项目二 金属切削机床及夹具的认知

1、项目二金属切削机床及夹具的认知 学习目标 子任务一：认识机床 子任务二：认识夹具 子任务三：工件如何在夹具上定位 子任务四：如何判断定位方案正确 子任务五：工件如何在夹具上夹紧 1 1、MM7132A是何含义? 2、机械零件表面如何形成？需要什么运动？ 3、这些是什么图？ 4、数控机床的中枢部分是什么？ 2 子任务一：认识机床 3 按机床的通 用性程度分 通用机床 专门化机床 专用机床 按机床工 作 精度分 普通机床 精密机床 高精度机床 子任务一：认识机床 4 高精度机床 精密机床 按机床工 作精度分 普通机床 专用机床 专门化机床 按机床的通 用性程度分 通用机床 1. 机床的分类 钻床Z

2、 按加工性质、所用 刀具和机床用途分 齿轮加工机床Y 螺纹加工机床S 铣床X 刨 插 床B 镗床T 磨床M 拉床L 特种加工机床D 锯床G 车床C 其它机床Q 车 子任务一：认识机床 床C 5 其它机床Q 锯床G 特种加工机床D 拉床L 刨 插 床B 铣床X 螺纹加工机床S 按加工性质、所用 刀具和机床用途分 齿轮加工机床Y 磨床M 镗床T 钻床Z 子任务一：认识机床 6 机床的技术参数是表示机床的尺寸大小和加 工能力的各种数据。 一般包括：主参数，第二主参数，主要工作 部件的结构尺寸，主要工作部件的移动行程范 围，各种运动的速度范围和级数，各电机的功 率，机床轮廓尺寸等。 2. 机床的技术参

3、数 子任务一：认识机床 举例1： C A 6 1 40 类别代号（车床类） 结构特性代号（结构不同） 组别代号（落地及卧式车床组） 系别代号（卧式车床系） 主参数代号（最大工件回转直径400mm） 7 子任务一：认识机床 ZGB-T15375-94.pdf ()() ()()() () 分类代号 类别代号 通用特性和结构特性代号 组别代号 型别代号 主参数或设计顺序号 主轴数（用“ ” 重大改进序号 同一型号机床的变型代号(用“”分开) 最大跨距、最大工件长度、工作台长度等第二参数(用“”分开 注：1）有“”符号者，为大写的汉语拼音字母； 2）有“”符号者，为阿拉伯数字； 3）有“（ ）”的代

4、号或数字，当无内容时则不表示，有内容时应去掉括号 8 ) 分开） 3. 机床的型号编制 精密M 通用特性代号 数控K 加工中心H 仿形F 轻型Q 自动Z 半自动 B 加重型C 简式J 数显X 高精度G 高速S 子任务一：认识机床 9 高速S 数显X 简式J 加重型C 轻型Q 仿形F 加工中心H 通用特性代号 数控K 半自动 B 自动Z 精密M 高精度G 子任务一：认识机床 举例2： 10 子任务一：认识机床 举例3： X62 主参数（主轴直径20mm） 组：卧式升降台铣床 铣床 11 子任务一：认识机床 举例4： Y3150E 重大改进序号 主参数（最大工件直径500mm） 系代号 （1） 组

5、：滚齿机 齿轮加工机床 12 子任务一：认识机床 举例5： Z255 主参数（最大钻孔直径25mm） 组：立式钻床 钻床 13 子任务一：认识机床 例： 如 箱体孔（圆柱面） 平面 如 轴圆柱面 平面如 齿轮平面 圆柱面 渐开线表面 14 4. 机械零件表面的形成 子任务一：认识机床 机械零件的表面 非加工表面 加工表面 （重要的工作表面） 有一定的精度要求和粗糙度要求 通过机械加工保证 15 子任务一：认识机床 16 子任务一：认识机床 工件表面可以看成是一条线沿着另一条线移动或旋转而形成 的。并且我们把这两条线叫着母线和导线，统称发生线。 导线 母线 母线 导线 导线 母线 导线 导线 母

6、线 导线 导线 母线 导线 母线 母线 17 子任务一：认识机床 发生线的形成 轨迹法 成形法 展成法 （a）轨迹法 （b）成形法 相切法 （c）展成法（d）相切法 18 子任务一：认识机床 19 子任务一：认识机床 是保证得到工件要求的 表面形状的运动。它是机床 上最基本的运动，是机床上 的刀具和工件为了形成表面 发生线而作的相对运动。 20 （1） 表面成形运动 就机床上运动的功能来看，可区分为表面成形运 动、切入运动、分度运动、调位运动和其它运动等。 5. 机床的运动 子任务一：认识机床 使刀具切入工件表面一 定深度，以使工件获得所需 的尺寸。 工作台或刀架的转位或 移位，以顺序加工均匀

7、分布 的若干个相同的表面或使用 不同的刀具作顺次加工。 根据工件的尺寸大小， 在加工之前调整机床上某些 部件的位置，以便于加工。 21 （4）调位运动 （3）分度运动 （2）切入运动 子任务一：认识机床 如刀具快速趋近工件或 退回原位的空程运动，控制 运动的开、停、变速、换向 的操纵运动等。 为了实现加工过程中所 需的各种运动，机床必须有 执行件、运动源和传动装置 三个基本部分。 是执行机床运动的部件， 如主轴、刀架、工作台等，其任 务是装夹刀具或工件，直接带动 它们误差一定形式的运动（旋转 或直线运动），并保证运动轨迹 的准确性。 22 （1）执行件 1）机床传动的组成 6. 机床的传动 （

