机械制造工艺学第二王先奎机械制造工艺学chPPT课件

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1、l一、工件的定位一、工件的定位l二、基准二、基准第1页/共154页l1、工件的装夹、工件的装夹l2、定位原理、定位原理第2页/共154页装夹装夹有两个含义，即定位和夹紧。有两个含义，即定位和夹紧。定位定位是指确定工件在机床或夹具中占有正确是指确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。位置的过程。夹紧夹紧是指工件定位后将其固定，使其在加工是指工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。过程中保持定位位置不变的操作。第3页/共154页定位：定位： 双联齿轮双联齿轮2的的内孔套在心轴内孔套在心轴3上上 将大齿轮端面将大齿轮端面靠在靠靠在靠4垫上。垫上。夹紧：夹紧： 螺母螺母1将双联齿

2、将双联齿轮轮2它固紧在靠垫它固紧在靠垫4上。上。第4页/共154页装夹有三种主要的方法：装夹有三种主要的方法：1夹具中装夹夹具中装夹2直接找中装夹直接找中装夹3划线找正装夹划线找正装夹第5页/共154页 工件的定位过程可工件的定位过程可以由操作工人直接在机以由操作工人直接在机床上利用千分表、划线床上利用千分表、划线盘等工具，找正某些有盘等工具，找正某些有相互位置要求的表面，相互位置要求的表面，然后夹紧工件，称之为然后夹紧工件，称之为直接找正装夹直接找正装夹。 直接找正装夹效率直接找正装夹效率低，但找正精度可以很低，但找正精度可以很高，适合于单件小批量高，适合于单件小批量生产或在精度要求特别生产

3、或在精度要求特别高的生产中使用。高的生产中使用。1）直接找正装夹）直接找正装夹第6页/共154页第7页/共154页按图纸要求在工件表面上划出按图纸要求在工件表面上划出位置线以及加工线和找正线位置线以及加工线和找正线装夹工件时，先在机床上按找装夹工件时，先在机床上按找正线找正工件的位置，然后夹正线找正工件的位置，然后夹紧工件。紧工件。划线装夹不需要其它专门设备划线装夹不需要其它专门设备，通用性好。但生产效率低，通用性好。但生产效率低，精度不高精度不高(一般划线找正的对线一般划线找正的对线精度为精度为0.1mm左右），适用于左右），适用于单件，中小批生产中的复杂铸单件，中小批生产中的复杂铸件或铸件

4、精度较低的粗加工工件或铸件精度较低的粗加工工序。序。 2）划线找正装夹）划线找正装夹第8页/共154页 为保证加工精度要求和提高生产率，通为保证加工精度要求和提高生产率，通常多采用夹具装夹，用夹具装夹工件，不再常多采用夹具装夹，用夹具装夹工件，不再需要划线对找正，直接由夹具来保证工件在需要划线对找正，直接由夹具来保证工件在机床上的正确位置，并在夹具上直接夹紧工机床上的正确位置，并在夹具上直接夹紧工件。件。 一般情况下操作比较简单，也比较容易一般情况下操作比较简单，也比较容易保证加工精度要求，在各种生产类型中都有保证加工精度要求，在各种生产类型中都有应用。应用。3）夹具装夹）夹具装夹第9页/共1

5、54页2、定位原理、定位原理1）六点定位原理）六点定位原理2）工件的实际定位）工件的实际定位3）定位完全和不完全定位）定位完全和不完全定位4）欠定位和过定位）欠定位和过定位5）定位分析方法）定位分析方法第10页/共154页一个物体在空间可以有六个独立的运动，在直角座标一个物体在空间可以有六个独立的运动，在直角座标系中分别为系中分别为3个平移运动和个平移运动和3个转动。习惯上，把上述个转动。习惯上，把上述6个独立运动称作六个自由度。个独立运动称作六个自由度。 XXYZZXY1）六点定位原理）六点定位原理第11页/共154页支承钉支承钉在实际应用中，常把接触面积很小在实际应用中，常把接触面积很小的

6、支承钉看作是约束点的支承钉看作是约束点第12页/共154页六点定位原理：六点定位原理： 一个物体在空间可以有六个独立的一个物体在空间可以有六个独立的运动，若采用运动，若采用6个按一定规则布置的约个按一定规则布置的约束点，就可以限制工件的束点，就可以限制工件的6个自由度，个自由度，实现完全定位，称为六点定位原理。实现完全定位，称为六点定位原理。第13页/共154页定位元件的种类：定位元件的种类： 支承钉；支承板，长销，短销，长支承钉；支承板，长销，短销，长V形块，形块，短短V形块，长定位套，短定位套，固定锥销，形块，长定位套，短定位套，固定锥销，浮动锥销等浮动锥销等。注意注意：定位元件所限制的自

7、由度与其大小、：定位元件所限制的自由度与其大小、长度、数量及其组合有关长度、数量及其组合有关 长短关系、大小关系、数量关系、组合关系长短关系、大小关系、数量关系、组合关系2）工件的实际定位）工件的实际定位第14页/共154页表1-10 典型定位元件的定位分析工件的定位面夹 具 的 定 位 元 件定位情况1个支承钉2个支承钉3个支承钉图示平面支承钉限制的自由度XZY、YXZ、定位情况一块条形支承板二块条形支承板一块矩形支承板图示平面支承钉限制的自由度ZY、YXZ、YXZ、第15页/共154页定位情况短圆柱销长圆柱销两段短圆柱销图示限制的自由度ZY、ZYZY、ZYZY、定位情况菱形销长销小平面组合

