工件在夹具中的定位.

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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。 第二节 工件在夹具中的定位 定位的目的是使工件在夹具中相对于机床 、刀具占有确定的正确位置，并且应用夹 具定位工件，还能使同一批工件在夹具中 的加工位置一致性好。 在夹具设计中，定位方案不合理，工件的 加工精度就无法保证。工件定位方案的确 定是夹具设计中首先要解决的问题。 第二节 工件在夹具中的定位 一.基准的概念 定位方案的分析与确定，必须按照工 件的加工要求合理的选择工件的定位基准 。 基准：用以确定生产对

2、象上几何要素间 的 几何关系所依据的点、线、面。 基准可分为设计基准和工艺基准。 第二节 工件在夹具中的定位 设计基准：在零件图上，确定点、线、面 位置的基准。 工艺基准是在加工和装配中使用的基准， 按照用途不同又可分为： 1)定位基准：在加工中使工件在机床夹具 上占有正确位置所采用的基准。 2)度量基准：在检验时所使用的基准。 3)装配基准：装配时用来确定零件或部件 在机器中位置所采用的基准。 第二节 工件在夹具中的定位 确定基准的注意： 作为基准的点、线、面在工件上不一定 存在，如孔的中心线、外圆的轴线以及对 称面等，而是常常由某些具体的表面来体 现，这些面称为基准面。 作为基准，可以是没

3、有面积的点或线， 但是基准面总是有一定面积的。 基准的定义不仅是对尺寸之间的联系， 对位置精度（平行度、垂直度等）也是同 样的。 第二节 工件在夹具中的定位 二.六点定位原理 任何未定位的工件在空间直角坐标系 中都具有六个自由度,即沿三个坐标轴的移 动自由度 、 、 和绕三个坐标轴的转动 自由度。 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

4、个自由度，所设置的定位支承 点数目，原则上不应超过六个。 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。 常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度 定位基准面 定位元件的定位方式及所限制的自由度 平面 支承钉支承板 固定支承与自位支承固定支承与辅助支承 常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度 定位基准面 定位元件的定位方

5、式及所限制的自由度 圆孔 定位销（短销） 锥销 常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度 定位基准面 定位元件的定位方式及所限制的自由度 外圆柱面 支承板或支承钉 V形块 常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度 定位基准面 定位元件的定位方式及所限制的自由度 外圆柱面 定位套 半圆孔 常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度 定位基准面定位元件的定位方式及所限制的自由度 外圆柱面锥套 锥孔顶尖锥心轴 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

6、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

7、精度，以减小或消除过定位 引起的干涉。 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5862HRC。 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。 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

8、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 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

9、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

10、、定位心轴等。 第二节 工件在夹具中的定位 (1)定位销 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。 第二节 工件在夹具中的定位 (2)锥销 常用于工件孔端的定位可限制工件三个自 由度 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

11、、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。 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

12、。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 轴类工件的定位。 第二节 工件在夹具中的定位 (4)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。 第二节 工件在夹具中的定位 4.工件以组合表面定位

13、实际加工过程中，工件往往是以几个表面同时定 位的，称为“组合表面定位”。 (1)一个平面和二个与 其垂直的孔的组合在箱 体、连杆、盖板等类零 件加工中，常采用这种 组合定位，俗称“一面 二孔”定位。 (会出现定位干涉问题) 第二节 工件在夹具中的定位 “一面两销”的两圆柱销重复限制了沿方向的 移动自由度，属于过定位。由于工件上两孔的孔 心距和夹具上两销的销心距均会有误差，因而会 出现上图所示的相互干涉现象。 第二节 工件在夹具中的定位 解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径 ： (1)减小一个销的直径； (2)将一个销 做成削边销。 第二节 工件在夹具中的定位 (2)一个平面和二个与其垂直的外圆柱面的组合 工件在垂直平面定位后，再将工件左端用圆孔 或V形块定位，工件右端外圆所用的V形块必须做 成浮动结构，使其只能限制工件一个自由度，否 则就会出现过定位。 第二节 工件在夹具中的定位 (3)一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合 图中所示两个零件，均需以大孔及底面定位， 加工两小孔。视其加工尺寸要求的不同，图a零件 选用图定位方案，图b零件选用图d定位方案， 均能避免过定位，并保证工件要求。