第7讲模具机械制造工艺规程.pptx

12 模具制造工艺特点1)模具制造的基本要求：v模具制造精度高；v使用寿命长；v制造周期短；v制造成本低。22)模具制造的特点v制造质量要求高；精度/0.01，Ra0.8v形状复杂；3D曲面v材料硬度高；合金工具钢、硬质合金、淬火的v单件生产；v订单式生产；生产不均衡v工序多，制造周期长（调试）。32)模具制造的特点v严格来说，模具制造也属机械制造的研究范畴。由于模具制造难度较大，与般机械制造相比，有许多特殊性。v (1)制造质量要求高 模具制造不仅要求加工精度高，而且还要求加工表面质量要好。一般来说模具工作部分的制造公差都应控制在土001mm以内，有的甚至要求在微米级范围内；模具加工后的表面不仅不允许有任何缺陷而且工作部分的表面粗糙度Rd都要求小于08m。v (2)形状复杂 模具的工作部分一般都是二维或三维的复杂曲面，而不是一般机械加工的简单几何体。v (3)材料硬度高 模具实际上相当于一种机械加工工具，其硬度要求较高，般都是用淬火工具钢或硬质合金等材料制成，若用传统的机械加工方法制造，往往感到十分困难。v (4)单件生产 通常，生产其一个制品，般都只需要一、二副模具，所以模具制造一般都是单件生产。每制造一副模具，都必须从设计开始，大约需要一个多月甚至几个月的时间才能完成设计、制造周期都比较长。43模具制造的基本工艺路线54 模具的主要加工方法v机械加工v特种加工包括电火花成形加工、线切割加工、电解、电化学抛光、电解磨削、电铸、化学蚀刻、超声波加工、激光加工等v铸造加工6v二、课程内容二、课程内容77模具的机械加工模具的机械加工7.1机械加工工艺规程机械加工工艺规程1)1)生产过程生产过程 生产过程是将原材料或半成品转变为成品所进行的全部生产过程是将原材料或半成品转变为成品所进行的全部过程。过程。一、生产过程与工艺过程一、生产过程与工艺过程整机的制造过程、整机的制造过程、零件零件/部件的制造过程部件的制造过程工厂的生产过程工厂的生产过程:各个车间的生产过程各个车间的生产过程准备生产过程：准备生产过程：原材料及半成品的供应、设备维修、质量原材料及半成品的供应、设备维修、质量 检测、工具的制造检测、工具的制造以及以及专业化协作生产等专业化协作生产等。8总体设计总体设计零部件设计零部件设计决定功能决定功能选择材料选择材料决定结构与尺寸决定结构与尺寸制定技术条件制定技术条件绘出样图绘出样图图图7-1 7-1 机械产品的生产过程机械产品的生产过程 决定生产方案决定生产方案制定工艺规程制定工艺规程及工艺卡及工艺卡设计并制造设计并制造工艺装备工艺装备铸铸 件件 锻锻 件件 冲压件冲压件 焊接件焊接件 棒棒 料料非金属材料非金属材料毛毛 坯坯粗加工粗加工半精加工半精加工精加工精加工热处理热处理表面处理表面处理组件装配组件装配部件装配部件装配总装配总装配调调 试试检检 测测外购件外购件外协件外协件标准件标准件 产品设计产品设计工工艺准备艺准备毛坯制造毛坯制造机械加工机械加工装配调试装配调试技术与生产管理技术与生产管理(包括检测包括检测 )依具体要求贯穿全过程依具体要求贯穿全过程涂涂装装出出厂厂92)2)工艺过程工艺过程工艺过程工艺过程：加工对象性能的变化，包括几何形状、硬度、状加工对象性能的变化，包括几何形状、硬度、状态、信息量等等。而产生任何性能的变化必须具备三个基本态、信息量等等。而产生任何性能的变化必须具备三个基本要素：原料、能源、信息。要素：原料、能源、信息。工艺过程是生产过程的主要部分工艺过程是生产过程的主要部分。一般工艺过程有锻压、铸造、机械加工、冲压、焊接、一般工艺过程有锻压、铸造、机械加工、冲压、焊接、热处理、表面处理、装配和试车等。热处理、表面处理、装配和试车等。工艺过程是一个动态过程，工艺过程是一个动态过程，表现为物质表现为物质(原材料或生产原材料或生产对象对象)的变化和流动的过程；同时也反应了信息和能量的变的变化和流动的过程；同时也反应了信息和能量的变化和流动的过程。化和流动的过程。是是一个物质流动、信息流动和能量流动的一个物质流动、信息流动和能量流动的综合动态过程。综合动态过程。10二、工艺过程的组成二、工艺过程的组成 机械加工工艺过程是由一系列工序组成的，毛坯依次通机械加工工艺过程是由一系列工序组成的，毛坯依次通过这些工序变为成品。工序是工艺过程的基本组成部分。过这些工序变为成品。工序是工艺过程的基本组成部分。