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1、中心鉆孔的正五邊形鉗工加工工藝分析 李霞 （四川工程職業(yè)技術學院，四川 德陽 618000） 摘 要：對中心鉆孔的正五邊形工藝方法進行了分析，針對大多操作者工藝方法上的不足之處，提出利用直角三角形勾 股定理，在保證角度和孔心位置的同時，保證邊的精度及各邊到頂點的距離，同時采用對稱加工原則，減少誤差累積，從 而最大限度減小了正五邊形的“變形”。 關鍵詞：正五邊形；加工工藝；精度 中圖分類號：TG 93 文獻標志碼：A 文章編號：1002－2333（2014）03－0052－02 Benchwork Machining

2、 Process Analysis about the Regular Pentagon with a Hole LI Xia （Sichuan Engineering Technical College, Deyang 618000, China） Abstract： The manufacture process about the regular pentagon with a hole was analyzed.For the unreasonable method from most operators, the Pythagorean theo

3、rem was used to assure edge precision and vertex to edge distance as so as angle precision, circle center position. Meanwhile, semmetry processing principle was used to decrease error accumulation.The method could decrease regular pentagon deformation. Key wo

4、rds： regular pentagon; manufacture process; precision 0 引 言 鉗工是最古老的零部件加工方式，是一種技能要求 高、精度要求高的技術工作，不僅需要過硬的基本操作技 能，還需要操作者對工件的加工工藝有著準確完整的把 握。加工工藝不合理，操作時對各方面指標要求無法綜合 考慮，分不清主次，最終影響工件的加工質量甚至導致產 品報廢。因此，編排出合理的加工工藝路線，在鉗工加工 中尤為重要。 正五邊形屬于正多邊形，但由于不具備正六邊形對 邊平行且相等的特殊性，加工方法與正六邊形會有所不 同，難度也有所增加。假如再在中心鉆一

5、定規(guī)格的小孔， 要求保證孔心與各邊的相對位置，就更難了，在此，筆者 以自己在鉗工工作中得到的經驗和啟發(fā)，就中心鉆孔的 正五邊形加工工藝方法進行了分析。 1 零件圖分析 零件圖是制 定 工 藝 都很高，同時還得考慮直線度、平面度、表面粗糙度等技 術要求。備料一般跟工件尺寸相差不大，設為長 2R+4、寬 b+4 的長方形鐵塊。 2 加工方法及工藝分析 一般情況，經驗不足的操作者往往覺得應該先加工 正五邊形，再鉆小孔。其實這種方法在實際操作中是不可 行的。第一，先加工各邊不便于劃線確定小孔圓心位置； 第二，在實際操作中，由于操作因素和鉆床因素，誤差總 是不可避免。打樣沖時，用

6、力方向難免與鉛垂方向有一定 的偏移，導致樣沖形狀位置與預期會有所偏差；鉆孔時， 鉆頭刀尖由于磨損是有一定直徑的，再加上工件臺振動 會使鉆頭與對準位置有所變化。這樣一來，加工出的孔往 往與預期會有約 1 mm 以內的誤差，直接導致工件報廢。 對于這種中心帶孔的正 N 邊形，無論是奇數邊還是偶數 邊，都應該先鉆孔，在保證圓心位置的前提下加工各邊。 具體方法如下： M a±0.05 b±0.1 Q N 108°±6′ O P c 圖 1 正五邊形零件結構圖 規(guī)程的原始材料，必須深 入分析零件結構特點、功 用及技術要求,了解零件 加工表面的尺寸精度

7、、形 狀精度、位置精度和表面 粗糙度等要求，否則，會 因考慮不周，分不清主次 影響工件的加工質量［1］。 1）粗加工坯料的長邊 m 邊，如圖 2（a）所示，使基本 保證直線度和平面度，再加工 n 邊，使之與 m 邊基本保持 垂直。 2）劃線確定小孔中心，打樣沖。提高劃線的精度對于 鉗工加工來講，一是可以提高加工效率，二是提高加工精 度 ［2］。基于鉆孔誤差，劃線時 Y 方向需比預期多約 0.5 mm，為（a+0.5）mm，為鉆孔誤差留下足夠的余量以便修 整。至于 X 方向，設置為中間位置約（R+2）mm，以便后 正五邊形零件結構及加工要求如圖 1 所示。 根據圖形，該零件需要保證

8、5 個角度、5 個邊長的精 度、孔心位置及 5 個頂點到各對邊的距離，而且精度要求 面劃線。 3）鉆孔、擴孔，去毛刺和尖角。去毛刺和尖角不僅出 于加工質量的要求，也為后續(xù)測量做準備，否則影響測量 52 機械工程師 2014 年第 3 期 學術交流 理論 / 研發(fā) / 設計 / 制造 ACADEMIC COMMUNICATION 8±0.5 a-r+? b b-0.83c n n f m m  d+r d m  d+

9、r-0.55c n d+r-c/2 加 工質量的高低關 鍵 在 于 如 何 最 大限 度地減少累積誤差 ［3 ］。 對 于 這種邊數為 奇數的正多邊形，可 以 根 據 直 角 三 角 形 勾 股 定 理 ，通 過 控 制 正五邊形對角 線及各邊對應高的 精度來控制各邊 長精度 。 即 通 過 確 定 正五邊形各邊兩 端點及對應頂點 的 位 置 ，來 確 定 兩 直 角 三 角 形 的 形 （a） N  （b） M U T 4 3 Q 5 d+r+c/2 d+r+0

