机械加工常用定位元件

机械加工常用定位元件机械加工常用定位元件 机械加工常用定位元件摘要 为了保证同一批工件在夹具中占据一个正确的位置 必须选择合理的定位方 法和设计相应的定位装置 上节已介绍了工件定位原理及定位基准选择的原则 在实际应用时 一般不允许将 工件的定位基面直接与夹具体接触 而是通过定位元件上的工作表面与工件定位基面的接触来实现 为了保证同一批工件在夹具中占据一个正确的位置 必须选择合理的定位方法和设计相应 的定位装置 上节已介绍了工件定位原理及定位基准选择的原则 在实际应用时 一般不允许将工件的 定位基面直接与夹具体接触 而是通过定位元件上的工作表面与工件定位基面的接触来实现定 位 定位基面与定位元件的工作表面合称为定位副 一 对定位元件的基本要求一 对定位元件的基本要求 1 1 足够的精度 足够的精度 由于工件的定位是通过定位副的接触 或配合 实现的 定位元件工作表面的精度直接影 响工件的定位精度 因此定位元件工作表面应有足够的精度 以保证加工精度要求 2 2 足够的强度和刚度 足够的强度和刚度 定位元件不仅限制工件的自由度 还有支承工件 承受夹紧力和切削力的作用 因此还应 有足够的强度和刚度 以免使用中变形和损坏 3 3 有较高的耐磨性 有较高的耐磨性 工件的装卸会磨损定位元件工件表面 导致定位元件工件表面精度下降 引起定位精度的 下降 当定位精度下降至不能保证加工精度时则应更换定位元件 为延长定位元件更换周期 提高夹具使用寿命 定位元件工作表面应有较高的耐磨性 4 4 良好的工艺性良好的工艺性 定位元件的结构应力求简单 合理 便于加工 装配和更换 对于工件不同的定位基面的形式 定位元件的结构 形状 尺寸和布置方式也不同 下面 按不同的定位基准分别介绍所用的定位元件的结构形式 二 工件以平面定位时的定位元件二 工件以平面定位时的定位元件 工件以平面作为定位基准时常用的定位元件 如下述 一 主要支承 一 主要支承 主要支承用来限制工件自由度 起定位作用 1 固定支承 固定支承由支承钉和支承板两种型式 如图 3 41 所示 在使用过程中它们都是固定不动的 当工件以粗糙不平的毛坯面定位时 采用球头支承钉图 3 41b 齿纹头支承钉 如图 3 41c 用在工件侧面 以增大磨擦系数 防 止工件滑动 当工件以加工过的平面定位时 可采用平头支承钉 如 图 3 41a 或支承板 图 3 41d 所示支承板结构简单 制造方便 但孔边切屑不易清除干净 故适用于侧面和顶面定位 图 3 41e 所示 支承板便于清除切屑 适用于底面定位 需要经常更换的支承钉应加衬套 如图 3 42 所示 支承钉 支 承板均已标准化 其公差配合 材料 热处理等可查国家标准 机床 夹具零件及部件 一般支承钉与夹具体孔的配合可取 H7 n6 或 H7 r6 如用衬套 则支承钉与衬套内孔的配合可取 H7 js6 当要求几个支承钉或支承板装配后等高时 可采用装配后一次磨 削法 以保证它们的工作面在同一平面内 工件以平面定位时 除了采用上面介绍的标准支承钉和支承板 也可根据工件定位平面的 不同形状设计相应的支承板 2 可调支承 在工件定位过程中 支承钉的高度需调整时 应采用图 3 43 所示可调支承 在图 3 44a 中 工件为砂型铸件 先以 A 面定位铣 B 面 再以 B 面定位镗双孔 铣 B 面时若用固定支承 由于定位基面 A 的尺寸和形状误差较大 铣完后的 B 面与两毛坯孔 3 44 中的点划线 的距离尺寸 H 1 H 2 变化也大 致使镗孔时余量很不均匀 甚至可能使余 量不够 因此图 3 44 中可采用可调支承 定位时适当调整支承钉的高度 便可避免出现上述 情况 对于中小型零件 一般每批调整一次 调整好后 用锁紧螺母拧紧固定 此时其作用与 固定支承完全相同 若工件较大且毛坯精度较低时 也可能每件都要调整 在同一夹具上加工形状相同但尺寸不同的工件时 可用可调支 承 如图 3 44b 所示 在轴上钻径向孔 对于孔至端面的距离不等 的工件 只要调整支承钉的伸出长度 便可进行加工 3 自位支承 浮动支承 在工件定位过程中 能自动调整位置的支承称为自位支承 或 称浮动支承 图 3 45 所示的叉形零件 以加工过的孔 D 及端面定位 铣平 面 C 和 E 用心轴及端面限制 和 五个自由度 为了限 制自由度 需设一防转支承 此支承如单独设在 