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1、第二章 工件的安装和夹具设计原则,（1） 定位：在进行机加工前，使工件在机床或夹具上，占据某一 正确位置的过程。 （2） 夹紧：工件定位后，通过一定的机构给工件施以一定的力，避免工件因受切削力或重力等力的作用而改变原有的位置。 注：夹紧力不是越大越好，夹紧力，工件形变 ，精度，夹具结构庞大 。, 2. 1 工件的安装方式,1.安装：,定位 夹紧,2. 安装对机加工的影响,直接影响加工精度影响生产率和劳动者的劳动强度,3. 工件的安装方式,(1) 直接找正安装 (2) 划线找正安装 (3) 采用夹具安装,工件在机床上的应有位置，是通过一系列尝试而获得的。 具体做法：用千分尺或划盘上的划针，以目测
2、法 校正工件位置，一边较正，一边找正。,(1)直接找正安装：,直接找正安装的特点：缺点：安装时费时，效率低，需凭经验操作，对工人技术要求高。优点：夹具结构简单，可避免因夹具本身的制造误差而产生的定位误差，因此，定位精度高。如：加工误差 0.010.005mm，采用夹具加工难以达到。适用场合：单件小批生产中（如工具修理车间）。,(2)划线找正安装 对重、大、复杂工件的加工，往往是在待加工处划 线，然后装上机床，工件在机床或夹具上位置按所 划的线进行找正定位。,特点：采用夹具安装是一种先进的安装方式，既能保证质量，又能节省工时，对操作者的技能要求较低，特别适用于成批大量生产中。,工艺装备：在机械加
3、工中，通常将夹具、刀具、量具及各种刀具间的辅助工具统称为工艺装备。, 2. 2 机床夹具概述,一、机床夹具及其组成 1、机床夹具 机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。,2、机床夹具的组成 (1).定位元件：确定工件在夹具中位置的元件。 (2).导向元件：用以引导刀具或调整刀具相对于夹具的位置。 如：钻套、对刀块。 (3).夹紧元件：确定夹具与机床或夹具与刀具的元件。 (4) .连接元件：用以确定夹具在机床上的位置并与机床相连接。(5).夹具件：基础件，用于安装其它元件，形成整体(4).其它辅件：夹紧用的扳手，操
4、作手柄，分度机构等。 如下图所示：,二、机床夹具的分类,1、分类方法：,1)按夹具的应用范围：通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合 夹具、随行夹具； 2)按加工类型：车床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、 数控机床夹具等； 3)按夹紧力来源：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电磁夹具、 真空夹具。,机床夹具通常按夹具的应用范围进行。,(1)通用夹具：指已标准化，通用化好，可用于加工同一类型，不同尺寸工件加工的夹具。,如：三爪长盘、四爪长盘、平口钳、回转工作台、万能分度头、磁铁吸盘。适用场合：广泛用于单件，小批量生产中。,(2)专用夹具：指的是专为某一工件的某道工序而设计制造夹具，这种夹具“刚性”大
5、，即当产品变换或工序内容变更后，往住 无法使用。因此适用于产品固定、工艺相对稳定、批量 大的加工过程。,(3)可调夹具：是指经调整或更换个别元件，即可加工多种工件的夹具。 这种夹具主要用了加工形状相似，尺寸相近的工件的加工。,(4)组合夹具（拼装夹具）：这种夹具是在夹具零部件完全标准化的基 础上，根据积木化原理，针对不同的工件 对象和加工要求，拼装组合则成夹具。构 成夹具的各零部件，在工件加工完后，可拆散成各种元件，组合成适用其它产品加工要求的夹具。（图示见下页）当今生产发展趋势：多品种、小批量。由此导致对生产装备的要求是高效、快捷的柔性系统。,(5)随行夹具：切削加工中隨帶安裝好的工件在各工
