机械制造技术基础 课件 3.2 工件的安装与定位

第3章机械加工工艺规程设计3.2工件的安装与定位机械制造技术基础一3.2.1基准的概念工件的安装方式基准的概念定位原理限制工件自由度与加工要求的关系定位基准的选择3.2.23.2.33.2.43.2.53.2工件的安装与定位工件的安装与定位3.2.1工件的安装方式装夹方式

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、加工精度要求及定位的特点等。主要装夹形式有三种：直接找正装夹、划线找正装夹和夹具装夹。

1）直接找正装夹

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，以获得工件在机床上的正确位置。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场合工件的安装与定位2）划线找正装夹

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，先按找正线找正工件的位置，然后夹紧工件。

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0.1～0.5mm。此方法多用于单件小批生产中铸件的粗加工工序。3）使用夹具装夹

使用夹具装夹，工件在夹具中可迅速而正确的定位和夹紧。

这种装夹方式效率高、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水平的要求，因而广泛应用于各种生产类型。

工件的安装与定位直接找正安装划线找正安装工件的安装与定位工件在夹具上装夹（滚齿夹具）工件的安装与定位3.2.2基准的概念

确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。

基准分类

工件的安装与定位1、设计基准

根据零件在装配结构中的装配关系和零件本身结构要素之间的相互位置关系，确定标注尺寸（含角度）的起始位置，这些起始位置可以是点、线或面，称之为设计基准。轴套工件的安装与定位2、工艺基准

在工艺过程中采用的基准。又可分为工序基准、定位基准、测量基准与装配基准。1）工序基准（Operation

Datum）——在工序图上用来确定本工序所加工面加工后的尺寸、形状和位置的基准。尽可能用设计基准作工序基准。所选工序基准尽可能用于工件的定位和工序尺寸检查。2）定位基准（Location

Datum）——加工中用作定位的基准。粗基准——未经机械加工的表面作为定位基准。精基准——经过机械加工的表面作为定位基准。附加基准——根据加工工艺需要而专门设计,如小刀架上的工艺凸台。3）测量基准（Measure

Datum）——测量时使用的基准。4）

装配基准（Assembly

Datum）——装配时确定零部件相对位置所采用的基准。工件的安装与定位附加基准示例——小刀架上的工艺凸台工件的安装与定位3.2.3定位原理六点定位原理任何一个物体在空间直角坐标系中都有

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个自由度——分别用

表示。工件的定位就是采取一定的约束措施来限制自由度，一个自由度只需要一个约束点来限制。采用六个按一定规则布置的约束点来限制工件的六个自由度，实现完全定位，称之为六点定位原理。六点定位原则工件的安装与定位两点注意：“点”的含义

——对自由度的限制，与实际接触点不同，如板状工件安放工作台上限制了3个自由度，是三点定位。实际上，工件与工作台面接触点可能有多个。

与理论力学、机构学自由度概念差别：——实质上是位置不定度；——夹紧与定位概念分开；——工件、夹具是弹性体工件以平面3点定位工件的安装与定位3.2.4限制工件自由度与加工要求的关系1、完全定位与不完全定位

工件的六个自由度均被限制，称为完全定位。工件六个自由度中有一个或几个自由度未被限制，称为不完全定位。2.不完全定位主要有两种情况：

1）工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转的自由度无法被限制（即使被限制也无意义）。

例如球体绕过球心轴线的转动、圆柱体绕自身轴线的转动等。

2）工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，则只需限制三个自由度就够了。工件的安装与定位工件应限制的自由度

完全定位与不完全定位示例工件的安装与定位3、欠定位与过定位 1)、欠定位——工件加工时必须限制的自由度未被完全限制。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。工件的欠定位工件的安装与定位2）

过定位——工件某一个自由度（或某几个自由度）被两个（或两个以上）约束点限制。3）

过定位是否允许，要视具体情况而定。

1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的，有时还是必要的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。

2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等。工件的安装与定位过定位引起夹紧变形孔与端面组合定位的过定位工件的安装与定位过定位处理分析工件的安装与定位3.2.5定位基准的选择

定位基准的选择是零件加工工艺规程制定的重要问题，要深刻理解并牢固掌握粗基准及精基准的选择原则，并会灵活地使用这些原则。定位基准1.粗基准2.精基准3.辅助基准采用毛坯上未经加工的表面作为定位基准。采用经过加工的表面作为定位基准。零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准工艺孔或工艺凸台工件的安装与定位1、粗基准选择1）不加工表面原则：要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，应要以不加工面为粗基准。保证不加工表面与加工表面相互位置关系；多个情况下，选位置精度较高；被加工零件上有不加工表面应选不加工面为粗基准，以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置。2）余量最小原则：要求保证工件重要表面加工余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。余量足够；重要表面余量均匀；总金属切除量少

工件的安装与定位套的粗基准选择阶梯轴粗基准选择工件的安装与定位5）.大而平原则。：应尽可能平整、光洁，且有足够大，不得有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。也不宜选用铸造分型面。4）.粗基准在同一尺寸方向不得重复使用原则：粗基准本身是毛坯表面，精度和粗糙度较差，如果重复使用同一粗基准，就会造成较大位置误差。3）.重要表面原则。如果必须保证工件上某重要表面加工余量均匀，则应该选择该表面作为粗基准。如加工车床床身

床身粗基准选择比较工序1工序1工序2（a）工序2（b）工件的安装与定位2、精基准选择1）基准重合原则

应尽量选择加工表面的设计基准作为精基准，即“基准重合”原则。可避免基准不重合而产生的定位误差。在对加工面位置尺寸和位置关系有决定性影响的工序中，特别是当位置公差要求较严时，一般不应违反这一原则。否则，将由于存在基准不重合误差，而增大加工难度。 ☆1）定位基准与设计基准； ☆2）特别是最终工序； ☆3）目的避免基准不重合误差。工件的安装与定位2）基准统一原则以某一表面作精基准定位，可方便加工大多数（或全部）表面，应尽早将该基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以其为精基准。

1）有利于保证各加工表面之间的位置精度；

2）可简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。注：采用统一基准原则常会带来基准不重合，需针对具体问题具体分析，根据实际情况选择精基准，具体如下：

1）大部分表面采用同一组精基加工；

2）简化工艺规程和夹具设计与制造；

3）减少基准变换所带来的基准更换误差。工件的安装与定位3）自为基准原则

对精度要求很高的表面，精密加工时，为保证加工精度，加工余量小且均匀，可以已精加工表面自身为定位基准，即"自为基准"原则。

在导轨磨床上磨床身导轨面

工件的安装与定位4）互为基准原则：对某些位置精度要求高的表面，可采用互为基准、反复加工的方法来保证其位置精度。轴径轴径锥孔

如卧式铣床主轴，前端7:24锥孔对支承轴径的同轴度要求很高，为保证这一要求，采用互为基准进行加工，工艺过程如下：

1）以精车后的前后支撑轴