第四节 毛坯的选择与加工余量的确定
毛坯余量制定标准
毛坯余量制定标准毛坯余量的制定，必须结合零件的材料、结构尺寸、加工精度及下料成形方式、热处理方法、机械加工方案综合考虑。
合理的毛坯余量，不仅能有效地确保产品质量，而且可以最大限度地降低材料消耗和加工成本，提高生产效率。
现就工作中经常遇到的毛坯余量留放办法提出我们初步意见供大家讨论，欢迎各位领导及专家提出宝贵意见。
1 棒材毛坯余量1.1棒材毛坯外径机械加工余量见表1表1：轧制棒材外径机械加工余量单位：mm注: (1) 台阶轴,大外圆近中部者适用表值,大外圆近端部或凸肩很窄可适当减少；(2) 需要粗加工后去应力回火的零件，应适当增加余量；(3) 长度与直径之比大于20者,按工艺要求规定酌情增加余量。
1.1棒材毛坯长度及余量1.1.1 对于φ≤36mm的棒材毛坯，采用多件下料。
在制造BOM中，毛坯尺寸1按单个零件长度+10mm往上取整计算，毛坯尺寸2为15mm，每件制数为l。
在此，毛坯尺寸2里面的15具有双重意义，一是多件下料，二是留有15mm夹头余量。
1.1.2 对于φ＞36mm的棒材毛坯，毛坯尺寸写成“L”形式，可制件数一栏注明可制件数。
对于切深不超过20mm、工件长度不超过60mm(除＞M30或11/4″的高温螺母、带槽螺母和罩螺母单件下料)的中空零件，在备注栏内注明：允许多件下料。
根据规定，允许多件下料的零件，毛坯尺寸为单个零件长度+10mm，每件制数为l，坯料总长控制在200mm之内。
1.1.3 可调头加工外圆的单件下料零件，毛坯长度L=单个零件长度+10mm。
1.1.4 不能调头加工外圆的单件下料零件，应根据零件加工所需的夹头量、是否带Ⅳ试样、是否留热处理吊头、是否留顶尖孔余量决定。
1.1.4.1 夹头量见表3注：1.自动和半自动车床夹头留量一般为40mm；2.压花零件、车外螺纹、磨削外圆夹头余量一般留25mm。
1.1.4.2 杆状零件长度大于等于1200mm的均安排在井式炉中热处理（螺栓除外）。
加工余量及工序尺寸和公差的确定
加工余量及工序尺寸和公差的确定一、加工余量的确定（一）加工余量的概念加工总余量：毛坯经机械加工而达到零件图的设计尺寸，毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差，即从被加工表面上切除的金属层总厚度。
工序余量：相邻两工序的尺寸差，即在某一工序所切除的金属层厚度。
某个表面的加工余量。
与加工该表面各工序余量之间有下列的关系：(8-1)式中——加工该表面的工序数；——加工总余量；——各工序余量。
工序余量又可以分为单边余量和双边余量。
单边余量：若相邻两工序的工序尺寸之差等于被加工表面任一位置上在该工序切除的金属层厚度。
双边余量：若加工回转表面时，在一个方向的金属层被切除时，对称方向上的金属层也等量地同时被切除掉，使相邻两工序的工序尺寸之差等于被加工表面任一位置上在该工序内切除的金属层厚度的两倍。
如图8-11所示。
图8-4-1 单边余量和双边余量基本余量、最大加工余量和最小加工余量a) b)图8-4-2 基本余量、最大余量和最小余量加工余量变化的公差等于上道工序的工序尺寸公差与本工序的工序尺寸公差之和。
即(8-2)各个加工余量与相应加工尺寸的关系如图8-4-3所示。
图8-4-3 加工余量与相应加工尺寸（二）影响加工余量的因素1.上道工序加工表面（或毛坯表面）的表面质量包括表面粗糙度高度和表面缺陷层深度；2.上道工序的尺寸公差3.上道工序的位置误差4.本工序的安装误差（三）确定加工余量的方法1. 计算法此法是根据一定的资料，对影响加工余量的各项因素进行分析计算，然后综合考虑计算出来的，多用于大批大量生产，计算公式如下：对双边余量：(8-3)对单边余量：(8-4)一般取2. 查表法以工厂的实际生产经验及工艺实践积累的有关加工余量的资料数据为基础，结合具体加工方法进行适当修正而得到加工余量的方法。
3. 经验法根据工艺人员的经验来确定加工余量的方法。
二、工序尺寸和公差的确定一般情况下，加工某表面的最终工序的尺寸及公差可直接按零件图的要求来确定。
汽轮机叶片毛坯形式的选取及其加工余量的确定