8、5）其它运动 子任务一：认识机床 是为执行件提供运动和动 力的装置，如交流异步电动机、 直流或交流调速电动机和伺服电 动机等。 是传递运动和动力的装 置，通过它将运动和动力从动力 源传至执行件，使执行件获得运 动速度和方向的运动，并使有关 执行件之间保持某种确定的相对 运动关系。 23 （3）传动装置 （传动件） （2）运动源 子任务一：认识机床 它是联系运动源（如电动机） 和机床执行件（如主轴、刀架、工 作台等）之间的传动链，使执行件 得到运动，而且能改变运动的速度 和方向，但不要求运动源和执行件 之间有严格的传动比关系。（图1） 24 （1）外联系传动链 机床上为了得到所需的运动，需要通过

9、一系列的传动 件把执行件与运动源（如把主轴和电机），获者把执行件 和执行件（例如主轴和刀架）之间联系起来，称为传动联 系。构成一个传动联系的一系列顺序排列的传动件，称为 传动链。 2） 传动链 子任务一：认识机床 当传动链的两个末端件的转角 或移动量之间有严格的比例关系要 求 时，该传动链称为内联系传动链。 （图1） 用一些简单的符合表示各执行 件、运动源之间传动联系的图形， 称为传动原理图。（图1） 25 3）传动原理图 （2）内联系传动链 26 子任务一：认识机床 图1 车 床 的 传 动 原 理 图 子任务一：认识机床 27 传动原理图中常用的符号 子任务一：认识机床 用来表达传动系统中

10、各轴转速的 变化规律和传动副速比的图形，称为转 速图。它可以用来拟定新的传动系统， 也可以用来对现有的机床传动系统进行 分析和比较。 图2主运动传动链的传动路线表达式（传动结构式） 36 60 42 电动机 （主轴） 30 2218 256 = 24 62 72 28 36 126 30 42 30 1440 r / min 48 4）转速图 2 子任务一：认识机床 9 图2 某 车 床 主 运 动 转 速 图 30 子任务一：认识机床 图3 为了表达传动链两个末端件计 算位移之间的数值关系，常将传动 链内各传动副的传动比相连乘组成 一个等式，称为运动平衡式。 256484830 1440r

11、/ min 126 24 42 60 = 710r / min 6）运动平衡式 5）传动系统图 子任务一：认识机床 31 图3 主 运 动 传 动 系 统 图 子任务一：认识机床 20世纪40年代末，美国开始研究数控机床， 1952年，美国麻省理工学院(mit)伺服机构实验室成 功研制出第一台数控铣床，并于1957年投入使用。 我国于1958年开始研制数控机床，成功试制出配 有子管数控系统的数控机床，1965年开始批量生产配 有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。 32 7. 数控机床 子任务一：认识机床 数控机床种类繁多，一般将数控机床分为16大类： 33 9数控切断机床 10数控齿轮加工机床

12、11数控激光加工机床 12数控电火花线切割机床 13数控电火花成型机床(含电 加工中心) 14数控板村成型加工机床 15数控管料成型加工机床 16其他数控机床 1数控车床(含有铣削功能的车 削中心) 2数控铣床(含铣削中心) 3数控镗床 4以铣程削为主的加工中心 5数控磨床(含磨削中心) 6数控钻床(含钻削中心) 7数控拉床 8数控刨床 子任务一：认识机床 数控机床一般由输入装置、数控系统、伺服系统、测 量环节和机床本体(组成机床本体的各机械部件)组成。 如数控机床组成示意图所示。 数控机床组成示意图 34 子任务一：认识机床 计算机数控（CNC）装置 数控装置是数控机床的中 枢。CNC装置(

13、CNC单元) 组成：计算机系统、位 置 控制板、PLC接口板， 通 讯接口板、特殊功能模 块 以及相应的控制软件。 作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动 轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到 相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些 工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使 整个系统有条不紊地进行工作的。CNC装置是CNC系统的 核心 35 子任务一：认识机床 数控机床具有以下明显特点： 1） 适合于复杂异形零件的加工。 2） 3） 4） 实现计算机控制，排除人为误差。 通过计算机软件可以实现精度补偿和优化控制。 加 工中心、车削中心、磨

14、削中心、电加工中心等具 有刀库和换刀功能，减少了装夹次数，提高了加工精度。 5） 数控机床使机械加工设备增加了柔性化的特点。柔 性 加工不仅适合于多品种、中小批量生产也适合于大批 量 生产，且能交替完成两种或更多种不同零件的加工， 增 加了自动变换工件的功能，可实现夜间无人看管的操 作。 由几台数控机床（加工中心）组成的柔性制造系统 （FMS）具有更高柔性的自动化制造系统，包括加工、 装配和检验等环节。 36 子任务一：认识机床 数控机床可划分为三个层次： 1） 高档型数控机床：是指加工复杂形状的多轴控制 或工序集中、自动化程度高、高度柔性的数控机床。 2） 普及型数控机床：具有人机对话功能，

15、应用较 广，价格适中，通常称之为全功能数控机床。 3） 经济型数控机床：结构简单，精度中等，但价格 便宜，仅能满足一般精度要求的加工，能加工形状较 简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹类的零件。 37 子任务一：认识机床 选用数控机床需遵循的原则是： 1） 实用性：是指明确数控机床来解决生产中的哪一个 或哪几个问题。 2） 经济性：是指所选用的数控机床在满足加工要求的 条件下，所支付的代价是最经济的或者是较为合理的。 3） 可操作性：用户选用的数控机床要与本企业的操作 和维修水平相适应。 4） 稳定可靠性：是指机床本身的质量，选择名牌产品 能保证数控机床工作时稳定可靠 38 子任务一：认识机床 中国

