從一個(gè)零件的加工看合理選擇定位基準(zhǔn)的重要性

定位基準(zhǔn)是工件加工時(shí)用以確定被加工表面位置的基準(zhǔn)。在工件加工時(shí)，能否應(yīng)用基準(zhǔn)選擇的原則，合理地選擇定位基準(zhǔn)，正確地確定出某一序的粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)或輔助基準(zhǔn)，做到基準(zhǔn)重合或基準(zhǔn)統(tǒng)一，直接影響到工件加工的質(zhì)量、效率及經(jīng)濟(jì)性。下面，我們通過一個(gè)零件的加工看一下合理選擇定位基準(zhǔn)的重要性。

圖一所示零件是萬能漸開線檢查儀零位校正器。該件是鑄件，形狀不規(guī)則，加工時(shí)很難保證圖紙上關(guān)于“M6×0.5-6H中心線與ф45H7軸線相交且垂直度允差0.3mm”的技術(shù)要求。長期以來，廢品率在50％左右。本人通過對(duì)原工藝過程及各工序的具體操作方法進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)車、銑及鉗工三序均易出問題，原因就是定位基準(zhǔn)選擇不當(dāng)。下面做一下具體分析。

原工藝過程如下：①、消除應(yīng)力②、清砂去飛刺③、劃工件中心線④、車大端面及ф45H7孔⑤、銑小頭尺寸14*兩面⑥、劃孔線⑦、鉆攻細(xì)紋孔及修外形⑧、噴漆。

原具體操作方法如下：

如圖一所示，第③序劃出工件中心線及車用圓周線，并使兩線在圖示方向上垂直，同時(shí)在大端面上劃出端面中心線。第④序普通車床上用四爪卡盤卡住大頭（卡盤內(nèi)是小頭），操作者用劃針和尾座頂尖按車用圓周線和大端面中心線來找正工件，以使得工件中心面（由工件中心線和端面中心線所組成的平面）能夠平行于車床主軸軸線，以便保證車加工后小頭中心與ф45H7孔軸心的位置精度和工件中心面與大端面的垂直精度。從而便于后序加工能夠?qū)崿F(xiàn)圖紙的技術(shù)要求。那么，這種定位加工的方法效果能否如愿？下面做一下誤差分析。

按上述定位夾緊方法，存在著影響定位精度的四項(xiàng)誤差（此處不討論劃線誤差）。

1.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件中心，而定位基準(zhǔn)卻是車用圓周線，由于車用圓周線與工件之間所必然存在的位置誤差，因此出現(xiàn)了基準(zhǔn)不符誤差δj。

2.操作者按車用圓周線用劃針找正時(shí)的視差δs1。

3.操作者用機(jī)床尾座頂尖按大端面中心找正時(shí)的視差δs2。

4.由于毛坯表面定位不穩(wěn)夾緊時(shí)工件受力位移產(chǎn)生的定位誤差δy（責(zé)任心差的操作者猶為嚴(yán)重）。

該四項(xiàng)誤差的綜合效果是隨機(jī)的，或相互補(bǔ)償、或相互累積。在此，本人僅論述后者。

通過上述分析可知，由于定位基準(zhǔn)的錯(cuò)誤，車加工后的工件大端面對(duì)工件中心面的垂直度誤差△⊥＝δj＋δs1＋δy。

因此工件中心面對(duì)工件大端面的垂直度誤差△⊥′＝1202*32.5△⊥≈1.8△⊥（見圖一，120為工件高度尺寸、32.5為R32.5）。

通過上式可看出，形成了1.8倍的放大誤差。

因?yàn)椐?5H7孔與大端面一次裝夾完成，所以二者的位置誤差可忽略。因此，工件中心面對(duì)ф45H7孔的軸線平行度誤差為△∥＝△⊥′。故而，小頭中心對(duì)ф45H7孔的軸線的位置度誤差為△w＝△∥＋δs2＝1.8（δj＋δs1＋1δy）＋δs2。

在這種情況下，后序加工很難滿足圖紙上關(guān)于“M6×0.5-6H中心線與ф45H7軸線相交且垂直度允差0.3mm”的技術(shù)要求。既使后序通過鉗工硬性找正的方法來滿足此項(xiàng)要求，也得因?yàn)镸6×0.5-6H螺紋孔中心對(duì)小頭外形對(duì)稱度誤差過大，嚴(yán)重影響外觀質(zhì)量而成為廢品。

下面，對(duì)銑加工和鉗工的操作做一筒要分析：如圖二所示，

銑尺寸14*兩平面時(shí)，由于沒有一個(gè)較好的定位基準(zhǔn)，該兩面必然會(huì)與工件中心面有一個(gè)較大的垂直度誤差β（用角度來表示）。而鉗工恰恰又是以A端面為定位基準(zhǔn)來加工M6×0.5-6H螺紋孔，因此，該螺孔軸線與工件中心面也相應(yīng)地出現(xiàn)一個(gè)平行度誤差β（角度），從而造成了對(duì)ф45H7軸線的位置誤差△。

