工件的定位和机床夹具2
机械加工工艺规程设计—机床夹具与工件定位

一般情况把夹紧元件和中间传动机构统称为夹 紧机构。有的时候以上三者也会混在一起,很难区 别。
对夹紧装置的基本要求
1) 夹紧时应保证工件的定位,而不能破坏工件的定位。 2) 夹紧力的大小应适宜,既要保证工件在整个加工过程 中位置稳定不变,还不能产生振动、变形和表面损伤。 3) 应根据生产类型设计相应的夹紧机构。 4) 为防止夹紧后自动脱开,夹紧机构须具备良好的自锁 性能。
只考虑切削力(或切削矩)对夹紧的影响,并假设工艺系 统是刚性的,切削过程是稳定不变的,然后找出加工过程中对 夹紧最不利的状态,按静力平衡原理求出夹紧力,最后乘上安 全系数(粗加工取2.5-3,精加工取1.5-2)。
在实际夹具设计中,对于夹紧力的大小并非所有情况都要 用计算确定。如手动夹紧用经验法或类比法。
有些重、大、复杂的工件,往往先在待加 工处划线,然后装上机床,按所划的线进行找 正定位。
适用场合:生产批量较小,毛坯精度较低, 以及大型工件等不宜使用夹具的粗加工中。图4-6 工件划线找正装夹工件的装夹方法
2.机床专用夹具装夹法 所谓机床专用夹具,是 指为某零件的某道工序而专门设计制造的夹具。
2)经验类比法。前面说过,精确计算夹紧力的大小是件很 不容易的事,因此在实际夹具设计中,有时不用计算的方法 来确定夹紧力的大小。如手动夹紧机构,常根据经验或用类 比的方法确定所需夹紧力的数值。但对于需要比较准确地确 定夹紧力大小的,如气动、液压传动装置或容易变形的工件 等,仍有必要对夹紧状态进行受力分析,估算夹紧力的大小。
图4-20 辅助支承应用 1—加工面 2—辅助支承
图4-21 推式辅助支承 1—支承滑柱 2—推杆 3—半圆键 4—手柄 5—钢球
第4章定位原理和机床夹具设计2

H7 g 6( f 7)
Z
△Z≠ 0 △Y≠ 0
Y
圆柱心轴
X
y
4.2 工件的定位原理及定位元件
3.工件以外圆柱面定位
V形块 定位套 半圆套 支承定位
3.工件以外圆柱面定位
V形块
固定V形块 活动V形块 长V形块 短V形块
3.工件以外圆柱表面定位
3.工件以外圆柱表面定位
定位套
工件以外圆定位的定位套
yz
销2
x y
销1
y 0
x
支承平面
z x y
(3) 过定位
案例4 一面两销定位方案
B 削边销
(3) 过定位
z
案例4 一面两销定位方案
z x y
销1 削边销
y 0
x
支承平面
z x y
(3) 过定位
案例5
滚齿加工的定位方案
x y x y
待加工 的齿轮
z x y
(3) 过定位
案例5
滚齿加工的定位方案
(1)正确的定位 工件定位面与夹具定位元件的定位工 作面相接触或配合来限制工件的自由度, 二者一旦脱离接触或配合,则定位元件就 丧失了工件自由度的作用。
2.应用六点定位原理应注意的问题
(2)一个定位支撑点仅限制一个自由度:原 则上不超过六个。 (3)分析定位支撑点的定位作用时,不考虑 力的影响
2.应用六点定位原理应注意的问题
常用的定位元件
1.工件以平面定位
主要支承
固定支承 可调支承 自位支承
支承钉 支承板
辅助支承
1.工件以平面定位
固定支承
支承钉和支承板
钻套
支承板
支承板
工件在数控机床上的定位与装夹

精基准的选择
Ø 在实际生产中,经常使用的统1基准形式有: 1 轴类零件常使用两顶尖孔作统1基准; 2 箱体类零件常使用1面两孔 1个较大的平面和两个距离较
远的销孔 作统1基准; 3 盘套类零件常使用止口面 1端面和1短圆孔 作统1基准; 4 套类零件用1长孔和1止推面作统1基准
Ø 采用统1基准原则好处: 1 有利于保证各加工表面之间的位置精度; 2 可以简化夹具设计,减少工件搬动和翻转次数
a)
b)
c)
图5-2 粗基准选择比较
粗基准的选择
工序1
工序1
工序2
工序2
图5-3 床身粗基准选择比较
重要表面原则
为保证重要表面的加工余量均匀,应选择重要加 工面为粗基准
精基准的选择原则
应保证加工精度和工件安装方便可靠
基准重合原则 基准统1原则 自为基准原则
选用设计基准作为定位基准,避免因基 准不重合带来的误差
课堂讨论
数控车床的装夹找正
Ø 打表找正 通过调整卡爪,使得工件坐标系 的Z轴与数控车床的主轴回转中心轴线重合
Ø 单件的偏心工件 Ø 使用3爪自动定心卡盘装夹较长的工件 Ø 3爪自动定心卡盘的精度不高
7、数控铣床的装夹
通用夹具的选用
平口钳分固定侧与活动侧,固定侧与底面 作为定位面,活动侧用于夹紧
选择平整、光洁、面积大、无飞边毛刺和浇 冒口的表面以便定位准确、夹紧可靠
作为粗基准的表面粗糙且不规则,多次使用 无法保证各加工表面的位置精度
粗基准的选择
◆保证相互位置要求原则——如果首先要求保证工件上加 工面与不加工面的相互位置要求,则应以不加工面作为粗基 准 ◆余量均匀分配原则——如果首先要求保证工件某重要表 面加工余量均匀时,应选择该表面的毛坯面作为粗基准
15-2 工件在夹具上的定位

