机械制造工艺与装备6（PPT37页)

第六节六点定位原则及定位基准的选择第二章机械加工工艺基本知识一、定位的基本原理1、自由度移动自由度：沿X、Y、Z轴移动转动自由度：绕X、Y、Z轴转动一个在空间处于自由状态的物体具有六个自由度。工件定位的实质就是限制工件的自由度，使工件在夹具中占有某个确定的正确加工位置。一个尚未定位的工件，其位置是不确定的，工件要正确定位，首先要限制其自由度。2、六点定位原则用适当分布的6个支承点限制工件的6个自由度的原则称为六点定位原则。主要定位面导向定位面止推定位面1）工件以平面定位常用定位元件限制的工件自由度2）工件以圆孔定位2）工件以圆孔定位3）工件以外圆柱面定位4）工件以圆锥孔定位二者组合限制了5个自由度注意事项：1、一个定位支承点只能限制一个自由度。2、定位支承点必须与工件的定位基准始终贴紧接触。一旦分离，定位支承点就失去了限制工件自由度的作用。3、工件在定位时需要限制的自由度数目以及究竟是哪几个自由度，完全由工件该工序的加工要求所决定，应该根据实际情况进行具体分析，合理设置定位支承点的数量和分布情况。4、定位支承点所限制的自由度，原则上不允许重复或相互矛盾。二、工件定位中的几种情况1）完全定位指工件的六个自由度全部被限制，且在夹具中占有完全确定的唯一位置，称为完全定位。2）不完全定位工件的六个自由度中有一个或几个自由度未被限制，但也能满足加工要求。（不影响工件加工精度的自由度允许不被限制）导向槽的加工，为完全定位；压板在磨床上磨平面，要保证板厚A3，只需要限制3个自由度，为不完全定位。42例：在一个长方体工件上加工一个台阶面，宽度为B,距底面高度为A，且与底面平行。只限制了，不能保证尺寸B及其侧面与右侧面的平行度A条形支承板增加限制，，，共限制5个自由度3）欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制。（无法保证加工要求，是不允许的。）夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度。（影响工件的加工精度，有时甚至无法对工件进行安装定位，一般不允许）4）过定位X轴方向移动重复限制1）如果工件的定位面的精度较高，则过定位是允许的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等。改进措施b）将长圆柱销改为短圆柱销a）将大支承板改为小支承板c）将大支承板改为浮动支承例：大端平面与长销组合产生的过定位大平面限制绕X、Y轴转动和沿Z轴移动。长销限制沿X、Y移动和绕X、Y轴转动。42说明：在不完全定位和欠定位的情况下，不一定就没有过定位，过定位的判别是看是否存在重复定位，不是看所限制的自由度的多少。56定位分析方法正向分析法：限制了哪些自由度思路逆向分析法：哪些自由度未被限制总体分析法：分析工件实际限制的自由度。分件分析法：分析各定位元件实际限制的自由度总体分析法易于判断有无欠定位；分件分析法易于判断是否存在过定位。如图：总体分析：欠定位（x需限制）分件分析：过定位（y、z重复）三、定位基准的选择在制订工艺规程时，先采用粗基准定位，加工出精基准表面；然后采用精基准定位，加工零件的其他表面。零件在加工前为毛坯，所有的面为毛面，开始加工时只能选用毛面为基准，称为粗基准；以后选已加工的面为定位基准，称为精基准。粗基准影响：位置精度、各加工表面的余量大小。重点考虑：如何保证各加工表面有足够余量，使不加工表面和加工表面间的尺寸、位置符合零件图要求。1、粗基准的选择a）以外圆1为粗基准（自定心卡盘装夹外圆）：孔的余量不均，但加工后壁厚均匀b）以内孔3（毛坯孔）为粗基准（直接找正装夹）：孔的余量均匀，但加工后壁厚不均匀例：两种粗基准选择对比毛坯孔外圆加工面（孔）为了保证工件加工表面与不加工表面的相互位置精度，选择不加工表面作为粗基准。