第一章工件的裝夾第一節(jié)工件定位的基本原理

2023/2/31第一章工件的裝夾第一節(jié)工件定位的基本原理概述:2023/2/32工件的裝夾指的是工件的定位與夾緊。工件在夾具中定位的任務(wù)是：使同一工序的一批工件都能在夾具中占據(jù)正確的位置。將工件定位后的位置固定下來(lái)，稱為夾緊。工件夾緊的任務(wù)是：使工件在切削力、離心力、慣性力和重力的作用下不離開(kāi)已經(jīng)占據(jù)的正確位置，以保證機(jī)械加工的正常進(jìn)行。補(bǔ)充相關(guān)工件定位的基本原理定位基準(zhǔn)的基本概念：

（1）工件定位——按照加工工藝要求，將工件置于夾具中，使工件在夾緊前相對(duì)于機(jī)床和刀具就占有一個(gè)預(yù)定的位置，或者是使同一批工件逐次放置到夾具中時(shí)都能占據(jù)同一位置。（2）定位基準(zhǔn)——在機(jī)械加工中用作定位的基準(zhǔn)。（3）定位基面——工件定位時(shí)，作為定位基準(zhǔn)的點(diǎn)和線，往往由某些具體表面體現(xiàn)出來(lái)，這種表面稱為定位基面。2023/2/36

一、六點(diǎn)定則（一）自由度的概念所謂自由度，即空間位置的不確定性一個(gè)位于空間自由狀態(tài)的物體，對(duì)于空間直角坐標(biāo)系來(lái)說(shuō)，具有六個(gè)自由度：三個(gè)位置自由度和三個(gè)角度自由度。即能沿OX、OY、OZ三個(gè)座標(biāo)軸的移動(dòng)（平移），稱移動(dòng)自由度，分別表示為、、；并能繞著三個(gè)座標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)（旋轉(zhuǎn)），稱轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，分別表示為、、。

2023/2/372023/2/38（二）六點(diǎn)定位原則定位的實(shí)質(zhì)：就是限制自由度。工件的六個(gè)自由度如果都加以限制了，工件在空間的位置就完全被確定下來(lái)了。（三）六點(diǎn)定位法則通常，一個(gè)支承點(diǎn)限制工件的一個(gè)自由度。使用合理設(shè)置的六個(gè)支承點(diǎn)，與工件的定位基準(zhǔn)相接觸，以限制工件的六個(gè)自由度，使工件在夾具中的位置完全被確定的方法，稱為六點(diǎn)定位法則。2023/2/310（總結(jié)）六點(diǎn)定位法則定位→限制自由度→限制六個(gè)自由度→定位(1)

長(zhǎng)方體舉例：

各限制了哪些自由度？2023/2/311一個(gè)平面——3（

）一條直線——2（

）一個(gè)點(diǎn)——1（

）(1)

長(zhǎng)方體舉例：

各限制了哪些自由度？2023/2/312（2）圓柱體的定位分析：各限制了哪些自由度？一個(gè)圓柱面（定位基面）二條素線——4()一個(gè)銷（一個(gè)點(diǎn)）——1()一個(gè)銷（一個(gè)點(diǎn)）——1()2023/2/313（四）、六點(diǎn)定位規(guī)則：

合理分配定位點(diǎn)，即用六個(gè)支承可以完全限制工件六個(gè)自由度的方法。從以上定位分析可得出如下結(jié)論：（1）定位支承點(diǎn)的合理分布主要取決于定位基準(zhǔn)（基面）的形狀和位置。（2）在定位過(guò)程中，通常要選擇幾個(gè)表面作定位基準(zhǔn)。2023/2/314（五）、定位基準(zhǔn)的功能：1、主要定位基面：自由度限制數(shù)為3個(gè)（大平面）選大平面，在布點(diǎn)時(shí)要注重受力的平衡性。2、導(dǎo)向定位基面：限制自由度為2個(gè)（兩個(gè)支承點(diǎn)）一般選窄長(zhǎng)的表面，距離間隔要遠(yuǎn)。3、雙導(dǎo)向定位基面：限制自由度數(shù)為4個(gè)，長(zhǎng)圓柱面。4、雙支承定位基面：限制自由度為2個(gè)，短圓柱面。5、止推定位面：限制一個(gè)移動(dòng)自由度，自由度方向?yàn)閷?dǎo)向方向。6、防轉(zhuǎn)定位基面：限制一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的表面定位。

2023/2/316（六）、注意：（1）定位支承點(diǎn)必須是與工件定位基面密切接觸配合。（2）定位是確定位置，不考慮受力后運(yùn)動(dòng)的因素，保證定位可靠不受力影響的過(guò)程是夾緊。（3）定位支承點(diǎn)是定位元件抽象而來(lái)的。2023/2/317二、限制工件自由度與加工要求的關(guān)系

