機(jī)械設(shè)計(jì)中定位基準(zhǔn)選擇 參賽課件

1、基準(zhǔn)及定位基準(zhǔn)選擇參賽選手：基準(zhǔn)及定位基準(zhǔn)選擇【教學(xué)目的和要求】通過(guò)學(xué)習(xí)基準(zhǔn)的概念及定位基準(zhǔn)的選擇，能夠分析各類基準(zhǔn)，并具備合理選擇粗、精基準(zhǔn)的初步能力?！窘虒W(xué)內(nèi)容摘要】一、基準(zhǔn)及其分類二、定位基準(zhǔn)的選擇【教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】重點(diǎn)：1.基準(zhǔn)的概念2.基準(zhǔn)的選擇原則難點(diǎn)：定位基準(zhǔn)選擇原則的具體應(yīng)用【教學(xué)方法和使用教具】講授、討論與習(xí)題【教學(xué)時(shí)數(shù)】6一、基準(zhǔn)及其分類1.基準(zhǔn)的概用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面稱為基準(zhǔn)

2、根據(jù)作用的不同。2.基準(zhǔn)的分類生產(chǎn)中可將基準(zhǔn)做如下的分類：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)測(cè)量基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。它是標(biāo)注設(shè)計(jì)尺寸的起點(diǎn)。如圖121a所示零件1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。它是標(biāo)注設(shè)計(jì)尺寸的起點(diǎn)。如圖121a所示零件在水平方向，平面A是平面B、C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，平面A也是孔7的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，孔7又是孔８的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；在垂直方向，平面D是平面E、F的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，平面D也是孔

3、7和孔8的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如圖121b所示的鉆套零孔中心線是外圓與內(nèi)孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也是端面B端面圓跳動(dòng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；端面A是端面B、C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。（2）工藝基準(zhǔn)在工藝過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)稱為工藝基準(zhǔn)。按用途不同可將其分為以下四種：①定位基準(zhǔn)在加工中用作工件定位的基準(zhǔn)稱為定位基準(zhǔn)。它代表了工件在機(jī)床或夾具上的位置。定位基準(zhǔn)又可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn):1)粗基準(zhǔn)用作定位基準(zhǔn)的表面，如果是沒(méi)經(jīng)過(guò)切削加工的毛坯面，則稱為粗基準(zhǔn)。2)精基準(zhǔn)用作定位基準(zhǔn)的表面，

4、如果是經(jīng)過(guò)切削加工的表面，稱為精基準(zhǔn)。②測(cè)量基準(zhǔn)工件在測(cè)量、檢驗(yàn)時(shí)所使用的基準(zhǔn)稱為測(cè)量基準(zhǔn)。③工序基準(zhǔn)在工序簡(jiǎn)圖上用來(lái)確定本工序加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)稱為工序基準(zhǔn)。如圖122所示圖121b所示④裝配基準(zhǔn)裝配時(shí)用來(lái)確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對(duì)位置所采用的基準(zhǔn)稱為裝配基準(zhǔn)。例如，圖121b如圖122所示為車削加工圖121b所示鉆套零件時(shí)的工序圖，A面即是B、C面的工序基準(zhǔn)。二、定位基準(zhǔn)的選擇1當(dāng)零件上有一些表面不需要進(jìn)行機(jī)械

5、加工，且不加工表面與加工表面之間具有一定的相互位置精度要求時(shí)，應(yīng)以不加工表面中與加工表面相互位置精度要求較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)。如圖123所示零件，如圖124所示的箱體零件如圖123所示零件，內(nèi)孔和端面需要加工，外圓表面不需要加工。鑄造時(shí)內(nèi)孔B與外圓A之間有偏心。為了保證加工后零件的壁厚均勻(內(nèi)外圓表面的同軸度較好)，應(yīng)以不加工表面外圓A作為粗基準(zhǔn)加工孔B(例如采用三爪卡盤夾持外圓A)。如圖124所示的箱體零件，箱體內(nèi)壁A面與B面均

6、為不加工表面。為了防止位于孔Ⅱ中心線上齒輪的外圓裝配時(shí)與箱體內(nèi)壁A面相碰，設(shè)計(jì)時(shí)已考慮留有間隙Δ，并由加工尺寸a、b予以保證（圖125a），注意1(1)使零件上有些表面之間的壁厚均勻性不致于太差，以保證其具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。(2)在產(chǎn)品中使有關(guān)零件的有關(guān)表面之間具有足夠大的間隙，以保證在產(chǎn)品的裝配和工作時(shí)，不致于發(fā)生相互碰撞。(3)使一批零件加工完畢后，在其加工精度達(dá)到要求的同時(shí)，各個(gè)零件的重量差亦不超過(guò)一定的范圍。注意2當(dāng)毛坯制造精度