6、位間被自動運送轉移的機床夾具。隨行夾具主要是在自動生產線加工中心中、柔性生产线。,三、机床夹具的作用,(1)保证加工精度，降低工人等级 加工精度包括：尺寸精度、几何形状精度、表面相互位置精度。使用夹具最有利于保证表面相互位置精度。如：在摇臂钻加工孔系 夹具：可达0.100.20mm 划线找正：0.41.0mm (2) 提高劳动生产率，降低加工成本无找正，对刀等时间，工件装卸迅速，从而大大减少了工件安装的辅助时间，同时易于实现多件加工，多工位加工，特别适用于加工时间短，辅助时间长的中、小工件的加工。 (3) 扩大机床工艺范围扩大机床的功能，实现一机多用。如在车床上利用镗夹具，进行镗孔。利用铣夹具
7、，进行铣槽。 (4) 减轻工人劳动强度，保证安全生产。, 2. 3 六点定位原理,任何刚体在空间都有六个自由度，它们分别是沿空间直角坐标系X、Y、Z轴方向的移动自由度(X、Y Z)和绕三轴的转动自由度(X、Y、Z)。,1、刚体的六个自由度,是使工件在机床上(或夹具中)占有正确的位置，也就是 使它相对于刀具刀刃有正确的相对位置。,2、工件定位之目的,假定工件也是一个刚体，要使工件在机床上（或夹具中）完全定位，就必须限制它在空间的六个自由度。,3、工件定位的实质,若工件脱离定位支承点而失去了定位，这是由于工件还没有夹紧的缘故。因此，定位是使工件占有一个正确的位置，夹紧才使它不能移动和转动，把工件保
8、持在一个正确的位置，所以定位与夹紧是两个概念，决不能混淆。,4、定位与夹紧,用六个点(实际上相当于支承点的定位元件)与工件接触，每个固定点限制工件的一个自由度，这样图中刚体的六个自由度完全限制了。,4、六个自由度的消除与六点定位原则,不能移动，也不能转动，刚体在空间的位置是确定的。由此可见，要使工件完全定位就必须限定工件在空间的六个自由度，这一定律就称为六点定位原则。,六个支承点完全限制了刚体的六个自由度，工件既,完全定位：全部限定工件的六个自由度。 不完全定位：至少有一个自由度未被限制。 是否所有的工件加工时在夹具中都必须完全定位呢？不一定。究竟应该限制哪几个自由度，根据零件的具体加工要求来
9、定。因我们讨论的是调整法定程切削加工，即刀具或工作台的行程调整至规定的距离为止，这样，在哪一个方向上有尺寸要求，就必须限制与此尺寸方向有关的自由度，否则用定程切削，就得不到该工序所要求的加工尺寸。,5、完全定位和不完全定位,图（a）中，工件上铣键槽，在沿x,y,z三个轴的移动和转动方向上都有尺寸要求，所以加工时必须将全部六个自由度限制。 图（b）为工件上铣台阶面，只要限制五个自由度就够了; 图（c）为工件铣上平面，它只需保持高度尺寸z，只要在工件底面上限制三个自由度就已足够，这也是不完全定位。,注： 不需完全定位的加工工序中，采用完全定位固然可以，但增加了夹具的复杂程序。在机械加工中，一般为了
10、简化夹具的定位元件结构，只要对影响本工序的加工尺寸的自由度加以限制即可。,6、过定位与欠定位, 欠定位：加工中，工件定位点数少于应限制的自由度数。会产生不良后果。 过定位：工件的某个自由度被限制两次以上。 2.过定位是否允许?一般来说过定位将使工件定位不确定，夹紧后会使工件或定位元件产生变形。,1.分析：工件的定位支承点少于应限制的自由度数时，会造成什么后果？结果：应限制了自由度来被限制，导致加工时达不到要求的加工精度。,定位情况： 销：限制了 X Y(移动） X Y(转动）四个自由 支承板：限制Z(移动) X Y(转动) 三个自由度 挡销：限制Z(转动) 结果：X Y重复限制,后果：当工件定
11、位孔与端面垂直度误差较大，而且孔与长销的间隙又很小时：若长销刚度好，工件被压歪，连杆变形；若长销刚度不足时，长销被夹歪 。 两种情况均会引起加工的左孔的位置精度，使连杆大小头孔轴线不能平行。,注： 精加工中以一个精确平面代替三个支承点，刚度好，振动小，有利于提高精度。因此：过定位一般不允许，有时，若合理采用过定位，不仅不会影响零件的加工，反而有利于提高加工精度。 六点定位中，支承点布置不合理也将产生过定位或欠定位。 如：三支承点在一条线上，欠定位。二支承点转90，既过，又欠定位。,思考：不完全定位就是欠定位?过定位不一定就是完全定位?多于六个定位点的定位一定是过定位?,1)方法问题： 根据工序
