（精选幻灯片）第四章 工件的定位和机床夹具.ppt

1 第四章工件的定位与机床夹具 本章要点 基准的概念及工件的安装方式工件六点定位原理工件常用定位方式及定位元件工件夹紧及夹紧装置 2 第一节基准的概念和工件的安装 第四章工件的定位与机床夹具 一 基准的概念定义用来确定零件 工件 上几何要素间几何关系所依据的那些点 线 面称为基准 基准的分类 3 设计基准 在设计图样上所采用的基准 设计基准可以是实际存在的 也可以是假想的 第四章工件的定位与机床夹具 定位支座零件 4 工艺基准 在工艺过程中所采用的基准 又可分为 工序基准 定位基准 测量基准与装配基准 支座零件第1工序 车削 第四章工件的定位与机床夹具 5 第四章工件的定位与机床夹具 支座零件第2工序 钻孔 6 第四章工件的定位与机床夹具 支座零件第3工序 钻 锪4分布孔 7 支座零件第4工序 磨内孔 端面 支座零件第5工序 磨外圆 台阶面 第四章工件的定位与机床夹具 8 第四章工件的定位与机床夹具 装配基准 9 定位 夹紧 工件定位后 将工件紧固 使工件在加工过程中不发生位置变化 工件安装的内容 使工件相对于机床及刀具处于正确的位置 第四章工件的定位与机床夹具 二 工件的安装工件安装的概念 工件安装的方式直接找正装夹 利用划针 百分表等测量工具在机床上直接找正工件位置 工件一般安装在通用夹具上 其特点是找正精度高 但效率低 对工人技术水平高 10 划线找正装夹 在毛坯上划出中心线 对称线及各待加工位置线 工件一般也安装在通用夹具上 然后按照划好的线找正工件在机床上的位置进行加工 其特点是简便易行 但效率低 劳动强度大 精度不稳定 第四章工件的定位与机床夹具 11 第四章工件的定位与机床夹具 机床专用夹具装夹 指为某个零件的某道工序专门设计制造一套夹具 夹具以一定位置安装在机床上 工件按定位原则定位并夹紧在夹具上夹具中 车床夹具 12 一 机床夹具的组成定位元件夹紧装置夹具体对刀 导向元件连接元件其他装置或元件其中 定位元件 夹紧装置及夹具体是三大基本组成 第四章工件的定位与机床夹具 第二节机床夹具的组成及分类 钻床夹具 13 二 机床夹具的分类按使用机床分 第四章工件的定位与机床夹具 车床夹具 铣床夹具 钻床夹具 镗床夹具 磨床夹具 齿轮机床夹具 其它机床夹具 按使用机床分类 14 按夹紧动力源分 第四章工件的定位与机床夹具 手动夹具 气动夹具 液压夹具 气液增压夹具 电动夹具 磁力夹具 真空夹具 离心力夹具 其它 按动力源分类 注意 除手动夹具外其他统称机动夹具 15 按夹具通用性分 第四章工件的定位与机床夹具 通用夹具 通用可调夹具 专用夹具 组合夹具 成组夹具 按通用性分类 16 通用夹具 指已经标准化的 可用于加工同一类型 不同尺寸工件的夹具 如 三爪卡盘 回转工作台 磁铁吸盘等 适用于单件 小批量生产 专用夹具 专为某个工件的某道工序而设计制造的夹具 适用于产品固定 工艺相对稳定 批量大的生产 组合夹具 在夹具零件 部件完全标准化的基础上 根据积木化原理 针对不同的加工对象要求 拼装组合而成的专用夹具 适用于单件小批量生产或新产品试制 成组夹具 指当加工完一种工件后 经过调整或更换个别元件 即可加工另一种工件的夹具 适用于中小批量生产中加工形状相似 尺寸相近的工件 第四章工件的定位与机床夹具 17 第四章工件的定位与机床夹具 18 要完全确定其空间位置 就需要限制其6个自由度 将6个支承抽象为6个 点 6个点限制了工件的6个自由度 这就是六点定位原理 第四章工件的定位与机床夹具 第三节工件定位原理 一 工件六点定位原理 任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度 用表示 19 二 工件正确定位应限制的自由度 工件应限制的自由度 第四章工件的定位与机床夹具 20 工件的第一类自由度 对工件加工要求有影响的自由度 必须进行限制 工件的第二类自由度 对工件加工要求无影响的自由度 根据工件所承受的重力 切削力和夹紧力决定是否限制 常见加工形式应限制的自由度 见教材p80表4 2 第四章工件的定位与机床夹具 三 几种定位现象完全定位 工件的六个自由度全部被限制的定位 不完全定位 根据工件的加工要求 仅限制工件的部分自由度的定位 欠定位 根据工件的加工要求 应该限制的自由度 即第一类自由度 没有完全被限制的定位 欠定位是绝对不允许的 过定位 夹具上的两个或两个以上的定位元件 重复限制工件的同一个或几个自由度的现象 过定位是否允许要视具体情况而定 21 第四章工件的定位与机床夹具 欠定位分析 第一类自由度 22 过定位分析 过定位示例 