7、較高時(shí)，可以考慮不遵守上述以不加工表面作為粗基準(zhǔn)的原則。2當(dāng)零件上有較多的表面需要加工時(shí)，粗基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)有利于各加工表面均能獲得合理的加工余量。為此，應(yīng)遵循以下原則：（1）為使各加工表面都能得到足夠的加工余量，應(yīng)選擇毛坯上加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。如圖126所示（2）為保證某重要加工表面的加工余量小而均勻，應(yīng)以該重要加工表面作為粗基準(zhǔn)。如圖127所示當(dāng)零件上有多個(gè)重要加工表面時(shí)，應(yīng)選擇加工余量要求最嚴(yán)格的那個(gè)表面作為粗基準(zhǔn)。（3）

8、粗基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)盡可能使加工表面的金屬切除量總和最小。以圖127為例如圖126所示的階梯軸，應(yīng)選Φ55mm外圓為粗基準(zhǔn)，如果選Φ108mm外圓為粗基準(zhǔn)加工Φ55mm外圓表面，當(dāng)兩外圓有3mm的偏心時(shí)，則加工后的Φ50mm外圓表面的一側(cè)可能會(huì)因余量不足而殘留部分毛坯表面，從而使工件報(bào)廢。如圖127所示的機(jī)床床身零件，要求導(dǎo)軌面應(yīng)有較好的耐磨性，以保持其導(dǎo)向精度。由于鑄造時(shí)的澆注位置（床身導(dǎo)軌面朝下）決定了導(dǎo)軌面處的金屬組織均勻而致密，在機(jī)

9、械加工中，為保留這樣良好的金屬組織，應(yīng)使導(dǎo)軌面上的加工余量盡量小而均勻3粗基準(zhǔn)應(yīng)盡量避免重復(fù)使用，通常在同一尺寸方向上(即同一自由度方向上)只允許使用一次。如圖128所示，4當(dāng)以粗基準(zhǔn)定位加工一些表面時(shí)，在加工出來(lái)的表面中，應(yīng)有一些表面便于作為后續(xù)加工的精基準(zhǔn)。由于粗基準(zhǔn)應(yīng)盡量避免重復(fù)使用，如果在后續(xù)的加工中，沒(méi)有合適的精基準(zhǔn)，則只能再選另外一些粗基準(zhǔn)繼續(xù)加工其它表面，這常常也是不合理的，而應(yīng)以加工出來(lái)的表面作為精基準(zhǔn)繼續(xù)加工。因此，以

10、粗基準(zhǔn)定位加工出來(lái)的表面中，應(yīng)有一些表面能便于作為后續(xù)加工的精基準(zhǔn)，這樣才能保證后續(xù)加工的順利進(jìn)行和加工精度的不斷提高。如圖128所示，工件以表面B為粗基準(zhǔn)加工表面A之后，如果仍以表面B為粗基準(zhǔn)加工表面C，由于不能保證工件軸心線在前后兩次裝夾中位置的一致性，就必然導(dǎo)致加工出來(lái)的表面A與C之間產(chǎn)生較大的同軸度誤差。在處理上述由粗基準(zhǔn)向精基準(zhǔn)過(guò)渡的問(wèn)題時(shí)，在下列情況下可以例外：●當(dāng)毛坯質(zhì)量很高，而加工表面之間的位置精度要求較低時(shí)，可以重復(fù)使

11、用同一組毛坯表面作為粗基準(zhǔn)。●在后續(xù)工序中，當(dāng)主要的定位基準(zhǔn)已經(jīng)是精基準(zhǔn)，為了保證本工序的加工表面與某一不加工表面的相互位置精度時(shí)，仍可用此不加工表面作為次要的定位基準(zhǔn)?！癞?dāng)工件上影響加工表面位置精度的基準(zhǔn)已經(jīng)是精基準(zhǔn)，對(duì)于那些僅為了工件裝夾方便等原因所選用的粗基準(zhǔn)（對(duì)加工精度無(wú)影響），可以在加工過(guò)程中反復(fù)使用。5應(yīng)盡量選擇沒(méi)有飛邊、澆口、冒口或其它缺陷的平整表面作粗基準(zhǔn)，使工件定位準(zhǔn)確穩(wěn)定，夾緊可靠。（二）精基準(zhǔn)的選擇當(dāng)以粗基準(zhǔn)定位加

12、工出了一些表面之后，在后續(xù)的加工中，就應(yīng)以精基準(zhǔn)作為主要的定位基準(zhǔn)。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，主要考慮的問(wèn)題是如何便于保證加工精度和裝夾方便、可靠。精基準(zhǔn)的選擇，一般應(yīng)遵循以下原則。1基準(zhǔn)重合原則直接選用加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（或工序基準(zhǔn)）作為定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)重合原則。按照基準(zhǔn)重合原則選用定位基準(zhǔn)，便于保證加工精度，否則會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差，影響加工精度。如圖1291210所示，如圖129所示的零件，表面A、B及底面D已經(jīng)加工，現(xiàn)加工表面C。當(dāng)加工表

