教學(xué)重點(diǎn)：六點(diǎn)定位原理、定位情況分析
教學(xué)難點(diǎn)：六點(diǎn)定位原理、定位情況分析
教學(xué)方法：講授法 多媒體教學(xué)法
教學(xué)時(shí)數(shù)：3
教學(xué)內(nèi)容：
2.1工件
2.2工件的基準(zhǔn)與定位
2.2.1基準(zhǔn)的概念與分類
1.基準(zhǔn)
工件是個(gè)幾何形體，它由一些幾何元素（如點(diǎn)、線、面）所構(gòu)成。工件上任何一個(gè)點(diǎn)、線、面的位置總是要用它與另外一些點(diǎn)、線、面的相互關(guān)系（如尺寸距離、平行度、垂直度、同軸度等）來確定。將用來確定加工對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面稱為基準(zhǔn)。
2.基準(zhǔn)的分類
按照其作用的不同，基準(zhǔn)可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。
（1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
（2）工藝基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)是指在工藝過程中所采用的基準(zhǔn)。又可分為：工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)
1）工序基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)是在工序圖上用來確定本道工序所加工的表面加工后位置尺寸和位置關(guān)系的基準(zhǔn)。工序基準(zhǔn)的選擇應(yīng)主要考慮如下兩個(gè)方面的問題：① 盡可能用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作工序基準(zhǔn)。當(dāng)采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工序基準(zhǔn)有困難時(shí)，可另選工序基準(zhǔn)，但必須可靠地保證零件的設(shè)計(jì)尺寸和技術(shù)要求。② 所選工序基準(zhǔn)應(yīng)盡可能用于工件的定位和工序尺寸的檢查。
2）定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)是加工中用作定位的基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)可進(jìn)一步分為粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)和附加基準(zhǔn)。① 粗基準(zhǔn) 使用未經(jīng)機(jī)械加工的表面作定位基準(zhǔn)，稱為粗基準(zhǔn)。② 精基準(zhǔn) 使用已經(jīng)機(jī)械加工的表面作定位基準(zhǔn)，稱為精基準(zhǔn)。③ 附加基準(zhǔn) 僅僅是為了機(jī)械加工工藝需要設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)，稱為附加基準(zhǔn)。例如，軸類零件常用的頂尖孔，某些箱體零件加工所用的工藝孔，支架類零件用到的工藝凸臺等都屬于附加基準(zhǔn)。
3）測量基準(zhǔn) 零件測量時(shí)所采用的基準(zhǔn)，稱為測量基準(zhǔn)。
4）裝配基準(zhǔn) 裝配時(shí)用來確定零件或部件在機(jī)器中的相對位置所采用的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。裝配基準(zhǔn)一般與零件的主要設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相一致。
3.基準(zhǔn)分析
（1）基準(zhǔn)是客觀存在的。 （2）基準(zhǔn)要確切（3）基準(zhǔn)均有方向性 （4）基準(zhǔn)不僅涉及尺寸關(guān)系還涉及表面間的位置關(guān)系。
2.2.2 工件的定位
1.工件定位的基本原理
（1）定位基準(zhǔn)的基本概念
（2）自由度的概念
（3）六點(diǎn)定位原理——用合理布置的六個(gè)支承點(diǎn)，限制工件的六個(gè)自由度，使工件在夾具中的位置完全確定的定位原理。
4）工件定位中的幾種情況
1)完全定位 工件的6個(gè)自由度被合理布置的6個(gè)支承釘完全限制了的定位稱為完全定位。
2)不完全定位 工件被限制的自由度少于6個(gè)，但能滿足加工要求的定位，稱為不完全定位。
- 過定位 兩個(gè)或兩個(gè)以上的定位支承點(diǎn)重復(fù)限制同一個(gè)自由度的現(xiàn)象，稱為過定位（超定位或重復(fù)定位）
- 欠定位 根據(jù)工件技術(shù)要求應(yīng)該限制和自由度沒有被完全制的定位，稱為欠定位。欠定位是不允許出現(xiàn)的，因?yàn)槠洳荒鼙ＷC工件的加工要求。
（1）對定位元件的要求：1）足夠的精度 2）足夠的強(qiáng)度和剛度 3）良好的耐磨性 4）良好的工藝性 5）便于清除切屑
