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工件的定位和机床夹具117452-04a工件的定位和机床夹具第一节基准的概念和工件的安装第二节机床夹具的组成及其分类第三节工件的定位原理第四节常用定位元件第五节工件的夹紧及夹紧装置第六节典型机床夹具217452-04a第一节基准的概念和工件的安装一、基准的概念二、工件的安装与安装方式317452-04a一、基准的概念(一) 设计基准(二) 工艺基准417452-04a(一) 设计基准图4-1设计基准举例1、3、4端面2轴线517452-04a(二) 工艺基准1.工序基准2.定位基准3.测量基准4.装配基准5.对刀基准617452-04a1.工序基准图4-2法兰盘工序图1、2、6、F端面3、4、5圆柱面717452-04a2.定位基准 工件在机床上或夹具中装夹时，使工件占有正确位置所采用的基准，称为定位基准。 817452-04a3.测量基准测量时所采用的基准，即用来确定被测量尺寸、形状和位置的基准，称为测量基准。917452-04a4.装配基准装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准，称为装配基准。如齿轮的轴孔和端面就是齿轮的装配基准(轴孔是径向装配基准，齿轮轮毂端面是轴向装配基准)。1017452-04a5.对刀基准图4-82对刀装置1对刀块2塞尺1117452-04a二、工件的安装与安装方式(一) 工件的安装(二) 工件的安装方式(三) 工件位置公差的保证1217452-04a(一) 工件的安装(1) 工件必须正确定位所谓工件的正确定位，就是加工时必须使工件的工序基准相对于刀具和机床有一正确位置。(2) 工件必须合理夹紧在加工过程中，为使作用于工件上的各种外力不破坏工件的正确定位，工件就必须合理夹紧。1317452-04a(1) 工件必须正确定位图4-4工件加工时的正确定位a)零件图b)加工系统图1417452-04a(2) 工件必须合理夹紧在加工过程中，为使作用于工件上的各种外力不破坏工件的正确定位，工件就必须合理夹紧。1517452-04a(二) 工件的安装方式(1) 找正装夹法找正装夹法是一种简单易行的方法，它可分为直接找正装夹和划线找正装夹。(2) 机床专用夹具装夹法所谓机床专用夹具，是指为某零件的某道工序而专门设计制造的夹具。1617452-04a(1) 找正装夹法。) 直接找正装夹法。) 划线找正装夹法。1717452-04a) 直接找正装夹法。图4-5套筒的装夹简图1817452-04a) 划线找正装夹法。图4-6工件的划线找正装夹1917452-04a(2) 机床专用夹具装夹法图4-7工件的机床专用夹具装夹1夹具体2工件3钻模板4引导孔(钻套)5定位元件(支承钉、支承板)2017452-04a(三) 工件位置公差的保证(1) 夹具定位元件与夹具安装基准应有正确位置关系因为机床夹具是通过夹具安装基准(钻床和铣床夹具的夹具体底面)装在机床工作台上的，所以机床夹具定位元件相对于机床夹具安装基准应具有正确的位置关系。(2) 机床夹具应正确定位机床夹具装到机床上时，应使机床夹具的安装基准相对于机床保持正确位置，即机床夹具相对于机床保持正确位置，这个过程称为机床夹具的定位。(3) 应正确对刀机床夹具装在机床上后，还应使刀具切削刃相对于工件或夹具定位元件具有正确位置关系，这一过程称为对刀。2117452-04a第二节机床夹具的组成及其分类一、机床夹具的组成二、机床夹具的分类2217452-04a一、机床夹具的组成(1) 定位元件(2) 夹紧装置(3) 对刀、导向元件(4) 夹具连接元件夹具最终要安装在机床上。(5) 夹具体夹具体是夹具的骨架，夹具上的所有组成元件，都必须最终通过它连接成一个有机整体。(6) 其他装置或元件按照工序的加工要求，有些夹具上还设有其他装置或机构，如进行多工位加工用的分度机构、动力装置的操纵系统等。