中心钻孔的正五边形钳工加工工艺分析.docx

中心钻孔的正五边形钳工加工工艺分析李霞（四川工程职业技术学院，四川 德阳 618000）摘 要：对中心钻孔的正五边形工艺方法进行了分析，针对大多操作者工艺方法上的不足之处，提出利用直角三角形勾 股定理，在保证角度和孔心位置的同时，保证边的精度及各边到顶点的距离，同时采用对称加工原则，减少误差累积，从 而最大限度减小了正五边形的“变形”。关键词：正五边形；加工工艺；精度中图分类号：TG 93 文献标志码：A 文章编号：10022333（2014）03005202Benchwork Machining Process Analysis about the Regular Pentagon with a HoleLI Xia（Sichuan Engineering Technical College, Deyang 618000, China）Abstract： The manufacture process about the regular pentagon with a hole was analyzed.For the unreasonable method from most operators, the Pythagorean theorem was used to assure edge precision and vertex to edge distance as so as angle precision, circle center position. Meanwhile, semmetry processing principle was used to decrease error accumulation.The method could decrease regular pentagon deformation.Key words： regular pentagon; manufacture process; precision0 引 言钳工是最古老的零部件加工方式，是一种技能要求 高、精度要求高的技术工作，不仅需要过硬的基本操作技 能，还需要操作者对工件的加工工艺有着准确完整的把 握。加工工艺不合理，操作时对各方面指标要求无法综合 考虑，分不清主次，最终影响工件的加工质量甚至导致产 品报废。因此，编排出合理的加工工艺路线，在钳工加工 中尤为重要。正五边形属于正多边形，但由于不具备正六边形对 边平行且相等的特殊性，加工方法与正六边形会有所不 同，难度也有所增加。假如再在中心钻一定规格的小孔， 要求保证孔心与各边的相对位置，就更难了，在此，笔者 以自己在钳工工作中得到的经验和启发，就中心钻孔的 正五边形加工工艺方法进行了分析。1 零件图分析零件图是制 定 工 艺都很高，同时还得考虑直线度、平面度、表面粗糙度等技 术要求。备料一般跟工件尺寸相差不大，设为长 2R+4、宽 b+4 的长方形铁块。2 加工方法及工艺分析一般情况，经验不足的操作者往往觉得应该先加工 正五边形，再钻小孔。其实这种方法在实际操作中是不可 行的。第一，先加工各边不便于划线确定小孔圆心位置； 第二，在实际操作中，由于操作因素和钻床因素，误差总 是不可避免。打样冲时，用力方向难免与铅垂方向有一定 的偏移，导致样冲形状位置与预期会有所偏差；钻孔时， 钻头刀尖由于磨损是有一定直径的，再加上工件台振动 会使钻头与对准位置有所变化。这样一来，加工出的孔往 往与预期会有约 1 mm 以内的误差，直接导致工件报废。 对于这种中心带孔的正 N 边形，无论是奇数边还是偶数 边，都应该先钻孔，在保证圆心位置的前提下加工各边。具体方法如下：Ma0.05b0.1QN1086OPc图 1 正五边形零件结构图规程的原始材料，必须深 入分析零件结构特点、功 用及技术要求,了解零件 加工表面的尺寸精度、形 状精度、位置精度和表面 粗糙度等要求，否则，会 因考虑不周，分不清主次 影响工件的加工质量1。1）粗加工坯料的长边 m 边，如图 2（a）所示，使基本 保证直线度和平面度，再加工 n 边，使之与 m 边基本保持 垂直。2）划线确定小孔中心，打样冲。提高划线的精度对于 钳工加工来讲，一是可以提高加工效率，二是提高加工精 度 2。基于钻孔误差，划线时 Y 方向需比预期多约 0.5 mm，为（a+0.5）mm，为钻孔误差留下足够的余量以便修 整。至于 X 方向，设置为中间位置约（R+2）mm，以便后正五边形零件结构及加工要求如图 1 所示。 根据图形，该零件需要保证 5 个角度、5 个边长的精度、孔心位置及 5 个顶点到各对边的距离，而且精度要求面划线。3）钻孔、扩孔，去毛刺和尖角。