机械制造工艺学-第2章第6节.ppt

李诗龙武汉工业学院.2008年6月24日机械制造工艺学机械制造工艺学第二章第二章机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计第第第第6 6节节节节 加工余量及工序尺寸的确定加工余量及工序尺寸的确定加工余量及工序尺寸的确定加工余量及工序尺寸的确定1精选一、有关加工余量的基本概念一、有关加工余量的基本概念1.加工余量加工余量（1）加工余量的概念）加工余量的概念总余量总余量Z0与工序余量与工序余量Zi的关系：的关系：单边余量单边余量对于非对称表面，其加工余量用单边余量对于非对称表面，其加工余量用单边余量Zb表示表示Zb=la-lb双边余量双边余量对于外圆内圆等对称表面加工余量用双边余量对于外圆内圆等对称表面加工余量用双边余量2Zb表示表示2精选 双边余量双边余量 外圆表面外圆表面 2Zb=da-db，内圆表面内圆表面 2Zb=Db-Da单边余量单边余量 Zb=la-lb3精选工序尺寸公差一般按工序尺寸公差一般按“入体原则入体原则”标标注注 Zmax=la(lbTb)=Zb+Tb Zmin=(laTa)lb=ZbTa工序余量变动范围工序余量变动范围 Tz=ZmaxZmin=Tb+Ta 由于各工序尺寸都有偏差，故实际切除的余量是变化的。由于各工序尺寸都有偏差，故实际切除的余量是变化的。工序余量又分为工序余量又分为公称余量公称余量Zb、最大余量、最大余量Zmax、最小余量、最小余量Zmin对于被包容面，本工序的对于被包容面，本工序的公称余量公称余量 Zb=la-lb4精选 对于包容尺寸（孔径、槽宽），下偏差为对于包容尺寸（孔径、槽宽），下偏差为0，其最小尺寸，其最小尺寸 就是基本尺寸，本工序的就是基本尺寸，本工序的公称余量公称余量 Zb=lb-la Zmax=(lb+Tb)la=Zb+Tb Zmin=lb(la+Ta)=ZbTa工序余量变动范围工序余量变动范围 Tz=ZmaxZmin=Tb+Ta5精选1）上工序留下的表面粗糙度值）上工序留下的表面粗糙度值Ry和表面缺陷和表面缺陷层深度层深度Ha本工序必须把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层本工序必须把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层全部切去，因此本工序余量必须包括这两项因素。全部切去，因此本工序余量必须包括这两项因素。2）上工序的尺寸公差）上工序的尺寸公差Ta 上工序加工表面存在形状误差，如平面度、圆柱度等，上工序加工表面存在形状误差，如平面度、圆柱度等，其总和不超过其总和不超过Ta ，为使本工序能切去这些误差，工序，为使本工序能切去这些误差，工序 余量应包括余量应包括Ta项。项。二、二、影响加工余量的因素影响加工余量的因素6精选3）Ta值没有包括的上工序留下的空间位置误差值没有包括的上工序留下的空间位置误差ea工件上有些形位误差未包括在加工表面工序尺寸公差范工件上有些形位误差未包括在加工表面工序尺寸公差范围之内围之内,在确定加工余量时，须考虑它们的影响，否则在确定加工余量时，须考虑它们的影响，否则将无法去除上工序留下的表面缺陷层。将无法去除上工序留下的表面缺陷层。7精选4）本工序的装夹误差）本工序的装夹误差b如果本工序存在装夹误差（定位误差、夹紧误差），如果本工序存在装夹误差（定位误差、夹紧误差），在确定本工序加工余量时还应考虑在确定本工序加工余量时还应考虑b的影响。的影响。ea与与b都是向量，要用矢量相加所得矢量和的模进都是向量，要用矢量相加所得矢量和的模进行余量计算。行余量计算。综上分析，工序余量的最小值可用以下公式计算：综上分析，工序余量的最小值可用以下公式计算：对于单边余量对于单边余量：对于双边余量对于双边余量：28精选综上分析，工序余量的最小值可用以下公式计算：综上分析，工序余量的最小值可用以下公式计算：对于单边余量对于单边余量：对于双边余量对于双边余量：29精选三、三、加工余量的确定加工余量的确定1）计算法）计算法掌握影响加工余量的各种因素具体数据的条件下，掌握影响加工余量的各种因素具体数据的条件下，计算法比较科学，但目前统计资料较少。