3-2工件加工时的定位与基准

1、一、一、 基准的类别基准的类别 基准基准就是用来确定生产对象上几何要素间的几何就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。关系所依据的那些点、线、面。 根据基准的不同作用，常将基准分为根据基准的不同作用，常将基准分为设计基准设计基准和和工艺基准工艺基准两大类。工艺基准因不同的工艺内容又分两大类。工艺基准因不同的工艺内容又分为为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。 3-2 工件加工时的定位与基准工件加工时的定位与基准 基准的分类基准的分类基准基准设计基准设计基准工艺基准工艺基准工序基准工序基准定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准

2、装配基准（一）基准的概念（一）基准的概念O1CH3H2H1O2ABH4二二. .设计基准设计基准1. 定位基准定位基准（一）基准的概念 在零件工程图上在零件工程图上所采用的基准。所采用的基准。AC 图示零件在加工图示零件在加工C面时，若装面时，若装夹基面为夹基面为A面，则加工面，则加工C面的定面的定位基准为位基准为A面。面。 是指在加工过程中确定工件在机是指在加工过程中确定工件在机床或夹具中占有的正确位置的基准。床或夹具中占有的正确位置的基准。三三. .工艺基准工艺基准DAB L1 bL2 工序基准CH1H 测量基准 工序基准工序基准是工序图上用来确定本道工是工序图上用来确定本道工序被加工表面

3、加工尺寸、位置公差的基序被加工表面加工尺寸、位置公差的基准。在图中，准。在图中，C面位置由尺寸面位置由尺寸L1确定，其确定，其设计基准为设计基准为B面；但加工时从工艺上考虑，面；但加工时从工艺上考虑，需按尺寸需按尺寸L2加工，则加工，则L2为本道工序的工为本道工序的工序尺寸，序尺寸，A面即为工序基准。面即为工序基准。 测量基准测量基准是指在测量时所采用的基准。是指在测量时所采用的基准。用来确定被测量尺寸、形状和位置的基用来确定被测量尺寸、形状和位置的基准。如图所示的零件，键槽深度的设计准。如图所示的零件，键槽深度的设计尺寸为尺寸为H，零件加工后，则需测量尺寸，零件加工后，则需测量尺寸H1来检验

4、键槽深度，则圆柱表面是其测来检验键槽深度，则圆柱表面是其测量基准。量基准。2. .工序基准工序基准3. .测量基准测量基准（一）基准的概念 L34. .装配基准装配基准DAB L2 L1 D面的设计基准是面的设计基准是B面，面，但但L1的尺寸测量不方便，的尺寸测量不方便，故故D面的测量基准为面的测量基准为A面。面。 装配基准装配基准是指装是指装配时，用来确定零配时，用来确定零件或部件在产品中件或部件在产品中的相对位置所采用的相对位置所采用的基准。的基准。A3A2A1A0基准重合是工程设计中应遵循的一个基本原则基准重合是工程设计中应遵循的一个基本原则（一）基准的概念（二）工件的装夹方法（二）工件

5、的装夹方法一、工件装夹的定义 为了使工件成形，工件与刀具之间要有相对运动。因此工件相对于刀具的位置要确定，并且在切削过程中，工件的相对位置需保持不变。 定位：工件在机床或夹具上占有正确位置的过程被称之为定位。 夹紧夹紧：保持工件定位时的正确位置不变的过程被称之为夹紧。 装夹（安装）装夹（安装）：定位和夹紧的过程。 随着批量、加工精度要求、工件的大小不同，工件在装随着批量、加工精度要求、工件的大小不同，工件在装夹中的定位方法也不同。夹中的定位方法也不同。二、装夹方式 用划针、百分表等测量工具直接在机床上找正工件的位置。 例：在四爪卡盘上加工一套类零件，要求待加工表面A与外圆表面B同轴。可按外圆表

