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机械加工定位基准选择的原则一、引言在机械加工领域，定位基准选择是非常重要的，它直接影响到零件的加工精度和装配质量。
正确选择定位基准可以有效地提高加工效率和产品质量。
本文将详细探讨机械加工定位基准选择的原则。
二、机械加工定位基准的分类机械加工定位基准可分为三类：绝对定位基准、相对定位基准和功能定位基准。
2.1 绝对定位基准绝对定位基准是指通过与零件本身特征相联系的基准，确定加工和装配的位置。
常见的绝对定位基准有尺寸基准、形位基准和配合基准。
2.2 相对定位基准相对定位基准是指确定零件相对加工和装配位置的基准。
常见的相对定位基准有表面基准、中心基准和边缘基准。
2.3 功能定位基准功能定位基准是指根据零件的功能要求而确定的基准。
常见的功能定位基准有功能配合基准、工装基准和接触基准。
三、机械加工定位基准的选择原则选择机械加工定位基准应遵循以下原则：3.1 精度要求原则根据零件加工和装配的要求，选择精确度高且稳定性好的基准。
尽量选择易于测量和加工的基准，以确保加工精度。
3.2 经济性原则选择定位基准时，要考虑其加工和检测的成本。
在满足要求的前提下，选择成本较低的基准。
3.3 兼容性原则选择定位基准时，要考虑与已有装配设备和加工工艺的兼容性。
避免更换设备和改变工艺，降低成本和时间。
3.4 可靠性原则选择定位基准时，要确保其可靠性和稳定性。
避免因基准失效而引起的加工和装配失误。
3.5 层次性原则选择定位基准时，要根据零部件的复杂程度和加工装配的层次关系，确定主次基准的选择顺序。
四、机械加工定位基准的具体选择方法根据以上选择原则，以下是机械加工定位基准的具体选择方法：4.1 分析零件要求首先，对零件的形状、尺寸、功能等要求进行分析。
确定需要哪些定位基准来满足这些要求。
4.2 确定绝对定位基准根据零件的尺寸、形位和配合要求，确定绝对定位基准。
尺寸基准用于确定零件的尺寸位置，形位基准用于确定零件的外形和位置关系，配合基准用于确定零件之间的配合关系。
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。
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。
基准的概念. 基准就是确定生产对象上的某些点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。
基准的分类. 基准分为设计基准和工艺基准两大类。
. 1．设计基准. 设计基准是设计工作图上所采用的基准.. 2．工艺基准. 工艺基准是加工过程中所采用的基准。
又分为有工序基准、定位基准和测量基准等。
. 1)工序基准. 工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准。
. 2)定位基准. 定位基准是在加工中用作定位的基准。
. 3)测量基准是测量时所采用的基准。
. 此外还有装配过程中用于确定零、部件间相互位置的装配基准。
. 要求掌握基准的分类，定义，同等重要的是在训练中提高选择基准的能力。
定位基准的选择. 正确选择定位基准是制订机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键。
定位基准分为精基准和粗基准。
在起始工序中，只能选用未经加上过的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。
用加工过的表面所作的定位基准称为精基准。
. 在设计工艺规程的过程中，当根据零件工作图先选择精基准、后选粗基准。
结合整个工艺过程要进行统一考虑，先行工序要为后续工序创造条件。
1.选择精基准选择精基准应掌握五个原则：. (l)基准重合原则. 以设计基准为定位基准，避免基准不重合误差，. 调整法加工零件时，如果基准不重合将出现基准不重合误差。
. 所谓调整法，是在预先调整好刀具与机床的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这种相对位置的加工方法。
与之相对应的是试切法加工，. 即试切一测量一调整一再试切，循环反复直到零件达到尺寸要求为止。
试切法适用于单件小批生产下的逐个零件加工。
因此请同学思考，用试切法加工时，如果基准不重合，会引起基准不重合误差吗?为什么？. (2)基准统一原则. 选用统一的定位基准来加工工件上的各个加工表面。
以避免基准的转换带来的误差，利于保证各表面的位置精度,简化工艺规程,夹具设计和制造缩短生产准备周期。
. 典型的基准统一原则是轴类零件、盘类零件和箱体类零件。
二、定位基准的选择
在定位的原理中已讲到，工件在夹具中的定位实际上是以工件上的某些基准面与夹具上定位元件保持接触，从而限制工件的自由度。
那么，究竟选择工件上哪些面与夹具的定位元件相接触为好呢?这就是定位基准的选择问题。
