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机床夹具设计 第二章 第1节 工件定位的基本原理1、2

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工件定位的基本原理

工件定位的基本原理

整理ppt
23
4、限制自由度与加工要求的关系，从上面 几例分析知，一般情况下：
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。
整理ppt
8
3、尺寸精度获得的方法
▪ ⑴试切法：试切→测量→调刀，反复进行，达到 要求。单件加工用。
▪ ⑵定尺寸刀具法：由刀具尺寸确定加工要素尺寸。 ▪ ⑶调整法：事先调整好刀具与夹具(工件)的位置，
在加工一批工件过程中，刀具位置不变。夹具课 中涉及尺寸精度获得的方法一般试为调整法。 ▪ ⑷自动控制法：通过自动控制机床、刀具的运动， 达到尺寸精度的方法。
图2.3 铣槽整理定p位pt 分析
14
下2.4图在工件上铣槽，保证槽在三个方向上的位 置要求，试确定定位方案。
①保保分证证析槽槽满的的足左上加右下工位位要置置求要要必求求须：：限必必制须须的限限自制制由度，也xx 简y y 称z z 理限
保证槽的前后位置要求： 必须限制 y
综合结果：必须限制六个自由度。
可见工件定位采用那一种定位类别，主要由加 工要求确定。反过来讲，也都能满足加工要求。
图2.4
整理ppt
22
图2.3
3、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。
➢ 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2.6图，位于同 一平面内的四个定位 支承钉限制了三个自 由度，是否允许，视 具体情况，干涉、冲 突就不允许。

第二章 工件在夹具中的定位

第二章 工件在夹具中的定位

Z
Y
X
考虑定位方案时，先分析必须消除哪些自由度，
再以相应定位点去限制。
Z
Z
Y
Y
X X
a） b）
ox方向上没有原始尺寸要求， 因此沿这个方向移动的自由 度。可以不加限制，工件只 要限制五个自由度就够了。 图2-3
只有oz方向上有原始尺寸， 但要保 证此尺寸必须限制三个 自由度，即沿Z轴的移动和绕X 轴、Y轴的转动
“一面两销”的两圆柱销重复限制了沿 x 方向的移动自 由度，属于过定位。由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销 的销心距均会有误差，因而会出现上图所示的相互干涉现象。
解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径： (1)减小一个销的直径； (2)将一个销做成削边销。
3）定位心轴
主要用于盘套类零 件的定位。心轴定心精 度高，但装卸费时，有 时易损伤工件孔，多用 于定心精度要求高的情 况。定位时，工件楔紧 在心轴上，多用于车或 磨同轴度要求高的盘类 零件，小锥度心轴实际 上起不到定位的作用
2-1. 工件定位原理
(1)六点定位原理
一个自由的物体，它对三 个相互垂直的坐标系来说，有 六个活动可能性，其中三种是 移动，三种是转动。习惯上把 这种活动的可能性称为自由度， 因此空间任一自由物体共有六 个自由度。
图2-1 工件自由度示意图
未定位工件在空间有六个自 由度，定位就是限制其自由度。
合理布置六个定位支承 点，使工件上的定位基面与 其接触，一个支承点限制工 件一个自由度，使工件六个 自由度被完全限制，在空间 得到唯一确定的位置，此即 六点定位原理。
AO AC AO2 AB
' 2
2 2
2
2
2
2
D2 b 1 D 2 min b Tlk Tlx 2 2 2 2 2 2

机床夹具项目一 1工件定位的基本原理

机床夹具项目一 1工件定位的基本原理

设计基准
基准
工艺基准
用于确定零件上 其它点、线、面 位置所依据的那 些点、线、面。 加工、测量、 装配过程中使 用的基准。
定位基准 测量基准
装配基准
工序基准
在工序图上使用的基准。
47
48
在研究和分析工件定位问题时，定位基准 的选择是一个关键问题。 定位基准就是在加工中用作定位的基准。 一般说来，工件的定位基准一旦被选定，则工 件的定位方案也基本上被确定。定位方案是否 合理，直接关系到工件的加工精度能否保证。
按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制 的定位称为不完全定位。（如车床转孔）
36

工件定位时，以下几种情况允许采用不完 全定位
1、 加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由 度可不限制。 2、毛坯（本工序加工前）是轴对称时。 3、绕对称轴的转动自由度可不限制。



4、加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯 通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面 的轴的角度自由度。
14
2）划线找正装夹
3） 夹 具 装 夹
一、六点定位原理
工件在夹具中的定位
定位的任务
•设计合理的定位方法与 定位装置； •有足够的定位精度。
定位的原理
六点定位原理
15
一、六点定位原理
2. 自由度的概念

