工艺技术-工艺过程的基本概念与组成概论(ppt 92页)

教材（不作参考）： 东南大学 郑志达主编 仪器制造工艺学 西北工业大学 端木时夏主编 仪器制造工艺学 天津大学 陆伯印主编 仪器制造工艺学 参考书： 精密和超精密加工技术 哈工大袁哲俊、清华王先逵 主编 2002年 特种加工（第五版） 哈尔滨工业大学刘晋春、白基成、郭永丰主编 2010年 机械制造工艺学 （ 21世纪高校机电类规划教材） 陈明主编 2010年 机械制造工艺学 清华王先逵主编第二版 2006年 机械制造工艺学（第 3版） （普通高等教育 “十一五 ”国家 级规划教材） 郑修本主编 江南大学 机械制造工艺学 （中国机械工程学科教程配套系列 教材） 李凯岭主编 清华大学出版社 2014年 教材： 仪器制造技术 （普通高等教育 “十五 ”国家级 规划教材） 天津大学 曲兴华主编 2006年 6月第一版第二次 印刷 第一章 工艺过程的基本概念与组成 1.2 工艺过程设计的基本概念 1.2.1 机械加工工艺过程的组成 机械加工工艺过程：在加工车间直接改变生产对 象的形状、尺寸、相对位置及其物理、化学性质等， 使其成为成品的过程。 a)零件的结构不同，加工时所采用的加工方法和设 备不同。 b) 为了便于组织和管理生产，保证零件的加工质量 ，生产中将零件的机械加工工艺过程分为若干工 序。 c)对于批量生产，每一个工序又可分为若干个安装 、工位、工步、走刀及动作。 1.工序：一个（或一组）工人在一个工作地点， 对一个（或几个）工件所连续完成的那一部分工 艺过程。 1）工序是工艺过程的组成部分，是工艺过程 的基本单元。 2）工序是针对加工内容、加工方法和加工顺 序的。 3）工序是重要的概念，设计工厂时的重要资 料。 由零件加工的工序数可以确定工作面积的大小 ，工人的人数和设备数量等。 工序 1：在钻床上钻中心孔 工序 2：在车床上粗车 A、 B、 C、 D、 E各面 工序 3：在车床上精车以上各面 工序 4：铣 H槽及 L、 G平面 例 1：阶梯轴零件加工工序的划分 2.安装：在一道工序中，工件在一次定位夹紧下所完 成的加工。 如例 1中的工序 2可分为两次安装： 安装 1：顶尖顶住中心孔车 B、 C、 E三个面。 安装 2：顶尖顶住调头后工件的中心孔车 A、 D二个面 。 3.工位：工件在一次装夹安装中，在一个位置上所完 成的加工。 如例 1中的工序 4，要采用两个工位来完成加工。 工位 1：铣 H键槽及 L平面。 工位 2：利用分度头转 180 ，铣 G平面。 4.工步：在一次安装或一个工位中，加工表面、加 工工具、切削用量（进给量 s、主轴转速 v、不包括 切深 t）不变的情况下，所完成的加工。 如例 1中的工序 2，安装 1中，加工 B、 C、 E三个 面，由于加工面变了，我们将其划分为三个工步。 工步 1： 车 B面 工步 2：车 C面 工步 3： 车 E面 5.进给 (走刀）：在一个工步中，每一个切削，称 为一次进给。 6.动作：是工艺过程的最小单位，指工人或机器本 身的一个行动单元。 7.关系 8 在制定工艺规程时，工艺过程的细分要根据生产规 模决定。 一般 说 ，批量越大，划分越 细 。 单 件小批生 产 ：分到工序。 大量生 产 ：分到工步、走刀、甚至 动 作。 工序 工步 进给 安装 工位 1.2.2 生产类型 1.生产类型是企业生产专业化程度的分类 a)根据产品的需求量，将产品的生产分为： 一般将其分为：单件生产、批量生产（小批、 中批、大批）和大量生产三种类型。 b)各种生产类型的工艺特征 不同 生产类型不同，则生产组织、管理、选用毛坯 制造方法、加工以及装配方法等方面均有所不同。 2.划分生产类型的主要依据是产品的生产纲领。 3.产品的生产纲领即产品的年产量。 产品的生产纲领： N：零件的生产纲领（件 /年）； Q：产品的年生产量（台 /年）； n：每台产品中该零件的数量（件 /台）； ：备品率（厂家为用户提供的维修备用件）； ：平均废品率（生产厂家为防止生产过程中 出现废品而准备的备用件）。 生产类型的划分基于产品的生产纲领及产品本身 的大小、结构复杂性及精密性等。 