汽车制造工艺学8

1、第第8章工件装夹与机床夹具章工件装夹与机床夹具123 38. 1工件装夹与机床夹具概述工件装夹与机床夹具概述8. 2基准问题基准问题8. 3工件定位原理及其应用工件定位原理及其应用下一页8. 4工件定位方式及定位元件工件定位方式及定位元件3 4第第8章工件装夹与机床夹具章工件装夹与机床夹具563 78. 5工件在夹具上的夹紧工件在夹具上的夹紧8. 6车床夹具车床夹具8. 7铣床夹具铣床夹具返回8. 8钻床夹具钻床夹具3 898. 9 镗镗床夹具床夹具8. 1工件装夹与机床夹具概述工件装夹与机床夹具概述8. 1工件装夹与机床夹具概述工件装夹与机床夹具概述实现汽车零件的机械加工，首先必须在机床上完

2、成工件装夹，使得工件实现汽车零件的机械加工，首先必须在机床上完成工件装夹，使得工件相对刀具保持精确定位和获得夹紧，以保证加工工序的完成和稳定的加相对刀具保持精确定位和获得夹紧，以保证加工工序的完成和稳定的加工质量。工质量。机床夹具是机床上完成工件装夹的重要工艺装置如图机床夹具是机床上完成工件装夹的重要工艺装置如图8 -1 所示的钻孔夹所示的钻孔夹具，工件在心轴、套筒端面上定位，拧紧心轴螺母，夹牢零件，然后钻具，工件在心轴、套筒端面上定位，拧紧心轴螺母，夹牢零件，然后钻头穿过钻套进行加工头穿过钻套进行加工.下一页返回8. 1工件装夹与机床夹具概述工件装夹与机床夹具概述8.1.1工件装夹要求与夹具

3、功能工件装夹要求与夹具功能 1.保证加工质量保证加工质量 工件装夹的首要任务是保证加工精度，保证被加工件的加工面与定位工件装夹的首要任务是保证加工精度，保证被加工件的加工面与定位面之间以及被加工表面之间的位置精度。用夹具装夹工件进行加工时，面之间以及被加工表面之间的位置精度。用夹具装夹工件进行加工时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹工件相对于刀具及机床的位置精度由夹 不受工人技术水平的影响，所不受工人技术水平的影响，所以工件的加工精度基本一致。以工件的加工精度基本一致。2.提高劳动生产率提高劳动生产率 使用夹具完成工件装夹，可以减少划线、找正、调整等辅助时间，且使用夹具完成工件装夹，可以减少

4、划线、找正、调整等辅助时间，且易于实现多件、多工位加工，并能提高工件刚性而允许使用较大切削用易于实现多件、多工位加工，并能提高工件刚性而允许使用较大切削用量。采用机动夹紧装置还可实现快速装夹，这对汽车零件的大批量生产量。采用机动夹紧装置还可实现快速装夹，这对汽车零件的大批量生产至关重要。至关重要。上一页 下一页返回8. 1工件装夹与机床夹具概述工件装夹与机床夹具概述 3.扩大机床使用范围扩大机床使用范围 在机床上使用夹具可使复杂加工得以简化，以打一大机床的使用范围。在机床上使用夹具可使复杂加工得以简化，以打一大机床的使用范围。如在车床上使用锁模完成锁孔工作如在车床上使用锁模完成锁孔工作;又如，

5、可使用靠模夹具在车床或铣床又如，可使用靠模夹具在车床或铣床上进行仿形加工。上进行仿形加工。 4.降低工人的劳动强度，保证安全降低工人的劳动强度，保证安全 实施多件装夹可减少夹紧次数、增加上下料装置等，从而降低工人的实施多件装夹可减少夹紧次数、增加上下料装置等，从而降低工人的劳动强度。同时还可以通过在夹具设计中采用可靠装夹和必要的防护装劳动强度。同时还可以通过在夹具设计中采用可靠装夹和必要的防护装置来保证工人操作安全置来保证工人操作安全上一页 下一页返回8. 1工件装夹与机床夹具概述工件装夹与机床夹具概述8.1.2夹具的组成夹具的组成 在前面已经介绍，在机床上完成工件装夹主要依靠机床夹具，机床夹

6、在前面已经介绍，在机床上完成工件装夹主要依靠机床夹具，机床夹具的组成将围绕夹具功能的实现而设定具的组成将围绕夹具功能的实现而设定(如如图图8 -2所示所示)，其主要组成如下，其主要组成如下: 1.定位元件定位元件 用来确定工件在机床夹具中正确位置的元件称为定位元件。定位元件用来确定工件在机床夹具中正确位置的元件称为定位元件。定位元件上必须有其相应的定位面直接与工件基准面发生接触。机床夹具的定位上必须有其相应的定位面直接与工件基准面发生接触。机床夹具的定位面是指定位元件上的一个平面、外圆柱面、圆孔或组合表面，而基准面面是指定位元件上的一个平面、外圆柱面、圆孔或组合表面，而基准面则是指工件形体上的

7、表面，绝不能把机床夹具的定位面与工件的基准面则是指工件形体上的表面，绝不能把机床夹具的定位面与工件的基准面混为一谈。混为一谈。 夹具常见定位元件包括支承钉、支承板、夹具常见定位元件包括支承钉、支承板、v形块和圆柱销等，而支承形块和圆柱销等，而支承钉表面和钉表面和v形块表面均为定位面。夹具的定位元件应采用较好的材料制形块表面均为定位面。夹具的定位元件应采用较好的材料制造，以保证其具有良好的耐磨性和使用寿命造，以保证其具有良好的耐磨性和使用寿命.上一页 下一页返回8. 1工件装夹与机床夹具概述工件装夹与机床夹具概述 2.夹紧装置夹紧装置 夹紧装置是将工件压紧夹牢，确保其在加工过程中不因受外力作用而

