第4章工件安装方式与夹具选择课件

一、学习情境回顾：一、学习情境回顾：1.金属切削刀具金属切削刀具 种类、组成、几何参数、影响意义种类、组成、几何参数、影响意义2.切削过程基本规律切削过程基本规律 变形、力、热、磨损、（耐用度）变形、力、热、磨损、（耐用度）3.刀具切削参数选择刀具切削参数选择 刀材、刀参、切削用量、切削液刀材、刀参、切削用量、切削液本学习情境：工件安装方式与夹具选择本学习情境：工件安装方式与夹具选择根据零件加工工序要求制定工件安装方案根据零件加工工序要求制定工件安装方案教学目标：教学目标：分类分类 特点特点 应用应用1工件定位原理工件定位原理2工件定位方案确定工件定位方案确定3工件定位误差计算工件定位误差计算4工件夹紧方案确定工件夹紧方案确定本教学单元：工件定位原理本教学单元：工件定位原理1.机床夹具种类、作用、组成机床夹具种类、作用、组成2.夹具工作过程及工件安装要求夹具工作过程及工件安装要求3.工件定位原理与定位状态工件定位原理与定位状态教学目标：教学目标：掌握工件定位原理，能分析工件的定位状态掌握工件定位原理，能分析工件的定位状态一、机床夹具一、机床夹具单件小批量单件小批量1.夹具种类夹具种类批量生产批量生产批量批量成组成组通用夹具通用夹具专用夹具专用夹具可调夹具可调夹具组合夹具组合夹具新产品试制新产品试制通用夹通用夹具图片具图片夹具夹具迅速准确安装工件的工艺装备迅速准确安装工件的工艺装备组合夹组合夹具图片具图片2.夹具组成夹具组成定位元件定位元件夹紧机构夹紧机构配重块配重块 夹具体夹具体连接元件连接元件导向元件导向元件图片图片下页夹具下页夹具 返回返回3.夹具的作用夹具的作用改善劳动条件改善劳动条件扩大机床工艺范围扩大机床工艺范围 一机多能一机多能 一机多用一机多用降低加工成本降低加工成本 废品率低废品率低 生产率高、成本分担低生产率高、成本分担低 对工人要求低对工人要求低提高生产效率提高生产效率 机动、铺助时间短机动、铺助时间短实现多工件、多工位、高效机构应用实现多工件、多工位、高效机构应用 保证工件质量保证工件质量 定位准确定位准确 不受人为因素影响不受人为因素影响 一致性好一致性好 夹具三维动夹具三维动画画4.4.夹具安装工件的要求夹具安装工件的要求满足工艺的要求满足工艺的要求一批工件在夹具中占有一致的正确位置一批工件在夹具中占有一致的正确位置夹具在机床上亦应有正确的位置夹具在机床上亦应有正确的位置刀具相对于夹具应有正确的位置刀具相对于夹具应有正确的位置二二.工件定位原理工件定位原理单个工件单个工件位置准确性位置准确性解决问题解决问题定准批量工件位置一批量工件位置一致性致性1.工件在空间的自由度工件在空间的自由度 沿某个方向运动可能性沿某个方向运动可能性x xz zy y移动自由移动自由度度xz zy y转动自由转动自由度度2.自由度的限制自由度的限制 设置支承点设置支承点 一对一一对一 一个支承点限制一个自由度一个支承点限制一个自由度3.3.六点定则六点定则 用分布合理的六个支承点限制工件的六个自由度用分布合理的六个支承点限制工件的六个自由度完全确定的法则完全确定的法则1面接触面接触 支点分布远，构成支点分布远，构成承力三角形承力三角形 越大、对称，越大、对称，定位越稳定定位越稳定1线接触线接触 两点越远，转角误差越小，两点越远，转角误差越小，精度可靠精度可靠1止推止推防转防转时，时，位于位于工件中心工件中心工件外缘工件外缘处，处，定位可靠定位可靠 4.4.