机械制造工艺-加工余量、工序尺寸及公差PPT课件.ppt

机械制造工艺机械制造工艺-加工加工余量、工序尺寸及余量、工序尺寸及公差公差 2)2)工工序序余余量量Z Zi i相相邻邻两两工工序序基基本本尺尺寸寸之之差差；即上工序基本尺寸与本工序基本尺寸之差。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。非对称表面，单边余量。(图图4-18a)4-18a)对称表面，双边余量。对称表面，双边余量。(图图b)b)轴、孔的双边余量。轴、孔的双边余量。(图图c c、d)d)3)工序余量公差（工序余量公差（TZ）余量的变动范围余量的变动范围Ta 上工序的基本尺寸公差上工序的基本尺寸公差Tb 本工序的基本尺寸公差本工序的基本尺寸公差 图图4-19 被包容件被包容件 4)4)工序尺寸的公差按工序尺寸的公差按“入体原则入体原则”标注标注 轴轴类类(被被包包容容件件)：最最大大尺尺寸寸为为基基本本尺尺寸寸，上上偏差为零（单向偏差）。偏差为零（单向偏差）。孔孔类类(包包容容件件)：最最小小尺尺寸寸为为基基本本尺尺寸寸，下下偏偏差为零（单向偏差）。差为零（单向偏差）。毛毛坯坯：双双向向对对称称偏偏差差形形式式（或或双双向向非非对对称称偏偏差形式）。差形式）。与与零零件件公公差差的的选选择择与与标标注注有有区区别别。（零零件件公公差差的的选选择择与与标标注注按按：公公差差等等级级、配配合合种种类类来来确定上下偏差）。确定上下偏差）。工序余量示意图（图工序余量示意图（图1-401-40）1 1）轴类尺寸，毛坯轴类尺寸，毛坯 2 2）孔类尺寸：毛坯：孔类尺寸：毛坯：2.2.影响加工余量的因素：影响加工余量的因素：1)1)上上工工序序的的尺尺寸寸公公差差参参看看图图4-214-21（工工序序1 1余量与毛坯精度有关）余量与毛坯精度有关）2)2)上工序的粗糙度上工序的粗糙度Ry和缺陷层和缺陷层Ha（表（表4-4-1010）3)3)上工序的空间误差上工序的空间误差ea（形状位置误差）（形状位置误差）例：图例：图4-224-22轴线弯曲造成的余量不均匀误差。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各项位置误差造成的影响参看表4-114-11 4)4)本工序的装夹误差本工序的装夹误差b 包括定位误差、夹紧误差。包括定位误差、夹紧误差。5)5)余量计算公式余量计算公式由于空间位置误差和装夹误差的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。方向性，所以用矢量相加表示。单边余量单边余量双边余量双边余量 二、加工余量的确定二、加工余量的确定 1.1.计算法计算法 准确、合理准确、合理,其数据由实验确定。其数据由实验确定。收集数据工作量大收集数据工作量大,适于大量生产。适于大量生产。计算过程可按实际情况的简化计算过程可按实际情况的简化 例：浮动镗、无心磨、抛光等。例：浮动镗、无心磨、抛光等。2.2.查表法（机械加工工艺手册）查表法（机械加工工艺手册）3.3.经验法经验法三、工序尺寸和公差的确定三、工序尺寸和公差的确定 同同一一表表面面基基准准重重合合（或或基基准准不不变变）多多次次加工时的工序尺寸和公差。加工时的工序尺寸和公差。1、确定余量（查表等）、确定余量（查表等）2、计算各工序的基本尺寸（看表、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。、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）。