2317452-04a二、机床夹具的分类1.机床专用夹具2.组合夹具3.成组夹具2417452-04a1.机床专用夹具4M9.tif2517452-04a1.机床专用夹具表4-1夹具分类2617452-04a2.组合夹具2717452-04a3.成组夹具2817452-04a第三节工件的定位原理一、工件定位的六自由度规则二、工件正确定位应限制的自由度2917452-04a一、工件定位的六自由度规则图4-11工件在空间的六点定位3017452-04a二、工件正确定位应限制的自由度图4-13球体加工定位方案a)限制2个自由度b)限制3个自由度3117452-04a第四节常用定位元件1) 要有一定的精度。2) 要有良好的耐磨性。3) 要有足够的刚性。一、工件以平面定位二、工件以内孔定位三、工件以外圆定位四、用工件上的两孔一面定位3217452-04a一、工件以平面定位(1) 支承钉图4-14a、b、c列出了三种支承钉的结构形式，其中A型为平头支承钉，常常用于支承精基准平面。(2) 支承板支承板的结构形式如图4-16所示。(3) 可调支承可调支承就是支承高度可以调节的支承，其结构形式很多，如图4-18a所示。(4) 自位支承自位支承的结构类型很多。(5) 辅助支承在有些定位系统中，为了增加工件在加工过程中的刚度和提高工件的稳定性，需要增加支承点数以防止工件在加工中变形，故出现了辅助支承。3317452-04a一、工件以平面定位图4-14支承钉结构a)平头支承钉b)球头支承钉c)齿纹平面支承钉3417452-04a(1) 支承钉4M15.tif3517452-04a(2) 支承板支承板的结构形式如图4-16所示。图4-16支承板结构3617452-04a(3) 可调支承图4-18可调支承及其应用a)可调支承示例b)可调支承应用1调节支承钉2锁紧螺母3717452-04a(4) 自位支承自位支承的结构类型很多。图4-19自位支承结构3817452-04a(5) 辅助支承图4-20辅助支承应用1加工面2辅助支承3917452-04a(5) 辅助支承图4-22弹性辅助支承1手柄2螺杆3滑块4支承滑柱4017452-04a二、工件以内孔定位(1) 心轴实际应用中的心轴结构形式很多，但按其与孔的配合性质主要有下列三种典型结构。(2) 圆柱定位销图4-24所示为常用的圆柱定位销结构。(3) 圆锥销圆锥销也常常用作孔的定位元件，如图4-25所示。4117452-04a(1) 心轴1) 锥形心轴，如图4-23a所示。2) 过盈配合圆柱心轴，如图4-23b所示。3) 间隙配合心轴，如图4-23c所示。4217452-04a图4-23常用的刚性心轴结构a)锥形心轴b)过盈配合圆柱心轴c)间隙配合心轴1导向部分2传动部分3定位部分4317452-04a(2) 圆柱定位销图4-24所示为常用的圆柱定位销结构。图4-24定位销的结构a)固定式b)可换式4417452-04a(3) 圆锥销圆锥销也常常用作孔的定位元件，如图4-25所示。图4-25工件圆孔在圆锥销上的定位a)用于已加工过的孔b)用于未加工过的孔4517452-04a三、工件以外圆定位图4-26V形块的结构a)整体式b)组合式4617452-04a三、工件以外圆定位图4-27可移动V形块的应用1固定V形块2支承环3可移动V形块4夹紧螺杆4717452-04a四、用工件上的两孔一面定位1) 完全定位。2) 部分定位。3) 欠定位。4) 重复定位。4817452-04a重复定位。图4-28箱体的定位a)工序图b)过定位系统图c)正常定位系统图1支承板2支承钉3短定位销4菱形销4917452-04a第五节工件的夹紧及夹紧装置一、工件的夹紧及对夹紧装置的基本要求二、几种常用典型夹紧机构5017452-04a一、工件的夹紧及对夹紧装置的基本要求(一) 夹紧装置的组成与基本要求(二) 夹紧力的确定原则5117452-04a(一) 夹紧装置的组成与基本要求图4-38夹紧装置的组成实例1液压缸2杠杆3压块4工件5217452-04a(一) 夹紧装置的组成与基本要求(1) 动力装置它是产生夹紧力的动力源，所产生的力为原始动力。