定位基準(zhǔn)在機(jī)械制造加工中的正確理解

【摘要】工件在夾具中的定位實(shí)際上是以工件上的某些基準(zhǔn)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(zhǔn)的選擇問(wèn)題。定位基準(zhǔn)分粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，起始工序中，選擇未經(jīng)加工過(guò)的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)，則這個(gè)毛坯面稱為粗基準(zhǔn)；之后，用加工過(guò)的表面進(jìn)行定位，這個(gè)加工過(guò)的表面稱為精基準(zhǔn)。

【關(guān)鍵詞】定位基準(zhǔn)；粗基準(zhǔn)；精基準(zhǔn)

1.基準(zhǔn)分類

定位基準(zhǔn)的選擇在工藝上是一個(gè)十分重要的問(wèn)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(gè)工藝過(guò)程的安排和夾具的結(jié)構(gòu)，必須十分重視。

基準(zhǔn)的廣義含義就是“依據(jù)”的意思。機(jī)械制造中所說(shuō)的基準(zhǔn)是指用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。根據(jù)作用和應(yīng)用場(chǎng)合的不同，基準(zhǔn)可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是指設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)。如軸、孔的中心線、對(duì)稱零件的中心平面常作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)是指在工藝過(guò)程中采用的基準(zhǔn)，有定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)等。在選擇各類工藝基準(zhǔn)時(shí)，首先要選擇定位基準(zhǔn)中的粗基準(zhǔn)。

2.粗基準(zhǔn)選擇原則

零件開(kāi)始加工時(shí)，所有的面均未加工，只能以毛坯面作定位基準(zhǔn)，這種以毛坯面為定位基準(zhǔn)的，稱為粗基準(zhǔn)。選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，主要考慮兩個(gè)問(wèn)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(zhǔn)

如果工件上有一個(gè)不需要加工的重要表面，則考慮選擇這個(gè)不需要加工的表面作為粗基準(zhǔn)，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(gè)外圓表面為粗基準(zhǔn)。

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

如果工件上每個(gè)表面都要加工，則應(yīng)以余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)，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(zhǔn)

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

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

2.3粗基準(zhǔn)只能使用一次

由于粗基準(zhǔn)是起始加工工序中選擇的未加工表面進(jìn)行定位的，定位精度低，所以同一方向上，粗基準(zhǔn)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(fù)使用中間臺(tái)階面作為粗基準(zhǔn)加工兩側(cè)面，則兩側(cè)面的軸線將產(chǎn)生較大的同軸度誤差。

另外，用作粗基準(zhǔn)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(wěn)定。接下來(lái)的加工工序中，則是考慮精基準(zhǔn)的選擇了。

3.精基準(zhǔn)選擇

在加工工序中，采用已加工的表面作為定位基準(zhǔn)，稱為精基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇主要從保證零件加工精度出發(fā)，同時(shí)考慮裝夾方便、夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。一般考慮以下原則：

3.1基準(zhǔn)重合原則

以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)重合原則。基準(zhǔn)重合原則可以避免因基準(zhǔn)不重合引起的誤差，特別是對(duì)于零件的最后精加工工序，更應(yīng)遵循這一原則。常見(jiàn)的是機(jī)床主軸錐孔的最后精磨加工工序，應(yīng)選擇支承軸頸來(lái)定位。

3.2基準(zhǔn)統(tǒng)一原則

選擇統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)加工工件上的各個(gè)加工表面，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的誤差，稱為基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。采用統(tǒng)一基準(zhǔn)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(jiǎn)化夾具設(shè)計(jì)和制造，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。

典型的基準(zhǔn)統(tǒng)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(zhǔn)通常是兩端的中心孔；齒輪是典型的盤類零件，精基準(zhǔn)通常是中心孔及一個(gè)端面；箱體零件一般以一個(gè)平面及平面上的兩個(gè)定位工藝孔為精基準(zhǔn)。這些都是基準(zhǔn)統(tǒng)一的實(shí)例。

3.3自為基準(zhǔn)原則

選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)進(jìn)行定位，稱為自為基準(zhǔn)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(zhǔn)可提高加工面本身的精度和表面質(zhì)量。在導(dǎo)軌磨床上磨削床身導(dǎo)軌，安裝后用百分表找正工件導(dǎo)軌表面本身，床腳僅起支承作用。

3.4互為基準(zhǔn)原則

以零件上重要表面互為基準(zhǔn)反復(fù)進(jìn)行加工，稱為互為基準(zhǔn)原則。互為基準(zhǔn)原則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(duì)內(nèi)孔不同軸誤差。若直接以內(nèi)孔定位進(jìn)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(zhì)量；要使磨削余量小而均勻，應(yīng)先以齒圈為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以內(nèi)孔為基準(zhǔn)磨齒圈，齒圈與內(nèi)孔互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工。

4.輔助基準(zhǔn)

實(shí)際生產(chǎn)中，有時(shí)工件上找不到合適的表面作為定位基準(zhǔn)，為了便于安裝、定位穩(wěn)定，或易于實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一，可以在工件上人為地造成一種定位基準(zhǔn)，如工藝凸臺(tái)、中心孔等，這種定位基準(zhǔn)稱為輔助基準(zhǔn)。

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

5.結(jié)語(yǔ)

在零件的加工工藝中，不管是起始程序中使用的粗基準(zhǔn)，還是之后工序中使用的精基準(zhǔn)，都應(yīng)保證定位基準(zhǔn)的穩(wěn)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(zhǔn)，減小因基準(zhǔn)不重合引起的誤差；同時(shí)兼顧使定位基準(zhǔn)的夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工件裝卸和夾緊方便。

其實(shí)在對(duì)零件加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)是先根據(jù)零件圖選擇精基準(zhǔn)、后選擇粗基準(zhǔn)，再結(jié)合整個(gè)工藝過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)一考慮，先行的工序要為后續(xù)工序創(chuàng)造條件。在上述粗、精基準(zhǔn)的選擇原則中，常常是不能全部滿足的，實(shí)際應(yīng)用時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)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(xiàn)】

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