8、短销大平面组合图示圆孔圆柱销限制的自由度ZZYZYX、ZYZYX、第16页/共154页定位情况固定锥销浮动锥销固定锥销与浮动锥销组合图示圆锥销限制的自由度ZYX、ZY、ZYZYX、第17页/共154页定位情况长圆柱心轴短圆柱心轴小锥度心轴图示心轴限制的自由度ZXZX、ZX、ZX、第18页/共154页定位情况一块短V形块两块短V形块一块长V形块图示V形块限制的自由度ZX、ZXZX、ZXZX、定位情况一个短定位销两个短定位销一个长定位销图示外圆柱面定位销限制的自由度ZX、ZXZX、ZXZX、第19页/共154页定位情况 固定顶尖 浮动顶尖 锥度心轴 图示 圆 锥 孔 限制的自由度 ZYX、 ZY、

9、 ZYZYX、 第20页/共154页根据工件加工面的位置度（包括位置尺寸）要根据工件加工面的位置度（包括位置尺寸）要求，需要求，需要6个根据工件加工面的位置度（包括个根据工件加工面的位置度（包括位置尺寸）要求自由度全部被限制的定位，位置尺寸）要求自由度全部被限制的定位，称称作完全定位作完全定位根据工件加工面的位置度（包括位置尺寸）要根据工件加工面的位置度（包括位置尺寸）要求，仅需要限制求，仅需要限制1个或几个（少于个或几个（少于6个）自由度个）自由度的定位。的定位。称作不完全定位称作不完全定位。3）完全定位和不完全定位）完全定位和不完全定位第21页/共154页a) Z方向移动自由度（球体铣平面

10、）方向移动自由度（球体铣平面）b) x,y方向移动自由度（球体钻通孔）方向移动自由度（球体钻通孔）zxy第22页/共154页c) X,Y方向转动自由度方向转动自由度, Z方向移动自由度方向移动自由度（长方体上通铣平面）（长方体上通铣平面）zxy第23页/共154页d) X，Z方向移方向移动自由度动自由度, X，Z方向转动方向转动自由度自由度（轴上通铣键槽）（轴上通铣键槽）xzxz第24页/共154页e) X, Z方向移动方向移动自由度自由度 X, Y, Z方向转方向转动自由度动自由度（长方体上铣通（长方体上铣通槽）槽）xzxzy第25页/共154页e) X, Y, Z方向移方向移动自由度动自由

11、度 X, Y, Z方向转方向转动自由度动自由度（长方体上铣不（长方体上铣不通槽）通槽）xzxzyy第26页/共154页 注意：有时为了使定位注意：有时为了使定位元件元件帮助承受切削力、夹帮助承受切削力、夹紧力或为了保证一批工件紧力或为了保证一批工件的进给长度一致的进给长度一致，常常对，常常对无位置尺寸要求的自由度无位置尺寸要求的自由度也加以限制。也加以限制。第27页/共154页A、欠定位、欠定位 根据工件加工面位置尺寸要求必须限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，或者说在制的自由度没有得到全部限制，或者说在完全定位和不完全定位中，约束点不足，完全定位和不完全定位中，约束

12、点不足，这样的定位称为欠定位。这样的定位称为欠定位。欠定位是不允许欠定位是不允许的的4 4）欠定位和过定位）欠定位和过定位第28页/共154页加工槽，有尺寸加工槽，有尺寸A和和B的要求的要求欠定位第29页/共154页第30页/共154页B）过定位）过定位 工件在定位时，同一个自由度被两个或工件在定位时，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（或称定位干涉）。不允许：不允许：如果工件的定位面为没有经过机械加工的毛坯如果工件的定位面为没有经过机械加工的毛坯面，或虽经过了机械加工、但仍然很粗糙，这时过定位是面，或虽经

13、过了机械加工、但仍然很粗糙，这时过定位是不允许的。不允许的。允许：允许：如果工件的定位面经过了机械加工，并且定位面如果工件的定位面经过了机械加工，并且定位面和定位元件的和定位元件的尺寸、形状和位置都做得比较准确尺寸、形状和位置都做得比较准确，比较光，比较光整，则过定位不但对工件加工面的位置尺寸影响不大，反整，则过定位不但对工件加工面的位置尺寸影响不大，反而可以增强加工时的刚性，这时过定位是允许的而可以增强加工时的刚性，这时过定位是允许的第31页/共154页第32页/共154页第33页/共154页第34页/共154页球面垫圈球面垫圈第35页/共154页在讨论工件定位的合理性问题时，主要在讨论工件

14、定位的合理性问题时，主要应研究的三个问题：应研究的三个问题： 1）满足加工工件的需求：）满足加工工件的需求：研究满足工件加工面位置度要求所必须限制的自研究满足工件加工面位置度要求所必须限制的自由度由度 2）从加工的角度分析：）从加工的角度分析：从承受切削力、设置夹紧机构以及提高生产率的从承受切削力、设置夹紧机构以及提高生产率的角度分析在不完全定位中还应限制哪些自由度角度分析在不完全定位中还应限制哪些自由度 3）欠、过定位问题：）欠、过定位问题：在定位方案中，是否有欠定位和过定位问题，能在定位方案中，是否有欠定位和过定位问题，能否允许过定位的存在。否允许过定位的存在。第36页/共154页（1）总

