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1、,第二章 工件的装夹与机床夹具,2-1 基准的概念 2-2 工件的装夹方法 2-3 专用机床夹具的组成及其分类 2-4 工件在机床夹具中的定位 2-5 定位误差的分析与计算 2-6 工件的夹紧和装置 2-7 典型的机床夹具,一、 基准的类别基准就是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同作用，常将基准分为设计基准和工艺基准两大类。工艺基准因不同的工艺内容又分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。,2-1 基准的概念,基准的分类,基准,设计基准,工艺基准,工序基准,定位基准,测量基准,装配基准,二.设计基准,1. 定位基准,2-1基准的概念,在零件工程图上
2、所采用的基准。,图示零件在加工C面时，若装夹基面为A面，则加工C面的定位基准为A面。,是指在加工过程中采用的基准。,三.工艺基准,D,A,B,L1,b,L2,工序基准,C,工序基准是工序图上所采用的基准。在图中，C面位置由尺寸L1确定，其设计基准为B面；但加工时从工艺上考虑，需按尺寸L2加工，则L2为本道工序的工序尺寸，A面即为工序基准。,测量基准是指在测量时所采用的基准。如图所示的零件，键槽深度的设计尺寸为H，零件加工后，则需测量尺寸H1来检验键槽深度，则圆柱表面是其测量基准。,2.工序基准,3.测量基准,2-1基准的概念,L3,4.装配基准,D,A,B,L2,L1,D面的设计是B面，但L1
3、的尺寸测量不方便，故D面的测量基准为A面。,装配基准是指装配时，用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。,A3,A2,A1,A0,2-1基准的概念,2-2 工件的装夹方法 一、工件装夹的定义,为了使工件成形，工件与刀具之间要有相对运动。因此工件相对于刀具的位置要确定，并且在切削过程中，工件的相对位置需保持不变。, 定位：工件在机床或夹具上占有正确位置的过程被称之为定位。, 夹紧：保持工件定位时的正确位置不变的过程被称之为夹紧。, 装夹（安装）：定位和夹紧的过程。,随着批量、加工精度要求、工件的大小不同，工件在装夹中的定位方法也不同。,二、装夹方式,用划针、百分表等测量工具直接在机床上
4、找正工件的位置。例：在四爪卡盘上加工一套类零件，要求待加工表面A与外圆表面B同轴。可按外圆表面用划针、百分表来找正。,适应范围： 零件形状简单、定位精度要求低。 工件批量小、采用夹具不经济。 对工件的定位精度要求特别高，采用夹具不能保证精度时，只能用精密量具直接找正定位。 （0.010.005mm）,1. 直接找正定位的装夹,2-2 工件的装夹方法,2. 按划线找正定位的装夹,划出对称线、中心线、各待加工表面的加工线，并检查它们与各不加工表面的尺寸与位置，然后按照划好的线找正工件在机床上的位置。,适应范围： 工件批量小、零件形状复杂。 尺寸及重量都很大的铸件或锻件。 毛坯的尺寸及公差很大，表面
5、很粗糙，一般无法直接采用夹具。,2-2 工件的装夹方法,3. 用夹具定位的装夹,目前，对于中、小尺寸的工件，都用夹具定位来装夹。工件按定位原理在夹具中定位并夹紧，夹具以一定的位置安装在机床上，不需要进行找正。,用夹具定位的装夹适应范围： 工件批量较大。 中小尺寸。 较高的定位精度要求，且稳定。,不管采用哪种定位方式来装夹工件，都是保证工件的位置精度。,2-2 工件的装夹方法,工件,2-3 机床专用夹具的组成及分类,一、夹具的组成,钻床夹具,定位元件 夹紧装置 对刀引导元件 连接元件 夹具体 其它件,1)工件通过定位元件在夹具上占有一个正确的位置2)工件通过夹紧元件保证加工过程中始终保持原有的正
6、确位置3)夹具通过对刀元件相对刀具保持正确位置4)夹具通过连接元件，相对于机床保持一个正确位置5)夹具通过其他装置，完成其他要求6)夹具体把上述的几种元件组合成一个整体。,连接 元件,定位 元件,对刀、导引元件,夹紧 装置,其它机构与装置,机床,工件,刀具,夹具体,夹具,专用机床夹具的组成及其与工件、机床、刀具间的关系,二、专用机床夹具的分类,1. 专用夹具 这类夹具是针对某一种工件的某一个工序专门设计的，因用途专一而得名。上例钻孔夹具就是一个专用夹具。,2. 组合夹具 这类夹具是由一套完全标准化的元件，根据零件的加工要求拼装而成的夹具。就好像搭积木一样，不同元件的不同组合和连接，可构成不同结