表表1-4,5 1-4,5 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片,机械加工工序卡片机械加工工序卡片1 1 工序工序 在一个工作地点上、对一个工件在一个工作地点上、对一个工件(或或组工件组工件)进行加工所进行加工所进行的连续工作过程叫工序。进行的连续工作过程叫工序。划分工序的依划分工序的依据据：1.1.工序中的工人、工件和所用机床或工作地点是否改变；工序中的工人、工件和所用机床或工作地点是否改变；2.2.二二 加工过程是否连续完成加工过程是否连续完成：如如车车床上床上的的粗、精加工粗、精加工。1112工序工序工工 序序 内内 容容设设 备备1(1)(1)粗车粗车大端面大端面、大外圆，钻孔；大外圆，钻孔；(2)(2)调头调头,粗车粗车小端面小端面、小外圆小外圆、台阶端面，台阶端面，精车精车小端面小端面、小外圆小外圆、台阶端面台阶端面,倒角；倒角；(3)(3)调头调头精车精车大端面大端面、大外圆大外圆,精镗孔精镗孔,倒角倒角车车 床床2磨小端面磨小端面磨床磨床3滚齿滚齿滚齿机滚齿机4插键槽插键槽插插 床床5检验检验检验台检验台单件小批生产单件小批生产13工序号工序号工工 序序 内内 容容设设 备备1粗车大端面、大外圆，钻孔，内倒角粗车大端面、大外圆，钻孔，内倒角车床车床 1 12粗车小端面、小外圆、台阶端面，内倒角粗车小端面、小外圆、台阶端面，内倒角车床车床 2 23拉孔拉孔拉床拉床4精车小端面、小外圆、台阶端面，外倒角精车小端面、小外圆、台阶端面，外倒角车床车床 3 35精车大端面、大外圆、台阶，倒角精车大端面、大外圆、台阶，倒角车床车床 4 46滚齿滚齿滚齿机滚齿机7拉键槽拉键槽拉床拉床8检验检验检验台检验台大批生产大批生产14合并工步合并工步 为简化工艺文件，为简化工艺文件，对于在一次安装中连续进行的若干对于在一次安装中连续进行的若干相同的工步，常可看为一个工步。如用一把钻头连续钻削相同的工步，常可看为一个工步。如用一把钻头连续钻削几个相同尺寸的孔就认为是一个工步。几个相同尺寸的孔就认为是一个工步。2 2工步工步 工序可细分为多个工步。当加工表面不变，切削刀具不工序可细分为多个工步。当加工表面不变，切削刀具不变，切削用量中的切削速度和进给量不变的情况下所完成变，切削用量中的切削速度和进给量不变的情况下所完成的那一部分工艺过程称为工步。的那一部分工艺过程称为工步。在大批量车削齿轮时，工序在大批量车削齿轮时，工序1 1包括下列包括下列4 4工步：工步：粗车大端面；粗车大端面；粗车大外圆；粗车大外圆；钻孔；钻孔；倒角。倒角。15复合工步复合工步 为了提高生产效率，为了提高生产效率，用几把不同的刀具或复合刀具同时用几把不同的刀具或复合刀具同时加工一个工件上的几个表面看成是一个工步。如图所示。加工一个工件上的几个表面看成是一个工步。如图所示。图图73复合工步复合工步16 3 3走刀走刀 在一个工步中，在一个工步中，用同一刀具、同一切削用量，对同一用同一刀具、同一切削用量，对同一表面进行多次切削时，相对被加工表面移动一次，切去一表面进行多次切削时，相对被加工表面移动一次，切去一层金属的过程，称为走刀，层金属的过程，称为走刀，如图如图7 77 7所示。一个工步可包所示。一个工步可包括一次或几次走刀。括一次或几次走刀。图图74 4以棒料加工阶梯轴以棒料加工阶梯轴 174.4.安装安装 工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为安装。在一个工序内，工件的加工可能只需安装安装。在一个工序内，工件的加工可能只需安装一次也可能需要安装几次。一次也可能需要安装几次。工件加工中应尽量减少安装次数，因为多一工件加工中应尽量减少安装次数，因为多一次安装就多一次安装误差，且增加安装工件的辅次安装就多一次安装误差，且增加安装工件的辅助时间。助时间。185.5.工位工位 为了减少工件的安装次数，在加工中常采用各种回转工为了减少工件的安装次数，在加工中常采用各种回转工作台、回转夹具或移动夹具及多轴机床。工件在一作台、回转夹具或移动夹具及多轴机床。工件在一 次安装次安装中，在机床上所占有的每一个位置上所完成的那一部分工作中，在机床上所占有的每一个位置上所完成的那一部分工作称为工位。称为工位。多工位加工的好处：多工位加工的好处：减少工件安装次数，减少工件安装次数，缩短辅助时间，提高生缩短辅助时间，提高生产率，有利于保证加工产率，有利于保证加工精度。精度。利用回转工作台的多工位加工利用回转工作台的多工位加工钻钻孔孔扩扩孔孔铰铰孔孔19三、生产纲领、生产类型及其工艺特征三、生产纲领、生产类型及其工艺特征1.1.