1、機床夾具設計,主編吳拓 孫英達,第2章工件的定位,2.1工作過程二：工件定位方案的確定和定位裝置的設計2.2知識導航：工件的定位,2.1工作過程二：工件定位方案的確定和定位裝置的設計,2.1.1定位方案的確定,圖2-1開合螺母操縱盤的定位方案,2.1.2定位裝置的設計,2.2知識導航：工件的定位,2.2.1工件定位的基本原理,圖2-2工件的六個自由度a)矩形工件b)圓柱形工件,2.2知識導航：工件的定位,圖2-3矩形工件定件a)工件b)定位分析c)支承點布置,2.2知識導航：工件的定位,圖2-4圓柱形工件定位a)一工件b)一V形塊定位,2.2知識導航：工件的定位,1)定位支承點是定位元件抽象而

2、來的。2)定位支承點與工件定位基準面始終保持接觸，才能起到約束自由度的作用。3)分析定位支承點的定位作用時，不考慮力的影響。2.2.2工件定位中的約束分析(1)完全定位完全定位是指工件的六個自由度不重復地被全部約束的定位。(2)不完全定位根據(jù)工件的加工要求，有時并不需要約束工件的全部自由度，這樣的定位方式稱為不完全定位。,2.2知識導航：工件的定位,圖2-5不完全定位示例,(3)欠定位根據(jù)工件的加工要求，應該約束的自由度沒有完全被約束的定位稱為欠定位。,2.2知識導航：工件的定位,(4)過定位夾具上的兩個或兩個以上的定位元件重復約束同一個自由度的現(xiàn)象，稱為過定位。,圖2-6過定位及消除方法示例

3、a)過定位b)改進定位結構,2.2知識導航：工件的定位,2.2.3工件定位中的定位基準1.定位基準的基本概念,圖2-7工件的定位基準,2.2知識導航：工件的定位,2.定位基準的分類(1)主要定位基準面如圖2-3b中的xOy平面設置三個支承點，約束了工件的三個自由度，這樣的平面稱為主要定位基面。(2)導向定位基準面如圖2-3b中的xOz平面設置兩個個支承點，約束了工件的兩個自由度，這樣的平面或圓柱面稱為導向定位基面。,圖2-8導向定位支承與轉角誤差的關系,2.2知識導航：工件的定位,(3)雙導向定位基準面約束工件四個自由度的圓柱面，稱為雙導向定位基準面，如圖2-9所示。(4)雙支承定位基準面約束

4、工件兩個移動自由度的圓柱面，稱為雙支承定位基準面，如圖2-10所示。(5)止推定位基準面約束工件一個移動自由度的表面，稱為止推定位基準面。(6)防轉定位基準面約束工件一個轉動自由度的表面，稱為防轉定位基準面。,圖2-9雙導向定位,2.2知識導航：工件的定位,圖2-10雙支承定位,2.2知識導航：工件的定位,2.2.4常用定位元件及選用1.對定位元件的基本要求(1)限位基面應有足夠的精度定位元件具有足夠的精度，才能保證工件的定位精度。(2)限位基面應有較好的耐磨性由于定位元件的工作表面經(jīng)常與工件接觸和摩擦，容易磨損，為此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夾具的使用壽命和定位精度。,2.2知

5、識導航：工件的定位,(3)支承元件應有足夠的強度和剛度定位元件在加工過程中，受工件重力、夾緊力和切削力的作用，因此要求定位元件應有足夠的剛度和強度，避免使用中變形和損壞。(4)定位元件應有較好的工藝性定位元件應力求結構簡單、合理，便于制造、裝配和更換。(5)定位元件應便于清除切屑定位元件的結構和工作表面形狀應有利于清除切屑，以防切屑嵌入夾具內影響加工和定位精度。2.常用定位元件所能約束的自由度1)用于平面定位的定位元件：包括固定支承(釘支承和板支承)、自位支承、可調支承和輔助支承。2)用于外圓柱面定位的定位元件：包括V形塊、定位套和半圓定位座等。,2.2知識導航：工件的定位,3)用于孔定位的定

