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。

机械设计基准统一机械设计中的“基准统一”原则是一个重要的概念，它在确保机械零件的加工精度、提高生产效率和降低制造成本方面起着关键作用。

以下是关于机械设计基准统一的详细介绍：1.定义与目的：1.“基准统一”指的是在机械零件的多个加工工序中，采用相同或相互关联的定位基准。

2.其目的是确保零件在加工过程中的位置精度和形状精度，减少因基准转换而引入的误差，提高加工的一致性和稳定性。

2.基准的选择：1.选择基准时应考虑零件的设计要求、功能需求以及加工工艺性。

2.通常选择零件的主要工作表面或重要表面作为精基准，因为这些表面对零件的功能和性能有直接影响。

3.在某些情况下，也可以选择容易实现精确定位的辅助表面作为基准。

3.基准统一的优点：1.简化了工艺规程的制定和工装的设计制造，因为不需要为每个工序单独设计定位装置。

2.减少了工件的装夹次数和定位误差的累积，提高了加工精度。

3.缩短了生产准备时间和生产周期，提高了生产效率。

4.降低了生产成本，因为减少了工装数量和更换工装的频率。

4.实施要点：1.确保所选基准具有足够的刚性和稳定性，以承受加工过程中的切削力和其他外力。

2.定位元件和定位方式的选择应满足定位精度和稳定性的要求。

3.在工艺过程中要严格控制基准面的精度和表面质量，以保证其长期使用的稳定性。

4.对于复杂零件或高精度要求的零件，可能需要采用多个基准面组合定位的方式来实现基准统一。

5.应用实例：1.轴类零件的中心孔作为统一的定位基准，在多个工序中保持不变。

2.箱体类零件的一面两孔（一个大平面和两个距离较远的销孔）作为统一的精基准，用于各个平面和孔系的加工。

通过遵循“基准统一”原则，机械设计师和工艺师能够有效地管理零件的加工精度、提高生产过程的效率和经济性，从而满足产品的设计要求和市场需求。

定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义.定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度,而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。

本节先建立一些有关基准和定位的概念，然后再着重讨论定位基准选择的原则。

(一）基准的概念零件都是由若干表面组成，各表面之间有一定的尺寸和相互位置要求。

模具零件表面间的相对位置要求包括两方面：表面间的距离尺寸精度和相对位置精度（如同轴度、平行度、垂直度和圆跳动等）要求。

研究零件表面间的相对位置关系离不开基准，不明确基准就无法确定零件表面的位置。

基准就其一般意义来讲，就是零件上用以确定其他点、线、面的位置所依据的点、线、面。

基准按其作用不同，可分为设计基准和工艺基准两大类.1、设计基准在零件图上用以确定其他点、线、面的基准,称为设计基准。

例如图９－１所示的零件，其轴心线O—O 是各外圆表面和内孔的设计基准;端面A是端面B，C的设计基准;内孔表面D体现的轴心线O—O是φ40h 外圆表面径向圆跳动和端面B端面圆跳动的设计基准。

2、工艺基准零件在加工和装配过程中所使用的基准,称为工艺基准。

工艺基准按用途不同,又分为定位基准、测量基准和装配基准。

（1）定位基准加工时使工件在机床或夹具中占据正确位置所用的基准，称为定位基准。

例如图９－１所示零件，零件套在心轴上磨削φ40h外圆表面时，内孔即为定位基准。

（2)测量基准零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准，称为测量基准。

如图９－１所示,当以内孔为基准（套在检验心轴上)检验φ40h外圆的径向圆跳动和端面B的端面圆跳动时，内孔即为测量基准。

（3）装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准,称为装配基准。

例如，图9—1所示零件φ40h及端面B即为装配基准。

(二)工件的安装方式为了在工件的某一部位上加工出符合规定技术要求的表面，在机械加工前,必须使工件在机床上相对于工具占据某一正确的位置。

基准的分类以及定位基准的选择一、基准的概念基准是机械制造中应用十分广泛的一个概念，机械产品从设计时零件尺寸的标注，制造时工件的定位，校验时尺寸的测量，一直到装配时零部件的的装配位置确定等，都要用到基准的概念。

