浅谈机械制造加工中的基准

骆昌利

摘要：机械设计、机械制造过程中经常遇到基准问题，这是必须考虑并解决的问题。任何零件都是由一些简单而具有一定形状、位置和尺寸等要求的表面组成的。零件上各表面都有一定的位置和尺寸要求，在零件设计和加工中，应以某些表面为依据来设计和加工其他表面，弄清面与面之间的这种相互依赖的关系，正确地分析和选择基准是进行设计和加工的必要前提。

关键词：设计基准、工艺基准

基准分类

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。

1.设计基准

设计基准是设计工作图上所采用的基准，它是零件图上用以确定零件上某些点、线、面位置。如轴、孔的中心线、对称零件的中心平面常作为设计基准。

零件都是有很多表面组成的，各个表面之间对尺寸和相互位置有着要求。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。

2.工艺基准

工艺基准则是零件加工与装配过程中所采用的基准。然而作为基准的点、线、面有时并不一定具体存在（如孔和外圆的中心线，两平面的对称中心面等），往往通过具体的表面来体现，用以体现基准的表面称为基面。

工艺基准按用途不同分为定位基准，测量基准和装配基准、工序基准。

2.1.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，用于限制工件的自由度。如：用直接找正法装夹工件，找正面就是定位基准;用划线法找正装夹，所划线为定位基准等。

定位基准的选择原则：尽量选择在零件上的设计基准为定位基准。简要概括为：基准重合原则、基准统一原则、自为基准原则、互为基准原则以及保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。选择工件上，哪些面与夹具的定位元件相接触，这就是定位基准的选择问题。

在实际生产中，每一个零件的结构都可能是千差万别的，这也大大增加了加工的难度。但如果仔细观察的话可以发现，零件的基本几何构成不外乎就外圆、内孔、平面、螺纹、齿面、曲面等几种，所以只要掌握好这些形状的加工，零件加工的难度也能得到大幅度的降低。

在零件加工过程中，定位基准的选择合理与否决定了零件质量的好坏，而且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。若是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，定位基准的选择是零件加工中一个很重要的工艺问题。

定位基准分为粗基准和精基准;在最初工序中，只能选择以未加工的毛坯面作为定位基准，称为粗基准。选择粗基准时，为保证加工面与不加工面的位置尺寸精度，主要考虑如何保证各个加工面都能分配到合理的加工余量，为给后续工序提供可靠的精基准，要特别注意要尽快获得精基准面。

粗基准的选择原则：

a.如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面为粗基准。

b.如果工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。所谓重要表面一般是如：床身的导轨面、车床主轴箱主轴孔，都是各自重要表面。如机床主轴箱箱体的加工，通常是以主轴孔为粗基准先加工底面或顶面，再以加工好的平面为精基准加工主轴孔或其他孔系，可以使精度要求高的主轴孔获得均匀的加工余量。加工床身时，应以导轨面为粗基准。

c.零件上有较多加工面时，为使各加工表面都得到足够的加工余量，应选择毛坯上加工余量最小的表面为粗基准。

d.选择粗基准的表面，应尽可能平整和光潔、不能有飞边、尧口、冒口及其它缺陷，以便定位准确、可靠。

e.粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向通常只允许使用一次，否则会造成较大的定位误差。

精基准：用已加工过的表面为定位基准，称为精基准。

为保证工件的加工精度，重点考虑是如何减少工件的定位偏差，同时也要考虑工件装卸方便、夹具结构简单，选择精基准时，一般应遵循以下原则：

a.基准重合原则：为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求，应选择加工表面的设计基准为其定位基准。这一原则称为基准重合原则。如果加工表面的设计基准与定位基准不重合，则会增大定位误差。

因此为了避免定位基准与设计基准不重口而引起的基准不重合偏差，尽量选用设计基准作为定位基准，如机床主轴锥孔最后精磨的加工工序，应选择支承轴颈来定位。特别是对于零件的最后加工工序，更应遵循这一原则。

b.基准统一原则：当工件以某一组精基准定位可以比较方便地加工其它表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，保证各加工表面之间的相对位置关系，这就是“基准统一”原则。基准统一可较好的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，为便于保证各表面的相互位置要求，缩短生产准备周期，采用统一基准，可减少夹具的设计、制造工作量和成本。例如轴类零件大多数工序都以中心孔为定位基准;齿轮的齿坯和齿形加工多采用齿轮内孔及端面为定位基准;加工阶梯轴类零件时，箱体零件采用一面两孔定位，大多采用两中心孔定位加工各外圆表面都属于基准统一原则。

c.互为基准原则：当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，为提高重要表面间的相互位置精度，可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法，称为互为基准原则。例如加工精密齿轮时，先以内孔定位加工齿形面，齿面淬硬后需进行磨齿。因齿面淬硬层较薄，所以要求磨削余量小而均匀。此时可用齿面为定位基准磨内孔，再以内孔为定位基准磨齿面，从而保证齿面的磨削余量均匀，且与齿面的相互位置精度又较易得到保证。

又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。

d.自为基准原则：一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为精基准。自为基准可提高加工面本身的精度和表面质量。例如珩磨孔、无心磨磨外圆等都是自为基准的实例;磨削床身导轨面时，就以床身导轨面作为定位基准。

e.便于装夹原则：所选择的精基准，应能保证定位准确、可靠、夹紧机构简单，操作方便。

f.辅助基准。在生产中，为了便于安装、定位稳定，可以在工件上人为制造一种定位基准，辅助基准在零件的工件中不起作用，仅仅在加工中起定位作用。如：中心孔，这种定位基准称为辅助基准。

2.2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。测量基准的选择应注意以下几点：

a.尽可能采用设计基准或装配基准作为测量基准;

b.尽可能使定位基准与测量基准重合;

c.选择精度高，安装稳定可靠的表面作为测量基准。

2.3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。

2.4工序基准

工序基准除采用工件上实际表面或表面上的线以外，还可以是工件表面的几何中心、对称面或对称线等。工序图上用来标注本工序加工中的尺寸和形位公差，这样一种尺度被称作工序基准。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。

与设计基准不同的是，工序基准是由工艺技术人员从保证零件的设计要求出发，为满足加工工艺需要（如用以定位或用以测量检验）而选定的。

3.结束语

在上述论述基准的选择原则中，要求综合考虑、权衡利弊，保证其主要的要求，实际应用时可能会出现相互矛盾的情况，常常不能全部满足的，我们要尽量避免不足的方面，综合考虑，分清主次，着重解决主要矛盾，为工作进程提供相应的准备。

参考文献：

[1]  曹文杰机械加工工艺基础.天津大学出版社

[2]  苏丹 数控切削加工领域的数字化测量技术与分析2012，34（13）

[3]  濮良贵《机械设计》（第9版）

（作者单位：合肥同智機电控制技术有限公司）