工件的定位和机床夹具2

2 2 2 2

D b d D X ; EH ; Ox E ; 2 2 2 2 1 AE Og Ox (THg THx） 2 2 D 2 b THg THx 2 D X 2 b 2 代入后得 ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 T THx 2 2 XD X 2 ( Hg ) 2 展开后简化得 b 2(THg THx） 略去二阶微量, 得 b XD THg THx b(THg THx ) D
图2-21
2
在非工作位置时，不与工件接触。工件定 位夹紧后，推出支承顶在工作表面上。
图2-22
弹簧力使支承滑柱的工作面与工件接触
内孔定位用的定位元件
锥形心轴

1． 心轴
过盈配合圆柱心轴
间隙配合圆柱心轴

2． 定位销
图2-23
a) 锥形心轴，锥 度为1/10001/5000；依靠心轴 的锥体定心和胀紧； 限制5个自由度
例1 两定位孔为2 12 0 0.027 mm , 孔中心距为 0.06 mm , 设计两销尺寸。 80
最小配合间隙X推导
双点划线是工件上的孔 粗实线是夹具上的销
在定位销和定位孔的中心距都处在最大误差情况下， 孔与销中心的偏移量： 1 (THg THx ) 2 2 由三角形 Ox AH和Ox EH可得： Og Ox Ox A AH Ox E EH 式中 Ox A
A型：精基准平面 B型：粗基准平面 C型：摩擦大，易 积屑，侧面定位
支承钉相对于大 平面为一个点， 限制一个自由度 如图2-15
图2-15
限制 X方向移动
限制 X方向转动
两支承钉成一直线限制一 个移动和一个转动自由度
三支承钉成一平面限制一 个移动和两个转动自由度
图2-16
A型：结构简单，埋头钉难清理切屑， 适用于侧面和顶面定位； B型：斜凹槽，适用于底面定位。
第二章 工件的定位和机床夹具
§2-4 工件在夹具中定位的基本规律
自由度
自由度：一个自由刚 体在某个方向上活动 的可能性。 一个自由刚体有六个 自由度。

（1）沿X轴移动，用 X表示；



（2）沿Y轴移动，用 表示； （3）沿Z轴移动，用 Y 表示； （4）绕X轴转动，用 表示； Z （5）绕Y轴转动，用 表示； （6）绕Z轴转动，用 X表示。
工件上两定 位孔中心距 公差
一面两孔定位时参数确定步骤

3. 菱形销直径d2的基本尺寸及公差。查 表得菱形销b与B，代入下式：
d 2 max D2 min b(TLg TLx ) D2min
菱形销直径 最大允许值
与菱形销相配合的 孔的最小极限尺寸
一面两孔定位时参数确定（实例）
解 1 确定圆柱销直径为： ） 12g6＝ 0..006 mm 120 017
2) 确定圆柱销与菱形销之 间中心距： 1 1 取 Ld＝ LD＝ 0.12mm 0.04mm 3 3 所以圆柱销与菱形销之 间的 中心距及公差为： 0.02)mm （80 3) 确定菱形销直径： 查表得b 4mm, B 10mm,菱形销最大直径为 b( Ld LD ) 4(0.04 0.12) d 2 max D2 min [12 ]mm D2 min 12 11.947mm 菱形销与定位孔的配合 h6, 其下偏差为 .011mm, 取 0 所以菱形销直径为： d 2 11.947h6 11.9470 0.011 120..053 0 064

定位概念

完全定位：六个自由度都需要限制的定位方法，称为 完全定位。 不完全定位：没有完全限制六个自由度而仍然保证有关 工序尺寸的定位方法称为不完全定位。 过定位：当两种定位元件均能限制工件的同一个方向自 由度时称为过定位。 欠定位：若定位支承点少于所应消除的自由度数时，则 工件定位不足，称为欠定位。
X移动自由度过定位
ˆ x A的第一类自由度：, y, z ˆ ˆ B的第一类自由度: z , x, y 工件第一类自由度为： ˆ ˆ ˆ x, z , x, y, z
菱形销与孔最 小配合间隙X
ˆ ˆ 1限制的自由度: z , x, y ˆ 2限制的自由度: y, z 3限制的自由度: x, z z 为过定位自由度
一面两孔定位时参数确定步骤
1. 圆柱销直径d1的基本尺寸及公差。基本尺 寸应等于与之配合的工件定位孔的最小极限 尺寸，公差取g6或f7 2. 圆柱销与菱形销之间的中心距及公差。两 销中心距平均尺寸等于两定位孔中心距平均 尺寸，公差一般为：

