第四章 机械加工工艺规程设计

第一讲

教学目的 掌握机械加工工艺规程的加工余量、工序间尺寸及公差的概念和基准重

合情况下的加工余量、工序间尺寸及公差确定方法

教材分析 重点：机械加工工艺规程的加工余量、工序间尺寸及公差确定方法

难点：各加工余量、工序间尺寸及公差的概念

课时安排

1课时 教学方法 讲授法 教学内容：

第四章 机械加工工艺规程设计

§4.3加工余量、工序间尺寸及公差的确定

一．加工余量的概念

余量大会增大机加工劳动量，降低生产率，增加材料、工具、能源消耗、提高成本，余量小又不能消除前道工序留下的误差及其表面缺陷，甚至产生废品。因此必须合理确定加工余量。

1、加工总余量（毛坯余量）与工序余量

加工总余量：毛坯尺寸与余零件设计尺寸之差，其大小取决于加工过程中每个工序切除金属层厚度的总和。

工序余量：每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。

加工总余量和工序余量之间的关系用下式表示：

Z 0=Z 1+Z 2+Z 3+…+Zn= 单边余量：零件非对称结构的非对称表面，其加工余量一般为单边余量。如平面、端面、 槽深余量，为实际切除金属层厚度。

双边余量：零件对称结构的对称表面，其加工余量一般为双边余量。 如：内外圆柱面和回转体表面。

余量公差：工序尺寸有公差，所以加工余量也必然在某一公差范

围内变化，其公差大小等于本道工序尺寸公差与上道工序尺寸公差之

和。

T Z =Z max -Z min =T b +T a

T Z —工序余量公差

Z max —工序最大余量

Z min —工序最小余量

T b —本道工序的工序尺寸公差

T a ——上道工序的工序尺寸公差

一般情况下，工序尺寸按“入体原则”标注。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，避免过切产生废品。

毛坯尺寸则按双向对称偏差的形式标注。

∑=n i Zi

1

（一）工艺基准和设计基准不重合时工艺尺寸计算

1．测量基准和设计基准不重合

例：下图所示的车床主轴箱，两孔Ⅲ、Ⅳ中心距127±0.07mm 不便测量，只能用游标卡尺直接测量两孔内侧或外侧母线之间的距离来间接保证中心距之间的尺寸要求。

现采用测量两孔内侧母线的方法决定，求该测

量尺寸应为多少，才能满足孔心距的要求。

求解：

1）建立尺寸链，如图b 所示

2）判断增环和减环，其中L0为封闭环。L1、

L2、L3为增环

3）计算127=40+L2+32.5

0.07=0.002+ES2+0.015

-0.07=-0.009+EI2+0

得 只要实测结果在L2的公差范围内，就一定能保证Ⅲ、Ⅳ中心线的设计要求。

假废品问题：

直线尺寸链极值算法是极限情况下的各尺寸之间的尺寸联系。从保证封闭环的尺寸要求看，是保守算法。计算结果可靠，但可能出现误判，出现假废品。

上例中若两孔的直径尺寸都取上限，即L1=40.002，L3=32.515时，L2做成L2 =54.5-0.087 时，则L1+L2+L3=126.93为中心距设计尺寸的下限尺寸，工件合格。

应用：为避免假废品的产生，发现实例尺寸超差时，应实测其他组成环的实际尺寸，然后在尺寸链中重新计算封闭环的实际尺寸。

原因：测量基准和设计基准不重合，组成环环数愈多，公差范围愈大，出现假废品的可能性越大。因此应尽量使测量基准和设计基准重合。

2．定位基准和设计基准不重合

例1：如下图所示某零件高度方向的设计尺寸

12-0.070，，生产中用调整法加工A,B,C 面，前面工序A 、

B 面已加工好，本工序以A 面定位基准加工

C 面，问本

工序调整尺寸应是多少？

解题：C 面的设计基准（工序基准）为B 面，定位

基准为A 面。

1）画尺寸链：如图b 所示。

2）确定封闭环，增环和减环：

053.0061

.025.54+

-=L

本尺寸链中调整法加工能直接保证尺寸为L2，L0间接保证。则L0封闭环，L1增环，L2减环

3）计算：

L1是未注公差，为保证L0的计算，必须把L0公差分配给L1和L2。

采用等公差法分配：

按入体原则标注L1公差为 计算L2的基本尺寸和偏差为（公式计算和竖式计算）……..

（二）一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算（工序间尺寸及尺寸链 ）

工序间尺寸链：

机械加工过程中，零件尺寸的获得由一个先后的顺序，就某一尺寸而言，它是在加工过程中通过若干个工序，逐步切除余量而最后达到图纸设计要求的。工序尺寸及其公差是根据设计要求考虑到加工中心的基准，工序间的余量以及工序的经济精度等条件，对各工序提出的尺寸要求。工序间尺寸链是零件加工后最终尺寸及其公差和有关的工序尺寸和工序公差，以及工序间的余量有关尺寸联系构成一种工艺尺寸链。

例1：一个带有键槽的内孔，设计尺寸如图a)所示，该内孔由淬火处理要求，因此有以下加工工艺安排：

1．镗内孔至ф49.8+0.046mm

2．插键槽

3．淬火处理

4．磨内孔，保证内孔直径ф

50+0.030mm 和键槽深度

53.8+0.30mm 两个设计尺寸的要求

求淬火前插键槽的深度L2

分析：

插键槽工序采用已镗孔的下切线为基准，用试切法保证插键槽深度，此深度尺寸应是上一工序直接保证的尺寸，磨孔工序应保证磨削余量均匀，定位基准为孔的中心孔。因此ф50+0.030mm 定位基准和设计基准重合，键槽深度53.8+0.30定位基准与设计基准不重合，因此磨孔可直接保证ф50+0.030mm ，而53.8+0.30则间接保证。

解算：…….

说明：1) 本例把上工序镗孔和本工序磨孔的定位基准看作是同一中心线是近似要求，因为磨孔和镗孔是连两次装夹下完成，存在同轴度误差，若同轴度误差不是很小，则应将同轴度也作为一个组成环画在尺寸链中。

2）按设计要求键槽深度公差范围为0—0.30mm 。但插键槽工序却只允许按计算出的尺寸035.02

021===T T T 0

035

.0130-=L