第四章 工件的定位与夹紧01.ppt.ppt
第四章 工件的定位与夹紧The workpiece positioning and clamping,机械制造技术基础,第四章 工件的定位与夹紧,本章要点,工件定位的基本原理定位基准定位元件夹紧力的确定典型夹紧机构,教学目的：应能熟练地应用工件定位的基本原理，根据工件加工的技术要求，确定工件定位时应被限制的自由度；合理选择定位基准；根据定位基准面的具体情况，合理选择定位元件；能合理确定夹紧力的方向和作用点位置；了解典型夹紧机构的结构及应用。,第一节 工件的定位,定位在加工之前，使工件在机床或夹具上占据某一正确位置的过程。夹紧工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持位置不变的操作。,直接找正定位法在机床上利用划针或百分表等测量工具(仪器)直接找正工件位置的方法。,精度高，效率低，对工人技术水平高。适于单件小批生产和定位精度要求较高的情况。,工件的定位方法,第一节 工件的定位,划线找正定位法先根据工序简图在工件上划出中心线、对称线和加工表面的加工位置线等，然后再在机床上按划好的线找正工件位置的方法。,精度不高，效率低，多用于形状复杂的铸件。适于单件小批生产或毛坯精度较低、大型工件粗加工。,工件在夹具上装夹（滚齿夹具）,利用夹具定位法,精度和效率均高，易保证质量，广泛用于批量生产。,第一节 工件的定位,第一节 工件的定位,一、工件定位的基本原理,1、六点定则,若把工件放在直角坐标系中，则工件六个自由度，即为沿x、y、z轴的移动和绕x、y、z轴的转动六个自由度，分别用,任何一个工件若对其不加任何限制，其在空间的位置是不确定的，可以向任意方向移动或转动，工件所具有的这种运动的可能性，称为工件的自由度。,第一节 工件的定位,工件的定位实质上就是限制工件的自由度。用六个合理布置的定位支承点限制工件的六个自由度，就可使工件的位置完全确定，称为工件的定位“六点定则”。,注意：底面上布置的三个支承点不能在一条直线上，且三个支承点所形成的三角形面积愈大愈好。侧面上布置的两个支承点所形成的连线不能垂直于底面上的三点所形成的平面，且两个之间的距离愈远愈好，此为合理布置。,第一节 工件的定位,主要定位基准面（XOY面1，2，3）,设置三个支承点，限制了工件的三个自由度，这样的平面称为主要定位基面。一般应选较大的表面，面积越大，三个支承点布置得越远，所组成的三角形就越大，工件定位就越稳定,在布置三个支承点时，还应注意使三个支承点相对于主要定位基面对称配置。,设置两个支承点，限制工件两个自由度的平面或架面，称为导向定位基面。该基面应选工件上窄长的表面。且两支承点间的距离应尽量远些，以保证对 的限制精度。,第一节 工件的定位,导向定位面（XOZ面4，5）,限制工件四个自由度的圆柱面，称为双导向定位基准面。,限制工件两个移动自由度的圆柱面，称为双支承定位基准面。,第一节 工件的定位,双导向定位基准面,双支承定位基准面,限制工件一个自由度的表面，称为止推定位基准面。由于它只和一个支承点接触，在工件加工中，有时要承受加工过程中的切削力和冲击等，因此，可以选取工件上窄小且与切削力方向相对的表面作为止推定位基准。因为止推定位基准所限制的移动是导向方向的移动，所以止推支承点的支承方向应平行于导向的方向。,限制工件一个转动自由时，称作防转定位面。为减少工件的角向定位误差，防转支承点距工件安装后的回转轴线要尽量远些。,第一节 工件的定位,止推定位基准面（YOZ面6）,防转定位基准面,注意：工件在实际中具体定位时，是用各种不同形状的定位元件来定位的。,第一节 工件的定位,圆盘类工件,第一节 工件的定位,第一节 工件的定位,轴类零件,在外圆柱表面上，设置四个支承点1、3、4、5，限制 四个自由度；槽侧设置一个支承点2,限制 一个自由度；端面设置一个支承点6，限制 一个自由度，工件实现完全定位，为了在外圆柱面上设置四个支承点，一般采用V形架。