1、第一章第一章 工艺过程的基本概念与组成工艺过程的基本概念与组成 教材（不作参考）：教材（不作参考）：东南大学东南大学 郑志达主编郑志达主编 仪器制造工艺学仪器制造工艺学西北工业大学西北工业大学 端木时夏主编端木时夏主编 仪器制造工艺学仪器制造工艺学天津大学天津大学 陆伯印主编陆伯印主编 仪器制造工艺学仪器制造工艺学参考书：参考书：精密和超精密加工技术精密和超精密加工技术 哈工大袁哲俊、清华王先逵哈工大袁哲俊、清华王先逵 主编主编 2002年年 机械制造工艺学（机械制造工艺学（21世纪高校机电类规划教材）世纪高校机电类规划教材）陈明主编陈明主编 2010年年 机械制造工艺学机械制造工艺学 清华王
2、先逵主编第二版清华王先逵主编第二版 2006年年特种加工特种加工 庞滔、郭大春、庞楠编庞滔、郭大春、庞楠编 2000年年特种加工（第五版）哈尔滨工业大学刘晋春、白基成、郭永丰特种加工（第五版）哈尔滨工业大学刘晋春、白基成、郭永丰主编主编 2010年年 教材：仪器制造技术（普通高等教育教材：仪器制造技术（普通高等教育“十五十五”国家级规划教材）国家级规划教材）天津大学天津大学 曲兴华主编曲兴华主编 2006年年6月第一版第二次印刷月第一版第二次印刷1.2 1.2 工艺过程设计的基本概念工艺过程设计的基本概念 1.2.1 1.2.1 机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成机械产品的生产过程：
3、使原材料制成产品的全过程。机械产品的生产过程：使原材料制成产品的全过程。1.直接生产过程：按一定的顺序使被加工对象的尺寸、直接生产过程：按一定的顺序使被加工对象的尺寸、形状、相互位置以及性能产生一定的变化，使之称为形状、相互位置以及性能产生一定的变化，使之称为成品的过程（也称之为工艺过程）。成品的过程（也称之为工艺过程）。直接生产过程包括：直接生产过程包括：直接生产过程辅助生产过程（1）零件毛坯的制造工艺过程：）零件毛坯的制造工艺过程：制造方法有：铸、锻、焊、冲压、剪裁下料制造方法有：铸、锻、焊、冲压、剪裁下料（2）零件机械加工工艺过程：在加工车间改变生产）零件机械加工工艺过程：在加工车间改变
4、生产对象的形状、尺寸、相对位置及性能，使之成为半成对象的形状、尺寸、相对位置及性能，使之成为半成品的过程。是直接生产过程的一部分。品的过程。是直接生产过程的一部分。加工方法：加工方法：有切屑的加工：车、铣、刨、插、磨、钻有切屑的加工：车、铣、刨、插、磨、钻 无切屑的加工：球末铸、精铸、精锻无切屑的加工：球末铸、精铸、精锻 热处理：淬火、正火、退火、回火、调质热处理：淬火、正火、退火、回火、调质 表面处理：氧化、氮化、镀（铬、锌）、涂覆（防表面处理：氧化、氮化、镀（铬、锌）、涂覆（防腐腐 、抗氧化、耐磨）、抗氧化、耐磨）2.辅助生产过程：不使加工对象产生直接的变化。辅助生产过程：不使加工对象产生
5、直接的变化。辅助生产过程包括：辅助生产过程包括：（1）工、夹、量具的制造、维修过程。）工、夹、量具的制造、维修过程。（2）运输、储存过程。）运输、储存过程。（3）动力提供过程）动力提供过程（3）机械装配工艺过程）机械装配工艺过程（4）检验、包装过程）检验、包装过程 零件的机械加工工艺过程由一系列工序组成，零件的机械加工工艺过程由一系列工序组成，对于批量生产，每一个工序又可分为若干个安装、对于批量生产，每一个工序又可分为若干个安装、工位、工步、走刀及动作。工位、工步、走刀及动作。1.1.工序：一个（或一组）工序：一个（或一组）工人工人在一个在一个工作地工作地点，对一点，对一个（或几个）个（或几个
6、）工件工件所所连续连续完成的那一部分工艺过程。完成的那一部分工艺过程。工序的概念是针对加工内容、加工方法和加工工序的概念是针对加工内容、加工方法和加工顺序的。另外，工序是一个非常重要的概念，工序是顺序的。另外，工序是一个非常重要的概念，工序是工艺过程的组成部分，是工艺过程的基本单元，是工工艺过程的组成部分，是工艺过程的基本单元，是工厂设计时的重要资料，因为由零件加工的工序数就可厂设计时的重要资料，因为由零件加工的工序数就可以确定工作面积的大小，工人的人数和设备数量。以确定工作面积的大小，工人的人数和设备数量。工序工序1：在钻床上钻中心孔：在钻床上钻中心孔工序工序2：在车床上粗车：在车床上粗车A
