北航机械夹具讲稿第二章

1、第二章工件的定位原理、定位方法和定位件设计第二章工件的定位原理、定位方法和定位件设计2.1工件的定位原理工件的定位原理 一、六点定位原理一、六点定位原理 一个刚体当在空间处于自由状态时，它具有六个自由度。六点定位原理：六点定位原理：在三个互相垂直的平面上按一定规律分布六个支承点可以完全限制六个自由度。 二、工件的定位二、工件的定位工件在夹具上定位：工件在夹具上定位：就是指工件在夹具上的位置按照一定的要求确定下来，将必须限制的自由度一一予以限制。工件的夹紧：工件的夹紧：为保证在加工过程中工件不受切削、惯性等外力的影响而始终保持定位时获得的正确位置，需要对工件施加一定的夹紧力，称为工件的夹紧。注意

2、：注意：定位与夹紧的区别。图2-3 加工陀螺框架用镗床夹具（典型的六点定位）。 在夹具设计中应根据工艺规程要求，合理地限制工件的自由度合理地限制工件的自由度。 根据工件的定位要求，需要完全限制工件6个自由度的定位称为完全定位完全定位；否则，称为不完全定位不完全定位。 图2-2 不同加工要求需要限制自由度的情况。 欠定位：欠定位：要求限制的自由度，没有被限制。 欠定位会造成工件相对于机床和刀具的位置不能确定，必然导致工序所规定的技术要求无法保证。在夹具设计和制造中不允许出现欠定位。三、过定位三、过定位 过定位：过定位：某个自由度被限制了两次或两次以上。1一般情况下应避免使用过定位 （图2-4，图

3、2-5）2过定位亦可合理应用 在使用过定位时，工件定位基准必须具有足够的精度足够的精度，同时必须对定位件的尺寸，形状和位置精度提出较高要求。 例如三爪卡盘装夹加尾顶尖支撑。图2-7 为减小切削变形的过定位。 图2-9 叶片在支撑钉上的定位。 图2-11具有约束作用的过定位。四、定位基准概念四、定位基准概念定位基准：定位基准：是工件上的一个面，当工件在夹具上（或直接在设备上）定位时，它使工件在原始尺寸上获得确定的位置。基准的点、线、面在工件上不一定存在，如孔的中心线、外圆的轴线。基准面：基准面：体现定位基准的具体表面称为基准面。例如在车床上用三爪卡盘定位工件时，基准是工件的轴线，而实际使用的是外

4、圆柱面，此时，外圆表面称为基准面，因此选择定位基准也是选择恰当的基准面。 定位表面：定位表面：夹具上用来定位的工作表面。五、定位误差五、定位误差注意：注意：定位误差：定位误差：定位基准对其规定位置的最大可能位移量称作定位误差。定基误差：定基误差：定位基准位与原始基准不重合而引起的原始尺寸误差。定位总误差定位总误差 = 定位误差定位误差 + 定基误差定基误差 也有的教材称为：定位误差定位误差 = 基准移动误差基准移动误差 + 基准不重合误差基准不重合误差定位基准位移误差定位总误差夹紧误差安装误差定位基准不准确定位元件不准确定位基准位与原始基准不重合误差 2.2 定位方法、定位件和定位误差定位方法

5、、定位件和定位误差一、工件以平面定位一、工件以平面定位1 平面定位的定位方法平面定位的定位方法定位面定位面也应是一个平面是一个平面，但平面的构造与定位基准的质量有关。（1） 工件以未经机械加工的平面定位 一般采用三点，图2-13。 但也有时不适合采用三点支撑，图2-14。（2） 工件以已经机械加工的平面定位 用平面定位，图2-15。 2 平面定位的定位件设计平面定位的定位件设计 （1） 固定支承 图2-16 （2） 支承板 图2-17 （3） 可调支承 图2-18 （4） 自位支承 图2-19 可调支承是可在一定高度范围内调整的支承。多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般

6、每批毛坯调整一次。自位支承在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化的一类支承。自位支承能增加与工件定位面的接触点数目，使单位面积压力减小，同时只限制一个自由度，不出现过定位，故多用于刚度不足的毛坯表面或不连续的平面的定位。 3 工件以台阶面定位及辅助支承件的作用工件以台阶面定位及辅助支承件的作用 适合H/L很小时采用。图2-20 常见的辅助支承。图2-21 在生产中，有时为了提高工件的刚度和定位稳定性，常采用辅助支承，但辅助支承不限制工件的自由度。 4 平面定位的定位误差平面定位的定位误差工件以平面作定位基准时工件以平面作定位基准时，一般认为定位误差等于零。一般认为定位误差等于零。影响定

7、位误差的因素：影响定位误差的因素： （1）定位基准和定位表面的表面尺寸精度和以几个基准定位时其相互位置的精度。 （2）定位方法及定位件的构造形式。 （3）定位件和夹具本体连接的性质及定位表面在夹具体上对规定位置的精度。 二、工件以外圆柱面定位二、工件以外圆柱面定位 常用的定位方法有：常用的定位方法有：圆柱孔定位V形块定位半孔定位自动定心装置 1 用圆柱孔定位用圆柱孔定位（1） 定位方法与定位件构造定位方法与定位件构造 图2-22（2） 定位误差分析定位误差分析 如图2-23所示。 工件定位基准尺寸：D-a 定位件的尺寸：D定+a定 为了保证整批工件都能顺利地 放入定位衬套。 则： D定 D 令