工件在夹具中的定位状态工件在夹具中的定位状态 加工前构形加工前构形 转转 加工中要求加工中要求 通通过定位：过定位：一般情况下尽一般情况下尽力避免力避免合理利用，可合理利用，可提高工件加工提高工件加工中刚度精度中刚度精度一般情况下一般情况下 完全定位；完全定位；绝不允许欠定位；绝不允许欠定位；加工前、加工中符合加工前、加工中符合“条件条件”的可不完全定位；的可不完全定位；合理利用过定位（不符合条件时，避免采用过定位）。合理利用过定位（不符合条件时，避免采用过定位）。本教学单元小结本教学单元小结1.夹具基本知识了解夹具基本知识了解2.工件安装要求确认工件安装要求确认3.工件六点定则工件六点定则4.工件在夹具中的四种定位状态工件在夹具中的四种定位状态销改短销改短销削边（销削边（Z方向）方向）左下侧不接触左下侧不接触凸台增加高度，增加宽度凸台增加高度，增加宽度练习练习 六点定位原则六点定位原则二二.六点定位原则六点定位原则一一.工件的自由度工件的自由度一一.工件的自由度工件的自由度welcome to use these PowerPoint templates,New Content design,10 years experience 概念概念【自由度】【自由度】工件沿某个方向的运动可工件沿某个方向的运动可能性称自由度。能性称自由度。工件在空间的六个工件在空间的六个自由度自由度三个移动自由三个移动自由度度三个旋转自由三个旋转自由度度自由度的限自由度的限制制设置一个支承点，设置一个支承点，在保持与工件接在保持与工件接触的情况下，能触的情况下，能限制一个自由度限制一个自由度二二.六点定位原六点定位原则welcome to use these PowerPoint templates,New Content design,10 years experience 用六个合理分布的支承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位置的方法。在在XOY平面内平面内布置了布置了3个支承点，个支承点，工件被限制的自由工件被限制的自由度为三个度为三个 在在YOZ平平面内布置了面内布置了2个支承点，个支承点，工件被限制工件被限制的自由度为的自由度为二个：二个：在在XOZ平面平面内布置了内布置了1个支承点，个支承点，工件被限工件被限制的自由制的自由度为一个：度为一个：对定位的定位的误解解welcome to use these PowerPoint templates,New Content design,10 years experience工件被夹紧，就定位了工件被夹紧，就定位了 并没有保证一批工并没有保证一批工件的一致位置件的一致位置工件定位后，反方向可移动工件定位后，反方向可移动 定位面与定位支承定位面与定位支承点应保持接触点应保持接触支承点的合理分布支承点的合理分布三个支承点尽量远、三个支承点尽量远、对称、使受力三角形对称、使受力三角形大，定位稳定大，定位稳定限移动自由度时，应位于限移动自由度时，应位于工件中心工件中心限旋转自由度时，应位于限旋转自由度时，应位于工件外缘工件外缘面接触面接触线接触线接触点接触点接触支承点与工件接触形态三个支承点在一直线上不能限制三个自由度两支承点尽量远、两支承点尽量远、定位可靠，且转角定位可靠，且转角误差小误差小支承点常支承点常见分布形式分布形式据工件形状、要求的不同，三个面上支承点数目据工件形状、要求的不同，三个面上支承点数目及分布形式不同及分布形式不同 三、二、一点分布三、二、一点分布 （如用长方体、圆（如用长方体、圆盘状工件）盘状工件）四、一、一点分布四、一、一点分布 （如用长轴工件）（如用长轴工件）1.1.工件安装要求工件安装要求2.2.工件定位原理工件定位原理重点回重点回顾顾上教学单元上教学单元3.3.