生产纲领生产纲领 生产纲领指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度生产纲领指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划期通常为计划。计划期通常为1 1年，生产纲领也称产品的年生产量。年，生产纲领也称产品的年生产量。零件的生产纲领要计入备品及废品的数量零件的生产纲领要计入备品及废品的数量。2.2.生产类型生产类型 生产类型是指企业生产专业化程度的分类。生产类型是指企业生产专业化程度的分类。产品的生产品的生产纲领决定了工厂的生产规模和生产方式。根据生产纲领、产纲领决定了工厂的生产规模和生产方式。根据生产纲领、产品的复杂程度和质量的大小，生产方式可分为大量生产、产品的复杂程度和质量的大小，生产方式可分为大量生产、成批生产成批生产(大批、中批与小批生产大批、中批与小批生产)和单件生产三种类型。和单件生产三种类型。20(1)(1)单件生产单件生产 单件生产的基本持点是生产的产品品种繁多，每种产单件生产的基本持点是生产的产品品种繁多，每种产品仅制造一个或少数几个少再重复生产。品仅制造一个或少数几个少再重复生产。(2)(2)成批生产成批生产 一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品均一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地的加工对象周期性地重复。有一定的数量，工作地的加工对象周期性地重复。(3)(3)大量生产大量生产 产品的数量很大，大多数工作地按照一定的生产节拍产品的数量很大，大多数工作地按照一定的生产节拍进行某种零件的某道工序的重复加工。进行某种零件的某道工序的重复加工。小批生产和单件生产相似小批生产和单件生产相似,常称单件小批生产常称单件小批生产,大批生产和大量生产相似大批生产和大量生产相似,常称大批大量生产。常称大批大量生产。21生产类型生产类型重型机械重型机械(W200Kg)中型机械中型机械(W200Kg)小型机械小型机械(W200Kg)单件生产单件生产5 5以下以下2020100100小批生产小批生产5 510102020200200100100500500中批生产中批生产-20020050050050050050005000大批生产大批生产-50050050005000500050005000050000大量生产大量生产-500050005000050000注：注：W为零件的质量。为零件的质量。表表7-3 7-3 生产类型与生产纲领的关系生产类型与生产纲领的关系22各各种种生生产产类类型型的的工工艺艺过过程程特特点点生产类型生产类型单件、小批生产单件、小批生产成批生产成批生产大批、大量生产大批、大量生产加工对象加工对象经常换，不固定经常换，不固定周期性更换周期性更换固定不变固定不变零件互换性零件互换性配对制造配对制造,无互无互换性换性,广泛用于广泛用于钳工修配钳工修配普遍具有互换性普遍具有互换性,一般不用试配一般不用试配全部互换全部互换,某些高精度配某些高精度配合件采用分组装配、配研合件采用分组装配、配研或配磨或配磨毛坯制造与毛坯制造与加工余量加工余量木模手工造型或木模手工造型或自由锻造，毛坯自由锻造，毛坯精度低，加工余精度低，加工余量大量大部分用金属模或部分用金属模或模锻，毛坯精度模锻，毛坯精度及加工余量中等及加工余量中等广泛采用金属模机器造型、广泛采用金属模机器造型、精密铸造、模锻或其它高精密铸造、模锻或其它高效成型方法，毛坯精度高效成型方法，毛坯精度高及加工余量较小及加工余量较小机床设备及机床设备及布置布置通用设备，极少通用设备，极少用数控机床，按用数控机床，按机群布置机群布置通用机床及部分通用机床及部分高效专用机床和高效专用机床和数控机床等，按数控机床等，按零件类别分工段零件类别分工段布置布置广泛采用高效专用机床信广泛采用高效专用机床信自动机床，按流水线排列自动机床，按流水线排列或采用自动线或采用自动线23各各种种生生产产类类型型的的工工艺艺过过程程特特点点(续续)生产类型生产类型单件、小批生产单件、小批生产成批生产成批生产大批、大量生产大批、大量生产夹具与安装夹具与安装多用通用夹具，多用通用夹具，极少用专用夹具，极少用专用夹具，通常用划线找正通常用划线找正广泛使用专用夹具，广泛使用专用夹具，部分用划线找正，部分用划线找正，广泛使用高效能的广泛使用高效能的专用夹具专用夹具尺寸获得方法尺寸获得方法试切法试切法调整法调整法调整法及自动化调整法及自动化刀具与量具刀具与量具多用通用刀具与多用通用刀具与万能量具万能量具较多采用专用夹具较多采用专用夹具与量具与量具广泛使用高效能的广泛使用高效能的专用刀具与量具专用刀具与量具工艺规程工艺规程有简单的工艺路有简单的工艺路线卡线卡有工艺规程，对关有工艺规程，对关键工序有详细的工键工序有详细的工艺规程艺规程有详细的工艺规程有详细的工艺规程生产率生产率低低中中高高成成 本本高高中中低低24一、一、工件的安装与基准工件的安装与基准7.2安装与定位安装与定位1.1.