第2章 工件定位和机床夹具

1、第二章工件的定位和机床夹具第二章工件的定位和机床夹具三、工艺基准：三、工艺基准： 零件在加工、测量、装配等工艺过程中所使用的基零件在加工、测量、装配等工艺过程中所使用的基准。准。1.工序基准：工序基准： 确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置的基准。确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置的基准。如图如图22所示所示2.定位基准：定位基准： 工件在机床上或夹具中占有正确位置所采用的基准。工件在机床上或夹具中占有正确位置所采用的基准。3.测量基准：用来确定被测量尺寸、形状和位置的基准。测量基准：用来确定被测量尺寸、形状和位置的基准。基准之间关系如图基准之间关系如图23所示所示4.装配基准：装配时用

2、来确定零件或部件在产品中相对位置所采用装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准。的基准。2-1基准的概念基准的概念一、基准的含义一、基准的含义: 用来确定其它点、线、面的用来确定其它点、线、面的位置所依据的那些点、线、面称为基准。位置所依据的那些点、线、面称为基准。二、设计基准：二、设计基准： 零件图上使用的基准。零件图上使用的基准。基准之间关系2-2工件的装夹方法工件的装夹方法一、定位与装夹一、定位与装夹1.定位：确定工件在机床上或夹具中占据正确的位置的过程。定位：确定工件在机床上或夹具中占据正确的位置的过程。 注意：注意：1）定位就是限制自由度；）定位就是限制自由度；

3、 2）定位为）定位为夹具上支承点夹具上支承点与与工件上定位基准面工件上定位基准面始终保持紧贴接触。始终保持紧贴接触。 3）分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。）分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。2.夹紧：将定位后的工件固定，使其在加工中保持位置不变的夹紧：将定位后的工件固定，使其在加工中保持位置不变的 过程。过程。3.装夹：工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。装夹：工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。4.机床夹具：用来装夹工件的装置。机床夹具：用来装夹工件的装置。二、工件装夹方法二、工件装夹方法1.找正装夹方法找正装夹方法2.夹具自动装夹方法夹具自动装夹方法2-3夹具的组

4、成及分类夹具的组成及分类一、夹具的组成（图一、夹具的组成（图2-7）1.定位元件和夹紧装置定位元件和夹紧装置2.对刀、导向元件对刀、导向元件3.夹具连接元件夹具连接元件4.其它装置和元件其它装置和元件5.夹具体夹具体二、夹具的分类二、夹具的分类1.专用夹具（专用夹具（2-7图）图）o2.组合夹具（组合夹具（2-9图）图）o3.成组夹具（成组夹具（2-10图）图）2-4定位原理及常见的定位元件定位原理及常见的定位元件一、六点定位原理一、六点定位原理1.XOY平面限制平面限制Z方向的移动、方向的移动、X、Y向的转动。向的转动。2. YOZ平面限制平面限制Y方向的移动和方向的移动和Z方向的转动。方向

5、的转动。 3.XOZ平面限制平面限制X方向移动的自方向移动的自由度。由度。定位原理及常见的定位元件定位原理及常见的定位元件三、定位种类及含义三、定位种类及含义1.完全定位完全定位:工件六个自由度完全被限制的定位。工件六个自由度完全被限制的定位。2.不完全定位：限制的自由度数满足加工要求。不完全定位：限制的自由度数满足加工要求。3.欠定位：限制的自由度数目不满足加工要求。欠定位：限制的自由度数目不满足加工要求。 4.过定位过定位:多个定位元件重复限制同一个自由度多个定位元件重复限制同一个自由度。二、常见的定位元件二、常见的定位元件1. 常见的定位基面：平面、内、外圆、内锥面等常见的定位基面：平面

6、、内、外圆、内锥面等2. 常见的定位元件：支承钉、板、定位套等。常见的定位元件：支承钉、板、定位套等。支承钉：支承钉：用于较小平面支承，支承工件需要力小用于较小平面支承，支承工件需要力小粗基准用：粗基准用：球头用于水平面球头用于水平面网纹头易积屑多用于侧面网纹头易积屑多用于侧面 图d为带衬套支承钉，由于它便于拆卸和更换，一般用于批量大、磨损快、需要经常修理的场合 可调支承：多用于未加工表面，一般每批毛坯调整一次。自位支承：又称浮动支承，在定位过程中，支承本身所处的位置随工件定位基准面的变化而自动调整并与之相适应。o尽管每一个自位支承与工件间可能是二点或三点接触，但实质上仍然只起一个定位支承点的

