第2章 毛坯及余量

第2章 毛坯及余量
2.1毛坯的加工余量
2.1.1加工余量的基本概念
加工余量是指加工过程中从加工表面切去的材料厚度。

加工余量主要分为工序余量和加工总余量两种。

（1）工序余量
工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差，即在一道工序中从某一加工表面切除的材料厚度。

对于非对称的加工表面（如图2-1a 、b 所示的平面），加工余量是单边余量，它等于实际切除材料的厚度。

对于外表面： Z i =l i －1－l i 对于内表面： Z i = l i －l i －1 式中 Z i ——本工序的加工余量； l i －1——上工序的工序尺寸； l i ——本工序的工序尺寸。

对于内孔、外圆等回转表面（如图2-1c 、d 所示），其加工余量是双边余量，即相邻两工序的直径差。

对于外圆表面： 2Z i =d i －1－d i 对于内圆表面： 2Z i = D i －D i －1 式中 2Z i ——本工序直径上的加工余量； d i －1、D i －1——上工序的直径尺寸； d i 、D i ——本工序的直径尺寸。

a) b)
c) d)
图2-1 加工余量
（2）加工总余量
毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差称为表面的加工总余量。

加工总余量与工序余量的关系为：
n
012n i i 1
Z Z Z Z Z ==+++=∑
式中 Z 0——加工总余量；
Z i——工序余量。

（3）最大余量、最小余量、余量公差
由于毛坯制造和各工序尺寸都有误差，各工序实际切除的余量值是变动的，所以加工余量又分为公称余量、最大余量和最小余量。

相邻两工序的基本尺寸之差即是公称余量。

为了便于加工，工序尺寸都按“入体原则”标注极限偏差，即按被包容面取上偏差为零；包容面取下偏差为零。

毛坯尺寸则按双向布置上、下偏差。

工序余量与工序尺寸及其公差的关系见图2-2。

余量的公差为：T z=Z max－Z min= T i+ T i-1
式中Z max——工序最大余量；
Z min——工序最小余量；
T i——本工序尺寸的公差；
T i-1——上工序尺寸的公差。

a）被包容面（轴）b）包容面（孔）
图2-2 最大余量、最小余量和余量公差
2.1.2毛坯的表面层厚度
在切削加工时，要特别注意第一个切削工序的加工余量还取决于毛坯需要加工处表面层的状况。

表面金属层不同于表皮内部的金属。

铸铁件有较硬的外壳（如白口铁）；锻件有氧化层和脱碳层。

由此可见，表面层是有缺陷的，它的缺点是较高的硬度。

如果切削刃在表面层，刀具就会加速磨损，因此刀具切入金属层的厚度应大于表面层的厚度。

各种毛坯的表面层厚度见表2-1。

2.2轧制件
2.2.1轴类零件采用精轧圆棒料时毛坯直径（表2-2）
端部，毛坯直径可以小些。

2.2.2轧制圆棒料切断和端面加工余量（表2-3）
注：毛坯切断后不加工的，只给切宽余量；还需加工的，则在加工面上附加补充余量。

2.2.3易切削钢轴类外圆的选用（车后不磨）（表2-4）
端部，毛坯直径可以小些。

2.2.4易切削钢轴类外圆的选用（车后需淬火及磨）（表2-5）
端部，毛坯直径可以小些。

2.3铸件
2.3.1铸件的尺寸公差
铸件的尺寸公差代号为CT。

公差等级分为16级，其数值见表2-6及2-7。

公差带应对称设置，有特殊要求时，也可采用非对称设置，但要在图样上注明。

错型（错箱）值必须在表2-8规定的范围内。

①在等级CT1~CT15中,对壁厚采用粗一级公差。

②对于不超过16mm的尺寸，不宜采用CT13~CT16的一般公差，应标注个别公差。

③等级CT16，仅适用于一般公差规定的CT15的壁厚。

注：表中公差值，仅适用于各种铸造金属和合金的压铸件，以及熔模铸件小于10mm的基本尺寸。

2.3.2铸件尺寸公差等级的选用
铸件尺寸公差等级的选用见表2-9及表2-10。

表2-10 小批量或单件生产铸件的尺寸公差等级
注：表中的数值一般适用于大于25mm的基本尺寸。

对于较小的尺寸，通常能经济实用地保证下列较细的公差：
①基本尺寸≤10mm，精三级；
②10mm＜基本尺寸≤16mm，精二级；
③16mm＜基本尺寸≤25mm，精一级。

