工件在夹具中的定位yy-2014

1、第四章 机床夹具原理与设计 夹具概述： 机床夹具是机床上用以装夹工件（和 引导刀具）的一种装置。其作用是将工件 定位，以使工件获得相对的于机床和刀具 的正确位置，并把工件可靠地夹紧。 2 p基准基准 u零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、 线、面。线、面。 u设计基准设计基准 n零件图上用以确定点、线、面位置的基准。零件图上用以确定点、线、面位置的基准。 u定位基准定位基准 n零件加工、测量和装配过程中使用的基准。分为工零件加工、测量和装配过程中使用的基准。分为工 序基准、定位基准、度量基准和装配基准。序基准、定位基准、度量基准和装配

2、基准。 第二节 工件在夹具中的定位 3 p基准基准（续）（续） u设计基准设计基准 n零件图上用以确定点、线、面位置的基准。零件图上用以确定点、线、面位置的基准。 u定位基准定位基准 n零件加工、测量和装配过程中使用的基准。分为工序基准、定零件加工、测量和装配过程中使用的基准。分为工序基准、定 位基准、度量基准和装配基准。位基准、度量基准和装配基准。 u几点注意：几点注意： n作为基准的点、线、面在工件上不一定存在，而常常由基准面作为基准的点、线、面在工件上不一定存在，而常常由基准面 来体现；来体现； n基准可以是没有面积的点或线，但基准面一定是有面积的；基准可以是没有面积的点或线，但基准面一

3、定是有面积的； n基准包含尺寸之间的联系和位置之间的关系（如平行度、垂直基准包含尺寸之间的联系和位置之间的关系（如平行度、垂直 度等）。度等）。 第二节 工件在夹具中的定位 4 装夹的基本概念装夹的基本概念 装夹：装夹：将工件安放在机床上或夹具上进行将工件安放在机床上或夹具上进行定位和定位和 夹夹紧的操紧的操 作过程。作过程。 定位：定位：使一批工件在机床上或夹具上相对于刀具使一批工件在机床上或夹具上相对于刀具处在正确的处在正确的 加工位置加工位置的操作过程。的操作过程。 夹紧：夹紧：工件在夹具中定位后，将其压紧、夹牢，使工件在加工件在夹具中定位后，将其压紧、夹牢，使工件在加 工过程中，工过程

4、中，始终保持定位时所取得的正确加工位置始终保持定位时所取得的正确加工位置。 夹紧的作用夹紧的作用：保持工件在夹具中由定位所获得的正确加工位保持工件在夹具中由定位所获得的正确加工位 置置，使工件在加工时不至于由于切削力等外力作用而破使工件在加工时不至于由于切削力等外力作用而破 坏已取得的正确定位。坏已取得的正确定位。 第二节 工件在夹具中的定位 5 工件定位目的：工件定位目的：使同批工件在机床或夹具上有使同批工件在机床或夹具上有 正确的加工位置。正确的加工位置。 用夹具定位用夹具定位涉及到三层关系：涉及到三层关系：（1）工件在夹具）工件在夹具 上的定位；（上的定位；（2）夹具相对于机床的定位；（

5、）夹具相对于机床的定位；（3）工）工 件相对于机床的定位件相对于机床的定位间接通过夹具来保证的。间接通过夹具来保证的。 本节主要讨论本节主要讨论工件在夹具上的定位原理工件在夹具上的定位原理。 工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力，工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力， 使工件保持在准确的位置上。这种产生夹紧力的装使工件保持在准确的位置上。这种产生夹紧力的装 置就是置就是夹紧装置夹紧装置。 第二节 工件在夹具中的定位 6 六点定位原理六点定位原理 l一个自由的物体，它对三个相互垂直的坐标系来说，有 六个活动可能性，其中三种是移动，三种是转动。习惯上 把这种活动的可能性称为自由度自由度，因

