六點定位原理

1、1 六點定位原理基本概念六點定位原理基本概念六點定位原理基本概念2 基本概念基本概念裝夾的基本概念裝夾的基本概念裝夾：裝夾：將工件安放在機床上或夾具上進行將工件安放在機床上或夾具上進行定位和定位和 夾緊夾緊的操的操 作過作過程。程。定位：定位：使一批工件在機床上或夾具上相對于刀具使一批工件在機床上或夾具上相對于刀具處在正確的加工位處在正確的加工位置置的的 操作過程。操作過程。夾緊：夾緊：工件在夾具中定位后，將其壓緊、夾牢，使工件在加工過程工件在夾具中定位后，將其壓緊、夾牢，使工件在加工過程中，中， 始終保持定位時所取得的正確加工位置始終保持定位時所取得的正確加工位置。夾緊的作用夾緊的作用：保持

2、工件在夾具中由定位所獲得的正確加工位置保持工件在夾具中由定位所獲得的正確加工位置，使，使工件工件 在加工時不至于由于切削力等外力作用而破壞已取得的正在加工時不至于由于切削力等外力作用而破壞已取得的正確定位。確定位。定位與夾緊的區(qū)別：定位與夾緊的區(qū)別： 定位是使工件占有一個正確的位置，夾緊是使定位是使工件占有一個正確的位置，夾緊是使工件保持這個正確位置。工件保持這個正確位置。定位與夾緊在夾具設(shè)計中是兩個非常重要的概念,兩者既有緊密聯(lián)系,缺一不可,但在概念上又有嚴格區(qū)別: 定位的作用是確定工件在夾具中相對于刀具處于一個正確的加工位置,而夾緊的作用是保證工件在加工過程中始終保持由定位所確定的正確加工

3、位置, 夾緊不能代替定位 3工件在夾具中的定位（重點和難點）工件在夾具中的定位（重點和難點） 工件定位目的：使同批工件在機床或夾具上有正確的加工位置。 用夾具定位涉及到三層關(guān)系：（1）工件在夾具上的定位；（2）夾具相對于機床的定位；（3）工件相對于機床的定位間接通過夾具來保證的。本章主要討論工件在夾具上的定位原理。 工件定位以后必須通過一定的裝置產(chǎn)生夾緊力，使工件保持在準確的位置上。這種產(chǎn)生夾緊力的裝置就是夾緊裝置。4夾具設(shè)計夾具設(shè)計工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位p基準u零件上用以確定其它點、線、面位置所依據(jù)的那些點、線、面。u設(shè)計基準n零件圖上用以確定點、線、面位置的基準。u定位基準n

4、零件加工、測量和裝配過程中使用的基準。分為工序基準、定位基準、度量基準和裝配基準。5夾具設(shè)計夾具設(shè)計工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位p基準（續(xù)）u設(shè)計基準n零件圖上用以確定點、線、面位置的基準。u定位基準n零件加工、測量和裝配過程中使用的基準。分為工序基準、定位基準、度量基準和裝配基準。u幾點注意：n作為基準的點、線、面在工件上不一定存在，而常常由基準面來體現(xiàn)；n基準可以是沒有面積的點或線，但基準面一定是有面積的；n基準包含尺寸之間的聯(lián)系和位置之間的關(guān)系（如平行度、垂直度等）。6六點定位原理l一個自由的物體，它對三個相互垂直的坐標系來說，有六個活動可能性，其中三種是移動，三種是轉(zhuǎn)動。習(xí)慣上

5、把這種活動的可能性稱為自由度，因此空間任一自由物體共有六個自由度。 7采用六個按一定規(guī)則布置的支承點，限制工件的六個自由度，使工件在機床或夾具中占有正確的位置。 六點定位原理8六點定位原理 未受約束的剛體，在空間的位置是不確定的，它具未受約束的剛體，在空間的位置是不確定的，它具有六個自由度：有六個自由度： 。為使剛體在空間具。為使剛體在空間具有確定的有確定的 位置，就必須限制其六個自由度。位置，就必須限制其六個自由度。 定位定位就是用各種形狀不同的定位元件，來限制工就是用各種形狀不同的定位元件，來限制工件的自由度。件的自由度。 六點定位原理六點定位原理：用六個支承點分別限制工件的六用六個支承點

