工件的定位

6-2工件的定位3.1工件的定位工件的定位——在加工之前，使工件在机床或夹具上占据某一正确的位置的过程。夹紧——工件定位后用一定的装置将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。装夹——工件定位、夹紧的过程的合称。工件定位的方法：直接找正定位法——在机床上利用划针或百分表等测量工具（仪表）直接找正工件位置的方法。特点：生产率低，精度取决于工人的技术水平和测量工具的精度划线找正法——先根据工序简图在工件上划出中心线、对称线和加工表面的加工位置线等，然后在机床上按划好的线找正工件位置的方法。特点：费时，又需要技术高的划线工图直接找正法示例a）磨内孔时工件的找正b）刨槽时工件的找正图划线找正法示例利用夹具定位法——将工件直接安装在夹具的定位元件上的方法特点：①工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。因此，不再需要找正便可将工件夹紧。②由于夹具预先在机床上已调整好位置，因此，工件通过夹具相对于机床也就占有了正确的位置③通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。工件在夹具中的定位，是由工件的定位基准与夹具上的定位元件的工作表面相接触或相配合实现的。工件的定位，无论是在制定零件的加工工艺时，还是在设计夹具时，都是一个非常重要的问题，它涉及到如何根据工件的加工技术要求并按照工件定位的基本原理，分析、研究和确定应限制工件的哪些自由度，应如何选择工件的定位基准，如何根据定位基准的情况选择合适的定位元件，以及如何选择进行定位误差计算，以便采取措施控制定位误差的大小，来满足工件加工技术要求等内容。3.1.1工件定位的基本原理（1）六点定则工件的自由度——任何一个工件，如果对其不加任何限制，那么，它在空间的位置是不确定的，可以向任何方向移动或转动，工件所具有的这种运动的可能性。如果把工件放在空间直角坐标系中，则工件具有六个自由度。工件的六个自由度工件定位的“六点定则”——工件的定位实质上就是限制工件应该被限制的自由度。即，若要确定工件某一坐标方向上的位置，则只需用一个定位支承点限制工件在该方向上的自由度，用六个合理布置得定位支承点限制工件的六个自由度，就是工件的位置完全确定。在空间直角坐标系的xoy面上布置三个定位支承点1、2、3，使工件的底面与三点相接触，则该三点就限制了工件沿z轴移动、沿x、y轴的旋转运动三个自由度。同理，在zox面上布置两个定位支承点4、5与工件侧面相接触，就可限制工件沿x轴移动和沿z轴转动的自由度。在zoy面上布置一个定位支承点与工件的另一侧面接触，就可限制工件沿y轴移动的自由度，从而使得工件的位置完全确定。注意：在布置支承点时，底面上的三个支承点不能在同一条直线上，且三个支承点形成的三角形面积越大越好。侧面上的两个支承点形成的连线不能垂直于三点所形成的平面，且两点之间的距离越远越好。“六点定则”可用于任何形状、任何类型的工件，具有普遍性。根据它来限制工件自由度时，有时我们能够分清哪个支承点限制了工件的哪个自由度，但是有时我们分不清、也没必要分清究竟哪个支承点限制了工件的哪个自由度。重要的是，我们必须清楚：不在一条直线上的三个支承点，可以限制工件的三个自由度。工件具体定位时，并不是用支承点，而是用各种不同形状的定位元件，不同元件限制工件的自由度数是不一样的。（2）工件的定位形式完全定位用六个合理布置的定位支承点限制工件的六个自由度，使工件位置完全确定的定位形式。当工件在x、y、z三个坐标方向上都有尺寸或位置精度要求时。图连杆钻孔定位方案不完全定位工件被限制的自由度数少于六个，但能够满足加工技术要求的定位形式。此时可能有两种情况：（1）由于工件结构特点，不必限制所有不定度（2）由于加工精度要求，不必限制所有不定度两个获两个以上的定位支承点同时限制工件的同一个自由度的定位形式。超定位或重定位。过定位（1）当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允许重复定位。（2）为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面定位时，可以出现重复定位。当以两个或两个以上的组合表面定位时，重复定位可能造成不良后果。为减少重复定位造成的加工误差，可采取如下措施：（1）改变定位元件结构（2）撤消重复定位的定位元件（3）提高工件定位基准之间、定位元件定位面之间的位置精度（3）欠定位现象根据加工技术要求应限制的自由度没有被限制的现象。