工件的定位原理及方法簡介

1、工件以一面兩孔定位時，為什么要用一個圓柱銷和一個菱形銷且菱形銷怎么是限制一個自由度？一個零件有六個自由度，平移四向、上下兩向、旋轉(zhuǎn)兩向。一銷可消除平移四向、旋轉(zhuǎn)一向和向下移動三個自由度，再加一銷會產(chǎn)生過定位問題，所以，改用菱形銷，只留一個向上的自由度。自由度有計算公式，點、線接觸為高付，面接觸為低付。平面自由度計算公式F=3n-(2p+3q),n為自由構(gòu)件數(shù)目（不含支架），p為低副數(shù)，q為高副數(shù)目 數(shù)控機床上工件定位的原理在機械加工過程中為確保加工精度，在數(shù)控機床上加工零件時，必須先使工件在機床上占據(jù)一個正確的位置，即定位，然后將其夾緊。這種定位與夾緊的過程稱為工件的裝夾。用于裝夾工件的工藝裝

2、備就是機床夾具。 1 工件定位的基本原理 六點定位廈理 工件在空問具有六個自由度，即沿x、y、z三個直角坐標軸方向的移動自由度和繞這三個坐標軸的轉(zhuǎn)動自由度因此，要完全確定工件的位置，就必須消除這六個自由度，通常用六個支承點(即定位元件)來限制關(guān)鍵的六個自由度，其中每一個支承點限制相應的一個自由度，在如y平面上，不在同一直線上的三個支承點限制了工件的王、于三個自由度，這個平面稱為主基準面；在平面上沿長度方向布置的兩個支承點限制了工件的拿兩個自由度，這個平面稱為導向平面；工件在xoz乎面上，被一個支承點限制了，一個自由度，這個平面稱為止動平面。 工件的六個自由度綜上所述，若要使工件在央具中獲得唯一

3、確定的位置就需要在夾具上合理設(shè)置相當于定位元件的六個支承點使工件的定位基準與定位元件緊貼接觸，即可消除工件的所有六個自由度這就是工件的六苣定位原理。 工件的六點定位(2)六點定位原理的應用 六點定位原理對于任何形狀工件的定位都是適用的，如果違背這個原理，工件在央具中的位置就不能完全確定。然而用工件六點定位原理進行定位時，必須根據(jù)具體加工要求靈活運用工件形狀不同t定位表面不同，定位點的分布情況會各不相同，宗旨是使用最簡單的定位方法，使工件在夾具中迅速獲得正確的位置。 工件應限自由度的確定完全定位。工件的六個自由度全部被夾具中的定位元件所限制，而在夾具中占有完全確定的唯一位置，稱為完全定位。 不完

4、全定位。根據(jù)工件加工表面的不同加工要求定位支承點的數(shù)目可以少于六個。有些自由度對加工要求有影響，有些自由度對加工要求無影響，只要確定與加工要求有關(guān)的支承點，就可以用較少的定位元件達到定位的要求，這種定位情況稱為不完全定位。不完全定位是允許的，下面舉例說明。 在數(shù)控機床上工件定位與裝夾的重要性 五點定位鉆削加丁小孔，工件以內(nèi)孔和一個端面在夾具的心軸和平面上定位，限制工件五個自由度，相當于五個支承點定位。工件繞心軸的轉(zhuǎn)動；不影響對小孔tD的加工要求。 四點定位銑削加工通槽B，工件以長外圓在夾具的雙v形塊上定位，限制工件的四個自由度，相當于四個支承點定位。工件的f、i兩個自由度不影響對通槽B的加工要

5、求。 欠定位。按照加工要求應該限制的自由度投有被限制的定位稱為盆定位。欠定位是不允許的+斟為欠定位保證不了加工要求。如銑削零件上的通槽，應該限制三個自由度以保證槽底面與A面的平行度及尺寸兩項加工要求；應該限制兩個自由度以保證槽側(cè)面與B面的平行度及尺寸30mmo lmm兩項加工要求；自由度不影響通槽加工，可以不限制。如果沒有限制就無法保證；如果瑩、或蘿沒有限制，槽底與A面的平行度就不能保證。 欠定位示例過定位。工件的一個或幾個自由度被不同的定位元件重復限制的定位稱為過定位。當過定位導致工件或定位元件變形，髟響加丁精度時。應該嚴禁采用。但當過定位并不影響加工精度，反而對提高加工精度有利時，也可以采