6、分別限制工件的六個自由度從而使工件在夾具中得到正確加工位置的方法稱個自由度從而使工件在夾具中得到正確加工位置的方法稱為六點定位原理為六點定位原理 強調(diào)：強調(diào)：是用六個支承點，而不是用六個定位元件、 、 、 、 、X Y Z X Y Z9六點定位原理p關(guān)于“六點定位”的幾個問題：u定位限制自由度，幾“點”定位不能機械地理解成幾個接觸點；u限制自由度應(yīng)理解為：n定位支承點與工件定位基準面始終保持緊貼接觸;u定位支承點數(shù)目原則上不應(yīng)超過工件自由度數(shù)目；u自由度被限制，是指工件在此方向上有確定的位置:n不考慮外力的影響（注：定位和夾緊的區(qū)別）;u定位支承點是抽象的，通過具體定位元件來體現(xiàn)。u工件應(yīng)限制

7、幾個自由度，由工件加工技術(shù)條件來確定。10六點定位原理六點定位原理舉例舉例在在XOY平面內(nèi)布置了平面內(nèi)布置了3個支承點，工件被限制的自由度個支承點，工件被限制的自由度為為三個：三個：、 、Z X Y 圖： 六點定位原理 在在XOZ平面內(nèi)布置了平面內(nèi)布置了2個支承點，工件被個支承點，工件被限制的自由度為二個：限制的自由度為二個： ;在在YOZ平面內(nèi)布置了平面內(nèi)布置了1個支承點，工件被個支承點，工件被限制的自由度為一個：限制的自由度為一個： 。、Y ZX123456XZ支支承承元元 件件Y11 以工件外圓定位以工件外圓定位 V形塊形塊 用用V V形塊定位，工件的定位基準始終處在形塊定位，工件的定位

8、基準始終處在V V形塊兩形塊兩定位面的對稱面中，定位面的對稱面中，對中性好對中性好。 結(jié)構(gòu)尺寸已標準化，斜面夾角有結(jié)構(gòu)尺寸已標準化，斜面夾角有60609090120120如下圖所示：如下圖所示： 長長V形塊定位限制工件四個自由度：形塊定位限制工件四個自由度： 短短V形塊定位限制工件二個自由度：形塊定位限制工件二個自由度：、 、 、X Y X Y、X Y12 V形塊定位形塊定位13活動活動V V形塊的應(yīng)用形塊的應(yīng)用14 用定位套定位用定位套定位、 、 、X Z X Z長定位套長定位套限制工件四個自由度：限制工件四個自由度： 短定位套短定位套限制工件二個自由度：限制工件二個自由度： 、X Z定位套

9、限制的自由度：15 半圓定位座半圓定位座常用于大型工件的定位，其定位原理與定位套相同。常用于大型工件的定位，其定位原理與定位套相同。16 三爪卡盤三爪卡盤用三爪卡盤定位的定位分析，用三爪卡盤定位的定位分析，主要看工件的定位表主要看工件的定位表面與三爪卡盤的相對長度的多少：面與三爪卡盤的相對長度的多少：、 、 、X Y X Y當相對夾持長度長時，限制工件四個自由度：當相對夾持長度長時，限制工件四個自由度： 當相對夾持長度短時，限制工件二個自由度：當相對夾持長度短時，限制工件二個自由度：、X Y 生產(chǎn)中常采用在三爪與工件之間設(shè)置一鋼絲圓環(huán)，以減少相對夾持長度。 17以工件內(nèi)孔定位以工件內(nèi)孔定位定位

10、銷分固定式和可換式，圓柱銷和菱形銷18 定位銷定位定位銷定位 定位銷定位限制的自由度：定位銷定位限制的自由度：、X Y短銷定位僅限制工件二個自由度：短銷定位僅限制工件二個自由度： 長銷定位限制工件四個自由度：長銷定位限制工件四個自由度：、 、 、X Y X Y圖228 定位銷定位 19圓錐銷圓錐銷 圓錐銷圓錐銷常用于工件孔常用于工件孔端的定位，端的定位，可可限制三個移動限制三個移動自由度自由度。20定位心軸定位心軸 定位心軸定位心軸 主要用于盤套類零件主要用于盤套類零件的定位：的定位： 長心軸限制工件長心軸限制工件4個個自由度（如自由度（如b)圖所示）。圖所示）。 短心軸短心軸限制工件限制工件

