第二章 工件的定位和机床夹具

1、 第二章第二章 工件的定位和机床夹具工件的定位和机床夹具 2-1 汽车的生产过程汽车的生产过程 2-2 汽车生产的工艺过程汽车生产的工艺过程 2-3 工件尺寸及形状的获得方法和加工经工件尺寸及形状的获得方法和加工经 济精度济精度 2-4 汽车制造厂的生产类型及工艺特征汽车制造厂的生产类型及工艺特征 2-5 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 2-6 工件的夹紧及夹紧装置工件的夹紧及夹紧装置 2-7 典型机床夹具典型机床夹具 2-8 夹具设计的方法和步骤夹具设计的方法和步骤装夹（安装）装夹（安装） 定位定位 夹紧夹紧 2-1 2-1 基准的概念基准的概念 基准：基准： 就是用来确定生产对象

2、上几何要素间几就是用来确定生产对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面。何关系所依据的那些点、线、面。 基准基准 设计基准设计基准 工艺基准工艺基准 工序基准工序基准 定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准装配基准设计图上所采用的基准。设计图上所采用的基准。 设计基准设计基准： 设计基准可以是点、线、面。既可以实际存在，也可以是假想。 图2-1工艺基准是在工艺过程中采用的基准。工艺基准是在工艺过程中采用的基准。 工序基准就是工序图上工序尺寸、位置工序基准就是工序图上工序尺寸、位置公差标注的起始点。公差标注的起始点。工序尺寸的方向工序尺寸的方向：由工序基准：由工序基准被加工表面。被加工表

3、面。加工零件时，应尽量使工序基准与设计基准加工零件时，应尽量使工序基准与设计基准重合。重合。 1. 1.工序基准工序基准粗基准粗基准：第一道工序所使用的定位基准（面：第一道工序所使用的定位基准（面) ) 都都是未经加工过的表面。是未经加工过的表面。 定位基准定位基准：使工件在机床上或夹具中占有正：使工件在机床上或夹具中占有正确位置所采用的基准。确位置所采用的基准。 定位基面定位基面：体现定位基准的表面。：体现定位基准的表面。图图2-22-2精基准精基准：用已加工过的表面作为基准（面）。：用已加工过的表面作为基准（面）。 测量基准测量基准: :测量时所采用的基准，即用来确定测量时所采用的基准，即

4、用来确定 被测量尺寸、形状和位置的基准被测量尺寸、形状和位置的基准. . 图图2-22-2 装配基准装配基准:装配时用来确定零件或部件装配时用来确定零件或部件( (总成总成) )在在 产品中相对位置所采用的基准产品中相对位置所采用的基准. .一一. . 工件的装夹方法工件的装夹方法 找正找正 工件的装夹方法工件的装夹方法 夹具夹具( (专用专用) ) ( (一一) )找正装夹法找正装夹法. . 图图2-52-5.2-6.2-6( (二二) )专用机床夹具装夹法专用机床夹具装夹法优点：优点：保证加工精度保证加工精度, ,提高生产率提高生产率, ,减轻工人劳动减轻工人劳动强度强度1）机床夹具定位元

5、件定位元件相对于机床夹具安装基准应具有正确的位置关系。2 2）机床夹具相对于机床保持正确位置。）机床夹具相对于机床保持正确位置。3）机床夹具装在机床上后，还应使刀具切削刃相对工件或夹具定位元件具有正确位置关系，这一过程称为对刀对刀一一. .专用机床夹具的组成专用机床夹具的组成 1. 定位元件和夹紧装置.图图2-7a2-7a2. 对刀，导向元件 图图2-7a2-7a3. 夹具连接元件4. 其他装置或元件夹具体 专用机床夹具的组成 图图2-82-8专用机床夹具专用机床夹具：某种产品零件在某一道工序上 的装夹而专用设计和制造的。 图2-07组合夹具组合夹具：为了完成某一（有时几道）道工序，用制造好的

6、一套标准化零件和部件拼装而成，加工完一批零件后再拆开、清洗和存储，以便再用。 图图2-092-09 ：在多品种、中、小批生产中采用成 组加工时，为每个工件组设计制造 的专用夹具。 一一. . 工件定位的的六点规律工件定位的的六点规律 在分析工件定位时,通常是用一个支承点限制工件的自由度。 图图2-22-2 用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度,使工件在夹具中的位置完全确定,这就是通常说的“六点定位规则”简称“六点定则.”任何一个刚体,在空间均有六个自由度 应根据工序加工要求确定所需限制自由度的数目. 表表2-12-1完全定位完全定位：六个支承点限制了工件的全部自由 度的定位。不完全定位不