第四章工件的定位与机床夹具 支承钉 23 过定位分析 过定位示例 第四章工件的定位与机床夹具 支承板 圆销 24 过定位应用 第四章工件的定位与机床夹具 25 课堂练习 分析图示定位方案 各方案限制的自由度 有无欠定位或过定位 对不合理的定位方案提出改进意见 第四章工件的定位与机床夹具 26 过定位示例分析 第四章工件的定位与机床夹具 27 过定位示例分析 第四章工件的定位与机床夹具 28 过定位示例分析 第四章工件的定位与机床夹具 29 工件以平面定位 一 工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位 常用的定位元件有支承钉 支承板和夹具体的凸台及平面等 第四章工件的定位与机床夹具 第四节典型表面的定位及其定位元件 30 第四章工件的定位与机床夹具 支承钉结构形式 可调支承钉 高度可调节 用于粗基准 31 第四章工件的定位与机床夹具 自位支承钉 多点支承 增强工件刚性 并可浮动调节 只起到一个支承作用 支承板结构形式 辅助支承钉 只起增强工件刚性作用 不起独立支承作用 32 工件以圆孔定位 二 工件以内孔定位工件以圆孔定位多属于定心定位 定位基准为圆柱孔轴线 常用定位元件是定位销和心轴 定位销有圆柱销 圆锥销 菱形销等形式 心轴有刚性心轴 又有过盈配合 间隙配合和小锥度心轴等 弹性心轴之分 第四章工件的定位与机床夹具 33 第四章工件的定位与机床夹具 34 工件以外圆柱面定位 三 工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位两种形式 定心定位和支承定位 工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿 用套筒和卡盘代替心轴或柱销 工件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块 短V型块限制2个自由度 长V型块 或两个短V型块组合 限制4个自由度 第四章工件的定位与机床夹具 35 第四章工件的定位与机床夹具 36 一面两孔定位干涉分析 第四章工件的定位与机床夹具 四 工件以组合表面定位 实际应用中 工件一般是以组合表面定位 如一个外圆和一个端面 一面两孔等 常见定位元件及其组合所限制的自由度见表P90表4 3 37 一 定位误差产生的原因产生的原因及组成 第四章工件的定位与机床夹具 第五节定位误差的分析与计算 基准不重合 基准位移 38 定位误差的定义 由于定位所引起的 工件的工序基准沿工序尺寸方向上的最大偏移量 组成 由于工序基准与定位基准不重合而引起工序基准沿工序尺寸方向上的最大偏移量 称为基准不重合误差 jb 由于定位基面和定位元件本身的制造误差和最小配合间隙 使定位基准偏离其理想位置而引起工序基准沿工序尺寸方向上的最大偏移量 称为基准位移误差 jy 定位总误差 d jb jy定位误差计算的两种方法极限位置法单项计算合成法 第四章工件的定位与机床夹具 39 二 定位误差的分析与计算工件以平面定位时的定位误差例1 用调整法加工 铣削下图所示工件的凹槽 要求保证尺寸b H B 求定位误差 解 1 尺寸b 与定位无关 由铣刀宽度尺寸精度直接保证 2 尺寸H 由于 jb H jy H 均为零 所以 d H 0 3 尺寸B jb B 0 jy B 2htan d B 2htan 第四章工件的定位与机床夹具 40 工件以内孔定位时的定位误差 第四章工件的定位与机床夹具 解 1 心轴水平放置时 因为 jb A 0 所以 d A jy A TD Td X 2 2 心轴垂直放置时 同理 jb A 0 所以 d A jy A TD Td X 41 第四章工件的定位与机床夹具 工件在V形块上定位 工件以内孔定位时的定位误差例3 如图所示 在外圆尺寸为的圆柱体上铣一键槽 圆柱体放在V形块上定位 当键槽深度尺寸 工序尺寸h 的标注方法不同 即工序基准不同 时 求其定位误差 42 解 1 以工件外圆轴线为工序基准标注工序尺寸 图a 此时 工序基准为外圆轴线 定位基准也为外圆轴线 不存在基准不重合误差 由于一批工件外圆尺寸有变化 因而存在基准位移误差 此时 基准位移误差就是定位误差 即 第四章工件的定位与机床夹具 工件在V形块上定位 43 第四章工件的定位与机床夹具 解 2 以工件外圆下母线为工序基准标注工序尺寸 图b 此时 工序基准为下母线 定位基准仍为外圆轴线 因而既有基准不重合误差 又有基准位移误差 可按极限位置法求解 即 工件在V形块上定位 44 第四章工件的定位与机床夹具 工件在V形块上定位 解 3 以工件外圆上母线为工序基准标注工序尺寸 