7、、B、C、D、E各面各面工序工序3：在车床上精车以上各面：在车床上精车以上各面工序工序4：铣：铣H槽及槽及L、G平面平面例例1：阶梯轴零件加工工序的划分：阶梯轴零件加工工序的划分 2.2.安装：在一道工序中，工件在一次定位夹紧安装：在一道工序中，工件在一次定位夹紧下所完成的加工。下所完成的加工。如例如例1 1中的工序中的工序2 2可分为两次安装：可分为两次安装：安装安装1 1：顶尖顶住中心孔车：顶尖顶住中心孔车B B、C C、E E三个面。三个面。安装安装2 2：顶尖顶住调头后工件的中心孔车：顶尖顶住调头后工件的中心孔车A A、D D二个面。二个面。3.3.工位：工件在一次装夹安装中，在一个位
8、置工位：工件在一次装夹安装中，在一个位置上所完成的加工。上所完成的加工。如例如例1 1中的工序中的工序4 4，要采用两个工位来完成，要采用两个工位来完成加工。加工。工位工位1 1：铣：铣H H键槽及键槽及L L平面。平面。工位工位2 2：利用分度头转：利用分度头转180180，铣，铣G G平面。平面。4.4.工步：在一次安装或一个工位中，加工表工步：在一次安装或一个工位中，加工表面、加工工具、切削用量（进给量面、加工工具、切削用量（进给量s s、主轴、主轴转速转速v v、不包括切深、不包括切深t t）不变的情况下，所完）不变的情况下，所完成的加工。成的加工。如例如例1 1中的工序中的工序2 2
9、，安装，安装1 1中，加工中，加工B B、C C、E E三个面，由于加工面变了，我们将其划分为三个面，由于加工面变了，我们将其划分为三个工步。三个工步。工步工步1 1：车车B B面面 工步工步2 2：车：车C C面面 工步工步3 3：车车E E面面5.5.进给进给 (走刀）：在一个工步中，每一个切走刀）：在一个工步中，每一个切削，称为一次进给。削，称为一次进给。6.6.动作：是工艺过程的最小单位，指工人或机动作：是工艺过程的最小单位，指工人或机器本身的一个行动单元。器本身的一个行动单元。7.7.关系关系 8 8在制定工艺规程时，工艺过程的细分要根据在制定工艺规程时，工艺过程的细分要根据生产规模
10、决定。生产规模决定。设计工艺过程的技术依据是什么呢设计工艺过程的技术依据是什么呢?零件的加工要求（零件图及技术条件）、生产零件的加工要求（零件图及技术条件）、生产类型和生产条件。类型和生产条件。工序工步进给安装工位1.2.2 1.2.2 生产类型生产类型 生产类型是企业生产专业化程度的分类。生产类型是企业生产专业化程度的分类。一般将其分为单件生产、批量（小批、中批、一般将其分为单件生产、批量（小批、中批、大批）生产和大量生产三种类型。大批）生产和大量生产三种类型。1.1.各种生产类型的工艺特征各种生产类型的工艺特征不同不同 生产类型不同，则生产组织、管理、选用生产类型不同，则生产组织、管理、选
11、用毛坯制造方法、加工以及装配方法等方面均有毛坯制造方法、加工以及装配方法等方面均有所不同。因此，在制订机器零件的机械加工工所不同。因此，在制订机器零件的机械加工工艺过程时，必须考虑不同生产类型的特点，已艺过程时，必须考虑不同生产类型的特点，已取得最大生产效益。取得最大生产效益。2.2.划分生产类型的主要依据是产品的生产纲领。划分生产类型的主要依据是产品的生产纲领。3.3.产品的生产纲领即产品的年产量。产品的生产纲领即产品的年产量。产品的生产纲领计算公式为：产品的生产纲领计算公式为：N N：零件的生产纲领（件：零件的生产纲领（件/年）；年）；Q Q：产品的年生产量（台：产品的年生产量（台/年）；
12、年）；n n：每台产品中该零件的数量（件：每台产品中该零件的数量（件/台）；台）；：备品率（厂家为用户提供的维修备用件）；：备品率（厂家为用户提供的维修备用件）；：平均废品率（生产厂家为防止生产过程中：平均废品率（生产厂家为防止生产过程中出现废品而准备的备用件）。出现废品而准备的备用件）。生产类型的划分基于产品的生产纲领及产生产类型的划分基于产品的生产纲领及产品本身的大小、结构复杂性及精密性等。品本身的大小、结构复杂性及精密性等。直接根据产品的年产量来划分生产类型不行？直接根据产品的年产量来划分生产类型不行？)1(nQN1.2.3 1.2.3 加工工艺规程加工工艺规程1 1工艺规程的（种类及）