8、夹紧装置是将工件压紧夹牢，确保其在加工过程中不因受外力作用而破坏定位的装置。它由夹紧元件、夹紧机构和动力装置组成，如破坏定位的装置。它由夹紧元件、夹紧机构和动力装置组成，如图图8一一2所示的手柄。所示的手柄。 3.对刀装置对刀装置 对刀装置是确定或引导刀具与工件被加工面之间位置的元件，如图对刀装置是确定或引导刀具与工件被加工面之间位置的元件，如图8一一2所示的对刀块。所示的对刀块。 4.连接元件连接元件 连接元件是能够确保夹具在机床上有正确位置的元件，如图连接元件是能够确保夹具在机床上有正确位置的元件，如图8一一2所示所示的定向键。的定向键。上一页 下一页返回8. 1工件装夹与机床夹具概述工件

9、装夹与机床夹具概述 5.夹具体夹具体 夹具体是将夹具所有零部件连接成为一个整体的基础构件，如图夹具体是将夹具所有零部件连接成为一个整体的基础构件，如图8一一2所示的所示的夹具体。夹具体。 6.其他装置其他装置 其他装置是指根据工件的某些特殊加工要求而设置的装置，如分度装置、靠其他装置是指根据工件的某些特殊加工要求而设置的装置，如分度装置、靠模装置和上下料装置等。模装置和上下料装置等。8.1.3夹具的分类夹具的分类 机床夹具按使用范围分为通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行机床夹具按使用范围分为通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具五种基本类型。夹具五种基本类型。 1.通用夹具

10、通用夹具 车床上三爪卡盘、四爪单动卡盘，铣床上平口钳、分度头、回转台等均属于车床上三爪卡盘、四爪单动卡盘，铣床上平口钳、分度头、回转台等均属于通用夹具。通用夹具一般已标准化，市场上可以买到。通用夹具特点是适应性通用夹具。通用夹具一般已标准化，市场上可以买到。通用夹具特点是适应性强，但生产效率低，主要适用于单件小批量生产。强，但生产效率低，主要适用于单件小批量生产。上一页 下一页返回8. 1工件装夹与机床夹具概述工件装夹与机床夹具概述 2.专用夹具专用夹具 专用夹具是针对某一零件某一道工序专门设计的。其特点是结构紧凑，专用夹具是针对某一零件某一道工序专门设计的。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、

11、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率。但其设操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率。但其设计制造周期较长，制造费用较高，计制造周期较长，制造费用较高，当产品变更时，夹具将无法再使用，其只适用于产品固定且批量较大的当产品变更时，夹具将无法再使用，其只适用于产品固定且批量较大的生产。针对汽车生产，本章将重点讨论专用夹具。生产。针对汽车生产，本章将重点讨论专用夹具。 3.成组夹具成组夹具 成组夹具是用于相似零件成组加工的夹具。成组夹具是用于相似零件成组加工的夹具。 4.组合夹具组合夹具 组合夹具是由一套完全标准化的元件根据零件的加工要求拼装而成的组合夹具是由一套完全标准化的元件根据

12、零件的加工要求拼装而成的夹具。其特点是灵活多变，通用性强，制造周期短，元件可以重复使用，夹具。其特点是灵活多变，通用性强，制造周期短，元件可以重复使用，适合于新产品试制和单件小批量生产。适合于新产品试制和单件小批量生产。上一页 下一页返回8. 1工件装夹与机床夹具概述工件装夹与机床夹具概述5.随行夹具随行夹具随行夹具是指在加工自动线上所使用的夹具，它可载着工件移动到相关随行夹具是指在加工自动线上所使用的夹具，它可载着工件移动到相关工位。工位。 夹具按所使用的机床不同还可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、锁夹具按所使用的机床不同还可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、锁床夹具、磨床夹具和齿轮机床夹

13、具等。根据夹紧动力源不同也可将其分床夹具、磨床夹具和齿轮机床夹具等。根据夹紧动力源不同也可将其分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具和磁力夹具等。为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具和磁力夹具等。上一页返回8. 2基准问题基准问题8. 2. 1基准的概念基准的概念 工件是由若干空间点、线、面所构成的几何实体，其形状、线、面间工件是由若干空间点、线、面所构成的几何实体，其形状、线、面间的相互位置关系，包括尺寸大小、平行度、同轴度等。基准问题。那什的相互位置关系，包括尺寸大小、平行度、同轴度等。基准问题。那什么叫基准呢么叫基准呢? 基准是指用来确定工件几何要素间的几何关系所依据的那些基准是

14、指用来确定工件几何要素间的几何关系所依据的那些位置与尺寸决定于所有点、这里必须提出一个几何性的点、线、面位置与尺寸决定于所有点、这里必须提出一个几何性的点、线、面(参考参考系系)。8. 2. 2基准的分类基准的分类根据基准作用的不同，其可分为设计基准和工艺基准两大类。根据基准作用的不同，其可分为设计基准和工艺基准两大类。1.设计基准设计基准设计基准即设计图样上所选用的基准示的轴线、平面设计基准即设计图样上所选用的基准示的轴线、平面A和和C，它们都是，它们都是设计基准如设计基准如图图8一一3 (a)所示的球心所示的球心0和图和图8一一3 (b)所，其中所，其中A, C互为设互为设计基准计基准下一

15、页返回8. 2基准问题基准问题 2.工艺基准及其分类工艺基准及其分类 工艺基准即机械加工工艺过程中所采用的基准。工艺基准按用途不同工艺基准即机械加工工艺过程中所采用的基准。工艺基准按用途不同分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准四种。分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准四种。 (1)工序基准工序基准加工工序图上的基准加工工序图上的基准(见见图图8 - 4) 工序基准用以确定本工序加工表面加工后必须保证的尺寸、形状与位工序基准用以确定本工序加工表面加工后必须保证的尺寸、形状与位置。置。 工序基准应尽可能与设计基准重合。为使定位或试切测量方便，工序工序基准应尽可能与设计基准重合。为使定位

