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[摘 要]工件在切屑加工以前,必须先放在机床夹具上(或直接放在机床上),使它相对于机床和刀具有一个正确位置,这个过程称为定位。选择工件上哪些面与夹具的定位元件相接触,这就是定位基准的选择问题。定位基准分粗基准和精基准,起始工序时,选择未经加工过的毛坯表面作为定位基准,则这个毛坯面称为粗基准;之后,用加工过的表面进行定位,这个加工过的表面称为精基准。
[关键词]定位基准 粗基准 精基准
中图分类号:TH16文献标识码:A文章编号:1009-914X(2013)21-0000-01
1、基准分类
基准是在确定零件或部件上某些面、线或点的位置准确度时作为依据的面、线或点。这些作为依据的面、线或点是在零件上或部件的某个零件上。基准就是计算和度量的起点和依据。根据作用和应用场合的不同,基准可分为设计基准和工艺基准两大类。
设计基准是指设计图样上一个面、线或点,据以标定其它的面、线或点的位置。如轴、孔的中心线、对称零件的中心平面常作为设计基准。
在工艺过程中采用的各种基准,总称工艺基准。按用途不同,可分为原始基准、定位基准、测量基准和装配基准等。
定位基准是工件上的一个面。作为定位基准的表面有时是经过加工的面,有时是没有经过加工的面。没有经过加工的面称为粗基准;经过加工的面称为精基准。精基准又可分为基本精基准和辅助精基准。
2、定位基准的选择
定位基準的选择在工艺上是一个十分重要的问题,它不仅影响零件表面间的位置尺寸和位置精度,而且还影响整个工艺过程的安排和夹具的结构,必须十分重视。
2.1 粗基准选择原则
零件开始加工时,所有的面均未加工,只能以毛坯面作定位基准。选择粗基准时,主要考虑两个问题:一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求;二是合理分配各加工面的加工余量。
2.1.1 选择不需要加工的表面作为粗基准
如果工件上有一个不需要加工的重要表面,则考虑选择这个不需要加工的表面作为粗基准,这样可以保证工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置和尺寸要求。
如果工件上有好几个不需要加工的表面,则粗基准选择其中有位置精度要求(或位置精度较高)的那个不加工表面为粗基准。
如果工件上每个表面都要加工,则应以余量最小的表面作为粗基准,以保证各加工表面有足够余量。
2.1.2 选取加工余量,要求以均匀的重要表面作为粗基准
选取加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准可以保证该重要加工表面余量均匀,为后续工序的加工作准备。
如图一套筒座的加工。套筒座大外圆面是最重要的表面,要求硬度高而均匀。铸造毛坯时, 大外圆面需向下放置,使大外圆表面层的金相组织细密均匀,没有气孔、夹砂等缺陷。加工时切屑量小,使表面层保留细密均匀的金组织和均匀一致的物理力学性能,所以先以大外圆面为粗基准,加工拨叉上表面面,再以拨叉上表面为基准加工大外圆面。
由于粗基准是起始加工工序中选择的未加工表面进行定位的,定位精度低,所以同一方向上,粗基准只允许使用一次,以免定位误差太大。 另外,用作粗基准的表面尽可能光洁、平整、有足够的面积,以减少定位误差,使工件装夹稳定。
2.2 精基准选择原则
精基准的选择主要考虑如何减少工件的定位误差,保证零件加工精度,同时也要考虑工件装卸方便、夹具结构简单。一般遵循以下原则:
2.2.1 基准重合原则
以设计基准作为精基准,称为基准重合原则。基准重合原则可以避免因基准不重合引起的误差,特别是对于零件的最后精加工工序,更应遵循这一原则。例如机床主轴锥孔的最后精磨加工工序,应选择支承轴颈来定位。
2.2.2 基准统一原则
选择统一的定位基准加工工件上的各个加工表面,避免基准转换带来的误差,称为基准统一原则。采用统一基准原则加工工件各表面,有利于保证各表面的相互位置要求,而且还能简化夹具设计和制造,缩短生产准备周期。例如以轴的两端的中心孔为精基准轴类零件的加工,遵循基准统一原则。
2.2.3 自为基准原则
选择加工表面本身作为精基准进行定位,称为自为基准原则。通常这样的加工表面精加工要求余量小而均匀。自为基准可提高加工面本身的精度和表面质量。
2.2.4 互为基准原则
以零件上重要表面互为基准反复进行加工,称为互为基准原则。互为基准原则主要用于精密零件的加工,提高重要表面间的相互位置精度。
例如套筒座的内孔注塑时,以套筒座大外圆为基准,注塑后的变形造成大外圆对内孔不同轴误差。若直接以内孔定位磨外圆,外圆面磨削余量不均匀,可能有些地方磨不出,从而影响质量;要使磨削余量小而均匀,应先以外圆面为基准车内孔,再以内孔为基准磨外圆,外圆与内孔互为基准,反复加工。
2.3 辅助基准
实际生产中,有时工件上找不到合适的表面作为定位基准,为了便于安装、定位稳定,或易于实现基准统一,可以在工件上人为地造成一种定位基准,如工艺凸台、中心孔等,这种定位基准称为辅助基准。辅助基准在零件的加工中不起作用,只是为了加工的需要而设置的。在零件全部加工后,一般将其切除。
3.结语
在对零件加工工艺过程设计时,应当是先根据零件图选择精基准、后选择粗基准,再结合整个工艺过程进行统一考虑,先行的工序要为后续工序创造条件;尽可能从相互间有直接位置要求的表面中选择定位基准,减小因基准不重合引起的误差;同时兼顾使定位基准的夹具结构简单,工件装卸和夹紧方便。在上述粗、精基准的选择原则中,常常是不能全部满足的,实际应用时往往会出现相互矛盾的情况,要求综合考虑,分清主次,着重解决主要矛盾。
参考文献
[1] 内燃机制造工艺学,中国农业机械出版社,1985.