工件的安装工件的安装定位定位:为使工件获得所需的尺寸精度、形状精度、为使工件获得所需的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面质量，在其机械加工过程中，使工位置精度和表面质量，在其机械加工过程中，使工件相对与机床、刀具占据一个正确位置的过程。件相对与机床、刀具占据一个正确位置的过程。夹紧夹紧:使工件在加工过程中保持所占据的确定位置使工件在加工过程中保持所占据的确定位置不变的过程称。不变的过程称。安装安装(装夹装夹):):定位与夹紧的总称。定位与夹紧的总称。工件安装的好坏将直接影响零件的加工精度工件安装的好坏将直接影响零件的加工精度,而安装的快慢则影响生产率的高低。而安装的快慢则影响生产率的高低。251)1)直接找正安装直接找正安装 直接找正安装是用划针或百分表等直接在机直接找正安装是用划针或百分表等直接在机床上找正工件的位置。床上找正工件的位置。图图7-6 7-6 直接找正安装直接找正安装特特 点点:生产率低生产率低,适用于适用于单件、小批量生产单件、小批量生产,形形状简单的零件状简单的零件,对工人对工人技术水平要求高。技术水平要求高。262)2)划线找正安装划线找正安装 是用划针根据毛坏或半成品上所划的线为基准是用划针根据毛坏或半成品上所划的线为基准，找正它在机床上正确位置的一种装夹方法。找正它在机床上正确位置的一种装夹方法。特特 点点:划线费时，技术水平划线费时，技术水平要要求求高高,定位精度不高定位精度不高。此安装。此安装只用于批量不大、形状复杂只用于批量不大、形状复杂而笨重的工件而笨重的工件,或毛坯的尺寸或毛坯的尺寸公差很大而无法采用夹具装公差很大而无法采用夹具装夹的工件。夹的工件。图图7-77-7按划线找正装夹按划线找正装夹273).3).专用夹具安装专用夹具安装 利用利用专用夹具专用夹具上的上的定位夹紧元件定位夹紧元件能使工件迅速能使工件迅速获得正确位置，并固定在夹具和机床上。获得正确位置，并固定在夹具和机床上。特特 点：点：定位方便定位方便、定位精度高定位精度高、定位稳定定位稳定，安装效率高安装效率高；生产率高生产率高，工件精度稳定；工件精度稳定；工人技术水平要求低，适用于批量生产。工人技术水平要求低，适用于批量生产。282 2基准及其分类基准及其分类 基准就是基准就是“依据依据”的意思的意思,在零件工作图或实际在零件工作图或实际零件上零件上,总要依据一些指定的点、线、面总要依据一些指定的点、线、面,来确定另来确定另一些点一些点、线线、面的位置。这些作为依据的点面的位置。这些作为依据的点、线、面线、面称为基准。包括称为基准。包括设计基准设计基准和和制造基准制造基准。制造基准制造基准:在制造过程在制造过程(包括加工包括加工、定位定位、度量度量、装配装配)中采用的各种基准总称中采用的各种基准总称,又称工艺基准。包括又称工艺基准。包括工序基准工序基准、定位基准定位基准、度量基准度量基准和和装配基准装配基准。设计基准设计基准：在设计零件图样时在设计零件图样时,以确定其他点、线、面以确定其他点、线、面位置的基准位置的基准,即零件图纸上标注尺寸的起点，或中心线、即零件图纸上标注尺寸的起点，或中心线、对称线、圆心等。对称线、圆心等。291)1)设计基准设计基准M302)2)制造基准制造基准(工艺基准工艺基准)(a)(a)工序基准工序基准(或或原始基准原始基准)在工序简图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、形在工序简图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。状、位置的基准。