13、内容工艺规程的（种类及）内容（1 1）工艺规程：规定产品或零部件制造工艺过）工艺规程：规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件程和操作方法等的工艺文件。l用表格的形式表达，也称工艺卡片。用表格的形式表达，也称工艺卡片。l机械加工工艺过程的内容主要有：产品或零部机械加工工艺过程的内容主要有：产品或零部件制造工艺过程和操作方法等。另外还有工件件制造工艺过程和操作方法等。另外还有工件的数量、设备条件和工人的技术情况等。的数量、设备条件和工人的技术情况等。l工艺规程是指导生产的依据，是组织生产，做工艺规程是指导生产的依据，是组织生产，做好生产技术准备的主要技术文件。因此，工艺好生产技术准备的
14、主要技术文件。因此，工艺规程一旦制订就应成为车间或全厂的法规，应规程一旦制订就应成为车间或全厂的法规，应严格执行，若修改须逐级审批。严格执行，若修改须逐级审批。（2 2）工艺规程的种类）工艺规程的种类1）工艺过程卡：参见）工艺过程卡：参见P7图14。2）工序卡：）工序卡：（3 3）工艺规程的主要内容）工艺规程的主要内容1 1）选择毛坯；）选择毛坯；2 2）拟定工艺路线；）拟定工艺路线；3 3）计算切削用量，加工余量及工时定额。）计算切削用量，加工余量及工时定额。2.制订工艺规程的原则（对工艺规程的基本要制订工艺规程的原则（对工艺规程的基本要求）求）原则是：保证以最低的成本，最高的效率来达原则是
15、：保证以最低的成本，最高的效率来达到图纸上的全部尺寸和技术要求。这个原则包到图纸上的全部尺寸和技术要求。这个原则包括：质量、生产率、经济性三个方面的要求。括：质量、生产率、经济性三个方面的要求。3.制定工艺规程的步骤制定工艺规程的步骤1 1）研究产品图纸，进行零件的工艺性分析。）研究产品图纸，进行零件的工艺性分析。a.a.首先要了解产品的工作原理和主要性能，明首先要了解产品的工作原理和主要性能，明确零件在仪器中的安装位置及作用。确零件在仪器中的安装位置及作用。b.b.分析零件主要表面的尺寸公差和技术要求，分析零件主要表面的尺寸公差和技术要求，明确主要技术条件合理性及关键性技术问题。明确主要技术
16、条件合理性及关键性技术问题。c.c.审查零件的材料是否恰当。审查零件的材料是否恰当。例：如图所示销零件例：如图所示销零件返回返回d.d.审查零件的结构工艺性。审查零件的结构工艺性。2 2）由生产纲领、确定生产类型）由生产纲领、确定生产类型。3 3）确定毛坯的种类，设计毛坯图）确定毛坯的种类，设计毛坯图。4 4）拟定工艺路线）拟定工艺路线。5 5）计算加工余量以及工序尺寸和公差）计算加工余量以及工序尺寸和公差，并绘，并绘制工序草图。制工序草图。6 6）选择加工设备）选择加工设备、工艺装备（刀、夹、量工艺装备（刀、夹、量具）具）、计算计算工艺参数和工艺参数和工时定额工时定额。7 7）确定各主要工序
17、技术检验要求和检验方法）确定各主要工序技术检验要求和检验方法8 8）填写工艺文件（编写工艺规程）填写工艺文件（编写工艺规程）返回返回1.2.4 1.2.4 机械加工余量和工序尺寸机械加工余量和工序尺寸1 1机械加工余量机械加工余量（1 1）总余量与工序余量）总余量与工序余量1 1）总余量：零件从毛坯到成品的过程中，在某一表）总余量：零件从毛坯到成品的过程中，在某一表面上所切除金属层的总厚面上所切除金属层的总厚度（毛坯尺寸与零件设计尺度（毛坯尺寸与零件设计尺寸之差）。寸之差）。2）工序余量：某一表面，在一道工序中所切除金属）工序余量：某一表面，在一道工序中所切除金属层的厚度（相邻两工序基本尺寸之
18、差）。层的厚度（相邻两工序基本尺寸之差）。总余量等于各工序余量之和。总余量等于各工序余量之和。Z 0=Z1+Z 2+Z n 或或Z0=Z i 返回返回ni 1注意，在实际加工过程中，由于工序尺寸有公注意，在实际加工过程中，由于工序尺寸有公差，实际切除的余量是有变化的。差，实际切除的余量是有变化的。因此加工余量又有公称余量、最大余量和因此加工余量又有公称余量、最大余量和最小余量之分。最小余量之分。通常所说的加工余通常所说的加工余量，是指公称余量量，是指公称余量而言，其值等于前而言，其值等于前后工序的基本尺寸后工序的基本尺寸之差。之差。另外，定义中阐述的另外，定义中阐述的“切除金属层的厚度切除金属
19、层的厚度”概概念念，有单、双边之分（称单边余量、双边余量）。，有单、双边之分（称单边余量、双边余量）。对平面，余量是单边余量，如：对平面，余量是单边余量，如：图图1-51-5对回转表面，余量为对称双边余量对回转表面，余量为对称双边余量 各工序所留的最小加工余量，应该保证前工各工序所留的最小加工余量，应该保证前工序所产生的形位误差和表面层缺陷被相邻后续工序所产生的形位误差和表面层缺陷被相邻后续工序切除。影响最小工序余量的因素有：序切除。影响最小工序余量的因素有：1)1)前一工序的尺寸公差前一工序的尺寸公差TaTa2)2)前工序所遗留的表面粗糙度前工序所遗留的表面粗糙度RzaRza和表面缺陷层和表
