汽车制造工艺学

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 O1 CH3H2H1 O2A B H4二 .设 计 基 准1. 定 位 基 准 2-1基 准 的 概 念 在 零 件 工 程 图 上所 采 用 的 基 准 。 A C 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 DA B L1 b L2 工 序 基 准 CH 1H 测 量 基 准 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 H 1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 L34.装 配 基 准 DA B L2 L1 D面 的 设 计 是 B面 ， 但L1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 A 2A1A0 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 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 。 四 爪 卡 A B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 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 。 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 成定位元件导向元件夹紧装置连接元件夹具体 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 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 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 零 件 工 序 简 图43 D LL D43 D43 L DL 3 4DL 43 DL3 4成 组 （ 部 分 元 件 可 更 换 ） 夹 具 KH1KH2 KH3 KH4 三 、 机 床 夹 具 的 作 用(1)保 证 加 工 精 度 ， 降 低 工 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 0.10 0.20mm 划 线 找 正 ： 0.4 1.0mm(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 x yzx yz一 、 刚 体 假 设 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 。 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。 ,x ,y ,z ,x ,y zx y z 二 、 定 位 原 理 x yz 在端面布置一个约束点6，则限制刚体的自由度： x 在侧面布置两个约束点4、5，则限制刚体的自由度：z,y 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：,z ,x y 1个 约 束 点 限 制 刚体 的 1个 自 由 度 。21 3 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 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 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 Z X ZY XY XY ZYXYX Y Z X Z YX Z X Zz yx x z zZ(a) (b) (c) 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 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 连 杆 的 过 定 位 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 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 。 