定位基準的選擇

  在制定零件加工的工藝規程時,正確地選擇工件的定位基準有著十分重要的意義。定位基準選擇的好壞,不僅影響零件加工的位置精度,而且對零件各表面的加工順序也有很大的影響。本節先建立一些有關基準和定位的概念,然后再著重討論定位基準選擇的原則。
 ?。ㄒ唬┗鶞实母拍?BR>  零件都是由若干表面組成,各表面之間有一定的尺寸和相互位置要求。模具零件表面間的相對位置要求包括兩方面:表面間的距離尺寸精度和相對位置精度(如同軸度、平行度、垂直度和圓跳動等)要求。研究零件表面間的相對位置關系離不開基準,不明確基準就無法確定零件表面的位置?;鶞示推湟话阋饬x來講,就是零件上用以確定其他點、線、面的位置所依據的點、線、面?;鶞拾雌渥饔貌煌?,可分為設計基準和工藝基準兩大類。
  1、設計基準
  在零件圖上用以確定其他點、線、面的基準,稱為設計基準。例如圖9-1所示的零件,其軸心線O-O是各外圓表面和內孔的設計基準;端面A是端面B,C的設計基準;內孔表面D體現的軸心線O-O是φ40h外圓表面徑向圓跳動和端面B端面圓跳動的設計基準。
  2、工藝基準
  零件在加工和裝配過程中所使用的基準,稱為工藝基準。工藝基準按用途不同,又分為定位基準、測量基準和裝配基準。
 ?。?)定位基準加工時使工件在機床或夾具中占據正確位置所用的基準,稱為定位基準。例如圖9-1所示零件,零件套在心軸上磨削φ40h外圓表面時,內孔即為定位基準。


 ?。?)測量基準零件檢驗時,用以測量已加工表面尺寸及位置的基準,稱為測量基準。如圖9-1所示,當以內孔為基準(套在檢驗心軸上)檢驗φ40h外圓的徑向圓跳動和端面B的端面圓跳動時,內孔即為測量基準。
 ?。?)裝配基準裝配時用以確定零件在部件或產品中位置的基準,稱為裝配基準。例如,
圖9-1所示零件φ40h及端面B即為裝配基準。
  (二)工件的安裝方式
  為了在工件的某一部位上加工出符合規定技術要求的表面,在機械加工前,必須使工件在機床上相對于工具占據某一正確的位置。通常把這個過程稱為工件的“定位”。工件定位后,由于在加工中受到切削力、重力等的作用,還應采用一定的機構將工件“夾緊”,使其確定的位置保持不變。工件從“定位”到“夾緊”的整個過程,統稱為“安裝”。
  工件安裝的好壞是模具加工中的重要問題,它不僅直接影響加工精度、工件安裝的快慢、穩定性,還影響生產率的高低。為了保證加工表面與其設計基準間的相對位置精度,工件安裝時應使加工表面的設計基準相對機床占據一正確的位置。如圖9-1所示,為了保證加工表面φ40h徑向圓跳動的要求,工件安裝時必須使其設計基準(內孔軸心線O-O)與機床主軸的軸心線重合。
      在各種不同的機床上加工零件時,有各種不同的安裝方法。安裝方法可以歸納為直接找正法、劃線找正法和采用夾具安裝法等3種。
  (1)直接找正法采用這種方法時,工件在機床上應占有的正確位置,是通過一系列的嘗試而獲得的。具體的方式是將工件直接裝在機床上后,用百分表或劃針盤上的劃針,以目測法校正工件的正確位置,一邊校驗一邊找正,直至符合要求。
  直接找正法的定位精度和找正的快慢,取決于找正精度、找正方法、找正工具和工人的技術水平。它的缺點是花費時間多,生產率低,且要憑經驗操作,對工人技術的要求高,故僅用于單件、小批量生產中。此外,對工件的定位精度要求較高時,例如誤差小于0.01-0.05mm時,采用夾具難以達到要求(因其本身有制造誤差),就不得不使用精密量具,并由有較高技術水平的工人用直接找正法來定位,以達到精度要求。
  (2)劃線找正法此法是在機床上用劃針按毛坯或半成品上所劃的線來找正工件,使其獲得正確位置的一種方法。顯而易見,此法要多一道劃線工序。劃出的線本身有一定寬度,在劃線時又有劃線誤差,校正工件位置時還有觀察誤差,因此該法多用于生產批量較小,毛坯精度較低,以及大型工件等不宜使用夾具的粗加工中。
 ?。ǎ常┎捎脢A具安裝法夾具是機床的一種附加裝置,它在機床上相對刀具的位置在工件未安裝前已預先調整好,所以在加工一批工件時不必再逐個找正定位,就能保證加工的技術要求,既省工又省事,是高效的定位方法,在成批和大量生產中廣泛應用。
  (三)定位基準的選擇
  設計基準已由零件圖給定,而定位基準可以有多種不同的方案。一般在道工序中只能選用毛坯表面來定位,在以后的工序中可以采用已經加工過的表面來定位。有時可能遇到這樣的情況:工件上沒有能作為定位基準用的恰當表面,此時就必須在工件上專門設置或加工出定位的基面,稱為輔助基準。例如圖9-2所示車床小刀架的工藝凸臺A應和定位面B同時加工出來,以使定位穩定可靠。輔助基準在零件工作中并無用途,完全是為了工藝上的需要,加工完畢后如有必要可以去掉輔助基準。
  一般起始工序所用的粗基準和終工序(含中間工序)所用的精基準的選擇原則如下:
  1、粗基準的選擇
  在起始工序中,工件只能選擇未經加工的毛坯表面定位,這種定位表面稱為粗基準。粗基準選擇得好壞,對以后各加工表面加工余量的分配,以及工件上加工表面和非加工表面間的相對位置均有很大的影響。因此,必須重視粗基準的選擇。選擇粗基準時要為后續工序提供必要的定位基面。具體選擇時應考慮下列原則:
 ?。ǎ保┚哂蟹羌庸け砻娴墓ぜ?,為保證非加工表面與加工表面之間的相對位置要求,一般應擇非加工表面為粗基準。若工件有幾個非加工表面,則粗基準應選位置精度要求較高者,以達到壁厚均勻、外形對稱等要求。