、填写工序尺寸和公差（入体原则）。例题：例题：某某轴轴直直径径50mm，其其尺尺寸寸精精度度为为IT5,表表面面粗粗糙糙度度为为Ra0.04m,并并要要求求高高频频淬淬火火，毛毛坯坯为为锻锻件件。其其工工艺艺路路线线为为：粗粗车车半半精精车车高高频频淬淬火火粗粗磨磨精精磨磨研研磨磨，计计算算轴的各工序尺寸及公差轴的各工序尺寸及公差 解解:加工余量：由工艺手册确定。加工余量：由工艺手册确定。工工序序尺尺寸寸：研研磨磨工工序序尺尺寸寸即即零零件件的的设设计计尺寸尺寸50-0.011 、Ra0.04m 其它各工序基本尺寸的确定：其它各工序基本尺寸的确定：上上工工序序基基本本尺尺寸寸等等于于本本工工序序尺尺寸寸加加上上本本工工序余量。序余量。以以零零件件设设计计尺尺寸寸50-0.011、Ra0.04开开始始，计计算算的各工序。（注：区分轴类或孔类尺寸）的各工序。（注：区分轴类或孔类尺寸）工序公差的确定：工序公差的确定：查表（表查表（表1-13）确定公差等级，）确定公差等级，查查表表确确定定公公差差值值，按按“入入体体”标标注注为为单单向向偏偏差。差。尺寸链的概念：尺寸链的概念：由由一一组组相相互互关关链链的的尺尺寸寸构构成成的的封封闭闭尺尺寸寸，称为尺寸链。称为尺寸链。例：铣阶梯表面（图例：铣阶梯表面（图424）第五节工艺尺寸链第五节工艺尺寸链第五节工艺尺寸链第五节工艺尺寸链1、尺寸链的分类：、尺寸链的分类：设设计计尺尺寸寸链链、工工艺艺尺尺寸寸链链、装装配配尺尺寸寸链链等等；又又可可分分为为直直线线尺尺寸寸链链、平平面面尺尺寸寸链链、空间尺寸链等；长度、角度尺寸链等。空间尺寸链等；长度、角度尺寸链等。2、尺寸链的构成：、尺寸链的构成：1）尺尺寸寸环环尺尺寸寸链链中中的的每每一一个个尺尺寸寸称称为尺寸链的环。为尺寸链的环。2）封闭环）封闭环间接获得的尺寸。间接获得的尺寸。例例如如：装装配配中中的的间间隙隙，加加工工中中非非直直接接测测量尺寸，设计中的相关尺寸等。量尺寸，设计中的相关尺寸等。尺寸链中封闭环只有一个，用尺寸链中封闭环只有一个，用L0表示。表示。工艺尺寸链中的封闭环的定义见工艺尺寸链中的封闭环的定义见P.53倒倒10行。行。封封闭闭环环一一定定是是工工艺艺过过程程中中间间接接保保证证的的尺尺寸。寸。封封闭闭环环公公差差值值最最大大，它它等等于于各各组组成成环环公公差之和。差之和。3）组组成成环环尺尺寸寸链链除除封封闭闭外外其其余余各各环环，组成环分为增环和减环。组成环分为增环和减环。增环增环该环变动引起封闭环同向变动。该环变动引起封闭环同向变动。减环减环该环变动引起封闭环反向变动。该环变动引起封闭环反向变动。例：铣阶梯表面例：铣阶梯表面L1（L2不变）不变）L0，为同向变动，即，为同向变动，即L1为增环。为增环。L2（L1不变）不变）L0，为反向变动，即，为反向变动，即L2为减环。为减环。工艺尺寸链特性：工艺尺寸链特性：1）封闭性）封闭性 2）关关联联性性尺尺寸寸链链中中任任一一环环的的变变化化都都将影响到其它环。将影响到其它环。3）工艺尺寸链（装配尺寸链）工艺尺寸链（装配尺寸链）与与工艺（装配）方法有关。即按工艺（装配）工艺（装配）方法有关。即按工艺（装配）方法确定封闭环。方法确定封闭环。4）增减环的判定）增减环的判定 a)用定义判定用定义判定 b)箭头法判定箭头法判定(图图146a)一、直线尺寸链的基本计算公式：一、直线尺寸链的基本计算公式：极法计算公式值极法计算公式值1、封闭环的基本尺寸、封闭环的基本尺寸注：减环的基本尺寸为负值。注：减环的基本尺寸为负值。n尺寸链总环数。尺寸链总环数。n1组成环环数。组成环环数。