工件定位一般有下述四種情況：

完全定位：

不重復(fù)地限制了工件的六個(gè)自由度的定位。當(dāng)工件在X、Y、Z三個(gè)方向上均有尺寸和位置精度要求時(shí)，一般采用這種定位方法。不完全定位：

根據(jù)實(shí)際加工要求，并不需要限制工件全部自由度的定位。欠定位：定位點(diǎn)少于應(yīng)消除的自由度、工件定位不足的定位。欠定位無(wú)法保證加工要求。重復(fù)定位（過(guò)定位）：夾具上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的定位元件，重復(fù)限制工件的同一個(gè)或幾個(gè)自由度的現(xiàn)象，稱為重復(fù)定位（過(guò)定位）。在工件定位分析中，常將定位元件抽象為定位支承點(diǎn)。（一）完全定位：工件在夾具中定位時(shí)，六個(gè)自由度均被限制，稱為完全定位。（二）不完全定位：工件在夾具中定位時(shí)，六個(gè)自由度沒(méi)有被全部限制，稱為不完全定位。此時(shí)可能有兩種情況：1、由于工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不必限制所有自由度2、由于加工精度要求，不必限制所有自由度（三）欠定位：工件在夾具中定位時(shí)，若定位支承點(diǎn)數(shù)目少于工序加工所要求的數(shù)目，工件定位不足，稱為欠定位。

根據(jù)工件的加工要求，應(yīng)該限制的自由度沒(méi)有完全被限制的定位，稱為欠定位。欠定位無(wú)法保證加工要求，所以是絕不允許的。

如圖1所示，工件在支承1和兩個(gè)圓柱銷2上定位，按此定位方式，自由度沒(méi)被限制，屬欠定位。工件在x方向上的位置不確定，如圖中的雙點(diǎn)劃線位置和虛線位置，因此鉆出孔的位置也不確定，無(wú)法保證尺寸A的精度。只有在x方向設(shè)置一個(gè)止推銷后，工件在x方向才能取得確定的位置。（四）重復(fù)定位：工件在夾具中定位時(shí)，若幾個(gè)定位支承點(diǎn)重復(fù)限制一個(gè)或幾個(gè)自由度，稱為重復(fù)定位。*當(dāng)以形、位精度較低的毛坯面定位時(shí)，不允許重復(fù)定位。*為提高定位穩(wěn)定性和剛度，以加工過(guò)的表面定位時(shí)，可以出現(xiàn)重復(fù)定位。

圖3-11所示滾齒夾具，是可以使用過(guò)定位這種定位方式的典型實(shí)例，其前提是齒坯加工時(shí)工藝上已保證了作為定位基準(zhǔn)用的內(nèi)孔和端面具有很高的垂直度，而且?jiàn)A具上的定位心軸和支承凸臺(tái)之間也保證了很高的垂直度。此時(shí)，不必刻意消除被重復(fù)限制的、自由度，利用過(guò)定位裝夾工件，還提高了齒坯在加工中的剛性和穩(wěn)定性，有利于保證加工精度，反而可以獲得良好的效果。如圖3-9所示兩種重復(fù)定位的例子。平面和兩短圓柱銷定位長(zhǎng)銷和大端面定位

圖(a)為孔與端面聯(lián)合定位情況，由于大端面限制

、

、

三個(gè)自由度，長(zhǎng)銷限制

、和

、

四個(gè)自由度，可見(jiàn)

、被兩個(gè)定位元件重復(fù)限制，出現(xiàn)過(guò)定位。

圖(b)為平面與兩個(gè)短圓柱銷聯(lián)合定位情況，平面限制

、

、三個(gè)自由度，兩個(gè)短圓柱銷分別限制

、和

、共4個(gè)自由度，則

自由度被重復(fù)限制，出現(xiàn)過(guò)定位。過(guò)定位可能導(dǎo)致下列后果：①工件無(wú)法安裝②造成工件或定位元件變形消除如圖3-9所示重復(fù)定位的措施如圖3-10消除重復(fù)定位的措施大端面加球面墊圈大端面改為小端面

由于過(guò)定位往往會(huì)帶來(lái)不良后果，一般確定定位方案時(shí)，應(yīng)盡量避免。消除或減小過(guò)定位所引起的干涉，一般有兩種方法。

①改變定位元件的結(jié)構(gòu)，使定位元件重復(fù)限制自由度的部分不起定位作用。

例如將圖3-9(b)右邊的圓柱銷改為削邊銷；對(duì)圖3-9(a)的改進(jìn)措施見(jiàn)圖3-10，其中圖(a)是在工件與大端面之間加球面墊圈，圖(b)將大端面改為小端面，從而避免過(guò)定位。

②合理應(yīng)用