机械设计中定位基准选择

机械设计基准的选择摘要：一、机械设计基准的概念与重要性1.基准的定义2.基准在机械设计中的作用二、机械设计基准的分类1.精基准2.粗基准3.中间基准三、基准的选择方法与原则1.精基准的选择原则2.粗基准的选择原则3.中间基准的选择原则四、基准的应用实例分析1.轴类零件的基准选择2.套类零件的基准选择3.支架类零件的基准选择五、机械设计基准的发展趋势1.数字化技术对基准选择的影响2.绿色制造对基准选择的影响正文：机械设计基准的选择是机械设计过程中的重要环节，直接影响到产品的性能、质量和加工效率。

本文将围绕机械设计基准的概念、分类、选择方法和原则以及应用实例和发展趋势进行探讨。

一、机械设计基准的概念与重要性机械设计基准是用来确定生产对象上几何关系所依据的点、线、面。

在机械设计中，基准起到了定位、测量和装配的作用，是保证产品尺寸、形状和位置公差的基础。

选择合适的基准对于提高产品质量和降低生产成本具有重要意义。

二、机械设计基准的分类根据基准的精度等级，机械设计基准可以分为精基准、粗基准和中间基准。

1.精基准：主要用于确定产品的重要尺寸和形状，要求精度高，通常为产品加工的最后阶段所使用的基准。

2.粗基准：主要用于确定产品的总体尺寸和形状，要求精度较低，通常为产品加工的初步阶段所使用的基准。

3.中间基准：主要用于确定产品的中间尺寸和形状，要求精度介于精基准和粗基准之间，通常在产品加工过程中多次使用。

三、基准的选择方法与原则在选择机械设计基准时，需要考虑以下原则：1.精基准的选择原则：精基准应选择在产品的重要尺寸和形状上，以保证产品的性能和质量。

2.粗基准的选择原则：粗基准应选择在产品的总体尺寸和形状上，以提高产品加工的效率。

3.中间基准的选择原则：中间基准应选择在产品的中间尺寸和形状上，以保证产品加工过程的顺利进行。

四、基准的应用实例分析1.轴类零件的基准选择：轴类零件通常以中心线为基准，选择在轴的重要尺寸和形状上。

机械加工过程中定位基准的选择原则在机械加工过程中，定位基准的选择对零件的加工精度和生产效率具有重要影响。

本文将探讨机械加工过程中定位基准的选择原则，主要包括以下方面：1.基准重合原则基准重合原则是指在机械加工过程中，选择合适的基准，以减少装夹次数，提高加工效率。

通过基准重合，可以减少工件的重复装夹和调整时间，从而有效提高生产效率。

同时，减少装夹次数也可以降低误差累积，提高加工精度。

2.便于装夹原则便于装夹原则是指在机械加工过程中，应选择容易装夹的基准，以方便工件的定位和夹紧。

这可以减少装夹时间，提高加工效率。

例如，选择面积较大、形状规则的表面作为基准，可以简化定位和夹紧机构的设计，方便工件的装夹。

3.基准统一原则基准统一原则是指在机械加工过程中，应尽量选择相同的定位基准来加工同一类零件。

这有助于统一管理和提高加工效率。

同时，采用相同的基准进行多道工序的加工还可以降低误差累积，提高零件的互换性。

4.互为基准原则互为基准原则是指在机械加工过程中，不同类零件之间可以互相作为基准进行加工。

例如，一个复杂的零件可以以其简单部分的表面作为定位基准进行加工，而该简单部分又可以以其自身的孔作为定位基准进行加工。

这种互为基准的方法有助于简化工艺流程，提高生产效率。

5.自为基准原则自为基准原则是指每个零件都应有一个自己的基准，以方便进行追踪和管理。

每个零件的基准应该是在整个制造过程中相对稳定的特征，不会因为其他工序的影响而发生改变。

自为基准原则的应用可以提高制造过程的可追溯性，有助于质量管理和问题排查。

6.便于测量原则便于测量原则是指在机械加工过程中，应选择合适的测量基准，以提高测量精度和效率。

测量基准的选择应与设计基准保持一致，以避免因基准不同而导致的测量误差。

同时，选择的测量基准应易于达到，以方便测量工具的安装和操作。

7.零件变形小原则零件变形小原则是指在机械加工过程中，应尽量避免选择容易使零件变形的基准。

如果选择的基准会使零件在加工过程中产生较大的变形，那么将会影响到零件的精度和质量。

