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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。 工件在夹具中的定位课件第二节 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。工件在夹具中的定位课件第二节 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
2、确定生产对象上几何要素间的 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。 工件在夹具中的定位课件第二节 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。工件在夹具中的定位课件第二节 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
3、。作为基准，可以是没有面积的点或线，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。 工件在夹具中的定位课件第二节 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。工件在夹具中的定位课件第二节 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
4、仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支承点数目，原则上不应超过六个。工件在夹具中的定位课件第二节 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。工件在夹具中的定位课件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工件在夹具中的定位课件常见
5、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圆孔定位销（短销）锥销工件在夹具中的定位课件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形块工件在夹具中的定位课件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工件在夹具中的定位课件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基准面定位元件的定位方式及所限制的自由度外圆柱面外圆柱面锥套锥套锥孔锥孔顶尖顶尖锥心轴锥心轴工件在夹具中的定位课件第二节 工件在夹具中的定位完全定位与不完全
6、定位1)完全定位：工件的六个自由度完全被限制的定位。工件在夹具中的定位课件第二节 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。工件在夹具中的定位课件第二节 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。工件在夹具中的定位课件第二节 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
7、情况决定。 工件在夹具中的定位课件第二节 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精度，以减小或消除过定位引起的干涉。工件在夹具中的定位课件第二节 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。工件在夹具中的定位课件第二节 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、
8、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。 工件在夹具中的定位课件第二节 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。工件在夹具中的定位课件第二节 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。固定支承钉工件在夹具中的定位课件第二节 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
9、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。 工件在夹具中的定位课件第二节 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，一般每批毛坯调整一次。工件在夹具中的定位课件第二节 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。工件在夹具中的定位课件第二节 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
10、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。工件在夹具中的定位课件第二节 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、定位心轴等。 工件在夹具中的定位课件第二节 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。 工件在夹具中的定位课件第二节 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 工件在夹具中的定位课件第二节 工件在夹具中的定位(
11、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。 工件在夹具中的定位课件第二节 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、半圆定位座。 工件在夹具中的定位课件第二节 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。工件在夹具中的定位课件第二节 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
12、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： 工件在夹具中的定位课件第二节 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。若工件端面较大，为避免过定位，定位孔应做短些。 工件在夹具中的定位课件第二节 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
13、，半圆孔定位座适用于大型轴类工件的定位。 工件在夹具中的定位课件第二节 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。工件在夹具中的定位课件第二节 工件在夹具中的定位4.工件以组合表面定位实际加工过程中，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。(
14、会出现定位干涉问题)工件在夹具中的定位课件第二节 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。 工件在夹具中的定位课件第二节 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。 工件在夹具中的定位课件第二节 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。 工件在夹具中的定位课件第二节 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。 工件在夹具中的定位课件
