（ ）,Ra1.5,粗车,4.49,60.41+1.1=61.51,h13,（ ）,Ra16,锻造,6,61.51+4.49=66,2,66,2,数据确定方法,查表确定,第一项为图样规定，其余计算得到,第一项为图样规定，毛坯公差查表，其余按经济加工精度及入体原则定,第一项为图样规定，其余查表确定,各工序的工序尺寸及公差确实定,某主轴箱体主轴孔的设计要求为100H7，Ra=0.8m。其加工工艺路线为：毛坯粗镗半精镗精镗浮动镗。试确定各工序尺寸及其公差。,解,从机械工艺手册查得各工序的加工余量和所能到达的精度，具体数值见下表中的第二、三列，计算结果见下表中的第四、五列。,工序尺寸及其公差确实定实例3,工序尺寸及其公差确实定实例3,工序名称,工序余量,工序的经济精度,工序基本尺寸,工序尺寸及公差,浮动镗,0.1,100,，,R,a=0.8m,精镗,0.5,100-0.1=99.9,，,R,a=1.6 m,半精镗,2.4,99.9-0.5=99.4,，,R,a=6.3 m,粗镗,5,99.4-2.4=97,，,R,a=12.5 m,毛坯孔,8,(1.2),97-5=92,921.2,