第一章工件的装夹第一节工件定位的基本原理

1、数控机床维修高级应用人才培养丛书数控机床维修高级应用人才培养丛书机床夹具设计机床夹具设计2021-11-251第一章工件的装夹第一章工件的装夹第一节工件定位的基第一节工件定位的基本原理本原理数控机床维修高级应用人才培养丛书数控机床维修高级应用人才培养丛书机床夹具设计机床夹具设计n概述概述:2021-11-252n工件的装夹指的是工件的定位与夹紧。工件的装夹指的是工件的定位与夹紧。n工件在夹具中定位的任务是：使同一工工件在夹具中定位的任务是：使同一工序的一批工件都能在夹具中占据正确的序的一批工件都能在夹具中占据正确的位置。位置。n将工件定位后的位置固定下来，称为夹将工件定位后的位置固定下来，称为

2、夹紧。紧。n工件夹紧的任务是：使工件在切削力、工件夹紧的任务是：使工件在切削力、离心力、惯性力和重力的作用下不离开离心力、惯性力和重力的作用下不离开已经占据的正确位置，以保证机械加工已经占据的正确位置，以保证机械加工的正常进行。的正常进行。数控机床维修高级应用人才培养丛书数控机床维修高级应用人才培养丛书机床夹具设计机床夹具设计n补充相关工件定位的基本原理补充相关工件定位的基本原理n定位基准的基本概念：定位基准的基本概念： （1）工件定位）工件定位按照加工工艺要求，按照加工工艺要求，将工件置于夹具中，使工件在夹紧前相将工件置于夹具中，使工件在夹紧前相对于机床和刀具就占有一个预定的位置，对于机床和

3、刀具就占有一个预定的位置，或者是使同一批工件逐次放置到夹具中或者是使同一批工件逐次放置到夹具中时都能占据同一位置。时都能占据同一位置。数控机床维修高级应用人才培养丛书数控机床维修高级应用人才培养丛书机床夹具设计机床夹具设计（2）定位基准）定位基准在机械加工中用作定在机械加工中用作定位的基准。位的基准。（3）定位基面）定位基面工件定位时，作为定工件定位时，作为定位基准的点和线，往往由某些具体表面位基准的点和线，往往由某些具体表面体现出来，这种表面称为定位基面。体现出来，这种表面称为定位基面。数控机床维修高级应用人才培养丛书数控机床维修高级应用人才培养丛书机床夹具设计机床夹具设计2021-11-2

4、56 一、六点定则一、六点定则（一）自由度的概念（一）自由度的概念所谓自由度，即空间位置的不确定性一个位于空间自由状态的物体，对于空间直角坐标系来说，具有六个自由度：三个位置自由度和三个角度自由度。 即能沿OX、OY、OZ三个座标轴的移动（平移），称移动自由度，分别表示为 、 、 ；并能绕着三个座标轴转动（旋转），称转动自由度，分别表示为 、 、 。 XYZXYYYZ2021-11-2572021-11-258（二）六点定位原则（二）六点定位原则 定位的实质：就是限制自由度。工件的六个自由度如果都加以限制了，工件在空间的位置就完全被确定下来了。（三）六点定位法则（三）六点定位法则 通常，一个支

5、承点限制工件的一个自由度。 使用合理设置的六个支承点，与工件的定位基准相接触，以限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全被确定的方法，称为六点定位法则。2021-11-2510（总结）六点定位法则（总结）六点定位法则定位定位限制自由度限制自由度限制六个自由度限制六个自由度定位定位(1) 长方体举例：长方体举例： 各限制了哪些自由度？各限制了哪些自由度？2021-11-2511一个平面一个平面3 （ ）一条直线一条直线2（ ）一个点一个点1（ ）YZXYXZ(1) 长方体举例：长方体举例： 各限制了哪些自由度？各限制了哪些自由度？2021-11-2512（2）圆柱体的定位分析：）圆柱体的定

6、位分析：各限制了哪些自由度？一个圆柱面（定位基面）二条一个圆柱面（定位基面）二条素线素线4( )一个销（一个点）一个销（一个点）1( )一个销（一个点）一个销（一个点）1( )YXZXZY2021-11-2513（四）、六点定位规则（四）、六点定位规则 ： 合理分配定位点，即用六个支承可以完全限制工件六个自由度的方法。从以上定位分析可得出如下结论：（1） 定位支承点的合理分布主要取决于定位基准（基面）的形状和位置。（2） 在定位过程中，通常要选择几个表面作定位基准。2021-11-2514（五）、定位基准的功能：（五）、定位基准的功能：1、主要定位基面：自由度限制数为3个（大平面）选大平面，在

7、布点时要注重受力的平衡性。2、导向定位基面：限制自由度为2个（两个支承点）一般选窄长的表面，距离间隔要远。3、双导向定位基面：限制自由度数为4个，长圆柱面。4、双支承定位基面：限制自由度为2个，短圆柱面。5、止推定位面：限制一个移动自由度，自由度方向为导向方向。6、 防转定位基面：限制一个转动自由度的表面定位。 2021-11-2516（六）、注意：（六）、注意：（1）定位支承点必须是与工件定位基面密切接触配合。（2）定位是确定位置，不考虑受力后运动的因素，保证定位可靠不受力影响的过程是夹紧。（3）定位支承点是定位元件抽象而来的。2021-11-2517二、限制工件自由度与加工要求的关系二、限