1）工件表面间相互位置要求原则如果零件有多个不加工表面，应选择其中与加工表面相互位置要求高的表面作为粗基准。若零件上各个表面均需加工，则以加工余量最小的表面为粗基准，以保证各加工表面都有足够的加工余量，不至于造成废品。2）余量足够原则工件如果必须保证某重要表面的余量均匀，则选择该重要表面为粗基准。机床床身，要求导轨面有较好的耐磨性，以保持其导向精度。（a）（b）3）重要表面余量均匀原则4）不重复使用原则在同一尺寸方向上粗基准只准使用一次。否则加工出的各表面之间会有较大的位置误差。以表面B为粗基准加工表面A之后，若仍以表面B为粗基准来加工表面C选择平整光洁的表面作为粗基准（便于装夹）。作为粗基准的表面不应有飞边、浇口、冒口及其他缺陷，也不宜选用铸造分型面作粗基准。若无法避免，则应在使用前对其修整。这样可减少定位误差，并使工件夹紧可靠。5）定位可靠性原则⑤粗基准只能使用一次④粗基准应平整，无浇冒口、飞边等，以使定位可靠③选择零件上重要表面为粗基准②选择毛坯上余量最小表面为粗基准①以不加工表面为粗基准粗基准：应尽量选择零件的主要表面为定位基准；定位基准应便于夹紧，在加工中稳定可靠。一般性原则：选择最大尺寸的表面为安装面，选择最长距离的表面为导向面，选择最小尺寸的表面为支承面；首先考虑保证位置精度，再考虑保证尺寸精度；（二）精基准的选择⑴基准重合原则尽可能选用设计基准作为定位基准，（不重合容易产生定位误差）。（2）基准统一原则当工件以某一精基准定位，可以较方便地加工大多数（或所有）其它表面，则应尽早加工该基准。这称之为基准统一原则。优点：简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数，在数控机床中有广泛应用。减少了工艺路线，工序相对集中。提高了位置精度缺点：基准不重合。轴类（两顶尖孔）平面销孔1销孔2箱体类（一面二孔）盘套类（一端面一孔）（3）自为基准原则以加工面本身为基准进行加工。（类似与加工余量均匀的粗基准选择）优点:可以减小表面粗糙度，减小加工余量和保证加工余量均匀，提高尺寸精度。缺点：不能保证位置精度例如：导轨面磨削、拉孔、推孔、铰孔、珩磨孔、浮动镗刀块镗削、光整加工123床身导轨面自为基准定位工件调整用锲铁找正百分表（4）互为基准原则指某个工件上有两个相互位置精度要求很高的表面，采用工件上的这两个表面互相作为定位基准，反复进行加工。可使两个加工表面间获得高的位置精度，加工余量小而均匀。优点：例如：1、精密齿轮高频淬火后磨削:齿面定位磨内孔，内孔定位磨齿面；2、主轴颈和锥孔加工。应用“基准重合”原则，用B面为定位基准，夹具结构复杂，工件装夹不便。用A面为定位基准，夹具结构简单，工件装夹方便。但又产生基准不重合误差。（5）定位准确、夹紧可靠、操作方便原则对尺寸精度较高的加工表面应服从基准重合原则，以免使工序尺寸的实际公差减小，给加工带来困难；此外，一般主要考虑基准统一原则。一般原则：基准重合原则(=设计基准）基准统一原则互为基准原则自为基准原则便于装夹原则精基准的选择注意：粗、精基准选择的各条原则，是从不同方面提出的要求，在具体使用时常常会互相矛盾，必须结合具体的生产条件进行分析，抓住主要矛盾，灵活选用这些原则。（三）辅助基准的应用为了装夹方便和易于实现基准统一，人为制造的一种定位基准。如：毛坯上的工艺凸台，轴类零件加工时的中心孔。这些表面不是零件上的工作表面，只是为满足工艺需要在工件上专门设计的定位基准。小结一、工件的定位原理1、自由度2、六点定位原则二、定位基准的选择1、粗基准的选择2、精基准的选择3、完全定位与不完全定位；过定位与欠定位。练习1和孔如图粗：外圆柱面精：孔+端面A粗：不加工孔精：左孔+左端面粗：外圆柱面A精：孔B+端面C如图练习2：试分别选择如图所示各零件的粗、精基准（其中，a为齿轮零件简图，毛坯为模锻件；b为液压缸体零件简图，毛坯为铸件；c为飞轮简图，毛坯为铸件）