机械制造工艺学：夹具讲稿 第二章 工件的定位原理、定位方法和定位件设计.ppt

第二章工件的定位原理、定位方法和定位件设计2.1工件的定位原理一、六点定位原理一个刚体当在空间处于自由状态时，它具有六个自由度六点定位原理：在三个互相垂直的平面上按一定规律分布六个支承点可以完全限制六个自由度二、工件的定位工件在夹具上定位：就是指工件在夹具上的位置按照一定的要求确定下来，将必须限制的自由度一一予以限制工件的夹紧：为保证在加工过程中工件不受切削力、惯性等外力的影响而始终保持定位时获得的正确位置，需要对工件施加一定的夹紧力，称为工件的夹紧注意：定位与夹紧的区别图2-3加工陀螺框架用镗床夹具（典型的六点定位）在夹具设计中应根据工艺规程要求，合理地限制工件的自由度根据工件的定位要求，需要完全限制工件6个自由度的定位称为完全定位；否则，称为不完全定位图2-2不同加工要求需要限制自由度的情况欠定位：要求限制的自由度，没有被限制欠定位会造成工件相对于机床和刀具的位置不能确定，必然导致工序所规定的技术要求无法保证在夹具设计和制造中不允许出现欠定位三、过定位过定位：某个自由度被限制了两次或两次以上1一般情况下应避免使用过定位（图2-4，图2-5）2过定位亦可合理应用在使用过定位时，工件定位基准必须具有足够的精度，同时必须对定位件的尺寸，形状和位置精度提出较高要求。

例如三爪卡盘装夹加尾顶尖支撑图2-7为减小切削变形的过定位图2-9叶片在支撑钉上的定位图2-11具有约束作用的过定位四、定位基准概念定位基准：是工件上的一个面，当工件在夹具上（或直接在设备上）定位时，它使工件在原始尺寸上获得确定的位置基准的点、线、面在工件上不一定存在，如孔的中心线、外圆的轴线基准面：体现定位基准的具体表面称为基准面例如在车床上用三爪卡盘定位工件时，基准是工件的轴线，而实际使用的是外圆柱面，此时，外圆表面称为基准面，因此选择定位基准也是选择恰当的基准面定位表面：夹具上用来定位的工作表面五、定位误差注意：定位误差：定位基准对其规定位置的最大可能位移量称作定位误差定基误差：定位基准位与原始基准不重合而引起的原始尺寸误差定位总误差=定位误差+定基误差也有的教材称为：定位误差=基准移动误差+基准不重合误差定位基准位移误差定位总误差夹紧误差安装误差定位基准不准确定位元件不准确定位基准位与原始基准不重合误差2.2定位方法、定位件和定位误差一、工件以平面定位1平面定位的定位方法定位面也应是一个平面，但平面的构造与定位基准的质量有关1）工件以未经机械加工的平面定位一般采用三点，图2-13。

但也有时不适合采用三点支撑，图2-142）工件以已经机械加工的平面定位用平面定位，图2-152平面定位的定位件设计（1）固定支承图2-16（2）支承板图2-17（3）可调支承图2-18（4）自位支承图2-19可调支承是可在一定高度范围内调整的支承多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯调整一次自位支承在定位过程中，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，同时只限制一个自由度，不出现过定位，故多用于刚度不足的毛坯表面或不连续的平面的定位3工件以台阶面定位及辅助支承件的作用适合H/L很小时采用图2-20常见的辅助支承图2-21在生产中，有时为了提高工件的刚度和定位稳定性，常采用辅助支承，但辅助支承不限制工件的自由度4平面定位的定位误差工件以平面作定位基准时，一般认为定位误差等于零影响定位误差的因素：（1）定位基准和定位表面的表面尺寸精度和以几个基准定位时其相互位置的精度2）定位方法及定位件的构造形式3）定位件和夹具本体连接的性质及定位表面在夹具体上对规定位置的精度二、工件以外圆柱面定位常用的定位方法有：圆柱孔定位V形块定位半孔定位自动定心装置1用圆柱孔定位（1）定位方法与定位件构造图2-22（2）定位误差分析如图2-23所示。