计算法比较科学，但目前统计资料较少。2）经验估计法）经验估计法为避免出现废品，估计余量一般偏大，用于单件小为避免出现废品，估计余量一般偏大，用于单件小批生产。批生产。3）查表法）查表法以生产实践和实验研究为基础制成数据表格，查表以生产实践和实验研究为基础制成数据表格，查表并结合实际情况加以修正。查表法确定加工余量，并结合实际情况加以修正。查表法确定加工余量，方法简便，较接近实际，应用广泛。方法简便，较接近实际，应用广泛。10精选四、四、工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定计算工序尺寸和标注公差是制定工艺规程的主要工作之一。工序尺寸是指零件在加工过程中各工序所应保证的尺寸，其公差按各种加工方法的经济精度选定。工序尺寸则要根据已确定的余量及定位基准的转换情况进行计算，可以归纳为二类情况。1）工艺基准与设计基准重合）工艺基准与设计基准重合同一表面经多次加工达到图纸尺寸要求，其中间工序同一表面经多次加工达到图纸尺寸要求，其中间工序尺寸根据零件图尺寸加上或减去工序余量即可得到，尺寸根据零件图尺寸加上或减去工序余量即可得到，即从最后一道工序向前推算，得出相应的工序尺寸，即从最后一道工序向前推算，得出相应的工序尺寸，一直推算到毛坯尺寸。一直推算到毛坯尺寸。2）工艺基准与设计基准不重合）工艺基准与设计基准不重合必须通过工艺尺寸的计算才能得到。必须通过工艺尺寸的计算才能得到。11精选（一）表面（外园、内孔以及某些重要平面）要进（一）表面（外园、内孔以及某些重要平面）要进行多次加工时，该表面的工序尺寸及公差的计算行多次加工时，该表面的工序尺寸及公差的计算 例1 某工件上有孔 ，加工工序：毛坯扩孔粗镗孔半精镗精镗磨孔，计算各工序尺寸及公差。12精选工序名称工序余量 工序公差(公差值)工序基本尺寸 工序尺寸和偏差 精磨孔精镗孔半精镗孔粗镗孔扩孔毛坯孔0.72.51.354IT7 13.5查表IT11 IT8 IT13 IT12 查经济精度72.571.870.5686459(0.03)(0.046)(0.19)(0.4)(0.4)计算查表标注13精选（二）工艺基准与设计基准不重要时，工序（二）工艺基准与设计基准不重要时，工序尺寸要在还需继续加工的表面上标注时，用尺寸要在还需继续加工的表面上标注时，用尺寸链原理计算尺寸链原理计算 例2如图所示，齿轮孔上的键槽加工：镗孔至 拉键槽到x 热处理 磨内孔到 ，并保证键槽深 。求拉键槽到x的工序尺寸及公差？14精选尺寸链的定义尺寸链的定义 零件、零件的组合以及产品在设计、加工和装配过程中其中彼此有关的尺寸以一定的顺序首尾相连，而形成的一个封闭尺寸系统叫尺寸链。15精选尺寸链图的绘制尺寸链图的绘制 将所研究的尺寸通过尺寸界线，按相互关系和顺序用直线（或弧线）箭头绘制成一个封闭图形。尺寸链图尽可能与零件图、工序图、装配图的方向画成一致，应与所代表的实际尺寸比例大致相符，但无须严格比例。各组成尺寸采用同一字母，加注不同数字脚码，表示不同尺寸，而求取尺寸，可用字母和符号标注。16精选17精选组成尺寸链的要素组成尺寸链的要素 环环 按尺寸形成的特点，环分两类 组成环：设计、加工和装配中，直接给定或直接获得的那些尺寸。封闭环：在设计、加工和装配中，通过别的尺寸的形成而最后间接得到的尺寸。在一个尺寸链系统中，只能有一个封闭环，组成环最少是两个。即组成尺寸链的最少尺寸为三个。一般地说，构成尺寸链的任何一环都可能作为封闭环。究竟谁是封闭环要视工艺过程而定。18精选组成尺寸链的要素组成尺寸链的要素 封闭环封闭环加工方法（1）：车端面车大外圆车小外圆，保持A2，切断掉头，装夹，平大端面，保持A1加工方法（2）：车端面车大外圆车小外圆，保持A2，切断掉头，装夹，平大端面，保持A319精选20精选组成尺寸链的要素组成尺寸链的要素 组成环组成环按各尺寸对封闭环的作用，划分为：增环：尺寸链中，在其它各组成尺寸不变时，某一组成环增大或减小时，封闭环尺寸也随之增大或减小，该组成环叫“增环”，并以符合“”表示。