16、或试切测量方便，工序基准可与定位基准或测量基准重合，这种原则称为基准重合原则。基准可与定位基准或测量基准重合，这种原则称为基准重合原则。 (2)定位基准定位基准加工时用作工件定位的基准加工时用作工件定位的基准 定位基准由实际存在的端面或内外圆柱面定位基准由实际存在的端面或内外圆柱面(体现假想的内、外圆柱轴体现假想的内、外圆柱轴线线)作为定位基面。如作为定位基面。如图图8一一5所示的所示的C面和面和D面。定位基准面。定位基准(基面基面)又有粗又有粗基准和精基准之分。基准和精基准之分。下一页返回上一页8. 2基准问题基准问题(3)测量基准测量基准用以测量被加工表面尺寸和位置的基准用以测量被加工表面

17、尺寸和位置的基准图图8一一6(a )段段2的径向跳动的径向跳动)中以圆柱面素线作为测量基准。图中以圆柱面素线作为测量基准。图8 -6 (b)所所示为在示为在V形铁上测量轴，轴颈形铁上测量轴，轴颈1和轴颈和轴颈2的共同轴线的共同轴线3是测量基准是测量基准(4)装配基准装配基准装配时用以确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的装配时用以确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准基准图图8-7(a)所示为以所示为以A端面和轴颈面为装配基准面端面和轴颈面为装配基准面;图图8一一7 (b)所示的倒挡所示的倒挡齿轮齿轮2则以壳体则以壳体1右端内端面和内孔表面为装配基准面。右端内端面和内孔表面为装配基准面

18、。上一页返回8. 3工件定位原理及其应用工件定位原理及其应用 8. 3. 1工件的六点定位原理工件的六点定位原理 1.工件的自由度工件的自由度 任何工件任何工件(自由刚体自由刚体)在空间直角坐标系中均有在空间直角坐标系中均有6个活动的可能性，即沿个活动的可能性，即沿轴轴X、Y,Z方向的移动自由度方向的移动自由度 ; 绕轴绕轴X、Y,Z的转动自由度的转动自由度 理论上统一将工件某个方向活动的可能性称为一个自理论上统一将工件某个方向活动的可能性称为一个自由度，那么，工件在空间就可能具有由度，那么，工件在空间就可能具有6个自由度，即个自由度，即 ，如如图图8一一8所示。所示。 2.六点定位原理六点定

19、位原理(六点定位规则六点定位规则) 用合理分布的用合理分布的6个支承点限制工件的个支承点限制工件的6个自由度，即给定相应的个自由度，即给定相应的6个约个约束，就此确定其空间唯一确切位置，此称为六点定位原理或六点定位规束，就此确定其空间唯一确切位置，此称为六点定位原理或六点定位规则。如则。如图图8一一9所示。所示。为保证加工精度要求，常见加工工件形式所应限制的自由度见为保证加工精度要求，常见加工工件形式所应限制的自由度见表表8-1.下一页返回8. 3工件定位原理及其应用工件定位原理及其应用 3.应用六点定位原理的注意事项应用六点定位原理的注意事项 夹具中的实际定位支承并非几何学中的点、线、面，可

20、用窄长平面夹具中的实际定位支承并非几何学中的点、线、面，可用窄长平面(条形条形)替代直线替代直线(见见图图8-10(b) I、II)，用小平面替代点，用小平面替代点(见图见图8一一l0(b) )。定位时，要求支承点与工件定位基准面始终保持接触，这样才能限制自定位时，要求支承点与工件定位基准面始终保持接触，这样才能限制自由度，起到定位约束作用。一般来说，支承点的定位作用不受力的影响。由度，起到定位约束作用。一般来说，支承点的定位作用不受力的影响。外力作用将通过夹紧装置对工件实施夹紧。外力作用将通过夹紧装置对工件实施夹紧。上一页 下一页返回8. 3工件定位原理及其应用工件定位原理及其应用8. 3.

21、 2工件正确定位应限制的自由度工件正确定位应限制的自由度 工件在夹具中的定位，归属于工序定位，即要求将前后工件能够准确工件在夹具中的定位，归属于工序定位，即要求将前后工件能够准确定置在一定工位上完成所有工序内容。工件定位只需限制对加工精度有定置在一定工位上完成所有工序内容。工件定位只需限制对加工精度有影响的自由度，并非影响的自由度，并非6个自由度必须全部被限制。因此，工件的自由度个自由度必须全部被限制。因此，工件的自由度可以被分为第一类自由度和第二类自由度。第一类自由度为保证加工要可以被分为第一类自由度和第二类自由度。第一类自由度为保证加工要求而必须限制的自由度求而必须限制的自由度;第二类自由

22、度为与加工精度要求无关紧要的自由第二类自由度为与加工精度要求无关紧要的自由度。对第二类自由度是否实施限制，应根据工件承受切削力、夹紧力和度。对第二类自由度是否实施限制，应根据工件承受切削力、夹紧力和刀具在工件加工表面运行工作行程范围来考虑。刀具在工件加工表面运行工作行程范围来考虑。上一页 下一页返回8. 3工件定位原理及其应用工件定位原理及其应用8. 3. 3关于几种工件定位的定义关于几种工件定位的定义 1.完全定位完全定位 完全定位，即已不重复地限制了工件完全定位，即已不重复地限制了工件6个自由度的定位。当工件在个自由度的定位。当工件在X、Y,Z:三个坐标方向均有尺寸要求或位置精度要求时，一

23、般采用完全定位，三个坐标方向均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用完全定位，如长方体上铣不通槽。如长方体上铣不通槽。 2.不完全定位不完全定位 根据工件加工要求，不需要限制工件全部自由度的定位方式称为不完根据工件加工要求，不需要限制工件全部自由度的定位方式称为不完全定位。如图全定位。如图8 -12所示均为不完全定位。所示均为不完全定位。 3.欠定位欠定位 第一类自由度未被完全限制的工件定位即为欠定位。因为欠定位无法第一类自由度未被完全限制的工件定位即为欠定位。因为欠定位无法保证加工要求，故零件机械加工中绝不允许有欠定位现象发生。保证加工要求，故零件机械加工中绝不允许有欠定位现象发生。上一页 下