Ｓ ｌｃ ｎ ｅＳｏ ｋ ｏ ｕｂｎ ｌｄ ｎ ｅｅｍｉｉｇｔｅＡ ｌ ｎ ｅｆｒ ｃ ｉｉｇ ｅｅｔ ｇｔ ｔｃ ｆ ｒ ｉｅＢ ａ ｅａ ｄＤ ｔｒ ｎｎ ｌ ｗａ ｃ ｈｎｎ ｉ ｈ Ｔ ｈ ｏ ｏ Ｍａ
Ｚ ＨＡＯ Ｃｈ ｎ ｇ ａ ｇ ＨＡＮＧ ｅ ｇ ｙ ｈ ｕ —ｕ ｎ ，Ｚ Ｆ ｎ —ａ
ｆｒ ｍａ ｈ ｎ ｎ ｈ ｔ ｋ． ｏ ｃ ｉ ｇｔｅｓｏ ｉ ｃ
Ｋｅ ｒ ｓ ｂ ａ ｅ； ｒ ｆｌ ａ ｌ ｗａ ｃ ｏ ａ ｈ ｎ ｎ ｓｏ ｋ ｙ ｗｏ ｄ ： ｌ ｄ ｐ ｏ ｅ； ｌ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｒ ｍ ｃ ｉ ｉ ｇ：ｔ ｃ
毛坯 。
０ 前
言
８ 汽道 长度超过 ４ ０ ． ５ ｍｍ 以上 的动叶 片选用 精锻毛坯 。 ９ 叶 型简 单 ， 宽 小 于 ８ ｒｍ 的导 叶 片 。 ． 弦 ０ ａ 生产 批量 特 别 大时 ， 选用轧制 毛坯 （ 接在 钢厂定货 ） 直 。 ｌ． ０ 空心 结构 的末级导 叶片选用辊 压成型或爆 炸成 型 。
叶片是汽轮 机机 组 中加 工难 度 最 大 的零件 之 一 。其 种
类 繁多 ， 复杂 ， 批 生产 。其 加 工 质 量直 接影 响 机组 出 形状 成
力 和效 率。毛坯形式 的选 用直 接影 响叶 片 的加 工质 量 和加
工成本 。
３ 毛坯尺 寸 的确 定
１导 叶片 方钢毛坯 ， 图 ｌ所示 。 ． 如 ２ 动 叶片 方钢 毛坯 ， 图 ２所 示 。 ． 如
用 精密铸造毛 坯。
出汽边部位 均匀 留抛 磨 余量 ０５ ｍ。其 它部 位均 匀地 留抛 ．ｍ
磨 余量 ０ ３ ｍ。 ．ｒ ａ （） ３ 汽道 长度 在 ２ ０ ｍ ～４ ０Ｉ ｉ 间 的马 刀型 或 香蕉 ０ｒ ａ ０Ｉ 之 ｌ ｆ 型导叶片 ， 汽道 内背弧 型面均匀 留抛 磨余量 １ ｍ。 沿 ｍ （） ４ 汽道长度 大 于 ４ ０ ０ ｍｍ的锥形 或 马刀形导 叶片 ， 沿汽 道 内背弧型面均 匀 留抛磨 余量 １５ ｍ。 ．ｒ ａ （） ５ 菱形导 叶片两端 装配部 位基面需 要机械加工 的部位
加工余量与工序尺寸的确定
例7.1
某轴毛坯为锻件，其直径尺寸为
Байду номын сангаас
50
0 0.016
mm
，加工精度要
求为IT6，表面粗糙度Ra为0.8μm，并要求高频淬火。若采用加工
方法为粗车-半精车-高频淬火-粗磨-精磨。试确定各机械加工工序
机械制造工艺与设备
加工余量与工序 尺寸的确定
加工余量与工序尺寸的确定
1.1 加工余量的确定
1.加工余量的概念 用去除材料的方法制造机器零件时，一般都要从毛坯上切除一
层层材料后最后才能制得符合图样规定要求的零件。毛坯上被切除 的金属层，称为加工余量。
加工余量有加工总余量和工序余量之分。 工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差，加工总余量是毛坯尺 寸与零件图样的设计尺寸之差。
如图所示，平面的加工余量是单边余量，它等于实际切削 的金属层厚度。对于外圆与内圆这样的对称表面的加工余量用 双边余量表示，即以直径方向计算，其实际切削的金属层厚度 为加工余量的一半。
单边余量与双边余量
1.上工序留下的表面 粗糙度（表面轮廓的 最大高度）和表面缺 陷层深度 。
2.上工序的尺寸公差。
（4）根据加工精度查公差表，并将公差按“入体原则”标注 在工序基本尺寸上。计算结果汇总见教材表7.6。
机械制造工艺与设备
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（3）确定各工序加工精度和表面粗糙度。查工艺设计手册 可确定：精磨加工精度选定为IT6，尺寸公差为0.016 mm，表面 粗糙度Ra为0.4 μm；粗磨加工精度选定为IT8，尺寸公差为 0.039 mm，表面粗糙度Ra为1.6 μm；半精车加工精度选定为 IT11，尺寸公差为0.16 mm，表面粗糙度Ra为3.2 μm；粗车加 工精度选定为IT13，尺寸公差为0.39 mm，表面粗糙度Ra为 12.5 μm；查工艺设计手册可得锻件毛坯公差为±2 mm。
(完整版)毛坯材料的选择及其加工余量确定
毛坯材料的选择及其加工余量确定
3.1毛坯种类的选择
零件的毛坯一般有棒料、锻件和铸件三种。
