第四章 第七节 定位基准及其选择

第四章生产过程的基本概念及加工工艺规程的制定07【定位基准及其选择】定位基准及其选择一二基准的概念及其分类定位基准的选择

一、基准的概念及其分类基准就其一般意义来说,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。对一个机械零件而言,基准就是确定其上的某些点、线、面的位置关系所依据的那些点、线、面。根据作用和应用场合的不同,基准可分为设计基准和工艺基准两大类。1、设计基准设计基准是零件图上用以确定其他点、线、面的基准。常指零件工作图上的基准。设计人员常从零件的工作条件和性能要求出发,在零件图上以设计基准为依据标出一定的尺寸或相互位置要求(如平面度、垂直度、同轴度等)。对于整个零件来说,有众多的位置尺寸和位置关系的要求,但在一个方向上往往只有一个主要设计基准。它是在这个方向上多个尺寸的起始点。主要设计基准又往往是在装配时用来确定该零件在产品中的位置所依据的基准。定位基准及其选择2、工艺基准工艺基准是零件在加工和装配过程中所使用的基准。在制定零件的加工工艺过程时，为了加工和测量方便,需要分析和选择工艺基准。在机械加工中的工艺基准有工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。(1)工序基准工序基准是零件工序图上,用来确定本工序加工表面加工后应达到的尺寸、形状和位置的基准。如图4-9所示为钻套车削加工的工序简图,其上所注尺寸为确定本工序加工表面位置的工序尺寸。各外圆及内孔图表面的工序基准仍为0—O轴心线,加工台肩端面及左端面的工序基准为右端面P。这是因为,在该工序中端面Р最先加工出来,然后是车外圆46,再车外圆卢40.2,同时车出台肩端面保证尺寸31.8。接着钻、镗内孔,最后切断时保证尺寸37.3。定位基准及其选择图4-9钻套车削工序简图(2)定位基准

当工件的定位基准与夹具上定位元件相接触并夹紧后,工件相对于刀具即获得确定的位置。应当指出,作为定位基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在,如表面的几何中心、对称面或对称线等。(3）测量基准零件检验时,用以测量已加工表面尺寸和位置时所用的基准,称为测量基准(有时也称度量基准)。

如图3-10a所示为钻套外圆及台肩磨削后对台肩厚度尺寸的测量,此时钻套左侧端面为测量基准。如图4-10b所示为将工件内孔穿于测量心轴之上,再将心轴支在两顶尖之间,转动工件并借百分表测量其外圆及台肩端面的圆跳动量。此时,钻套的内孔即为其测量基准。(4）装配基准装配时用以确定零件或部件在机器中位置的基准,称为装配基准。如图4-11所示为前上述钻套在钻模板(钻床夹具的一个零件)上的装配关系。钻套通过ø40n6外圆表面决定其在钻模板上横向(水平方向)的位置;另外通过其台肩端面与钻模板上平面的接触来决定它在夹具上的轴向位置。所以,ø40n6外圆表面以及台肩端面是该钻套在夹具上的装配基准。零件上用做装配基准的表面一般都是主要加工表面。定位基准及其选择定位基准及其选择图4-10测量基准图4-11钻套的装配

二、定位基准的选择在加工过程中定位基准一般分为精基准和粗基准两类。在起始工序中,只能选用未经加工过的毛坯面作为定位基准,这种基准称为粗基准。用已加工过的表面作为定位基准称为精基准。根据加工基准先行原则在选择基准时应先考虑精基准选择,后考虑粗基准选择。因为加工精基准时需使用粗基准。1、精基准的选择精基准的选择主要应从保证零件的加工精度要求出发,同时考虑装夹准确、可靠和方便,以及夹具结构简单。选择精基准一般应遵循下列原则:(1）基准重合原则零件加工时,应尽量选择设计基准作为定位基准,以避免由于基准不重合带来的定位误差,这一原则通常称为“基准重合原则”定位基准及其选择

定位基准及其选择定位基准及其选择图4-12轴承座镗孔基准选择(2）基准统一原则﹑如果工件以某一组精基准定位,可以比较方便地加工出其他各表面时,则应尽可能在多数工序中都采用这组精基准进行定位。这一原则通常称为“基准统一”原则。因此,应该尽早地在开始几道工序中就把这组基准面加工出来,并达到一定的精度。基准统一原则并不排斥在个别工序中更换基准。如图4-13所示柴油机活塞零件,在其制造过程的多数工序中以底面M和止口N做统一的精基准,但在精镗活塞销孔P的工序中,要求孔中心至顶面的尺寸A保证0.1—0.3mm的公差,而孔中心至底面无公差要求。如仍以底面M和止口N为基准,则要先把底面至顶面的长度尺寸控制在一定公差之内才行。这将使加工困难,故该工序以顶面Q为精基准,使之符合基准重合原则,便很容易保证加工要求。定位基准及其选择图4-13活塞的加工定位基准(3)互为基准原则(反复加工的原则)为了使重要表面间有较高的相互位置精度,或使加工余量小而均匀,可采用互为基准进行多次反复加工。(4)自为基准

当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时,或是在某些特殊情况下,可选择加工表面本身作为精基准。但该加工表面与其他表面之间的相互位置精度，则由先行工序保证。如图4-14所示车床床身在最后磨削导轨面时,为使加工余量小而均匀,以便提高导轨面的加工精度和减小精磨余量,经常在导轨磨床的磨头上装百分表,用可调支承将床身工件支承在导轨磨床工作台上,以待加工的工件导轨面本身作为精基准进行找正,找正定位后再进行加工。定位基准及其选择图4-14床身导轨的自为基准找正磨削如图4-15所示凿岩机机头内孔的磨削加工是自为基准的又一个例子。机头零件1仅内孔及两端面为加工表面,其外侧表面均为不加工毛坯表面。工件车削后进行渗碳淬火,然后再进行内孔及一端面的磨削。这时,只有利用被加工表面本身(内孔表面)作为精基准,才能进行正确定位和加工。为此使用了一个笼形夹具2,用可拔出的心轴3作为定位元件，工件以心轴3定位后,用布置于前后两个截面上的六个螺钉4予以夹紧固定,然后将心轴3拔出后即可对内孔进行磨削。定位基准及其选择图4-15自为基准磨削内孔的例子

定位基准及其选择图4-16不加工表面较多时粗基准的选择

定位基准及其选择为保证第二条要求,应选择那些重要表面本身作为粗基准。如图4-17所示为车床床身在龙门刨床上刨削导轨面及床腿平面时粗基准的选择方案。方案一为先以导轨面定位加工床腿,然后以床腿为精基准加工导轨面。方案二为先以床腿面为粗基准加工导轨,然后再以导轨面为精基准加工床腿。其中方案一是合理的。这是因为,铸件表面不同深度处的耐磨性能和组织致密程度相差很多,距表面越深处耐磨性越低。为使加工后的导轨表面有均匀的金相组织和较高的耐磨性能,就要求导轨面的加工余量尽量小而且均匀。方案一以导轨面为粗基准,加工床腿时走刀方向与导轨毛坯表面大致平行,大量的余量可由床腿处去除,这样就可以保证上述要求。而方案二会由于毛坯高度的不一致而造成导轨面加工余量不均匀。定位基准及其选择图4-17车床床身的粗基准选择上例中的方案一还可满足前述的第三条要求。在加工长度短的床腿面时去除尽可能大的加工余量会使总的加工余量为最小,从而可以减少刀具磨损和动力消耗