工件在夹具中的定位

工件在夹具中定位， （3）欠定位 工件在夹具中定位，如果根据加工要 ） 称为： 求应该消除的自由度未被支撑点限制时，称为：“欠定 位” 因此，欠定位方式进行加工， 因此，欠定位方式进行加工，必然无法保证工序所规 定的加工技术要求。如图4－ － 定的加工技术要求。如图 －5－12 (4)过定位 指工件上起各种不 过定位 同定位作用的定位表面，在定位时， 同定位作用的定位表面，在定位时， 实际所采用的定位支撑点数目， 实际所采用的定位支撑点数目，超 幻灯片 6 过规定的数目， 过规定的数目，因而使工件的位置 反而不确定。称谓:“过定位 过定位” 反而不确定。称谓 过定位”。 如图4－ － 所示 如图 －5－13所示 幻灯片 5
b
图4-5-11ａ是在一光轴上铣出一键槽。要求保证尺寸 ａ是在一光轴上铣出一键槽。 以及键槽与轴线的平行度∆P•X。按此加工要求， Ｈ+∆H 以及键槽与轴线的平行度 。按此加工要求， 工件可以放在Ｖ型铁上定位。 工件可以放在Ｖ型铁上定位。 V型铁定位与四个支撑点定位效果相同如图 型铁定位与四个支撑点定位效果相同如图 V型铁约束了 ．Z．X．Z四个自由度 型铁约束了X． ． ． 四个自由度 型铁约束了 剩下未限制， 剩下未限制，但对铣此键槽所规定的技术要求并无 影响。 影响。
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实质上，这时所限制的自由度，仍然只有五个 ． ． ． ． 实质上，这时所限制的自由度，仍然只有五个X．Y．Z．X．Y 并非七个。由此可见，象这种只不过是形式上的过定位， 并非七个。由此可见，象这种只不过是形式上的过定位，实际上 是完全可用的。 是完全可用的。 根据定位基本定律的分析已属过定位， ｂ根据定位基本定律的分析已属过定位，而且重复限制相同自 由度的定位支承点之间，又存在严重的干涉和冲突， 由度的定位支承点之间，又存在严重的干涉和冲突，以致造成工 件或夹具的变形，从而明显影响定位精度，则对这种类型的过定 件或夹具的变形，从而明显影响定位精度， 严禁采用。 位，严禁采用。 例图4－ － 所示 所示， 例图 －5－15所示，图4－5－16所示 － － 所示
第二节 工件在夹具中的定位 一、工件定位的基本原理 在夹具设计的定位分析中， 在夹具设计的定位分析中，常用 X、Y、Z 分别表示 、 、 轴和Z轴的移动自由度 沿X轴、 Y轴和 轴的移动自由度；图 X、Y、Z 分别表 轴 轴和 轴的移动自由度； 、 、 示绕X轴 轴和Z轴的转动自由度 示绕 轴、Y轴和 轴的转动自由度。 轴和 轴的转动自由度。 未定位前的工件即相当于自由刚体， 未定位前的工件即相当于自由刚体，是无法进行加工 要使工件在夹具中有一个正确位置， 的。要使工件在夹具中有一个正确位置，必须对影响工 件加工面位置精度的自由度加以限制。 件加工面位置精度的自由度加以限制 。 在这里用定位支 承点来约束工件运动自由度以达到工件定位的目的。 承点来约束工件运动自由度以达到工件定位的目的。
例:在链杆上钻大孔
(２)准定位 准定位
工件在夹具中定位， 工件在夹具中定位，如果支承点不是六
个，但完全约束了按加工要求需要约束的工件自由度数 目时，这种定位方式称为“准定位” 目时，这种定位方式称为“准定位”。 如图4-5-9ａ所示工件，在加工上表面时，要求保证工 ａ所示工件，在加工上表面时， 如图 件的厚度尺寸Ｈ及平行度 由分析可知， 件的厚度尺寸Ｈ及平行度δa ，由分析可知，工件的三个 自由度Z．X．Y 对加工要求有直接影响，因此在加工前 自由度 ． ． 对加工要求有直接影响， 必需予以约束。 必需予以约束。
如图的定位方ห้องสมุดไป่ตู้ 限制了工件三个自由度， 限制了工件三个自由度， 剩下X． ． 剩下 ．Y．Z 虽然未
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加以限制，但对保持工序所规定的尺寸Ｈ和平行度 要求而言 要求而言， 加以限制，但对保持工序所规定的尺寸Ｈ和平行度δ要求而言， 则无丝毫影响。 则无丝毫影响。