12、加工技术要求和工件形状的特点，确定应限制 那些自由度，而用相应的定位点数目去消除。 分析时也可反过来分析哪几个自由度可不必限制，剩下 的就是要限制的了。 (2)过定位有时是允许的，而欠定位决不允许，欠定位的后果只导致加工时达不到加工精度。 过定位优点：使定位可能更为可靠，如冰箱有四个支承点。 缺点：易使工件的定位精度受影响，使工件或夹具夹紧后产生变形。,7、应用六点定位原则应注意的问题,(3)过定位一般会造成如下不良影响:a.使接触点不稳定，增加了同批工件在夹具中位置不同一性b.增加了工件和夹具的夹紧变形c.导致部分工件不能顺利与定位元件定位d.干扰了设计意图的实现因此，大多情况下，应避免过定
13、位过定位常出现在精中工工序中。 (4) 必须结合定位基质面和定位无件的接触情况来分析、建立相对概念。,8、定位符号的表示方法,把定位元件抽象地转化为相应的定位支承点，分析其限制工件在空间的自由度时应搞清以下几个概念： 1、不使工件在外力作用下脱离支承点而失去定位 定位不考虑力的影响，工件在某一坐标方向上的自由度被限制，是指工件定位后在该坐标方向上有确定的位置，而不是指工件在受到使工件脱离支承点的外力时不能运动； 2、反过来讲，夹紧不等于定位 随意夹紧好的工件，不能动，但它的位置是不确定的； 3、六点定位原则也适用于其它形状的工件，只是定位点的分布形式有所不同； 4、定位与定位误差的关系 定位：
14、解决的是定与不定的问题 定位误差：解决的才是定位精度的问题。,定位方式用六点定位原理进行定位分析时，以定位点来消除自由度，在实际应用中，不可能是点，而应该是各种定位元件,工件的定位表面有各种形式：如平面，内孔，外圆，成型面，组合表面等，对这些表面应采用不同的方法来实现。定位设计时应做的工作及步骤：A）根据加工零件的工序要求合理布置支承点B）正确考虑定位方法C）选用恰当的定位元件, 2. 4 工件在夹具上的定位,一、常用定位方式与定位元件,工件常用定位表面,以平面定位 以内孔定位 以外圆表面定位,以平面定位,基本支承 辅助支承,固定支承 可调支承 自位支承,支承钉、支承板,基本支承：限制自由度，
15、真正起定位作用 辅助支承：不限制自由度，起预定位、增加工件和夹具刚性等作用,（一）工件以平面定位 1基本支承 (1)固定支承：安装到夹具上后，不可拆卸或调节。分为支承板和支承钉。 支承钉：用于小平面未加工或已加工表面的定位。a.分类： 平头：用于经过精加工的表面，面接触。球头：点接触，可保证接触位置相对稳定，但易磨损，夹紧时使加工表面产生压陷，产生较大安装误差，不易使几个支承钉保持在同一平面内，用于精加工中网纹顶面：与定位面摩擦力较大，可住阻碍工件移动，加强定位稳定性，精中易积屑，多用在粗糙表面的侧面定位。,b.支承钉尾部与基体孔的配合： 过盈配合：H7/r6 或H7/n6 加中间套(可换)：
16、套与夹具体上孔为过盈配合，套与支承钉尾部可选过渡配合H7/js6 c.支承钉布置原则：三点：组成的平面面积尽可能大 二点：距离尽可能长 一点：应与切削力方向对应,支承板 用于较大已加工平面的定位，所以常出现在精基准定位中，一个支承板的作用，相当于两个支承钉，消除两个自由度。,a.结构形式及应用场合： A型 制造简单，常用于底面定位 B型 切有斜槽，易于 清屑，常用于侧面定位,b.应用场合：用于难以用支承钉布置成合适的、稳定的定位中。 工件刚度不足，定位面又小,并且切削力不能恰好作用在支承上。图(a) 薄板上钻孔，支随钉使工件变形。图(b),承受较大力的场合，保护精加工表面。方便安装：如侧面支承板取代两支承钉，可避免长死。,c. 材料： D12的支承钉和小型支承板，用较好的T7A钢，淬硬HRC60-64 对D12的支承钉和大型支承板，一般用20#钢渗碳淬火，渗碳深度为0.81.2mm,硬度至HRC6064,d.注意 为保持几块支承板在同一平面上