24、一页返回8. 3工件定位原理及其应用工件定位原理及其应用如如图图8一一11所示在长方体上铣槽，如了未限制，就不能保证槽底与工件所示在长方体上铣槽，如了未限制，就不能保证槽底与工件下底面的距离尺寸要求下底面的距离尺寸要求;如果如果x或了未限制，同样就不能保证槽底面与工或了未限制，同样就不能保证槽底面与工件底面的平行度要求。件底面的平行度要求。 4.过定位过定位 过定位也称重复定位或超定位，属于多个定位元件重复限制同一个自过定位也称重复定位或超定位，属于多个定位元件重复限制同一个自由度的定位现象。如由度的定位现象。如图图8一一13所示，工件上平面对所示，工件上平面对A面有垂直度公差要求，面有垂直度

25、公差要求，若用夹具两个大平面若用夹具两个大平面A, B定位，则定位，则A面限制了工件了、了、了三个自由面限制了工件了、了、了三个自由度，度，B面被限制了工件了、了、了三个自由度，其中自由度了被面被限制了工件了、了、了三个自由度，其中自由度了被A, B面面同时重复限制，这显然是一种过定位。同时重复限制，这显然是一种过定位。 过定位容易出现定位干扰，产生加工误差。通常情况下应该尽可能消过定位容易出现定位干扰，产生加工误差。通常情况下应该尽可能消除或减少过定位现象。要消除或减少过定位现象，建议采取以下措施或除或减少过定位现象。要消除或减少过定位现象，建议采取以下措施或方法方法:上一页 下一页返回8.

26、 3工件定位原理及其应用工件定位原理及其应用 方案一方案一:改变定位元件结构。如缩小定位元件工作面的接触长度或减改变定位元件结构。如缩小定位元件工作面的接触长度或减小定位元件的配合尺寸，增大配合间隙等，如小定位元件的配合尺寸，增大配合间隙等，如图图8一一14 (a)所示。所示。 方案二方案二:提高工件定位基准及定位元件工作表面间的位置精度。如把提高工件定位基准及定位元件工作表面间的位置精度。如把定位面的接触改为线接触等。定位面的接触改为线接触等。 方案三方案三:采用菱形销采用菱形销(削边销削边销)，即常在采用，即常在采用“一面两孔一面两孔”组合定位时，组合定位时，将两定位销中的一个改制成菱形销

27、将两定位销中的一个改制成菱形销(削边销削边销)。菱形销的长轴与两孔中心。菱形销的长轴与两孔中心连线垂直，如图连线垂直，如图8一一14 (b)所示。这样既可保证机床夹具定位的准确性，所示。这样既可保证机床夹具定位的准确性，又不致使工件出现过定位现象又不致使工件出现过定位现象 过定位是否允许存在，要视具体情况而定。如果工件定位基准面经机械过定位是否允许存在，要视具体情况而定。如果工件定位基准面经机械加工后，其形状、尺寸、位置精度较高，则可允许过定位存在且具有必加工后，其形状、尺寸、位置精度较高，则可允许过定位存在且具有必要性要性上一页返回8. 4工件定位方式及定位元件工件定位方式及定位元件 机械夹

28、具中常用的定位方式有平面、外圆、内孔和机械夹具中常用的定位方式有平面、外圆、内孔和V形块等，而这些形块等，而这些定位方式则由定位元件来实现。定位元件的结构不仅要保证工件定位要定位方式则由定位元件来实现。定位元件的结构不仅要保证工件定位要求，也要适应定位元件自身的制造和装配要求等。一般来说，对于夹具求，也要适应定位元件自身的制造和装配要求等。一般来说，对于夹具定位元件的设计，需要满足下列要求定位元件的设计，需要满足下列要求: 定位元件的精度要与工件加工精度相匹配。定位元件的精度要与工件加工精度相匹配。 要有足够的刚度。要有足够的刚度。 具有良好的耐磨性具有良好的耐磨性下一页返回8. 4工件定位方

29、式及定位元件工件定位方式及定位元件8. 4. 1平面定位平面定位 平面定位是夹具中最常见的定位方式，它由支承钉和支承板实现，支平面定位是夹具中最常见的定位方式，它由支承钉和支承板实现，支承元件通常有固定式、可调式和浮动式三类。承元件通常有固定式、可调式和浮动式三类。 1.固定支承固定支承 固定支承一般用于已加工平面的定位。固定支承一般用于已加工平面的定位。 支承钉有平头式、球头式、锯齿头式和套筒式四种形式，如图支承钉有平头式、球头式、锯齿头式和套筒式四种形式，如图s一巧一巧所示。平头支承钉用于精基准，并要求在安装后磨削一次，其精度较高所示。平头支承钉用于精基准，并要求在安装后磨削一次，其精度较

30、高;球头支承钉用于粗基准球头支承钉用于粗基准;锯齿头支承钉由于易积存铁屑而影响定位，故通锯齿头支承钉由于易积存铁屑而影响定位，故通常用于侧面定位常用于侧面定位;套筒式便于支承钉磨损后更换，同时保护了底板零件不套筒式便于支承钉磨损后更换，同时保护了底板零件不被磨损，多用于大量生产。支承钉与底板连接根部采用退刀槽结构是为被磨损，多用于大量生产。支承钉与底板连接根部采用退刀槽结构是为了保证其自身定位牢靠。了保证其自身定位牢靠。上一页 下一页返回8. 4工件定位方式及定位元件工件定位方式及定位元件 支承板有无槽和有槽两种结构形式，如支承板有无槽和有槽两种结构形式，如图图8一一16所示，拟用螺钉与下所示

