工件在夹具中的定位与夹紧（精品）

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.1 工件的定位,3.2 工件的夹紧,3.3 夹具的连接元件、对刀装置和引导元件,3.4 常见机床夹具,工件在夹具中的 定位与夹紧,第3章,3.1 工件的定位,工件定位目的：,使同批工件在机床或夹具上有正确位置,工件的定位方法,(1),直接找正定位,效率低，适于单件小批生产和定位精度要求较高的情况,(2)划线找正定位,适于单件小批生产或毛坯精度较低、大型工件粗加工,(3)夹具中定位,效率高，易保证质量，广泛用于批量生产,2. 工件的定位,(1)六点定位原理,未定位工件在空间有六个自由度，,定位就是限制其自由度。,合理布置六个定位支承点，使工,件上的定位基面与其接触，一个,支承点限制工件一个自由度，使,工件六个自由度被完全限制，在,空间得到唯一确定的位置，此即,六点定位原理,。,实际中一个定位元件可表达一个或多个支承点，,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。,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使局部工件不能安装，产生定位干预如一面两销,过定位一般是不允许的，但在精加工时也可看到。,消除过定位及其干预的途径：,1. 改变定位元件结构，消除对自由度的重复,限制，如长销改成短销；,2. 提高工件定位基面之间的位置精度，提高,夹具定位元件之间的位置精度，减少或消,除过定位引起的干预，精加工时可增加刚,度和定位稳定性。,3. 常见定位方法与定位元件,(1) 工件以平面定位,1) 固定支承支承钉、支承板,1) 固定支承支承钉、支承板,2) 可调支承,多用于毛面定位，每批调整一次,，,以补偿各批,毛坯误差,3) 自位支承,支承本身可,随工件定位,基准面的变,化而自动适,应，一般只,限制一个自,由度，即一,点定位。,4) 辅助支承,在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度，,主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。,(2) 工件以圆孔定位,1定位销,分固定式和可换式，圆柱销和菱形销,2圆锥销,常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度,3定位心轴,主要用于盘套,类零件的定位,圆孔定位分析,(3) 工件以外圆外表定位,1定位套筒,2半圆定位座,常用于大型轴类工件的定位,3V形块定位,结构尺寸已标准化，斜面夹角有6090120,4外圆定心夹紧,三爪卡盘、双V形铁定心夹紧、弹簧夹头,外圆定位分析,圆锥孔定位分析,(5) 组合外表定位,1一个平面和与其垂直的两个孔组合,这种定位属于过定位,解决方法是：,将销2做成,削边销,2一平面和与其垂直的两外圆柱面组合,3一孔和一平行于孔中心线的平面组合,1基准分类,1设计基准,2工艺基准, 工序基准 工序图上用来确定本工序所加工,外表加工后的尺寸、形状、位置的基准, 定位基准, 测量基准, 装配基准,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,粗基准,精基准,辅加基准,基准分类归纳如下：,在保证得到所选精基准的前提下确定粗基准,选择粗基准一般应遵循以下原那么：,1选择不加工面为粗基准,2合理分配加工余量的原那么,3便于工件装夹原那么,4同方向上粗基准不得重复使用,2粗基准的选择,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那么：,1基准重合原那么 设计(工序)与定位,2基准统一原那么 各工序的基准相同,3互为基准原那么 两外表位置精度高,4自为基准原那么 加工余量小而均匀,3精基准的选择,5. 定位误差的分析计算,定位误差概念,指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准或工序,基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以dw 表示。,成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动,的行程调定后不再变动，可认为加工面的位置是固定的。,但因一批工件中每个工件在尺寸形状及外表相互位置上,均存在差异，所以定位后各外表有不同的位置变动。,定位误差,包括,基准不重合误差和基准位移误差,1基准不重合误差B 其大小等于设计基准与定位基,准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量公差。,一次安装加工两孔,A,和,B,，孔,B,在,X,方向定位基准,C,与设计基,准,A,不重合，基准不重合误差为联系尺寸22的公差,2基准位移误差Y 是指工件的定位基准在加工尺寸方,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。,常见定位方式定位误差计算,(1) 以平面定位时的定位误差计算,(2)以圆孔定位时的定位误差计算,平面度误差很小，定位副制造不准确误差可忽略，所,以定位误差主要由基准不重合引起。, 工件孔与定位心轴无间隙配合，不存在定位副制造,不准确误差，定位精度较高。, 工件单向靠紧定位，如定位心轴水平放置，或在夹,紧力作用下单向推移工件靠紧定位。