加工余量、工序尺寸及其公差的确定

(轴)
2Z b = d b − d a
( 孔)
加工余量和工序尺寸的关系
对于被包容面： 对于被包容面： Z=上工序基本尺寸Z=上工序基本尺寸-本工序基本尺寸 上工序基本尺寸 对于包容面： 对于包容面： Z=本工序基本尺寸-上工序基本尺寸 Z=本工序基本尺寸-
Z = Z min + Ta Z max = Z + Tb = Z min + Ta +T b
2、影响加工余量的因素 1、上道工序加工表面的表面质量 2、上道工序的尺寸公差 Ta
2、影响加工余量的因素 1、上道工序加工表面的表面质量 2、上道工序的尺寸公差 Ta 3、本道工序的安装误差εb
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， 形成的，为能将其全部切除，还要考虑 本工序的装夹误差εb的影响。 εb的影响 本工序的装夹误差εb的影响。如右图 所示，由于三爪自定心卡盘定心不准， 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 使工件轴线偏离主轴旋转轴线e值，造 成加工余量不均匀， 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， 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ε 的数量， 2e。 量应增加2e。装夹误差εb的数量，可 在求出定位误差、 在求出定位误差、夹紧误差和夹具的装 夹误差后求得。 夹误差后求得。
机械制造工艺
机电工程系 张莉
第二章 机械加工工艺基础知识
2.1 机械加工工艺过程的基本概念及常用术语 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 零件表面加工方法的选择与工艺路线的 拟订
2.4.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定
1、加工余量的概念 为了保证零件的质量（精度和粗糙度值）， 为了保证零件的质量（精度和粗糙度值）， 在加工过程中，需要从工件表面上切除的金属层 在加工过程中，需要从工件表面上切除的金属层 厚度，称为加工余量。 厚度，称为加工余量。 加工余量过大 加工余量过小 降低。 降低。 材料浪费，成本增大； 材料浪费，成本增大； 不能纠正加工误差， 不能纠正加工误差，质量
n
Z总 = Z1 + Z 2 + LL + Z n = ∑ Z i
i =1
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 根据零件的结构不同，加工余量有单边 双边（ 之分, （面）和双边（面）之分,见P45
Zb = a − b
( 外表面加工 )
Zb = b − a
(内表面加工 )
2Z b = d a − d b
3、加工余量的确定 1）分析计算法 2）查表修正法 3）经验估计法
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。 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。 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 的大小与选择的毛坯制造精度有关。 查表法确 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 的加工余量不应查表确定， 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， 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； 加工工序余量进行分析，如果过小，要增加总加工余量；过 应适当减少总加工余量，以免造成浪费。 大，应适当减少总加工余量，以免造成浪费。
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， 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。 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， 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、 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， 的消耗。加工余量过小，又不能确保切除上工序形成的各种 误差和表面缺陷，影响零件的质量，甚至产生废品。 误差和表面缺陷，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） 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（ Z=a表示外， 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， 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（ ）。因此 因此， 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。 最小加工余量的因素 加工余量的因素时，应首先研究影响最小加工余量的因素。
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： 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、上道工序加工表面的表面质量 上道工序形成的形状误差和位置误差（ 当形状公差、 2）上道工序形成的形状误差和位置误差（ρa） 当形状公差、位置公 差和尺寸公差之间的关系是独立原则时，尺寸公差不控制形位公差。 差和尺寸公差之间的关系是独立原则时，尺寸公差不控制形位公差。此 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。 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，如下图所示， 以上影响因素中的误差及缺陷，有时会重叠在一起，如下图所示，图中 为平面度误差、 为平行度误差，但为了保证加工质量， 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。 项进行简单叠加，以便彻底切除。
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下列几点： 综上所述，影响工序加工余量的因素可归纳为下列几点： 上道工序形成的表面粗糙度和表面缺陷层深度（Ra+Da） 上道工序形成的表面粗糙度和表面缺陷层深度（Ra+Da） 上道工序形成的形状误差和位置误差（ ρa ） 上道工序形成的形状误差和位置误差（ 上道工序的工序尺寸公差（Ta） 上道工序的工序尺寸公差（Ta） 本工序的装夹误差（ 本工序的装夹误差（εb）