2.3.3铸件的机械加工余量
铸件的机械加工余量按GB/T6461——1999的规定选取。

该标准适用于砂型铸造、金属型铸造、压力铸造和熔模铸造等方法生产的各种金属及合金铸件。

加工余量由精到粗分为A、B、C、D、E、F、G、H、J九个精度等级。

可按表2-11进行选择。

表2-11 铸件机械加工余量等级的选择（GB/T6414——1999）
加工余量代号用MA表示，要求的机械加工余量见表2-12。

对圆柱形的铸件或在双侧加工的情况下，MA应加倍（见图2-3及图2-4）。

图2-3 单侧加工示意图图2-4 双侧加工示意图
①最终机械加工后铸件的最大轮廓尺寸。

②等级A和B仅用于特殊场合，例如：在采购方与铸造厂已就夹持面和基准面，或基准目标商定模样装备、铸造工艺和机械加工工艺的成批生产情况下。

2.4锻件
2.4.1自由锻件的机械加工余量
自由锻件的机械加工余量，可按表2-13进行计算确定。

表2-13 自由锻件的机械加工余量
2.4.2模锻件的机械加工余量
确定锻件公差和加工余量考虑的主要因素有：
①锻件重量根据锻件图的基本尺寸进行计算。

②锻件形状复杂系数S
S=W锻件/W外廓包容体
式中W锻件——锻件重量；
W外廓包容体——锻件外廓包容体的重量。

锻件形状复杂系数分为4级：简单（S1＞0.63~1）；一般（S2＞0.32~0.63）；较复杂（S3＞0.16~0.32）；复杂（S4≤0.16）。

当锻件为薄形圆盘或法兰件、其圆盘厚度与直径之比≤0.2时，不必计算直接确定为复杂级。

③分模线形状有平直分模线和对称弯曲分模线；不对称弯曲分模线两类。

④零件的加工表面粗糙度适用于机械加工表面粗糙度R a≥1.6μm的表面，当加工表面粗糙度R a＜1.6μm时，其余量要加大。

加工余量可由表2-14和表2-15查得。

表中余量值为单边余量。

表2-14 模锻件内外表面加工余量
注：本表适用于在热模锤压力机、模锻锤、平锻机及螺旋压力机上生产的模锻件。

例：锻件重量为3kg，零件表面粗糙度R a=3.2μm，形状复杂系数S3，长度为480mm，查出该锻件的余量是：厚度方向为1.7~2.2mm，水平方向为2.0~2.7mm。

2.5工序间加工余量
2.5.1影响工序间加工余量的因素
为了合理确定加工余量，必须了解影响加工余量的因素。

影响加工余量的因素有以下几个方面：
（1）前工序形成的表面粗糙度和表面缺陷层
本工序必须把前工序形成的表面粗糙度层切去。

此外，还必须把毛坯铸造冷硬层、锻造氧化层、脱碳层、切削加工残余应力层、表面裂纹、组织过度塑性变形或其他破坏层等全部切除。

（2）前工序的尺寸公差
由于前工序加工后，表面存在有尺寸误差和形位误差，而这些误差一般包括在工序尺寸公差中，所以为了使加工后表面不残留前工序这些误差，本工序加工余量值应比前工序的尺寸公差值大。

（3）前工序的形位误差
它是指不由尺寸公差所控制的形位误差。

当形位公差和尺寸公差之间的关系是独立原则或最大实体原则时，尺寸公差不控制形位误差。

为了能消除前道工序加工后产生的形位误差，本工序的加工余量值应比前工序的形位误差值大。

（4）本工序的装夹误差
装夹误差包括工件的定位误差和夹紧误差，若用夹具夹紧时，还应考虑夹具本身的误差。

这些误差会使工件在加工时的位置发生偏移，所以加工余量必须考虑这些误差的影响。

例如用三爪卡盘夹持工件外圆磨削内孔时，由于三爪卡盘定心不准，使工件轴心线偏离主轴旋转轴线e值，造成孔的磨削余量不均匀，为确保前道工序各项误差和缺陷的切除，孔的直径余量应增加2e。

（5）其他特殊因素
例如，对于需要热处理的工件，当热处理后变形较大时，加工余量应适当增加，淬火件的磨削余量一般就比不淬火件的大。

2.5.2轴的加工余量
（1）轴的折算长度（表2-16）
表2-16 轴的折算长度（确定精车及磨削加工余量用）
轴件装在顶尖间或装在卡盘与顶尖间，l为轴的端面到加工部分最远一端之间的距离。

（4）仅一端夹紧在卡盘内，l为卡爪端面到加工部分最远一端之间的距离。

（2）粗车及半精车外圆加工余量及偏差（表2-17）
注：加工带凸台的零件时，其加工余量要根据零件的最大直径来确定。

（3）外圆磨削余量（表2-18）
（4）无心磨外圆加工余量及偏差（表2-19）
（5）用金刚石刀精车外圆加工余量（表2-20）
注：1．如果用两次车削（半精车及精车），则精车的加工余量为0.1mm。