16、机械网：http:/ 中国数控设备网： http:/ 机械技术网：http:/ 39 子任务二：认识夹具 为了加工出符合规定技术要求的表面，必须在加工 前将工件装夹在机床上或解决中。 1.工件装夹的目的实现工件的定位与夹紧 2.工件装夹的方法 直接找正装夹精度高，效率低，对工人技术水平高 划线找正装夹 的铸件 精度不高，效率低，多用于形状复杂 40 子任务二：认识夹具 直接找正安装划线找正安装 41 子任务二：认识夹具 夹具装夹精度和效率均高，广泛采用 图3-16工件在夹具上装夹（滚齿夹具） 42 子任务二：认识夹具 3.机床夹具的作用 确定工件在夹具中占有 正确位置的过程。定位是通 过工件定

17、位基准面与夹具定 位元件的定位面接触或配合 实现的。 定 位 1）主要功能 工件定位后将其固定，使 其在加工过程中保持定位位置 不变的操作。 夹 紧 43 子任务二：认识夹具 调整刀具切削刃相对工 件或夹具的正确位置。 对 刀 2）特殊功能 如钻床夹具中的钻模板 和钻套，能迅速地确定钻头 的位置，并引导其进行钻削。 导 向 44 子任务二：认识夹具 3）机床夹具在机械加工中的作用 （1）保证加工精度。 （2）提高劳动生产率，降低生产成本。 （3）改善工人的劳动条件，保证生产安全 。 （4）保证工艺纪律 。 （5）扩大机床工艺范围 。 45 子任务二：认识夹具 4.机床夹具的分类 1）按适用工作

18、的范围和特点分类 专 用 夹 具 通 用 夹 具 可 调 夹 具 组 合 夹 具 自 动 化 夹 具 46 子任务二：认识夹具 通用夹具：指已经标准化、无需调整或 稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹 具。如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳 和万能分度头等。这类夹具主要用于单 件小批生产 。 47 子任务二：认识夹具 液压三爪卡盘： 用于回转工件 的 自动装卡 四爪单动卡盘： 用于非回转体或 偏心件的装卡 万向平口钳 48 子任务二：认识夹具 平口钳分固定侧与活 动侧，固定侧与底面 作为定位面，活动侧 用于夹紧。 平口钳可选附件 49 子任务二：认识夹具 专用夹具：指专为某一工件的某一 加工工序而设

19、计制造的夹具。结构 紧凑，操作方便，主要用于固定产 品的大批大量生产。 50 子任务二：认识夹具 连杆加工专用夹具：该夹具靠工作台T形槽和夹 具体上定位键确定其在数控铣床上的位置，并用 T形螺栓紧固。 51 子任务二：认识夹具 孔系组合夹具 52 子任务二：认识夹具 孔系组合夹具实例 53 子任务二：认识夹具 槽系组合夹具 l一长方形基础板；2一方形支撑件；3一菱形定位盘；4一快换钻套； 5一叉形压板；6一螺栓；7一手柄杆；8一分度合件。 54 子任务二：认识夹具 2）按使用机床分类 铣 床 夹 具 镗 床 夹 具 车 床 夹 具 钻 床 夹 具 磨 床 夹 具 55 子任务二：认识夹具 5.

20、机床夹具的组成 56 子任务二：认识夹具 机床夹具的设计特点 1、设计和制造周期较短。 2、夹具的精度一般比工件的精度高23倍。 设计特点 3、夹具与生产条件和操作习惯密切结合。 4、设计者要熟悉夹具的制造方法。 57 6. 子任务二：认识夹具 机床夹具的设计要求 1、保证工件的加工精度要求。 2、保证工人的操作方便、安全。 设计要求 3、达到加工的生产率要求。 4、满足夹具一定的使用寿命和经济性要求。 58 7. 子任务二：认识夹具 机床夹具的设计步骤 （1）设计的准备； （2）方案设计； （3）分析计算； （4）审核； （5）总体设计； （6）零件设计。 59 研究原始资料，明确设计任务

21、确定夹具的结构方案，绘制结构草图 绘制夹具总图 确定并标注有关尺寸和夹具技术要求 绘制夹具零件图 8. 子任务三：工件如何在夹具上定位 1、工件在夹具中定位的任务 使同一批工件在夹具中占据正确的位置。 2、定位与夹紧的关系 定位与夹紧是装夹工件的两个有联系的过 程，不能等同。 3、定位基准 选择时尽可能遵循基准重合原则。当用多个 表面定位时，应选择其中一个较大的表面为主要 定位基准。 60 子任务三：工件如何在夹具上定位 一、基准的分类 61 粗基准精基准辅加基准 基 准 设计基准工艺基准 工序基准定位基准测量基准装配基准 子任务三：工件如何在夹具上定位 1）设计基准：设计者在设计零件时，根据

22、零件在装配 结构中的装配关系以及零件本身结构要素之间的相互关系 ，确定标注尺寸（或角度）的起始位置。这些尺寸（或角 度）的起始位置称作设计基准。 62 子任务三：工件如何在夹具上定位 2）工艺基准：零件在加工艺过程中所采用的基准称为 工艺基准。 工序基准：工序图上用来确定本工序所加工表面加工 后的尺寸、形状、位置的基准 。 定位基准：在加工时用于工件定位的基准，称为定位 基准。 a. 粗基准和精基准 b. 附加基准 63 子任务三：工件如何在夹具上定位 定位基准 a）、b）基准为实际表面；c）基准为表面的几何中心（中心要素） 64 子任务三：工件如何在夹具上定位 测量基准：在加工中或加工后测量

