第八章机械加工工艺规程的制订

第八章,机械加工工艺规程制订,第五节定位原理及定位基准的选择,上讲主要介绍了生产过程和工艺过程、工艺过程的组成、生产类型及其工艺特性、获得加工精度的方法、工艺规程的概念、制订工艺规程的原则、编制工艺规程的主要步骤、工艺文件的类型及包含的内容、工序简图、分析零件的主要内容和毛坯种类的选择及特点、毛坯形状与尺寸的确定方法、及选择毛坯时应考虑的因素。,第五节定位原理及定位基准的选择,1、定位：是使工件在机床或夹具上占据某一正确的位置的过程。占据的位置是否正确用能否满足加工要求来衡量。,一、定位基本原理,3、装夹：工件的定位与夹紧的总称。,2、夹紧：是将工件定位后的位置固定下来。并使工件在外力的作用下不离开已占据的正确位置，以保证机械加工的正常进行。,第五节定位原理及定位基准的选择,4、工件的定位方法直接找正定位法（目测找正和划线找正法）夹具定位法：工件装夹在夹具上。此种方法需要专用装置来安装工件，工件首先在夹具中定位，然后夹具再在机床上定位。,一、定位基本原理,5、工件的定位主要解决的问题工件位置的“定与不定”，使工件宏观上得到定位。工件位置的“准与不准”，使工件定位达到精度要求。,1)工件在空间的自由度：任何一个位置尚未确定的工件，均具有六个自由度，即沿空间三个直角坐标轴X、Y、Z方向的移动与绕它们的转动，分别以表示。要使工件在机床夹具中正确定位，必须限制或约束工件的这些自由度。,6、工件定位六点定则,2)工件定位的实质：对加工精度有影响的自由度进行限制。,6、工件定位六点定则,3)定位支承点：限制工件自由度的固定点。,4)六点定则：无论工件的形状和结构怎样，用合理分布的六个支承点就可限制工件六个自由度。,工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位方式。,7、工件的定位形式,工件在定位过程中根据被限制的自由度的多少定位分：,1）完全定位2）不完全定位3）欠定位4）重复定位,工件的六个自由度都限制了的定位方式。,按照加工要求应限制的自由度没有被限制的定位方式。,当工件的一个自由度或几个自由度被重复限制的定位方式。分可用重复定位和不可用重复定位：不可用重复定位：对加工产生有害影响的重复定位。可用重复定位：重复定位后仍能满足加工要求，同时还可以增加工件装夹刚度的定位。,8、满足加工技术要求必须限制的自由度示例,9、避免不可用重复定位的方法,1）改变定位装置结构,2）提高工件和夹具有关表面的位置精度,定位原理工件的定位方法定位形式满足加工技术要求必须限制的自由度不可用重复定位的解决方法。,二、定位基准的选择,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、面称为基准。,一）、基准分类,二）、粗基准的选择,三）、精基准的选择,四）、辅助基准的应用,五）、关于定位基准选择的几点说明,一）、基准分类,基准根据其功能的不同可分为设计基准和工艺基准。,又如右图，表面2和3及孔4的轴线的设计基准是表面1；孔5的轴线的设计基准是孔4的轴线。,1、设计基准是设计图样上所采用的基准，是标注设计尺寸或位置公差的起点。,例如钻套零件，,其中心线O-O是各外圆表面和内孔的设计基准，端面A是端面B，C的设计基准，内孔D的中心线是外圆40h6的径向跳动和端面B的端面跳动的设计基准。,2、工艺基准,在工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。,按用途不同工艺基准可分为：1）定位基准2）测量基准3）工序基准4）装配基准,工件在测量、检验时所采用的基准,在工序简图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。,装配时用来确定零件或部件在机器中的相对位置所采用的基准。,在加工中用作定位的基准称为定位基准。工件在机床或夹具上定位时，定位基准就是工件上直接与机床或夹具的定位元件相接触的点、线、面。它使工件在机床或夹具上占据确定的位置。定位基准又可分为粗基准、精基准粗基准使用未经机械加工的表面作定位基准。精基准使用已经机械加工的表面作定位基准。,有关基准的几点说明,零件上的基准通常是零件表面上具体存在的一些点、线、面，但也可以是一些假定的点、线、面，如孔的中心线，槽的对称面等。基准面：用来体现假定基准的具体表面称为基准面。当选择工件上的平面作为定位基准时，该平面同时也是定位基准面。当选择工件上的内孔或外圆中心线作为定位基准时，内孔或外圆柱面为定位基准面。