第3章 工件在夹具中的定位与夹紧.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.1,工件的定位,3.2,工件的夹紧,3.3,夹具的连接元件、对刀装置和引导元件,3.4,常见机床夹具,工件在夹具中的 定位与夹紧,第,3,章,3.1,工件的定位,工件定位目的：,使同批工件在机床或夹具上有正确位置,工件的定位方法,(1),直接找正定位,效率低，适于单件小批生产和定位精度要求较高的情况,(2),划线找正定位,适于单件小批生产或毛坯精度较低、大型工件粗加工,(3),夹具中定位,效率高，易保证质量，广泛用于批量生产,2.,工件的定位,(1),六点定位原理,未定位工件在空间有六个自由度，,定位就是限制其自由度。,合理布置六个定位支承点，使工,件上的定位基面与其接触，一个,支承点限制工件一个自由度，使,工件六个自由度被完全限制，在,空间得到唯一确定的位置，此即,六点定位原理,。,实际中一个定位元件可体现一个或多个支承点，,视具体工作方式及其与工件接触范围大小而定,定位与夹紧的区别：,定位是使工件占有一个正,确的位置，夹紧是使工件保持这个正确位置。,(2),完全定位与不完全定位,工件的六个自由度被完全限制的定位称,完全定位，,允许少于六点的定位称为,不完全定位。,都是合理的定位方式。,考虑定位方案时，先分析必须消除哪些自由度，,再以相应定位点去限制。,(3),欠定位与过定位,工件应限制的自由度未被限制的定位，为,欠定位，,在实际生产中是绝对不允许的。,工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的,定位称为,过定位,或重复定位,。一般来说也是不合,理的。,过定位造成的后果：,（,1,）使工件或夹具元件变形，引起加工误差；,（,2,）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销）,过定位一般是不允许的，但在精加工时也可看到。,消除过定位及其干涉的途径：,1.,改变定位元件结构，消除对自由度的重复,限制，如长销改成短销；,2.,提高工件定位基面之间的位置精度，提高,夹具定位元件之间的位置精度，减少或消,除过定位引起的干涉，精加工时可增加刚,度和定位稳定性。,3.,常见定位方法与定位元件,(1),工件以平面定位,1),固定支承（支承钉,、,支承板,）,1),固定支承（支承钉、支承板）,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,3),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，一般只,限制一个自,由度，即一,点定位。,4),辅助支承,在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度，,主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。,(2),工件以圆孔定位,1,）定位销,分固定式和可换式，圆柱销和菱形销,2,）圆锥销,常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度,3,）定位心轴,主要用于盘套,类零件的定位,圆孔定位分析,(3),工件以外圆表面定位,1,定位套筒,2,）半圆定位座,常用于大型轴类工件的定位,3,）,V,形块定位,结构尺寸已标准化，斜面夹角有,6090120,4,）外圆定心夹紧,三爪卡盘、双,V,形铁定心夹紧、弹簧夹头,外,圆定位分析,圆锥孔定位分析,(5),组合表面定位,1,）一个平面和与其垂直的两个孔组合,这种定位属于过定位,解决办法是：,将销,2,做成,削边销,2,）一平面和与其垂直的两外圆柱面组合,3,）一孔和一平行于孔中心线的平面组合,（,1,）基准分类,1,）设计基准,4.,定位基准的选择,2,）工艺基准,工序基准,工序图上用来确定本工序所加工,表面加工后的尺寸、形状、位置的基准,定位基准,a.,粗基准和精基准,b附加基准,测量基准,装配基准,基 准,设计基准,工艺基准,工序基准,定位基准,测量基准,装配基准,粗基准,精基准,辅加基准,基准分类归纳如下：,在保证得到所选精基准的前提下确定粗基准,选择粗基准一般应遵循以下原则：,1,）,选择不加工面为粗基准,2,）,合理分配加工余量的原则,3,）便于工件装夹原则,4,）同方向上粗基准不得重复使用,（,2,）粗基准的选择,主要应保证加工精度和装夹方便,选择精基准一般应遵循以下原则：,1,）,基准重合原则,设计,(,工序,),与定位,2,）,基准统一原则,各工序的基准相同,3,）,互为,基准,原则,两表面位置精度高,4,）,自为基准原则,加工余量小而均匀,3,）精基准的选择,5.,定位误差的分析计算,定位误差概念,指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准（或工序,基准）在加工尺寸方向上的最大变动量，以,d,w,表示。