28第九章-机床夹具设计原理(2)wz解析

第九章机床夹具设计原理其次讲定位方式与定位元件2023/11/251山东大学机械工程学院主要内容工件以平面定位及其元件工件以圆柱孔定位及其定位元件工件以外圆柱面定位及其定位元件组合外表定位2023/11/252山东大学机械工程学院常用定位方法与定位元件机床夹具设计的首要任务是选择和设计相应的定位元件来实现工序图上〔工艺文件〕所要求的定位方案。2023/11/253山东大学机械工程学院定位元件根本要求设计定位元件时，应满足以下根本要求：具有较高的制造精度，以保证工件定位准确；耐磨性好，以延长定位元件的更换周期，提高夹具的使用寿命；应有足够的强度和刚度，以保证在夹紧力、切削力等外力作用下，不产生较大的变形而影响加工精度；工艺性好，定位元件的构造应力求简洁、合理，便于加工、装配和更换。2023/11/254山东大学机械工程学院虽然被加工工件的种类繁多，外形各异，但从它们的根本构造来看，不外乎是由平面、圆柱面、圆锥面及各种成形面所组成。工件可依据各自构造特点和工序加工精度要求，选取相应的平面、圆面、曲面或者组合外表作为定位基准。定位元件的工作外表的构造外形，必需与工件的定位基准面外形特点相适应，常用定位元件的构造和尺寸已经制定了国家机械行业标准，一般工厂也有工厂标准，对其规格、尺寸和技术要求等都做了具体规定。2023/11/255山东大学机械工程学院一、工件以平面定位及其定位元件

平面定位是工件定位中应用最普遍的定位形式。

2023/11/256山东大学机械工程学院1.定位方式

平面作为定位基准，通常依据其限制自由度的数目，分为主要支承面、导向支承面和止推支承面，如图9-6所示。2023/11/257山东大学机械工程学院主要支承面限制工件三个自由度的定位平面。常用于精度比较高的工件定位外表。当平面的精度很高时，可以直接将定位元件设计成为平面；更多的状况下，往往布置尽量放远一些的三个支承点，使工件的中心落在三个支承点之间，以保证工件定位的稳定牢靠。导向支承面限制工件两个自由度的定位平面。该平面常常做成窄长面；在工件定位外表精度不高时，甚至将窄长面的中间局部切除，只保存远端位置上的短面，以确保定位效果的全都性。止推支承面限制一个自由度的平面。这时，为了确保定位准确，往往将平面面积作的尽可能小。三类支承面2023/11/258山东大学机械工程学院2.定位元件

平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有主要支承和帮助支承。(1)主要支承用来限制工件的自由度，起定位作用的支承。

1)固定支承：固定支承有支承钉和支承板两种形式。它们在使用过程中，固定不动。

国家行业标准规定了三种形式的支承钉和两种形式的支承板。在实际应用中，还可以依据需要设计非标准构造支承钉和支承板，如台阶式支承板、圆形支承板、三角形支承板等。2023/11/259山东大学机械工程学院支承钉：A型平头〔精基准〕；B型球头〔粗基准〕；C型齿纹头〔侧面防滑〕标准支承钉(JB/T8029.2-1999)2023/11/2510山东大学机械工程学院支承板(JB/T8029.1-1999)支承板：A型无斜槽〔侧面、顶面〕；B型带槽〔底面〕2023/11/2511山东大学机械工程学院2)可调支承：多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批毛坯误差2023/11/2512山东大学机械工程学院可调支承的工作位置，一经调整适宜后需要锁紧，防止支承点的位置发生变化，作用相当于固定支承。留意：2023/11/2513山东大学机械工程学院用可调支承加工相像件2023/11/2514山东大学机械工程学院3)浮动支承(或自位支承)：支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应，只限制一个自由度，即一点定位。提高了工件的装夹刚度和定位稳定性。2023/11/2515山东大学机械工程学院用来提高工件的装夹刚度和定位稳定性，不起定位作用的支承。(2)帮助支承常见的帮助支承构造如图9-10所示。图a是螺旋式帮助支承，图b是自位式自动调整支承(JB/T8026.7-1999)；图c是推引式帮助支承。2023/11/2516山东大学机械工程学院帮助支承是在工件定位或定位夹紧后参与作用，不起定位作用。有调整和锁紧机构。帮助支承的特点留意：在工件定位后才与工件接触，然后锁紧，否则会产生过定位。例如：2023/11/2517山东大学机械工程学院图a拧动螺母进展调整，螺杆本身有自锁性能；图b靠弹簧力自动调整，通过支承1与顶柱3上7°～10°斜面自锁；图c推动手柄调整，支承5与楔块和半圆键锁紧。2023/11/2518山东大学机械工程学院二、工件以圆柱孔定位

