机床夹具项目一 1工件定位基本原理

1、12014-2015（1） 32学时，理论主讲：赵竹 辽宁农业职业技术学院 工程系2项目一项目一 定位装置及夹紧装置设计定位装置及夹紧装置设计任务任务1 1 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 3知识点知识点任务任务1 1 工件定位的基本原理工件定位的基本原理4课题分析课题分析工件定位的目的是工件定位的目的是为了保证工件加工面与加工面的设为了保证工件加工面与加工面的设计基准之间的位置公差（如同轴度、平行度、垂直度等）计基准之间的位置公差（如同轴度、平行度、垂直度等）和距离尺寸精度。和距离尺寸精度。 工件加工面的设计基准与机床的正确位置是工件加工面工件加工面的设计基准与机床的正确位置是工件加工

2、面与加工面的设计基准之间与加工面的设计基准之间位置公差位置公差的保证；的保证； 工件加工面的设计基准与刀具的正确位置是工件加工面工件加工面的设计基准与刀具的正确位置是工件加工面与加工面的设计基准之间距离与加工面的设计基准之间距离尺寸精度尺寸精度的保证。的保证。 所以工件定位时有以下两点要求：一是使工件加工面的所以工件定位时有以下两点要求：一是使工件加工面的设计基准与机床保持正确的位置；二是使工件加工面的设设计基准与机床保持正确的位置；二是使工件加工面的设计基准与刀具保持正确的位置。计基准与刀具保持正确的位置。 5n定位：定位：使工件在机床或夹具中占有使工件在机床或夹具中占有正确位置正确位置的过

3、程。的过程。n夹紧：夹紧：工件定位后工件定位后对工件施加一定的外力，使工件对工件施加一定的外力，使工件在加工过程中保持定位后的正确位置不变动。在加工过程中保持定位后的正确位置不变动。装夹装夹 = 定位定位 + 夹紧夹紧1 1、定位的概念、定位的概念6装夹方式装夹方式 工件在机床上的装夹方式，取决于生产工件在机床上的装夹方式，取决于生产批量、工件大小及复杂程度、加工精度要求及批量、工件大小及复杂程度、加工精度要求及定位的特点等。定位的特点等。n主要装夹形式有三种：主要装夹形式有三种： 直接找正装夹、直接找正装夹、 划线找正装夹和划线找正装夹和 夹具装夹。夹具装夹。 71）直接找正装夹）直接找正装

4、夹 n将工件装在机床上，然后按工件的某个（或某将工件装在机床上，然后按工件的某个（或某些）表面，用划针或用百分表等量具进行找正，些）表面，用划针或用百分表等量具进行找正，以获得工件在机床上的正确位置。以获得工件在机床上的正确位置。n直接找正装夹效率较低，但找正精度可以很高，直接找正装夹效率较低，但找正精度可以很高，适用于单件小批生产或定位精度要求特别高的适用于单件小批生产或定位精度要求特别高的场合场合 。892006-292）划线找正装夹）划线找正装夹 n 这种装夹方法是按图纸要求在工件表面上事先划出这种装夹方法是按图纸要求在工件表面上事先划出位置线、加工线和找正线，装夹工件时，先按找正线找位

5、置线、加工线和找正线，装夹工件时，先按找正线找正工件的位置，然后夹紧工件。正工件的位置，然后夹紧工件。n划线找正装夹不需要专用设备，通用性好，但效率划线找正装夹不需要专用设备，通用性好，但效率低，精度也不高，通常划线找正精度只能达到低，精度也不高，通常划线找正精度只能达到0.10.5mm。n此方法多用于单件小批生产中铸件的粗加工工序。此方法多用于单件小批生产中铸件的粗加工工序。 102006-210113）使用夹具装夹）使用夹具装夹 n 使用夹具装夹，工件在夹具中可迅速而正使用夹具装夹，工件在夹具中可迅速而正确的定位和夹紧。确的定位和夹紧。n 这种装夹方式效率高、定位精度好而可靠，这种装夹方式

