機械零部件基準的選擇

王 軍，劉 賀

（沈陽華德海泰電器有限公司，遼寧 沈陽 110024）

機械零部件表面之間的相對位置，包括兩方面：一方面是表面間的位置尺寸精度；另一方面是相對位置精度。而表面間的尺寸精度和位置精度要求，都離不開參考依據——基準。

基準是機械制造中應用十分廣泛的一個概念，是用來確定生產對象（零件、機器）上幾何要素（其他的點、線、面）之間的幾何關系所依據的那些點、線或面。

1 基準的分類

按基準的功用，可分為設計基準、工藝基準。

1.1 設計基準

設計者在設計零件時，根據零件在裝配結構中的裝配關系，以及零件本身結構要素之間的相互位置關系，確定標注尺寸（或角度）的起始位置。這些尺寸（或角度）的起始位置，稱作設計基準；即零件工程圖上用來確定其他點、線、面位置的基準，也就稱為設計基準。

設計基準的選擇原則是：在零部件設計過程中，為保證機械裝配后的精度，單個零、部件通常采用軸、孔的中心線、對稱零件的中心平面作為設計基準。

1.2 工藝基準

零件在加工、測量和裝配過程中所采用的基準，稱為工藝基準。工藝基準按在機械制造實際應用場合的不同，可分為定位基準、測量基準和裝配基準。

（1）定位基準。零件加工時用以確定工件相對于機床或刀具正確位置的基準，稱為定位基準。定位基準按在機械制造過程中的選擇順序與作用，可分為粗基準、精基準和輔助基準。

粗基準是零件最初加工時，以未經機械加工的毛坯面作為定位的基準。

精基準是零件在機械加工中，采用已加工表面作為定位的基準。

輔助基準是零件上為了便于安裝和機械加工定位的穩定，或易于實現基準統一的工藝需要而專門設計的基準。

（2）測量基準。在裝配、加工中或加工后，用來測量零件的形狀、位置和尺寸誤差及零件間相互位置、垂直度、平行度所采用的基準，稱為測量基準。

零件的測量基準，一般選取設計基準；設備或機器零件之間的位置精度測量基準，一般選取裝配基準。

（3）裝配基準。在裝配過程中，用來確定零件或部件在產品中的相對位置所采用的基準，稱為裝配基準。

裝配中的相互位置精度，包括相關零、部件之間的平行度、垂直度、同軸度及各種跳動等等。在產品中有相對運動的零部件之間，具有相對運動方向和相對速度方向的精度要求。運動方向精度，多表現為零部件之間相對運動的平行度和垂直度；零部件的直線運動精度或圓周運動精度，是相對運動精度的基礎。

合理選擇恰當的基準，對設備或機器達到設計性能起著至關重要的作用。例如軸類零件的軸頸、齒輪零件的內孔和箱體的底面等，常作為裝配基準。

2 定位基準的選擇

定位基準在零件加工過程中，是獲得零件尺寸的直接基準，對零件的尺寸精度和位置精度都非常重要。

2.1 選擇的原則

（1）選最大尺寸的表面為安裝面，選最長距離的表面為導向面，選最小尺寸的表面為支承面；

（2）首先考慮保證空間位置精度，再考慮保證尺寸精度；

（3）應盡量選擇零件的主要表面為定位基準，因主要表面是決定該零件其他表面的尺寸基準，也就是重要設計基準；

（4）定位基準應有利于夾緊與固定，在加工過程中穩定牢靠。

2.2 粗基準的選擇

（1）應以不需要加工但與加工表面有較高位置精度要求的表面為粗基準，以保證加工表面與不加工表面之間的相互要求；如果工件上每個表面都要加工，則應以余量最小的表面作為粗基準，以保證各加工表面有足夠余量。

（2）應保證各加工表面都有足夠的加工余量、且加工余量小而均勻的表面，作為粗基準，如外圓加工以軸線為基準。

（3）應盡可能使用毛坯中尺寸與位置比較可靠且平整光潔，同時可以在一次裝夾下加工多個表面的表面，作為粗基準。

（4）粗基準不允許重復使用，這是因為粗基準一般都很粗糙，如重復使用，將造成較大的位置誤差，不能保證加工后的設計要求。

2.3 精基準的選擇

主要從保證零件加工精度出發，同時考慮裝夾方便、夾具結構簡單。

（1）在零件的加工過程中采用基準單一原則，可以減少夾具類型和數量或便于進行自動化生產，有利于保證各表面的相互位置要求，而且還能簡化夾具設計和制造，縮短生產準備周期，避免基準變換所產生的誤差。

例如，加工軸類，尤其是階梯軸零件時，一般都采用兩個頂尖孔作為統一精基準，來加工軸類零件上的所有外圓表面和端面，這樣可以保證各外圓表面間的同軸度和端面對軸心線的垂直度。

（2）加工表面和定位表面互相轉換的原則。一般適用于對某些空間位置精度要求很高零件的精加工和光磨加工中。例如：車床主軸前后支承軸頸與主軸錐孔間有嚴格的同軸度要求，常先以主軸錐孔為基準，磨主軸前、后支承軸頸表面；然后再以前、后支承軸頸表面為基準，磨主軸錐孔；最后達到圖紙上規定的同軸度要求。

（3）盡量選設計基準為定位基準，達到基準合一，從而避免因基準不重合而引起的誤差。

（4）自為基準原則。零件在精密加工時，有些精度要求很高的表面，為了保證加工精度，要求加工余量很小并且均勻，因而常以加工面本身定位，待到夾緊后，將定位元件移去，再進行加工。這樣可提高加工面本身的精度和表面品質。

2.4 輔助基準

輔助基準是零件上本身并沒有，而是根據機械加工工藝需要而專門設計或加工出的結構。輔助基準在零件的實際使用中不起作用，只是為了加工的需要而設置的。在零件全部加工完成后，一般將其切除。如軸類零件常用頂尖孔定位，鑄件因鑄件工藝需要而設置的凸臺，某些零件的工藝孔，軸類零件的中心孔等。

圖1是一典型輔助基準的實例。機床床身不加工面有一定弧度，當加工導軌面時，因床身是斜面，無法放平找正。設計的時候，不會考慮這個問題，但在工藝會簽時，要考慮加工找正這個問題。為了加工定位，在鑄造該床身時，增加一個凸臺輔助基準A，便于找正加工導軌面。

圖1 輔助基準典型實例零件圖

3 結束語

無論是在裝配工藝中，還是零件的加工工藝中,不管是裝配基準，還是定位基準,都應保證其穩定性和可靠性；盡可能從相互間有直接位置要求的零件表面中選擇定位基準，減小因基準選擇不當而引起的誤差；并且要確保零件加工中方便工件的裝卸和夾緊,工裝及夾具結構簡單，零件間的相互位置精度便于裝配和測量，有足夠的測量空間。

[1]劉傳紹，鄭建新.機械制造技術基礎[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2]徐文德.機械制造工藝基礎[M].北京：科學出版社，2009.

[3]王先逵.機械裝配技術[M].北京：機械工業出版社，2010.