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1、第5.2节 定位方案设计与计算,1、定位：在机床上加工工件时，为使工件在该工序所加工表面能达到规定的尺寸与形位公差要求，在开动机床进行加工之前，必须首先将工件放在机床上或夹具中，使它在夹紧之前就相对于机床占有某一正确的位置，此过程称为定位。,5.2.1概述,第5章 机床夹具设计,加工前确定工件在机床或夹具中相对刀具占据的加工位置称为定位。 1）工件的定位必须要有相应的定位元件来限制。 2）工件的定位应有相应的精度要求。 3）工件的定位精度是指一批工件的限定位置的分布范围。,第5章 机床夹具设计,2、夹紧：工件在定位之后还不一定能承受外力的作用，为了使工件在加工过程中。总能保持其正确位置，还必须
2、把它压紧，此过程称为夹紧。 定位的任务：使工件相对于机床占有某一正确的位置。 夹紧的任务：是保持工件的定位位置不变。,第5章 机床夹具设计,3、基准,（1）基准及基面,基准：指用来确定生产对象中相关几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。 基面：指在零件上用以体现基准的那些表面。 当作为基准的要素为轮廓要素（如平面、棱线、素线、顶点）时，其基面就是基准。而当作为基准的要素为中心要素（如轴线、球心、对称中心线或面）时则由相应的表面来体现。,第5章 机床夹具设计,2基准的种类,（1）设计基准 指在零件设计图纸上所采用的基准。,第5章 机床夹具设计,（2）工艺基准,工艺基准：指在工艺过程中所采用
3、的基准。包括定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。 1）定位基准: 在工件加工时用来确定工件加工位置所采用的基准。 2）工序基准：在工序图上用来确定本工序所加工表面的尺寸和位置所采用的基准。 3）测量基准：测量工件已加工表面的尺寸和位置所采用的基准。 4）装配基准：产品装配时，用来确定零件或部件在产品中的相互位置所采用的基准。,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,二、工件的定位 物体在空间具有六个自由度，即沿三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动，如果完全限制了物体的这六个自由度，则物体在空间的位置就完全确定了。,第5章 机床夹具设计,1.六点定位原理,第5章 机
4、床夹具设计,六点定则：用六个合理分布的定位支承点限制工件的六个自由度，即可实现工件在空间位置的完全确定。,第5章 机床夹具设计,注：1无论工件的形状核结构怎么不同，其6个自由度都可以用6个支撑点来限制，只是6个支撑点的位置不同罢了； 2 定位过程中，支撑点与工件不分离，一旦分离，就失去了定位作用。,为了达到某一工序的加工要求，有时不一定要完全限制工件的六个自由度。 例如：在如图1-5所示工件上铣一个通槽。,第5章 机床夹具设计,综上分析知，欲使工件在空间处于完全确定的位置，必须选用与加工件相适应的6个支承点来限制工件的6个自由度，这就是工件定位的六点定位原理。,第5章 机床夹具设计,三、工件的
5、定位形式,（1）完全定位 用六个合理布置的定位支承点限制工件的六个自由度，使工件位置完全确定的定位形式称为完全定位。 （2）不完全定位 工件被限制的自由度少于六个，但能满足加工技术要求的定位形式称为不完全定位。 （3） 根据加工技术要求应限制的自由度没有被限制，这种定位现象称为欠定位现象。 欠定位现象是不允许出现的，因为其不能保证工件的加工技术要求。,第5章 机床夹具设计,（4）过定位 两个或两个以上的定位支承点同时限制工件的同一个自由度的定位形式称为过定位，也常称为超定位或重复定位。 防止出现造成不良后果的过定位的方法有：改变定位元件结构，去掉多余的定位支承点。提高工件定位基面之间和定位元件