直接根据产品的年产量来划分生产类型不行？ 1.2.3 加工工艺规程 1工艺规程的（种类及）内容 （ 1）工艺规程：规定产品或零部件制造工艺过程和操 作方法等的工艺文件 。 l 用文字、表格和图形的形式表达，也称工艺卡片。 l 工艺规程是指导生产的依据，是组织生产，做好生产 技术准备的主要技术文件。 l 工艺规程应成为车间或全厂的法规，应严格执行，若 修改须逐级审批。 l 新产品生产中，首先要制订零件的各种工艺规程。 了解零件的加工过程、使用的设备、生产人员和 生产面积的需求、工艺装备的需求及关键的技术难题 等。 （ 2）工艺规程的种类 1）机械加工综合工艺过程卡：参见 P7图 1 4。 2）工序卡： 2.制订工艺规程的原则 1）满足生产纲领的要求，与生产类型相适应。 2）保证零件的加工质量，达到图纸的要求。 3）应具有较高的生产率和较好的经济性。 4）尽量减轻工人的劳动强度，保证安全生产。 原则是：保证以最低的成本，最高的效率来达到图纸 上的全部尺寸和技术要求。包括：质量、生产率、经 济性三个方面的要求。 3.制定工艺规程的步骤 1）研究产品图纸，进行零件的工艺性分析。 a.首先要了解产品的工作原理和主要性能，明确零 件在仪器中的安装位置及作用。 b.分析零件主要表面的尺寸公差和技术要求，明确 主要技术条件合理性及关键性技术问题。 c.审查零件的材料是否恰当。 例：如图所示销零件 返回 2）由生产纲领、确定生产类型。 3）确定毛坯的种类，设计毛坯图。 4）拟定工艺路线。 5）确定机械加工余量，计算工序尺寸及公差 ， 并绘制工序草图。 6）选择加工设备、工艺装备（刀、夹、量 具）、计算工艺参数和工时定额。 7）确定各主要工序技术检验要求和检验方法 。 8）填写工艺文件（编写工艺规程）。 返回 d.审查零件的结构工艺性。 1.2.4 机械加工余量和工序尺寸 1机械加工余量 （ 1）总余量与工序余量 1）总余量：零件从毛坯到成品的过程中，在某一表 面上所切除金属层的总厚 度（毛坯尺寸与零件设计尺 寸之差）。 2）工序余量：某一表面，在一道工序中所切除金属 层的厚度（相邻两工序基本尺寸之差）。 总余量等于各工序余量之和。 Z0 = Z1+Z2+Z n 或 Z0 = Zi 式中： Z0 ： 总余量； Zi :工序余量 返回 注意，在实际加工过程中，由于工序尺寸有公 差，实际切除的余量是有变化的。 因此加工余量又有公称余量、最大余量和最小 余量之分。 通常所说的加工余 量，是指公称余量 而言，其值等于前 后工序的基本尺寸 之差。 余量（切除金属层的厚度）有单、双边之分，称 单边余量、双边余量。 对平面，余量是单边余量，如： 图 1-5 对回转表面，余量为对称双边余量如 : 各工序所留的最小加工余量，应该保证前工序所 产生的形位误差和表面层缺陷被相邻后续工序切除。 影响最小工序余量的因素有： 1)前一工序的尺寸公差 Ta 2)前工序所遗留的表面粗糙度 Rza和表面缺陷层 Ia 3)前工序的空间位置误差 a 图 1-6 图 1-7 4)本工序的装夹误差（或称安装误差） b图 1-8 加工余量计算公式： 对单边余量： 对双边余量： 确定加工余量的方法： 1）分析计算法：利用前面的公式计算，用于大批量 生产中，在某些重要的工序上应用。 2）经验估计法：工艺人员凭经验，采用类比法确定 。多用于单件小批生产中。 3）查表修正法 :先查表确定（查表确定的值很粗糙 ，只能确定大概值），再结合具体情况加以修 正。 2.工序尺寸 工序尺寸：指零件在加工过程中各工序所应保证的 尺寸。 根据加工余量及定位基准的转换计算工序尺寸： 当定位基准、工序基准或测量基准与设 计基准重合时，在加工过程中，使用同 一基准对某一表面进行多次加工，达到 尺寸要求的情况，只需考虑各工序加工 余量。 当定位基准、工序基准或测量基准与设 计基准不重合时，需要应用尺寸链原理 进行计算得到工序尺寸。 零件表面的最终工序的尺寸及公差，一般均取 自零件图上规定的尺寸及公差，而中间工序的尺寸 则是根据零件图的尺寸加上（或减去）工序的加工 余量而得，其公差按加工方法的经济精度选定，采 用 “ 由后往前推 ” 的方法，由零件图的尺寸，一直 推算到毛坯尺寸。 