13、面C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為表面B（如圖1210所示），如果仍以表面A為定位基準(zhǔn)，就違背了基準(zhǔn)重合原則，會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。從圖中可以明顯看出，加工表面C相對(duì)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)B的位置精度不僅受到本工序加工誤差的影響，而且還會(huì)受到由于基準(zhǔn)不重合所帶來(lái)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（B面）相對(duì)定位基準(zhǔn)（A面）之間的位置誤差的影響。2基準(zhǔn)統(tǒng)一原則當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位，可以比較方便地對(duì)其余多個(gè)表面進(jìn)行加工時(shí)，應(yīng)盡早地在工藝過(guò)程的開(kāi)始階段就把這組精基準(zhǔn)加工出來(lái)，并達(dá)到一定的精度，

14、在以后各道工序（或多道工序）中都以其作為定位基準(zhǔn)，就稱為基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)多數(shù)表面采用同一組基準(zhǔn)定位加工，避免了基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來(lái)的誤差，有利于保證這些表面間的位置精度。(2)由于多數(shù)工序采用的定位基準(zhǔn)相同，因而所采用的定位方式和夾緊方法也就相同或相近，有利于使各工序所用夾具基本上統(tǒng)一，從而減少了夾具設(shè)計(jì)和制造所需的時(shí)間和費(fèi)用，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。(3)為在一次裝夾下有可能加工出更多的表面提供了有利條件。因而

15、有利于減少零件加工過(guò)程中的工序數(shù)量，簡(jiǎn)化了工藝規(guī)程的制訂。由于工件在加工過(guò)程中裝夾次數(shù)減少，不僅減少了多次裝夾所帶來(lái)的裝夾誤差和裝卸工件的輔助時(shí)間，并且為采用高效率的專用設(shè)備和工藝裝備創(chuàng)造了條件。3互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工原則當(dāng)工件上存在兩個(gè)相互位置精度有要求的表面，可以認(rèn)為它們彼此之間是互為基準(zhǔn)的。如果這些表面本身的加工精度和其間的相互位置精度都有很高的要求，且均適宜作為定位基準(zhǔn)時(shí)，則可采用互為定位基準(zhǔn)的辦法來(lái)進(jìn)行反復(fù)加工。即先以其中一個(gè)表

16、面為基準(zhǔn)加工另一個(gè)表面，然后再以加工過(guò)的表面為定位基準(zhǔn)加工剛才的基準(zhǔn)面，如此反復(fù)進(jìn)行幾輪加工，就稱為互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工原則。這種加工方案不僅符合基準(zhǔn)重合原則，而且在反復(fù)加工的過(guò)程中，基準(zhǔn)面的精度愈來(lái)愈高，加工余量亦逐步趨于小而均勻，因而最終可獲得很高的相互位置精度。4自為基準(zhǔn)原則選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，稱為自為基準(zhǔn)原則。有些精加工和光整加工工序要求加工余量必須小而均勻時(shí)，經(jīng)常采用這一原則。如圖127所示的機(jī)床床身零件在最后精磨床身

17、導(dǎo)軌面時(shí)，經(jīng)常在磨頭上裝上百分表，工件置于可調(diào)支承上，以導(dǎo)軌面本身為基準(zhǔn)進(jìn)行找正定位，保證導(dǎo)軌面與磨床工作臺(tái)平行后，再進(jìn)行磨削加工來(lái)保證磨削余量的小而均勻，以利于提高導(dǎo)軌面的加工質(zhì)量和磨削生產(chǎn)率。有的加工方法，如浮動(dòng)鉸孔、拉孔、珩磨孔以及攻絲等，只有在加工余量均勻一致的情況下，才能保證刀具的正常工作。一般常采用刀具與工件相對(duì)浮動(dòng)的方式來(lái)確定刀具與加工表面之間的正確位置。這些都是以加工表面本身作為定位基準(zhǔn)的實(shí)例。按自為基準(zhǔn)原則加工時(shí)，只能

18、提高加工表面本身的尺寸精度和形狀精度，而不能提高其位置精度。加工表面與其它表面之間的位置精度，需由前面的有關(guān)工序來(lái)保證，或在后續(xù)工序中保證。（三）輔助基準(zhǔn)的應(yīng)用為了滿足工藝上的需要，在工件上專門設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)稱為輔助基準(zhǔn)。在機(jī)械加工時(shí)，一般均優(yōu)先選擇零件上的重要工作表面作為定位基準(zhǔn)。但有時(shí)會(huì)遇到一些零件，這些重要的工作表面不適宜選作定位基準(zhǔn)。這時(shí)為了定位的需要，將零件上的一些本來(lái)不需加工的表面或加工精度要求較低的表面（如非配合表面），按