第四章夹具

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1、第四章工件定位和机床夹具,基本概念： 定位：通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为工件的定位。 夹紧：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，称为夹紧。 将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。 夹具：就是能迅速把工件定位并固定在准确位置或同时确定操作工具位置的一种辅助装置。而在金属切削机床上采用的夹具称为机床夹具。,第四章工件定位和机床夹具,第一节 基准的概念和工件的安装 一、基准的概念 一个零件是由若干要素(点、线、面)组成的，各要素之间都有一定的尺寸和位置公差要求。用来确定工件（零件）上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面称作基准。基准按

2、其作用的不同，可分为两大类：,第四章工件定位和机床夹具,（一）设计基准 设计基准就是设计图纸上确定几何要素之间相互位置关系的那些点、线、面，它们既可以是实际存在的，也可以是假想的；而且对那些实际存在的表面之间，可以互称设计基准。,第四章 工件定位和机床夹具,（二）工艺基准 工艺基准是在工艺过程中采用的基准。它可分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准、对刀基准等。 1工序基准：在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置和形状的基准，称为工序基准。工序基准也就是工序图上工序尺寸、位置公差标注的起点。工序尺寸是有方向性的，即由工序基准指向被加工表面。 工序基准可以是实际存在的，也可以是

3、假想的。零件加工时，应尽量使工序基准与设计基准重合。,（2）定位基准: 在工件的加工过程中,用作定位的基准,称为定位基准，一般，定位基准与工序基准重合。 工件与工作台的装夹面(定位面或定位元件）相贴合的面即为定位基准。,第四章 工件定位和机床夹具,作为定位基准的点、线、面可以是实际存在的，也可以是虚拟的。虚拟的定位基准是由实际存在的表面来体现的，这些表示定位基准的表面称为定位基面。工件首次加工所使用的定位基准(面)都是未经加工过的表面，这样的定位基准被称为粗基准；当采用已加工过的表面作为定位基准(面)的，称为精基准；纯粹为机械加工工艺的需要而专门在工件上设计制造出来的定位基准称为辅助基准。,图

4、5-23 齿轮零件,图5-24 齿轮毛坯图,第四章 工件定位和机床夹具,3、测量基准：测量时所采用的基准，即用来确定被测量尺寸、形状和位置的基准，一般，测量基准与工序基准重合。 如图所示，钻套以内孔套在心轴上测量外圆的径向圆跳动，则内孔表面是测量基面，孔的中心线就是外圆的测量基准；用卡尺测量尺寸l和L，表面A是表面B、C的测量基准。,第四章 工件定位和机床夹具,4、,在机器装配中,用以确定零件或部件在 机器中正确位置的基准,称为装配基准。 齿轮在装配时,是以内孔和端面确定在轴部件上的位置。因此,齿轮的内孔和端面是装配基准。尽量保证设计基准与装配基准重合,第四章 工件定位和机床夹具,5、对刀基准

5、：在加工过程中调整刀具与机床夹具相对位置所采用的基准，一般，对刀基准与定位基准重合。如车床的主轴轴线就是调刀基准。 （三）多基准重合原则 工艺过程中，有些几何要素，由于其作用不同而给予不同的基准名称，这在工艺学上称为基准重合。基准重合是产品设计人员和工艺人员都应遵循的基本原则。在产品设计时，应尽量把装配基准作为零件图样上的设计基准，以便直接保证装配精度要求；在零件加工时，应使工序基准与设计基准重合，以便能直接保证加工精度要求；设计机床夹具时应使工件的定位基准、工序基准与夹具的对刀基准重合，可避免产生基准不重合误差，提高加工精度。测量时，应尽量保证工序基准和测量基准重合。,基准重合示例分析,a）

6、零件图 b) c) d) e) 定位简图 f) g) h) 测量简图 1设计基准 2工序基准 3定位基准 4测量基准,第四章 工件定位和机床夹具,二、 工件的安装与安装方式 （一）工件的安装 要完成一次正确的安装，必须作到的基本要求： 、工件必须正确定位 所谓工件的正确定位，就是加工时必须使工件的工序基准相对于刀具和机床有一正确位置。 、工件必须合理夹紧 在加工过程中，为使作用于工件上的各种外力不破坏工件的正确定位，工件就必须合理夹紧。 （二）工件的安装方式 实现工件正确装夹的方法： 、找正装夹法 找正装夹法是一种简单易行的方法，它可分为直接找正装夹和划线找正装夹。 特点：找正装夹法简便易行，

