基准及其分类、加工余量

1、知识一、基准及其分类,一、基准及其分类,1、 基准的定义： 在零件图上或实际的零件上，用来确定其它点、线、面位置时所依据的那些点、线、面，称为基准。 2、 基准的分类：按其功用可分为： 1） 设计基准： 零件工作图上用来确定其它点、线、面位置的基准，为设计基准。,2） 工艺基准： 是加工、测量和装配过程中使用的基准，又称制造基准。a、 工序基准： 是指在工序图上，用来确定加工表 面位置的基准。它与加工表面有尺寸、位置要求。,b、 定位基准： 是加工过程中，使工件相对机床或刀具占据正确位置所使用的基准。,将零件套在心轴上磨削40h6外圆表面时，内孔即定位基准,C、测量基准 ：零件检验时，用以测量

2、已加工表面尺寸及位置的基准。,以内孔为基准（套在检验心轴上）去检验40h6外圆的径向圆跳动和端面B的端面圆跳动时内孔为测量基准,D、装配基准 ：装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准。,上述基准应尽量重合。 1）设计机器零件时，应尽量以装配基准作为设计基准，以便直接保证装配技术要求； 2）在制定加工工艺规程时，应尽量以设计基准作为工序基准，以便直接保证零件的设计尺寸； 3）在加工、测量时，应尽量使定位基准及测量基准与工序基准重合，以消除因基准不重合带来的误差。,3、定位基准的选择,使用毛坯上未经加工的表面作为定位基准，称为粗基准。,零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。如用作轴类

3、零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台（图2-1）等。,使用已经过加工的表面作为定位基准，称为精基准。,1）保证相互位置要求原则如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。,（1）粗基准的选择原则,2）为保证加工表面余量合理分配原则-如果必须保证重要表面的加工余量均匀，应选择该毛坯面为粗基准。,小轴，如重复使用毛坯表面B定位去分别加工表面A和C，必然会使此两加工表面产生较大的同轴度误差,3）粗基准一般不重复使用原则。 如果能够使用精基准，则粗基准一般不重复利用。若没有精基准，粗基准不能使用两次以上。,4)作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口

4、、冒口或飞边等缺陷，以便使工件定位可靠，夹紧方便。,（2）精基准的选择原则,1、基准重合原则选用被加工面工序基准作为精基准。,2、统一基准原则当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工 。,在实际生产中，经常使用的统一基准形式有： 1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准； 2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准；,采用统一基准原则好处： 1）有利于保证各加工表面之间的位置精度； 2）可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。,4、互为基准原

5、则：当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准的方法进行加工。,【例】主轴零件精基准选择,3、自为基准原则：只要求均匀余量，位置精度不要求,【例】床身导轨面磨削加工,4、互为基准原则 当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准的方法进行加工。,5、便于装夹原则所选择的精基准，应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。 此外，所选定位基面应有足够大的接触面积和分布面积。接触面积大能承受大的切削力，分布面积大可使定位稳定可靠。,知识二、加工余量的确定,知识三、工序尺寸和公差的确定,一、加工余量的确定,加工余量加

6、工过程中从加工表面切去金属层厚度。分为工序余量和总余量。 工序余量某一表面在一道工序中切去的金属层厚度。, 包容表面（孔）,式中Zb ：本工序余量； a ：前工序基本尺寸； b ：本工序基本尺寸。, 被包容表面（轴）,总加工余量零件从毛坯变为成品切除金属层总厚度。,最大、小余量,被包容面加工余量及公差,由于毛坯制造和各个工序尺寸都存在着误差，加工余量也是个变动值。当工序尺寸用基本尺寸计算时，所得到的加工余量称为公称余量。,被包容面：Zmax=amax bmin,包容面：Zmax= bmax amin,Zmin=amin bmax,Zmin= bmin amax,Tz=Zmax-Zmin=Ta-

7、Tb,余量公差：,式中 Ta：上道工序的工序尺寸公差； Tb ：本道工序的工序尺寸公差；,工序尺寸的公差按“入体”原则标注。 “入体”原则：指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。 对于轴，其尺寸越加工越小，上偏差取0，下偏差为负-最大尺寸为基本尺寸。 对于孔，其尺寸越加工越大，其尺寸下偏差为0，上偏差为正-最小尺寸为基本尺寸。,毛坯尺寸公差按双向对称偏差形式标注。,工序加工余量和工序尺寸公差关系图,a:被包容体件粗、半精、精加工的工序余量b:包容体件粗、半精、精加工的工序余量,2、影响工序余量的因素,1上工序留下的表面粗糙度值 （表面轮廓最大高度）和表面缺陷层深度 本工序必须把上工序留

