第二讲--工件定位的基本原理课件

上一讲内容提要上一讲内容提要:机床夹具在机械加工中的作用。机床夹具在机械加工中的作用。机床夹具的分类。机床夹具的分类。机床夹具的组成。机床夹具的组成。本课程的性质和任务。本课程的性质和任务。本讲主要内容：本讲主要内容：六点定则。六点定则。限制工件自由度与加工要求的关系。限制工件自由度与加工要求的关系。重复定位。重复定位。基准、定位副及对定元件的基本要求基准、定位副及对定元件的基本要求本讲重点和难点：本讲重点和难点：根据工件的加工要求合理确定工件所必须限制的自由度。根据工件的加工要求合理确定工件所必须限制的自由度。上一讲内容提要:1 工件的装夹是指工件的定位和夹紧，定位的任务是使工件在夹具中工件的装夹是指工件的定位和夹紧，定位的任务是使工件在夹具中占据一正确的位置，而夹紧是使工件保持定位后的正确位置。占据一正确的位置，而夹紧是使工件保持定位后的正确位置。第一节第一节 工件定位的基本原理图工件定位的基本原理图 一、六点定则一、六点定则 一尚未定位的工件，其空间位置是不确的一尚未定位的工件，其空间位置是不确的.如图如图11所示，将工件放在空间直角坐标系中，所示，将工件放在空间直角坐标系中，工件存在六个方向的自由度。工件存在六个方向的自由度。三个移动自由度：三个移动自由度：三个转动自由度：三个转动自由度：工件的装夹是指工件的定位和夹紧，定位的任务是使工件在2 用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点定则，如图定则，如图12所示。所示。支承点支承点1、2、3限制了限制了 三个自由度，称为主支承点。三个自由度，称为主支承点。支承点支承点4、5限制了限制了 两两个自由度，导向支承点。个自由度，导向支承点。支承点支承点6限制了限制了 一个自一个自由度，止推支承点。由度，止推支承点。六点共限制了工件六个自由六点共限制了工件六个自由度。度。用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法3 二、限制工件自由度与加工要求的关系二、限制工件自由度与加工要求的关系 工件定位时，应该限制的自由度数目，主要由工件加工要求确定，工件定位时，应该限制的自由度数目，主要由工件加工要求确定，一般讲，工件定位所需限制自由度的数目一般讲，工件定位所需限制自由度的数目6个。各定位元件限制的自个。各定位元件限制的自由度原则上不允许重复或干涉。由度原则上不允许重复或干涉。如图如图13所示在工件上铣通槽，为所示在工件上铣通槽，为保证槽底面与工件底面的平行度和尺寸保证槽底面与工件底面的平行度和尺寸两项加工要求，必须限制两项加工要求，必须限制 三个三个自由度；这保证槽侧面与工件前后侧面自由度；这保证槽侧面与工件前后侧面的平行度和尺寸两项加工要求，还必须的平行度和尺寸两项加工要求，还必须限制限制 两个自由度，共计五个自由度。两个自由度，共计五个自由度。二、限制工件自由度与加工要求的关系4 1、工件定位的几种情况工件定位的几种情况 完全定位：工件的六个自由度完全定位：工件的六个自由度全全 部被限制的定位。部被限制的定位。如图如图14所示，所示，在工件上铣槽，为保证槽在三个方向在工件上铣槽，为保证槽在三个方向上的位置要求，必须限制上的位置要求，必须限制六个自由度。六个自由度。欠定位：工件定位时，应该限制的欠定位：工件定位时，应该限制的自由度没有被全部限制的定位。实际定位自由度没有被全部限制的定位。实际定位时不允许发生。时不允许发生。图图14 1、工件定位的几种情况图145 不完全定位：工件的部分自由度被限制的定位，其没有限制自不完全定位：工件的部分自由度被限制的定位，其没有限制自由度不影响加工要求。由度不影响加工要求。如图如图15所示，在工件上铣通槽，所示，在工件上铣通槽，保证槽宽和槽的上下、左右位置要求，保证槽宽和槽的上下、左右位置要求，沿槽方向的自由度可不限制。沿槽方向的自由度可不限制。重复定位（过定位）：工件定重复定位（过定位）：工件定位时，几个定位元件重复限制工件一位时，几个定位元件重复限制工件一个或几个自由度的定位。个或几个自由度的定位。6 2、允许不完全定位的几种情况允许不完全定位的几种情况 加工通槽或通孔时，沿贯通轴的移动自由度可不限制。加工通槽或通孔时，沿贯通轴的移动自由度可不限制。毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的转动自由度可毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的转动自由度可不限制，如车光轴的内、外圆。