汽车工艺4夹具11

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1、1,汽车制造工艺学,4,机械工程学院 汽车工程教研室 2010年 2 月,2,工件的定位 和机床夹具,第四章,3,在加工时，必须使工件在机床上或夹具中占有正确位置。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。 当工件定位以后，为避免在加工中受到切削力、重力、惯性力等其他外力的作用而破坏定位，还应该用一定的机构将工件牢牢固定住。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。,4,一、基准的概念 用来确定工件(零件) 上几何要素间的几何关系所依据的那此点、线、面就被称作基准。基准可分为两大类： （1）

2、设计基准 （2）工艺基准（工序基准、定位基准、测量基准、装配基准、对刀基准） 定位基准（又分为：粗基准、精基准、辅助基准）,4.1 基准的概念和工件的安装,5,（一）设计基准设计图样上所采用的基准。 设计基准既可以是实际存在的，也可以是假想的(如图中轴线2)；对那些有直接尺寸关系的表面之间，可以互称设计基准。,6,(二)工艺基准在工艺过程中采用的基准 它分为工序基准、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。 （本工序直接保证的尺寸叫工序尺寸）,7,2定位基准 工件在机床上或夹具中装夹时，使工件占有正

3、确位置所采用的基准，称为定位基准。 作为定位基准的点、线、面可以是实际存在的，也可以是假想的。假想的定位基准是由实际存在的表面来体现的，这些体现定位基准的表面称为定位基面。,8,在机械加工过程中，应尽量使定位基准、工序基准和设计基准重合，否则将产生基准不重合误差。 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(如轴类零件端面上的中心孔等)。,9,3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，称为测量基

4、准。,10,4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，称为装配基准。如齿轮的轴孔和端面就是齿轮的装配基准(轴孔是径向装配基准，齿轮轮毂端面是轴向装配基准)。 5对刀基准 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就叫对刀基准。如车床的主轴轴线就是调刀基准。,11,基准重合 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重合，可避免产生基准不重合误差，提高加工精度。 基准重合还可以避免进行复杂的尺寸换算

5、。,12,基准间的关系,13,二、工件的装夹与装夹方式 (一)工件的装夹 (1)工件必须正确定位 (2)工件必须合理夹紧,14,(二)工件的装夹方式 (1)找正装夹法 1)直接找正装夹法。用于形状简单的工件。 2)划线找正装夹法。用于形状复杂或要求对正精度相对高的零件。,15,(2)机床专用 夹具装夹法 主要适用于产品 相对稳定而产量 较大的场合。,16,（三）工件在夹具中加工精度的保证 为保证工件的加工精度，工件在机床或夹具中必须正确定位。此外，还应满足以下条件： (1)夹具定位元件相对于夹具在机床上的安装基准应具有正确的位置。 (2)夹具在机床上的安装基准相对于机床应具有正确的位置。 (3

6、)刀具切削刃相对于夹具定位元件应具有正确的位置。,17,一、夹具的作用 夹具是机床的一种附加装置，它被安装在机床上，并且与机床刀具有着正确的相对位置关系，并在工件安装前已经预先调整并得到保证。所以在加工一批工件时，只要每个工件都处于夹具中的同一个正确的位置上，就不必再逐个找正定位，就能保证一批工件的加工都满足加工要求。 1提高劳动生产率，降低加工成本。 2易于保证加工精度，加工精度稳定。 3扩大机床工艺范围。 4降低对工人的技术要求，减轻劳动强度。,4.2 机床夹具的组成及其分类,18,二、机床夹具的组成 夹具由定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体等组成。 (1)定位元件确定工件在夹具中位置的

7、元件。 (2)夹紧元件用来夹紧工件的元件。 (3)对刀、导向元件确定夹具相对于刀具位置的元件。 (4)夹具连接元件确定夹具相对于机床位置的元件。 (5)夹具体夹具的基础件，它将夹具的其他各元件连成一个整体。 (6)其他元件如分度盘、机械传动装置等。 定位元件、夹紧元件和夹具体是夹具必不可少的组成部分。,19,20,三、夹具的分类 按工艺过程分： 机床夹具、装配夹具、焊接夹具等 按机床种类分： 车机夹具、铣床夹具、钻床夹具等 按动力源分： 手动夹具、气动夹具、液动夹具等 按结构通用性程度分： 通用夹具、专用夹具、组合夹具、成组夹具等.,21,1通用夹具 通用夹具是已标准化的、可用于加工同一类型的

