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1、机械制造工艺学 主讲：胡大超主讲：胡大超 1.4 工件加工时的定位及基准工件加工时的定位及基准1 1.1 机械制造工程学科的发展 1.2 生产过程、工艺过程与工艺系统 1.3 生产类型与工艺特点 1.4 工件加工时的定位及基准第一章第一章 绪论绪论主要内容主要内容2 工件装夹含义工件装夹含义：将工件从“定位定位”到“夹紧夹紧”的整个过程,也有称为“安装 ”。 1.4 工件加工时的定位及基准工件加工时的定位及基准（一）工件的装夹（一）工件的装夹一、工件的定位一、工件的定位定位：定位：在机械加工前在机械加工前, ,使工件使工件在机床上相对于工具占据某在机床上相对于工具占据某一正确的位置一正确的位置
2、的的过程称为工过程称为工件的件的 “定位定位”。使工件占有使工件占有正确和确定的位置。正确和确定的位置。画针画针3生产中三种主要装夹方法：生产中三种主要装夹方法： 1.1.夹具装夹夹具装夹 2. 2.直接找正直接找正 3. 3.划线找正划线找正夹紧：工件定位后工件定位后, ,由于在加工中受到切削力、重力由于在加工中受到切削力、重力等的作用等的作用, ,还应采用一定的机构还应采用一定的机构, ,将工件将工件“夹紧夹紧”, ,使使其位置保持不变。其位置保持不变。使工件已定位置在加工中保持不变。使工件已定位置在加工中保持不变。 区分：定位和区分：定位和夹紧的概念的概念41.夹具装夹夹具装夹操作简单，
3、生产率高，操作简单，生产率高，精度易保证。精度易保证。各种类型均可采用，一各种类型均可采用，一般在般在大批大量生产类型大批大量生产类型中应用。中应用。 5 直接找正装夹直接找正装夹: :工件的定位工件的定位过程程由操作工人直接在机床上利用千由操作工人直接在机床上利用千分表、划分表、划线盘等工具，找正某些等工具，找正某些有相互位置要求的表面，然后有相互位置要求的表面，然后夹紧工件。工件。2. 直接找正装夹直接找正装夹 效率低，但精度可以最高。效率低，但精度可以最高。 用于单件小批或精度要求特别高用于单件小批或精度要求特别高时。时。6划线找正装夹划线找正装夹: :按图纸要求在工按图纸要求在工件表面
4、上划出位置线以及加件表面上划出位置线以及加工线和找整线，装夹工件时，工线和找整线，装夹工件时，先在机床上按找整线找整工先在机床上按找整线找整工件的位置，然后夹紧工件。件的位置，然后夹紧工件。 3.划线找正装夹划线找正装夹单件小批、中批，复杂或精度单件小批、中批，复杂或精度低的铸、锻件的粗加工低的铸、锻件的粗加工图所示的车床床身毛坯，为保证床身各加图所示的车床床身毛坯，为保证床身各加工面和非加工面的位置尺寸及各加工面的工面和非加工面的位置尺寸及各加工面的余量，可先在钳工台上划好线，然后在龙余量，可先在钳工台上划好线，然后在龙门刨床工作台上用可调支承支起床身毛坯，门刨床工作台上用可调支承支起床身毛
5、坯，用划针按线找正并夹紧，再对床身底平面用划针按线找正并夹紧，再对床身底平面进行粗刨。通用性好，效率、精度低。进行粗刨。通用性好，效率、精度低。7 三种装夹方式的比较三种装夹方式的比较 8 工件的自由度工件的自由度 任任何何未未定定位位的的工工件件在在空空间间直直角角坐坐标标系系中中都都具具有有六六个个自自由由度度。可可以以沿沿X、Y、Z轴轴移移动动，也也可可以以绕绕X、Y、Z轴转动。轴转动。 工工件件定定位位的的任任务务就就是是根根据据加加工工要要求求限限制制工工件件的的全全部或部分自由度。部或部分自由度。 ( (二二) ) 定位原理定位原理9六点定位原理六点定位原理: :采用采用6个按一定