2、封闭环的公差、封闭环的公差注：注：公差的值大小公差的值大小应按国标规定各公应按国标规定各公 差等级标准选取。差等级标准选取。当当T0一定时，各环公差一定时，各环公差Ti随随n增加而减小。增加而减小。3、封闭环的上偏差、封闭环的上偏差ES0ESP增环上偏差增环上偏差 EIq减环下偏差减环下偏差 m增环环数增环环数 4、封闭环的下偏差、封闭环的下偏差EI0EIP增环下偏差增环下偏差 ESq减环上偏差减环上偏差 m增环环数增环环数二、直线尺寸链在工艺过程中的应用二、直线尺寸链在工艺过程中的应用（一一）工工艺艺基基准准与与设设计计基基准准不不重重合合时时的的工工序尺寸计算。序尺寸计算。1、测量基准与设计基准不重合，图、测量基准与设计基准不重合，图1-43。设计基准：设计基准：孔孔中心距离，中心距离，1270.07。测量基准：测量基准：孔孔 的内侧母线距离，的内侧母线距离，L2。工艺过程中的测量方法：工艺过程中的测量方法：游标卡尺测量游标卡尺测量求求:工艺尺寸工艺尺寸L2 解题步骤：解题步骤：1）画尺寸链图。）画尺寸链图。2）确定封闭环）确定封闭环 3）确定增减环。）确定增减环。4）代入公式求解。）代入公式求解。L1、L3孔孔的的半半径径尺尺寸寸，由由前前工工序序获获得。其公差值取直径公差的一半。得。其公差值取直径公差的一半。L2孔孔的的内内侧侧母母线线，由由测测量量获获得尺寸。得尺寸。L0由由L1、L2、L3间间接接获获得得尺尺寸寸，所所以是工艺尺寸链中的封闭环。以是工艺尺寸链中的封闭环。代入公式，计算结果：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、定位基准与设计基准不重合例：加工阶梯表面例：加工阶梯表面C 图图144本工序分析：本工序分析：加工时选用加工时选用A面为定位基准，加工面为定位基准，加工C面。面。设计基准与工艺基准不重合。设计基准与工艺基准不重合。例例中中，已已知知L0，求求L1、L2 的的尺尺寸寸及及公公差差。尺寸链分析：尺寸链分析：L0封闭环，封闭环，L1增环，增环，L2减环。减环。计算内容要求：计算内容要求：已已知知封封闭闭环环尺尺寸寸及及公公差差，求求各各组组成成环环尺尺寸及公差。寸及公差。求多环公差时的分配原则：求多环公差时的分配原则：（1 1）等公差法）等公差法 T Ti i=T T平均平均 （2 2）等精度原则（设各组成环精度相等）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。按精度等级、尺寸分段查公差表确定。（3 3）调整法）调整法 按等公差法分配后，合理调整。按等公差法分配后，合理调整。（难难加加工工表表面面，尺尺寸寸段段大大的的环环，增增加加其其公公差差值。）值。）按等公差法按等公差法 解：解：取：取：L L1 1=30=30-0.035 -0.035 (L L1 1 增环增环)L L2 2=L=L1 1-L-L0 0=18=18(L L2 2 减环减环)L L0 0=12=12 0 0-0.07-0.07 代入公式代入公式;LL2 2=18=18 0 0+0.035+0.035 检验：检验：L L0max0max=L=L1max1maxL L2min2min=30=3018=12.0018=12.00 L L0min0min=L=L1min1minL L2max2max=29.965=29.96518.035=11.930 18.035=11.930 零件图要求零件图要求 即即L L0max0max=12.00=12.00 L2L2maxmax ，L L0min0min=11.93=11.93 L L2min2min,合格合格若若：L L2 2=18.070=18.070 L2L2maxmax或或L2=17.965 L2=17.965 L L2min2min 时时，检验工序尺寸检验工序尺寸L L2 2为废品。