機械制造技術基礎第3講

第四節(jié)基準一、設計基準二、工藝基準工序基準、定位基準、測量基準和裝配基準。第五節(jié)工件的裝夾與定位一、工件的裝夾二、工件的定位例1在右圖所示的一圓柱體上銑平面，工序尺寸為H。試分析為保證加工要求應限制的自由度。①工序尺寸—H②工序基準—φd外圓柱表面下母線【解法】③確定其位置需限制4個自由度XZXZ結合加工要求實際應限制2個自由度ZXZX例2在右圖所示的圓柱體工件上擴孔，要保證擴孔尺寸及內(nèi)孔對外圓的同軸度公差的加工要求。試分析工件正確定位應限制的自由度。①工序尺寸—φD②工序基準—φd外圓柱表面的軸線【解法】③需限制4個自由度XYXY結合加工要求實際應限制工件的4個自由度。XYXY—定尺寸刀具保證工序尺寸—內(nèi)孔對外圓的同軸度φtXYXY例3如圖所示的圓柱體上銑一通槽，要保證如下三項工序加工要求，試分析工件正確定位應限制的自由度。①槽寬尺寸b②槽深尺寸H；③槽對圓柱體軸線的對稱度公差t。—定尺寸刀具保證工序基準為圓柱體下母線結合加工要求實際應限制工件的2個自由度。ZX工序基準為圓柱體軸線結合加工要求實際應限制工件的2個自由度。XZ④一共應限制工件的4個自由度。XZXZZXXZ綜上分析可知，限制工件自由度時并不一定要將六個自由度全部限制住，只是對加工要求有影響的自由度應必須加以限制。由刀具直接保證的加工要求和不影響加工要求的自由度，都可不必限制。在實際中工件被限制的自由度數(shù)一般不得少于三個。

在具體的夾具中，限制工件自由度的支承點是由對工件起定位作用的定位元件來體現(xiàn)的。工件在定位時，其自由度是通過工件的定位基準（面）與定位元件工作表面接觸或配合而被限制的。不同的定位基準（面）與不同的定位元件接觸與配合，所能限制的自由度是不同的。一個定位元件可以體現(xiàn)（轉(zhuǎn)化）一個或幾個支承點的作用，即相當于一個或幾個支承點。某一定位元件相當支承點的數(shù)目，由該定位元件限制工件的自由度數(shù)來判斷。必須注意的是，分析工件定位所限制的自由度數(shù)時，必須把定位與夾緊區(qū)別開來。第六章機床夾具設計

第二節(jié)工件在夾具中的定位工件的定位基準（面）有各種形式，不同形狀的定位基準（面）應選擇與之相適應的定位元件。由于夾具定位元件是確定工件位置的元件，且經(jīng)常與工件定位基準（面）接觸，定位元件的設計制造應滿足以下基本要求。（1）精度高（2）耐磨性好（3）足夠的剛性（4）良好的工藝性本節(jié)只介紹一些最常用的基本定位元件，實際生產(chǎn)中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。一、工件以平面定位常用定位元件1．支承釘圖6-1常用支承釘?shù)慕Y構形式平頭支承釘球頭支承釘網(wǎng)紋頂面支承釘圖6-1常用支承釘?shù)慕Y構形式一個支承釘限制一個自由度；在一個平面內(nèi)，兩個支承釘限制兩個自由度；不在同一條直線上的三個支承釘限制三個自由度。2.支承板圖6-2常用支承板的結構形式平面型支承板帶斜槽形支承板當支承的定位基準平面較大時，常用幾個支承板組成一個較大的支承平面，限制三個自由度；一個支承板相當于兩個支承點，限制兩個自由度。3.可調(diào)支承可調(diào)支承多用于支承工件的粗基準面，其支承的高度可根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)。圖6-3常用可調(diào)支承的結構形式可調(diào)支承的定位作用與支承釘相同4.自位支承圖6-4自位支承的結構形式由于自位支承是擺動的或浮動的結構，所以無論該支承是以兩點或三點與工件定位基準（面）接觸，其實質(zhì)只能起到一個定位支承點的作用，即只能限制工件的一個自由度。自位支承的主要作用是通過增加與工件表面支承點的數(shù)目，以減小工件的變形或減小接觸應力。5.輔助支承輔助支承不是定位元件，只是用以增加工件在加工中的支承剛性作用，不能限制工件的自由度。附圖輔助支承的應用示例輔助支承加工表面加工表面圖6-5輔助支承螺旋式輔助支承自位式輔助支承圖6-5列出了輔助支承的幾種結構形式。圖6-5輔助支承螺旋式輔助支承推引式輔助支承圖6-5輔助支承圖6-3常用可調(diào)支承的結構形式可調(diào)支承參與定位，其高度應在與工件接觸之前確定輔助支承不參與定位，其高度應在工件定位之后才能確定二、工件以孔定位常用定位元件