23、工件形状、位置 和尺寸误差时所采用的基准，称为测量基准。 装配基准：在装配时用来确定零件或部件在产品中 的相对位置所采用的基准。 65 子任务三：工件如何在夹具上定位 二、粗、精基准的选择原则 在保证得到所选精基准的前提下确定粗基准 选择粗基准一般应遵循以下原则： 1）选择不加工面为粗基准 2）合理分配加工余量的原则 3）便于工件装夹原则 4）同方向上粗基准不得重复使用 66 子任务三：工件如何在夹具上定位 主要应保证加工精度和装夹方便 选择精基准一般应遵循以下原则： 1）基准重合原则设计(工序)与定位 2）基准统一原则各工序的基准相同 3）互为基准原则两表面位置精度高 4）自为基准原则加工余

24、量小而均匀 67 子任务三：工件如何在夹具上定位 例： 问：1、以B面为粗基准加工A面和C面，方案正确吗？ 2、的设计基准是哪个？ 3、试考虑在精基准的选择上采用何原则较好？ 68 69 子任务三：工件如何在夹具上定位 三、工件六点定位原理 1工件在空间的自由度 70 子任务三：工件如何在夹具上定位 三、工件六点定位原理 Z Y X 图 2-13 六点定位原理 71 3）在XOZ平面布 置一个约束点，限 制。 2）在YOZ平面布 置两个约束点，限 制； 1)在底面布置3个 不共线的约束点， 限制； 子任务三：工件如何在夹具上定位 三点注意： “点”的含义 对自由度的限制，与实际接触点不同 与理

25、论力学、机构学自由度概念差别 位置不定度 夹紧与定位概念分开 工件、夹具是弹性体 Z “定位”的含义 Y X 图 2-14工件以平面3点定位 72 子任务三：工件如何在夹具上定位 四、工件定位情况:完全定位与不完全定位 工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。工件6 个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全 定位。 不完全定位主要有两种情况： 工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工 件 绕此点、线旋转的自由度无法被限制（即使被限制 也 无意义）。例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱 体绕 自身轴线的转动等。 工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。 如加工平板上表面，要求保证平板厚

26、度及与下平面的 平行度，则只需限制 3 个自由度就够了。 73 ZZZ YYY XXX a）b）c） 子任务三：工件如何在夹具上定位 案例:分析下列加工要求该限制哪些自由度 ZZ YYY XXX d） e） f） 74 Z 工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此 点、线旋转的自由度无法被限制（即使被限制也无意 义）。例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴 线的转动等。 B B 子任务三：工件如何在夹具上定位 欠定位 工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定 位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。 Z Y X a）b） 图2-16 欠定位示例 75 B 子任务三

27、：工件如何在夹具上定位 过定位 过定位工件某一个自由度（或某几个自由度） 被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。 过定位是否允许，要视具体情况而定： 1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、 位置 精度均较高，则过定位是允许的。有时还是必要 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 发生定位干涉等情况。 76 子任务三：工件如何在夹具上定位 过定位分析（桌子与三角架） 77 子任务三

28、：工件如何在夹具上定位 过定位案例一 前后顶夹限制 三爪限制 X Y YZYZ Z 78 子任务三：工件如何在夹具上定位 连 杆 的 过 定 位 分 析 (b) 3 1 X (a) Z Z (c) Y Y 用短销 平面 挡销 短销 改长销 XYX XXY 79 Z 2 Z 1 2 3 X Z1 2 3 子任务三：工件如何在夹具上定位 过定位的合理性分析 在某些条件下，过定位的现象不仅允许，而且是必要的。 此时应当采取适当的措施提高定位基准之间及定位元件之间 的 位置精度，以免产生干涉。 如车削细长轴时，工件装夹在两顶尖间，已经限制了所 必须限制的五个自由度（除了绕其轴线旋转的自由度以 外），但

29、为了增加工件的刚性，常采用跟刀架，这就重复限 制了除工件轴线方向以外的两个移动自由度，出现了过定位 现象。此时应仔细调整跟刀架，使它的中心尽量与顶尖的中 心一致。 80 架 子任务三：工件如何在夹具上定位 跟刀 跟刀架 81 子任务三：工件如何在夹具上定位 五、常见定位方式与定位元件 定位元件的主要技术要求和常用材料 要求一定的：定位精度、粗糙度值、耐磨性、 硬度和刚度。 常用的材料： 低碳钢 如20钢或20Cr钢，工件表面经渗碳淬 火，深度0.81.2mm左右，硬度HRC5565。 高碳钢 如T7、T8、T10等，淬硬至HRC5565。 此外也有用中碳钢 如45钢，淬硬至HRC4348。 8

30、2 子任务三：工件如何在夹具上定位 1、以平面定位 1、 支承钉 2、支承板 定位元件 3、可调支承 4、浮动支承 83 子任务三：工件如何在夹具上定位 1）支承钉 多用于以平面作定位基准时的定位元件。 d (b) (a) 图 (b) 圆顶支承钉，适用于 毛坯面定位，以减小装夹 误差，但支撑钉容易磨损 和压伤工件基准面； (a)平顶支承钉，适用 于己加工表面的定位； 84 h 子任务三：工件如何在夹具上定位 (c) 花纹顶面支撑钉， 用于工件的侧面定位， 增大摩擦系数，但清除 切屑不方便，不易用在 水平面定位； (d) 带衬套支撑钉，批 量大、磨损快时使 用， 便于拆卸。 (c) ( d )