20、面缺陷层IaIa 3)3)前工序的空间位置误差前工序的空间位置误差aa 图图1-61-6 图图1-7 1-7 4)4)本工序的装夹误差（或称安装误差）本工序的装夹误差（或称安装误差）b b图图1-81-8baZbbabddZ2加工余量计算公式：加工余量计算公式：对单边余量：对单边余量：对双边余量：对双边余量：确定加工余量的方法：确定加工余量的方法：1）分析计算法：利用前面的公式计算，用于）分析计算法：利用前面的公式计算，用于大批量生产中，在某些重要的工序上应用。大批量生产中，在某些重要的工序上应用。2）经验估计法：工艺人员凭经验，采用类比）经验估计法：工艺人员凭经验，采用类比法确定。多用于单件
21、小批生产中。法确定。多用于单件小批生产中。3）查表修正法）查表修正法:先查表确定（查表确定的值很先查表确定（查表确定的值很粗糙，只能确定大概值），再结合具体情粗糙，只能确定大概值），再结合具体情况加以修正。况加以修正。)(baaZaabIRTZ)(2)(22baaZaabIRTZ2.2.工序尺寸工序尺寸工序尺寸：指零件在加工过程中各工序所应保工序尺寸：指零件在加工过程中各工序所应保证的尺寸。证的尺寸。当工艺基准（定位基准、工序基准或测量基当工艺基准（定位基准、工序基准或测量基准）与设计基准重合时，在加工过程中，使用准）与设计基准重合时，在加工过程中，使用同一基准对某一表面进行多次加工，达到尺寸
22、同一基准对某一表面进行多次加工，达到尺寸要求的情况，只需考虑各工序加工余量。要求的情况，只需考虑各工序加工余量。当工艺基准（定位基准、工序基准或测量基当工艺基准（定位基准、工序基准或测量基准）与设计基准不重合时，需要应用尺寸链原准）与设计基准不重合时，需要应用尺寸链原理进行计算得到工序尺寸。理进行计算得到工序尺寸。零件表面的最终工序的尺寸及公差，一零件表面的最终工序的尺寸及公差，一般均取自零件图上规定的尺寸及公差，而中般均取自零件图上规定的尺寸及公差，而中间工序的尺寸则是根据零件图的尺寸加上或间工序的尺寸则是根据零件图的尺寸加上或减去工序的加工余量而得，其公差按加工方减去工序的加工余量而得，其
23、公差按加工方法的经济精度选定，采用法的经济精度选定，采用“由后往前推由后往前推”的的方法，由零件图的尺寸，一直推算到毛坯尺方法，由零件图的尺寸，一直推算到毛坯尺寸。寸。图图8 8返回返回基准重合时计算方法：基准重合时计算方法：1.3 基准基准1.3.1 基准及分类基准及分类 基准：基准是指在机构中或在加工时用以确定基准：基准是指在机构中或在加工时用以确定零件及其几何元素位置的一些点、线、面。零件及其几何元素位置的一些点、线、面。根据基准的作用不同，分为设计基准和工根据基准的作用不同，分为设计基准和工艺基准。艺基准。1.设计基准：在零件图上标注设计尺寸所采用设计基准：在零件图上标注设计尺寸所采用
24、的基准。的基准。图图1-9 零件至少在长宽高三个方向上各有一个设零件至少在长宽高三个方向上各有一个设计基准，而且用作基准的线或面往往也是装配计基准，而且用作基准的线或面往往也是装配基准，是零件上的重要表面或是轴线。基准，是零件上的重要表面或是轴线。2.2.工艺基准：工艺基准：工艺基准：工艺基准：零件在制造和装配时采用的基零件在制造和装配时采用的基准。工艺基准又包括工序基准、定位基准和装准。工艺基准又包括工序基准、定位基准和装配基准。配基准。(1)工序基准：在工序图上，用以标定被加工表工序基准：在工序图上，用以标定被加工表面位置的点、线、面称为工序基准。面位置的点、线、面称为工序基准。图图1-1
25、0 工序基准与设计基准相似，设计基准是在工序基准与设计基准相似，设计基准是在零件图上。而工序基准是在工序图上。零件图上。而工序基准是在工序图上。（2 2）定位基准：工件在机床上或夹具上加工）定位基准：工件在机床上或夹具上加工时，用来决定工件相对于刀具位置的基准称为时，用来决定工件相对于刀具位置的基准称为定位基准。定位基准。图图1-11 定位基准又分定位粗基准和定位精基准。定位基准又分定位粗基准和定位精基准。（3）装配基准：装配时用来确定零部件相对）装配基准：装配时用来确定零部件相对位置的基准称为装配基准。位置的基准称为装配基准。图图1-123.测量基准：检验零件已加工表面位置时采用测量基准：检