6、面用划针、百分表来找正。 四爪卡 A B适应范围：适应范围： 零件形状简单、定位精度要求低。零件形状简单、定位精度要求低。 工件批量小、采用夹具不经济。工件批量小、采用夹具不经济。 对工件的定位精度要求特别高，采用夹具不能保证精度时，对工件的定位精度要求特别高，采用夹具不能保证精度时，只能用精密量具直接找正定位。只能用精密量具直接找正定位。 （0.010.005mm0.010.005mm） 1. 直接找正定位的装夹（二）工件的装夹方法2. 按划线找正定位的装夹 划出对称线、中心线、各待加工表面的加工线，并检查它们与各不加工表面的尺寸与位置，然后按照划好的线找正工件在机床上的位置。适应范围： 工

7、件批量小、零件形状复杂。 尺寸及重量都很大的铸件或锻件。 毛坯的尺寸及公差很大，表面很粗糙，一般无法直接采用夹具。（二）工件的装夹方法3. 专用机床夹具定位的装夹 目前，对于中、小尺寸的工件，都用夹具定位来装夹。 工件按定位原理在夹具中定位并夹紧，夹具以一定的位置安装在机床上，不需要进行找正。用夹具定位的装夹适应范围： 工件批量较大。 中小尺寸。 较高的定位精度要求，且稳定。工件（二）工件的装夹方法（三）定位原理（三）定位原理xyzxyz一、刚体假设一、刚体假设 把工件在机床或夹具把工件在机床或夹具上的定位转化为刚体在空上的定位转化为刚体在空间直角坐标系中约束自由间直角坐标系中约束自由度的情况

8、来分析。度的情况来分析。 一个物体在空中间可以有六个独立的运动。它在一个物体在空中间可以有六个独立的运动。它在直角坐标系可以有直角坐标系可以有3个平移运动和个平移运动和3个转动。个转动。 如果要确定刚体在直角坐标系中的位置，需对其如果要确定刚体在直角坐标系中的位置，需对其自由度进行约束。即对自由度进行约束。即对 进行约束。进行约束。, x, y, z, x, yzxyz二、定位原理二、定位原理xyz 在端面布置一个约在端面布置一个约束点束点6，则限制刚体的自，则限制刚体的自由度：由度：x 在侧面布置两个约在侧面布置两个约束点束点4、5，则限制刚体，则限制刚体的自由度：的自由度：z, y456

9、布置布置3个不共线的约个不共线的约束点束点1、2、3，则限制刚，则限制刚体的自由度：体的自由度：, z, xy 1个约束点限制刚个约束点限制刚体的体的1个自由度。个自由度。213 用六个点用六个点(实际上相当于支承实际上相当于支承点的定位元件点的定位元件)与工件接触，每与工件接触，每个固定点限制工件的一个自由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，这样图中刚体的六个自由度完全限制了。度完全限制了。 六个支承点完全限制了刚体的六个自由度，工件既六个支承点完全限制了刚体的六个自由度，工件既不能移动，也不能转动，刚体在空间的位置是确定的。不能移动，也不能转动，刚体在空间的位置是确定的

10、。由此可见，要使工件完全定位就必须限定工件在空间由此可见，要使工件完全定位就必须限定工件在空间的六个自由度，这一定律就称为的六个自由度，这一定律就称为六点定位原则六点定位原则。 1、六点定位原理、六点定位原理 工件定位目的：工件定位目的：使同批工件在机床或夹具上有正使同批工件在机床或夹具上有正确的加工位置。确的加工位置。 用夹具定位用夹具定位涉及到三层关系：涉及到三层关系： （1）工件在夹具上的定位；）工件在夹具上的定位； （2）夹具相对于机床的定位；）夹具相对于机床的定位； （3）工件相对于机床的定位）工件相对于机床的定位间接通过夹具间接通过夹具来保证的。本章主要讨论来保证的。本章主要讨论工