夹具上两定 位销中心距 公差
1 1 TL x＝ ～ TLg 3 5

结构和尺寸均已标准化。 夹角α一般有60度、90度和 120度三种，以90度最常用。在V形块工作图上必须标 注T尺寸。T必须通过计算获得。
N和H可参照《机床夹具零件及 部件标准》制定： N： 当＝90 0 时，N 1.41d 2a 当＝ 0 时，N 2d 3.46 a 120 式中a (0.14 ~ 0.16 ) d H： 用于大直径定位时，H 0.5d 用于小直径定位时，H 1.2d
b) 过盈配合圆柱心 轴，经压力机压入心 轴；定心精度高，用 于多刀车床盘套类零 件；限制4个自由度
c) 间隙配合心轴， 心轴轴肩轴向定位； 靠右端螺母夹紧； 限制5个自由度
图2-24
L L L L
a) 固定式 b) 可换式：定位销与衬套配合，用螺母拉紧 长销：L/D>=1,限制四个自由度（单指与孔配合的 圆 柱定位面） 短销：L/D<1,限制两个自由度 平头锥销：接触线为圆，限制三个方向的移动自由度
外圆定位的定位元件

V形块、半圆定位块、定位套、自动定心机构等。
在工件定位时主要起 对中作用：使工件外 圆轴线与V 形块两斜 面的对称平面重合。 特点：对中性好，装 夹方便 长V形块： 限制四个自由度 (两个移动自由度,两 个转动自由度) 短V形块： 限制两个自由度 (两个移动自由度)
V形块标准定位高度计算
1、习题4.12 (P135页）； 2、习题4.19 (P137页） ；
平面定位用的支承件


1. 支承钉
2. 支承板 基础支承 限制工件自 由度，起独 立定位作用
标 准 件


3. 可调支承
4. 自位支承
5. 辅助支承
不限制工件 推式辅助支承 自由度，加 弹性辅助支承 强刚性和稳 定性
图2-14
X
图2-12

第一类自由度：Z移动，X转动

第一类自由度：X移动， Y移动，X转动，Y转动
常见加工形式所需限制的自由度
球体加工平面
柱体加工平面
长方体加 工平面
总结
圆柱轴向通孔：4个； 圆柱轴向通槽：4个； 平面上通孔：5个；

圆柱轴向盲孔：5个； 圆柱轴向不通槽：5个； 平面上盲孔：6个；
图2-17
定位基准平面较大时，用几块支承板组合成一个平面 I－Z方向移动，X和Y方向转动 II－X方向移动和Z方向转动
两个固定支承钉
用于粗基准平面，可调性适应粗基准位置变化
图2-19
特点：多点支承之间的浮动联 接，实现一个支承点的作用， 所以只限制一个自由度
图2-20
辅助支承不能作为定位元件， 只用于增加刚性和稳定性，不 允许破坏工件定位，可以承受 切削力。


H
图2-27
定位时兼夹紧作用，能补偿毛坯尺寸变化对定位的影响
组合表面的定位元件

组合表面定位：以两个以上的几何要素作为定 位基准的，如一孔一端面、一面两孔（两销）、 一个外圆一个端面等。
一面两孔定位

箱体，杠杆，盖板和支架等
2 Z
菱形销
X
Y
两孔及两销中心距都存在较大误 差时，会使工件无法正确装夹 支承板：Z移动，X转动，Y转动 短销1：X移动，Y移动 短销2：X移动，Z转动

限制高度方面自由度

第一类自由度判断：
– 1. 找出工序尺寸的工序基准 – 2. 确定工序基准需要限制的自由度
三、定位元件及其所限制的自由度
工件在机床上或夹具上定位时，其第一类自由 度是通过工件的定位基准与机床或夹具定位元 件接触或配合而被限制的。 定位基准（或定位基面）：平面、内圆、外圆、 内锥面、外锥面等； 定位元件：支承钉、支承板、定位销（心轴）、 定位套、V型块等 定位元件的性能要求： – 1．精度：一般定位元件的尺寸及位置公差 只有工件相应部位公差的1/5~1/2。 –2．耐磨性：避免因磨损影响精度。 –3、刚性：避免或减少受力变形影响精度。
T H OB O1B OB d 2 sin 所以 T d 2 sin ; O1B N N 2 tg
d－V形块的标准心轴直径（工
件定位基面外圆直径） H－V形块高度 T－V形块标准定位高度－V形的 检验心轴至V形块底面距离（加工 和检验尺寸）

2

2
2 tg 2 2 当＝90 0 时，T＝H＋0.707 d - 0.5 N 当＝120 0 时，T＝H＋0.578 d - 0.289 N

常用的定位形式
1. 工件以平面为定位基准 2. 工件以内孔为定位基准
3. 工件以外圆为定位基准
4. 工件以组合表面为定位基准
习题（下面两本书选一本即可）
《汽车拖拉机制造工艺学》第2版，王宝玺主编， 机械工业出版社，2000年：
1、习题一（1）(P66页）； 2、习题二(6) (P66页） ；
《汽车制造工艺学》曾东建主编，机械工业出版 社，2005年：
所以最小配合间隙为 X
菱形销