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。

定位基准的选择一、基准的概念及分类零件上用以确定其它点、线、面的位置所依据的那些点、线、面称为基准。

根据其功用的不同，可分为设计基准、工艺基准两大类。

（一)设计基准在零件图上用以确定其它点、线、面的基准,称为设计基准。

（二)工艺基准零件在加工、测量、装配等工艺过程中使用的基准统称工艺基准。

工艺基准又可分为：1．装配基准在零件或部件装配时用以确定它在机器中相对位置的基准。

2．测量基准用以测量工件已加工表面所依据的基准。

例如以内孔定位用百（千)分表测量外圆表面的径向跳动，则内孔就是测量外圆表面径向跳动的测量基准。

3．工序基准在工序图中用以确定被加工表面位置所依据的基准。

所标注的加工面的位置尺寸称工序尺寸.工序基准也可以看作工序图中的设计基准。

图6-1 所示为钻孔工序的工序图，图a、b分别表示两种不同的工序基准和相应的工序尺寸。

4．定位基准用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所依据的基准。

如轴类零件的中心孔就是车、磨工序的定位基准。

如图6—2所示的齿轮加工中,从图a可看出,在加工端面E及内孔F的第一道工序中，是以毛坯外圆面A及端面B确定工件在夹具中的位置的，故A、B面就是该工序的定位基准。

图b是加工齿轮端面B及外圆A 的工序，用E、F面确定工件的位置，故E、F面就是该工序的定位基准，由于工序尺寸方向的不同,作为定位基准的表面也就不同.作为基准的点、线、面有时在工件上并不一定实际存在（如孔和轴的轴线、某两面之间的对称中心面等），在定位时是通过有关具体表面起定位作用的，这些表面称定位基面。

例如在车床上用顶尖拨图工序基准示例图6-2 齿轮的加工盘安装一根长轴,实际的定位表面（基面）是顶尖的锥面,但它体现的定位基准是这根长轴的轴线.因此，选择定位基准，实际上既选择恰当的定位基面.二、定位基准的选择原则根据定位基面表面状态，定位基准又可分为粗基准和精基准。

凡是以未经过机械加工的毛坯表面作定位基准的，称为粗基准，粗基准往往在第一道工序第一次装夹中使用。

工件的定位与定位基准的选择机械加工中，为了保证工件的位置精度和用调整法获得尺寸精度时，工件相对于机床与刀具必须占有一正确位置，即工件必须定位。

而工件装夹定位的方式有：直接找正、划线找正和用夹具装夹三种方式，下面我们讨论工件在夹具中的定位问题。

工件在夹具中的定位涉及到定位原理、定位误差、夹具上采用的定位元件和工件上选用的定位基准等几方面的问题，有关定位误差的计算和定位元件的选用在夹具设计一章讲授，这里只介绍定位原理和定位基准的选择。

一、定位原理1．六点定则工件在夹具中的定位的目的，是要使同一工序中的所有工件，加工时按加工要求在夹具中占有一致的正确位置(不考虑定位误差的影响)。

怎样才能各个工件按加工要求在夹具中保持一致的正确位置呢?要弄清楚这个问题，我们先来讨论与定位相反的问题，工件放置在夹具中的位置可能有哪些变化?如果消除了这些可能的位置变化，那么工件也就定了位。

任一工件在夹具中未定位前，可以看成空间直角坐标系中的自由物体，它可以沿三个坐标轴平行方向放在任意位置，即具有沿三个坐标轴移动的自由度X，Y，Z；同样，工件沿三个坐标轴转角方向的位置也是可以任意放置的，即具有绕三个坐标轴转动的自由度X，Y，Z。

因此，要使工件在夹具中占有一致的正确位置，就必须限制工件的X，Y，Z；X，Y，Z六个自由度。

图2-16工件的六个自由度为了限制工件的自由度，在夹具中通常用一个支承点限制工件一个自由度，这样用合理布置的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定位规则”，简称“六点定则”。

例如用……使用六点定则时，六个支承点的分布必须合理，否则不能有效地限制工件的六个自由度。

在具体的夹具结构中，所谓定位支承是以定位元件来表达的，如上例中长方体的定位以六个支承钉代替六个支承点(图2-17c)，这种形式的六点定位方案比较明显，下面再介绍其他形式工件的定位方案。