26、验零件已加工表面位置时采用的基准称为测量基准。的基准称为测量基准。图图1-13返回返回1.3.2 定位基准选择定位基准选择1粗基准的选择粗基准的选择（1）便于装夹原则）便于装夹原则 选择加工余量小的、较精确光滑的、面积选择加工余量小的、较精确光滑的、面积较大的表面作为粗基准。较大的表面作为粗基准。作为粗基准的表面不应有毛刺、浇口、冒作为粗基准的表面不应有毛刺、浇口、冒口，以减少定位误差，保证装夹方便、准确。口，以减少定位误差，保证装夹方便、准确。因此应选加工余量小的、平整、光洁的大表面因此应选加工余量小的、平整、光洁的大表面作为粗基准。作为粗基准。例：例：图图1-14（2）余量均匀原则）余量均
27、匀原则 选重要的表面作粗基准，可使重要表面的选重要的表面作粗基准，可使重要表面的加工余量既小又均匀，这样可保证重要表面的加工余量既小又均匀，这样可保证重要表面的物理性能。例：物理性能。例：图图1-15（3 3）相互位置原则）相互位置原则选择不需要加工的表面作为粗基准，能满足选择不需要加工的表面作为粗基准，能满足相互位置原则。相互位置原则。选择不需要加工的表面作为粗基准时，首先选择不需要加工的表面作为粗基准时，首先可以保证粗基准和被加工表面的相互位置精度可以保证粗基准和被加工表面的相互位置精度，并有可能在一次装夹中把所有要加工的表面，并有可能在一次装夹中把所有要加工的表面全部加工完，在工厂中称为
28、全部加工完，在工厂中称为“一刀活一刀活”，这样，这样也可以减少工件的装夹次数，提高生产率。也可以减少工件的装夹次数，提高生产率。图图1-16a1-16a 若零件上有多个表面不需要加工，则应选若零件上有多个表面不需要加工，则应选择其中与加工表面之间的位置精度要求最高的择其中与加工表面之间的位置精度要求最高的表面作为粗基准。这样可首先保证它们之间的表面作为粗基准。这样可首先保证它们之间的位置精度。位置精度。（4）一次性原则）一次性原则 图图1-16b2.精基准的选择精基准的选择 当工件上有已加工表面时，应尽量采用精当工件上有已加工表面时，应尽量采用精基准，选择精基准时应考虑如何减少误差，保基准，选
29、择精基准时应考虑如何减少误差，保证加工精度和安装方便。选择的原则是：证加工精度和安装方便。选择的原则是：（1）基准重合原则）基准重合原则 所谓基准重合是将基准重合到工件的设计所谓基准重合是将基准重合到工件的设计基准上，也就是说尽可能地将设计基准作为加基准上，也就是说尽可能地将设计基准作为加工时的定位基准及测量时的测量基准，这样可工时的定位基准及测量时的测量基准，这样可避免产生基准不重合误差。避免产生基准不重合误差。图图1-16c（2 2）基准统一原则）基准统一原则l 基准统一原则是加工各表面时尽量采用同一个定位基准统一原则是加工各表面时尽量采用同一个定位基准。应用基准统一基准。应用基准统一可保
30、证在一次安装中加工几个可保证在一次安装中加工几个表面，减少安装次数和安装误差，有利于保证各加表面，减少安装次数和安装误差，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度，相关工序的夹具结构工表面之间的相互位置精度，相关工序的夹具结构统一，简化夹具的设计与制造。统一，简化夹具的设计与制造。l例如，轴类零件常用两顶尖孔作为定位基准使得基例如，轴类零件常用两顶尖孔作为定位基准使得基准统一。准统一。OO12B BA AKOO12A AKL L应用基准统一原则，采用单一的公共基准，应用基准统一原则，采用单一的公共基准，必然会带来基准不重合必然会带来基准不重合，因此重合和统一两，因此重合和统一两者是有矛盾的，应根
31、据具体情况处理，当不能者是有矛盾的，应根据具体情况处理，当不能以设计基准作为定位基准时，定位基准的选择以设计基准作为定位基准时，定位基准的选择原则是应使定位误差最小。原则是应使定位误差最小。（3 3）互为基准原则）互为基准原则 对某些位置精度要求较高的工件，常采用对某些位置精度要求较高的工件，常采用互为基准原则加工，如轴套类零件要求有较高互为基准原则加工，如轴套类零件要求有较高的同心度时，常采用外圆和内孔互为基准反复的同心度时，常采用外圆和内孔互为基准反复更迭（交替）加工。更迭（交替）加工。例：例：（4）自为基准原则）自为基准原则 以待加工表面自身为定位基准。常用于铰以待加工表面自身为定位基准