7、作用，只限制工件的一个自由度，常用于毛坯表面、断续表面、门路表面定位。辅助支承 辅助支承是在工件实现定位后才参与支承的定位元件，不起定位作用，只能增加工件加工时刚度或起辅助定位作用 o图a、b为螺旋式辅助支承，用于小批量生产；图5c为推力式辅助支承，用于大批量生产 支承板：支承板：用于精基准，工件重，较大平面支承，相当用于精基准，工件重，较大平面支承，相当2个支承点个支承点固定式固定式V形块形块图a用于较短的精基准定位；图b用于较长的粗基准(或门路轴)定位；图c用于两段精基准面相距较远的场合；图d中的V形块是在铸铁底座上镶淬火钢垫而成，用于定位基准直径与长度较大的场合。 活动活动V形块应用实例

8、形块应用实例 活动式V形块限制工件在Y方向上的移动自由度。它除定位外，还兼有夹紧作用。 圆柱销圆柱销圆锥销 用于加工套筒、空心轴等类工件。图a用于粗基准，图b用于精基准。它限制了工件三个移动自由度。 圆锥销组合定位圆锥销组合定位 工件在单个圆锥销上定位较易倾斜，所以圆锥销一般与其它定位元件组合定位。如图所示，工件以底面作为主要定位基面，采用活动圆锥销，只限制X,Y两个移动自由度，即使工件的孔径变化较大，也能正确定位。 定位心轴 主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿轮加工。 圆柱心轴 图a为间隙配合圆柱心轴，其定位精度不高，但装卸工件较方便；图b为过盈配合圆柱心轴，常用于对定心精度要求高

9、的场合；图c为花键心轴，用于以花键孔为定位基准的场合。当工件孔的长径比L/D1时，工作部分可略带锥度。 短圆柱心轴限制工件两个自由度，长圆柱心轴限制工件的四个自由度 圆锥心轴 ：以工件上的圆锥孔在圆锥心轴上定位。 这类定位方式是圆锥面与圆锥面接触，要求锥孔和圆锥心轴的锥度相同，接触良好，因此定心精度与角向定位精度均较高，而轴向定位精度取决于工件孔和心轴的尺寸精度。圆锥心轴限制工件的五个自由度，即除绕轴线转动的自由度没限制外均已限制。 衬套衬套定位套：工件以外圆柱表面为定位基准在定位套内孔中定位，这种定位方法一般适用于精基准定位 图a为短定位套定位，限制工件两个自由度，图b为长定位套定位，限制工

10、件四个自由度。 半圆套半圆套结构简图，下半圆起定位作用，上半圆起夹紧作用。图a为可卸式，图b为铰链式，后者装卸工件方便些。短半圆套限制工件两个自由度，长半圆套限制工件四个自由度。 一面两孔组合定位一面两孔组合定位 解决 过定位的方法有： 减小第二个销子的直径。此种方法由于销子直径减小，配合间隙加大，故使工件绕第一个销子的转角误差加大。 使第二个销子可沿X方向移动，但结构复杂。 第二个销子采用削边销结构，即采取在过定位方向上，将第二个圆柱销削边，如图17b所示。平面限制一个自由度。它不需要减小第二个销子直径，因此转角误差较小。 削边销的形成机理 2-5工件夹紧及夹紧装置工件夹紧及夹紧装置一、工件

11、夹紧的基本要求一、工件夹紧的基本要求1. 夹紧装置的含义：夹紧装置的含义：2.夹紧装置组成：由动力装置、夹紧元件和中间传动机构组成。夹紧装置组成：由动力装置、夹紧元件和中间传动机构组成。3. 夹紧机构的要求夹紧机构的要求: 不能破坏定位；夹紧应牢固；结构简单、操卓安全、方便；有不能破坏定位；夹紧应牢固；结构简单、操卓安全、方便；有良好的自锁性。良好的自锁性。4. 夹紧力的作用点、方向、大小夹紧力的作用点、方向、大小1）作用点应落在支承元件上、工件刚性好的部位上、靠近加工）作用点应落在支承元件上、工件刚性好的部位上、靠近加工面。面。2）方向应垂直定位面、利于减少夹紧力。）方向应垂直定位面、利于减

