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1、第 章 典型零件生产加工实例,. 零件的基准 . 零件生产加工,返回,. 零件的基准,. . 工件的定位 工件在夹具中的定位实际上是以工件上的某些基准面与夹具上定位元件保持接触, 从而限制工件的自由度。 那么, 究竟选择工件上哪些面与夹具的定位元件相接触为好呢? 这就是定位基准的选择问题。 定位基准的选择是工艺上一个十分重要的问题, 它不仅影响着零件表面间的位置尺寸和位置精度, 而且还影响着整个工艺过程的安排和夹具的结构, 必须十分重视。 在介绍定位基准的选择原则之前, 先介绍有关基准的一般知识。 . 基准的概念及分类,下一页,返回,. 零件的基准,基准的广义含义就是“依据” 的意思。 机械制
2、造中所说的基准是指用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。 根据作用和应用场合不同, 基准可分为设计基准和工艺基准两大类, 工艺基准又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。 ) 设计基准 零件图上用以确定零件上某些点、线、面位置所依据的点、线、面。 ) 工艺基准 零件加工与装配过程中所采用的基准, 称为工艺基准。 它主要包括以下几种。,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,() 工序基准。 工序图上用来标注本工序加工的尺寸和形位公差的基准。 实质来说, 其与设计基准有相似之处, 只不过是工序图的基准。 工序基准大多与设计基准重合, 有时为了加工方便, 也有与设计基
3、准不重合而与定位基准重合的。 () 定位基准。 加工中, 使工件在机床上或夹具中占据正确位置所依据的基准。 如用直接找正法装夹工件, 找正面是定位基准; 用划线法找正法装夹, 所划线为定位基准; 用夹具装夹, 工件与定位元件相接触的面是定位基准。,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,作为定位基准的点、线、面, 可能是工件上的某些面, 也可能是看不见摸不着的中心线、中心平面和球心等, 往往需要通过工件某些定位表面来体现,这些表面称为定位基面。 () 测量基准。 工件在加工中或加工后测量时所用的基准。 () 装配基准。 装配时, 用以确定零件在部件或产品中的相对位置所采用的基准。 上述各类基准应
4、尽可能使其重合。如在设计机器零件时, 应尽可能以装配基准作设计基准, 以便直接保证装配精度。,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,在编制零件加工工艺规程时, 应尽量以设计基准作工序基准,以便直接保证零件的加工精度。在加工和测量工件时, 应尽量使定位基准和测量基准与工序基准重合, 以便消除基准不重合误差。 . 定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准之分。 零件开始加工时, 所有的面均未加工, 只能以毛坯面作定位基准, 这种以毛坯面为定位基准的, 称为粗基准。 以后的加工, 必须以加工过的表面作定位基准, 这种以加工过的表面为定位基准的称为精基准。 在加工中, 首先使用的是粗基准; 但在选样定
5、位基准时, 为了保证零件的加工精度, 首先考虑的是选择精基准, 精基准选定以后, 再考虑合理地选择粗基准。,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,) 精基准的选择原则 选择精基准时, 重点考虑如何减少工件的定位误差, 保证工件的加工精度, 同时也要考虑工件装卸方便、夹具结构简单, 一般应遵循下列原则: () 基准重合原则。 所谓基准重合原则是指以设计基准作定位基准, 以避免基准不重合误差。 () 基准统一原则。 当零件上有许多表面需要进行多道工序加工时, 尽可能在各工序的加工中选用同一组基准定位, 称为基准统一原则。,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,基准统一可较好地保证各个加工面的位置精
6、度, 同时各工序所用夹具定位方式统一, 夹具结构相似, 可减少夹具的设计、制造工作量。 基准统一原则在机械加工中应用较为广泛, 如阶梯轴的加工, 大多采用顶尖孔作统一的定位基准; 齿轮的加工, 一般都以内孔和一个端面作统一定位基准加工齿坯、齿形; 箱体零件加工大多以一组平面或一面两孔作统一定位基准加工孔系和端面; 在自动机床或自动线上, 一般也需遵循基准统一原则。 () 自为基准原则。,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,有些精加工工序, 为了保证加工质量, 要求加工余量小而均匀, 采用加工面自身作定位基准, 称为自为基准原则。 () 互为基准原则。 为了使加工面获得均匀的加工余量及加工面间
7、有较高的位置精度, 可采用加工面间互为基准反复加工。 () 装夹方便原则。 所选的定位基准应能使工件定位稳定、夹紧可靠、操作方便, 且夹具结构简单。,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,以上介绍了精基准选择的几项原则, 每项原则只能说明一个方面的问题, 理想的情况是使基准既“重合” 又“统一”, 同时又能使定位稳定、可靠, 操作方便, 且夹具结构简单。但实际运用中往往会出现相互矛盾的情况, 这就要求从技术和经济两方面进行综合分析, 抓住主要矛盾, 进行合理选择。 还应指出, 工件上的定位精基准一般应是工件上具有较高精度要求的重要工作表面, 但有时为了使基准统一或定位可靠、操作方便, 常人为地
8、制造一种基准面, 这些表面在零件的工件中并不起作用, 仅仅在加工中起定位作用, 如顶尖孔、工艺搭子等。 这类基准称为辅助基准。,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,) 粗基准的选择原则 选择粗基准时, 重点考虑如何保证各个加工面都能分配到合理的加工余量, 保证加工面与非加工面的位置尺寸和位置精度, 同时还要为后续工序提供可靠精基准。 具体选择一般应遵下列原则: () 为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量, 应选择加工余量最小的面为粗基准。 () 为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求, 应选择非加工面为粗基准;当零件上有几个加工面时, 应选择与加工面的相对位置要求不高的加工面
