《机械制造基础》课件-项目5：机床夹具设计基础

工件的定位原则及定位元件《机械制造基础》123

工件在夹具上的安装工件定位的基本原理

定位基面与定位元件4

工件的定位形式一、工件在夹具上的安装夹具工件的安装各种金属切削机床上用于安装工件的工艺装备，称机床夹具。一、工件在夹具上的安装夹具一、工件在夹具上的安装机床夹具按使用特点分类，可分为通用夹具、专用夹具、组合夹具等。一、工件在夹具上的安装机床夹具按使用特点分类，可分为通用夹具、专用夹具、组合夹具等。一、工件在夹具上的安装工件的安装

在机械加工中，利用夹具安装工件时，先将夹具安装到机床上，再将工件安装在夹具上。一、工件在夹具上的安装安装=定位+夹紧二、工件定位的基本原理六点定则一个尚未定位的工件，可以看成是空间直角坐标系中的自由物体，有６个自由度。二、工件定位的基本原理图5-1-1空间自由物体的自由度定位就是限制自由度。工件的六个自由度如果都被加以限制了，其在空间的位置就完全被确定下来了。二、工件定位的基本原理图5-1-2定位二、工件定位的基本原理图5-1-3六点定则三、定位基面与定位元件定位基面定位元件三、定位基面与定位元件三、定位基面与定位元件三、定位基面与定位元件按形状的不同，工件的定位基面可大致分为三、定位基面与定位元件三、定位基面与定位元件图5-1-4支承钉三、定位基面与定位元件图5-1-5支承板三、定位基面与定位元件表5-1-1工件以平面定位时的固定支承

三、定位基面与定位元件三、定位基面与定位元件圆柱销常与平面组合定位。不同类型的销、轴所能限制的工件自由度如图所示：表5-1-2工件以内孔定位时的圆柱销

三、定位基面与定位元件不同类型的销、轴所能限制的工件自由度如图所示：表5-1-3工件以内孔定位时的圆锥销和心轴

三、定位基面与定位元件半圆套三、定位基面与定位元件表5-1-4工件以外圆定位时的V形块和定位套

四、工件的定位形式不完全定位完全定位过定位欠定位四、工件的定位形式

铣图中所示工件上的不通键槽时，键槽在x、y、z三个方向均有尺寸要求，因此必须将工件完全定位，即应不重复地限制工件的六个自由度。不重复地限制了工件的六个自由度的定位。当工件在X、Y、Z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。完全定位图5-1-6完全定位示例

铣图中所示工件上的台阶时，台阶只在x、z两个方向上有尺寸要求，因此可以不限制，只需限制其余5个自由度。工件被限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位。不完全定位四、工件的定位形式图5-1-7不完全定位示例不允许YZXB根据加工要求，工件应该被限制的自由度没有完全被限制的定位。欠定位四、工件的定位形式铣工件的台阶面，只对工件底面加以定位。即只限制了工件的

。图5-1-8欠定位示例四、工件的定位形式欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。孔与端面联合定位YXZO过定位造成工件或定位元件变形。如何改进？是否允许看具体情况工件的一个或几个自由度被重复限制的定位。过定位四、工件的定位形式在工件与大端面之间加球面垫圈或改为小端面图5-1-9过定位示例四、工件的定位形式小结《机械制造基础》定位误差的分析和计算《机械制造基础》12

定位误差及其产生原因常见定位方式的定位误差计算一、定位误差及其产生原因定位误差基准不重合误差基准位移误差一批工件逐个在夹具上定位时，由于工件及定位元件存在公差，使各个工件所占据的位置不完全一致，加工后形成加工尺寸的不一致，即加工误差。这种由于定位引起的加工误差称为定位误差，用ΔD表示。一、定位误差及其产生原因定位误差基准不重合定位基准的位移产生定位误差的原因只在用调整法加工时才会产生。一、定位误差及其产生原因1.基准不重合误差由于定位基准与工序基准不重合而产生的加工误差称为基准不重合误差，用ΔB表示。B工件以调整法加工时，刀具的位置相对于定位基准不变。将工序基准与定位基准之间的联系尺寸称为定位尺寸，其公差值为ΔLd，则ΔB=ΔLd。当定位尺寸与工序尺寸方向一致时，基准不重合误差就是定位尺寸的公差。若定位尺寸与工序尺寸方向不一致时，则基准不重合误差就等于定位尺寸公差在工序尺寸方向的投影。图5-2-1基准不重合误差ΔB一、定位误差及其产生原因2.基准位移误差由于定位副的制造误差及配合间隙引起的，定位基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量称为基准位移误差，用ΔY表示。无间隙配合刀具的位置相对于心轴中心O保持不变。而同批工件的定位基准位置却在O和O1之间变动，导致尺寸a的工序基准位置也相应变化。最大间隙配合δD是工件内孔直径的公差值；Δd0是心轴外圆直径的公差值。本例中，基准位移误差由圆孔和心轴间最大间隙所决定，即：图5-2-2基准位移误差ΔY一、定位误差及其产生原因定位误差是基准不重合误差和基准位移误差的综合结果，可表示为：工序基准若不在定位基面上，直接取+号工序基准若在定位基面上，根据：工件与定位元件的接触点和工序基准，在定位基准的同侧还是异侧来判断：同-异+二、常见定位方式的定位误差计算以圆柱孔定位以平面定位二、常见定位方式的定位误差计算1.工件以平面定位例：按图示定位方案铣工件上的台阶面C，要求保证尺寸20±0.15mm。分析和计算其定位误差。1）工序基准是A面，定位基准是B面，定位基准与工序基准不重合。两者之间的定位尺寸是40±0.14mm，与工序尺寸方向一致，ΔB=0.28mm。2）平面定位时，定位副中的定位基准面和支承钉无间隙，ΔY=0。图5-2-3铣台阶面的两种定位方案二、常见定位方式的定位误差计算2.工件以圆柱孔定位（1）工件以圆柱孔在过盈配合心轴上定位因为过盈配合时定位副间无间隙，所以定位基准的位移量为零，即ΔY=0。1)工序基准与定位基准重合2)工序基准在工件外圆母线上3）工序基准在工件定位孔的母线上a）被加工面尺寸f的工序基准尺寸h的工序基准尺寸h的工序基准尺寸f的工序基准尺寸a的工序基准定位基准是圆孔中心图5-2-4工件以圆柱孔在过盈配合圆柱心轴上

