1.9 毛坯及其加工余量
1.9.1 工件毛坯的种类及其加工方法选择
机械加工中工件毛坯常用的种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，而同一种毛坯可能有不同的制造方法。不同类型和制造方法的零件毛坯，其加工余量就不同，从而对零件的加工质量、金属消耗量、切削加工量、生产效率、加工成本等有直接的影响。
（1）毛坯类型的选择
毛坯的类型一般根据零件的设计要求、结构形状、使用要求和生产类型等进行选择。
对于形状复杂的零件毛坯，如箱体、机架、底座、床身、壳体等，一般采用铸件。
对于力学性能要求高、形状较为简单、有一定批量的重要零件毛坯，如曲轴、连杆等，一般选择锻件。
对于结构简单的零件毛坯，如轴类、套类、盘类、板类、长条类零件，一般采用型材。型材的种类主要包括圆、方、六方棒材、板材、管（圆管、方管等）材、角钢、工字钢等。热轧型材用作一般零件的毛坯，冷拔型材用作尺寸精度高的零件毛坯。
对于板料类、批量较大零件毛坯，可采用冷冲压件。
焊接件毛坯是通过型材与型材、型材与锻件、型材与铸件等焊接组合而成，可简化毛坯的制造过程。对于单件小批生产的机架、框架、床身等零件毛坯一般采用焊接件毛坯。焊接件毛坯在机械加工前需要经时效处理。
（2）毛坯制造方法的选择
零件毛坯制造方法的选择主要考虑零件的材料及其力学性能、零件的形状、尺寸、生产类型、零件制造的经济性、毛坯制造的生产条件和技术水平等因素以及可参考表1.53进行选择。
1.9.2 轧制件尺寸、偏差与加工余量
（1） 轧制件的尺寸与极限偏差
常用金属轧制件的尺寸与极限偏差（表1.54～表1.59）
表1.54 热轧圆钢和方钢（摘自GB/T 702—2008）mm
表1.55 热轧六角钢和八角钢（摘自GB/T 702—2008）mm
表1.57 冷拉圆钢、 方钢和六角钢（摘自GB/T 905—1994） mm
表1.58 银亮钢直径及极限偏差（摘自GB/T 3207—2008）mm
表1.59 铝型材的公称尺寸mm
（2）轧制件毛坯的加工余量
①棒料的加工余量 型材棒料的外径已标准化，选择零件毛坯的外径与零件直径相近的规格即可。对于六角形和方形棒料，其外径是指对边距。棒料的外径余量、端面余量、中心孔切除余量、切断余量和夹紧余量的形式如图1.43所示。棒料外径和端面的加工余量如表1.60所示。夹紧余量、切断余量和中心孔切除余量如表1.61所示。
图1.43 棒料毛坯加工余量
②板材毛坯的加工余量 板材的规格已标准化，其厚度是主参数。板料厚度一般选取与板类零件厚度尺寸相近的规格，并留有一定的加工余量。板料毛坯加工余量如图1.44所示。板料毛坯厚度和端面加工余量如表1.62所示。
图1.44 板料毛坯加工余量
表1.62 板料毛坯厚度和端面加工余量mm
③手工气割下料毛坯的加工余量 见表1.63。
表1.63 手工气割下料毛坯的加工余量mm
④各种型材锯削下料毛坯的加工余量 见表1.64。
表1.64 各种型材锯削下料毛坯的加工余量mm
⑤剪切下料毛坯公差 见表1.65。
表1.65 剪切下料毛坯公差mm
1.9.3 铸件
（1）铸造方法的特点和应用范围（见表1.66、表1.67）
表1.66 各种铸造方法的特点和应用范围
表1.67 砂型的类型、 特点和应用范围
（2）铸件的尺寸公差
根据GB/T 6414—1999规定，铸件尺寸公差由高到低分CT1～CT16共16个等级，其公差带数值如表1.68和表1.69所示，其中CT1和CT2未规定公差值，为将来更精密的铸件保留。铸件尺寸公差一般应对称分布，标注形式为“GB/T 6414—CT13”或基本尺寸后面标注偏差，如“95±4.5（CT13）”，非对称分布需要在基本尺寸后面标注偏差，如外表面“