7、但效率较低，劳动强度大，找正精度不稳定。用于产品试制、单件生产、产量不大的加工场合。,1.直接找正定位,2.划线找正装夹,划线找正装夹,3. 专用夹具装夹,机床专用夹具装夹法 所谓机床专用夹具是为某零件的某道工序专门设计制造的夹具。 特点：定位精度高，保证了工件的定位精度稳定，而且装卸方便迅速、生产效率高、工人劳动强度低，适合于大批大量生产，是汽车零件生产最常用的装夹方法。,第四章 工件定位和机床夹具,（三）工件位置公差的保证 使用机床专用夹具装夹工件时，为保证工件位置公差，工件在机床夹具中必须正确定位。除此之外，还应满足以下条件： 1、夹具定位元件与夹具安装基准应有正确位置关系 因为机床夹具

8、是通过夹具安装基准(钻床和铣床夹具的夹具体底面)装在机床工作台上的。 2、机床夹具应正确定位 机床夹具装到机床上时，应使机床夹具的安装基准相对于机床保持正确位置，即机床夹具相对于机床保持正确位置，这个过程称为机床夹具的定位。 3、应正确对刀 机床夹具装在机床上后，还应使刀具切削刃相对于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。,第四章 工件定位和机床夹具,二、机床夹具的分类 机床夹具的种类很多，具体分类见教材76页。这里主要介绍以下几种： 1、机床专用夹具 根据零件加工工艺过程中某道工序的需要而专门设计的夹具，该夹具只为某种产品零件在某一道工序上的装夹使用，不具备通用性。 特点：具

9、有定位准确、装卸工作迅速、效率高、加工质量好等优点。适用于汽车零件的加工。,机床夹具的组成,（1）定位元件 （2）夹紧元件 （3）导向元件（钻套、对刀块） （4）夹具体 此外有连接元件、分度机构、 操作元件等。,第二节 机床夹具的组成及其分类 对于不同的工件和不同的工序，机床夹具的实际结构是千差万别的。机床专用夹具是为某零件的某道工序而设计制造的。一般的，机床夹具应有以下几部分组成：,如图所示，在铣床夹具上加工套类零件上的通槽，工件以内孔及端面与夹具上心轴1及其端面接触定位，通过开口垫圈5、螺母4压紧工件。在铣床上，夹具通过底面和定位键2与铣床工作台面和T形槽面接触确定在铣床工作台上的位置，用

10、螺栓压板压紧夹具，然后移动工作台，通过对刀块3工作面确定刀具与工件的相对位置加工工件。因为对刀块工作面到定位销轴线的位置尺寸是根据工件加工要求确定的，所以能满足工件加工要求。,第四章 工件定位和机床夹具,二、机床夹具的分类 2、组合夹具 顾名思义，这类夹具是用预先制造好的、系列化的一套标准零件和部件根据加工内容的需要组装而成的，组装后可完成某工件的某一道工序或某几道工序的加工，加工完一批工件后再拆开、清洗和储存，以便多次重复使用的机床专用夹具。 特点：组装周期短，可重复使用，所以装备成本降低，主要应用于单件、小批生产。,第四章 工件定位和机床夹具,二、机床夹具的分类 3、成组夹具 在多品种，中

11、小批量生产中，采用成组技术加工时，为每一个工件组设计制造的专用夹具。可用于一组同类（结构相似）零件加工的一套夹具。当从加工工件组中的某一工件转为加工另一工件时，只需调整（或更换）夹具中的个别元件即可进行装夹和加工。 在多品种、中、小批量生产中采用成组加工时，多用成组夹具。,成组夹具,锥柄 定位衬套 花盘 KH1钩形螺栓 KH2定位元件 KT1压板座组件,第四章 工件定位和机床夹具 工件在夹具中正确定位，是保证加工精度的重要环节之一，是工件正确装夹的第一步。,第三节 工件的定位原理 一、工件定位的六自由度规则 在空间直角坐标系中的一自由刚体，有六个方向活动的可能性，即沿三个坐标轴方向X、Y、Z的

