第二章　工件在夹具中的定位

nullnull 第二章、工件在夹具中的定位工件定位目的：使同批工件在机床或夹具上有正确位置。工件定位的意义： 1.对单个工件来说，是使工件准确专据定位元件规定的位置。 2.对于一批工件来说，是使它们都占有一致的位置。null定位基准——在机械加工中用作定位的基准。 定位基面——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，这种表面称为定位基面。null 2-1. 工件定位原理 (1)六点定位原理 　　　一个自由的物体，它对三个相互垂直的坐标系来说，有六个活动可能性，其中三种是移动，三种是转动。习惯上把这种活动的可能性称为自由度，因此空间任一自由物体共有六个自由度。 　未定位工件在空间有六个自由度，定位就是限制其自由度。nullnull　　合理布置六个定位支承点，使工件上的定位基面与其接触，一个支承点限制工件一个自由度，使工件六个自由度被完全限制，在空间得到唯一确定的位置，此即六点定位原理。 null 　　实际中一个定位元件可体现一个或多个支承点， 视具体工作方式及其与工件接触范围大小而定。定位与夹紧的区别： 定位是使工件占有一个正 确的位置，夹紧是使工件保持这个正确位置。null 　　用支承点或相当于支承点的定位件去限制工件在空何的自由度时： 　　1.定位支承点必须与工件定位基准始终保持紧密贴合，不得脱离，否则支承点就失去了限制自由度的作用。　　　　2.在 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 支承点起定位作用时，不应考虑力的影响，因为我们说工件在某个方向上的自由度被限制，是指工件在该方向上有了确定的位置，并不是指工件在受到使它脱离支承点的外力时也不运动，使工件在外力作用下也不运动的是夹紧的结果，定位和夹紧是两个概念，不要混淆 　　3.定位支承点是定位元件抽象而来的。null　　考虑定位 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 时，先分析必须消除哪些自由度， 再以相应定位点去限制。null 图2-3 工件应限制的自由度　　只有oz方向上有原始尺寸，但要保 证此尺寸必须限制三个自由度，即沿Z轴的移动和绕X轴、Y轴的转动ox方向上没有原始尺寸要求，因此沿这个方向移动的自由度。可以不加限制，工件只要限制五个自由度就够了。a）null一、完全定位 工件的六个自由度被完全限制的定位称完全定位。 工件定位情况分类：二、不完全定位（部分定位） 　　工件被限制的自由度数少于六个，仍能保证有关工序尺寸时的定位称为不完全定位。这两种定位方式都是合理的定位方式。null1） 完全定位： 图2-2 连杆钻孔定位方案平面支承侧挡销短圆柱销null 大端面限制: X 方向的移动自由度 Y、Z的转动自由度 短销限制: Y、Z方向的移动自由度 防转销限制: X 方向转动自由度null2） 不完全定位： null三、欠定位 　　工件应限制的自由度未被限制的定位，为欠定位，在实际生产中是绝对不允许的。b）null四、过定位（重复定位） 　　工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的定位称为过定位或重复定位。过定位是否允许，要视具体情况而定： 1）若工件定位面经机械加工，且尺寸和形位置精度较高，则允许过定位。 合理过定位不仅不会影响加工精度，还可加强工艺系统刚度，提高定位稳定性。 2）若工件定位面是毛坯面，或加工精度不高，则过定位不允许。可能造成定位不准、不稳或干涉等。null 过定位造成的后果： （1）使工件或夹具元件变形，引起加工误差； （2）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销） 过定位一般是不允许的，但在精加工时也可看到。nullnullnull过定位： 图2-5 过定位示意null过定位： 图2-6 滚、插齿时工件的过定位nullnullnull消除过定位及其干涉的途径： 1. 改变定位元件结构，消除对自由度的重复 限制，如长销改成短销。2. 提高工件定位基面之间的位置精度，提高 夹具定位元件之间的位置精度，减少或消 除过定位引起的干涉，精加工时可增加刚 度和定位稳定性。 nullnullnull 夹持较长卡盘相关于套筒限制: Y、Z方向的移动自由度 Y、Z的转动自由度 顶尖限制: Y、Z 方向转动自由度 重复限制: Y、Z 方向转动自由度nullnullnull2-2 定位元件的选择与 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 　　工件的定位基准有各种形式，如平面、外圆柱而、圆孔、圆锥面、型面等等。