零件工藝性分析與定位基準的選擇

一、零件工藝性分析
1、查零件圖的完整性： 審查零件圖上的尺寸標注是否完整、結構表達是否清楚。
2、分析技術要求是否合理：

（1） 加工表面的尺寸精度；
（2） 主要加工表面的形狀精度；
（3） 主要加工表面的相互位置精度；
（4） 表面質量要求；
（5） 熱處理要求。
零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的標注，應根據零件的功能經濟合理地決定。過高的要求會增加加工難度，過低的要求會影響工作性能，兩者都是不允許的。

3、審查零件材料選用是否適當：

材料的選擇既要滿足產品的使用要求，又要考慮產品成本，盡可能采用常用材料，如45號鋼，少用貴重金屬。

4、零件的結構工藝性分析：

（1） 零件結構工藝性： 是指所設計的零件在能滿足使用要求的前提下制造的可行性和經濟性。
它包括零件的各個制造過程中的工藝性，有零件結構的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理、切削加工等工藝性。由此可見，零件結構工藝性涉及面很廣，具有綜合性，必須全面綜合地分析。
在制訂機械加工工藝規程時，主要進行零件切削加工工藝性分析。

（2）機械加工對零件局部結構工藝性的要求

機械加工對零件局部結構工藝性的要求例舉如下：

1） 便于刀具的趨進和退出：如邊緣孔的鉆削；

2）保證刀具正常工作：例如
圖a所示結構，孔的入口端和出口端都是斜面或曲面，鉆孔時鉆頭兩個刃受力不均，容易引偏，而且鉆頭也容易損壞，宜改用圖b所示結構。
圖c所示孔結構，入口是平的，但出口都是曲面，宜改用圖d所示結構。


3）保證能以較高的生產率加工：例如
①被加工表面形狀應盡量簡單
圖a所示鍵槽形狀只能用生產率較低的鍵槽銑刀加工，圖b所示結構就能用生產率較高的三面刃銑刀加工。

②盡量減少加工面積
下圖1所示兩種氣缸套零件，圖b所示結構比圖a所示結構加工面積小，工藝性好。
下圖2所示箱體零件耳座結構，圖b、圖c所示結構不但省料而且生產效率高，它的工藝性就優于圖a所示結構。

③盡量減少加工過程的裝夾次數
加工圖示零件螺孔，需作兩次裝夾，先鉆、攻螺孔B、C，然后翻身裝夾，再鉆、攻螺孔A。如果設計允許，宜將螺孔A改成圖左上角的結構。

④盡量減少工作行程次數
圖b所示平面結構只需一次工作行程就可以銑出來，工藝性好。圖a示平面結構需作3次工作行程才能加工完，工藝性差。
⑤應統一或減少尺寸種類
右圖2軸上槽寬尺寸統一，可減少刀具種類，減少換刀時間。

⑥避免深孔加工：例如

左圖為深孔加工，工藝難；采用右圖結構，避免深孔加工，節約了零件材料。

⑦應外表面聯接代替內表面聯接：例如

⑧零件的結構應與生產類型相適應。例如

例如：在大批量生產中，圖a所示箱體同軸孔系結構是工藝性好的結構；在單件小批生產中，則認為圖b是工藝性好的結構。

這是因為在大批大量生產中采用專用雙面組合鏜床加工，此機床可以從箱體兩端向中進給鏜孔。采用專用組合鏜床，一次性投資雖然高，但因產量大，分攤到每個零件上的工藝成本并不多，經濟上仍是合理的。

⑨有位置要求或同方向的表面能在一次裝夾中加工出來。例如

⑩零件要有足夠的剛性，便于采用高速和多刀切削。例如

加工時，工件要承受切削力和夾緊力的作用，工件剛性不足易發生變形，影響加工精度。圖示兩種零件結構，圖b所示結構有加強筋，零件剛性好，加工時不易產生變形，其工藝性就比圖a所示結構好。

思考題：分析右圖中零件局部結構工藝性存在的問題，并提出改進意見。

（3） 機械加工對零件整體結構工藝性的要求

零件是各要素、各尺寸組成的一個整體，所以更應考慮零件整體結構的工藝性，具體有以下幾點要求：
1）盡量采用標準件、通用件。
2）在滿足產品使用性能的條件下，零件圖上標注的尺寸精度等級和表面粗糙度要求應取最經濟值
3）盡量選用切削加工性好的材料
4）有便于裝夾的定位基準和夾緊表面。
5）節省材料，減輕質量。