图 8 返回 基准重合时计算方法： 1.3 基准 1.3.1 基准及分类 基准：基准是指在机构中或在加工时用以确定零件 及其几何元素位置的一些点、线、面。 根据基准的作用不同，分为设计基准和工艺基 准和测量基准。 1.设计基准：在零件图上标注设计尺寸所采用的基 准。 图 1-9 零件至少在长宽高三个方向上各有一个设计基 准，而且用作基准的线或面往往也是装配基准，是 零件上的重要表面或是轴线。 2.工艺基准： 工艺基准： 零件在加工、测量和装配时采用的基 准。工艺基准又包括工序基准、定位基准和装配基准 。 (1)工序基准：在工序图上，用以标定被加工 表面位置的点、线、面称为工序基准。 图 1-10 工序基准与设计基准相似，设计基准是在零 件图上。而工序基准是在工序图上。 （ 2）定位基准：工件在机床上或夹具上加工时，用 来决定工件相对于刀具位置的基准称为定位基准。 图 1-11 定位基准又分定位粗基准和定位精基准。 （ 3）装配基准：装配时用来确定零部件相对位置的 基准称为装配基准。 图 1-12 3.测量基准：检验零件已加工表面位置时采用的基准 称为测量基准。 图 1-13 返回 1.3.2 定位基准选择 1粗基准的选择 （ 1）便于装夹原则 选择加工余量小的、较精确光滑的、面积较大 的表面作为粗基准。 作为粗基准的表面不应有毛刺、浇口、冒口， 以减少定位误差，保证装夹方便、准确。因此应选 加工余量小的、平整、光洁的大表面作为粗基准。 例： 图 1-14 （ 2）余量均匀原则 选重要的表面作粗基准，可使重要表面的加工 余量既小又均匀，这样可保证重要表面的物理性能 。例： 图 1-15 （ 3）相互位置原则 选择不需要加工的表面作为粗基准，能满足相 互位置原则。 选择不需要加工的表面作为粗基准时，首先可以保 证粗基准和被加工表面的相互位置精度 ，并有可能在一次装夹中把所有要加工的表面全部 加工完，在工厂中称为 “ 一刀活 ” ，这样也可以减 少工件的装夹次数，提高生产率。 图 1-16a 若零件上有多个表面不需要加工，则应选择其 中与加工表面之间的位置精度要求最高的表面作为 粗基准。这样可首先保证它们之间的位置精度。 （ 4）一次性原则 图 1-16b 2.精基准的选择 当工件上有已加工表面时，应尽量采用精基准 ，选择精基准时应考虑如何减少误差，保证加工精 度和安装方便。选择的原则是： （ 1）基准重合原则 所谓基准重合是将基准重合到工件的设计基准 上，也就是说尽可能地将设计基准作为加工时的定 位基准及测量时的测量基准，这样可避免产生基准 不重合误差。 图 1-16c （ 2）基准统一原则 基准统一原则是加工各表面时尽量采用同一个定 位基准。 l 应用基准统一可保证在一次安装中加工几个表面， 减少安装次数和安装误差，有利于保证各加工表面 之间的相互位置精度，相关工序的夹具结构统一， 简化夹具的设计与制造。 l “一刀活 ”。 l 为采用基准统一，可以在工件上找到或专门设计一 组定位面（如一面两孔），用它们定位来加工工件 上的多个表面。 例如，轴类零件常用两顶尖孔作为定位基准使 得基准统一。 l 应用基准统一原则，采用单一的公共基准，必然 会带来基准不重合，因此重合和统一两者是有矛 盾的，应根据具体情况处理。 （ 3）互为基准原则 对某些位置精度要求较高的工件，常采用互为 基准原则加工，如轴套类零件要求有较高的同心度 时，常采用外圆和内孔互为基准反复更迭（交替） 加工。 例： （ 4）自为基准原则 以待加工表面自身为定位基准。常用于铰孔、 无芯磨、拉孔、珩孔的加工中，自为基准加工不能 提高位置精度，只能提高形状精度。 例： 1.4 夹具设计原理 1.4.1 夹具的组成 1工件的装夹方式 工件从定位到夹紧的整个过程称为安装。常用 的安装方式有三种： （ 1）直接找正安装 这种安装方法是操作者利用百分表、划针等工 具按工件上的基准表面直接找正工件。 例： 图 1-17 该方法多用于单件及小批生产，生产率低。