机械制造工程之工艺2

1、n 加工余量及工序尺寸的确定加工余量及工序尺寸的确定n9,1 9,1 加工余量及其影响因素加工余量及其影响因素n （1 1）加工余量的概念）加工余量的概念n在机械加工过程中，为了使零件得到所需的形状、尺寸和在机械加工过程中，为了使零件得到所需的形状、尺寸和表面质量，需从工件加工表面切去一层材料，此材料层的表面质量，需从工件加工表面切去一层材料，此材料层的厚度称为加工余量。加工余量（即公称余量或基本余量）厚度称为加工余量。加工余量（即公称余量或基本余量）有总加工余量和工序余量之分。总加工余量即为毛坯余量，有总加工余量和工序余量之分。总加工余量即为毛坯余量，是毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差；工序余

2、量是相邻两是毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差；工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差。显然，对一个被加工表面来说，其工序的工序尺寸之差。显然，对一个被加工表面来说，其总加工余量等于各有关工序余量之和，即总加工余量等于各有关工序余量之和，即n Z Z0 0 = = Z Zi in式中：式中： Z Z0 0 总加工余量（毛坯余量）；总加工余量（毛坯余量）；n Z Zi i 第第I I道工序的工序余量；道工序的工序余量；n n n 该表面的加工工序数。该表面的加工工序数。n1 1） 单边余量单边余量。即非对称表面（如平面）。即非对称表面（如平面）的工序余量。的工序余量。n对于外表面（图对于外表面（图151

3、59 9（a a）nZ Zb b = a = a n对于内表面（图对于内表面（图15159 9（b b）nZ Zb b = = n式中：式中：Z Zb b本工序的加工余量；本工序的加工余量；na a 前工序的工序尺寸；前工序的工序尺寸；nb b 本工序的工序尺寸。本工序的工序尺寸。n1） 双边加工余量。即回转表面（如外圆和内孔）的加工余量。n对于轴（图159（c）nZ = 2Zb =d a d bn对于内表面（图159（b）nZ = 2Zb = d bd an式中：Z、Zb直径、半径上的加工余量；nd a 前工序的工序尺寸（直径）；nd b 本工序的工序尺寸（直径）。n 由于毛坯制造和各工序尺

4、寸加工都存由于毛坯制造和各工序尺寸加工都存在误差，因而它们的实际加工余量是变化在误差，因而它们的实际加工余量是变化的，即存在最小和最大加工余量。加工余的，即存在最小和最大加工余量。加工余量与加工尺寸的关系如图所示。工序尺寸量与加工尺寸的关系如图所示。工序尺寸偏差一般规定为偏差一般规定为“入体入体”方向，即对与轴方向，即对与轴类零件取单项负偏差，此时工序的基本尺类零件取单项负偏差，此时工序的基本尺寸即为最大极限尺寸，对孔类零件取单项寸即为最大极限尺寸，对孔类零件取单项正偏差，此时工序的基本尺寸为最小极限正偏差，此时工序的基本尺寸为最小极限尺寸。对于毛坯尺寸，一般取对称公差。尺寸。对于毛坯尺寸，一

5、般取对称公差。n（2 2）影响加工余量的因素）影响加工余量的因素n 加工余量的大小对于工件的加工质量和生加工余量的大小对于工件的加工质量和生产率有较大的影响。余量大时，加工时间增加，产率有较大的影响。余量大时，加工时间增加，生产率降低，能源消耗增大，成本增加；余量生产率降低，能源消耗增大，成本增加；余量小时，难以消除前工序的各种误差和表面缺陷，小时，难以消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至产生废品。因此，应合理确定各工序（工甚至产生废品。因此，应合理确定各工序（工步）的加工余量。步）的加工余量。n最小余量的影响因素有下列四项：最小余量的影响因素有下列四项：n1 1） 前工序的加工表面粗糙度前工

6、序的加工表面粗糙度RaRa。n2 2） 前工序的加工表面缺陷层前工序的加工表面缺陷层DaDa。n3 3） 前工序的形位误差，也称前工序的形位误差，也称空间误差。空间误差。例例如平面的平行度、垂直度、弯曲度；轴线的弯如平面的平行度、垂直度、弯曲度；轴线的弯曲度、同轴度及倾斜度等。曲度、同轴度及倾斜度等。n本工序的装夹误差，包括工件的定位误差和夹本工序的装夹误差，包括工件的定位误差和夹紧误差。紧误差。 图图726 轴的弯曲对加工余量的影响轴的弯曲对加工余量的影响图图727 三爪卡盘上的装夹误差三爪卡盘上的装夹误差图图725 上工序留下的形状误差上工序留下的形状误差图图724 加工表面的粗糙度与缺陷