为废品。但同时若：但同时若：L L1 1=30.000=30.000或或L L1 1=29.965=29.965L L0 0实际实际=L=L1 1L L2 2=30.00=30.0018.070=11.93018.070=11.930合格合格L L0 0实际实际=L=L1 1L L2 2=29.965=29.96517.965=12.00017.965=12.000合格合格 核验核验:合格合格(需按零件图检验需按零件图检验)这时称这时称L L2 2超差为假废品。超差为假废品。所所以以计计算算出出的的尺尺寸寸,实实测测尺尺寸寸超超差差时时,应应测测其其它组成环它组成环,按零件图检验是否为假废品。按零件图检验是否为假废品。（二二）一一次次加加工工满满足足多多个个设设计计尺尺寸寸要要求求的的工工艺艺尺寸换算。尺寸换算。例：内孔和内键槽的加工（画例：内孔和内键槽的加工（画A A图）图）工艺路线：（图工艺路线：（图1 14545）1 1、镗孔、镗孔49.80 (49.80 (上工序上工序)2 2、插键槽、插键槽 （本工序）（本工序）3 3、淬火、淬火 （下工序）（下工序）4 4、磨孔、磨孔50 50、键槽深、键槽深53.8 53.8 (最终工序由零件图确定最终工序由零件图确定)本工序特点：本工序特点：1)1)基准不重合（待加工表面为工序基准）基准不重合（待加工表面为工序基准）2 2）待加工表面留有余量）待加工表面留有余量Z Z解：画工艺尺寸链图（图解：画工艺尺寸链图（图1 14545）（方方法法：从从一一个个尺尺寸寸出出发发，到到尺尺寸寸的的基基准准后后转转入入相相接接的的下下一一个个尺尺寸寸链链，通通过过所所有有相相关关联联尺尺寸，最终返回出发点。）寸，最终返回出发点。）P53P53 其其中中，键键槽槽深深为为由由本本工工序序和和终终工工序序而而间间接接获获得得，为封闭环。为封闭环。解得：解得：L L2 2=53.7=53.7（本工序工序尺寸及公差）（本工序工序尺寸及公差）图图1-461-46表表示示，考考虑虑位位置置误误差差(同同轴轴度度)时时的的尺尺寸链。寸链。当其误差很小时，（小于一个数字级）可忽略。当其误差很小时，（小于一个数字级）可忽略。(三三)保证零件表面处理层深度和工艺尺寸链。保证零件表面处理层深度和工艺尺寸链。例图例图1-471-47，轴的渗碳磨削工艺尺寸链。，轴的渗碳磨削工艺尺寸链。工艺路线工艺路线:1:1、车外圆（上工序）、车外圆（上工序）2 2、渗碳（本工序）、渗碳（本工序）基准不重合基准不重合 3 3、磨磨外外圆圆（下下工工序序）同同时时要要求求保保证证渗碳层深度（间接获得）。渗碳层深度（间接获得）。求：本工序工序尺寸求：本工序工序尺寸L L2 2（渗碳深度）（渗碳深度）分析：渗碳层保留深度分析：渗碳层保留深度L L0 0 单边值（图面尺寸）单边值（图面尺寸）渗碳深度渗碳深度L L2 2单边值。单边值。按尺寸链图，代入公式求解得：按尺寸链图，代入公式求解得：L L2 2=0.7=0.70.0250.0250.0080.008 （四）、余量校核（四）、余量校核 各工序中加工余量由查表及经验确定。各工序中加工余量由查表及经验确定。因因为为各各工工序序尺尺寸寸的的公公差差存存在在，实实际际余余量量是是变变化化的。的。例图例图1-491-49，1 1、工艺路线、工艺路线 1 1）精车）精车A A面，由面，由B B处切断。