02讲 工件定位的基本原理

本节重点内容是根据工序加工要 求，会分析理论上应该限制哪几个自 由度。
2－16、基准辨认 如下图1、2铣平面，3、5铣槽，4车端面、镗孔，6钻孔，试指出工序、定 位基准。
㈠ 根据工件加工要求、分析理 论上应该限制哪几个自由度
1．钻 Φ 6H7孔 2．铣两台阶面
3．铣b槽
4．车端面保证L
理限：
基准
设计基准 工艺基准
工序基准 定位基准 测量基准 装配基准
⑵ 设计基准：在零件图上用以确定点、线、面位置的基准。由产品设计 人员确定。 ⑶ 工序基准：工序图上用以确定被加工表面位置的基准。
图2.1 加工键槽的工序图 ⑶ 工序基准：工序图上 用以确定被加工表面位 置的基准。
查找：首先找到加工面，确定 加工面位置的尺寸就是工序尺 寸，其一端指向加工面，另一 端指向工序基准。见图2.1所示 键槽为加工面，h、L 、b为三 个方向的工序尺寸，三个方向 上的中心线为工序基准。工序 基准由工艺人员确定。
表 1-10 典型定位元件的定位分析 工件的 定位面 定位情况 平 面 支 承 钉 图示 限制的自由度 定位情况 支 承 钉 夹 具 的 定 位 元 件 1 个支承钉 2 个支承钉 3 个支承钉
X
一块条形支承板
Y、Z
二块条形支承板
Z、X、Y
一块矩形支承板
平 面
图示
限制的自由度
Y、Z
短圆柱心轴
小锥度心轴
心轴
X、Z
X、Z
定位情况 V 形 块 图示 限制的自由度 定位情况 定 位 销 图示 限制的自由度
一块短 V 形块
两块短 V 形块
一块长 V 形块
外 圆 柱 面
X、Z
一个短定位销
X、Z、X、Z
两个短定位销
X、Z、X、Z
一个长定位销
第二章 工件在夹具中的定位
2.1 概述
1、定位的概念
本门课程研究的是专用夹具，所以定位专 门研究在专用夹具中的定位，而专用夹具加工 的是一批工件，所以研究一批工件在专用夹具 中的定位。 定位：工件加工前，在夹具中占据“确定”、 “正确”加工位置的过程。
2、基准的概念
⑴基 准：零件上用以确定其它点、线、面 位置所依据的要素(点、线、面)。
允许：如果工件的定位面经过了 机械加工，并且定位面和定位元 件的尺寸、形状和位置都做得比 较准确，比较光整，则过定位不 但对工件加工面的位置尺寸影响 不大，反而可以增强加工时的刚 性，这时过定位是允许的。
过定位例
过定位例
过定位例
球面垫圈
7）限制自由度与加工尺寸要求的关系，从 上面几例分析知，一般情况下：
根据工件加工面的位置度（包括位置尺寸）要 求，仅需要限制1个或几个（少于6个）自由度 的定位。称作不完全定位。
4） 举例
图2.1为轴上通铣键槽
X，Z方向移动 自由度, X，Z方向转动 自由度
（轴上通铣键槽）
xz x z
图2.2为长方体上通 铣平面
X,Y方向转动自由度, Z方向移动自由度
⑴保证一个方向上的加工尺寸需要限制1--3个自由度：
⑵保证二个方向上的加工尺寸需要限制4--5个自由度： ⑶保证三个方向上的加工尺寸需要限制6个自由度。 特殊性例外。如在圆球上铣平面需限制1个自由度，在 圆柱上铣平面需限制2个自由度。
8）定位元件的合理布置
要求：定位元件的布置应有利于提高定位精 度和定位的稳定性。 布置原则
见图2.3(b)在与机床工作台面平行的坐标面上“合理” x 布置三个支承钉与工件底面接触，限制了 y z ， 在与机床进给方向平行的坐标面上“合理”布置两个 ， 支承钉与工件侧面接触，限制了 z x 综合结果：限制了 x x y z z 。
图2.3 铣槽定位分析
图2.4长方体上铣不通槽
Z、X、Y
Z、X、Y
定位情况 图示 限制的自 由度 圆 柱 定位情况 销 图示 限制的自 由度
短圆柱销
长圆柱销
两段短圆柱销
Y、Z
Y、Z、Y、Z
Y、Z、Y、Z
圆 孔
菱形销
长销小平面 组合
短销大平面组 合
Z
X、Y、Z、Y、Z
2)在分析定位元件起定位作用时不考虑外力 影响，即要分清定位和夹紧的区别。
5）从上面几例分析总结可知：
①工件在夹具中定位，可以归结为在空间直角坐标系中用
定位元件限制工件自由度的方法来分析；
②工件定位时，应限制的自由度数目，主要由工件工序加
工要求确定；
③一般讲，工件定位所选定位元件限制自由度的数目充其 量≯6； ④各定位元件限制的自由度原则上不允许重复或干涉(见 下面相关内容分析)； ⑤限制了理论上应该限制的自由度，使一批工件定位位置 一致。