7、层加工表面的粗糙度与缺陷层 1缺陷层；缺陷层；2正常组织正常组织n 工序余量及所用加工方法的经济精度确定后，即可分别算出工序尺寸及其公差。但具体设计方法应根据工序基准（或定位基准）与设计基准是否重合而定。当基准重合时，其计算比较简单，可按工序余量和经济精度直接推算；当基准不重合时，则计算比较复杂，需用尺寸链原理进行基准转换和分析计算。具体计算方法见第10章“机械制造中的尺寸链”。1.1.时间定额的组成时间定额的组成图9-15 车削外圆的基本时间（1）基本时间tb（单位：min） = mtji 1= mtji 1(min)(finiLbLaLTb=（2）辅助时间ta（单位：min） 如如: :

8、装卸工件、装卸工件、 开停机床、开停机床、 改变切削用量、改变切削用量、 进退刀具、进退刀具、 测量工件等测量工件等 基本时间基本时间+ +辅助时间辅助时间= =工序作业时间工序作业时间 （3）布置工作地时间ts（单位：min） 如：更换刀具、如：更换刀具、 润滑机床、润滑机床、 清理切屑、清理切屑、 收拾工具等收拾工具等 布置工作地时间ts=工序作业工序作业时间时间%（4）休息与生理需要时间tr（单位：min） 休息与生理需要时间=工序作业时间%（5）准备与终结时间准备与终结时间tsutsu（单位：（单位：minmin） 2 2、提高生产率的措施、提高生产率的措施(1)(1) 缩短基本时间：

9、缩短基本时间：1 1）采用精铸、精锻的毛坯件，实施无切屑或少）采用精铸、精锻的毛坯件，实施无切屑或少切屑加工；切屑加工；2 2）合理选择切削条件，确定合理的切削用量；）合理选择切削条件，确定合理的切削用量；3 3）采用多刀多刃切削，多件同时加工；）采用多刀多刃切削，多件同时加工；4 4） 缩短工作行程；缩短工作行程；5 5）在可行条件下，采用先进切削技术，如高速）在可行条件下，采用先进切削技术，如高速切削、强力切削与大进给切削等。切削、强力切削与大进给切削等。(2)(2) 缩短辅助时间：缩短辅助时间：1 1）采用高度自动化的机床或数控机床；）采用高度自动化的机床或数控机床；2 2）采用先进的检

10、测设备，实施在线主动）采用先进的检测设备，实施在线主动检测；检测；3 3）采用连续加工，如采用带回转工作台）采用连续加工，如采用带回转工作台的组合机床或者在万能机床上设置多工位的组合机床或者在万能机床上设置多工位夹具，使装卸时间和加工时间相重合。夹具，使装卸时间和加工时间相重合。9 97 71 1 工艺成本的计算工艺成本的计算 工艺成本是指生产成本中与工艺过程直接有关的那工艺成本是指生产成本中与工艺过程直接有关的那一部分成本。工艺成本一般分为两部分，及可变费用和一部分成本。工艺成本一般分为两部分，及可变费用和不变费用。不变费用。（1 1）可变费用）可变费用 可变费用时鱼零件年产量直接有关的费用

11、。一般包可变费用时鱼零件年产量直接有关的费用。一般包括毛坯或材料费用、操作工人的工资、机床电费、通用括毛坯或材料费用、操作工人的工资、机床电费、通用机床的折旧费和维护费，通用夹具、刀具和辅具等的折机床的折旧费和维护费，通用夹具、刀具和辅具等的折旧费和维修费等。旧费和维修费等。（2 2）不变费用）不变费用 不变费用与零件的年产量无直接关系。一般包括专不变费用与零件的年产量无直接关系。一般包括专用机床和专用工装的折旧费、维修费和调整工人的工资用机床和专用工装的折旧费、维修费和调整工人的工资等。等。972 工艺方案经济性的评比方法工艺成本可按年度计算，也可按单件计算。年度工艺成本为 E = VN （