[关键词]定位基准 粗基准 精基准
中图分类号:TH16文献标识码:A文章编号:1009-914X(2013)21-0000-01
1、基准分类
基准是在确定零件或部件上某些面、线或点的位置准确度时作为依据的面、线或点。这些作为依据的面、线或点是在零件上或部件的某个零件上。基准就是计算和度量的起点和依据。根据作用和应用场合的不同,基准可分为设计基准和工艺基准两大类。
设计基准是指设计图样上一个面、线或点,据以标定其它的面、线或点的位置。如轴、孔的中心线、对称零件的中心平面常作为设计基准。
在工艺过程中采用的各种基准,总称工艺基准。按用途不同,可分为原始基准、定位基准、测量基准和装配基准等。
定位基准是工件上的一个面。作为定位基准的表面有时是经过加工的面,有时是没有经过加工的面。没有经过加工的面称为粗基准;经过加工的面称为精基准。精基准又可分为基本精基准和辅助精基准。
2、定位基准的选择
定位基準的选择在工艺上是一个十分重要的问题,它不仅影响零件表面间的位置尺寸和位置精度,而且还影响整个工艺过程的安排和夹具的结构,必须十分重视。
2.1 粗基准选择原则
零件开始加工时,所有的面均未加工,只能以毛坯面作定位基准。选择粗基准时,主要考虑两个问题:一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求;二是合理分配各加工面的加工余量。
2.1.1 选择不需要加工的表面作为粗基准
如果工件上有一个不需要加工的重要表面,则考虑选择这个不需要加工的表面作为粗基准,这样可以保证工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置和尺寸要求。
如果工件上有好几个不需要加工的表面,则粗基准选择其中有位置精度要求(或位置精度较高)的那个不加工表面为粗基准。
如果工件上每个表面都要加工,则应以余量最小的表面作为粗基准,以保证各加工表面有足够余量。
2.1.2 选取加工余量,要求以均匀的重要表面作为粗基准
选取加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准可以保证该重要加工表面余量均匀,为后续工序的加工作准备。
如图一套筒座的加工。套筒座大外圆面是最重要的表面,要求硬度高而均匀。铸造毛坯时, 大外圆面需向下放置,使大外圆表面层的金相组织细密均匀,没有气孔、夹砂等缺陷。加工时切屑量小,使表面层保留细密均匀的金组织和均匀一致的物理力学性能,所以先以大外圆面为粗基准,加工拨叉上表面面,再以拨叉上表面为基准加工大外圆面。
由于粗基准是起始加工工序中选择的未加工表面进行定位的,定位精度低,所以同一方向上,粗基准只允许使用一次,以免定位误差太大。 另外,用作粗基准的表面尽可能光洁、平整、有足够的面积,以减少定位误差,使工件装夹稳定。
2.2 精基准选择原则
精基准的选择主要考虑如何减少工件的定位误差,保证零件加工精度,同时也要考虑工件装卸方便、夹具结构简单。一般遵循以下原则:
2.2.1 基准重合原则
以设计基准作为精基准,称为基准重合原则。基准重合原则可以避免因基准不重合引起的误差,特别是对于零件的最后精加工工序,更应遵循这一原则。例如机床主轴锥孔的最后精磨加工工序,应选择支承轴颈来定位。
2.2.2 基准统一原则
选择统一的定位基准加工工件上的各个加工表面,避免基准转换带来的误差,称为基准统一原则。采用统一基准原则加工工件各表面,有利于保证各表面的相互位置要求,而且还能简化夹具设计和制造,缩短生产准备周期。例如以轴的两端的中心孔为精基准轴类零件的加工,遵循基准统一原则。
2.2.3 自为基准原则
选择加工表面本身作为精基准进行定位,称为自为基准原则。通常这样的加工表面精加工要求余量小而均匀。自为基准可提高加工面本身的精度和表面质量。
2.2.4 互为基准原则
以零件上重要表面互为基准反复进行加工,称为互为基准原则。互为基准原则主要用于精密零件的加工,提高重要表面间的相互位置精度。
例如套筒座的内孔注塑时,以套筒座大外圆为基准,注塑后的变形造成大外圆对内孔不同轴误差。若直接以内孔定位磨外圆,外圆面磨削余量不均匀,可能有些地方磨不出,从而影响质量;要使磨削余量小而均匀,应先以外圆面为基准车内孔,再以内孔为基准磨外圆,外圆与内孔互为基准,反复加工。
2.3 辅助基准
实际生产中,有时工件上找不到合适的表面作为定位基准,为了便于安装、定位稳定,或易于实现基准统一,可以在工件上人为地造成一种定位基准,如工艺凸台、中心孔等,这种定位基准称为辅助基准。辅助基准在零件的加工中不起作用,只是为了加工的需要而设置的。在零件全部加工后,一般将其切除。
3.结语
在对零件加工工艺过程设计时,应当是先根据零件图选择精基准、后选择粗基准,再结合整个工艺过程进行统一考虑,先行的工序要为后续工序创造条件;尽可能从相互间有直接位置要求的表面中选择定位基准,减小因基准不重合引起的误差;同时兼顾使定位基准的夹具结构简单,工件装卸和夹紧方便。在上述粗、精基准的选择原则中,常常是不能全部满足的,实际应用时往往会出现相互矛盾的情况,要求综合考虑,分清主次,着重解决主要矛盾。
参考文献
[1] 内燃机制造工艺学,中国农业机械出版社,1985.