31、，拟用螺钉与下底板固定。无槽式支承板内埋头螺钉处容易积存铁屑，故常用于侧面定底板固定。无槽式支承板内埋头螺钉处容易积存铁屑，故常用于侧面定位或顶面定位。有槽式支承板结构主要用于避免积存铁屑，同时可以减位或顶面定位。有槽式支承板结构主要用于避免积存铁屑，同时可以减小支承面积，且其定位表面的精度较高。小支承面积，且其定位表面的精度较高。 固定支承钉与夹具底座一般采用固定支承钉与夹具底座一般采用H7/m6配合。带套筒者与套筒采用配合。带套筒者与套筒采用H7/js6配合。配合。 其使用材料与制造工艺要求如下其使用材料与制造工艺要求如下:对于直径对于直径d 12mm的的支承钉或支承板，可采用支承钉或支承

32、板，可采用T7 A钢钢+淬火处理淬火处理;对于对于d12mm的支承钉或支承板，则采用的支承钉或支承板，则采用20钢钢+渗碳淬火。渗碳淬火。渗碳层深度要求达到渗碳层深度要求达到0. 8 2. 2mm，表面硬度，表面硬度6064HRC。当同时使用。当同时使用两个以上支承钉或支承板时，为了保证其工作面保持在同一个平面上，两个以上支承钉或支承板时，为了保证其工作面保持在同一个平面上，装配后应将其顶面增加一次终磨。装配后应将其顶面增加一次终磨。 支承钉与支承板的结构、尺寸均已标准化支承钉与支承板的结构、尺寸均已标准化.设计时可杳阅有关国家标准设计时可杳阅有关国家标准手册、手册、上一页 下一页返回8. 4

33、工件定位方式及定位元件工件定位方式及定位元件 2.可调支承可调支承 可调支承多用于未加工平面的定位，以调节和补偿毛坯尺寸误差。一可调支承多用于未加工平面的定位，以调节和补偿毛坯尺寸误差。一般要求每加工一批毛坯需要调整一次。般要求每加工一批毛坯需要调整一次。图图8一一17所示为所示为4种可调支承的基种可调支承的基本形式，均由螺钉及螺母组成，其支承高度调整后，用螺母锁紧。平头本形式，均由螺钉及螺母组成，其支承高度调整后，用螺母锁紧。平头式支承适用于表面质量较好的毛坯式支承适用于表面质量较好的毛坯;球头、可调球头式支承能自动适应工球头、可调球头式支承能自动适应工件定位基准面位置变化，但结构复杂件定位

34、基准面位置变化，但结构复杂;水平式支承适用于侧面支承。水平式支承适用于侧面支承。 3.浮动支承浮动支承 在定位过程中，浮动支承能自动适应工件定位基准面位置的变化。浮在定位过程中，浮动支承能自动适应工件定位基准面位置的变化。浮动支承能增加与丁件定位面的接触点数口，使接触应力减少。多点支承动支承能增加与丁件定位面的接触点数口，使接触应力减少。多点支承只限制一个自由度，多用于刚性不足戈毛坯表面、断续平面、阶梯表面、只限制一个自由度，多用于刚性不足戈毛坯表面、断续平面、阶梯表面、带有角度误差平面的定位如带有角度误差平面的定位如图图8-18所示所示上一页 下一页返回8. 4工件定位方式及定位元件工件定位

35、方式及定位元件 4.辅助支承辅助支承 辅助支承是在工件定位后参与支承的元件，它不起定位作用。切削过辅助支承是在工件定位后参与支承的元件，它不起定位作用。切削过程中，有时为了提高工件的刚度和定位稳定性，常采用辅助支承。如图程中，有时为了提高工件的刚度和定位稳定性，常采用辅助支承。如图8一一19所示零件，被加工面距定位基准和夹紧点比较远，且加工部位处所示零件，被加工面距定位基准和夹紧点比较远，且加工部位处于悬臂状态，刚性差，加工时易出现变形和振动，因此必须在加工面附于悬臂状态，刚性差，加工时易出现变形和振动，因此必须在加工面附近设置辅助支承。近设置辅助支承。 如如图图8一一20所示，有三种辅助支承

36、。图所示，有三种辅助支承。图8一一20 ( a)所示支承形式的结所示支承形式的结构最简单，其依靠旋转支承的摩擦力而带动工件。图构最简单，其依靠旋转支承的摩擦力而带动工件。图8一一20 ( b )所示支所示支承形式避免了上述不足，获得了支承稳固的良好效果。图承形式避免了上述不足，获得了支承稳固的良好效果。图8 - 20 (a)和图和图8 - 20 (b)两类辅助支承均用于小批量生产。图两类辅助支承均用于小批量生产。图8一一20 ( c)所示支承为推所示支承为推力式辅助支承，用于大批量生产。力式辅助支承，用于大批量生产。上一页 下一页返回8. 4工件定位方式及定位元件工件定位方式及定位元件8. 4

37、. 2外圆定位外圆定位工件以外圆柱面作定位基准时，根据其外圆柱面的完整程度、加工要求工件以外圆柱面作定位基准时，根据其外圆柱面的完整程度、加工要求和安装方式，可以采用诸如和安装方式，可以采用诸如v形块、定位套、半圆套及圆锥套的定位方形块、定位套、半圆套及圆锥套的定位方式其中以式其中以v形块最为常见形块最为常见 1. V形块形块 V形块定位具有下列特点。首先是定位时的对中性好，可用于非完整形块定位具有下列特点。首先是定位时的对中性好，可用于非完整外圆表面定位，应用范围较广。其次是不论定位基准是否经过加工，不外圆表面定位，应用范围较广。其次是不论定位基准是否经过加工，不论是完整的圆柱面还是局部圆弧

