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1、1,机械制造技术基础,第2章 机械制造过程基础知识 Fundamental of Mechanical Manufacturing Process,2.3 基准与装夹 Datum and Fixing,2,2.3.1 基准,定位：工件在机床或夹具上占有正确的位置。 夹紧：对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变。 定位与夹紧-装夹，为了保证尺寸和位置精度。 基准：确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。,在设计图样上所采用的基准,图2-9 定位支座零件,3,2.3.1 基准,在工艺过程中所采用的基准。又可分为：工序基准、定位基准、测量基准与装配基准。,
2、工序基准工序图上确定本工序加工表面的基准。 工序尺寸。 定位基准加工过程中用作定位的基准。定位符号 粗基准：未加工面。 精基准：已加工面。（不一定到成品尺寸） 附加基准：根据工艺需要专门设计。顶尖孔、工艺孔、凸台。 测量基准加工中或加工后测量时所使用的基准。 工序尺寸。 装配基准装配时，确定零部件在产品中相对位置的基准。通常与设计基准一致。 各基准有时会重合。,5,2.3.1 基准,表2-9 支座零件第3工序（钻孔）,6,2.3.1 基准,表2-9 支座零件第4工序（钻、锪 4 分布孔）,7,2.3.1 基准,表2-9 支座零件第5工序（磨内孔、端面）,表2-9 支座零件第6工序（磨小外圆、台
3、阶面）,8,2.3.1 基准,附加基准,9,2.3.2 工件的装夹,划线找正装夹 精度不高，效率低。 适于单件小批，形状复杂的铸件的粗加工,直接找正装夹 精度高，效率低，工人技术水平高。 适于单件小批，或定位精度要求特别高。,夹具装夹 精度和效率均高，降低劳动强度和工人 技术水平要求。广泛采用。,装夹方式取决于： 生产批量、工件(大小及复杂程度、加工精度、定位)。,10,2.3.2 工件装夹,同轴度,垂直度,11,2.3.2 工件装夹,图2-11 工件在夹具上装夹（滚齿夹具）,12,2.3.3 定位原理,1、六点定位原理,要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度,将 6 个支承抽象为6个“
4、点”，6个点限制了工件的6 个自由度，这就是六点定位原理。,任何一个物体在空间直角坐标系中都有 6 个自由度用 表示,13,“自由度” 的概念 空间位置的不确定度 夹紧与定位概念分开,注意：,“点”的含义 对自由度的限制，与实际接触点不同,2.3.3 定位原理,限制,14,表2-10,2.3.3 定位原理,平面定位的主要形式是支承定位。定位元件有支承钉、支承板、夹具体的凸台及平面等。 大平面：限制3个自由度（一个移动，两个转动） 细长平面：限制2个自由度（一个移动，一个转动） 小平面：限制1个自由度（一个移动）,15,定心定位（套筒和卡盘）和支承定位（V型块）。 短圆柱面：限制2个自由度（两个
5、移动） 长圆柱面：限制4个自由度（两个移动，两个转动）,2.3.3 定位原理,16,多为定心定位（定位销和心轴）。定位销：圆柱销、圆锥销、菱形销；心轴：刚性心轴、弹性心轴。 圆柱销、心轴：限制的自由度与外圆相同，短2个，长4个。 菱形销：限制1个移动。 固定锥销：限制3个移动； 浮动锥销：限制2个（具体分析）。,2.3.3 定位原理,17,除平面、圆孔、外圆柱面外，工件还以其它表面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。 固定顶尖：限制三个移动。浮动顶尖：限制两个。 锥度心轴：限制5个自由度，除绕自身轴线转动 。,2.3.3 定位原理,18,分清主次定位面。定位点数最多-主要定位面或支承面，定位