6、用，要具體情況具體分析。 常見的幾種過定位示例(3)定位與夾緊的關(guān)系 定位與夾緊的任務是不同的，兩者不能互相取代。若認為工件被夾緊后，其位置不能動了，所以自由度都已限制了，這種理解是錯誤的定位與夾緊的關(guān)系，工在支承平面1和兩個長圓柱銷2上定位，工件放在實線和虛線位置都可以被夾緊，但是工件在x方向的位置不能確定，鉆出的孔其位置也不確定(出現(xiàn)尺寸A和A)。只有在x方向設(shè)置一個擋銷時，才能保證鉆出的孔在x方向獲得確定的位置。另一方面，若認為工件在擋銷的反方向仍然有移動的可能性，因此位置不確定，這種理解也是錯誤的。定位時，必須使工件的定位基準緊貼在夾具的定位元件上，否則不稱其為定位，而夾緊是使工件不離

7、開定位元件。六點定位原理百科名片六點定位原理 是指 工件在空間具有六個自由度，即沿x、y、z三個直角坐標軸方向的移動自由度和繞這三個坐標軸的轉(zhuǎn)動自由度 。因此，要完全確定工件的位置，就必須消除這六個自由度，通常用六個支承點（即定位元件）來限制工件的六個自由度，其中每一個支承點限制相應的一個自由度。目錄六點定位原理的應用 工件的定位 1. l） 完全定位 2. 2）不完全定位 3. 3）欠定 4. 4）過定位工件定位的實質(zhì) 避免過定位的措施六點定位原理的應用 工件的定位 1. l） 完全定位 2. 2）不完全定位 3. 3）欠定 4. 4）過定位工件定位的實質(zhì) 避免過定位的措施展開六點定位原理的

8、應用六點定位原理對于任何形狀工件的定位都是適用的，如果違背這個原理，工件在夾具中的位置就不能完全確定。然而，用工件六點定位原理進行定位時，必須根據(jù)具體加工要求靈活運用，工件形狀不同，定位表面不同，定位點的布置情況會各不相同，宗旨是使用最簡單的定位方法，使工件在夾具中迅速獲得正確的位置。 工件的定位l） 完全定位工件的六個自由度全部被夾具中的定位元件所限制，而在夾具中占有完全確定的惟一位置，稱為完全定位。 2）不完全定位根據(jù)工件加工表面的不同加工要求，定位支承點的數(shù)目可以少于六個。有些自由度對加工要求有影響，有些自由度對加工要求無影響，這種定位情況稱為不完全定位。不完全定位是允許的， 3）欠定位

9、 按照加工要求應該限制的自由度沒有被限制的定位稱為欠定位。欠定位是不允許的。因為欠定位保證不了加工要求。 4）過定位工件的一個或幾個自由度被不同的定位元件重復限制的定位稱為過定位。當過定位導致工件或定位元件變形，影響加工精度時，應該嚴禁采用。但當過定位并不影響加工精度，反而對提高加工精度有利時，也可以采用。各類鉗加工和機加工都會用到。 工件定位的實質(zhì)工件定位的實質(zhì)就是使工件在夾具中占據(jù)確定的位置，因此工件的定位問題可轉(zhuǎn)化為在空間直角坐標系中決定剛體坐標位置的問題來討論。在空間直角坐標系中，剛體具有六個自由度，即沿X、Y、Z軸移動的三個自由度和繞此三軸旋轉(zhuǎn)的三個自由度。用六個合理分布的支承點限制

10、工件的六個自由度，使工件在夾具中占據(jù)正確的位置，稱為六點定位法則。人們在闡述六點定位法則時常以圖1所示銑不通槽的例子來加以說明：a1、a2、a3三個點體現(xiàn)主定位面A，限制X、Y方向的旋轉(zhuǎn)自由度和Z方向的移動自由度；a4、a5兩個點體現(xiàn)側(cè)面B，限制X方向的移動自由度和Z方向的旋轉(zhuǎn)自由度；a6點體現(xiàn)止推面C，限制Y方向的移動自由度。這樣，工件的六個自由度全部被限制，稱為完全定位。當然，定位只是保證工件在夾具中的位置確定，并不能保證在加工中工件不移動，故還需夾緊。定位和夾緊是兩個不同的概念。 避免過定位的措施1. 提高夾具定位面和工件定位基準面的加工精度是避免過定位的根本方法。 2. 由于夾具加工精