(2) 中间传力机构变原始动力为夹紧力的中间传力环节称为中间传力机构。(3) 夹紧元件夹紧元件是执行夹紧的最终元件，如各种螺钉、压板等，它们是直接与工件接触的。5317452-04a(二) 夹紧力的确定原则(1) 夹紧力的作用点夹紧时，夹紧元件与工件表面的接触位置即为夹紧力作用点。(2) 夹紧力的方向在确定夹紧力的方向时，要考虑工件定位基准所处的位置，以及工件所受外力的作用方向等。(3) 夹紧力的大小在确定了夹紧力的作用点和方向之后，还要认真确定夹紧力的大小。5417452-04a(1) 夹紧力的作用点1)夹紧力应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承平面内，这样夹紧力才不会使工件倾斜而破坏定位。2) 夹紧力应落在工件刚性较好的部位上，这对刚性差的工件尤为重要。3) 为提高夹紧的可靠性，防止和减少工件的振动，夹紧力应尽可能靠近加工面。5517452-04a1)夹紧力应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承平面内图4-39夹紧力的作用点1夹具体2工件3支承钉5617452-04a2) 夹紧力应落在工件刚性较好的部位上，这对刚性差的工件尤为重要。图4-40夹紧力的作用点应落在工件刚性强的部位上a)一个夹紧力作用点b)两个夹紧力作用点5717452-04a3) 为提高夹紧的可靠性，防止和减少工件的振动，夹紧力应尽可能靠近加工面。5817452-04a(2) 夹紧力的方向1)垂直于工件的主要定位基面(限制自由度最多或定位精度要求高的定位面)，以保证加工精度。2)应选择所需夹紧力较小的方向。5917452-04a1)垂直于工件的主要定位基面(限制自由度最多或定位精度要求高的定位面)，以保证加工精度。图4-41夹紧力尽可能靠近加工面6017452-04a1)垂直于工件的主要定位基面(限制自由度最多或定位精度要求高的定位面)，以保证加工精度。图4-42夹紧力应朝向主要基面6117452-04a2)应选择所需夹紧力较小的方向。图4-43钻孔加工示意图a)三者方向一致b)方向相反6217452-04a(3) 夹紧力的大小。1) 平衡计算法。2) 经验类比法。6317452-04a二、几种常用典型夹紧机构1.斜楔夹紧机构2.螺旋夹紧机构3.偏心夹紧机构4.定心夹紧机构5.铰链杠杆增力机构6.多件多位夹紧机构7.夹紧装置的动力源6417452-04a1.斜楔夹紧机构1)斜楔机构具有增力作用，用增力系数ic表示，ic又称扩力比。2)选用斜楔夹紧工件时，只要升角取得合适，就能实现夹紧机构的自锁。6517452-04a1)斜楔机构具有增力作用，用增力系数ic表示，ic又称扩力比。6617452-04a2)选用斜楔夹紧工件时，只要升角取得合适，就能实现夹紧机构的自锁。图4-44斜楔夹紧机构原理及受力分析a)斜楔夹紧机构实例b)斜楔夹紧机构受力图c)自锁受力图6717452-04a2.螺旋夹紧机构图4-46单螺旋夹紧机构a)螺钉头部与工件表面直接接触b)带压块的夹紧机构1手柄2中间螺母3螺杆4活动压块6817452-04a2.螺旋夹紧机构图4-47三种典型的螺旋压板夹紧机构a)=1/2b)=1c)=26917452-04a2.螺旋夹紧机构图4-48螺旋夹紧受力分析7017452-04a2.螺旋夹紧机构图4-49螺钉头部形状与r的值a)点接触b)平面接触c)锥面接触7117452-04a3.偏心夹紧机构图4-50偏心压板夹紧机构7217452-04a3.偏心夹紧机构4M51.tif7317452-04a1)圆偏心与工件夹压表面间应留有间隙S1，以便于装卸工件。7417452-04a2)夹紧机构存在弹性变形S2，一般取0.050.15mm。