定位的定位误差计算二、常见定位方式的定位误差计算2.工件以圆柱孔定位（2）工件以圆柱孔在间隙配合的圆柱心轴（或圆柱销）上定位1）孔与心轴（或定位销）固定单边接触①当工序基准与定位基准重合时（尺寸a），ΔB=0，尺寸a的定位误差为：图5-2-5基准位移误差分析二、常见定位方式的定位误差计算②当工序基准在工件外圆母线上时（尺寸h），尺寸h的定位误差为：③

当工序基准在定位孔的下母线上时（尺寸K），尺寸K的定位误差为：④当工序基准为定位孔的上母线时（尺寸f），尺寸f的定位误差为：图5-2-6固定单边接触定位误差分析二、常见定位方式的定位误差计算2.工件以圆柱孔定位（2）工件以圆柱孔在间隙配合的圆柱心轴（或圆柱销）上定位2）孔与心轴（或定位销）任意边接触在加工尺寸方向上的最大基准位移误差为：基准不重合误差，视工序基准的不同而异。图5-2-7任意边接触定位误差分析小结1、能够理解定位误差的概念；2、能够理解产生定位误差的两个原因：基准不重合和定位基准的位移；3、能够根据定位误差的分析和计算方法，计算常见定位方式的定位误差。《机械制造基础》工件的夹紧《机械制造基础》123

夹紧装置的组成和基本要求夹紧力的确定

典型夹紧机构一、夹紧装置的组成和基本要求夹紧装置力源装置夹紧机构工件定位后，必须采用一定的装置将工件压紧、夹牢，防止工件在加工时受到切削力、重力、惯性力等外力作用而发生位移或振动。这种将工件压紧、夹牢的装置称为夹紧装置。一、夹紧装置的组成和基本要求夹紧装置夹紧装置由力源装置和夹紧机构两部分组成。力源装置：提供原始夹紧力的装置称为力源装置。夹紧机构：将力源装置所产生的原始作用力或人力正确地作用到工件上。它又包括传力机构和最终作用在工件上的夹紧元件。夹紧装置的组成5.3.1一、夹紧装置的组成和基本要求对夹紧装置的基本要求1）在夹紧和加工过程中，能保持工件定位的位置不变。2）夹紧力大小应适当。3）使用性好。4）经济性和工艺性好。二、夹紧力的确定方向作用点大小确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作用点三个要素。二、夹紧力的确定1、夹紧力方向的确定1）夹紧力的方向应朝向主要定位基准。图5-3-2夹紧力方向对镗孔垂直度的影响确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作用点三个要素。二、夹紧力的确定1、夹紧力方向的确定a)自定心卡盘径向夹紧b)特制螺母从轴向夹紧2）夹紧力应朝向工件刚度较好的方向。图5-3-3套筒夹紧力方向与工件刚性的关系确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作用点三个要素。二、夹紧力的确定1、夹紧力方向的确定3）夹紧力方向应尽可能与切削力、工件重力同向，以减小夹紧力。图5-3-4夹紧力方向尽量与其他力方向同向二、夹紧力的确定2、夹紧力作用点的选择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区域内。图5-3-5夹紧力作用点应落在定位元件上或定位元件所形成的支承区域内二、夹紧力的确定2、夹紧力作用点的选择2）夹紧力作用点应落在工件刚度较好的部位上。图5-3-6夹紧力作用点应落在工件刚度较好的部位二、夹紧力的确定2、夹紧力作用点的选择3）夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面。图5-3-6夹紧力应靠近加工表面二、夹紧力的确定3、夹紧力大小的确定1）夹紧力大小要适当，过大会使工件变形，过小则在加工时工件会松动，造成报废甚至发生事故。2）采用手动夹紧时，可凭人力来控制夹紧力的大小。3）当设计机动（如气动、液压、电动等）夹紧装置时，则需要计算夹紧力的大小，以便决定动力部件的尺寸（如气缸、活塞的直径等）。三、典型夹紧机构斜楔夹紧机构螺旋夹紧机构偏心夹紧机构三、典型夹紧机构采用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧机构。1、斜楔夹紧机构为使斜楔夹紧工件后能确保自锁，一般取斜楔升角α=6～8°。图5-3-7几种斜楔夹紧机构1-夹具体2-夹紧元件3-工件三、典型夹紧机构将楔块的斜面绕在圆柱体上就成为螺旋面，因此螺旋夹紧的原理与斜楔夹紧相似。2、螺旋夹紧机构5-3