x z,y ,z,x y,x y ,x y 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 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 。 12 12 Q8、 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 平 面 定 位 的 主 要 形式 为 支 承 定 位 。 定 位 方 式 用 六 点 定 位 原 理 进 行 定 位 分 析 时 ， 以 定 位 点 来消 除 自 由 度 ， 在 实 际 应 用 中 ， 不 可 能 是 点 ， 而 应 该是 各 种 定 位 元 件 ， 工 件 的 定 位 表 面 有 各 种 形 式 ： 如平 面 ， 内 孔 ， 外 圆 ， 成 型 面 ， 组 合 表 面 等 ， 对 这 些表 面 应 采 用 不 同 的 方 法 来 实 现 。 4. 4 工 件 在 夹 具 上 的 定 位 一 、 常 用 定 位 方 式 与 定 位 元 件工 件 常 用 定 位 表 面 以 平 面 定 位以 内 孔 定 位以 外 圆 表 面 定 位以 平 面 定 位 基 本 支 承辅 助 支 承 固 定 支 承可 调 支 承自 位 支 承 支 承 钉 、 支 承 板基 本 支 承 ： 限 制 自 由 度 ， 真 正 起 定 位 作 用 辅 助 支 承 ： 不 限 制 自 由 度 ， 起 预 定 位 、 增 加 工 件 和 夹 具 刚 性 等 作 用 （ 一 ） 工 件 以 平 面 定 位 1 基 本 支 承 (1)固 定 支 承 ： 安 装 到 夹 具 上 后 ， 不 可 拆 卸 或 调 节 。 分 为 支 承 板和 支 承 钉 。 支 承 钉 ： 用 于 小 平 面 未 加 工 或 已 加 工 表 面 的 定 位 。a.分 类 ： 平 头 ： 用 于 经 过 精 加 工 的 表 面 ， 面 接 触 ， 用 于 支 承 精 基 准 。球 头 ： 点 接 触 ， 可 保 证 接 触 位 置 相 对 稳 定 ， 但 易 磨 损 ， 夹 紧 时使 加 工 表 面 产 生 压 陷 ， 产 生 较 大 安 装 误 差 ， 不 易 使 几 个 支 承 钉保 持 在 同 一 平 面 内 ， 用 于 精 加 工 中 支 承 粗 基 准网 纹 顶 面 ： 与 定 位 面 摩 擦 力 较 大 ， 可 住 阻 碍 工 件 移 动 ， 加 强 定位 稳 定 性 ， 网 中 易 积 屑 ， 多 用 在 粗 糙 表 面 的 侧 面 定 位 。 （ 1） 固 定 支 承 支 承 钉a) 平头支承钉b) 球头支承钉c) 网纹（锯齿）头支承钉 支 承 块 （ 板 ） 用 于 较 大 已 加 工 平 面 的 定 位 ， 常 出 现 在 精基 准 定 位 中 ， 一 个 支 承 板 的 作 用 ， 相 当 于 两个 支 承 钉 ， 消 除 两 个 自 由 度 。A型 平 面 型 支 承 板 ： 制 造 简 单 ， 常 用于 工 件 侧 面 和 顶 面 的 定 位B型 带 斜 槽 型 支 承 板 ： 切 有 斜 槽 ， 易 于 清 屑 ， 常 用 于 工 件 底 面 的 定 位 平 面 定 位 的 几 种 情 况 。 Z X YZX Y ZX YZX Y工 件 以 平 面 定 位ZX Y ZX Y 对粗基准：使用三个支承钉（三点构成一个平面）作为定位元件，限制工件三个自由度对精基准：可用支承板代替支承钉定位，同样限制工件的三个自由度 图:支承钉、支承板及其用法 (2)可 调 支 承 可 调 支 承 :适 用 于 毛 坯 分 批 制 造 ， 其 形 状 和 尺 寸 变 化 较大 的 粗 基 准 定 位 并 适 用 于 同 一 夹 具 加 工 形 状 相 同 而 尺 寸不 同 的 工 件 及 专 用 可 调 夹 具 或 组 合 夹 具 中 。 方 法 ：一 批 工 件 调整 一 次 ， 调整 后 应 锁 紧 。 (3)自 位 支 承 （ 浮 力 支 承 ）1 2 3(a)(b) (c)自 位 支 承 特 点 ： 有 定 位 元 件 有 多 个 工 作 点 与 工 件 接 触 ， 定 位元 件 在 定 位 过 程 中 所 处 的 位 置 ， 随 工 件 定 位 基 准面 位 置 的 变 化 而 自 动 与 之 适 应 ， 其 作 用 相 当 于 一个 固 定 支 承 ， 因 此 ， 只 限 制 一 个 自 由 度 。 