15、体分析法）总体分析法 从工件定位的总体来分析限制了那从工件定位的总体来分析限制了那些自由度。些自由度。（2）分件分析法）分件分析法 分别从各个定位面的所受约束来分分别从各个定位面的所受约束来分析所限制的自由度。析所限制的自由度。 图图1-25 定位分析方法定位分析方法第37页/共154页设计定位方案时的考虑因素1）根据加工面的尺寸、形状和位置要求确定所需限制的自由度。2）利用总体分析法和分件分析法来分析是否有欠定位和过定位，若有过定位，应分析是否允许。3）从承受切削力、夹紧力、重力，以及为装夹方便，易于加工尺寸调整等角度考虑，在不完全定位中是否应有附加自由度的限制。第38页/共154页 基准基

16、准是机械制造中用来确定生产对象上几何要是机械制造中用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的那些点，线或面素之间的几何关系所依据的那些点，线或面 从设计和工艺两个方面看基准，可把基准分从设计和工艺两个方面看基准，可把基准分为两大类：为两大类：基准基准设计基准设计基准工艺基准工艺基准第39页/共154页 设计者在设计零件时，根据零件在装配结设计者在设计零件时，根据零件在装配结构中的装配关系以及零件本身结构要素之的构中的装配关系以及零件本身结构要素之的相互位置关系，确定标注尺寸（或角度）的相互位置关系，确定标注尺寸（或角度）的起始位置。这些尺寸（或角度）的起始位置。这些尺寸（或角度）的起始位

17、置起始位置作作设计基准设计基准。设计图上所采用的基准就是设计图上所采用的基准就是设计基准设计基准。设计。设计基准可以是点，也可以基准可以是点，也可以 是线或者面。是线或者面。（一）设计基准（一）设计基准第40页/共154页第41页/共154页第42页/共154页零件在加工工艺过程中所采用的基准称为工零件在加工工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。工艺基准又可进一步分为：工序基艺基准。工艺基准又可进一步分为：工序基准，定位基准，测量基准和装配基准。准，定位基准，测量基准和装配基准。工艺基准工艺基准工序基准工序基准定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准装配基准粗基准粗基准精基准精基准附加基准附加基

18、准（二）工艺基准（二）工艺基准第43页/共154页 在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。1 1工序基准工序基准作为基准的作为基准的点、线、面点、线、面在工件上不在工件上不一定能具体一定能具体找到，而是找到，而是由某些具体由某些具体表面来体现，表面来体现，这些表面可这些表面可称为基面称为基面第44页/共154页在设计工序基准时，主要应考虑如下三个方面的问题：在设计工序基准时，主要应考虑如下三个方面的问题：1 1）应）应尽量用设计基准尽量用设计基准作为工序基准；作为工序基准；

19、2 2）工序基准应尽可能）工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的用于工件的定位和工序尺寸的检查检查；3 3）当采用设计基准为工序基准有困难时，可另选工）当采用设计基准为工序基准有困难时，可另选工序基准，但必须可靠的保证零件设计尺寸的技术序基准，但必须可靠的保证零件设计尺寸的技术要求。（工序基准或者定位基准与设计基准不重要求。（工序基准或者定位基准与设计基准不重合，则需要计算）合，则需要计算）三个方面的问题三个方面的问题第45页/共154页概念：在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准概念：在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准定位基准是获得零件尺寸的直接基准，占有很重要的定位基准是获得零

20、件尺寸的直接基准，占有很重要的地位。地位。2定位基准定位基准粗基准：定位基准未经加工（毛坯的加工）粗基准：定位基准未经加工（毛坯的加工）精基准：定位基准经过机械加工精基准：定位基准经过机械加工附加基准：根据机械加工需要而专门设计的定位附加基准：根据机械加工需要而专门设计的定位基准（顶尖孔、斜面上增加的圆柱）基准（顶尖孔、斜面上增加的圆柱）第46页/共154页加工大端外圆时加工大端外圆时第47页/共154页加工大端侧平面加工大端侧平面标注方式不一样标注方式不一样第48页/共154页在加工中或加工后用来测量在加工中或加工后用来测量 工件的形状、位置和工件的形状、位置和尺寸误差，测量时所采用的基准，

21、称为测量基准。尺寸误差，测量时所采用的基准，称为测量基准。3测量基准测量基准 第49页/共154页第50页/共154页4装配基准装配基准 l在装配时用来确定零件或部件在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的在产品中的相对位置所采用的基准，称为装配基准。基准，称为装配基准。图例：图例：第51页/共154页第52页/共154页在分析基准问题，特别在分析基准问题，特别是工艺基准问题时，有是工艺基准问题时，有几点值得注意：几点值得注意： 1 1）作为基准的点、作为基准的点、线、面在工件上不一定线、面在工件上不一定能具体找到，而是由某能具体找到，而是由某些具体表面来体现，这些具体表面来体现，

22、这些表面可称为些表面可称为基面基面。第53页/共154页第54页/共154页（2）作为基准可以是几何意义上的点和线（无面积）作为基准可以是几何意义上的点和线（无面积）及很小的面）及很小的面 例如例如1：代表轴心线的中心孔是锥面；：代表轴心线的中心孔是锥面； 例如例如2：用：用V形块支承轴颈实现定位，理论上是两条线，形块支承轴颈实现定位，理论上是两条线，但由于弹性变形，实际上具有一定接触面积。但由于弹性变形，实际上具有一定接触面积。（3）表面角度位置精度（平行度、垂直度等）的关）表面角度位置精度（平行度、垂直度等）的关系也是一样，也都具有基准关系。系也是一样，也都具有基准关系。 图中，图中，面对