及其定位元件

以工件的圆柱孔作为定位基面，定位牢靠，使用便利，在实际生产中获得广泛使用。2023/11/2519山东大学机械工程学院齿轮、气缸套、杠杆类工件，常以孔的中心线作为定位基准。1.定位方法常用的定位方法有：在圆柱体上定位；在圆锥体上定位；在定心夹紧机构中定位等。2023/11/2520山东大学机械工程学院工件以圆孔为定位基面与定位元件多是圆柱面与圆柱面协作。具体定位限制的工件自由度数，不仅与两者之间的协作性质有关，同时依据定位基准孔与定位元件的协作长度L与直径D的比值L/D大小分为两种情形：当L/D>1~1.5时，为长销定位，相当于四个定位支承点，限制工件的四个自由度，能够确定孔的中心线位置。假设L/D<1，为短销定位，相当于两个定位支承点，限制工件的两个自由度，只能确定孔的中心点的位置。2023/11/2521山东大学机械工程学院工件以圆柱孔定位大都属于定心定位〔定位基面为内孔外表，定位基准为孔的轴线〕，夹具上相应的定位元件是心轴和定位销。2.定位元件

2023/11/2522山东大学机械工程学院(1)定位销

1)标准定位销

固定式定位销(JB/T8014.2-1999)

可换式定位销(JB/T8041.3-1999)2023/11/2523山东大学机械工程学院国家标准规定的圆柱定位销的外形和各局部尺寸。圆柱定位销通常限制工件的2个移动自由度。当要求孔销协作只在一个方向上限制工件自由度时，可使用菱形销。标准构造定位销属于短定位销，圆柱销消退工件的两个位移自由度；菱形销消退工件的一个位移自由度。2023/11/2524山东大学机械工程学院设计夹具时，可依据需要设计非标准定位销。长圆柱销消退工件的四个自由度，长菱形销消退工件的两个自由度。2)非标准定位销：2023/11/2525山东大学机械工程学院如图9-13所示，工件圆孔与锥销定位，圆孔与锥销的接触线是一个圆，限制工件三个位移自由度。图a用于粗基准，图b用于精基准。3)圆锥销：2023/11/2526山东大学机械工程学院工件以圆孔与锥销定位能实现无间隙协作，但是单个圆锥销定位时简洁倾斜，因此，圆锥销一般不单独使用。如图9-14所示：图a为圆锥与圆柱组合心轴定位；图b为用活动锥销与平面组合定位；图c为双圆锥销组合定位。2023/11/2527山东大学机械工程学院常用的定位心轴分为圆柱心轴和锥度心轴。心轴构造形式很多，有过盈协作心轴、间隙协作心轴、小锥度心轴、弹性心轴、液塑心轴、自动定心心轴等。工件在心轴上的定位通常限制了工件除绕自身轴线转动和沿自身轴线移动以外的四个自由度，是四点定位。(2)定位心轴(或刚性心轴)

2023/11/2528山东大学机械工程学院常见构造形式，如以下图。1)圆柱心轴：图a是间隙协作心轴；图b是过盈协作心轴；图c是锥度心轴。2023/11/2529山东大学机械工程学院如图9-16所示，工件在锥度心轴上定位，并靠工件定位圆孔与心轴柱面的弹性变形夹紧工件。锥度心轴(JB/T10116-1999)心轴锥度K如表9-1所示。2023/11/2530山东大学机械工程学院这种定位方式的定心精度较高，可到达φ0.005~φ0.01mm，但工件的轴向位移误差较大，适用于工件定位孔精度不低于IT7的精车和磨削加工，不能用于加工端面。此外，心轴定位还有弹性心轴、液塑心轴、定心心轴等，它们在完成工件定位的同时完成工件的夹紧，使用便利，但构造较简洁。2023/11/2531山东大学机械工程学院三、工件以外圆柱面定位及其定位元件

