第五章 第二节 工件在夹具中的定位

第五章机床夹具设计基础CONTENTS目录1【概述】【定位方式与定位元件】【典型夹具应用实例】【工件在夹具中的定位】【定位误差分析】【工件的夹紧】23465502【工件在夹具中的定位】工件在夹具中的定位一二三基本概念应用六点原理应注意的问题工件定位的基本原理一、基本概念工件在夹具中的定位,对保证加工精度起着决定性的作用。工件在加工之前,必须首先使它相对于机床和刀具占有正确的加工位置,这就是工件的定位。在使用火具的情况下,就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工位置。显然,工件的定位是其中极为重要的一个环节。工件在夹具中定位的目的,就是使同一批工件在夹具中占有一致的正确的加工位置。为此,必须选择和设计合理的定位方法及相应的定位元件或定位装置,并保证有一定的定位精度。工件在夹具中的定位1．基准及定位副基准的种类很多(详见本书第三章),这里只讨论夹具设计中直接涉及的几种基准。在工件加工的工序图中,用来确定本工序加工表面位置的基准,称为工序基准。可通过工序图上标注的加工尺寸与形位公差来确定工序基准。关于定位基准,有几种不同看法。本书采用下述观点:当工件以回转面(圆柱面、圆锥面、球面等)与定位元件接触(或配合)时,工件上的回转面称为定位基面,共轴线称为定位基准。如图5-2a所示,工件以圆孔在心轴上定位,工件的内孔面称为定位基面,它的轴线称为定位基准。与此对应,心轴的圆柱面称为限位基面,心轴的轴线称为限位基准。工件以平面与定位元什接触时,如图5-2b所示,工件上那个实际存在的面是定位基面,它的理想状态(平面度误差为零)是定位基准。如果工件上的这个平面是精加工过的,形状误差很小,可认为定位基面就是定位基准。同样,定位元件以平面限位时,如果这个面的形状误差很小,也可认为限位基面就是限位基准。工件在夹具上定位时,理论上,定位基准与限位基准应该重合,定位基面与限位基面应该接触。当工件有几个定位基面时,限制自由度最多的定位基面称为主要定位面,相应的限位基面称为主要限位基面。工件在夹具中的定位为了简便,将工件上的定位基面和与之相接触(或配合)的定位元件的限位基面合称为定位副。图5-2a中,工件的内孔表面与定位元件心轴的圆柱表面就合称为一对定位副。工件在夹具中的定位图5-2定位基准与限位基准2.定位符号和夹紧符号的标注在选定定位基准及确定了夹紧力的方向和作用点后,应在工序图上标注定位符号和夹紧符号。定位、夹紧符号可参看机械工业部的部颁标准(JB/T5061-91）。图5-3所示为典型零件定位、夹紧符号的标注。工件在夹具中的定位图5-3典型零件定位、夹紧符号的标准工件在夹具中的定位图5-3典型零件定位、夹紧符号的标准二、工件定位的基本原理一个尚未定位的工件,其空间位置是不确定的。这种位置的不确定性可描述如下。如图5-4所示,将未定位的工件(双点划线所示长方体)放在空间直角坐标系中,工件可以沿X、Y、Z轴有不同的位置,称做工件沿X、Y和Z轴的位置自由度,用表示;也可以绕X、Y、Z轴有不同的位置,称做工件绕X、Y和Z轴的角度自由度,用x表示。用以描述工件位置不确定性的和称为工件的6个自由度。工件定位的实质就是要限制对加工有不良影响的自由度。设空间有一固定点,工件的底面与该点保持接触,那么工件沿Z轴的位置自由度便被限制了。如果按图5-5所示设置6个固定点,工件的三个面分别与这些点保持接触,工件的6个自由度便都限制了。这些用来限制工件自由度的固定点称为定位支承点,简称支承点。

工件在夹具中的定位图5-4未定位工件的6个自由度无论工件的形状和结构怎么不同,它们的6个自由度都可以用6个支承点限制,只是6个支承点的分布不同罢了。用合理分布的6个支承点限制工件6个自由度的方法,称为六点定位原理。支承点的分布必须合理,否则6个支承点限制不了工件的6个自由度,或不能有效地限制工件的6个自由度。例如,图5-5中工件底面上的3个支承点,限制了,它们应放成三角形,三角形的面积越大,定位越稳。工件侧面上的两个支承点限制,它们不能垂直放置,否则工件绕Z轴的角度自由度便不能限制。六点定位原理是工件定位的基本原理,用于实际生产时,起支承点作用的是一定形状的几何体,这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。工件在夹具中的定位图5-5长方体工件定位时支承点的分布

常用的定位元件能限制的工件自由度见表5-1。工件在夹具中的定位表5-1常用定位元件能限制的工件自由度

工件在夹具中的定位

三、应用六点定位原理应注意的问题1.正确的定位形式正确的定位形式就是在满足加工要求的情况下,适当地限制工件的自由度数目。如图5-6所示,要加工压板上的导向槽,由于要求槽深方向的尺寸A2,故要限制自由度;由于要求保证槽长度方向的尺寸A1,故要限制自由度;由于要求槽底面与C面平行,故要限制自由度；由于要求导向槽应在压板的中心,并与长圆孔的轴线方向一致,故要限制自由度。可见,压板在加工导向槽时6个自由度都被限制了。这种定位称为完全定位。如要在平面磨床上磨削压板的上表面,加工要求保证板厚尺寸B,并与C面平行。这时,只要限制自由度就可以了。这种根据零件加工要求限制部分自由度的定位,称为对应定位(也称不完全定位)。在满足加工要求的前提下﹐工件所要限制的自由度必须通过各种支承来完成。

工件在夹具中的定位图5-6零件定位分析一个支承究竟限制几个自由度,要看具体情况具体分析。例如如图5-7所示平行六面体上加工键槽时,为保证加工尺寸A土δa，需限制工件的三个自由度;为保证B土δb,还需限制，两个自由度;为保证:C士δc.，最后还需限制自由度。2.防止产生欠定位根据零件的加工要求,而未能满足应该限制的自由度数目时,称为欠定位。如图5-6所示加工压板的导向槽时,减少限制任何一个自由度都是欠定位。欠定位是不允许的,因为工件在欠定位的情况下,将不可能保证加工精度的要求。

工件在夹具中的定位图5-7平行六面体上加工键槽时定位情况3.正确处理过定位如果工件的同一个自由度被多于一个的定位元件限制,称为过定位(也称为重复定位)。图5-8所示为齿轮毛坯的定位,其中图5-8a是短销、大平面定位,短销限制自由度，大平面限制自由度,无过定位。图5-8b是长销、小平面定位,长销限制自由度、,小平面限制自由度,也无过定位。图5-8c是长销、大平面定位,长销限制自由度,大平面限制自由度,这里的自由度同时被两个定位元件限制,所以产生了过定位。过定位一般是不允许的,因为它可能产生破坏定位、工件不