第四章第2节-工件在夹具中的定位

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(,*,第四章 机床夹具原理与设计,夹具概述：,机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其,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。,第二节 工件在夹具中的定位,定位的,目的,是使工件在夹具中相对于机床、刀具占有确定的正确位置，并且应用夹具定位工件，还能使同一批工件在夹具中的加工位置一致性好。,在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工件定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。,第二节 工件在夹具中的定位,一.基准的概念,定位方案的分析与确定，必须按照工件的加工要求合理的选择工件的定位基准。,基准,：用以确定生产对象上几何要素间的,几何关系所依据的点、线、面。,基准可分为设计基准和工艺基准。,第二节 工件在夹具中的定位,设计基准,：在零件图上，确定点、线、面位置的基准。,工艺基准,是在加工和装配中使用的基准，按照用途不同又可分为：,1),定位基准：在加工中使工件在机床夹具上占有正确位置所采用的基准。,2),度量基准：在检验时所使用的基准。,3),装配基准：装配时用来确定零件或部件在机器中位置所采用的基准。,第二节 工件在夹具中的定位,确定基准的,注意,：,作为基准的点、线、面在工件上不一定存在，如孔的中心线、外圆的轴线以及对称面等，而是常常由某些具体的表面来体现，这些面称为基准面。,作为基准，可以是没有面积的点或线，但是基准面总是有一定面积的。,基准的定义不仅是对尺寸之间的联系，对位置精度（平行度、垂直度等）也是同样的。,第二节 工件在夹具中的定位,二.六点定位原理,任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度,即沿三个坐标轴的移动自由度、 、 和绕三个坐标轴的转动自由度。,第二节 工件在夹具中的定位,“六点定位”的,注意,问题,定位就是限制自由度，通常用合理布置定位支承点的方法来限制工件的自由度。,定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用。,一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支承点数目，原则上不应超过六个。,第二节 工件在夹具中的定位,分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响，定位和夹紧是两个概念，不能混淆：工件的某一自由度被限制，是指工件在这一方向上有确定的位置，并非指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时，不能运动，即夹紧。, 定位支承点是由定位元件抽象而来的，在夹具中，定位支承点总是通过具体的定位元件体现。,常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度,定位基准面,定位元件的定位方式及所限制的自由度,平面,支承钉,支承板,固定支承与自位支承,固定支承与辅助支承,常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度,定位基准面,定位元件的定位方式及所限制的自由度,圆孔,定位销（短销）,锥销,常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度,定位基准面,定位元件的定位方式及所限制的自由度,外圆柱面,支承板或支承钉,V形块,常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度,定位基准面,定位元件的定位方式及所限制的自由度,外圆柱面,定位套,半圆孔,常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度,定位基准面,定位元件的定位方式及所限制的自由度,外圆柱面,锥套,锥孔,顶尖,锥心轴,第二节 工件在夹具中的定位,完全定位与不完全定位,1),完全定位,：工件的六个自由度完全被限制的定位。,第二节 工件在夹具中的定位,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。不完全定位是合理的定位方式，,在实际生产中，工件被限制的自由度数一般不少于三个,。,第二节 工件在夹具中的定位,欠定位与过定位,1),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。,欠定位是绝对不允许的,。,第二节 工件在夹具中的定位,2),过定位,：工件的同一自由度被二个或二个以上的支承点重复限制的定位。可能造成工件的定位误差，或者造成部分工件装不进夹具的情况。,过定位不是绝对不允许，要由具体情况决定,。,第二节 工件在夹具中的定位,消除过定位及其干涉的两种途径：,a),改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度。,b),提高工件定位基面之间及定位元件工作表面之间的位置精度，以减小或消除过定位引起的干涉。,第二节 工件在夹具中的定位,三.