,第一节 工件的定位,用定位支承点限制工件的自由度，可以理解为：定位支承点与工件的定位基准必须始终保持紧贴接触，即工件上的定位基面与夹具上的定位元件的工作表面要始终保持接触配合。若两者一旦脱离，就表示定位支承点，即定位元件失去了限制工件自由度的作用，也就失去了定位的作用。在分析定位支承点，即定位元件起定位作用时，不要考虑力的影响。工件在某一方向上的自由度被限制，是指工件在该方向有了确定的位置，而不是指工件在受到使工件脱离支承点的外力时，不能运动。使工件在外力作用下不能运动，这是夹紧的任务。所以，不要把“定位”与“夹紧”两个概念相混淆，两者更不能互相取代。如果认为工件被夹紧后，其位置不能动，所有自由度也就被限制了，是完全错误的。,在分析限制工件在空间的自由度，分析工件定位时，需注意：,工件在支承1和两个圆柱销2上定位，工件在X方向上的任一位置都可以夹紧，图中的双点划线位置和虚线位置，即工件在X方向上的位置不确定，因此，钻出孔的位置也不确定(出现尺寸A1和A2)。只有在X方向设置一个止推销时，在X方向才能取得确定的位置。,第一节 工件的定位,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。,1,第一节 工件的定位,2、工件的定位形式,完全定位用六个合理布置的定位支承点限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定的定位形式。不完全定位工件被限制的自由度少于六个，但能满足加工技术要求的定位形式。,第一节 工件的定位,三个自由度保证槽底面与A面的平行度及尺寸60 mm。,两个自由度保证槽侧面与B面的平行度及尺寸30mm0.1mm。,自由度不影响通槽加工，可以不限制。,自由度没有限制，60就无法保证。,自由度没有限制，槽底与A面的平行度就不能保证。,第一节 工件的定位,过定位两个或两个以上的支承点同时限制工件的同一个自由度的定位形式。过定位也称超定位或重复定位。,a)心轴、大支承板定位心轴：大支承板：b)圆柱销、大支承板定位圆柱销：大支承板：(与面位置精度要求高时)c)心轴、小支承板定位心轴：小支承板：(与孔位置精度要求高时),被两个定位元件重复限制，这就产生了过定位。,第一节 工件的定位,过定位的影响,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）过定位一般是不允许的，但在精加工时也可看到。,第一节 工件的定位,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。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涉，精加工时可增加刚度和定位稳定性。,消除过定位及其干涉的途径：,欠定位根据加工技术要求应限制的自由度没有被限制的定位现象。欠定位是不允许的。,第一节 工件的定位,表4-1满足加工技术要求必须限制的自由度示例,第一节 工件的定位,表4-1满足加工技术要求必须限制的自由度示例(续表),第一节 工件的定位,表4-1满足加工技术要求必须限制的自由度示例(续表),第一节 工件的定位,二、定位方式及定位元件,工件在夹具中的定位，是用各种不同结构与形状的定位元件与工件相应的定位基准面相接触或配合实现的。工件上的定位基准面与相应的定位元件的工作表面合称为定位副。,常见的定位方式及定位元件,工件以平面定位,工件以平面为定位基准时，常用的定位元件：支承钉,一个支承钉可限制工件一个自由度。,第一节 工件的定位,支承板,支承钉和支承板为固定支承。,非标准支承定位板,工件以大平面与一大(宽)支承板相接触定位时，可限制工件三个自由度。一个窄长支承板可限制工件两个自由度。,可调支承高度可以调节的支承。一个可调支承限制工件一个自由度。