32、。常用于铰孔、无芯磨、拉孔、珩孔的加工中，自为基准孔、无芯磨、拉孔、珩孔的加工中，自为基准加工不能提高位置精度，只能提高形状精度。加工不能提高位置精度，只能提高形状精度。例：例：1.4 1.4 夹具设计原理夹具设计原理1.4.1 夹具的组成夹具的组成1工件的装夹方式工件的装夹方式 工件从定位到夹紧的整个过程称为安装。工件从定位到夹紧的整个过程称为安装。常用的安装方式有三种：常用的安装方式有三种：（1）直接找正安装）直接找正安装 这种安装方法是操作者利用百分表、划针这种安装方法是操作者利用百分表、划针等工具按工件上的基准表面直接找正工件。等工具按工件上的基准表面直接找正工件。例：例：图图1-17
33、 该方法多用于单件及小批生产，生产率低。该方法多用于单件及小批生产，生产率低。但当工件上的基准表面精度很高时，用这种方但当工件上的基准表面精度很高时，用这种方法可以达到很高的定位精度法可以达到很高的定位精度。（2 2）按划线找正安装）按划线找正安装 这种方法是预先在工件上划线，安装时用划针按这种方法是预先在工件上划线，安装时用划针按所画的线找正工件。所画的线找正工件。例：例：图图1-181-18 这种方法也适用于单件及小批生产，生产率低，这种方法也适用于单件及小批生产，生产率低，找正精度也低。特别是对尺寸和重量较大的铸件和锻找正精度也低。特别是对尺寸和重量较大的铸件和锻件，由于使用夹具成本高，
34、直接找正又不方便，因此件，由于使用夹具成本高，直接找正又不方便，因此一般采用按线找正安装，另外对于毛坯零件（尺寸小一般采用按线找正安装，另外对于毛坯零件（尺寸小的铸件和锻件），由于精度较低也无法使用夹具，因的铸件和锻件），由于精度较低也无法使用夹具，因此也用划线的方法。此也用划线的方法。（3）用夹具安装）用夹具安装 工件直接装在夹具中定位并夹紧，安装方便，定工件直接装在夹具中定位并夹紧，安装方便，定位可靠，适用于成批及大量生产。位可靠，适用于成批及大量生产。2.2.夹具的组成夹具的组成 图图1-19 1-19 铣床夹具铣床夹具（1）定位元件：定位元件在夹具中的作用是确）定位元件：定位元件在夹具
35、中的作用是确定工件在夹具中的准确位置。定工件在夹具中的准确位置。（2）夹紧装置：实现对工件的夹紧、保持工件）夹紧装置：实现对工件的夹紧、保持工件在夹具中的准确位置。在夹具中的准确位置。（3）对定装置（对刀引导装置）：确定刀具与）对定装置（对刀引导装置）：确定刀具与夹具相对位置的元件，如对刀块、钻套等夹具相对位置的元件，如对刀块、钻套等.（4）夹具体：上述元件的基础及与机床等连接）夹具体：上述元件的基础及与机床等连接的本体。的本体。（5）其它元件及装置（为完善使用功能设置）：）其它元件及装置（为完善使用功能设置）：分度、工件顶出装置、上下料机构等。分度、工件顶出装置、上下料机构等。1.4.2 1
36、.4.2 定位原理与自由度分析定位原理与自由度分析 1.1.工件在加工中的六点定位原理工件在加工中的六点定位原理 六点定位原理：工件进行定位时，用定位六点定位原理：工件进行定位时，用定位元件限制可能的六个自由度，则工件在空间的元件限制可能的六个自由度，则工件在空间的位置就完全确定了。位置就完全确定了。例：例：图图1-201-20 如果一个工件沿空间某个方向上的位置不确定，如果一个工件沿空间某个方向上的位置不确定，我们就说，该工件在该方向具有自由度。我们就说，该工件在该方向具有自由度。一个工件要确定它在空间的位置必须限制六个一个工件要确定它在空间的位置必须限制六个自由度，确定工件在空间的位置就是
37、定位。自由度，确定工件在空间的位置就是定位。2.六点定位原理在夹具设计中的应用六点定位原理在夹具设计中的应用 定位：加工前，工件装在机床或夹具上，使定位：加工前，工件装在机床或夹具上，使工件与刀具具有正确的位置就称之为定位。工件与刀具具有正确的位置就称之为定位。a.工件的定位应该有一个实在的元件来限制它工件的定位应该有一个实在的元件来限制它的位置，称定位元件。的位置，称定位元件。b.定位应该有一定的精度要求，保证在加工工定位应该有一定的精度要求，保证在加工工件的公差范围之内。件的公差范围之内。c.基准表面与定位元件应始终良好接触（或配基准表面与定位元件应始终良好接触（或配合），不脱离。合），不