处切断。2 2）以）以A A面定位，精车面定位，精车B B面。面。3 3）以）以B B面定位，磨面定位，磨A A面。面。4 4）以）以A A面定位，磨面定位，磨B B面。面。2 2、尺寸链图（、尺寸链图（b b）为关联尺寸链）为关联尺寸链 分解为基本尺寸链尺寸链图（分解为基本尺寸链尺寸链图（c c）3 3、已知：、已知：L L1 1=310.1mm;L=310.1mm;L2 2=30.40.05mm;=30.40.05mm;L L3 3=30.150.02mm;L=30.150.02mm;L1 1=300.02mm;=300.02mm;求求(校核校核)Z)Z2 2、Z Z3 3、Z Z4 4解得：解得：Z Z2 2、Z Z3 3、Z Z4 4，Z Z4 4=0.15 0.04mm=0.15 0.04mm 即：即：Z Z4max4max=0.19=0.19、Z Z4min4min=0.11=0.11 磨削余量偏大，进行适当调整。磨削余量偏大，进行适当调整。(过程略过程略)三、用图表法确定工序尺寸及余量三、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。适用于当零件同一方向尺寸较多的复杂情况。如如：工工序序多多，工工序序基基准准转转换换多多，工工序序中中基基准准不不重合需用尺寸链计算，公差，余量确定复杂。重合需用尺寸链计算，公差，余量确定复杂。步骤：步骤：（一）绘制加工过程尺寸联系图（一）绘制加工过程尺寸联系图 1 1、画出工件简图，标注相关设计尺寸。、画出工件简图，标注相关设计尺寸。2 2、按加工工序列表填写工艺过程，画加工符、按加工工序列表填写工艺过程，画加工符号（箭头等）。号（箭头等）。（二）工艺尺寸链查找（二）工艺尺寸链查找 1 1、与设计尺寸有关的工序尺寸、与设计尺寸有关的工序尺寸L L0101、L L1 1。2 2、中间工序尺寸（与余量有关）、中间工序尺寸（与余量有关）Z Z4 4、Z Z5 5、Z Z6 6 3 3、查找工艺尺寸链，画尺寸链图、查找工艺尺寸链，画尺寸链图（三）计算项目（三）计算项目 1 1、确定公差与余量、确定公差与余量(经济精度与调整经济精度与调整)2 2、计算余量变动量，平均余量，平均工序尺、计算余量变动量，平均余量，平均工序尺寸。寸。注：粗加工工序毛坯余量较大，可不计算。注：粗加工工序毛坯余量较大，可不计算。3 3、按、按“入体入体”原则标注工序尺寸。原则标注工序尺寸。一、时间定额一、时间定额 1 1、概念（工时定额）、概念（工时定额）合理性、先进性合理性、先进性 2 2、时间定额的组成：、时间定额的组成：（1 1）基本时间）基本时间t t基基可可通通过过计计算算确确定定，例例如如车车削削加加工工（参参考考图图1-1-5353）其它各种不同情况可参考手册。其它各种不同情况可参考手册。第六节时间定额和提高生产率的途径第六节时间定额和提高生产率的途径第六节时间定额和提高生产率的途径第六节时间定额和提高生产率的途径（2 2）辅助时间）辅助时间t t辅辅 工工序序中中的的辅辅助助动动作作时时间间：装装卸卸工工件件、机机床床开开、停停、变变速速、测测量量工工件件等等，可可通通过过查查表表或或实实测确定。测确定。（1 1）（）（2 2）项总称为操作时间）项总称为操作时间t t操操（3 3）t t布置布置 t t布置布置=2=27 7 t t操操（4 4）t t准准终终加加工工一一批批零零件件时时，针针对对工工序序内内容容的准备工作，结束工作时间。的准备工作，结束工作时间。N N（批量）较大时，（批量）较大时，t t准终准终/N/N可以忽略可以忽略 1 1、单件时间和工时定额。