零件加工过程的工艺实例阐述

互联网 2011-10-13

从工艺基准的分类及其概念出发，用实例阐述了在零件加工过程中各分类间的相互关系，并对容易混淆的其它基准的概念进行解释。介绍了工艺基准的选择原则，并举例计算了由于基准不重合引起的位置误差尺寸链。

0引言

众所周知，工艺基准是机械制造中贯穿始终的一个概念，但是由于各种基准的名目繁多，比如最常见的有设计基准、定位基准、测量基准、装配基准、工序基准、原始基准等等，而各种书籍中大都仅从定义的角度简要介绍，使得很多人对工艺基准的理解模糊不清，对各种基准与工艺基准的关系理解不透彻。本文将从实际出发，举例说明各种基准的关系及其在零件加工过程中的应用。

1工艺基准的分类及各分类间的相互关系

工艺基准按用途不同可以分为三种：

定位基准是指在加工时，工件在机床或夹具中用于确定被加工表面位置的基准。

测量基准是指零件检验时，用于测量被加工表面的尺寸和位置的基准。

装配基准是指装配时用于确定零件在部件或产品中位置的基准。

在零件加工过程中涉及到的只有定位基准和测量基准，笔者将对这两种工艺基准在下文中举例加以分析介绍。

如图1所示，被加工工件采用的定位方式是：底面由三个支承点限制工件的三个自由度，侧面由两个支承点限制工件的两个自由度，是不完全定位。假如此工件在加工和测量时均采用如图的定位方式，那么是否可以认定加工时的定位基准和检测时的测量基准是重合的呢?我们来分析一下，由于该零件加工时的定位基准并不是底面和侧面，而是由底面的a，b，c三点所体现的平面以及由侧面的d，e两点所体现的直线，同理该零件的测量基准是由底面的a’，b’，c’三点所体现的平面以及由侧面的d’，e’两点所体现的直线，所以如果加工和检验的过程不是同时同地进行，也就是当a，b，c，d，e五点与a’，b’，c’，d’，e’五点不完全重合的时候，定位基准与测量基准就不重合。因此我们不能简单地认为采用相同的定位方式就可以完全达到使定位基准和测量基准重合的目的。

还有一个常见的术语就是工序基准，工序基准又称为原始基准，它是工序图上规定被加工表面位置的基准。一般来说，工艺编制人员会选择工件的定位基准或测量基准作为工序基准。

2工艺基准的选择及位置误差尺寸链的计算

在精加工时，工艺基准的选择要遵循四点原则：

(1)基准重合原则，应选择主要加工表面的设计基准作为精基准

(2)基准统一原则，应选择多个表面加工时都能使用的定位基面作为精基准

(3)互为基准原则，互为基准，反复加工

(4)自为基准原则，在有些精加工或光整加工工序要求余量尺寸小而均匀，在加工时就尽量选择加工表面本身作为精基准

但在实际加工零件过程中，为了加工的方便，我们选择的工艺基准经常与设计基准不重合，这时就需要进行尺寸链的计算。大部分书籍中都有对尺寸公差进行换算的例子，这里不多做说明，仅就形位公差如何进行尺寸链计算进行举例说明。

如图2，该零件要求端面A对外圆C(装配基准)轴线的垂直度误差不大于0.05毫米(在直径φ240毫米处)，端面B对外圆C轴线的垂直度误差不大于0.05毫米(在直径φ120毫米处)

该零件的加工过程是：

工序1：精车A面及E1孔

工序2：以A面及E1孔定位，精车C面、B面及E2孔，保持B面对A面平行，也就是说其交角α1应为：α1=0°±δ1，其中的δ1为B面对A面的平行度允差(工序技术要求)

工序3：在金刚镗床上用弯板状夹具以A面及E1孔定位，(定位后将芯轴)撤去，精细镗削E1、E2两孔及外圆C

分析以上工序的加工内容可知，在工序3中是以A面定位的，所以外圆C的轴线与A面间的垂直度是直接保证的，即直接保证α2=90°±δ2，其中的垂直度允差δ2由图纸要求知为δ2=0.05/240。至于外圆C的轴线与B面间的垂直关系α∑则是被间接保证的(在工序3中B面未被加工)，α∑=90°±δ∑，其中的垂直度允差δ∑由图纸要求知为δ∑=0.05/120。

根据上述加工过程，我们需要解决的是确定工序2中的工序技术要求δ1的数值。

由于图纸上的设计基准是C圆，要求的垂直度位置公差都是以C为基准，而根据加工过程，工艺基准选择的是A面，在工序2中的工序技术要求是B面对A面的平行度允差，所以此处存在一个由于设计基准与工艺基准不重合而产生的尺寸链。