,第一节 工件的定位,注意：可调支承在一批工件加工之前只调整一次，在同一批工件加工中，其位置保持不变，作用相当于固定支承，所以，可调支承在调整后必须用锁紧螺母锁紧。,适用场合 多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批毛坯误差用于以同一夹具加工形状相同而尺寸不同的工件用于可调整夹具或成组夹具中,第一节 工件的定位,自位支承(浮动支承)在工件定位中，能随工件定位基准面的位置变化而自动与之适应的多点接触的浮动支承，其作用仍相当于一个定位支承点，限制工件的一个自由度。,接触点数目增多，可提高工件的支承刚度和定位稳定性。,适用于粗基准定位或工件刚度不足的定位情况。,第一节 工件的定位,工件以圆孔定位,定位销,分固定式和可换式，圆柱销和菱形销,定位销是轴向尺寸较短和圆柱形定位元件，可限制工件两个自由度。,当工件以内孔和端面组合定位时，常采用带台肩的定位销或定位销与支承板等定位元件组合使用。,第一节 工件的定位,定位心轴,主要用于盘套类零件的定位。,图a)为间隙配合心轴。工件装卸较方便，但定心精度不高，工件常以内孔和端面联合定位。心轴限制工件四个自由度，心轴的小台肩端面限制工件一个自由度。,图b)为过盈配合心轴。心轴制造简单、定心精度高，无需另设夹紧装置，但装卸不便，且易操作工件定位孔，多用于定心精度要求高的精加工场合。,图c)为花键心轴。用于加工以花键孔定位的工件。,第一节 工件的定位,心轴在机床上的装夹方式,当工件既要求定心精度高，又要装卸方便时,常以圆柱孔在小锥度心轴上定位。心轴锥度越小，定心精度越高，且夹紧越可靠。但工件轴向位置有较大变动。根据定位孔的精度和工件的加工要求来合理选择锥度。,第一节 工件的定位,圆锥销,常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度。,两个圆锥销成对使用(其中一个沿轴线方向可移动)共限制工件5个自由度。,第一节 工件的定位,工件以外圆表面定位,V形块定位,结构尺寸已标准化，斜面夹角有60、90、120。,图a)用于较短的外圆柱面定位，可限制工件四个自由度。图b)用于粗基准面定位，限制工件四个自由度。图c)用于精基准定位，限制工件四个自由度。图d)用于工件较长、直径较大的重型工件，限制工件四个自由度。一般作成在铸铁底座上镶淬硬支承或硬质合金板的结构形式。,V形块对中性好，可使一批工件的定位(轴线)对中在V形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准面直径的误差影响，且装夹方便。对定位基准面是否经过加工，或是完整的圆柱表面还是局部的圆弧面，都可采用V形块定位。,第一节 工件的定位,夹具上经常采用活动V形块。活动V形块除具有定位作用外，还兼有夹紧作用。,第一节 工件的定位,定位套,为限制工件的轴向自由度,定位套常与其端面(支承板)配合使用。,图a)是带小端面的长定位套，工件以较长的外圆柱面在长定位套的孔中定位，限制工件四个自由度，而工件以端面在定位套的小端面上定位，限制工件一个自由度，共限制工件五个自由度。图b)、c)是带大端面的短定位套,工件以较短的外圆柱面在短定位套的孔中定位，限制工件两个自由度，而工件以端面在定位套的大端面上定位,共限制工件五个自由度。,定位套结构简单、容易制造，但定心精度不高，只适于工件以精基准定位时，且为了便于工件的装入，在定位套孔口端应有15或30倒角或圆角。,第一节 工件的定位,半圆套,常用于大型轴类工件及从轴向进行装卸不方便的工件定位。,圆锥套,工件以圆柱面的端部在外拨顶尖和锥孔中定位，限制了工件的三个移动自由度。圆锥套不能单独使用，应和其他定位元件共同配合使用。,第一节 工件的定位,工件一面两孔定位,在加工箱体、杠杆、盖板和支架等零件时，工件常以两个轴线平等的孔及与两孔轴线相垂直的大平面为定位基准。,菱形销削边方向应垂直于两销连心线方向。,菱形销的结构,第一节 工件的定位,第一节 工件的定位,第一节 工件的定位,
