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1、Mechanical Manufacturing Engineering,机 械 制 造 工 程 学,2019年5月18日,第一节 概述 第二节 工件的定位 第三节 工件的夹紧 第四节 典型夹具,第7章 工件的安装与机床夹具,第一节 概述,一、基本概念,1. 机床夹具：在机床上用来装夹工件的辅助装置，是完成加工的必备装备。如：三爪卡盘、四爪卡盘、花盘等。其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的加工位置（定位），并在加工过程中保持这个位置不变（夹紧）。,2.定位目的：使同一批工件在机床 或夹具上占有一正确的位置，保证工件位置的一致性。 3.夹紧目的：（1）保证定位可靠；（2）抵抗切削力，保证工
2、件在加工中不发生位置蹿动。 4.安装：定位与夹紧的过程,一、基本概念,第一节 概述,5.辅具：将刀具在机床上进行定位、夹紧的装置，称为辅助工具，简称辅具。如：钻夹头、刀夹、铣刀杆等。,6.工艺装备：加工过程中使用的刀具、夹具、量具及其他辅助工具（刀、夹、量、辅）统称为工艺装备。,二、工件的安装方式,1.直接找正法：是用百分表、划针或用目测，在机床上直接找正工件，使工件获得正确位置的方法。,第一节 概述,2.划线找正法：当零件形状很复杂时，可先用划针在工件上画出中心线、对称线或各加工表面的加工位置，然后再按划好的线来找正工件在机床上的位置。常用于粗加工。,3.夹具安装：直接由夹具来保证工件在机床
3、上的正确位置，并在夹具上直接定位夹紧工件，是批量生产经常采用的方法。,三、机床夹具的组成,第一节 概述,1-导向装置 2-定位元件 3，4-夹紧元件 5-工件 6-夹具体,三、机床夹具的组成,定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置。 夹紧装置：将工件夹紧，以保持工件在加工时的既得位置。 导向元件和对刀装置：保证刀具相对夹具的位置。 连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的相对位置。 夹具体：用于连接夹具各元件及装置的基础件。 其它元件：如动力装置、分度装置等。,第一节 概述,四、机床夹具的分类,1. 按专业化程度分： （1）通用夹具 （2）专用夹具 （3）成组夹具 （4）组合夹具 （5
4、）随行夹具,第一节 概述,四、机床夹具的分类,2. 按使用机床分： 车床夹具 铣床夹具 钻床夹具 镗床夹具,第一节 概述,四、机床夹具的分类,3. 按动力源分： 手动夹具 气动夹具 液压夹具 电动夹具 磁力夹具 真空夹具,气动平口钳 液压夹具,第一节 概述,一、工件定位原理： 任何一个物体在空间直角坐标系中都有 6 个自由度。要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度。将 6 个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6 个自由度。,第二节 工件的定位,六点定位示意图,4、5：,6：,1、2、3：,工件定位以后，防止工件相对于定位元件作反方向移动或转动是属于夹紧的问题，不能将定位与夹紧混为一
5、谈。,一、工件定位原理,第二节 工件的定位,一、工件定位原理,第二节 工件的定位,完全定位示意图,零件图,1. 完全定位 工件六个自由度全部被限制。广泛采用。,一、六点定位原理,第二节 工件的定位,2. 不完全定位（部分定位） 没有完全限制工件的六个自由度，但已能满足加工要求的定位，称为不完全定位。不完全定位是合理的定位方式。,一、六点定位原理,第二节 工件的定位,3. 欠定位 工件加工时必须限制的自由度未被限制，称为欠定位。 欠定位是不允许的定位方式。,一、六点定位原理,第二节 工件的定位,4. 过定位 零件某一个自由度同时由多个定位元件限制。,一、六点定位原理,第二节 工件的定位,4. 过