6、点数次多-第二定位基准面或导向面，定位点数为 1 -第三定位基准面或止动面。,2.3.3 定位原理,例：前后顶尖组合定位 （1）前顶尖限制的自由度： （2）后顶尖限制的自由度，与前顶尖一起综合考虑，,19,工件的6个自由度均被限制-完全定位。工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制-不完全定位。,2、完全定位与不完全定位,不完全定位： 工件相对于某个点、线完全对称。 例：球体、圆柱体绕轴线的转动不用限制。,2.3.3 定位原理,按加工要求不需要限制某一（几）个自由度。 例：加工平板上表面，要求保证平板厚度及与上下平面的平行度，只需限制 3 个自由度。,20,2.3.3 定位原理,图2-14
7、工件应限制的自由度,定位： 底面+侧面,定位： 底面+2个侧面,定位： 长V形块,21,3、欠定位与过定位,欠定位-按工艺要求应该限制的自由度未被限制。 欠定位不能保证工件的正确安装，是不允许的。,2.3.3 定位原理,应该限制,22,过定位工件某一个自由度被定位元件重复约束。,过定位是否允许，要视具体情况而定： 1）定位面精度高，则允许。 定位面经过机械加工，过定位可以加强工艺系统刚度和定位稳定性。 2）定位面精度不高，则不允许。 过定位会造成定位不准确、不稳定，或定位干涉。,2.3.3 定位原理,23,过定位分析（桌子与三角架）,2.3.3 定位原理,24,过定位分析1（加工连杆小头孔）,
8、2.3.3 定位原理,以大头孔和端面定位，加工小头孔的定位方案： a）短销：限制2个；大平面：限制3 个。 b）长销：限制4个；大平面：限制3 个。,25,过定位分析1（加工连杆小头孔）,2.3.3 定位原理,垂直度较大时，过定位不合理。 端面和孔都接触：工件变形或圆柱销歪斜。 端面接触：两孔轴线不平行。 孔接触：小孔与大端面不垂直。 改进：短销大平面有利于保证小头孔与端面的垂直度。 长销小平面有利于保证小头孔与大头孔的平行度。,26,过定位分析2,2.3.3 定位原理,四个支承钉-过定位。 定位面粗糙：工件变形。 定位面精度高：增强支承刚度，减小工件变形。 改进：将一个支承钉改为辅助支承。,
9、27,过定位分析3,图2-17 一面两孔定位,2.3.3 定位原理,大平面 左圆柱销 右圆柱销,改进：将右圆柱销在过定位方向上削边改为菱形销。,28,过定位分析4,2.3.3 定位原理,夹紧力指向小平面： 长销小平面长销大平面,29,过定位引起夹紧变形,2.3.3 定位原理,(a) 不能保证大端面与左端面的平行度。 (b) 不能保证在大端面与内孔中心线的垂直度。 改进：长心轴短心轴,(a) (b),30,过定位分析5,分析图示定位方案： 各方案限制的自由度 有无欠定位或过定位 对不合理的定位方案提出改进。,2.3.3 定位原理,31,卡盘 前顶尖 后顶尖,2.3.3 定位原理,切槽：欠定位 车
10、外圆：不完全定位,欠定位，不允许,不完全定位,32,2.3.3 定位原理,大面 圆柱销 V形块,完全定位,完全定位,完全定位,支承面、导向面、止动面,33,2.3.3 定位原理,大平面： 固定V形块： 移动V形块： 反装V形块：,起夹紧作用，不限制自由度。,34,过定位应用,2.3.3 定位原理,过定位分析？,35,2.3.4 定位误差,1）由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确引起的定位误差，称为基准位置（移）误差。 jy,2）由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差，称为基准不重合误差。 jb,dw =jb +jy,批量生产、调整法加工时需计算定位误差。 调整法：刀具的位置相对