（3）常用定位元件的選用
1）工件以平面定位常用定位元件
機(jī)械加工中，以平面作為定位基準(zhǔn)的定位方法是一種常用的定位方式，如箱體、機(jī)座、支架、圓盤、板狀類零件。
1、主要支承―― 限制工件的自由度、起定位作用的支承。
（1）固定支承――主要有支承釘和支承板兩種
支承釘：平頭支承釘：用于支承精基準(zhǔn)面 球頭支承釘：用于支承粗基準(zhǔn)面
網(wǎng)紋頂面支承釘：用在工件以粗基準(zhǔn)定位且要求較大摩擦力的表面定位
支承板：平面型支承板：側(cè)面和頂面定位 帶斜槽型支承板：適于作底面定位準(zhǔn)面
（2）可調(diào)支承――用于在工件過程中，支承釘高度需要調(diào)整的場合。
（3）自位支承（浮動支承）――在工件定位過程中能自動調(diào)整位置的支承。其作用相當(dāng)于一個(gè)固定支承，限制一個(gè)自由度，適應(yīng)于工件以毛坯定位或剛性不足的場合。
2、輔助支承 輔助支承不作定位元件，不限制自由度，只用以增加工件在加工過程中的剛度和穩(wěn)定性。
2）工件以圓孔定位時(shí)的定位元件
（1）定位銷
（2）心軸 主要用于在車、銑、磨、齒輪加工等機(jī)床上加工套筒或盤類零件。
過盈配合心軸，限制工件四個(gè)自由度；制造簡單，定心精度高，無需另設(shè)夾緊裝置，但裝卸工件不便，且易損傷工件定位孔。
間隙配合心軸，限制工件五個(gè)自由度（心軸外圓部分限制四個(gè)自由度，軸肩面限制一個(gè)自由度）；裝卸工件方便，但定心精度不高，為了減小工件因間隙造成的傾斜，常以孔的端面聯(lián)合定位。
小錐錐度心軸，裝夾工件時(shí)，通過工件孔和心軸接觸表面的彈性變形夾緊工件，使用小錐度心軸定位可獲得較高的定位精度，它可以限制五個(gè)自由度。
心軸在機(jī)床上的裝夾方式有：兩頂尖裝夾、一夾一頂、莫氏錐柄裝夾。
3）工件以外圓柱面定位時(shí)的定位元件
（1）V型塊 V形塊定位，工件的定位基準(zhǔn)始終在V形塊兩定位面的對稱中心平面內(nèi)，對中性能好。一個(gè)短V形塊限制兩個(gè)自由度；兩個(gè)短V形塊組合或一個(gè)長V形塊限制四個(gè)自由度；浮動式V形塊只限制一個(gè)自由度。
（2）定位套 為了限制工件的軸向自由度，常與端面聯(lián)合定位。當(dāng)工件端面作為主要定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)控制套的長度，以免夾緊時(shí)工件產(chǎn)生不允許的變形。定位套結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，但定位精度不高，只適用于精定位基面。
（3）半圓套 主要用于大型軸類零件及不便于軸向裝夾的零件。
4.定位誤差分析計(jì)算
在加工零件時(shí)必須根據(jù)工件的加工技術(shù)要求，限制工件的自由度，也即定位。但僅僅做到這一點(diǎn)還不夠。還要分析定位精度夠不夠，這需要通過工件的定位誤差計(jì)算來判斷。如果工件定位誤差不大于工件加工精度中規(guī)定的公差值的1/3—1/5。一般認(rèn)為該定位方案能滿足本工序加工精度的要求。
（1）定位誤差的概念
所謂定位誤差，是指工件定位造成的加工面相對工序基準(zhǔn)的位置誤差。因?yàn)閷σ慌ぜ䜩碚f，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于定位基準(zhǔn)是不變的，所以定位誤差就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量。
定位誤差的組成（來源）：
1）基準(zhǔn)不重合誤差——由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)不重合誤差，即工序基準(zhǔn)相對定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量，以△B表示。
2）基準(zhǔn)位移誤差——定位基準(zhǔn)相對于其理想位置的最大變動量稱為基準(zhǔn)位移誤差。用△Y表示
定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)所產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差，只有在采用調(diào)整法加工時(shí)才會產(chǎn)生，在試切法加工中不會產(chǎn)生。
(2)定位誤差的計(jì)算公式：
一般情況下，定位誤差由基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差。但不是在任何情況下兩種誤差都存在。當(dāng)工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合時(shí)△B＝0 ，當(dāng)定位基準(zhǔn)無變動時(shí)，△Y＝0。
定位誤差可表示為： △D＝△B±△Y
A： 當(dāng) △B≠0 △Y＝0時(shí)，△D＝△B
當(dāng) △B＝0 △Y≠0時(shí)，△D＝△Y