6、效率高、定位精度好而可靠，还可以减轻工人的劳动强度和降低对工人技术还可以减轻工人的劳动强度和降低对工人技术水平的要求，因而广泛应用于各种生产类型。水平的要求，因而广泛应用于各种生产类型。12132006-213n图为用于钻轴套工件上图为用于钻轴套工件上 6H7孔的钻床夹具，孔的钻床夹具，工件以内孔及端面为定位基准，在夹具的定位工件以内孔及端面为定位基准，在夹具的定位销销6及其端面上定位，即确定了工件在夹具中的及其端面上定位，即确定了工件在夹具中的正确位置。正确位置。n拧紧螺母拧紧螺母5，通过开口垫圈，通过开口垫圈4可将工件夹紧，然可将工件夹紧，然后由装在钻模板后由装在钻模板3上的快换钻套上的快

7、换钻套1导引钻头进行导引钻头进行钻孔。钻孔。 141）直接找正装夹）直接找正装夹 效率低，找正精度效率低，找正精度较高；适用单件小较高；适用单件小批量中形状简单的批量中形状简单的工件。工件。 3） 夹夹 具具 装装 夹夹2）划线找正装夹）划线找正装夹通用性好，但效率通用性好，但效率低，精度不高；适低，精度不高；适用于单件小批量中用于单件小批量中形状复杂的铸件形状复杂的铸件。 操作简单，效率高，操作简单，效率高，容易保证加工精度，容易保证加工精度，适用于各种生产类型适用于各种生产类型 。 装夹的方式装夹的方式15设计合理的定位方法与设计合理的定位方法与 定位装置；定位装置；有足够的定位精度。有足

8、够的定位精度。 六点定位原理六点定位原理 定位的任务定位的任务 定位的原理定位的原理工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位16n所谓自由度，即空间位置的不确定性所谓自由度，即空间位置的不确定性n一个位于空间自由状态的物体，对于空间直角坐标系来说，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：三个位移自由度和三个旋转自由度。具有六个自由度：三个位移自由度和三个旋转自由度。2. 2. 自由度的概念自由度的概念工件空间自由度17图2 工件的六个自由度 如果要使一个自由刚体在空间有一个确定的位置，就必须设置相应的六个约束，分别限制刚体的六个运动自由度。 在讨论工件的定位时，工件就是

9、我们所指的自由刚体。如果工件的六个自由度都加以限制了，工件在空间的位置也就完全被确定下来了。 因此，定位实质上就是限制工件的自由度。18 图图 工件在空间的自由度与工件六点定位工件在空间的自由度与工件六点定位19： 通常，一个支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。 工件定位的任务工件定位的任务就是就是根据加工要求限制工件的全部根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。或部分自由度。3.3.20z x yx zy六点定位简图3.3.212223应该限制五个自由度：应该限制五个自由

10、度： 在长方体工件上铣通槽在长方体工件上铣通槽在长方体工件上铣不通槽在长方体工件上铣不通槽OXYZ应该限制六个自由度应该限制六个自由度：不完全定位不完全定位;ZYXZYX完全定位完全定位;ZYXZY（3）六点定位原理应用举例）六点定位原理应用举例243）、在车床上车外圆）、在车床上车外圆OXYZ应该限制四个自由度应该限制四个自由度：;ZYZY不完全定位不完全定位254.几个需特别注意的问题几个需特别注意的问题1 1）定位与夹紧的区别）定位与夹紧的区别 机械加工中关于自由度的概念与力学中自由度机械加工中关于自由度的概念与力学中自由度的概念不完全相同。的概念不完全相同。 机械加工中的自由度实际上是

11、指工件在空间位机械加工中的自由度实际上是指工件在空间位置的不确定性。置的不确定性。 这里特别要注意将定位与夹紧的概念区分开来。这里特别要注意将定位与夹紧的概念区分开来。工件一经夹紧，其空间位置就不能再改变，但这并不意工件一经夹紧，其空间位置就不能再改变，但这并不意味着其空间位置是确定的。味着其空间位置是确定的。26n定位是工件在夹具中获得正确的位置；定位是工件在夹具中获得正确的位置；n夹紧是保证定好的位置不因外力的作用而发生改变。夹紧是保证定好的位置不因外力的作用而发生改变。n例如，板状工件安放在平面磨床的磁性工作台上，扳例如，板状工件安放在平面磨床的磁性工作台上，扳动磁性开关后，工件即被夹紧