常见的定位表面组合有: 平面与平面的组合 平面与圆孔的组合 平面与外圆表面的组合 平面与其他表面的组合 锥面与锥面的组合 等等。
共60页
36
在多个表面同时参与定位的情况下,各表
面在定位中所起的定位作用有主次之分。
一般称定位点数最多的定位表面为第一
定位基准面或主要定位面或支承面;
它还适用于阶梯轴及曲轴的定位,并且装卸工 件很方便。
一般来说,长V形块(或两个短V形块的组合) 限制工件的4个自由度,而短V形块一般只限制2个
自由度。V形块又有固定和活动之分。
共60页
27
图中所示为活 动V形块结构图, 它可兼作定位件和 夹紧件。
活动V形块只 限制垂直于活动方 向的一个自由度。
活动V形块的 结构尺寸已标准化。
时,相应的定位元件有下面几种。 1. 套筒、半圆孔
图中所示为装在夹具体上的套 筒结构。其中图(a)为长定位套, 它相当于长销定位,限制工件的 四个自由度;图(b)为短定位套,相 当于短销定位,限制两个自由度。 为了保证轴向定位精度,常与端 面联合定位,这样共限制五个自 由度。
共60页
24
图中为外圆柱面用半圆孔 定位的结构。
对于定位点数次多的定位表面称为第二
定位基准面或导向面;
对于定位点数为1的定位表面称为第三定
位基准面或止动面。
共60页
37
孔与 端面 组合, 如图:
图(a):工件以其孔及与孔中心线垂直的端面组合定
位。这种定位出现了过定位问题。
为了解决该定位方式的过定位问题,应首先确定工件 的哪一个定位基准是起主要定位作用的,即第一定位 基准;哪一个是起次要定位作用的,即第二定位基准, 然后采取适当措施。
工件在夹具中的定位与夹紧

(3)精基准的选择
主要应保证加工精度和装夹方便
选择精基准一般应遵循以下原则:
1)基准重合原则
设计(工序)与定位
2)基准统一原则
各工序的基准相同
3)互为基准原则
两表面位置精度高
4)自为基准原则
加工余量小而均匀
考虑定位方案时,先分析必须消除哪些自由度, 再以相应定位点去限制。
(3)欠定位与过定位
工件应限制的自由度未被限制的定位,为欠定位, 在实际生产中是绝对不允许的。
工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的 定位称为过定位或重复定位。一般来说也是不合 理的。
过定位造成的后果: (1)使工件或夹具元件变形,引起加工误差; (2)使部分工件不能安装,产生定位干涉(如一面两销)
六点定位原理。
实际中一个定位元件可体现一个或多个支承点, 视具体工作方式及其与工件接触范围大小而定
定位与夹紧的区别: 定位是使工件占有一个正 确的位置,夹紧是使工件保持这个正确位置。
(2)完全定位与不完全定位 工件的六个自由度被完全限制的定位称完全定位, 允许少于六点的定位称为不完全定位。 都是合理的定位方式。
(2)夹紧力作用点的确定 1)夹紧力应作用在刚度较好部位
2)夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件
形成的支承面内
3)夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面
(3)夹紧力大小的估算
夹紧力的大小根据切削力、工件重力的 大小、方向和相互位置关系具体计算,并 乘以安全系数K ,一般精加工K =1.5~2, 粗加工K = 2.5~3。
向上的变动量。由工件定位面和夹具定位元件的制造误差 以及两者之间的间隙所引起。
第一章 工件的定位

32
3、过定位与欠定位
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:应限制了自由度来 被限制,导致加工时达不 到要求的加工精度。 ① 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。 ② 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。
②过定位不一定就是完全定位? ③多于六个定位点的定位一定是过定位?
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4、应用六点定位原则应注意的问题 1)方法问题:
①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。 ②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 39 紧后产生变形。
②优点:夹具结构简单,可避免因夹具本身的制造误差而产生
的定位误差,因此,定位精度高。 如:加工误差 < 0.01~0.005mm,采用夹具加工难以达到。 适用场合:单件小批生产中(如工具修理车间)。
(2)划线找正安装
对重、大、复杂工件的加工,往往是在待加工处划 线,然后
6 装上机床,工件在机床或夹具上位置按所 划的线进行找正定位。
10
11
三、机床夹具的分类 1、分类方法:
1)按夹具的应用范围:通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合 夹具、随行夹具; 2)按加工类型:车床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、 数控机床夹具等; 3)按夹紧力来源:手动夹具、气动夹具、液压夹具、电磁夹具、 真空夹具。 机床夹具通常按夹具的应用范围进行。
第2章 工件的定位和机床夹具