7、完全定位：根据加工要求，并不需要限制工 件全部自由度的定位。欠定位欠定位：根据加工要求应该限制的自由度而没有 被限制的定位。绝对不允许！一一.重复限制自由度的支承之间，不能使工件的安装发生干涉。二二.因过定位而引起不良后果，在采取相应措施后，仍应保证工件的加工要求。过定位：过定位：定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度的定位。(一)工件以平面定位 (1)(1)支承钉支承钉 用支承钉支承较大平面，通常每一支承钉可视为一个点，能限制一个自由度。 2 2支支承承板板(3)(3)可可调调支支承承 (5) (5) 辅助支承辅助支承( (二二) )工件以内孔定位工件以内孔定位 1. 1.心轴心轴 (1)

8、 (1) 锥形心轴锥形心轴 锥度一般为1/10001/5000，锥形心轴限制的自由度五个， 心轴的定位部分3是与工具过盈配合，一般过盈量不超过H7/r6。 配合可按H7/h6或H7/g6或H7/f7。 心轴肩作轴向定位。2. 2.定位销定位销 当当L/D1L/D1时时. .长销长销. .限制限制四四个自由度个自由度 当当L/D1L/D1时时. .短销短销, ,限制限制二二个自由度个自由度 限制三个自由度：YX、Z、 夹角 一般选用, . 其中最常用的为 0001209060和、090V V形块.圆孔.半圆孔及圆锥孔定V V形块长用.具有对中作用.常用形块见图图2-26,图2-26a结构为整体式

9、，用于以精基准定位。图2-26b结构可用于定位面较长或两段定位基面（直径可不相同）分布较远。设计形块时，工件直径d是已知的，而与可参照标准先行规定，然后计算出尺寸。尺寸的计算如下。图图2-26a可知。BOOBHT122;2sin21tgNOBadOB而HtgNdT222sin2所以。时，；时，当NdHTdNdHT289.0578.01205 .0707.09000；时，：对于而尺寸adNN241.1900。时，对于adN304621200;5 .0,dHH取：用于大直径定位时尺寸。用于小直径定位时，取dH2 . 1一般工件是很少以单一几何要素作为定位基准来定位的，通常都是以两个以上的几何要素作

10、为定位基准，即以组合表面定位。图2-28a箱体，加工面要保证工序尺寸及，要限制的自由度为 。支承板限制三个自由度；平面与两支承钉接触，限制两个自由度；短定销与孔配合限制，短销同时又限制了这时就出现了过定位。ZYXZX和、YXZ、ZY、XZ “一面两孔一面两孔”定位定位:工件以一平面及其上的两孔 作为定位基准。图图2-302-30 在夹具上相应地用一个支承 面（一般由多个支承板组合）和两个短销作为定位元件，与相应的表面接触和配合实现定位。HgHgxgTTOO212由 AHOx和 EHOx可得 2222EHEOAHAOxx22222222bXDTTbDHxHg22;2;2XDdEObEHDAOxx

11、而展开化简得 HxHgHgHgTTTTXXDb22222略去二阶微量： HgHgTTXDb22DTTbXLxLgX2 为最小间隙 一一. 定位误差产生的原因定位误差产生的原因d定位误差:工件的工序基准沿工序尺寸方向 上最大偏移量. 用 表示 在图中盘状零件上的槽。要求保证工序尺寸为 及 。工件1装夹在图中夹具心轴2上，心轴直径为 。工序尺寸b 是由铣刀3宽度直接保证的，与定位无关。工序尺寸A是由工件相对于刀具正确位置得到的。 bTb02/ATA0dTd基准不重合误差基准不重合误差: 2,dgbjTyjbjd,基准位移误差基准位移误差: 2,XTTdxDgyj图图2-32 分析计算定位误差分析计

12、算定位误差:找出一批工件的工序基准的 位置沿工序尺寸方向上可能发生的最大偏移量. 1.工件以平面定位时的定位误差 图2-330,bjahtgyjd2, (1).心轴(定位销)水平水平放置:图2-34 0,bjxTTdxDgyjd21,0,bjXTTdDgyjd,注意注意:此地书中“最大配合间隙”与最小间隙X 的区别! (1).以轴线O为工序基准: 如图2-36 0,bj2222222222112121,)(1SinTSinTdSindSinCOSinCOCOCOOOddyjhd121222,211222121,)(SinTdTdBOBOOOBByjbjyjhd1212222222211121,