12、移动。和绕三个坐标轴的转动，分习惯上，把刚体在空间坐标系中某个方向活动的可能性称为一个自由度。,六点定位原理是指用六个适当分布支撑点来分别与工件的基准面相接触，限制工件的六个自由度，从而确定工件的空间位置的方法。,六点定位原理的说明,1、六个支承点必须正确分布,三个支承点在一直线上，没有限制三个自由度,六点定位原理的说明,2、定位支承点与工件定位基准面必须始终保持紧贴,3、由工件加工要求确定工件应限制的自由度数(第一类自由度）,六点定位原理的说明,应该限制: Y、Z方向的移动自由度 X、Y、Z的转动自由度,应该限制: X、Y、Z方向的移动自由度 X、Y、Z的转动自由度,六点定位原理的说明,三、

13、定位的分类,1、完全定位,1、完全定位,大端面限制: X 方向的移动自由度 Y、Z的转动自由度,短销限制: Y、Z方向的移动自由度,防转销限制: X 方向转动自由度,三、定位的分类,三、定位的分类,2、过定位,大端面限制: Z 方向的移动自由度 X、 Y 的转动自由度,长圆柱销限制: X、 Y 方向的移动自由度 X、 Y 方向的转动自由度,防转菱形销限制: Z 方向转动自由度,X、Y方向的转动自由度重复限制,三、定位的分类,短销限制: Y、Z方向的移动自由度,端面限制: X方向的移动自由度 Y、Z的转动自由度,大平面限制: Z方向的移动自由度 Y、 X的转动自由度,过定位的利弊,1一心轴2-工

14、作台3一支承凸台4齿轮毛坯 5一压垫6-7-压紧螺母,3、不完全定位（部分定位）,应该限制: Y、Z方向的移动自由度 Y、Z的转动自由度,三、定位的分类,4、欠定位,欠定位: 如果没有防转销属欠定位,三、定位的分类,欠定位在生产中是不允许出现的,工件应限制自由度实例,球体上铣平面,球体上钻孔,只需要限制z方向的移动自由度,只需要限制x、y方向的移动自由度,工件应限制自由度实例,长方体上通铣平面,园轴上通铣键槽,限制z方向移动 Xy轴转动自由度,限制x轴移动和转动、 Z轴移动和转动自由度,工件应限制自由度实例,长方体上通铣键槽,长方体上铣不通键槽,除y轴方向上的移动自由度外，均需限制,限制全部自

15、由度,注意问题,1)定位元件限制自由度的作用表示它与工件定位面接触，一旦脱开就失去限制自由度的作用。,2)在分析定位元件起定位作用时不考虑外力影响，即要分清定位和夹紧的区别。,3）影响加工要求的自由度，必须限制； 不影响加工要求的自由度可限制，可不限制。,第四章 工件定位和机床夹具,第四节 常用定位元件和工件在夹具中 的定位误差分析 夹具定位元件的设计要求： 1、要有一定的精度 定位元件的制造精度直接影响被定位工件的加工精度。因此，一般定位元件的尺寸及位置公差应当控制在被定位工件相应尺寸及位置公差的15 12。 2、要有良好的耐磨性 在加工过程中，每一个工件的定位基准(或基面)都要与定位元件接

16、触或配合，很容易引起定位元件磨损。为了能较长期地保持定位元件的定位精度，定位元件必须具有良好的耐磨性。 3、要有足够的刚度 为保证在受到夹紧力、切削力等力的作用下，不致发生较大的变形而影响加工精度，定位元件必须具有足够的刚度。,第四章 工件定位和机床夹具,一、工件以平面定位 1、支承钉 常见支承钉的结构形式有三种。通常一个支承钉能限制一个自由度。 2、支承板 支承板的结构形式有两种。通常一个支承板能限制二个自由度（一个移动，一个转动）。支承板多用于支承已加工过的平面。 3、可调支承 可调支承就是支承高度可以调节的支承，其结构形式很多，它多用来支承工件的粗基准面。可调支承的可调性完全是为了弥补粗基准面的制造误差。 4、自位支承 自位支承的结构类型很多，不管通过浮动机构与工件有多少个支承点的接触。自位支承也只限制一个自由度。特别是在有些定位系统中，既要求增加支承点数目，以减少工件变形或减小接触应力，又要求只限制一个自由度时，最好采用自位支承。 5辅助支承 在有些定位系统中，为了增加工