11、件在夹具上的定位原理工件在夹具上的定位原理。 工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力，工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力，使工件保持在准确的位置上。这种产生夹紧力的装使工件保持在准确的位置上。这种产生夹紧力的装置就是置就是夹紧装置夹紧装置。l 工件定位之目的工件定位之目的2、工件定位、工件定位 假定工件也是一个刚体，要使工件在机床上完全定位，必须限制它在空间的六个自由度。工件的正确定工件的正确定位，就是工序基准的正确定位位，就是工序基准的正确定位，由其加工要求和工序基准的形式决定。 l 工件定位的实质工件定位的实质 若工件脱离定位支承点而失去了定位，这是由于工件还没有夹紧的缘故。因此，

12、定位是使工件占有一个定位是使工件占有一个正确的位置，夹紧才使它不能移动和转动，把工件保正确的位置，夹紧才使它不能移动和转动，把工件保持在一个正确的位置持在一个正确的位置，所以定位与夹紧是两个概念，决不能混淆。 l 定位与夹紧定位与夹紧（1）定位限制自由度，几）定位限制自由度，几“点点”定位不能机械地定位不能机械地理解成几个接触点：理解成几个接触点： 限制自由度应理解为：限制自由度应理解为： 定位支承点定位支承点与与工件定位基准面工件定位基准面始终保持紧贴接触始终保持紧贴接触; 定位支承点是抽象的，通过具体定位元件来体现。定位支承点是抽象的，通过具体定位元件来体现。 定位支承点数目原则上不应超过

13、工件自由度数目；定位支承点数目原则上不应超过工件自由度数目；（2）自由度被限制，是指工件在此方向上有确定）自由度被限制，是指工件在此方向上有确定的位置的位置:不考虑外力的影响（注：定位和夹紧的区别）不考虑外力的影响（注：定位和夹紧的区别）; 工件应限制几个自由度，由工件加工技术条件来工件应限制几个自由度，由工件加工技术条件来确定。确定。3、六点定位原理的几点说明、六点定位原理的几点说明完全定位完全定位： 工件的工件的6个自由度均被限制。个自由度均被限制。不完全定位（部分定位）不完全定位（部分定位）： 工件工件6个自由度中有个自由度中有1个或几个自由度未被限制。个或几个自由度未被限制。欠定位欠定

14、位： 工件加工时必须限制的自由度未被完全限制；工件加工时必须限制的自由度未被完全限制；过定位（重复定位）过定位（重复定位）： 工件某一个自由度（或某几个自由度）同时被工件某一个自由度（或某几个自由度）同时被两个（或两个以上）定位支承点限制。（两个（或两个以上）定位支承点限制。（过定位将过定位将影响工件的加工精度，有时甚至无法对工件进行安影响工件的加工精度，有时甚至无法对工件进行安装定位，故应避免）装定位，故应避免）不影响工件加工精度的自由度允许不被限制。不影响工件加工精度的自由度允许不被限制。4、定位状态、定位状态ZXZYXYXYZYXYXYZXZYXZXZzyxxzzZ(a)(b)(c)必须

15、限制的自由度分析必须限制的自由度分析举例举例1： 在长方形工件毛坯上，用铣刀铣槽、铣台阶面和铣平面。试分析必须限制的自由度有哪些？允许不限制的自由度又有哪些？ZXZYXYXYZYXYXYZXZYXZXZzyxxzzZ(a)(b)(c)必须限制的自由度分析必须限制的自由度分析 图（图（a）中，工件上铣键槽，在沿）中，工件上铣键槽，在沿x,y,z三个轴的移动和转动方三个轴的移动和转动方向上都有尺寸要求，所以加工时必须将全部六个自由度限制。向上都有尺寸要求，所以加工时必须将全部六个自由度限制。 图（图（b）为工件上铣台阶面，只要限制五个自由度就够了）为工件上铣台阶面，只要限制五个自由度就够了; 图（

