机械制造定位分析汇总.ppt

机械制造技术与工艺,零件加工定位分析讨论,六点定位原理,六点定位原理 是指 工件在空间具有六个自由度，沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度 。因此，要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，通常用六个支承点（即定位元件）来限制工件的六个自由度，其中每一个支承点限制相应的一个自由度,1.六点定位原理,六点定位原理,一个自由的物体，它对三个相互垂直的坐标系来说，有六个活动可能性，其中三种是移动，三种是转动。习惯上把这种活动的可能性称为自由度，因此空间任一自由物体共有六个自由度。,.六点定位原理简图：采用六个按一定规则布置的支承点，限制工件的六个自由度，使工件在机床或夹具中占有正确的位置。 强调：是用六个支承点，而不是用六个定位元件,六点定位简图,六点定位原理举例（换个说法）,在XOY平面内布置了3个支承点，工件被限制的自由度为三个：,图： 六点定位原理,在XOZ平面内布置了2个支承点，工件被限制的自由度为二个： ; 在YOZ平面内布置了1个支承点，工件被限制的自由度为一个： 。,应用六点定位原理需要注意的几个问题：,六个支承点的位置必须合理分布;,当然，定位只是保证工件在夹具中的位置确定，并不能保证在加工中工件不移动，故还需夹紧。定位和夹紧是两个不同的概念。,2)注意区分定位与夹紧的概念;,装夹的基本概念 装夹：将工件安放在机床上或夹具上进行定位和 夹紧的操 作过程。 定位：使一批工件在机床上或夹具上相对于刀具处在正确的加工位置的 操作过程。 夹紧：工件在夹具中定位后，将其压紧、夹牢，使工件在加工过程中， 始终保持定位时所取得的正确加工位置。 夹紧的作用：保持工件在夹具中由定位所获得的正确加工位置，使工件 在加工时不至于由于切削力等外力作用而破坏已取得的正确定位。,定位与夹紧的区别： 定位是使工件占有一个正确的位置，夹紧是使工件保持这个正确位置。定位与夹紧在夹具设计中是两个非常重要的概念,两者既有紧密联系,缺一不可,但在概念上又有严格区别: 定位的作用是确定工件在夹具中相对于刀具处于一个正确的加工位置,而夹紧的作用是保证工件在加工过程中始终保持由定位所确定的正确加工位置, 夹紧不能代替定位,最后：关于“六点定位”的几个问题,定位限制自由度，几“点”定位不能机械地理解成几个接触点； 限制自由度应理解为： 定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触; 定位支承点数目原则上不应超过工件自由度数目； 自由度被限制，是指工件在此方向上有确定的位置: 不考虑外力的影响（注：定位和夹紧的区别）; 定位支承点是抽象的，通过具体定位元件来体现。 工件应限制几个自由度，由工件加工技术条件来确定。,完全定位，不完全定位，欠定位和过定位比较,工件定位,l） 完全定位 工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位。 2）不完全定位 根据工件加工表面的不同加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这种定位情况称为不完全定位。不完全定位是允许的，,3）欠定位 按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。 4）过定位 工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。,工件应限制的自由度,完全定位与不完全定位,工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。,欠定位,过定位分析,图 过定位分析,过定位的利弊,四点配作: 增强工件定位的稳定性,措施：,1. 提高夹具定位面和工件定位基准面的加工精度是避免过定位的根本方法。 2. 由于夹具加工精度的提高有一定限度，因此采用两种定位方式组合定位时，应以一种定位方式为主，减轻另一种定位方式的干涉，如采用长芯轴和小端面组合或短芯轴和大端面组合，或工件以一面双孔定位时，一个销采用菱形销等。从本质上说，这也是另一种提高夹具定位面精度的方法。 3. 利用工件定位面和夹具定位面之间的间隙和定位元件的弹性变形来补偿误差，减轻干涉。在分析和判断两种定位方式在误差作用下属于干涉还是过定位时，必须对误差、间隙和弹性变形进行综合计算，同时根据工件的加工精度要求才能作出正确判断。从广义上讲，只要采用的定位方式能使工件定位准确，并能保证加工精度，则这种定位方式就不属于过定位，就可以使用。