但 当工件上的基准表面精度很高时，用这种方法可以 达到很高的定位精度 。 （ 2）按划线找正安装 这种方法是预先在工件上划线，安装时用划针按 所画的线找正工件。 例： 图 1-18 这种方法也适用于单件及小批生产，生产率低， 找正精度也低。特别是对尺寸和重量较大的工件，由 于使用夹具成本高，直接找正又不方便，因此一般采 用按线找正安装，另外对于毛坯零件（尺寸小的铸件 和锻件），由于精度较低也无法使用夹具，因此也用 划线的方法。 （ 3）用夹具安装 工件直接装在夹具中定位并夹紧，安装方便，定 位可靠，适用于成批及大量生产。 2.夹具的组成 图 1-19 铣床夹具 （ 1）定位元件：定位元件在夹具中的作用是确定工 件在夹具中的准确位置。 （ 2）夹紧装置：实现对工件的夹紧、保持工件在夹 具中的准确位置。 （ 3）对定装置（对刀引导装置）：确定刀具与夹具 相对位置的元件，如对刀块、钻套等 . （ 4）夹具体：上述元件的基础及与机床等连接的本 体。 （ 5）其它元件及装置（为完善使用功能设置）：分 度、工件顶出装置、上下料机构等。 1.4.2 定位原理与自由度分析 1.工件在加工中的六点定位原理 如果一个工件沿空间某个方向上的位置不确定， 我们就说，该工件在该方向具有自由度。 六点定位原理：工件进行定位时，用定位元件限 制可能的六个自由度，则工件在空间的位置就完全确 定了。 在夹具中通常是用一个支承点来限制工件的一个 自有度，用合理分布的六个支承点（或相当于六个支 承点的定位元件）限制工件的六个自由度。使工件的 位置完全确定，这就是常说的六点定位原理。 例： 图 1-20 2.六点定位原理在夹具设计中的应用 一个工件要确定它在空间的位置必须限制六个自 由度，确定工件在空间的位置就是定位。 a.工件的定位应该有一个实在的元件来限制它的位置 ，称定位元件。 b.定位应该有一定的精度要求，保证在加工工件的公 差范围之内。 c.基准表面与定位元件应始终良好接触（或配合）， 不脱离。 d.定位和夹紧有区别，若要准确定位，必须有定位元 件限制，而不能只靠夹紧。 （ 1）完全定位与不完全定位 1）完全定位：当工件上的 6个自由度均被夹具的定位 元件限制时，称为完全定位。 2）不完全定位：按加工要求，当工件上应限制的自 由度都被限制，但还未限制到 6个自由度时，称为不 完全定位。 （ 2）欠定位与过定位 1）欠定位：影响本工序加工尺寸或位置精度的自由 度未被完全限制。 例：轴铣键槽 图 1-21 问题：加工这个键槽用不用限制 。 2）过定位：有多余的定位元件（或有一个以上的定 位元件）重复限制同一自由度。过定位也叫重复定位 或超定位。 例： 图 1-22 过定位的优缺点： .过定位可能破坏正常定位，造成工件变形等后果 。 例 :齿轮毛坯加工时的定位方案。 图 1-23 .过定位可以辅助提高工件的刚度，改善加工条件 。 例 :车削细长轴时，采用中心架提高工件的刚度。 图 1-24 消除过定位的方法： a).改变定位元件的结构。 b).定位元件在重复定位的自由度方向可以浮动或移 动，消除多余的自由度。 （ 3）限制自由度数目的原则 根据加工的工序尺寸和位置精度要求来决定， 影响本工序加工尺寸或位置精度的自由度必须限制 ，不影响的不必限制。 例：在平面磨床上磨一平板零件的上表面。要求： 厚度 B；上表面要与底面平行。 图 1-25 （ 4）分析限制自由度的方法 总体法： 首先，根据工件的加工要求判断应限制哪些自由度。 然后，根据已采取的定位方式总体分析（笼统分析） 该定位方式限制了哪些的自由度。分析时可不具体判 断哪一个自由度到底是由哪一个定位元件限制的。用 该方法可判断有否欠定位和定位的必要性。 分件法： 按单个定位元件分析所限制的自由 度，以便判断该定 位方案有否过定位。 分析方法： 对已有的定位方案进行分析时，应采用总体法及分件 法两种方法分析，判断超、欠定位情况。 例：加工上面的键槽 图 1-26 对定位元件限制自由度问题作进一步讨论： 用分件法分析时，是按单个定位元件来分析所限制 的自由度。