浅析大型结构件制造设计基准与工艺基准的选择与统一性

摘 要：在零件的设计与制造过程中，设计基准与工艺基准能否统一直接影响产品制作时位置及尺寸精度。本文对两种基准的选择进行了系统介绍，同时结合生产实例对设计基准与工艺基准如何统一给出了具体说明。

关键词：设计基准；工艺基准；统一性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.010

零件制造过程中制造手段是多元化的，合理的工艺制作方法既能可以使产品制造的可行性和质量得到保证，又能对产品的制造成本和经济效益产生一定的影响。在生产制作过程中，灵活的编制各种工艺是工艺人员必备的素质，通常工艺人员需要从图纸中读出设计的基准，并在编制工艺时与工艺基准进行有效的统一，作出正确合理的工艺。

1 设计基准概念

设计基准是在零件图上所采用的基准，在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准[1]。在进行零件设计过程中，不但要考虑满足使用要求，同时要考虑满足制造方面的要求。合理选择设计基准，标注零件尺寸对零件的加工工艺性、检验都有较大的影响[2]。设计人员应从工件的工作条件、性能要求、位置尺寸和装配关系等要求，确定一个主要设计基准，它也是图纸中大多尺寸链的起点。设计基准在图纸中通常是用大写字母A、B、C、D等一个特定的带圈基准符号表示，并带有这些基准之间的平面度、垂直度、位置度、圆跳动等要求。

2 工艺基准概念

工艺基准是确定零件在加工或测量时的位置的一些点、线或面[3]。工艺基准一般用于加工、测量、装配时使用。在机械加工制造过程中，选择工艺基准是加工考虑的第一步，是工艺人员、制作人员、质检人员拿到图纸考虑工艺流程，测量检验尺寸时需要首先找到和明确的，随后通过基准对相应的尺寸进行规划、测量和计算。

3 两种基准的选择与统一性

基准选择是否正确，关系到整个零件尺寸的合理与否。基准选择不当，零件的设计要求将无法保证，或将给零件的加工测量带来严重的困难。基准选择之前，必须了解零件在整个设备中的位置和作用，另外还需认真分析零部件结构。

基准选择的一般原则：（1）设计基准反映了零件设计的要求，一般必须把它做为主要基准。零件的重要尺寸由设计基准标出，只有这样才能保证零件在设备中的使用性能。（2）工艺基准反映了零件加工、测量方面的要求，必须兼顾。否则，标注尺寸不考虑加工方便，零件设计的形状和尺寸精度也无法保证。（3）在选择尺寸时，最好能把设计基准和工艺基准统一起来，尤其对零件中一些影响使用性能的重要尺寸，设计时就应充分考虑其加工定位和测量问题，使设计基准在加工时也可做为工艺基准。这样就可减少加工误差，方便测量、检验。

设计基准与工艺基准是否统一，关系到整个部件制作时的位置尺寸精度，如果选择不当或出现误差，零件的设计要求无法保证，会给零件的加工测量带来困难，易造成质量事故。

以下实例说明设计基准与工艺基准之间关系和统一性。

实例1、圆形料场堆取料机上部回转平台的制作：

如圖1所示，这是一个常见的上部回转平台，不难看出A-A视图法兰及筒体中心线附近所示的A符号，表明该件的设计基准为法兰及筒体的中心线，名为基准A。通过了解主体结构，圆形料场堆取料机中该上部回转平台上部大法兰与栈桥联接，四周4个小法兰与框架联接，起到支撑栈桥，串联堆取料机钢结构回转的作用，所以设计过程中选取大法兰与筒体中心线为基准，再标出下部小法兰到基准线的尺寸，最后设计该平台的高度及结构形式。制作过程中，大法兰的安装尺寸是关键，为了保证尺寸数据的精准，要将设计基准与工艺基准统一，把大法兰与筒体中心线作为主基准。大致流程为：

（1）车大法兰平面及内孔，以大法兰机加面，内孔中心线作为精基准线，划出十字中心线；

（2）底板盖板拼板划线，中心线与基准线重合，安装隔板进行组焊，三面成型封盖板；

（3）用主基准线划线找到四周小法兰位置组焊完成；

（4）大法兰加工到位，划线钻孔。

实例2、圆形料场堆取料机中间柱体的制作：

如图2所示，中间柱体为直筒形结构，位于圆形料场堆取料机中心，也是各部件的安装中心，支撑着整个圆堆结构，中间柱体由钢板卷轧并焊接组装而成，结构比较简单，对于设计基准与工艺基准的统一性是比较典型的，图中基准A为中间柱体的中心线，为设计基准。可以这样理解，如果组焊时，各段基准不重合，说明柱体和整个设备是歪的，安装尺寸出现超差。那么就要抓住主机准作为工艺基准的原则，首先端部法兰与端部筒体组焊，加工法兰的平面与内孔，其中中心线作为组装时用到的精基准，然后以该工艺基准将其余筒体隔板等组焊完成，再将基准重合三部分焊接完成，最后用该基准对法兰划线配钻孔，通过基准的统一很好的保证了图纸要求的垂直度、平面度和位置度。

以上两个实例主要说明要保证每道工序的基准线，按照同一基准去划线放样，且同设计基准保持一致，将误差控制在允许的公差范围内。

生产制造过程中，加工工艺是将产品从下料件、组件、焊接件逐步转变为可以合格装配发运的指导性文件，随着对产品制造质量的要求逐渐提高，如何获得精益的质量，快捷的工艺生产方法将凸显的尤为重要， 而设计基准与工艺基准的统一便是工艺的精髓，按照这条主线，很多问题都可以迎刃而解。通常制作情况下，工艺人员和车间施工人员应当将设计基准和工艺基准统一起来作为制作的前提，这样有利于控制尺寸，同时能降低制造成本。两种基准统一性做得好，则事半功倍。

参考文献：

[1] 孙银华、张海如.基准选择在大型钢结构设计制造中的应用[J].机械工程师，2012（11）：171-173.

[2]陈杰平，谭志静.零件设计和工艺基准选择及尺寸链换算分析[J]. 机械研究与应用，2002，15（04）：21-22.

[3]赵玉霞.浅谈机械设计与制造中的基准选择与应用[J].职业，2016（03）：140-141.

作者简介：王晶（1978-），男，内蒙古呼和浩特人，硕士，讲师，工程师，主要从事焊接实训教学及焊接结构强度与焊接安全评定方面的研究。