所谓自由度，即空间位置的不确定性 一个位于空间自由状态的物体，对于空间直角坐标系来说， 具有六个自由度：三个位移自由度和三个旋转自由度。
17
图2 工件的六个自由度
图
工件在空间的自由度与工件六点定位
18
一、六点定位原理
3.六点定位原理
工件定位的任务就是根据加工要求限制工件的全 部或部分自由度。

机床夹具设计第一节——工件定位

机床夹具设计第一节——工件定位

超定位可能带来定位不可靠或工件不能 顺利安装，是否绝对不能使用呢?并非 如此。 只要装夹的外圆是以顶尖孔定位车过 的，具有较高的同轴度，就不会发生干 涉,反而可以传递较大的扭矩。

作业 1-11 1-12 作业要求：画图，并在图中标注。 表示限制的自由度数 定位符号：
3定位表面Fra bibliotek工件的实际定位——小结 （1）长短： （2）大小： （3）数量： （4）组合
3.完全定位和不完全定位
完全定位：限制6个自由度。 不完全定位：限制小于6个自由度， 但能满足加工要求。
3.完全定位和不完全定位
1-19
3.完全定位和不完全定位
3.完全定位和不完全定位
1-19
1-20
1-21
六点定位原理
1-14
采用6个按一定规则布置的约束点，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。
上次课主要内容： 1.工件装夹 2.工件定位：六点定位原理
注意： 底面上布置的三个支承点不能在同一条直线上，且 三个支承点所形成的三角形的面积愈大愈好。侧面 上布置的两个支承点所形成的连线不能垂直于三点 所形成的平面，且两点之间的距离愈远愈好。这就 是上述所提到的“合理布置”的含义。 工件在实际定位时，不是用定位支承点，而是用各 种不同形状的定位元件，不同的定位元件限制工件 的自由度数是不一样的。
4.欠定位和过定位 (1)欠定位 根据工件加工面位置尺寸要求必须 限制的自由度没有得到全部限制或者说 约束点不足，这样的定位称为欠定位。 欠定位是不允许的。
(2)过定位 工件在定位时，同一个自由度被两个或两个以上 约束点约束，这样的定位被称为过定位(或称定位干 涉)。过定位是否允许，应根据具体情况进行具体分 析。

《机床夹具设计》工件的定位

《机床夹具设计》工件的定位

第1章工件的定位●理解六点定位原理。

●常用定位元件限制的自由度。

●工件定位方式：完全定位、不完全定位、过定位和欠定位。

●常用定位元件的设计。

●定位误差的分析和计算。

●根据零件工序加工要求，确定定位方式。

●根据零件工序加工要求，确定定位方案。

●掌握定位元件的设计方法。

●掌握定位误差的分析和计算。

1.1工作场景导入【工作场景】如图1.1所示，钢套零件在本工序中需钻φ5mm孔，工件材料为Q235A钢，批量N=2000件。

钢套零件三维图如图1.2所示。

【加工要求】(1)φ5mm孔轴线到端面B的距离20±0.1mm。

(2)φ5mm孔对φ20H7孔的对称度为0.1mm。

本任务是设计钻φ5mm孔的钻床夹具定位方案。

图1.1钢套零件钻φ5mm工序图图1.2钢套零件三维图【引导问题】(1)仔细阅读图1.1，分析零件加工要求，各工序尺寸的工序基准是什么？(2)工件定位与夹紧的概念是什么？分析它们分别是由什么装置实现的？(3)六点定位原理是什么？(4)什么是完全定位、不完全定位、过定位和欠定位？(5)常用定位元件有哪些？定位元件限制的自由度？(6)定位方案设计的基本原则是什么？定位元件的要求是什么？(7)定位误差如何分析和计算？(8)企业生产参观实习。

①生产现场机床夹具的组成是什么？②生产现场机床夹具使用的定位元件有哪些？③生产现场机床夹具定位时限制几个自由度？1.2基础知识【学习目标】理解六点定位原理，分析常用定位元件限制的自由度，确定工件的定位方式，常用定位元件的设计，定位方案设计的基本原则，定位误差的分析和计算。