11、度的提高有一定限度，因此采用兩種定位方式組合定位時，應以一種定位方式為主，減輕另一種定位方式的干涉，如采用長芯軸和小端面組合或短芯軸和大端面組合，或工件以一面雙孔定位時，一個銷采用菱形銷等。從本質(zhì)上說，這也是另一種提高夾具定4 位面精度的方法。 3. 利用工件定位面和夾具定位面之間的間隙和定位元件的彈性變形來補償誤差，減輕干涉。在分析和判斷兩種定位方式在誤差作用下屬于干涉還是過定位時，必須對誤差、間隙和彈性變形進行綜合計算，同時根據(jù)工件的加工精度要求才能作出正確判斷。從廣義上講，只要采用的定位方式能使工件定位準確，并能保證加工精度，則這種定位方式就不屬于過定位，就可以使用。第二節(jié) 工件定位原理

12、 任何一個工件在夾具中未定位前，都可看成為在空間直角坐標系中的自由物體，即都有 六個自由度：沿三個坐標軸的移動自由度，和繞三個坐標軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動自由度。工件定位的實質(zhì)就是用定位元件來阻止工件的移動或轉(zhuǎn)動，從而限制工件的自由度。 圖9-5 六個自由度物體的六個自由度六點定位原理： 圖9-6六點定位在機械加工中，要完全確定工件在夾具中的正確位置，必須用六個相應的支承點來限制工件的六個自由度，稱為“六點定位原理”。 六點定位原理動態(tài)演示一、完全定位工件在夾具中定位，若六個自由度都被限制時，稱為完全定位。 圖9-2a所示的零件，在加工D孔時要求孔中心線垂直于底面，并保證尺寸A和B。由此可見，在鉆孔工序中

13、，工件的六個自由度必須被完全限制，才能保證技術(shù)要求。其定位方案如圖92b所示。其底面的二個支承板（相當于一個面）可抽象為三個支承點限制 三個自由度；左側(cè)面的二個支承釘可抽象為二個支承點限制二個自由度；后面的一個支承釘可抽象為一個支承點限制Y一個自由度。這樣，工件的六個自由度被這抽象出的六個點完全限制，從而實現(xiàn)工件的完全定位（見圖97c），在機床工作臺或夾具上只要工件緊靠這些支承，位置就被確定。 (a) (b) (c)圖9-7 工件鉆孔工序定位方案分析 a）工序圖 b）定位方案 c）自由度分析 圖9-3為加工連桿小頭孔時的定位方案。夾具的支承面1相當于三個支承點，限制Z、X、Y 三個自由度，短圓

14、銷2相當于二個支承點，限制X、Y兩個自由度，擋銷3相當于一個支承點，限 Z 自由度。工件定位時，六個自由度被完全限制，也是完全定位。 二、不完全定位 不完全定位也稱部分定位。在定位過程中，根據(jù)加工要求，沒有必要限制工件的全部自由度，這樣的定位，稱為不完全定位。 例如，在車床上車一軸徑，要求保證直徑的尺寸精度。在工件裝夾過程中，三爪夾盤眼制四個自由度，而工件沿主軸中心線的移動和轉(zhuǎn)動這兩個自由度沒有被限制，也沒有必要限制，就可保證直徑的尺寸精度。再如，在一個光軸上銑鍵槽時，因鍵槽在四周上的位置無任何要求，故繞工件軸線轉(zhuǎn)動的自由度不必限制，只需限制住其余五個自由度即可。顯然上述這兩例都是不完全定位。

15、 三、欠定位 根據(jù)工件的加工要求，應該限制的自由度沒有被限制的定位，稱為欠定位。欠定位無法 保證加工精度，是絕對不允許存在的。例如，在圖92中若去掉xOZ平面上的支承點，則尺寸B的精度就無法保證。顯然這種欠定位是不允許的。 四、過定位 過定位也叫重復定位。它是指幾個定位支承點重復限制一個或幾個自由度的定位。工件是否允許過定位存在應根據(jù)具體情況而定。 工件以形狀精度和位置精度很低的毛坯表面作為定位基準時，往往會引起工件無法安裝或工件本身的很大彈性變形，所以不允許出現(xiàn)過定位；而對于采用形位精度很高的表面作為定位基誰時，為了提高工件定位的穩(wěn)定性和剛度，在一定的條件下是允許采用過定位的，所以不能機械地