由 于 增加 了 与 工 件 定 位 基 准 面 接 触 的 点 数 ， 故 可 提 高 工件 的 安 装 刚 性 ， 适 用 于 以 粗 基 准 定 位 ， 刚 性 不 足或 不 连 续 表 面 的 定 位 。 2、 辅 助 支 承a. 特 点 ： 根 据 六 点 定 位 原 理 ， 工 件 定 位 原 理 ， 工 件 定 位 夹 紧后 ， 若 工 件 刚 性 很 差 ， 在 切 削 力 和 夹 紧 力 的 影 响 下 ， 会 发生 变 形 和 振 动 。 为 此 ， 需 增 加 辅 助 支 承 ， 减 小 变 形 ， 以 提高 刚 性 和 稳 定 性 。 辅 助 支 承 的 作 用 0+TA A31 2 b.作 用 ： 由 于 辅 助 支 承 是 在 工 件 定 位 后 才 参 与 支 承 ， 因 此 不 起任 何 消 除 自 由 度 作 用 ， 只 起 减 小 工 件 变 形 和 振 动 的 作 用 。 各种 辅 助 支 承 在 每 次 卸 下 工 件 后 ， 必 须 松 开 ， 装 上 工 件 后 再 进行 调 整 和 锁 紧 ， 另 外 ， 辅 助 支 承 不 应 破 坏 原 有 定 位 。 c.应 用 场 合 ： 起 预 定 位 作 用 提 高 夹 具 工 件 的 稳 定 性 提 高 工 件 的 刚 性 d.结 构 形 式 ： 螺 旋 式 ： 结 构 简 单 ， 易 顶 起 工 件 ， 用 限 力 板 手 ， 逐 个 调 整 、效 率 低 、 常 用 于 单 件 小 批 生 产 中 自 位 式 ： 效 率 高 ， 弹 簧 力 不 可 太 大 ， tg f， 保 证 自 锁 推 引 式 ：适 用 于 工件 较 重 ，切 削 负 荷大 的 场 合 2.工 件 以 圆 柱 孔 定 位 三 .常 用 定 位 元 件 及 定 位 分 析x yz 心 轴 结 构 形 式 很 多 ， 上 图 为 几 种 常 见 的 刚 性 心 轴 ，其 中 a为 过 盈 配 合 心 轴 ， b为 间 隙 配 合 心 轴 ， c为 小 锥 度心 轴 。 小 锥 度 心 轴 的 锥 度 为 1:50001:1000。 工 件 安 装时 轻 轻 敲 入 或 压 入 ， 通 过 孔 和 铀 接 触 表 面 的 弹 性 变 形 来夹 紧 工 件 。 使 用 小 锥 度 心 轴 定 位 可 获 得 较 高 的 定 位 精 度 。 （ 1） 心 轴 xx， zz， xx， zz，xy， z, ，x zz， x y, 2.工 件 以 圆 柱 孔 定 位 三 .常 用 定 位 元 件 及 定 位 分 析（ 1） 心 轴 ，x z心 轴工 件 当 接 触 线 比 较 长 ， 即 ： L x yzd 当 接 触 线 比 较 短 ， 即 ： ,1dL ,1dL 约 束 4个 自 由 度 。约 束 2个 自 由 度 。 （ 2） 定 位 销 三 .常 用 定 位 元 件 及 定 位 分 析 图 示 为 国 家 标 准 规 定 的 圆 柱 定 位 销 ， 其 工 作 部 分 直径 d通 常 根 据 加 工 要 求 和 考 虑 便 于 装 夹 ， 按 g5、 g6、 f6或 f7制 造 。 定 位 销 与 夹 具 体 的 连 接 可 采 用 过 盈 配 合 (如图 a、 b、 c所 示 )， 也 可 以 采 用 间 隙 配 合 (如 图 d)； 圆 柱定 位 销 通 常 限 制 工 件 的 2个 移 动 自 由 度 。 （ 3） 菱 形 销 与 圆 锥 销菱 形 销 圆 锥 销三 .常 用 定 位 元 件 及 定 位 分 析约 束 1个 自 由 度 。 约 束 3个 自 由 度 。 三 .常 用 定 位 元 件 及 定 位 分 析3.工 件 以 外 圆 定 位 x yz长 接 触 ： 工 件 被 约 束 的 自 由 度 为 ： ，,x z ,x z短 接 触 ： 工 件 被 约 束 的 自 由 度 为 ： ,x z （ 1） 定 位 套 x yz长 接 触 ：短 接 触 ：（ 2） V型 块 工 件 V型 块分 析 同 定 位 套 。三 .常 用 定 位 元 件 及 定 位 分 析 四 .组 合 定 位 实 际 生 产 中 经 常 遇 到 的 不 是 单 一 表 面 定 位 ， 而 是 几 个 定 位 表面 的 组 合 。 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 其 它 表 面 的 组 合 ，锥 面 与 锥 面 的 组 合 等 。1. 前 、 后 顶 尖 x yz ,x ,y z ,x z 2. 一 面 一 销 定 位x yz 3. 