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1、4.4 定位基准的选择定位基准的选择 定位基准的选择与工艺过程的制订是密切相关的。因此要求多设想几种定位方案。比较它们的优缺点，详细考虑定位方案与工艺过程的关系，以及对加工精度的影响。4.4.1.基准的概念基准的概念 基准就是零件上用来确定其他点、线、面的位置的那些点、线、面。基准分为设计基准和工艺基准两大类。(1)设计基准是在零件图上用来确定其他点、线、面的位置的基准。图1-18 设计基准 B的设计基准是底面D；孔的设计基准在垂直方向是底面D；在水平方向是导向面E；设计基准是设计基准是由该零件在产品由该零件在产品结构中的功用来结构中的功用来决定的。决定的。(2)工艺基准是在加工及装配工艺基准
2、是在加工及装配过程中使用的基准。过程中使用的基准。(a)定位基准是在加工中使工件在机床或夹具上占有正确位置所采用的基准。(b)度量基准是在检验时使用的基准。(c)装配基准是在装配时用来确定零件或部件在产品中的位置所采用的基准。在分析基准问题时，必须注意下列几点：(1)作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在(例如，孔的中心、轴心线、基准中心平面等)，而常由某些具体的表面来体现。这些表面就可称为基面。(2)作为基准，可以是没有面积的点和线，及很小的面；但是代表这种基准的点和线的工件上具体的基面总是有一定面积的。(3)上面所分析的都是尺寸关系的基准问题。表面位置精度(平行度、垂直度等)的关系也是
3、一样。4.4.2.基准不重合的误差基准不重合的误差 如图1-18的车床主轴箱箱体，已知孔的轴心线在垂直方向上的设计基准是底面D。若在加工时，采用顶面作为定位基面(图1-19)。此时，加工一批主轴箱箱体，由夹具保证的尺寸则是A，而零件图中规定了加工要求的尺寸却是B(即图1-18中的y4)。可见，尺寸B是通过尺寸C和尺寸A间接保证的。图1-19 定位基准与设计基准不重合的影响 基准不重合的误差基准不重合的误差 由于尺寸A和C都有加工误差，设它们分别为A 和C ，则这一批主轴箱箱体的尺寸B的变化为：即 即两式相减，可得到：a12d 尺寸C原来对孔的轴心线的尺寸无关，但是由于采用了顶面作为定位基准，使
4、尺寸B的误差中引入了一个从定位基准到设计基准之间的尺寸C的误差。这个误差就是基准不重合误差。计算实例设零件图中规定：=0.6，=0.4。若采用底面作为定位基准，直接获得尺寸B。则只要求加工误差在0.3范围之内就达到要求。这是定位基准与设计基准相重合的情况。若采用顶面作为定位基准，即基准不重合时，则：=0.60.4=0.2 尺寸A的加工误差必须在0.1范围之内，这就比基准重合的情况提高了加工要求。设零件图中只规定 =0.6，而尺寸C(370毫米)不注公差(即自由公差)，若按标准公差13级的极限偏考虑，即 =0.89毫米。则得到：=0.60.89=-0.29 加工误差不可能是零或是负值。这就意味着
5、：这种定位方法不能保证尺寸B的加工要求。这时就必须采取措施：提高镗孔以前工序的加工精度。减小尺寸C的误差，不但要使 ，还必 须选择尺寸A的加工方法，使加工误差 不大 于 。从上面的分析可知：当定位基准与设计基准不重合时，必须检查一下有关尺寸的公差及加工方法是否能满足：的条件。若不能满足，则要求改变加工方法，提高尺寸A和C的加工精度，另行规定合理的制造公差。若工艺上仍无法达到上述要求，那么就需要考虑另选定位基准或改变工艺路线。在分析定位误差时要注意下面几个问题：(1)从上例可知：定位基准与设计基准不重合而产生定位误差的问题，只发生于用调整法获得尺寸的情况。(2)基准不重合误差不仅指定位过程而言，
6、对度量也有类似的情况。(3)上面所举的例子是指各表面的尺寸关系而言，但各表面的位置精度也有类似的情况。4.4.3.基准的选择基准的选择 基准的选择实际上就是基面的选择问题。使用毛坯的表面来定位，这种定位基面就称为粗基面(或毛基面)。采用已经切削加工过的表面作为定位基面，这种定位基面就称为精基面(或光基面)。工件上没有能作为定位其面用的恰当的表面，这时就有必要在工件上专门加工出定位基面，这种基面称为辅助基面。选择基面时，需要同时考虑三个问题：(1)用哪一个表面作为加工时的精基面，使整个机械加工工艺过程能顺利地进行？(2)为加工上述精基面，应采用哪一个表面作为粗基面？(3)是否有个别工序为了特殊的