16、一概否定過定位。 圖9-4a為加工連桿小頭孔時的定位方案，由于使用了長圓銷，且配合較緊，故限制了工件的X、Y、X、Y 四個自由度，而底面支承板限制了X、Y、Z 三個自由度。顯然在X、Y 方向出現(xiàn)了過定位。若連桿小頭孔中心線與端面有較大的垂直度誤差，則夾緊時會使連桿發(fā)生彈性變形，若在此情況下進行加工，則小孔與端面的垂直度就無法保證。若將長銷改為短銷，則可消除過定位，很容易保證小頭孔中心線與端面的垂直度（見圖9-3）。 圖94b表示了一面兩銷定位情況。兩個短銷同時限制了X自由度，當孔心距誤差較大時，會出現(xiàn)工件無法裝入的清況。為消除過定位，可將其中的一個銷在x方向進行削邊，從而使削邊銷不限制 X 自

17、由度（見第3節(jié)） a)連桿定位 b）工件以一面兩銷定位 圖9-8 連桿定位方案圖圖99 二種過定位情況910 滾齒時齒坯的過定位 圖910給出了合理使用過定位的實例。在滾齒機上加工齒形時，工件以內(nèi)孔和一端面作為定位基準，但由于齒坯加工時已經(jīng)保證了內(nèi)孔和端面的很高的垂直度，而定位心軸和支承凸臺也保證了很高的垂直度，即使它們存在一定程度的垂直度誤差，還可以通過工件內(nèi)孔與心軸配合的間隙來補償。因此這種過定位很好地保證了加工中工件的剛性和穩(wěn)定性，有利于保證精度。在此類情況下，過定位反而是必要的。 第二節(jié)：工件的安裝與基準 2 工件的安裝與基準工件的安裝可分為定位和夾緊兩個過程。在進行機械加工時，必須把

18、工件放在機床上，使它在夾緊之前就占有一個正確的位置，稱為定位。在加工過程中，為了使工件能承受切削力，并保持其正確的位置，還必須把它壓緊或夾牢，稱為夾緊。2.1工件的安裝安裝的正確與否直接影響加工精度，安裝是否方便和迅速，又會影響輔助時間的長短，從而影響到加工的生產(chǎn)率。因此，工件的安裝對于加工的經(jīng)濟性、質(zhì)量和效率有著重要的作用，必須給以足夠的重視。在各種不同的生產(chǎn)條件下加工時，工件可能有不同的安裝方法，但歸納起來大致有三種主要的方法：1直接找正安裝工件的定位過程可以由操作工人直接在機床上利用千分表、高度尺、劃線盤等工具，找正某些有相互位置要求的表面，然后夾緊工件，稱之為直接找正裝夾。形狀簡單的工

19、件，直接找正工件相關(guān)表面；復雜的工件，按圖紙要求，先在工件表面上劃出加工表面的位置線，再按劃線找正安裝。直接找正安裝比較費時，而且找正精度的高低主要取決于所用工具或儀表的精度，以及工人的技術(shù)水平，定位精度不易保證，生產(chǎn)率較低，但定位精度可以很高，適合于單件小批量生產(chǎn)或在精度要求特別高的生產(chǎn)中使用。2劃線找正安裝 這種裝夾方法是按圖紙要求在工件表面上劃出位置線以及加工線和找正線，裝夾工件時，先在機床上按找正線找正工件的位置，然后夾緊工件，例如，要在長方形工件上鏜孔（圖124），可先在劃線平臺上劃出孔的十字中心線，再劃出加工線和找正線(找正線和加工線之間的距離一般為5mm）。然后將工件安放在四爪單

20、動卡盤上輕輕夾住，轉(zhuǎn)動四爪單動卡盤，用劃針檢查找正線，找正后夾緊工件。劃線裝夾不需要其它專門設(shè)備，通用性好，但生產(chǎn)效率低，精度不高(一般劃線找正的對線精度為01mm左右），適用于單件，中小批生產(chǎn)中的復雜鑄件或鑄件精度較低的粗加工工序。 圖12-4 按劃線找正裝夾夾3用夾具安裝工件安裝在為其加工專門設(shè)計和制造的夾具中，無需進行找正，就可迅速而可靠地保證工件對機床和刀具的正確相對位置，并可迅速夾緊。但由于夾具的設(shè)計、制造和維修需要一定的投資，所以只有在成批生產(chǎn)或大批大量生產(chǎn)中，才能取得比較好的效益。對于單件小批生產(chǎn)，當采用直接安裝法難以保證加工精度，或非常費工時，也可以考慮采用專用夾具安裝。例如，