8、下的表面粗糙度和表面缺陷层全部切去，如果连上一道工序残留在加工表面上的表面粗糙度和表面缺陷层都清除不干净，那就失去了设置本工序的本意了。由此可知,本工序加工余量必须包括 和 这两项因素。,3上道工序留下的空间位置误差 工件上有一些形状误差和位置误差是没有包括在加工表面的工序尺寸公差范围之内的。在确定加工余量时，必须考虑它们的影响，否则本工序加工将无法全部切除上工序留在加工表面上的表面粗糙度和缺陷层。,2上道工序的尺寸公差 如图所示，公称余量已经包括了上道工序的尺寸公差，上道工序留下的各种形状位置误差一般也包括在尺寸公差范围内，所以上道工序尺寸公差的大小对工序余量有着直接的影响。,4本工序的装夹

9、误差 装夹误差包括定位误差、夹紧误差，这些误差会使工件在加工时的正确位置发生偏移。 对于单边余量： 对于双边余量：,3、加工余量确定方法,计算法采用计算法确定加工余量比较准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量手段。,经验法由一些有经验的工程技术人员或工人根据现场条件和实际经验确定加工余量。此法多用于单件小批生产。,查表法利用各种手册所给的表格数据，再结合实际加工情况进行必要的修正，以确定加工余量。此法方便、迅速，生产上应用较多。,1）确定各工序加工余量；可通过查表或经验法确定。 2）从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上（对于被包容面）或减去（对于包容面）每道工序的加工余量，可分

10、别得到各工序的基本尺寸； 3）除最终加工工序取设计尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差，毛坯尺寸的公差一般为双向对称分布，可直接查表获得； 4）除最终工序外，其余各工序按“入体原则”标注工序尺寸公差；,表6-9 主轴孔工序尺寸及公差的确定,二、工序尺寸和公差的确定,工序尺寸是零件加工过程中各工序应保证的加工尺寸。,表6-9 主轴孔工序尺寸及公差的确定,例 1某轴直径为 mm，其尺寸精度要求为IT5，表面粗糙度要求为Ra0.04 m，并要求高频淬火，毛坯为锻件。 其工艺路线为：粗车半精车高频淬火粗磨精磨研磨。 计算各工序的工序尺寸及公差。,解 （1）先用

11、查表法确定加工余量。 由工艺手册查得：,（2）计算各加工工序基本尺寸。 研磨后工序基本尺寸为50 mm（设计尺寸）， 其它各工序基本尺寸依次为： 研磨余量为0.01 mm 精磨 50 mm+0.01 mm50.01 mm； 精磨余量为0.1 mm 粗磨 50.01 mm+0.1 mm50.11 mm；粗磨余量为0.3 mm 半精车 50.11 mm+0.3 mm50.41 mm； 精车余量为1.1 mm 粗车 50.41 mm+1.1 mm51.51 mm；粗车余量为4.49 mm。 毛坯 51.51 mm+4.49 mm56 mm；,（3）确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度。由工艺手册查表

12、得：,（4）填写工序尺寸，并按“入体原则”标注工序尺寸公差。查工艺手册可得锻造毛坯公差为2 mm。,工序尺寸及公差的计算,加工余量、工序尺寸及公差分布图,基本时间：直接改变生产对象的性质，使其成为合格产品或达到工序要求所需时间（包括切入、切出时间）。,时间定额,定义: 在一定生产条件下，生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间 组成,辅助时间：为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作时间，如装卸工件、启停机床、改变切削用量及进退刀等。,布置工作地时间：包括更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等。,休息和生理需要时间：工人在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所需时间。,准备终结时间：如熟悉工艺文件

13、、领取毛坯、安装夹具、调整机床、发送成品等。,三、时间定额的制定,单件时间与单件工时定额计算, 单件时间：, 单件工时定额：,式中 tB基本时间 tA辅助时间 tC布置工作地时间 tR休息和生理需要时间 tP准备终结时间 B批量,提高生产效率的工艺途径,缩短基本时间： 提高切削用量（切削速度、进给量、切削深度等）； 采用多刀多刃进行加工（如以铣削代替刨削，采用组合刀具等）； 采用复合工步，使多个表面加工基本时间重合（如多刀加工，多件加工等）。,缩短辅助时间： 使辅助动作实现机械化和自动化（如采用自动上下料装置、先进夹具等）； 使辅助时间与基本时间重叠（如采用多位夹具或多位工作台，使工件装卸时间

14、与加工时间重叠；采用在线测量，使测量时间与加工时间重叠等）,多刀加工,多件加工 (a) 串联加工; (b) 并联加工; (c) 串、 并联加工,转位工作台,缩短布置工作地时间：,缩短准备终结时间：,主要是减少换刀时间和调刀时间,采用自动换刀装置或快速换刀装置 使用不重磨刀具 采用样板或对刀块对刀 采用新型刀具材料以提高刀具耐用度,在中小批量生产中采用成组工艺和成组夹具 在数控加工中，采用离线编程及加工过程仿真技术,四、机床及工装的确定,1设备的选择 机床精度与工件精度相适应。 机床规格与工件的外形尺寸相适应。 与现有加工条件相适应，如设备负荷的平衡状况 。,2、夹具的选择 单件小批生产首先采用

