基準(zhǔn)及其分類加工余量

基準(zhǔn)及其分類加工余量第1頁/共70頁目錄1.基準(zhǔn)及其分類----------------------------32.加工余量的確定-------------------------223.工序尺寸和公差的確定-------------------334.機床及工裝的確定-----------------------505.工藝尺寸鏈-----------------------------52第2頁/共70頁知識一、基準(zhǔn)及其分類第3頁/共70頁基準(zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)測量基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)精基準(zhǔn)附加基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)一、基準(zhǔn)及其分類第4頁/共70頁A是B、C的設(shè)計基準(zhǔn)軸心線是外圓和端面的設(shè)計基準(zhǔn)F是C、軸的設(shè)計基準(zhǔn)A是B面平行度的設(shè)計基準(zhǔn)1、基準(zhǔn)的定義：在零件圖上或?qū)嶋H的零件上，用來確定其它點、線、面位置時所依據(jù)的那些點、線、面，稱為基準(zhǔn)。2、基準(zhǔn)的分類：按其功用可分為：1）設(shè)計基準(zhǔn)：零件工作圖上用來確定其它點、線、面位置的基準(zhǔn)，為設(shè)計基準(zhǔn)。第5頁/共70頁2）工藝基準(zhǔn)：

是加工、測量和裝配過程中使用的基準(zhǔn)，又稱制造基準(zhǔn)。

a、工序基準(zhǔn)：

是指在工序圖上，用來確定加工表面位置的基準(zhǔn)。它與加工表面有尺寸、位置要求。

第6頁/共70頁b、定位基準(zhǔn)：是加工過程中，使工件相對機床或刀具占據(jù)正確位置所使用的基準(zhǔn)。將零件套在心軸上磨削φ40h6外圓表面時，內(nèi)孔即定位基準(zhǔn)

第7頁/共70頁C、測量基準(zhǔn)：零件檢驗時，用以測量已加工表面尺寸及位置的基準(zhǔn)。以內(nèi)孔為基準(zhǔn)（套在檢驗心軸上）去檢驗φ40h6外圓的徑向圓跳動和端面B的端面圓跳動時內(nèi)孔為測量基準(zhǔn)第8頁/共70頁D、裝配基準(zhǔn)：裝配時用以確定零件在部件或產(chǎn)品中位置的基準(zhǔn)。裝配基準(zhǔn)

裝配基準(zhǔn)

第9頁/共70頁

上述基準(zhǔn)應(yīng)盡量重合。

1）設(shè)計機器零件時，應(yīng)盡量以裝配基準(zhǔn)作為設(shè)計基準(zhǔn)，以便直接保證裝配技術(shù)要求；

2）在制定加工工藝規(guī)程時，應(yīng)盡量以設(shè)計基準(zhǔn)作為工序基準(zhǔn)，以便直接保證零件的設(shè)計尺寸；

3）在加工、測量時，應(yīng)盡量使定位基準(zhǔn)及測量基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，以消除因基準(zhǔn)不重合帶來的誤差。第10頁/共70頁3、定位基準(zhǔn)的選擇

使用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)，稱為粗基準(zhǔn)。零件上根據(jù)機械加工工藝需要而專門設(shè)計的定位基準(zhǔn)。如用作軸類零件定位的頂尖孔，用作殼體類零件定位的工藝孔或工藝凸臺（圖2-1）等。粗基準(zhǔn)使用已經(jīng)過加工的表面作為定位基準(zhǔn)，稱為精基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)附加基準(zhǔn)第11頁/共70頁

工藝凸臺A向A圖2-1小刀架上的工藝凸臺第12頁/共70頁1）保證相互位置要求原則——如果首先要求保證工件上加工面與不加工面的相互位置要求，則應(yīng)以不加工面作為粗基準(zhǔn)。（1）粗基準(zhǔn)的選擇原則第13頁/共70頁

2）為保證加工表面余量合理分配原則----如果必須保證重要表面的加工余量均勻，應(yīng)選擇該毛坯面為粗基準(zhǔn)。第14頁/共70頁小軸，如重復(fù)使用毛坯表面B定位去分別加工表面A和C，必然會使此兩加工表面產(chǎn)生較大的同軸度誤差3）粗基準(zhǔn)一般不重復(fù)使用原則。