6、规则布置的约束点，可个按一定规则布置的约束点，可以限制工件的以限制工件的6个自由度，实现完全定位。个自由度，实现完全定位。 1.六点定位原理六点定位原理102. 工件的实际定位工件的实际定位 研究定位问题，要分析定位元件可以限制哪几个自研究定位问题，要分析定位元件可以限制哪几个自由度，以及分析它们的组合限制自由度的情况。由度，以及分析它们的组合限制自由度的情况。 用定位元件代替约束点限制自由度。用定位元件代替约束点限制自由度。11常用定位元件所能限制的自由度原理常用定位元件所能限制的自由度原理121314 点点（支承钉，小平面）限制一个自由度（支承钉，小平面）限制一个自由度常用定位元件所能限制
7、的自由度总结常用定位元件所能限制的自由度总结 销销 短二长四短二长四 锥销锥套锥销锥套 单三双五单三双五 先移动后转动，轴向总自由先移动后转动，轴向总自由 判别：判别：定位点与工件接触定位点与工件接触 线线（长支承板，长平面）限制二个自由度（长支承板，长平面）限制二个自由度 面面（二支承板，支承板（二支承板，支承板+支承钉，大平面）支承钉，大平面） V型块型块 短二长四短二长四 套套 短二长四短二长四 心轴心轴 短二长四短二长四15定位实例分析定位实例分析 图（图（a）中矩形工件六点定位中矩形工件六点定位工件的工件的底面底面A 放在放在3个支承上个支承上,限制工件限制工件3个自由度个自由度 Z
8、 平、平、X 转、转、Y转转侧平面侧平面B与与2个支承接触个支承接触,限制限制2个自由度个自由度X平、平、Z转转另一侧平面另一侧平面C 与与1个支承接触，限制个支承接触，限制1个自由度个自由度Y平平，工件的六个自由度都被限制了工件的六个自由度都被限制了16图图b为盘类工件的六点定位。为盘类工件的六点定位。底面底面用用3个支承点限制个支承点限制3个自由度个自由度( Z平、平、X 转、转、Y转转)圆周表面圆周表面用用2个支承点限制个支承点限制2个自由度个自由度( X平、平、Y平平)槽的侧面槽的侧面用用1个支承点限制个支承点限制1个自由度（个自由度（Z转）。转）。工件的六个自由度被完全确定。工件的六
9、个自由度被完全确定。定位实例分析定位实例分析17完全定位完全定位: :工件的六个自由度完工件的六个自由度完全被限制的定位。全被限制的定位。不完全定位不完全定位按加工要求，允许有按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定一个或几个自由度不被限制的定位。位。 3. 完全定位和不完全定位完全定位和不完全定位图图a所示，在工件上加工不通槽。槽宽由刀具直径保所示，在工件上加工不通槽。槽宽由刀具直径保证，但是要证，但是要保证尺寸保证尺寸A，就需要限制就需要限制X(转）、转）、Y(转转)、Z(平平)，要，要保证尺寸保证尺寸B，需要限制需要限制X(平平)、 Z(转转)，要保证尺寸要保证尺寸C，需要限制需要
10、限制Y(平平)，六个自由度都要限，六个自由度都要限制。制。要完全定位要完全定位18图图b所示，在工件上加工通槽，不需要保证尺寸所示，在工件上加工通槽，不需要保证尺寸C，不必不必限制限制Y(平平)，只需要限制其它五个自由度就可以了。这，只需要限制其它五个自由度就可以了。这种定位虽然没有完全限制工件的六个自由度，但保证加种定位虽然没有完全限制工件的六个自由度，但保证加工精度的自由度已全部限制，因此也是合理的定位，在工精度的自由度已全部限制，因此也是合理的定位，在实际夹具定位中普遍存在。实际夹具定位中普遍存在。不完全定位不完全定位19只需要限制只需要限制Z Z(平平)需要限制需要限制X X(平平)