A 处或 B 处 都因 工件刚性差而无法加工 若在 A B 两处均设防转支承则属过定 位 夹紧后使工件产生较大的变形 将影响加工精度 此时应采用 图 3 46 所示的自位支承 图 3 46a b 是两点式自位支承 图 3 46c 是三点式自位支承 这类支承的工作特点 是 支承点的位置能随着工件定位基面位置的变动而自动调整 定位基面压下其中一点 其余 点便上升 直至各点均与工件接触 接触点数的增加 提高了工件装夹刚度和稳定性 但其作 用相当于一个固定支承 只限制了工件的一个自由度 自位支承适用于工件以毛坯面定位或定位刚性较差的场合 二 辅助支承 二 辅助支承 辅助支承用来提高装夹刚度和稳定性 不起定位作用 如 图 3 47 所示 工件以内孔及端面定位钻右端小孔 若右端不 设支承 工件装夹后 右臂为一悬臂 刚性差 若在 A 点设 置固定支承则属过定位 有可能破坏左端定位 在这种情况下 宜在右端设置辅助支承 工件定位时 辅助支承是浮动的 或 可调的 待工件夹紧后再把辅助支承固定下来 以承受切削 力 1 螺旋式辅助支承 如图 3 48a 所示螺旋式辅助支承的结构与可调式支承相近 但操作 过程不同 前者不起定位作用 而后者起定位作用 2 自位式辅助支承 如图 38b 所示 弹簧 2 推动滑柱 1 与工件接触 用顶柱 3 锁紧 弹簧力应能推动滑柱 但不可推动工件 3 推引式辅助支承 如图 3 48c 所示 工件定位后 推动手轮 4 使滑键 5 与工件接触 然后转动手轮使斜楔 6 开槽部分涨开锁紧 三 工件以圆孔定位时的定位元件三 工件以圆孔定位时的定位元件 工件以内孔表面作为定位基面时常用的定位元件如下 一 圆柱销 定位销 图 3 49 为常用定位销结构 当定位销直径 D 小于 3 10mm 时 为避免使用中折断或热 处理时淬裂 通常将根部制成圆角 R 夹具体上应有沉孔 使定位销的圆角部分沉入孔内而不 影响定位 大批大量生产时 为了便于定位销的更换 可采用图 3 49d 所示的带有衬套的结构 型式 为了便于工件装入 定位销头部有 15 0 的倒角 此时衬套的外径与夹具体底孔采用 H7 h6 或 H7 r6 配合 而内径与定位销外径采用 H7 h6 或 H7 h5 配合 二 圆柱心轴 圆柱心轴在很多工厂中有 自己的厂标 图 3 50 为常用心轴的结构型式 图 3 50a 为间隙配合心轴 心轴的圆柱配合面一 般按 h6 g6 或 f7 制造 装卸工件方便 但定心精 度不高 为 减少因配合间隙而造成的工件倾斜 工件 常以孔和端面联合定位 因而要求工件定位孔与定位端 面之间 心轴定位圆柱面与定位平面之间都有较高的垂 直度要求 最好能在一次装夹中加工出来 图 3 50b 为过盈配合心轴 由引导部分 工作部 分 传动部分组成 引导部分 1 的作用是使工件迅速 而准确地套入心轴 其直径 d 3 按 g8 制造 d 3 的 基本尺寸等于工件孔的最小极限尺寸 其长度约为工件 孔长度的一半 工作部分 2 的基本尺寸为工件孔的最 大极限尺寸 公差带为 r6 当工件定位孔的长径比 L d 1 时 工作部分应带有一定的锥度 此时 d 1 的基本尺寸为工件孔的最大极限尺寸 分差带按 r6 d 2 的基本尺寸为工件孔最小极限尺寸 公差带为 h6 安装部分 3 由同轴度极高的二中心孔及与拨盘配 套并传递转矩的扁方面组成 这种心轴结构简单 制造 方便且定心误差等于零 但装卸工件需在压床上进行 故批量生产时需备很多根心轴 当孔已成形时 一般不 宜采用这种心轴 若非用不可时 则应在心轴部分的两 端按 R 3 5mm 倒圆 否则会拉伤工件孔表面使工 件报废 图 3 50c 是花键心轴 用于加工以花键孔定位的工件 当工件定位孔的长径比 L d 1 时 工作部分可稍带锥度 设计花键心轴时 应使心轴结构与花键孔的定心方式及工作要求相 协调 其参数及有关技术要求可参考上述心轴确定 心轴在机床上的安装如图 3 51 所示 为保证工件同轴度要求 设计心轴时 夹具总图上应标注心轴各工作面 工作圆柱面与中 心孔轴线或锥柄间的位置精度要求 其同轴度可取工件相应同轴度的 1 2 1 3 三 圆锥销 图 3 52 为工件以圆孔在圆锥销上定位的示意图 它限制了工件的 三个自由度 图 3 52a 用于粗定位基面 图 3 52b 用于精定位基面 工件在单个定位销上定位容易倾斜 为