CN107598673B - 基于最短路径的平面毛坯尺寸基准确定的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于最短路径的平面毛坯尺寸基准确定的方法，属于机械加工技术领域，提供了一种操作简单，却能减小毛坯在加工时的粗加工余量误差及加工余量，提高加工精度的平面毛坯尺寸基准确定的方法，所采用的技术方案为首先将工件在平面内组合定位时的3个基准抽象成一个向量，称基准向量，再根据基准就近原则，确定各个毛坯尺寸基准。利用本发明确定的基准对平面毛坯尺寸进行标注能够使毛坯尺寸误差对其加工过程影响最小，从而达到降低材料消耗、提高零件精度的目的。

Description

基于最短路径的平面毛坯尺寸基准确定的方法

技术领域

本发明涉及一种基于最短路径的平面毛坯尺寸基准确定的方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

目前毛坯尺寸基准的确定忽略了其具体的机械加工过程，均采用零件图的基准，即毛坯的各个尺寸都是在零件图对应尺寸上加减总余量而生成，这似乎已成为一种经典的设计方法，但该方法显然没有按照毛坯尺寸影响加工过程的规律来确定其基准，将会导致较多的毛坯尺寸误差累计到加工过程而产生不利的影响。

为了减少毛坯尺寸误差对目标尺寸的影响，尤其是第一道工序所采用的粗基准，以毛坯尺寸误差对目标尺寸影响最小为目标，建立了毛坯尺寸基准选择原则，但该原则无法适应平面毛坯尺寸，针对该问题，姚愿伟提出用坐标转换方法来寻找合理的毛坯尺寸基准，将一个箱体在首道工序中定位时的销轴中心与支承钉的支承点组成的直线作为粗基准，鉴于粗基准方向与毛坯主要尺寸方向不一致，又为了按照原则将粗基准作为箱体各个要素的基准，将粗基准的方向作为坐标轴的方向建立坐标系来对毛坯尺寸进行虚拟标注，然后通过坐标转换用对比分析的方法找到较为合理的毛坯尺寸基准。王友利列举了一个较复杂的零件，通过坐标转换，找到4种毛坯尺寸标注方式，然后通过分析计算选出其中一个较合理的标注方式。

实际上，用坐标转换方法确定毛坯尺寸基准实属无奈之举，因为它无法针对各种类型的毛坯形成一种普适性的方法，这应归结为它没有解决两个主要问题。其一，平面尺寸中的三个基准常常分布在不同位置及不同方向上，难以直接按照原则确定毛坯尺寸基准，需要将不同分布的三个基准等效(合成)成一个基准；其二，合成的粗基准往往不在毛坯图的几何要素的节点上，无法作为毛坯尺寸基准，需要有一个准则来确定毛坯尺寸基准。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种操作简单，能够使毛坯在加工时的粗加工余量误差最小，减小加工余量，提高加工精度的平面毛坯尺寸基准确定的方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为基于最短路径的平面毛坯尺寸基准确定的方法，包括如下步骤，

a、基准向量的建立，根据毛坯在加工工序中的定位情况，找到对应三个自由度的三个定位点，观察三个定位点在工件上的分布情况，确定粗基准向量；

若其中两个定位点分布在工件的同一个要素上，且两个定位点处的两条法线相交时，则交点为基准向量的起点，起点到另一个定位点的方向为基准向量的方向；

若其中两个定位点分布在工件的同一个要素上，且两个定位点处的两条法线平行时，则两个定位点的连线所在的直线方向为基准向量的方向，另一个定位点向两个定位点所在的直线引垂线，垂足为基准向量的起点；

若三个定位点分布在工件的一个或三个要素上时，则由两两定位点组成的直线与毛坯尺寸主要尺寸方向夹角最小的那条直线的方向作为基准向量的方向，从另外一个定位点向该直线作垂线，垂足为基准向量的起点；

b、基准的确定，若步骤a中建立的粗基准向量在毛坯的几何要素的交点上，则直接以上述交点作为毛坯尺寸的基准；

若步骤a中建立的粗基准向量不在毛坯的几何要素的交点上，而在毛坯某两个点要素之间时，毛坯尺寸基准应该选取上述两个点中在毛坯尺寸方向上距离粗基准向量就近的那个交点。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明通过将分布在平面尺寸中不同位置及不同方向上的三个基准，等效成一个基准向量，再利用基准就近原则，选择距离基准向量最近的节点作为毛坯尺寸基准，这样够使毛坯在加工时的粗加工余量误差最小，从而达到减小加工余量，降低材料消耗的目的，并且能够提高加工面与非加工面之间的尺寸精度，提高零件的制造精度。

