工件定位原理

1、學(xué)習(xí)模塊4工件安裝方式與夾具選用教學(xué)單元1 工件定位原理一、機(jī)床夾具種類機(jī)床夾具是用以準(zhǔn)確、迅速安裝工件的工藝裝置。安裝工件包含定位和夾緊兩個(gè)過(guò)程。使工件相對(duì)機(jī)床和刀具獲得正確的位置為定位；而將工件定位以后的位置固定下來(lái)，且不受加工中切削力、離心力等力的影響是夾緊。制造過(guò)程中，采用夾具安裝工件，能使工件相對(duì)刀具、機(jī)床的位置正確而穩(wěn)定，保證工件較高的加工精度；能迅速安裝工件，使生產(chǎn)率提高；安裝過(guò)程簡(jiǎn)便、省力、安全，可改善勞動(dòng)條件，保證生產(chǎn)安全；通過(guò)效率的提高，可使生產(chǎn)成本降低。各類機(jī)床夾具雖按不同工藝要求有不同的結(jié)構(gòu)，但按其具備的主要功能分析，夾具一般由定位元件、夾緊裝置、夾具體及其他裝置或元件

2、組成。夾具的定位元件通過(guò)其表面與工件上定位表面的接觸、配合或?qū)?zhǔn)來(lái)確定工件在夾具中的正確位置；夾緊裝置則保證工件在夾具中的位置不受外力的影響而發(fā)生變化；夾具體將夾具上各元件、裝置連接在一起，是夾具的基礎(chǔ)構(gòu)件；以上三部分為夾具的基本組成要素。按不同工藝要求，為完成導(dǎo)向、分度、對(duì)刀等其他特殊任務(wù)，夾具上還設(shè)置有其他裝置或元件及各種連接件等。夾具種類較多，分類方法亦不統(tǒng)一。一般按夾具的應(yīng)用范圍及特點(diǎn)將夾具分為通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具及隨行夾具等幾類；或者按所使用的機(jī)床分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具等。、通用夾具 夾具的結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化，具有一定的通用性，在一定范圍內(nèi)可用于

3、加工不同工件。如三爪卡盤、四爪卡盤、分度頭、平口鉗、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。一般由專業(yè)廠家生產(chǎn)，主要用于單件或小批量生產(chǎn)。、專用夾具 指針對(duì)某工件的某一工序而專門設(shè)計(jì)、制造的夾具。這類夾具的結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，但設(shè)計(jì)、制造周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，針對(duì)性強(qiáng)，沒(méi)有通用性，主要用于加工對(duì)象固定的大批量生產(chǎn)。、可調(diào)夾具 通過(guò)調(diào)整或更換個(gè)別夾具元件就可適應(yīng)形狀、尺寸相近的工件加工。通用可調(diào)夾具是在通用夾具的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，通用范圍較大，如可更換鉗口的虎鉗等，適用于多品種、小批量生產(chǎn)；成組夾具為加工成組工藝中某一族零件而專門設(shè)計(jì)的可調(diào)夾具，加工對(duì)象明確，調(diào)整范圍亦僅限于本族零件，針對(duì)性強(qiáng)，應(yīng)用于成組加工時(shí)可使多

4、品種、小批量生產(chǎn)獲得類似大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。、組合夾具 由一套專門設(shè)計(jì)、制造的完全標(biāo)準(zhǔn)化的元件按某工件工序要求拼裝而成的專用夾具。這類夾具靈活多變，萬(wàn)能性強(qiáng)、制造周期短、元件能重復(fù)使用，初期投入較大，但長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)性好，特別適合小批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品試制。、隨行夾具 一種在自動(dòng)線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。隨行夾具除完成對(duì)工件的安裝外，還載著工件由運(yùn)輸裝置送往各機(jī)床，在各機(jī)床上被定位和夾緊。數(shù)控機(jī)床夾具除與普通機(jī)床一樣，滿足夾具的定位、夾緊基本功能及引導(dǎo)等特殊功能要求外，還應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：一是選擇盡量與設(shè)計(jì)、工藝基準(zhǔn)及編程原點(diǎn)統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，以減少誤差及編程計(jì)算量；二是盡量使一次裝夾能加工多個(gè)工件表