23、外圆柱面（面对外圆柱面（面）的平行度，是以面）的平行度，是以面为面为基准的。基准的。第55页/共154页 工件在机床上的定位工件在机床上的定位实际上包括工件实际上包括工件在在夹具上的定位夹具上的定位和和夹具在机床上的定位夹具在机床上的定位两两个方面。个方面。 这里只讨论工件在夹具上的定位问题这里只讨论工件在夹具上的定位问题，即着重讨论具体的定位方法与定位元，即着重讨论具体的定位方法与定位元件以及定位误差的分析计算。件以及定位误差的分析计算。第56页/共154页设计夹具时，必须根据工件的加工要求和已确设计夹具时，必须根据工件的加工要求和已确定的定位基面，选择定位方法及定位元件并分定的定位基面，选

24、择定位方法及定位元件并分析定位精度。析定位精度。1. 工件以平面定位工件以平面定位（一）工件的定位方法及基准位置误差（一）工件的定位方法及基准位置误差第57页/共154页 两种类型：两种类型： 未经机械加工的平面定位未经机械加工的平面定位 已经机械加工的平面定位已经机械加工的平面定位1）定位元件的布置）定位元件的布置 在机械加工中，对于箱体、床在机械加工中，对于箱体、床身、机座等零件，常选择平面作为身、机座等零件，常选择平面作为定位基面。实现工件以平面的定位定位基面。实现工件以平面的定位元件有支承钉和支承板。定位示意元件有支承钉和支承板。定位示意图如下：图如下：1. 工件以平面定位工件以平面定

25、位第58页/共154页第59页/共154页在用一组基面定位时，习惯上把限制自在用一组基面定位时，习惯上把限制自由度最多的定位基面称第一定位基面，由度最多的定位基面称第一定位基面，依次就是第二、第三定位基面，或者分依次就是第二、第三定位基面，或者分别称为主要定位基面、导向基面和止推别称为主要定位基面、导向基面和止推基面。这三个基面的选择及其定位元件基面。这三个基面的选择及其定位元件的布置，一般应遵守下述原则：的布置，一般应遵守下述原则：第60页/共154页A） 主要定位基面（第一定位基面）应主要定位基面（第一定位基面）应该是：该是： 工件上最大且较精确的平面；工件上最大且较精确的平面； 在主要定

26、位基面范围内布置的在主要定位基面范围内布置的支承钉或支承板等定位元件，支承钉或支承板等定位元件，应能限制三个自由度；应能限制三个自由度； 由各支承元件构成的支承面，由各支承元件构成的支承面，其面积应尽可能大；其面积应尽可能大； 粗基准不选用支承平板作定位粗基准不选用支承平板作定位元件。元件。第61页/共154页 B）导向基面（第二定位基面）应选）导向基面（第二定位基面）应选择工件上窄长的平面，一般布置两个定位择工件上窄长的平面，一般布置两个定位支承，限制二个自由度。为了提高导向精支承，限制二个自由度。为了提高导向精度，两个定位支承相距应尽量远。度，两个定位支承相距应尽量远。 C）止推基面（第三

27、定位基面）一般）止推基面（第三定位基面）一般选面积较小的面，布置一个定位支承，限选面积较小的面，布置一个定位支承，限制一个自由度。制一个自由度。第62页/共154页2）支承元件的结构形式）支承元件的结构形式 一般常用的支承元件，按其在定位中的一般常用的支承元件，按其在定位中的作用分为：作用分为： 主要支承和辅助支承主要支承和辅助支承 （1）主要支承）主要支承 主要支承是指能起限制主要支承是指能起限制工件自由度作用的支承，它可分为：工件自由度作用的支承，它可分为：固定固定支承、可调支承和自位支承。支承、可调支承和自位支承。 第63页/共154页 A）固定支承）固定支承 属于固定支永的定位属于固定

28、支永的定位元件有支承钉和支承板。元件有支承钉和支承板。 B）可调支承）可调支承 即支承的高度尺寸在即支承的高度尺寸在一定范围内可以进行调整。一定范围内可以进行调整。 C）自位支承（浮动支承）自位支承（浮动支承） 自位支承自位支承是指支承本身的角向位置在工件定位过是指支承本身的角向位置在工件定位过程中能随工件定位基面位置变化而自动程中能随工件定位基面位置变化而自动与之适应。与之适应。第64页/共154页A）固定支承）固定支承 属于固定支承的定位元件属于固定支承的定位元件有支承钉和支承板。有支承钉和支承板。第65页/共154页第66页/共154页固定支承在安装：固定支承在安装：直接安装在夹具体的孔

29、中，与孔的配合直接安装在夹具体的孔中，与孔的配合为：为：67nH或或67rH夹具体上承托支承头的表面应凸起，以夹具体上承托支承头的表面应凸起，以便把各个凸出面一次加工成一个平面便把各个凸出面一次加工成一个平面夹具体采用通孔安装固定支承夹具体采用通孔安装固定支承平头支承采用安装后一次磨平的方法使平头支承采用安装后一次磨平的方法使支承钉定位平面在一个平面支承钉定位平面在一个平面第67页/共154页第68页/共154页B）可调支承）可调支承 即支承的高度尺寸在一定即支承的高度尺寸在一定范围内可以进行调整。范围内可以进行调整。第69页/共154页C）自位支承（浮动支承）自位支承（浮动支承） 自位支承是