注意：在限制工件自由度时，是以未被夹紧为前提的。 注意：在限制工件自由度时，是以未被夹紧为前提的。 因此这时工件除了纯粹在其自重力作用下， 因此这时工件除了纯粹在其自重力作用下，而使其与 定位面保持接触外，别无任何其它外力作用其上。 定位面保持接触外，别无任何其它外力作用其上。简而言 在分析工件定位问题时，是不考虑夹紧力的影响。 之，在分析工件定位问题时，是不考虑夹紧力的影响。 通过上例的分析，还可以看出， 通过上例的分析，还可以看出，工件在定位中究竟需要 限制几个自由度，完全是由工件的加工技术要求所决定。 限制几个自由度，完全是由工件的加工技术要求所决定。 例 ： 图 4－5－10ａ工件 ， 在卧式铣床上铣阶梯面时 ， 要求如图所 － － ａ 工件， 在卧式铣床上铣阶梯面时，
主定位面XOY---三个支承点限制 主定位面XOY---三个支承点限制 XOY--三个自由度。 了X、Y、Z 三个自由度。 导向定位面XOZ--两个支承点限制了 XOZ--两个支承点限制了Y 导向定位面XOZ--两个支承点限制了Y、Z 两个自由度 止推定位面ZOY--一个支承点限制了X最后一个自由 止推定位面ZOY--一个支承点限制了X ZOY--一个支承点限制了 度 六点分布的合理配置： 六点分布的合理配置： 主定位面上的三点不能位于同一直线， 主定位面上的三点不能位于同一直线，否则三点只能 限制两个自由度的作用。 限制两个自由度的作用。同时三个支承点构成的三角形 越大，则工件定位愈稳定， 越大，则工件定位愈稳定，也就更好的保证工件表面间 的位置精度。 的位置精度。
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2.定位分析小结 定位分析小结 工件在夹具中定位正确与否， (1)工件在夹具中定位正确与否，可先将各式各样的 定位元件转化成支承点，然后按定位基本原理来分析。 定位元件转化成支承点，然后按定位基本原理来分析。 (2)工件应该消除的自由度数目，由工件在该工序的加 工件应该消除的自由度数目， 工件应该消除的自由度数目 工要求所决定。但是， 工要求所决定。但是，有时为了安全可靠或减少夹紧力 等，定位元件实际限制工件自由度数目可多于按工序要 求必需消除的自由度数目，如图4-5-17但不包括重复定位 求必需消除的自由度数目，如图 但不包括重复定位 情况。 情况。 (3)根据加工要求，采用“完全定 根据加工要求， 根据加工要求 采用“ 准定位”都是合理的， 位”、“准定位”都是合理的，“欠定 是不允许的。 位”是不允许的。 当支承点数目虽然等于或多于需要 消除的自由度数目， 消除的自由度数目，但并未完全限 制应消除的自由度时，仍属于“ 制应消除的自由度时，仍属于“欠 定位” 甚至即是“欠定位” 定位”，甚至即是“欠定位”又是 “过定位”。
1.六点定位原则 1.六点定位原则 要使工件在空间有确定的位置， 要使工件在空间有确定的位置，就必 须约束六个自由度。 须约束六个自由度。
在机械加工中， 在机械加工中，要完全确定工件的正确位 置，必须用六个相应的支承点来限制工件的 六个自由度，称为工件的“六点定位原则” 六个自由度，称为工件的“六点定位原则”。
用了四个定位支承点去限制上述三 个自由度， 个自由度，则必然会出现同一个自 由度同时被两个或两个以上的定位 支承点所重复限制的矛盾。 支承点所重复限制的矛盾。这一矛 盾便造成工件定位的不确定违反了 工件定位的目的。 工件定位的目的。这是所不希望出
在滚齿机（或插齿机）上加工齿轮时，见图4-5-14 例：在滚齿机（或插齿机）上加工齿轮时，见图 工件孔套在长心轴上，限制X 工件孔套在长心轴上，限制X．Y．X．Y．自由度 工件靠住支撑凸台平面，限制三个自由度Z 工件靠住支撑凸台平面，限制三个自由度Z．X．Y ⌢ ⌢ 这属于超定位。 是被心轴和支承凸台所重复限制的。 这属于超定位。 X．Y 是被心轴和支承凸台所重复限制的。 因此，这里发生重复限制同一自由度的矛盾。 因此，这里发生重复限制同一自由度的矛盾。 过定位方式实际上能否允许采用，也主要是从这一矛 过定位方式实际上能否允许采用， 盾所造成的后果来判断和取舍的。 虽然形式上属于过定位， ａ虽然形式上属于过定位，但 是重复限制相同自由度的定位支承 点之间，并未互相干涉或冲突， 点之间，并未互相干涉或冲突，则 这种过定位方式仍属可用。
