从一个零件的加工看合理选择定位基准的重要性

定位基准是工件加工时用以确定被加工表面位置的基准。在工件加工时，能否应用基准选择的原则，合理地选择定位基准，正确地确定出某一序的粗基准、精基准或辅助基准，做到基准重合或基准统一，直接影响到工件加工的质量、效率及经济性。下面，我们通过一个零件的加工看一下合理选择定位基准的重要性。

图一所示零件是万能渐开线检查仪零位校正器。该件是铸件，形状不规则，加工时很难保证图纸上关于“M6×0.5-6H中心线与ф45H7轴线相交且垂直度允差0.3mm”的技术要求。长期以来，废品率在50％左右。本人通过对原工艺过程及各工序的具体操作方法进行分析，发现车、铣及钳工三序均易出问题，原因就是定位基准选择不当。下面做一下具体分析。

原工艺过程如下：①、消除应力②、清砂去飞刺③、划工件中心线④、车大端面及ф45H7孔⑤、铣小头尺寸14*两面⑥、划孔线⑦、钻攻细纹孔及修外形⑧、喷漆。

原具体操作方法如下：

如图一所示，第③序划出工件中心线及车用圆周线，并使两线在图示方向上垂直，同时在大端面上划出端面中心线。第④序普通车床上用四爪卡盘卡住大头（卡盘内是小头），操作者用划针和尾座顶尖按车用圆周线和大端面中心线来找正工件，以使得工件中心面（由工件中心线和端面中心线所组成的平面）能够平行于车床主轴轴线，以便保证车加工后小头中心与ф45H7孔轴心的位置精度和工件中心面与大端面的垂直精度。从而便于后序加工能够实现图纸的技术要求。那么，这种定位加工的方法效果能否如愿？下面做一下误差分析。

按上述定位夹紧方法，存在着影响定位精度的四项误差（此处不讨论划线误差）。

1.设计基准为工件中心，而定位基准却是车用圆周线，由于车用圆周线与工件之间所必然存在的位置误差，因此出现了基准不符误差δj。

2.操作者按车用圆周线用划针找正时的视差δs1。

3.操作者用机床尾座顶尖按大端面中心找正时的视差δs2。

4.由于毛坯表面定位不稳夹紧时工件受力位移产生的定位误差δy（责任心差的操作者犹为严重）。

该四项误差的综合效果是随机的，或相互补偿、或相互累积。在此，本人仅论述后者。

通过上述分析可知，由于定位基准的错误，车加工后的工件大端面对工件中心面的垂直度误差＝δj＋δs1＋δy。

因此工件中心面对工件大端面的垂直度误差′＝1202*32.5≈1.8（见图一，120为工件高度尺寸、32.5为R32.5）。

通过上式可看出，形成了1.8倍的放大误差。

因为ф45H7孔与大端面一次装夹完成，所以二者的位置误差可忽略。因此，工件中心面对ф45H7孔的轴线平行度误差为∥＝′。故而，小头中心对ф45H7孔的轴线的位置度误差为w＝∥＋δs2＝1.8（δj＋δs1＋1δy）＋δs2。

在这种情况下，后序加工很难满足图纸上关于“M6×0.5-6H中心线与ф45H7轴线相交且垂直度允差0.3mm”的技术要求。既使后序通过钳工硬性找正的方法来满足此项要求，也得因为M6×0.5-6H螺纹孔中心对小头外形对称度误差过大，严重影响外观质量而成为废品。

下面，对铣加工和钳工的操作做一筒要分析：如图二所示，

铣尺寸14*两平面时，由于没有一个较好的定位基准，该两面必然会与工件中心面有一个较大的垂直度误差β（用角度来表示）。而钳工恰恰又是以A端面为定位基准来加工M6×0.5-6H螺纹孔，因此，该螺孔轴线与工件中心面也相应地出现一个平行度误差β（角度），从而造成了对ф45H7轴线的位置误差。

1.实际上，如图二所示，加工出来的螺孔轴线对工件中心平面的平行度误差为β′，是由下述四项误差所形成。

2.定位面的基准角度误差β

定位面小，定位不稳造成的角度误差β1

3.由于阳冲眼不正，钻头钻孔时的倾斜误差β2

4.由于钻床主轴也存在倾斜度而造成的误差βz

既β′＝β＋β1＋β2＋βz

β′导致了螺孔轴线对ф45H7轴线的位置误差′，′＝6tgβ′

另外，还存在操作时钻头对阳冲眼不正造成的平行位移误差δy

所以，钳工加工M6×0.5-6H螺纹孔时，由于定位基准选择不当，造成了较大的加工误差。该误差（见图二）为：″＝′＋δy＝6tgβ′＋δy（此处不讨论划线误差）

通过上述论述可以看出，因为定位基准选择不当，而增大了零件的加工误差，也就无从提高零件的制造质量。

针对上述问题本人按照基准选择的原则，尽量做到“基准重合”、“基准统一”，重新设计了该工件的工艺过程如下：

消除应力②、清砂去飞刺③、划工件中心线、端面中心线及ф45H7孔中心线

④、铣尺寸22两面⑤、车ф45H7孔及大端面⑥、铣小头尺寸14*两面⑦、划螺纹孔线⑧、镗床加工M6×0.5-6H螺纹孔⑨、钳工加工其余孔及修外形⑩、喷漆。

下面，对该工艺过程和加工方法做一具体分析论述：如图三所示，

第③序划出的线确定了工件中心面；第④序铣加工时预紧在机用虎钳上，用高度规按该两条线上的A、B、C三点找正，使工件中心面对铣床的工作台面平行，用铣刀端刃加工D面。

从上面可看出，D面是在工艺基准与设计基准重合的基础上得到的。因此，得到了一个辅助精基准D面。有D面做定位基准加工第⑤、第⑥两序，使该两序的基准统一。

第⑤序在车床上用花盘装卡，用D面定位，按O1点和大端面找正加工ф45H7，这样便能够保证ф45H7轴线对工件中心线的平行度要求，从而也能实现小头中心O2对ф45H7轴线的位置度要求。

第⑥序用D面定位铣小头尺寸14*两面，由于做到了基准统一，所以该两面对工件中心面的垂直度误差可忽略。

第⑧序在镗床上加工M6×0.5-6H螺纹孔，利用一个胎具定位夹紧，在工件装入心杆之前，先找正芯杆轴线对准镗床主轴轴心，把工件装入心杆后，转动工件，将其小头的螺孔中心O2对准机床主轴后进行加工。

这种定位方法也有基准不符误差（也可以说是基准位置误差）。这是因为设计基准是孔中心线，而定位基准却是孔内圆柱面，其定位极限偏差为max＝δd+δD2

式中δd为定位心杆外径公差、δD为工件内孔公差

虽然如此，因为定位心杆外径与工件内孔尺寸精度较高，所以这种定位方法足以满足图纸上关于“M6×0.5-6H中心线与ф45H7轴线相交且垂直度允差0.3mm”的技术要求。

另外，由于工件在划线找正时的误差，工件小头外形对工件的中心的对称度也会相应地产生误差，所以在第⑨序，安排了钳工修外形的。加工内容。但是由于误差小，对外观的影响小，因此不存在由于修外形而产生严重缺陷而造成废品。

通过以上论述可以看出：在工艺设计过程中，如何应用基准选择原则，正确地确定粗基准、精基准和辅助基准，合理地选择定位基准，对于进行零件加工时，达到精度要求、保证产品质量、提高效率及其经济性都有着重大的意义。