4．工序尺寸及其公差的确定
1）基准重合时，工序尺寸及其公差的计算 基准重合时， 生产上绝大部分加工面都是在基准重合( 生产上绝大部分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)的情况下进行加工的，基准重合情况下工序尺寸与 公差的确定过程如下： 公差的确定过程如下： （1）确定毛坯总余量和各加工工序的工序余量（查表修正法） 确定毛坯总余量和各加工工序的工序余量（ （2）确定工序基本尺寸 从最终加工工序开始，即从零件图上的设计尺寸开始， 从最终加工工序开始，即从零件图上的设计尺寸开始，一 开始 零件图上的设计尺寸开始 直往前推算到毛坯尺寸。最终工序基本尺寸等于零件图上 直往前推算到毛坯尺寸。 毛坯尺寸 的基本尺寸， 的基本尺寸，某工序基本尺寸等于后道工序基本尺寸加上 或减去后道工序余量。 或减去后道工序余量。
4．工序尺寸及其公差的确定
1）基准重合时，工序尺寸及其公差的计算 基准重合时， 生产上绝大部分加工面都是在基准重合( 生产上绝大部分加工面都是在基Fra Baidu bibliotek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)的情况下进行加工的，基准重合情况下工序尺寸与 公差的确定过程如下： 公差的确定过程如下： （1）确定毛坯总余量和各加工工序的工序余量 （2）确定工序基本尺寸 （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 的公差按设计尺寸标注， 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“入体原则”标注。 公差按“入体原则”标注。
加工余量计算公式 对双边余量： 对双边余量： 对单边余量： 对单边余量：
P48
Z b ≥ Ta + 2( H a + Ra ) + 2 ρ a + ε b
Z b ≥ Ta + H a + Ra + ρ a + ε b
3、加工余量的确定 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， 是根据加工余量计算公式和一定的试验资料，通过计 加工余量计算公式 算确定加工余量的一种方法。 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， 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。 资料及先进的计算手段方可进行，故目前应用较少。
4．工序尺寸及其公差的确定
工序尺寸是工件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸， 工序尺寸是工件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸， 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。 与之相应的公差即工序尺寸的公差。工序尺寸及其公差的确 工序尺寸的公差 定，不仅取决于设计尺寸、加工余量及各工序所能达到的经 不仅取决于设计尺寸、 济精度，而且还与定位基准、工序基准、测量基准、 济精度，而且还与定位基准、工序基准、测量基准、编程原 点的确定及基准的转换有关。 点的确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： 工序尺寸及其公差的计算分两种情况：工艺基准和设计 的计算分两种情况 基准重合情况下工序尺寸与公差的确定， 基准重合情况下工序尺寸与公差的确定，工艺基准和设计基 情况下工序尺寸与公差的确定 准不重合情况下工序尺寸与公差的确定。 准不重合情况下工序尺寸与公差的确定。 情况下工序尺寸与公差的确定
所以，应在保证质量的前提下，选择加工余 所以，应在保证质量的前提下，选择加工余 保证质量的前提下 尽可能小。 量尽可能小。
加工余量又有总余量和工序余量之分 之分。 加工余量又有总余量和工序余量之分。 总余量 总余量： 总余量：某一表面毛坯尺寸与零件设计尺 寸之差称为总余量 总余量， 表示。 寸之差称为总余量，以Z总表示。 工序余量： 工序余量：相邻两工序的工序尺寸之差称 工序余量， 表示。 为工序余量，以Zi表示。
3、加工余量的确定 1）分析计算法 2）查表修正法
根据生产实践和试验研究， 根据生产实践和试验研究，已将毛坯余量和各种工序的工 序余量数据汇集于手册。确定加工余量时，可从手册中获 序余量数据汇集于手册。确定加工余量时， 得所需数据，然后结合工厂的实际情况进行修正。 得所需数据，然后结合工厂的实际情况进行修正。查表时 公称值， 应注意表中的数据为公称值 对称表面（轴孔等） 应注意表中的数据为公称值，对称表面（轴孔等）的加工 余量是双边余量，非对称表面的加工余量是单边余量。 余量是双边余量，非对称表面的加工余量是单边余量。这 双边余量 的加工余量是单边余量 种方法目前应用最广。 种方法目前应用最广。
4．工序尺寸及其公差的确定
1）基准重合时，工序尺寸及其公差的计算 基准重合时， 生产上绝大部分加工面都是在基准重合( 生产上绝大部分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)的情况下进行加工的，基准重合情况下工序尺寸与 公差的确定过程如下： 公差的确定过程如下： （1）确定毛坯总余量和各加工工序的工序余量 （2）确定工序基本尺寸 （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， 最终加工工序尺寸公差等于设计尺寸公差，其余各加工 等于设计尺寸公差 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。 寸公差。
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： 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、上道工序加工表面的表面质量 工序形成的表面粗糙度 缺陷层深度（Ra和Ha） 表面粗糙度和 1）上道工序形成的表面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， 件的加工质量逐步提高，一般每道工序都应切到待加工表面以下的 正常金属组织，将上道工序形成的表面粗糙度和缺陷层切掉。 正常金属组织，将上道工序形成的表面粗糙度和缺陷层切掉。
3、加工余量的确定 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。 此法是根据实践经验确定加工余量。为防止加工余量不 实践经验确定加工余量 足而产生废品，往往估计的数值总是偏大 偏大， 足而产生废品，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。 法只适用于单件、小批生产。