如果能夠使用精基準(zhǔn)，則粗基準(zhǔn)一般不重復(fù)利用。若沒有精基準(zhǔn)，粗基準(zhǔn)不能使用兩次以上。4)作為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡量平整，沒有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便使工件定位可靠，夾緊方便。第15頁/共70頁（2）精基準(zhǔn)的選擇原則

1、基準(zhǔn)重合原則——選用被加工面工序基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。第16頁/共70頁2、統(tǒng)一基準(zhǔn)原則——當(dāng)工件以某一表面作精基準(zhǔn)定位，可以方便地加工大多數(shù)（或全部）其余表面時，應(yīng)盡早將這個基準(zhǔn)面加工出來，并達(dá)到一定精度，以后大多數(shù)（或全部）工序均以它為精基準(zhǔn)進行加工。在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的統(tǒng)一基準(zhǔn)形式有：

1）軸類零件常使用兩頂尖孔作統(tǒng)一基準(zhǔn)；

2）箱體類零件常使用一面兩孔（一個較大的平面和兩個距離較遠(yuǎn)的銷孔）作統(tǒng)一基準(zhǔn)；采用統(tǒng)一基準(zhǔn)原則好處：

1）有利于保證各加工表面之間的位置精度；

2）可以簡化夾具設(shè)計，減少工件搬動和翻轉(zhuǎn)次數(shù)。第17頁/共70頁第18頁/共70頁4、互為基準(zhǔn)原則：當(dāng)工件上兩個加工表面之間的位置精度要求比較高時，可以采用兩個加工表面互為基準(zhǔn)的方法進行加工。軸徑軸徑錐孔【例】主軸零件精基準(zhǔn)選擇3、自為基準(zhǔn)原則：只要求均勻余量，位置精度不要求【例】床身導(dǎo)軌面磨削加工第19頁/共70頁4、互為基準(zhǔn)原則當(dāng)工件上兩個加工表面之間的位置精度要求比較高時，可以采用兩個加工表面互為基準(zhǔn)的方法進行加工。第20頁/共70頁5、便于裝夾原則——所選擇的精基準(zhǔn)，應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確、可靠，并盡可能使夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。此外，所選定位基面應(yīng)有足夠大的接觸面積和分布面積。接觸面積大能承受大的切削力，分布面積大可使定位穩(wěn)定可靠。第21頁/共70頁知識二、加工余量的確定第22頁/共70頁一、加工余量的確定加工余量—加工過程中從加工表面切去金屬層厚度。分為工序余量和總余量。

工序余量—某一表面在一道工序中切去的金屬層厚度?！?/p>

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。1、加工余量的概念

◎

被包容表面（軸）第23頁/共70頁總加工余量——零件從毛坯變?yōu)槌善非谐饘賹涌偤穸取?/p>

最大、小余量被包容面加工余量及公差

由于毛坯制造和各個工序尺寸都存在著誤差，加工余量也是個變動值。當(dāng)工序尺寸用基本尺寸計算時，所得到的加工余量稱為公稱余量。被包容面：Zmax=amax—bmin

包容面：Zmax=bmax

—

amin

Zmin=amin—bmax

Zmin=bmin

—

amax

第24頁/共70頁Tz=Zmax-Zmin=Ta-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“入體”原則標(biāo)注。“入體”原則：指標(biāo)注工件尺寸公差時應(yīng)向材料實體方向單向標(biāo)注。對于軸，其尺寸越加工越小，上偏差取0，下偏差為負(fù)-----最大尺寸為基本尺寸。

對于孔，其尺寸越加工越大，其尺寸下偏差為0，上偏差為正-----最小尺寸為基本尺寸。毛坯尺寸公差按雙向?qū)ΨQ偏差形式標(biāo)注。第25頁/共70頁工序加工余量和工序尺寸公差關(guān)系圖第26頁/共70頁a:被包容體件粗、半精、精加工的工序余量

b:包容體件粗、半精、精加工的工序余量第27頁/共70頁2、影響工序余量的因素1．上工序留下的表面粗糙度值（表面輪廓最大高度）和表面缺陷層深度本工序必須把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷層全部切去，如果連上一道工序殘留在加工表面上的表面粗糙度和表面缺陷層都清除不干凈，那就失去了設(shè)置本工序的本意了。由此可知,本工序加工余量必須包括和這兩項因素。

第28頁/共70頁

3．上道工序留下的空間位置誤差工件上有一些形狀誤差和位置誤差是沒有包括在加工表面的工序尺寸公差范圍之內(nèi)的。在確定加工余量時，必須考慮它們的影響，否則本工序加工將無法全部切除上工序留在加工表面上的表面粗糙度和缺陷層。