其中，锻件适用与零件强度较高,形状较简单的零件,钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。
尺寸大的零件因受设备限制，故一般用自由锻；中、小型零件可选模锻；形状复杂的刚质零件不宜用自由锻；铸件则适用于形状复杂的毛坯。
根据轴类螺纹配合件的结构形状和外轮廓尺寸，结合学校的实际情况，螺纹轴类零件毛坯种类由棒料锯割。
.
3.2 毛坯的形状和尺寸的选择
选择毛坯形状和尺寸总的要求是：减少多余浪费，实现少屑或无屑加工。
因此，毛坯形状要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。
但也有以下四种情况。
（1）采用锻件，铸造毛坯时，因锻模时的欠压量与允许的错模量不等，铸造时也会因砂型误差、收缩量及坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定，所以，除板金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等，此外，锻造、铸造后，毛坯不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控加工，其加工表面均应有较充分的余量。
（2）尺寸小或薄的零件，为便于装夹并减少夹头，可将多个工件连在一起，由一个毛坯制出。
（3）装配后形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便，常把两件合为一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切开。
（4）对于不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另行增加装夹余量或者工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。
该零件的加工要留2-4mm的毛坯余量。
由于要尽量使毛坯各个主要加工面上的加工余量均匀，根据螺纹轴类零件图样尺寸为Ф124mm×48mm，选择毛坯尺寸为Ф126mm×50mm。
加工余量的确定方法
加⼯余量的确定⽅法加⼯余量的确定⽅法1加⼯余量的概念及其影响因素在选择了⽑坯，拟订出加⼯⼯艺路线之后，就需确定加⼯余量，计算各⼯序的⼯序尺⼨。
加⼯余量⼤⼩与加⼯成本有密切关系，加⼯余量过⼤不仅浪费材料，⽽且增加切削⼯时，增⼤⼑具和机床的磨损，从⽽增加成本；加⼯余量过⼩，会使前⼀道⼯序的缺陷得不到纠正，造成废品，从⽽也使成本增加，因此，合理地确定加⼯余量，对提⾼加⼯质量和降低成本都有⼗分重要的意义。
(1)加⼯余量的概念在机械加⼯过程中从加⼯表⾯切除的⾦属层厚度称为加⼯余量。
加⼯余量分为⼯序余量和加⼯总余量。
⼯序余量是指为完成某⼀道⼯序所必须切除的⾦属层厚度，即相邻两⼯序的⼯序尺⼨之差。
加⼯总余量是指由⽑坯变为成品的过程中，在某加⼯表⾯上所切除的⾦属层总厚度，即⽑坯尺⼨与零件图设计尺⼨之差。
由于⽑坯尺⼨和各⼯序尺⼨不可避免地存在公差，因此⽆论是加⼯总余量还是⼯序余量实际上是个变动值，因⽽加⼯余量⼜有基本余量、最⼤余量和最⼩余量之分，通常所说的加⼯余量是指基本余量。
加⼯余量、⼯序余量的公差标注应遵循“⼊体原则”即：“⽑坯尺⼨按双向标注上、下偏差；被包容表⾯尺⼨上偏差为零，也就是基本尺⼨为最⼤极限尺⼨（如轴）；对包容⾯尺⼨下偏差为零，也就是基本尺⼨为最⼩极限尺⼨（如内孔）。
加⼯过程中，⼯序完成后的⼯件尺⼨称为⼯序尺⼨。
由于存在加⼯误差，各⼯序加⼯后的尺⼨也有⼀定的公差，称为⼯序公差。
⼯序公差带的布置也采⽤“⼊体原则”法。
表⽰加⼯余量及其公差的关系，不论是被包容⾯还是包容⾯，其加⼯总余量均等于各⼯序余量之和。
Z＝Z＋Z＋Z＋…加⼯余量还有双边余量和单边余量之分，平⾯加⼯余量是单边余量，它等于实际切削的⾦属层厚度。
对于外圆和孔等回转表⾯，加⼯余量是指双边余量，即以直径⽅向计算，实际切削的⾦属为加⼯余量数值的⼀半。
(2)确定加⼯余量应考虑的因素为切除前⼯序在加⼯时留下的各种缺陷和误差的⾦属层，⼜考虑到本⼯序可能产⽣的安装误差⽽不致使⼯件报废，必须保证⼀定数值的最⼩⼯序余量。
