机械制造加工工艺 ： 加工余量,工序尺寸及公差的确定.ppt

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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Z0Z0毛坯余量毛坯余量 其中：其中：Z1Z1与毛坯的制造精度有关参看毛与毛坯的制造精度有关参看毛坯余量手册坯余量手册 其余工序余量其余工序余量ZiZi由相关工序的加工由相关工序的加工误差确定上工序和本工序误差确定上工序和本工序niinZZZZZ1210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ZiZi相邻两工序根本尺寸相邻两工序根本尺寸之差；即上工序根本尺寸与本工序根本尺之差；即上工序根本尺寸与本工序根本尺寸之差

2、。寸之差。 非对称外表，单边余量。非对称外表，单边余量。 ( (图图4-18a)4-18a) 对称外表，双边余量。对称外表，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)iiillZ1iiillZ12iiiddZ1212iiiDDZ 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 上工序的根本尺寸公差上工序的根本尺寸公差Tb 本工序的根本尺寸公差本工序的根本尺寸公差 图图4-19 被包容件被包容件 abZTTZZTminmax4)4)工序尺寸的公差按工序尺寸的公差按“入体原那么标注入体原那么标注 轴类轴类( (被包容件被包容件

3、) )：最大尺寸为根本尺寸，上：最大尺寸为根本尺寸，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) )：最小尺寸为根本尺寸，下偏：最小尺寸为根本尺寸，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、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

4、：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RyRy和缺陷层和缺陷层HaHa表表4-104-10 3)3)上工序的空间误差上工序的空间误差eaea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bb 包括定位误差、夹紧误差。包括定位误差、夹紧误差。 5)

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 bayaminaeHRTZ 2/bayaminaeHRTZ 二、加工余量确实定二、加工余量确实定 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

6、验法经验法三、工序尺寸和公差确实定三、工序尺寸和公差确实定 同一外表基准重合或基准不变屡次同一外表基准重合或基准不变屡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、计算各工序的根本尺寸看表、计算各工序的根本尺寸看表1-183、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、填写工序尺寸和公差入体原那么。、填写工序尺寸和公差入体原那么。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,外外表粗糙度为表粗糙度为Ra0.04m,并要求高频淬火，并要求高频淬火，毛坯为锻件。其工艺路线为：粗车半精毛坯为锻件。其工艺路线为：粗

7、车半精车高频淬火粗磨精磨研磨，计算车高频淬火粗磨精磨研磨，计算轴的各工序尺寸及公差轴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 其它各工序根本尺寸确实定：其它各工序根本尺寸确实定： 上工序根本尺寸等于本工序尺寸加上本工上工序根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，计开始，计算的各工序。注：区分轴类或孔类尺寸算的各工序。注：区分轴类或孔类尺寸 工序公差确实定：工序公差确实定：查

8、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“入体标注为单向偏入体标注为单向偏差。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：铣阶梯外表图例：铣阶梯外表图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：

9、 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

10、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。例：铣阶梯外表例：铣阶梯外表L1L2不变不变L0，为同向变动，即，为同向变动，即L1为增环。为增环。L2L1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

11、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)箭头法判定箭头法判定(图图146a)一、直线尺寸链的根本计算公式：一、直线尺寸链的根本计算公式：极法计算公式值极法计算公式值1、封闭环的根本尺寸、封闭环的根本尺寸注：减环的根本尺寸为负值。注：减环的根本尺寸为负值。 n尺寸链总环数。尺寸链总环数。 n1组成环环数。组成环环数。110niiLL1110nmimiiLLL减增或： 2、封闭环的公差、封闭环的公差110niiTT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

12、。 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。增加而减小。 3、封闭环的上偏差、封闭环的上偏差ES01110nmqqmppEIESESESP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EI01110nmqqmppESEIEIEIP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

13、3。设计基准：设计基准： 孔孔中心距离，中心距离，1270.07 。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由由L1 、L2 、L3间接获得尺寸，所间接

14、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：加工阶梯外表例：加工阶梯外表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，例中，L0 ，求，求L1、L2 的尺寸及公差。的尺寸及公差。尺寸链分析：尺寸链分析： L0封闭环，封闭环， L1增环，增环，L2减环

15、。减环。计算内容要求：计算内容要求： 封闭环尺寸及公差，求各组成环尺寸及封闭环尺寸及公差，求各组成环尺寸及公差。公差。求多环公差时的分配原那么：求多环公差时的分配原那么： 1 1等公差法等公差法 Ti=TTi=T平均平均 2 2等精度原那么设各组成环精度相等等精度原那么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。 难加工外表，尺寸段大的环，增加其公差难加工外表，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：mmTTT035. 02021取取：取：L L1 1=

16、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; ;0001110qqnmqqmppEIEIEIESES035. 0035. 0070. 01110qqnmqqmppESESESEIEI L2=18 0+0.035 检验：检验：L0max=L1maxL2min=3018=12.00 L0min=L1minL2max=29.96518.035=11.930 零件图要求零件图要求 即即 L 0 m a x =

17、 1 2 . 0 0 L 2 m a x ，L0min=11.93 L2min,合格合格假设：假设：L2=18.070 L2max或或L2=17.965 L2min 时，检验工序尺寸时，检验工序尺寸L2为废品。为废品。 但同时假设：但同时假设：L1=30.000L1=30.000或或L1=29.965L1=29.965L0L0实际实际=L1=L1L2=30.00L2=30.0018.070=11.93018.070=11.930合格合格L0L0实际实际=L1=L1L2=29.965L2=29.96517.965=12.00017.965=12.000合格合格 核验核验: :合格合格( (需按零