12、少夹紧力。3）大小保证工件、夹具不变形，工件应牢固可靠。）大小保证工件、夹具不变形，工件应牢固可靠。二、常见夹紧机构二、常见夹紧机构1. 斜楔夹紧机构（斜楔夹紧机构（2-44）2. 螺旋夹紧机构（螺旋夹紧机构（2-46）3. 偏心夹紧机构（偏心夹紧机构（2-50）4. 定心夹紧机构（定心夹紧机构（2-54）5. 铰链杠杆增力机构（铰链杠杆增力机构（2-60）6. 多件多位夹紧机构（多件多位夹紧机构（2-61）7.夹具的动力装置（气压、液压等）夹具的动力装置（气压、液压等）斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构偏心夹紧机构偏心夹紧机构铰链杠杆增力机构铰链杠杆增力机构四、典型机床夹具设计

13、特点四、典型机床夹具设计特点 o1钻床夹具 o2镗床夹具 o3铣床夹具 o4车床夹具 钻床夹具组成：组成：钻模板、钻套、定位元钻模板、钻套、定位元件、夹紧装置、钻模体件、夹紧装置、钻模体固定式钻模 盖板式式钻模 回转式式钻模 钻床夹具中使用刀具导向元件-钻套 衬套与钻模板的配合衬套与钻模板的配合H7/n6 。 钻套与衬套钻套与衬套的配合的配合。 F7/m6 、F7/k6，间隙较大，更换，间隙较大，更换方便方便钻头与钻套的配合，基轴制：钻头与钻套的配合，基轴制：F7/h6，G6/h5高度：高度：H=(1.52)d（一般）（一般） H=(2.53.5)d（高精度）（高精度）镗床夹具结构镗床夹具中刀

14、具导向元件-镗套铣床夹具铣床夹具中的重要元件定位键定位键（连接元件）（连接元件）对刀块与塞尺对刀块与塞尺铣床对刀装置位置一般安排在刀具开始进给一方。铣床对刀装置位置一般安排在刀具开始进给一方。平面塞尺厚度平面塞尺厚度S常用常用1、3、5mm，圆柱塞尺圆柱塞尺d常用常用3、5mm。塞尺尺寸公差均为。塞尺尺寸公差均为h6 HJ= HS (塞尺厚度塞尺厚度)图1.5 铣床夹具1心轴；2定位键；3对刀块；4螺母；5开口垫圈；6夹具体铣床夹具铣床夹具角铁式车床夹具 杠杆零件镗孔车床夹具 （1）生产批量；）生产批量；（2）零件图及工序图；）零件图及工序图； （3）零件工艺规程；）零件工艺规程； （4）夹具

15、典型结构及有关标准。）夹具典型结构及有关标准。(1) 确定工件的定位方式和定位元件，确定工件的定位方式和定位元件，进行定位误差计算；进行定位误差计算；(2) 确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧装置；确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧装置；(3) 选择刀具的对准及引导元件；选择刀具的对准及引导元件；(4) 确定其它元件或装置的结构形式；确定其它元件或装置的结构形式；(5) 协调各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构。协调各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构。 定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求；定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求； 定位元件与连接元件间的位置要求；定

16、位元件与连接元件间的位置要求； 对刀元件与连接元件间的位置要求；对刀元件与连接元件间的位置要求； 定位元件与导引元件的位置要求。定位元件与导引元件的位置要求。 一拨叉零件如下图所示，试设计一个钻、铰一拨叉零件如下图所示，试设计一个钻、铰8孔的夹具孔的夹具。R25140.13624H78120-0.0880.1581.66.36.3400-0.1R3514R56.3840.08 3.2其余其余图图2-47 拨叉的结构图拨叉的结构图0.08 AA (1) 确定工件的定位方案，选择定位元件。确定工件的定位方案，选择定位元件。140.18 3.2图图2-48 需保证的工序尺寸需保证的工序尺寸0.08 AAXYZO中心线中心线位置位置垂直度垂直度长柱销限制长柱销限制X、X、Z、Z四个自由四个自由度