工件在夹具中的定位状态工件在夹具中的定位状态本教学单元：工件定位方案确定本教学单元：工件定位方案确定目标目标根据具体加工条件，合理选择定位基准，根据具体加工条件，合理选择定位基准，确定工件定位方案确定工件定位方案主题主题1.1.工件定位方案确定原则、内容工件定位方案确定原则、内容工件定位方案确定原则、内容工件定位方案确定原则、内容2.2.定位基准选择定位基准选择定位基准选择定位基准选择3.3.工件常用的定位方式、定位件工件常用的定位方式、定位件工件常用的定位方式、定位件工件常用的定位方式、定位件定位方案确定原则定位方案确定原则安装稳定可靠安装稳定可靠内容内容选择定位基准选择定位基准选择定位基准选择定位基准确定定位方式确定定位方式确定定位方式确定定位方式选择合适的定位元件选择合适的定位元件选择合适的定位元件选择合适的定位元件分析定位方案合理性分析定位方案合理性分析定位方案合理性分析定位方案合理性确保定位精度确保定位精度加工表面有足够的余量加工表面有足够的余量不加工表面达到图纸要求不加工表面达到图纸要求一、选择定位基准一、选择定位基准与工序基准不重合与工序基准不重合与工序基准不重合与工序基准不重合 定基误差定基误差定基误差定基误差不同选择不同选择不同选择不同选择 不同的加工难易，加工质量不同的加工难易，加工质量不同的加工难易，加工质量不同的加工难易，加工质量1.粗基准的选择粗基准的选择粗基准方案粗基准方案1、外圆、外圆 三爪三爪2、内孔、内孔 四爪，找正内孔四爪，找正内孔內孔中心內孔中心外圆中心外圆中心影响影响不加工表面与加工表面之间的位置精度不加工表面与加工表面之间的位置精度加工表面的余量分配加工表面的余量分配加工表面本身的形状精度加工表面本身的形状精度原则原则始终不加工表面始终不加工表面位置精度高位置精度高关系近关系近平整光滑平整光滑不重复使用不重复使用均需加工均需加工余量小余量小重要表面重要表面面积大、面积大、难加工、难加工、劳动量大劳动量大 2、精基准的选择、精基准的选择以提高加工精度为核心以提高加工精度为核心定位稳定可靠，便于装夹、便于加工定位稳定可靠，便于装夹、便于加工基准重合基准重合基准统一基准统一自为基准自为基准互为基准互为基准受力变形受力变形小小总原则：总原则：定基定基安装安装加工加工工件工件+措施：措施：加工加工改变加工方法，降低改变加工方法，降低提高定位质量和定位副精度，减小间隙提高定位质量和定位副精度，减小间隙改变定位方案，使定基误差为零改变定位方案，使定基误差为零二、确定定位方式、定位件二、确定定位方式、定位件1.工件以平面定位工件以平面定位定位方式定位方式以毛面定位以毛面定位以光面定位以光面定位三点支撑三点支撑禁忌太薄太薄太窄太窄直接放于平面上直接放于平面上定位件定位件2、工件以外圆柱面定位、工件以外圆柱面定位定位方式定位方式V形块形块圆柱孔圆柱孔长限长限4个自由度个自由度+小端面小端面半圆柱孔半圆柱孔短限短限2个自由度个自由度+大端面大端面2、工件以内孔定位、工件以内孔定位定位方式定位方式外圆柱面外圆柱面外圆锥面外圆锥面小锥度小锥度 限五个自由度限五个自由度 大锥度大锥度 限三个自由度限三个自由度长四长四 短二短二定位件定位件定位件定位件组合定位组合定位一面两孔定位一面两孔定位本单元小结本单元小结确定工件确定工件定位方案定位方案选择定位基准选择定位基准确定定位方式定位件确定定位方式定位件粗基准粗基准 余量、位置、形状余量、位置、形状精基准精基准 精度精度平面平面外圆外圆内孔内孔毛毛 光光孔孔半半孔孔V块块柱柱锥锥应限自由度应限自由度应限自由度应限自由度应限自由度应限自由度除除除除除除 外外外外外外的全部的全部的全部的全部的全部的全部x x所用定位件所用定位件所用定位件所用定位件所用定位件所用定位件 三爪卡盘三爪卡盘三爪卡盘三爪卡盘三爪卡盘三爪卡盘死顶尖死顶尖死顶尖死顶尖死顶尖死顶尖活顶尖活顶尖活顶尖活顶尖活顶尖活顶尖限制自由度限制自由度限制自由度限制自由度限制自由度限制自由度y yx xy yz zy yz zz z定位状态定位状态定位状态定位状态定位状态定位状态过定位过定位过定位过定位过定位过定位安装干涉安装干涉安装干涉安装干涉安装干涉安装干涉x xy y工件定位方案讨论工件定位方案讨论分析以下定位方案中所限的自由度，是否有欠定位、过定位？