机械加工定位基准的选择原则

机械加工定位基准的选择原则根据基准的作用，可分为：设计基准，测量基准，工艺基准等。如果设计基准与测量基准，或工艺基准选择的相同，测量或加工时就可以直接利用设计基准作为测量或加工的基准，以方便后续加工。当设计基准与测量基准或工艺基准不一致时，在测量或加工时就要用尺寸链换算，来得到与测量基准或加工基准一致的尺寸，然后才能进行测量或加工。机械加工过程中,定位基准的选择合理与否决定零件质量的好坏,对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响，当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。定位基准有粗基准和精基准之分。零件开始加工时，所有的面均未加工，只能以毛坯面作定位基准，这种以毛坯面为定位基准的，称为粗基准；以后的加工，必须以加工过的表面做定位基准，以加工过的表面作为定位基准的称精基准。在加工中，首先使用的是粗基准，但在选择定位基准时，为了保证零件的加工精度，首先考虑的是选择精基准，精基准选定以后，再考虑合理地选择粗基准。一、精基准的选择原则选择精基准时，重点考虑是如何减少工件的定位偏差，保证工件的加工精度，同时也要考虑工件装卸方便，夹具结构简单，一般应遵循下列原则：(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偏差。(2)基准统一原则当零件上有许多表面需要进行多道工序加工时，尽可能在各工序的加工中选用同一组基准定位，称为基准统一原则。基准统一可较好地保证各个加工面的位置精度，同时各工序所用夹具定位方式统一，夹具结构相似，可减少夹具的设计、制造工作量和成本，简化工艺规程的制订工作，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。例如加工阶梯轴类零件时，大多采用两中心孔定位加工各外圆表面，就符合基准统一原则。箱体零件采用一面两孔定位，齿轮的齿坯和齿形加工多采用齿轮的内孔及一端面为定位基准，均属于基准统一原则。(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1所示，在导轨磨床上磨削车床床身导轨时，为了保证加工余量小而均匀，用可调支承来支承床身零件，采用百分表找正导轨面相对机床运动方向的正确位置的方式，然后装夹工件加工导轨面以保证其余量均匀，满足对导轨面的质量要求。还有浮动镗刀镗孔、珩磨孔、拉孔、无心磨磨外圆等也都是自为基准的实例。图1(4)互为基准原则当对工件上两个相互位置精度要求较高的表面进行加工时，可采用加工面间互为基准反复加工。以保证位置精度要求。例如加工精度和同轴度要求高的套筒类零件，精加工时，一般先以外圆定位磨内孔，再以内孔定位磨外圆。要保证精密齿轮的齿圈跳动精度，在齿面淬硬后，先以齿面定位磨内孔，再以内孔定位磨齿面，从而保证位置精度。再如车床主轴的前锥孔与主轴支承轴颈间有严格的同轴度要求，加工时就是先以轴颈外圆为定位基准加工锥孔，再以锥孔为定位基准加工外圆，如此反复多次，最终达到加工要求。这都是互为基准的典型实例。(5)便于装夹原则所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便快捷。还应该指出，工件上的定位精基准，一般应是工件上具有较高精度要求的重要工作表面，但有时为了使基准统一或定位可靠，操作方便，人为地制造一种基准面，这些表面在零件的工件中并不起作用，仅仅在加工中起定位作用，如中心孔、工艺凸台、工艺孔等。这类基准称为辅助基准。以上精基准选择的几项原则，每项原则只能说明一个方面的问题，理想的情况是使基准既“重合”又“统一”，同时又能使定位稳定、可靠，操作方便，夹具结构简单。但实际运用中往往出现相互矛盾的情况，这就要求从技术和经济两方面进行综合分析，抓住主要矛盾，进行合理选择。二、粗基准的选择原则选择粗基准时，重点考虑如何保证各个加工面都能分配到合理的加工余量，保证加工面与不加工面的位置尺寸和位置精度，并特别注意要尽快获得精基准面，为后续工序提供可靠的精基准。具体选择一般应考虑下列原则：(1)选择重要表面为粗基准为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，应选择加工余量最小的面作为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面，如床身的导轨面，车床主轴箱的主轴孔，都是各自的重要表面。因此，加工床身和主轴箱时，应以导轨面或主轴孔为粗基准。如图1所示。图1图2(2)选择不加工表面为粗基准为了保证加工面与不加工面间的相对位置要求，应选择不加工面为粗基准。如果工件上有多个不加工面，则应选其中与加工面相对位置要求较高的不加工面为粗基准，以便保证要求，使外形对称等。如图2所示的工件，毛坯孔与外圆之间偏心较大，应当选择不加工的外圆为粗基准，将工件装夹在三爪自定心卡盘中，把毛坯的同轴度偏差在镗孔时切除，从而保证其壁厚均匀。(3)选择加工余量最小的表面为粗基准为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。例如车床床身导轨面是重要表面，不仅精度和表面质量要求很高，而且要求导轨表面的耐磨性好，整个表面具有大体一致的物理力学性能。床身毛坯铸造时，导轨面是朝下放置的，其表面层的金属组织细微均匀，没有气孔、夹砂等缺陷。因此，导轨面粗加工时，希望加工余量均匀，这样，不仅有利于保证加工精度，同时也可能使粗加工中切去一层金属尽可能薄一些，以便留下一层组织紧密而耐磨的金属层。为了达到上述目的，在选择粗基准时，应以床身导轨面为粗基准先加工床脚平面，再以床脚面为精基准加工导轨面，这样就可以使导轨面的粗加工余量小而均匀。反之，若以床脚为粗基准先加工导轨面，由于床身毛坯的平行度误差，不得不在床身的导轨面上切去一层不均匀的较厚金属，不利于床身加工质量的保证。以重要表面作粗基准，在重要零件的加工中得到较多的应用，例如机床主轴箱箱体的加工，通常是以主轴孔为粗基准先加工底面或顶面，再以加工好的平面为精准加工主轴孔及其他孔系，可以使精度要求高的主轴孔获得均匀的加工余量。(4)选择较为平整光洁、加工面积较大的毛坯表面作为粗基准。作为粗基准的表面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单，操作方便。(5)粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。粗基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹重复使用同一粗基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置偏差。实际上，无论精基准还是粗基准的选择，上述原则都不可能同时满足，有时还是互相矛盾的。因此，在选择时应根据具体情况进行分析，权衡利弊，保证其主要的要求。