减环：与上述相反，用符号“”表示。21精选增环与减环判断方法增环与减环判断方法绘图法：以封闭环为准，沿尺寸链封闭轮廓，按顺（或反）时针方向，在各尺寸处标之箭头，凡箭头方向与封闭环相反的即为增环，相同的即为减环。直观法：（1）与封闭环串联的尺寸是减环，与封闭环共基线的并联尺寸为增环。（2）串联的组成环性质相同，其基线并联的组成环性质相反。22精选23精选24精选25精选尺寸与偏差的关系尺寸与偏差的关系 图示为尺寸偏差图：TA：公差 ESA上偏差 EIA下偏差Aj：基本尺寸（公称尺寸，名义尺寸）Amax：A尺寸的最大极限尺寸Amin：A尺寸的最小极限尺寸AM：A尺寸的平均尺寸26精选尺寸链求解的极值法计算公式尺寸链求解的极值法计算公式 m尺寸链环总数 n增环数 27精选结论结论 封闭环公差等于各组成环公差之和。当封闭环公差为一确定值时，如果组成环的环数越少，则各环分得的公差值就越大，加工越容易，经济效益就越好。说明：在设计、制造、装配时，其组成的尺寸链应遵循最短尺寸链原则。封闭环公差比任何组成环公差都大，所以设计时应选择最不重要的环作为封闭环。但在加工和装配时，封闭环是加工或装配中间接获得，故不能任意选择。28精选例题例题 1、图示为插座零件（图中只标注有关的尺寸）的外圆，孔和端面都已加工好了，现欲在铣床上以面1为定位基准铣槽，试计算铣槽的工序尺寸A及其上下偏差。29精选例题例题 2、设一零件，材料为2Cr13，其内孔的加工顺序如下：车内孔 ；氰化，要求工艺氰化层深度为t；磨内孔 ，要求保证氰化层深度为0.10.3mm。试求氰化工序的工艺氰化层深度t。30精选2）一次加工满足多个设计尺寸要求时工序尺寸）一次加工满足多个设计尺寸要求时工序尺寸及公差的计算及公差的计算齿轮上内孔及键槽的齿轮上内孔及键槽的加工顺序如下：加工顺序如下：工序工序1：镗内孔至：镗内孔至39.6+0.062；工序工序2：插槽至尺寸：插槽至尺寸A1；工序工序3：热处理：热处理淬火；淬火；工序工序4：磨内孔至：磨内孔至4040+0.039，同时保证键槽深度同时保证键槽深度43.343.3+0.2+0.2。000解：解：作出尺寸链图；作出尺寸链图；按照加工顺序确定封闭环按照加工顺序确定封闭环A0；画箭头分出增环画箭头分出增环A1、A3和减环和减环A2；中间工序尺寸中间工序尺寸A1的计算的计算A1基本尺寸基本尺寸A0=A1+A-A243.3=A1+2019.8得得A1=43.1验算公差验算公差T0=T1+T3+T2T1=0.20.0310.0195=0.1495A1上偏差上偏差0.2=ESA1+0.01950ESA1=0.20.0195=0.1805A1下偏差下偏差0=EIA1+00.031EIA1=0.031故插键槽时的工序尺寸故插键槽时的工序尺寸A1=43.1+0.1805+0.03131精选3)保证渗碳或渗氮层深度的工序尺寸及公差的计算保证渗碳或渗氮层深度的工序尺寸及公差的计算例轴颈衬套内孔例轴颈衬套内孔145表面需渗氮处理，渗氮层深度要求表面需渗氮处理，渗氮层深度要求为为0.30.5mm(单边单边0.3+0.2，双边，双边0.6+0.4)。其加工顺序为：。其加工顺序为：工序工序1：初磨孔至：初磨孔至144.76+0.04；工序工序2：渗氮处理，渗氮的深度为：渗氮处理，渗氮的深度为t；工序工序3：终磨孔至：终磨孔至145+0.04,保证渗氮层深度为保证渗氮层深度为0.30.5mm，试求终磨前渗氮层深度试求终磨前渗氮层深度t 及其公差。及其公差。0000解：解：作出尺寸链图；作出尺寸链图；按照加工顺序确定封闭环按照加工顺序确定封闭环A0；画箭头分出增环画箭头分出增环A1、t 和减环和减环A2；渗氮深度渗氮深度t 的计算的计算t 基本尺寸基本尺寸A0=A1+t-A20.6=144.76+t145得得t=0.84验算公差验算公差T0=T1+Tt+T2Tt=0.40.040.04=0.32t上偏差上偏差0.4=0.04+Est0ESt=0.40.04=0.36t下偏差下偏差0=0+EIt0.04EIt=0.04双边渗氮深度双边渗氮深度t=0.84+0.36=0.88+0.32，单边渗层，单边渗层t/2=0.44+0.16+0.040032精选4)验算加工余量验算加工余量如图一批小轴零件，加工过程如下：如图一批小轴零件，加工过程如下：1.