30、指自位支承是指支承本身的角向位置在工件定位过程中能支承本身的角向位置在工件定位过程中能随工件定位基面位置变化而自动与之适应随工件定位基面位置变化而自动与之适应。第70页/共154页第71页/共154页（2）辅助支承）辅助支承 辅助支承是在一夹具中辅助支承是在一夹具中对工件不起限制自由度作用的支承。它对工件不起限制自由度作用的支承。它主要用于提高工件的支承刚性，防止工主要用于提高工件的支承刚性，防止工件因受力产生变形。件因受力产生变形。 辅助支承不应确定工件在夹具中的位辅助支承不应确定工件在夹具中的位置，因此只有当工件按定位元件定好位置，因此只有当工件按定位元件定好位以后，再调节辅助支承的位置使

31、其与工以后，再调节辅助支承的位置使其与工件接触。这样每装卸工件一次，必须重件接触。这样每装卸工件一次，必须重新调节辅助支承。新调节辅助支承。 第72页/共154页第73页/共154页第74页/共154页 3）平面定位时的基准位置误差）平面定位时的基准位置误差 由于定位副（工件的定位基准和由于定位副（工件的定位基准和定位元件工作表面）的制造误差，定位元件工作表面）的制造误差，引起同批工件中的定位基准在夹具引起同批工件中的定位基准在夹具中的位置的最大变动量，称为基准中的位置的最大变动量，称为基准位置误差（用位置误差（用jw表示）。表示）。jw第75页/共154页 在工件以平面作为主要定位基准定位时

32、，只要在工件以平面作为主要定位基准定位时，只要定位基面为精基面，夹具上的定位元件工作面（定位基面为精基面，夹具上的定位元件工作面（简称定位平面）又处在同一平面上，则定位基面简称定位平面）又处在同一平面上，则定位基面与定位平面接触较好，同批工件中的定位基准的与定位平面接触较好，同批工件中的定位基准的位置基本上是一致的，所以基准位置误差很小，位置基本上是一致的，所以基准位置误差很小，可以忽略不计。可以忽略不计。 当工件以粗基准定位时，由于通常都不以严格当工件以粗基准定位时，由于通常都不以严格的要求来规定此平面的精度，在这种情况下也就的要求来规定此平面的精度，在这种情况下也就没有必要计基准位置误差没

33、有必要计基准位置误差. 因此，在工件以平面作为主要定位基准定位时：因此，在工件以平面作为主要定位基准定位时：jw =0第76页/共154页（二）工件以孔定位（二）工件以孔定位 工件以孔为定位基准时，常用的定位元工件以孔为定位基准时，常用的定位元件是各种心轴和定位销。件是各种心轴和定位销。 1）间隙配合圆柱心轴）间隙配合圆柱心轴 为使于工件的装卸，孔与心轴采用间隙为使于工件的装卸，孔与心轴采用间隙配合。因孔、轴之间存在间隙，会产生基配合。因孔、轴之间存在间隙，会产生基准位置误差，其值可按两种情况考虑。准位置误差，其值可按两种情况考虑。 （1）定位基准孔与心轴任意方向接触）定位基准孔与心轴任意方向

34、接触 （2）定位基准孔与心轴固定边接触）定位基准孔与心轴固定边接触 第77页/共154页第78页/共154页第79页/共154页（1）定位基准孔与心轴任意接触）定位基准孔与心轴任意接触 的基准的基准位置误差位置误差 当心轴垂直放置，定位孔与心轴可以当心轴垂直放置，定位孔与心轴可以在任意方向接触时，如图下图所示，当孔在任意方向接触时，如图下图所示，当孔径最大而轴径最小时，则定位孔的几何中径最大而轴径最小时，则定位孔的几何中心（即定位基准）在夹具中位置的变动量心（即定位基准）在夹具中位置的变动量为为O1O2，即为该种情况下所产生的基准，即为该种情况下所产生的基准位置误差，用位置误差，用jw表示：表

35、示：第80页/共154页第81页/共154页DdDddDdDjwTTxTTdDTdTDTdTDOBBOOAAOOOOOOOminmaxminmaxminmaxmin121221)22()22()()(第82页/共154页式中 Dmax工件定位孔最大直径； Dmin工件定位孔最小直径； dmax定位心轴最大直径； dmin定位心轴最小直径； TD工件定位孔直径公差； Td 定位心轴直径公差； xmin孔与轴间的最小配合间隙。第83页/共154页第84页/共154页2）定位基准孔与心轴固定边接触时的基准位置误）定位基准孔与心轴固定边接触时的基准位置误差差 当心轴水平放置时，因受重力影响或在夹紧当心

36、轴水平放置时，因受重力影响或在夹紧力作用下定位孔只能单向位移而与心轴固定边接力作用下定位孔只能单向位移而与心轴固定边接触时，如图下图所示，在孔径最大（触时，如图下图所示，在孔径最大（DminTD）、）、轴径最小（轴径最小（dmax-Td）的情况下，孔的中心（即定）的情况下，孔的中心（即定位基准位基准会下移到处会下移到处O2；而当孔径最小为；而当孔径最小为Dmin，轴轴径最大为径最大为dmax时，则上移到时，则上移到O1 。 在两种可能的极在两种可能的极限情况下，孔中心位置的最大变动量，即基准位限情况下，孔中心位置的最大变动量，即基准位置误差为：置误差为：第85页/共154页第86页/共154页