定位心轴
轮加工。
主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿
圆柱心轴 图a为间隙配合圆柱心轴,其定位精度不高,但装卸工件较方便; 图b为过盈配合圆柱心轴,常用于对定心精度要求高的场合; 图c为花键心轴,用于以花键孔为定位基准的场合。当工件孔的长径 比L/D>1时,工作部分可略带锥度。 短圆柱心轴限制工件两个自由度,长圆柱心轴限制工件的四个自由度
支承板:用于精基准,工件重,较大平面支承,相当2个支承点
固定式V形块
图a用于较短的精基准定位; 图b用于较长的粗基准(或门路轴)定位; 图c用于两段精基准面相距较远的场合; 图d中的V形块是在铸铁底座上镶淬火钢垫而成, 用于定位基准直径与长度较大的场合。
活动V形块应用实例
活动式V形块限制工件在Y方向上的移动自由度。 它除定位外,还兼有夹紧作用。
垂直度
长柱销限制 X、X、Z、 Z四个自由 度
Φ8
Z O Y
0.08 14±0.1
A
3.2
中心线 位置
X
A
基准重合原 则选基准孔 基准重合原 则选基准面
小端面限 制Y自由度 靠销限制 Y自由度
需进行定位 误差计算
图2-48 需保证的工序尺寸
夹具设计举例
(2) 确定导向装置。 采用快换钻套,用固定钻模板支撑钻套。
(1) 应标注的尺寸及配合
① 工件与定位元件的联系尺寸; ② 夹具与刀具的联系尺寸; ③ 夹具与机床的联系尺寸; ④ 夹具内部的配合尺寸; ⑤ 夹具的外廓尺寸。
(2) 应标注的技术条件
① 定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求; ② 定位元件与连接元件间的位置要求; ③ 对刀元件与连接元件间的位置要求; ④ 定位元件与导引元件的位置要求。
第8章(1-2)机床夹具的基本概念和工件的定位与定位误差

2、由于加工精度要求,不必限制所有自由度
(三)欠定位:工件在夹具中定位时,若定位 支承点数目少于工序加工所要求的数目,工 件定位不足,称为欠定位。
(四)重复定位:工件在夹具中定位时,若几 个定位支承点重复限制一个或几个自由度, 称为重复定位(超定位)。
*当以形、位精度较低的毛坯面定位时,不允 许重复定位。 *为提高定位稳定性和刚度,以加工过的表面 定位时,可以出现重复定位。
=
d 1 (1 ) 2 sin 2
2)尺寸H2的定位误差 设计基准 为C,定位基准为A,其最大的位 置变动量为 C1C2 即定位误差:
H C1C2 AC2 AC1
2
( AO2 O2C2 ) ( AO1 O1C1 )
3)尺寸H3的定位误差 设计基准 = 为O,定位基准为A,其最大的 位置变动量为 O1O2 即定位误差:
计算得到,根据一批工件的定位由一种可能的极端 位置变为另一种极端位置时δ位置和δ不重的方向的异 同,以确定公式中的加减号。
(二)几种典型表面定位时的定位误差 1、平面定位时的定位误差 *毛坯表面定位: 由于实际表面相 对于其理想位置 有较大的变动范 围,存在基准位 置误差。
δ定位(H)= δ位置(M)
分析:机床保证 了小孔与销的轴线 之间的尺寸,但因 销孔之间存在间隙, 销、孔、外圆均存 在尺寸误差,均会 引起尺寸H的变化。 Hmax:当销最小、 孔最大、外圆最大, 销孔右边接触 Hmin:当销最小、 孔最大、外圆最小, 销孔左边接触
例:孔—销配合例子
基准位置误差δ位置(O):定位基准O相对于其 理想位置O’的最大变动量
(2)对定误差δ对定:与夹具相对于刀具及
切削成形运动有关的加工误差。 包括: 对刀误差δ对刀:夹具相对于刀具位置有关的
第二章:机床夹具的定位原理和定位元件

机械工程系
判断工件在某一方向的自由度是 否被限制,唯一的标准是看同一批 工件先后定位后,在该方向上的位 置是否一致。
山东劳动职业技术学院
机械工程系 二、定位方式 1.完全定位 工件的六个自由度完全被限制的定位称为
完全定位。
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机械工程系
❖ 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称为不完全定位。
❖ ⑤限制了理论上应该限制的自由度,使一批工件定 位位置一致。
山东劳动职业技术学院
机械工程系
山东劳动职业技术学院
机械工程系
山东劳动职业技术学院
机械工程系
山东劳动职业技术学院
机械工程系
三、定位元件
布置原则
(1) 一平面上布置的三个定位支承钉应相互 远离,且不能共线;
(2) 窄长面上布置的二个定位支承钉应相互
山东劳动职业技术学院
机械工程系
山东劳动职业技术学院
机械工程系
4、辅助支撑 生产中,由于工件形状以及加紧力、切削力、工件重力 等原因可能使工件在定位后还产生变形或定位不稳定.为了 提高工件的安装刚性和稳定性,常需要设置辅助支撑.用来提 高工件的装夹刚度和稳定性,不起定位作用.常见的有螺旋式 辅助支撑、自定位辅助支撑、推引式辅助支撑、弹簧自引 式气动锁紧辅助支撑。
❖
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机械工程系
❖ 3.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,称为欠定位。在确定工件定 位方案时,欠定位时绝对不允许的。
❖ 4.过定位 工件的同一自由度被二个或二个以上的支 撑点重复限制的定位,称为过定位或重复定位。如 图 为减少或消除重复定位造成的不良后果,可采取以 下措施:1提高工件和夹具有关表面的位置精度;2 改变定位装置结构。
数控机床工件的定位和夹紧