2．上道工序的尺寸公差如圖所示，公稱余量已經(jīng)包括了上道工序的尺寸公差，上道工序留下的各種形狀位置誤差一般也包括在尺寸公差范圍內(nèi)，所以上道工序尺寸公差的大小對工序余量有著直接的影響。第29頁/共70頁第30頁/共70頁

4．本工序的裝夾誤差裝夾誤差包括定位誤差、夾緊誤差，這些誤差會使工件在加工時的正確位置發(fā)生偏移。對于單邊余量：對于雙邊余量：

第31頁/共70頁3、加工余量確定方法

計算法——采用計算法確定加工余量比較準(zhǔn)確，但需掌握必要的統(tǒng)計資料和具備一定的測量手段。

經(jīng)驗法——由一些有經(jīng)驗的工程技術(shù)人員或工人根據(jù)現(xiàn)場條件和實際經(jīng)驗確定加工余量。此法多用于單件小批生產(chǎn)。

查表法——利用各種手冊所給的表格數(shù)據(jù)，再結(jié)合實際加工情況進行必要的修正，以確定加工余量。此法方便、迅速，生產(chǎn)上應(yīng)用較多。第32頁/共70頁知識三、工序尺寸和公差的確定第33頁/共70頁1）確定各工序加工余量；可通過查表或經(jīng)驗法確定。2）從最終加工工序開始，即從設(shè)計尺寸開始，逐次加上（對于被包容面）或減去（對于包容面）每道工序的加工余量，可分別得到各工序的基本尺寸；3）除最終加工工序取設(shè)計尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所對應(yīng)的加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸公差，毛坯尺寸的公差一般為雙向?qū)ΨQ分布，可直接查表獲得；4）除最終工序外，其余各工序按“入體原則”標(biāo)注工序尺寸公差；表6-9

主軸孔工序尺寸及公差的確定工序尺寸是零件加工過程中各工序應(yīng)保證的加工尺寸。第34頁/共70頁表6-9

主軸孔工序尺寸及公差的確定工序名稱工序加工余量工序基本尺寸加工經(jīng)濟精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度浮動鏜刀塊鏜0.11007Ra0.8精鏜0.5（100-0.1=）99.98Ra1.6半精鏜2.4（99.9-0.5=）99.410Ra3.2粗鏜5（99.4-2.4=）9712Ra6.3毛坯孔——（97-5=）92

——例1

某軸直徑為mm，其尺寸精度要求為IT5，表面粗糙度要求為Ra0.04μm，并要求高頻淬火，毛坯為鍛件。其工藝路線為：粗車—半精車—高頻淬火—粗磨—精磨—研磨。計算各工序的工序尺寸及公差。解（1）先用查表法確定加工余量。由工藝手冊查得：

工序名稱研磨精磨粗磨半精車粗車毛坯加工余量0.01mm0.1mm0.3mm1.1mm4.49mm6mm第35頁/共70頁（2）計算各加工工序基本尺寸。研磨后工序基本尺寸為50mm（設(shè)計尺寸），其它各工序基本尺寸依次為：研磨余量為0.01mm精磨50mm+0.01mm＝50.01mm；精磨余量為0.1mm粗磨50.01mm+0.1mm＝50.11mm；粗磨余量為0.3mm半精車50.11mm+0.3mm＝50.41mm；精車余量為1.1mm粗車50.41mm+1.1mm＝51.51mm；粗車余量為4.49mm。毛坯51.51mm+4.49mm＝56mm；

第36頁/共70頁（3）確定各工序的加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度。由工藝手冊查表得：工序名稱

研磨

精磨

粗磨

半精車

粗車精度等級IT5IT6IT8IT11IT13Ra（μm）

0.040.16

1.253.216第37頁/共70頁（4）填寫工序尺寸，并按“入體原則”標(biāo)注工序尺寸公差。查工藝手冊可得鍛造毛坯公差為±2mm。第38頁/共70頁

某箱體零件上有一孔，加工過程：擴孔粗鏜→半精鏜→精鏜→精磨。計算工序尺寸和公差?！纠?】工序名稱精磨孔精鏜孔半精鏜孔粗鏜孔擴孔毛坯加工余量mm0.71.32.54513.5精度等級IT7IT8IT11IT12IT13第39頁/共70頁工序尺寸及公差的計算第40頁/共70頁加工余量、工序尺寸及公差分布圖第41頁/共70頁基本時間：直接改變生產(chǎn)對象的性質(zhì)，使其成為合格產(chǎn)品或達(dá)到工序要求所需時間（包括切入、切出時間）。時間定額