（CT13）”，内表面“
（CT13）”。
表1.68 铸件的尺寸公差（带）数值（一）mm
注：1.铸件的公差带一般应对称分布，采用非对称分布时，应在图样上注明。
2.CT1和CT2没有规定公差值，是为将来可能要求更精密的公差保留的。
3.CT13至CT16小于或等于16mm的铸件基本尺寸，其公差值需单独标注。可提高2～3级。
表1.69 铸件的尺寸公差（带）数值（二）mm
注：表中公差值，仅适用于各种铸造金属和合金的压铸件，以及熔模铸件小于10mm的铸件基本尺寸。
（3）铸件毛坯的机械加工余量
毛坯余量即机械加工余量（各工序的加工总余量），是指同一表面上毛坯尺寸与零件设计尺寸之差。零件表面的加工总余量不仅与表面各工序加工余量有关，而且与毛坯的制造方法和精度有关。在工艺过程设计时，确定加工总余量（毛坯余量）的方法有两种，一种是根据表面各工序加工总余量确定；另一种是直接根据毛坯的类型和加工方法确定，这种确定方法得到的加工余量较大，在生产中经常采用。下面介绍第二种方法。
根据GB/T 6414—1999规定，铸件的机械加工余量分10个等级，由小到大分别称A、B、C、D、E、F、G、H、J和K级，用代号MA（machining allowancers）表示。铸件的机械加工余量等级主要与生产类型、铸造工艺方法、铸造公差等级和铸造材料有关。对于成批和大量生产的铸件，其常用的机械加工余量等级按表1.70选取，对于单件和小批生产的铸件，其常用的机械加工余量等级按表1.71选取。
表1.70 成批和大量生产铸件的铸造方法、公差和机械加工余量（GB/T 6414—1999）
注：数字表示铸件尺寸公差，字母表示铸件机械加工余量等级。
表1.71 单件和小批生产铸件的铸造方法、公差和机械加工余量（GB/T 6414—1999）
注：数字表示铸件尺寸公差，字母表示铸件机械加工余量等级。
铸件的机械加工余量分单侧（单面）和双侧（双面），单侧加工余量与加工要求的关系如图1.45所示，双侧加工余量与加工要求的关系如图1.46所示。
图1.45 单侧加工余量与加工要求的关系
图1.46 双侧加工余量与加工要求的关系
不同铸造公差等级的铸件，其机械加工余量等级和数值如表1.72所示。
例1.11 铸件的机械加工余量选用示例。如图1.47所示铸件，其材料为灰铸铁，采用砂型机械造型，大批量生产，试确定铸件各加工表面的加工余量，并说明理由。
图1.47 铸件的基本尺寸和加工余量
[解]根据铸件采用砂型机械造型铸造，材料为灰铸铁，其加工表面的铸造尺寸精度等级查表1.68知道为CT8～CT10，取CT9，加工余量等级为G级，其加工余量确定说明见表1.73。
表1.73 铸件加工表面的加工余量确定说明
（4）铸件毛坯图
毛坯图是毛坯制造的依据，毛坯图一般由毛坯制造的专业人员绘制。在进行机械加工工艺过程设计时，机械人员主要是分析粗加工的定位基准，分析铸件毛坯的分型面、浇口、冒口的位置、拔模斜度、圆角半径的大小等。对于单件小批生产，一般由机械加工人员确定毛坯的类型和尺寸，这里介绍的毛坯图是指机械人员确定的毛坯尺寸简图。铸件毛坯图的画法如下。
①零件图用双点画线表示，剖视部分与机械制图的规定相同。
②标注毛坯的尺寸和公差，必要时可在毛坯尺寸后的括号内标件的基本尺寸。
③在剖视图中，毛坯的加工余量要用十字交叉线或涂黑表示。
④在毛坯图上要标注第一次机械加工的基准（粗基准）。
⑤在毛坯图上标注或提出技术要求，主要尺寸要标注尺寸和公差，次要尺寸可不标注公差。
⑥在毛坯图上标注质量检验要求。
将图1.47所示的铸件，画出其毛坯图，如图1.48所示。
图1.48 铸件毛坯图