图c 此时 工序基准为上母线 定位基准仍为外圆轴线 因而既有基准不重合误差 又有基准位移误差 可按极限位置法求解 即 常见定位方式的定位误差见p103表4 5 45 三 加工误差不等式加工误差的组成定位误差 d 工件在夹具中定位时 由定位系统所产生的误差 对刀误差 d d 调整刀具与对刀基准时产生的误差 安装误差 a 夹具安装在机床上时由于安装不准确引起的误差 其他 过程 误差 c 加工过程中其他原因引起的误差 如 机床误差 刀具误差 弹性变形误差和热变形误差等 加工误差不等式为了保证工件加工要求 上述四项加工误差总和不应超过工件该工序要求的尺寸公差T 即 d d d a c T一般 d 1 3 d d a 1 3 c 1 3 第四章工件的定位与机床夹具 46 一 工件夹紧时对夹紧装置的要求夹紧装置组成动力装置 它是产生夹紧力的动力源 分手动夹紧 机动夹紧 气动 液压和电力等 中间传力机构 它是变原始动力为夹紧力的中间环节 具有改变原始动力的大小 方向和自锁的作用 夹紧元件 它是直接夹紧工件的最终元件 主要有各种螺钉 压板等 第四章工件的定位与机床夹具 第六节工件的夹紧及夹紧装置 47 对夹紧装置的基本要求夹紧工件时应保证工件的定位 而不能破坏定位 夹紧力大小应适宜 既要保证工件位置稳定不变 又不能产生振动 变形和表面损伤 应根据生产类型设计相应夹紧机构 做到结构简单 操作安全 省力 为防止工件夹紧后自动脱开 应具备自锁性能 夹紧力三要素的确定夹紧力作用点 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面 第四章工件的定位与机床夹具 48 第四章工件的定位与机床夹具 2 夹紧力应落在工件刚性好的部位 3 为提高夹紧的可靠性 防止和减小工件振动 夹紧力应尽量靠近加工面 49 夹紧力方向 1 垂直于工件的主要定位基面 以保证加工精度 2 应选择所需夹紧力较小的方向 第四章工件的定位与机床夹具 50 夹紧力大小 1 平衡计算法 即 2 经验类比法 第四章工件的定位与机床夹具 二 几种典型夹紧机构斜楔夹紧机构机床夹具中所使用的夹紧机构绝大多数都是利用斜面楔紧作用原理来夹紧工件的 只不过往往是使用楔块的变种形式而已 如 偏向轮 凸轮 螺钉等 实际生产中 因手动操作的简单斜楔夹紧机构操作不便 故直接应用得较少 而是与其他机构组合应用夹紧工件 51 第四章工件的定位与机床夹具 斜楔夹紧机构的特点 1 原始夹紧行程的增加倍数等于夹紧力的增加倍数 2 当斜楔的升角时 斜楔能自锁 螺旋夹紧机构用螺旋作为动力源所组成的夹紧机构 由于螺旋夹紧机构结构简单 夹紧可靠 因而应用较广 52 第四章工件的定位与机床夹具 螺旋夹紧机构的特点 结构简单 增力大 自锁性好 但动作慢 夹紧费时 故一般用于手动夹紧 或与其他机构联合使用 53 第四章工件的定位与机床夹具 偏心夹紧机构偏心夹紧机构是斜楔夹紧机构的一种变形 它是通过偏心零件直接夹紧或与其他元件组合而实现夹紧工件 偏心夹紧机构的特点 结构简单 夹紧迅速 操作方便 但行程和增力比较小 自锁性能差 故用于要求夹紧力不大的场合 54 第四章工件的定位与机床夹具 定心夹紧机构定心夹紧机构的夹紧元件同时也是定位元件 在夹紧的同时使工件定位 其特点是在这种机构中 定位夹紧元件能作等速移动 趋近或退离工件 能将定位基面的误差沿径向或沿对称面对称分布 从而使工件的轴线 对称中心不产生位移 以实现定心夹紧作用 利用斜楔 螺旋 偏心 齿轮等刚性传动件 使定位夹紧元件作等速位移实现定心夹紧作用 55 第四章工件的定位与机床夹具 利用薄壁弹性元件受力后均匀变形 使工件定心并夹紧 56 铰链杠杆增力机构特点是具有增力系数大 摩擦系数损失小等优点 但自锁能力差 在气压夹具中应用较广泛 能弥补气缸的力量不足 第四章工件的定位与机床夹具 57 多件多位夹紧机构多件平行夹紧机构多件顺序夹紧机构多位夹紧机构 第四章工件的定位与机床夹具 58 一 钻床夹具钻床夹具的主要类型钻床夹具简称钻模 它是使用钻头 扩孔钻和铰刀等刀具进行孔加工的机床夹具 其特点是一般都装着距定位元件有一定位置尺寸的钻套 钻套安装在钻模板上 通过钻套引导刀具进行加工 固定式钻模特点 钻模板与夹具体固定连接 加工中钻模的位置固定不动 应用场合 一般用于立式钻床加工单孔或在摇臂钻床上加工平行孔系 第四章工件的定位与机床夹具 第七节典型机床夹具 59 第四章工件的定位与机床夹具 60 回转式钻模特点 工件和钻套可以相对转动 以便加工同一圆周上的平行孔系或分布在同一圆周上的径向孔系 第四章工件的定位与机床夹具 61 第四章工件的定位与机床夹具 62 滑柱式钻模特点