38、脱离。d.定位和夹紧有区别，若要准确定位，必须有定位和夹紧有区别，若要准确定位，必须有定位元件限制，而不能只靠夹紧。定位元件限制，而不能只靠夹紧。（1 1）完全定位与不完全定位）完全定位与不完全定位1）完全定位：当工件上的）完全定位：当工件上的6个自由度均被夹具个自由度均被夹具的定位元件限制时，称为完全定位。的定位元件限制时，称为完全定位。2）不完全定位：按加工要求，当工件上应限）不完全定位：按加工要求，当工件上应限制的自由度都被限制，但还未限制到制的自由度都被限制，但还未限制到6个自由个自由度时，称为不完全定位。度时，称为不完全定位。（2 2）欠定位与过定位）欠定位与过定位1）欠定位：影响本
39、工序加工尺寸或位置精度）欠定位：影响本工序加工尺寸或位置精度的自由度未被完全限制。的自由度未被完全限制。例：轴铣键槽例：轴铣键槽 图图1-21问题：加工这个键槽用不用限制问题：加工这个键槽用不用限制 。x2）过定位：有多余的定位元件（或有一个以）过定位：有多余的定位元件（或有一个以上的定位元件）重复限制同一自由度。过定位上的定位元件）重复限制同一自由度。过定位也叫重复定位或超定位。也叫重复定位或超定位。例：例：图图1-22过定位的优缺点：过定位的优缺点：.过定位可能破坏正常定位过定位可能破坏正常定位,造成工件变形等后造成工件变形等后 果。果。例例:齿轮毛坯加工时的定位方案。齿轮毛坯加工时的定位
40、方案。图图1-23.过定位可以辅助提高工件的刚度，改善加工过定位可以辅助提高工件的刚度，改善加工条件。条件。图图1-24例例:车削细长轴时车削细长轴时,采用中心架提高工件的刚度采用中心架提高工件的刚度消除过定位的方法：消除过定位的方法：a).a).提高工件的定位基准之间以及夹具上定位元提高工件的定位基准之间以及夹具上定位元 件工作表面间的位置精度。件工作表面间的位置精度。b).b).改变定位元件的结构。改变定位元件的结构。图图1-231-23（3 3）限制自由度数目的原则）限制自由度数目的原则 根据加工的工序尺寸和位置精度要求来决根据加工的工序尺寸和位置精度要求来决定，定，影响本工序加工尺寸或
41、位置精度的自由度影响本工序加工尺寸或位置精度的自由度必须限制，不影响的不必限制。必须限制，不影响的不必限制。例：在平面磨床上磨一平板零件的上表面。要例：在平面磨床上磨一平板零件的上表面。要求：厚度求：厚度L；上表面要与底面平行。；上表面要与底面平行。图图1-25（4）分析限制自由度的方法）分析限制自由度的方法两种方法：一种是总体法，另一种是分件法。两种方法：一种是总体法，另一种是分件法。总体法：首先，根据工件的加工要求判断应限总体法：首先，根据工件的加工要求判断应限制哪些自由度。然后，根据已采取的定位方式制哪些自由度。然后，根据已采取的定位方式总体分析（笼统分析）该定位方式所限制的自总体分析（
42、笼统分析）该定位方式所限制的自由度，但不具体判断哪一个自由度到底是由哪由度，但不具体判断哪一个自由度到底是由哪一个定位元件限制的。用该方法可判断有否欠一个定位元件限制的。用该方法可判断有否欠定位和定位的必要性。定位和定位的必要性。分件法：按单个定位元件分析所限制的自由分件法：按单个定位元件分析所限制的自由 度，度，以便判断该定位方案有否过定位。对已有的定以便判断该定位方案有否过定位。对已有的定位方案进行分析时，两种方法应同时采用、相位方案进行分析时，两种方法应同时采用、相互配合。互配合。例：加工上面的键槽例：加工上面的键槽 图图1-261-26 对定位元件限制自由度问题还要进一步讨论：对定位元
43、件限制自由度问题还要进一步讨论：用分件法分析时，是按单个元件来分析所限用分件法分析时，是按单个元件来分析所限制的自由度。在分析第一个定位元件所限制制的自由度。在分析第一个定位元件所限制的自由度时，因为这时工件上还没有其它的的自由度时，因为这时工件上还没有其它的 定位元件，只有该元件本身，故此时可按该定位元件，只有该元件本身，故此时可按该元件实际限制的自由度去考虑，该限制哪几元件实际限制的自由度去考虑，该限制哪几个自由度就限制哪几个自由度，该限制移动个自由度就限制哪几个自由度，该限制移动自由度就限制移动自由度，该限制转动自由自由度就限制移动自由度，该限制转动自由度就限制转动自由度。度就限制转动自
44、由度。但是但是,在分析第二个定位元件时就不一样了，在分析第二个定位元件时就不一样了，因为此时工件在第一个定位元件的作用下，因为此时工件在第一个定位元件的作用下，已经被限制了某些自由度（工件上的某些自已经被限制了某些自由度（工件上的某些自 由度已经被第一个定位元件限制了）。因此由度已经被第一个定位元件限制了）。因此 ，在分析第二个定位元件所限制的自由度时，在分析第二个定位元件所限制的自由度时 ，应结合第一个定位元件来综合考虑，综合，应结合第一个定位元件来综合考虑，综合 考虑在二者的共同作用下所限制的自由度情考虑在二者的共同作用下所限制的自由度情 况。况。有两种情况：有两种情况：对移动自由度对移动