12、元/年）单件工艺成本为 E d = V （元/年）式中：V 工艺成本中单件可变费用（元/件）；S 工艺成本中年件不变费用（元/年）；N 年产量（件/年）。 工艺方案的评比，常用工件的全年工艺成本进行比工艺方案的评比，常用工件的全年工艺成本进行比较，因为全年工艺成本与年产量成线性关系，容易比较。较，因为全年工艺成本与年产量成线性关系，容易比较。评比时根据具体生产条件有两种情况：评比时根据具体生产条件有两种情况：1 1）被评比的集中工艺方案基本投资相近。）被评比的集中工艺方案基本投资相近。2 2）当被评比的工艺方案的基本投资相差较大时）当被评比的工艺方案的基本投资相差较大时 第十章第十章 尺寸链原

13、理尺寸链原理 在机械制造中，产品设计、机械加工、整机装在机械制造中，产品设计、机械加工、整机装配以及技术测量时，都会遇到尺寸链的分析和计算配以及技术测量时，都会遇到尺寸链的分析和计算问题。尺寸链是解决生产实际问题的有力工具。因问题。尺寸链是解决生产实际问题的有力工具。因此，他在机械制造中得到越来越广泛的应用。尺寸此，他在机械制造中得到越来越广泛的应用。尺寸链能够为制定最佳工艺规程和装配方法提供理论计链能够为制定最佳工艺规程和装配方法提供理论计算的科学依据，并能为改进加工工艺和装配技术提算的科学依据，并能为改进加工工艺和装配技术提供有效的技术措施，对保证产品具有高质量和低成供有效的技术措施，对保

14、证产品具有高质量和低成本起着关键性的作用。本起着关键性的作用。 尺寸链的概念尺寸链的概念 在零件加工或装配过程中，由相互联系的尺在零件加工或装配过程中，由相互联系的尺寸形成封闭的尺寸组就称为尺寸链。由单个零寸形成封闭的尺寸组就称为尺寸链。由单个零件在工艺过程中的有关尺寸所形成的尺寸链，件在工艺过程中的有关尺寸所形成的尺寸链，就称为工艺尺寸链。就称为工艺尺寸链。 10.1.1 10.1.1 尺寸链的组成尺寸链的组成 为了便于分析和计算尺寸链，对尺寸链中各尺寸作如为了便于分析和计算尺寸链，对尺寸链中各尺寸作如下定义：下定义：1 1）环。组成尺寸链的各个尺寸。）环。组成尺寸链的各个尺寸。2 2）封闭

15、环。）封闭环。3 3）组成环。组成环以下角标）组成环。组成环以下角标“i”i”表示。表示。i i从从1 1到到n-1,nn-1,n为尺寸链总环数。为尺寸链总环数。4 4）增环。尺寸链中的组成环。该环增大时引起封闭环）增环。尺寸链中的组成环。该环增大时引起封闭环也增大，该环减小时封闭环也减小。也增大，该环减小时封闭环也减小。5 5）减环。尺寸链中的组成环。该环增大时引起封闭环）减环。尺寸链中的组成环。该环增大时引起封闭环减小，该环减小时封闭环增大。减小，该环减小时封闭环增大。6 6）补偿环。）补偿环。 10.1.2 10.1.2 尺寸链的特性尺寸链的特性 由尺寸链的定义可知，尺寸链的特征有以下三

16、个：由尺寸链的定义可知，尺寸链的特征有以下三个：（1 1）封闭性）封闭性尺寸链必须是一组有关尺寸首尾相接尺寸链必须是一组有关尺寸首尾相接构成封闭形式的尺寸。构成封闭形式的尺寸。（2 2）关联性）关联性由于尺寸链具有封闭性，尺寸链中的由于尺寸链具有封闭性，尺寸链中的封闭环随着所有组成环的变动而变动。可以认为组成环是封闭环随着所有组成环的变动而变动。可以认为组成环是自变量，封闭环是因变量，彼此具有特定的函数关系。自变量，封闭环是因变量，彼此具有特定的函数关系。（3 3）方向性）方向性 尺寸链的分析中主要需注意以下几点：尺寸链的分析中主要需注意以下几点：（1 1）工艺尺寸链的构成，取决于工艺方案和具体）工艺尺寸链的构成，取决于工艺方案和具体的加工方法。加工工艺尺寸链的封闭环是由零件的的加工方法。加工工艺尺寸链的封闭环是由零件的加工顺序