7、构和用途的夹具。这类夹具的特点是灵活多变，万能性强，制造周期短，元件可以重复使用。,3. 成组夹具 指在多品种、中小批量生产中采用成组加工时，为每个工件组设计制造的机床专用夹具。这类夹具的特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。,4. 随行夹具 这是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。工件安装在随行夹具上，除完成对工件的定位和夹紧外，还载着工件由运输装置送往各机床，并在各机床上被定位和夹紧。,二、专用机床夹具的分类,三爪卡盘,四爪卡盘,万向平口钳,回转工作台,分度头,通用夹具,专用夹具,组合夹具实例,镗孔组合夹具,三、机床夹具的作用,(1)保证加工精度，降低工
8、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，进行铣槽。 (4) 减轻工人劳动强度，保证安全生产。,2-4 定位原理,一、刚体假设把工件在机床或夹具上的定位转化为刚体
9、在空间直角坐标系中约束自由度的情况来分析。,一个物体在空中间可以有六个独立的运动。它在直角坐标系可以有3个平移运动和3个转动。,如果要确定刚体在直角坐标系中的位置，需对其自由度进行约束。即对 进行约束。,二、定位原理,在端面布置一个约束点6，则限制刚体的自由度：,在侧面布置两个约束点4、5，则限制刚体的自由度：,4,5,6,布置3个不共线的约束点1、2、3，则限制刚体的自由度：, 1个约束点限制刚体的1个自由度。,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。,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
10、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,1、六点定位原理,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,以保证工件的加工要求。,2、工件定位之目的,假定工件也是一个刚体，要使工件在机床上完全定位，必须限制它在空间的六个自由度。工件的正确定位，就是工序基准的正确定位，由其加工要求和工序基准的形式决定。,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，把工件保持在一个正确
11、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,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。 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。,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“
12、不完全定位“。,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：应限制了自由度未被限制，导致加工时达不到要求的加工精度。,定位情况： 销：限制了 (移动）(转动）四个自由度 支承板：限制 (移动)和 (转动) 三个自由度 挡销：限制 (转动) 结果： 重复限制,后果：当工件定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
13、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。,1)方法问题：根据工序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
14、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，应避免过定位过定位常出现在精中工工序中。 (4) 必须结合定位基和定位元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,手动夹紧,固定顶尖,浮动顶尖,根据加工工序要求，图a、图b 、图c 、图d所示工件应约束的自由度？,图a 加工上表面,图b 加工通槽,图c 加工不通槽,图d 加工径向孔,定位原理 把工件在机床或夹具上的定位转化为刚体在空间直角坐标系中约束自由度的情况来分析。 1个约束点限制刚体的1个自由度。 工件应约束的自由度的数目完全由工序要求来决定。,注意的问题,1. 完全定位,工件的6个自由度完全被约束的定位。,2. 不完全定位,工件被约束的的自由度少于6个的定位。,3. 欠定位,工件被约束的的自由度数目少于工件的工序要求应被约束的自由度数目的定位。,4. 过定位,一个自由度被重复约束的现象。,三.常用定位元件及定位分析,1.工件以平面定位,