1.2.1工件定位的基本原理1.概述为了达到工件被加工表面的技术要求，必须保证工件在加工过程中的正确位置。

夹具保证加工精度的原理是加工需要满足3个条件：①一批工件在夹具中占有正确的位置；②夹具在机床上的正确位置；③刀具相对夹具的正确位置。

显然，工件的定位是极为重要的一个环节。

本章就要讨论工件的定位问题。

高职-《机床夹具设计》模块2 工件在夹具中的定位 课件

高职-《机床夹具设计》模块2 工件在夹具中的定位 课件

学习情景二 工件的定位基准
二、定位基准的选择 2.精基准的选择
（3）基准重合原则 定位基准尽量与设计基准（或工序基准）重合，以避免基准不 重合误差。 （4）自为基准原则
在余量较小的大尺寸工件精加工或光整加工中，应选择加工表
面自身为定位基准。采用百分表控制调整法定位。如精磨机床导轨 面。
学习情景三 常用的定位元件
学习情景一 工件定位的基本原理
二、六点定位原理 二、六点定位原理 例2－1 分析图2－8连杆定位的合理性。 例2－1 分析图2－8连杆定位的合理性。
学习情景一 工件定位的基本原理
图 2－ 8
学习情景一 工件定位的基本原理
一、基准的概念及分类 基准：在零件的设计和制造过程中，用以确定零件上点、线、面位置的一些指 定的点、线、面。 基准的分类：
总原则 要重点考虑保证毛坯各加工表面有足够的加工余量，不加工表面的尺寸、位置精度。
（1）选择不加工表面作粗基准。可以保证加工表面与不加工表面之间的相互位置精度。 （2）重要面余量均匀原则。以重要面为粗基准。 （3）粗基准应能保证定位可靠、缺陷较少。
（4）粗基准不准重复使用。
学习情景二 工件的定位基准
学习情景二 工件的定位基准
一、基准的概念及分类 2.工艺基准 3）测量基准：工件在加工中或加工后，测量尺寸和形 位误差所依据的基准。
4）装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中相
对位置所依据的基准。
学习情景二 工件的定位基准
二、定位基准的选择 1. 粗基准的选择 粗基准 以工件毛坯未加工表面作定位基准。毛坯首道机架工序肯定是粗基准。
Z
Y X
六点定位原理
学习情景一 工件定位的基本原理
二、六点定位原理 2. 工件定位的几种情况

第2章 工件的定位和机床夹具


定位心轴
轮加工。
主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿
圆柱心轴 图a为间隙配合圆柱心轴，其定位精度不高，但装卸工件较方便； 图b为过盈配合圆柱心轴，常用于对定心精度要求高的场合； 图c为花键心轴，用于以花键孔为定位基准的场合。当工件孔的长径 比L/D>1时，工作部分可略带锥度。 短圆柱心轴限制工件两个自由度，长圆柱心轴限制工件的四个自由度
支承板：用于精基准，工件重，较大平面支承，相当2个支承点
固定式V形块
图a用于较短的精基准定位； 图b用于较长的粗基准(或门路轴)定位； 图c用于两段精基准面相距较远的场合； 图d中的V形块是在铸铁底座上镶淬火钢垫而成， 用于定位基准直径与长度较大的场合。
活动V形块应用实例
活动式V形块限制工件在Y方向上的移动自由度。 它除定位外，还兼有夹紧作用。
垂直度
长柱销限制 X、X、Z、 Z四个自由 度
Φ8
Z O Y
0.08 14±0.1
A
3.2
中心线 位置
X
A
基准重合原 则选基准孔 基准重合原 则选基准面
小端面限 制Y自由度 靠销限制 Y自由度
需进行定位 误差计算
图2-48 需保证的工序尺寸
夹具设计举例
(2) 确定导向装置。 采用快换钻套，用固定钻模板支撑钻套。
(1) 应标注的尺寸及配合
① 工件与定位元件的联系尺寸； ② 夹具与刀具的联系尺寸； ③ 夹具与机床的联系尺寸； ④ 夹具内部的配合尺寸； ⑤ 夹具的外廓尺寸。
(2) 应标注的技术条件
① 定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求； ② 定位元件与连接元件间的位置要求； ③ 对刀元件与连接元件间的位置要求； ④ 定位元件与导引元件的位置要求。

