铸件孔位偏移借料的定量判断法

内容提要 许多单孔、多孔的套类、连杆、箱体等铸件，由于制造工艺和技术水平等因素的影响，造成孔位变形、变位、孔距变化、壁厚不均、裂缝、缺口、缩孔、歪斜、偏心等铸件缺陷。因此，在加工、划线中必须借料才能保证加工质量。在现有的技术文献中，借料往往采用多次试划法、定性分析来确定。本文采用定量判断法，运用借料量的具体表达式进行借料，在实际使用中效果较好。此法简便，利于操作，能大大提高划线加工效率，降低加工成本，减少产品的报废率。

关键词 孔位偏移 借料 定量判断法

一、前言与背景

本人在机械制造厂从事钳工、金加工岗位多年，对铸件中支架、连杆、箱体、套类等坯件的划线与加工，碰到制造工艺、技术水平、人员素质等因素的综合影响，造成铸件变形、变位、孔距变化、壁厚不均、裂缝、缺口、缩孔、歪斜、偏心等铸件缺陷，因此在加工过程或者在划线过程中，如果不通过正确的借料，会造成许多半成品的报废。本人通过十堰市范围内各大铸造厂和机械制造厂的初步调查：不正确借料造成的报废占整体加工过程中报废70%以上，因此对这些形状复杂的铸件，除了在加工中借料外，还必须在划线中借料。如果在划线中能通过正确借料，那么在加工中就能保证技术要求，不出现报废品。如果通过划线借料不能保证加工要求的，就直接报废，不必要下道工序的加工，造成人、财、物、机、具等资源的浪费。因此钳工中，对划线工的综合素质要求比较高，同时在钳工的各操作岗位中，划线具有相当重要的地位和作用，通过划线便于复杂工件的装夹，便于及时发现处理不合格的毛坯，通过划线可使误差不大的不合格品变成合格的产品，同时划线中借料技术好坏直接反映划线工的技术素质，体现产品的质量和企业的效益。 我们在从事划线岗位时，碰到箱体类等铸件，需要借料时往往

是通过眼睛看，凭经验多次的试划、调整来进行借料，费时、费力。查找有关资料、教材、技术文献，如各种版本的钳工工艺学、机械制造工艺等有关资料，对划线中的借料部分也只是介绍定性分析，通过试划调整来解决，没有明确的表达借料量的大小和借料量的方向，大大降低了划线效率，同时增加了铸件的报废。现介绍一种定量分析法，得出借料量的具体表达式及能否借料的判断式，即借料定量判断法。在实际工作中，直接运用此法，便于掌握，利于操作，大大提高了划线效率和划线质量，降低铸件的报废率。

二、定量判断法的表达式

（一）套类铸件的定量判断表达式。

如图所示的圆环是一个铸件的毛坯，其内外圆都要加工，由于铸造原因造成内外圆偏心较大，需要内外圆同时借料才能确定。

设圆环毛坯尺寸，外圆直径d1′,内孔直径D2′，最大壁厚为hmax，最小壁厚为hmin，设加工后外圆直径为D2，内孔为d1，见下图一。，设外圆单边加工余量为δ1、内孔单边加工余量为δ2，借料后外圆最少加工余量为δ1min，内孔最少加工余量为δ2min，，斜线部分为加工余量，，内外圆中心偏心量为a，见下图一。

不借料划线时，见上图二，加工后工件出现偏心，不能保证产品要求。

采用借料划线时，见上图三。

1、确定偏心量a

根据图3列方程：

hmax+(D1′/2 - a)= D1′/2+ hmin+a

解得：a=(hmax-hmin)/2

2、根据a判断能否借料

假设圆环借料后如下图所示：

①若δ1min<0或δ2min<0，或hmin<h标（h标为加工后的要求壁厚）则不能借料，此时即δ1-x<0或δ2-（a-x）<0,解此不等式得a>δ1 +δ2,