11、于夹具上的定位元件调整好以后，用来加工一批工件。,36,2.3.4 定位误差,jb- 工序基准相对于定位基准的最大变动量。 定位尺寸-工序基准到定位基准的尺寸。 jb=定位尺寸的公差。,jy- 定位基准相对于固定点的最大变动量。,dw- 工序基准在工序尺寸方向上的最大变动量。,37,2.3.4 定位误差,38,2.3.4 定位误差,定位误差 dw=jb+jy=Tb,39,2.3.4 定位误差,定位误差计算,批量生产、调整法加工时需计算定位误差。,画出工件的定位简图； 夸张地画出工件变动的极限位置； 用三角几何知识，求工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。 公式计算也属于几何方法。,（1） 几何
12、方法,dw =jb +jy,40,（1）定位基准：孔心。基准重合： jb=0 （2）工件孔径最大，定位销直径最小时，孔心的变动量最大；孔心在任何方向上的变动量一样=间隙。 在加工尺寸方向上的变动量即基准位移误差为 jy = Dmax dmin Dmax工件定位孔最大直径 dmin夹具定位销最小直径 （3） 定位误差 dw = Dmax dmin （2-8）,2.3.4 定位误差,【例2-1】孔与销间隙配合，销垂直放置，工件的工序基准为孔心，求其定位误差。,41,2.3.4 定位误差,例1：工件孔与定位销固定边接触，销水平放置，工序基准为孔中心，加工尺寸方向为垂直，求其定位误差。 （1）定位基准
13、为孔心-定心定位 基准不重合误差为零 jb=0 基准位移误差(孔中心相对于固定点),（2）定位基准为上母线-支承定位 基准不重合误差（孔中心相对于上母线）,基准位移误差,jy = (dmax-dmin)/2= Td/2,jy= (Dmax-dmin)/2-(Dmin-dmax)/2 =TD /2+Td /2,定位误差 dw= jb+ jy= TD /2+Td /2,42,例2：销水平放置，铣槽保证H，工序基准为孔上母线。 （1）定位基准为孔心-定心定位 基准不重合误差 jb=TD/2 基准位移误差（孔中心相对于固定点）,jb和jy都涉及到孔或销的公差时 应做符号判断。 (a)孔径变化对jb的影
14、响： 孔径D增大上母线(工序基准)上移H变小。 (b)孔径变化对jy的影响： 孔径D增大中心(定位基准)下移H变大。 两个趋势相反，因此为减号。,2.3.4 定位误差,jy= (Dmax-dmin)/2-(Dmin-dmax)/2 =TD /2+Td /2,定位误差 dw= jy - jb= Td /2,43,2.3.4 定位误差,（2）定位基准为上母线-支承定位 基准不重合误差为零 jb=0,基准位移误差（上母线相对于固定点）,jy = Td/2,定位误差 dw= jb+ jy= Td /2,44,2.3.4 定位误差,例3：销水平放置，铣槽保证H，工序基准为孔下母线。 （1）定位基准为孔心
15、-定心定位 基准不重合误差 jb=TD/2 基准位移误差,jy= (Dmax-dmin)/2-(Dmin-dmax)/2 =TD /2+Td /2,定位误差 dw= jy + jb= TD +Td /2,符号判断： (a)孔径变化对jb的影响： 孔径D增大下母线(工序基准)下移H变大。 (b)孔径变化对jy的影响： 孔径D增大中心(定位基准)下移H变大。 两个趋势相同，因此为加号。,45,2.3.4 定位误差,（2）定位基准为上母线-支承定位 基准不重合误差 jb=TD,基准位移误差,jy = Td/2,定位误差 dw= jb+ jy= TD+Td /2,46,2.3.4 定位误差,（2）微分
16、方法,【例2-2】工件在V型块上定位铣键槽，计算定位误差。 【解】要求保证的工序尺寸和工序要求：槽底至工件外圆中心的距离H（或槽底至外圆下母线的距离H1，或槽底至外圆上母线的距离H2 ）；键槽对工件外圆中心的对称度,对上式求全微分，得到：,工序基准为圆心O：,1）写出O点至加工尺寸方向上某一固定点（A点）的距离：,47,2）微分尺寸误差的最大值，则得到工序尺寸H的定位误差：,2.3.4 定位误差,（2-10）,式中 Td 工件外圆直径公差； T V型块两斜面夹角角度公差。 3）忽略T ，可得尺寸H方向上的定位误差为：,（2-11）,48,对称度要求（工序基准为外圆中心） 若忽略工件的圆度误差和V型块角度偏差，则工件外圆中心在水平方向上的变动量为零。因此，在水平方向上的定位误