不限制，如车光轴的内、外圆。加工贯通的平面时除可不限加工贯通的平面时除可不限制沿两个贯通轴的移动自由度外，制沿两个贯通轴的移动自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的还可不限制绕垂直加工面的轴的转动自由度，如图所示转动自由度，如图所示16磨工磨工件的上表面件的上表面，保证，保证h和上、下表和上、下表面的平行度，可以不限制面的平行度，可以不限制：图图16 2、允许不完全定位的几种情况图167 三、重复定位三、重复定位 重复定位分两种情：不可用重复定位和可用重复定位。重复定位分两种情：不可用重复定位和可用重复定位。当工件的一个或几个自由度被重复当工件的一个或几个自由度被重复限制时，对加工产生有害影响的重复限制时，对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位，如图定位，称为不可用重复定位，如图17所示所示 当工件的一个或几个自由度被重当工件的一个或几个自由度被重复限制时，仍能满足加工要求，即不复限制时，仍能满足加工要求，即不但不产生有害影响，反而可增加装夹但不产生有害影响，反而可增加装夹刚度的定位，称为可用重复定位。刚度的定位，称为可用重复定位。图图17 三、重复定位图178 过定位对加工精度的影响过定位对加工精度的影响 过定位会造成定位的不稳定，从而影响工件的加工精度；严重的过定位会引起过定位干涉现象，影响工件的装夹，并导致工件夹紧变形。消除过定位的方法消除过定位的方法通常可采取下列措施来消除过定位：1 1改变定位元件的结构改变定位元件的结构 1)减小接触面积。2)修改定位元件的形状，以减少定位点。3)缩短圆柱面的接触长度。4)设法使过定位的定位元件在干涉方向上浮动，以减少实际定位点的数量 5)拆除多余的过定位元件。2 2控制或者提高工件定位基面之间以及定位元件工作表面之间的位置精度控制或者提高工件定位基面之间以及定位元件工作表面之间的位置精度 过定位对加工精度的影响9 如图如图18所示的插齿常用夹具，工件所示的插齿常用夹具，工件3以内孔在心轴以内孔在心轴1上定位，限制上定位，限制工件四个自由度；又以端面在支承凸台工件四个自由度；又以端面在支承凸台2上定位，限制工件三个自度上定位，限制工件三个自度其中，其中，被重复限制了。当齿被重复限制了。当齿坯孔与端面的垂直度较高时可能是坯孔与端面的垂直度较高时可能是可用重复定位。可用重复定位。其判断条件是：齿坯孔与端面其判断条件是：齿坯孔与端面的垂直度误差小于孔与定位轴的最的垂直度误差小于孔与定位轴的最小间隙和允许的定位副弹性变形量小间隙和允许的定位副弹性变形量时，为可用重复定位，否则为不可时，为可用重复定位，否则为不可用重复定位。用重复定位。图图18 如图18所示的插齿常用10过定位及其消除的方法示例之一a)过定位使定位不稳定b)改进定位结构，消除过定位1半圆柱2定位块过定位及其消除的方法示例之一a)过定位使定位不稳定b)改11过定位及其消除方法示例之二a)过定位b)完全定位1菱形销2支承板3菱形销的台阶面4圆柱定位销过定位及其消除方法示例之二12可浮动定位元件的浮动方向a)可浮动的平面支承示意图(浮动方向)b)可浮动的短V形块示意图(浮动方向)c)球面垫圈(浮动方向、)可浮动定位元件的浮动方向13 第二节第二节 基准、定位副及对定元件的基本要求基准、定位副及对定元件的基本要求 一、基准及定位副一、基准及定位副 1、基准：零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的要素基准：零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的要素(点、点、线、面线、面)。基准的种类：设计基准、工艺基准。基准的种类：设计基准、工艺基准 设计基准：零件图上用以设计基准：零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准确定其它点、线、面位置的基准 工艺基准：零件加工、测量、装配过程中使用的基准。分为定位基准、工工艺基准：零件加工、测量、装配过程中使用的基准。分为定位基准、工序基准、测量基准、装配基准序基准、测量基准、装配基准 工序基准：在工序图上用来确定被加工表面位置的基准。可通过工工序基准：在工序图上用来确定被加工表面位置的基准。可通过工序图上标注的加工尺寸和形位公差来确定。