11、、Y Y(平平)需要限制需要限制Z(Z(平平) ) 、X(X(转）、转）、Y(Y(转转) )需要限制需要限制X(X(平平) ) 、Z(Z(平平) ) 、X(X(转）、转）、Z(Z(转转) )20限制限制Z Z(平平) X X(平平) 、限制限制Z Z(平平)、 X X(平平) 、Y Y(平平)21 (1 (1) ) 欠定位欠定位 根据工件加工面位置尺寸要求必须限制的自由度没根据工件加工面位置尺寸要求必须限制的自由度没根据工件加工面位置尺寸要求必须限制的自由度没根据工件加工面位置尺寸要求必须限制的自由度没有得到全部限制，或者说在完全定位和不完全定位有得到全部限制，或者说在完全定位和不完全定位有得
12、到全部限制，或者说在完全定位和不完全定位有得到全部限制，或者说在完全定位和不完全定位中，中，中，中， 约束点不足约束点不足约束点不足约束点不足，这样的定位称为欠定位。，这样的定位称为欠定位。，这样的定位称为欠定位。，这样的定位称为欠定位。 欠定位是不允许的。欠定位是不允许的。欠定位是不允许的。欠定位是不允许的。 (2 (2) ) 过定位过定位 工件在定位时，同一个自由度被两个或两个以上约工件在定位时，同一个自由度被两个或两个以上约工件在定位时，同一个自由度被两个或两个以上约工件在定位时，同一个自由度被两个或两个以上约束点约束，这样的定位被称为过定位束点约束，这样的定位被称为过定位束点约束，这样
13、的定位被称为过定位束点约束，这样的定位被称为过定位( (或称定位干涉或称定位干涉或称定位干涉或称定位干涉) )。 过定位是否允许，应根据具体情况进行具体分析。过定位是否允许，应根据具体情况进行具体分析。过定位是否允许，应根据具体情况进行具体分析。过定位是否允许，应根据具体情况进行具体分析。4. 欠定位和过定位欠定位和过定位22只限制只限制Z(平平) 、 X(转）、转）、Y(转转)，不能保证尺寸，不能保证尺寸B及其侧面与及其侧面与工件右侧面的工件右侧面的 平行度。平行度。增加条形支承板，限制增加条形支承板，限制X X( (平平) ) 、Z(Z(转转) )欠定位实例分析欠定位实例分析23其中三个支
14、承钉与工件定位面其中三个支承钉与工件定位面接触时，定位不准、不稳。接触时，定位不准、不稳。强行强行4点接触时，工件或夹具变点接触时，工件或夹具变形。形。改为两条支承板改为两条支承板过定位实例分析过定位实例分析24支承板限制支承板限制Z(平平) 、 X(转）、转）、Y(转转)，短圆柱销短圆柱销1限制限制X X(平平) 、Y Y(平平)短圆柱销短圆柱销2限制限制X X(平平) 、 Z(Z(转转) )过定位实例分析过定位实例分析改为菱形销改为菱形销25过定位实例分析过定位实例分析长销限制长销限制Z(平平) 、Y Y(平平)、Z(Z(转转) ) 、Y(转转)大端面限制大端面限制 X X(平平) Z(Z
15、(转转) ) 、Y(转转)长销和小端面组合长销和小端面组合大端面和短销组合大端面和短销组合球面垫圈球面垫圈26图图a为某工件以孔与端面联合定位情况，长销与工件孔配为某工件以孔与端面联合定位情况，长销与工件孔配合限制工件合限制工件 四个自由度四个自由度 X(X(平平) )、 X(X(转转) )、Y(Y(平平) )、 Y(Y(转转) )，支承大端面限制工件，支承大端面限制工件 三个自由度三个自由度X(X(转转) )、Y(Y(转转) ) 、Z Z( (平平) )，X(X(转转) )、Y(Y(转转) )被两个定位元件重复限制，出现过被两个定位元件重复限制，出现过定位。定位。图图b b中将大端面改为小端
16、面，图中将大端面改为小端面，图c c中在工件与大端面间加中在工件与大端面间加球形垫圈。球形垫圈。过定位实例分析过定位实例分析27n从分析步骤上来看，从分析步骤上来看，有有总体分析法总体分析法(逆逆向分析法向分析法)和和分件分件分析法分析法(正向分析正向分析法法) 。5定位分析方法定位分析方法 n(1)1)总体分析法总体分析法: :从从工件定位的总体来分工件定位的总体来分析限制了哪些自由度。析限制了哪些自由度。分析其定位情况分析其定位情况.限制了限制了X(平平)、 Z(平平) 、 X(转）、转）、Y(转转)、Z(转转) 5个自由度。个自由度。从加工面的尺寸、形状和位置要求来看，应限制从加工面的尺