37、 由上可见，由于定位副（定位孔与定位由上可见，由于定位副（定位孔与定位轴）的制造误差，导致产生了基准位置轴）的制造误差，导致产生了基准位置误差，降低了定心精度。误差，降低了定心精度。2)22()22()()(maxminmaxmin121221dDdDjwTTdDTdTDOBBOOAAOOOOOOO第87页/共154页圆柱心轴极限尺寸的确定方法：圆柱心轴极限尺寸的确定方法： 根据工件定位基准的基本尺寸，采根据工件定位基准的基本尺寸，采用公差标准中的基孔制的规定选择间隙用公差标准中的基孔制的规定选择间隙配合：配合：6767fHgH或 如果工序中定位基准尺寸公差不是如果工序中定位基准尺寸公差不是基

38、孔制的孔时，先将其转换成基孔制的基孔制的孔时，先将其转换成基孔制的公差形式，再以换算后的基本尺寸按公差形式，再以换算后的基本尺寸按g7，f8确定定位心轴的尺寸公差。确定定位心轴的尺寸公差。第88页/共154页 例如：工件定位基准尺寸为例如：工件定位基准尺寸为60H7（600.03）,则按则按g6选得定位心轴得尺寸为选得定位心轴得尺寸为010. 0029. 060将其转换为入体公差形式为：将其转换为入体公差形式为：0019. 099.59059. 001. 0,019. 0,03. 0minminxTTxTTdDjwdD这样：第89页/共154页)60(760041. 0071. 0R 030.

39、 00929.59工件定位孔尺寸：工件定位孔尺寸：g6的心轴尺寸的心轴尺寸010. 0029. 0929.590019. 0919.59第90页/共154页（2）过盈配合圆柱心轴）过盈配合圆柱心轴 圆柱心轴中间的定位部圆柱心轴中间的定位部分与工件孔用过盈配合（分与工件孔用过盈配合（如图）。如图）。 采用过盈心轴，装卸工采用过盈心轴，装卸工件比较费时，但由于孔与件比较费时，但由于孔与轴间无间隙，轴间无间隙，基准位置误基准位置误差为零差为零，所以定心精度较，所以定心精度较高高第91页/共154页( 3)圆锥心轴圆锥心轴 圆锥心轴（如下图）一般具有很小的圆锥心轴（如下图）一般具有很小的锥度锥度K，通

40、常，通常K=1:50001:1000。对于。对于磨床用的圆锥心轴，其锥度可以更小，磨床用的圆锥心轴，其锥度可以更小，如如K1:100001:5000。 采用圆锥心轴采用圆锥心轴，孔、轴间的间隙得以消除，定心精度，孔、轴间的间隙得以消除，定心精度较高，可达较高，可达0.005，0.01mm。第92页/共154页第93页/共154页(4) 定位销定位销第94页/共154页(5) 圆锥销圆锥销第95页/共154页（三）工件以外圆柱面定位（三）工件以外圆柱面定位 工件以外圆作为定位基准时，可以工件以外圆作为定位基准时，可以在在V形块、圆孔、半圆孔、定心夹紧装形块、圆孔、半圆孔、定心夹紧装置中定位，其中

41、最常用的是在置中定位，其中最常用的是在V形块中形块中定位。定位。第96页/共154页（1）在）在V形块中定位形块中定位 定位基准不论是完整的圆柱面还是局定位基准不论是完整的圆柱面还是局部圆弧面，都可以采用部圆弧面，都可以采用V形块定位。它形块定位。它的最大特点是对中性好，即工件定位外的最大特点是对中性好，即工件定位外圆的轴线与圆的轴线与V形块两斜面对称轴线保证形块两斜面对称轴线保证重合，不受定位外圆直径误差的影响。重合，不受定位外圆直径误差的影响。对加工表面与外圆轴线有对称度要求的对加工表面与外圆轴线有对称度要求的工件，常采用工件，常采用V形块定位。形块定位。第97页/共154页A） V形块的

42、结构及安装尺寸形块的结构及安装尺寸第98页/共154页)22sin(21tgNdHT第99页/共154页B）工件以外圆在）工件以外圆在V形块上定位时的基准位形块上定位时的基准位置误差置误差第100页/共154页第101页/共154页第102页/共154页第103页/共154页（2）在圆柱孔中定位）在圆柱孔中定位 工件以外圆在圆柱孔中定位，与前述工件以外圆在圆柱孔中定位，与前述的孔在心轴或定位销上定位情况相似，的孔在心轴或定位销上定位情况相似，只是外圆与孔的作用正好对换。其定位只是外圆与孔的作用正好对换。其定位误差为：误差为：)()(2min任意方向接触固定边接触xTTTTdDjwdDjw第10

43、4页/共154页（3）在半圆孔中定位）在半圆孔中定位 对于工件尺寸较大或定位外圆不便于对于工件尺寸较大或定位外圆不便于直接插入定位圆孔时，可用半圆孔定位直接插入定位圆孔时，可用半圆孔定位。采用这种定位方法时，定位元件为切。采用这种定位方法时，定位元件为切成两半的定位套，其下半部（如下图中成两半的定位套，其下半部（如下图中件件1）。固定在夹具体上半部（件）。固定在夹具体上半部（件2）装）装在铰链盖板上，前者起定位作用，后者在铰链盖板上，前者起定位作用，后者起夹紧作用。起夹紧作用。第105页/共154页第106页/共154页2dDjwTT 基准位置误差：基准位置误差：第107页/共154页（四）工