3.2 工件的定位
2.六点定位原则 在机械加工中,要完全确定工件在夹具中的正确位置,必须 用六个相应的支承点来限制工件的六个自由图3-3 工件的6点定位
3.2 工件的定位
3.定位与夹紧的关系
定位与夹紧的任务是不同的,夹紧不能取代定位。若认为工 件被夹紧,位置不能动,工件的自由度都已限制,这种理解是错 误的。另一方面,若认为工件在夹紧前仍可在定位元件的反方向 有运动的可能,因而自由度并未限制,位置也不确定,这种理解 也是错误的。夹紧的作用是使工件不离开各个定位元件。
(2)可调支承。可调支承的顶端位置可以在一定的范围内调 整。如图3-10所示为几种常用的可调支承典型结构。
1-可调支承螺钉;2-螺母 图3-10 几种常见可调支承
3.3 工件方式及定位元件
(3)自位支承。自位支承是一种支承本身可随工件定位表面 位置的变化而自动与之相适应的一种定位支承。如图3-11所示是几 种常见的自位支承结构。
此外,按使用机床类型可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹 具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。按 驱动夹具工作的动力源可分为气动夹具、液压夹具、气液夹具、 电动夹具、磁力夹具和真空夹具等。
3.1 机床夹具概述
四、机床夹具的组成
机床夹具通常由定位元件、夹紧装置、安装连接元件、导向 元件、对刀元件和夹具体等几个部分组成,如图3-1所示。
1.夹紧力的方向 (1)夹紧力的方向应朝向主要定位基面。 如图3-24(a)所示。
图3-24夹紧力方向示意
3.4 工件的夹紧
(2) 夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。如图3-25所示为工件 在夹具中加工时常见的几种受力情况。显然,图3-25(a)为最合理, 如图3-25(f)情况为最差。
工件的装夹与定位

工件的装夹与定位一、工件的装夹在机床上加工工件时,为使工件在该工序所加工表面能达到规定的尺寸与形位公差要求,在开动机床进行加工之前,必需使工件在夹紧之前就相对于机床占有某一正确的位置,此过程称为定位。
工件在定位之后还不肯定能承受外力的作用,为了使工件在加工过程中总能保持其正确位置,还必需把它压紧,此过程称为夹紧。
工件的装夹过程是定位过程和夹紧过程的综合。
定位的任务是使工件相对于机床占有某一正确的位置,夹紧的任务则是保持工件的定位位置不变。
定位过程与夹紧过程都可能使工件偏离所要求的正确位置而产生定位误差与夹紧误差。
定位误差与夹紧误差之和称为装夹误差。
工件装夹有找正装夹和夹具装夹两种方式。
找正装夹又可分为直接找正装夹和划线找正装夹。
1.直接找正装夹用划针、千分表直接按工件表面找正工件的位置并夹紧,称为直接找正装夹。
直接找正装夹效率低,对操作工人技术水平要求高,但如用精密检具细心找正,可以获得很高的定位精度(0.010~0.005mm),多用于单件小批生产或装夹精度要求特殊高的场合。
2.画线找正装夹依据零件图要求在工件上划出中心线、对称线和待加工面的轮廓线、找正线,然后按找正线找正工件在机床上的位置并夹紧,这种装夹方法称为划线找正装夹。
与直接找正装夹方法相比,划线找正方法增加了一道技术水平要求高且费工费事的划线工序,生产效率低;此外,由于所划线条自身就有肯定宽度,故其找正误差大(0.2~0.5mm)。
划线找正装夹方法多用于单件小批生产中难以用直接找正方法装夹的外形较为简单的铸件或锻件。
3. 夹具装夹产量较大时,无论是划线找正装夹,还是直接找正装夹,均不能滿足生产率要求。
这时,一般均须用夹具来装夹工件。
夹具事先按肯定要求安装在机床上,工件按要求装夹在夹具上,不需找正就可进行加工。
使用夹具装夹工件,不仅可以保证装夹精度,而且可以显著提高装夹效率,还可减轻工人的劳动强度,对工人技术水平要求也不高。
成批生产和大量生产中广泛采纳夹具装夹工件。
第二章 2.1工件的定位和定位元件

§2-1
基准的概念
加工表面为孔,要求其中心线与 A面垂直,并与B、C面有尺寸要 求,因此表面A、B、C均为本工 序的工序基准。
工序基准
工序图上用来确定本工序加工表面的尺寸和位置时所依据的基准。
§2-1
基准的概念
定位基准
加工时使工件在 机床或夹具上占 有正确位置所依 据的基准。
*定位夹紧
定位+夹紧=装夹
为满足上述要求工件的装夹方法有 找正装夹法和
专用机床夹具装夹法两种
§2-2
工件的装夹方法
一、找正装夹法 (1) 直接找正装夹
以工件的实际表面作为定位 的依据,用找正工具(如划 针、指示表)找正工件的正 确位置以实现定位,然后将 工件装夹的方法,称为直接 找正装夹。
二、专用机床夹具的分类
1)专用夹具:针对某一道工序要求专门设计的夹具。 特点:定位准确,拆装方便,效率高,加工质量好, 适于产品相对稳定,生产量大的情况。例图2-7 2)组合夹具:由夹具标准件组合而成。可根据零件加 工工序的需要拼装。用于单件、小批量生产。例图2-9 3)成组夹具:适于一组零件加工的夹具。一般是同类 零件,经调整(如更换、增加元件)可用来定位、夹 紧一组零件。例图2-10 4)随行夹具:工件在随行夹具上由运输装置输送到各 机床,并在机床夹具或工作台上进行定位夹紧。
B球头 用于支承 粗基准面
C齿纹 用于侧面支承 /增大摩擦力
§ 2-4 工件在夹具中的定位
(一)工件以平面定位时常用的定位元件
(2)支承板(用于光面)
限制2个自由度(1移动/1转动),同一平面 两个支承板限制3个(1移动/2转动)
A平面沉头 切屑不易清除; 用于侧面、顶面的定位 B斜凹槽 切屑易清除; 用于底面的定位
第5章机床夹具设计 机械制造技术 教学课件