6、位元件：包括定位銷(圓柱定位銷和圓錐定位銷)、圓柱心軸和小錐度心軸。,2.2知識導航：工件的定位,表2-1常用定位元件所能約束的自由度,2.2知識導航：工件的定位,表2-1常用定位元件所能約束的自由度,2.2知識導航：工件的定位,表2-1常用定位元件所能約束的自由度,2.2知識導航：工件的定位,表2-1常用定位元件所能約束的自由度,2.2知識導航：工件的定位,表2-1常用定位元件所能約束的自由度,2.2知識導航：工件的定位,表2-1常用定位元件所能約束的自由度,2.2知識導航：工件的定位,3.常用定位元件的選用(1)工件以平面定位,圖2-11支承釘a)平頭支承釘b)圓頭支承釘c)網(wǎng)狀支承釘,2

7、.2知識導航：工件的定位,1)以面積較小的已經(jīng)加工的基準平面定位時，選用平頭支承釘，如圖2-11a所示；以基準面粗糙不平或毛坯面定位時，選用圓頭支承釘，如圖2-11b所示；側面定位時，可選用網(wǎng)狀支承釘，如圖2-11c所示。2)以面積較大、平面度精度較高的基準平面定位時，選用支承板定位元件，如圖2-12所示。3)以毛坯面、階梯平面和環(huán)形平面作基準平面定位時，選用自位支承作定位元件，如圖2-13所示。,圖2-12支承板a)不帶斜槽的支承板b)帶斜槽的支承板,2.2知識導航：工件的定位,圖2-13自位支承,2.2知識導航：工件的定位,4)以毛坯面作為基準平面，調節(jié)時可按定位面質量和面積大小分別選用如

8、圖2-14a、b、c所示的可調支承作定位元件。5)當工件定位基準面需要提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時，可選用輔助支承作輔助定位元件，如圖2-15、圖2-16、圖2-17所示。,2.2知識導航：工件的定位,圖2-14可調支承a)圓頭可調支承b)錐頂可調支承c)網(wǎng)狀平頭可調支承1調整螺釘2緊固螺母,2.2知識導航：工件的定位,圖2-15輔助支承提高工件的剛度和穩(wěn)定性1工件2短定位銷3支承環(huán)4輔助支承,2.2知識導航：工件的定位,圖2-16輔助支承起預定位作用,2.2知識導航：工件的定位,圖2-17輔助支承的類型a)螺旋式輔助支承b)推引式輔助支承c)自位式輔助支承d)液壓鎖定輔助支承,(2)工件以

9、外圓柱定位1)當工件的對稱度要求較高時，可選用V形塊定位。,2.2知識導航：工件的定位,圖2-18V形塊a)長圓柱面定位b)較粗糙圓柱面定位c)大尺寸圓柱面定位,2)當工件定位圓柱面精度較高時(一般不低于IT8)，可選用定位套或半圓形定位座定位。,2.2知識導航：工件的定位,圖2-19半圓定位座,(3)工件以內孔定位,2.2知識導航：工件的定位,1)工件上定位內孔較小時，常選用定位銷作定位元件。,圖2-20圓錐定位銷a)圓孔邊緣形狀精度較差時定位b)圓孔邊緣形狀精度較好時定位c)平面和圓孔邊緣同時定位,2.2知識導航：工件的定位,2)在套類、盤類零件的車削、磨削和齒輪加工中，大都選用心軸定位，

10、為了便于夾緊和減小工件因間隙造成的傾斜，當工件定位內孔與基準端面垂直精度較高時，常以孔和端面聯(lián)合定位，因此，這類心軸通常是帶臺階定位面的心軸，如圖2-21a所示；當工件以內花鍵為定位基準時，可選用外花鍵軸，如圖2-21b所示；當內孔帶有花鍵槽時，可在圓柱心軸上設置鍵槽配裝鍵塊；當工件內孔精度很高，而加工時工件力矩很小時，可選用小錐度心軸定位。,2.2知識導航：工件的定位,圖2-21圓柱心軸a)帶臺階定位面的心軸b)帶外花鍵定位面的心軸,2.2知識導航：工件的定位,(4)工件以特殊表面定位1)工件以V形導軌面定位。,圖2-22床鞍以V形導軌面定位,2.2知識導航：工件的定位,2)工件以燕尾導軌面