定義:

在一定生產(chǎn)條件下，生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時間

組成輔助時間：為實現(xiàn)工藝過程必須進行的各種輔助動作時間，如裝卸工件、啟停機床、改變切削用量及進退刀等。布置工作地時間：包括更換刀具、潤滑機床、清理切屑、收拾工具等。休息和生理需要時間：工人在工作班內(nèi)，為恢復(fù)體力和滿足生理需要所需時間。準(zhǔn)備終結(jié)時間：如熟悉工藝文件、領(lǐng)取毛坯、安裝夾具、調(diào)整機床、發(fā)送成品等。三、時間定額的制定第42頁/共70頁

單件時間與單件工時定額計算◆

單件時間：◆

單件工時定額：式中tB——基本時間

tA——輔助時間

tC——布置工作地時間

tR——休息和生理需要時間

tP——準(zhǔn)備終結(jié)時間

B——批量第43頁/共70頁提高生產(chǎn)效率的工藝途徑

縮短基本時間：①提高切削用量（切削速度、進給量、切削深度等）；②采用多刀多刃進行加工（如以銑削代替刨削，采用組合刀具等）；③采用復(fù)合工步，使多個表面加工基本時間重合（如多刀加工，多件加工等）。

縮短輔助時間：

①使輔助動作實現(xiàn)機械化和自動化（如采用自動上下料裝置、先進夾具等）；②使輔助時間與基本時間重疊（如采用多位夾具或多位工作臺，使工件裝卸時間與加工時間重疊；采用在線測量，使測量時間與加工時間重疊等）第44頁/共70頁多刀加工

第45頁/共70頁多件加工(a)串聯(lián)加工;(b)并聯(lián)加工;(c)串、

并聯(lián)加工

第46頁/共70頁轉(zhuǎn)位工作臺

第47頁/共70頁第48頁/共70頁

縮短布置工作地時間：

縮短準(zhǔn)備終結(jié)時間：主要是減少換刀時間和調(diào)刀時間采用自動換刀裝置或快速換刀裝置使用不重磨刀具采用樣板或?qū)Φ秹K對刀采用新型刀具材料以提高刀具耐用度在中小批量生產(chǎn)中采用成組工藝和成組夾具在數(shù)控加工中，采用離線編程及加工過程仿真技術(shù)第49頁/共70頁四、機床及工裝的確定1．設(shè)備的選擇

機床精度與工件精度相適應(yīng)。機床規(guī)格與工件的外形尺寸相適應(yīng)。與現(xiàn)有加工條件相適應(yīng)，如設(shè)備負(fù)荷的平衡狀況。

2、夾具的選擇

單件小批生產(chǎn)首先采用各種通用夾具和機床附件中、小批生產(chǎn)應(yīng)用成組技術(shù)時，可采用可調(diào)夾具和成組夾具。第50頁/共70頁4、刀具的選擇：

一般優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)刀具。若采用機械集中，則應(yīng)采用各種高效的專用刀具、復(fù)合刀具和多刃刀具等。刀具的類型、規(guī)格和精度等級應(yīng)符合加工要求。

5、量具的選擇

單件小批生產(chǎn)應(yīng)廣泛采用通用量具，如游標(biāo)卡尺、百分表和千分尺等。大批大量生產(chǎn)應(yīng)采用極限量塊和高效的專用檢驗夾具和量儀等。量具的精度必須與加工精度相適應(yīng)。第51頁/共70頁任務(wù)五工藝尺寸鏈一、尺寸鏈的概念與組成二、尺寸鏈計算公式三、尺寸鏈的應(yīng)用和解算方法第52頁/共70頁一、尺寸鏈的概念與組成1、尺寸鏈定義

在零件加工或機器裝配過程中，相互聯(lián)系并按一定順序排列的封閉尺寸組合，稱為尺寸鏈?！?/p>

裝配尺寸鏈——在機器設(shè)計和裝配過程中，由有關(guān)零件設(shè)計尺寸所組成的尺寸鏈。★

工藝尺寸鏈——在加工過程中，由同一零件有關(guān)工序尺寸所組成的尺寸鏈。第53頁/共70頁

2、尺寸鏈的環(huán)

