第一章 机械加工工艺规程设计3

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1.5.1 加工余量的概念
最小余量构成
Z min Ry H a ea b Z min 2 Ry H a 2 ea b
式中 Ry——上一工序表面粗糙度； Ha——上一工序表面缺陷层； ea ——上一工序形位误差； εb——本工序装夹误差。 采用浮动镗刀块镗孔或拉孔
机械制造工艺学
第一章 机械加工工艺规程设计
Machining Process Planning
1.5 加工余量、工序尺寸及公 差的确定
Determine the Operational Dimensions, Allowance and Tolerance
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1.5.1 加工余量的概念
加工总余量与工序余量
由一些有经验的工程技术人员或工人根据现场条件和实际经验确 定加工余量。此法多用于单件小批生产。
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1.5.2 加工余量的确定
机械加工的工序余量
加工余量 (mm) 2～5 1.5～2 高速:0.8～1 低速:0.2～0.4 0.2～0.5 0.05～0.1 0.005～0.02 -2～5 0.15～0.4 2～4 1.5～2 0.1～0.3 0.4～0.8 0.2～0.4 0.005～0.02 0.02～0.15
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加工余量及其公差
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1.5.1 加工余量的概念
li-1(li-1max) li-1M li(limax) LiM
Zmax
Ti Zmin Z
被包容件工序尺 寸、余量及公差
Ti-1
ZM
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1.5.1 加工余量的概念
平均余量
Z max Z min （被包容尺寸） 2 Z max Z min Z M liM li 1M （包容尺寸） 2 余量公差=最大余量 -最小余量 =前工序尺寸公差 +本工序尺寸公差 Z M li 1M liM
外圆 2Zi＝ di-1－ di （被包容尺寸） 内孔
2Zi＝ Di－ Di-1 （包容尺寸）
最大余量
Z max li 1max li min （被包容尺寸） Z max li max li 1min （包容尺寸）
最小余量
Z min li 1min li max （被包容尺寸） Z min li min li 1max （包容尺寸）
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1.5.3 工序尺寸与公差确定
一般情况下，工序尺寸按“入体原则”标注
轴（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。 0 表示为： 基本尺寸T 孔（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。 T 基本尺寸 表示为： 0 这样表示，是为了使工件以公称基本尺寸为目标尺寸加 工时，仍有可切除量，避免过切产生不可修复的废品。 毛坯尺寸则按双向对称偏差的形式标注。 表示为： T 基本尺寸 2
L2、L3 、 L4为减环 具体判断：
L2、L3 、 L5为减环
给封闭环任选一个方向，沿此方向转一圈，在每个环 上加方向，与封闭环方向相同者为减环，相反者为增环。
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1.6.1 尺寸链基本概念
尺寸链的分类
按不同生产过程来分
(1) 工艺尺寸链：在零件加工工序中，由有关工序尺寸、设 计尺寸或加工余量等所组成的尺寸链。 (2) 装配尺寸链：在机器设计或装配中，由机器或部件内若 干个相关零件构成互相有联系的封闭尺寸链。包含零件尺寸、 间隙、形位公差等。 (3) 工艺系统尺寸链：在零件生产过程中某工序的工艺系统 内，由工件、刀具、夹具、机床及加工误差等有关尺寸所形 成的封闭尺寸链。
50－0 0.011
50.01－0 0.016 50.11－0 0.039
0 50.41 －0.16 0 51.51 －0.39
4.49 50.41＋1.1=51.51 55.51＋4.49 =56
56 2
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1.5.3 工序尺寸与公差确定
【例】 主轴孔工序尺寸及公差的确定，毛坯铸铁，加工过程：粗镗
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加工表面 加工方法 粗 车 半精车 外 精 车 圆 表 粗 磨 面 精 磨 研 磨 钻 孔 扩 孔 铰 孔 粗 镗 内 半精镗 圆 精 镗 表 拉 孔 面 磨 孔 研磨孔 珩磨孔
加工表面 加工方法 粗铣、粗刨 精铣、精刨 平 粗 磨 面 精 磨 研 磨 刮 削 铣 齿 滚 齿 齿 插 齿 形 剃 齿 珩 齿 磨 齿