分析第一个定位元件所限制的自由度时 ，因为这时工件上还没有其它的定位元件对其自由 度进行限制，故此时可按该元件实际限制的自由度 去分析。 分析第二个定位元件时情况有所不同，因为此时工 件在第一个定位元件的作用下，工件上的某些自由 度已经被第一个定位元件限制了。因此，分析第二 个定位元件所限制的自由度时，应结合第一个定位 元件来综合考虑在二者的共同作用下所限制的自由 度情况。 有两种情况： 对移动自由度 当第二个定位元件限制的移动自由度与第一个定位 元件限制的移动自由度是平行关系时，此时两个定 位元件共同作用，第二个定位元件限制转动自由度 ； 比如前例中的双顶尖，第二个定位元件（后顶尖） 与第一个定位元件（前顶尖）在 z和 x方向都是平行 关系，因此第二个定位元件不再限制 z方向和 x方向 的移动自由度，而是限制转动自由度 、 。 图 1-26 当第二个定位元件限制的移动自由度与第一个定位 元件限制的移动自由度共线时，此时第二个定位元 件仍然限制第一个定位元件已限制的移动自由度， 出现超移动自由度定位。 例如： 图 1-27 对转动自由度 对第一个定位元件所限制的转动自由度第二个元件 仍然限制，互不影响，出现超转动自由度定位。 例：加工齿轮毛坯（定位方案，长销、大平面，超 、 ） 图 1-23。 返回 例：分析连杆的定位情况，加工连杆小头孔，采用的 定位元件是：大平面、长销、挡销。 图 1-28 例：长 V型铁和平面定位，在一个圆柱上铣平台。 图 1-29 另外要注意：分析定位元件所限制的自由度时 ，先分析哪一个元件都可以，最后得到的结论都一 样。比如还是前例中的双顶尖： 先分析后顶尖： 、 ，前顶尖： 、 、 图 1-26 3典型定位元件的自由度分析 在我们进行夹具设计时，要使用一些典型的定位 元件，对这些典型定位元件所能限制的自由度，应该 十分了解。这样有助于我们拟订定位方案。 P17表 11 是典型的定位元件的自由度分析表。 例：根据加工要求，选择定位方案 1圆柱体 D端面上打一直径 d深度 h的盲孔。 图 1-30 问题：当 d由盲孔改为通孔时，定位方案该如何？ 若采用相同的定位元件，实际上 被 限制了， 若有意不限制，反而会使夹具的结构更复杂。 1.4.3 定位方法与定位元件设计 . 对定位元件的要求 1.由于工件直接和定位元件接触，为保持夹具长期定 位精度，定位元件的工作表面需耐磨。 2.为防止由工件传来的外力使定位元件变形乃至损坏 ，定位元件应具有一定的刚度和强度。 3.便于清除切屑。 4.良好的工艺性，易于制造和装配。 5.精度应与工件相适应。 . 定位元件的分类 1.平面定位基准的定位元件 2.内孔定位基准的定位元件 3.外圆定位基准的定位元件 4.工件以特殊表面定位时的定位元件 5.复合定位基准的定位元件 复合定位指工件不是单一基准面定位，而是多 个基准面共同定位。 1.工件以平面做定位基准 平面定位用的元件，又叫做支承（平面定位的主要 形式是支承定位）。有三种形式：固定支承、可调 支承、自位支承。 这些元件的结构和尺寸都已标准化，可在夹具 设计手册中查到。这里主要介绍它们的结构特点。 夹具上常用的支承元件有以下几种： （ 1）固定支承 图 1-31 有支承钉和支承板两种形式。 1）支承钉 结构形式有平头、圆头、网纹头三种。 a) 平头：接触面积大，用于精基准面。 b) 圆头：接触面积小，用于粗基准面。 圆头支承钉与定位面为点接触，接触面积小， 易磨损，在外力作用下且使定位面产生压陷，当工 件夹紧后会带来较大的安装误差，故圆头支承钉仅 适用于粗基准。 2）支承板 支承板和平头支承钉都用于已加工平面的定位 。一般来说，支承钉用于较小平面，支承板用于较 大平面。但当工件上的基准平面较窄，难于将支承 钉布置成合适的支承三角形而造成定位不稳时，则 可用支承板定位。 c) 接触面大，用于精基准，易于清屑，用于底面。 如图所示，切屑易清除，当板上有切屑时，工 件沿板面推入，就可将切屑推入斜槽，不影响定位 。 （ 2）可调支承 图 1-32 支承高度可调节的支承。用于工件以粗基准定 位，或分批制造的毛坯零件，其余量变化较大情况 。可调支承都带有锁紧螺母，高度一经调好后，用 锁紧螺母锁死，以防高度变化。 