封閉環(huán)——在零件加工過程或機器裝配過程中最終形成或間接得到的環(huán)。—指組成尺寸鏈的每一個尺寸

增環(huán)——該環(huán)增大引起封閉增大，用Ai表示。

組成環(huán)——尺寸鏈中除封閉環(huán)以外的各環(huán)。對于工藝尺寸鏈來說，組成環(huán)的尺寸一般是由加工直接得到的。

減環(huán)——該環(huán)增大引起封閉環(huán)減小，用Ai表示。第54頁/共70頁3、尺寸鏈圖

將尺寸鏈中各相應(yīng)的環(huán)，用尺寸或符號標(biāo)注在示意圖上，這種尺寸圖稱為尺寸鏈圖。作法：首先確定間接保證的尺寸，定為封閉環(huán)；然后從封閉環(huán)起，畫出各組成環(huán)；尺寸首尾相接，順一個方向畫箭頭，構(gòu)成封閉圖形。

一個尺寸鏈只能解一個封閉環(huán)；

與封閉環(huán)同向者為減環(huán)，與封閉環(huán)異向者為增環(huán)。第55頁/共70頁4、尺寸鏈的形式按環(huán)的幾何特征分：長度、角度、組合尺寸鏈按應(yīng)用場合分：裝配、工藝、零件尺寸鏈按各環(huán)所處空間位置分：直線、平面、空間尺寸鏈第56頁/共70頁

基本尺寸計算公式1、直線尺寸鏈極值算法公式

偏差計算公式公差計算公式二、尺寸鏈計算公式2、概率法計算公式

（一）公式第57頁/共70頁

3、尺寸鏈計算三種情況

（1）已知組成環(huán)，求封閉環(huán)，稱為尺寸鏈的正計算。（2）已知封閉環(huán)，求組成環(huán)，稱為尺寸鏈的反算。（3）已知封閉環(huán)及部分組成環(huán)，求其余組成環(huán)。

第58頁/共70頁

圖示尺寸鏈中，尺寸A0是加工過程間接保證的，因而是尺寸鏈的封閉環(huán)；尺寸A1和A2是在加工中直接獲得的，因而是尺寸鏈的組成環(huán)。其中，A1為增環(huán)，A2為減環(huán)。尺寸鏈方程為：（二）例題a圖

例一b圖中工件1、3面已加工好，現(xiàn)以1面定位用調(diào)整法加工2面，要求保證B、C面距離A0。b圖

（1）定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合的尺寸計算。第59頁/共70頁（2）測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時工序尺寸及其公差的計算。

例二圖示軸承碗，設(shè)計尺寸A0不便直接測量。可按以下工藝獲得A0：先按尺寸A1的要求車出端面A，然后以A面為測量基準(zhǔn)控制尺寸X。下面分三種情況討論，分別求解車內(nèi)孔端面C的尺寸X及其公差。解：1）A0=mm，A1=mm。尺寸鏈圖b，A0為封閉環(huán)，A1為減環(huán)，X為增環(huán)。

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=第60頁/共70頁2）A0=mm，A1=mm。

組成環(huán)A1的公差和封閉環(huán)A0的公差相等，此時X的公差為零，故必須壓縮尺寸A1的公差，以使X獲得規(guī)定的公差。采用經(jīng)驗法確定A1=mm，得X=mm。3）A0=mm，A1=mm。組成環(huán)A1的公差大于封閉環(huán)的公差，需重新決定組成環(huán)的公差，即減少其公差值。設(shè)T1=0.02，取A1=mm，得X=mm。第61頁/共70頁總結(jié)：1、通過尺寸換算間接保證封閉環(huán)的要求，必須提高組成環(huán)的加工精度。2、當(dāng)封閉環(huán)的公差較大時（如第一組），僅需要提高本工序的加工精度；當(dāng)封閉環(huán)的公差等于甚至小于一個組成環(huán)的公差時（如第二、三組），不僅要提高本工序尺寸X的加工精度還要提高上道工序A1的加工精度。工藝上應(yīng)盡量避免測量尺寸的換算。3、按上述計算結(jié)果實測結(jié)果超差了，卻不一定都是廢品。因為極值法考慮的是極端狀態(tài)下各環(huán)之間的關(guān)系，是保守算法。對于工序尺寸超差的零件，應(yīng)按設(shè)計尺寸再進行復(fù)量和驗算，避免實際合格的零件報廢。第62頁/共70頁例三：如圖鏜孔前，表示A、B、C