13、)3(SinTTdSinTdAOOOAOAAddbjyjhd)()()(312hdhdhd标准尺寸 时 最小. 2hd而 d同时,在水平方向上, =0,对中性.d0,bj 加工两孔, .工序尺寸A、B、E、F.工序基准有两个:孔 的中心 .孔 及孔的连心线 定位基准: ,及水平面. 图2-37 1O 21,OO21.MM11),(11XTTdDEAd(2)(2)转动的基准位移误差转动的基准位移误差:当加工表面处于 两定位孔之外时,转角误差 LLXTTXTTLOOOOtgdDdD222212111222211 工序尺寸B的定位误差 AtgXTTAtgSQdDEd2211)(11横向转角误差横向转

14、角误差: 当加工表面处于两定位孔 之间时. LXTTXTTLtgdDdD2)(212121122工序尺寸误差F的定位误差值为. EtgXTTEtgHGdDFd2211)(11减少定位误差的措施有减少定位误差的措施有: (1).提高定位孔.销的尺寸精度和减少配合间隙. (2).增大两孔的中心距. add,d 加工误差产生的原因: (1).定位误差. (2).对刀误差. (3).安装误差. (4).其他原因产生的加工误差. c为保证工件的加工要求,应使 caddd,T工件的加工允许公差加工允许公差. T 动力装置 夹紧装置 中间传动机构 夹紧元件图2-38夹紧机构一. 工件的夹紧及夹紧装置的基本要

15、求. (1).夹紧时不能破坏工件在定位时所处的正确位 置.(2).夹紧力应保证工件在整个加工过程中位置稳夹紧力应保证工件在整个加工过程中位置稳 定不变定不变.不允许产生震动、变形和表面损伤不允许产生震动、变形和表面损伤. (3)夹紧机构的复杂程度,工作效率应与生产类型 适应. (4).具有良好的自锁性具有良好的自锁性.合理地确定夹紧力的三要素三要素:作用点作用点.方向方向.大小.（2）夹紧力应落在工件刚性较好的部位上。这对刚性差的工件非常重要。图4-40（3）为提高夹紧的可靠性，防止和减少工件的振动，夹紧力应尽可能靠近加工面。图4-41（2）应选择所需夹紧力较小的方向。图4-433、夹紧力的大

16、小 斜楔夹紧机构 图2-44A工件与斜楔间的摩擦角.夹具体与斜楔间的摩擦角 12 )(21,tgtgFFxec夹紧力自锁条件自锁条件: + 斜楔升角一般地. . 常取 = .例图2-45 120100160507 由于螺旋夹紧机构的结构简单，夹紧可靠，所以在夹具中得到广泛的应用。 图2-46 图2-47 图2-48 1420 图2-50 D偏心外径偏心外径 e偏心距偏心距 eD/ 圆偏心的特点可用图2-51说明。圆偏心直径为D，其旋转中心O2与外圆中心间的距离为偏心距e。图2-51当D/e （1420）时，偏心能自锁。一般钢的摩擦系数为0.100.15. 在以对称机构中心为工序基准的工件,为了

17、使定位基准与工序基准重合,就必须采用定心夹定心夹紧机构紧机构(自动定心机构). 该机构在实现定心定心的同时,又起到对工件的夹夹紧作用紧作用.与工件接触的元件既是定位元件定位元件,又是夹紧元件夹紧元件.(1).利用斜楔.螺旋.偏心.齿条等刚性传动件,使定位夹紧元件作等速位移实现定心夹紧作用.图2-54、图2-55、图2-56、图2-57(2).利用薄壁弹性元件受力后的均匀弹性变形,使工件定心并被夹紧.图2-58、图20-59 优点:扩力系数大,摩擦损失小. 常用作夹具中间传动机构.图2-60 6.多件多位夹紧机构多件多位夹紧机构 图2-61 2-62 2-63 7.夹具上的动力装置夹具上的动力装

18、置 一. 钻床夹具钻模. 图2-68 图2-75 钻套与钻模板 (一). 钻床夹具的主要类型:固定式.回转式.翻转式.滑柱式. （1)钻套的高度H （2)排屑间隙C 加工脆性材料：C取小值 加工钢件：C取大值5 . 21dHdC) 131( 1. 钻套的构造 钻套图1、钻套图2、钻套图3 2. 钻套内径尺寸及其偏差和其他有关尺寸： 钻套内径的基本尺寸d=刀具最大极限尺寸,以防止咬死。 配合： 钻扩孔：F7 粗铰G7铰孔精铰G6 固定式（图2-68）、 铰链式（图4-76）、 悬挂式（图4-77）、 升降式、可拆式 （图） （一）铣床夹具的主要类型 1.单件加工的铣床夹具 图2-78 2.多件加工的铣床夹具 图2-79 3.双工位的铣