38、面，均可采用论是完整的圆柱面还是局部圆弧面，均可采用V形块定位。形块定位。 V形块有长短之分，长形块有长短之分，长V形块限制形块限制4个自由度，而短个自由度，而短V形块限制形块限制2个自由个自由度。度。 V形块是常用的外圆定位元件。形块是常用的外圆定位元件。V形块两斜面的夹角形块两斜面的夹角a一般取一般取60 , 90 或或120 ，其中，其中90 应用用最多。应用用最多。90 V形块结构已标准化，如形块结构已标准化，如图图8一一21所示。所示。 V形块的材料一般用形块的材料一般用20钢，需要渗碳深度达钢，需要渗碳深度达0. 8一一1. 2mm，淬火硬度，淬火硬度为为60一一64HBC上一页

39、下一页返回8. 4工件定位方式及定位元件工件定位方式及定位元件 2.定位套定位套 工件以定位套定位的方法一般适用于精基准定位。定位套筒结构如工件以定位套定位的方法一般适用于精基准定位。定位套筒结构如图图8一一22所示。图所示。图8 - 22 (a)所示为短定位套定位，套筒孔限制工件所示为短定位套定位，套筒孔限制工件2个自由个自由度，图度，图8 -22 (b)所示为长定位套定位，套筒孔限制工件所示为长定位套定位，套筒孔限制工件4个自由度。个自由度。 定位套一般安装在夹具底板上，用以支承外圆表面。其好处在于定位定位套一般安装在夹具底板上，用以支承外圆表面。其好处在于定位套筒被磨损后可以进行更换。如

40、果直接在底板上打孔定位，则将造成定套筒被磨损后可以进行更换。如果直接在底板上打孔定位，则将造成定位孔被磨损后必须更换底板，致使成本明显增加。位孔被磨损后必须更换底板，致使成本明显增加。 3.外圆定心夹紧机构外圆定心夹紧机构 外圆定心夹紧机构既能定心又能夹紧。外圆定心夹紧机构既能定心又能夹紧。图图8一一23所示为拉式锥面刀柄所示为拉式锥面刀柄定心夹紧结构，锥孔限定定心夹紧结构，锥孔限定5个自由度个自由度上一页 下一页返回8. 4工件定位方式及定位元件工件定位方式及定位元件8. 4. 3圆孔定位圆孔定位 工件以圆孔定位的常用定位元件有圆柱销、圆锥销和定位心轴等。圆工件以圆孔定位的常用定位元件有圆柱

41、销、圆锥销和定位心轴等。圆孔定位还经常与平面定位联合使用孔定位还经常与平面定位联合使用.1.圆柱销圆柱销几种常用的圆柱销定如几种常用的圆柱销定如图图8一一24所示所示 2.圆锥销圆锥销 在加工套筒、空心轴等工件时，也经常用到圆锥销，如在加工套筒、空心轴等工件时，也经常用到圆锥销，如图图8一一25所示。所示。图图8一一25 ( a )所示圆锥销定位形式用于粗基准，图所示圆锥销定位形式用于粗基准，图8一一25 ( b )所示圆锥所示圆锥销定位形式用于精基准。圆锥销限制了工件销定位形式用于精基准。圆锥销限制了工件3个自由度。工件在单个圆个自由度。工件在单个圆锥销上定位容易倾斜，所以圆锥销一般与其他定

42、位元件组合定位。如锥销上定位容易倾斜，所以圆锥销一般与其他定位元件组合定位。如图图8 - 26所示，工件以底面作为主要定位基面，采用活动圆锥销，只限制所示，工件以底面作为主要定位基面，采用活动圆锥销，只限制了和了两个转动自由度，即使工件的孔径变化较大，也能保证准确定位。了和了两个转动自由度，即使工件的孔径变化较大，也能保证准确定位。上一页 下一页返回8. 4工件定位方式及定位元件工件定位方式及定位元件 3.定位心轴定位心轴 定位心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿轮加工，定位心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿轮加工，常见有圆柱心轴和圆锥心轴等结构形式。常见有圆柱心轴和

43、圆锥心轴等结构形式。 图图8 - 27所示为间隙配合圆柱心轴，其定位精度不高，但装卸工件方所示为间隙配合圆柱心轴，其定位精度不高，但装卸工件方便。便。 图图8一一28所示为过盈配合圆柱心轴，常用于对定心精度要求高的场合。所示为过盈配合圆柱心轴，常用于对定心精度要求高的场合。当工件孔的长径比当工件孔的长径比LlD1时，工作部分可允许略带锥度。时，工作部分可允许略带锥度。 如如图图8 - 29所示为某工件在圆锥心轴上定位的情形。定位时，圆锥孔所示为某工件在圆锥心轴上定位的情形。定位时，圆锥孔和圆锥心轴的锥度相同，因此定心精度与角向定位精度均较高，而轴向和圆锥心轴的锥度相同，因此定心精度与角向定位精

44、度均较高，而轴向定位精度取决于工件孔和心轴的尺寸精度。圆锥心轴可单独限制除绕其定位精度取决于工件孔和心轴的尺寸精度。圆锥心轴可单独限制除绕其二轴线转动的自由度二轴线转动的自由度x之外的其他之外的其他5个自由度个自由度上一页 下一页返回8. 4工件定位方式及定位元件工件定位方式及定位元件8. 4. 5定位误差分析定位误差分析 在机床夹具设计中，应当分析与计算定位误差。在机床夹具设计中，应当分析与计算定位误差。 所谓定位误差是指工件定位中所造成的加工面相对工序基准的位置误所谓定位误差是指工件定位中所造成的加工面相对工序基准的位置误差。造成定位误差的主要因素来自基准不重合误差和定位副制造误差。差。造

45、成定位误差的主要因素来自基准不重合误差和定位副制造误差。 定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差称为基准不重合误差，定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差称为基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量。定位副制造即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量。定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差又称为基准位移误差，即定位基准误差及其配合间隙所引起的定位误差又称为基准位移误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量上一页 下一页返回8. 4工件定位方式及定位元件工件定位方式及定位元件 1.基准不重合误差基准不重

