工件安装的概念

教 案 首 页授课日期班级课题： 课题一 工件安装的概念 教学目的要求：1、了解工件定位的原理和定位方法2定位基准的概念及定位要求3、了解常用夹紧机构的结构和使用特点 教学重点、难点 ： 重点掌握工件定位的原理和定位方法 授课方法： 讲授法 教学参考及教具（含多媒体教学设备）： 绘图工具、配套挂图 授课执行情况及分析：板书设计或授课提纲课题一 工件安装的概念一.复习提问二.导入新课三.讲授新课四.课堂小结五.布置作业教 案 用 纸 附 页 教 学 内 容、方 法 和 过 程附 记复习提问：1、什么叫工件的定位? 什么叫定位基准？2、什么叫工件的六点定位原理？讲授新课一、工件定位1、定位和基准的基本概念（1）工件定位的概念确定工件在机床上或夹具中占据一个正确位置定位的过程，称为工件的定位。（2） 基准的概念基准是用来确定工件上点、线、面位置时所依据的那些点、线、面。基准分为设计基准和工艺基准设计基准：零件图上用的基准。工艺基准：机械加工工艺人员用的基准工艺基准又分： 1定位基准2测量基准3装配基准4工序基准定位基准的概念： 在加工过程中用于确定工件在机床或夹具上的正确位置的基准，称为定位基准。工件的定位基准一经确定，工件上其他表面的位置关系也随之确定。2、工件的六点定位原理一个不受约束的物体在空间有六个自由度，即沿、方向的平移和绕、方向的转动，称为六点定位原理。任何一个自由刚体，在空间均有六个自由度，即沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的移动和绕此三坐标轴的转动。工件定位的实质就是限制工件的自由度。由此可见，工件安装时主要紧靠机床工作台或夹具上的这六个支承点，它的六个自由度即全部被限制，工件便获得一个完全确定的位置。六点定则：工件定位时，用合理分布的六个支承点与工件的定位基准相接触来限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定则”。重点只讲定位基准重点重点教 案 用 纸 附 页 教 学 内 容、方 法 和 过 程附 记（1）完全定位： 加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位称为完全定位。（2）部分定位： 根据加工要求，有时并不需要限制六个自由度，只是对于应当限制自由度加以限制，称为部分定位或不完全定位。在满足加工要的前提下，采用不完全定位是允许的（3）欠定位：工件定位时，定位元件实际所限制的自由度数目，少于按加工要求所需要限制的自由度数目，使工件不能正确定位，这种现象称为欠定位。在加工中，采用欠定位是不允许的。（4）重复定位：工件的同一自由度，同时被几个定位支撑点重复限制的定位，称为重复定位或过定位。一般情况下应当尽量避免过定位。但是，在某些条件下，过定位的现象不仅允许，而且是必要的。此时应当采取适当的措施提高定位基准之间及定位元件之间的位置精度，以免产生干涉。如车削细长轴时，工件装夹在两顶尖间，已经限制了所必须限制的五个自由度（除了绕其轴线旋转的自由度以外），但为了增加工件的刚性，常采用跟刀架，这就重复限制了除工件轴线方向以外的两个移动自由度，出现了过定位现象。此时应仔细地调整跟刀架，使它的中心尽量与顶尖的中心一致。3、工件的定位方法和定位元件（1）工件以平面定位在机械加工中，大多数工件都以平面作为主要定位基准，如箱体、机体、支架、圆盘等工件。工件以平面定位时，常用的定位元件如下所述：1）支撑钉：它是装配后位置固定不变的定位元件，又称为固定支承。支撑钉的标准结构有平头型、球面型和网纹顶面型三种。固定支承有支承钉和支承两种型式。在使用过程中，它们都是固定不动的。2）支撑板：主要用于精加工过的大、中型工件的平面定位，有A型、B型两种结构。重点讲解板书重点讲解板书讲解板书教 案 用 纸 附 页 教 学 内 容、方 法 和 过 程附 记3）可调支承：由于支承钉和支撑板的高度不可调节，在实际定位中会遇到一定的困难，此时可采用可调支承结构。可调支承一般多用于毛坯的定位。4）辅助支承：辅助支承用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作用。（2）工件以外圆定位工件以外圆定位时，最常用的定位元件有V形架、定位套和圆弧定位等装置。1）在V形架上定位：V形架是应用很广泛的定位元件，应用于粗基准或精基准的定位。V形架定位的突出特点是对中性能好，即工件上定位用的外圆柱面轴线始终处在V型块两斜面的对称面上，且不受定位基准直径误差的影响。当工件外圆直径变化时，可以保证圆柱体轴线在x轴方向的误差为零，但是在z轴方向有定位误差。2）在定位套上定位：定位套常用于小型形状简单的轴类零件的精基准定位。