谈毛坯尺寸的设计
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技术综合
摘要：提出毛坯尺寸的设计不应仅以零件图为基础，而应考虑加工工艺，尤其是加工时选用的粗基准。指出合理的设计毛坯尺寸不但可保证毛坯各面有均匀合理的粗加工余量，而且可保证非加工面与加工面之间的位置及尺寸。
1 粗基准的两个重要特征
(a)
(b)图1
1：B1C1：B1D1：C1E1：D1M1(B1，C1，D1，M1表示第一次加工的B、C、D、M面)。根据工艺尺寸式原理，M面的粗加工余量为:MM1→MB1D1M1，即MM1=-MB1+B1D1+D1M1，由此可见，粗基准面M的粗加工余量MM1只和工序尺寸MB1：B1D1：D1M1有关，和毛坯尺寸无关。我们再来看E面的粗加工余量EE1→E……MB1C1E1，可以看出EE1除和工序尺寸MB1：B1C1：C1E1有关外，还和毛坯面E与粗基准M之间的尺寸有关(同理可以证明，粗基准面的粗加工余量只和工序位置误差有关，和毛坯的位置误差无关)，由于工序尺寸的误差比毛坯小，因而粗基准面粗加工余量公差最小。
图2
1：B1⊥D1：B1∥E1：D1∥P1。根据工艺尺寸式原理，图2M面与P1面的位置关系为:M∥P1→M⊥B1⊥D1∥P1。由此可见，M面和P1面的位置只和工序位置M⊥B1：B1⊥D1：D1∥P1有关，和毛坯各面的位置误差无关，但对于其他不加工的面，例如N毛坯面和第一次加工的P面(P1面)的位置关系为:N⊥P1→N…M⊥B1⊥D1∥P1。这说明，N面和P1面的位置关系除和M⊥B1，B1⊥D1，D1∥P1有关外，还与毛坯面N和基准面M的位置误差有关。同理，由于工序位置误差远比毛坯各面的位置误差小，因而粗基准面和其他加工过的面的位置误差最小。
2 毛坯各面粗加工余量分析计算
- 毛坯各面的设计基准按零件图
- 如图1a所示，毛坯尺寸为EC、DE、CB、BM，我们求E面的粗加工余量。首先写出EE
1的尺寸式:EE1→ECBMB1C1E1，由此得 EE1=-EC-CB+BM-MB1+B1C1+C1E1(1)等式右边的工序尺寸MB1为未知，我们可由BB1→BMB1得BB1=BM-MB1=(620±3)-MB1，假定要求BB1=10±4，则MB1=610±1mm，代入式(1)得- EE
1=-(330±3)-(150±2)+(620±3)-(610±1)+(150±3)+(300±0.3)=10±9.6(mm)- (如按概率法计算，则EE
1=10±4.8mm) - 如图1a所示，毛坯尺寸为EC、DE、CB、BM，我们求E面的粗加工余量。首先写出EE
- 毛坯各面的设计基准均为加工该工件时的粗基准
- 如图1b所示，毛坯尺寸为BM、CM、DM、EM，我们仍计算E面的粗加工余量。该情况下的尺寸式为
- EE
1→EMB1C1E1，由此得EE1=EM-MB1+B1C1+C1E1=(170±1.5)-(610±1)+(150±0.3)+(300±0.3)=10±3.1(mm)- (如按概率法计算，则EE
1=10±1.85mm)- 从以上计算结果可以看出，毛坯按图1b的设计形式，只有一个毛坯尺寸EM影响粗加工余量EE
1，而毛坯按图1a的设计形式，则有三个毛坯尺寸EC、CB、BM影响粗加工余量EE1。因此，按图1b设计毛坯尺寸可使得粗加工余量公差大大减小。用同样的方法可对其他面的粗加工余量进行分析计算，会得到同样的结论，因此，该结论具有普遍意义。
3 非加工面与加工面之间的位置误差分析
1面的位置关系N⊥P1→N…M⊥B1⊥D1∥P1，和以上余量分析相同，如果在毛坯图中N面的位置设计基准为M面(M⊥N)，则N⊥P1→N⊥M⊥B1⊥D1∥P1，只有N⊥M这一毛坯位置误差影响N⊥P1，否则将有更多的毛坯位置误差影响N⊥P1。例如，假设毛坯图按零件图的设计形式，毛坯N面的基准为D面(D⊥N)，D面的基准为E面(E⊥D)，E面的基准为M面(M⊥E)，则N⊥P1→N⊥D⊥E⊥M⊥B1⊥D1∥P1，有D⊥N，E⊥D，M⊥E三个毛坯位置误差影响N⊥P1。因而从减少非加工面与加工面的位置误差一方面考虑，对毛坯各面提出的位置误差仍应以加工该毛坯时采用的粗基准为基准。
1代表的是任意加工面，所以上面的结论也有普遍意义。
4 毛坯尺寸设计原则
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