定位基准选择解析

定位基准的选择

一、定位基准的概念和类型

在加工时，用以确定零件在机床的正确位置所采用的基准，称为定位基准。它是工件上与夹具定位元件直接接触的点、线或面。如图11-14a所示零件，加工平面F和C时是通过平面A和D放在夹具上定位的，所以，平面A和D是加工平面F和C的定位基准。又如图11-14b所示的齿轮，加工齿形时是以内孔和一个端面作为定位基准的。

根据工件上定位基准的表面状态不同，定位基准又分为精基准和粗基准。精基准是指已经经过机械加工的定位基准，而没有经过机械加工的定位基准为粗基准。

图11-4基准分析

二、精基准的选择

定位基准的选择应先选择精基准，再根据精基准的加工选择粗基准。

选择精基准时，主要应考虑保证加工精度和工件安装方便可靠。其选择原则如下：

1.基准重合原则

即选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。当设计基准与定位基准不重合时，在加工误差中将会增加一个误差值，其值大小等于设计基准和定位基准之间的尺寸误差，这就是基准不重合误差。当基准重合时，则没有基准不重合误差。

图11-5表示具有相交孔的轴承座准备镗以O-O为中心线的孔。在该工序之前，零件的M、H、K 平面已加工好，并且M-H、H-K之间的尺寸为C+T C及B+T B。本工序要求镗出的孔中心线O-O距K表面的尺寸为A+T A。为此，工件可以考虑几个定位加工方案：

图11-15b所示方案以M面为定位基准。加工时采用“调整法”加工，即镗杆中心线距机床工件台或夹具定位元件工作表面间的位置已经调好，固定不变。这时获得的尺寸A的大小将和M-K面间的可能相对位置变化有关，其最大可能位置变化为尺寸B和C的公差之和，即

ΔB =T B +T C

图11-15c所示方案以H面为定位基准。因工序基准与定位基准不重合而引起的A尺寸的误差

仅是H-K间的位置变化，即

ΔB = T B

图11-15d所示方案以设计基准K面为定位基准，此时δ基准不重合= 0

由上例可知，加工中最好直接用设计基准作为定位基准，以便消除基准不重合误差。

图11-15轴承座镗孔基准选择

2.基准统一原则

应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一原则。这样做可以简化工艺规程的制订工作，减少夹具设计、制造工作量和成本，缩短生产准备周期；由于减少了基准转换，便于保证各加工表面的相互位置精度。

通常，轴类零件用两端的中心孔作统一的精基准，圆盘类零件用内孔和一个端面，箱体类零件则常用一个较大的平面和在该平面上的两个相距较远的一组孔作为统一的精基准，如图11-16所示，均属于统一原则。

3.自为基准原则

某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。例如图11-17示的导轨面磨削，为使加工余量小而均匀，以便提高导轨面的加工精度和减小精磨余量，经常在导轨磨床的磨头上装百分表，用可调支承将床身工件支承在导轨磨床工作台上，以待加工的工件导轨面本身作为精基准进行找正，找正定位后再进行加工。

图11-18所示凿岩机机头内孔的磨削加工是自为基准的又一个例子。机头零件1仅内孔及两端面为加工表面，其外侧表面均为不加工毛坯表面。工件车削后进行渗碳淬火，然后再进行内孔及一端面的磨削。这时，只有利用被加工表面本身（内孔表面）作为精基准，才能进行正确定位和加工。为此使用了一个笼形夹具2，用可拔出的芯轴3作为定位元件，工件以芯轴3定位后，用布置于前后两个截面上的六个螺钉予以夹紧固定，然后将芯轴3拔出后即可对内孔进行磨削。

其它，如用浮动铰刀铰孔、用圆拉刀拉孔、用圆推刀推孔、用珩磨头珩孔以及用无心磨床磨削外圆等，都是以加工表面本身作为精基准的例子。

图11-17 自为基准实例 1 图11-18自为基准实例2

4.互为基准原则

为了使重要表面间有较高的相互位置精度，或使加工余量小而均匀，可采用互为基准进行多次反复加工。

例如精密齿轮的加工，当用高频淬火把齿面淬硬，需再进行磨齿时，因其淬硬层较薄，所以要求磨削余量小而均匀。此时，就须先以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，以保证齿面磨削余量均匀。

车床主轴磨削加工也是互为基准的例子。由于主轴支承轴颈和主轴锥孔间有很高的同轴度要求及加工精度要求，因此需要以锥孔为基准磨削轴颈，再以轴颈为基准磨前锥孔。这样经过多次反复，可逐步提高基准精度和加工表面加工精度，从而最终达到高的技术要求。

5.便于安装的原则

所选精基准应保证工件定位可靠，夹具设计简单、操作方便。一般精基准应选面积较大、精度较高的安装表面，而且要考虑工人安装工件时操作简单。

三、粗基准的选择

选择粗基准时，主要考虑尽快获得精基面并保证各加工面有足够的余量。在具体选择时应考虑下列原则：

1.选择与加工面有相互位置要求的不加工面作为粗基准

如图11-20所示零件，选不加工的外圆A为粗基准，从而保证加工孔与外圆同心，使壁厚均匀。如果有几个不加工表面，则选与加工表面位置要求较高的那个不加工表面作粗基准，如果各个表面都要加工，则选加工余量小的加工面作粗基准。例如图11-21所示的拨杆，有多个不加工面，但φ22Ｈ9孔与φ40外圆有同轴度要求，为保证壁厚均匀，在钻φ22Ｈ9孔时，应选择φ40外圆作粗基

准。而在加工B面时，要选A面作粗基准，以保证它们之间的尺寸要求。当工件上有多个不加工面与加工面有位置要求时，则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准，以便于保证精度要求，使外形对称等。

图11-20粗基准选择的实例图11-21不加工表面较多时粗基准的选择

2.保证合理地分配各加工表面的余量

合理地分配各表面上的加工余量是指：

（1）保证各加工表面都有足够的加工余量。应选择毛坯上余量最小的表面作粗基准。如图11-22所示之阶梯轴毛坯，应选择φ55外圆为粗基准。如以φ108外圆作粗基准来加工φ50外圆，则有可能因余量不足而使工件报废。

图11-22阶梯轴的粗基准选择

（2）尽可能地使某些重要表面（如机床床身的导轨表面或重要箱体的内孔表面等）上的余量均匀。对有较高耐磨性要求的铸造工作表面，要使其加工余量尽量小，从而保留结晶细密耐磨性好的金属层。即应选择那些重要表面本身作为粗基准。图11-23所示为车床床身在龙门刨床上刨削导轨面及床腿平面时粗基准的选择方案。方案a）为先以导轨面定位加工床腿，然后以床腿为精基准加工导轨面。方案b）为先以床腿面为粗基准加工导轨，然后再以导轨面为精基准加工床腿。其中方案a）是合理的。这是因为，铸件表面不同深度处的耐磨性能和组织致密程度相差很多，距表面越深处耐磨性越低。为使加工后的导轨表面有均匀的金相组织和较高的耐磨性能，就要求导轨面的加工余量尽量小而且均匀。方案a）以导轨面为粗基准，加工床腿时走刀方向与导轨毛坯表面大致平行，大量的余量可由床腿处去除，这样就可以保证上述要求。而方案b）会由于毛坯高度的不一致而造成导轨面加工余量不均匀。

（3）应使零件各加工表面上总的金属切除量为最少。

上例中的方案a）还可满足前述的第三条要求。在加工长度短的床腿面时去除尽可