去毛刺和尖角不仅出 于加工质量的要求，也为后续测量做准备，否则影响测量52机械工程师 2014 年第 3 期学术交流理论 / 研发 / 设计 / 制造 ACADEMIC COMMUNICATION80.5a-r+?bb-0.83cnnfmmd+r dmd+r-0.55cnd+r-c/2加 工质量的高低关 键 在 于 如 何 最 大限 度地减少累积误差 3 。 对 于 这种边数为 奇数的正多边形，可 以 根 据 直 角 三 角 形 勾 股 定 理 ，通 过 控 制 正五边形对角 线及各边对应高的 精度来控制各边 长精度 。 即 通 过 确 定 正五边形各边两 端点及对应顶点 的 位 置 ，来 确 定 两 直 角 三 角 形 的 形（a）N（b）MUT43Q5d+r+c/2d+r+0.55c（c）大于 108MNQ52状 大 小 及 位 置 。 并 且 以 参 考 基 准 面 为中心，左右两边同时对 称地进 行 加 工 检 测 ，减 少 误 差 累 积 的 次 数 ，从 而最大限度减少误差 。 具 体 实 现 工 艺 流 程 如 下 ：（1）确 定 基 准 面 OP 对 应 的 顶 点 M 。 以 参 考 线 MN 、MQ 为 基 准 ，对 称 锉 削 MN 、MQ ，使 MR = b ， 如 图 2（e）所 示 ，且 保 证 两 边 角 度 大V2S1V1SORP于 108 ，为 后续 加工保证足够的余 量 。（2）加 工 NO 和 PQ ，使 MO = MP =ORP姨（c /2）2+b2， 这 样 就 确 定 好 O 、P的准确度。（d）图 2 正五边形加工方法流程（e）两 点 的 位 置 。 同 时 保 证 NOP 和 QPO 大 于 108 ，为后续加工留下 足 够 的 余 量 。（3）以 OP 为 基 准 ，对 称 加 工 NO 及 QP ， 使 NOP 及 QPO 满 足 角 度 要 求 。并 且 保 证 5V 、2S 的 尺 寸 精 度。4）测量 m 边到小圆圆心的距离，这里用小圆最低点e 到 m 边的垂直距离来间接表示。计算与预期值 a-r 的余 量差值，将其修整到要求的尺寸精度。然后以修整好的 m 边为基准精修 n 边，使其与 m 边保持较高的垂直度，为后 续测量做准备。5）划线确定正五边形 5 个顶点并连线。这里采用“计 算划线法”2来确定 5 个顶点位置。以修整好的 m 边为基（4） 以上 一 步 加 工 的 NO 边 和 QP 边 为 基 准 ，对 称 加 工 MN 和 MQ ，使 ONM 、 PQM 、 NMQ 及 孔 心 位 置 满 足 精 度 要 求 ； 并 确 定 N 、Q 保 证 NS 、QV 的 尺 寸 精度 ，同 时 使 NQ = NP = QO = 姨（c /2）2+b2 。 指 标 要 求 多 ， 测量时各项指标同时进 行， 加工时需要根据实际情 况 权 衡 加 工 侧 重 点 ，分 清 主 次 ，协调各项指标 ，使 每项指标都达到精度要求 ，而且尽可能减少误差 准，在 b-0.83c（cos540.83）处划线确定 N 和 Q 在垂直 方向的位置，在 b 处划线确定 M 在垂直方向的位置。测 量小圆最右端 f 到修整好的 n 边的距离 d，计算正五边形 5 个点在水平方向上的相对位置，如图 2（c）所示，其中 sin540.55，以便留下足够余量修整。将各交点依次连 线，即得正五边形。6）用锯弓沿线去掉大部分余量，为了保证尺寸精度， 锯路不准压线，只能靠近参考线。7）锉 削各表面 ，达到尺寸精度要求 。 这 一 步 是 关 键 ，多数人会很自然地采用按序加工法 ，如 图 2（d）所 示 。 即 以 OP 为 基 准 ，按 顺时 针或逆时针方向逐边加 工 ，使每条边 都满足角度要求和孔心位置精度要 求 ， 直到最后一条边 。这种方法从数学原理上是可行的， 但 是正五边形边长的精度是 通 过 角 度的 测 量 及 孔 心 位置加工精度来保证 的 ，误差不可避免 ，这样会造成 误差的累积 ，加工最后一条边时尤其严重 。累积 误 差 最 终导致难以同时保证 5 个 角 度 、5 个 边 长 和 5 个 尺 寸 b 的 精 度 要 求 。无疑，这种方法能保证正五边形边长及尺寸 b 的精 度，并且能减少累积误差次数，提高加工精度。3 结 语对中 心 钻 孔 的 正五边形加工方法进行 了描述 ，就 大 多 操 作者加工方法的不 足之处进行了详细分析， 并 且 根 据 笔 者 的 加 工生产经验， 提出采用直角三 角 形数学原理来确定正五边 形各边 两端点及相应顶点 位置 ，同时采用对 称加工原则减少了误差累积次数 ， 从而提高了正五边形的加工精度 。参考文