5、面，以提高位置精度和加工效率。因此，夾具應(yīng)盡量敞開(kāi)，同時(shí)也可避免加工中刀具與刀具或其他部位的碰撞；盡量避免夾具占機(jī)人工調(diào)整式方案，以提高加工效率。數(shù)控加工零件多為單件、小批量生產(chǎn)，所以數(shù)控夾具多選擇柔性好的通用可調(diào)夾具、組合夾具、拼裝夾具和帶有上、下料機(jī)構(gòu)的自動(dòng)夾具。在自動(dòng)生產(chǎn)線上，除對(duì)夾具的常規(guī)要求外，加工系統(tǒng)還要求夾具有統(tǒng)一的基準(zhǔn)，以保證工件在各工序間的傳遞精度。同樣，對(duì)數(shù)控夾具的研究亦應(yīng)從系統(tǒng)角度出發(fā)，而夾具系統(tǒng)也是機(jī)械制造系統(tǒng)組成中重要的子系統(tǒng)之一。 二、工件安裝的基本要求工件的安裝質(zhì)量直接影響到工件表面的成形及成形表面間的位置精度，而工件安裝的方便程度又將直接影響到生產(chǎn)效率和好生產(chǎn)成

6、本的高低。ø6mm,孔的位置尺寸36±0.1 mm ；工序有位置精度要求：小孔的軸線與軸套內(nèi)孔軸線的垂直度為0.05 mm，小孔相對(duì)軸套內(nèi)孔的對(duì)稱度0.1mm。以上要求除小孔直徑由刀具直徑保證，與安裝無(wú)關(guān)外，其余均與安裝有關(guān)。 1快換鉆套；2鉆模板；3定位銷；4螺母；5開(kāi)口墊圈；6夾具體；7定位鍵根據(jù)工序要求，工件安裝時(shí)，夾具應(yīng)該提供的正確的刀具、工件相對(duì)位置關(guān)系有：工件左端距鉆頭中心線軸向尺寸應(yīng)在“36±0.1 mm”范圍內(nèi)，鉆頭中心線應(yīng)與工件孔Ø25中心線共面并垂直（垂直度控制于0.05mm范圍內(nèi)），鉆頭中心線應(yīng)與工件左端槽的對(duì)稱面垂直。（鉆孔夾具動(dòng)

7、畫）由鉆模結(jié)構(gòu)可知，鉆套中心線至軸銷凸肩距離為36±0.02mm，可保證工件上孔的位置尺寸36±0.1mm；軸銷中心線平行夾具底面，鉆套中心線垂直于夾具底面并與軸銷中心線共面，可滿足鉆頭中心線與工件ø25孔中心垂直、共面的要求；橫銷對(duì)稱于軸銷，可實(shí)現(xiàn)工件上槽的對(duì)稱面與小孔中心垂直共面。通過(guò)以上鉆模工作過(guò)程的分析，不難發(fā)現(xiàn)的是：采用夾具安裝工件，通過(guò)夾具上相關(guān)尺寸、位置精度的提高，可保證工件相對(duì)應(yīng)的位置尺寸和位置尺寸精度；工件在夾具中的定位，往往通過(guò)工件上表面與夾具上對(duì)應(yīng)面相接觸、配合、對(duì)準(zhǔn)等加以實(shí)現(xiàn)；同時(shí)，刀具由夾具上鉆套所引導(dǎo)，從而獲得正確的刀具、工件相當(dāng)位置；