8、不同尺寸工件的夹具。这类夹具多用于单件、小批生产。,22,2专用夹具 专用夹具是专为某一工件的某道工序而设计制造的夹具。这类夹具适用于大批量生产的场合。 连杆加工专用夹具,23,3组合夹具 组合夹具是在夹具零件、部件完全标准化的基础上，根据积木化原理，针对不同的加工对象和加工要求，拼装组合而成的专用夹具。使用完毕后，再可拆散成各种元件，重新组装成另一副夹具，如此不断重复使用。它的特点是装拆比较灵活，不会浪费材料，但体积大、质量重、刚性较差。主要用于单件、小批生产或新产品的试制。,24,组合夹具,25,26,4.成组夹具 成组夹具是用于一组同类（结构相似）零件加工的一套夹具。当加工完一种工件后，

9、经过调整或更换个别元件，即可用于加工另外一种工件的夹具。,27,一、六点定位原则 一个物体在空间有六个自由度，即在空间直角坐标系中，沿X、Y和Z轴方向的移动自由度和绕X、Y和Z轴方向的转动自由度。 假定工件是一个刚体， 如果要使它在空间处于唯 一确定的位置，就必须限 制它在空间的所有六个自 由度，这就是工件的“六 点定位原则” 。,4.3 工件的定位原理,28,二、工件正确定位应限制的自由度 在加工一批工件时，只要保证每个工件的工序基准在同一位置，就能保证工序尺寸的正确获得。因此，确定工件应限制的自由度；实质上就是确定工序基准应限制的自由度。 例如图： 铣平面工序尺寸为 因此，必须限制的工序基

10、准的自由度为Z，X和Y。,29,30,31,32,二、确定工件应限制的自由度 工件在机床或夹具上的正确定位，必须限制那些对加工精度有影响的自由度，（称为第一类自由度）；其余的则称为第二类自由度。 对工件的第二类自由度尽量不要加以限制。 在生产中，偶尔还会出现过定位现象，即工件的某个或几个自由度被重复约束了两次或更多次。 从理论上讲，过定位现象是不允许出现的。但有时为了保证定位稳定可靠、增强工件刚性以及便于夹紧等，只能采取过定位方式，当然这必须是在不影响加工精度的前提下才可行。,33,常 见定位元件及其所限制的自由度,4.4 常用定位元件,34,常见定位元件及其所限制的自由度,35,常见定位元件

11、及其所限制的自由度,36,常见定位元件及其所限制的自由度,37,一、工件以平面定位 用于平面定位的定位元件主要有以下几种： 1. 支承钉 (a)是平头支承钉， 主要用于精基准定位； (b)是球头支承钉， 主要用于粗基准定位； (c)为齿纹平面支承钉， 主要用于粗糙表面的 侧面定位。,38,2. 支承板 A型支承板结构简单，但埋头螺钉处理切屑比较困难，适用于侧面和顶面定位。 B型支承板在螺钉处带有斜凹槽，易于清除切屑，适用于底面定位。 支承板多用于 精基准。支承板在 夹具上安装好以后， 应将顶部定位面再 统一进行一次磨削。,39,3可调支承 可调支承是一种可以调节的定位元件，主要用于工件毛坯尺寸

12、及形状变化较大的场合。通常，每更换一批毛坯，可调支承就要调节一次。 支承高度调节好以后，要用螺母锁紧。,40,4自位支承(浮动支承) 它主要用于粗基准及阶梯面的定位。它可以增加与工件的接触点但只限制工件的一个自由度，不会因接触点多而产生过定位。,41,5辅助支承 辅助支承不是定位元件，但它可以在定位过程中增加工件定位的刚性及稳定性。辅助支承在使用时不应破坏工件的正确定位。 如图所示，工件以两个相互垂直的平面定位，夹紧力F1。由于定位基准和夹紧点远离加工面，加工部位刚性较差，加工时容易产生变形和振动。因此，必须在悬伸处设置辅助支承，并相应施加夹紧力F2。这样就提高了工件的刚性和稳定性。,42,5

