应用工件定位的道理剖析零件位置公差标注中基准的选择.doc

运用工件定位的原理分析零件位置公差标注中基准的选择 管纳英（常州液压成套设备厂有限公司 江苏常州 213161） 摘 要：在位置公差的标注中，基准选择不当会直接降低零件的位置精度，缩短产品的使用性能和寿命，影响零件的加工、检验和装配。本文创新地将工件定位原理运用到三峡水电厂闸门的液压启闭机基准选择中，大大提高了零件的位置精度，取得了明显的效果。 关键词：定位原理，位置公差，被测要素，基准要素，分析和选择 一、 前言 在位置公差的标注中，基准的合理分析与正确选择是一项极为重要的工作。如果基准选择不当，这不仅会对零件的加工、检验和装配等带来不利的影响，而且会直接影响到零件的位置精度，并对产品的使用性能和寿命带来很大的影响。在这里向大家介绍一种行之有效的有关位置公差标注中基准分析和选择的方法。 在图样上标注零件的位置公差，实际上就是通过确定零件上被测要素与基准要素之间的相对位置来保证其位置精度。而工件在机床夹具上的定位，实际上是通过确定加工表面与定位基准之间的相对位置来保证其加工精度。因此，位置公差标注中基准的选择与工件在机床夹具中定位基准的选择非常相似。我们知道，加工表面与定位基准之间的相对位置是通过工件上定位基准的定位以限制加工表面的位置自由度来保证的。因此，位置公差的标注也可以看成是通过正确选择基准要素的“定位”来限制被测要素自由度，从而保证被测要素与基准要素之间的相对位置精度。所以，我们可以运用工件在机床夹具中的定位原理来分析位置公差标注中基准的选择。 二、 基本原理 我们知道一个自由运动的工件在空间的位置是任意的、不确定的，为保证加工表面的精度，在工件加工之前，首先要使工件占有某个确定的位置，而这一确定的位置是通过选择定位基准来限制工件的自由度实现的。如图1所示，工件在空间直角坐标系中可以沿X轴、Y轴、Z轴的方向分别移动，以及绕X轴、Y 图 1 轴、Z轴分别转动，习惯上用 分别表示沿X轴、Y轴、Z轴的移动自由度，用 、 、 分别表示沿X轴、Y轴、Z轴的转动自由度，由此可见，工件要获得确定的位置，就必须限制工件六个自由度，当然，定位基准的选择不是唯一的，它有不同的选择原则。若从保证加工精度的要求出发，最好根据“基准重合”原则来选择，即以设计基准作为定位基准。因此，与此相似的，位置公差的标注实际上只要限制影响被测要素与基准要素位置精度的那些自由度。而这些自由度的限制就相当于以基准要素的“定位”（相对于符合“基准重合”原则）来实现的。因此在标注位置公差时，我们就可以应用工件的定位原理来对基准要素所能限制的自由度进行分析，从而保证基准要素选择的正确性。 三、 位置公差标注中位置自由度的分析 图2-1 图2-2 图2-3 基准要素就是构成零件几何特征的点、线、面。当基准要素为点（如球心等）时，其有三个位置自由度，即 三个移动自由度，如图2-1所示，故要确定A点的位置只要限制其三个移动自由度即可。当基准要素为直线（如圆柱的轴线等）时，其有四个位置自由度，即两个移动自由度 和两个转动自由度 、 ，如图2-2所示，故要确定其位置只要限制这四个自由度即可，当基准要素为平面时，其有三个位置自由度，即 、 、 ，如图2-3所示，故只要限制这三个自由度，该平面的空间位置就唯一地确定下来了。 被测要素的位置自由度分析与基准要素相同。在位置公差标注中基准的选择过程也就是位置自由度的分析过程。一个基准要素所能限制被测要素的位置自由度数目不可能超过基准要素本身所具有的位置自由度数目。事实上，只有当被测要素的某个位置自由度同时是基准要素的位置自由度时，则位置自由度才能被限制。因此，为了限制被测要素的所有位置自由度，有时只需一个基准就可以了，但有时却需要两个或两个以上的基准要素才行。如图3所示的位置公差的标注就是一个多基准的实例。 当采用多个基准来限制被测要素位置时，是否会出现自由度被重复限制的“过定位”现象呢？如果出现了“过定位”，那么这时会不会产生干涉和矛盾？下面就结合图3来分析这一问题。 在图3中，φD孔的轴线具有四个位置自由度，即 、 、 ，若只选择一个基准要素 图3 显然是不够的。为此，这里选择了A、B、C三个基准构成一个三基面体系来共同限制被测要素孔φD轴线的四个自由度。根据前面的分析我们知道，A、B、C三个基准面各能限制三个自由度，它们分别是 、 、 和 、 、 及 、 、 。但是，只有当被测要素的某个自由度同时是基准要素的自由度时，该位置自由度才能被限制。