机械加工时加工余量的确定

零件加工工艺路线确定后，在进一步安排各个工序的具体内容时，应正确地确定工序的工序尺寸，为确定工序尺寸，首先应确定加工余量。
  
　　一、加工余量的概念 

　　由于毛坯不能达到零件所要求的精度和表面粗糙度，因此要留有加工余量，以便经过机械加工来达到这些要求。  

　　加工余量是指加工过程中从加工表面切除的金属层厚度。加工余量分为工序余量和总余量。  

　　（一）工序余量 

　　工序余量是指某一表面在一道工序中切除的金属层厚度。 
 
　　1 ．工序余量的计算的工序尺寸之差。 
 
　　对于外表面（见图 3 -7 ）  

　　Z=a － b  

　　对于内表面（见图 3-75b ）  

　　Z=b — a  

　　式中 Z ——本工序的工序余量 （mm） ；  

　　a ——前工序的工序尺寸（ mm ） ;  

　　b ——本工序的工序尺寸 （mm） 。  

　　上述加工余量均为非对称的单边余量，旋转表面的加工余量为双边对称余量。  

　　对于轴（图 3 -75 c ）  

　　Z=d a — d b  

　　对于孔（图 3-75d ）  

　　Z=d b — d a  

　　式中 Z ——直径上的加工余量（ mm ） ;  

　　d a ——前工序的加工直径（ mm ） ;  

　　d b ——本工序的加工直径（ mm ）。  

　　当加工某个表面的工序是分几个工步时，则相邻两工步尺寸之差就是工步余量。它是某工步在加工表面上切除的金属层厚度。  

　　2 ．工序基本余量、zui大余量、zui小余量及余量公差  

　　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基本余量或公称余量。  

　　zui小余量 Z min 是保证该工序加工表面的精度和质量所需切除的金属层zui小厚度。zui大余量 Z max 是该工序余量的zui大值。下面以图 3-75 所示的外圆为例来计算，其它各类表面的情况与此相类似。  

　　当尺寸 a 、 b 均为工序基本尺寸时，基本余量为  

　　Z=a — b  

　　则zui小余量 Z min=a min — b max  

　　而zui大余量 Z max=a max — b min  

　　图 3-76 表示了工序尺寸公差与加工余量间的关系。余量公差是加工余量间的变动范围，其值为  

　　T Z=Z max — Z min=（a max — a min）+（b max — b min）=T a+T b  

　　 式中 T Z ——本工序余量公差 （mm） ；  

　　T a ——前工序的工序尺寸公差（ mm ）；  

　　T b ——本工序的工序尺寸公差（ mm ）。  

　　所以，余量公差为前工序与本工序尺寸公差之和。 
 
　　工序尺寸公差带的分布，一般采用“单向入体原则”。即对于被包面（轴类），基本尺寸取公差带上限，下偏差取负值，工序基本尺寸即为zui大尺寸；对于包容面（孔类），基本尺寸为公差带下限，上偏差取正值，工序尺寸即为zui小尺寸但孔中心距及毛坯尺寸公差采用双向对称布置。  

　　（二）加工总余量  

　　毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差称为加工总余量。它是从毛坯到成品时从某一表面切除的金属层总厚度，也等于该表面各工序余量之和，即  
　　 
　　式中 Z I ——第 I 道工序的工序余量（ mm ）；  

　　n ——该表面总加工的工序数。  

　　加工总余量也是个变动值，其值及公差一般可从有关手册中查得或凭经验确定。如图 3-77 表示了内孔和外圆表面经多次加工时，加工总余量、工序余量与加工尺寸的分布图。   
  

　　二、影响加工余量的因素 

　　影响加工余量的因素如下：  

　　1 ．前工序的表面质量（包括表面粗糙度 H a 和表面破坏层深度 S a ）；  

　　2 ．前工序的工序尺寸公差 T a ；  

　　3 ．前工序的位置误差ρ a ，如工件表面在空间的弯曲、偏斜以及空间误差等； 
 
　　4 ．本工序的安装误差ε b 。  

　　所以本工序的加工余量必须满足下式  

　　用于对称余量时  

　　用于单边余量时  

　　三、确定加工余量的方法 

　　加工余量大小，直接影响零件的加工质量和生产率。加工余量过大，不仅增加机械加工劳动量，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，增加成本。但若加工余量过小，又不能消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至产生废品。因此，必须合理地确定加工余量。其确定的方法有：  

　　1 ．经验估算法 

　　经验估算法是根据工艺人员的经验来确定加工余量。为避免产生废品，所确定的加工余量一般偏大。适于单件小批生产。
  
　　2 ．查表修正法 

　　此法根据有关手册，查得加工余量的数值，然后根据实际情况进行适当修正。这是一种广泛使用的方法。  

　　3 ．分析计算法 

　　这是对影响加工余量的各种因素进行分析，然后根据一定的计算式来计算加工余量的方法。此法确定的加工余量较合理，但需要全面的试验资料，计算也较复杂，故很少应用。