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1、概述2.5.1 工件定位的基本原理 2.5.2 常见定位方式 2.5.3 定位与工件的夹紧 2.5.5 数控机床夹具介绍 2.5.6 典型实例 2.5数控机床夹具与定位 概述概述在机械加工过程中，固定工件，使之占有确定位置以接受加工或检测的装置称为机床夹具，简称夹具 。 夹具夹具工件的装夹包含两个方面的内容：工件的装夹包含两个方面的内容：定位定位 工件能准确地放在机床的合适位置上。使工件能准确地放在机床的合适位置上。使工件相对于刀具和机床占有正确的加工位工件相对于刀具和机床占有正确的加工位置（保证加工进行和加工的精度）置（保证加工进行和加工的精度） 夹紧夹紧 工件定位后，还需对工件压紧夹牢。使
2、其工件定位后，还需对工件压紧夹牢。使其在加工过程中不发生位置变化在加工过程中不发生位置变化 2.5.1 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 一、六点定位原理一、六点定位原理一、六点定位原理一、六点定位原理 空间物体的六个自由度：沿X、Y、Z的移动自由度绕X、Y、Z轴转动的自由度 六点定位原理：六点定位原理：合理设置六个支承点，工件的定位基准与定位元件保持接触，消除工件的所有六个自由度，使工件在夹具中有确定的位置。 工件六点定位示意图 二、六点定位原理的应用二、六点定位原理的应用二、六点定位原理的应用二、六点定位原理的应用 完全定位完全定位 工件的六个自由度全部被限制 根据工件在夹具中被限制的
3、自由度不同，定位方式可分为以下几种 。 完全定位 不完全不完全定位定位 不需要限制六个自由度就能达到定位的要求 限制5个自由度限制4个自由度 欠定位欠定位 应该限制的自由度没有被限制的定位 不允许使用不允许使用 限制自由度与加工要求的关系 过定位过定位 工件的某一自由度被定位元件重复限制过定位是否使用要看能否减少工件的变形或定位操作是否方便 连杆的装夹 2.5.2 常见定位方式常见定位方式 一、工件以平面定位一、工件以平面定位一、工件以平面定位一、工件以平面定位 面与面接触限制3个自由度。常用定位元件：固定支承可调支承浮动支承辅助支承 二、工件以圆孔定位二、工件以圆孔定位二、工件以圆孔定位二、
4、工件以圆孔定位 定位销定位销 短销限制2个自由度；长销限制4个自由度；削边销限制1个自由度。 心心轴轴 圆柱心轴 圆锥心轴 花键心轴 常用于车削中外轮廓与内轮廓的同轴度要求较高或尺寸精度要求较高的情况。形状和尺寸适应性差。 用于加工以花键孔定位的工件 圆锥销圆锥销 限制3个自由度。 三、工件以外圆柱面定位三、工件以外圆柱面定位三、工件以外圆柱面定位三、工件以外圆柱面定位 常用定位元件：三爪自动定心卡盘V形块定位套半圆套 四、工件以一面两孔定位四、工件以一面两孔定位四、工件以一面两孔定位四、工件以一面两孔定位 以一个平面和两个圆柱孔组合定位。箱体类和支架类零件的常用定位方式。为了避免过定位，使安
5、装方便，其中一个销采用削棱结构。 一面两孔定位 2.5.4 工件的夹紧工件的夹紧 一、定位与夹紧的关系一、定位与夹紧的关系一、定位与夹紧的关系一、定位与夹紧的关系 工件在夹紧前，若定位元件与工件的接触关系不变，工件有正确的位置，则工件就已经定位；夹紧的作用是在加工过程中，使工件保持定位位置。二、夹紧装置应具备的基本要求二、夹紧装置应具备的基本要求二、夹紧装置应具备的基本要求二、夹紧装置应具备的基本要求 夹紧装置：产生夹紧力，把工件夹紧的装置。 1. 1.夹紧过程中，不能改变工件定位占据的正确位置。 2. 2.夹紧力大小合适。夹紧力大小合适。 3. 3.夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、
6、安全。夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。 4. 4.夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。 对夹紧装置的基本要求：对夹紧装置的基本要求： 三、夹紧力的确定三、夹紧力的确定三、夹紧力的确定三、夹紧力的确定 夹紧力方夹紧力方向的确定向的确定原则原则夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面 。 夹紧力应尽量与切削力、重力方向一致，以减少夹紧力 夹紧力作用方向应使工件变形最小 夹紧力作用夹紧力作用点的确定点的确定 作用点应在定位元件支承的范围内。 夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位。 作用点应尽量靠近加工面。 夹紧力大小夹紧力大小的