、单件时间和工时定额。单件、批量生产时单件、批量生产时 T T单件单件=t=t基基+t+t辅辅+t+t布置布置+t+t休休 T T定额定额=T=T单单+t+t准终准终/n大量生产时大量生产时 T T定额定额=T=T单单二、提高生产率的途径二、提高生产率的途径 多方面的途径（设计、制造）多方面的途径（设计、制造）（一）设计（一）设计 1、合合理理的的结结构构工工艺艺性性、加加工工精精度度、表表面面粗糙等。粗糙等。2、零零件件、部部件件、产产品品的的三三化化程程度度（通通用用、标准、系列）标准、系列）（二）先进的工艺及设备（二）先进的工艺及设备1、毛坯、毛坯 2、机加工、机加工 3、装配、装配（三三）先先进进的的管管理理：计计划划、准准备备、服服务务、技技术术、质量、经济分析等。质量、经济分析等。提高机加工生产率的工艺途径：提高机加工生产率的工艺途径：（一）缩短（一）缩短t t基基1 1、（、（V V、F F、a ap p）。2 2、多刀、多刃、及单刀多件等。、多刀、多刃、及单刀多件等。图图1 15454、5555、5656、5757、5858、5959、6060（二）减少（二）减少t t辅辅1 1、夹具，机床操作自动化等。夹具，机床操作自动化等。2 2、与与t t基基重叠。重叠。多多工工位位tt（装装卸卸）重重叠叠于于t t基基。自自动动在在线线测测量量。（图（图1 16161、6262、6363、6464）（三）减少（三）减少t t布置布置换换刀刀机机构构，对对刀刀机机构构，不不重重磨磨刀刀片片，提提高高刀刀具具耐用度等。耐用度等。（四）减少（四）减少t t准终准终 加加大大生生产产批批量量，减减少少刀刀具具、夹夹具具、机机床床调调整时间。整时间。中小批生产时成组工艺，成组夹具等。中小批生产时成组工艺，成组夹具等。（五）其它（五）其它自自动动化化生生产产，流流水水生生产产，多多机机床床看看管管（例例齿齿轮轮机床）。机床）。目目的的：保保证证质质量量前前提提下下，选选定定适适应应生生产产条条件件的的最经济方案最经济方案方方法法：1.1.工工艺艺成成本本分分析析大大量量生生产产时时对对主主要要零件、批量生产时对关键零件进行分析。零件、批量生产时对关键零件进行分析。2.2.技技术术经经济济指指标标评评比比一一般般零零件件生生产产的综合经济性的综合经济性一、工艺方案比较一、工艺方案比较零件生产成本的组成（表零件生产成本的组成（表1-201-20）（1 1）生生产产成成本本制制造造零零件件的的一一切切费费用用，包包括括工艺成本和其它费用。工艺成本和其它费用。第七节工艺方案的比较与技术经济分析第七节工艺方案的比较与技术经济分析第七节工艺方案的比较与技术经济分析第七节工艺方案的比较与技术经济分析（2 2）工艺成本）工艺成本与工艺过程直接有关的费用。与工艺过程直接有关的费用。（3 3）其其它它费费用用与与直直接接关关系系的的费费用用：如如行行政政、厂房、照明、运输等。厂房、照明、运输等。工艺成本的组成工艺成本的组成（1 1）全年可变费用）全年可变费用NVNV与年产量与年产量N N同步增长。同步增长。V(V(元元/件件)包括：包括：S Sc c、S Sz z、S Sw w、S Stjztjz、S Sdzdz S Sjzjz （2 2）全年不变费用）全年不变费用C Cn n(元元/年年)S Stztz、S Szz zz、S Szdz zdz、S Szjzzjz （3 3）全年工艺成本）全年工艺成本S Sn n S Sn n=VN+C=VN+Cn n (元元/年年)其图形为直线：其图形为直线：tg=V tg=V