第二讲 工件定位的基本原理


二、定位符号和夹紧符号的标注

在工件上定位和夹紧部位标注的符号称为定位符号和夹紧符号。 详见教材附表1
三、对定位元件的基本要求

1、足够的精度 2、足够的强度和刚度 3、耐磨性好 4、工艺性好
本讲小结： 1、六点定位原则
主支承点：限制工件三个自由度。 导向支承点：限制工件两个自由度。 止推支承点：限制工件一个自由度。
图1—7
过定位对加工精度的影响
过定位会造成定位的不稳定，从而影响工件的加工精度；严重的过定位会引 起过定位干涉现象，影响工件的装夹，并导致工件夹紧变形。
消除过定位的方法 通常可采取下列措施来消除过定位：
1改变定位元件的结构 1) 减小接触面积。 2) 修改定位元件的形状，以减少定位点。 3) 缩短圆柱面的接触长度。 4) 设法使过定位的定位元件在干涉方向上浮动，以减少实际定位点的数量 5) 拆除多余的过定位元件。 2控制或者提高工件定位基面之间以及定位元件工作表面之间的位置精度
如图1—8所示的插齿常用夹具，工件3以内孔在心轴1上定位，限 制工件四个自由度；又以端面在支承凸台2上定位，限制工件三个自度 其中， X Y 被重复限制了。当齿 坯孔与端面的垂直度较高时可能是 可用重复定位。 其判断条件是：齿坯孔与端面 的垂直度误差小于孔与定位轴的最 小间隙和允许的定位副弹性变形量 时，为可用重复定位，否则为不可 用重复定位。
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：
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d孔
b)钻2个d孔

第二章：机床夹具的定位原理和定位元件


机械工程系
判断工件在某一方向的自由度是 否被限制，唯一的标准是看同一批 工件先后定位后，在该方向上的位 置是否一致。
山东劳动职业技术学院
机械工程系 二、定位方式 1.完全定位 工件的六个自由度完全被限制的定位称为
完全定位。
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机械工程系
❖ 2.不完全定位 按加工要求，允许有一个或几 个自由度不被限制的定位称为不完全定位。
❖ 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。
山东劳动职业技术学院
机械工程系
山东劳动职业技术学院
机械工程系
山东劳动职业技术学院
机械工程系
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机械工程系
三、定位元件
布置原则
(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
山东劳动职业技术学院
机械工程系
山东劳动职业技术学院
机械工程系
4、辅助支撑 生产中,由于工件形状以及加紧力、切削力、工件重力 等原因可能使工件在定位后还产生变形或定位不稳定.为了 提高工件的安装刚性和稳定性,常需要设置辅助支撑.用来提 高工件的装夹刚度和稳定性,不起定位作用.常见的有螺旋式 辅助支撑、自定位辅助支撑、推引式辅助支撑、弹簧自引 式气动锁紧辅助支撑。
❖
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机械工程系
❖ 3.欠定位 按工序的加工要求，工件应该限制的自由 度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定 位方案时，欠定位时绝对不允许的。
❖ 4.过定位 工件的同一自由度被二个或二个以上的支 撑点重复限制的定位，称为过定位或重复定位。如 图 为减少或消除重复定位造成的不良后果，可采取以 下措施：1提高工件和夹具有关表面的位置精度；2 改变定位装置结构。

第二章机床夹具设计基础1.1


欠定位与过定位
•欠定位——应该消除的自由度没有 消除，不允许。 •过定位——几个支承点重复限制某个 自由度，一般不允许，应用是有条件的。
正确处理过定位
•提高工件定位表面与定位元件之间的 位置精度； •改变定位元件的结构。
正确配置支承点
•一般按三、二、一布置。 •主要定位表面受力面积越大越好。
二、定位方法及定位元件 工件上的定位基准面与相应的定位元件合称为定位副。 定位方案的确定
定位与夹紧的区别： 定位是使工件占有一个正确 的位置，夹紧是使工件保持这个正确位置。定位与 夹紧在夹具设计中是两个非常重要的概念,两者既有 紧密联系,缺一不可,但在概念上又有严格区别: 定 位的作用是确定工件在夹具中相对于刀具处于一个 正确的加工位置,而夹紧的作用是保证工件在加工过 程中始终保持由定位所确定的正确加工位置, 夹紧 不能代替定位
（一）工件以平面定位
1、定位方式
根据平面所限制自由度的数目分为三种：
主要支承面
导向支承面 止推支承面
限制工件的三个自由度的定位平面，常用于精度比较高 的工件定位表面。
限制工件的两个自由度的定位平面，常做成窄长面。 限制一个自由度的平面，为了确保定位准确，往往将 平面面积作的尽可能小。
2、定位元件 常用支承钉和支承板作定位元件；定位基准为平面本身。
3、工件定位中的几种情况 1）完全定位 指工件的六个自由度全部被限制。
2）不完全定位 根据加工要求，并不需要限制工件的全部自由度。
在车床上加工轴的通孔，使用三爪卡盘夹外圆，限制工件的4个自由度，采 用四点定位可以满足加工要求。
工件在平面磨床上采用电磁工作台装夹磨平面，且只有厚度及平行度要求， 故只用三点定位。
Z
限制3个 自由度 X Y X a）
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2．定位的实质就是使同一批工件在夹具中占有正确的加工位置
讨论题：定位与夹紧的关系是什么？
基准的概念
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)。