2．精车前零件加工的公差按h9、h8决定。

3．本表所列的加工余量适用于零件的长度为直径的三倍为限。

超过此限时，加工余量应适当加大。

（6）研磨外圆加工余量（表2-21）
（8）超精加工余量（表2-23）
（9）精车端面的加工余量（表2-24）
表2-24 精车端面的加工余量/mm
用。

2．表中的偏差系指尺寸L的偏差。

注：1．加工有台阶的轴时，每个台阶的加工余量应根据该台阶直径d及零件的全长L分别选用。

2．表中的偏差系指尺寸L的公差。

3．加工套类零件时，余量值可适当增加。

（11）槽的加工余量及公差（表2-26）
表2-26 槽的加工余量及公差/mm
2．本表适用于槽长小于80mm，槽深小于60mm的槽。

2.5.3孔的加工余量
（1）按照基孔制7级公差（H7）加工孔（表2-27）
注：1．在铸铁上加工直径小于15mm的孔时，不用扩孔钻和镗孔。

2．在铸铁上加工直径为30mm与32mm的孔时，仅用直径为28mm与30mm的钻头各
钻一次。

3．如仅用一次铰孔，则铰孔的加工余量为本表中粗铰与精铰的加工余量总和。

4．钻头直径大于75mm时，采用环孔钻。

（2）按照基孔制8级公差（H8）加工孔（表2-18）
注：1．在铸铁上加工直径小于15mm的孔时，不用扩孔钻和镗孔。

2．在铸铁上加工直径为30mm与32mm的孔时，仅用直径为28mm与30mm的钻头各钻一次。

3．钻头直径大于75mm时，采用环孔钻。

（3）磨孔的加工余量（表2-29）
注：1．当加工在热处理时极易变形的、薄的轴套及其他零件时，应将表中的加工余量数值乘以1.3。

2．如被加工孔在以后必须作为基准孔时，其公差应按7级公差来制定。

3．在单件小批生产时，表中数值需乘上系数1.3，并四舍五入化成一位小数。

（4）珩磨孔的加工余量（表2-30）
（5）研磨孔的加工余量（表2-31）
注：经过精磨的零件，手工研磨余量为0.005~0.010mm。

（6）金刚石精镗孔的加工余量（表2-32）
注：当采用一次镗削时，加工余量应该是粗加工余量加上精加工余量。

（7）单刃钻后深孔加工余量（表2-33）
（8）刮孔加工余量（表2-34）
2．如两轴承相连，则刮孔前两轴承的公差均以大轴承的公差为准。

3．表中列举的刮孔加工余量，系根据正常加工条件而定的，当轴线有显著弯曲时，应将表中数值增大。

（9）多边形孔拉削余量（表2-35）
2.5.4平面加工余量
（1）平面第一次粗加工余量（表2-37）
（4）磨平面加工余量（表2-40）
表2-40 磨平面加工余量/mm
（5）铣及磨平面时的厚度偏差（表2-41）
（6）刮平面加工余量及偏差（表2-42）
2．宽度余量指双面余量（即每面余量是表中所列数值的1/2）。

（8）研磨平面加工余量（表2-44）
注：经过精磨的零件,手工研磨余量,每面0.003~0.005mm；机械研磨余量，每面
0.005~0.010mm。

（9）外表面拉削余量（表2-45）
2.5.5切除渗碳层的加工余量（表2-46）
注：1．此表适用于零件上不要求渗碳的表面，采取所谓“余量保护法”，即对不要求渗碳的
表面，在渗碳前留有较大的余量，在渗碳后用机械加工方法将碳层切除，然后再淬火回火。

2．为便于查阅而又偏于可靠，也可采用下面简化表，车去渗碳层。

2.5.6齿轮精加工余量
（1）精滚齿和精插齿的齿厚加工余量（表2-47）
（2）剃齿的齿厚加工余量（表2-48）
（3）磨齿的齿厚加工余量（表2-49）
的齿轮。

2．在选择余量的数值时，必须考虑各种钢号在热处理时的变形情况。

（5）珩齿加工余量（表2-51）
（6）交叉轴斜齿轮及准双曲面齿轮精加工的余量（表2-52）
（7）锥齿轮的精加工余量（表2-53）
（1）精铣花键的加工余量（表2-56）
（2）磨花键的加工余量（表2-57）
1.3.9有色金属及其合金的加工余量
（1）有色金属及其合金零件的加工余量（表1-47）
表1-47 有色金属及其合金零件的加工余量/mm
（1）孔加工
（2）外回转表面加工（按轴基本尺寸取）
（3）端面加工
续（4）平面加工
表1-48 有色金属及其合金圆筒形零件的加工余量/mm
表1-49 有色金属及其合金圆盘形零件的加工余量/mm
表1-50 有色金属及其合金壳体类零件的加工余量
（2）铸造孔加工
2.5.2轴的加工余量
2.5.3孔的加工余量
2.5.4平面加工余量
2.5.5切除渗碳层的加工余量
2.5.6齿轮精加工余量
2.5.7花键精加工余量
2.5.8攻螺纹前钻孔用钻头直径的确定。