13、辅助支承 图(a)是推式辅助支承，它的工作面在不起支撑作用时不与工件接触。要起支撑作用时，将支撑滑柱1推上，使之与工件接触，然后用锁紧机构锁紧。 图(b)是弹性辅助支承，它借助于弹簧力使支承滑柱的作用面与工件接触。,43,二、工件以内孔定位 1刚性心轴 图 (a)为带小锥度的刚性心轴。它可以限制工件的五个自由度(X，Y，Z，Y，Z)。定位时，将工件轻轻打入，依靠锥面将工件定心并胀紧。它定心精度高，但轴向定位精度低。 图 (b)为圆柱形刚性心轴，心轴的定位部分3与工件是过盈配合。它可以限制工件的四个自由度(Y，Z,Y,Z)。定位时须用压力机将工件压人。它定心精度高，能传递一定的扭矩，但安装费时。

14、,44,1刚性心轴 图 (c)为间隙配合圆柱形刚性心轴。心轴加上左端的轴肩小平面可以限制工件的五个自由度(X，y，Z，y，Z)。用这种心轴，工件安装方便，但定心精度较差。,45,2定位销 图(a)为固定式定位销，销与夹具体的孔为过盈配合。 图(b)为可换式定位销，在夹具体中压有固定衬套，定位销装在衬套内，配合性质为间隙配合，以便在大量生产中可以方便地更换磨损了的定位销。,46,三、工件以外圆定位 1V形块 V形块是外圆定位中用得最多的定位元件，它安装工件方便，工件定位后的对中性好，即能使工件外圆轴线与V形块两个斜面的对称平面重合。它对完整或不完整的外圆柱面都能适用。 V形块两斜面间的夹角。一般

15、选用60，90和120，最常用的为90。V形块的结构和基本尺寸均已标准化。,47,2定位套筒 圆孔定位件通常做成定位套筒形式来支撑工件外圆表面，工件外圆与套筒内孔的配合为间隙配合，这种定位元件结构简单，安装工件方便，但定心精度不高。,48,四、工件以组合表面定位 1一面一孔定位 图(a)中，长销限制四个自由度(Y、Z、Y、Z)，小平面限制一个自由度(X)。 在图(b)中，大平面限制三个自由度(X、Y、Z)，短圆柱销限制两个自由度(Y、Z)。,49,2一面两孔定位 图示为常见的一面两孔定位方案。大平面限制三个自由度(Z、X、Y)，短圆柱销限制两个自由度（X、Y)、短削边销限制一个自由度(Z)。,

16、50,一、定位误差的产生 1定位误差的定义 定位误差是由于定位所引起的、工件的工序基准沿工序尺寸方向上的最大偏移量。,4.5 定位误差,51,一、定位误差的产生（调整法产生，试切法不产生） 2定位误差的组成 (1)基准不重合误差jb：由于工序基准与定位基准不重合而引起的两基准沿工序尺寸方向的最大变动量。如图 (a)中，平面2与平面3之间距离的最大变动量。 (2)基准位移误差jy：由于定位基准和定位元件本身的制造误差和最小配合间隙，使定位基准在工序尺寸方向上偏离其理想位置的最大变动量。如图 (b)中，工件中心O在上下方向的最大变动量O1O2。 若定位时上述两项原因同时存在，则通常定位误差为它们的代数和。(在某些情况下，jb和jy的影响会相互抵消，即为两项误差的矢量和)。,52,二、 定位误差的计算 按定位误差的组成进行计算，即 d =jb+jy 也可按定位误差的定义进行分析，直接找出工序基准沿工序尺寸方向上的两个极端位置，求出最大变动量。,