如何防止分析以下定位方案中所限的自由度，是否有欠定位、过定位？如何防止（1 1）去掉死顶，改三爪为反爪（与活顶尖仍有干涉）去掉死顶，改三爪为反爪（与活顶尖仍有干涉）改进改进措施措施（2 2）去掉三爪，工件对顶安装（工件粗，夹紧力不够）去掉三爪，工件对顶安装（工件粗，夹紧力不够）（3 3）改死顶为平顶（较好）改死顶为平顶（较好）短柱销改为短菱销（短柱销改为短菱销（X向削边）向削边）两孔对称性不易得到两孔对称性不易得到安装干涉安装干涉X移移 Z转转固定固定V形块形块X移动移动XY移动移动短销短销过定位过定位Z 移移X、Y转转平面平面除除Z外的全外的全部部定位状态定位状态限制自由限制自由度度所用的定所用的定位件位件应限自由应限自由度度改固定改固定V形块为活动形块为活动V形块形块 较好较好 措措施施 完全完全Y移动移动Y 转动转动V形块形块3 完全完全XZ转动转动 短销短销V形形块块2 完全完全 X Z移动移动 平面平面V形形块块1 除除Z转动转动外的全外的全部部定位状定位状态态限制自限制自由度由度所用的所用的定位定位件件应限自应限自由度由度X 移动移动支撑钉支撑钉过定位过定位Z移动移动ZY移动移动短销短销欠欠Z转动不转动不可靠可靠Z 移移X Y转转平面平面全部全部定位状态定位状态限制自由限制自由度度所用的定所用的定位件位件应限自由应限自由度度 沿沿y向再增改一支撑钉，可限制向再增改一支撑钉，可限制Z 转动转动改进改进措施措施 在柱销上增在柱销上增y向长凸台可限制向长凸台可限制Z转动，可去掉下支撑钉转动，可去掉下支撑钉 将底平面改用楔块活动支撑（不方便操作）将底平面改用楔块活动支撑（不方便操作）将柱销将柱销Z向削边向削边 （好）（好）该方案中用了哪些定位件该方案中用了哪些定位件？（为何种定位方式？（为何种定位方式?)各定位限制了哪各定位限制了哪些自由度些自由度?与应限自由度做对照，与应限自由度做对照，该方案处于何种定位状态？该方案处于何种定位状态？采取何措施可解决问题采取何措施可解决问题 工件定位方案分工件定位方案分析内容与步骤析内容与步骤 按零件加工中要求主要在按零件加工中要求主要在构形特征方面，应限哪些自由度构形特征方面，应限哪些自由度 任务布任务布置置特定加工要求下的工件定位特定加工要求下的工件定位方案设计方案设计 分析任务及要求分析任务及要求 按按“引导文引导文”完成任务完成任务 2.2.定位方式、定位件定位方式、定位件 平面、外圆平面、外圆、内孔、内孔回顾回顾上教学单元上教学单元1.1.定位基准选择定位基准选择 质量质量稳定可靠稳定可靠主题主题本教学单元：定位误差计算本教学单元：定位误差计算2.计算定位误差的方法计算定位误差的方法3.特定工件安装方案的定位误差分析特定工件安装方案的定位误差分析目标：对不同的定位方案的定位误差分析目标：对不同的定位方案的定位误差分析1.分析影响定位误差的因素分析影响定位误差的因素工序加工要求工序加工要求工序加工要求工序加工要求确定定位方案确定定位方案确定定位方案确定定位方案定位精度分析定位精度分析定位精度分析定位精度分析定位误差计算定位误差计算定位误差计算定位误差计算调整或修改方案调整或修改方案1.定基误差定基误差 定基定基（B）一、工件定位中的误差分析2.