两 面 一 销 定 位 4. 一 面 两 销 定 位,x ,y zx yz 一 面 两 销 定 位 时 ， 若 为 两 圆 柱 销 ， 则 会 产 生 过定 位 现 象 。 解 决 办 法 ： 一 销 缩 小 直 径 ； 菱 形 销 对 刀 块 工 件支 承 块连 接 键 连 接 键 J活 动 V型 块固 定 V型 块5.采 用 两 V 型 块 ， 左 端 固 定 、 右 端 活 动 。辅 助 支 承支 承 块 2-5 定 位 误 差 的 分 析 与 计 算一 、 定 位 误 差 的 定 义 及 产 生 的 原 因 用 调 整 法 加 工 一 批 工 件 时 ， 工 件 在 定 位 过 程 中 会 遇到 如 下 情 况 ： 工 序 基 准 与 定 位 基 准 不 重 合 定 位 副 制 造 不 准 确 导 致 工 件 的 工 序基 准 偏 离 理 想 位 置而 产 生 加 工 误 差 。定 位 误 差 ： 工 件 在 夹 具 （ 或 机 床 ） 上 定 位 不 准 确 （ 工序 基 准 偏 离 理 想 位 置 ） 而 引 起 的 加 工 误 差 。定 位 误 差 值 的 大 小 ： 工 序 基 准 沿 工 序 尺 寸 方 向 发 生 的 最 大 位 移 量 。 d H1 H41. 基 准 不 重 合 引 起 的 定 位 误 差BAO1 CH3H2H1 O2 H4 HH 1minH 1max如 图 所 示 ， 用 调 整 法 加 工 C面 。 工 序 基 准 ： B面 。 工 件 的 工 序 基 准 与 定位 基 准 不 重 合 。 由 于 尺 寸 H1的 误 差 会 使 工 件 顶 面 位 置 发 生 变 化 ， 从而 使 工 序 尺 寸 H4产 生 误 差 。 jb 一 、 定 位 误 差 的 定 义 及 产 生 的 原 因 基 准 不 重 合 误 差 ： jb 工 件 外 圆 直 径 尺 寸 有 大 有 小 ， 会 使 外 圆 中 心 位 置发 生 变 化 ， 从 而 导 致 工 序 尺 寸 H的 变 化 基 准 发 生位 移 导 致 工 序 尺 寸 H的 加 工 误 差 。H 如 图 所 示 ， 用 调 整 法 加 工 键槽 。 工 序 基 准 ： O点 。 一 、 定 位 误 差 的 定 义 及 产 生 的 原 因 O2. 定 位 副 制 造 不 准 确 引 起 的 定 位 误 差基 准 位 移 误 差 ： jy jyd 综 上 所 述 ： 定 位 误 差 产 生 的 原 因 为 ：即 ： 一 、 定 位 误 差 的 定 义 及 产 生 的 原 因 工 序 基 准 与 定 位 基 准 不 重 合 引 起 的 基 准 不 重 合 误 差 定 位 副 制 造 不 准 确 引 起 的 基 准 位 移 误 差 jyjbd 因 此 ， 要 提 高 定 位 精 度 ， 应 使 工 序 基 准 与 定 位基 准 重 合 ； 提 高 定 位 副 （ 工 件 的 定 位 基 面 、 定 位 元件 ） 的 制 造 精 度 ， 减 小 配 合 间 隙 。 H 21.工 件 以 平 面 定 位 0 jyjbd 二 、 定 位 误 差 的 分 析 与 计 算 H 3 )( 1 min1max1HT HHjb H 1解 ： （ 1） 工 序 尺 寸 为 H2 铣 削 台 肩 面 ， 定 位 方 式 如 图 ，高 度 尺 寸 H1的 公 差 为 T(H1)， 试分 析 铣 台 肩 面 的 工 序 尺 寸 分 别 为H2和 H3的 定 位 误 差 。0jy 0jb （ 2） 工 序 尺 寸 为 H30jy )( 1)( 3 HTjyjbHd 2.工 件 以 内 孔 定 位两 种 情 况 ： （ 1） 任 意 边 接 触 如 果 工 件 的 工 序 基 准 为 孔 心 ， 则其 定 位 误 差 与 孔 销 的 配 合 间 隙 有 关 。过 盈 配 合 时 ， 不 产 生 基 准 位 移 误 差 ；间 隙 配 合 时 ， 将 产 生 基 准 位 移 误 差 。 o 1 o o2jy)(21 minmax dDjy minmax dDjy jyjbd 0jbminmax dDd 二 、 定 位 误 差 的 分 析 与 计 算 铣 键 槽 ， 安 装 方 式 如 图 。 已 知 定 位 心 轴 与 工 件孔 的 配 合 为 ： 分 析 铣 键 槽 的 定 位 误 差 。 037.0)967.29021.30(5.0)( Hd （ 2） 单 边 接 触 二 、 定 位 误 差 的 分 析 与 计 算H ,6730 fH解 ： 020.0 033.030630 f 021.0030730 H单 边 接 触0jb )(21 minmax dDjy 如 果 预 先 留 配 合间 隙 ， 其 定 位 误 差又 如 何 计 算 ？ 