因此，不能借料的条件是a>δ1 +δ2或hmin<h标

②若δ1min=0或δ2min=0或hmin=h标时虽能借料但属于危险品 ③若a<δ1 +δ2或hmin>h标,则能借料

借料有二种情况：

当a<δ1 和δ2中的大值者，则可以一孔借料，借料量为a，另一孔不借料。

当δ1 和δ2大值者≤a<δ1 +δ2时，则必须两圆同时借料，那么往哪个方向借料，借料范围多少？最佳借料多少呢？

3、确定借方向、借料范围、最佳借料量

①借料方向

借料方向的原则是两孔同时向中心借，故O1′向右借料，O2′向左借料。

②确定借料范围和借料量

设外圆O1借料量为x，内孔借料量则为a-x，根据加工要求： 由δ1min =δ1-x>0，δ2 min =δ2-（a-x）>0可得

借料范围：a-δ2<x<δ1

若内外圆的尺寸及技术要求，加工余量相差不大，可取δ1min =δ2min即得到

X=a/2+(δ1-δ1)/2 此式就是借料量的表达式

根据上述分析,把圆环偏心的借料定量法总结如下：

两圆偏心量a=（hmax-hmin）/2

若a>δ1 +δ2或hmin<h标,则不能借料，此时为报废品； 若a=δ1 +δ2或hmin=h标,此时为危险品；

若a<δ1 +δ2时，此时可以通过借料保证加工要求，

借料量为：X=a/2+(δ1-δ1)/2

借料方向为两圆同时向中心靠。

借料范围为：a-δ2 <x<δ1

当a<δ1 、δ2中的大值者，可利用一孔借料另一孔不借料，取δ1 、δ2中的大值的圆借料，也可以两圆同时借料，最好的借料是两圆同时借料。

当δ1 、δ2中的大值<a<δ1+δ2，则必须两圆同时借料，否则不能保证加工要求。

（二）箱体、连杆等两孔距偏小或偏大的借量定量判断法，现简单分析如下：

现有一箱体两轴承孔，毛坯孔距为B′。要求孔距B0，毛坯状态时，两孔距偏小，偏小量为a，两孔加工余量为δ1、δ2，现按三种情况分别划线如下图示：

毛坯划线状态 1）不借孔距划线

2）保证孔距前提下，借一孔划线 3）保证孔距前提下，借两孔划线

根据上图三种划线情况：

第一种情况：不借料划线需能保证合理的加工余量，但不能保证孔距B0。第二种情况：一般划线法，需能保证孔距和一孔加工余量，但另一孔无加工余量。第三种情况：采用借料划线法，既能保证孔距，又能满足两孔的加工余量。

1、确定两孔距变化量a，毛坯孔距为B0′与图纸要求孔距为B0之差，即a= B0′- B0，当a>0，孔距偏大，当a<0，孔距偏小。

2、根据a判断能否借料

①若a>δ1+δ2，则不能借料；

②若a =δ1+δ2，即δ1min=0, δ2min=0,虽能借料，但不能绝对保证加工要求，属危险品；

③若a<δ1+δ2，则通过借料，才能保证加工要求。

借料也有两种情况：

当a<δ1 和δ2中的大值者，则可以一孔借料，借料量为a，另一孔不借料。

当δ1 和δ2大值者≤a<δ1 +δ2时，则必须两圆同时借料，才能保证加工要求，那么往哪个方向借料，借料范围多少？最佳借料多少呢？

3、确定借方向，借料范围，最佳借料量

①借料方向

当a= B0′- B0>0时，两孔同时向内借料，当a<0时，两孔同时向外借料。

②确定借料范围和借料量

根据圆环的分析，同理两孔的借料范围为a-δ2 <x<δ1(x为O1孔向右借料量)借料量表达式X=a/2 +(δ1-δ2)/2(δ1、δ2为单独状态不借料时的单边加工余量)。