44、件以特殊表面定位（四）工件以特殊表面定位第108页/共154页 （五）工件以一组基准定位（五）工件以一组基准定位 1用一面二孔定位用一面二孔定位 在加工箱体、壳体等类零件时，常用在加工箱体、壳体等类零件时，常用一个平面和两个圆柱孔定位。两个圆柱一个平面和两个圆柱孔定位。两个圆柱孔可以是工件结构上原有的，也可以是孔可以是工件结构上原有的，也可以是为定位需要而专门加工的工艺孔。为定位需要而专门加工的工艺孔。第109页/共154页1）减小第二定位销的直径）减小第二定位销的直径 这可使孔与销之间的间隙增大，用以补偿这可使孔与销之间的间隙增大，用以补偿中心距的误差。为此，第二定位销的直径可中心距的误差。

45、为此，第二定位销的直径可按下述方法计算。按下述方法计算。 假定工件两个孔径最小极限尺寸分别为假定工件两个孔径最小极限尺寸分别为D1，D2两定位销最大直径分别为两定位销最大直径分别为d1，d2；销与孔；销与孔间最小间隙为间最小间隙为x1min=D1-d1, x2min=D2-d2；两定；两定位孔中心距及偏差为位孔中心距及偏差为L LD; 两定位销中心两定位销中心距及偏差为距及偏差为L Ld。第110页/共154页第111页/共154页 当在一种极端情况下，即两定位基当在一种极端情况下，即两定位基准孔的孔径及孔心距都是最小极限尺寸准孔的孔径及孔心距都是最小极限尺寸，而两定位销的直径及销心距都是最大

46、，而两定位销的直径及销心距都是最大极限尺寸时，仍能保证工件顺利装卸。极限尺寸时，仍能保证工件顺利装卸。则由上图所示的几何关系得：则由上图所示的几何关系得：第112页/共154页第113页/共154页第114页/共154页第115页/共154页这种定位方法产生的基准位置误差如这种定位方法产生的基准位置误差如下：下： 由于孔与销是属间隙配合，对单个由于孔与销是属间隙配合，对单个孔来说，各方向基准位置误差即为孔孔来说，各方向基准位置误差即为孔的中心位置变动量：的中心位置变动量：minxTTdDjw第116页/共154页DxjwxjwdDxjwLxTT212min1111dDdDyjwdDyjwLLx

47、TTxTT22min22min112211两销在两销在X、Y方向上的基准位置误差为：方向上的基准位置误差为：第117页/共154页第118页/共154页 对两孔来说，基准位置误差为两孔连心线对两孔来说，基准位置误差为两孔连心线相对两销连心线偏转时所造成的转角误差：相对两销连心线偏转时所造成的转角误差：LOOOOarctg221122min111111xTTOOdDyjw22min222222xTTOOdDyjwLxTTxTTarctgdDdD2min222min111第119页/共154页 2）将第二定位销作成菱形销（削边销）将第二定位销作成菱形销（削边销） 这是经常采用的一种办法，如图所这是

48、经常采用的一种办法，如图所示。将第二定位销作成菱形，只在垂直于示。将第二定位销作成菱形，只在垂直于连心线连心线O1O2方向上保留局部圆柱面，其方向上保留局部圆柱面，其直径的基本尺寸与孔径的相同，公差带按直径的基本尺寸与孔径的相同，公差带按f7或或g6选取，这样使得孔与销间的最小间选取，这样使得孔与销间的最小间隙减小，从而减小转角误差。隙减小，从而减小转角误差。第120页/共154页第121页/共154页第122页/共154页2min2min22min22min2222222222222221)(21)()(41)2()2()2()2(DabxaxDbabxDbaaxDbaadDbdbaD第12

49、3页/共154页 由于菱形销结构尺寸已标准化，尺寸由于菱形销结构尺寸已标准化，尺寸b可参照标准选取，由上式计算可参照标准选取，由上式计算x2min，然，然后按后按d2=D2- x2min 确定定位销的最大直径确定定位销的最大直径，并由，并由h7或或h6确定确定d2的公差。最后计算的公差。最后计算最大转角误差最大转角误差2，以判断上述设计是否，以判断上述设计是否满足加工要求，否则就需要对有关参数满足加工要求，否则就需要对有关参数作适当调整。作适当调整。第124页/共154页(2)以一面一孔定位以一面一孔定位第125页/共154页（一）定位误差及其产生原因（一）定位误差及其产生原因 同批工件在夹具

50、中定位时，工序基准同批工件在夹具中定位时，工序基准位置在工序尺寸方向的最大变动量。称位置在工序尺寸方向的最大变动量。称为定位误差，以为定位误差，以 dw表示。引起定位误差表示。引起定位误差的原因为：的原因为： 1、由基准不重合误差、由基准不重合误差 bc引起的定位引起的定位误差误差 2、由基准位置误差、由基准位置误差 jw引起的定位误引起的定位误差差第126页/共154页1、由、由 bc引起的定位误差引起的定位误差 在研究夹具的定位方案中，若工件在研究夹具的定位方案中，若工件的工序基准与定位基准不重合，就会导的工序基准与定位基准不重合，就会导致工序基准相对定位基准的位置产生变致工序基准相对定位