带六方的可调支承，用扳手调，用于较重的工 件。 （ 3）自位支承 图 1-33 也称浮动支承，每一个自位支承，一般只相当于 一个定位点，即限制一个自由度。但由于增加了 与工件接触点的数目，可减少工件的变形，其缺 点是支承的稳定性较差，必要时应予锁紧。另外 ，由于支承点是活动的，活动支承点能在定位过 程中随着工件定位基准面的变化而自动调节，保 持与工件全部接触。用于工件以粗基准、阶梯平 面或刚性不足的平面的定位。 P20 图 121，两个支承点接触工件，增加刚性， 但只限制垂直方向的一个自由度。 （ 4）辅助支承 在主要支承对工件已定位后，才调节辅助支承的 位置与工件接触。辅助支承不限制自由度，主要用于 提高工件支承刚度，防止工件受力变形。工件每装卸 一次，辅助支承都要重新调节。 2.工件以内孔做定位基准 定位元件：心轴、定位销 当要求高精度定位时，应采用有过盈的配合，相应 定位孔的精度也较高，当定位精度要求较低时，可 用间隙配合以利装卸。 （ 1）圆柱心轴 图 1-34 这种心轴与工件有配合间隙。间隙配合时，会 产生一定的基准位移误差，影响孔中心的定位精度 。当心轴水平放置时，对一批工件来说影响是一致 的；当心轴垂直放置时，对工件来说影响是随机的 。 （ 2）圆锥与花键心轴 图 1-35 锥度心轴的优点是径向定心精度高，可达 0.01 0.005 ；缺点是轴向定位误差大。靠工件与心轴配 合面的摩擦力来抵抗切削力 ，因此只用于切削力不 大的精加工中。 花键心轴，用于带花键孔的工件定位，也有用平键 心轴的。 （ 3）弹性心轴（涨胎心轴） 图 1-36 工件装入后，靠薄壁弹性套变形使薄壁涨出使工件 既定心又夹紧。弹性心轴既可使工件装卸方便，又 有很高的定位精度，但结构复杂。 （ 4）定位销 图 1-37 用于零件上的中小孔定位，直径一般不超过 50 。定位销有两类，一类是圆形销，一类是菱形销 。图 1-25为常用定位销结构，采用过盈配合压入夹 具体孔中，圆销头部有 15倒角引导工件套入，突 肩可以避免夹具体磨损。定位销还可以镶套，磨损 后便于更换。 （ 5）圆锥销 图 1-38 图 1-26a)固定圆锥销，用于精基准孔定位，连续线 接触。 图 1-26b)固定圆锥销，用于粗基准孔定位，断续线 接触。由于孔与锥是在圆周上线接触，工件容易倾 斜，为避免这种情况，常和其它元件组合定位。 图 1-26c)所示浮动锥销（靠弹簧）。 3.工件以外圆做定位基准 （ 1）套筒： 图 139 工件以外圆柱面做定位基准，定位元件为定位套。定 位套的内孔中心线应与工件的轴线重合故只适用于精 基准定位，为了限制工件的轴向自由度常与端面联合 定位。要求定位套端面与其轴心线具有较高垂直度。 为便于装入工件，套筒端部应有 1530 大倒角。 a)端面是主要定位基准，外圆柱面次之。 b)外圆柱面装在套筒内，端面是次定位基准面。当工 件垂直放置时，定位基准可用工件中心线来代表。这 种定位元件的优点是结构简单，缺点是基准位移误差 较大。 （ 2） V型块： 图 1-40 V型块的角度一般分为 60、 90、 120三种。 图 1-28为标准 V形块，用于对精基准面长度较短 的工件定位，接触为两条连续直线，当用于较长的 圆柱面做定位基准时，应将 V形块作成间断的形式， 与工件中部不接触，使定位稳定；或者用两个短 V形 块安装在夹具体上， V形工作面在装配后同时磨出， 以求一致。 （ 3）半圆孔： 图 1-41 当工件尺寸较大时，可用半圆孔定位。半圆孔 适用于表面质量较高的空心轴类、套类零件的安装 。半圆孔定位一般是将完整的定位孔切成两半，下 半部固定在夹具体上，上半部装在铰链盖板上，下 半圆孔定位，上半圆孔夹紧。 V形块定位是两条素 线接触，大夹紧力易损坏工件表面；半圆孔定位接 触面积较大，可避免此缺点。 （ 4）自动定心装置： 图 1-42 可以同时使工件得到定位和夹紧，定位表面（元 件）可以同时以相同的速度彼此靠近或离开。 分为 1）楔式自动定心 P23 图 130 2）偏心式自动定心（应改为凸轮式），靠凸轮带动 定位、夹紧。 