玻璃钢模具加工余量与工序尺寸的确定

  (一)加工余量的概念
  1、加工总余量与工序余量
  毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为加工总余量。加工总余量的大小取决于加工过程中各个工序切除金属层厚度的总和。每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。加工总余量和工序余量的关系可用下式表示:

 式中: Z0―――加工总余量;
                Zi―――工序余量;
     n―――机械加工的工序数目。
   其中, Z1为道粗加工工序的加工余量。它与毛坯的制造精度有关,实际上是与生产类型和毛坯的制造方法有关。
   工序余量还可定义为相邻两工序基本尺寸之差。按照这一定义,工序余量有单边余量和双边余量之分。零件非对称结构的非对称表面,其加工余量一般用单边余量,可表示为:
               zi=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。
零件对称结构的对称表面,其加工余量宜用双边余量,可表示为:
                                                            2Zi=Li-1-Li
回转体表面(内、外圆柱面)的加工余量宜用双边余量,对于外圆表面有:
                                                                2Zi=di-1-di
对于内圆表面有:
                                                            2Zi=Di-1-Di
由于工序尺寸有公差,所以加工余量也必然在某一公差范围内变化。其公差大小等于本
道工序尺寸与上道工序尺寸公差之和。因此,如图9-4所示,工序余量有标称余量(简称余量Zb)、大余量和小余量之分。从图中可知:被包容件的余量Zb包含上道工序的尺寸公差,余量公差可表示为:
                                                  Tz=Zmax-Zmin=Tb+Ta

式中: Tz―――工序余量公差;
       Zmix―――工序大余量;
     Zmin―――工序小余量;
   Ta―――加工面在本道工序的工序尺寸公差
          Ta―――加工面在上道工序的工序尺寸公差

   一般情况下,工序尺寸的公差按“入体原则”标注。即被包容尺寸(轴的外径,实体的长、宽、高)的大加工尺寸就是基本尺寸,上偏差为零,而包容尺寸(孔径、槽宽)的小加工尺寸就是基本尺寸,下偏差为零。毛坯的尺寸公差按双向对称偏差形式标注。
  2、影响工序余量的因素
  影响工序余量的因素比较复杂,除毛坯的制造状态影响道工序余量外,其他工序加工后的状态也对其下道工序余量有影响。
  (1)上工序的尺寸公差Ta的影响。
  上工序的尺寸公差愈大,则本道工序的标称余量愈大。本道工序应切除上道工序尺寸公差中包含的各种误差。
  (2)上道工序产生的表面粗糙度Ry (表面轮廓大高度)和表面缺陷层深度ha,在本道工序加工时应切除掉。
  (3 )上道工序留下的需要单独考虑的空间误差,用符号ea表示。
  这里所说的空间误差,是指轴线直线度误差和各种位置误差。形成上述误差的情况各异,有的可能是上工序加工方法带来的,有的可能是热处理后产生的,也有的可能是毛坯带来的,工件虽经前面工序加工,但误差仍未得到完全纠正。因此,其量值大小需根据具体情况进行具体分析。有的可查表确定,有的则需抽样检查,进行统计分析。
  (4)本工序的装夹误差!"装夹误差应包括定位误差和夹紧误差。由于这项误差会直接影响被加工表面与切削刀具的相对位置,所以加工余量中应包括这项误差。
  由于空间误差和装夹误差都是有方向的,所以要采用矢量相加的方法,取矢量和的模进行余量计算。
  综合上述各影响因素,可得如下余量计算公式:

①对于单边余量

②对于双边余量

  (二)加工余量的确定
  确定加工余量的方法有计算法、查表法和经验法3种。
  (1)计算法
  如果对影响加工余量的因素比较清楚,则采用计算法确定加工余量比较准确。要弄清影响余量的因素,必须具备一定的测量手段,掌握必要的统计分析资料。在掌握了各种误差因素大小的条件下,才能比较准确地计算加工余量。
  (2)查表法
  此法主要以根据工厂的生产实践和实验研究积累的经验所制成的表格为基础,并结合实际加工情况对数据加以修正,确定加工余量。这种方法方便、迅速,在生产上应用较广泛。
  (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,这种方法在模具生产中广泛采用。
  (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)的情况下进行加工的,所以,掌握基准重合情况下工序尺寸与公差的确定过程非常重要。现介绍如下:
  (1)确定各加工工序的加工余量;
  (2)从终加工工序开始(即从设计尺寸开始)到第二道加工工序,依次加上每道加工工序余量,可分别得到各工序的基本尺寸(包括毛坯尺寸);
  (3)除终加工工序以外,其他各加工工序按各自所采用加工方法的加工经济精度确定工序尺寸公差(终加工工序的公差按设计要求确定);
  (4)填写工序尺寸,并按“入体原则”标注工序尺寸公差。
  例如,某轴的直径为50mm,其尺寸精度要求为IT5,表面粗糙度要求为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。现在来计算各工序的工序尺寸及公差。
  ①先用查表法确定加工余量由工艺手册查得:研磨余量为0.01mm,精磨余量为0.1mm,粗磨余量为0.3mm,半精车余量为1.1mm,粗车余量为4.5mm。由公式可得加工总余量为6.01mm,取加工总余量为6mm,把粗车余量修正为4.49mm。
  ②计算各加工工序的基本尺寸研磨后工序的基本尺寸为50mm(设计尺寸)。其他各工序的基本尺寸依次为:
       精磨   50mm+0.1mm=50.1mm
      粗磨   50.01mm+0.1mm=50.11mm
   半精车 50.11mm+0.3mm=50.41mm
   粗车  50.41mm+1.1mm=51.51mm
   毛坯  51.51mm+4.49mm=56mm
  ③确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度由机械加工工艺手册查得:研磨后为IT5Ra=0.04μm(零件的设计要求);精磨后选定为IT6,Ra=0.16μm;粗磨后选定为IT8,Ra=1.25μm;半精车后选定为IT11,Ra=2.5μm;粗车后选定为IT13, Ra=16μm。
  ④公差的确定与标注根据上述经济加工精度查公差表,将查得的公差数值按“入体原则”标注在工序的基本尺寸上。查工艺手册可得锻造毛坯的公差为±2mm。