对于这些基准表而可以用各种不同的方法来实现定位。根据被加工工件的工序要求正确地选择定位方法，选择和设计定位件，是夹具设计的主要内容之一。null定位元件的设计应满足下列要求： ⑴要有与工件相适应的精度； ⑵要有足够的刚度，不允许受力后发生变形； ⑶要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为58∼62HRC。null (1) 平面定位元件1) 固定支承（支承钉、支承板）null　　A型用于精基准 　　B型用于粗基准 　　C型用于侧面定位。　　　　支承钉与夹具孔的配合为H7/r6或H7/n6。若支承钉需经常更换时可加衬套，其外径与夹具体孔的配合亦为H7/r6或H7/n6，内径与支承钉的配合为H7/js6。 　　使用几个A型支承钉时，装配后应磨平工作表面，以保证等高性。null 固定支承板多用于工件上已加工表面的定位－适用于精基准，有时可用一块支承板代替两个支承钉。左图A型结构简单，但埋头螺钉处易堆积切屑，故用于工件侧面或顶面定位。而右图B型支承板可克服这一缺点，主要用于工件的底面定位。 null2) 可调支承 　多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批毛坯误差null　　适用于毛坯（如铸件）分批制造，其形状和尺寸变化较大的粗基准定位。亦可用于同一夹具加工形状相同而尺寸不同的工件，或用于专用可调整夹具和成组夹具中。在一批工件加工前调整一次，调整后用锁紧螺母锁紧。null3) 自位支承 　　支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应，一般只限制一个自由度，即一点定位。null二点浮动式，与工件作二点接触null　　支承本身的位置在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化的一类支承。自位支承能增加与工件定位面的接触点数目，使单位面积压力减小，故多用于刚度不足的毛坯表面或不连续的平面的定位。null4) 辅助支承 　　在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度，主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。nullnull　　支承销的高度高于主要支承，当工件装夹在主要支承上后，支承销被工件定位基准面压下，并与其他主要支承一起与工件定位基准面保持接触，然后锁紧。适用于工件重量较轻，垂直作用的切削负荷较小的场合null(2) 工件以圆孔定位 　　有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定位基准，此时采用的定位元件有定位销、定位心轴等。 1）定位销 分固定式和可换式，圆柱销和菱形销null　　定位销头部应做出倒角或圆角，以便于装入工件定位孔。主要用于直径小于50mm的中小孔定位。 null2）圆锥销 常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度工件在单个圆锥销上容易倾斜，为此，圆锥销一般与其它定位元件组合适用。 null “一面两销”的两圆柱销重复限制了沿 x 方向的移动自由度，属于过定位。由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销的销心距均会有误差，因而会出现上图所示的相互干涉现象。 null解决“一面两孔”的定位干涉问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的途径： (1)减小一个销的直径； (2)将一个销做成削边销。 null3）定位心轴 　　主要用于盘套类零件的定位。心轴定心精度高，但装卸费时，有时易损伤工件孔，多用于定心精度要求高的情况。定位时，工件楔紧在心轴上，多用于车或磨同轴度要求高的盘类零件，小锥度心轴实际上起不到定位的作用null　　图a为间隙配合心轴，心轴工作部分按基孔制h6、g6或f7制造。装卸工件较方便，但定心精度不高 　　　　null　　图b为过盈配合心轴，引导部分直径D3按e8制造，其基本尺寸为基准孔的最小极限尺寸，其长度约为基准孔长度的一半。心轴上的凹槽供车削工件端面时退刀用。