机械加工的定位基准选择
    定位基准选择合理与否，将直接影响所制定的零件加工工艺规程的质量。若
基准选择不当，往往会增加工序，或使工艺路线不合理、夹具设计困难，甚至达
不到零件的加工精度特别是位置精度的要求。工艺规程设计人员必须根据零件图
的技术要求，从保证零件精度要求的角度出发，合理选择定位基准。
    1.基准的概念与分类
    基准是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。基准根据其功用的不同可分为设计基准和工艺基准。
    1)设计基准
    设计基准是设计图样上所采用的基准，是标注设计尺寸或位置公差的起点。
例如图1-7所示的钻套零件，其中心线0-0是各外圆表面和内孔的设计基准，端面
A是端面日、C的设计基准，内孔(pD的中心线是外圆(p40h6的径向跳动和端面B的
端面圆跳动的设计基准。
    2)工艺基准
    工艺基准是在工艺过程中所采用的基准。工艺基准按它的用途不同又可分为
测量基准、装配基准、工序基准和定位基准。
    (1)测量基准:为测量时所采用的基准。例如图1-8所示零件，当将孔cpD
套在测量心轴上测量cp40h6的径向跳动和端面B的端面圆跳动时，内孔cpD就是零
件的测量基准。
    (2)装配基准:是指装配时确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基
准。例如图1-9所示的齿轮，以内孔和左端面确定其安装在轴上的位置，内孔和左
端面就是齿轮的装配基准。
    (3)工序基准:是指在工序图上用来确定该工序加工表面加工后的尺寸、形
状、位置的基准。它是某工序所要达到的加工尺寸(即工序尺寸)的起点。图1-
10所示为一工件钻孔工序的工序简图，加工表面上的cpD孔，要求其中心线与A面
垂直，并分别与C面和B面保持距离Li和L2，因此表面A, B, C均为本工序的工序
基准。
    (4)定位基准:是指在加工中用做定位的基准。当工件以回转表面(圆柱
面、圆锥面、球面等)与夹具的定位元件接触(或配合)时，其轴线称为定位基
准(如图1-11(a)所示)，工件上的回转面(体现定位基准作用的表面)称为定
位基面;与此对应，定位心轴的圆柱面称为限位基面，心轴的轴线称为限位基
准。例如，工件以平面与定位元件接触时(如图1-11(b)所示)，工件上那个实
际存在的面是定位基面，如果工件的定位基面是精加工过的，形状误差很小，可
认为定位基面就是定位基准。同样，定位元件以平面限位时，若形状误差很小，
也可以认为限位基面就是限位基准。从理论上说，定位基准应与限位基准重合，
定位基面与限位基面应接触。限制自由度最多的定位基面称为主要定位基面。
    定位基准有粗基准和精基准之分.工件加工的第一道工序中只能选择未加工
的毛坯表面作为定位基准，这种表面称为粗基准;用加工过的表面作为定位基准
称为精基准。
    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，即辅助基准。
所谓辅助基准，是指为满足工艺需要，在工件上专门设计或加工出的定位表面。
    如图1-4所示的零件，加工底面用上表面定位，但上表面太小，工件呈悬臂状
态，受力后会有一定的变形，为此，在毛坯上专门铸出了工艺凸台，和原来的基
准齐平。工艺凸台上用做定位的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，该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)，因为工艺上宜作为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。
分析基准时，必须注意以下几点:
    (1)基准是制订工艺的依据，必然是客观存在的。当作为基准的是轮廓要素
时，如平面、圆柱面等，容易直接接触到，也比较直观。但是有些作为基准的是
中心要素，如圆心、球心、对称轴线等，则无法触及，然而它们也是客观存在
的.
    (2)当作为基准的要素无法触及时，通常由某些具体的表面来体现，这些表
面称为基面。例如，轴的定位可以用外圆柱面作为定位基面，这类定位基准的选
择则转化为恰当地选择定位基面的问题。
    (3)作为基准，可以是没有面积的点、线以及面积极小的面。但是工件上代
表这种基准的基面总是有一定接触面积的。
    (4)不仅表示尺寸关系的基准问题如上所述，表示位置精度的基准关系也是
如此。
    2.定位基准的选择原则
    在制订机械加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证零件的加工精度、合
理安排加工顺序、分配加工余量以及选择工艺装备等都有着至关重要的影响。选
择定位基准不同，工艺过程也随之而异.