46、合误差 定位基准与设计基准不一致所引起的定位误差称基准不重合误差，即定位基准与设计基准不一致所引起的定位误差称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以不表示。工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以不表示。 如如图图8一一30所示零件，设。为已加工面，所示零件，设。为已加工面，f和和g为待加工面。在加工为待加工面。在加工f面面时若选。面为定位基准，则时若选。面为定位基准，则f面的设计基准和定位基准都是面的设计基准和定位基准都是面，基准重面，基准重合，没有基准不重合误差，尺寸合，没有基准不重合误差，尺寸A的制造公差为几。的制造公差为几。 为获得尺寸为获得

47、尺寸B，在加工，在加工g面时可有两种方案面时可有两种方案:上一页 下一页返回8. 4工件定位方式及定位元件工件定位方式及定位元件 加工时选用加工时选用f面作为定位基准，定位基准与设计基准重合，没有基面作为定位基准，定位基准与设计基准重合，没有基准不重合误差，尺寸准不重合误差，尺寸B的制造公差为的制造公差为TB 选用选用e面作为定位基准来加工面作为定位基准来加工g面，将带来基准不重合误差。也就是面，将带来基准不重合误差。也就是说，工序尺寸说，工序尺寸c是直接得到的，尺寸是直接得到的，尺寸B是间接得到的。由于定位基准。与是间接得到的。由于定位基准。与设计基准设计基准C不重合，尺寸不重合，尺寸B的两

48、个基准均存在加工误差，其值为的两个基准均存在加工误差，其值为TB 。由。由此出现基准不重合误差此出现基准不重合误差:需要指出，如果零件中某一个尺寸有两个设计基准，并按两个设计基准需要指出，如果零件中某一个尺寸有两个设计基准，并按两个设计基准分别加工，那么，该尺寸必然存在有两个误差。若以其中一个基准作为分别加工，那么，该尺寸必然存在有两个误差。若以其中一个基准作为定位基准来加工另一个基准，则该尺寸只有一个误差。因此，应尽量采定位基准来加工另一个基准，则该尺寸只有一个误差。因此，应尽量采用基准重合原则进行定位。用基准重合原则进行定位。上一页 下一页返回8. 4工件定位方式及定位元件工件定位方式及定

49、位元件 2.基准位置误差基准位置误差 定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，称基准位定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，称基准位置误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量。置误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量。 如如图图8 -31所示工件的孔被装夹在水平放置的心轴上铣削平面，要求保所示工件的孔被装夹在水平放置的心轴上铣削平面，要求保证尺寸证尺寸h由于工件的定位基面内孔由于工件的定位基面内孔D和夹具定位心轴和夹具定位心轴d1皆有制造误差，皆有制造误差，如果心轴制造得刚好为如果心轴制造得刚好为Dmin，则工件所得到的内孔刚好为，则工件

50、所得到的内孔刚好为Dmax。当工。当工件在水平放置的心轴上定位时，工件内孔与心轴将在件在水平放置的心轴上定位时，工件内孔与心轴将在P点相接触，此时点相接触，此时工件实际内孔中心的最大下移量工件实际内孔中心的最大下移量. 显然，该显然，该ab。就是定位副制造不准确而引起的误差。就是定位副制造不准确而引起的误差。上一页返回8. 5工件在夹具上的夹紧工件在夹具上的夹紧 工件在夹具上仅完成定位还不能保证机械加工的正常进行，因为它们工件在夹具上仅完成定位还不能保证机械加工的正常进行，因为它们在加工过程中会受到切削力、重力、惯性力或离心力的作用而发生位移，在加工过程中会受到切削力、重力、惯性力或离心力的作

51、用而发生位移，因此，在工件定位后必须对其夹紧并要求牢靠。这种压紧夹牢工件的机因此，在工件定位后必须对其夹紧并要求牢靠。这种压紧夹牢工件的机构称为夹紧装置。构称为夹紧装置。 1. 力源装置力源装置 力源装置是产生夹紧力的装置。常用力源装置有气压、液压、手动、磁力源装置是产生夹紧力的装置。常用力源装置有气压、液压、手动、磁力和电动等驱动方式。气压驱动的优点是不存在漏油，故环境清洁、机力和电动等驱动方式。气压驱动的优点是不存在漏油，故环境清洁、机构简单、应用较广泛，但其夹紧力较小。液压驱动装置由于漏油、装置构简单、应用较广泛，但其夹紧力较小。液压驱动装置由于漏油、装置庞大等原因一般不宜采用。手动夹紧

52、用于简单场合。庞大等原因一般不宜采用。手动夹紧用于简单场合。图图8一一32所示为一所示为一副典型的气动夹具，其力源装置是气缸副典型的气动夹具，其力源装置是气缸1.下一页返回8. 5工件在夹具上的夹紧工件在夹具上的夹紧2.传力机构传力机构传力机构位于力源和夹紧元件之间，是将原动力以一定的大小和方向传传力机构位于力源和夹紧元件之间，是将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。如递给夹紧元件的机构。如图图8一一32所示的杠杆所示的杠杆4和楔块和楔块2，它们可以改变，它们可以改变力的方向和力的大小，并具有自锁性能。力的方向和力的大小，并具有自锁性能。 3.夹紧元件夹紧元件 夹紧元件与工件直接接触

53、而完成夹紧工作，如夹紧元件与工件直接接触而完成夹紧工作，如图图8一一33所示杠杆所示杠杆4对夹对夹紧元件的要求是对工件实施夹紧时不能破坏工件的正确位置紧元件的要求是对工件实施夹紧时不能破坏工件的正确位置;夹紧力大小夹紧力大小要合适，必须防止因夹紧力过大而损伤工件表面或使工件产生过大的夹要合适，必须防止因夹紧力过大而损伤工件表面或使工件产生过大的夹紧变形紧变形;结构应简单，便于制造与维修。结构应简单，便于制造与维修。上一页 下一页返回8. 5工件在夹具上的夹紧工件在夹具上的夹紧 8. 5. 2夹紧装置的设计要求夹紧装置的设计要求 夹紧装置是夹具的重要组成部分。合理设计夹紧装置有利于保证工件夹紧装