14-4 加工余量、工序间尺寸及公差的确定
TZ = Zmax – Zmin=Tb+Ta
TZ ：工序余量公差； Zmax ：工序最大余量；
本道工序基本尺寸
Zmin：工序最小余量； Tb：本道工序的工序尺寸公差；
上道工序基本尺寸
Ta：上道工序的工序尺寸公差。
12
加工方向
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工序尺寸及偏差
一般情况下，工序尺寸的公差按“入体原 则”标注。即 ——对被包容尺寸(轴的外径、实际长、宽、 高)，其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差 为零。 ——对包容尺寸(孔的直径、槽的宽度)，其最 小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差为零。 ——毛坯尺寸公差按双向对称偏差形式标注。
机床夹具的选择主要考虑生产类型。 （1）单件小批量生产应尽量选用通用夹具； （2）大批大量生产时，应采用高生产效率的专 用机床夹具；
此外，夹具的精度应与零件的加工精度相适应。
42
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3.刀具的选择
刀具的选择主要取决于： 工序所采用的加工方法 加工表面的尺寸大小 工件材料 要求的加工精度 表面粗糙度 生产率 经济性
二、加工余量的确定
3. 经验法
由一些有经验的工程技术人员或工人根 据经验确定加工余量的大小。由经验法 确定的加工余量往往偏大，这主要是因 为主观上怕出废品的缘故。这种方法多 在单件小批生产中采用。
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三、工序尺寸与公差的确定
生产上绝大部分加工面都是在基准重合（工艺基准和设计基 准重合）的情况下进行加工。现介绍如下： 1. 确定各加工工序的加工余量
6
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双边余量
2Zi = li–1 – li
式中
Zi——本道工序的工序余量； li——本道工序的基本尺寸； li–1——上道工序的基本尺寸。
机械制造工艺-加工余量、工序尺寸及公差
例题： 某轴直径φ50mm，其尺寸精度为IT5,表
面粗糙度为Ra0.04μm,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，计算轴 的各工序尺寸及公差 解:
加工余量：由工艺手册确定。 工序尺寸：研磨工序尺寸即零件的设计 尺寸50-0.011 、Ra0.04μm
n1
T0 Ti i1
注： 公差的值大小——应按国标规定各公
差等级标准选取。 当T0一定时，各环公差Ti随n增加而减小。
3、封闭环的上偏差ES0
m
n1
ES0 ESp EIq
p1
qm1
ESP——增环上偏差 EIq——减环下偏差 m——增环环数
4、封闭环的下偏差EI0
m
n1
EI0 EIp ESq
1)基准不重合（待加工表面为工序基准） 2）待加工表面留有余量Z
解：画工艺尺寸链图（图1－45） （方法：从一个尺寸出发，到尺寸的基准后转
入相接的下一个尺寸链，通过所有相关联尺寸， 最终返回出发点。）P53 其中，键槽深为由本工序和终工序而间接获得， 为封闭环。 解得：L2=53.7（本工序工序尺寸及公差）
例：图4-22轴线弯曲造成的余量不均匀误差。 各项位置误差造成的影响参看表4-11
4)本工序的装夹误差εb 包括定位误差、夹紧误差。
5)余量计算公式 由于空间位置误差和装夹误差的
方向性，所以用矢量相加表示。 单边余量
Zmin Ta Ry Ha ea b
双边余量
Zmin Ta / 2 Ry Ha ea b
求：本工序工序尺寸L2（渗碳深度） 分析：渗碳层保留深度L0 —单边值（图面尺寸）
渗碳深度L2—单边值。 按尺寸链图，代入公式求解得：L2=0.7＋0.025
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•2.确定加工余量时的注意事项