二、毛坯的選擇

1、 毛坯的種類：

（1） 鑄造毛坯：適合做形狀復雜零件的毛坯

（2） 鍛造毛坯：適合做形狀簡單零件的毛坯；

（3） 型材：適合做軸、平板類零件的毛坯；

（4） 焊接毛坯：適合板料、框架類零件的毛坯。

2、 選擇毛坯的原則：

（1） 選擇原則： 毛坯的形狀和尺寸應盡量接近零件的形狀和尺寸，以減少機械加工。

（2） 毛坯選擇應考慮的因素：

1） 生產綱領的大小： 對于大批大量生產，應選擇高精度的毛坯制造方法，以減少機械加工，節省材料。

2） 現有生產條件： 要考慮現有的毛坯制造水平和設備能力。

3、 舉例：

（1） 軸類零件： 車床主軸：45號鋼模鍛件 ；階梯軸（直徑相差不大）：棒料

（2） 箱體： 鑄造件或焊接件

（3） 齒輪： 小齒輪：棒料 ；大多數中型齒輪：模鍛件 ；大型齒輪：鑄鋼件

三．定位基準的選擇

一）、 基準的概念及分類：

1、 基準的定義： 在零件圖上或實際的零件上，用來確定其它點、線、面位置時所依據的那些點、線、面，稱為基準。

2、 基準的分類：按其功用可分為：
1） 設計基準： 零件工作圖上用來確定其它點、線、面位置的基準，為設計基準。

2） 工藝基準： 是加工、測量和裝配過程中使用的基準，又稱制造基準。

a、 工序基準： 是指在工序圖上，用來確定加工表面位置的基準。它與加工表面有尺寸、位置要求。

b、 定位基準： 是加工過程中，使工件相對機床或刀具占據正確位置所使用的基準。

c、 度量基準（測量基準）： 是用來測量加工表面位置和尺寸而使用的基準。

d、 裝配基準： 是裝配過程中用以確定零部件在產品中位置的基準。舉例如下：

二）、 定位基準的選擇：
定位基準包括粗基準和精基準。
粗基準：用未加工過的毛坯表面做基準 。
精基準：用已加工過的表面做基準 。
1、 粗基準的選擇原則： 粗基準影響：位置精度、各加工表面的余量大小（均勻？足夠？）。
重點考慮：如何保證各加工表面有足夠余量，使不加工表面和加工表面間的尺寸、位置符合零件圖要求。
1）合理分配加工余量的原則
a、應保證各加工表面都有足夠的加工余量：如外圓加工以軸線為基準；
b、以加工余量小而均勻的重要表面為粗基準，以保證該表面加工余量分布均勻、表面質量高；如床身加工，先加工床腿再加工導軌面；具體實例

2）保證零件加工表面相對于不加工表面具有一定位置精度的原則
一般應以非加工面做為粗基準，這樣可以保證不加工表面相對于加工表面具有較為精確的相對位置。當零件上有幾個不加工表面時，應選擇與加工面相對位置精度要求較高的不加工表面作粗基準。具體實例

3） 便于裝夾的原則：選表面光潔的平面做粗基準，以保證定位準確、夾緊可靠。

4） 粗基準一般不得重復使用的原則：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位置誤差會相當大，因此，粗基一般不得重復使用。

2、 精基準的選擇： 重點考慮：如何較少誤差，提高定位精度。

1） 基準重合原則： 利用設計基準做為定位基準，即為基準重合原則。

2） 基準統一原則： 在大多數工序中，都使用同一基準的原則。 這樣容易保證各加工表面的相互位置精度，避免基準變換所產生的誤差。
例如，加工軸類零件時，一般都采用兩個頂尖孔作為統一精基準來加工軸類零件上的所有外圓表面和端面，這樣可以保證各外圓表面間的同軸度和端面對軸心線的垂直度。

3） 互為基準原則： 加工表面和定位表面互相轉換的原則。一般適用于精加工和光磨加工中。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： 以加工表面自身做為定位基準的原則， 如浮動鏜孔、拉孔。只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面間的位置精度。

還有一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均勻，常以加工表面自身為基準，例如：
圖示為在導軌磨床上磨床身導軌表面，被加工床身1通過楔鐵2支承在工作臺上，縱向移動工作臺時，輕壓在被加工導軌面上的百分表指針便給出了被加工導軌面相對于機床導軌的不平行度讀數，根據此讀數操作工人調整工件1底部的4個楔鐵，直至工作臺帶動工件縱向移動時百分表指針基本不動為止，然后將工件1夾緊在工作臺上進行磨削。