15、各种通用夹具和机床附件中、小批生产应用成组技术时，可采用可调夹具和成组夹具。,4、刀具的选择： 一般优先采用标准刀具。若采用机械集中，则应采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。 5、量具的选择 单件小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分表和千分尺等。大批大量生产应采用极限量块和高效的专用检验夹具和量仪等。量具的精度必须与加工精度相适应。,任务五 工艺尺寸链,一、尺寸链的概念与组成,二、尺寸链计算公式,三、尺寸链的应用和解算方法,一、尺寸链的概念与组成,1、尺寸链定义,在零件加工或机器装配过程中，相互联系并按一定顺序排列的封闭尺寸组合，称为

16、尺寸链。, 装配尺寸链在机器设计和装配过程中，由有关零件设计尺寸所组成的尺寸链。, 工艺尺寸链在加工过程中，由同一零件有关工序尺寸所组成的尺寸链。,2、尺寸链的环,封闭环在零件加工过程或机器装配过程中最终形成或间接得到的环。,指组成尺寸链的每一个尺寸,增环该环增大引起封闭增大，用Ai表示。,组成环尺寸链中除封闭环以外的各环。对于工艺尺寸链来说，组成环的尺寸一般是由加工直接得到的。,减环该环增大引起封闭环减小，用Ai表示。,3、尺寸链图,将尺寸链中各相应的环，用尺寸或符号标注在示意图上，这种尺寸图称为尺寸链图。 作法：首先确定间接保证的尺寸，定为封闭环；然后从封闭环起，画出各组成环；尺寸首尾相接

17、，顺一个方向画箭头，构成封闭图形。,一个尺寸链只能解一个封闭环； 与封闭环同向者为减环，与封闭环异向者为增环。,4、尺寸链的形式,按环的几何特征分：长度、角度、组合尺寸链 按应用场合分：装配、工艺、零件尺寸链 按各环所处空间位置分：直线、平面、空间尺寸链,基本尺寸计算公式,1、直线尺寸链极值算法公式,偏差计算公式,公差计算公式,二、尺寸链计算公式,2、概率法计算公式,（一）公式,3、尺寸链计算三种情况,（1）已知组成环，求封闭环，称为尺寸链的正计算。 （2）已知封闭环，求组成环，称为尺寸链的反算。 （3）已知封闭环及部分组成环，求其余组成环。,图示尺寸链中，尺寸A0是加工过程间接保证的，因而是

18、尺寸链的封闭环；尺寸A1和A2是在加工中直接获得的，因而是尺寸链的组成环。其中， A1为增环， A2为减环。,尺寸链方程为：,（二）例题,a图,例一b图中工件1、3面已加工好，现以1面定位用调整法加工2面，要求保证B、C面距离A0。,b图,（1）定位基准与设计基准不重合的尺寸计算。,（2）测量基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的计算。,例二图示轴承碗，设计尺寸A0不便直接测量。可按以下工艺获得A0：先按尺寸A1的要求车出端面A，然后以A面为测量基准控制尺寸X。 下面分三种情况讨论，分别求解车内孔端面C的尺寸X及其公差。,解：1）A0= mm， A1= mm。 尺寸链图b， A0为封闭环，

19、A1为减环， X为增环。 由A0= X- A1，得X=50mm. 由ES(A0)=ES(X)-EI(A1)得ES(X)=-0.1mm. 由EI(A0)=EI(X)-ES(A1)得EI(X)=-0.2mm.所以X=,2） A0= mm， A1= mm。,组成环A1的公差和封闭环A0的公差相等，此时X的公差为零，故必须压缩尺寸A1的公差，以使X获得规定的公差。 采用经验法确定A1= mm，得X= mm。 3） A0= mm， A1= mm。 组成环A1的公差大于封闭环的公差，需重新决定组成环的公差，即减少其公差值。 设T1=0.02，取A1= mm， 得X= mm。,总结： 1、通过尺寸换算间接保证封闭环的要求，必须提高组成环的加工精度。 2、当封闭环的公差较大时（如第一组），仅需要提高本工序的加工精度；当封闭环的公差等于甚至小于一个组成环的公差时（如第二、三组），不仅要提高本工序尺寸X的加工精度还要提高上道工序A1的加工精度。工艺上应尽量避免测量尺寸的换算。 3、按上述计算结果实测结果超差了，却不一定都是废品。因为极值法考虑的是极端状态下各环之间的关系，是保守算法。对于工序尺寸超差的零件，应按设计尺寸再进行复量和验算，避免实际合格