 ?。?)具有較多加工表面的工件在選擇粗基準時,應按下述原則合理分配各加工表面的加余量: ①應保證各加工表面都有足夠的加工余量。為保證此項要求,粗基準應選擇毛坯上加余量小的表面。②對于某些重要的表面(如滑道和重要的內孔等),應盡可能使其加工余均勻,加工余量要求盡可能小些,以便獲得硬度和耐磨性更好且均勻的表面; ③使工件上各工表面的金屬切除余量小。為了保證該項要求,應選擇工件上加工面積較大、形狀比較雜、加工勞動量較大的表面為粗基準。
  (3)粗基準的表面應盡量平整,沒有澆口、冒口或飛邊等其他表面缺陷,以使工件定位靠,夾緊方便。
 ?。?)一般情況下,同一尺寸方向上的粗基準表面只能使用一次,否則因重復使用所產生定位誤差,會引起相應加工表面間出現較大的位置誤差。
  上述粗基準選擇的原則,每一項都只能說明一個方面的問題,實際應用時往往會出現幾內容相互矛盾的情況。這時要全面考慮各種因素,靈活運用上述原則,保證重點。
 ?。?、精基準的選擇
  在終工序和中間工序中,應采用已加工的表面定位,這種定位基面稱為精基準。精基準的選擇不僅影響工件的加工質量,而且與工件安裝是否方便可靠也有很大關系。選擇精基準的原則如下:
 ?。?)應盡可能選用加工表面的設計基準作為精基準,避免基準不重合造成的定位誤差。這一原則就是“基準重合”原則。
  如圖9-3所示,當加工表面B,C時,從基準重合的原則出發,應選擇表面A(設計基準)為定位基準。加工后表面!、"相對#面的平行度取決于機床的幾何精度,尺寸精度誤差則取決于機床―刀具―工件等工藝系統的一系列因素。
 ?。?)當工件以某一組精基準定位,可以比較方便地加工其他各表面時,應盡可能在多數工序中采用同一組精基準定位,這就是“基準統一”原則。
  例如,軸類零件的大多數工序都采用頂尖孔為定位基準,齒輪的齒坯和齒形加工多采用齒輪的內孔及基準端面為定位基準

  采用統一基準能用同一組基面加工大多數表面,有利于保證各表面的相互位置要求,避免基準轉換帶來的誤差,而且簡化了夾具的設計和制造,縮短了生產準備周期。
  (3)有些精加工和光整加工工序應遵循“自為基準”原則。因為這些工序要求余量小而均勻,以保證表面加工的質量并提高生產效率。此時,應選擇加工表面本身作為精基準,而該加工表面與其他表面之間的位置精度,則用先行工序保證。如在導軌磨床上磨削導軌時,安裝后用百分表找正工件的導軌表面本身,此時床腳僅起支撐作用。此外珩磨、鉸孔及浮動鏜孔等都是“自為基準”的例子。
 ?。?)定位基準的選擇應便于工件的安裝與加工,并使夾具的結構簡單。