定位精度放大效應在零件加工中的應用

■湖北丹江口志成鑄造有限公司 （442700） 汪國昌

定位精度放大效應在零件加工中的應用

■湖北丹江口志成鑄造有限公司 （442700） 汪國昌

摘要：通過對具體零件的加工分析，介紹定位基準與定位精度的放大效應，通過加大定位基準相對于基點的旋轉半徑，減少定位誤差，使工裝定位更加準確。

定位是零件加工中的重要環節，定位基準選擇的好壞直接影響零件的工序安排和加工質量，所以零件在定位基準選擇時除遵守六點定位原則外，還必須遵循一定的定位基準選擇原則。筆者根據多年的經驗，以實例對定位精度放大效應在零件加工中的應用進行探討。

1. 零件結構及工藝要求

所要加工的零件是汽車發動機上的重要起動件，屬于中型盤類零件，零件不同區域有要求不同的孔或螺紋孔，外圓有58個信號槽，其結構、尺寸及位置精度如圖1所示。外圓周上58個信號槽相對基準G、H、A的位置度為φ0.2mm，φ（6.1±0.05）mm的銷孔相對基準A、B、F的位置度為φ0.2，其余各孔的位置度相對較大，一般容易保證。

圖1

2. 零件加工工藝方案分析

該零件在數控車上進行內外圓及端面的車削加工，在加工中心上鉆各孔、攻螺紋及銑圓周上的各槽。各孔和所有螺紋加工是在一臺加工中心一道工序完成，銑槽是在另一臺加工中心上增加第四軸分度一次完成圓周上58個槽加工。

原工藝方案為：10.粗車摩擦面端端面及內外圓→……→80.鉆孔攻螺紋→90.銑外圓周上58槽→100.清洗防銹包裝→110.入庫。

按常規思路一般會按上述流程安排工藝，因為銷孔是圓周槽的基準，但以該方案加工，除外圓周上58槽的位置度φ0.2mm始終無法完全保證外，其余都能滿足圖樣質量要求。由于各孔的加工是在一臺加工中心上一次完成的，該工序是以基準A、B定位，螺紋孔端面壓緊，12×φ18mm孔、φ（6.1±0.05）mm銷孔均符合基準統一原則，雖然相對于12×M10×1.5mm的螺孔加工出現基準不符，但它們的基準加工時仍然是以基準A、B定位加工出來的，不僅螺孔遵守最大實體原則，而且位置度公差達到φ0.41，所以各孔均能滿足圖樣要求。

90序加工外圓周上58個槽時，以基準A和內孔φ（50±0.25）mm及銷孔φ（6.1±0.05）mm定位，在加工中心上以第四軸進行圓周分度，用自行設計的成形盤銑刀加工。試制中該58個齒槽的位置度基本沒有合格的，于是將中心定位孔的定位銷改為可脹心軸，但仍不能滿足圖樣要求。經認真分析，認為兩銷中的中心孔雖用了可脹心軸，但銷孔仍用固定銷，它與銷孔間為間隙配合，由于該間隙的存在，使圓周上58個信號槽的位置存在誤差，且由于小孔距中心尺寸為R56mm，信號槽中心距中心尺寸為R246mm，則信號槽距中心距離是銷孔距中心距離的4.39倍，那么信號槽的位置度即為銷孔位置度的4.39倍，若銷孔與定位銷的間隙為0.05mm，則信號槽的位置定位誤差將為246×0.05/56=0.219 6（mm），該定位誤差已經超出了圖樣的要求，而加工中除定位誤差外，還有機床、夾具和刀具等誤差，所以由于放大效應的存在，注定這種加工方法不能滿足圖樣位置精度的要求（見圖2）。當銷孔與定位銷的間隙為0.05mm時，信號槽位置度誤差為0.219 6mm，已經超出了圖樣位置度0.2mm的要求，而為便于裝件，銷孔與定位銷的間隙最小為0.05mm也是正常的，加之銷孔的公差為0.1mm，所以銷孔與定位銷的間隙一般會大于0.05mm，故該定位方法的定位誤差從理論上來說會大于0.219 6mm。

圖2　位置度誤差示意圖

3. 零件加工工藝方案改進

根據上述分析，零件的定位誤差存在放大效應，據此可以將零件的加工工藝進行調整，將80序和90序進行調整，即80.銑外圓周上58槽→90.鉆孔攻螺紋，其余工序不變，這時先加工出58個槽，然后再以槽定位加工孔和螺紋，這樣當槽的定位誤差為0.2mm時，銷孔的定位誤差僅為0.045 5mm；螺栓孔的誤差為0.056 1mm；誤差較大的螺紋孔誤差也僅為0.182 9mm。經上述改進工藝加工的零件基本能夠滿足圖樣要求。改進后80序、90序的夾具如圖3、圖4所示。

4. 結語

在零件加工工藝安排時，既要考慮加工工藝選擇的一般原則，還要結合零件結構尺寸，充分考慮定位基準與加工的尺寸關系，避免將定位誤差放大，造成零件加工尺寸精度超差，特別是結構尺寸較大的零件，更要注意定位誤差的放大效應對零件精度的影響。

圖3　80序夾具及設備圖

圖4　90序夾具及設備圖

參考文獻：

[1] 孫光華. 工裝設計 [M]. 北京：機械工業出版社，1998.

[2] 張耀宸，馬占永. 機械加工工藝設計實用手冊[M]. 北京：航空工業出版社，1993.

專家點評

實際加工中，有些誤差是無法徹底消除的，只能通過改變定位基準的精度和位置來縮小誤差。文章介紹了定位基準與定位精度的放大效應（加大定位基準相對于基點的旋轉半徑，減少定位誤差），使工裝定位更準確。

收稿日期：（20150108）