序图上标注的加工尺寸和形位公差来确定。第二节 基准、定位副及对定元件的基本要求14 查找查找：首先找到加工面，确定加工面位置的尺寸就是工序尺寸，其一端指向加工面，另一端指向工序基准。见图所示键槽为加工面，h、L、三为三个方向的工序尺寸，三个方向上的中心线为工序基准。工序基准由工艺人员确定。查找：首先找到加工面，确定加工面位置的尺寸就是工15 定位基准：确定工件在夹具中位置的基准，即与夹具定位元件接触的定位基准：确定工件在夹具中位置的基准，即与夹具定位元件接触的工件上的点、线、面。由工艺人员确定，是工序图上标工件上的点、线、面。由工艺人员确定，是工序图上标“”所所示的基准示的基准 定位基准：确定工件在夹具中位置的基准，即与夹具定16n 当工件以回转面与定位元件接触定位时，工件上的回转面称为定当工件以回转面与定位元件接触定位时，工件上的回转面称为定位基面，其轴线称为定位基准，定位心轴的圆柱面称为限位基面，心位基面，其轴线称为定位基准，定位心轴的圆柱面称为限位基面，心轴的轴线称为限位基准。轴的轴线称为限位基准。n 当工件以平面与定位元件接触定位时，工件上的实际存在的面是当工件以平面与定位元件接触定位时，工件上的实际存在的面是定位基面，它的理想状态是定位基准。定位元件上的限位平面就限位定位基面，它的理想状态是定位基准。定位元件上的限位平面就限位基准（基面）。基准（基面）。当工件以回转面与定位元件接触定位时，工件上的回转面17 n2、定位副：工件上的定位基面和与之相接触（配合）的定位元件定位副：工件上的定位基面和与之相接触（配合）的定位元件的限位基面合称为一对定位副。的限位基面合称为一对定位副。n定为基准的选择原则：应保证加工精度和工件安装方便可靠定为基准的选择原则：应保证加工精度和工件安装方便可靠基准重合原则基准重合原则选用设计基准作为定为基准选用设计基准作为定为基准基准统一原则基准统一原则采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面自为基准原则自为基准原则选择加工表面本身作为定为基准选择加工表面本身作为定为基准互为基准原则互为基准原则工件上两个位置要求很高的表面加工时，互相作为工件上两个位置要求很高的表面加工时，互相作为基准。基准。2、定位副：工件上的定位基面和与之相接触（配18二、定位符号和夹紧符号的标注二、定位符号和夹紧符号的标注v 在工件上定位和夹紧部位标注的符号称为定位符号和夹紧符号。在工件上定位和夹紧部位标注的符号称为定位符号和夹紧符号。详见教材附表详见教材附表1 三、对定位元件的基本要求三、对定位元件的基本要求v 1、足够的精度、足够的精度v 2、足够的强度和刚度、足够的强度和刚度v 3、耐磨性好、耐磨性好v 4、工艺性好、工艺性好二、定位符号和夹紧符号的标注19本讲小结：本讲小结：1、六点定位原则六点定位原则 主支承点：限制工件三个自由度。主支承点：限制工件三个自由度。导向支承点：限制工件两个自由度。导向支承点：限制工件两个自由度。止推支承点：限制工件一个自由度。止推支承点：限制工件一个自由度。2、工件定位的几种情况工件定位的几种情况 完全定位：工件的六个自由度全完全定位：工件的六个自由度全 部被限制的定位。部被限制的定位。欠定位：工件定位时，应该限制的自由度没有被全部限制的定位。欠定位：工件定位时，应该限制的自由度没有被全部限制的定位。不完全定位：工件的部分自由度被限制的定位，其没有限制自由度不完全定位：工件的部分自由度被限制的定位，其没有限制自由度不影响加工要求。不影响加工要求。重复定位（过定位）：工件定位时，几个定位元件重复限制工件一重复定位（过定位）：工件定位时，几个定位元件重复限制工件一个或几外自由度的定位。个或几外自由度的定位。复习思考题：复习思考题：本讲小结：20根据工件加工要求、分析理论上应该限制哪几个自由度1钻 6H7孔2铣两台阶面根据工件加工要求、分析理论上应该限制哪几个自由度1钻 213铣b槽4车端面保证L理限：理限：3铣b槽4车端面保证L理限：理限：225钻d孔6铣台阶面理限：理限：5钻d孔6铣台阶面理限：理限：237铣前、后两平面8a)钻d孔 b)钻2个d孔 a b理限：a)理限：b)理限：7铣前、后两平面8a)钻d孔 b)钻2个d孔 a249铣平面 10钻孔理限：理限：R99铣平面 10钻孔理限：理限：R925第二讲-工件定位的基本原理课件26目录目录下一节下一节目录下一节27第二讲-工件定位的基本原理课件28第二讲-工件定位的基本原理课件29第二讲-工件定位的基本原理课件30