51、基准的位置产生变动，即产生了基准不重合误差动，即产生了基准不重合误差 bc ，这，这对定位误差有直接的影响。对定位误差有直接的影响。 bc的的数值一般等于定位基准到工序数值一般等于定位基准到工序基准间的尺寸（简称定值尺寸）的公差基准间的尺寸（简称定值尺寸）的公差。第127页/共154页 例如例如 如图所示，图如图所示，图a中工件各面在中工件各面在前工序中都已加工好，现要求铣一通槽，前工序中都已加工好，现要求铣一通槽，要求保证工序尺寸要求保证工序尺寸A，B，C，其定位方，其定位方案如图案如图b所示。现分析尺寸所示。现分析尺寸B加工时的有加工时的有关误差关误差LbcTL 2LbcTL 2第128页

52、/共154页第129页/共154页 bc在工序尺寸方向上的分量（投在工序尺寸方向上的分量（投影），即为影），即为 bc 引起的定位误差引起的定位误差 dw= bccos 式中式中 定位尺寸与工序尺寸方定位尺寸与工序尺寸方向间的夹角。向间的夹角。 注意：定位尺寸有可能是某一尺寸注意：定位尺寸有可能是某一尺寸链中的封闭环，此时应按尺寸链原理链中的封闭环，此时应按尺寸链原理计算出该尺寸公差。计算出该尺寸公差。第130页/共154页2由由 jw引起的定位误差引起的定位误差 jw在工序尺寸方向上的分量（投在工序尺寸方向上的分量（投影），即为影），即为 jw 引起的定位误差引起的定位误差 dw= jwco

53、s 式中式中 基准位移方向与工序尺寸方基准位移方向与工序尺寸方向间的夹角。向间的夹角。第131页/共154页 （二）定位误差的计算（二）定位误差的计算 定位误差的计算，有两种方法。定位误差的计算，有两种方法。 1用用 bc和和 jw两项误差合成法计算定位误两项误差合成法计算定位误差差 定位误差是由定位误差是由 bc和和 jw所引起，因此首先所引起，因此首先求出求出 bc和和 jw的大小，然后取它们在工序尺的大小，然后取它们在工序尺寸方向上的分量的代数和，即为所求定位误寸方向上的分量的代数和，即为所求定位误差。其一般计算式是差。其一般计算式是 dw= bccos jwcos 当当 bc和和 jw

54、的方向相同时取的方向相同时取“”号，相号，相反时取反时取“”号号.第132页/共154页例题例题2 如图所示，一圆盘形工件在如图所示，一圆盘形工件在V形形块上定位钻孔，孔的位置尺寸的标注方块上定位钻孔，孔的位置尺寸的标注方法假定有三种，其相应工序尺寸力法假定有三种，其相应工序尺寸力A，B，C（图（图a），求相应的定位误差。），求相应的定位误差。第133页/共154页Td/2第134页/共154页第135页/共154页第136页/共154页第137页/共154页例题例题3 如图所示，工件以如图所示，工件以E、D两平两平面为定位基准铣平面面为定位基准铣平面F，要求保证工，要求保证工序尺寸序尺寸A。

55、假设。假设E、D两平面已精加工，两平面已精加工，与定位元件接触良好。求尺寸与定位元件接触良好。求尺寸A的定的定位误差。位误差。第138页/共154页第139页/共154页例题例题4 在一轴上铣在一轴上铣平面，要求保证的工平面，要求保证的工序尺寸为序尺寸为A，与定位，与定位有关的尺寸及定位方有关的尺寸及定位方案如图所示，求对尺案如图所示，求对尺寸寸A的定位误差。的定位误差。第140页/共154页第141页/共154页 2用微分法计算定位误差。用微分法计算定位误差。 定位误差的微分计算法尺寸链计算方定位误差的微分计算法尺寸链计算方法实质上是一样的。现举例说明如下。法实质上是一样的。现举例说明如下。

56、 由于定位误差是工序基准位置在工序由于定位误差是工序基准位置在工序尺寸方向上的变动量，因此首先把工序尺寸方向上的变动量，因此首先把工序基准与夹具上的基准与夹具上的c点相连，并找出在工序点相连，并找出在工序尺寸方向上的分量、，然后由图示几何尺寸方向上的分量、，然后由图示几何关系得关系得y的函数式。对上式微分，得到：的函数式。对上式微分，得到：第142页/共154页采用微分法计算定位误差，省略了对上和的采用微分法计算定位误差，省略了对上和的逐项逐项计算及方向的判别，故在某些情况下，要比计算及方向的判别，故在某些情况下，要比逐项求和计算逐项求和计算方法简明，但其前提是能建立各有关参数的方法简明，但其

57、前提是能建立各有关参数的函数式，当夹函数式，当夹具结构很复杂时，有时不一定能做到这一点具结构很复杂时，有时不一定能做到这一点。 第143页/共154页分析计算定位误差的目的，是为了在夹具设计阶段对分析计算定位误差的目的，是为了在夹具设计阶段对定位方案能否保证加工要求有一个明确的概念。计算定位方案能否保证加工要求有一个明确的概念。计算出的出的定位误差只能占相应工序尺寸公差的一定比例，如果定位误差只能占相应工序尺寸公差的一定比例，如果占的占的比例过大，以致不能保证加工精度时，就必须采取相比例过大，以致不能保证加工精度时，就必须采取相应措应措施以提高定位精度。例如提高定位副的加工精度，采施以提高定位精度。例如提高定位副的加工精度，采用基用基准重合原则，或改用其他定位误差较小的定位方案等准重合原则，或改用其他定位误差较小的定位方案等。第144页/共154页第145页/共154页第146页/共154页第147页/共154页第148页/共154页第149页/共154页第150页/共154页第151页/共154页第152页/共154页第153页/共154页感谢您的观看。感谢您的观看。第154页/共154页