常见的定位方式和定位元件,定位元件的设计应满足下列要求：,要有与工件相适应的精度；,要有足够的刚度，不允许受力后发生变形；,要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为5862HRC。,第二节 工件在夹具中的定位,典型表面的定位方法,工件的定位表面有各种形式，如平面、外圆、内孔等，对于这些表面，总是采用一定结构的定位元件。常见的定位方法有：平面定位、圆孔定位、外圆柱面定位、组合表面定位。,第二节 工件在夹具中的定位,1.工件以平面定位,概念,：在机械加工中，利用工件上的一个或几个平面作为定位基面来定位工件的方式，称为平面定位。,定位元件,：固定支承、可调支承和自位支承。,第二节 工件在夹具中的定位,(1)固定支承：包括固定支承钉、固定支承板。,固定支承钉,第二节 工件在夹具中的定位,固定支承板,固定支承板多用于工件上已加工表面的定位，有时可用一块支承板代替两个支承钉。左图A型结构简单，但埋头螺钉处易堆积切屑，故用于工件侧面或顶面定位。而右图B型支承板可克服这一缺点，主要用于工件的底面定位。,第二节 工件在夹具中的定位,(2)可调支承,可调支承是顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯调,整一次。,第二节 工件在夹具中的定位,(3)自位支承,支承本身的位置在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化的一类支承。自位支承能增加与工件定位面的接触点数目，使单位面积压力减小，故多,用于刚度不足的,毛坯表面或不连,续的平面的定位。,第二节 工件在夹具中的定位,(4)辅助支承,在生产中，有时为了提高工件的刚度和定位稳定性，常采用辅助支承。如图所示阶梯零件，当用平面1定位铣平面2时，于工件右部底面增设辅助支承3，可避免加工过程中工件的变形。,第二节 工件在夹具中的定位,2.工件以圆孔定位,有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定位基准，此时采用的定位元件有定位销、定位心轴等。,第二节 工件在夹具中的定位,(1)定位销,定位销头部应做出倒角或圆角，以便于装入工件定位孔。主要用于直径小于50mm的中小孔定位。,第二节 工件在夹具中的定位,(2)锥销,常用于工件孔端的定位可限制工件三个自由度,第二节 工件在夹具中的定位,(3)定位心轴,心轴定心精度高，但装卸费时，有时易损伤工件孔，多用于定心精度要求高的情况。定位时，工件楔紧在心轴上，多用于车或磨同轴度要求高的,盘类零件，小锥度,心轴实际上起不到,定位的作用。,第二节 工件在夹具中的定位,3.工件以外圆柱面定位,工件以外圆柱面定位在生产中是常见的，如轴套类零件等。常用的定位元件有V形块、定位套、半圆定位座。,第二节 工件在夹具中的定位,(1)V形块,V形块是用得最广泛的外圆表面定位元件。,第二节 工件在夹具中的定位,在V形块上定位时，工件具有自动对中作用。,D标准心轴直径，即工件定位用外圆直径 (mm);,HV形块高度(mm);,NV形块的开口尺寸 (mm);,T对标准心轴而言，V形块的标准高度，,V形块两工作平面间的夹角。,设计V形块时T值的计算：,第二节 工件在夹具中的定位,(2)定位套筒,定位套筒装在夹具体上，用以支承外圆表面，起定位作用。,定位元件结构简单，但定心精度不高，当工件外圆与定位孔配合较松时，还易使工件偏斜，因而，常采用套筒内孔与端面一起定位，以减少偏斜。若工件端面较大，为避免过定位，定位孔应做短些。,第二节 工件在夹具中的定位,(3)半圆孔定位座,将同一圆周面的孔分成两半圆，下半圆部分装在夹具体上，起定位作用，上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作用，半圆孔定位座适用于大型轴类工件的定位。,第二节 工件在夹具中的定位,(4)外圆定心夹紧机构,在实现定心的同时，能将工件夹紧的机构，称为定心夹紧机构，如三爪自定心卡盘、弹簧夹头等。,弹簧夹头的速度是有弹性的，如果工件尺寸是一致的，弹簧夹头的速度会更快。如果工件尺寸的变化大，可能需要采用卡爪卡盘以适应尺寸范围宽的加工工件。,第二节 工件在夹具中的定位,4.工件以组合表面定位,实际加工过程中，工件往往是以几个表面同时定位的，称为“组合表面定位”。,(1)一个平面和二个与其垂直的孔的组合在箱体、连杆、盖板等类零件加工中，常采用这种组合定位，俗称“,一面二孔,”定位。,(会出现,定位干涉,问题),第二节 工件在夹具中的定位,“一面两销”,的两圆柱销重复限制了沿方向的移动自由度，属于,过定位,。由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销的销心距均会有误差，因而会出现上图所示的相互干涉现象。,第二节 工件在夹具中的定位,解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径：,(1)减小一个销的直径；,(2)将一个销,做成削边销。,第二节 工件在夹具中的定位,(2)一个平面和二个与其垂直的外圆柱面的组合,工件在垂直平面定位后，再将工件左端用圆孔或V形块定位，工件右端外圆所用的V形块必须做成浮动结构，使其只能限制工件一个自由度，否则就会出现过定位。,第二节 工件在夹具中的定位,(3)一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合,图中所示两个零件，均需以大孔及底面定位，加工两小孔。视其加工尺寸要求的不同，图a零件选用图定位方案，图b零件选用图d定位方案，均能避免过定位，并保证工件要求。,