7、确定的确定 手动夹紧 机动夹紧 2.5.5 数控机床夹具介绍数控机床夹具介绍 一、夹具的作用及基本要求一、夹具的作用及基本要求一、夹具的作用及基本要求一、夹具的作用及基本要求 夹具的作用是将工件定位，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；应用夹具，有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用”。 对夹具对夹具的基本的基本要求要求精度、刚度高 不干涉换刀、切削和其它机床辅助运动 准确定位 能够快速重调 二、数控机床夹具的分类二、数控机床夹具的分类二、数控机床夹具的分类二
8、、数控机床夹具的分类 主要用于单主要用于单件小批量生件小批量生产产 通用夹具通用夹具 指已经标准化，无需调整或指已经标准化，无需调整或稍加调整就可以用来装夹不稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具同工件的夹具按夹具的使用特点分类按夹具的使用特点分类 优点优点：适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的：适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件各种工件 。缺点缺点：夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形：夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件。状复杂的工件。 专用夹专用夹具具 专为某一项或类似的几专为某一项或类似的几项加工设计制造的夹具项加工设计制造的夹具 优点优点：
9、在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种：在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。 缺点缺点：设计周期较长、投资较大。：设计周期较长、投资较大。 适用于定型适用于定型产品的成批产品的成批和大量生产和大量生产 特点：使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复特点：使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，可减少专用夹具数量。多次使用，可减少专用夹具数量。组合夹具组合夹具 主要用于中主要用于中小批量生产小批量生产 由一套结构已经标准化、尺由一套结构已经标准化、尺寸已经规格化的通用元件组寸已经规格化的通用元
10、件组合元件所构成合元件所构成 可调夹具可调夹具 某些元件可调整或更换，以某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具适应多种工件加工的夹具分类：分类：通用可调夹具（通用范围比通用夹具更大）通用可调夹具（通用范围比通用夹具更大）成组夹具（专用可调夹具成组夹具（专用可调夹具 ）特点：对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来特点：对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。 夹具按使用机床不同，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。 夹
11、具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。按使用机床分类按使用机床分类 按夹紧的动力源分类按夹紧的动力源分类 三、典型数控机床夹具三、典型数控机床夹具三、典型数控机床夹具三、典型数控机床夹具 三爪自定三爪自定心卡盘心卡盘 常用的自动定心夹具，装夹面与加工面同轴。常用的自动定心夹具，装夹面与加工面同轴。适用于装夹轴类、盘套类零件。适用于装夹轴类、盘套类零件。 数控车床类夹具数控车床类夹具 四爪单动四爪单动卡盘卡盘 心轴心轴 花盘花盘 适用于非圆柱体，圆柱偏心等精度要求高的零适用于非圆柱体，圆柱偏心等精度要求高的零件。件。 适用于需要端面定位夹紧的工
12、件。适用于需要端面定位夹紧的工件。 主要用于套筒和盘类零件的装夹。主要用于套筒和盘类零件的装夹。 虎钳虎钳 装夹方便，应用广泛，适于装夹形装夹方便，应用广泛，适于装夹形状规则的小型工件状规则的小型工件 数控铣数控铣(加工中心加工中心)类夹具类夹具 数控回转数控回转工作台工作台 压板 扩大了机床工艺范围扩大了机床工艺范围 装夹方便，应用广泛装夹方便，应用广泛 组合夹具 主要用于中小批量生产，是一种主要用于中小批量生产，是一种较经济的夹具。较经济的夹具。 孔系组合夹具槽系组合夹具 2.5.6 典型实例典型实例 例例31如图所如图所示零件示零件薄壁筒，薄壁筒，确定夹确定夹装方式装方式和加工和加工顺序