31、支撑钉与夹具体的配合可用H7/r6或H7/n6。 85 H h 子任务三：工件如何在夹具上定位 2）支承板 一般用作精基准面较大时的定位元件。 (b) 86 (b) 台阶式支承板，装夹 螺 钉的平面低于支承面 35mm，克服了不易清 屑的缺点，但结构不紧 凑； （a）平板式支承板， 结构简单、紧凑，但 不易清除落入沉头螺 钉孔内的碎屑； 子任务三：工件如何在夹具上定位 87 不论采用支承钉或支承板作为定位元件，装人 夹具体后，为使各支承面在一个水平面内，应 再修磨一次。 （c）斜糟式支承板，在 支承面上开两个斜糟为 固定螺钉用，使清屑容 易又结构紧凑。 子任务三：工件如何在夹具上定位 支承钉定

32、位情况 88 子任务三：工件如何在夹具上定位 支承板定位情况 89 子任务三：工件如何在夹具上定位 3）可调支承钉：主要用于粗基准定位，当毛坯的尺寸及形 状变化较大时，为了适应各批毛坯表面位置的变化，需采用 可调支承进行定位。 90 子任务三：工件如何在夹具上定位 可调节支承的应用示例 91 子任务三：工件如何在夹具上定位 4）提高平面支承刚度的方法 A、辅助支承 92 子任务三：工件如何在夹具上定位 93 子任务三：工件如何在夹具上定位 承 辅助支承 94 辅 助 支 的 运 用 1 W 子任务三：工件如何在夹具上定位 1 2 4 3 2： 提高夹具工作的稳定性 1-工件2-短定位销3-支承

33、块4-辅助支承 95 辅 助 支 承 的 运 用 子任务三：工件如何在夹具上定位 B、浮动支承：支承本身可随工件定位基准面的变化 而自动适应，一般只限制一个自由度，即一点定位。 由于工件定位表面有几何形状误差，或当定位表面是断 续表面、阶梯表面时，采用浮动支承可以增加与工件的 接触点，提高刚度，又可避免过定位。 96 子任务三：工件如何在夹具上定位 2、以圆柱面定位 1、 V型块 2、定位套 定位元件 3、支承板 97 子任务三：工件如何在夹具上定位 1）V型块 结构尺寸已标准化，斜面夹角有6090120 a）b)c)d) V型块结构形式 98 子任务三：工件如何在夹具上定位 V型块定位情况

34、99 子任务三：工件如何在夹具上定位 V型块结构尺寸 100 子任务三：工件如何在夹具上定位 对中性好，能使工件的定位基 准轴线在V形块两斜面的对称平 面上，而不受定位基准直径误 差的影响，并且安装方便。可 用于粗、精基准。 固定V型块 用于定位夹紧机构中，起消 除一个自由度的作用。 活动V型块 101 子任务三：工件如何在夹具上定位 活动V型块应用实例 102 子任务三：工件如何在夹具上定位 2）定位套 定位套结构 103 子任务三：工件如何在夹具上定位 104 工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点 限制的自由度 外园柱面 z o x y 定位套 短套 Y、Z方向的移 动自由度，

35、长套 Y、Z方向的移 动自由度， Y、Z方向的旋 转自由度 子任务三：工件如何在夹具上定位 3）支承板 支承板对工件外圆表面的定位 105 子任务三：工件如何在夹具上定位 自由度， 106 工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点 限制的自由度 外园柱面 z x y 支承板 或 支承钉 短支承板 或 支承钉Z方向的移动 自由度， 两个支承板 或 两个支承钉 Z方向的移动 Y 方向的旋转 自由度 o 子任务三：工件如何在夹具上定位 3、以圆柱孔定位 1）圆柱孔定位的特点：属于中心定位，定位面为 圆柱孔，定位基准为中心轴线（中心要素），通常 要求内孔基准面有较高的精度。 2）定位元件：圆柱销

36、、圆锥销和心轴。 107 子任务三：工件如何在夹具上定位 （1）圆柱销 型圆柱销A 图(a)、 (b)、(c) 固定式定位销，结构简单，采用H7/r6与夹具体直接配合； 图 (d) 带村套的可换式定位销，用于大批量生产，因工件装卸次数频繁，定 位销易磨损，采用此结构便于更换，衬套外径与夹具体配合采用H7/n6，而 内径与定位销的配合采用H7/h6或H7/g6； 108 子任务三：工件如何在夹具上定位 B 型圆柱销菱形销结构 109 子任务三：工件如何在夹具上定位 圆柱销的定位情况 110 子任务三：工件如何在夹具上定位 圆柱销的定位情况 111 子任务三：工件如何在夹具上定位 （2）圆锥销 在

37、加工套筒类工件时，也常用锥形定位销，所示， (b)用于粗基准， (a)用于精基准。 112 子任务三：工件如何在夹具上定位 圆锥销的定位情况 113 子任务三：工件如何在夹具上定位 （3）心轴 心轴常用于套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加 工中，以保证加工面（或齿轮分度圆）对内孔的同铀度 公差。心轴是夹具中一种结构较紧凑的单元体，心轴以 柄部或中心孔与机床连接。心轴在定位过程中一般限制 工件四个自由度。 心轴的专业化程度很高，许多工厂都制订了自己的 标准，如磨床、车床、滚齿、插齿、刨齿、磨齿等心轴 的标准。 114 子任务三：工件如何在夹具上定位 心轴的结构 心轴结构示意图 a）磨床心轴； b

38、）车床心轴； c）滚齿心轴；d）插齿心轴； e）磨齿心轴； f）刨齿心轴 115 子任务三：工件如何在夹具上定位 心轴的定位情况 116 子任务三：工件如何在夹具上定位 4、以锥面定位 117 子任务三：工件如何在夹具上定位 ： 用于平面定位的元件： 用于圆柱面定位的元件： 用于孔定位的元件： 118 圆柱销（长/短）、菱形销、锥 销（固/活）、心轴（长/短）、 锥度心轴 V型块（固/活）、定位套（长 /短）、支承板（钉） 固定支承钉、支承板、可调支 承、浮动支承、辅助支承 总结1 子任务三：工件如何在夹具上定位 ： 两个支承钉、窄支承板、短圆柱销、窄V型块、 119 一面两销、长锥度心轴、大