6、此空间任一自由物体 共有六个自由度。 7 采用六个按一定规则布置的支承点，限制工件的六个自由采用六个按一定规则布置的支承点，限制工件的六个自由 度，使工件在机床或夹具中占有正确的位置。度，使工件在机床或夹具中占有正确的位置。 六点定位原理六点定位原理 第二节 工件在夹具中的定位 “六点定位”的注意问题 定位就是限制自由度，通常用合理布置 定位支承点的方法来限制工件的自由度。 定位支承点限制工件自由度的作用，应 理解为定位支承点与工件定位基准面始终 保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失 去定位作用。 一个定位支承点仅限制一个自由度，一 个工件仅有六个自由度，所设置的定位支 承点数目，原则上不应超

7、过六个。 第二节 工件在夹具中的定位 分析定位支承点的定位作用时，不考虑 力的影响，定位和夹紧是两个概念，不 能混淆：工件的某一自由度被限制，是 指工件在这一方向上有确定的位置，并 非指工件在受到使其脱离定位支承点的 外力时，不能运动，即夹紧。 定位支承点是由定位元件抽象而来的， 在夹具中，定位支承点总是通过具体的 定位元件体现。 10 六点定位原理六点定位原理举例举例 在在XOY平面内布置了平面内布置了3个支承点，工件被限制的自由度为个支承点，工件被限制的自由度为 三个：三个： 、 、Z X Y 图： 六点定位原理 在在XOZXOZ平面内布置了平面内布置了2 2 个支承点，工件被限个支承点，

8、工件被限 制的自由度为二个：制的自由度为二个： ; ; 在在YOZYOZ平面内布置了平面内布置了1 1 个支承点，工件被限个支承点，工件被限 制的自由度为一个：制的自由度为一个： 。 、Y Z X 1 23 4 5 6 X Z 支支承承元元 件件 Y 11 必须限制的自由度分析必须限制的自由度分析 举例举例1：在长方形工件毛坯上，用铣刀铣槽、铣台阶面和在长方形工件毛坯上，用铣刀铣槽、铣台阶面和 铣平面。试分析必须限制的自由度有哪些？允许不限制铣平面。试分析必须限制的自由度有哪些？允许不限制 的自由度又有哪些？（如下图举例的自由度又有哪些？（如下图举例1所示）所示） X 12 必须限制的自由度分

9、析必须限制的自由度分析 、 、X Y Z 举例举例2：如上右图所示，在如上右图所示，在 球体的中心加工一个不透孔，球体的中心加工一个不透孔， 试分析必须限制的自由度有哪试分析必须限制的自由度有哪 些？允许不限制的自由度又有些？允许不限制的自由度又有 哪些？哪些？ 解：解：由于加工的孔必须位于由于加工的孔必须位于 球的中心，孔还有深度要求，球的中心，孔还有深度要求， 故：故：必须限制的自由为：必须限制的自由为： （其余的三个自由度允许不限制，它（其余的三个自由度允许不限制，它 们并不影响孔的加工精度。）们并不影响孔的加工精度。） 第二节 工件在夹具中的定位 完全定位与不完全定位 1)完全定位：工

10、件的六个自由度完全被限制 的定位。 第二节 工件在夹具中的定位 2)不完全定位：按加工要求，允许有一个或 几个自由度不被限制的定位。不完全定位 是合理的定位方式，在实际生产中，工件 被限制的自由度数一般不少于三个。 第二节 工件在夹具中的定位 欠定位与过定位 1)欠定位：按工序的加工要求，工件应该限 制的自由度而未予限制的定位。欠定位是 绝对不允许的。 第二节 工件在夹具中的定位 2)过定位：工件的同一自由度被二个或二个 以上的支承点重复限制的定位。可能造成工 件的定位误差，或者造成部分工件装不进夹 具的情况。过定位不是绝对不允许，要由具 体情况决定。 第二节 工件在夹具中的定位 消除过定位及