•(1)毛坯所留的加工余量大小应满足零件加工技术的要求，不
宜过大或过小。
•(2)在保证加工质量前提下，尽量取小的加工余量。
•(3)粗加工的加工余量较大，越是精加工，加工余量应越小。
•3.工序余量的确定方法
•（1）经验估算法。 •（2）查表修正法。 •（3）分析计算法。
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机械制造工艺基础
•知识小结： •一、 毛坯的选择
•1.型材类毛坯
•2.工铸件类毛坯 •3.锻件类毛坯 •4.冲压件类毛坯 •5.焊接类类毛坯
•二、加工余量的确定
1.工序加工余量及其公差 2.确定加工余量时注意事项
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3.工序余量的确定方法
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•作业布置： •工序加工余量及其公差是怎样计算的？
常用的毛坯类型有：型材、铸件、锻件、冲压件和焊接件等。
1.型材类毛坯
冶金工厂将钢铸锭用轧制方法制成各种带材、板材、棒材、管 材或线材，需要时可以根据规格型号和材料种类直接购买使用。
2.铸件类毛坯
用铸造方法生产零件毛坯，一般为铸铁件、铸钢件和有色金属 铸件等。
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•3.锻件类毛坯
机 械 制 造 工 艺 基 础
第十二章 机械加工工艺过程
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第四节 毛坯的选择与加工余量的确定
知 识 目 标
技 能 目 标
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•掌握毛坯的特点及其应用范围。 •掌握加工余量的确定方法。
•学会根据实际情况，选择毛坯和确定加工余量。
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第 四节 毛坯的选择与加工余量的确定 一、毛坯的选择
• 1.工序加工余量及其公差：
•根据零件结构不同，加工余量有双面和单面之分。 •单边公称余量：非对称表面的加工余量。主要为非回转表面
，如平面余量、槽深余量等。
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•加工平面
•加工直槽
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•双边公称余量：对称表面的加工余量。主要为回转表面，如
轴、孔等
孔 •一般尺寸公差都按入体原则单向标注，即被包容尺寸的上偏 差为0，其最大尺寸就是基本尺寸；包容尺寸的下偏差为 0， 其最小尺寸就是基本尺寸。
•用锻造方法生产零件毛坯。锻件材料必须具有很好的塑性，
所以一般为中低碳钢、部分有色金属等。
•4.冲压件类毛坯
•用冲压方法生产零件毛坯。冲压材料在常温下必须具有很好
的塑性。
•5.焊接件类毛坯
•一般用于结构件，采用低碳钢或低合金钢材料。
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•二、加工余量的确定
•机械加工时，从工件表面切去的那层材料称为加工余量。 •某工序中需切除的那层材料称为工序加工余量。 •从毛坯到成品总的切除余量称为总加工余量。
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Thank you！
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•轴
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•加工余量及其公差计算： •公称加工余量=前工序基本尺寸-本工序基本尺寸 •最大加工余量=前工序基本尺寸最大值-本工序基本尺寸最小值 •最小加工余公差+本工序尺寸公差
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