工序尺寸工序尺寸 a、b、F、C加工：加工：E E面面 F DF D面面 CC基准：基准：B B面面 O O轴线轴线 E E面面 O O轴线轴线 31(b)(b)定位基准定位基准 工件在夹具或机床上定位时，工件在夹具或机床上定位时，用以确定工件在工序尺寸方用以确定工件在工序尺寸方向上相对于刀具的正确位置的基准。向上相对于刀具的正确位置的基准。作为定位基准的点或线作为定位基准的点或线,是是以具体表面以具体表面(基面基面)来体现的。来体现的。对不同的工序尺寸对不同的工序尺寸,其定位基准的表面也不同。其定位基准的表面也不同。加工加工E E面面 FFAA B B面面基准基准D D面面CCFF E E面面32(c)(c)度量基准度量基准 用于检验已加工表面的尺寸及各表面之间位置精用于检验已加工表面的尺寸及各表面之间位置精度的基准。度的基准。图图710轴套圆跳动检验轴套圆跳动检验 孔的轴线孔的轴线是是用锥度用锥度心轴检验齿轮外圆和两心轴检验齿轮外圆和两个端面相对孔轴线的圆个端面相对孔轴线的圆跳动时跳动时的的度量基准。度量基准。33(d)(d)装配基准装配基准 在机器装配中在机器装配中,用于确定零件或部件在机器中用于确定零件或部件在机器中正确位置的基准。正确位置的基准。如图所示轴套，其孔如图所示轴套，其孔以一定的配合精度安装在以一定的配合精度安装在轴上决定其径向位置，并轴上决定其径向位置，并以端面以端面A A紧贴轴肩决定其轴紧贴轴肩决定其轴向位置，轴套孔的轴线和向位置，轴套孔的轴线和端面端面A A即为装配基准。即为装配基准。图图711 轴套的装配基准轴套的装配基准 34二、二、工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 1.1.定位与夹紧定位与夹紧 定位与夹紧是安装工件的两个有联系的过程。定位与夹紧是安装工件的两个有联系的过程。工件在夹具中定位是要确定工件与夹具定位元件的相对工件在夹具中定位是要确定工件与夹具定位元件的相对位置，并通过导引元件或对刀装置来保证工件与刀具之间的位置，并通过导引元件或对刀装置来保证工件与刀具之间的相对位置，从而满足加工精度的要求。相对位置，从而满足加工精度的要求。在工件定位以后，为了使工件在切削力等作用下在工件定位以后，为了使工件在切削力等作用下能保持既定的位置不变，需将工件紧固能保持既定的位置不变，需将工件紧固。有些机构能使工件的定位与夹紧同时完成，例如有些机构能使工件的定位与夹紧同时完成，例如三爪自定心卡盘。三爪自定心卡盘。352.2.工件定位的基本原理工件定位的基本原理工件的六个自由度工件的六个自由度Z Z沿沿x x、y y、z z轴的移动轴的移动X X 绕绕x x、y y、z z轴的轴的转转动动X XY Y三维坐标系三维坐标系Z Z Y Y 36工件工件加工时，需加工时，需限制限制几个几个自由度呢自由度呢?保证加工尺寸保证加工尺寸AaAa，需限制工件的需限制工件的Z Z、X X、Y Y 保证加工尺寸保证加工尺寸BbBb，需限制工件的需限制工件的X X、Z Z 保证加工尺寸保证加工尺寸CcCc，需限制工件的需限制工件的Y Y 为保证全部加工要求，该工件定位时，为保证全部加工要求，该工件定位时，应限制它所有的六个自由度。应限制它所有的六个自由度。37X X、Y Y、Z ZX X、Z Z 如何如何限制工件的自由度限制工件的自由度？Y Y38六点定位原理六点定位原理六点定位原理六点定位原理 六个按一定规则布置的约束点就可以限制六六个按一定规则布置的约束点就可以限制六个自由度，使工件在空间的位置完全确定。个自由度，使工件在空间的位置完全确定。在夹具中，在夹具中，限制工件的自由限制工件的自由度可用定位支承度可用定位支承点来实现，一个点来实现，一个定位支承点限制定位支承点限制一个自由度。一个自由度。如何如何限制工件的自由度限制工件的自由度？39 六点定位也适用六点定位也适用于其他形状的工件，于其他形状的工件，只是定位支承点的分只是定位支承点的分布方式有所不同。布方式有所不同。X X、Y Y、Z Z 圆盘几何体的定位圆盘几何体的定位,圆盘圆盘的端面为主要定位基准的端面为主要定位基准。防转支承点防转支承点4 4定位支承点定位支承点1 1、2 2、3 3定位销的定位支承点定位销的定位支承点5 5、6 6X X、Y Y Z Z 40 在实际定位中，定位支承点并不一定就是一个真在实际定位中，定位支承点并不一定就是一个真正的点，也可能是一线段或一小面积；正的点，也可能是一线段或一小面积；通常所说通常所说“几点定位几点定位”仅是指某种定位中数个定仅是指某种定位中数个定位支承点的综合结果，而非某一定位支承点限制了某位支承点的综合结果，而非某一定位支承点限制了某一自由度。