现把两种借料定量判断法总结如下：

两孔距变化量a=B0′-B0

若a>δ1 +δ2,则不能借料，此时为报废品；

若a=δ1 +δ2此时为危险品；

若a<δ1 +δ2时，此时可以通过借料保证加工要求，

借料量为：X= a/2 +(δ1-δ2)/2

借料方向为两孔同时向中心靠。

借料范围为：a-δ2 <x<δ1

当a<δ1 、δ2中的大值者，可利用一孔借料另一孔不借料，取δ1 、δ2中的大值的孔借料，也可以两孔同时借料，最好的借料是两孔同时借料。

当δ1 、δ2中的大值

<a<δ1+δ2，则必须两孔同

时借料，否则不能保证加工

要求。

（三）三角形的三孔借

料法，借料方法同上，在确

定第三孔中心时，先确定两

孔的借料点，再确定第三孔

的借料点。见下图示：以

O1O3′、O1O3

″划圆弧得到

交点O3即为第三孔的借料点。

三、实际应用举例

例一

现有一套筒坯件，经实测尺寸如下图示，请通过借料划出坯件加工线。

解：根据题意可求得：δ1 =（￠48-￠40）/2=4

δ2 =（￠26-￠20）/2=3

求偏心量a=（hmax-hmin）/2=(17.5-9.5)/2=4

判断能否借料：因为a=4<δ1 +δ2=7，或hmin=9.5<h标=6.5，所以能借料。

确定借料方向：O1向右借，O2向左借。

确定借料范围和借料量：根据a-δ2<x<δ1，xO1向右借料量，借料范围为0≤x≤4

借料量：x=a/2+（δ1-δ2）/2=4/2+（4-3）/2=2.5

讨论：若此题采用O1或O2单独借料，因为a=4=δ1,故为出现危险品。

例二：某一连杆的二孔坯件经测得如下图

解：孔距偏移量a=B0- B0′=40-36=4

δ1=（￠18-￠10）/2=4 δ2=（￠22-￠12）/2=5

因为a=4<（δ1+δ2）且，a<δ1和a<δ2，所以此题可以一孔借料，若一孔借料，则以右孔借料为好；若采用两孔同时借料，则两孔同时往外借，设左孔向左借料量为x，右孔向右借料量为a-x。

X=a/2+（δ1-δ2）/2=4/2+(4-5)/2=1.5

讨论：在上题中采用一孔借料时虽能保证加工要求，但对加工造成麻烦，切削会造成单边切削，不利于切削加工，甚至会出现危险品。

四、借料的定量判断法的推广应用及效果

我们把这种方法从在工作推广，学生毕业后在实际工作中运用

此法感觉简单、方便，便于掌握，减少许多借料中的误区，提高工作效率，降低了产品报废率，通过与各企业相关技术工人技术交流，把此法推广给他们，他们也得到了积极的采用。

通过运用此法与不运用此法的调查，得出如下调查结论： 同一坯件划线时间降低一倍以上，劳动调度降低一倍以上，划线效率提高50%以上，对工人的综合技术素质降低要求，产品的报废降低30%以上。

当然，运用定量判断法还需要定性分析，也有必要一定的试划法和调整法，将此法应用于多孔距偏心借料，有待进一步探讨。

 

第二篇：机修钳工高级技师论文

机修钳工高级技师论文

题目 铸件孔位偏移借料的定量判断法

作者：李坚勇

20xx年7月

铸件孔位偏移借料的定量判断法

内容提要 许多单孔、多孔的套类、连杆、箱体等铸件，由于制造工艺和技术水平等因素的影响，造成孔位变形、变位、孔距变化、壁厚不均、裂缝、缺口、缩孔、歪斜、偏心等铸件缺陷。因此，在加工、划线中必须借料才能保证加工质量。在现有的技术文献中，借料往往采用多次试划法、定性分析来确定。本文采用定量判断法，运用借料量的具体表达式进行借料，在实际使用中效果较好。此法简便，利于操作，能大大提高划线加工效率，降低加工成本，减少产品的报废率。

关键词 孔位偏移 借料 定量判断法

一、前言与背景

本人在机械制造厂从事钳工、金加工岗位多年，对铸件中支架、连杆、箱体、套类等坯件的划线与加工，碰到制造工艺、技术水平、人员素质等因素的综合影响，造成铸件变形、变位、孔距变化、壁厚不均、裂缝、缺口、缩孔、歪斜、偏心等铸件缺陷，因此在加工过程或者在划线过程中，如果不通过正确的借料，会造成许多半成品的报废。本人通过台州市范围内各大铸造厂和机械制造厂的初步调查：不正确借料造成的报废占整体加工过程中报废70%以上，因此对这些形状复杂的铸件，除了在加工中借料外，还必须在划线中借料。如果在划线中能通过正确借料，那么在加工中就能保证技术要求，不出现报废品。如果通过划线借料不能保证加工要求的，就直接报废，不必要下道工序的加工，造成人、财、物、机、具等资源的浪费。因此钳工中，对划线工的综合素质要求比较高，同时在钳工的各操作岗位中，划线具有相当重要的地位和作用，通过划线便于复杂工件的装夹，便于及时发现处理不合格的毛坯，通过划线可使误差不大的不合格品变成合格的产品，同时划线中借料技术好坏直接反映划线工的技术素质，体现产品的质量和企业的效益。

我们在从事划线岗位时，碰到箱体类等铸件，需要借料时往往是通过眼睛看， 2

凭经验多次的试划、调整来进行借料，费时、费力。查找有关资料、教材、技术文献，如各种版本的钳工工艺学、机械制造工艺等有关资料，对划线中的借料部分也只是介绍定性分析，通过试划调整来解决，没有明确的表达借料量的大小和借料量的方向，大大降低了划线效率，同时增加了铸件的报废。现介绍一种定量分析法，得出借料量的具体表达式及能否借料的判断式，即借料定量判断法。在实际工作中，直接运用此法，便于掌握，利于操作，大大提高了划线效率和划线质量，降低铸件的报废率。