工件定位基准尺寸：D-a定位件的尺寸：D定+a定为了保证整批工件都能顺利地放入定位衬套则：D定D令：D定D=定位误差定位：定位=（D定+a定）（Da）定位=a+a定（3）定位孔极限尺寸的确定按基轴制选择G7或F8小间隙配合例：某定位基准尺寸为试确定定位孔的极限尺寸？解：把基准尺寸转换成标准形式（基轴制要求轴是h形式，即上偏差为0）将转化成按G7选得定位孔尺寸为：转换成入体公差形式为：定位=a+a定=0.019+0.01+0.03=0.059mm2用V形块定位（1）定位方法适用情况： l水平精度要求高，垂直精度要求低，图2-25 l用外圆柱面作定位基准，但不适合用孔定位的情况 l用一段圆弧做定位基准，用V形块作角向定位图2-292）V形块的构造如图2-27，图2-283）V形块定位时的定位误差如图2-30注：需要计算每一个工序尺寸的定位误差3.用半圆孔定位（1）定位方法及定位件构造图2-31（2）定位误差分析如图2-33定位=(a+a定)/2三、工件以孔定位定位方法有：外圆柱面外圆锥面自动定心装置1用外圆柱面定位（1）定位方法和定位件构造定位件有定位心轴和定位销，定位销的结构如图2-34。

2）定位误差的计算和定位销极限尺寸的确定按基孔制g6或f7来确定定位误差定位=a+a定2用外圆锥面定位定位误差定位=0（1）小锥度定位法锥度在1/10001/5000，一般工件不需要另外夹紧定位件需要较长L=l+lk+s，其中：轴向移动量l=a/k=a/2tg，接触长度lk=紧度/K，紧度一般为0.0070.02mm，s工件宽度，K锥度，半锥角要求工作的孔一般为IT6IT7精度2）大锥度定位法一般同时还需要另一表面来防止基准倾斜如图2-38 2.3组合定位组合定位是指工件以一组基准定位选择的一组定位基准有一面两孔，一孔一面，一孔一外圆等，由于两孔一面组合定位最为典型，以此为例，分析组合定位的原则一、定位件为两个圆柱销假设：两基准孔的直径及公差为D1+a1，D2+a2，两孔间的距离Ll需要确定两圆柱销的直径D定1-a定1，D定2-a定2，两销之间的距离为Ll定条件是考虑工件的装卸容易和满足定位精度的要求1先假定2l及2l定为零此时相当选择单一孔作定位基准的情况因此，圆柱销的尺寸可根据g6或f7选择假设最小间隙和公差分别为1，2，a定1，a定2，则：D定1=D1-1,D定2=D2-2，如图2-392.假定定位销与基准孔之间不需要保证间隙1，2，1）并且2l定=0由于工件存在距离尺寸公差2l，为了保证全批工件自由装卸，定位销的直径应减小，假设通过减小第二定位销的办法来补偿。

则：定位销最大直径为：D定1=D1，D定2=D2-2l2）假设2l=0,2l定0，则：D定1=D1，D定2=D2-2l定，3.三项误差同时存在则最大直径：D定1=D1-1，D定2=D2-2-2l-2l定最小直径：D定1-a定1，D定2-a定2l定一般取l的1/31/5，这样定位件的尺寸就被确定下来了4定位误差的计算（1）在基准中心连线方向上（X方向上）的误差第一基准的定位误差定位1x=a1+1+a定1第二基准的定位误差定位2x=定位1x+2l（2）与两孔连线垂直方向（y方向）上的定位误差定位1y=a1+1+a定1定位2y=a2+2+a定2+2l+2l定（3）角向误差tg=(定位1y+定位2y)/2L注意：工件倾斜后，工件上各点的定位误差是不同的，计算时应根据原始尺寸的情况具体分析，可以通过改变定位方法，来提高定位精度二、用一个圆柱销和一个菱形销实现定位用两个圆柱销定位时，在XX方向出现了过定位首先按基孔制选择g6，f7确定定位销的直径尺寸，然后根据计算的b和B的值进行削边定位误差为：定位1x=a1+1+a定1定位2x=定位1x+2l定位1y=a1+1+a定1定位2y=a2+2+a定2tg=(定位1y+定位2y)/2L三、组合定位的组合原则组合定位形式很多，但主定位基准的选择是非常重要的，原则：（1）要使基准重合，主定位基准尽量与原始基准一致，避免产生基准不重合误差。

2）要避免过定位2.4选择定位方法时应注意的问题定位方法选择时应遵循的原则：（1）正确地限定必限自由度；（2）定位误差要小；（3）选择定位方法和定位件时必须考虑定位基准的质量；（4）定位要稳定可靠，不要重复定位；工件因定位而出现的误差，可以分成定位误差和定基误差两部分定基误差的大小等于原始基准与定位基准之间距离尺寸的公差在原始尺寸方向上的投影定基=cos其中：为两基准线（或法线）方向与原始尺寸方向所夹的锐角常用定位元件能限制的工件自由度。