机械制造工艺-加工余量、工序尺寸及公差

1、尺寸链的分类： 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、 空间尺寸链等；长度、角度尺寸链等。 2、尺寸链的构成： 1）尺寸环——尺寸链中的每一个尺寸称 为尺寸链的环。 2）封闭环——间接获得的尺寸。 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。
取：L1=30-0.035 (L1 —增环) L2=L1-L0=18 (L2 —减环) L0=12 0-0.07 m n 1 代入公式; ES0 ES p EIq
p 1 q m1
0 0 EIq EIq 0
EI0 EI p
p 1
m
q m 1
ES
＋0.008
（四）、余量校核 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 的。 例图1-49， 1、工艺路线 1）精车A面，由B处切断。 2）以A面定位，精车B面。 3）以B面定位，磨A面。 4）以A面定位，磨B面。
2、尺寸链图（b）为关联尺寸链 分解为基本尺寸链尺寸链图（c） 3、已知：L1=31±0.1mm; L2=30.4±0.05mm; L3=30.15±0.02mm; L1=30±0.02mm; 求(校核)Z2、、Z3、Z4 解得：Z2、、Z3、Z4，
第四节加工余量、工序尺寸及公差的确定
一、加工余量的概念：
1.加工总余量和工序余量： 1）加工总余量Z0（毛坯余量）
Z 0 Z1 Z 2 Z n Z i
i 1 n
其中： Z1 与毛坯的制造精度有关（参看毛坯余 量手册） 其余工序余量 Zi—— 由相关工序的加工误差 确定（上工序和本工序）
2.查表法（机械加工工艺手册）
3.经验法
三、工序尺寸和公差的确定
同一表面基准重合（或基准不变）多次
加工时的工序尺寸和公差。 1、确定余量（查表等） 2、计算各工序的基本尺寸（看表1-18） 3、按经济加工精度确定工序公差。
4、填写工序尺寸和公差（入体原则）。
例题： 某轴直径 φ50mm ，其尺寸精度为 IT5, 表 面粗糙度为 Ra0.04μm, 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，计算 轴的各工序尺寸及公差 解: 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 尺寸50-0.011 、Ra0.04μm
尺寸链中封闭环只有一个，用L0表示。 工艺尺寸链中的封闭环的定义见 P.53 倒 10 行。 ⑴封闭环一定是工艺过程中间接保证的尺 寸。 ⑵封闭环公差值最大，它等于各组成环公 差之和。 3 ）组成环 —— 尺寸链除封闭外其余各环， 组成环分为增环和减环。 ⑴增环 — 该环变动引起封闭环同向变动。 ⑵减环 — 该环变动引起封闭环反向变动。
1、单件时间和工时定额。
单件、批量生产时
T单件=t基+t辅+t布置+t休
T定额=T单+ t准终/n
大量生产时 T定额= T单 二、提高生产率的途径 多方面的途径（设计、制造）
（一）设计 1、合理的结构工艺性、加工精度、表面 粗糙等。 2、零件、部件、产品的三化程度（通用、 标准、系列） （二）先进的工艺及设备 1、毛坯 2、机加工 3、装配
n 1
q
Baidu Nhomakorabea
0.070 0.035 ESq ESq 0.035
∴L2=18
0
+0.035
检验：L0max=L1max－L2min=30－18=12.00
L0min=L1min－L2max=29.965－18.035=11.930
∵零件图要求 即 L0max=12.00 ＞ L2max ， L0min=11.93 ＜ L2min, ∴合格
一、时间定额 1、概念（工时定额） 合理性、先进性 2、时间定额的组成： （1）基本时间t基 可通过计算确定，例如车削加工（参考图 1-53 ）
l l1 l2 t基 i f n
其它各种不同情况可参考手册。
（2）辅助时间t辅 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 测确定。 （1）（2）项总称为操作时间t操 （3）t布置 t布置=2～7％ t操 （4）t准终——加工一批零件时，针对工序内容 的准备工作，结束工作时间。 N（批量）较大时，t准终/N可以忽略
例：铣阶梯表面 L1↑（L2不变）→L0↑，为同向变动，即L1 为增环。 L2↑（L1不变）→L0↓，为反向变动，即L2
为减环。
工艺尺寸链特性： 1）封闭性 2）关联性——尺寸链中任一环的变化都 将影响到其它环。
3）工艺尺寸链（装配尺寸链）——与
工艺（装配）方法有关。即按工艺（装配）
方法确定封闭环。
2)工序余量Zi——相邻两工序基本尺寸之差；
即上工序基本尺寸与本工序基本尺寸之差。 非对称表面，单边余量。
Zi li 1 li
对称表面，双边余量。
(图4-18a)
2Zi li 1 li
轴、孔的双边余量。
(图b) (图c、d)
2Zi di 1 di
2Zi Di Di 1
寸链。
当其误差很小时，（小于一个数字级）可忽略。
(三) 保证零件表面处理层深度和工艺尺寸链。 例图1-47，轴的渗碳磨削工艺尺寸链。 工艺路线:1、车外圆（上工序） 2、渗碳（本工序）——基准不重合 3 、磨外圆（下工序） 同时要求保证 渗碳层深度（间接获得）。 求：本工序工序尺寸L2（渗碳深度） 分析：渗碳层保留深度L0 —单边值（图面尺寸） 渗碳深度L2—单边值。 按尺寸链图，代入公式求解得：L2=0.7＋0.025
若： L2=18.070 ＞ L2max 或 L2=17.965 ＜ L2min 时，
检验工序尺寸L2为废品。
但同时若：L1=30.000或L1=29.965 L0实际=L1－L2=30.00－18.070=11.930∴合格
L0实际=L1－L2=29.965－17.965=12.000∴合格
核验:合格(需按零件图检验) 这时称L2超差为假废品。
3)工序余量公差（TZ）——余量的变动范围 Ta ——上工序的基本尺寸公差 Tb ——本工序的基本尺寸公差