P23 图 131 3）弹性自动定心，靠液性塑料压迫套筒变形，起到 定位、夹紧作用。液性塑料须本身不可压缩。由 于薄壁筒的变形小，定心精度高，适用于精基准 、精加工。 （ 5）平头支撑： 图 1 外圆表面的定位基准也可以采用一个或两个平 头支承定位。 4.工件以特殊表面定位 1）用齿轮分度圆定位 图 1-43 P14图 1-12为齿面定位原理简图。它是用三个精 度很高的定位圆柱，均布地插入齿间，实现定位。 这样定位可以保证分度圆与被磨孔同轴。然后再以 孔定位磨削齿面，可保证齿侧余量均匀，从而提高 了磨齿精度。 2）用导轨面定位 图 2 常见的有 55 的燕尾导轨面和 V形导轨面定位。 5.工件以一平面和两个与其垂直的孔做定位基准 这是一种复合定位（又称组合定位）方法，由多个定 位基准组合在一起来共同定位，在设计夹具时，经常 采用复合定位。 复合定位的方式很多，实际生产中工件以一平面两孔 为定位基准，相应的定位元件为一平面两短销。这种 定位方式在加工箱体、盖板、连杆等类零件时普遍采 用。工件上的两孔可以是结构上原有的，也可以是为 定位需要而专门设计的工艺孔。 一平面和两个与其垂直的孔的组合： 首先分析，工件以一面两孔，定位元件为一面 两销定位时的定位情况： 图 1-44 由于工件上的孔径与孔距尺寸以及夹具上的销 径与销距尺寸存在误差，当孔、销之间的间隙为最 小时，此时若孔距为最大、销间距为最小或销间距 为最大、孔间距为最小，在这两种极限状态下，都 可能出现工件装不上去的情况。为此将其中一个圆 销变成菱形销，以适应基准孔的变化。 图 1-44 定位元件的尺寸计算： 夹具设计时，需要已知两基准孔孔径及孔心距 的基本尺寸及偏差，求圆柱销的基本尺寸和偏差、 菱形销的宽度和销径偏差。 (1)两销中心距偏差：定位销中心距基本尺寸与基 准孔中心距相同，其偏差： （ 2）短圆定位销的基本尺寸及偏差： 由于基准孔一般为基孔制的孔，因此销与孔的 基本尺寸应相同，配合种类一般选 H/g、 H/f，销的精 度等级应比孔高 1 2级。 （ 3）菱形销的基本尺寸、宽度及偏差： 菱形销在 Y向上保留的局部圆柱面的基本尺寸 与孔径相同，公差带按 IT7或 IT6级选取。菱形销宽 的近似公式为： 可按孔的基本尺寸 D2，查表 1-2，得到菱形销的 尺寸 b、 B。 然后再由式计算出间隙。 6.定位误差的分析与计算 （ 1）定位误差及其产生的原因 前面讲了六点定位原理，六点定位原理只能解 决工件的自由度限制问题，即解决 “定与不定 ”的问 题，不能解决定位精度问题，即不能解决 “准与不 准 ”的问题。 定位误差：工序基准的位置在工序尺寸方向上 最 大变动量称为定位误差。 引起工序基准的位置变动有两个原因： 第一，由于定位基准与工序基准不重合 当定位基准与工序基准不重合，对一批工件来 说，工序基准的位置（相对定位基准的位置）不确 定，工序基准的位置有一个变动量，其变动量等于 定位尺寸的公差，将这部分误差称为基准不重合误 差。 基准不重合误差在工序尺寸方向上的分量称为 由基准不重合误差产生的定位误差。 例： 图 1-45 第二：定位基准本身的相对位置发生变动 当定位基准本身的位置发生变动，也会引起工 序基准的位置变动。将定位基准的位置的最大变动量 这部分误差称为基准位移误差。 基准位移误差在工序尺寸方向上的分量称为由基 准位移误差引起的定位误差。 因此，定位误差由两部分组成，一部分是由基准 不重合误差引起的定位误差，另一部分是由基准位移 误差引起的定位误差。 (2) 定位误差的计算 1.基准不重合误差 C引起的定位误差 (1)基准不重合误差 当工件的工序基准与定位基准不重合时，会导 致工序基准相对于定位基准的位置产生变动，产生 基准不重合误差 C。 （ 2）由 C引起的定位误差 DC 定位误差 DC 等于 C 在工序方向上的分量（投 影），即： 定位尺寸与工序尺寸间的夹角。 图 1-45 例中定位尺寸与工序尺寸方向相同（ L与 B的 方向相同），因此 =0。 DC=C 2.