11、2個個移動自由度，如移動自由度，如c)圖所示。圖所示。（不能限制轉(zhuǎn)動自由度）（不能限制轉(zhuǎn)動自由度） a)圖所示，為帶臺圖所示，為帶臺階面的定位心軸：限制階面的定位心軸：限制5個個自由度。自由度。 21大錐度心軸定位大錐度心軸定位大錐度心軸定位限制工件五個自由度：大錐度心軸定位限制工件五個自由度： YXZYX、大錐度心軸定位22雙頂尖定位雙頂尖定位、 、X Y Z固定頂尖限制工件三個自由度：固定頂尖限制工件三個自由度： 活頂尖限制工件二個自由度：活頂尖限制工件二個自由度： 、X Y 圖： 雙頂尖定位23夾具設(shè)計夾具設(shè)計定位狀態(tài)定位狀態(tài)p完全定位u工件的6個自由度均被限制，稱為“完全定位”。p不完

12、全定位（部分定位）u工件6個自由度中有1個或幾個自由度未被限制。p欠定位u工件加工時必須限制的自由度未被完全限制；n不能保證工件的正確安裝，不允許。p過定位（重復(fù)定位）u工件某一個自由度（或某幾個自由度）同時被兩個（或兩個以上）定位支承點限制。（過定位將影響工件的加工精度，有時甚至無法對工件進過定位將影響工件的加工精度，有時甚至無法對工件進行安裝定位，故應(yīng)避免）行安裝定位，故應(yīng)避免）24部分定位部分定位重要概念重要概念：不能片面地理解為不能片面地理解為“少于六點定位的定位方法稱為部少于六點定位的定位方法稱為部分定位分定位”。因為下面講到的。因為下面講到的“欠定位欠定位”也是少于六點也是少于六點

13、的定位，兩者不能混淆。的定位，兩者不能混淆。影響該加工表面加工精度的自由度也影響該加工表面加工精度的自由度也稱必須限制的自稱必須限制的自由度由度。換句話說換句話說, 必須限制的自由度如果不限制的話，必須限制的自由度如果不限制的話，必將影響工件的加工精度而出現(xiàn)廢品工件，這是絕對必將影響工件的加工精度而出現(xiàn)廢品工件，這是絕對不允許的。不允許的。不影響工件加工精度的自由度允許不被限制。25 生產(chǎn)中的實際定位生產(chǎn)中的實際定位 完全定位完全定位 舉例：連桿工件在由定位支承板、短銷和擋銷組連桿工件在由定位支承板、短銷和擋銷組成的夾具中定位，試對此定位方案進行定位分析。成的夾具中定位，試對此定位方案進行定位

14、分析。（如下圖所示）（如下圖所示） 解：解：寫出各定位元件所限制的自由度：寫出各定位元件所限制的自由度： 支承板限制工件三個自由度：支承板限制工件三個自由度：短銷限制工件二個自由度：短銷限制工件二個自由度：擋銷限制工件一個自由度：擋銷限制工件一個自由度：、X YYXZ、Z26完全定位舉例完全定位舉例故定位性質(zhì)：為完全定位。故定位性質(zhì)：為完全定位。27必須限制的自由度分析必須限制的自由度分析舉例舉例1：在長方形工件毛坯上，用銑刀銑槽、銑臺階面和銑在長方形工件毛坯上，用銑刀銑槽、銑臺階面和銑平面。試分析必須限制的自由度有哪些？允許不限制平面。試分析必須限制的自由度有哪些？允許不限制的自由度又有哪些

15、？（如下圖舉例的自由度又有哪些？（如下圖舉例1所示）所示）X28必須限制的自由度分析必須限制的自由度分析、 、X Y Z舉例舉例2：如上右圖所示，在如上右圖所示，在球體的中心加工一個不透孔，球體的中心加工一個不透孔，試分析必須限制的自由度有哪試分析必須限制的自由度有哪些？允許不限制的自由度又有些？允許不限制的自由度又有哪些？哪些？ 解：解：由于加工的孔必須位于由于加工的孔必須位于球的中心，孔還有深度要求，球的中心，孔還有深度要求，故：故：必須限制的自由為：必須限制的自由為： （其余的三個自由度允許不限制，它（其余的三個自由度允許不限制，它們并不影響孔的加工精度。）們并不影響孔的加工精度。） 2