39、端面短心轴、 小端面长心轴、固活锥销组合 宽V型块、长圆柱销、长圆柱心轴、长定 位套 三个支承钉、宽支承板、固定锥销、 短心轴、活动锥销、小锥度心轴 一个支承钉、浮动支承、活动V型块、菱形销 总结2 子任务三：工件如何在夹具上定位 5、工件的组合定位 1）组合定位应考虑的问题 （1）合理选择定位元件，实现工件的正确定位。 （2）按基准重合原则选择定位基准。 （3）定位元件限制的自由度方向会发生变化。 （4）选择定位元件时，应考虑加工精度的要求。 120 子任务三：工件如何在夹具上定位 2）一面两孔定位 （1）定位方式 连杆盖工序图 121 子任务三：工件如何在夹具上定位 （2）菱形销的设计 D

40、 1m i nD 2m i n X 2m i n/ 2X2m i n / 2 L- T L d /2 122 d 1m a xd 2m a x C B D O 1O 2 O2 b L+ T LD /2 子任务三：工件如何在夹具上定位 菱形销的结构 123 子任务三：工件如何在夹具上定位 表 削边销的尺寸 124 子任务三：工件如何在夹具上定位 设计示例 连杆盖工序图 125 子任务三：工件如何在夹具上定位 126 子任务三：工件如何在夹具上定位 3）一平面和与其垂直的两外圆柱面组合 127 子任务三：工件如何在夹具上定位 4）一孔和一平行于孔中心线的平面组合 128 子任务三：工件如何在夹具上

41、定位 实例二 129 子任务三：工件如何在夹具上定位 130 子任务三：工件如何在夹具上定位 131 子任务三：工件如何在夹具上定位 132 子任务三：工件如何在夹具上定位 133 134 子任务三：工件如何在夹具上定位 实样 135 子任务三：工件如何在夹具上定位 析： 136 零 件 案 例 分 子任务三：工件如何在夹具上定位 137 案例1： 指出20H7的定位基面、定位基准、设计基准； 指出400.2的定位基面、定位基准、设计基准； 子任务三：工件如何在夹具上定位 析： 138 案 例 2： 铣 夹 具 中 定 位 分 子任务三：工件如何在夹具上定位 139 案例3：在长圆柱体工件上，

42、钻一个与已加工的键槽对称 且与端面的距离为a的小孔，试分析以下定位元件分别限 制了什么自由度？ 140 在拨叉上铣槽，最后一道工序的加工要求有：槽宽16H11，槽 深8mm，槽侧面与25H7孔轴线的垂直度0.08mm，槽侧 面 与E面的距离为110.2mm，槽底面与B面平行。试分析限制 的自由度及定位方案。 子任务三：工件如何在夹具上定位 分析：支承板限制 短圆柱销限制 141 没有限制属于欠定位，不能满足工序加 工要求，另外，键槽侧面垂直度的工序基 准为25H7孔轴线，而第一定位基准为E 面，工序基准与定位基准不重合，不利于 保证键槽侧面对25H7孔轴线的垂直度 要求。 定位方案一:以E面作

43、为主要定位基面，内孔25H7作为 第二定位基面，以短圆柱销配合限位；为提 高工件的装夹刚度， C面加一辅助支承。 子任务三：工件如何在夹具上定位 分析：长圆柱销限制： 支承钉限制： 没有限制属于欠定位 , 142 该方案符合基准重合原则，有利于保证 键槽侧面对25H7孔轴线的垂直度要求。 但 不便于夹紧。由于支承钉与E面的接触面 积 太小，夹紧时极易产生歪斜变形，夹紧也 不 可靠。 定位方案二:以25H7孔轴线作为第一定位基准，限位 采用长圆柱销，第二定位基准为E面，限 位元件为支承钉，同样在C面加一辅助支 承。 子任务三：工件如何在夹具上定位 分析：长圆柱销限制： 支承板限制: 止转销限制:

44、 143 被重复限制，过定位。工件夹紧后会 产生变形。但，C面对25H7孔轴线有较 高的垂直度，定位基面间有较高的位置精 度，工件夹紧后不会产生较大变形，能满 足加工精度要求。工序基准与定位基准重 合，有利于保证键槽侧面对25H7孔轴 线的垂直度要求。 定位方案三:以25H7孔轴线作为第一定位基准，限位采 用长圆柱销；第二定位基准为E面，限位元件 为支承板；第三定位基面为55H12半圆孔 面一侧，限位元件为一止转销。 子任务三：工件如何在夹具上定位 144 子任务四：如何判断定位方案正确 工件在夹具中加工时的加工误差A 定位误差及其产生的原因B 各种定位方式下定位误差的计算C 定位误差的计算方

45、法D 145 子任务四：如何判断定位方案正确 六点定位原则解决了消除工件自由度的问 题，即解决了工件在夹具中位置“定与不定” 的问题。但是，由于一批工件逐个在夹具 中定位时，各个工件所占据的位置不完全 一致，即出现工件位置定得“准与不准”的问 题。如果工件在夹具中所占据的位置不准 确，加工后各工件的加工尺寸必然大小不 一，形成误差。这种只与工件定位有关的 误差称为定位误差，用D表示。 146 子任务四：如何判断定位方案正确 一、 工件在夹具中加工时的加工误差 1、A夹具位置误差。 2、D定位误差。 3、T对刀导向误差。 4、G某些加工因素造成的加工误差。 上述误差合成不应超出工件的加工公差，即

