7.3.1 定位基准的选择
1．基准及其分类
在机床上加工工件时，必须使工件在机床或夹具上处于某一正确的位置，这一过程称为定位。工件定位之后一般还需夹紧，以便在承受切削力时仍能保持其正确位置。
基准是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。根据基准的作用不同，可分为设计基准和工艺基准。
（1）设计基准。设计基准是在零件图上用于标注尺寸和表面相互位置关系的基准。例如图7-9所示的衬套，轴线O-O是各外圆表面及内孔的设计基准；端面A是端面B、C的设计基准；内孔表面D的轴心线是φ40h6外圆表面的径向跳动和端面B端面跳动的设计基准。作为设计基准的点、线、面在工件上不一定具体存在（如孔的中心、轴心线、基准中心平面等），而常常由某些具体表面来体现，这些表面可称为设计基面。
图7-9 衬套
（2）工艺基准。在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。根据用途不同，工艺基准可以分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。
1）工序基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准。其所标注的加工面位置尺寸称为工序尺寸。工序图是机械加工工序卡片中的工艺附图，加工表面用粗实线绘制，其余表面用细实线绘制。如图7-10中，A为加工表面，h为工序尺寸，底面B为工序基准。
2）定位基准。在加工时，为了保证工件相对于机床和刀具之间的正确位置所使用的基准称为定位基准。它是工件上与夹具定位元件直接接触的点、线、面。在图7-11中，加工ΦE孔时，为保证对A面的垂直度，要用A面作为定位基准；为保证L1、L2的距离尺寸，要用B、C面作为定位基准。
图7-10 工序基准
图7-11 定位基准
图7-12 测量基准
1—工件 2—深度游标卡尺
定位基准除了是工件的实际表面外，也可以是表面的几何中心、对称线或对称面等，因此，有时定位基准在工件上不一定具体存在，但它是由一些相应的实际表面来体现的，如内孔或外圆的中心线由内孔表面或外圆表面来体现，这些表面称为定位基面。
3）测量基准。在测量工件时，用于测量已加工表面的尺寸及各表面之间位置精度的基准称为测量基准。如图7-12所示，用深度游标尺测量槽深时，平面A为测量基准。
4）装配基准。在机器装配时，用来确定零件或部件在机器中正确位置的基准称为装配基准。如图7-13所示，定位环孔D（H7）的轴线是设计基准，在进行装配时又是装配基准。
图7-13 装配基准
1—定位环 2—凹模 3—螺钉 4—销钉
2．定位基准的选择
在零件加工过程中，定位基准的选择不仅影响工件的加工精度，而且对同一个被加工表面所选用的定位基准不同，其工艺路线也可能不同。合理选择定位基准对保证零件加工质量起着决定性的作用。
定位基准分粗基准和精基准两种。以毛坯上未加工的表面作定位基准的为粗基准；经过机械加工的表面作定位基准的为精基准。
在制定零件机械加工工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准定位将工件加工到设计要求，然后考虑选择什么样的粗基准定位，将用做精密基准的表面加工出来。
（1）粗基准的选择原则。选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基准面。具体选择时应考虑下列原则：
1）对于有不加工表面的工件，为保证不加工表面与加工表面之间的相对位置要求，一般应选择不加工表面为粗基准。如图7-14所示套类零件，外圆表面1为不加工表面，选择外圆表面1为粗基准加工孔和端面，加工后能保证孔与外圆柱面间的壁厚均匀。
2）如果要保证某加工表面（相对重要表面）切除的余量均匀，应选该表面作粗基准。如图7-15所示的车床床身，应选导轨面为粗基准加工床身底平面，可消除较大的毛坯误差，使底平面与导轨毛面基本平行，见图7-15（a）；再以底平面为基准加工导轨面时，导轨面的加工余量就比较均匀，而且比较小，见图7-15（b）。