45、自由度 当第二个定位元件限制的移动自由度与第一当第二个定位元件限制的移动自由度与第一个定位元件限制的移动自由度是平行关系时，个定位元件限制的移动自由度是平行关系时，此时两个定位元件共同作用，第二个定位元此时两个定位元件共同作用，第二个定位元件限制转动自由度；件限制转动自由度；比如前例中的双顶尖，第二个定位元件（后比如前例中的双顶尖，第二个定位元件（后顶尖）与第一个定位元件（前顶尖）在顶尖）与第一个定位元件（前顶尖）在z和和x方向都是平行关系，因此第二个定位元件不方向都是平行关系，因此第二个定位元件不再限制再限制z方向和方向和x方向的移动自由度，而是限方向的移动自由度，而是限制转动自由度制转动自
46、由度 、。图图1-26zx当第二个定位元件限制的移动自由度与当第二个定位元件限制的移动自由度与第一个定位元件限制的移动自由度共线第一个定位元件限制的移动自由度共线时，此时两个定位元件共同作用仍然限时，此时两个定位元件共同作用仍然限制该方向的移动自由度（第二个定位元制该方向的移动自由度（第二个定位元件仍然限制第一个定位元件已限制的移件仍然限制第一个定位元件已限制的移动自由度），出现超移动自由度定位。动自由度），出现超移动自由度定位。例如：例如：图图1-271-27返回返回对转动自由度对转动自由度 对第一个定位元件所限制的转动自由度第对第一个定位元件所限制的转动自由度第二个元件仍然限制，互不影响。
47、二个元件仍然限制，互不影响。例：加工齿轮毛坯（定位方案，长销、大平面例：加工齿轮毛坯（定位方案，长销、大平面，超，超 、）图图1-231-23。另外要注意：分析定位元件所限制的自由另外要注意：分析定位元件所限制的自由度时，先分析哪一个元件都可以，最后得到的度时，先分析哪一个元件都可以，最后得到的结论都是一样的。比如还是前例中的双顶尖：结论都是一样的。比如还是前例中的双顶尖：先分析后顶尖：先分析后顶尖：、，前顶尖：，前顶尖：、图图1-26 返回返回xyzxyxz例：分析连杆的定位情况，加工连杆小例：分析连杆的定位情况，加工连杆小头孔，采用的定位元件是：大平面、长头孔，采用的定位元件是：大平面、长
48、销、挡销。销、挡销。图图1-28例：长例：长V型铁和平面定位，在一个圆柱上型铁和平面定位，在一个圆柱上铣平台。铣平台。图图1-293典型定位元件的自由度分析典型定位元件的自由度分析 在我们进行夹具设计时，要使用一些典型在我们进行夹具设计时，要使用一些典型的定位元件，对这些典型定位元件所能限制的的定位元件，对这些典型定位元件所能限制的自由度，应该十分了解。这样有助于我们拟订自由度，应该十分了解。这样有助于我们拟订定位方案。定位方案。P17表表11是典型的定位元件的自由是典型的定位元件的自由度分析表。度分析表。例：根据加工要求，选择定位方案例：根据加工要求，选择定位方案1圆柱体圆柱体D端面上打一直
49、径端面上打一直径d深度深度h的盲孔。的盲孔。图图1-301.4.3 1.4.3 定位方法与定位元件设计定位方法与定位元件设计定位基准和定位基面：定位基准和定位基面：工件上与定位元件接触，确定工件在夹具中位置而参照工件上与定位元件接触，确定工件在夹具中位置而参照的点、线、面称为定位基准（面）。如平面定位中定位基准的点、线、面称为定位基准（面）。如平面定位中定位基准和定位基面重合，外圆及孔定位时，定位基面是回转面，定和定位基面重合，外圆及孔定位时，定位基面是回转面，定位基准则是轴线。位基准则是轴线。限位基准与限位基面：限位基准与限位基面：定位元件上用于限定工件定位基面位置的点、线、面。定位元件上用
50、于限定工件定位基面位置的点、线、面。如平面定位中定位元件的工作平面是限位基准，也是限位基如平面定位中定位元件的工作平面是限位基准，也是限位基面；回转面定位时，回转面是限位基面，其轴线是限位基准。面；回转面定位时，回转面是限位基面，其轴线是限位基准。定位副：定位副：由工件上的定位基面和定位元件上的限位基面组成。由工件上的定位基面和定位元件上的限位基面组成。.对定位元件的要求对定位元件的要求1.1.由于工件直接和定位元件接触，为保持由于工件直接和定位元件接触，为保持夹具的长期定位精度，定位元件的工作夹具的长期定位精度，定位元件的工作表面需耐磨。表面需耐磨。2.2.为防止由工件传来的外力使定位元件变