TZ Z max Z min Tb Ta
图4-19 被包容件…
4)工序尺寸的公差按“入体原则”标注 轴类(被包容件)：最大尺寸为基本尺寸，上 偏差为零（单向偏差）。 孔类(包容件)：最小尺寸为基本尺寸，下偏 差为零（单向偏差）。 毛坯：双向对称偏差形式（或双向非对称偏 差形式）。 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 确定上下偏差）。 工序余量示意图（图1-40） 1） 轴类尺寸，毛坯 2） 孔类尺寸：毛坯：
1、与设计尺寸有关的工序尺寸L01¨、L1¨。
2、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¨ （三）计算项目
1、确定公差与余量(经济精度与调整)
2、计算余量变动量，平均余量，平均工序尺
寸。
注：粗加工工序毛坯余量较大，可不计算。
3、按“入体”原则标注工序尺寸。
第六节时间定额和提高生产率的途径
L1 、 L3—— 孔的半径尺寸，由前工序获
得。其公差值取直径公差的一半。
L2—— 孔 Ⅲ － Ⅳ 的内侧母线，由测量获
得尺寸。
L0——由L1 、L2 、L3间接获得尺寸，所
以是工艺尺寸链中的封闭环。
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
2、定位基准与设计基准不重合 例：加工阶梯表面C 图1－44
5)余量计算公式 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。
单边余量
Z min Ta Ry H a e a b
双边余量
Z min Ta / 2 Ry H a ea b
二、加工余量的确定
1.计算法
准确、合理,其数据由实验确定。 收集数据工作量大,适于大量生产。 计算过程可按实际情况的简化 例：浮动镗、无心磨、抛光等。
本工序分析： 加工时选用A面为定位基准，加工C面。 ∴设计基准与工艺基准不重合。 例中，已知L0 ，求L1、L2 的尺寸及公差。 尺寸链分析： L0——封闭环， L1——增环，L2——减环。 计算内容要求： 已知封闭环尺寸及公差，求各组成环尺 寸及公差。
求多环公差时的分配原则： （1）等公差法 Ti=T平均 （2）等精度原则（设各组成环精度相等） 按精度等级、尺寸分段查公差表确定。 （3）调整法 按等公差法分配后，合理调整。 （难加工表面，尺寸段大的环，增加其公差 值。） 按等公差法 T0 解： 取T1 T2 0.035 mm 2
Z4=0.15 ±0.04mm
即：Z4max=0.19、 Z4min=0.11
磨削余量偏大，进行适当调整。(过程略)
三、用图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。 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。 步骤： （一）绘制加工过程尺寸联系图 1、画出工件简图，标注相关设计尺寸。 2、按加工工序列表填写工艺过程，画加工符 号（箭头等）。 （二）工艺尺寸链查找
解：画工艺尺寸链图（图1－45） （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 寸，最终返回出发点。）P53
其中，键槽深为由本工序和终工序而间接获得，
为封闭环。
解得：L2=53.7（本工序工序尺寸及公差）
图 1-46 表示，考虑位置误差 ( 同轴度 ) 时的尺
4）增减环的判定 a)用定义判定
b)箭头法判定(图1－46a)
一、直线尺寸链的基本计算公式： 极法计算公式值 1、封闭环的基本尺寸
L0 Li
i 1
n 1
注：减环的基本尺寸为负值。 n——尺寸链总环数。 n－1——组成环环数。
或：L0 Li增－ Li减
i 1 m 1
m
n 1
2.影响加工余量的因素： 1) 上工序的尺寸公差参看图 4-21 （工序 1
余量与毛坯精度有关） 2)上工序的粗糙度Ry和缺陷层Ha（表410） 3)上工序的空间误差ea（形状位置误差） 例：图 4-22 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4-11 4)本工序的装夹误差εb 包括定位误差、夹紧误差。
4、封闭环的下偏差EI0
EI0 EI p
p 1
m
q m1
ES
n1
q
EIP——增环下偏差 ESq——减环上偏差 m——增环环数
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 序尺寸计算。 1、测量基准与设计基准不重合，图1-43。
设计基准： 孔Ⅲ－Ⅳ中心距离，127±0.07 。 测量基准： 孔Ⅲ －Ⅳ的内侧母线距离，L2 。 工艺过程中的测量方法： 游标卡尺测量 求:工艺尺寸L2 解题步骤： 1）画尺寸链图。 2）确定封闭环 3）确定增减环。 4）代入公式求解。
其它各工序基本尺寸的确定： 上工序基本尺寸等于本工序尺寸加上本工
序余量。
以零件设计尺寸50-0.011、Ra0.04开始，计算
的各工序。（注：区分轴类或孔类尺寸）
工序公差的确定： 查表（表1-13）确定公差等级， 查表确定公差值，按“入体”标注为单向偏 差。
第五节工艺尺寸链
尺寸链的概念： 由一组相互关链的尺寸构成的封闭尺寸， 称为尺寸链。 例：铣阶梯表面（图4－24）
2、封闭环的公差
T0 Ti
i 1
n 1
注： 公差的值大小——应按国标规定各公 差等级标准选取。 当T0一定时，各环公差Ti随n增加而减小。
3、封闭环的上偏差ES0
ES0 ES p
p 1
m
q m1
EI
n 1
q
ESP——增环上偏差 EIq——减环下偏差 m——增环环数
所以计算出的尺寸 , 实测尺寸超差时 , 应测其
它组成环,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1－45） 1、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（待加工表面为工序基准） 2）待加工表面留有余量Z