3.工 件 以 外 圆 定 位 二 、 定 位 误 差 的 分 析 与 计 算H 1O （ 1） 工 序 尺 寸 H1 此 时 ， 定 位 基 准与 工 序 基 准 重 合0jb o1o2o 21oojy ppopooo 2121 )2sin2/(max1 dpo )2sin2/(min2 dpo )2/sin(2 minmax)( ddHd )2/sin(2 )()( dTHd 即 ：dTd 二 、 定 位 误 差 的 分 析 与 计 算H 2O（ 2） 工 序 尺 寸 H2 此 时 ， 定 位 基 准 与 工 序 基 准 不 重 合 o1o2omin22 )2/1( dco p)1)2/sin(1(2 )()( dTHd )(21)2/sin(2 )()( dTdTHd 即 ： 1c2c11222121)( cocoooccHd max11 )2/1( dco )(Hd 二 、 定 位 误 差 的 分 析 与 计 算H 3O（ 3） 工 序 尺 寸 H3此 时 ， 定 位 基 准 与 工 序 基 准 不 重 合 o1o2o112112 gooogo p)1)2/sin(1(2 )()( dTHd )(21)2/sin(2 )()( dTdTHd 即 ： 1g2g2212)( gogoHd )(Hd 定 位 方 案 的 选 择 V型 块 的 对 中 性 V型 块 夹 角 的 影 响 三 、 加 工 误 差 不 等 式 在 机 械 加 工 中 ， 产 生 加 工 误 差 的 因 素 很 多 ， 其 主要 原 因 有 ：1.定 位 误 差2.对 刀 误 差3.安 装 误 差4.其 他 误 差 d dd, ac Tcaddd ,31 31 31 因 此 ， 在 夹 具 设 计 时 ， 其 定 位 方 案 的 确 定 需 依 据定 位 误 差 的 计 算 ， 若 ： Td 31 ， 则 定 位 方 案 可 行 。 2-6 工 件 的 夹 紧 和 夹 紧 装 置一 、 夹 紧 装 置 的 组 成 工 件1.力 源 装 置 产 生 夹 紧 力的 动 力 装 置 。2.夹 紧 元 件 直 接 用 于 加 紧 工 件 的 元 件 。3.中 间 传 力 机 构 将 原 动 力 以 一 定 的 大 小 和 方 向 传 递 给 夹 紧 元 件 的 机 构 。夹 紧 元 件 + 中 间 传 力 机 构 = 夹 紧 机 构 2-6 工 件 的 夹 紧 和 夹 紧 装 置二 、 对 夹 紧 的 基 本 要 求1.夹 紧 时 不 破 坏 工 件 在 定 位 时 所 处 的 正 确 位 置 。2.夹 紧 力 大 小 要 适 当 ， 应 使 工 件 在 加 工 中 的 位 置 稳 定 不 变 ， 不 允 许 产 生 振 动 、 变 形 和 表 面 损 伤 。3.夹 紧 机 构 应 尽 量 简 单 ， 操 作 简 便 、 安 全 ， 便 于 维 护 。4.具 有 良 好 的 自 锁 性 能 。 工 件F 2-6 工 件 的 夹 紧 和 夹 紧 装 置三 、 夹 紧 力 的 确 定力 的 三 要 素 大 小 、 方 向 、 作 用 点 。 工 件 在 加 工 过 程 中 会 受 到 切 削 力 、 惯 性 力 、 重 力等 外 力 的 作 用 ， 若 不 夹 紧 ， 工 件 在 加 工 过 程 中 就 可 能发 生 移 动 。 工 件 移 动 会 破 坏 其 在 定 位 过 程 中 获 得 的 既定 位 置 ， 会 损 坏 刀 具 及 机 床 ， 甚 至 导 致 人 身 事 故 。1.夹 紧 力 作 用 点 的 选 择 原 则 工 件 夹 紧 力 作 用 点 应 正 对 支 承 元 件或 支 承 元 件 所 形 成 的 支 承 面 内 ，以 保 证 工 件 已 获 得 的 定 位 保 持 不变 。 2-6 工 件 的 夹 紧 和 夹 紧 装 置2.夹 紧 力 作 用 方 向 的 选 择 原 则 夹 紧 力 作 用 点 应 处 于 工 件 刚 性好 的 部 位 。 夹 紧 力 作 用 点 应 尽 量 靠 近 加 工 表面 ， 以 减 少 切 削 力 对 夹 紧 点 的 力 矩 ，防 止 和 减 少 加 工 时 的 振 动 。 夹 紧 力 的 作 用 方 向 应有 利 于 工 件 的 准 确 定 位 ，而 不 能 破 坏 定 位 。 夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减工件的变形。 