任务六 加工余量的确定

一、加工余量的概念

加工余量是指加工过程中从加工表面上所切去的金属层厚度。它又有工序加工余量和加工总余量之分。工序加工余量是指某一表面在一道工序中所切除的金属层厚度，它取决于同一表面相邻工序、前后工序尺寸之差。

对于外表面[图1-53（a）]：

Zb=a-b

对于内表面[图1-53（b）]：

Zb=b-a

式中 Zb——本工序的工序加工余量；

a——前工序的工序尺寸；

b——本工序的工序尺寸。

上述表面的加工余量为非对称的单边加工余量，旋转表面（外圆和孔）的加工余量是对称加工余量。

对于轴[图1-53（c）]：

2Zb=da-db

对于孔[图1-53（d）]：

2Zb=db-da

式中2Zb——本工序直径上的加工余量；

da——前工序的加工表面的直径；

db——本工序的加工表面的直径。

总加工余量是指零件从毛坯变为成品的整个加工过程中某一表面所切除金属层的总厚度，也即零件上同一表面毛坯尺寸与零件尺寸之差。总加工余量等于各工序加工余量之和。即

式中 Z∑——总加工余量；

Zi——第i道工序的工序加工余量；

n——该表面总共加工的工序数。

毛坯制造和各工序尺寸都不可避免存在着误差，因而无论总加工余量还是工序加工余量都是变动值，这就出现了最小加工余量和最大加工余量，它们和工序尺寸公差的关系如图1-54所示。

由图1-54可以看出：公称加工余量是相邻两工序基本尺寸之差；最小加工余量是前工序最小工序尺寸和本工序最大工序尺寸之差；最大加工余量是前工序最大工序尺寸和本工序最小工序尺寸之差；工序加工余量的变动范围（最大加工余量与最小加工余量的差值）等于前工序与本工序两工序尺寸公差之和。

工序尺寸的公差带，一般规定在零件的“入体”方向，故对于被包容表面（轴），基本尺寸即最大工序尺寸，而对于包容面（孔），则是最小工序尺寸（图1-55）。毛坯尺寸的公差一般采用双向标注。

二、影响加工余量大小的因素

加工余量的大小对零件的加工质量和生产率均有较大的影响。加工余量过大，会提高加工成本，影响生产率。但加工余量过小，又不能保证加工质量。因此应该合理地确定加工余量。

工序加工余量等于最小加工余量与前工序尺寸公差之和。因此，在讨论影响加工余量的因素时，应首先研究影响最小加工余量的因素。影响最小加工余量的因素较多，先将主要影响因素介绍如下：

（1）前工序形成的表面粗糙度和缺陷层深度（Ra和Da）。为了使工件的加工质量逐步提高，一般每道工序都应切到待加工表面以下的正常金属组织，将上道工序形成的表面粗糙度和缺陷层切掉。

（2）前工序形成的形状误差和位置误差（Δx和Δw）。当形状公差、位置公差和尺寸公差之间的关系是独立原则时，尺寸公差不控制形状公差和位置公差。此时，最小加工余量应保证将前工序形成的形状和位置误差切掉。

以上影响因素中的误差及缺陷，有时会重叠在一起，如图1-56所示，图中的Δx为平面度误差、Δw为平行度误差，但是为了保证加工质量，可对各项进行简单叠加，以便彻底切除。

上述各项误差和缺陷都是前工序形成的，为能将其全部切除，还要考虑本工序的装夹误差εb的影响。图1-57中，由于三爪自定心卡盘定心不准，工件轴线偏离主轴旋转轴线e值，造成加工余量不均匀，为确保将前工序的各项误差和缺陷全部切除，直径上的余量应增加2e。

综上所述，影响工序加工余量的因素可归纳为以下几点。

（1）前工序尺寸公差（Ta）。

（2）前工序形成的表面粗糙度和缺陷层深度（Ra和Da）。

（3）前工序形成的形状误差和位置误差（Δx和Δw）

（4）本工序的装夹误差（εb）。

三、确定加工余量的方法

（1）查表修正法。确定加工余量时，可直接从手册中获得所需数据，然后结合生产实际情况进行适当修正，本方法比较可靠，目前应用最广。

（2）经验估算法。此方法是根据实践经验确定加工余量。本方法只适用于单件、小批生产。

（3）分析计算法。计算法是根据一些经验资料和公式，通过对各项影响因素逐项分析和综合计算确定加工余量的方法。这种方法比较精确，对保证加工质量和节约金属材料有重要的意义。但是，计算法必须有比较全面可靠的试验资料及先进的计算手段方可进行，目前仅在大批生产中对一些重要的工序才使用此方法。

确定机械加工余量时，一般应先确定最终工序的加工余量，然后依次倒回确定各工序的加工余量。最初工序的加工余量最后确定。各工序的加工余量之和就是总加工余量。这时，毛坯的尺寸也相应确定。

对于单件、小批生产中加工的中、小型零件，其单边机械加工余量的参考数据见表1-14和表1-15。