7、加工要求，需要采用第二个精基面？在选择基面时有两个要求：(1)各加工表面有足够的加工余量(至少不留下黑斑)，不加工表面的尺寸、位置符合图纸要求，对一面要加工、一面不加工的壁，要有足够的厚度。(2)定位基面有足够大的接触面积和分布面积。接触面积大就能承受大的切削力；分布面积大可使定位稳定可靠。在必要时，可在工件上增加工艺搭子或在夹具上增加辅助支承。图1-20 工艺搭子 选择精基面的原则是：(1)应尽可能选用设计基准作为定位基准。这称为基准重合原则。特别在最后精加工时，为保证精度，更应该注意这个原则。(2)应尽可能选择统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度。这称为统一基准原则。(3)有
8、时还要遵循互为基准、反复加工的原则。(4)有些精加工工序要求加工余量小而均匀，以保证加工质量和提高生产率，这时就以加工面本身作为精基面。选择粗基面的原则是：(1)如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，就应该选择该表面作为粗基面。(a)(b)图1-21 床身导轨面加工的两种定位方法的比较 阶梯轴 图中：100mm外圆余量为14mm，50mm外圆余量为8mm，毛坯大、小外圆有5mm偏心。此时应选58mm外圆为粗基准面，先加工114毫米外圆，然后以车过的外圆为精基准面，加工58mm外圆。这样可以保证50mm外圆有足够的余量，反之50mm外圆余量可能不够。图1-22 粗基准的选择(a)零件图；(b
9、)毛坯图。(b)(a)选择粗基面的原则是：(2)如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基面，如果工件上有好几个不需加工的表面，则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基面，以求壁厚均匀、外形对称等。图1-23 活塞的粗定位基准 图1-24 轴套加工的粗基面选择粗基面的原则是：(3)应该用毛坯制造中尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基面，使加工后各加工表面对各不加工表面的尺寸精度、位置精度更容易符合图纸要求。在铸件上不应选择有浇冒口的表面，分模面，有飞刺或夹砂的表面作粗基面。在锻件上不应该选择有飞边的表面作粗基面。上述原则常常互相矛盾，甚至
10、同一个原则内亦存在彼此矛盾的表面 应该注意：由于粗基面的定位精度很低，所以粗基面在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。定位基面的选择原则是从生产实践中总结出来的，在保证加工精度的前提下，使定位简单准确，夹紧可靠，加工方便，夹具结构简单。因此，必须结合具体的生产条件和生产类型来分析和运用这些原则。作业题戚墅堰工艺所齿轮加工中，为消除轮齿表面淬火后的变形，要磨齿加工，之前以齿面定位磨内孔，再以内孔定位磨齿面，从而保证齿面淬火层厚度均匀。此磨齿面加工定位所遵循的原则是：A 基准重合；B基准统一；C互为基准；D自为基准。工艺路线的拟订 1）加工方法的选择：在分析零件图的基础上，对各加工
11、表面选择相应的加工方法。2）加工阶段的划分：加工过程划分为四个阶段。3）工序的集中与分散：如何把若干工步组织成工序。4）加工顺序的安排：切削加工，热处理，检验及其他辅助工序。车轴工艺规程制订的实例 车轴在运行中承受冲击及交变载荷的作用。因此，对车轴材料选用、毛坯加工、热处理后的性能、精加工后的表面要求和车轴探伤等必须按铁道部的“铁路车辆和煤水车用车轴技术条件”CTS 451-86规定执行。钢厂专门轧制高精度车轴毛坯。RD2型滚动轴承车轴的主要尺寸，主要技术要求，已在图中注出。其中应注意:要保证轴颈、轮座部的圆柱度要求，其大端应靠车轴中央端，要保证各主要表面及过渡圆弧等处表面粗糙度 R1.25m
12、的要求及过渡圆弧R25的准确性。主要工艺过程(1)滚动抽承车轴毛坯在专用双头铣床上粗铣两端面；(2)以毛坯外圆定位，在双头打孔机床上粗钻两端中心孔；(3)以中心孔定位，在车轴仿形车床上粗车外圆；(4)以中心孔定位，在车轴仿形车床上半精车轴颈、防尘挡圈座、轮座和轴身；(5)以轮座面定位，在六工位双头组合机床上精钻、精铰两端中心孔，精铣两端面，钻孔、扩孔、攻3个M22丝孔；(6)以中心孔定位，精车轴颈、防尘挡圈座、轮座及轴肩圆弧角；(7)在轴端打制造标记；(8)以中心孔定位，在外圆磨床上磨轮座面；(9)以中心孔定位，在专用磨床上磨轴颈、轴肩圆角、防尘挡圈座或是在滚压车床上对上述各部分进行滚压加工；
13、(10)进行磁力探伤；(11)在车轴自动检测机上对轴颈、防尘挡圈座、轮座直径进行侧量，合格后，车轴与车轮压装成轮对。4.5 工艺过程的阶段划分工艺过程的阶段划分 当零件加工精度、表面粗糙度和技术条件要求较高时，通常不可能在一个工序中完成所需要的全部加工工作，而要把主要表面的加工过程划分为几个阶段：1 粗加工阶段主要是切除表面较多的加工余量；2 半精加工阶段为主要表面的精加工作好准备。此外，在半精加工阶段中，还可插入一些次要表面的终加工工作；3 精加工阶段主要使各主要加工表面达到规定的尺寸精度、位置精度和表面粗糙度要求；4 光整加工阶段主要使某些特别重要的表面达到极高的表面质量(粗糙度和表面层物