附图说明

图1为本发明中实施一中三角形零件两边定位示意图。

图2为本发明中实施一中新标注和传统标注的对比示意图。

图3为本发明中实施一的尺寸路径图。

图4为本发明中实施二箱体零件的定位示意图。

图5为本发明中实施二新标注和传统标注传统标注的对比示意图。

图6为本发明中实施二的尺寸路径图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

以图1三角薄板为例，按照上述方法确定基准向量，其中图中大写英文字母表示X方向上的各要素，小写英文字母表示Y方向上的各要素，根据两种标注方法得到三角形薄板尺寸路径图，如图3所示，根据三角形薄板的尺寸路径图，得到三角形薄板孔的粗加工余量表达式，如表1，

表1为两种标注下孔的粗加工余量的表达式

实施例二

以图4箱体零件为例，按照实施例一的方法确定基准向量，根据两种标注方法得到箱体的尺寸路径图，如图6所示，再根据箱体的尺寸路径图，得到箱体加工孔的粗加工余量及设计尺寸ad₁的表达式，

如表2，

表2为两种标注下孔的粗加工余量及设计尺寸ad₁的表达式

在以上两个例子中，为便于比较，表中将新旧方法有差异的毛坯尺寸加粗，其它相关尺寸均相同，所以只需要对比加粗的尺寸就可以看到新旧方法对目标尺寸的影响规律。通过对比发现，对于大多数粗加工余量来讲，采用新方法标注后，影响它的毛坯尺寸的数量减少了，例如，对于箱体孔Ⅲ在Y方向的粗加工余量b₁b，采用新方法， b₁b＝b₁d₁+d₁g-gd-db有两个毛坯尺寸误差影响其余量，而采用传统方法，b₁b＝b₁d₁+d₁g-gf-fd-db，有三个毛坯尺寸误差影响其余量，因此采用新方法可以提高粗加工余量的精度，从而可以减小加工余量，达到节约材料的目的。

从表2中还可以看出，对于箱体孔Ⅲ中心与底面在Y方向的设计尺寸ad₁，若采用新方法，ad₁＝ag-gd₁，只有一个毛坯尺寸影响其误差，而采用传统方法，ad₁＝ad+df+fg-gd₁，则有三个毛坯尺寸影响其误差。因此采用新方法确定的毛坯尺寸基准不仅能够减小粗加工余量误差，而且还可以提高非加工面与加工面之间的尺寸精度。

以箱体为例，根据表2的计算公式对孔Ⅲ在竖直方向上的粗加工余量及箱体孔Ⅲ中心与底面在Y方向的设计尺寸ad₁进行计算，其中工序尺寸gd＝(109.8±0.05)mm。

1)孔Ⅲ在竖直方向上的粗加工余量的计算

采用新方法标注：

b₁b＝b₁d₁+d₁g-gd-db

＝(25±0.015)mm+(109.8±0.05)mm-(109.8±2)mm-(22±0.5)mm

＝(3±2.565)mm

采用传统方法标注：

b₁b＝b₁d₁+d₁g-gf-fd-db

＝(25±0.015)mm+(109.8±0.05)mm-(49.8±2)mm-(60± 2)mm-(22±0.5)mm

＝(3±4.565)mm

2)箱体孔Ⅲ中心与底面在Y方向的尺寸ad₁

采用新方法标注：

ad₁＝ag-gd₁＝(149.8±2)mm-(109.8±0.05)mm＝(40±2.05)mm

采用传统方法标注：

ad₁＝ad+df+fg-gd₁

＝(40±2)mm+(60±2)mm+(49.8±2)mm-(109.8±0.05)mm

＝(40±6.05)mm

可以看出采用新方法，孔能够获得较精确的加工余量，而采用传统方法，最小加工余量则为-1.565mm，导致孔无法加工，同样采用新方法也提高了加工面与非加工面之间的尺寸精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本发明范围内。

Claims (1)

1.基于最短路径的平面毛坯尺寸基准确定的方法，其特征在于：包括如下步骤，

a、基准向量的建立，根据毛坯在加工工序中的定位情况，找到对应三个自由度的三个定位点，观察三个定位点在工件上的分布情况，确定粗基准向量；

若其中两个定位点分布在工件的同一个要素上，且两个定位点处的两条法线相交时，则交点为基准向量的起点，起点到另一个定位点的方向为基准向量的方向；

若其中两个定位点分布在工件的同一个要素上，且两个定位点处的两条法线平行时，则两个定位点的连线所在的直线方向为基准向量的方向，另一个定位点向两个定位点所在的直线引垂线，垂足为基准向量的起点；

若三个定位点分布在工件的一个或三个要素上时，则由两两定位点组成的直线与毛坯尺寸主要尺寸方向夹角最小的那条直线的方向作为基准向量的方向，从另外一个定位点向该直线作垂线，垂足为基准向量的起点；

b、基准的确定，若步骤a中建立的粗基准向量在毛坯的几何要素的交点上，则直接以上述交点作为毛坯尺寸的基准；

若步骤a中建立的粗基准向量不在毛坯的几何要素的交点上，而在毛坯某两个点要素之间时，毛坯尺寸基准应该选取上述两个点中在毛坯尺寸方向上距离粗基准向量就近的那个交点。