18、件图检验需按零件图检验) ) 这时称这时称L2L2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尺寸换算。例：内孔和内键槽的加工画A图工艺路线：图1451、镗孔49.80 (上工序) 2、插键槽 本工序3、淬火 下工序 4、磨孔50 、键槽深53.8 (最终工序由零件图确定)本工序特点： 1)基准不重合待加工外表为工序基准 2待加工外表留有余量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

19、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，键槽深为由本工序和终工序而间接获得，其中，键槽深为由本工序和终工序而间接获得，为封闭环。为封闭环。解得：解得：L2=53.7L2=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) ) 保证零件外表处理层深度和工艺

20、尺寸链。保证零件外表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 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L2L2渗碳深度渗碳深度分析：渗碳层保存深度分析：渗碳层保存深度L0 L0 单边值图面尺寸单边值图面尺寸 渗碳深度渗碳深度L2L2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：L2=0.7L2=0.70.025

21、0.0250.0080.008 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。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 分解为根本尺寸链尺寸链图分解为根本尺寸链尺寸链图c c 3

22、 3、：、：L1=31L1=310.1mm; L2=30.40.1mm; L2=30.40.05mm;0.05mm; L3=30.15 L3=30.150.02mm; L1=300.02mm; L1=300.02mm;0.02mm; 求求( (校核校核)Z2)Z2、Z3Z3、Z4Z4解得：解得：Z2Z2、Z3Z3、Z4Z4， Z4=0.15 Z4=0.15 0.04mm0.04mm 即：即：Z4max=0.19Z4max=0.19、 Z4min=0.11 Z4min=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) )三、用图表法确定工序尺寸及余量三、用图

23、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艺尺寸链查找 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L01、L

24、1。 2、中间工序尺寸与余量有关、中间工序尺寸与余量有关Z4、Z5、Z6 3、查找工艺尺寸链，画尺寸链图、查找工艺尺寸链，画尺寸链图三计算工程三计算工程 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、计算余量变动量，平均余量，平均工、计算余量变动量，平均余量，平均工序尺寸。序尺寸。 注：粗加工工序毛坯余量较大，可不计注：粗加工工序毛坯余量较大，可不计算。算。 3、按、按“入体原那么标注工序尺寸。入体原那么标注工序尺寸。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根本时间根本

25、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1-531-53inflllt21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 12 2项总称为操作时间项总称为操作时间t t操操3 3t t布置布置 t t布置布置=2=27 7 t t操操4 4t t准终准终加工一批零件时，针对工

26、序内加工一批零件时，针对工序内容的准备工作，结束工作时间。容的准备工作，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+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/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、外表、合理的结构工艺性、加工精度、外表粗糙等。粗糙等

27、。 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：方案、准备、效劳、三先进的管理：方案、准备、效劳、技术、质量、经济分析等。技术、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基基1、V、F、ap。2、多刀、多刃、及单刀多件等。、多刀、多刃、及单刀多件等。图图154、55、56、57、58、59、60二减少二减少t辅辅1、 夹具，机床操作自动化等。夹具，机床操作自动化等。2、 与与t基重叠。基重叠。多工位多工位

28、t装卸重叠于装卸重叠于t基。自动在基。自动在线测量。图线测量。图161、62、63、64 三减少三减少t布置布置换刀机构，对刀机构，不重磨刀片，提高换刀机构，对刀机构，不重磨刀片，提高刀具耐用度等。刀具耐用度等。四减少四减少t准终准终 加大生产批量，减少刀具、夹具、机床加大生产批量，减少刀具、夹具、机床调整时间。调整时间。 中小批生产时成组工艺，成组夹具等。中小批生产时成组工艺，成组夹具等。五其它五其它自动化生产，流水生产，多机床看管例自动化生产，流水生产，多机床看管例齿轮机床。齿轮机床。目的：保证质量前提下，选定适应生产条目的：保证质量前提下，选定适应生产条件的最经济方案件的最经济方案方法：

29、方法：1.1.工艺本钱分析工艺本钱分析大量生产时对大量生产时对主要零件、批量生产时对关键零件进行分主要零件、批量生产时对关键零件进行分析。析。 2.2.技术经济指标评比技术经济指标评比一般零件一般零件生产的综合经济性生产的综合经济性一、工艺方案比较一、工艺方案比较零件生产本钱的组成表零件生产本钱的组成表1-201-201 1生产本钱生产本钱制造零件的一切费用，制造零件的一切费用，包括工艺本钱和其它费用。包括工艺本钱和其它费用。第七节工艺方案的比较与技术经济分析第七节工艺方案的比较与技术经济分析2 2工艺本钱工艺本钱与工艺过程直接有关的费用。与工艺过程直接有关的费用。3 3其它费用其它费用与直接

30、关系的费用：如行政、与直接关系的费用：如行政、厂房、照明、运输等。厂房、照明、运输等。工艺本钱的组成工艺本钱的组成1 1全年可变费用全年可变费用NVNV与年产量与年产量N N同步增长。同步增长。 V(V(元元/ /件件) )包括：包括：ScSc、SzSz、SwSw、StjzStjz、Sdz Sdz Sjz Sjz 2 2全年不变费用全年不变费用Cn(Cn(元元/ /年年) ) Stz Stz、Szz Szz 、 Szdz Szdz 、 Szjz Szjz 3 3全年工艺本钱全年工艺本钱SnSn Sn=VN+Cn ( Sn=VN+Cn (元元/ /年年) ) 其图形为直线：其图形为直线： tg=V tg=V