定位过程误差定位过程误差 定基定基（Y）二、定位误差计算方法二、定位误差计算方法1.定位误差的计算定位误差的计算工序基准：用尺寸线牵出的另一端工序基准：用尺寸线牵出的另一端确认加工中的基准确认加工中的基准（1）定位基准：定位基准：“”题中说明，自己拟设计的题中说明，自己拟设计的不合不合 下一步下一步合合 定基（定基（B=0）两基准是否重合两基准是否重合（2）无直接联系无直接联系 ：分析、计算：分析、计算(尺寸链尺寸链)定基定基（B）有尺寸直接表达：有尺寸直接表达：定基定基（B）尺寸公差）尺寸公差两基准间最大变化量两基准间最大变化量（3）2.定位过程误差定位过程误差 定基定基（Y）的计算）的计算（1）工件以平面定位工件以平面定位毛面：无需计算毛面：无需计算精面：精面：0（2）工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位在半孔中的定位在半孔中的定位 定位定位（Y）=（Dmax-dmin ）/2 或或(孔孔+轴轴)/2在圆柱孔中定位在圆柱孔中定位 定位定位（Y）=Dmax-dmin 或或 孔孔+轴轴+隙隙2图片图片在在V形块中定位形块中定位 定位定位（Y）=O1O2=d/2/sina/2一般为一般为90图片图片（3）工件以内孔定位工件以内孔定位在圆柱上定位在圆柱上定位 过盈配合过盈配合 定位定位 （Y）=0间隙配合间隙配合 最大间隙最大间隙在圆锥上定位在圆锥上定位 定位定位 （Y）=03.定位总误差的计算定位总误差的计算（1）基准重合时基准重合时 定基定基（B）=0（D）定总定总=定位定位 （Y）cos（2）基准不重合时基准不重合时 定总定总（D）=定基定基（B）cos+定位定位 （Y）cos（3）基准不完全重合时基准不完全重合时 定总定总（D）=定位定位（Y）cos d/2两误差两误差同向同向时取时取+两误差两误差反向反向时取时取-本教学单元总结：本教学单元总结：1.引起定位误差的因素引起定位误差的因素Y2.定位误差计算方法定位误差计算方法B计算计算确认基准确认基准是否重合是否重合两基间最大变化量两基间最大变化量Y计算计算确认定位方式确认定位方式提取计算公式提取计算公式确认公式中参数确认公式中参数代公式计算代公式计算计算计算基准重合基准重合 Ycos基准不重合基准不重合Bcos+Ycos不完全重合不完全重合Ycos d/2D例钻铰图示零件上例钻铰图示零件上10H7孔，工件主要以孔，工件主要以20H7孔定位，孔定位，心轴直径心轴直径 ，求工序尺寸，求工序尺寸500.07的定位误差。的定位误差。练习练习定位误差计算定位误差计算例用端铣刀铣钭面，求加工尺例用端铣刀铣钭面，求加工尺寸寸390.04的定位误差。的定位误差。例工件以例工件以A面定位加工面定位加工20H8孔，孔，求加工尺寸求加工尺寸400.1的定位误差的定位误差。例工件以小外圆定位，求加工尺例工件以小外圆定位，求加工尺寸寸400.15的定位误差。的定位误差。例如图所示工件，求加工尺寸例如图所示工件，求加工尺寸A的的定位误差定位误差例有一批工件，如图所示，除例有一批工件，如图所示，除A、B处台阶面外，其处台阶面外，其余各表面均已加工合格。现以余各表面均已加工合格。现以C、D面定位铣面定位铣A、B面，保面，保证尺寸证尺寸300.1、600.06，试分析计算定位误差。，试分析计算定位误差。作业作业分析计算特定条件下的定位误差分析计算特定条件下的定位误差返回返回返回返回1.影响工件定位误差的因素2.定位误差的计算方法、步骤情境回顾上单元本教学单元确定工件夹紧方案教学目标特定条件下的工件夹紧方案确定主题1.1.工件夹紧力确定工件夹紧力确定2.2.常见基本夹紧机构常见基本夹紧机构2.2.