优点：是简单方便；缺点：是因为定位间隙的影响而使定心精度不够高。3）在半圆弧上定位：这种装置的下半圆弧固定在夹具上，起定位作用；上半圆弧是活动的，起夹紧作用。（3）工件以内孔定位工件以内孔为定位时，常用定位元件主要有定位销、定位心轴和定心夹紧装置。1）定位销：定位销常用于孔的定位，定位销一般可分为固定式和可换式两种。圆柱定位销能够限制工件的两个自由度，而长销可限制四个自由度。2）定位芯轴：工件的圆柱孔常用间隙配合心轴、过盈配合心轴等定位，而对于圆锥孔、螺纹孔、花键孔则采用相应的圆锥心轴、螺纹心轴、花键心轴定位。间隙配合心轴：常用来一次装夹多个工件。其定心精度较低，只能保证0.02 mm左右的同轴度，故在工件同轴度要求不高时采用。过盈配合心轴：其锥度C=1:10001:5000。制造容易、定心精度高，但轴向无法定位，承受切削力小，装卸不太方便。多用于加工批量小， 工件定位孔的加工精度不低于IT7且对定心精度要求咬较高的精加工和磨削加工。讲解板书讲解板书讲解板书讲解板书教 案 用 纸 附 页 教 学 内 容、方 法 和 过 程附 记圆锥心轴：一般可用与工件锥度相同的圆锥心轴定位。螺纹心轴：当工件以内螺纹表面为定位基准时，常采用螺纹心轴定位。花键心轴：当工件以花键孔为定位基准时，常采用花键心轴定位。（4）工件以一面两孔定位当工件以两个轴线相互平行的孔和与其相的平面作为定位基准时，可用一个圆柱销、一个削边销和一个平面作为定位基准来定位。为了避免两销定位时的过定位干涉，实际应用中将其中之一做成菱形销（削边销）。4、工件的定位误差所谓定位误差是指工件在夹具中定位时，一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件在夹具上所占据的位置不可能完全一致，以致使加工后各工件的加工尺寸存在误差，这种因工件定位而产生的工序基准在工序尺寸上的最大变动量，称为定位误差。造成定位误差的原因是：当定位基准与工序基准不重合及定位基准的位移误差。由于定位基准与工序基准不重合而造成的定位误差，称为基准不重合误差。二、工件的夹紧工件的安装包括定位和夹紧这两个既有本质区别又有密切联系的工作过程。工件在加工过程中会采到切削力、离心力、惯性力和重力等外力的作用，而产生移动或振动，因此，一般夹具中都必须设置一定的夹紧装置，将工件可靠地夹牢。1、对夹紧装置的基本要求：（1）正 夹紧过程中，不改变工件定位后所占据的正确位置。（2）牢 夹紧后，既要保证工件在加工过程中的位置不发生变化，又要使工件不产生过大的夹紧变形。（3）快 夹紧动作迅速，操作方便、安全、省力。（4）简 结构简单紧凑，有足够的刚性和强度，且便于制造。（5）调 夹紧力或夹紧行程在一定范围内可以进行调节和补偿。2、夹紧力和夹紧时的注意事项、讲解板书重点讲解板书教 案 用 纸 附 页 教 学 内 容、方 法 和 过 程附 记夹紧装置在夹紧时是否安全、可靠、是否破坏工件的定位，决定于夹紧力的大小、方向和作用点是否适当、合理。（1）夹紧力的大小夹紧时，夹紧力的大小要适当，既要保证工件在加工过程中的位置不发生变化，又要使工件不产生过大的夹紧变形。夹紧力的大小可以计算。（2）夹紧力的方向1）夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应垂直于主要定位基面。2）夹紧力的方向应尽量有利于减小夹紧力。3）夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。（3）夹紧力的作用点夹紧力作用点的选择，对保证工件定位可靠、防止夹紧变形有很大影响，选择时应注意以下几个方面：1）夹紧力作用点应落在定位元件的支承范围内，否则工件易产生变形或不稳固。2）夹紧力作用点应选在工件刚性较好的部位上，以减小工件变形。3）夹紧力作用点应尽量靠近加工表面，可使切削力对此夹紧点的力矩较小，防止或减小工件振动。3、机床夹具中常用的夹紧装置（1）、斜楔夹紧机构缺点：斜楔夹紧机构产生的夹紧力较小，且夹紧费时、费力。应用：只有在要求夹紧力不大、生产批量较小的个别情况下使用。（2）、螺旋夹紧机构优点：其结构简单，夹紧可靠，夹紧行程大，特别具有增力大、自锁性能好两大优点。缺点：夹紧和松开工件时比较费时、费力。应用：螺旋夹紧机构在生产中应用十分普遍，特别适合手动夹紧。1）螺钉夹紧机构：在简单的夹紧机构中，使用得最为广泛。2）螺母夹紧机构：当工件以孔定位时，常采用螺母来夹紧。3）螺旋压板夹紧机构：应用十分广泛，它是由螺旋机构与压板及其他机构组合而成的复合式夹紧机构。重点讲解板书讲解板书教 案 用 纸 附 页 教 学 内 容、方 法 和 过 程附 记（3）、定心夹紧机构在装夹工件过