16、9 過定位過定位造成的后果：（1 1）使工件或夾具元件變形，引起加工誤差；（2 2）使部分工件不能安裝，產(chǎn)生定位干涉（如一面兩銷） 過定位一般是不允許的。過定位一般是不允許的。30過定位分析過定位分析.a）XZYXa1）XZYXXZa2）YXXZa3）YX31 過定位消除過定位及其干涉的途徑： 1. 改變定位元件結(jié)構(gòu)，消除對自由度的重復(fù)限制，如長銷改成短銷； 2. 提高工件定位基面之間的位置精度，提高 夾具定位元件之間的位置精度，減少或消 除過定位引起的干涉，精加工時可增加剛 度和定位穩(wěn)定性。（如：兩個山形導(dǎo)軌）32 消除過定位的干涉，一般有兩種途徑： （1 1）提高定位基面之間以及定位元件工

17、作表面之間的位置精度； （2 2）改變定位元件的結(jié)構(gòu)。 過定位分析過定位分析33定位原理分析舉例定位原理分析舉例例一：例一：工件上的孔與端面聯(lián)合定位。試對下圖所示工件的定工件上的孔與端面聯(lián)合定位。試對下圖所示工件的定位方案進行定位分析，指出定位性質(zhì)。如不合理，提出改進位方案進行定位分析，指出定位性質(zhì)。如不合理，提出改進意見。（如下圖所示）意見。（如下圖所示）圖: 定位方案分析一 34XZYYXZ工件的定位面夾 具 的 定 位 元 件平 面支承釘定位情況1個支承釘2個支承釘3個支承釘圖示限制的自由度典型定位元件的定位分析35ZYYXZYXZ工件的定位面夾 具 的 定 位 元 件平 面支承板定位情

18、況一塊條形支承板二塊條形支承板一塊矩形支承板圖示限制的自由度典型定位元件的定位分析36ZYZYZYZYZYZZYZYXZYZYX圓圓柱銷定位情況短圓柱銷長圓柱銷兩段短圓柱銷圖示限制的自由度定位情況菱形銷長銷小平面組合短銷大平面組合圖示限制的自由度典型定位元件的定位分析37ZYXZYZYZYX工件的定位面夾 具 的 定 位 元 件孔圓錐銷定位情況固定錐銷浮動錐銷固定錐銷和浮動錐銷組合圖示限制的自由度典型定位元件的定位分析38ZXZXZXZXZXZXZXZXZXZX外 圓 柱 面V形塊定位情況一塊短V形塊兩塊短V形塊一塊長V形塊圖示限制的自由度定位套定位情況一個短定位套兩個短定位套一個長定位套圖示

19、限制的自由度典型定位元件的定位分析39ZYXZYZYZYX圓 錐 孔錐頂尖和錐度心軸定位情況固定頂尖浮動頂尖錐度心軸圖示限制的自由度典型定位元件的定位分析40解：解：定位分析定位分析 ：心軸的心軸的大端面限制大端面限制的自由度為：的自由度為：心軸的心軸的長銷限制長銷限制的自由度為：的自由度為：分析可知：兩個自由度被重復(fù)限制。故分析可知：兩個自由度被重復(fù)限制。故屬過定位屬過定位。改進方案有兩個：改進方案有兩個： 方案一方案一(工件孔作為主要基準時工件孔作為主要基準時)：采用長銷與小端面采用長銷與小端面組合組合定位定位(長銷限制工件四個自由度；心軸的小端面限制工長銷限制工件四個自由度；心軸的小端面

20、限制工件件一個自由度一個自由度)。方案二方案二(工件端面作為主要基準時工件端面作為主要基準時)：采用短銷與大端采用短銷與大端面組面組合定位合定位(短銷限制兩個自由度，大端面限制三個自由短銷限制兩個自由度，大端面限制三個自由度度)。、 、Y X Z、 、 、X Y X Y、YX定位原理分析例一41例二：例二：如圖所示為一長軸工件在雙頂尖和三爪卡盤上定如圖所示為一長軸工件在雙頂尖和三爪卡盤上定位。位。試分析此定位方案：寫出各定位元件所限制的自由度；試分析此定位方案：寫出各定位元件所限制的自由度；屬于屬于何種性質(zhì)的定位？如有不合理之處，提出改進意見。何種性質(zhì)的定位？如有不合理之處，提出改進意見。圖：