6、工作表面之间的位置精度。,第5章 机床夹具设计,四、工件限制的应自由度数目,第一种自由度的分析方法及步骤： 1) 明确工件在本工序的加工要求和相应的工序基准。 2) 根据工序基准的所在位置建立空间直角坐标系。 3) 依次找出影响本工序加工要求的自由度。 4）将找出的自由度进行归纳即可得到本工序应限制的第一种自由度。 判断工件在某一方向的自由度是否被限制，唯一的标准是看同一批工件先后定位后，在该方向上的位置是否一致。,第5章 机床夹具设计,a）图应限制的第一种自由度为沿着Z 轴的一个移动 自由度。 b）图应限制的第一种自由度为沿着X 和Y 轴的两个 移动自由度。,第5章 机床夹具设计,c）应限制
7、的第一种自由度为沿着Z 轴的一个移动自 由度和沿着X和Y轴的两个转动自由度。 d）应限制的第一种自由度为沿着X 与Z 轴的两个移 动自由度和沿着X和Z轴的两个转动自由度。,第5章 机床夹具设计,e）图应限制的第一种自由度为沿着X与Z的二个移动自由度和沿着X、Y和Z轴的三个转动自由度。 f）图应限制的第一种自由度为沿着X、Y和Z轴的三个移动自由度和沿着X、Y和Z轴的三个转动自由度。,第5章 机床夹具设计,图(a)： 过球心打一孔 。,第5章 机床夹具设计,图(b)：加工齿轮坯两端面，要求保证尺寸A及两端面与内孔的垂直度。,第5章 机床夹具设计,图(c)：在小轴上铣槽，保证尺寸H和L 。,第5章
8、机床夹具设计,图(d)：过轴心打通孔，保证尺寸L 。,第5章 机床夹具设计,图(e)：在支座零件上加工两通孔，保证尺寸A和H。,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,第5.2节 定位方案设计与计算 5.2.2常见的定位方式及其定位元件,1足够的精度 定位元件的精度将直接影响工件的定位精度。 2耐磨性好 定位元件在使用过程中会受到磨损，从而导致定位精度的下降，当磨损到一定程度时，定位元件必须更换。 3足够的强度和刚度 定位元件不仅起到限制工件自由度的作用，而且在加工过程中还要承受工件重力、切削力、夹紧力等。 4工艺性好 定位元件的结构应力求简单、
9、合理、便于制造、装配和维修。,定位元件的基本要求,第5章 机床夹具设计,1. 工件以平面定位,1）固定支承 支承钉（平头、球头、锯齿头） 支承板（无槽、有槽） 2）可调支承（平头、球头、锯齿头） 3）自位支承（也称为浮动支承） 工作面形式有：两点式、三点式和多点式。 浮动方式有：球面浮动式、杠杆浮动式、滑柱浮动式。,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,2.工件以圆柱孔定位,1）定位销 可分为圆柱销、圆锥销、菱形销与组合销 结构形式有：固定式、伸缩式 长圆柱销（可限制4个自由度）
10、 短圆柱销（可限制2个自由度） 短固定圆锥销（可限制3个自由度）,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,2）定位心轴,可分为刚性心轴和弹性心轴。刚性心轴可分为圆柱心轴和小锥度心轴。刚性圆柱心轴可分为间隙配合、过盈配合和花键轴。 长圆柱心轴（可限制4个自由度） 短圆柱心轴（可限制2个自由度）,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,3. 工件以外圆柱面定位,1）V形块定位 长V形块和短V形块；固定V形块和活动V形块 固定长V形块（可限制4个自由度） 固定短V形块（可限制2个自由度） 2）定位套（半圆套、圆柱及圆锥套） 3）定心夹紧结构（卡盘类、弹性卡头）,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,4. 工件以其它表面定位,（1）工件以圆锥孔定位 1) 锥度心轴（长轴与短轴） 2) 顶尖（固定与活动） （2）工件以成形表面定位 如：渐开线齿面；键槽、花键表面等。 （3）工件以一面两孔,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,辅助支承是在工件定位后才实现支承的作用。因此只能起到支承工件的作用。 辅助支承的结构形式很多。常见的有螺旋式、自位式和推引式等。,5. 辅助支承,第5章 机床夹具设计,第5章 机床夹具设计,