9、为粗基准。,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,() 为了保证零件上重要表面加工余量均匀, 应选择重要表面为粗基准。 零件上有些重要工作表面精度很高, 为了达到加工精度要求, 在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。 (4) 为了使定位稳定、可靠, 应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁表面作为粗基准。 作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷, 用夹具装夹时, 还应使夹具结构简单、操作方便。 () 粗基准应尽量避免重复使用, 特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。 因粗基准是毛面, 表面粗糙、形状误差大, 如果二次装夹使用同一粗基准, 两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相
10、互位置误差。,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,. . 尺寸链 当工序基准、测量基准、定位基准或编程原点与设计基准不重合时, 工序尺寸及其公差的确定, 就需要借助于工艺尺寸链的基本知识和计算方法, 通过解工艺尺寸链才能获得。 . 尺寸链的定义 在机器装配或零件加工过程中, 由相互连接的尺寸形成的封闭尺寸组, 称为尺寸链。如图. 所示, 用零件的表面 定位加工表面 得尺寸 , 再加工表面 得尺寸 ,自然形成 , 于是 连接成了一个封闭的尺寸组(图. (), 形成尺寸链。,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,在 机械加工过程中, 同一工件的各有关尺寸组成的尺寸链称为工艺尺寸链。 . 工艺尺寸
11、链的特征 () 尺寸链由一个自然形成的尺寸与若干个直接得到的尺寸所组成。 () 尺寸链一定是封闭的且各尺寸按一定的顺序首尾相接。 . 尺寸链的组成及分类 组成尺寸链的各个尺寸称为尺寸链的环。 在图. 中, 、 都是尺寸链的环,它们可以分为以下几种。 ) 封闭环,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,在加工(或测量) 过程中最后自然形成的环称为封闭环, 如图. 中的。 每个尺寸链必须有且仅有一个封闭环, 用 来表示。 ) 组成环 在加工(或测量) 过程中直接得到的环称为组成环。 尺寸链中除了封闭环外, 都是组成环。 按其对封闭环的影响, 组成环又可分为增环和减环。 () 增环: 尺寸链中, 由于
12、该类组成环的变动引起封闭环同向变动, 则该类组成环称为增环, 如图. 中的。 增环用 来表示。,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,() 减环: 尺寸链中, 由于该类组成环的变动引起封闭环反向变动, 则该类组成环称为减环, 如图. 中的。 同向变动是指组成环增大时, 封闭环也增大, 组成环减小时, 封闭环也减小; 反向变动是指组成环增大时, 封闭环减小, 组成环减小时, 封闭环增大。 . 如何判定封闭环 工艺尺寸链的建立并不复杂, 但在尺寸链的建立中, 封闭环的判定和组成环的查找却应引起初重视。 因为封闭环的判定错误, 整个尺寸链的解算将得出错误的结果; 组成环查找不对, 将得不到最少链环的
13、尺寸链, 解算的结果也是错误的。 下面将分别予以讨论。,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,) 封闭环的判定 在工艺尺寸链中, 封闭环是加工过程中自然形成的尺寸。 因此, 封闭环是随着零件加工方案的变化而变化的。 如图. 所示的零件, 当以表面 定位加工表面 而获得尺寸, 然后以表面 为测量基准加工表面 而直接获得尺寸 时, 自然形成尺寸 而成为封闭环; 但以加工过的表面 为测量基准加工表面 直接获得尺寸, 再以表面 为定位基准加工表面 直接获得尺寸, 此时尺寸 便为自然形成而成为封闭环。 因此, 封闭环的判定必须根据零件加工的具体方案, 紧紧抓住“自然形成” 这一要领。,上一页,下一页,返
14、回,. 零件的基准,) 组成环的查找 组成环查找的方法, 从构成封闭的两表面开始, 同步地按照工艺过程的顺序, 分别向前查找各表面最后一次加工的尺寸, 之后再进一步查找此加工尺寸的工序基准的最后一次加工时的尺寸, 如此继续向前查找, 直到两条路线最后得到的加工尺寸的工序基准重合(即两者的工序基准为同一表面), 至此上述尺寸系统即形成封闭轮廓, 从而构成了工艺尺寸链。 查找组成环必须掌握的基本特点为: 组成环是在加工过程中“直接获得” 的, 而且对封闭环有影响。,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,. 工艺尺寸链计算的基本公式 工艺尺寸链的计算方法有两种: 极值法和概率法。 目前生产中多采用极
15、值法计算, 下面以图. 为例, 介绍极值法计算的基本公式, 概率法将 在装配尺寸链中介绍。 ) 封闭环基本尺寸 封闭环的基本尺寸 等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和, 即:,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,) 封闭环的极限尺寸 封闭环最大极限尺寸 等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和, 即: 封闭环最小极限尺寸 等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和, 即:,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,) 封闭环的平均尺寸 封闭环的平均尺寸 等于所有增环的平均尺寸 之和减去所有减环的平均尺寸之和, 即: ) 封闭环极限偏差 封闭环的上偏差 等于所有增环的上偏差 之和减去所有减环的下偏差 之和, 即:,上一页,下一页,返回,. 零件的基准,封闭环的下偏差 等于所有增环的上偏差 之和减去所有减环的下偏差 之和, 即: ) 封闭环的公差 封闭环的公差 等于所有组成环 之和, 即:,上一页,返回,. 零件生产加工,. 编程实例 如图. 所示零件图, 编写小批量生产加工程序, 完成零件加工。 材料: 钢,