2023/11/2532山东大学机械工程学院1.定位方式

以工件的外圆柱面定位有两种根本形式，定心定位和支承定位。定心定位，外圆柱面是定位基面，外圆柱面的中心线是定位基准。承受各种形式的定心夹紧卡盘、弹簧夹头、以及其他形式的定位夹紧机构，实现定位和夹紧同时完成。定位套筒也常用于外圆面的定位。支承定位，常以支承钉或者支承板作为定位元件。定位基准为与支承接触的圆柱面的一条母线，其消退的自由度数目取决于母线的相对接触长度。半圆孔定位也是典型的一种支承定位。2023/11/2533山东大学机械工程学院工件以外圆外表定限位的状况与工件以圆柱孔定位的状况相仿，只是用套或卡盘代替了心轴或柱销。2.定位元件在夹具设计中，常用于外圆外表定位的定位元件有定位套、支承板和V形块等。各种定位套对工件外圆外表实现定心定位，支承板实现对外圆外表的支承定位，V形块则实现对外圆外表的定心对中定位。2023/11/2534山东大学机械工程学院⑴V型块工件外圆以V形块定位是最常见的定位方式之一。两斜面夹有60°、90°、120°V形块已标准化(JB/T8018.1-1999)2023/11/2535山东大学机械工程学院对中心性好，适用于粗、精基准面，圆柱面和圆弧面；V形块有长短之分，长V形块〔或两个短V形块的组合〕限制工件的4个自由度，而短V形块一般只限制2个自由度。V形块又有固定和活动之分，活动V形块在可移动方向上对工件不起定位作用。标准V形块有用构造分为固定V形块(JB/T8018.2-1999)、调整V形块(JB/T8018.3-1999)和活动V形块(JB/T8018.4-1999)三种形式。2023/11/2536山东大学机械工程学院依据需要V形块可以设计非标准构造，如图9-19所示，图a用于精基准；图b用于粗基准，接触面长度约2～5mm；图c是镶装支承钉或支承板的构造。它们都属于长V形块，限制工件的四个自由度。2023/11/2537山东大学机械工程学院工件以外圆柱面作为定位基面在圆孔中定位，外圆柱面的轴线是定位基准。〔2〕定位套2023/11/2538山东大学机械工程学院定位套构造简洁、简洁制造，但定心精度不高，主要适用于精定位基面。2023/11/2539山东大学机械工程学院四、组合外表定位通常工件多是以两个或者多个外表组合起来作为定位基准使用，称为组合外表定位。2023/11/2540山东大学机械工程学院如：三个相互垂直的平面组合、一个孔与其垂直端面组合、一个平面与两个垂直于平面的孔组合、两个垂直面与一个孔组合等组合状况。以多个外表作为定位基准进展组合定位时，夹具中也有相应的定位元件组合来实现工件的定位。由于工件定位基准之间、夹具定位元件之间都存在确定的位置误差，所以，必需留意定位元件的构造、尺寸和布置方式，处理好“过定位”问题。2023/11/2541山东大学机械工程学院1.一个孔和一个端面组合

一个孔与端面组合定位时，孔与销或心轴定位承受间隙协作，此时应留意避开过定位，以免造成工件和定位元件的弯曲变形〔如图9-21所示〕。2023/11/2542山东大学机械工程学院限制工件的三个自由度，孔中心线为其次定位基准，限制工件的两个自由度。定位元件是平面支承(大支承板或三个支承钉)和短圆柱销，实现5点定位〔如图9-22所示〕。(1)端面为第确定位基准，2023/11/2543山东大学机械工程学院限制工件的四个自由度，平面为其次定位基准，限制工件的一个自由度；用的定位元件为小平面支承(小支承板或浮动支承，如球面多点浮动)和长圆柱销或心轴，实现五点定位〔如图9-23所示〕。(2)孔中心线为第确定位基准2023/11/2544山东大学机械工程学院2.一个平面和两个与平面垂直的孔组合

在加工箱体、支架、连杆和机体类工件时，常以平面和垂直于此平面的两个孔为定位基准组合起来定位，称为一面两孔定位。此时，工件上的孔可以是专为工艺的定位需要而加工的工艺孔，也可以是工件上原有的孔。

2023/11/2545山东大学机械工程学院属于组合定位方式，即定位面是工件上一个平面及该平面上的两个圆孔，这种定位方式，在箱体、杠杆、盖板等类零件的加工中应用很广。工件的定位平面一般是加工过的精基面，两定位孔可能是工件上原有的，也可能是专为定位需要而设置的工艺孔。定位元件是一面两销，即一个平面、一个圆柱销和一个菱形销。一面两孔定位符合基准统一原则，定位简洁，夹紧便利。2023/11/2546山东大学机械工程学院一面两孔定位，通常要求平面为第确定位基准，限制工件的