11、其干涉的两种途径： a)改变定位元件的结构，以消除被重复限制 的自由度。 b)提高工件定位基面之间及定位元件工作表 面之间的位置精度，以减小或消除过定位 引起的干涉。 小结小结: : 第四种第四种: :欠定位欠定位 第一种第一种: :完全定位完全定位 第三种第三种: :过定位过定位 第二种第二种: :不完全定位或准定位不完全定位或准定位 尽量避免! 第二节 工件在夹具中的定位 三.常见的定位方式和定位元件 定位元件的设计应满足下列要求： 要有与工件相适应的精度； 要有足够的刚度，不允许受力后发生变形； 要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一 般多采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火， 硬度为58 62

12、HRC。 第二节 工件在夹具中的定位 典型表面的定位方法 工件的定位表面有各种形式，如平面、 外圆、内孔等，对于这些表面，总是采用一 定结构的定位元件。常见的定位方法有：平 面定位、圆孔定位、外圆柱面定位、组合表 面定位。 21 以工件外圆定位以工件外圆定位 V形块形块 用用V V形块定位，工件的定位基准始终处在形块定位，工件的定位基准始终处在V V形块两定位形块两定位 面的对称面中，面的对称面中，对中性好对中性好。 结构尺寸已标准化，斜面夹角有结构尺寸已标准化，斜面夹角有60609090120120 如下图所示：如下图所示： 长长V形块定位限制工件四个自由度：形块定位限制工件四个自由度： 短

13、短V形块定位限制工件二个自由度：形块定位限制工件二个自由度： 、 、 、X Y X Y 、X Y 22 V形块定位形块定位 23 活动活动V V形块的应用形块的应用 24 用定位套定位用定位套定位 、 、 、X Z X Z 长定位套长定位套限制工件四个自由度：限制工件四个自由度： 短定位套短定位套限制工件二个自由度：限制工件二个自由度： 、X Z 定位套限制的自由度：定位套限制的自由度： 25 半圆定位座半圆定位座 常用于大型工件的定位，其定位原理与定位套相同。常用于大型工件的定位，其定位原理与定位套相同。 外圆定心夹紧机构 在实现定心的同时，能将工件夹紧的机构，称为定心夹紧 机构，如三爪自定

14、心卡盘、弹簧夹头等。 弹簧夹头的速度是有弹性的，如果工件尺寸是一致的， 弹簧夹头的速度会更快。如果工件尺寸的变化大，可 能需要采用卡爪卡盘以适应尺寸范围宽的加工工件。 27 三爪卡盘三爪卡盘 用三爪卡盘定位的定位分析，用三爪卡盘定位的定位分析，主要看工件的定位表面主要看工件的定位表面 与三爪卡盘的相对长度的多少：与三爪卡盘的相对长度的多少： 、 、 、X Y X Y 当相对夹持长度长时，限制工件四个自由度：当相对夹持长度长时，限制工件四个自由度： 当相对夹持长度短时，限制工件二个自由度：当相对夹持长度短时，限制工件二个自由度： 、X Y 生产中常采用 在三爪与工件 之间设置一钢 丝圆环，以减

15、少相对夹持长 度。 28 以工件内孔定位以工件内孔定位 定位销定位销 分固定式和可换式，圆柱销和菱形销分固定式和可换式，圆柱销和菱形销 定位销头部应做出倒角或圆角，以便于装入工件定 位孔。主要用于直径小于50mm的中小孔定位。 29 定位销定位 定位銷定位限制的自由度：定位銷定位限制的自由度： 、X Y 短銷定位仅限制工件二个自由度：短銷定位仅限制工件二个自由度： 长銷定位限制工件四个自由度：长銷定位限制工件四个自由度： 、 、 、X Y X Y 图图2 228 28 定位销定位定位销定位 30 圆锥销圆锥销 圆锥销常圆锥销常 用于工件孔端用于工件孔端 的定位，的定位，可限可限 制三个平动自制