如图一自由度。如图:A AB B 定位基准是长圆柱面的轴线、定位基准是长圆柱面的轴线、后端面和键槽侧面后端面和键槽侧面.长长V V形块形块“四点定位四点定位”,A,A面布置两点面布置两点(定位点定位点1 1、2),B2),B面布置两点面布置两点(定位点定位点4 4、5)5)，限制了工件的，限制了工件的 四个自由度；四个自由度；定位支承点定位支承点3 3限制了工件的限制了工件的 自由度；销可简化为支承点自由度；销可简化为支承点6 6限制限制 自由度自由度,共限制六个共限制六个自由度。自由度。X X、Z Z、X X、Z Z Y Y Y Y41“夹紧夹紧”能否取代能否取代“定位定位”？夹紧夹紧不能不能取代定位取代定位！自由度自由度X X未限制未限制,导致的后果是：导致的后果是：举举例：例：定位板：定位板：两挡销：两挡销：Y Y、Z Z X X、Y Y、Z Z 423.3.限制工件自由度与加工技术要求的关系限制工件自由度与加工技术要求的关系 工件在夹具中定位时，并非所有情况都必须工件在夹具中定位时，并非所有情况都必须完全定位。设计工件的定位方案时，应首先分析完全定位。设计工件的定位方案时，应首先分析必须限制那些自由度，然后在夹具中配置相应的必须限制那些自由度，然后在夹具中配置相应的定位元件。定位元件。工件所需限制的自由度工件所需限制的自由度,主要取决于本工主要取决于本工序的加工要求。对空间直角坐标系来说，工件序的加工要求。对空间直角坐标系来说，工件在某个方面有加工要求，则在那个方面的自由在某个方面有加工要求，则在那个方面的自由度就应予以限制。度就应予以限制。43图图7 716 16 限制工件自由度分析限制工件自由度分析槽有深度与宽度要求槽有深度与宽度要求，应，应限制限制；槽两侧面的中心平面对轴线的重合槽两侧面的中心平面对轴线的重合,及侧面与底面对轴及侧面与底面对轴线的平行度线的平行度有有要求要求,应应限制限制。通槽，通槽，可以不限制可以不限制；加工的是轴，加工的是轴，也不限制。也不限制。X X、Z Z X X、Z ZY Y Y Y44 正确的定位形式有完全定位和不完全定位两种。正确的定位形式有完全定位和不完全定位两种。完完全全定定位位:工工件件的的六六个个自自由由度度完完全全被被限限制制而而在在夹夹具具中中有有完完全确定的唯一位置。完全定位适合较复杂工件的加工。全确定的唯一位置。完全定位适合较复杂工件的加工。不不完完全全定定位位:在在满满足足加加工工要要求求的的情情况况下下，工工件件被被限限制制(定定位位)的自由度数不足六个。的自由度数不足六个。在在设设计计定定位位方方案案时时，对对不不必必要要限限制制的的自自由由度度，一一般般不不应应布布置置定定位位元元件件，否否则则将将使使夹夹具具结结构构复复杂杂化化。但但有有时时为为了了使使加加工工过过程程顺顺利利，在在一一些些没没有有加加工工尺尺寸寸要要求求的的方方向向也也需需要要对对该该自自由度加以限制。由度加以限制。454 4.欠欠定定位位与与过过定定位位a)a)欠定位欠定位 是指工件实际定位所限制的是指工件实际定位所限制的自由度数目，少于按其加工要自由度数目，少于按其加工要求所必须限制的自由度数目。求所必须限制的自由度数目。欠定位是不允许出现的。欠定位是不允许出现的。欠定位不能保证工件在夹具欠定位不能保证工件在夹具中占据正确位置，必然无法保中占据正确位置，必然无法保证工件所规定的加工要求。证工件所规定的加工要求。铣不通槽铣不通槽轴在铣床上的三爪自定心轴在铣床上的三爪自定心卡盘和后顶尖上定位简图卡盘和后顶尖上定位简图工件的自由度工件的自由度 X X 未被限制未被限制,则则键槽的长度键槽的长度L不能保证一致。不能保证一致。46 如如果果工工件件上上的的各各定定位位基基准准面面之之间间以以及及各各定定位位元元件件之之间间的的位位置置精精度度都都很很高高，这这时时，即即使使采采用用了了过过定定位位，也也不不会会造造成成不不良良后后果果，反反而而提提高高了了工工件件在在加加工工中中的的支支承承刚刚度度和和稳稳定定性性，这这种情况下的过定位是可以采用的，种情况下的过定位是可以采用的，实际生产中也经常使用。实际生产中也经常使用。(1)(1)使工件定位不确定、安装不平稳；使工件定位不确定、安装不平稳；(2)(2)使工件安装困难；使工件安装困难；(3)(3)夹紧后会使工件或定位元件产生变形夹紧后会使工件或定位元件产生变形(见举例见举例1 1和和2)2)。