半精车端面半精车端面A、B，保证两者之间的尺寸，保证两者之间的尺寸A1=49.6+0.20mm；2.调头，以调头，以A面为基准半精车端面面为基准半精车端面C，保证总长度，保证总长度A2=80-0.05；3.热处理；热处理；4.以以C面为基准磨端面面为基准磨端面B，保证尺寸，保证尺寸A3=30-0.15。试校核端面试校核端面B的磨削余量是否合适？若不合适，应如何调整？的磨削余量是否合适？若不合适，应如何调整？-0.2000解：解：列出尺寸链列出尺寸链判断各环性质判断各环性质Z 为封闭环，为封闭环，A2为增环，为增环，A1、A3为减环为减环计算：计算：Z=80-49.6-30=0.4 BS Z=-0.05-0-(-0.15)=0.10BI Z=-0.20-0.20-0=-0.400分析分析最小余量为零，需要调整。最小余量为零，需要调整。A2、A3为设计尺寸，保持不变为设计尺寸，保持不变若令最小余量为若令最小余量为0.1mm，将工艺尺寸，将工艺尺寸A1改为改为49.6+0.10，此时，此时 Z0.4+0.10。-0.30033精选5)复杂工序尺寸计算复杂工序尺寸计算有关轴向表面工艺过程如下：有关轴向表面工艺过程如下：.A定位车定位车D得全长得全长ATA1/2,车小外圆到车小外圆到B得长度得长度40-0.2；D定位车定位车A得全长得全长A2TA2/2,镗大孔到镗大孔到C得尺寸得尺寸A3TA3/2；D定位磨定位磨A保证全长保证全长A4=50-0.5。求求A、A2、A3、A4及公差验算及公差验算Z3解解作图分解尺寸链；作图分解尺寸链；确定封闭环确定封闭环A0；画箭头定增环画箭头定增环A3、A4 和减环和减环A2；A1AD40-0.2A2BCA3A4=50-0.5A0=36+0.5Z3Z234精选用双向对称偏差注尺寸用双向对称偏差注尺寸50-0.5=49.750.2540-0.2=39.900.1036+0.5=36.250.25计算工序尺寸及偏差计算工序尺寸及偏差计算计算A2、A3的基本尺寸：的基本尺寸：A4=49.75 A2=49.75+0.2=49.95 A0=A3+A4-A2 A3=A0+A2-A4=36.25+49.95-49.75=36.45A1=A2+Z2=49.95+2.8=52.75把封闭环公差分配给组成环把封闭环公差分配给组成环:TA0=TA3+TA4+TA2 TA4=TA0 应修改为应修改为TA4/2=0.05 TA2/2=0.1TA3/2=0.1 A1按粗车精度按粗车精度TA1/2=0.25验算工序余量验算工序余量Z3 Z3为为A2、A4的封闭环，的封闭环，公称余量公称余量Z3=A2-A4=0.2 TZ3/2=TA2/2+TA4/2=0.1+0.05=0.15 即即Z3=0.20.15Z3max=0.35，Z3min=0.05工序余量是合理的工序余量是合理的AD40-0.2A2BCA3A4=50-0.5A0=36+0.5Z3Z2A135精选3、如图所示轴套零件，其外园、内孔和端面均已加工完毕，求当以B面定位钻孔的工序尺寸及偏差。36精选 尺寸链求解的概率法尺寸链求解的概率法 采用概率法计算时，各环的公差应对平均尺寸注成双向对称分布，即写成 ，计算结果根据需要，再改成具有基本尺寸和相应的上、下偏差的形式。kM建议取建议取1.21.7，实际，实际计算时可取计算时可取kM=1.5。37精选小结小结（1）分析工艺过程，确定封闭环，根据封闭环画出尺寸链图。（2）判断增减环（3）选择计算方法，解算工艺尺寸（4）按要求给出结果38精选我们倡导的教育精神我们倡导的教育精神時代之舟的掌舵人時代之舟的掌舵人!究竟教育工作者应当究竟教育工作者应当老是跟在时代的巨轮老是跟在时代的巨轮后面？抑或走在时代后面？抑或走在时代的前头？又抑或浮沉的前头？又抑或浮沉于时代的洪流里，随于时代的洪流里，随波飘荡波飘荡？39精选BYE BYE！40精选