17、寸、形状和位置要求来看，应限制6个自由个自由度度(不完全定位不完全定位) 。槽在。槽在y方向需限制其自由度，因此为方向需限制其自由度，因此为欠定位。欠定位。总体分析法易于判别是否存在欠定位总体分析法易于判别是否存在欠定位。28(2)(2)分件分析法分件分析法：分：分别从各个定位面的别从各个定位面的所受约束来分析所所受约束来分析所限制的自由度。限制的自由度。各个定位面的所受约束来分析所限制的自由度。各个定位面的所受约束来分析所限制的自由度。矩形支承板矩形支承板1限制限制Z(平平) 、 X(转）、转）、Y(转转)3个自由度；个自由度；左边的条形支承板左边的条形支承板2右侧面限制右侧面限制X(平平)
18、、 Z(转转) 2个自由度个自由度右边的条形支承板右边的条形支承板3左侧面限制左侧面限制X(平平)、 Z(转转) 2个自由度个自由度有重复定位，为有重复定位，为过定位过定位。可知分件分析法易于判别是否有过定位。可知分件分析法易于判别是否有过定位。29 在讨论在讨论工件定位的合理性问题工件定位的合理性问题时，主要应研究时，主要应研究下面的三个问题：下面的三个问题：1)1)研究满足工件加工面位置度要求所必须限制的自研究满足工件加工面位置度要求所必须限制的自由度；由度；2)2)从承受切削力、设置夹紧机构以及提高生产率的从承受切削力、设置夹紧机构以及提高生产率的 角度分析在不完全定位中还应限制哪些自由
19、度；角度分析在不完全定位中还应限制哪些自由度；3)3)在定位方案中，是否有欠定位和过定位问题，能在定位方案中，是否有欠定位和过定位问题，能否允许过定位的存在。否允许过定位的存在。30基准基准概念概念二、基准二、基准零件是由若干表面组成，各表面之间都有一定的尺寸和相互位置要求。用以确定零件上点、线、面间的相互位置关系所依据的点、线、面称为基准按作用不按作用不同分为设同分为设计基准和计基准和工艺基准工艺基准设计基准设计图样上所采用的基准工艺基准在工艺中采用的基准。工艺基准按用途不同，又分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准31加工时使工件在机床或夹具中占据正确位置所用的基准工艺工艺基准基准零件
20、检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准定位定位基准基准测量测量基准基准装配装配基准基准工序工序基准基准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32未经机械加工定位定位基准基准经过机械加工工艺需要专门设计粗基准粗基准精基准精基准附加基准附加基准333435定位基准表示法定位基准表示法36本章小结1.基本概念基本概念：生产过程、工艺过程与工艺系统机械加工工艺过程的组成：工序、安装、工位、机械加工工艺过程的组成：工序、安装、工位、工步、走刀；工步、走刀；生产类型与工艺特点2.工件定位工件定位： 工件装夹：定位+夹紧；3种装夹方法 定位原理：六点定位原理、定位元件； 完全定位和不完全定位、欠定位和过定位； 定位分析方法：3.基准基准：设计基准、工艺基准37作业：P.25 1-6, 1-10, 1-11, 1-12 a、b、d、e、f 38基准举例基准举例39设计基准设计基准40工序基准工序基准41定位基准定位基准42测量基准测量基准43附加基准附加基准44
