1、定位与基准,工件定位的基本概念及原理常用定位元件及选用，定位方式基准及其分类,工件定位的基本概念及原理,（1） 定位：在进行机加工前，使工件在机床或夹具上，占据某一 正确位置的过程。 （2） 夹紧：工件定位后，通过一定的机构给工件施以一定的力，避免工件因受切削力或重力等力的作用而改变原有的位置。注：夹紧力不是越大越好，夹紧力，工件形变 ，精度，夹具结构庞大 。,一、定位与夹紧,装夹：,定位 夹紧,2. 装夹对机加工的影响,直接影响加工精度 影响生产率和劳动者的劳动强度,3. 工件的装夹方式,(1) 直接找正装夹 (2) 划线找正装夹 (3) 采用夹具装夹,(1)直接找正装夹：,工件在机床上的应
2、有位置，是通过一系列尝试而获得的。 具体做法：用千分尺以目测法 校正工件位置，一边较正，一边找正。,直接找正装夹的特点： 缺点：装夹时费时，效率低，需凭经验操作，对工人技术要 求高。 优点：夹具结构简单，可避免因夹具本身的制造误差而产生 的定位误差，因此，定位精度高。 如：加工误差 0.010.005mm，采用夹具加工难以达到。 适用场合：单件小批生产中（如工具修理车间）。,(2)划线找正装夹对重、大、复杂工件的加工，往往是在待加工处划 线，然后装上机床，工件在机床或夹具上位置按所 划的线进行找正定位。,这种装夹方式是先按加工表面的要求在工件上划线，加工时在机床上按线找正以获得工件的正确位置。
3、例如,划线找正装夹特点：定位精度不高。定位误差来源 ：划线误差 观察误差 适用场合：生产批量小，毛坯精度低，以及大型工件等不适宜采用夹具的粗加工中 。 (3)采用夹具装夹 夹具：是用来使加工对象，占有正确位置，以便接受施工，检测的装置。利用夹具进行加工，由于工件相对夹具的位置是一定的，而夹具与机床的位置关系预先调整好，这样，在切削一批零件时，不必再逐个找正定位，就能达到规定的技术要求。,特点：采用夹具装夹是一种先进的装夹方式，既能保证质量，又能节省工时，对操作者的技能要求较低，特别适用于成批大量生产 中。,二、 六点定位原理,任何刚体在空间都有六个自由度，它们分别是沿空间直角坐标系X、Y、Z轴
4、方向的移动自由度(X、Y Z)和绕三轴的转动自由度(X、Y、Z)。,1、刚体的六个自由度,用六个点(实际上相当于支承点的定位元件)与工件接触，每个固定点限制工件的一个自由度，这样图中刚体的六个自由度完全限制了。,2、六个自由度的消除与六点定位原则,不能移动，也不能转动，刚体在空间的位置是确定的。由此可见，要使工件完全定位就必须限定工件在空间的六个自由度，这一定律就称为“六点定位原则“。,六个支承点完全限制了刚体的六个自由度，工件既,六点定位原理的两点说明,一、六点支承点必须适当分布,三个支承点在一直线上，没有限制三个自由度,六点定位原理的两点说明,二、关于定位方向的确定,在外力作用下， 与基准
5、紧密结触,我们认为工件在某个方向的自 由度被限制了，就是在该方向上 有了正确的位置，并不表示在受到 脱离支承点的外力的作用下也不运动,三、常用定位元件限制的自由度,平面定位：支承钉 支承板 大平面 孔定位： 定位销 定位心轴 三爪卡盘 四爪卡盘 外圆定位：V形块 定位套筒 三爪卡盘 其他面定位：锥面,工件以平面定位,平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。如图出了平面定位的几种情况。,工件以圆孔定位,工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有
6、过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。工件以圆孔定位所限制的自由度见图 。,工件以外圆柱面定位,工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位。工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。工件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块，短V型块限制2个自由度，长V型块（或两个短V型块组合）限制4个自由度。,除平面、圆孔、外圆柱面外，工件有时还可能以其它表面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。下图为工件以锥孔定位的例子，锥度心轴限制了除绕工件自身轴线转动外的 5个自由度。,在多个表面同时参与定位情况下，各定位表面所起作用有主次之分。通常称定位点数