二、定量判断法的表达式

（一）套类铸件的定量判断表达式。

如图所示的圆环是一个铸件的毛坯，其内外圆都要加工，由于铸造原因造成内外圆偏心较大，需要内外圆同时借料才能确定。

设圆环毛坯尺寸，外圆直径d1′,内孔直径D2′，最大壁厚为hmax，最小壁厚为hmin，设加工后外圆直径为D2，内孔为d1，见下图一。，设外圆单边加工余量为δ1、内孔单边加工余量为δ2，借料后外圆最少加工余量为δ

加工余量为δ2min1min，内孔最少，，斜线部分为加工余量，，内外圆中心偏心量为a，见下图一。

不借料划线时，见上图二，加工后工件出现偏心，不能保证产品要求。 采用借料划线时，见上图三。

1、确定偏心量a

根据图3列方程：

hmax+(D1′/2 - a)= D1′/2+ hmin+a

解得：a=(hmax-hmin

)/2

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2、根据a判断能否借料

假设圆环借料后如下图所示：

①若δ1min<0或δ2min<0，或hmin<h标（h标为加工后的要求壁厚）则不能借料，此时即δ1-x<0或δ2-（a-x）<0,解此不等式得a>δ1 +δ2,

因此，不能借料的条件是a>δ1 +δ2或hmin<h标 ②若δ1min=0或δ2min=0或hmin=h标时虽能借料但属于危险品 ③若a<δ1 +δ2或hmin>h标,则能借料

借料有二种情况：

A、当a<δ1 和δ2中的大值者，则可以一孔借料，借料量为a，另一孔不借料。

B、当δ1 和δ2大值者≤a<δ1 +δ2时，则必须两圆同时借料，那么往哪个方向借料，借料范围多少？最佳借料多少呢？

3、确定借方向、借料范围、最佳借料量

①借料方向

借料方向的原则是两孔同时向中心借，故O1′向右借料，O2′向左借料。 ②确定借料范围和借料量

设外圆O1借料量为x，内孔借料量则为a-x，根据加工要求： 由δ1min =δ1-x>0，δ2 min =δ2-（a-x）>0可得 借料范围：a-δ2<x<δ1

若内外圆的尺寸及技术要求，加工余量相差不大，可取δX=a/2+(δ1-δ1)/2 此式就是借料量的表达式

根据上述分析,把圆环偏心的借料定量法总结如下： 两圆偏心量a=（hmax-hmin）/2

若a>δ1 +δ2或hmin<h标,则不能借料，此时为报废品； 若a=δ1 +δ2或hmin=h标,此时为危险品；

若a<δ1 +δ2时，此时可以通过借料保证加工要求， 借料量为：X=a/2+(δ1-δ1)/2

借料方向为两圆同时向中心靠。

4 1min =δ2min即得到

借料范围为：a-δ2 <x<δ1

当a<δ1 、δ2中的大值者，可利用一孔借料另一孔不借料，取δ1 、δ2中的大值的圆借料，也可以两圆同时借料，最好的借料是两圆同时借料。

当δ1 、δ2中的大值<a<δ1+δ2，则必须两圆同时借料，否则不能保证加工要求。

（二）箱体、连杆等两孔距偏小或偏大的借量定量判断法，现简单分析如下： 现有一箱体两轴承孔，毛坯孔距为B′。要求孔距B0，毛坯状态时，两孔距偏小，偏小量为a，两孔加工余量为δ1、δ2，现按三种情况分别划线如下图示：

毛坯划线状态 1）不借孔距划线

2）保证孔距前提下，借一孔划线 3）保证孔距前提下，借两孔划线

根据上图三种划线情况：

第一种情况：不借料划线需能保证合理的加工余量，但不能保证孔距B0。第二种情况：一般划线法，需能保证孔距和一孔加工余量，但另一孔无加工余量。第三种情况：采用借料划线法，既能保证孔距，又能满足两孔的加工余量。

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1、确定两孔距变化量a，毛坯孔距为B0′与图纸要求孔距为B0之差，即a= B0′- B0，当a>0，孔距偏大，当a<0，孔距偏小。