基准位移误差 W引起的定位误差 1)基准位移误差 W ：包括两个方面 基准位移误差包括工件定位表面不准确所引起 的基准位移误差以及夹具的定位元件不准确所引起 的基准位移误差。 基准位移误差 工件的定位表面不准确所引起的基准位移误差 对一批零件来说有一个范围（尺寸分布带），由于 工件定位表面的形式不同，因此基准位移误差的表 现形式也不同，分别讨论。夹具的定位元件不准确 所引起的基准位移误差，对一个夹具来说是系统误 差。 a.工件以平面定位时基准位移误差 图 1-46 若工件以平面作为定位基准定位时，当定位基 面为精基准时，夹具上的定位元件的工作面（定位 平面）又处于同一平面上，与工件接触良好，同批 工件中的定位基准的位置基本一致，则基准位移误 差很小，可忽略不计。 当定位基面为粗基准时，同批零件毛坯表面本 身的表面状况相差较大，基准的位置在一定范围 H 内变动，产生基准位移误差 W 。 W =H 当定位基面为粗基准时，这时工件加工多数为 粗加工，加工精度低。一般不必计算基准位移误差 。基准位移误差对加工精度影响很小。 b.工件以孔定位时的基准位移误差： . 工件上的孔与心轴或定位销间隙配合，定 位元件垂直放置。 图 1-47 预求基准位移误差，应先找出定位基准，对这 种定位方式，工件以孔中心作为定位基准，孔中心 的位置最大变动量为基准位移误差。 W =O1O2=Xmax Dmax-dmin TD+Td+Xmin TD 基准孔直径公差； Td 定位心轴直径公差； Xmin 孔与轴最小配合间隙。 . 工件上的孔与心轴或定位销间隙配合，定 位元件水平放置。 图 1-47 当定位元件水平放置时，在重力作用下，工件 孔与心轴始终在一个固定处接触，则这种定位形式 已转化为支承定位，此时工件以上素线 A为定位基准 ，一批工件基准孔直径变化对定位基准 A无影响，定 位基准 A的位置无变化，基准位移误差 W = 0。由于 定位心轴的直径不准确，而引起的基准位移误差 : 但实际心轴一旦装上，尺寸已定，对一批工件 来说，基准位移误差也不存在。 . 工件上的孔与心轴或定位销过盈配合，定 位元件水平或垂直放置 既然是采用过盈配合，不管定位元件如何放置 ，也不管工件内孔的孔径在公差范围内如何变化， 配合间隙始终为零，同批工件，其内孔的中心线位 置不变动，基准位移误差为零。 c.工件以外圆定位时的基准位移误差 . 在圆孔中定位 当工件以外圆柱面（作为定位基准）在圆孔中定 位时，此时工件是心轴或定位销，定位元件是孔。 对于间隙配合：若工件轴垂直放置，其基准位移 误差也是最大间隙。若工件轴水平放置，也已转化为 支承定位，工件轴以下素线与定位元件孔接触，基准 位移误差为零。 对于过盈配合：不管定位元件水平放置还是垂直 放置，基准位移误差都为零。 . 工件以外圆面在 V型块中定位 图 1-48 图示为 V型块定位简图，当工件以外圆柱面为 基准在 V型块上定位时，与 V型块接触为两条素线， 定位基准为圆柱上的两条素线 A和 B。当工件的直 径由最小变到最大时，定位基准 A沿 Z轴的变动为零 ，沿 X方向的位置由 A变动到 A ，这个变动量即为 基准 A的位移误差。 V型块定位元件的特点 : 由于基准 B的位移误差与基准 A相同，因此，当 工件直径变化时， A、 B的对称平面 C C始终处于 V 型块分角平面内，水平方向没有位移，保证了工件 轴心线对中，这是 V型块定位元件的特点。 2）由 引起的定位误差 前面分析了几种基准位移误差，由基准位移误 差引起的定位误差同样是基准位移误差在工序尺寸 方向上的分量（投影），即： 式中： 基准位移方向与工序尺寸方向间的夹角。 3.定位误差的综合计算 工件的总定位误差是基准不重合误差和基准位 移误差在工序尺寸方向上的分量代数和，即： 当二者的方向相同时取 “+”号，相反时取 “ ”号。 例 1：工件在外圆柱面上铣槽，内孔与心轴间隙配合 ，定位心轴垂直放置。要求保证工序尺寸 A1、 A2及 B ，试分析并计算定位误差。 图 1-49 例 2 ：图 a为工序简图，预加工台阶面 C、 D，保证尺 寸 250.15和 200.15（其它表面已加工），采用图 b 定位方式，试分析和计算其定位误差，并判断这一 定位方式是