,定位心轴水平放置,单向推移工件靠紧定位,A,孔,D,max,=,D,+,T,D,D,min,=,D,轴,d,max,=,d,d,min,=,d- T,d,O,1,O,max,= OA-O,1,A=,(,D,+,T,D,)/2-(,d- T,d,) /2,O,1,O,min,= D,/2-,d,/2,因基准位移造成的加工误差为：,jw,=,O,1,O,max,-,O,1,O,min,=(,T,D,+,T,d,) /2, 工件进行回转加工,孔,D,max,=,D,+,T,D,D,min,=,D,轴,d,max,=,d,d,min,=,d- T,d,影响同轴度的基准,位移误差为：,jw,=,O,1,O,max,= OA-O,1,A,=,(,D,+,T,D,)/2-(,d- T,d,) /2,= (,T,D,+,T,d,+,X,min,) /2,A, 工件孔与垂直放置的心轴间隙配合,jw,=T,D,+,T,d,+,X,min,(3)以外圆定位时的定位误差计算,工件在V形块上定位, 定位误差分析：,a),定位误差,d,随毛坯误差,T,d,的增大而增大；,b),定位误差,d,随V形块夹角,增大而减小，但稳定性变差；,c),定位误差,d,与工序尺寸标注方式有关，,d2,d1,d3, 工序尺寸以,H,3,标注，其定位误差为：,d3,=,B,1,B,2,=,O,2,B,2,+,O,1,O,2,-,O,1,B,1,= =,sin,2,1,T,d,2,d-T,d,2,d,2,+,sin,2,1,T,d,2,1, 工序尺寸以,H,2,标注，其定位误差为：,d2,=,A,1,A,2,=,A,1,O,1,+,O,1,O,2,-,A,2,O,2,= =,d,2,+,T,d,2,sin,2,1,d-T,d,2,sin,2,1,T,d,2,+,1, 工序尺寸以,H,1,标注，其定位误差为：,d1,=,O,1,O,2,=,O,1,C,-,O,2,C,=,=,d,2,sin,2,1,d-T,d,2,sin,2,1,sin,2,1,T,d,2,(4)以一面两销定位时的定位误差计算,1在平面内任意方向的位移误差,孔O1中心偏移在直径为dw1 圆内，dw1 =TD1 + Td1 + X1min,孔O2在X方向偏心与孔O1相同不限位，为dw1,在Y方向偏心在直径为dw2 ，dw2 =TD2 + Td2 + X2 min,2转角误差, =arctan(TD1 + Td1 + X1min+ TD2 + Td2 + X2 min )/2L,要减小角度定位误差，提高孔销精度，减小配合间隙；,增大孔销中心距,保证加工精度实现的条件,假设规定工件的加工允差为工件，以夹具表示与采用,夹具有关的误差，以加工表示除夹具外与工艺系统其它,因素如机床误差、刀具误差、受力受热变形等有关,的加工误差，为保证工件的加工精度要求，必须满足误,差计算不等式 ：,工件夹具加工,制订夹具公差时，应保证夹具的定位、制造和调整误差,的总和不超过零件公差的三分之一。,3.2 工件的夹紧,夹紧装置的组成及根本要求,组,成,1力源装置,2中间传力机构,3夹紧元件,作,用,1改变作用力的方向；,2改变作用力的大小；,3使夹紧实现自锁。,1夹紧时不破坏工件定位后的正确位置； 稳,2夹紧力大小要适当； 牢,3夹紧动作要迅速、可靠； 快,4结构紧凑，易于制造与维修。,基,本,要,求,必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点,(1)夹紧力方向确实定,1主要夹紧力方向应垂直于主要定位面,2夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小,3夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能小,()夹紧力作用点确实定,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外表,()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,乘以平安系数K ，一般精加工K =2，,粗加工K = 2.53。,1斜楔夹紧机构,以斜楔为研究对象，夹紧时,根据静力平衡原理，有,F,Q,= F,1,+ F,RX,F,1,= F,J,tan,1,F,RX,= F,J,tan(,2,),F,J,= F,Q,/,tan,1,tan(,2,),设,1,=,2,=，,当10，,可用下式近似计算,F,J,= F,Q,/,(,tan2,),夹紧力,F,Q,去除，斜楔受到,F,1,、,F,RX,作用，要能自锁，必须满,足下式,F,1,F,RX,F,1,= F,J,tan,1,F,RX,= F,J,tan(,2,),tan,1, tan(,2,),即,1, ( ,2,),或 ,1,2,一般,1,=,2,= =,57，,故当1014时自锁，,一般取,=,68,斜楔夹紧的特点：,1有增力作用，扩力比 i = FJ / FQ ，约等于3；,2夹紧行程小,h/s =tan，故 h 远小于 s ；,3结构简单，但操作不方便。,主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。,2偏心夹紧机构,常见的偏心轮压板夹紧机构,1圆偏心夹紧原理及其几何特性,偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等， M、N处,升角为为0， P处升角最大。,2圆偏心夹紧的自锁条件,P点夹紧时能自锁，那么可保证其余各点均可自锁,自锁条件 p 12,tanp=2e/Dp 为平安起见取1 =0,2e/D 22, 取20.15,D/e1420自锁,D/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作,可靠性,3圆偏心夹紧的夹紧力,3圆偏心夹紧的夹紧力,M=P l =Q1 或Q1 P l /,因为p很小， Q1Q1cosp= FQ,根据斜楔夹紧原理，得P点产生的夹紧力为,QFJ P l /(tan1+tanp2,一般取 l =(22.5)D， D /2,扩力比约为1213,4圆偏心的夹紧行程,确定夹紧行程hPE需考虑如下因素：,夹紧工件尺寸公差、装卸间隙、夹紧变形及,磨损贮备量等,hPET+间+ 贮,偏心距e为 e = hPE / (cosP - cosE ),假设取P点左右各45圆弧作为工作段，那么,e = hPE / (cos 45 - cos 135) = hPE,圆偏心轮夹紧力小，行程小，自锁性不太好，用于,切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的场合。,3螺旋夹紧机构,螺旋夹紧特点：,1结构简单，自锁性好，夹紧可靠；,2扩力比约为80,远比斜楔夹紧力大；,3夹紧行程不受限制；,4夹紧动作慢，辅助时间长，效率低,4其它夹紧机构,1螺旋压板夹紧机构,2螺旋定心夹紧机构,3联动夹紧机构,4多件夹紧机构,5夹紧动力装置,气动、液压、电磁、真空等,气液压组合夹紧,3.3 夹具的连接元件、对刀装置和引导元件,连接元件,2. 对刀装置,3. 引导元件,3.4 常见机床夹具,1. 钻床夹具,2 铣床夹具,3 车床夹具,4 成组夹具,5 组合夹具,6 随行夹具,