7、最多的表面为主要定位面或支承面，称定位点数次多的表面为第二定位基准面或导向面，称定位点数为 1 的表面为第三定位基准面或止动面。,完全定位：全部限定工件的六个自由度。不完全定位：至少有一个自由度未被限制。 是否所有的工件加工时在夹具中都必须完全定位呢？不一定。究竟应该限制哪几个自由度，根据零件的具体加工要求来定。因我们讨论的是调整法定程切削加工，即刀具或工作台的行程调整至规定的距离为止，这样，在哪一个方向上有尺寸要求，就必须限制与此尺寸方向有关的自由度，否则用定程切削，就得不到该工序所要求的加工尺寸。,四、完全定位和不完全定位,不完全定位（部分定位）,应该限制: Y、Z方向的移动自由度 Y、Z
8、的转动自由度,完全定位与不完全定位,工件应限制的自由度,注： 不需完全定位的加工工序中，采用完全定位固然可以，但增加了夹具的复杂程序。在机械加工中，一般为了简化夹具的定位元件结构，只要对影响本工序的加工尺寸的自由度加以限制即可。（必须限制的自由度=实际限制的自由度）,五、过定位与欠定位,欠定位：加工中，工件定位点数少于应限制的自由度数。会产生不良后果（图）。 2.过定位：一般来说过定位将使工件定位不确定，夹紧后会使工件或定位元件产生变形。 过定位：工件的某个自由度被限制两次以上。,1.欠定位分析：定位支承点少于应限制的自由度数时，会造成什么后果？ 结果：应限制了自由度来被限制，导致加工时达不到
9、要求的加工精度。,欠定位,欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。,定位情况： 销：限制了 X Y(移动） X Y(转动）四个自由 支承板：限制Z(移动) X Y(转动) 三个自由度 挡销：限制Z(转动) 结果：X Y重复限制,后果：当工件定位孔与端面垂直度误差较大，而且孔与长销的间隙又很小时： 若长销刚度好，工件被压歪，连杆变形； 若长销刚度不足时，长销被夹歪 。两种情况均会引起加工的左孔的位置精度，使连杆大小头孔轴线不能平行。,过定位是否允许，要视具体情况而定： 1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。有时还是必要的，因为合理的过定位不仅不会
10、影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。 2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。,过定位分析（桌子与三角架）,图2-17 过定位分析,过定位分析,过定位示例,过定位分析,过定位示例,一面两孔定位分析,一面两孔定位干涉分析,过定位应用,HSK刀柄,传统刀柄,1:10,7:24,注：精加工中以一个精确平面代替三个支承点，刚度好，振动小，有利于提高精度。因此：过定位一般不允许，有时，若合理采用过定位，不仅不会影响零件的加工，反而有利于提高加工精度。 思考：六点
11、定位中，支承点布置不合理也将产生什么情况？三支承点在一条线上，欠定位。 二支承点转90，既过，又欠定位。,思考：不完全定位就是欠定位? 过定位不一定就是完全定位? 多于六个定位点的定位一定是过定位?,补充：定位符号的表示方法,1)方法问题：根据工序加工技术要求和工件形状的特点，确定应限制 那些自由度（总体分析法）。 分别从各个定位面所受约束来分析限制的自由度（分件分析法）。 (2)过定位有时是允许的，而欠定位决不允许，欠定位的后果只导致加工时达不到加工精度。 过定位优点：使定位可能更为可靠，如冰箱有四个支承点。 缺点：易使工件的定位精度受影响，使工件或夹具夹紧后产生变形。,总结：应用六点定位原
12、则应注意的问题,(3)把定位元件抽象地转化为相应的定位支承点，分析其限制工件在空间的自由度时应搞清以下几个概念：a.定位不考虑力的影响，工件在某一坐标方向上的自由度被限制，是指工件定位后在该坐标方向上有确定的位置，而不是指工件在受到使工件脱离支承点的外力时不能运动 b.反过来讲，夹紧不等于定位 ,随意夹紧好的工件，不能动，但它的位置是不确定的； c.六点定位原则也适用于其它形状的工件，只是定位点的分布形式有所不同； d.定位与定位误差的关系定位：解决的是定与不定的问题定位误差：解决的才是定位精度的问题。,(4) 必须结合定位基质面和定位无件的接触情况来分析、建立相对概念。,基准及其分类,用来确