B: 當(dāng) △B≠0 △Y≠0時(shí)，且工序基準(zhǔn)不在定位基面上時(shí)，△D＝△B＋△Y
C: 當(dāng) △B≠0 △Y≠0時(shí)，且工序基準(zhǔn)在定位基面上時(shí)
△D＝△B±△Y，若基準(zhǔn)位移和基準(zhǔn)不重合引起的加工尺寸變化方向相同時(shí)，取“＋”號，反之取“－”號。
（3）幾種典型表面的定位誤差計(jì)算
1)工件以平面定位時(shí)的定位誤差計(jì)算（通常認(rèn)為△Y＝0，只計(jì)算△B即可。）
2) 工件以內(nèi)孔在心軸（或圓柱銷）上定位時(shí)的定位誤差計(jì)算。
3）工件以外圓柱面定位時(shí)定位誤差的計(jì)算
2.2.3 工件的夾緊
1.夾緊裝置的組成和基本要求
（1）夾緊裝置的組成 工件在夾具中正確定位后，由夾緊裝置將工件夾緊。
夾緊裝置的組成有： 1）動力裝置：產(chǎn)生夾緊動力的裝置。
2）夾緊元件：直接用于夾緊工件的元件。
3）中間傳力機(jī)構(gòu)：將原動力以一定的大小和方向傳遞給夾緊元件的機(jī)構(gòu)。
在有些夾具中，夾緊元件往往就是中間傳力機(jī)構(gòu)的一部分，難以區(qū)分，統(tǒng)稱為夾緊機(jī)構(gòu)。
（2）對夾緊裝置的要求
1）夾緊過程可靠。應(yīng)保證夾緊不得破壞工件在夾具中占有的定位位置。
2）夾緊力要適當(dāng)。既要保證工件在加工過程中定位的穩(wěn)定性，又要防止因夾緊力過大損傷工件表面或使工件產(chǎn)生過大的夾緊變形。
3）結(jié)構(gòu)工藝性好。結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，便于制造，便于維修。
4） 使用性好。操作安全、省力。
2.夾緊力的確定 夾緊力的確定就是確定夾緊力的大小、方向和作用點(diǎn)。
作用點(diǎn)的選擇 （1）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對定位元件或位于定位元件形成的支承面內(nèi)。（2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛性較好的部位。（3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，使夾緊穩(wěn)固可靠。
作用方向的選擇 （1）夾緊力的作用方向應(yīng)垂直于工件的主要定位基面。（2）夾緊力的作用方向應(yīng)與工件剛度最大的方向一致，以減小工件的夾緊變形。（3） 夾緊力作用方向應(yīng)盡量與工件的切削力、重力等的作用方向一致，這樣可以減小夾緊力。
夾緊力的估算
2.2.4 典型夾緊機(jī)構(gòu) 1．斜楔夾緊機(jī)構(gòu) 2．螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 3．偏心夾緊機(jī)構(gòu) 4．定心夾緊機(jī)構(gòu) 5．鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu) 6．聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)
在大批大量生產(chǎn)中，為提高生產(chǎn)率、降低工人勞動強(qiáng)度，大多數(shù)夾具都采用機(jī)動夾緊裝置。驅(qū)動方式有氣動、液動、氣液聯(lián)合驅(qū)動，電（磁）驅(qū)動，真空吸附等多種形式。
1．氣動夾緊裝置 氣動夾緊裝置以壓縮空氣作為動力源推動夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。常用的氣缸結(jié)構(gòu)有活塞式和薄膜式兩種。 活塞式氣缸按照氣缸裝夾方式分類有固定式、擺動式和回轉(zhuǎn)式三種，按工作方式分類有單向作用和雙向作用兩種，最多的是雙作用固定式氣缸。
2．液壓夾緊裝置 液壓夾緊裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理基本與氣動夾緊裝置相同，所不同的是它所用的工作介質(zhì)是壓力油。與氣壓夾緊裝置相比，液壓夾緊具有以下優(yōu)點(diǎn)：①傳動力大，夾具結(jié)構(gòu)相對比較�。虎谟鸵翰豢蓧嚎s，夾緊可靠，工作平穩(wěn)Z③噪聲小。它的不足之處是需設(shè)置專門的液壓系統(tǒng)，應(yīng)用范圍受限制。
本次課總結(jié)：本次課主要講述了基準(zhǔn)分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。六點(diǎn)定位原理——用合理布置的六個(gè)支承點(diǎn)，限制工件的六個(gè)自由度，使工件在夾具中的位置完全確定的定位原理。定位誤差就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量，定位誤差的計(jì)算夾緊力的確定就是確定夾緊力的大小、方向和作用點(diǎn)，典型夾緊機(jī)構(gòu)等問題。
作業(yè)： 1..基準(zhǔn)分為那些種類？2.常見的定位方式有哪些？3.定位誤差有哪些方面？4夾緊力的大小、方向、作用點(diǎn)如何確定？5加緊機(jī)構(gòu)有那些種？