机械设计与制造的基准选择与应用

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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，在设计和加工时要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。因此，本文提出，零件设计与零件加工的基准选择和确定，是设计和加工工艺过程中必须重视的问题。

关键词：设计基准;工艺基准;基准统一;基准重合

一、基准的概念和分类

1.基准的概念在零件图、工艺文件或实际零件上，根据一些指定的点、线或面来确定另一些点、线或面的位置，这些作为依据的点、线、面就称为基准。2.基准分类根据基准用途不同基准分为：（1）设计基准。设计基准是确定零件在机器中位置的一些点、线或面。（2）工艺基准。工艺基准是确定零件在加工或测量时的位置的一些点、线或面；工艺基准包括定位基准、测量基准及装配基准。

二、设计基准的选择与应用

设计基准就是在标注尺寸时所依据的点、线和面，从设计角度标注尺寸应能够反映所设计的零件在机器中的工作情况；而从工艺基准角度出发标注尺寸要能够把尺寸的标注与零件的加工联系起来反映工艺要求便于零件加工和测量。所以标注尺寸时尽可能把设计基准与工艺基准统一起来，从而既能满足设计要求又能满足工艺要求。

1.考虑设计要求基准选择必须注意的问题

（1）该联系的尺寸一定要相互联系起来。任何一台机器都是由许多零件装配而成。因此一台机器中各零件之间总有一个或几个表面相联系，常见的联系有轴向联系的直线配合尺寸；径向联系的轴和孔配合尺寸；一般联系的确定零件位置的定位尺寸。（2）零件的主要尺寸要在图样上直接标注。零件上的主要尺寸一定要直接在图样标注出来，这样可以直接提出尺寸精度、形位公差的要求，避免加工误差的积累这样来保证设计要求。（3）标注尺寸不能标注成封闭尺寸链。标注尺寸时一定不能标注成封闭尺寸链，尺寸链中任一环的尺寸精度都是各环尺寸误差之和。因此这样标注尺寸不能保证设计要求。

2.考虑工艺要求基准选择必须注意的问题

（1）铸件、鍛件按形体标注尺寸，这样制作模型和鍛模比较方便。（2）毛坯面尺寸与机加工的尺寸按两组尺寸分别标注，但各个方向要有一个尺寸把毛坯面与加工面联系起来。（3）图纸上标注的尺寸应有利于零件加工时的测量。（4）标注的尺寸应按零件加工顺序来标注尺寸，标注的尺寸符合加工过程，同时便于工人看图、加工和测量。（5）如果一个零件用一种加工方法不能够加工完成，这样的零件在标注尺寸时最好将不同加工方法的有关尺寸集中标注。

三、工艺基准的选择与应用

在机加工、测量及装配过程中所使用的基准称为工艺基准，工艺基准选择正确与否将直接影响零件的加工精度与机器的装配质量，因此在加工过程中要正确选择满足工艺要求保证加工精度的工艺基准。

1.定位基准的选择

定位基准的选择它是用以确定加工表面对刀具切削位置之间相互关系所采用的基准。设计基准已经由零件图给定，而定位基准可以有多种不同方案，一般从多种方案中选择最合理的一种方案。零件进入加工之前没有任何一个表面被加工过，所以在第一道工序中选用零件的毛坯面作为定位基准的称为粗基准；零件在以后各道工序中，采用已经加工过的表面作为定位基准，称为精基准。（1）粗基准的选择所需加工的各表面保证都能够有足够的余量，这样就可以保证不加工表面尺寸和位置符合图纸要求。粗基准的选择原则是：①工件的重要表面必须保证余量均匀，如床身导轨面、机床工作台及钳工平板等这些工件表面要求硬度高且均匀。所以在毛坯制造时重要表面向下，表层金属细致均匀没有气孔、夹砂等缺陷，加工时常只要切除一层较小而均匀的余量，保留组织紧密耐磨的表层，从而延长使用寿命。②零件每个表面都需要加工的，应选择加工余量和公差最小的表面作为粗基准，这样能够保证不会因某一加工表面余量不够而造成废品。③对于零件不加工表面与加工表面有相对位置要求的，应选不加工表面作为粗基准。④选择作为粗基准的表面应尽量平整，没有飞刺、浇冒口的残渣，这样不但减小了定位误差，又能保证零件是夹紧的。⑤所选择的粗基准一般只能使用一次。因为粗基准粗糙度高低不均匀，如果重复使用会产生较大的定位误差。（2）精基准的选择主要是从如何保证加工面的位置精度和安装及加工方便出发。选择精基准的原则是：①尽可能采用定位基准、设计基准、装配基准和测量基准重合的基准重合原则，最容易保证加工表面对设计基准的相对位置精度。如果根据基准重合原则选择定位基准，使定位和装夹不便，并且夹具结构复杂，就必须另外选择定位基准，这样虽然由于基准不重合会产生误差，但夹具简化反而可减小部分误差。②选择定位基准应该注意到定位和装夹方便，夹具结构简单及加工方便等。如果工件几个加工面之间有位置精度要求，应该首先选择加工面积较大、较适合作为精基准的表面，然后以此表面作为精基准加工其他表面。这是因为大表面定位误差较小，并且便于装夹。对于零件没有较大的定位性能好的表面适合作为精基准，可专门作为定位辅助基准。③选择定位基准尽可能采用基准统一原则，所谓基准统一就是在多道工序中采用同一精基准定位，这样可以保证各表面的位置精度。所谓基准统一原则就是在多个工序中采用同一个精基准定位。一般盘类零件都先以外圆定位加工内孔及端面，然后以后工序始终以内孔表面和一个端面为定位基准；箱体零件以装配用的大平面及其上两个距离较远的孔作为精基准。轴类零件加工所有工序都是以中心孔作为定位基准实现基准统一。④有些精加工或光整加工应遵循自为基准原则，工序因为为保证表面加工的质量并且提高生产率，这些工序要求余量小而均匀，此时应选择加工表面本身为精基准，该加工表面与其他表面之间的位置精度则有先行工序保证。如研磨、铰孔及浮动镗孔等都是自为基准。

2.测量基准与注意点

测量基准就是在测量工件时用来确定被测量零件在测量工具上位置的表面。因此在设计过程中标注尺寸和加工过程中测量尺寸需注意几点：（1）标注零件尺寸时所标注的尺寸要便于测量，避免标注的尺寸是不容易被量出其尺寸的或量出的尺寸需要进行计算的。这样就会因为测量造成误差，影响工件的加工精度。（2）在工件进行测量过程中，首先选择正确的测量基准，其次要保证工件测量工具与测量基准的正确定位，保证测量数值的准确性。

3.装配基准

装配基准就是装配时用来确定零件或部件在机器上的位置的基准。（1）当零件的外形有平面也有曲面时应该选择平面作为装配基准面。（2）在零件上有若干平面的情况下应该选择较大的平面作为装配基准面。（3）根据零件的用途选择最重要的面作为装配基准面。（4）选择的装配基准面要便于其他零件的定位和夹紧。各种基准应尽量使之重合，在设计机械零件时应尽量选用装配基准作为设计基准，在编制零件的加工工艺规程时应尽量选用设计基准作为工序基准，在加工及测量工件时在条件许可情况下，尽可能选择工序基准为定位基准及测量基准，这样就可以消除或减小因为基准不重合而引起的误差。

作者:赵玉霞 单位:安徽省滁州职业技术学院

参考文献：

[1]大连工学院工程画教研室.机械制图[M].北京:人民教育出版社,1979.

[2]莫开旺.机械制造工艺学[M].合肥:安徽科技出版社,1990.