16、三个平动自 由度由度。 31 定位心轴定位心轴 定位心轴定位心轴 主要用于盘套类零件的主要用于盘套类零件的 定位：定位： a)图所示，为带台阶面图所示，为带台阶面 的定位心轴：限制的定位心轴：限制5个个自由自由 度。度。 b)图所示心轴限制工件图所示心轴限制工件 4个个自由度。自由度。 32 大锥度心轴定位大锥度心轴定位 大锥度心轴定位限制工件五个自由度：大锥度心轴定位限制工件五个自由度： YXZYX 、 大锥度心轴定位大锥度心轴定位 33 双顶尖定位双顶尖定位 、 、X Y Z 固定顶尖限制工件固定顶尖限制工件3 3个个自由度：自由度： 活顶尖限制工件活顶尖限制工件2 2个个自由度：自由度：

17、 、X Y 图： 双顶尖定位 第二节 工件在夹具中的定位 1.工件以平面定位 概念：在机械加工中，利用工件上的一个 或几个平面作为定位基面来定位工件的方 式，称为平面定位。 定位元件：固定支承、可调支承和自位支 承。 第二节 工件在夹具中的定位 (1)固定支承：包括固定支承钉、固定支承 板。 固定支承钉 第二节 工件在夹具中的定位 固定支承板 固定支承板多用于工件上已加工表面的 定位，有时可用一块支承板代替两个支承钉。 左图A型结构简单，但埋头螺钉处易堆积切 屑，故用于工件侧面或顶面定位。而右图B 型支承板可克服这一缺点，主要用于工件的 底面定位。 第二节 工件在夹具中的定位 (2)可调支承

18、可调支承是顶端位置可在一定高度范围 内调整的支承。多用于未加工平面的定位， 以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每 批毛坯调 整一次。 第二节 工件在夹具中的定位 (3)自位支承 支承本身的位置在定位过程中，能自动适应 工件定位基准面位置变化的一类支承。自位支承 能增加与工件定位面的接触点数目，使单位面积 压力减小，故多 用于刚度不足的 毛坯表面或不连 续的平面的定位。 第二节 工件在夹具中的定位 (4)辅助支承 在生产中，有时为了提高工件的刚度和定位 稳定性，常采用辅助支承。如图所示阶梯零件， 当用平面1定位铣平面2时，于工件右部底面增设 辅助支承3，可避免加工过程中工件的变形。 第二节 工

19、件在夹具中的定位 2.工件以圆孔定位 有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等 以孔作为定位基准，此时采用的定位元件 有定位销、定位心轴等。 第二节 工件在夹具中的定位 (3)定位心轴 心轴定心精度高，但装卸费时，有时易损伤工件 孔，多用于定心精度要求高的情况。定位时，工 件楔紧在心轴上，多用于车或磨同轴度要求高的 盘类零件，小锥度 心轴实际上起不到 定位的作用。 第二节 工件在夹具中的定位 3.工件以外圆柱面定位 工件以外圆柱面定位在生产中是常见 的，如轴套类零件等。常用的定位元件有V 形块、定位套、半圆定位座。 第二节 工件在夹具中的定位 (1)V形块 V形块是用得最广泛的外圆表面定位元件。 第二

20、节 工件在夹具中的定位 在V形块上定位时，工件具有自动对中作用。 D标准心轴直径，即工件定位用外圆直径 (mm); HV形块高度(mm); NV形块的开口尺寸 (mm); T对标准心轴而言，V形块的标准高度， V形块两工作平面间的夹角。 2sin2tan 22 DH TH 设计V形块时T 值的计算： 第二节 工件在夹具中的定位 (2)定位套筒 定位套筒装在夹具体上，用以支承外圆表面，起定 位作用。 定位元件结构简单，但定心精度不高，当工件外圆 与定位孔配合较松时，还易使工件偏斜，因而，常 采用套筒内孔与端面一起定位，以减少偏斜。若工 件端面较大，为避免过定位，定位孔应做短些。 第二节 工件在夹具中的定位 (3)半圆孔定位座 将同一圆周面的孔分成两半圆，下半圆部分装在夹 具体上，起定位作用，上半圆部分装在可卸式或铰 链式盖上，起夹紧作用，半圆孔定位座适用于大型 轴类工件的