,成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动,的行程调定后不再变动，可认为加工面的位置是固定的。,但因一批工件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上,均存在差异，所以定位后各表面有不同的位置变动。,定位误差,包括,基准不重合误差和基准位移误差,1,）基准不重合误差,B,其,大小等于设计基准与定位基,准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。,一次安装加工两孔,A,和,B,，孔,B,在,X,方向定位基准,C,与设计基,准,A,不,重合，基准不重合误差为联系尺寸,22,的公差,0.2,2,）基准位移误差,Y,是,指工件的定位基准在加工尺寸方,向上的变动量。由工件定位面和夹具定位元件的制造误差,以及两者之间的间隙所引起。,常见定位方式定位误差计算,(1),以平面定位时的定位误差计算,(2),以圆孔定位时的定位误差计算,平面度误差很小，定位副制造不准确误差可忽略，所,以定位误差主要由基准不重合引起。,工件孔与定位心轴无间隙配合，不存在定位副制造,不准确误差，定位精度较高。,工件单向靠紧定位，如定位心轴水平放置，或在夹,紧力作用下单向推移工件靠紧定位。,定位心轴水平放置,单向推移工件靠紧定位,A,孔,D,max,=,D,+T,D,D,min,=,D,轴,d,max,=,d,d,min,=,d-T,d,O,1,O,max,=OA-O,1,A=,(,D,+,T,D,)/2-(,d-T,d,)/2,O,1,O,min,=D,/2-,d,/2,因基准位移造成的加工误差为：,jw,=,O,1,O,max,-,O,1,O,min,=(,T,D,+,T,d,)/2,工件进行回转加工,孔,D,max,=,D,+,T,D,D,min,=,D,轴,d,max,=,d,d,min,=,d-T,d,影响同轴度的基准,位移误差为：,jw,=,O,1,O,max,=OA-O,1,A,=,(,D,+,T,D,)/2-(,d-T,d,)/2T,D,+,T,d,+,X,min,)/2,A,工件孔与垂直放置的心轴间隙配合,jw,=T,D,+,T,d,+,X,min,(3),以外圆定位时的定位误差计算,工件在,V,形块上定位,定位误差分析：,a),定位误差,d,随毛坯误差,T,d,的增大而增大；,b),定位误差,d,随,V,形块,夹角,增大而减小，但稳定性变差；,c),定位误差,d,与,工序尺寸标注方式有关，,d2,d1,d3,工序尺寸以,H,3,标注，其定位误差为：,d3,=,B,1,B,2,=,O,2,B,2,+,O,1,O,2,-,O,1,B,1,=,sin,2,1,T,d,2,d-T,d,2,d,2,+,sin,2,1T,d,2,1,工序尺寸以,H,2,标注，其定位误差为：,d2,=,A,1,A,2,=,A,1,O,1,+,O,1,O,2,-,A,2,O,2,=,d,2,+,T,d,2,sin,2,1,d-T,d,2,sin,2,1,T,d,2,+,1,工序尺寸以,H,1,标注，其定位误差为：,d1,=,O,1,O,2,=,O,1,C,-,O,2,C,=,=,d,2,sin,2,1,d-T,d,2,sin,2,1,sin,2,1,T,d,2,(4),以一面两销定位时的定位误差计算,1,）在平面内任意方向的位移误差,孔,O,1,中心偏移在直径为,dw1,圆内，,dw1,=T,D,1,+,T,d,1,+,X,1min,孔,O,2,在,X,方向偏心与孔,O,1,相同（不限位），为,dw1,在,Y,方向偏心在直径为,dw2,，,dw2,=T,D,2,+,T,d,2,+,X,2 min,2,）转角误差,=,arctan(,T,D,1,+,T,d,1,+,X,1min,+,T,D,2,+,T,d,2,+,X,2 min,)/2,L,要减小角度定位误差，提高孔销精度，减小配合间隙；,增大孔（销）中心距,保证加工精度实现的条件,若规定工件的加工允差为,工件,，以,夹具,表示与采用,夹具有关的误差，以,加工,表示除夹具外与工艺系统其它,因素（如机床误差、刀具误差、受力受热变形等）有关,的加工误差，为保证工件的加工精度要求，必须满足误,差计算不等式：,工件,夹具,加工,制订夹具公差时，应保证夹具的定位、制造和调整误差,的总和不超过零件公差的三分之一。,3.2,工件的夹紧,夹紧装置的组成及基本要求,组,成,（,1,）,力源装置,（,2,）,中间传力机构,（,3,）,夹紧元件,作,用,1,）改变作用力的方向；,2,）改变作用力的大小；,3,）使夹紧实现自锁。