,二）、粗基准的选择,拟订加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择合理与否，将直接影响所制订的零件加工工艺规程的质量。基准选择不当，往往会增加工序，或使工艺路线不合理，或使夹具设计困难，甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。为了能够合理选择粗基准，一般应遵循以下原则：,1)保证相互位置要求原则,2)余量均匀分配原则,4）粗基准一般不得重复使用原则,3）便于工件装夹原则,(2)当零件上存在若干个不加工表面时，应选择与加工表面的相对位置有紧密联系的不加工表面作为粗基准。如图中的A作为C面的粗基准。,(1)如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。,(2)当零件上存在若干个不加工表面时，应选择与加工表面的相对位置有紧密联系的不加工表面作为粗基准。如图中的A作为C面的粗基准。,(3)当毛坯制造精度较高时，可以考虑不遵守上述以不加工表面作为粗基准的原则。设计中对不加工表面与加工表面提出位置精度要求的目的是：使零件上有些表面之间的壁厚均匀性不至于太差，以保证其具有足够的结构刚度。在产品中使有关零件的有关表面之间具有足够大的间隙，以保证在产品的装配和工作时，不至于发生相互碰撞。使一批零件加工完毕后，在其加工精度达到要求的同时，各个零件的重量差亦不超过一定的范围。,1)保证相互位置要求原则,（2）如果首先要求保证工件某重要表面加工余量小而均匀时，应选择该重要加工表面的毛坯面作为粗基准。,2)余量均匀分配原则,当零件上有较多的表面需要加工时，粗基准的选择，应有利于各加工表面均能获得合理的加工余量。,（1）为使各加工表面都能获得足够的加工余量，应选择毛坯上加工余量最小的表面作为粗基准。,（3）当零件上有多个重要加工表面时，应选择加工余量要求最严的那个表面做粗基准。,（4）粗基准的选择，应尽可能使加工表面的金属切除量总和最小。以提高生产效率，降低加工成本。,保证相互位置要求原则和余量均匀分配原则是选择粗基准时最主要的原则。这两个原则常常是相互矛盾的，需根据具体情况加以选择。,3）便于工件装夹原则,要求选用的粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面作粗基准。,4）粗基准一般不得重复使用原则,因为粗基准本身是毛坯表面，精度和粗糙度均较差，如果在两次装卡中重复使用同一粗基准，就会造成两次加工出的表面之间出现较大的位置误差,当以粗基准定位加工多个表面时，在加工出的表面中，应有一些表面便于作为后续加工的精基准。以保证后续工序不再使用粗基准定位,三）、精基准的选择,当以粗基准定位加工出了一些表面之后，在后续的加工中，就应以精基准作为主要定位基准。,选择精基准时，主要考虑的问题是如何便于保证加工精度和装夹方便、可靠。为此应遵循以下原则,1）基准重合原则,3）互为基准、反复加工原则,2）基准统一原则,5）便于装夹原则,4）自为基准原则,1）基准重合原则,应尽量选择加工表面的设计基准作为精基准，即谓“基准重合”原则。,这样可避免由于基准不重合而产生的定位误差。在对加工面位置尺寸和位置关系有决定性影响的工序中，特别是当位置公差要求较严时，一般不应违反这一原则。否则，将由于存在基准不重合误差，而增大加工难度。其他基准不重合的场合同样会产生基准不重合误差。,1）基准重合原则,应用基准重合原则时，应注意具体条件。定位过程中产生的基准不重合误差，是在用调整法加工一批零件时产生的。若用试切法加工，直接保证设计要求，则不存在基准不重合误差。,当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早地将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工,既为基准统一原则。,2）基准统一原则,采用基准统一的主要优点,（1）避免了基准转换所带来的误差，有利于保证这些表面间的位置精度。,（2）减少了夹具设计和制造所需的时间和费用，简化了生产准备工作。,2）基准统一原则,（3）为在一次装夹下有可能加工出更多的表面提供了有利条件。因而有利于减少零件加工过程中的工序数量，简化了工艺规程的制订。,（4）对于加工表面较多、各加工表面都有各自的设计基准的较复杂的零件来说，采用基准统一原则要比采用基准重合原则（基准需要多次转换）优点更多一些。