1.定位銷圖6-6固定式定位銷的結構形式D=10~18mmD＞18mm組合定位銷短錐銷圖6-6固定式定位銷的結構形式圓柱定位銷分為長圓柱銷和短圓柱銷。長圓柱銷限制四個自由度，短圓柱銷限制兩個自由度，短錐銷限制三個自由度。圖6-6固定式定位銷的結構形式圖6-1常用支承釘?shù)慕Y構形式支承釘?shù)墓ぷ鞅砻鏋轫斆娑ㄎ讳N的工作表面為圓柱表面2.心軸圖6-7定位心軸過盈配合心軸間隙配合心軸小錐度心軸圖6-7定位心軸1）過盈配合心軸——限制四個自由度。2）間隙配合心軸——（有軸肩）可限制五個自由度，（無軸肩）可限制四個自由度。3）小錐度心軸——限制五個自由度。三、工件以外圓定位常用定位元件1.V形塊圖6-8V形塊（局部）短V型塊兩短V型塊組合分體結構V型塊粗基準用V型塊圖6-8V形塊（局部）一個短V形塊限制兩個自由度；兩個短V形塊的組合或一個長V形塊均可限制四個自由度。

圖6-8V形塊（局部）用V形塊定位，工件的定位基準始終處于V形塊兩工作表面的對稱中心平面內(nèi)，對中性能好。

浮動V型塊浮動V型塊浮動短V型塊只能限制一個自由度。

2.定位套圖6-9定位套短定位套孔限制兩個自由度；長定位套孔限制四個自由度；定位套錐孔限制三個自由度。短定位套長定位套定位錐套3.半圓孔圖6-10半圓孔定位裝置短半圓孔限制兩個自由度；長半圓孔限制四個自由度。四、工件以組合表面定位常用定位元件在實際生產(chǎn)中，為滿足加工要求，一般都采用工件上的幾個定位基準（基面）相組合的方式進行定位，即組合定位。工件上常用的組合定位形式有：兩頂尖孔、一端面一孔、一端面一外圓、一面兩孔等。與之相對應的定位元件也是組合式的。下面通過幾個實例，介紹定位元件組合定位時的自由度分析。附圖1軸在前、后頂尖上的定位

1—固定頂尖2—活動頂尖例1如圖所示為用前、后頂尖支承一長軸。前頂尖為固定頂尖，后頂尖為移動式頂尖。試分析定位元件所限制的自由度。XYXYXYZ※一共限制了工件的、、、、5個自由度。XYZXY在分析幾個定位元件組合定位限制工件的自由度時，應分清主要和次要定位元件。所謂主要定位元件是指限制工件自由度數(shù)目多的定位元件，應先對其進行分析；而次要定位元件是指限制工件自由度數(shù)相對少的。應分析完主要定位元件之后再分析次要定位元件。這樣做可以達到事半功倍的效果。例2如圖所示為單缸曲軸定位在組合的定位元件上。試分析定位元件所限制的自由度。附圖2曲軸在定位元件上的定位

1、2—固定式短V形塊3—浮動短V形塊4—支承釘YYZZXX※一共限制了工件的全部6個自由度。例3如左圖所示為杠桿零件定位在組合定位元件上。試分析定位元件所限制的自由度。附圖3杠桿零件在組合定位元件上的定位

1—固定式短V形塊2—支承環(huán)3—移動式短V形塊4—螺桿ZXYXYZ※一共限制了工件的全部6個自由度。工件加工所需限制的所有自由度必須全部限制，否則就會產(chǎn)生欠定位現(xiàn)象。欠定位是指定位元件所限制的自由度數(shù)少于工件按加工要求應限制的自由度數(shù)。其后果是無法保證工序所規(guī)定的加工要求。因此，在確定工件的定位方案時，絕不允許發(fā)生欠定位這樣的原則性錯誤。幾個定位元件重復限制工件某一自由度的定位現(xiàn)象，稱為過定位。圖1-7過定位分析示例ZXYXYXY出現(xiàn)過定位情況其后果是：同批工件定位不一致、加工精度不穩(wěn)定、可能影響工件的順利裝卸、在外力作用下工件或定位元件可能發(fā)生變形等。在研究確定定位方案時，原則上不允許出現(xiàn)某一自由度出現(xiàn)重復限制的情況，只有在需要增強工件系統(tǒng)的剛度而各定位面之間又具有較高位置精度的條件下才允許采用過定位定位方案。消除過定位的兩種途徑：（1）改變定位元件的結構，以消除被重復限制的自由度。（2）提高工件定位基準（面）之間及夾具定位元件工作表面之間的位置精度，以減小或消除過定位所引起的干涉現(xiàn)象。習題1-10分析圖1-10所示工件的定位方式，回答下列問題：1）各定位元件所限制的自由度；2）判斷有無欠定位或過定位現(xiàn)象，為什么？圖1-10習題1-10圖

a)車外圓b)車外圓c)在頂面上鉆孔

圖1-10習題1-10