夹紧力的作用力方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。 2-6 工 件 的 夹 紧 和 夹 紧 装 置3.夹 紧 力 大 小 的 估 算 估 算 夹 紧 力 的 一 般 方 法 是 将 工 件 看 成 整 体 ， 并 分析 作 用 在 工 件 上 的 各 种 力 ， 再 根 据 力 系 平 衡 条 件 ， 确定 保 持 工 件 平 衡 所 需 最 小 夹 紧 力 。 最 小 夹 紧 力 乘 以 一 合 适 的 安 全 系 数 即 为 计 算 夹 紧 力 。（ 安 全 系 数 ： 粗 加 工 k=2.53 ,精 加 工 k=1.52） 在 专 用 机 床 夹 具 设 计 中 ， 夹 紧 力 的 确 定 并 非 所 有情 况 下 都 需 要 理 论 计 算 ， 通 常 可 根 据 经 验 或 类 比 法 估算 确 定 所 需 的 夹 紧 力 。 对 于 关 键 工 序 ， 则 可 通 过 工 艺实 验 实 测 切 削 力 ， 然 后 进 行 夹 紧 力 的 计 算 。 2-6 工 件 的 夹 紧 和 夹 紧 装 置四 、 常 用 夹 紧 机 构1.斜 楔 夹 紧 机 构工 件2.螺 旋 夹 紧 机 构 工 件工 件 3.圆 偏 心 夹 紧 机 构 工 件夹 紧 装 置 铣 平 面 夹 具 2-7 典 型 的 机 床 夹 具 四 、 定 位 误 差 的 分 析 计 算 题1. 在 图 2-76所 示 阶 梯 轴 上 铣 一 平 面 ， 其 工 序 尺 寸 为习 题 解 答 ，mm0 28.030有 图 a、 b、 c、 d、 e所 示 五 种 定 位 方 案 。 试 计 算 ：（ 1） 如 果 不 考 虑 阶 梯 轴 两 外 圆 柱 同 轴 度 误 差 ， 五 种 定 位 方 案的 定 位 误 差 。（ 2） 如 果 考 虑 阶 梯 轴 两 外 圆 柱 同 轴 度 公 差 ， 五 种方 案 的 定 位 误 差 。 并 指 出 哪 几 种 方 案 能 可 靠 保 证 加 工 要 求 。mm03.0a) b) c) d) 解 ： （ 1） 不 考 虑 阶 梯 轴 两 外 圆 柱 同 轴 度 误 差图 a） 由 于 大 圆 的 制 造 误 差 引起 的 中 心 高 度 变 化 为 ：05.021.021 djb T 由 于 小 圆 的 制 造 误 差引 起 的 基 准 位 移 误 差 为 ：08.0216.02 2 djy T 在 工 序 尺 寸 方 向 上 ， 定位 误 差 为 ： 13.008.005.0 d 图 b） ， 同 图 a） 13.008.005.0 d 05.0451 d 0 16.02 35d 图 c） 08.0216.0 jy 由 于 大 圆 的 制 造 误 差 引 起 的中 心 高 度 变 化 为 ：1 0 0.1 0.072sin45 2djb T 由 于 小 圆 的 制 造 误 差 引起 的 基 准 位 移 误 差 为 ： 在 工 序 尺 寸 方 向 上 ， 定 位 误 差 为 ：15.008.007.0 d 图 d） 08.0216.0 jy 由 于 大 圆 的 制 造 误 差 ， 不会 引 起 中 心 在 工 序 尺 寸 方 向 上的 工 序 尺 寸 变 化 。 由 于 小 圆 的 制 造 误 差 引起 的 基 准 位 移 误 差 为 ： 在 工 序 尺 寸 方 向 上 ， 定 位 误 差 为 ： 08.0d 图 e） 08.0216.0 jy 由 于 双 移 动 式 V型 块 具 有自 动 对 中 的 能 力 ， 大 圆 的制 造 误 差 ， 不 会 引 起 中 心在 工 序 尺 寸 方 向 上 的 工 序尺 寸 变 化 。 由 于 小 圆 的 制 造 误 差 引起 的 基 准 位 移 误 差 为 ： 在 工 序 尺 寸 方 向 上 ， 定 位 误 差 为 ： 08.0d （ 2） 考 虑 阶 梯 轴 两 外 圆 柱 同 轴 度 误 差图 a） 145.0015.008.005.0 d图 b） 145.0015.008.005.0 d图 c） 165.0015.015.0 d图 d） 095.0015.008.0 d因 为 ： 28.0435.03145.0 28.0495.03165.0 28.0285.03095.0 所 以 ， 图 a) 、 图 b) 、 图 c)、 图 d)、 图 e） 皆 不 能保 证 加 工 要 求 。图 e） 095.0015.008.0 d