1.實(shí)際上，如圖二所示，加工出來的螺孔軸線對(duì)工件中心平面的平行度誤差為β′，是由下述四項(xiàng)誤差所形成。

2.定位面的基準(zhǔn)角度誤差β

定位面小，定位不穩(wěn)造成的角度誤差β1

3.由于陽沖眼不正，鉆頭鉆孔時(shí)的傾斜誤差β2

4.由于鉆床主軸也存在傾斜度而造成的誤差βz

既β′＝β＋β1＋β2＋βz

β′導(dǎo)致了螺孔軸線對(duì)ф45H7軸線的位置誤差△′，△′＝6tgβ′

另外，還存在操作時(shí)鉆頭對(duì)陽沖眼不正造成的平行位移誤差δy

所以，鉗工加工M6×0.5-6H螺紋孔時(shí)，由于定位基準(zhǔn)選擇不當(dāng)，造成了較大的加工誤差。該誤差（見圖二）為：△″＝△′＋δy＝6tgβ′＋δy（此處不討論劃線誤差）

通過上述論述可以看出，因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)，而增大了零件的加工誤差，也就無從提高零件的制造質(zhì)量。

針對(duì)上述問題本人按照基準(zhǔn)選擇的原則，盡量做到“基準(zhǔn)重合”、“基準(zhǔn)統(tǒng)一”，重新設(shè)計(jì)了該工件的工藝過程如下：

消除應(yīng)力②、清砂去飛刺③、劃工件中心線、端面中心線及ф45H7孔中心線

④、銑尺寸22兩面⑤、車ф45H7孔及大端面⑥、銑小頭尺寸14*兩面⑦、劃螺紋孔線⑧、鏜床加工M6×0.5-6H螺紋孔⑨、鉗工加工其余孔及修外形⑩、噴漆。

下面，對(duì)該工藝過程和加工方法做一具體分析論述：如圖三所示，

第③序劃出的線確定了工件中心面；第④序銑加工時(shí)預(yù)緊在機(jī)用虎鉗上，用高度規(guī)按該兩條線上的A、B、C三點(diǎn)找正，使工件中心面對(duì)銑床的工作臺(tái)面平行，用銑刀端刃加工D面。

從上面可看出，D面是在工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合的基礎(chǔ)上得到的。因此，得到了一個(gè)輔助精基準(zhǔn)D面。有D面做定位基準(zhǔn)加工第⑤、第⑥兩序，使該兩序的基準(zhǔn)統(tǒng)一。

第⑤序在車床上用花盤裝卡，用D面定位，按O1點(diǎn)和大端面找正加工ф45H7，這樣便能夠保證ф45H7軸線對(duì)工件中心線的平行度要求，從而也能實(shí)現(xiàn)小頭中心O2對(duì)ф45H7軸線的位置度要求。

第⑥序用D面定位銑小頭尺寸14*兩面，由于做到了基準(zhǔn)統(tǒng)一，所以該兩面對(duì)工件中心面的垂直度誤差可忽略。

第⑧序在鏜床上加工M6×0.5-6H螺紋孔，利用一個(gè)胎具定位夾緊，在工件裝入心桿之前，先找正芯桿軸線對(duì)準(zhǔn)鏜床主軸軸心，把工件裝入心桿后，轉(zhuǎn)動(dòng)工件，將其小頭的螺孔中心O2對(duì)準(zhǔn)機(jī)床主軸后進(jìn)行加工。

這種定位方法也有基準(zhǔn)不符誤差（也可以說是基準(zhǔn)位置誤差）。這是因?yàn)樵O(shè)計(jì)基準(zhǔn)是孔中心線，而定位基準(zhǔn)卻是孔內(nèi)圓柱面，其定位極限偏差為△max＝δd+δD2

式中δd為定位心桿外徑公差、δD為工件內(nèi)孔公差

雖然如此，因?yàn)槎ㄎ恍臈U外徑與工件內(nèi)孔尺寸精度較高，所以這種定位方法足以滿足圖紙上關(guān)于“M6×0.5-6H中心線與ф45H7軸線相交且垂直度允差0.3mm”的技術(shù)要求。

另外，由于工件在劃線找正時(shí)的誤差，工件小頭外形對(duì)工件的中心的對(duì)稱度也會(huì)相應(yīng)地產(chǎn)生誤差，所以在第⑨序，安排了鉗工修外形的。加工內(nèi)容。但是由于誤差小，對(duì)外觀的影響小，因此不存在由于修外形而產(chǎn)生嚴(yán)重缺陷而造成廢品。

通過以上論述可以看出：在工藝設(shè)計(jì)過程中，如何應(yīng)用基準(zhǔn)選擇原則，正確地確定粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)和輔助基準(zhǔn)，合理地選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)于進(jìn)行零件加工時(shí)，達(dá)到精度要求、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高效率及其經(jīng)濟(jì)性都有著重大的意義。