图7-14 套的粗基准选择
图7-15 床身加工粗基准选择
3）为保证各加工表面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量小的表面作粗基准。如图7-16所示阶梯轴，选择φ55mm外圆作粗基准，它的加工余量较小。若选择φ108mm的外圆表面为粗基准加工φ55mm外圆表面，由于毛坯两外圆的偏心为3mm，加工后的φ50mm的外圆表面会因一侧加工余量不足而出现部分毛面，造成工件报废。
图7-16 阶梯轴粗基准选择
4）选作粗基准的表面，应尽可能平整，不能有飞边、浇口、冒口或其他缺陷，以便使工件定位可靠，夹紧方便。
5）同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次。因为毛坯面粗糙且精度低，定位精度不高，若重复使用，在两次安装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高的表面，常常会造成超差而使零件报废。
（2）精基准的选择原则。选择精基准主要应考虑如何减少定位误差，使安装方便、正确、可靠，以保证加工精度。为此一般遵循如下原则：
1）基准重合原则。应尽量选择零件上的设计基准作为精基准，即“基准重合”的原则。如图7-17（a）所示的轴承座，1、2表面已加工完毕，现欲加工孔3，要求孔3轴线与设计基准面1之间的尺寸为
。如果按图7-17（b）所示，用2面作为定位精基准，则工序尺寸为
。尺寸A成为间接得到的尺寸。因2面与1面之间的尺寸有公差δ B，所以有Amin=E−（δ B+B），Amax=E+δ E−B，则δ A=Amax−Amin=δ E+δ B，δ B为前道工序公差，由于基准不重合而影响到尺寸A。由此可见，当加工一批零件时，在孔3轴线与1面之间尺寸A的误差中，除因其他原因产生加工误差外，还包括因定位基准与设计基准不重合引起的定位误差。该误差ε定位=δB。如果按图7-17（c）所示，用1面直接作为精基准，此时的定位基准与设计基准相重合，则ε定位=0。
为此，定位精基准应尽量与设计基准重合，否则会因基准不重合而产生定位误差，有时还会因此造成零件尺寸超差而报废。
图7-17 定位误差与定位基准选择的关系
2）基准统一原则。在加工位置精度较高的某些表面，应尽可能在多数工序中采用同一组精基准，即“基准统一”的原则。这样可以保证加工表面的相互位置精度。例如加工轴类零件时，采用两中心孔定位加工各外圆表面，可保证各外圆表面之间同轴度误差较小；齿轮加工采用“一孔一面”作为精基准进行滚齿、剃齿等加工；箱体加工采用“一面两销孔”作为多道工序的精加工基准。
基准统一不仅可以避免因基准变换而引起的定位误差，而且在一次安装中能加工出较多的表面，既便于保证各个被加工表面间的位置精度，又有利于提高生产率。
3）自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，这时应尽可能用加工表面自身为精基准。该表面与其他表面之间的位置精度应由先行工序予以保证。例如磨削车床导轨面时，就利用导轨面作为基准进行找正安装，以保证加工余量少而均匀。还有浮动镗刀镗孔、无心磨外圆、圆孔拉刀拉孔等均采用自为基准原则。
4）互为基准原则。当两个被加工表面之间位置精度较高、要求加工余量小而均匀时，多以两表面互为基准进行加工。如图7-18（a）所示，导套在磨削加工时为保证φ32H8与φ42k6的内外圆柱面间的同轴度要求，可先以φ42k6的外圆柱面为基准在内圆磨床上加工孔φ32H8，如图7-18（b）所示。然后再以φ32H8内孔作定位基准，在心轴上磨削φ42k6的外圆，则容易保证各加工表面都有足够的加工余量，达到较高的同轴度要求，如图7-18（c）所示。
在生产实际中，选择定位粗、精基准有时是相互矛盾的，这时就需要结合实际情况，从解决主要问题着手，对加工全过程的定位基准通盘考虑，灵活运用，确定出切合实际的合理方案。
图7-18 采用互为基准磨内孔和外圆
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