,1,）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置；,稳,2,）夹紧力大小要适当；,牢,3,）夹紧动作要迅速、可靠；,快,4,）结构紧凑，易于制造与维修。,基,本,要,求,2.,夹紧力的确定,必须合理确定夹紧力的三要素：,大小、方向和作用点,(1),夹紧力方向的确定,1,）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面,2,）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小,3,）夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能小,(,),夹紧力作用点的确定,1,）夹紧力应作用在刚度较好部位,2,）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件,形成的,支承面内,3,）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面,(,),夹紧力大小的估算,夹紧力的大小根据切削力、工件重力的,大小、方向和相互位置关系具体计算，并,乘以,安全系数,K,，,一般,精,加工,K=,1.5,2,，,粗加工,K=,2,.5,3,。,3.,常用夹紧机构,（,1,）斜楔夹紧机构,以斜楔为研究对象，夹紧时,根据静力平衡原理，有,F,Q,=F,1,+F,RX,F,1,=F,J,tan,1,F,RX,=F,J,tan(,2,),F,J,=F,Q,/,tan,1,tan(,2,),设,1,=,2,=,，,当,10,，,可用下式近似计算,F,J,=F,Q,/,(,tan,2,),夹紧力,F,Q,去除，斜楔受到,F,1,、,F,RX,作用，要能自锁，必须满,足下式,F,1,F,RX,F,1,=F,J,tan,1,F,RX,=F,J,tan(,2,),tan,1,tan(,2,),即,1,(,2,),或,1,2,一般,1,=,2,=,5,7,，,故当,10,14,时,自锁，,一般取,=,6,8,斜楔夹紧的特点：,1,）有增力作用，扩力比,i=F,J,/,F,Q,，,约等于,3,；,2,）夹紧行程小,h/s,=tan,，,故,h,远小于,s,；,3,）,结构简单，但操作不方便。,主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。,（,2,）偏心夹紧机构,常见的偏心轮,压板夹紧机构,1,）圆偏心夹紧原理及其几何特性,偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等，,M,、,N,处,升角为为,0,，,P,处升角最大。,2,）圆偏心夹紧的自锁条件,P,点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁,自锁条件,p,1,2,tanp=2e/D,p,为安全起见取,1,=0,2e/D,2,2,取,2,=0.1,0.15,D/e14,20,自锁,D/e,叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作,可靠性,3,）圆偏心夹紧的夹紧力,3,）圆偏心夹紧的夹紧力,M,=,P l,=,Q,1,或,Q,1,P l/,因为,p,很小，,Q,1,Q,1,cos,p,=,F,Q,根据斜楔夹紧原理，得,P,点产生的夹紧力为,Q,F,J,P l,/,(tan,1,+tan,（,p,2,）,一般取,l,=(2,2.5),D,，,D,/2,扩力比约为,12,13,4,）圆偏心的夹紧行程,确定夹紧行程,h,PE,需考虑如下因素,：,夹紧工件尺寸公差、装卸间隙、夹紧变形及,磨损贮备量等,h,PE,T,+,间,+,贮,偏心距,e,为,e=,h,PE,/(,cos,P,-,cos,E,),若取P,点左右各,45,圆弧作为工作段，则,e=,h,PE,/(,cos,45,-,cos,13,5,),=,h,PE,/1.1414,圆偏心轮夹紧力小，行程小，自锁性不太好，用于,切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的场合。,（,3,）螺旋夹紧机构,螺旋夹紧特点：,1,）结构简单，自锁性好，夹紧可靠；,2,）扩力比约为,80,远比斜楔夹紧力大；,3,）夹紧行程不受限制；,4,）夹紧动作慢，辅助时间长，效率低,（,4,）其它夹紧机构,1,）螺旋压板夹紧机构,2,）螺旋定心夹紧机构,3,）联动夹紧机构,4,）多件夹紧机构,（,5,）夹紧动力装置,气动、液压、电磁、真空等,气,液压组合夹紧,3.3,夹具的连接元件、对刀装置和引导元件,连接元件,2.,对刀装置,3.,引导元件,3.4,常见机床夹具,1.,钻床夹具,2,铣床夹具,3,车床夹具,4,成组夹具,5,组合夹具,6,随行夹具,