定位基准的选择是工艺上一个十分重要的问题，它不仅影响零件表面间的位置尺寸和位置精度，而且还影响整个工艺过程的安排和夹具的结构，必须十分重视。
在介绍定位基准的选择原则之前，先介绍有关基础准的一般知识。
(一)基准的概念及分类
基准的广义含义就是“依据”的意思。
机械制造中所说的基准是指用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。
根据作用和应用场合不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类，工艺基准又可分为：工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。
1．设计基准
零件图上用以确定零件上某些点、线、面位置所依据的点、线、面。
2．工艺基准，
零件加工与装配过程中所采用的基准，称为工艺基准它包括以下几种。
(1)工序基准工序图上用来标注本工序加工的尺寸和形位公差的基准。
就其实质来说，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，也有与设计基准不重合而与定位基准重合的。
(2)定位基准加工中，使工件在机床上或夹具中占据正确位置所依据的基准。
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。
严格地说，定位基准与定位基面有时并不是一回事，但可以替代，这中间存在一个误差问题，有关这个问题在夹具设计一章讲授。
(3)测量基准工件在加工中或加工后测量时所用的基准。
(4)装配基准装配时，用以确定零件在部件或产品中的相对位置所采用的基准。
如图2-24d所示床头箱箱体的D面和E面，就是确定箱体在床身上相对位置的装配基准。
上述各类基准应尽可能使其重合。
如在设计机器零件时，应尽可能以装配基准作设计基准以便直接保证装配精度。
在编制零件加工工艺规程时，应尽量以设计基准作工序基准，以便直接保证零件的加工精度。
在加工和测量工件时，应尽量使定位基准和测量基准与工序基准重合，以便消除基准不重合误差。
(二)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。
1．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误差，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)基准重合原则所谓基准重合原则是指以设计基准作定位基准，以避免基准不重合误差。
(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。
基准统一原则在机械加工应用较为广泛，如阶梯轴的加工，大多采用顶尖孔作统一的定位基准；齿轮的加工，一般都以内孔和一端面作统一定位基准加工齿坯，齿形；箱体零件加工大多以一组平面或一面两孔作统一定位基准加工孔系和端面；在自动机床或自动线上，一般也需遵循基准统一原则。
(3)自为基准原则有些精加工工序，为了保证加工质量，要求加工余量小而均匀，采用加工面自身作定位基准，称为自为基准原则。
例如在导轨磨床上磨削床身导轨时，为了保证加工余量小而均匀，采用百分表找正床身表面的方式装夹工件，如图2-26所示，又如浮动镗孔、浮动铰孔、珩磨及拉削孔等，均是采用加工面自身作定位基准。
(4)互为基准原则为了使加工面获得均匀的加工余量和加工面间有较高的位置精度，可采用加工面间互为基准反复加工。
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。
又如加工精密齿轮时，通常是齿面淬硬后再磨齿面及内孔。
由于齿面磨削余量很小，为了保证加工要求，采用图2-27所示装夹方式，先以齿面为基准磨孔，再以内孔为基准磨齿面，这样不但使齿面磨削余量小而均匀，而且能较好地保证内孔与齿切圆有较高的同轴度。
(5)装夹方便原则所选定位基准应能使工件定位稳定，夹紧可靠，操作方便，夹具结构简单。
以上介绍了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。
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，如顶尖孔、工艺搭子等。
这类基准称为辅助基准。
2．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，同时还要为后续工序提供可靠精基准。
具体选择一般应遵下列原则：
1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为粗基准。
2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。
当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为粗基准。
3)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。