12、，其位置就被固定。但动磁性开关后，工件即被夹紧，其位置就被固定。但工件放在工作台什么位置上并不确定，既可以放在工件放在工作台什么位置上并不确定，既可以放在1的的位置上，也可以放在位置上，也可以放在2的位置上。的位置上。 27n2）六点定位原则中）六点定位原则中“点点”的含义是限制自由度，不要的含义是限制自由度，不要机械地理解成接触点。机械地理解成接触点。n例如，下图所示板状工件安放工作台上限制了例如，下图所示板状工件安放工作台上限制了3个自由个自由度，是三点定位。度，是三点定位。n实际上，工件与工作台面接触点可能有多个。实际上，工件与工作台面接触点可能有多个。 28283 3）限制自由度与加工

13、技术要求的关系）限制自由度与加工技术要求的关系n工件需限制几个自由度？工件需限制几个自由度？n需限制哪几个自由度？需限制哪几个自由度？完全取决于加工技完全取决于加工技术要求。术要求。294）定位支承点必须与工件的定位基准面始终保持紧贴接触；才能起到限制自由度的作用。5）分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响；工件的某一自由度被限制，是指工件在某个坐标方向有了确定的位置，并不是指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时不能运动。使工件在外力作用下不能运动，要靠夹紧装置来完成。306）定位支承点是定位元件抽象而来的。 在夹具的实际结构中，定位支承点是通过具体的定位元件体现的，即支承点不一定用点或销

14、的顶端，而常用面或线来代替。即一条直线可以代替两个支承点，一个平面可代替三个支承点。在具体应用时，还可用窄长的平面（条形支承）代替直线，用较小的平面来替代点。3132n图图2-34a所示为铣削长方体工件上平面工序，要所示为铣削长方体工件上平面工序，要求保证求保证Z方向上的高度尺寸及上平面与底面的平方向上的高度尺寸及上平面与底面的平行度，只需限制行度，只需限制Z(XY) 3个自由度即可。个自由度即可。n而图而图2-34b所示为铣削一个通槽，需限制除所示为铣削一个通槽，需限制除X了了外的其他外的其他5个自由度。个自由度。n图中图中c所示在同样的长方体工件上铣削一个键槽，所示在同样的长方体工件上铣削

15、一个键槽，在三个坐标轴的移动和转动方向上均有尺寸及在三个坐标轴的移动和转动方向上均有尺寸及相互位置的要求，因此，这种情况必须限制全相互位置的要求，因此，这种情况必须限制全部的部的6个自由度，即完全定位。个自由度，即完全定位。33n若将图若将图2-34中的中的e与与b相比较，图相比较，图e为圆柱体的工件，而为圆柱体的工件，而图图b为长方体工件。虽然，它们均是铣一个通槽，加工为长方体工件。虽然，它们均是铣一个通槽，加工内容、要求相同。但是，加工定位时，图内容、要求相同。但是，加工定位时，图b的定位基面的定位基面是一个底面与一个侧面，而图是一个底面与一个侧面，而图e只能采用外圆柱面作为只能采用外圆柱

16、面作为定位基面。因此，图定位基面。因此，图e对于对于 (X)的限制就无必要，则限的限制就无必要，则限制制4个自由度就可以了。个自由度就可以了。n再如图再如图2-34d所示过球体中心打一通孔，定位基面为球所示过球体中心打一通孔，定位基面为球面，则对三个坐标轴的转动自由度均无必要限制，所以，面，则对三个坐标轴的转动自由度均无必要限制，所以，限制限制 X Y2个移动就够了。个移动就够了。34 通常，自由度限制大于3，小于、等于6。（1）完全定位（2）不完全定位（3）欠定位 （4）过定位 所谓工件的正确定位，就是根据工件加工要求来限制工件的自由度，以达到加工要求的目的。 35（1）完全定位）完全定位工

17、件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位完全定位。36（2）不完全定位）不完全定位按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位不完全定位。（如车床转孔）3737n工件定位时，以下几种情况允许采用不完工件定位时，以下几种情况允许采用不完全定位全定位 n 1、 加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制。度可不限制。 n 2、毛坯（本工序加工前）是轴对称时。、毛坯（本工序加工前）是轴对称时。 n 3、绕对称轴的转动自由度可不限制。、绕对称轴的转动自由度可不限制。 n 4、加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯、加工贯通的平面时，除可不限制沿