6、定位,一、六点定位原理,第二节 工件的定位,4. 过定位,消除过定位措施：,一、六点定位原理,第二节 工件的定位,x,y,z,1.心轴 2.支承凸台 3.工件 4.压板,大多数情况下，应避免过定位，但在定位基准精度较高条件下允许。此时过定位提高系统刚度和保证工件质量。,4. 过定位,z,二、定位方式与定位元件选择,第二节 工件的定位,1.定位元件要求,定位元件应满足以下要求： 定位工作面精度高。尺寸精度IT6IT8级，表面粗糙度Ra0.80.2m。 足够的强度和刚度。 好的耐磨性，以便长期保持定位精度。一般定位元件多采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，淬火硬度为HRC5862。 结构工艺性好。于制
7、造、装配、更换及排屑。,第二节 工件的定位,2. 工件以平面定位,（1）固定支承 （2）可调支承 （3）自位支承 （4）辅助支承,二、定位方式与定位元件选择,第二节 工件的定位,2. 工件以平面定位,精基准,粗基准,侧面粗基准,（1）固定支承,二、定位方式与定位元件选择,支承钉,第二节 工件的定位,2. 工件以平面定位,二、定位方式与定位元件选择,（1）固定支承,支承钉,第二节 工件的定位,2. 工件以平面定位,普通支承板,带槽支承板,支承板只用于精基准的定位，带槽的用于底面定位，普通的用于侧面和顶面。,二、定位方式与定位元件选择,（1）固定支承,支承板,第二节 工件的定位,2. 工件以平面定
8、位,二、定位方式与定位元件选择,支承板,（1）固定支承,第二节 工件的定位,粗基准定位,二、定位方式与定位元件选择,2. 工件以平面定位,（2）可调支承,第二节 工件的定位,2. 工件以平面定位,自位支承又称浮动支承，和工件不止一点接触，但只限制一个自由度。,二、定位方式与定位元件选择,（3）自位支承,第二节 工件的定位,二、定位方式与定位元件选择,2. 工件以平面定位,（4）辅助支承,第二节 工件的定位,不限制自由度，避免过定位; 增加工件刚性，承受切削力; 起预定位作用，便于工件安装。,二、定位方式与定位元件选择,2. 工件以平面定位,（4）辅助支承,第二节 工件的定位,3. 工件以孔定位
9、,（1）圆柱销,二、定位方式与定位元件选择,圆柱销定位,削边销,第二节 工件的定位,3. 工件以孔定位,（1）圆柱销,二、定位方式与定位元件选择,第二节 工件的定位,（2）圆锥销,二、定位方式与定位元件选择,3. 工件以孔定位,第二节 工件的定位,（2）圆锥销,二、定位方式与定位元件选择,3. 工件以孔定位,第二节 工件的定位,（3）心轴,二、定位方式与定位元件选择,3. 工件以孔定位,刚性心轴,间隙配合，定心精度低,过盈配合，定心精度高 切削力矩可直接传递,第二节 工件的定位,（3）心轴,二、定位方式与定位元件选择,3. 工件以孔定位,小锥度心轴,常用锥度：1:10001:5000，工件紧，
10、定心精度高，不用夹紧，定心精度高，装卸方便,小锥度心轴,第二节 工件的定位,（3）心轴,二、定位方式与定位元件选择,3. 工件以孔定位,可胀心心轴,弹性心轴,定心精度高,第二节 工件的定位,（3）心轴,二、定位方式与定位元件选择,3. 工件以孔定位,第二节 工件的定位,4. 工件以外圆柱面定位,（1）V型块,二、定位方式与定位元件选择,第二节 工件的定位,4. 工件以外圆柱面定位,（1）V型块,二、定位方式与定位元件选择,第二节 工件的定位,4. 工件以外圆柱面定位,（1）V型块,二、定位方式与定位元件选择,工件以V型块定位和夹紧,第二节 工件的定位,（2）定位套,二、定位方式与定位元件选择,
11、4. 工件以外圆柱面定位,第二节 工件的定位,（2）定位套,二、定位方式与定位元件选择,4. 工件以外圆柱面定位,第二节 工件的定位,（3）定心夹紧机构,二、定位方式与定位元件选择,4. 工件以外圆柱面定位,第二节 工件的定位,二、定位方式与定位元件选择,5. 工件以圆锥孔定位,第二节 工件的定位,“一面两销”定位方案,6. 工件以一面两孔定位（也称“一面两销定位”）,二、定位方式与定位元件选择,第二节 工件的定位,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？ （3）如何削边？,削边销结构示意图,6. 工件以一面两孔定位（也称“一面两销定位”）,