②过盈配合心轴。如图5-10(b)所示,心轴由导向部分、定位 部分及传动部分组成。其特点是结构简单,定心准确,不需 要另设夹紧机构;但装卸工件不方便,易损坏工件定位孔。因 此,它多用于定心精度高的精加工。
③锥形心轴。如图5-10(a)所示,锥形心轴的锥度应很小,一
般为1/8000~1/1000。定位时,工件楔紧在心轴上,楔紧后工
件孔有弹性变形,自动定心。加工时,工件与心轴楔紧产生
摩擦力带动工件,不需另外夹紧。定心精度可达
0.005~0.01mm。锥形心轴消除
五个自由度。
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第一节工件的定位
3.工件以圆锥孔定位时的定位元件图5-11 (b)所示为顶尖孔锥 面定位。由于接触面较短,相当于三个定位支承点,消除
用定位销定位时,按工件定位基准孔与定位元件表面接触 的相对长度来区分,有长销和短销两种(见图5-8)。
Байду номын сангаас
①长销。接触面较长,如图5-8(a)所示,H
定位支承点,消除了四个自由度:
Ha,相当于四个
②两短个销定。位接支触 承面 点较 ,短 消, 除如 了图 两中 个自5-8由(b度)所: 示,H<<Ha,相当于
位基准面外,还必须选择正确的定位方法,将定位基面支承 在适当分布的定位支承点上,然后将各支承点按定位基面的 具体结构形状,再具体化为定位元件。
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第一节工件的定位
故可提高工件的刚性和稳定性,适用于工件以毛坯面定位或 刚性不足的场合。如图5-4所示。
(4)辅助支承。辅助支承用来提高工件的装夹刚度和稳定性, 不起限制工件自由度的作用,也不允许破坏原有的定位。辅 助支承应用例子如图5 -5所示。辅助支承可用可调支承代替。
机床夹具及应用 单元2 工件装夹概述

(杨金凤)
单元2 工件装夹概述
【2018-2019学年第2学期】
• 单元1 课程认识 • 单元2 工件装夹概述 • 单元3 工件在夹具中的定位 • 单元4 工件的夹紧 • 单元5 分度机构和夹具体 • 单元6 专用机床夹具设计 • 单元7 现代机床夹具
单元2 工件装夹概述
适用场合:生产批量小,毛坯精度低,以及大型工 件等不适宜采用夹具的粗加工中 。 特点: 1) 可保证各加工面有足够的加工余量及位置精度; 2)可及时发现毛坯缺陷,采取补救措施; 3)增加了划线工序、浪费工时; 4) 划线具有一定的宽度(0.2~0.3),安装精度不高
2.夹具
安装法
靠夹具将工件 定位、夹紧, 以保证工件相 对于刀具、机 床的正确位置
图2-3 直接找正安装
图2-3 直接找正安装
图2-5车孔夹具动画
直接找正安装的特点:
①缺点:安装时费时,效率低, 需凭经验操作,对工人技术要求高。
②优点:夹具结构简单,可避免 因夹具本身的制造误差而产生的定 位误差,因此,定位精度高。
如:加工误差 < 0.01~0.005mm,采用夹具加工难 以达到。 适用场合:单件小批生产中(如工具修理车间)。
夹具预先在机床上已调整好位置,工件通 过夹具对于机床也就占有了正确的位置
通过夹具上的对刀装置,保证了工 件加工表面相对于刀具的正确位置
装夹基本上不受工人技术水平的影响, 能比较容易和稳定地保证加工质量
装夹迅速、方便,能减轻劳动强度,显 著地减少辅助时间,提高劳动生产率
能扩大机床的使用范围
用夹具 可在车 床上加 工机体 阶梯孔
装夹:将工件安放在机床上或夹具上进行定位和夹 紧的操作过程。
第二章 机床夹具设计

