淺談機械加工基準的選擇

陳曦慶

淺談機械加工基準的選擇

陳曦慶①

(山西焦煤西山煤電集團公司機電總廠)

分析了機械零件基準的選擇原則,闡述了基準不可隨意選擇,否則將影響產品質量和生產率,選用不同的基準,其定位、夾緊、操作的方便程度都會受到不同的影響。

基準;設計基準;工藝基準;定位基準

1 基準的概念及分類

所謂基準,就是“根據、依據”的意思。它是指零件上的一些點、線、面,由這些點、線、面來確定零件上其它點、線、面的位置。這些作為根據的點、線、面,就叫做基準。

根據基準的不同作用,可以將基準分為設計基準和工藝基準兩大類。

1)設計基準。設計時,在零件圖上用來確定零件其它點、線、面所依據的點、線、面,也就是標注設計尺寸起始的點、線、面,稱為設計基準。軸設計基準示意圖見圖1。圖1中的軸類零件,其徑向尺寸的設計基準是該零件的軸心線,其軸向尺寸的設計基準是該零件的左端面。

圖1 軸設計基準示意圖

筋板設計基準示意圖見圖2。圖2中筋板,A面和孔的上下位置是根據平面B來決定的,所以平面B是平面A和孔的設計基準。

2)工藝基準。零件在加工、測量和裝配中所使用的基準,稱為工藝基準。

按用途不同,工藝基準可分為定位基準、測量基準和裝配基準等幾種。

圖2 筋板設計基準示意圖

a)定位基準。工件加工時,定位所用的基準稱為定位基準。利用心軸安裝工件進行加工時,工件的內孔就是定位基準。又如在車床上用兩頂尖安裝工件,車削軸類零件時,兩端中心孔就是工件的定位基準。

定位基準又分為粗基準和精基準兩種。第一道工序只能以毛胚表面定位,這種以未經加工的毛胚表面來定位的基準,叫做粗基準。在以后的工序中,便可用已加工過的表面來定位,這種用已加工過的表面來定位的基準,叫做精基準。

b)測量基準。工件在加工時或加工完后,用于檢驗已加工表面尺寸及其相對位置所用的基準,稱為測量基準。圖3為檢驗被加工平面的位置時的測量基準。

c)裝配基準。裝配時,用來確定零件或部件在機器中的位置所用的基準,稱為裝配基準。圖4為零件與軸的裝配,零件以其內孔和左端面來確定它與軸和其它零件的相對位置。因此,零件的內孔與左端面即為它的裝配基準。

在這里應當注意,作為工藝基準的點或線,在工件上并不一定具體存在而是由某些具體的表面體現出來的,這些表面就是基準。

2 定位基準的選擇

由上面的討論可以看出,無論是設計基準還是工藝基準都不可隨意選擇,因為它影響著產品的質量和生產率。選用不同的基準,其定位誤差不同,夾緊的繁簡和操作的方便程度均不相同。下面介紹定位基準的選擇。

1)粗基準的選擇。如圖5所示,零件毛胚為鑄鐵,孔已經鑄出,在鑄造時孔和外圓之間難免有偏心存在。因此,在車削孔時,如果用不加工表面外圓作為粗基準(用三爪卡盤夾住外圓),則加工后孔與不加工的外圓面是同心的,即壁厚是均勻的,但加工余量不均勻,見圖5 a)。

如果選用孔作為粗基準(用四爪卡盤夾住外圓,按孔找正工件),則加工后孔與不加工的外圓表面不同心,即壁厚不均勻,但加工余量是均勻的,見圖5 b)。

從上述分析中可以看出：粗基準的選擇影響著加工余量的分配和加工表面與不加工表面的位置精度。

圖5 粗基準的選擇示意圖

因此,選擇粗基準時,滿足以下兩條基本要求：一是保證所有加工表面都有足夠的加工余量;二是保證零件加工與不加工之間有一定的位置精度。

綜上所述,在選擇粗基準時,一般應注意下列幾個問題：

a)如果零件圖上對加工面與不加工面之間有相互位置精度要求時,應選擇不加工面作粗基準。

b)如果零件上有很多不加工面,應選擇其中與加工面相互位置精度要求較高的表面作粗基準。如圖5所示的零件,一般要求壁厚均勻,內外圓同心,因此圖5 a的方案是正確的。

圖6 選擇余量較小的表面作粗基準示意圖

c)對所有表面都需加工的零件,應該選擇加工余量最小的表面作為粗基準,使各表面都有足夠的、均勻的加工余量,防止因余量不夠或余量不均勻而產生廢品。圖6所示的階梯軸零件,毛坯為鍛件,A段余量較小,B段余量較大,粗車時應按A段找正工件,再適當考慮B段的加工余量。

d)選擇粗基準時,必須考慮定位準確,夾緊可靠。因此,選作粗基準的表面應盡可能平整、光潔,不能有鑄造飛邊,鑄造澆冒口或其它缺陷。

e)粗基準一般只能用一次,應盡量避免重復使用。因為粗基準的精度和光潔度都很差,如果重復使用,則因定位誤差大而不能保證加工精度。

在某些特殊情況下,例如毛坯質量很高,而加工精度要求不高時,重復使用粗基準是可以的。

2)精基準的選擇。精基準的選擇主要應從如何保證加工精度和安裝方便的角度出發。因此,選擇精基準時,一般應注意下列問題。

a)選擇精基準時,盡量選擇零件的設計基準為定位基準,即基準重合的原則,這樣可以避免因基準不重合而引起的定位誤差。

b)當工件以某一精基準定位,可以方便地加工其它表面時,應使盡可能多的表面加工都用該精基準作為定位基準,這就是所謂基準統一的原則。采用基準統一的原則,不但可以簡化工藝過程的制訂,減少設計和制造夾具的時間與費用,而且可以避免因基準變更所帶來的定位誤差。

某些工件上可能沒有合適的表面供選作統一基準,必要時可在工件上先加工出一組專供定位用的表面,而這些表面對零件在機器中的使用來說沒有什么用處,僅僅是為了定位用的,這種表面稱“工藝面”。軸類零件兩端的中心孔就是最典型的例子。

c)有的精加工工序要求加工余量小而均勻,在加工時可選擇加工表面本身作為精基準。

總之,選擇定位基準時,不能單從本工序安裝是否合適出發,還必須結合整個工藝過程來全面考慮。如工件有哪些表面要加工,基準如何轉換,先行工序如何為后面工序提供精基準等,以便使每個工序都有合適的基準和安裝方式。

Discussion on the Choice of the Benchmark Machining

Chen Xi-qing

Analyses the selection of mechanical parts of the baseline,elaborates on the base can not be random,otherwise it will affect the product quality and productivity,choose different benchmarks,its positioning,clamping,ease of operation are subject to different effects.

Benchmarks;Design basis;Process benchmarks;Locating datum

TD406

B

1672-0652(2010)增刊 -0014-02

陳曦慶 男 1976年出生 2001年畢業于太原理工大學 助理工程師 太原 030053

2010-03-16