TZ Z max Z min Ti 1 Ti
式中 Zmax ，Zmin ，ZM—— 最大、最小、平均余量； TZ ——余量公差； li-1max ， li-1min ，li-1M—— 上工序最大、最小、平均尺寸； limax ， limin ，liM—— 本工序最大、最小、平均尺寸； Ti-1 ——上工序尺寸公差； Ti ——本工序尺寸公差。
工序尺寸 及公差
0.035 1000 0.054 99.90 0.14 99.40 0.35 970
表面 粗糙度 Ra 0.8 Ra 1.6 Ra 3.2 Ra 6.3
1 92 2
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第一章 机械加工工艺规程设计
Machining Process Planning
尺寸链的分类
出现在零件中，称之为零件尺寸链 由工艺尺寸组成，称之为工艺尺寸链 出现在装配中，称之为装配尺寸链

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1.6.1 尺寸链基本概念
尺寸链的相关术语
尺寸键的环 构成尺寸链的每一个尺寸都称为“环”。
组成环 Ai 尺寸键 封闭环 A0
封闭环
增环 A1 减环 A2
→半精镗→精镗→浮动镗 主轴孔工序尺寸及公差的确定
工序 名称
浮动镗 精镗 半精镗 粗镗 毛坯孔
加工 余量 0.1 0.5 2.4 5
工序基 本尺寸 100 100-0.1=99.9 99.9-0.5=99.4 99.4-2.4=97 100- 8 =92
加工经济 精度(IT)
7 8 10 12
1 2
前,它是不存在的。 封闭环的尺寸自己不能保证，是靠其本概念
封闭环的重要性:
体现在尺寸链计算中，若封闭环判断错误，则全
部分析计算之结论，也必然是错误的。 封闭尺寸通常是精度较低，而且往往是产品技术
规范或零件工艺要求决定的尺寸。 在装配尺寸链中，封闭环往往代表装配中精度
查表法
利用各种手册所给的表格数据，再结合实际加工情况进行必要的 修正，以确定加工余量。此法方便、迅速，生产上应用较多。 需要指出的是，目前国内各种手册所给的余量多数为基本余量 ，基本余量等于最小余量与上一工序尺寸公差之和，即基本余量 中包含了上一工序尺寸公差，此点在应用时需加以注意。
经验法
加工余量——加工过程中从加工表面切去材料层厚度 加工总余量（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，取决于加工过程 中各工步从加工表面切去材料层厚度的大小。
工序（工步）余量—某一表面在某一工序（工步）中所切去
的材料层厚度
加工总余量与工序（工步）余量的关系：
要求的尺寸；而在零件中往往是精度要求最低的尺寸，
通常在零件图中不予标注。
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1.6.1 尺寸链基本概念
组成环
一个尺寸链中，除封闭环以外的其他各环，都是 “组成环”。按其对封闭环的影响可分为增环和减环。 表示为：Ai 、Li i=1,2,3…… 增环： 在尺寸链中，当其余组成环不变的情况下，将某一组
加工余量 (mm) 2～3 0.5～1 0.1～0.2 0.05～0.08 0.003～0.01 0.1～0.4 ---0.08～0.15 -0.5～0.5
1.5.3 工序尺寸与公差确定
确定工序尺寸一般方法
1）确定各工序加工余量；
2）确定各工序的基本尺寸 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； 3）确定工序尺寸公差（基准重合时） 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）标注工序尺寸公差 除最终工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差； 5）毛坯余量通常由毛坯图给出，故第1工序余量由计算确定。
Z min 2 Ry H a
ea
平面加工 轴、孔加工
Ry
无心磨床磨外圆
Z min 2 Ry H a ea
研磨、抛光平面等光整加工 Zmin Ry
最小加工余量构成
εb
9
Ha
1.5.2 加工余量的确定
计算法
采用计算法确定加工余量比较准确，但需掌握必要的统计资料和 具备一定的测量手段。
在零件加工或机器装配过程中，最 后自然形成（即间接获得或间接保证）
L2 L1 L2 L1 L3 L∑ L4 L3 L∑ L4
的尺寸。表示方法：下标加0（图中
下标加∑ ），如A0、L0 （ A∑、L∑ ） 等。
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1.6.1 尺寸链基本概念
封闭环的特点：
由于封闭环是最后形成的，因此在加工或装配完成
成环增大，封闭环也随之增大，该组成环即称为“增
环”。
L2 L3 L∑ L4 L1 L2 L3 L4 L5 L1 L∑
L1为增环
L1、L4为增环
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1.6.1 尺寸链基本概念
减环： 在尺寸链中，当其余组成环不变的情况下， 将某一组成环增大，封闭环却随之减小，该组成 环即称为“减环”。
L2 L2 L3 L∑ L4 L1 L3 L4 L5 L1 L∑