21、為了保證車床床頭箱箱體各縱向孔的位置精度，在鏜縱向孔時，若單靠人工找正，既費事，又很難保證精度要求，因此，有條件的話可考慮使用鏜模夾具，如圖12-5所示。上述三種裝夾方法，都遇到工件應該怎樣定位的問題，下面從定位原理開始介紹什么是工件的定位和怎樣實現(xiàn)工件的定位。 圖12-5 用鏜模鏜孔2.2工件的定位原理1.六點定位原理 任何一個沒有受約束的物體,在空間都具有六個自由度，也就是沿三個互相垂直坐標軸的移動和繞這三個坐標軸的轉(zhuǎn)動。以圖12-6所示的長方體為例,三個平移運動分別是沿x、y、z的平移運動，記為 , , ；三個轉(zhuǎn)動分別是繞x，y，z軸的轉(zhuǎn)動,記為 ， ， 。如果采取一定的約束措施，消除物

22、體的全部或部分自由度，則物體被完全定位，這樣工件的位置就能夠在規(guī)定的方向上被確定，以保證加工要求。圖12-6 自由度示意圖 圖12-7 長方體工件的定位分析例如在討論長方體工件的定位時，可以在其底面布置3個不共線的約束點1，2，3（圖12-7a）；在側(cè)面布置兩個約束點4，5并在端面布置一個約束點6，則約束點1，2，3可以限制 、 和 三個自由度；約束點4，5可以限制 和 兩個自電度；約束點6可以限制 1個自由度。這就完全限制了長方體工件的6個自由度。在實際應用中，常把接觸面積很小的支承釘看作是約束點，即按上述位置布置6個支承釘，可限制長方體工件的6個自由度（圖12-7b）。無論工件的形狀和結(jié)構(gòu)

23、怎么不同，它們的六個自由度都可以用按一定規(guī)律分布的六個支承點來限制，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是六點定位原理。2工件定位的幾種情況根據(jù)限制工件自由度的不同，工件的定位有下列幾種情況：1）完全定位和不完全定位根據(jù)工件加工面的位置度（包括位置尺寸）要求，有時需要限制6個自由度，有時僅需要限制1個或幾個（少于6個）自由度。前者稱作完全定位，后者稱作不完全定位。如銑削一平面，只需要限制三個自由度。2）欠定位和過定位（重復定位）若工件的工序加工要求應該限制的那個方向的自由度實際上沒有全部被限制，這種現(xiàn)象稱為欠定位。發(fā)生欠定位現(xiàn)象就無法保證工序加工要求，是夾具設(shè)計中的嚴重錯誤，不允許出現(xiàn)。值得注意

24、的是，欠定位與不完全定位雖然在形式上是一們的，都屬于定位支承點數(shù)少于工件的六個自由度數(shù)，但欠定位是不能保證工件加工要求的。工件在定位時，同一個自由度被兩個或兩個以上約束點約束，這樣的定位被稱為過定位（或稱定位干涉）。過定位是否允許，應根據(jù)具體情況進行具體分析。一般情況下，如果工件的定位面為沒有經(jīng)過機械加工的毛坯面，或雖經(jīng)過了機械加工、但仍然很粗糙，這時過定位是不允許的。如果工件的定位面經(jīng)過了機械加工，并且定位面和定位元件的尺寸、形狀和位置都做得比較準確，比較光整，則過定位不但對工件加工面的位置尺寸影響不大，反而可以增強加工時的剛性，這時過定位是允許的。3.工件的夾緊定位后必須通過一定的裝置產(chǎn)生

25、夾緊力把工件固定，使工件保持在準確的加工位置上，否則在加工過程中，因切削力、慣性力等力的影響，而發(fā)生位置變化或引起振動破壞了原來準確的定位，無法保證加工要求。這種把工件壓緊夾牢的裝置，通常是由夾具的夾緊裝置來完成的。2.3 基準在零件的設(shè)計和制造過程中，要確定一些點、線或面的位置，必須以一些指定的點、線或面作為依據(jù)，這些作為依據(jù)的點、線或面稱為基準。按照作用的不同，常把基準分為設(shè)計基準和工藝基準兩類。1設(shè)計基準設(shè)計者在設(shè)計零件時，根據(jù)零件在裝配結(jié)構(gòu)中的裝配關(guān)系以及零件本身結(jié)構(gòu)要素的相互位置關(guān)系，確定標注尺寸（或角度）的起始位置。這些尺寸（或角度）的起始位置作設(shè)計基準。簡言之，設(shè)計基準即設(shè)計時在零件圖紙上所使用的基準。設(shè)