8、當(dāng)然，夾具亦應(yīng)在機(jī)床上占有正確位置。經(jīng)過(guò)上述總結(jié)，可以得到為保證工序質(zhì)量要求，其工件安裝應(yīng)有的基本要求：（1）一個(gè)工件應(yīng)能在夾具中迅速占據(jù)一個(gè)固定的正確位置，一批工件應(yīng)能占有同一個(gè)正確位置。（2）夾具在機(jī)床上安裝應(yīng)有正確的位置。（3）刀具相對(duì)于夾具應(yīng)有正確的位置。三、工件定位1、工件定位原理（1）工件的自由度工件在安裝前，其位置是不確定的，正如未被約束的剛體，置于空間直坐標(biāo)系中，有任何方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)均可分解為相對(duì)于直角坐標(biāo)系三坐標(biāo)軸的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。這種沿某個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)可能性稱自由度。因此，一個(gè)定位前的工件在空間有六個(gè)自由度，分別以、和、表示。其中，、為沿X、Y、Z 軸的移動(dòng)自由度，、

9、為繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。（2）工件自由度的限制 （3）六點(diǎn)定則（機(jī)床夾具及工件定位錄象）工件定位時(shí)，用一個(gè)支承點(diǎn)限制工件一個(gè)自由度。因此，無(wú)論工件形狀、結(jié)構(gòu)如何，其六個(gè)自由度均可用六個(gè)支承點(diǎn)限制。用合理分布的六個(gè)支承點(diǎn)限制工件的六個(gè)自由度，使工件位置完全確定的法則稱為工件定位的六點(diǎn)定則。按照數(shù)學(xué)觀點(diǎn)，工件表面支承點(diǎn)的接觸形態(tài)分別有面、線、點(diǎn)三種方式，為確保接觸質(zhì)量，提高接觸穩(wěn)定性，各接觸形態(tài)支承點(diǎn)位置不得隨意分布。接觸形態(tài)為面接觸時(shí)，三個(gè)支承點(diǎn)構(gòu)成的受力三角形面積越大，定位越穩(wěn)定，故三個(gè)支承點(diǎn)布置越遠(yuǎn)越好，且相對(duì)工件接觸面對(duì)稱布置。線接觸時(shí)，兩支承點(diǎn)越近越易引起較大轉(zhuǎn)角誤差，故兩支承點(diǎn)越

10、遠(yuǎn)越好。點(diǎn)接觸時(shí)，分兩種情況，當(dāng)該支承點(diǎn)阻止工件軸向移動(dòng)時(shí)，該點(diǎn)應(yīng)位于工件幾何中心處；當(dāng)支承點(diǎn)阻止工件軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該點(diǎn)應(yīng)位于工件外緣處，可增加限制自由度的可靠性。（4）工件在夾具中的定位形態(tài)根據(jù)工件構(gòu)形，加工要求不同，工件要求限制的自由度及數(shù)目不同，使工件在夾具中的定位有如下四種不同的形態(tài)。 完全定位 當(dāng)工件在夾具中的六個(gè)自由度都被限制時(shí)，稱完全定位，一般在工件被加工表面位置需由三個(gè)坐標(biāo)方向的工序尺寸確定時(shí)，往往需限制工件全部自由度。 欠定位 當(dāng)工件安裝中實(shí)際限制的自由度數(shù)少于滿足加工要求所必須限制的自由度數(shù)時(shí)，稱欠定位。由于工件定位不足，會(huì)無(wú)法滿足工序加工要求。加工中，工件的安裝絕不允許出現(xiàn)欠定位。 過(guò)定位 工件定位中，工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被重復(fù)限制時(shí)稱過(guò)定位。將左孔中長(zhǎng)銷改為短銷，可消除X、Y方向移動(dòng)的過(guò)定位；將左孔中圓柱銷改成菱形銷或作成擋于外表面的擋銷。 （a） 定位 （b）過(guò)定位 （c）過(guò)定位的不良后果1短圓柱銷 1長(zhǎng)圓柱銷 2平面支承 3擋銷 1心軸；2支承凸臺(tái)；3工作臺(tái)由以上分析可