7517452-04a3)工作段行程储备量S3，一般取0.10.3mm。图4-53圆偏心轮的夹紧行程7617452-04a4.定心夹紧机构1)利用斜楔、螺旋、偏心、齿轮和齿条等刚性传动件，使定位夹紧元件作等速位移实现定心夹紧作用。2)利用薄壁弹性元件受力后的均匀弹性变形，使工件定心并被夹紧。7717452-04a4.定心夹紧机构图4-54几何形状对称工件的定心机构7817452-04a1)利用斜楔、螺旋、偏心、齿轮和齿条等刚性传动件，使定位夹紧元件作等速位移实现定心夹紧作用。图4-55螺旋式双移动V形块定心夹紧机构1螺杆2、3V形块4叉形支架5、6调整螺钉7917452-04a1)利用斜楔、螺旋、偏心、齿轮和齿条等刚性传动件，使定位夹紧元件作等速位移实现定心夹紧作用。图4-56齿轮式定心夹紧机构1手柄2偏心卡爪3齿轮轴4中心齿轮5拉力弹簧8017452-04a1)利用斜楔、螺旋、偏心、齿轮和齿条等刚性传动件，使定位夹紧元件作等速位移实现定心夹紧作用。图4-57斜楔式定心夹紧机构1卡爪2斜楔8117452-04a2)利用薄壁弹性元件受力后的均匀弹性变形，使工件定心并被夹紧。图4-58弹性膜片定心卡盘1、6螺钉2支撑钉3平板状膜片4、5滑柱8217452-04a2)利用薄壁弹性元件受力后的均匀弹性变形，使工件定心并被夹紧。图4-59液性塑料定心夹紧机构1夹具体2薄壁套筒3加压螺钉4液性塑料5定程螺钉6连杆8317452-04a5.铰链杠杆增力机构图4-60单作用铰链杠杆夹紧机构1垫块2滚子3杠杆4压板8417452-04a6.多件多位夹紧机构(1)多件平行夹紧机构如图4-61所示。(2)多件顺序夹紧机构如图4-62所示，用于铣轴承盖两端面。(3)多位夹紧机构如图4-63所示，可将一套夹紧机构的夹紧力施加在同一工件多处表面上。8517452-04a(1)多件平行夹紧机构如图4-61所示。图4-61多件平行夹紧机构a)铰链式b)液性塑料式8617452-04a(2)多件顺序夹紧机构如图4-62所示，用于铣轴承盖两端面。图4-62多件顺序夹紧机构1V形定位压板2夹紧螺钉3销轴8717452-04a(3)多位夹紧机构图4-63多位夹紧机构1夹紧螺母2、6压板3、5螺杆4横杆8817452-04a7.夹紧装置的动力源图4-64气动夹紧的供气系统1气源开关2空气过滤器3调压阀4油雾器5压力计6换向阀8917452-04a第六节典型机床夹具一、钻床夹具二、铣床夹具9017452-04a(一) 钻床夹具的主要类型1.固定式钻模2.回转式钻模3.滑柱式钻模9117452-04a1.固定式钻模图4-68固定式钻模1夹具体2挡套3开口垫片4活动心轴5钻模板6钻套7螺母8菱形销9217452-04a2.回转式钻模图4-69标准回转台与钻模组成的回转夹具1回转工作台2夹具3工件4开口垫片5螺母6支座9317452-04a3.滑柱式钻模图4-72钻连杆小头孔用的滑柱式钻模1支架2定位销3衬套定位夹紧件4钻套5钻模板6手柄9417452-04a(二) 钻套1.钻套的构造2.钻套有关尺寸及其偏差9517452-04a1.钻套的构造图4-73标准钻套的结构a) 无台肩的固定式钻套b) 有肩的固定式钻套c) 可换式钻套d) 快换式钻套9617452-04a1.钻套的构造图4-74特殊钻套的结构9717452-04a(1) 钻套的高度H。图4-75钻套与钻模板9817452-04a(2) 钻套与工件间的排屑间隙C。一般可取为C=131d加工铸铁等脆性材料，间隙C值可取小值；加工钢件时，C值应取大值。9917452-04a(3) 钻套内径与刀具的配合钻套内径与刀具采用间隙配合的原则。10017452-04a(1) 固定式钻模板。钻模板和夹具体或支架固连在一起(参见图4-68)，两者之间没有相对运动10117452-04a(2) 铰链式钻模板图4-76铰链式钻模板1钻模板2钻套3销轴钻模板与夹具体为铰链连接，如图4-76所示。10