b b)过过定定位位(或或超超定定位位或或重重复复定定位位)过定位的定义过定位的定义 过定位的不良后果过定位的不良后果工件重复限制了，出现了过定位，工件无法安装。工件重复限制了，出现了过定位，工件无法安装。车削轴类零件车削轴类零件,工件常用前顶尖工件常用前顶尖(固定式固定式)和后顶尖和后顶尖(活动活动式式)定位定位,若将后顶尖换成固定式顶尖若将后顶尖换成固定式顶尖,将产生什么问题？将产生什么问题？47图图7-19 7-19 工件的过定位工件的过定位心心 轴轴大支撑板大支撑板 Y Y、Z Z、Y Y、Z Z X X、Y Y、Z Z Y Y、Z Z 被重复定位被重复定位举例举例1 148过过定定位位的的改改进进方方法法心轴心轴短圆柱销短圆柱销大支撑板大支撑板 X X、Y Y、Z Z短短圆柱销圆柱销Y Y、Z Z 当加当加工表面与工表面与工件的大工件的大端面有较端面有较高的位置高的位置精度要求精度要求时，可采时，可采用此图的用此图的定位方案。定位方案。49大支撑板大支撑板小支撑板小支撑板心轴心轴小小支撑板支撑板 Y Y、Z Z、Y Y、Z Z X X 当加当加工表面与工表面与工件内孔工件内孔有较高的有较高的位置精度位置精度要求时，要求时，则采用此则采用此图的定位图的定位 方案。方案。50连杆的过定位连杆的过定位举例举例2 2 X X、Y Y、X X、Y Y Z Z、X X、Y Y Z Z长圆柱销长圆柱销支支 承承 板板止止 销销 X X、Y Y 被重复定位被重复定位,后果见图（后果见图（c c）515 5.定定位位方方式式与与定定位位元元件件 工件的定位表面有各种形式，如平面、外圆、工件的定位表面有各种形式，如平面、外圆、内孔扣成形表面等。对于这些表面可以采用不同的内孔扣成形表面等。对于这些表面可以采用不同的方法来实现定位。根据工件的加上要求，除合理分方法来实现定位。根据工件的加上要求，除合理分布定位支承点外，还要正确考虑定位方法和选用恰布定位支承点外，还要正确考虑定位方法和选用恰当的定位元件。当的定位元件。长三爪夹头长三爪夹头短三爪夹头短三爪夹头52根根据据零零件件结结构构、加加工工要要求求需需限限制制的的自自由由度度53根根据据零零件件结结构构、加加工工要要求求需需限限制制的的自自由由度度54根根据据零零件件结结构构、加加工工要要求求需需限限制制的的自自由由度度55典型定位元件的定位分析典型定位元件的定位分析5657585960 在零件加工过程中，合理选择定位基准对保证零件的尺在零件加工过程中，合理选择定位基准对保证零件的尺寸精度和位置精度有着决定性的作用。寸精度和位置精度有着决定性的作用。用毛坯表面用毛坯表面(未经加工表面未经加工表面)作为定位基准的叫作为定位基准的叫粗基准粗基准，而用已加工面作为定位基准的则叫而用已加工面作为定位基准的则叫精基准精基准。三三.定位基准的选择定位基准的选择1.1.粗基准的选择粗基准的选择 一是要一是要保证各加工表面有足够的余量，二是保证不加保证各加工表面有足够的余量，二是保证不加工表面的位置与尺寸符合图样要求。工表面的位置与尺寸符合图样要求。1).1).保证加工表面加工余量合理分配保证加工表面加工余量合理分配 为保证重要表面的加工余量小而均匀为保证重要表面的加工余量小而均匀,应选择重要加应选择重要加工面为粗基准。工面为粗基准。617-207-20图图721最小余量表面作为粗基准最小余量表面作为粗基准 为保证各个加工面具有足够的加余量，为保证各个加工面具有足够的加余量，应选择毛坯余量最小的面为粗加工基准。应选择毛坯余量最小的面为粗加工基准。622).2).保证相互位置要求保证相互位置要求如如加加工工表表面面与与非非加加工工表表面面有有位位置置要要求求，则则应应以以此此非非加加工工面面作作粗粗基基准准，这这样样可可使使加加工工表表面面与与不不加加工工表表面面之之间间的的位位置置误误差差最最小小，有有时时还还可可能能在在一一次次装装夹夹中加工出更多的表面。中加工出更多的表面。633 3）方便工件装夹与定位可靠）方便工件装夹与定位可靠 为保证定位准确、夹紧可靠为保证定位准确、夹紧可靠,粗基准表面应尽量平整光粗基准表面应尽量平整光洁洁,有足够大的面积有足够大的面积,避开飞边、浇道、冒口等缺陷。避开飞边、浇道、冒口等缺陷。4 4）粗基准不重复使用）粗基准不重复使用 粗基准一般只在第一道工序中使用，以后应尽量避免重粗基准一般只在第一道工序中使用，以后应尽量避免重复使用。因为作为粗基准的表面粗糙而不规则，多次使用复使用。因为作为粗基准的表面粗糙而不规则，多次使用易导致较大的定位误差，易导致较大的定位误差，无法保证各加工表面之间的位无法保证各加工表面之间的位置精度。