13、定生产对象(工件)上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面叫做基准。 设计基准 在设计图样上所采用的基准。 工艺基准 在工艺过程中所采用的基准。 (1)定位基准 在加工中用作定位的基准 (2)测量基准 测量工件时所采用的基准 (3)装配基准 装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准 (4)工序基准 在工序图上，为了标注本工序加工面的尺寸、形状和位置，采用的基准,一、设计基准：零件设计图样上所采用的基准，称为设计基准。 一个零件可以有一个或几个设计基准。,二、工艺基准：零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。 工艺基准包括：工序基准定位基准测量基准装配基准,1、工序基准：在
14、工序图上，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、位置的基准称为工序基准。 工序基准可以采用工件上的实际点、线、面，也可以是工件表面的几何中心、对称面或对称线等。 例：,2、定位基准：工件在机床或夹具中进行加工时，用于定位的基准称为定位基准。,3、测量基准：在测量时所用的基准，称为测量基准。,4、装配基准：机器装配时，用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准，称为装配基准。,补充： 组合定位中各定位元件限制自由度分析,组合定位：工件以两个及以上定位基准的定位。,1、组合定位中各定位元件限制自由度分析,判断准则定位元件单个定位时，限制转动自由度的作用在组合定位中不变；组合定位中各定位元件单个
15、定位时限制的移动自由度，相互间若无重复，则在组合定位中该元件限制该移动自由度的作用不变；若有重复，其限制自由度的作用要重新分析判断，方法如下：,1)在重复限制移动自由度的元件中，按各元件实际参与定位的先后顺序，分首参和次参定位元件，若实际分不出，可假设；2)首参定位元件限制移动自由度的作用不变；3)让次参定位元件相对首参定位元件在重复限制移动自由度的方向上移动，引起工件的动向就是次参定位元件限制的自由度。,应用举例,例1 如图2.28工件以两孔一面在两销一面上定位，分析各元件限制的自由度。,图2.28 两销一面,单个定位时： 支承平面：限制了：,圆柱销1：限制了：,圆柱销2：限制了：,重复限制
16、 ，分析知,实际参与定位先后分不出，,假设1首参，限制：,综合结果：限制了： 且 重复限制。,2次参， 限制了,图2.29 三个V形块组合定位分析,例3：如图2.29工件以外圆柱在3个短V形块上定位，分析各元件限制的自由度。,单个定位时：,V1 限制了：,V2 限制了：,V3 限制了：,两次重复限制， 叁次重复限制，按上准则分析，实际V1、V2较V3先参与，V1、V2参与分不出先后，假设为首参限制了 ，V2次参 限制了 ；V3最后限制了 。,例2：如图2.30工件以内孔面、平面在圆柱销、支承平面上定位，分析各元件限制的自由,单个定位时：,平面限制了：,销限制了：,综合限制了,且 重复限制,例4
17、：如图2.31工件以两顶尖孔在两顶尖上定位，分析各元件限制的自由度。,图2.31 两顶尖组合定位分析,单个定位时： 固定顶尖1限制了： 均两次重复限制，按上准则分析， 固定顶尖为首参，限制了： ；后定顶尖为次参限制了： 。 活动顶尖2限制了：,例5 如图2.32工件以外圆柱在两V形块上定位，分析各元件限制的自由度。,图2.32 V形块组合定位分析右V1、左V2,单个定位时：限制了： 两次重复限制， 首参限制了 ； 次参限制了 ；限制了： 结果 仍重复限制。,2、组合定位中重复定位现象的消除方法,如下2.33图使定位元件沿某一坐标轴可移动，来消除其限制沿该坐标轴移动方向自由度的作用。,如下2.34图采用自位支承结构，消除定位元件限制绕某个(或两个)坐标轴转动方向的自由度的作用。,改变定位元件的结构，消除重复限制自由度的支承，把圆柱销改为削边销就是典型的例子。 提高定位基准之间、定位元之间的位置精度，避免重复定位的干涉。,、分析下面各定位元件都限制了哪几个自由度,