46、： D十A十T十G 147 子任务四：如何判断定位方案正确 二、 定位误差及其产生的原因 由定位引起的 同一批工件的工序 基准在加工尺寸方 向 上 的 最 大 变 动 量 ， 称 为 定 位 误 差，以D表示。 1、定位误差的定义 148 子任务四：如何判断定位方案正确 2、定位误差产生的原因 由于定位基 准与工序基准不 重合而造成的定 位误差，称为基 准不重合误差， 以B表示 。 （1）基准不重合误差B 149 子任务四：如何判断定位方案正确 + A 1 （本道工序加工精度） 设计基准（定位基准） 若本道工序的加工精度为，则只要 A2，即 可满足加工要求 150 例：图示零件加工台阶面 切削

47、平面 A1 A2 A 2 子任务四：如何判断定位方案正确 设计基准 A1 +A2 A + A 1 定位基准 A 1 称为基准不重合误差 若要满足加工精度必须有： A2 A1 + 151 A3 A1 2 子任务四：如何判断定位方案正确 基准不重合误差示例1 152 子任务四：如何判断定位方案正确 基准不重合误差示例2 工序尺寸H1： 工序尺寸h1： 工序尺寸h2： 基准不重合误差B为 基准不重合误差B为 基准不重合误差B为 153 0 h 2 0 子任务四：如何判断定位方案正确 基准不重合误差示例3 154 子任务四：如何判断定位方案正确 基准不重合误差的计算公式 i cos B = 定位基准与

48、设计基准间的尺寸的公差(mm)； i i 的方向与加工尺寸方向间的夹角（）。 沿着尺寸方向寻找定位元件！ 155 如何寻找 尺寸的定 位基准？ n i =1 子任务四：如何判断定位方案正确 由于 工 件 定位基面 与夹具上定位元件限位 基面的制造误差和配合 间隙的影响，从而使各 个工件的位置不一致， 给加工尺寸造成误差， 这个误差称为基准位移 误差，用Y表示。 （2）基准位移误差Y 156 子任务四：如何判断定位方案正确 当定位基准的变动方向与工序尺寸的方向相同 时，基准位移误差等于定位基准的变动范围，即： Y= i 式中i为定位基准的变动范围。 当定位基准的变动方向与工序尺寸的方向不同 时，

49、基准位移误差等于定位基准的变动范围在加工 尺寸方向上的投影，即: = i cos Y 157 子任务四：如何判断定位方案正确 158 子任务四：如何判断定位方案正确 三、 各种定位方式下定位误差的计算 1、工件以平面定位 平面度误差很小，定位副制造不准确误差可忽 略，所以定位误差主要由基准不重合引起。 Y=0 D= B 159 子任务四：如何判断定位方案正确 2、工件以外圆定位：用V形块定位 d d-T 工件以圆柱面在V形块上定位 160 A 1A 3 A 2 A B C O d d- T d OO 2 O 1 子任务四：如何判断定位方案正确 由于Td 的影响，使工件中 心沿O向从O移至O1，

50、即基 准位移量: d 1 2 sin(/ 2) Y 2 sin(/ 2) 161 = Td C OO = Td d- T d OO 2 O 1 A B 子任务四：如何判断定位方案正确 定位误差的计算 工序尺寸A1的定位误差 d- T 162 A 3A 1 A 2 O d 子任务四：如何判断定位方案正确 工序尺寸A3的定位误差 M1 163 d m ax d m i n /2 /2 A 3 M2 O 子任务四：如何判断定位方案正确 工序尺寸A2的定位误差 C 2 164 /2 d m ax d m i n/2 A 2 O C 1 子任务四：如何判断定位方案正确 三种角的V形块，在不同标注工序尺寸

51、时的定位误差值 （1）当工序尺寸由下素线注出， 其定位误差最小；当工序尺寸由 上素线注出，其定位误差最大。 （2）V形块工作夹角角越大， 其垂直方向定位误差值越小。 165 A 3A 1 A 2 O d- T d 子任务四：如何判断定位方案正确 3、以圆柱定位销、圆柱心轴中心定位 （1）工件孔与定位心轴（或定位销）过盈配合 D = B + Y =0 166 子任务四：如何判断定位方案正确 （2）工件孔与定位心轴（或定位销）采用间隙配合 1）单边接触 如定位心轴水平放置，或在夹紧力作用下单向推移工 件靠紧定位。 167 子任务四：如何判断定位方案正确 1maxminDminmaxdDdmin 2

52、22 YDdmin 2 式中，X max TD Td 定位最大配合间隙(mm)； 工件定位基准孔的直径公差(mm)； 圆柱定位销或圆柱心轴的直径公差(mm)； 定位所需最小间隙，由设计时确定(mm)。 X min 168 1 (T + T+ X ) OO = 1 (D d ) = 1 (T + D ) (d T ) = 1 (T + T+ X ) 子任务四：如何判断定位方案正确 2）定位副任意边接触 若孔与销两者的安装不能保证单方向接触时，则整 批工件在同一销上定位时，其定位孔的轴线在空间的变 动范围将会扩大一倍，基准位置误差的最大值应为： Y=ESD-eid 169 Y = X max =

53、TD + Td + X min 子任务四：如何判断定位方案正确 当定位基准的变动方向与工序尺寸的方向不同 时，基准位移误差等于定位基准的变动范围在加工 尺寸方向上的投影，即： 式中， 定位基准的变动方向与工序尺寸方向 间的夹角。 170 Y = i cos 子任务四：如何判断定位方案正确 4、定位误差的计算方法 定位误差由基准不重合误差与基准位 移误差两项组合而成。计算时，先分别算 出B和Y，然后将两者组合而成D 。 171 子任务四：如何判断定位方案正确 1、工序基准不在定位基面上： D =Y + B 组合方法 2、工序基准在定位基面上： D =Y B 式中“ ” 的判断： 当定位基面尺寸由