11、定位。,2.2知識導航：工件的定位,圖2-23工件以燕尾導軌面定位,3)工件以漸開線齒面定位。,2.2知識導航：工件的定位,圖2-24齒輪以分度圓定位1薄壁套2滾柱3卡爪,2.2.5定位誤差分析,2.2知識導航：工件的定位,1.定位誤差產(chǎn)生的原因(1)基準位移誤差Y由定位副的制造誤差或定位副配合間所導致的定位基準在加工尺寸方向上最大位置變動量，稱為基準位移誤差，用Y表示。,圖2-25基準位移產(chǎn)生定位誤差,2.2知識導航：工件的定位,(2)基準不重合誤差B如圖2-26所示，加工尺寸h的基準是外圓柱面的素線，但定位基準是工件圓柱孔中心線，這種由于工序基準與定位基準不重合所導致的工序基準在加工尺寸方

12、向上的最大位置變動量，稱為基準不重合誤差，用B表示。,圖2-26基準不重合產(chǎn)生定位誤差,2.定位誤差的計算,2.2知識導航：工件的定位,圖2-27定位誤差計算示例之一,2.2知識導航：工件的定位,1)B=0、Y0時，產(chǎn)生定位誤差的原因是基準位移誤差， 故只要計算出Y即可，即例2-1如圖2-27所示，用單角度銑刀銑削斜面，求加工尺寸為390.04mm的定位誤差。解由圖2-27可知，工序基準與定位基準重合，B=0。2)B0、Y=0時，產(chǎn)生定位誤差的原因是基準不重合誤差B，故只要計算出B即可，即例2-2如圖2-28所示以B面定位，銑工件上的臺階面C，保證尺寸200.15mm，求加工尺寸為200.15

13、mm的定位誤差。解由圖可知，以B面定位加工C面時，平面B與支承接觸好，Y=0。,2.2知識導航：工件的定位,圖2-28定位誤差計算示例之二,2.2知識導航：工件的定位,3)B0、Y0時，造成定位誤差的原因是相互獨立的因素時(d、D、i等)，應將兩項誤差相加，即3.組合表面定位及其誤差分析,圖2-29連桿蓋工序圖,2.2知識導航：工件的定位,(1)兩圓柱銷一支承板的定位方式如圖2-29所示，要在連桿蓋上鉆四個定位銷孔。,圖2-30兩圓柱銷定位時工件順利裝卸的條件,2.2知識導航：工件的定位,0.TIF,2.2知識導航：工件的定位,圖2-31削邊銷的厚度,(2)一圓柱銷一削邊銷一支承板的定位方式采

14、用如圖2-31所示的,2.2知識導航：工件的定位,方法，不縮小定位銷的直徑，而是將定位銷“削邊”，也能增大連心線方向的間隙。,2.2知識導航：工件的定位,圖2-32削邊銷的結構,2.2知識導航：工件的定位,表2-2菱形銷的尺寸(單位：mm),1)設兩定位孔同方向移動時，定位基準(兩孔中心連線)的轉角(見圖2-33a)為，則2)設兩定位孔反方向移動時，定位基準的轉角(見圖2-33b)為，則,2.2知識導航：工件的定位,圖2-33一面兩孔定位時定位基準的轉動,4.設計示例,2.2知識導航：工件的定位,圖2-34連桿蓋的定位方式與定位誤差,(1)確定兩定位銷的中心距,2.2知識導航：工件的定位,(2

15、)確定圓柱銷直徑圓柱銷直徑的基本尺寸應等于與之配合的工件孔的最小極限尺寸，其公差一般取g6或h7。(3)確定菱形銷的尺寸b查表2-2，得b=4mm。(4)確定菱形銷的直徑1)按式(2-12)計算X2min2) 按公式d2max=D2minX2min計算出菱形銷的最大直徑3)確定菱形銷的公差等級。,2.2知識導航：工件的定位,(5)計算定位誤差連桿蓋本工序的加工尺寸較多，除了四孔的直徑和深度外，還有630.1mm、200.1mm、31.50.2mm和100.15mm，其中，630.1mm和200.1mm的大小主要取決于鉆套間的距離，與本工序無關，沒有定位誤差；31.50.2mm和100.15mm均受工件定位的影響，有定位誤差。1)加工尺寸31.50.2mm的定位誤差。2)加工尺寸100.15mm的定位誤差。,(1)定位方法和定位元件。(2)分析各定位元件限制著哪幾個自由度。,2.2知識導航：工件的定位,圖2-35題2-