18、两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。的轴的角度自由度。38（3）欠定位与过定位）欠定位与过定位按工序的加工要求，工件应该限制的自由度按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为而未予限制的定位，称为欠定位欠定位。在确定工。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度被二个或二个以上的支撑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，称为点重复限制的定位，称为过定位过定位。在通常情。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。况下，应尽量避免出现过定位。3

19、940过定位的不良后果：过定位的不良后果：n使接触点不稳定，增加了不同性；使接触点不稳定，增加了不同性；n增加了夹紧变形；增加了夹紧变形；n部分工件不能顺利与定位元件配合。部分工件不能顺利与定位元件配合。消除或减少过定位干涉的两种方法：消除或减少过定位干涉的两种方法：n1.1.改变定位元件结构，使定位元件重复限制自由度改变定位元件结构，使定位元件重复限制自由度的部分不起定位作用；的部分不起定位作用；n2.2.提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。间的位置精度。只有提出合理的附加条件，才允许采用过定位。只有提出合理的附加条件，才允许采用

20、过定位。4141n 过定位是否允许，应根据具体情况进过定位是否允许，应根据具体情况进行具体分析。行具体分析。n 一般情况下，如果工件的定位面为没有经过一般情况下，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。然很粗糙，这时过定位是不允许的。n 如果工件的定位面经过了机械加工，并且定如果工件的定位面经过了机械加工，并且定位面和定位元件的尺寸、形状和位置都做得比较位面和定位元件的尺寸、形状和位置都做得比较准确，比较光整，则过定位不但对工件加工面的准确，比较光整，则过定位不但对工件加工面的位置尺寸影响不大

21、，反而可以增强加工时的刚性，位置尺寸影响不大，反而可以增强加工时的刚性，这时过定位是允许的这时过定位是允许的。 4243 轴承座是用底面A和侧面B来定位的。因为工件是一个整体，当表面A和B的位置一确定，20H7内孔轴线的位置也确定了。表面A和B就是轴承座的定位基准。图2-1 工件的定位基准三、工件定位中的定位基准三、工件定位中的定位基准 44三、工件定位中的定位基准三、工件定位中的定位基准 n工件定位工件定位按照加工工艺要求，将工件置于夹具按照加工工艺要求，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，或者是使同一批工件逐次放

22、置到夹具预定的位置，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。中时都能占据同一位置。定位基面定位基面工件定位时，作为定位基准的点和线，工件定位时，作为定位基准的点和线，往往由某些具体表面体现出来，这种表面称为定位往往由某些具体表面体现出来，这种表面称为定位基面。基面。 n1、定位基准的基本概念45 基准基准是零件上用来确定其它点、线、面位置是零件上用来确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。所依据的那些点、线、面。定位基准定位基准在加工中用作定位的基准，在加工中用作定位的基准，即与夹即与夹具定位元件接触的工件上的点、线、面。具定位元件接触的工件上的点、线、面。n定位是通过工件

23、定位基准面与夹具定位元件的支承面接触或配合实现的，正确的定位可以保证工件加工面的尺寸和位置精度。n1、定位基准的基本概念三、工件定位中的定位基准三、工件定位中的定位基准 462. 基准及其分类基准及其分类基准定位基准定位基准工序基准工序基准装配基准装配基准测量基准测量基准设计基准设计基准工艺基准用于确定零件上用于确定零件上其它点、线、面其它点、线、面位置所依据的那位置所依据的那些点、线、面。些点、线、面。设计图样上所采设计图样上所采用的基准就是设用的基准就是设计基准。计基准。在加工时用于工件在加工时用于工件定位的基准，称为定位的基准，称为定位基准。定位基准。1、粗基准、粗基准2、精基准、精基准3、辅助基准、辅助基准4、主要基准、主要基准5、附加基准、附加基准在加工中或加工在加工中或加工后用来测量工件后用来测量工件时采用的基准时采用的基准在装配时用来确定零在装配时用来确定零件或部件在产品中相件或部件在产