欠定位现象是不被允许出现的，因为其不能保证工件的加工技术要求。3.1.2定位方式及定位元件工件上的定位基准面与相应的定位元件的工作表面合称为定位副。（1）常见的定位方式及定位元件工件的定位方式工件以表面作为定位基准工件以内孔作为定位基准工件以外圆作为定位基准工件以一面两孔为定位基准1）以工件平面为定位基准，常用的定位元件a）支承钉：一个支承钉相当于一个支承点，可限制工件一个自由度。常见的支承钉有平头支承钉、球头支承钉和齿纹支承钉。平头适用于工件以精基准定位，球头和齿纹支承钉适用于工件以粗基准定位，减少接触面积，以便于粗基准有稳定的接触。b）支承板：适用于工件以精基准定位的场合。工件以大平面与一大支承板接触定位时，该支承板相当于三个不在一条直线上的支承点，可限制工件的三个自由度。一个窄长支承板相当于两个支承点，可限制工件两个自由度。工件以一个大平面同时与两个窄长支承板相接触定位时，这两个窄长支承板的宽度相对于一个大支承板，限制工件三个自由度。c）可调支承：高度可以调节的支承，一个可调支承限制工件一个自由度。主要用于以制造精度不高的毛坯面定位的场合。d）自位支承：定位支承点的位置随工件定位基准位置变化而自动与之适应的定位元件，称为自位支承。自位支承一般只起一个定位支承点的作用。球面三点式自位支承杠杆两点式自位支承2）工件以内孔为定位基准，常见的定位元件有：a）定位销：是轴向尺寸较短的圆柱形定位元件，可限制工件两个自由度。其工作表面直径基本尺寸与相应的工件定位孔的基本尺寸相同，其精度按照工件加工精度和定位基准面的精度和工件装卸的方便，按g5、g6、f6、f7制造。(a)D＞3～10(b)D＞10～18(c)D＞18(d)带套可换定位销当工件以孔和端面组合定位时，常采用带台肩的定位销与支承板等定位元件组合使用。b）定位心轴：心轴结构形式在很多厂中有自己的厂标，供设计时选用。(a)间隙配合心轴(b)过盈配合心轴(c)花键心轴间隙配合心轴定位，工件装卸比较方便，但是定心精度不高。采用间隙配合心轴时，工件常以内孔和端面联合定位。过盈配合心轴由引导部分、工作部分以及与传动装置相联系的传动部分组成。这种心轴制造简单、定心精度高，无须另设夹紧装置，但装卸工件不便，易损坏工件定位孔。多用于定心精度要求高的精加工场合。花键心轴，用于以花键孔定位的工件。设计花键心轴时，应根据工件不同定心方式来确定定位心轴的结构。各定位心轴的特点：为了保证工件的同轴度要求，在设计定位心轴时，夹具总图上应标注心轴各外圆柱面之间，外圆柱面与顶尖孔之间或与锥柄之间的相互位置精度要求。c）圆锥销由于工件用圆锥销定位易倾斜，故多成对使用或与其它定位元件配合使用。圆锥销定位(左)粗基准定位(右)精基准定位3）工件以外圆为定位基准，常用的定位元件有：a）v形架：工件以外圆为定位基准时，最常用的定位元件是v形架。V形架特点：最大的优点是对中性好，可使一批工件的定位基准轴线对中在v形架两斜面的对称平面上，而不受定位基准面直径误差的影响，装夹方便。不论定为基准面是否经过加工，是完整的圆柱表面还是局部的圆弧面，都可采用v形架定位。其结构参数都已经标准化。b）定位套为了限制工件的轴向移动自由度，定位套常与其端面配合使用。定位套结构简单、易于制造，但定心精度不高，只适用于工件以精基准定位。且便于工件的装入，在定位套孔口端应有15度或30度的倒角或圆角。图工件以圆孔定位的定位套c）半圆套如图所示为两种半圆套定位装置，其下面的半圆套起到定位作用，上面的半圆套部分起加紧作用。半圆套定位装置主要适用于大型轴类工件及以轴向进行装卸不方便的工件。d）圆锥套下图所示为通用的外拨顶尖。工件以圆柱面的端部在外拨顶尖的锥孔中定位，限制工件的三个移动自由度。锥孔内有齿纹，可带动工件旋转。圆锥套不能单独使用，应和其它定位元件共同配合使用。4）工件以一面两孔定位在加工箱体、杠杆、盖板和支架等零件时，工件常以两个轴线互相平行的孔及与两孔轴线相垂直的大平面作为定位基准。工件以一面两孔定位时，如不采用一个圆柱销和一菱形销，而采用两个圆柱销，则由于两个圆柱销均限制工件两个相同的自由度，会造成工件在两孔中心连线方向出现过定位。5）辅助支承工件在定位时，不限制工件自由度、用于辅助定位的支承称为辅助支承。生产中，由于工件形状以及夹紧力、切削力、工件重力等原因可能使工件在定位后产生变形或定位不稳时，常需要设置辅助支承。a）螺旋式辅助支承：结构简单，效率低。结构形式类似于可调支承，但不需要锁紧螺母，不限制工件的自由度。b）自位式辅助支承c）推引式辅助支承图辅助支承（2）对定位元件的基本要求1）足够的精度2）耐磨性好3）足够的强度和刚度4）工艺性好