,小结:,欠定位,完全定位,过定位,不完全定位,允许,允许,尽量避免,不允许,完全定位实例分析,如图所示工件上铣槽，槽宽取决于铣刀的尺寸，为了保证槽底面和A面的平行度和尺寸要求，必须限制z的平移，x和y的转动三个自由度；为了保证槽侧面和B面的平行度和尺寸要求，必须限制z的转动，x的平移两个自由度；又因为不是通槽，所以在长度方向还要限制y的平移。因此，需要使用完全定位。,不完全定位实例分析,如图为在车床上加工通孔， 根据加工要求，不需要限制x的平移和转动两个自由度，所以用三抓卡盘限制其余四个自由度即可，实现四点定位；如右图所示，为平板工件磨平面，只有平行度和厚度的要求，所以只需要限制x和y的转动和z的平移三个自由度，工作时在磨床上采用电磁工作面上就可实现三点定位。,欠定位实例分析,如图所示，工件在三个点进行了定位，按此方式，工件在x方向上的位置无法确定，因此钻出的孔也就不能确定，无法保证精度和尺寸要求。,过定位实例分析,如图的滚齿夹具是能使用过定位的典型实例，前提是齿坯加工时工艺已保证了作为定位基准的内孔和端面具有很高垂直度，而且夹具上的定位心轴和支承凸台之间也保证了很高垂直度，此时不必刻意消除重复限制的自由度，利用过定位进行定位装夹，还可以提高加工中的稳定性，从而有利于保证加工精度，取得很好的效果。,定位方法与定位元件分析,工件上的定位基准面与相应的定位元件合称为定位副。定位副的选择及其制造精度直接影响工件的定位精度和夹具的工作效率以及制造使用性能等。下面按不同的定位基准面分别介绍其所用定位元件的结构形式。,1工件以平面定位,(1) 支承钉 当工件以加工过的平面定位时，可采用平头支承钉(A型)。当工件以粗糙不平的毛坯面定位时，采用球头支承钉(B型)，其与毛坯良好接触。齿纹头支承钉(C型)用在工件的侧面，能增大摩擦系数防止工件滑动。 在支承钉的高度需要调整时，应采用可调支承。可调支承主要用于工件以粗基准面定位，或定位基面的形状复杂，以及各批毛坯的尺寸、形状变化较大时。,(2) 支承板 工件以精基准面定位时，除采用上述平头支承钉外，支承板作定位元件。A型支承板结构简单，便于制造，但不利于清除切屑，故适用于顶面和侧面定位；B型支承板则易保证工作表面清洁，故适用于底面定位。,2工件以圆柱孔定位,(1) 圆柱销 图(a)、(b)、(c)是最简单的定位销，用于不经常需要更换的情况下。图(d)带衬套可换式定位销。,(2) 圆柱心轴 心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿轮加工。图3-16为常用圆柱心轴的结构形式。其中(a)为间隙配合心轴，(b)为过盈配合心轴，(c)是花键心轴。,(3) 圆锥销 工件以圆柱孔在圆锥销上定位。孔端与锥销接触，其交线是一个圆，相当于三个止推定位支承，限制了工件的三个自由度(x的平移、y的平移、z的平移)。,(4) 小锥度心轴 这种定位方式的定心精度较高，但工件的轴向位移误差较大，适用于工件定位孔精度不低于IT7的精车和磨削加工，不能加工端面。,3工件以圆锥孔定位,(1) 圆锥形心轴 圆锥心轴限制了工件除绕轴线转动自由度以外的其它五个自由度。,(2) 顶尖 在加工轴类或某些要求准确定心的工件时，在工件上专为定位加工出工艺定位面中心孔。中心孔与顶尖配合，即为锥孔与锥销配合。两个中心孔是定位基面，所体现的定位基准是由两个中心孔确定的中心线。中心孔定位的优点是定心精度高，还可实现定位基准统一，并能加工出所有的外圆表面。这是轴类零件加工普遍采用的定位方式。,4工件以外圆柱表面定位,(1) V形架 V形架定位的最大优点是对中性好。即使作为定位基面的外圆直径存在误差，仍可保证一批工件的定位基准轴线始终处在V形架的对称面上；并且使安装方便。,(2) 定位套 工件以外圆柱面在圆孔中定位，这种定位方法一般适用于精基准定位，常与端面联合定位。所用定位件结构简单，通常做成钢套装于夹具中，有时也可在夹具体上直接做出定位孔。工件以外圆柱面定位，有时也用半圆套或锥套作定位元件。常见定位元件及其组合所能限制的自由度见表,过定位讨论分析,过定位的定义及使用,工件的同一自由度被二个或二个以上的支撑点重复限制的定位。 在通常情况下，应尽量避免出现过定位。 一般情况下，过定位会导致工件或定位元件变形，影响加工精度，严禁采用。但在一些特定场合，过定位并不影响加工精度，反而对提高加工 精度有利。,过定位的分析,一般情况下，如果工件的定位面为没有经过机械加工的毛坯面，或虽经过了机械加工，但仍然很粗糙，这时过定位是不允许的。,过定位实例分析,如图所示为加工连杆 小头孔工序中以连杆大头孔和端面定位的两种情况。图b中，长圆柱销限制了 , , , 4个自由度，支承板限制了 、 、 3个自由度。显然 、 被2个定位元件重复限制，出现了过定位。,如果工件孔与端面垂直度保证很好，则此过定位是允许的。但若工件孔与端面垂直度误差较大，且孔与销的配合间隙又很小时，定位后会造成工件歪斜及端面接触不好的情况，压紧后就会使工件产生变形或圆柱销歪斜。结果将导致加工后