5
3.工件装夹的方法 1)直接找正法 2)划线找正法
3)夹具装夹:
6
表: 各种装夹方法的比较
直接找正 夹具类型 生产率、成 本 通用夹具 费时、成本较高、划线更甚 取决于量仪精度工人技术水平方法是否 得当 定位精度 一般不高使用高精 度量仪、 技术高,也可达到 很高 形状简单、加工面 少 一般不高约 0.2~0.5 还与划线粗细等 有关 形状复杂、加工 面多、 位置要求不高、 大重件 可达0.01较高且稳 定 划线找正 定位元件法
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。
17
§2-2 工件在夹具中的定位
一.定位的原理
1.自由物体:
2.六个自由度: 沿x轴移动自由度 沿y轴移动自由度 沿z轴移动自由度 沿x轴转动自由度 视频:
沿y轴转动自由度 沿z轴转动自由度
18
3.定位支承点(约束点)如图2-6所示
四.专用夹具的组成(如图)
1.定位元件 2.夹紧装置 3.对刀引导元件 4.连接元件 5.夹具体 6.其它件
钻床夹具
16
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
28
1、工件以平面定位
平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位 元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸 台及平面等。下图给出了平面定位的几种情况。 1)支承钉
A、 结构
A型是平头支承钉: B型是球头支承钉: C型是齿纹顶面的 支承钉:
第二章 工件在夹具中的定位与工件的夹紧

第二章工件在夹具中的定位§2.1 概述1.定位的概念本门课研究的是专用夹具,定位就专门研究工件在专用夹具中的定位,而专用夹具加工的是一批工件,所以定位就专门研究一批工件在专用夹具中的定位。
由工艺课中所讲定位的概念来分析:定位:工件加工前,在机床或夹具中占据某一正确加工位置的过程。
↓工件加工前,在夹具中占据某一正确加工位置的过程。
↓指一批工件先后装到夹具中,都能占据一致正确加工位置的过程。
↓一致在坐标系中就是确定定位:工件加工前,在夹具中占据“确定”、“正确”加工位置的过程。
怎样才算“确定”、“正确”,是本章要讲的主要内容。
2.基准的概念⑴基准:零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的要素(点、线、面)。
⑵设计基准:在零件图上用以确定点、线、面位置的基准。
由产品设计人员确定。
⑶工序基准:工序图上用以确定被加工表面位置的基准。
查找:首先找到加工面,确定加工面位置的尺寸就是工序尺寸,其一端指向加工面,另一端指向工序基准。
见图2.1所示键槽为加工面,h、L 、为三个方向的工序尺寸,三个方向上的中心线为工序基准。
工序基准由工艺人员确定。
⑷定位基准:确定工件在夹具中位置的基准,即与夹具定位元件接触的工件上的点、线、面。
当接触的工件上的点、线、面为回转面、对称面时,称回转面、对称面为定位基面,其回转面、对称面的中心线称定位基准。
定位基准由工艺人员确定,是工序图上标“”所示的基准(定位基准的标注形式见附表1)。
(5) 对刀基准:确定刀具相对夹具(工件)位置的夹具上的基准,一般选与工件定位基准重合的夹具定位元件上的要素为对刀基准。
3.工件尺寸精度获得的方法⑴试切法:试切→测量→调刀,反复进行,达到要求,工件单件加工时用。
⑵定尺寸刀具法:由刀具尺寸确定加工要素尺寸。
⑶调整法:事先调整好刀具与工件(夹具)的相对位置,在加工一批工件过程中,刀具位置不变。
本门课中涉及尺寸精度获得的方法一般视为调整法。
⑷自动控制法:通过自动控制机床、刀具的运动,达到尺寸精度的方法。
第四章第2、3节机床夹具及工件定位--- (2)

构,进一步提高劳动生产率。
3)能扩大机床的使用范围,实现一机多能
根据加工机床的成形运动,附以不同类型的夹具,
即可扩大机床原有的工艺范围。
例如在摇臂钻床工作台上装上镗模,就可以进行箱
体零件的镗孔加工。
定位原理
学习要点:
定位是机械加工中一个极为重要的问题。
要深刻理解和牢固掌握定位原理,熟知常用的定
1、2、3点:
6点: x
z x y
4、5点:
y z
工件定位的任务就是根据加工要求限制工
件的全部或部分自由度。 工件的六点定位原理是指用六个支撑点来 分别限制工件的六个自由度,从而使工件
在空间得到确定定位的方法。
图
工件在空间的自由度与工件六点定位
几个需特别注意的问题
它用于加工 与端面J垂 直的孔、外 圆面及其他 端面,或两 端面有同轴 度(表面P与 内孔、外圆 面)要求的 工件。
压板座组件 KTl 可根据 工件大小在 槽内作径向 移动以调整 钩形螺栓夹 紧位置。钩 形螺栓 KH1 可视工件大 小更换。
根据工件 定位基准 不同,定 位元件 KH2也可 以更换。
2、机床夹具的分类
(1)按专门化程度分类
1)通用夹具
通用夹具是指已经标准化的,在一定范围内可用于 加工不同工件的夹具。 例如,车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘,铣床上的 平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由 专业工厂生产,常作为机床附件提供给用户。 其特点是适应性广,生产效率低,主要适用于单件、 小批量的生产中。
由前述分析可知,球体上通铣平面只需限制 1个自由度,这是从定位分析角度得出的结 论,但是在决定定位方案的时候,为了使得 定位系统能够实现,承受切削力、夹紧力, 方便安排定位元件等原因,往往考虑限制2 个自由度(见图4-13a) ,或限制3个自由度(见 图4-13b)。在这种情况下,对第二类自由度 也加以了限制,不仅是允许的, 且是必要的。
工件定位与装夹