2．对定位的两种错误理解我们在研究工件在夹具中的定位时，容易产生两种错误的理解。

定位基准的选择一、定位基准的概念和类型在加工时，用以确定零件在机床的正确位置所采用的基准，称为定位基准。

它是工件上与夹具定位元件直接接触的点、线或面。

如图11-14a所示零件，加工平面F和C时是通过平面A和D放在夹具上定位的，所以，平面A和D是加工平面F和C的定位基准。

又如图11-14b所示的齿轮，加工齿形时是以内孔和一个端面作为定位基准的。

根据工件上定位基准的表面状态不同，定位基准又分为精基准和粗基准。

精基准是指已经经过机械加工的定位基准，而没有经过机械加工的定位基准为粗基准。

图11-4基准分析二、精基准的选择定位基准的选择应先选择精基准，再根据精基准的加工选择粗基准。

选择精基准时，主要应考虑保证加工精度和工件安装方便可靠。

其选择原则如下：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误差。

当设计基准与定位基准不重合时，在加工误差中将会增加一个误差值，其值大小等于设计基准和定位基准之间的尺寸误差，这就是基准不重合误差。

当基准重合时，则没有基准不重合误差。

图11-5表示具有相交孔的轴承座准备镗以O-O为中心线的孔。

在该工序之前，零件的M、H、K 平面已加工好，并且M-H、H-K之间的尺寸为C+T C及B+T B。

本工序要求镗出的孔中心线O-O距K表面的尺寸为A+T A。

为此，工件可以考虑几个定位加工方案：图11-15b所示方案以M面为定位基准。

加工时采用“调整法”加工，即镗杆中心线距机床工件台或夹具定位元件工作表面间的位置已经调好，固定不变。

这时获得的尺寸A的大小将和M-K面间的可能相对位置变化有关，其最大可能位置变化为尺寸B和C的公差之和，即ΔB =T B +T C图11-15c所示方案以H面为定位基准。

因工序基准与定位基准不重合而引起的A尺寸的误差仅是H-K间的位置变化，即ΔB = T B图11-15d所示方案以设计基准K面为定位基准，此时δ基准不重合= 0由上例可知，加工中最好直接用设计基准作为定位基准，以便消除基准不重合误差。

在机械加工的过程中，零件的质量好坏是衡量一批产品是否合格的标准，而生产中，定位基准的选择会直接影响到零件质量。

当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会对夹具结构的复杂度造成影响。

那么，机械加工中定位基准的选择原则有哪些呢？一、粗基准的选择原则在选择粗加工的基准时，要保证各加工面有足够的余量，让加工面与不加工面之间的位置符合图样要求，在具体的选择时应该注意这些原则：1、选择重要表面为粗基准为了保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，应该选择该表面作为粗基准。

重要表面在生产中一般是指工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面，例如，床身的导轨面、车床主轴箱的株洲空等等，因此这两个位置都可以当做粗加工的基准。

2、选择不加工表面为粗基准为了保证加工面与不加工面的位置要求，一般选择不加工面作为基准。

如果工件上有很多不加工面，那么，应该选择其中加工面位置要求较高的不加工面作为粗基准，达到保证要求，让外形对称的要求。

3、选择加工余量最小的表面为粗基准如果没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，零件上每个表面都要加工，则应选择加工余量最小的表面来作为粗基准，避免表面加工由于余量不足留下毛坯面，造成废品出现。

4、选择表面光洁、面积较大的表面为粗基准选择表面光洁、面积较大的表面为粗基准，这样选择的好处是工件定位可靠、夹紧方便。

5、粗基准统一尺寸方向上只能用一次粗基准大多是未经机械加工的毛坯面，表面粗糙度较低，所以只能使用一次，多次使用会造成一定误差。

二、精基准的选择原则1、基准重合原则基准重合是说设计基准与定位基准使用的是同一个，避免定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差。

2、基准统一原则基准统一原则是指采用同一基准定位加工零件上尽可能多的表面，这样做的好处是简化了工艺规程的制订工作，可以减少装夹设计、制造工作量以及成本，对于缩短生产准备周期也有很大帮助，还提高了各加工表面的相互位置精度。