54、大变小（或由小变大）时： A判定-定位基准的变动方向； B判定-设定位基准不动，则工序基准的变动方向。 定位基准与工序基准的变动方向相同取“+”号，相反取“-”号。 172 子任务四：如何判断定位方案正确 定位误差计算实例1 例：用=90的V形块 定位铣轴上键槽，计算 定位误差；若不考虑其 它误差，判断其加工精 度能否满足加工要求？ 173 子任务四：如何判断定位方案正确 定位误差计算实例2 如右图所示，以A面定 位加工20H8孔，求加工尺 寸400.1mm的定位误差。 174 子任务四：如何判断定位方案正确 解： （1）基准不重合误差B： 工序基准为B，定位基准为A，故基 准不重合。根据误差

55、合成法方法，有： （2）基准位移误差Y： 由于平面A与支承接触较好，Y0 （3）定位误差D：D =Y + B DB0.15mm 175 子任务四：如何判断定位方案正确 定位误差计算实例3 176 子任务四：如何判断定位方案正确 定位误差计算实例4 177 子任务四：如何判断定位方案正确 178 子任务四：如何判断定位方案正确 定位误差计算实例5 179 子任务四：如何判断定位方案正确 定位误差计算实例6 工件定位如右图所示， 欲加工C面，要保证尺 寸（200.1）mm，试 计算该定位方案能否满 足精度要求？若不能满 足时，应如何改进？ 180 子任务四：如何判断定位方案正确 定位误差计算实例7

56、 工件以外圆柱面在V 型块上定位加工键 槽，保证键槽深度 34.8-0.17，试计算其 定位误差。 181 子任务四：如何判断定位方案正确 定位误差计算实例8 工件定位如图所示，若 定位误差控制在工件尺 寸公差的1/3内，试分析 该定位方案能否满足要 求？若达不到要求，应 如何改进？并绘图表 示？ 182 183 子任务四：如何判断定位方案正确 定位误差计算实例9 工件如右图所示， 加工两斜面，保证 尺寸A，试分析哪 个定位方案精度 高？ （V型块夹角 为90， 侧面定位 引起的歪 斜忽略不 计） 补1 184 补2：定位基准 工件在夹具中的定位实际上是以工件上的某些基准 面与夹具上定位元件保

57、持接触，从而限制工件的自由度。 那么，究竟选择工件上哪些面与夹具的定位元件相 接触为好呢?这就是定位基准的选择问题。 定位基准的选择是工艺上一个十分重要的问题，它 不仅影响零件表面间的位置尺寸和位置精度，而且还影 响 整个工艺过程的安排和夹具的结构，必须十分重视。 185 补2：定位基准 定位基准是在加工中，使工件在机床上或夹具中占据正确 位置所依据的基准。 如用直接找正法装夹工件，找正面是定位基准；用划线找 正法装夹，所划线为定位基准；用夹具装夹，工件与定位元件 相接触的面是定位基准。 但作为定位基准的点、线、面，可能是工件上的某些面， 也可能是看不见摸不着的中心线、中心平面、球心等，往往需

58、 要通过工件某些定位表面来体现，这些表面称为定位基面。例 如用三爪自定心卡盘夹持工件外圆，体现以轴线为定位基准， 外圆面为定位基面。严格地说，定位基准与定位基面有时并不 是一回事，但可以替代，这中间存在一个误差问题. 186 所以说：工件上作为定位基准的点、线，通常是用具体 表面来体现的。例如孔的轴线是用孔的表面来体现。所以， 定位基准可统称为定位基面。 子任务四：如何判断定位方案正确 定位误差计算实例10 工件尺寸如图所示， 40-0.03mm与35- 0.02mm，同轴度公差 为0.02mm。欲钻 孔O，并保证尺寸 30-0.11mm。试分析 计算图示各种定位 方 案的定位误差（加 工 时

59、的工件轴线处于 水 平位置，V型块夹角 为90 187 子任务四：如何判断定位方案正确 定位误差计算实例11 188 子任务四：如何判断定位方案正确 189 子任务四：如何判断定位方案正确 工件在一面两销上的定位误差计算 工件以平面作为主要定位基准，限制三个自由度,圆 柱销限制两个自由度，菱形销限制一自由度。菱形销作 为防转支承，其长轴方向应与两销中心连线相垂直，并 应正确地选择菱形销直径的基本尺寸和经削边后圆柱部 分的宽度。 190 子任务四：如何判断定位方案正确 191 菱 形 销 的 设 计 子任务四：如何判断定位方案正确 定位误差计算：举例 192 泵盖简图如下，以 泵前盖底及2-10

60、 定位，加工内容为 镗孔41，铣尺寸 为107.5的两侧 面，试设计零件加 工时的定位方案及 计算定位误差。 子任务四：如何判断定位方案正确 193 子任务四：如何判断定位方案正确 194 子任务四：如何判断定位方案正确 195 子任务四：如何判断定位方案正确 B=0， D=Y 196 子任务四：如何判断定位方案正确 定位误差计算； （1）移动定位误差 由定位孔1和定位销1之间的配合间隙 决定，与单孔定位 时相同。 （2）转角误差： 由于定位副的之间间隙，实际定位时， 定位孔和定位销上 下错移接触（或左右接触），造成两定 位孔连心线相对于 夹具上连心线发生偏移，而产生转角误 差，当各尺寸处于