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
工数 作控 台回 轴转
组 合 夹 具
孔 系 组 合 夹 具
组
合
槽系组合夹具
夹
具
l一长方形基础板; 2一方形支撑件; 3一菱形定位盘; 4一快换钻套; 5一叉形压板; 6一螺栓; 7一手柄杆; 8一分度合件
专用夹 具
专为某一项或类似的几 项加工设计制造的夹具
适用于定型 产品的成批
和大量生产
优点: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。
缺点:设计周期较长、投资较大。
组合夹具
由一套结构已经标准化、尺 寸已经规格化的通用元件组
合元件所构成
主要用于中 小批量生产
数控回转 工作台
扩大了机床工艺范围
组合夹具
主要用于中小批量生产,是一种 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
例3-1 如图所 示零件 薄壁筒, 确定夹 装方式 和加工 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。
2.夹紧力大小合适。
3.夹紧动作要迅速、可靠,且操作要方便、省力、安全。
4.夹紧动作要迅速、可靠,且操作要方便、省力、安全。
ห้องสมุดไป่ตู้
三、夹紧力的确定
夹紧力的作用方向应垂直于 主要定位基准面 。
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D b d D X ; EH ; Ox E ; 2 2 2 2 1 AE Og Ox (THg THx) 2 2 D 2 b THg THx 2 D X 2 b 2 代入后得 ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 T THx 2 2 XD X 2 ( Hg ) 2 展开后简化得 b 2(THg THx) 略去二阶微量, 得 b XD THg THx b(THg THx ) D
图2-21
2
在非工作位置时,不与工件接触。工件定 位夹紧后,推出支承顶在工作表面上。
图2-22
弹簧力使支承滑柱的工作面与工件接触
内孔定位用的定位元件
锥形心轴
1. 心轴
过盈配合圆柱心轴
间隙配合圆柱心轴
2. 定位销
图2-23
a) 锥形心轴,锥 度为1/10001/5000;依靠心轴 的锥体定心和胀紧; 限制5个自由度
例1 两定位孔为2 12 0 0.027 mm , 孔中心距为 0.06 mm , 设计两销尺寸。 80
最小配合间隙X推导
双点划线是工件上的孔 粗实线是夹具上的销
在定位销和定位孔的中心距都处在最大误差情况下, 孔与销中心的偏移量: 1 (THg THx ) 2 2 由三角形 Ox AH和Ox EH可得: Og Ox Ox A AH Ox E EH 式中 Ox A
A型:精基准平面 B型:粗基准平面 C型:摩擦大,易 积屑,侧面定位
支承钉相对于大 平面为一个点, 限制一个自由度 如图2-15
图2-15
限制 X方向移动
限制 X方向转动
两支承钉成一直线限制一 个移动和一个转动自由度
三支承钉成一平面限制一 个移动和两个转动自由度
图2-16
A型:结构简单,埋头钉难清理切屑, 适用于侧面和顶面定位; B型:斜凹槽,适用于底面定位。
第二章 工件的定位和机床夹具
§2-4 工件在夹具中定位的基本规律
自由度
自由度:一个自由刚 体在某个方向上活动 的可能性。 一个自由刚体有六个 自由度。
(1)沿X轴移动,用 X表示;
(2)沿Y轴移动,用 表示; (3)沿Z轴移动,用 Y 表示; (4)绕X轴转动,用 表示; Z (5)绕Y轴转动,用 表示; (6)绕Z轴转动,用 X表示。
工件上两定 位孔中心距 公差
一面两孔定位时参数确定步骤
3. 菱形销直径d2的基本尺寸及公差。查 表得菱形销b与B,代入下式:
d 2 max D2 min b(TLg TLx ) D2min
菱形销直径 最大允许值
与菱形销相配合的 孔的最小极限尺寸
一面两孔定位时参数确定(实例)
解 1 确定圆柱销直径为: ) 12g6= 0..006 mm 120 017
2) 确定圆柱销与菱形销之 间中心距: 1 1 取 Ld= LD= 0.12mm 0.04mm 3 3 所以圆柱销与菱形销之 间的 中心距及公差为: 0.02)mm (80 3) 确定菱形销直径: 查表得b 4mm, B 10mm,菱形销最大直径为 b( Ld LD ) 4(0.04 0.12) d 2 max D2 min [12 ]mm D2 min 12 11.947mm 菱形销与定位孔的配合 h6, 其下偏差为 .011mm, 取 0 所以菱形销直径为: d 2 11.947h6 11.9470 0.011 120..053 0 064
定位概念
完全定位:六个自由度都需要限制的定位方法,称为 完全定位。 不完全定位:没有完全限制六个自由度而仍然保证有关 工序尺寸的定位方法称为不完全定位。 过定位:当两种定位元件均能限制工件的同一个方向自 由度时称为过定位。 欠定位:若定位支承点少于所应消除的自由度数时,则 工件定位不足,称为欠定位。
X移动自由度过定位
