第4章 工件的安装、定位与夹紧

新授 4.2 工件的定位
【学习目标】
学生会叙述工件定位的概念及其基本原理
会运用4种工件加工的定位情况
会运用自由度的分析方法 解决工件定位的问题
定位
概念
机械加工前，为保证加工精度，工 件在机床的装夹面上或夹具中，必
须相对刀具及其切削成形运动，占
据一个正确位置。这一过程就称为
定位。
自由度
概念
确定工件的位置所需要的独立坐标 数称为工件的自由度。 当工件受到某些限制时自由度减少。
习题
• 根据六点定位原理， 试分析右图所示中各 定位方案中定位元件 所消除的自由度？ 有无过定位现象？ 如何改正？
解：三爪卡盘：X、Y的移动； 双顶尖：X、Y、Z的移动，X、Y的转动； 有过定位现象，去掉三爪卡盘即可消除！
原来的工件定位图：
去掉三爪卡盘如下图 所示：
总结
工件定位的原理：六点定位原理
如图所示， 在长V形块上定 位，加工工件轴 上距一端为尺寸 a的槽。
V形块
由图分析： 为保证尺寸a，需要 限制Y方向移动，但该 自由度没有被限制，故 这个定位属于欠定位。
V形块
定位支承点的数目少于应限制的自由度数 目，工件不能正确定位，不能满足加工要求 的定位方式称为欠定位。
注：欠定位时，工件在夹具中不能正确定位，不能 满足加工要求，所以绝对不允许出现欠定位。
一个定位支撑点仅限制一个自 由度。因此，要准确确定工件的 位置，就需要按一定的要求布置 6个支撑点（即定位元件）来限 制工件的6个自由度；
在应用“六点定位原理”分析工件的定位时 应注意：
分析定位支承点的定位作用时， 不考虑力的影响。定位只是保 证工件在夹具中的位置确定， 并不能保证在加工中工件不动， 故还需夹紧。 定位和夹紧是两个不同的概念。
不完全定位的实例
• 平板工件磨平面，工件只有高度和平行度要 求，故只需限制 Z方向的移动以及X、Y方向 的转动三个自由度，在磨床上采用电磁工作 台即可实现三点定位。
3）过定位
长圆柱销 短定位销
如图所示， 即为加工连杆 大头孔的过定 位。
大平面
由图分析：
大平面
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 工作台大平面相当于3个定位支承点，限制了Z方 向的移动以及X、Y方向的转动3个自由度；
结论
这些用来限制工件自由度的
固定点，称为定位支撑点，简称
支撑点。 用合理分布的六个支撑点限
制工件六个自由度的法则，称为
六点定位原理。
在应用“六点定位原理”分析工件的定 位时应注意：
定位支撑点与工件定位 基准面应相互接触，才能起 到限制工件自由度的作用；
在应用“六点定位原理”分析工件的定位时 应注意：
定位的几种情况： 完全定位、不完全定 位、 过定位、欠定位
课后作业
• 书P78 • 预习 4-2、4-3、4-4 4.3 工件的夹紧
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第4章 工件的安装、定位与夹紧
4.1 工件的安装 4.2 工件的定位 4.3 工件的夹紧
知识点回顾
问题1 常用的安装方法有哪些？举例说明 答：直接安装 找正安装 专用夹具安装
直接安装：三爪卡盘、台虎钳
台虎钳
三爪卡盘
找正安装：四爪卡盘
专用夹具安装
专用夹具
加工的工件
知识点回顾
问题2 工件的安装包括哪两个方面的内容？ 答：定位—确定工件在机床上或夹具中正 确位置的过程； 夹紧—工件定位后将其固定， 使其在加工中保持 位置不变的操作。 安装工件一般是先定位后夹紧。
过定位的实例
• 座椅：增加安全性。
• 中心架:用于加工细长轴类零件时，在细长轴挠 度最大的地方加装，辅助支撑调整到 与 加工基准重合。
• 跟刀架：在加工细长轴时为了防止工件受到刀具 的切割而变形弯曲，减小和稳定切削抗 力、保护刀具，减小振动对刀具的影响。 就是在加工时跟刀架随着刀头 一齐移动。
过定位：几个定位支承点同时 限制一个自由度的定 位（根据加工要求， 不该限制的自由度被 限制的定位）。
4种定位情况
欠定位：指根据工件的加工要 求，应该限制的自由度 没有完全被限制的定位。
1）完全定位
如图所示，
长方体工件上
的六个楔钉均 限制了六个自 由度。
指不重复地限制了工件的六个自由 度的定位称为完全定位。
• 顶尖：在车床上加工螺纹时，工件的一端由 卡盘卡住，限制了X、Y向的转动，在 工 件的另一端则用顶尖顶住，同时也限 制 了X、Y向的转动，保证螺纹加工的精 度。
消除过定位的措施
• 长销和大端面定位 —— 长销改为球面垫圈
消除过定位的措施
• 大平面和两短圆柱销定位 —— 大端面改为小端面
4）欠定位
工件定位的基本原理
一个尚未定位的工件，其空间位置是不正 确的。工件在空间具有6个自由度，即沿X、Y、 Z这3个坐标轴方向移动的自由度 和绕X、Y、Z这3个坐标轴转动的自由度 ，如图所示。
工件定位的基本原理
由图得出：自由度与工件的形状无关。
定位与自由度的关系： 工件的定位也就是 限制工件的自由度。
2）不完全定位
如图所示， 为保证加工尺寸 H±TH/2及上、下 平面的平行度，限 制Z方向的移动以 及X、Y方向的转动 3个自由度定位即 可。
根据具体的加工方法，在满足加工要求 的 前提下，把限制工件少于6个自由度的定位 称
不完全定位的实例
• 在车床上加工通孔，根据加工要求，不需要 限制主轴方向Z向的移动和转动两个自由度， 故用三爪卡盘夹持限制其余四个自由度，就 能实现四点定位。
由图分析：
长圆柱销
• 长圆柱销相当于4个定位支承点，限制了X、Y方向 的移动和转动4个自由度；
由图分析：
短定位销
• 短定位销相当于两个定位支承点，限制了 X、Y方向的移动。 很显然X、Y方向的移动和转动被重复限制了。
几个定位支承点同时限制一个自由度的 定位称为过定位。
注：当过定位导致工件或定位元件变形影响加工精 度时，应该严禁采用。但如果过定位并不影响 加工精度，反而对提高加工精度有利时，则可 以采用。
• 在工件定位中，是不是都需要给工件 加6个支撑点来限制6个自由度呢？
• 工件的定位在我们实际加工零件中， 会出现几种定位情况呢？
4种定位情况
完全定位：指不重复地限制了工 件的六个自由度的定 位。
4种定位情况
不完全定位：指根据工件的加工 要求，有时并不需 限工件的全部自由 度的定位方式。
4种定位情况
如图所示：长方体工件欲使其完全定位， 可以设置六个固定点：
由图分析：
• 工件的三个面分别与这些点保持接触，在 其底面XY面设置三个不共线的楔钉1、2、3 （构成一个面），限制了三个自由 度 ； • 工件侧面YZ面设置两个楔钉4、5（成一条 线），限制了两个自由度 ； • 端面XZ面设置一个楔钉6，限制 自由度。 于是工件的六个自由度都被限制了。