8、：D定 D= 定位误差定位误差 定位定位： 定位=（D定位+a定） （D a） 定位=a+a定 （3） 定位孔极限尺寸的确定定位孔极限尺寸的确定 按基轴制选择按基轴制选择G7或或F8小间隙配合小间隙配合 。例：某定位基准尺寸为 试确定定位孔的极限尺寸？解：把基准尺寸转换成标准形式（基轴制要求轴是h形式，即上偏差为0）。 将 转化成 按G7选得定位孔尺寸为： 转换成入体公差形式为： 定位=a+a定=0.019+0.01+0.03=0.059mm060. 0041. 060060. 0041. 060019. 006.60040. 0010. 006.60030. 007.60 2 用用V形块定位

9、形块定位（1） 定位方法定位方法 适用情况：适用情况： l 水平精度要求高，垂直精度要求低，图2-25 l 用外圆柱面作定位基准，但不适合用孔定位的情况 l 用一段圆弧做定位基准，用V形块作角向定位。 图2-29。（2） V 形块的构造形块的构造 如图2-27，图2-28。 （3） V 形块定位时的定位误差形块定位时的定位误差 如图2-30注：需要计算每一个工序尺寸的 定位误差 2sin2a定 3. 用半圆孔定位用半圆孔定位（1） 定位方法及定位件构造 图2-31（2） 定位误差分析 如图2-33 定位=(a+a定)/2 三、工件以孔定位三、工件以孔定位 定位方法有：定位方法有： 外圆柱面 外

10、圆锥面 自动定心装置 1 用外圆柱面定位用外圆柱面定位 （1） 定位方法和定位件构造 定位件有定位心轴和定位销，定位销的结构如图如图2-34。 （2） 定位误差的计算和定位销极限尺寸的确定 按基孔制按基孔制 g6 或或 f7 来确定来确定。 定位误差定位误差 定位=a+a定 2 用外圆锥面定位用外圆锥面定位 定位误差定位误差 定位=0 （1） 小锥度定位法 锥度在锥度在1/10001/5000， 一般工件不需要另外夹紧一般工件不需要另外夹紧。 定位件需要较长 L=l+lk+s，其中： 轴向移动量l=a/k=a/2tg， 接触长度lk=紧度/ K， 紧度一般为0.0070.02mm， s 工件宽

11、度，K锥度，半锥角。 要求工作的孔一般为IT6 IT7精度精度。 （2） 大锥度定位法 一般同时还需要另一表面来防止基准倾斜。 如图如图2-38。 2.3 组合定位组合定位 组合定位组合定位是指工件以一组基准定位。选择的一组定位基准有一面两孔面两孔，一孔一面一孔一面，一孔一外圆一孔一外圆等，由于两孔一面组合定位最为典型，以此为例，分析组合定位的原则。 一、一、 定位件为两个圆柱销定位件为两个圆柱销 假设：假设：两基准孔的直径及公差为D1+a1，D2+a2， 两孔间的距离Ll。 需要确定需要确定两圆柱销的直径D定定1-a定定1，D定定2-a定定2， 两销之间的距离为Ll定定。 条件是考虑工件的装

12、卸容易和满足定位精度的要求。 1先假定先假定2l 及及2l定定为零为零 此时相当选择单一孔作定位基准的情况。因此，圆柱销的尺寸可根据 g6 或 f7 选择。 假设最小间隙和公差分别为1，2，a定1，a定2，则： D定1=D1-1, D定2=D2-2， 如图2-39 2. 假定定位销与基准孔之间不需要保证间隙假定定位销与基准孔之间不需要保证间隙1，2， 1）并且并且2l定定=0 由于工件存在距离尺寸公差2l，为了保证全批工件自由装卸，定位销的直径应减小，假设通过减小第二定位销的办法来补偿。 则：定位销最大直径为： D定1=D1，D定2=D2-2l 2） 假设假设2l=0,2l定定0， 则：D定1

13、=D1，D定2=D2-2l定， 3. 三项误差同时存在三项误差同时存在 则最大直径最大直径：D定1=D1-1， D定2=D2-2-2l-2l定。 最小直径最小直径： D定1-a定1， D定2-a定2。 l定一般取 l 的1/31/5， 这样定位件的尺寸就被确定下来了。4定位误差的计算定位误差的计算 （1） 在基准中心连线方向上（X方向上）的误差 第一基准的定位误差定位1x=a1+1+a定1 第二基准的定位误差定位2x=定位1x+2l（2） 与两孔连线垂直方向（y方向）上的定位误差 定位1y=a1+1+a定1 定位2y= a2+2+a定2+2l+2l定（3） 角向误差 tg=(定位1y+定位2y

14、)/2L 注意：注意：工件倾斜后，工件上各点的定位误差是不同的，计算时应根据原始尺寸的情况具体分析，可以通过改变定位方法，来提高定位精度。 二、用一个圆柱销和一个菱形销实现定位二、用一个圆柱销和一个菱形销实现定位 用两个圆柱销定位时，在XX方向出现了过定位。 首先按基孔制选择 g6 ，f7 确定定位销的直径尺寸，然后根据计算的b和B 的值进行削边。 定位误差为： 定位1x=a1+1+a定1 定位2x=定位1x+2l 定位1y=a1+1+a定1 定位2y= a2+2+a定2tg=(定位1y+定位2y)/2L222(Dbll定） 三、组合定位的组合原则、组合定位的组合原则 组合定位形式很多，但主定位基准的选择是非常重要的，原则：原则：（1） 要使基准重合，主定位基准尽量与原始基准一致，避免产生基准不重合误差。（2） 要避免过定位。2.4 选择定位方法时应注意的问题选择定位方法时应注意的问题定位方法选择时应遵循的原则：定位方法选择时应遵循的原则：