8、制工件自由度与加工要求的关系 工件定位一般有下述四种情况： 完全定位： 不重复地限制了工件的六个自由度的定位。当工件在X、Y、Z 三个方向上均有尺寸和位置精度要求时，一般采用这种定位方法。不完全定位： 根据实际加工要求，并不需要限制 工件全部自由度的定位。 欠定位： 定位点少于应消除的自由度、工件定位不足的定位。欠定位无法保证加工要求 。重复定位（过定位）： 夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的现象，称为重复定位（过定位）。 在工件定位分析中，常将定位元件抽象为定位支承点。（一）完全定位：工件在夹具中定位时，六个自由（一）完全定位：工件在夹具中定位时，六个自由度

9、均被限制，称为完全定位。度均被限制，称为完全定位。（二）不完全定位：工件在夹具中定位时，六个自由度（二）不完全定位：工件在夹具中定位时，六个自由度没有被全部限制，称为不完全定位。没有被全部限制，称为不完全定位。此时可能有两种情况：此时可能有两种情况：1、由于工件结构特点，不必限制所有、由于工件结构特点，不必限制所有自由度自由度2、由于加工精度要求，不必限制所有、由于加工精度要求，不必限制所有自由度自由度（三）欠定位：工件在夹具中定位时，若定位（三）欠定位：工件在夹具中定位时，若定位支承点数目少于工序加工所要求的数目，工件支承点数目少于工序加工所要求的数目，工件定位不足，称为欠定位。定位不足，称

10、为欠定位。 根据工件的加工要求，应根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限该限制的自由度没有完全被限制的定位，称为欠定位。欠定制的定位，称为欠定位。欠定位无法保证加工要求，所以是位无法保证加工要求，所以是绝不允许的。绝不允许的。 如图如图1所示，工件在支承所示，工件在支承1和两个圆柱销和两个圆柱销2上定位，按此定上定位，按此定位方式，位方式， 自由度没被限制，属自由度没被限制，属欠定位。工件在欠定位。工件在x方向上的位置方向上的位置不确定，如图中的双点划线位不确定，如图中的双点划线位置和虚线位置，因此钻出孔的置和虚线位置，因此钻出孔的位置也不确定，无法保证尺寸位置也不确定，无法保证尺寸

11、A的精度。只有在的精度。只有在x方向设置一方向设置一个止推销后，工件在个止推销后，工件在x方向才能方向才能取得确定的位置。取得确定的位置。（四）重复定位：工件在夹具中定位时，（四）重复定位：工件在夹具中定位时，若几个定位支承点重复限制一个或几个自若几个定位支承点重复限制一个或几个自由度，称为重复定位。由度，称为重复定位。*当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允许重复定位。允许重复定位。*为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面定位时，可以出现重复定位。面定位时，可以出现重复定位。 图3-11所示滚齿夹具，是可以使用过定位这种

12、定位方式的典型实例，其前提是齿坯加工时工艺上已保证了作为定位基准用的内孔和端面具有很高的垂直度，而且夹具上的定位心轴和支承凸台之间也保证了很高的垂直度。此时，不必刻意消除被重复限制的 、 自由度，利用过定位装夹工件，还提高了齿坯在加工中的刚性和稳定性，有利于保证加工精度，反而可以获得良好的效果。YX如图如图3-9所示两种重复定位的例子。所示两种重复定位的例子。平面和两短圆柱销定位平面和两短圆柱销定位长销和大端面定位长销和大端面定位 图图(a)(a)为孔与端面联合定位情况，由于大为孔与端面联合定位情况，由于大端面限制端面限制 、 、 三个自由度，长销限制三个自由度，长销限制 、 和和 、 四个自

13、由度，可见四个自由度，可见 、 被两个定位元件重复限制，出现过定位。被两个定位元件重复限制，出现过定位。 图图(b)(b)为平面与两个短圆柱销联合定位为平面与两个短圆柱销联合定位情况，平面限制情况，平面限制 、 、 三个自由度，两三个自由度，两个短圆柱销分别限制个短圆柱销分别限制 、 和和 、 共共4 4个自个自由度，则由度，则 自由度被重复限制，出现过定位。自由度被重复限制，出现过定位。过定位可能导致下列后果过定位可能导致下列后果：工件无法安装工件无法安装造成工件或定位元件变形造成工件或定位元件变形YXZXZXZXZZXYXYYYZ消除如图消除如图3-93-9所示重复定位的措施所示重复定位的

14、措施如图如图3-3-10 10 消除消除重复定位的措施重复定位的措施大端面加球面垫圈大端面加球面垫圈大端面改为小端面大端面改为小端面 由于过定位往往会带来不良后果，一般确由于过定位往往会带来不良后果，一般确定定位方案时，应尽量避免。消除或减小过定定定位方案时，应尽量避免。消除或减小过定位所引起的干涉，一般有两种方法。位所引起的干涉，一般有两种方法。 改变定位元件的结构，使定位元件重复改变定位元件的结构，使定位元件重复限制自由度的部分不起定位作用。限制自由度的部分不起定位作用。 例如将图例如将图3-9(b)3-9(b)右边的圆柱销改为削边右边的圆柱销改为削边销；对图销；对图3-9(a)3-9(a)的改进措施见图的改进措施见图3-103-10，其中图，其中图(a)(a)是在工件与大端面之间加球面垫圈，图是在工件与大端面之间加球面垫圈，图(b)(b)将大端面改为小端面，从而避免过定位。将大