16、图（c）为工件铣上平面，它只需保持高度尺寸）为工件铣上平面，它只需保持高度尺寸z，只要在工，只要在工件底面上限制三个自由度就已足够，这也是件底面上限制三个自由度就已足够，这也是不完全定位不完全定位。 举例举例2：如右图所示，在球体的如右图所示，在球体的中心加工一个不透孔，试分析必中心加工一个不透孔，试分析必须限制的自由度有哪些？允许不须限制的自由度有哪些？允许不限制的自由度又有哪些？限制的自由度又有哪些？ 解：解：由于加工的孔必须位于球的由于加工的孔必须位于球的中心，孔还有深度要求，故：中心，孔还有深度要求，故：必必须限制的自由为：须限制的自由为： （其余的三个自由度允许不限制，（其余的三个自

17、由度允许不限制，它们并不影响孔的加工精度。）它们并不影响孔的加工精度。） 、 、X Y Z必须限制的自由度分析必须限制的自由度分析D0+TDt1CCyzx0L(1)完全定位案例1 钻连杆小头孔定位方案D0+TD1) D0+TD由钻头直径来保证(1)完全定位案例1 钻连杆小头孔定位方案D0+TDt1CCcyzx0Lt1C2)x y3)3)孔心位置孔心位置x y z(1)完全定位案例1 钻连杆小头孔定位方案第一种定位方式第一种定位方式: :完全定位完全定位平面支承平面支承1 1短圆柱销短圆柱销2 2侧挡销侧挡销3 3yzx0z x yx yz(1)完全定位案例1 钻连杆小头孔定位方案 CHt2Cy

18、zx0 A A (2)不完全定位案例2 磨连杆端面的定位方案 CHt2Cyzx0 A A1) H z2)x y(2)不完全定位案例2 磨连杆端面的定位方案 CHt2Cyzx0 A A1) Hz2)x y(2)不完全定位案例2 磨连杆端面的定位方案 Ht2C平面支承平面支承1z x yyzx0第二种定位方式:不完全定位或准定位 A A(2)不完全定位案例2 磨连杆端面的定位方案 BA过定位带来的问题? 2134xyz0 z xy x(3)过定位案例3 某箱体零件的定位方案分析BA2134xyz0L(3)过定位案例3 某箱体零件的定位方案分析平面的过定位分析(3)过定位案例4 4个支承钉的平面定位

19、yzx0支承平面z x y销1x yy销2z(3)过定位案例5 一面两销定位方案x yLggTL21LxxTL21Lg = Lx(3)过定位案例5 一面两销定位方案yzx0支承平面z x y销1x yy销2z(3)过定位案例5 一面两销定位方案削边销削边销B(3)过定位案例5 一面两销定位方案支承平面z x y销1x y 削边销zyzx0(3)过定位案例5 一面两销定位方案 待加工待加工的齿轮的齿轮z x yx yx y(3)过定位案例6 滚齿加工的定位方案 (3)过定位案例6 滚齿加工的定位方案(3)过定位案例1 钻连杆小头孔定位方案过定位造成的后果：（1 1）使工件或夹具元件变形，引起加工

20、误差；）使工件或夹具元件变形，引起加工误差；（2 2）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销） 过定位一般是不允许的。过定位一般是不允许的。连杆的过定位a）XZYXa1）XZYXXZa2）YXXZa3）YX(3)过定位案例1 钻连杆小头孔定位方案平面支承1短圆柱销2侧挡销3yzx0 x yzx yD0+TDt1C (4)欠定位案例1 钻连杆小头孔定位方案平面支承1短圆柱销2yzx0 x yzx yD0+TDt1C第四种定位方式第四种定位方式: :欠定位欠定位(4)欠定位案例1 钻连杆小头孔定位方案小结小结: :第四种第四种: :欠定位欠定位第一种第一种: :完全定位完全定位第三种第三种: :过定位过定位 第二种第二种: :不完全定位或准定位不完全定位或准定位尽量避免!4、定位状态、定位状态（1