21、 雙頂尖定位方案分析二定位原理分析例二42、 、 、X Y X Y、X Y Z解：解：定位分析：定位分析：三爪卡盤限制工件四個自由度（三爪與工件的相對夾持長度三爪卡盤限制工件四個自由度（三爪與工件的相對夾持長度較長）：較長）：左頂尖限制工件三個自由度：左頂尖限制工件三個自由度：右頂尖限制工件二個自由度：右頂尖限制工件二個自由度：分析可知，這屬于過定位。分析可知，這屬于過定位。改進方案：去掉三爪定位，采用雙頂尖定位。（部分定位）改進方案：去掉三爪定位，采用雙頂尖定位。（部分定位）、X Y定位原理分析例二43例三：例三：分析下圖所示加工零件，加工兩個小孔時必須限分析下圖所示加工零件，加工兩個小孔時

22、必須限制的自由度，選擇定位基準和定位元件，并在圖中用制的自由度，選擇定位基準和定位元件，并在圖中用示意圖畫出；確定夾緊力作用點的位置和作用方向，示意圖畫出；確定夾緊力作用點的位置和作用方向，用規(guī)定的符號在圖中標出。用規(guī)定的符號在圖中標出。圖：定位方案分析三定位原理分析例三44 提示提示：解此類題目，要解此類題目，要把握二點：一是定位方案必須把握二點：一是定位方案必須合理合理（無重復(fù)定位和欠定位）；（無重復(fù)定位和欠定位）；二是該定位方案必須能二是該定位方案必須能夠保證加工精度夠保證加工精度（尺寸精度和位置精度），如不能同時（尺寸精度和位置精度），如不能同時滿足以上二點，則該定位方案是錯誤的。滿足

23、以上二點，則該定位方案是錯誤的。 解解:必須限制的自由度：必須限制的自由度： 支承板定位，限制工件的三個自由度：支承板定位，限制工件的三個自由度： （保證各孔的軸心線垂直于工件底面）；（保證各孔的軸心線垂直于工件底面）； 兩支承銷定位，限制工件二個自由度：兩支承銷定位，限制工件二個自由度： (保證保證工件二小孔的位置尺寸工件二小孔的位置尺寸H）；）； 削邊銷定位，限制一個自由度：削邊銷定位，限制一個自由度： (保證工件二保證工件二小孔與大孔中心的對稱位置尺寸小孔與大孔中心的對稱位置尺寸A)。 屬于完全定位，且能保證工件的加工精度要求，方屬于完全定位，且能保證工件的加工精度要求，方案正確。案正確

24、。、 、Y X Z、Z YXZYXZX、定位原理分析例三45例四：例四：一個平面和與其垂直的兩個孔組合一個平面和與其垂直的兩個孔組合定位原理分析例四46 這種定位屬于過定位：兩定位銷的中心距為L，當一批工件的兩定位孔中心距在公差范圍變動時，部分零件發(fā)生孔銷干涉。定位原理分析例四47解決辦法是：將銷2做成削邊銷（注意削邊銷的使用方向） 定位原理分析例四48 一平面和與其垂直的兩外圓柱面組合一平面和與其垂直的兩外圓柱面組合如如b)圖所示：支承板限制圖所示：支承板限制3個自由度；左面固定的短個自由度；左面固定的短V形形塊限制塊限制2個自由度；右面活動的短個自由度；右面活動的短V形塊限制形塊限制1個自由度。個自由度。定位原理分析例五49一孔和一平行于孔中心線的平面組合：一孔和一平行于孔中心線的平面組合：圖圖c)定位方案能保證圖定位方案能保證圖a)零件中零件中 尺寸（支承板限制尺寸（支承板限制工件工件3個自由度、削邊銷限制個自由度、削邊銷限制1個自由度、下側(cè)面限制個自由度、下側(cè)面限制2個自由度）以及工件尺寸個自由度）以及工件尺寸 對稱于大孔中對稱于大孔中 心線。心線。圖圖d)定位方案能保證圖定位方案能保證圖b)零件中零件中 尺寸，支承板限制尺寸，支承板限制工件