14、理机械性能)。工艺过程要划分几个阶段的理由如下：1 粗加工阶段切除较多的加工余量，所以粗加工阶段的切削力、夹紧力、切削热较大，容易引起工件的弹性变形，有时甚至产生塑性变形。这样，粗加工阶段不可能达到高的精度和表面粗糙度。2 具有残余应力的毛坯工件，粗加工以后，由于内应力重新分布，也会引起变形。所以必须通过半精加工和精加工等各道工序，逐渐减少加工余量，逐步提高加工精度和表面粗糙度，最后达到规定的技术要求。3 粗加工后可及早发现毛坯的缺陷，及时进行处理。4 划分加工阶段，把粗糙度要求高的表面加工工序放在工艺过程的末了，以免在安装和运输中，损坏已加工好的表面。5 划分加工阶段，可合理的使用机床设备，
15、发挥它们各自应有的效能。如粗加工阶段宜采用高生产率机床。精加工则在精密机床上进行。这可发挥各种设备的效能，也易保持精密机床的寿命。6 有些工件，在加工工艺过程中须插入热处理工序，而热处理引起的工件变形，必须由以后的加工阶段来修正。4.6 工序集中与分散工序集中与分散 将工件的加工内容集中在少数几道工序里完成，这就是“工序集中”；将加工内容分散在较多的工序去完成，每道工序的内容简单，这就是“工序分散”。工序的集中与分散，各有优缺点，它是制订工艺规程要考虑的一个重要问题，必须根据生产规模、机床设备等具体生产条件，灵活处理。1、工序集中的特点：1).可采用高效的专用机床和工艺装备，从而提高劳动生产率
16、；2).减少了设备的数量，相应地减少了操作工的数量和生产面积；l 3).减少了工序数目，缩短了工艺路线，简化了生产计划工作；l 4).减少了工件的安装次数，不仅有利于提高生产率，而且减少了安装误差，提高了加工精度；l 5).专用机床和工艺装备比较复杂和贵重，调整时需要技术高的工人，并且耗费时间。2.工序分散的特点是：1).采用比较简单的机床和工艺装备，调整容易，对工人技术水平要求也低；2).容易适应生产对象的变更；3).生产准备部门的工作量小；4).设备数量多，工人数量相应地增加，生产面积也相应的增多；5).在加工过程中零件的装夹次数较多，这样不仅影响零件的加工精度，也增加了辅助时间。小结：大
17、批大量生产中，广泛采用多刀车床、单轴和多轴自动和半自动车床、多轴龙门铣床、组合机床等高效率和某些专用机床，使工序集中 在成批生产中，一般不可能采用价格昂贵的机床使工序集中；但还是尽可能地采用多刀半自动车床和六角车床等效率较高的机床，使工序尽量集中。就是在普通万能机床上加工，也以工序适当集中为宜。在单件小批生产中，为了简化生产计划和组织工作，通常也尽量使工序集中；特别是加工重型零件时，工序集中可以大大减少装卸工件和运输工件的劳动量。但为了调整机床方便，有时也采用工序分散。4.7 工序的安排工序的安排 4.7.1 加工顺序的安排加工顺序的安排 在安排切削加工顺序时，需遵守以下原则：1.先粗后精 先
18、安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。在安排粗加工序时应考虑到精基准表面的加工应放在工艺路线的前头 2.先主后次 先安排主要表面的加工，后安排次要表面的加工。这里所谓主要表面，就是指装配基准面、工作表面等；3.先基面后其它 4.7.2 热处理工序的安排热处理工序的安排 热处理工序目的有三：1.改善金属组织和可加工性能 退火、正火、调质等，一般应安排在机械加工之前进行。2.消除内应力的人工时效处理 对只需一次时效处理的，最好安排在粗加工后，以便消除铸造过程中或粗加工时产生的内应力，减小后续工序中因工件内应力重新分布而引起的变形。对要两次时效处理的，可一次在粗加工后，另一次在半精
19、加工后，这样更有利于保证精加工后所获得的精度稳定。对于精度高、刚性差的工件，几乎每次机械加工后，都要进行时效处理。3.提高零件表面的硬度 这种方法如淬火、渗碳淬火等，一般应安排在工艺过程的后部，磨削加工之前，淬火前应先去毛刺。此外表面镀层、发兰等，一般应安排在机械加工后进行。作业题车轴加工时，一般先铣削两端面并打中心孔，这符合切削加工的哪个原则？A、先粗后精B、先主后次C、先基准后其它4.7.3 辅助工序的安排辅助工序的安排 检验工序是主要的辅助工序，它是保证质量的主要措施之一。1.粗加工全部完了后，精加工之前；2.送往外车间加工前、后；3.重要工序和工时长的工序前、后；4.加工完毕，进入装配或送成品库前。此外，在辅助工序中还有清洗工序和退磁工序等，这类辅助工序不一定每个零件工艺过程中都有，它是根据需要才安排的。