ˆ x A的第一类自由度:, y, z ˆ ˆ B的第一类自由度: z , x, y 工件第一类自由度为: ˆ ˆ ˆ x, z , x, y, z
菱形销与孔最 小配合间隙X
ˆ ˆ 1限制的自由度: z , x, y ˆ 2限制的自由度: y, z 3限制的自由度: x, z z 为过定位自由度
一面两孔定位时参数确定步骤
1. 圆柱销直径d1的基本尺寸及公差。基本尺 寸应等于与之配合的工件定位孔的最小极限 尺寸,公差取g6或f7 2. 圆柱销与菱形销之间的中心距及公差。两 销中心距平均尺寸等于两定位孔中心距平均 尺寸,公差一般为:
夹具上两定 位销中心距 公差
1 1 TL x= ~ TLg 3 5
结构和尺寸均已标准化。 夹角α一般有60度、90度和 120度三种,以90度最常用。在V形块工作图上必须标 注T尺寸。T必须通过计算获得。
N和H可参照《机床夹具零件及 部件标准》制定: N: 当=90 0 时,N 1.41d 2a 当= 0 时,N 2d 3.46 a 120 式中a (0.14 ~ 0.16 ) d H: 用于大直径定位时,H 0.5d 用于小直径定位时,H 1.2d
b) 过盈配合圆柱心 轴,经压力机压入心 轴;定心精度高,用 于多刀车床盘套类零 件;限制4个自由度
c) 间隙配合心轴, 心轴轴肩轴向定位; 靠右端螺母夹紧; 限制5个自由度
图2-24
L L L L
a) 固定式 b) 可换式:定位销与衬套配合,用螺母拉紧 长销:L/D>=1,限制四个自由度(单指与孔配合的 圆 柱定位面) 短销:L/D<1,限制两个自由度 平头锥销:接触线为圆,限制三个方向的移动自由度
外圆定位的定位元件
V形块、半圆定位块、定位套、自动定心机构等。
在工件定位时主要起 对中作用:使工件外 圆轴线与V 形块两斜 面的对称平面重合。 特点:对中性好,装 夹方便 长V形块: 限制四个自由度 (两个移动自由度,两 个转动自由度) 短V形块: 限制两个自由度 (两个移动自由度)
V形块标准定位高度计算
1、习题4.12 (P135页); 2、习题4.19 (P137页) ;
平面定位用的支承件
1. 支承钉
2. 支承板 基础支承 限制工件自 由度,起独 立定位作用
标 准 件
3. 可调支承
4. 自位支承
5. 辅助支承
不限制工件 推式辅助支承 自由度,加 弹性辅助支承 强刚性和稳 定性
图2-14
X
图2-12
第一类自由度:Z移动,X转动
第一类自由度:X移动, Y移动,X转动,Y转动
常见加工形式所需限制的自由度
球体加工平面
柱体加工平面
长方体加 工平面
总结
圆柱轴向通孔:4个; 圆柱轴向通槽:4个; 平面上通孔:5个;
圆柱轴向盲孔:5个; 圆柱轴向不通槽:5个; 平面上盲孔:6个;
图2-17
定位基准平面较大时,用几块支承板组合成一个平面 I-Z方向移动,X和Y方向转动 II-X方向移动和Z方向转动
两个固定支承钉
用于粗基准平面,可调性适应粗基准位置变化
图2-19
特点:多点支承之间的浮动联 接,实现一个支承点的作用, 所以只限制一个自由度
图2-20
辅助支承不能作为定位元件, 只用于增加刚性和稳定性,不 允许破坏工件定位,可以承受 切削力。
H
图2-27
定位时兼夹紧作用,能补偿毛坯尺寸变化对定位的影响
组合表面的定位元件
组合表面定位:以两个以上的几何要素作为定 位基准的,如一孔一端面、一面两孔(两销)、 一个外圆一个端面等。
一面两孔定位
箱体,杠杆,盖板和支架等
2 Z
菱形销
X
Y
两孔及两销中心距都存在较大误 差时,会使工件无法正确装夹 支承板:Z移动,X转动,Y转动 短销1:X移动,Y移动 短销2:X移动,Z转动
限制高度方面自由度
第一类自由度判断:
– 1. 找出工序尺寸的工序基准 – 2. 确定工序基准需要限制的自由度
三、定位元件及其所限制的自由度
工件在机床上或夹具上定位时,其第一类自由 度是通过工件的定位基准与机床或夹具定位元 件接触或配合而被限制的。 定位基准(或定位基面):平面、内圆、外圆、 内锥面、外锥面等; 定位元件:支承钉、支承板、定位销(心轴)、 定位套、V型块等 定位元件的性能要求: – 1.精度:一般定位元件的尺寸及位置公差 只有工件相应部位公差的1/5~1/2。 –2.耐磨性:避免因磨损影响精度。 –3、刚性:避免或减少受力变形影响精度。
T H OB O1B OB d 2 sin 所以 T d 2 sin ; O1B N N 2 tg
d-V形块的标准心轴直径(工
件定位基面外圆直径) H-V形块高度 T-V形块标准定位高度-V形的 检验心轴至V形块底面距离(加工 和检验尺寸)
2
2
2 tg 2 2 当=90 0 时,T=H+0.707 d - 0.5 N 当=120 0 时,T=H+0.578 d - 0.289 N
常用的定位形式
1. 工件以平面为定位基准 2. 工件以内孔为定位基准
3. 工件以外圆为定位基准
4. 工件以组合表面为定位基准
习题(下面两本书选一本即可)
《汽车拖拉机制造工艺学》第2版,王宝玺主编, 机械工业出版社,2000年:
1、习题一(1)(P66页); 2、习题二(6) (P66页) ;
《汽车制造工艺学》曾东建主编,机械工业出版 社,2005年:
所以最小配合间隙为 X
菱形销