基准就是用来确定生产对象上几何关系所依据的点，线或面。

二、基准的分类按照其功用不同基准可分为设计基准的工艺基准俩大类。

1.设计基准在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。

例如轴套零件，各外圆和内孔的设计基准是零件的轴心线，端面A是端面B、C的设计基准，内孔的轴线是外圆径向跳动的基准。

2.工艺基准零件加工与装配过程中所采用的基准称为工艺基准。

工艺基准又可以分为以下几类：(1)工序基准：是工序图上用来确定本工序所加工表面加工后应达到的尺寸、形状、位置所用的基准。

就实质来说与设计基准有相似之处，只不过是工序图的基准。

工序基准大多与设计基准重合，有时为了加工方便，也由于设计基准不重合而与定位基准重合的。

(2)定位基准：是在加工中确定工件位置所用的基准。

比如用直接找正法装夹工件，找正面是定位基准；用划线找正法装夹，所划线为定位基准；用夹具装夹工件与定位元件相接触的面是定位基准。

作为定位基准的点、线、面，可能是工件上的某些表面，也可能是看不见摸不着的中心线、中心平面、球心等，往往需要通过工件某些定位表面来体现，这些表面称为定位基面。

例如用三爪自定心卡盘夹持工件外圆，体现以轴线为定位基准，外圆面为定位基面。

(3)测量基准：工件在加工中或加工后测量时所用的基准。

(4)装配基准：是装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。

各种基准的实例，如图：三、定位基准的选择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，以加工过表面为定位基准的称精基准。

在加工中，首先使用的是粗基准，但在选样定位基准时，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。

机械设计基准的选择一、引言在机械设计的过程中，选择合适的基准是非常重要的。

基准的选择不仅关系到产品的性能、精度和质量，还关系到生产工艺、检测与验证以及产品的使用和维护。

合理选择机械设计基准对于设计人员来说具有重要意义。

本文将从基准的类型、选择方法和应用案例等方面探讨机械设计基准的选择。

二、机械设计基准的类型1. 绝对基准：绝对基准是指以自然界的某些物理现象为基础建立的基准，如地球的自转、地球的磁场等，是不依赖任何其他基准而独立存在的基准。

在机械设计中，绝对基准主要应用于测量和定位领域，如大地测量、天文测量等。

2. 相对基准：相对基准是指用一定的方法和工具建立的基准，它是相对于其他基准而言的。

在机械设计中，最常见的相对基准包括平面基准、轴线基准、中心线基准等。

这些基准主要用于零件的定位、尺寸控制和装配。

3. 实体基准：实体基准是指用实际物理对象建立的基准。

在机械设计中，通常利用零件的实际表面、孔、轴等作为实体基准，以此来确定其他零件的尺寸和位置关系。

4. 数学基准：数学基准是指用数学方法建立的基准，通常是利用数学模型或数学方程来描述和规定零件的形状、位置和偏差等。

5. 虚拟基准：虚拟基准是指利用计算机辅助设计与制造技术建立的基准，包括基于CAD/CAM/CAE的虚拟模型、数值模拟等。

三、机械设计基准的选择方法在实际的机械设计中，选择合适的基准需要考虑多方面的因素，包括零件的特点、工艺条件、可测精度、装配要求等。

下面列举几种常用的机械设计基准选择方法：1. 零件特性法：根据零件的特点和使用条件选择合适的基准。

对于密封件或垫片类零件，通常会选择表面基准作为基准；而对于轴类零件，通常会选择轴线基准作为基准。

2. 工艺条件法：根据生产加工的工艺条件选择基准。

对于铣削加工，通常要选择平面基准和轴线基准；对于磨削加工，通常要选择中心线基准。

3. 可测精度法：根据测量设备的精度和可操作性选择基准。

通常情况下，选择容易测量、准确度高的基准是较为合适的。