,采用基准统一原则应注意的其它问题,（1）当采用基准统一原则无法保证加工表面的位置精度时，可考虑先采用基准统一原则进行粗、半精加工，最后再采用基准重合原则对个别重要表面进行精加工，这样兼顾了两个原则的优点，避开了其缺点。（2）基准统一原则经常用于加工内容较多的复杂零件。当工件上没有合适的表面作为统一的基准时，常在工件上加工出一组专供定位的基准面（辅助基准）。这些基准面有时是与设计基准重合的（如轴类零件的顶尖孔），有时则不相重合（如箱体加工时以一面两孔定位）。,需要指出，采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。图所示活塞零件，采用止口面作统一精基准，而销孔加工工序中，为保证尺寸C1，采用顶面作精基准。,（3）作为统一基准的表面，由于在加工过程中多次使用，容易产生磨损而降低精度，以至影响定位的精度和可靠性，故应在使用过程中注意保护，必要时还要进行修整加工。,常见统一精基准的形式,（1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一精基准。,（4）套类零件常用一长孔和一止推面作统一精基准。,（2）箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一精基准。,（3）盘类零件常使用止口面作统一精基准。如活塞零件，采用裙部止口面定位可以方便地加工活塞的其他表面，故选其为统一精基准。实际上，活塞止口面的圆孔并无功能要求，之所以对其进行加工，完全是为了作定位基准使用。,对某些位置精度要求高的表面，可以采用互为基准、反复加工的方法来保证其位置精度，这就是“互为基准”的原则。,3）互为基准、反复加工原则,这种加工方案不仅符合基准重合原则，而且在反复加工的过程中，基准面的精度越来越高，加工余量亦逐步趋于小而均匀，因而最终可获得很高的相互位置精度。所以，一些同轴度或平行度等相互位置精度要求较高的精密零件在生产中经常采用这一原则。,对一些精度要求很高的表面，在精密加工时，为了保证加工精度，要求加工余量小而且均匀，这时可以用已经精加工过的表面自身作为定位基准，就是“自为基准”的原则。,4）自为基准原则,床身的导轨面精磨加工，就是以导轨面自身作为精基准。以保证磨削余量小而均匀，以利于提高导轨面的加工质量和磨削生产率。,有的加工方法，如浮动铰孔、拉孔、珩磨孔以及攻螺纹等，只有在加工余量均匀一致的情况下，才能保证刀具的正常工作，一般采用刀具与工件相对浮动的方式来确定刀具与加工表面之间的正确位置。这些都是以加工表面本身作为定位基准的实例。,4）自为基准原则,按自为基准原则加工时，只能提高加工表面本身的尺寸和形状精度，而不能提高其位置精度。加工表面与其他表面之间的位置精度，需由前面的有关工序来保证，或在后续工序中，采用以该加工表面作为定位基准对其他表面进行加工的办法来予以保证。,四、辅助基准的应用,为了满足工艺上的需要，在工件上专门设计和加工出来的定位基准称为辅助基准。,辅助基准主要用在工件上的重要工作表面不适宜选作定位基准的情况下。此时一般将零件上的一些本来不需加工的表面或加工精度要求较低的表面（如非配合表面），按较高精度加工出来，用作定位基准。常见的辅助基准有顶尖孔、一面两孔定位的定位孔、定位凸台、止口等。,所选择的精基准，尤其是主要定位面，应有足够大的面积和精度，以保证定位准确、可靠。同时还应使夹紧机构简单、操作方便。,5）便于装夹原则,五、关于定位基准选择的几点说明,前面所谈到的粗、精基准选择的各项原则，每一条都只是突出强调了每一个方面的要求，具体应用时，可能会出现相互矛盾之处。这时，应根据具体情况，灵活运用上述各项原则，保证主要方面，兼顾次要方面，从整体上尽量使定位基准的选用更为合理。,五、关于定位基准选择的几点说明,定位基准的选择顺序在制定工艺规程时，选择定位基准应按一定的顺序进行，一般的选择顺序是：首先选定最终完成工件主要表面加工和保证主要技术要求所需的精基准；然后考虑为了可靠地加工出上述主要精基准，是否需要选择一些表面作为中间精基准，最后再结合选用粗基准所应解决的问题，考虑粗基准的选择。,五、关于定位基准选择的几点说明,所选择的定位基准，应使工件在加工过程中受到夹紧力、切削力和工件本身重力等作用下，不会产生偏移或较大的变形。,作为定位基准的表面，应尽可能具有足够的长度和较大的面积，以保证工件装夹时具有较高的定位精度和较好的稳定性。,当采用夹具定位时，定位基准的选择应使夹具的结构简单、操作方便。,本讲主要介绍了定位基准的选择原则，基准选择原则的应用。掌握好本节内容是我们进行制定