12、二、定位方式与定位元件选择,第二节 工件的定位,“一面两销”定位,6. 工件以一面两孔定位（也称“一面两销定位”）,二、定位方式与定位元件选择,第二节 工件的定位,两孔中心距为：LTlk/2，两销中心距为：LTlX/2 。两孔与两销的最小间隙分别是1min， 2min。,6. 工件以一面两孔定位（也称“一面两销定位”）,二、定位方式与定位元件选择,由图中AO2B和AO2C可得：,整理后得：,去掉式中高阶无穷小量后得：,6. 一面两孔定位（“一面两销定位”）,7.组合定位方式,第二节 工件的定位,二、定位方式与定位元件选择,三、定位误差,第二节 工件的定位,1. 工件加工误差组成,（1）定位误差
13、dw：工件装夹时，由于定位不准确造成的尺寸变化量；,（2）调安误差T-A：调整误差T和夹具安装误差A的统称；,（3）过程误差G：与加工过程中一些因素有关的加工误差。如：受力变形、受热变形、磨损等。,dw+T-A+GT工件,三、定位误差,第二节 工件的定位,2. 定位误差概念,定位误差：由定位引起的工件加工误差。对于调整法加工的一批零件，在定位过程中，工序尺寸（工序基准）在尺寸方向上的最大变动量。产生原因： 定位元件和工件有误差。 一般定位方案不同，定位误差也不同。,举例：,举例：,基准的位移误差：,基准不重合误差：,举例：,结论：,（1）定位误差只产生在采用调整法加工一批零件的条件下。 （2）
14、定位误差是由于工件定位不准而产生的加工误差。表现形式为工序基准可能产生的最大尺寸或位置的变动范围。 （3） D=YB,定位误差,基准位移误差(Y),基准不重合误差(B),三、定位误差,第二节 工件的定位,3. 定位误差分析与计算 （1）以平面定位时的定位误差 （2）工件以外圆在V块定位 （3）工件以圆孔在圆柱心轴上定位 （4）工件在一面两销上定位,三、定位误差,第二节 工件的定位,3. 定位误差分析与计算,（1）以平面定位时的定位误差：,a)基准不重合误差,如对于尺寸A3：,如对于尺寸A1：,b)定位基准位移误差,3、定位误差分析计算：,（1）以平面定位时的定位误差：,（2）以外圆在V形块上定
15、位时的定位误差：,对于键槽深，有三种标注方法H1、H2、H3。,3、定位误差分析计算：,对于尺寸H1：,或根据：D=Y+B,3、定位误差分析计算：,（2）以外圆在V形块上定位时的定位误差：,（2）以外圆在V形块上定位时的定位误差：,对于尺寸H2：,3、定位误差分析计算：,（2）以外圆在V形块上定位时的定位误差：,对于尺寸H3：,3、定位误差分析计算：,对于尺寸H1：,对于尺寸H2：,对于尺寸H3：,（2）以外圆在V形块上定位时的定位误差：,3、定位误差分析计算：,（3）以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差：,3、定位误差分析计算：,定位心轴水平放置：,定位心轴垂直放置：,（3）以内孔在圆柱心轴上
16、定位时的定位误差：,3、定位误差分析计算：,对于尺寸H1：,对于尺寸H2：,对于尺寸H3：,以定位心轴水平放置时为例：,对于尺寸H4：,（3）以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差：,3、定位误差分析计算：,（4）以一面双销定位时的定位误差：,基准位移误差：,转角误差：,（销垂直放置）,3、定位误差分析计算：,第三节 工件的夹紧,夹紧装置的组成：,夹紧元件：,中间传力机构：,改变力的大小，通常为增力机构； 改变夹紧力的方向； 使夹具具有一定的自锁性，以保证夹紧可靠。,动力源：,一、夹紧装置的组成及设计要求：,第三节 工件的夹紧,设计要求：,夹紧应有助于定位，不能破坏定位； 夹紧可靠，应保证工件在加工过程中不发生位置变动； 夹紧产生的工件变形应在允许的范围之内； 夹紧装置操作应安全、方便、省力，结构应简单合理，便于制造； 手动夹紧时，应有自锁性能。,一、夹紧装置的组成及设计要求：,第三节 工件的夹紧,二、夹紧力的确定,1.夹紧力方向 2.夹紧力作用点 3.夹紧力大小,1.夹紧力方向
