基准选择原则

如图3-33所示是齿坯定位的示例。其中图a是短销和大平面定位，大平面限制了、、三个自由度，短销限制了、二个自由度，无过定位；图b是长销和小平面定位，长销限制了、、、四个自由度，小平面限制了一个自由度，因此也无过定位；图c是长销和大平面定位，长销限制、、、四个自由度，大平面限制、、三个自由度，其中、为两个定位元件所限制，所以产生了过定位。由于过定位的影响，可能会发生工件不能装入、工件或夹具变形等后果，破坏工件的正确定位。因此当出现过定位时，应采取有效的措施消除或减小过定位的不良影响。消除或减小过定位的不良影响一般有如下两种措施：1．改变定位装置结构如图3-34所示，使用球面垫圈，消除、两个自由度的重复限制，避免了过定位的不良影响。2．提高工作和夹具有关表面的位置精度如图3-33d、e中，如能提高工工件内孔与端正面的垂直度和提高定位销与定位平面的垂直度，也能减小过定位的不良影响。三、定位基准的选择当根据工件加工要求确定工件应限制的自由度数后，某一方向自由度的限制往往会有几个定位基准可选择，此时提出了如何正确选择定位基准的问题。定位基准有粗基准和精基准之分。在加工起始工序中。只能用毛坯上未曾加工过的表面作为定位基准，则该表面称为粗基准。利用已加工过的表面作为定位基准，则称为精基准。（一）粗基准的选择选择粗基准时。主要考虑两个问题：一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。具体选择时参考下列原则：1．对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置精度，应选择不加工表面作为粗基准。如图3-35a所示。如果零件上有多个不加工表面，则以其中与加工表面相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。如图3-35b，该零件有三个不加工表面，若要求表面4与表面2所组成的壁厚均匀，则应选择不加工表面2作为粗基准来加工台阶孔。2．对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各加工表面的加工余量。合理分配加工余量是指以下两点：（1）应保证各主要表面都有足够的加工余量。为满足这个要求，应选择毛坯余量最小的表面作为粗基准，如图3-35c所示的阶梯轴，应选择φ55mm外圆表面作为粗基准。（2）对于工件上的某些重要表面（如导轨和重要孔等），为了尽可能使其表面加工余量均匀，则应选择重要表面作为粗基准。如图3-36所示的床身导轨表面是重要表面，要求耐磨性好，且在整个导轨面内具有大体一致的力学性能。因此，在加工导轨时，应选择导轨表面作为粗基准加工床身底面（图3-36a），然后以底面为基准加工导轨平面（图3-36b）。3．粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只能使用一次，以免产生较大的定位误差。如图3-37所示的小轴加工，如重复使用B面加工A面、C面、则A面和C面的轴线将产生较大的同轴度误差。4．选作粗基准的平面应平整，没有浇冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。（二）精基准的选择精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。选择精基准一般应考虑如下原则：1．“基准重合”原则为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求，应选择加工表面的设计基准为其定位基准。这一原则称为基准重合原则。如果加工表面的设计基准与定位基准不重合，则会增大定位误差，其产生的原因及计算方法在下节讨论。2．“基准统一”原则当工件以某一组精基准定位可以比较方便地加工其它表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，这就是“基准统一”原则。例如轴类零件大多数工序都以中心孔为定位基准；齿轮的齿坯和齿形加工多采用齿轮内孔及端面为定位基准。采用“基准统一”原则可减少工装设计制造的费用，提高生产率，并可避免因基准转换所造成的误差。3．“自为基准”原则当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时，应选择加工表面本身作为定位基准，这就是“自为基准”原则。例如磨削床身导轨面时，就以床身导轨面作为定位基准。如图3-38所示。此时床脚平面只是起一个支承平面的作用，它并非是定位基准面。此外，用浮动铰刀铰孔、用拉刀拉孔、用无心磨床磨外圆等，均为自为基准的实例。4．“互为基准”原则为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可采用互为基准反复加工的原则。例如加工精密齿轮时，先以内孔定位加工齿形面，齿面淬硬后需进行磨齿。因齿面淬硬层较薄，所以要求磨削余量小而均匀。此时可用齿面为定位基准磨内孔，再以内孔为定位基准磨齿面，从而保证齿面的磨削余量均匀，且与齿面的相互位置精度又较易得到保证。5．精基准选择应保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便。如图3-39b，当加工C面时，如果采用“基准重合”原则，则选择B面作为定位基准，工件装夹如图3-40所示。这样不但工件装夹不便，夹具结构也较复杂；但如果采用图3-39a所示的以A面定位，虽然夹具结构简单、装夹方便，但基准不重合，定位误差较大。应该指出，上述粗精基准选择原则，常常不能全部满足，实际应用时往往会出现相互矛盾的情况，这就要求综合考虑，分清主次，着重解决主要矛盾。（三）辅助基准的应用工件定位时，为了保证加工表面的位置精度，大多优先选择设计基准或装配基准作为主要定位基准，这些基准一般为零件上的主要表面。但有些零件在加工中，为装夹方便或易于实现基准统一，人为地制造一种定位基准。如毛坯上的工艺凸台和轴类零件加工时的中心孔。这些表面不是零件上的工作表面，只是为满足工艺需要而在工件上专门设计的定位基准称为辅助基准。此外某些零件上的次要表面（非配合表面），因工艺上宜作定位基准而提高其加工精度和表面质量以便定位时使用。这种表面也称为辅助基准。例如，丝杠的外圆表面，从螺纹副的传动来看，它是非配合的次要表面，但在丝杠螺纹的加工中，外圆表面往往作为定位基准，它的圆度和圆柱度直接影响到螺纹的加工精度，所以要提高外圆的加工精度，并降低其表面粗糙度值