这种心轴制造简便，定心准确，但装卸工件不便，且易损伤工件定位孔。多用于定心精度要求较高的场合。 null　　图c为锥度心轴。锥度K 通常为1/5000～1/1000。 　　这种定位方式的定心精度较高，可达0.01 ~ 0.02mm，但工件的轴向位移较大，适用于工件定位孔精度不低于IT7的精车和磨削加工，但加工端面较为困难。nullnull三、工件以外圆表面定位 　　工件以外圆柱面定位在生产中是常见的，如轴套类零件等。常用的定位元件有V形块、定位套、半圆定位座。1）定位套筒null　定位套筒一般直接安装在夹具体上的孔中，工件定位外圆面与其孔一般采用基孔制配合（H7／g6）。套筒定位结构简单，主要用于精基准定位。套筒有长、短之分，其定位孔常与端面构成组合限位面，共同约束工件自由度。null2）半圆定位座 常用于大型轴类工件的定位将同一圆周面的孔分成两半圆，下半圆部分装在夹具体上，起定位作用，上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作用，半圆孔定位座适用于大型轴类工件的定位。 null3）V形块定位 结构尺寸已标准化，斜面夹角有60°90°120°　　以900用的最多，因为它在保证定位稳定性和减少夹具的外形尺寸方面比1200和600的都好。nullnullnull在V形块上定位时，工件具有自动对中作用。 V形块的主要尺寸为： d—标准心轴直径，即工件定位用外圆直径 (mm); H—V形块高度(mm); N—V形块的开口尺寸 (mm); H定—对标准心轴而言，V形块的标准高度， α—V形块两工作平面间的夹角。设计V形块时H定值的计算： nullnull4）外圆定心夹紧 三爪卡盘、双V形铁定心夹紧、弹簧夹头null(4) 工件以其它表面定位null(5) 组合表面定位 1）一个平面和与其垂直的两个孔组合null2）一平面和与其垂直的两外圆柱面组合null3）一孔和一平行于孔中心线的平面组合nullnullnullnullnullnullnull　　两孔中心距为：L±Tlk/2，两销中心距为：L±TlX/2 。两孔与两销的最小间隙分别是△1min， △2min。null定位销的设计与选取：确定两定位销的尺寸：确定定位销中心距及公差：确定圆柱销尺寸及公差：null确定菱销的宽度：查表取：b=4mm确定菱形销尺寸及公差：根据式：得：取菱形销的精度为：IT6，Td2=0.011d2min=d2max-Td2=11.947-0.011=11.936nullnullnullnullnullnull1、ΔA——夹具位置误差。2、ΔD——定位误差。 3、ΔT——对刀导向误差。4、ΔG——某些加工因素造成的加工误差。 上述误差合成不应超出工件的加工公差T，即： ΔD十ΔA十ΔT十ΔG＜δ 2-3 定位误差的分析计算　　工件在夹具中加工时的加工误差null　　　在工件的加工中，还会因夹具在制造与安装、工件的夹紧、机床的工作精度、刀具的精度、受力变形、热变形等因素而产生误差，定位误差仅是加工误差的一部分。所以一般限定定位误差不超过工件加工公差T的1/5～1/3，即 ΔD≤(1/5～1/3)T 定位误差概念: 是指由于定位不准而造成某一个工序在工序尺寸或位置要求方面的加工误差，一般以△d （或者定位)表示。null 成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动的行程调定后不再变动，可认为加工面的位置是固定的。但因一批工件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上均存在差异，所以定位后各表面有不同的位置变动。 工序基准的位置变动将对加工精度有直接影响。null　　定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确而引起的加工误差。例如在一根轴上铣键槽，要求保证槽底至轴心的距离H。若采用V 型块定位，键槽铣刀按规定尺寸H调整好位置，如图所示。则实际加工时，由于工件外圆直径尺寸有大有小，会使外圆中心位置发生变化。若不考虑加工过程中产生的其它加工误差，仅由于工件圆心位置的变化而使工序尺寸H也发生变化 null1）工序基准 　　在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。2．工艺基准 　　零件在加工、检测和装配中，用作依据的点、线、面称为工艺基准。工艺基准又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。