54、置是夹具的重要组成部分。合理设计夹紧装置有利于保证工件的加工质量、提高生产率和减轻工人的劳动强度。因此，对夹紧装置应的加工质量、提高生产率和减轻工人的劳动强度。因此，对夹紧装置应该提出以下基本要求该提出以下基本要求: 夹紧过程中，不能破坏工件定位位置。夹紧过程中，不能破坏工件定位位置。 夹紧力的大小适当并稳定，以保证工件在加工过程中不产生移动或夹紧力的大小适当并稳定，以保证工件在加工过程中不产生移动或震动，且不产生过大变形和表面损伤。震动，且不产生过大变形和表面损伤。 夹紧动作准确迅速，操作方便，工作效率高。夹紧动作准确迅速，操作方便，工作效率高。 省力、安全，减轻劳动强度，改善劳动条件。省力

55、、安全，减轻劳动强度，改善劳动条件。 结构简单，便于制造与维修。结构简单，便于制造与维修。 夹紧装置的合理性是在保障、稳定工件准确定位的前提下而取决于夹夹紧装置的合理性是在保障、稳定工件准确定位的前提下而取决于夹紧力的方向、作用点和大小三个要素的科学合理。紧力的方向、作用点和大小三个要素的科学合理。上一页 下一页返回8. 5工件在夹具上的夹紧工件在夹具上的夹紧 1.夹紧力的大小夹紧力的大小 实践证明，夹紧力大小应当适当。因为夹紧力过大不仅会增大工件的实践证明，夹紧力大小应当适当。因为夹紧力过大不仅会增大工件的夹紧变形，还会加大夹紧装置尺寸，造成浪费夹紧变形，还会加大夹紧装置尺寸，造成浪费;夹紧

56、力过小会使得工件夹夹紧力过小会使得工件夹不紧，加工中工件的定位位置将被破坏，甚至可能引发安全事故。不紧，加工中工件的定位位置将被破坏，甚至可能引发安全事故。 确定夹紧力大小的方法有两种确定夹紧力大小的方法有两种:分析计算法和经验类比法。分析计算法和经验类比法。 分析计算法是根据静力平衡原理列出静力平衡方程式求得夹紧力。确分析计算法是根据静力平衡原理列出静力平衡方程式求得夹紧力。确定夹紧力时，可将夹具和工件看成一个整体，将作用在工件上的切削力、定夹紧力时，可将夹具和工件看成一个整体，将作用在工件上的切削力、重力和惯性力等视为外力。在考虑夹紧力时，为使夹紧可靠，需要乘一重力和惯性力等视为外力。在考

57、虑夹紧力时，为使夹紧可靠，需要乘一个安全系数个安全系数k。粗加工时可取。粗加工时可取k=2.53，精加工时取，精加工时取k=2.52。由于加工。由于加工过程中切削力、惯性力的作用点、方向和大小都有可能随时改变，故在过程中切削力、惯性力的作用点、方向和大小都有可能随时改变，故在计算夹紧力大小时应该充分考虑一些最不利的情况计算夹紧力大小时应该充分考虑一些最不利的情况上一页 下一页返回8. 5工件在夹具上的夹紧工件在夹具上的夹紧 2.夹紧力的方向夹紧力的方向 夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小并保证夹紧可靠。夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小并保证夹紧可靠。 图图8一一33所示为夹紧装置中夹紧力所示为夹

58、紧装置中夹紧力Q、切削力、切削力F和重力和重力G三者作用方向三者作用方向的分布及效果。如图的分布及效果。如图8 -33 (a)所示，三力方向重合，能充分利用切削力所示，三力方向重合，能充分利用切削力F和重力和重力G合成而起到夹紧作用，所需夹紧力最小，同时夹紧力的方向垂合成而起到夹紧作用，所需夹紧力最小，同时夹紧力的方向垂直于工件的主要定位基面，与工件刚度最大方向一致，工件夹紧变形小，直于工件的主要定位基面，与工件刚度最大方向一致，工件夹紧变形小，故最为合理。相反，图故最为合理。相反，图8一一33 (f)所示恰恰是切削力所示恰恰是切削力F和重力和重力G与夹紧力反与夹紧力反向，需要在平衡切削力向，

59、需要在平衡切削力F和重力和重力G后才能起到夹紧作用，显然，夹紧力将后才能起到夹紧作用，显然，夹紧力将会很大且不安全，最不合理。会很大且不安全，最不合理。上一页 下一页返回8. 5工件在夹具上的夹紧工件在夹具上的夹紧 由图由图8一一33看出，支承面在底部并处水平位置最好，支承面不宜倾斜看出，支承面在底部并处水平位置最好，支承面不宜倾斜或位于侧面、顶部。或位于侧面、顶部。 图图8一一34所示直角支座以所示直角支座以A, B面定位锁孔，要求保证孔中心线垂直于面定位锁孔，要求保证孔中心线垂直于A面。为此，应选择设计基准面。为此，应选择设计基准A面为主要定位基准，要求夹紧力面为主要定位基准，要求夹紧力F

60、J1，的，的方向垂直于方向垂直于A面。这样，无论面。这样，无论A面与面与B面有多大的垂直度误差，都能保证面有多大的垂直度误差，都能保证孔中心线与孔中心线与A面垂直。相反，如果夹紧力面垂直。相反，如果夹紧力FJ2方向垂直于方向垂直于B面，则因面，则因A, B面间有垂直度误差面间有垂直度误差(a 90或或a90 )，使得锁出的孔不垂直于，使得锁出的孔不垂直于A面而面而可能超差。可能超差。 在选择夹紧力作用方向时，一个主要口标是使工件变形尽可能小特别在选择夹紧力作用方向时，一个主要口标是使工件变形尽可能小特别是对于薄壁零件加工，一般应该考虑设计专用夹具来改变夹紧力的作用是对于薄壁零件加工，一般应该考