2、根据a判断能否借料

①若a>δ1+δ2，则不能借料；

②若a =δ1+δ2，即δ

属危险品；

③若a<δ1+δ2，则通过借料，才能保证加工要求。

借料也有两种情况：

A、当a<δ1 和δ2中的大值者，则可以一孔借料，借料量为a，另一孔不借料。

B、当δ1 和δ2大值者≤a<δ1 +δ2时，则必须两圆同时借料，才能保证加工要求，那么往哪个方向借料，借料范围多少？最佳借料多少呢？

3、确定借方向，借料范围，最佳借料量

①借料方向

当a= B0′- B0>0时，两孔同时向内借料，当a<0时，两孔同时向外借料。 ②确定借料范围和借料量

根据圆环的分析，同理两孔的借料范围为a-δ2 <x<δ1(x为O1孔向右借料量)借料量表达式X=a/2 +(δ1-δ2)/2(δ1、δ2为单独状态不借料时的单边加工余量)。

现把两种借料定量判断法总结如下：

两孔距变化量a=B0′-B0

若a>δ1 +δ2,则不能借料，此时为报废品；

若a=δ1 +δ2此时为危险品；

若a<δ1 +δ2时，此时可以通过借料保证加工要求，

借料量为：X= a/2 +(δ1-δ2)/2

借料方向为两孔同时向中心靠。

借料范围为：a-δ2 <x<δ1

当a<δ1 、δ2中的大值者，可利用一孔借料另一孔不借料，取δ1 、δ2中的大值的孔借料，也可以两孔同时借料，最好的借料是两孔同时借料。

6 1min=0, δ2min=0,虽能借料，但不能绝对保证加工要求，

当δ1 、δ2中的大值<a<δ1+δ2，则必须两孔同时借料，否则不能保证加工要求。

（三）三角形的三孔借

料法，借料方法同上，在确定第三孔中心时，先确定两孔的借料点，再确定第三孔的借料点。见下图示：以O1O3′、O1O3″划圆弧得到交点O3即为第三孔的借料点。

三、实际应用举例

例一

现有一套筒坯件，经实

测尺寸如下图示，请通过借料划出坯件加工线。

解：根据题意可求得：δ1 =（?48-?40）/2=4 δ2 =（?26-?20）/2=3

① 求偏心量a=（hmax-hmin）/2=(17.5-9.5)/2=4 ② 判断能否借料：因为a=4<δ1 +δ2=7，或hmin=9.5<h标=6.5，所以能借料。 ③ 确定借料方向：O1向右借，O2向左借。 ④ 确定借料范围和借料量：根据a-δ2<x<δ1，xO1向右借料量，借料范围为0≤x≤4

借料量：x=a/2+（δ1-δ2）/2=4/2+（4-3）/2=2.5 讨论：若此题采用O1或O2单独借料，因为a=4=δ1,故为出现危险品。

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例二：某一连杆的二孔坯件经测得如下图

解：孔距偏移量a=B0- B0′=40-36=4

δ1=（?18-?10）/2=4 δ2=（?22-?12）/2=5

因为a=4<（δ1+δ2）且，a<δ1和a<δ2，所以此题可以一孔借料，若一孔借料，则以右孔借料为好；若采用两孔同时借料，则两孔同时往外借，设左孔向左借料量为x，右孔向右借料量为a-x。

X=a/2+（δ1-δ2）/2=4/2+(4-5)/2=1.5

讨论：在上题中采用一孔借料时虽能保证加工要求，但对加工造成麻烦，切削会造成单边切削，不利于切削加工，甚至会出现危险品。

四、借料的定量判断法的推广应用及效果

我们把这种方法从在教学中每年向学生推广，学生毕业后在实际工作中运用此法感觉简单、方便，便于掌握，减少许多借料中的误区，提高工作效率，降低了产品报废率，通过与各企业相关技术工人技术交流，把此法推广给他们，他们也得到了积极的采用。

通过运用此法与不运用此法的调查，得出如下调查结论：

同一坯件划线时间降低一倍以上，劳动调度降低一倍以上，划线效率提高50%以上，对工人的综合技术素质降低要求，产品的报废降低30%以上。

当然，运用定量判断法还需要定性分析，也有必要一定的试划法和调整法，将此法应用于多孔距偏心借料，有待进一步探讨。

作者简介：李坚勇 浙江工业大学机械制造自动化本科、工业管理工程专科，中学高级、高级技师、台州市机械教研员。主要从事职高学生的实习就业工作和研究，其中《面向就业需要的实习指导和管理模式》获浙江省第二届职业教育优秀成果二等奖。《机械专业的循环实习法》获台州市第一届职业教育成果二等奖。

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