13、。顺序。 零件内部需要加工；不需要掉头夹装；零件内孔尺寸较大，粗加工时可以夹持内孔；内外圆表面同轴度要求较高，相关表面的形状、位置精度要求也较高，采用心轴定位加工外表面；零件的壁较薄，可用特制扇形卡夹紧。 加工顺序可按以下进行：（1）夹装外圆柱面，车削左端面。（2）掉头夹装外圆柱面，车削右端面。（3）钻内孔，粗、精镗内孔。（4）心轴定位夹装，粗、精车外轮廓。 例例32 铣铣削加工如削加工如图所示零图所示零件，毛坯件，毛坯尺寸为尺寸为68mm40mm6mm，确定夹，确定夹装方式及装方式及夹具选择。夹具选择。 铣削内轮廓时，以毛坯底铣削内轮廓时，以毛坯底面为主要定位基面，侧面面为主要定位基面，侧面
14、用三个定位销定位，用螺用三个定位销定位，用螺旋压板机构夹紧。旋压板机构夹紧。 铣削外轮廓时，采用螺旋铣削外轮廓时，采用螺旋压板机构夹紧工件。压板机构夹紧工件。 过定位过定位示例长销和大端面定位平面和两短圆柱销定位 消除过定位的措施 大端面加球面垫圈大端面改为小端面 支承板支承钉固定支承 可调支承调整钉锁紧螺母主要用于毛坯、形状变化较大工件，以及粗加工定位中 三点式（ a ）和二点式图（ b ） 浮动支承 辅助支承、滑柱弹簧滑块手轮斜楔 削边销 圆柱定位销 定位销 间隙配合心轴 过盈配合心轴 圆柱心轴弹性心轴 圆锥心轴工作表面的锥度很小，常为1：10001：5000。工件装在心轴上楔紧后，靠孔产
15、生的弹性变形而有少许过盈，从而消除间隙并产生摩擦力带动工件回转，不需另行夹紧，但因传递的扭矩较小，所以仅适用于工件定位孔精度不低于IT7的精车和磨削加工。 花键心轴用于加工以花键孔定位的工件，其结构与配合应根据工件的不同定心方式来确定 圆锥销图a用于圆柱孔为粗基准的定位，图b用于圆柱孔为精基准的定位 夹装方式 常用类型 V形块活动V形块 定位套图a所示是工件以较长的外圆柱面在长定位套的孔中定位，限制了工件四个自由度；同时工件以端面在定位套的小端面上定位，限制了工件一个自由度，共限制了工件五个自由度。图b所示是工件以较短的外圆柱面在短定位套的孔中定位，限制了工件的两个自由度；同时，工件以端面在定
16、位套的大端面上定位，限制了工件的三个自由度 半圆套 一面两孔定位一面两孔定位 削边销的形式 削边销结构(a) d50 定位与夹紧的关系 夹紧力作用方向如图所示直角支座以A、B面定位镗孔，要求保证孔中心线垂直于A面。为此应选择A面为主要定位基准，夹紧力Q的方向垂直于A面。 (a) 合理 (b) 不合理(a) (b) 夹紧力作用方向如图所示夹紧方向 图中（a）最合理（b）较合理（c）可行（d）不合理（e）不合理（f）最不合理(a) (b) (c) (d) (e) (f) 夹紧力作用方向如图所示套筒，薄壁套的轴向刚性比径向刚性好，用卡爪径向夹紧时工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形会小得多。 (a)
17、 合理 (b) 不合理(a) (b) 夹紧力作用点如图(a)所示，夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动，而图(b)则是合理的。 (a) (b) 夹紧力作用点如图所示的薄壁箱体，将作用在壳体中部的单点改成在工件外缘处的两点夹紧，或改为在顶面上三点夹紧，工件的变形大为改善，且夹紧也更可靠。该原则对刚度差的工件尤其重要。(a)不合理(b)合理(C)合理 (a) (b) (c) 夹紧力作用点如图支承a尽量靠近被加工表面，同时给予夹紧力Q2。这样翻转力矩小又增加了工件的刚性，既保证了定位夹紧的可靠性，又减小了振动和变形。 通用夹具三爪卡盘平口虎钳四爪卡盘数控分度头 专用夹具连杆加工专用铣槽夹具
18、连杆加工专用铣槽夹具结构夹具结构夹具l l一夹具体；一夹具体；2 2一压板；一压板；3 3、7 7一螺母；一螺母；4 4、5 5一垫一垫圈：圈：6 6一螺栓；一螺栓；8 8一弹簧；一弹簧；9 9一定位键；一定位键；1010一菱形一菱形销；销；1111一圆柱销一圆柱销 组合夹具镗铣铣削钻孔 液压 三爪卡盘用于回转工件的自动装卡数控车床类夹具三爪卡盘三爪卡盘的内部结构 四爪单动卡盘数控车床类夹具 花盘：1，7-工件 2，6-平衡块 3-螺栓 4-压板 5-花盘 8-弯板 数控车床类夹具 液压 花键心轴数控车床类夹具圆柱心轴圆锥心轴 数控铣床类夹具平口虎钳 数控铣床类夹具压板 数控铣床类夹具分度头数控回转工作台轴 组合夹具孔孔系系组组合合夹夹具具 组合夹具槽系组合夹具槽系组合夹具l l一长方形基础板；一长方形基础板；2 2一方形支撑件；一方形支撑件；3 3一菱形定位盘；一菱形定位盘；4 4一快换钻套；一快换钻套；5 5一叉形压板；一叉形压板；6 6一螺栓；一螺栓；7 7一手柄杆；一手柄杆；8 8一分度合件一分度合件 例题图
