關于設計基準漫談

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點擊次數:1743 更新時間:2017年03月14日18:04:34 打印此頁 關閉

最近大部分時間都在出產品的工程圖,我想在圖紙標注尺寸中有一個很重要的因數就是基準的選擇(體現在定位尺寸中),可能有時我們會發現我們在三維上面看零件是能夠裝配到一起的,是不會發生干涉等其他裝配問題的,但是加工出來卻達不到要求,我想這其中一部分原因(當然有其他很多原因)是零件的尺寸標注合理,特別是尺寸基準選擇不合理。實際上,選擇一個零件的基準時,應考慮到組合,把這個零件放到整個產品中去考慮,零件與零件之間的裝配關系一經確定,這些零件的尺寸基準也就基本確定下來了,因為零件之間形成了相互制約的關系。


基準是機械制造中應用十分廣泛的一個概念,機械產品從設計時零件尺寸的標注,制造時工件的定位,校驗時尺寸的測量,一直到裝配時零部件的的裝配位置確定等,都要用到基準的概念。基準就是用來確定生產對象上幾何關系所依據的點,線或面.基準分為:設計基準、工藝基準(當然按不同的分類可能不同)


首先讓我們來看基準的定義


一、基準的定義


首先我們要清楚關于基準的一些定義,根據國標中的定義(有時我也很煩這些標準,但是這些標準你還不得不去搞懂他)。


基準要素:是指用來確定被測要素方向和位置的要素,在零件上用來建立基準并實際起基準作用的實際要素如一條邊、一個表面或一個孔等。


基準:是用來確定生產對象上幾何關系所依據的點、線、面,也就是說基準就是起始的點、線、面。二、基準的標注方法


三、基準的應用


基準是形位公差中的一個要素,如果沒有基準這個要素,形位公差也就無從談起,所以在談基準前,我們要了解什么是形位公差。


形位公差:任何零件都是由點、線、面等要素構成,在零件的機械加工過程中,零件的實際要素總是會和理想要素存在一定的誤差,而這些誤差主要分為形狀誤差和位置誤差,為了保證零件的誤差在我們設計的可控范圍內,我們在設計之初就會對零件標注適當的形狀公差和位置公差,它們統稱為形位公差。


在設計過程中,我們會根據零件的功能和作用來標注相應的形位公差,這些形位公差要在零件加工質量上保證零件裝配完畢后能夠達到我們預期的各種功能和精度要求,如何定義這些形位公差就是我們通常所說的設計能力,你的設計能力的高低標志之一就在于你如何把握這些形位公差的標注和保證。


現在我們可以來回答一個問題了,為什么要基準,那是因為如果沒有基準,形位公差根本就無法標注,基準是形位公差的一個基礎和必要要素。


如何來定義一個零件的基準,通俗一點講,就是如何選取一個基準面,我們主要從兩個方面的考慮(設計經驗分享,當然隨著自己的能力提高,可能認識看法有不同)。


1 從裝配要求的角度來考慮(簡單的設計結構一定是最好的設計),你所設計的這個零件在整機裝配過程中是一個什么樣的結構狀態,它在整機結構中起一個什么樣的作用,如果要達到既定的功能要求,你需要這個零件保證什么樣的加工精度(盡量避免高精度設計,精度越高,加工難度大,成本越高),裝配過程中,這個零件的安裝基準是哪一個?裝配流程的檢測過程中,哪個位置作為基準可以讓我們更好、更快的對這個零件進行裝配,如果有加工不合格的形象,選取的基準面是否便于零件的二次裝夾和加工,這些都是問題都是我們在設計之初就要問自己的,在放置基準面的時候都要考慮的。


2 從機械零件加工的角度來考慮(一個好的設計師一定會是一個好的工藝師),對加工零件選取的基準面是否利于劃線和粗加工,通常我們的加工順序就是先加工基準面,再利用基準面進行定位來加工其它的位置,所以基準面的選取一定要考慮好,當一個零件還是毛坯狀態的時候,在外形結構上是不是適合先作為基準面來加工,基準面加工好了之后,是不是適合用它來作為基準面定位加工別的位置,一個要考慮定位和夾緊方式,一個要考慮加工方式(如用什么設備來加工,用什么刀具來加工),還要考慮盡可能的減少零件裝夾的次數,如果零件在加工過程中多次的進行裝夾,那這個零件的加工質量也是堪憂的,最佳的加工就是一次裝夾加工成型(比如車床上加工零件的端面、內孔在一次裝夾中完成,能很好的保存尺寸精度和行為公差要求),這樣的誤差是最小的,這時候零件的誤差就基本上等于加工設備的誤差,如果多次裝夾的話,那裝夾的誤差就要比加工設備的誤差大得多,甚至會因為操作者的疏忽而導致零件的加工報廢,所以在選取基準的時候,要充分的考慮加工基準是否合適。所以一個好的設計工程師,他不僅要了解零件的結構設計,還要充分的熟悉加工工藝,熟悉裝配工藝,熟悉加工設備的加工能力,熟悉如何控制成本等等,這是一個對個人綜合素質要求相對較高的職位,這也是為什么要成為一個真正的設計工程師需要多年積累的原因所在,因為這根本就不是涉及一個崗位的事情,而是牽涉到多個崗位的事前。




上圖是一個卷揚模塊中的直線軸承座,就是固定活動軸的軸承支座,我們可以通過這個零件來說一下基準面的選取方法。


1、我們先要了解這個軸承座的裝配位置和功能要求,這個直線軸承座是用來固定和支撐活動軸的,而活動軸是活動底板部件中的主要組成部分,這個部分決定活動底板的穩定性和精度,所以這個部位的安裝是一個關鍵性的安裝。再來看這個軸承座的安裝要求,主要的裝配結構是活動軸裝在軸承上,軸承裝在軸承座里面,軸承座安裝在活動底板上,那就意味著,軸承孔和軸承座的固定面(與活動底板的結合面)是需要有較高的加工精度要求才能保證我們最后的活動底板的裝配精度,所以我們就針對軸承孔和固定面來標注行為公差。


2、從零件的結構來分析,我們可以看到,這個零件需要用的加工設備為銑床,鏜床或者加工中心就可以基本完成。包括的加工工序是銑面、鏜孔,鉆孔、攻絲等工序,如果有一臺立式加工中心,完全可以做好整個零件(我們沒有必要),但是不能在一次裝夾的情況下來完成整個零件,會牽涉到多次裝夾。


3、從機械加工的角度來解釋,把基準面 A(當然這張圖選的是軸承孔作為基準面,實際上選擇底面作為基準面應該更好吧)加工好后,以基準面為定位面裝夾軸承座,然后用鏜床鏜內孔 75m(我們就用臥銑吧,設備有限),保證孔與基準面的平行度,這樣主要的形位公差就可以在一次裝夾完成加工,這樣的加工是誤差最小的,因為沒有裝夾誤差在里面,零件加工的誤差通常只來自與加工設備的誤差和刀具的誤差以及加工變形等,而這些誤差是相對較小的,比起裝夾的誤差來,這些誤差都更為可控。


以上就是基準面的選取過程和設計注意事項,雖然有的地方說起來很簡單,還很片面,但是作為一個設計工程師,需要打下一個堅實的基礎才能更好的做好的設計,這也就是為什么一定要到機械加工車間和裝配車間去的原因所在,去了解那些細節,去積累那些基礎知識,設計產品才會得心應手。



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