10、.55c （c） 大于 108° M N Q 5 2 狀 大 小 及 位 置 。 并 且 以 參 考 基 準 面 為中心，左右兩邊同時對 稱地進 行 加 工 檢 測 ，減 少 誤 差 累 積 的 次 數 ，從 而最大限度減少誤差 。 具 體 實 現 工 藝 流 程 如 下 ：（1）確 定 基 準 面 OP 對 應 的 頂 點 M 。 以 參 考 線 MN 、MQ 為 基 準 ，對 稱 銼 削 MN 、MQ ，使 MR = b ， 如 圖 2（e）所 示 ，且 保 證 兩 邊 角 度 大 V 2 S 1 V 1 S O R P 于 108

11、 ° ，為 后續(xù) 加工保證足夠的余 量 。（2）加 工 NO 和 PQ ，使 MO = MP = O R P 姨（c /2）2+b2 ， 這 樣 就 確 定 好 O 、P 的準確度。  （d） 圖 2 正五邊形加工方法流程  （e） 兩 點 的 位 置 。 同 時 保 證 ∠ NOP 和 ∠ QPO 大 于 108 ° ，為后續(xù)加工留下 足 夠 的 余 量 。（3）以 OP 為 基 準 ，對 稱 加 工 NO 及 QP ， 使 ∠ NOP 及 ∠ QPO 滿 足 角 度 要 求 。并 且 保 證 5V 、2

12、S 的 尺 寸 精 度。 4）測量 m 邊到小圓圓心的距離，這里用小圓最低點 e 到 m 邊的垂直距離來間接表示。計算與預期值 a-r 的余 量差值，將其修整到要求的尺寸精度。然后以修整好的 m 邊為基準精修 n 邊，使其與 m 邊保持較高的垂直度，為后 續(xù)測量做準備。 5）劃線確定正五邊形 5 個頂點并連線。這里采用“計 算劃線法”［2］來確定 5 個頂點位置。以修整好的 m 邊為基 （4） 以上 一 步 加 工 的 NO 邊 和 QP 邊 為 基 準 ，對 稱 加 工 MN 和 MQ ，使 ∠ ONM 、∠ PQM 、∠ NMQ 及 孔 心 位 置 滿 足 精 度 要 求 ；

13、 并 確 定 N 、Q 保 證 NS 、QV 的 尺 寸 精 度 ，同 時 使 NQ = NP = QO = 姨（c /2）2+b2 。 指 標 要 求 多 ， 測量時各項指標同時進 行， 加工時需要根據實際情 況 權 衡 加 工 側 重 點 ，分 清 主 次 ，協(xié)調各項指標 ，使 每 項指標都達到精度要求 ，而且盡可能減少誤差 準，在 b-0.83c（cos54°≈0.83）處劃線確定 N 和 Q 在垂直 方向的位置，在 b 處劃線確定 M 在垂直方向的位置。測 量小圓最右端 f 到修整好的 n 邊的距離 d，計算正五邊形 5 個點在水平方向上的相對位置，如圖 2（c）

14、所示，其中 sin54°≈0.55，以便留下足夠余量修整。將各交點依次連 線，即得正五邊形。 6）用鋸弓沿線去掉大部分余量，為了保證尺寸精度， 鋸路不準壓線，只能靠近參考線。 7）銼 削各表面 ，達到尺寸精度要求 。 這 一 步 是 關 鍵 ，多數人會很自然地采用按序加工法 ，如 圖 2（d）所 示 。 即 以 OP 為 基 準 ，按 順時 針或逆時針方向逐邊加 工 ，使每條邊 都滿足角度要求和孔心位置精度要 求 ， 直到最后一條邊 。這種方法從數學原理上是可行的， 但 是正五邊形邊長的精度是 通 過 角 度的 測 量 及 孔 心 位置加工精度來保證 的 ，誤差不可避免 ，這樣會造成 誤差

15、的累積 ，加工最后一條邊時尤其嚴重 。累積 誤 差 最 終導致難以同時保證 5 個 角 度 、5 個 邊 長 和 5 個 尺 寸 b 的 精 度 要 求 。 。 無疑，這種方法能保證正五邊形邊長及尺寸 b 的精 度，并且能減少累積誤差次數，提高加工精度。 3 結 語 對中 心 鉆 孔 的 正五邊形加工方法進行 了描述 ，就 大 多 操 作者加工方法的不 足之處進行了詳細分析， 并 且 根 據 筆 者 的 加 工生產經驗， 提出采用直角三 角 形數學原理來確定正五邊 形各邊 兩端點及相應頂點 位置 ，同時采用對 稱加工原則減少了誤差累積次數 ， 從而提高了正五邊形的加工精度 。 ［參考文獻］ ［1］ 劉賢金.鉗工銼削工藝問題研究［J］.科技創(chuàng)新導報，2010（3）：86. ［2］ 燕金華.鉗工手工制作中提高精確加工工藝路線的分析［J］.科 技創(chuàng)新與應用，2013（7）：97. ［3］ 周春霞.關于外六角形體加工方法的幾點嘗試［J］.實踐與探索， 2010（10）：162 （編輯 黃 荻） 作者簡介：李霞（1983—），女，碩士研究生，助教，研究方向為機械制造。 收稿日期：2013-12-27 機械工程師 2014 年第 3 期 53