    选择定位基准时，总是先考虑选择怎样的精基准把各个主要表面加工出来，
然后再考虑选择怎样的粗基准把作为精基准的表面先加工出来，即先考虑精基准
的选择，后考虑粗基准的选择。
    1)精基准的选择
    选择精基准主要考虑如何保证工件的尺寸精度和位置精度，以及如何使得工
件装夹方便可靠。选择精基准，应遵循以下原则.
    (1)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。如果加
工的是最终工序，所选择的定位基准应与设计基准重合;如果是中间工序，应尽
可能采用工序基准作为定位基准。在对加工面位置尺寸和位置关系有决定性影响
的工序中，特别是当位置公差要求很严时，也应尽量遵循这一原则，否则将由于
存在基准不重合误差而增大加工难度。
    (2)基准统一原则:应尽可能选择在加工工件多个表面时都能使用的定位基
准作为精基准。这样便于保证各加工面间的相互位置精度，避免基准变换所产生
的误差，并简化夹具的设计和制造。
    (3)互为基准原则:当两个表面相互位置精度以及它们自身的尺寸与形状精
度要求都很高时，可以采取互为基准的原则，反复多次进行精加工。例如，车床
主轴的主轴颈和前端锥孔的同轴度要求很高，常采用互为基准反复加工的方法。
再如图1-12所示工件，外圆和内孔自身加工精度和相互位置精度都要求很高，可
采用互为基准进行加工。
    (4)自为基准原则:有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，在加工
时就应尽量选择加工表面本身作为精基准，即遵循自为基准的原则，而该表面与
其他表面之间的位置精度则由先行的工序保证。如图1-13所示，在导轨磨床上磨
削床身导轨，由于加工余量小(一般不超过0.5mm)，就以导轨面本身来找正。
其方法是在磨头上装上百分表来找正工件导轨面，或者观察火花来找正导轨面，
然后加工导轨面保证余量均匀，以满足对导轨面的质量要求。另外如浮动m孔、
浮动铰孔和X17磨等孔加工的方法，也都属于自为基准。
    必须指出，精基准的选择不能只考虑本工序定位夹紧是否合适，而应结合整
个工艺路线统一全面考虑。
    2)粗基准的选择
    选择粗基准主要考虑如何保证不加工表面与加工表面间的相互位置精度，以
及如何保证各重要加工表面都有足够的加工余量。因此，选择粗基准的基本原则
如下。
    (1)若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面为粗基
准。例如床身导轨面的加工，由于导轨面是床身的主要表面，精度要求高，并且
要求耐磨。在铸造床身毛坯时，导轨面需向下放置，以使其表面层的金属组织细
致均匀，没有气孔、夹砂等缺陷;加工时要求加工余量均匀，以便容易达到较高
的精度，又可使切去的金属层尽可能薄一些，留下组织紧密、耐磨的金属表层。
可采用图1-14所示的定位方法来加工，即先以导轨面作为粗基面加工床脚平面，
再以床脚平面作为精基面加工导轨面，则可保证导轨面的加工余量比较均匀.此
时床脚平面上的加工余量可能不均匀，但它不影响床身的加工质量。反之，则会
造成导轨面加工余量不均匀。
    (2)在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都
要加工，则应该以加工余量最小的表面作为粗基准，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。如图1-15所示阶梯轴直径D3余量为
63，直径D2的余量为52，当毛还两外圆柱面毛坯制造偏心量为b2-b3时，若选D2
为粗基准加工外圆D3，有可能因余量不足而使零件报废。
    (3)在与上一项相同的前提条件下，若零件上有些表面无须加工，则应以不
加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准，以达到壁厚均匀、
外形对称等要求。例如图1-16所示的零件，一般为了保证摸内孔后零件壁厚均
匀，应选不加工外圆表面作为粗基准。
    (4)选用粗基准的表面应尽量平整光洁，不应有飞边、浇口、冒口及其他缺
陷，这样可减小定位误差，并能保证零件夹紧可靠。
    (5)粗基准一般只使用一次。但是当毛坯是精密铸件或精密锻件时，毛坯的
质量很高，如果工件的精度要求不高，可以重复使用某一粗基准。
    上述粗、精基准选择的各项原则，都是在保证工件加工质量的前提下从不同
角度提出的工艺要求和保证的措施，有时这些要求和措施会出现相互矛盾的情
况。在制定工艺规程时必须结合具体情况进行全面系统分析，综合考虑，灵活掌
握。