组合夹紧、联动夹紧机构组合夹紧、联动夹紧机构一、工件夹紧力1.夹紧力方向对准主定位面 使变形最小 省力 工人劳动强度越低与切削力、夹紧力方向一致与切削力、夹紧力方向一致生产率 越高机构越低工件变形越小2.夹紧力作用点（位置、数目）作用在支撑面内选刚性好的部分靠近加工面作用点数目与工件变形3.夹紧力大小安装可靠性工件、夹具变形机构复杂程度传动装置的选用影响影响考虑因考虑因素素切削力 针对 中等工件自重 大工件刚度 易变形件夹紧机构传动效率二、夹紧机构1.基本要求安全、可靠、生产率高操作方便好制造好维护加工 质量2.组成3.基本夹紧机构（1）斜楔夹紧机构越大夹紧力越大自锁能力越强增力倍数越多（2）螺旋夹紧机构夹紧力、自锁性能、增力倍数、夹紧行程越但越螺旋夹紧机构快卸夹紧机构（3）偏心夹紧机构偏心夹紧动画4.组合夹紧机构合适的夹紧力减少工件变形组合操作方便省力 手动时必须自锁提高生产效率5.联动夹紧机构链接提高效率 保证夹紧质量 缩短辅助时间 获均衡夹紧力三、夹紧方案确定夹紧力设计 方向 作用点 大小考虑 夹紧机构选择按夹紧力设计原则，考虑 方向、作用点及大小选择夹紧机构考虑因素：夹具总体布局 工件夹紧力 工件定位方案 工件形状结构本教学单元总结1.夹紧力 2.夹紧机构3.夹紧方案确定夹紧方案确定 钻床钻床 夹具夹具更多学生作品见拓展资源包更多学生作品见拓展资源包工件工件图零件零件图零件零件图零件零件图装配装配图装配装配图装配装配图装配体装配体动画画1装配体装配体动画画2装配体装配体动画画3点点评：工件安装方案正确；工件安装方案正确；夹具具设计合理；合理；有有对应文字文字说明，但明，但说明不明不够清楚清楚上学习模块回顾上学习模块回顾1.1.加工条件分析加工条件分析 零件构形零件构形 加工要求加工要求 工件安装方案确定工件安装方案确定2.2.工件定位方案考虑工件定位方案考虑 定位基准定位基准 定位方式定位方式 定位件定位件 评价评价3.3.工件夹紧机构选择工件夹紧机构选择 夹紧力夹紧力 机构形式机构形式工工件件测测量量与与量量具具主题主题本学习模块本学习模块工件测量与量具选择工件测量与量具选择正确选择量具、熟练使用量具正确选择量具、熟练使用量具量量具具使使用用教学教学目标目标了解了解掌握掌握1工件测量基本知识工件测量基本知识2量具选用原则量具选用原则一一.工件测量工件测量测量对象测量对象测量对象测量对象比较比较比较比较测量标准测量标准测量标准测量标准检验检验检验检验量值量值量值量值测量测量测量测量测量对象测量对象测量对象测量对象长度长度 角度角度 形状形状 位置位置 表面粗糙度表面粗糙度1.长度基准长度基准 米（米（m）确确定定统统一一的的计计量量单单位位，保保证证测测量量准准确确性性2.尺寸传递量量块块中心高度中心高度 尺寸准确尺寸准确研合性很好研合性很好可组合性可组合性检定和校对量仪检定和校对量仪调整机床和夹具调整机床和夹具做端面量具做端面量具 尺寸传递尺寸传递 检验零件检验零件 作用作用:3.测量方法是否接触是否接触是否直接是否直接直接直接测量测量间接间接测量测量不同读数不同读数绝对绝对测量测量相对相对测量测量接接触触测测量量非非接接触触测测量量过程状态过程状态静态静态测量测量动态动态测量测量参数多少参数多少单项单项测量测量综合综合测量测量过程作用过程作用主主动动测测量量被被动动测测量量二、量具选用二、量具选用1.量具的度量指标2.量具选用种类种类被测表面性质被测表面性质测量范围（规格）测量范围（规格）被测表面外形及大小被测表面外形及大小精度精度被测零件尺寸公差被测零件尺寸公差经济性经济性加工条件及零件批量加工条件及零件批量小结小结该教学单元该教学单元长度基准与尺寸传递长度基准与尺寸传递测量方法测量方法量具使用量具使用