陕西工业职业技术学院机械工程系
学习情境一 砂轮架主轴加工工艺方案制订与实施
砂轮主轴的加工计划（五）
-------工艺方案的设计（定位基准的选择）
一、布置工作任务，明确要求
二、砂轮主轴的工作条件（参照装配图1-1，回顾任务1内容）
三、砂轮架主轴结构与技术要求分析（参照零件图1-2，回顾任务1内容） 四、砂轮主轴材料及毛坯的选择（回顾任务1内容，分析确定材料及毛坯的原因） 五、砂轮主轴定位基准的选择
工件在夹具中定位时是通过一定的表面和定位元件相接触或配合来实现的，这些表面（定位基准面）和定位元件合成为定位副。定位副的选择及其制造精度将直接影响工件的定位精度和夹具的工作效率以及制造、使用性能，故对定位副的选择须提出必要的原则和要求。
1.定位基准的选择
定位基准的选择是否合理，对保证工件加工后的尺寸精度、形位精度，对加工顺序的安排以及生产率的提高和生产成本的降低均起着决定性的作用，它是制订工艺过程的主要任务之一。定位基准可分为粗基准与精基准两种。对毛坯进行机械加工时，第一道工序只能以毛坯表面作为定位基准，这种以毛坯表面作为定位基准的基准称为粗基准；以加工过的表面作定位基准的基准称为精基准。在加工中，首先使用的是粗基准，但在选择定位基准时，为了保证零件的加工精度，首先考虑的是选择精基准。
2.粗基准的选择原则
选择粗基准时，主要考虑如何保证加工面都能分配到合理的加工余量，以及加工面与不加工面之间的位置精度，同时还要为后续工序提供可靠的精基准。具体选择时一般遵循下列原则：
（1）选用不加工的表面作粗基准 这样可以保证零件的加工表面与不加工表面之间的相互位置关系，并可能在一次装夹中加工出更多的表面。如图1-61所示，铸件毛坯孔B与外圆有偏心，若以不加工的外圆面A（图（a））为粗基准加工孔B，加工时余量不均匀，但加工后的孔B与不加工的外圆面A基本同轴，较好的保证了壁厚均匀。若选择孔B作为粗基准加工时（图（b）），加工余量均匀，但加工后内孔与外圆不同轴，壁厚不均匀。应该说明的是，当零件上有多个不需要加工的表面时，应选择与需要加工表面中相对位置精度要求较高的表面作为粗基准。
（2）合理分配加工余量 对有较多加工面的工件，其粗基准选择时，应考虑合理的分配各加工表面的加工余量。
1）应保证各主要加工表面都有足够的加工余量。为满足这个要求，应选择毛坯上精度高、余量小的表面作粗基准。如图1-62所示的阶梯轴毛坯，其大小两端的同轴度
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误差为0～3mm，大端最小加工余量为8mm，小端最小加工余量为5mm。若以加工余量大的大端为粗基准先车小端，则小端可能会因加工余量不足而使工件报废。反之，以加工余量小的小端为粗基准先车大端，则大端的加工余量足够，经过加工的大端外圆与小端毛坯外圆基本同轴，再以加工过的大端外圆为精基准车小端外圆，小端的余量也就足够了。
(a) (b)
图1-62 铸件粗基准的选择
图1-63 阶梯轴毛坯粗基准的选择
2）为保证工件上最重要的表面（如机床导轨面和重要的内孔等）的加工余量均匀，应选择这些重要表面作粗基准。如图1-63所示的车床床身，导轨表面是重要表面，要求耐磨性好且在整个导轨表面内具有大体一致的力学性能。因此，加工时应选导轨表面作为粗基准加工床腿底面（图（a）），然后以床腿底面为基准加工导轨平面（图（b））。
图1-64 车床床身的粗基准选择 图1-65 重复使用粗基准示例
A、C—加工面 B—毛坯面
（3）粗基准应避免重复使用 一般情况下，在同一尺寸方向上，粗基准只允许使用一次。因为粗基准表面粗糙，定位精度不高，若重复使用，在两次装夹中会使加工表面产生较大的位置误差，对于相互位置精度要求较高的表面，常常会造成超差而使零件报废。如图1-64所示小轴的加工中，如果重复使用毛坯B面定位，分别加工表面A和C，必然会使A面与C面的轴线产生较大的同轴度误差。
（4）粗基准表面应平整 所选粗基准表面应尽可能平整，并有足够大的面积。还要将浇口、冒口和飞边等毛刺打磨掉，以便工件安装时定位可靠，夹紧方便。
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3.精基准的选择原则
精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便可靠，夹具结构简单。
（1）“基准重合”原则 所谓基准重合是指设计基准和定位基准重合。精基准选择时应尽可能选用设计基准作为定位基准，以避免产生基准不重合误差。“基准重合”原则对于保证表面间的相互位置精度（如平行度，垂直度，同轴度等）亦完全适用。
（2）“基准统一”原则 使位置精度要求较高的各加工表面，尽可能在多数工序中统一用同一基准，应尽可能在多个工序中采用同一基准，这就是“基准统一”原则，也称“基准同一”原则。例如，轴类零件加工时，一般总是先将两端面打好中心孔，其余工序都是以两中心孔为定位基准；齿轮的齿坯和齿形加工时，多采用内孔及基准端面为定位基准；箱体零件加工时，大多以一组平面或一面两孔作统一基准加工孔系和端面。
采用“基准统一”原则可较好地保证各加工面的位置精度，也可减小工装设计及制造的费用，提高生产率，并且可以避免基准转换所造成的误差。
（3）“自为基准”原则 有些精加工工序为了保证加工质量，要求加工余量小而均匀，便以加工表面自身来作为定位基准，这就是“自为基准”原则。例如图1-65所示，磨削床身导轨面时，一般以导轨面为基准找正定位，然后进行加工。此外，铰削孔、拉削孔、无心磨削、珩磨等都是应用“自为基准”原则进行加工的。
图1-66 床身导轨面的磨削 图1-67 精密齿轮内孔的磨削
1—卡盘 2—滚柱 3—齿轮
（4）“互为基准”原则 有位置精度要求的两个表面在加工时，为了使加工面获得均匀的加工余量和较高的相互位置精度，用其中任意一个表面作为定位基准来加工另一表面，这就是“互为基准”原则。例如加工精密齿轮时，通常是齿面淬硬后再磨齿面及内孔。由于齿面磨削余量小，为了保证加工要求，采用图1-66所示装夹方式。先以齿面为基准磨内孔，再以内孔为基准磨齿面，这样不但使齿面磨削余量小而均匀，而且能较好地保证内孔与齿切圆有较高的同轴度。
（5）其它原则 应选择精度较高、定位方便、夹紧可靠、便于操作及夹具结构简