3．定位基准：是定位设计的一个关键问题是制订工艺规程的依据
4．自由度：任何一个自由刚体，在空间均有六个自由度，即沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的移动和绕此三坐标轴的转动。

由刚体运动学可知，一个自由刚体，在空间有且仅有六个自由度。

工件在空间的位置是任意的，即它既能沿Ox、Oy、Oz三个坐标轴移动，称为移动自由度，分别表为；又能绕Ox、Oy、Oz三个坐标轴转动，称为转动自由度，分别表示
为。

图 2.2 工件自由
工件定位的实质就是限制工件的自由度
5．六点定则
工件定位时，用合理分布的六个支承点与工件的定位基准相接触来限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定则”
在与机床工作台面平行的平面上“合理”布置三个支承钉与工件底面接触，限制了三个自由度，在与机床进给方向平行的平面上“合理”布置两个支承钉与工件侧面接触，限制了两个自由度，综合结果：限制了
五个自由度。

[例2.2]如图2.4所示在工件上铣槽，保证槽在三个方向上的位置要求，试确定定位方案。

①分析满足加工要求必须限制的自由度，也简称理限。

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
保证槽的前后位置要求：必须限
制
综合结果：必须限制六个
自由度。

②用定位元件来限制理论上应
该限制的自由度。

用长V形块与工件外圆面接触限制
；
用定位支承钉与工件端面接触限制；
用定位销与工件槽面接触限制；
综合结果：限制了。

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，一旦脱离接触就失去限制自由度的作用。

六点定则1．六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。

2．平面几何体的定位
3．圆柱几何体的定位件以外圆定位，最常见的定位元件有V形架、半圆弧定位等装置。

(1)在V形架上定位工件在V形架上定位的情况见图工件在V形架中以外圆定位时，限制了四个自由度。

V形架定位的特点是：当工件定位外圆直径变化时，可保证圆柱体轴线在z
轴方向的定
位误差为零。

但在z轴方向有定位误差。

讨论题：
1、请同学分析车削重型圆轴应选用定位方式？
2、请同学分析车削外圆时是什么定位方式？
新课小结（5分钟）：
1、定位的概念
2、基准的概念
3、六点定则
作业布置：
板书设计：工件定位的基本原理
一、概述
1、定位：工件加工前，在夹具中占据“确定”、“正确”加工位置的过程。

1）、定位与夹紧的关系
2、基准的概念：零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的要素(点、线、
面)。

1）定位基准
3、工件的自由度：一个未定位的工件有六个自由度，
移动自由度，分别表示为
转动自由度，分别表示为
二、六点定位规则
1、定位规则
2、定位规则的意义
3、定位点的分布规律
1）平面几何体的定位：通常为“3、2、1”点的分布；
2）圆柱几何体的定位：通常为“4、1、1”点的分布；
3）圆盘几何体的定位：通常为“3、2、1”点的分布；
4、六点定位的主要问题
教学反思：
课题名称：工件定位的基本原理（2）
课型：新授课教学方法：讲授、讨论所需学时：2 教具：无
教学目的：
1、掌握工件定位方式及其定位元件的设计
2、培养学生分析问题解决问题的能力
教学重点与难点：重点：掌握工件定位的基本原理难点：掌握工件定位的基本原理
教学过程及内容：考勤、组织教学（3分钟）：点名考勤、稳定学生情绪、宣布上课；
导入新课：以提问的方式导入新课（8分钟）；
问题：1、六点定位规则的定义？
2、典型工件的定位点分布？
分析学生回答的问题
讲授新课：（60分钟）
工件定位中的几种情况
1）完全定位完全定位是指不重复地限制了工件的六个自由度的定位。

当工件在x、y、z三个坐标方向均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这
种定位方式。

（2）不完全定位根据工件的加工要求，有时
并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位方
式称为不完全定位。

如在车床上加工通孔，根据
加工要不需限制两个自由度，所以用三爪自定心
卡盘夹持限制其余四个自由度，就可以实现四点
定位。

由此可知，工作在定位时应该限制的自由
度数目应由工序的加工要求而定，不影响加工精
度的自由度可以不加限制。

采用不完全定位可简化定位装置，因此不完全定位在实际生产中也广泛应用。

图。