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    機械加工工藝中基準及其選擇

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    機械加工工藝中基準及其選擇

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    在零件的設計和加工過程中,經常要用到某些點、線、面來確定其要素間的幾何關系,這些作為依據的點、線、面稱為基準。

    基準按作用不同分為設計基準和工藝基準兩大類。

    設計基準。設計基準是設計時在零件圖紙上所使用的基準。以設計基準為依據來確定各幾何要素之間的尺寸及相互位置關系,如圖所示。齒輪內孔、外圓和分度圓的設計基準是齒輪的軸線,兩端面可以認為是互為基準。

    工藝基準。工藝基準是在制造零件和裝配機器的過程中所使用的基準。按其用途不同工藝基準又分為定位基準、測量基準和裝配基準。它們分別用于工件加工時的定位、工件的測量檢驗和零件的裝配。

    定位基準是指工件在加工時用來確定工件對于機床及刀具相對位置的表面。例如,車削所示齒輪輪坯的外圓和左端面時,若用已經加工過的內孔將工件安裝在心軸上,則孔的軸線就是外圓和左端面的定位基準。必須指出的是,工件上作為定位基準的點或線,總是由具體表面來體現的,這個表面稱為定位基準面。例如,圖示齒輪孔的軸線并不具體存在,而是由內孔表面來體現的,所以確切地說,圖中內孔是加工外圓和左端面的定位基準面。

    定位基準的選擇原則

    為了保證工件加工表面之間的相互位置精度,應從有相互位置精度要求的表面中選擇定位基準。

    在對零件進行機械加工中,第一道工序中只能用毛坯上未經加工的表面作為定位基準,這種基準面稱為粗基準。在其后各工序加工中,所用的定位基準是已加工的表面,稱為精基準。

    (1)粗基準。粗基準的選擇應保證所有加工表面都具有足夠的加工余量,而且各加工表面對不加工表面具有一定的位置精度。

    粗基準選擇的具體原則如下:

    ①選取不加工的表面作為粗基準。如果零件上有好幾個不加工的表面,則應選擇與加工表面相互位置精度要求高的表面作為粗基準。如圖1所示,以不加工的外圓表面作為粗基準,既可在一次安裝中把絕大部分要加工的表面加工出來,又能夠保證外圓面與內孔同軸以及端面與孔軸線垂直。

    ②選取要求加工余量均勻的表面作為粗基準。這樣可以保證作為粗基準的表面加工時余量均勻。例如,車床床身(圖2),要求導軌面耐磨性好,希望在加工時只切去較小而均勻的一層余量,使其表層保留均勻一致的金相組織和物理力學性能。若先選擇導軌面作為粗基準,加工床腿的底平面(圖2(a)),然后再以床腿的底平面為基準加工導軌面(圖2(b)),這樣就能達到目的。

    ③對于所有表面都要加工的零件,應選擇余量和公差最小的表面作為粗基準,以避免余量不足造成廢品。如圖3所示階梯軸,表面B加工余量最小,應選擇表面B作為粗基準。

        圖1  套筒法蘭加工實例

        圖2  床身加工的粗基準

        圖3  階梯軸的加工

    ④為使工件定位穩定,夾緊可靠,要求所選用的粗基準盡可能平整、光潔,不允許有鍛造飛邊、鑄造澆冒口切痕或其他缺陷,并有足夠的支承面積。

     

    ⑤在同一尺寸方向上粗基準通常只允許使用一次,這是因為粗基準一般都很粗糙,重復使用同一粗基準,所加工的兩組表面之間的位置誤差會相當大,因此,粗基準一般不得重復使用。

    (2)精基準。精基準的選擇應保證加工精度和裝夾可靠方便。

    精基準選擇的具體原則如下:

    ①基準重合原則。盡可能選用設計基準作為定位基準,這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而產生的定位誤差。

    ②基準同一原則。零件上的某些精確表面,其相互位置精度往往有較高的要求,在精加工這些表面時要盡可能選用同一定位基準,以保證各表面間的相互位置精度。例如,車削和磨削階梯軸時,均采用頂尖孔定位,以保證各表面間的同軸度、垂直度。

    ③互為基準原則。工件上兩個加工表面之間的位置精度要求比較高時,可以采用兩個加工表面互為基準進行反復加工。例如,車床主軸前后支承軸頸與主軸錐孔間有嚴格的同軸度要求,常先以主軸錐孔為基準磨主軸前、后支承軸頸表面,然后再以前、后支承軸頸表面為基準磨主軸錐孔,最后達到圖紙上規定的同軸度要求。

    ④自為基準原則。當有的表面精加工工序要求余量小而均勻(如導軌磨)時,可利用被加工表面本身作為定位基準,這叫做自為基準原則,此時的位置精度應由先行工序保證。

    在生產實際中,工件上定位基準面的選擇不一定能完全符合上述原則,這就要根據具體情況進行分析,并加以靈活運用。

     

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