2）定位基准 　　零件加工时，用以确定其在机床上相对刀具正确位置所依据的点、线、面称为定位基准。使用夹具安装时，定位基准为工件上与夹具定位元件相接触的表面。定位基准还可以进一步分为：粗基准、精基准、附加基准。 　　粗基准和精基准 未经过机械加工的定位基准称为粗基准，经过机械加工的定位基准称为精基准。null工件钻孔工序简图null 定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差1）基准不重合误差△不重 (△B ） 其大小等于设计基准与定位基准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。 　一次安装加工两孔A和B，孔B在X方向定位基准C与设计基 准A不重合，基准不重合误差为联系尺寸22的公差0.2null基准不重合误差示例对于尺寸A3来说：对于尺寸A1来说：nullnull基准不重合误差的 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 null2）基准位移误差△位置 （△Y） 是指工件的定位基准在加工尺寸方向上的变动量。由工件定位面和夹具定位元件的制造误差以及两者之间的间隙所引起。nullnullnullnullnull2．定位误差的计算 　　　计算定位误差时： 　　　1.可以分别求出基准位移误差和基准不重合误差，再求出它们在加工尺寸方向上的矢量和； 　　　　2.可以按最不利情况,确定工序基准的两个极限位置，根据几何关系求出这两个位置的距离，将其投影到加工方向上，求出定位误差。null 二、几种典型表面定位方式定位误差计算(1) 以平面定位时的定位误差计算　　平面度误差很小，定位副制造不准确误差可忽略，所以定位误差主要由基准不重合引起。null设计基准（定位基准）例：图示零件加工台阶面切削平面δ（本道工序加工精度）null设计基准定位基准－称为基准不重合误差null例 1.如下图所示，以A 面定位加工φ20H8孔，求加工尺寸40±0.1mm的定位误差。 解： 设计基准B与定位基准A不重合，因此将产生基准不重合误差 ΔY=0mm（定位基面为平面） ΔD=ΔB=0.15mm nullnull(2)以圆孔定位时的定位误差计算① 工件孔与定位心轴无间隙配合，不存在定位副制造 不准确误差，定位精度较高。ΔDH1=0ΔDH2= ΔBnull定位心轴水平放置单向推移工件靠紧定位 工件单向靠紧时基准位移误差② 工件单向靠紧定位，如定位心轴水平放置，或在夹 紧力作用下单向推移工件靠紧定位。nullA孔 Dmax=D+TD Dmin=D 轴 dmax=d dmin=d- Td1 O1Omax= OA-O1A=(D+TD)/2-(d- Td1) /2 O1Omin= D/2-d/2 因基准位移造成的加工误差为： △Y= O1Omax- O1Omin=(TD + Td1) /2nullnull式中， —— 定位最大配合间隙(mm)； —— 工件定位基准孔的直径公差(mm)； —— 圆柱定位销或圆柱心轴的直径公差(mm)； —— 定位所需最小间隙，由设计时确定(mm)。null3、 工件孔与垂直放置的心轴间隙配合1null 若孔与销两者的安装不能保证单方向接触时，则整批工件在同一销上单位时，其定位孔的轴线在空间的变动范围将会扩大一倍，基准位置误差的最大值应为： △Y =TD + Td1 + X minnull 定位误差由基准不重合误差与基准位移误差两项组合而成。计算时，先分别算出ΔB和ΔY，然后将两者组合而成ΔD 。ΔD =ΔY  ΔB 　　式中，定位基准与工序基准的变动方向相同取“+”号，相反取“-”号。 　　1. 当工序基准与定位基准不重合时，如果工序基准不在定位面上，则 ΔD =ΔY ＋ ΔB 　　2.当工序基准与定位基准不重合时，如果工序基准在定位面上，则 null1. 当定位孔直径由小变大时，定位基准O向下移动，引起加工尺寸H1增大．2. 当假设定位基准位置不变，且定位孔直径由小变大时，工序基准由B1移至B2（向上移动)，使尺寸H1变小，所以两者方向相反．应取“-”号nullnull解： 1. 定位基准与工序基准重合，则B=0 2.定位基准单方向移动，移动方向与加工方向间的夹角为300 15 null解：ΔB=0，ΔD=ΔB+ΔY=ΔY 例：钻绞图所示零件上10H7的孔，工件主要以20H7孔定位，定位轴直径为　　　　，求工序尺寸500.07mm及平行度的定位误差． =TD+Td1+Δmin = 0.021+0.009+0.007=0.037平行度误差： ΔD=(TD+Td1+Δmin)L1／L2 =(0.021+0.009+0.007)29／58 = 0.018null 图中是在金刚镗床上镗活塞销孔的示意图，活塞销孔轴线对活塞裙部内孔轴线的对称度要求为0.2mm．