第二章 工件的定位及機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

第二章工件的定位及機(jī)床夾

具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)第一節(jié)

基準(zhǔn)的概念及其分類(lèi)第二節(jié)

工件的裝夾方式第三節(jié)

工件的定位原理第四節(jié)

工件定位誤差的分析與計(jì)算第五節(jié)

機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的要點(diǎn)第一節(jié)基準(zhǔn)的概念及其分類(lèi)一、基準(zhǔn)的概念

基準(zhǔn)是用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。二、基準(zhǔn)的分類(lèi)工藝基準(zhǔn)（為工藝而用的基準(zhǔn)）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（為設(shè)計(jì)而用的基準(zhǔn)）基準(zhǔn)

1、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)稱(chēng)為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，如零件圖樣上所采用的基準(zhǔn)，也應(yīng)包括裝配圖樣上的基準(zhǔn)，即裝配基準(zhǔn)。裝配時(shí)是根據(jù)裝配圖樣上的基準(zhǔn)進(jìn)行裝配的。裝配基準(zhǔn)是指裝配時(shí)用來(lái)確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對(duì)位置所采用的基準(zhǔn)。例如，圖2-1a所示的零件，對(duì)尺寸20mm而言，B面是A面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，或者A面是B面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，它們互為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。一般說(shuō)來(lái)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是可逆的。圖2-1b所示的零件，對(duì)同軸度而言，

50mm的軸線是

30mm軸線的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。而

50mm圓柱面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是50mm的軸線,

30mm圓柱面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是

30mm的軸線。不應(yīng)籠統(tǒng)地說(shuō)，軸的軸線是它們的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。圖2-1c所示零件，對(duì)尺寸45mm而言，圓柱面的下素線D是鍵槽底面C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。圖2-1

又如圖2-2所示的主軸箱箱體，頂面F的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是底面D，孔Ⅲ和Ⅳ軸線的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是底面D和導(dǎo)向側(cè)面E，孔Ⅱ軸線的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是孔Ⅲ和Ⅳ的軸線。D面和E面也是主軸箱總成在機(jī)床床身上的裝配基準(zhǔn)。圖2-2

2、工藝基準(zhǔn)——為工藝而用的基準(zhǔn)(1)工序基準(zhǔn)（工序簡(jiǎn)圖上工序尺寸的基準(zhǔn)，簡(jiǎn)言之，工序基準(zhǔn)就是工序圖上的基準(zhǔn)。）(2)定位基準(zhǔn)（它是在加工中用作定位的基準(zhǔn)。用夾具裝夾時(shí)，定位基準(zhǔn)就是工件上直接與夾具的定位元件相接觸的點(diǎn)、線、面。）(3)測(cè)量基準(zhǔn)（它是測(cè)量時(shí)所采用的基準(zhǔn)。）

現(xiàn)以圖2-3為例說(shuō)明各種基準(zhǔn)及其相互關(guān)系。圖2-3

3、樹(shù)立正確的基準(zhǔn)概念1）應(yīng)從設(shè)計(jì)和工藝兩方面去建立基準(zhǔn)的正確概念。2）基準(zhǔn)是依據(jù)的點(diǎn)、線、面必然都是客觀存在的。3）基準(zhǔn)要確切。第二節(jié)工件的裝夾方式

工件的裝夾方式有以下幾種：(1)用夾具裝夾

夾具是用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的裝置。(2)找正裝夾找正是用工具(和儀表)根據(jù)工件上有關(guān)基準(zhǔn)，找出工件在劃線、加工或裝配時(shí)的正確位置的過(guò)程。用找正方法裝夾工件稱(chēng)為找正裝夾。

找正裝夾又可分為：1)劃線找正裝夾。（此法是用劃針根據(jù)毛坯或半成品上所劃的線為基準(zhǔn)找正它在機(jī)床上正確位置的一種裝夾方法。）2)直接找正裝夾。(此法是用劃針和百分表或通過(guò)目測(cè)直接在機(jī)床上找正工件位置的裝夾方法。)圖2-4圖2-5第三節(jié)工件的定位原理一、工件的六點(diǎn)定位工件定位的實(shí)質(zhì)就是在加工前，確定工件在機(jī)床上或夾具中占有正確位置。由運(yùn)動(dòng)學(xué)可知：自由剛體在空間直角坐標(biāo)體系中有六個(gè)自由度。工件可近似地看成為自由剛體，要使工件定位就需要限制工件的六個(gè)自由度，這就稱(chēng)為工件的六點(diǎn)定位。在實(shí)際生產(chǎn)中，起定位作用限制工件自由度的是形狀簡(jiǎn)單的幾何體，稱(chēng)為定位元件。圖2-6圖2-7二、滿足加工要求必須限制的自由度——完全定位和不

完全定位

完全定位：工件的六個(gè)自由度都限制了的定位稱(chēng)為完全定位。

不完全定位：工件被限制的自由度少于六個(gè)，但能滿足加工要求的定位稱(chēng)為不完全定位。

通孔在工件定位時(shí)，以下幾種情況允許不完全定位：1）加工或通槽時(shí)，沿貫通方向的移動(dòng)自由度可不限制。2）工件是軸對(duì)稱(chēng)時(shí)（圓柱體工件），繞對(duì)稱(chēng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度可不限制。3）加工貫通平面時(shí)，可不限制沿兩個(gè)貫通軸的移動(dòng)自由度和不限制繞垂直加工面的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。三、欠定位和重復(fù)定位

欠定位：為滿足加工要求必須限制的自由度沒(méi)有被限制的定位稱(chēng)為欠定位。

重復(fù)定位：若出現(xiàn)一個(gè)自由度同時(shí)被兩個(gè)或兩個(gè)以上的定位元件重復(fù)限制的定位稱(chēng)為重復(fù)定位。

圖2-8

當(dāng)齒坯的內(nèi)孔與端面垂直度誤差較大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)定位的不確定性。圖2-9四、自由度疊加與消除方法

自由度疊加：各定位元件限制的自由度數(shù)之和為該定位方案總體限制的自由度數(shù)稱(chēng)為自由度疊加。

為了解決重復(fù)定位帶來(lái)的定位不確定性，除提高工件重復(fù)定位的一組表面的位置精度和一組重復(fù)定位元件的位置精度，保證其相互不干涉外，必須消除多余的自由度數(shù)。具體的消除方法是：1）定位元件在重復(fù)定位的自由度方向可以浮動(dòng)或移動(dòng)，消除多余的自由度。2）改變定位元件的結(jié)構(gòu)增加某個(gè)自由度方向的間隙，消除多余的自由度。

圖2-10第四節(jié)工件定位誤差的分析與計(jì)算

掌握了工件的定位原理，確定了工件的定位方案后，還要進(jìn)行定位方案精度的定量分析，即定位誤差的分析與計(jì)算。一、定位誤差的含義和產(chǎn)生的原因

定位誤差：