定位基準在機械制造加工中的正確理解

【摘要】工件在夾具中的定位實際上是以工件上的某些基準面與夾具上定位元件保持接觸的，從而限制工件的自由度。選擇工件上，哪些面與夾具的定位元件相接觸，這就是定位基準的選擇問題。定位基準分粗基準和精基準，起始工序中，選擇未經加工過的毛坯表面作為定位基準，則這個毛坯面稱為粗基準；之后，用加工過的表面進行定位，這個加工過的表面稱為精基準。

【關鍵詞】定位基準；粗基準；精基準

1.基準分類

定位基準的選擇在工藝上是一個十分重要的問題，它不僅影響零件表面間的位置尺寸和位置精度，而且還影響整個工藝過程的安排和夾具的結構，必須十分重視。

基準的廣義含義就是“依據”的意思。機械制造中所說的基準是指用來確定生產對象上幾何要素間的幾何關系所依據的那些點、線、面。根據作用和應用場合的不同，基準可分為設計基準和工藝基準兩大類。

設計基準是指設計圖樣上所采用的基準。如軸、孔的中心線、對稱零件的中心平面常作為設計基準。工藝基準是指在工藝過程中采用的基準，有定位基準、測量基準和裝配基準等。在選擇各類工藝基準時，首先要選擇定位基準中的粗基準。

2.粗基準選擇原則

零件開始加工時，所有的面均未加工，只能以毛坯面作定位基準，這種以毛坯面為定位基準的，稱為粗基準。選擇粗基準時，主要考慮兩個問題：一是保證加工面與不加工面之間的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。

2.1選擇不需要加工的表面作為粗基準

如果工件上有一個不需要加工的重要表面，則考慮選擇這個不需要加工的表面作為粗基準，這樣可以保證工件上加工表面與不加工表面之間的相互位置和尺寸要求。選擇不加工的那個外圓表面為粗基準。

如果工件上有好幾個不需要加工的表面，則粗基準選擇其中有位置精度要求（或位置精度較高）的那個不加工表面為粗基準。

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。

2.2選取加工余量，要求以均勻的重要表面作為粗基準

選取加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準可以保證該重要加工表面余量均勻，為后續工序的加工作準備。

如機床床身的加工。機床床身導軌面是最重要的表面，要求硬度高而均勻。鑄造毛坯時，導軌面需向下放置，使導軌表面層的金相組織細密均勻，沒有氣孔、夾砂等缺陷。加工時，希望只切出一層較薄的金屬層，使表面層保留細密均勻的金組織和均勻一致的物理力學性能，所以先以導軌面為粗基準，加工床腿平面，再以床腿平面為基準加工導軌面。

2.3粗基準只能使用一次

由于粗基準是起始加工工序中選擇的未加工表面進行定位的，定位精度低，所以同一方向上，粗基準只允許使用一次，以免定位誤差太大。如階梯軸的加工，如重復使用中間臺階面作為粗基準加工兩側面，則兩側面的軸線將產生較大的同軸度誤差。

另外，用作粗基準的表面盡可能光潔、平整、有足夠的面積，以減少定位誤差，使工件裝夾穩定。接下來的加工工序中，則是考慮精基準的選擇了。

3.精基準選擇

在加工工序中，采用已加工的表面作為定位基準，稱為精基準。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。一般考慮以下原則：

3.1基準重合原則

以設計基準作為精基準，稱為基準重合原則?；鶞手睾显瓌t可以避免因基準不重合引起的誤差，特別是對于零件的最后精加工工序，更應遵循這一原則。常見的是機床主軸錐孔的最后精磨加工工序，應選擇支承軸頸來定位。

3.2基準統一原則

選擇統一的定位基準加工工件上的各個加工表面，避免基準轉換帶來的誤差，稱為基準統一原則。采用統一基準原則加工工件各表面，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。

典型的基準統一原則是軸類零件、盤類零件和箱體零件的加工。軸的精基準通常是兩端的中心孔；齒輪是典型的盤類零件，精基準通常是中心孔及一個端面；箱體零件一般以一個平面及平面上的兩個定位工藝孔為精基準。這些都是基準統一的實例。

3.3自為基準原則

選擇加工表面本身作為精基準進行定位，稱為自為基準原則。通常這樣的加工表面精加工要求余量小而均勻。

自為基準可提高加工面本身的精度和表面質量。在導軌磨床上磨削床身導軌，安裝后用百分表找正工件導軌表面本身，床腳僅起支承作用。

3.4互為基準原則

以零件上重要表面互為基準反復進行加工，稱為互為基準原則?；榛鶞试瓌t主要用于精密零件的加工，提高重要表面間的相互位置精度。

例如精密齒輪，在齒圈高頻淬火后，淬火變形可能造成齒圈對內孔不同軸誤差。若直接以內孔定位進行磨齒，齒面磨削余量不均勻，淬硬層又較薄，可能將某處的淬硬層全部磨去或有些地方磨不出，從而影響質量；要使磨削余量小而均勻，應先以齒圈為基準磨內孔，再以內孔為基準磨齒圈，齒圈與內孔互為基準，反復加工。

4.輔助基準

實際生產中，有時工件上找不到合適的表面作為定位基準，為了便于安裝、定位穩定，或易于實現基準統一，可以在工件上人為地造成一種定位基準，如工藝凸臺、中心孔等，這種定位基準稱為輔助基準。

輔助基準在零件的加工中不起作用，只是為了加工的需要而設置的。在零件全部加工后，一般將其切除。

5.結語

在零件的加工工藝中，不管是起始程序中使用的粗基準，還是之后工序中使用的精基準，都應保證定位基準的穩定性和可靠性；盡可能從相互間有直接位置要求的表面中選擇定位基準，減小因基準不重合引起的誤差；同時兼顧使定位基準的夾具結構簡單，工件裝卸和夾緊方便。

其實在對零件加工工藝過程設計時，應當是先根據零件圖選擇精基準、后選擇粗基準，再結合整個工藝過程進行統一考慮，先行的工序要為后續工序創造條件。在上述粗、精基準的選擇原則中，常常是不能全部滿足的，實際應用時往往會出現相互矛盾的情況，要求綜合考慮，分清主次，著重解決主要矛盾。

【參考文獻】

[1]機械基礎[M].北京：機械工業出版社，1999，3.

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