(1) 一平面上布置的三个定位支承钉应相互远离， 且不能共线； (2) 窄长面上布置的二个定位支承钉应相互远离， 且连线不能垂直三个定位支承钉所在平面； (3) 防转支承钉应远离回转中心布置； (4) 承受切削力的定位支承钉应布置在正对切削 力方向的平面上； (5) 工件重心应落在定位元件形成的稳定区或内。
X
X
Y
在实际应用中，常把接触面积很小 的支承钉看作是约束点
支承钉
六点定位原理：
一个物体在空间可以有六个独立的 运动，若采用6个按一定规则布置的约 束点，就可以限制工件的6个自由度， 实现完全定位，称为六点定位原理。
2）工件的实际定位
定位元件的种类：
支承钉；支承板，长销，短销，长V形块， 短V形块，长定位套，短定位套，固定锥销， 浮动锥销等。 注意：定位元件所限制的自由度与其大小、 长度、数量及其组合有关 长短关系、大小关系、数量关系、组合关系
下图2.6在工件上磨平面，保证h和平行度， 理限为： x y z，现把工件放在磨床磁性工作台面 上吸牢后磨平面，分析实际限制了几个自由度？分 析实际仍然限制了三个自由度： y z 。 x Nhomakorabea 注意问题
1)定位元件限制自由度的作用表示它与工件 定位面接触，一旦脱开就失去限制自由度的作 用。
X、Y、Z、Y、Z
定 位 情 况 图 示 限 制 的 自 由 度
固定锥销
浮动锥销
固定锥销与 浮动锥销组 合
圆锥 销
X、Y、Z
Y、Z
X、Y、Z、Y、Z
定 位 长圆柱心 情 轴 况 图 示 限 制 的 X、Z、X、Z 自 由 度
理限：
5．钻d孔
6．铣台阶面
理限：
理限：
7．铣前、后两平面
8．a) 钻2个d孔
b) 钻d孔
a 理限： a) 理限：
b b) 理限：
9．铣平面
10．钻φ孔
R9
理限：
理限：
目录 下一节
图2.1 加工键槽的工序图
⑷定位基准：
确定工件在夹具中位置的基准， 即与夹具定位元件接触的工件上的点、 线、面。当接触的工件上的点、线、面 为回转面、对称面时，称回转面、对称 面为定位基面，其回转面、对称面的中 心线称定位基准。由工艺人员确定，是 工序图上标“ ”所示的基准。
（5） 对刀基准：确定刀具相对夹具(工件)位 置的基准，一般选与定位基准重合的定位元件 上的要素。 （6）测量基准
y x z
图2.3（a）在工件上铣通槽，保证槽宽和槽的 上下、左右位置要求，试确定定位方案
保证槽的上下位置要求：必须限制 保证槽的左右位置要求：必须限制 x y 槽宽由定尺寸刀具保证 综合结果： 必须限制五个自由度
x yz
z
x x y
z z
② 用“定位元件”来限制理论上应该限制的自由度
X, Y, Z方向移动 自由度 X, Y, Z方向转 动自由度
（长方体上铣不 通槽）
y xz y x z
图2.5球体铣平面和球体钻通孔
a) Z方向移动自由度（球体铣平面）
y b) x,y方向移动自由度（球体钻通孔） x
z
注意：有时为了使定位 元件帮助承受切削力、夹 紧力或为了保证一批工件 的进给长度一致，常常对 无位置尺寸要求的自由度 也加以限制。
（7）装配基准
3、定位付：把定位基面和定位元件工作面合 称定位付，二者重合，称定位付设计、制造 准确。
2.2 工件定位的基本原理
1）六点定位原理
一个物体在空间可以有六个独立的运动，在直角座标 系中分别为3个平移运动和3个转动。习惯上，把上述6 个独立运动称作六个自由度。 Z Z
Y
X
6）定位中存在问题
⑴欠定位：工件定位时，应该限制的自由度没 有被全部限制的定位。实际不允许发生。
图2.7加工槽，有尺 寸A和B的要求
⑵过定位(重复定位)：工件定位时，几个定位 元件重复限制工件同一自由度的定位。 如下2.7图，位于同一平面内的四个定位 支承钉限制了三个自由度。 不允许：如果工件的定位面为没 有经过机械加工的毛坯面，或虽 经过了机械加工、但仍然很粗糙， 这时过定位是不允许的。
X、Z
X、Z、X、Z
X、Z、X、Z
定位情况 圆 锥 孔
固定顶尖
浮动顶尖
锥度心轴
图示
限制的自由度
X、Y、Z
Y、Z
X、Y、Z、Y、Z
3）完全定位和不完全定位
根据工件加工面的位置度（包括位置尺寸）要 求，需要6个根据工件加工面的位置度（包括 位置尺寸）要求自由度全部被限制的定位，称 作完全定位