以裙部内孔及端面定位，内孔与定位销的配合为95H7/g6，求对称度的定位误差．由于对称度的工序基准为裙部内孔轴线，定位基准也是裙部轴线，两者重合，所以ΔB ＝0ΔD ＝TD+Td+Δmin=(0.035+0.022+0.012)=0.069null(3)以外圆定位时的定位误差计算工件在V形块上定位null　　工序基准是圆柱轴线，工件定位基准也是圆柱轴线，两者重合，则ΔB=0① 工序尺寸以H1标注，其定位误差为：null ② 工序尺寸以H2标注，其定位误差为： Δd2=A1A2=A1O1+O1O2-A2O2 = = +－null　　工序基准在定位基面上，工件定位基准是圆柱轴线，两者不重合，则ΔB= Td / 2　　工序基准在定位基面上，当定位基面直径由大变小时，定位基准向下移动，引起加工尺寸变小，工序基准也向下移动，引起加工尺寸变小。Δd = ΔY+ ΔB nullH3maxH3minnullΔd = ΔY－ ΔB null ④ 定位误差分析： a) 定位误差Δd 随毛坯误差Td 的增大而增大； b) 定位误差Δd 随V形块夹角α 增大而减小，但稳定性变差； c) 定位误差Δd 与工序尺寸标注方式有关，Δd2 ＞Δd1 ＞ Δd3 null例2.如下图所示，用角度铣刀铣削斜面，求加工距离尺寸为39±0.04mm的定位误差。 解：ΔB =0mm（定位基准与设计基准重合） ΔY =0.707Tdcosβ=(0.707×0.04×0.866)mm=0.024mmΔD =ΔY=0.024mmnull　　例3.如下图所示，工件以d1外圆定位，加工φ10H8孔。已知： 求加工尺寸40±0.15mm的定位误差。 null总定位误差： ΔD＝ΔB＋ΔY＝0.053+0.007＝0.06mm　　定位基准是圆柱d1的轴线，而工序基准为圆柱d2的下母线B.解：ΔB＝（0.046/2＋0.03）mm＝0.053mmΔY＝0.707δd＝0.707×0.01＝0.007mmnull三、表面组合定位时的定位误差1.平面组合定位2.平面与内孔组合定位3.外圆与外圆组合定位null工件以一面两孔组合定位时的定位误差计算 　　在加工箱体、支架类零件时，常用工件的一面两孔定位，以使基准统一。这种组合定位方式所采用的定位元件为支承板、圆柱销和菱形销。工件以平面作为主要定位基准，限制三个自由度，圆柱销限制二个自由度，菱形销限制一个自由度。菱形销作为防转支承，其长轴方向应与两销中心连线相垂直。 　　工件以一面两孔定位时，主要在确定两销的中心距及公差、圆柱销的直径及公差、菱形销的直径及公差，最后进行定位误差计算。 null一面两销定位时的定位误差计算 1）在平面内任意方向的位移误差 孔O1中心偏移在直径为△dw1 圆内，△dw1 =TD1 + Td1 + X1min 孔O2在X方向偏心与孔O1相同（不限位），为△dw1 　　在Y方向偏心在直径为△dw2 ，△dw2 =TD2 + Td2 + X2 minnull 2）转角误差 θ =  arctan(TD1 + Td1 + X1min+ TD2 + Td2 + X2 min )/2L 要减小角度定位误差： ①提高孔销精度，减小配合间隙； ②增大孔（销）中心距null1．两销中心距及公差 两销中心距的基本尺寸应等于两孔中心距的平均尺寸，其公差为两孔中心距公差的1/3～1/5。 2．圆柱销直径及公差 圆柱销直径基本尺寸等于孔的最小尺寸，公差一般取g6或f7。 3．菱形销直径及公差 菱形销结构如下图所示。下表菱形销的尺寸 null在图示阶梯轴在两个V型块上定位，钻孔及铣半月形键槽，已知d1为　　　，d2为　　　，L1=80mm，L2=30mm,L3=120mm，=900null由于d1与d2有制造误差，所以定位基准会发生变换，在一批工件中，可能有四种情况：1.工件的d1与d2同时具有最大或最小直径null1.对于尺寸A1来说，定位基准由 变动到工序基准位移误差最大。nullnull对于尺寸A1来说，定位误差为：对于尺寸A2来说，定位误差为：nullnull四、提高工件在夹具定位中定位精度的主要措施（一）消除或减少基准位置误差的措施1.选用基准位置误差小的定位元件2.合理布置定位元件在夹具中的位置3.提高工件定位表面与定位元件的配合精度4.正确选取工件上的第一、第二、第三定位基准null（二）消除或减少基准不重合误差的措施