工序尺寸的标注对定位误差的影响

[摘 要]工序尺寸在标注时工序基准的选择及定位基准的选择一般要遵循与设计尺寸重合的原则；不过，有时为了便于测量或装夹稳妥等因素，也可以不遵循这样的原则。定位误差是工件装夹时由于定位方式的原因而产生的工件相对于机床或刀具的相对位置误差，工序尺寸的不同标注方式对定位误差会产生比较大的影响，从而影响到零件的加工精度。

[关键词]定位误差 定位基准 工序基准 尺寸标注

中图分类号：P228.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0232-02

零件图的尺寸标注要求“正确”、“完整”和“清晰”，以满足设计要求，零件的用途和使用性能满足。工序图上的尺寸标注应尽量和设计尺寸一致，同时也要便于加工与测量。因此，工序尺寸的合理标注，需要考虑零件的结构特点、性能参数及加工与测量的工艺方法。

尺寸标注最核心的问题是正确选择基准。尺寸基准就是标注尺寸的起始位置，在样图上就是点、线、面这些几何图元，这些作为基准的几何图元不同于零件或毛坯上实际存在的点、线、面；因为作为基准的点没有大小，作为基准的线不能有粗细，不能有一点点弯曲不直，作为基准的面不能有一丝凸凹不平。所以，基准是理想化的几何图元，是零件上实际存在的点、线、面的理想化、抽象化，而零件上实际存在-的、用来表达基准的实际表面称为基面。

基准分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准是零件或产品在设计图纸上所采用的尺寸基准，它是由设计工程师所确定的（图1.2中轴线）；工艺基准是制造和装配时所采用的尺寸基准，它是由工艺师所确定的，包括工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。工序基准是工序图上用来确定本工序中待加工表面的尺寸、形状、位置的基准（图1.2中工件的轴线）；选择工序基准时首先应考虑采用设计基准，以实现基准重合原则；其次应选择便于加工和测量的表面作为工序基准。定位基准是在加工中用来确定本道工序中工件装夹位置的基准（图1.2中工件的轴线）。定位基准又分为粗基准和精基准。以未加工的表面作为基准称为粗基准，以加工后的表面作为基准称为精基准。

定位误差D是由于基准不重合而产生的工件的装夹误差，包括两部分：定位基准与工序基准不重合产生的基准不重合误差B及定位基准与限位基准不重合产生的基准位移误差Y，定位误差D是基准不重合误差B与基准位移误差Y的合成。合成时，若工序基准不在定位基面上，这时B与Y无关，则D=B+Y。

例如，图1.3中，圆盘形零件内孔为￠20，安装在￠20的心轴上实现定位，要铣出R5的圆弧，工序尺寸可以采用h1=20的标注方法，也可以采用h2=45的标注方法，采用第一种标注方法，工序尺寸h1以内孔轴线为工序基准，刚好与定位基准重合，这样B=0，定位误差D没有基准不重合误差的成分，所以D=Y，定位误差数值较小。采用第二种标注方法时，工序尺寸h2的工序基准是外圆的下母线，定位基准仍然是内孔轴线，此时必然存在基准不重合误差B，所以定位误差D的数值较大。

工序基准和定位基准的选择原则都是尽可能与设计基准重合，避免产生基准不重合误差B。但是也不能一概而论，在标注工序尺寸时，有时我们会选择基准不重合的标注方法。因为基准重合的标注方法不一定能使定位误差D最小。

例如，轴上的键槽一般用铣刀铣出，轮毂上的键槽一般用插刀插出，其尺寸注方法如图1.4所示， 注意到轴上键槽深应标注d-t 的尺寸（也可注t），轮毂上的键槽深则用D+t1 标注。其中t为键槽深度；b为键槽宽度；b、t可按轴径d 从标准中查出。t1为轮毂上键槽深度；t1、b 可按孔径D 从标准中查出。普通平键的两侧面是工作面，因此，键与键槽沿宽度方向的公称尺寸相同，在装配图中应画成一条线。

当采用V形块或定位套定位时，定位基准是外圆的轴线，图1.4中键槽的工序基准是下母线，这时会出现基准不重合误差B。但是，此时工序基准在定位基面之上，B与Y是相关的变量，则D=B±Y，取加号“+”还是减号“-”取决于二者的变动方向。

由于定位误差最终表达的是工件被加工表面相对于刀具的位置误差，所以当B和Y相关时，我们需要判断工序基准相对于定位基准的变动方向和定位基准相对于限位基准的变动方向是同向变动还是反向变动，同向变动时取加号“+”，反向变动时取减号“-”。

通过具体的分析，可知：按图1.4的形式标注键槽深度时，B和Y的变动方向相反，所以，D=Y-B，即定位误差为二者之差值。如果以外圆轴线为工序基准标注键槽深度（d/2-t），虽然实现了定位基准和工序基准的重合，即B=0，定位误差D=Y，但是定位误差会比图1.4的标注方式大一些，而且不便于测量。另外，还可以以外圆的上母线为工序基准来标注键槽的深度（t），此时B与Y同向变动，定位误差D=B+Y，数值比前2种情况都大，定位误差越大，则工序的加工误差就越大，必然会影响到零件尺寸精度。

通过上例分析可知，以外圆下母线为基准标注键槽深度的方式定位误差最小，这也是国标推荐采用的键槽深度标注方式。总之，工序尺寸的标注方式除了遵循一般的规律，还应该具体问题具体分析，不同的标注方式，有大小不同的定位误差，从而会影响零件的加工精度。

参考文献

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[2] 周光万，唐克岩，高红莲. 机械制造工艺学[M]. 西南交通大学出版社，2010，1.

[3] 李名望.机床夹具设计实例教程[M].化学工业出版社，2011，4.