工艺基准选择及其原则

1.基准及分类

在零件的设计和加工过程中，经常要用到某些点、线、面来确定另一些点、线、面的位置，这些作为依据的点、线、面称为基准。

基准按作用不同分为设计基准和工艺基准两大类。

图5-9　齿轮

（1）设计基准。设计基准是设计时在零件图纸上用于标注尺寸和表面相互关系的基准。生产中以设计基准为依据来确定各几何要素之间的尺寸及相互位置关系。如图5-9所示，齿轮内孔、外圆和分度圆的设计基准是齿轮的中心线。

（2）工艺基准。工艺基准是在制造零件和装配机器的过程中所使用的基准。按其用途不同，工艺基准又分为定位基准、测量基准、装配基准和工序基准，它们分别用于工件加工时的定位、工件的测量检验和零件的装配。

定位基准是指工件在加工时用来确定工件对于机床或夹具上的正确位置的表面。例如车削图5-9所示齿轮轮坯的外圆和左端面时，若用已经加工过的内孔将工件安装在心轴上，则孔的轴线就是外圆和左端面的定位基准。必须指出的是，工件上作为定位基准的点或线，总是由具体表面来体现的，这个表面称为定位基准面。例如图5-9所示齿轮孔的轴线，并不具体存在，而是由内孔表面来体现的，所以确切地说，上例中的内孔是加工外圆和左端面的定位基准面。

2.定位基准的选择原则

为了保证工件加工表面之间的相互位置精度，应从有相互位置精度要求的表面中选择定位基准。在零件的加工中，合理选择定位基准对保证零件的尺寸精度，尤其是位置精度起着决定性的作用。

在对零件进行机械加工中，第一道工序中只能用毛坯上未经加工的表面做定位基准，这种基准面称为粗基准。在其后各工序加工中，所用的定位基准是已加工的表面，称为精基准。

（1）粗基准。粗基准的选择应保证所有加工表面都具有足够的加工余量，而且各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度。

粗基准选择的具体原则如下。

①选取不加工的表面作粗基准，这样可使加工表面与不加工表面之间的位置误差最小，有时还可以在一次装夹中加工出更多的表面。如果零件上有多个不加工的表面，则应选择与加工表面相互位置精度要求高的表面作粗基准。如图5-10所示，以不加工的外圆表面作为粗基准，既可在一次装夹中把绝大部分要加工的表面加工出来，又能够保证外圆面与内孔同轴以及端面与孔轴线垂直。

②选取要求加工余量均匀的表面为粗基准。这样可以保证作为粗基准的表面加工时余量均匀。例如车床床身（图5-11），要求导轨面耐磨性好，希望在加工时只切去较小而均匀的一层余量，使其表层保留均匀一致的金相组织和物理力学性能。若先选择导轨面作粗基准，加工床腿的底平面（图5-11（a）），然后再以床腿的底平面为基准加工导轨面（图5-11（b）），这样就能达到目的。

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图5-10　套筒法兰加工实例

图5-11　床身加工的粗基准

（a）加工床腿；（b）加工导轨面

③对于所有表面都要加工的零件，应选择余量和公差最小的表面作粗基准，以避免余量不足而造成废品。如图5-12所示的阶梯轴，其表面B加工余量最小，应选择表面B作为粗基准。

图5-12　阶梯轴的加工

④为使工件定位稳定，夹紧可靠，要求所选用的粗基准尽可能平整、光洁，不允许有锻造飞边、铸造浇冒口切痕或其他缺陷，并应有足够大的支承面积。

⑤在同一尺寸方向上，粗基准通常只允许使用一次。这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准，所加工的两组表面之间的位置误差会相当大，因此粗基准一般不得重复使用。

（2）精基准。精基准的选择应保证加工精度和装夹可靠方便。

精基准选择的具体原则如下。

①基准重合原则。尽可能选用设计基准作为定位基准，这样可以避免定位基准与设计基准不重合而产生的定位误差。

②基准同一原则。零件上的某些精确表面，其相互位置精度往往有较高的要求，在精加工这些表面时要尽可能选用同一定位基准，以保证各表面间的相互位置精度。例如，车削和磨削阶梯轴时，均采用顶尖孔定位，以保证各表面间的同轴度、垂直度。

③互为基准原则。工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准进行反复加工。例如，车床主轴前/后支承轴颈与主轴锥孔间有严格的同轴度要求，常先以主轴锥孔为基准磨主轴前/后支承轴颈表面，然后再以前/后支承轴颈表面为基准磨主轴锥孔，最后达到图纸上规定的同轴度要求。

④自为基准原则。当有的表面精加工工序要求余量小而均匀（如导轨磨）时，可利用被加工表面本身作为定位基准，这叫做自为基准原则。此时的位置精度应由先行工序保证。

在生产实际中，工件上定位基准面的选择不一定能完全符合上述原则，这就要根据具体情况进行分析，并加以灵活运用。