夹具Ａ面为主定位面: 约束了Ｚ、Ｘ、Ｙ Ｚ、Ｘ、Ｙ三个自由度 夹具Ａ面为主定位面: 约束了Ｚ、Ｘ、Ｙ三个自由度 窄长面Ｂ为导向定位面: 约束了Ｘ 窄长面Ｂ为导向定位面: 约束了Ｘ和Ｚ两个自由度 端面Ｃ为止推定位面: 约束了Ｙ 端面Ｃ为止推定位面: 约束了Ｙ 这样工件的六个自由度完全受到约束， 这样工件的六个自由度完全受到约束，使工件在夹具 中处于完全确定的位置。
示。 要保证尺寸ｈ和平行度δc，需要约束Z．X．Y三个自由度 要保证尺寸ｈ和平行度δc，需要约束Z．X．Y三个自由度 要保证尺寸ｂ和平行度δd，需要约束X． ． 自由度 要保证尺寸ｂ和平行度 ，需要约束 ．Y．Z自由度 共需约束X． ． ． ． 五个自由度 共需约束 ．X．Y．Z．Z五个自由度 夹具定位方式： 夹具定位方式： A面约束 ．X．Y自由度 面约束Z． ． 自由度 面约束 B面约束 ．Z自由度 面约束X． 自由度 面约束
导向定位面上的两个支承点不能在垂直于主定位面的 同一条直线上，否则Z 的自由度没被限制， 同一条直线上，否则 的自由度没被限制，而X 的自由 度却同时被XOY与XOZ上的支承点同时限制，使工件位 上的支承点同时限制， 度却同时被 与 上的支承点同时限制 置反而不能确定。 置反而不能确定。同时两支承点的距离愈远则工件愈稳 固可靠。一般选取工件上窄长表面作为导向定位面。 固可靠。一般选取工件上窄长表面作为导向定位面。 (１)完全定位 有六个支承点，将工件的六个自由 完全定位---有六个支承点 １ 完全定位 有六个支承点， 度 全部限制住，使工件在夹具中占有完全确定的位置， 全部限制住，使工件在夹具中占有完全确定的位置，这 种定位方式称为“完全定位” 种定位方式称为“完全定位”。
例图4-5-18 例图 (4)正确处理过定位 过 定位一般应避免， 定位一般应避免，但在设计定 位方案时， 位方案时，不能简单地肯定或 否定， 否定，应根据具体情况作具体 分析。如果需要采用过定位， 分析。如果需要采用过定位， 应该使其所产生的不良后果减 小到允许的程度。 小到允许的程度。 (5)当定位元件本身能沿某 当定位元件本身能沿某 方向移（或转）动时， 方向移（或转）动时，则将失去 限制工件在该方向上移（或转） 限制工件在该方向上移（或转） 动的能力。如图4-5-18ａ所示， 动的能力。如图 ａ所示， 本来一般短Ｖ形块具有两个支承点的作用， 本来一般短Ｖ形块具有两个支承点的作用，限制工件的 ⌢ 两个自由度，但这里因活动Ｖ形块能沿Ｘ X和Z两个自由度，但这里因活动Ｖ形块能沿Ｘ轴向移 ⌢ 的能力， 动，失去限制 X 的能力，而只保留了限制工件 Z 自由度 课件4-5-2-1.ppt 的能力 1
要保证尺寸H及槽底与 面间 要保证尺寸 及槽底与A面间 及槽底与 的平行度为δa，就要以A面定位 的平行度为 ，就要以 面定位 约束住Z． ． 三个自由度。 约束住 ．X．Y 三个自由度。 要保证尺寸b及槽侧面与 及槽侧面与B面 要保证尺寸 及槽侧面与 面 的平行度为δb 要以B面为定位 的平行度为 ，要以 面为定位 需要约束住X． 自由度 自由度。 面，需要约束住 ．Z自由度。 要保证尺寸L，就要约束住 要保证尺寸 ， Y． 自由度。 ． 自由度。 综合起来， 所示夹具定位方案。 综合起来，图ｂ所示夹具定位方案。
例，图4－5－14齿轮坯上作为定位基准的 － － 齿轮坯上作为定位基准的 内孔和端面， 内孔和端面，往往是在一次装夹中一同加 工出来的，内孔和端面具有很高的垂直度。 工出来的，内孔和端面具有很高的垂直度。 虽然X． 被重复限制 被重复限制， 虽然 ．Y被重复限制，但因为定位基准之 间保证了较高的位置精度， 间保证了较高的位置精度，并不会引起相干 涉和冲突。 涉和冲突。