故一般情况下，置精度。故一般情况下，粗基准不宜重复使用粗基准不宜重复使用.642.2.精基准的选择精基准的选择 为避免基准不重合为避免基准不重合而产生产生的误差，应而产生产生的误差，应尽可能选用设计基准或尽可能选用设计基准或工序基准作为精基准。工序基准作为精基准。若若加工的是最终工序，加工的是最终工序，所选择的定位基准应与所选择的定位基准应与设计基准重合，设计基准重合，若若加工加工的的为中间工序，则应尽为中间工序，则应尽量采用工序基准量采用工序基准。图图7 723 23 加工箱体孔选用的精基准加工箱体孔选用的精基准 基准重合原则基准重合原则65图图7 724 24 基准不重合误差示例基准不重合误差示例A A面和面和B B面：面：定位基准定位基准与与设计基准设计基准重合重合 A A面和面和C C面：面：定位基准定位基准与与设计基准设计基准不不重合重合66 在在工工件件加加工工过过程程中中应应尽尽可可能能选选用用统统一一的的定定位位基基准准称称为为基基准准统统一一原原则则。耍耍遵遵循循基基准准重重合合原原则则,就就有有较较多多定定位位基基准准,因因而而夹夹具具种种类类也也较较多多。为为了了减减少少夹夹具具种种类类,简简化化夹夹具具结结构构,可可设设法法在在工工件件上上找找到到一一组组基基准准,或或者者在在工工件件上上专专门门设设计计一一组组定定位位面面,用用它它们们来来定定位位加加工工工工件件上上多多个个表表面面,遵遵循基准统一原则。循基准统一原则。为为满满足足工工艺艺需需要要，在在工工件件上上专专门门设设计计的的定定位位而而称称为为辅辅助助基基准准。常常见见的的辅辅助助基基准准有有轴轴类类工工件件的的中中心心、箱箱体体工工件件的的两工艺孔、工艺凸台和活塞类工件的内止口和中心孔。两工艺孔、工艺凸台和活塞类工件的内止口和中心孔。基准统一原则基准统一原则67 为为满满足足工工艺艺需需要要，在在工工件件上上专专门门设设计计的的定定位位而而称称为为辅辅助助基基准准。常常见见的的辅辅助助基基准准有有轴轴类类工工件件的的中中心心、箱箱体体工工件件的的两两工艺孔、工艺凸台和活塞类工件的内止口和中心孔。工艺孔、工艺凸台和活塞类工件的内止口和中心孔。例例如如柴柴油油机机机机体体加加工工自自动动线线上上，常常以以一一面面两两孔孔作作为为统统一一基准进行平面和孔系的加工。基准进行平面和孔系的加工。采采用用基基准准统统一一的的原原则则，还还可可以以简简化化工工艺艺过过程程，避避免免基基准准转转换换过过多多，在在一一次次装装夹夹中中加加工工出出的的表表面面其其位位置置精精度度高高。但但在在选选用用的的统统一一基基准准与与设设计计基基准准不不重重合合时时，存存在在基基准准不不重重合误差，合误差，其定位精度较基准重合时低。其定位精度较基准重合时低。68 在精加工或光整加工工在精加工或光整加工工序中要求加工余量小而均匀序中要求加工余量小而均匀时，可以选择加工表面本身时，可以选择加工表面本身作为定位基准这就称为自作为定位基准这就称为自为基准。如图为镗连杆小头为基准。如图为镗连杆小头孔时，以加工表面小头孔作孔时，以加工表面小头孔作为定位基准的夹具。为定位基准的夹具。自为基准原则自为基准原则 另外，如浮动镗孔、浮另外，如浮动镗孔、浮动铰孔和珩磨等孔加工方法动铰孔和珩磨等孔加工方法都是自为基准的实例都是自为基准的实例。69 对于相互位置精度要求较对于相互位置精度要求较高的表面，往往来用互为基高的表面，往往来用互为基准，反复加工的方法予以保准，反复加工的方法予以保证。证。例如：精密齿轮的精加例如：精密齿轮的精加工；车床主轴的主轴颈和前工；车床主轴的主轴颈和前端锥孔的的加工。端锥孔的的加工。互为基准原则互为基准原则73070 除以上选择原则以外，除以上选择原则以外，所选择的精基准应能所选择的精基准应能保证定位准确、可靠、夹紧机构简单，操作方便。保证定位准确、可靠、夹紧机构简单，操作方便。必须指出，精基准的选择不能单考虑本工序定必须指出，精基准的选择不能单考虑本工序定位夹紧是否合适，而应结合整个工艺路线统一全面位夹紧是否合适，而应结合整个工艺路线统一全面考虑。考虑。上述粗、精基准选择的各条原则上述粗、精基准选择的各条原则,都是在保证都是在保证工件加工质量的前提下工件加工质量的前提下,从不同角度提出的工艺要从不同角度提出的工艺要求和保证的措施，有时这些要求和措施产生矛盾求和保证的措施，有时这些要求和措施产生矛盾,在制订工艺规程时必须结合具体情况在制订工艺