零件定位与夹紧ppt课件.ppt

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1、项目四 零件定位与夹紧装置,一、机床夹具概述,（一）机床夹具的分类1.按夹具的应用范围分类(1)通用夹具(2)专用夹具(3)组合夹具(4)成组夹具(5)随行夹具 2.按使用机床类型分类车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、镗床夹具、磨床夹具和组合机床夹具等类型。3.按夹具动力源分类手动夹紧夹具、气动夹紧夹具、液压夹紧夹具、气液联动夹紧夹具、电磁夹具、真空夹具等。,（二）夹具的组成,夹具一般由下列元件或装置组成。1.定位元件定位元件是用来确定工件正确位置的元件。使被加工工件的定位基面与夹具定位元件直接接触或相配合。2.夹紧装置夹紧装置是使工件在外力作用下仍能保持其正确定位位置的装置。3.对刀元件、导向元

2、件对刀元件、导向元件是指夹具中用于确定(或引导)刀具相对于夹具定位元件具有正确位置关系的元件。,4.联接元件 夹具联接元件是指用于确定夹具在机床上具有正确位置并与之联接的元件，例如安装在铣床夹具底面上的定位键等。5.其他元件及装置 根据加工要求，有些夹具尚需设置分度转位装置、靠模装置、工件抬起装置和辅助支承等装置。6.夹具体 夹具体是用于联接夹具元件和有关装置便之成为一个整体的基础件，夹具通过夹具体与机床联接。,二、工件定位的概念及方法,1.工件定位的概念 在加工之前，使工件在机床或夹具上占据某一正确位置的过程称为定位；工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧；工件定

3、位、夹紧的过程称为装夹。2.工件定位的方法(1)直接找正定位法 在机床上利用划针或百分表等测量工具(仪器)直接找正工件的位置的方法称为直接找正定位法。(2)划线找正定位法 先根据工序简图在工件上划出中心线、对称线和加工表面的加工位置线等，然后再在机床上按划好的线找正工件位置的方法称为划线找正法。（3）利用夹具定位法 中批以上生产中广泛采用专用夹具定位。,三、工件定位的基本原理,1六点定则 工件所具有的运动的可能性，称为工件的自由度。如果把工件放在空间直角坐标系中来描述，则工件具有六个自由度，即沿x、y、z轴移动和绕x、y、z轴转动的六个自由度，可分别用x、y、z表示沿x、y、z轴移动的自由度。

4、工件的定位，实质上就是限制工件应该被限制的自由度。即，若要确定工件在某坐标方向上的位置，就需且只需用一个定位支承点限制工件在该方向上的自由度，用六个合理布置的定位支承点限制工件的六个自由度，就可使工件的位置完全确定，此称为工件定位的“六点定位”,在空间直角坐标系的O面上布置三个定位支承点1、2、3，使工件的底面与三点相接触，则该三点就限制了工件的、三个自由度。同理，在O面上布置两个定位支承点4、5与工件侧面相接触，就可限制工件的和的自由度。在O面上布置一个定位支承点与工件的另一侧面接触，就可限制工件的自由度，从而使工件的位置完全确定。,任何一个工件，如果对其不加任何限制，那么，它在空间的位置是

5、不确定的，可以向任意方向移动或转动，工件所具有的这种运动的可能性，称为工件的自由度。如果把工件放在空间直角坐标系中来描述，如图13-2所示，则工件具有六个自由度，即沿x、y、z轴移动和绕x、y、z轴转动的六个自由度，可分别用x、y、z表示沿x、y、z轴移动的自由度。,注意：底面上布置的三个支承点不能在同一条直线上，且三个支承点所形成的三角形的面积愈大愈好。侧面上布置的两个支承点所形成的连线不能垂直于三点所形成的平面，且两点之间的距离愈远愈好。这就是上述所提到的“合理布置”的含义。“六点定则”可用于任何形状、任何类型的工件，具有普遍性。为盘状工件的定位，底面的三个支承点限制了工件的、三个自由度，

6、外圆柱面上的两个支承点限制了工件的及自由度，工件圆周槽中的支承点限制了工件的自由度。根据“六点定则”利用支承点来限制工件自由度时，有时能够分清哪个支承点限制了工件的哪个自由度，有时分不清哪个支承点限制了工件的哪一个自由度。工件在实际定位时，不是用定位支承点，而是用各种不同形状的定位元件，不同的定位元件限制工件的自由度数是不一样的。,2工件的定位形式,（1）完全定位 用六个合理布置的定位支承点限制工件的六个自由度，使工件位置完全确定的定位形式称为完全定位。（2）不完全定位(部分定位)工件被限制的自由度少于六个，但能满足加工技术要求的定位形式称为不完全定位。即为不完全定位。（3）过定位(重复定位)

7、两个或两个以上的定位支承点同时限制工件的同一个自由度的定位形式称为过定位，也常称为超定位或重复定位。(4)欠定位 根据加工技术要求应限制的自由度没有被限制，这种定位现象称为欠定位现象。欠定位现象是不允许出现的，因为其不能保证工件的加工技术要求。,三、常见的定位方式及定位元件,常见的工件定位方式有四种，即工件以平面为定位基准面、工件以内孔为定位基准面、工件以外圆为定位基准面和工件以一面两孔为定位基准面。1工件以平面为定位基准面 工件以平面作为定位基准面时，常用的定位元件有以下几种：（1）支承钉 一个支承钉相当于一个支承点，可限制工件一个自由度（2）支承板 支承板适用于工件以精基准定位的场合。工件

8、以大平面与一大（宽）支承板相接触定位时，该支承板相当于三个不在一条直线上的定位支承点，可限制工件三个自由度。一个窄长支承板相当于两个定位支承点，可限制工件两个自由度。工件以一个大平面同时与两个窄长支承板相接触定位时，这两个窄长支承板相当于一个大（宽）支承板，限制工件三个自由度。支承钉与支承板是固定在夹具体上使用的，因此，也称为固定支承。,图为三种标准支承钉，其中平头支承钉多用于工件以精基准定位；球头支承钉和齿纹支承钉适用于工件以粗基准定位，支承钉与夹具体上孔的配合为H7/r6或H7/n6。若支承钉需经常更换时，可加衬套，其外径与夹具体孔的配合亦为H7/r6或H7/n6，内径与支承钉的配合为H7

9、/js6。当使用几个A型支承钉（处于同一平面）时，装配后应一次磨平其工作表面，以保证其等高性要求。,为两种标准支承板。其中A型支承板结构简单、紧凑，但切屑易落入螺钉头周围的缝隙中，且不易清除。因此，多用于侧面和顶面的定位。B型支承板在工作面上有45的斜槽，且能保持与工件定位基准面连续接触，清除切屑方便，所以多用于底面定位.,(3)可调支承 可调支承是指高度可以调节的支承。一个可调支承限制工件一个自由度。必须注意，可调支承在一批工件加工之前只调整一次，在同一批工件加工中，其位置保持不变，作用相当于固定支承，所以，可调支承在调整后必须 用锁紧螺母锁紧。（4）自位支承(浮动支承)自位支承是在工件定位

10、过程中，能随工件定位基准面的位置变化而自动与之适应的多点接触的浮动支承，其作用仍相当于一个定位支承点，限制工件的一个自由度.由于接触点数目的增多，可提高工件的支承刚度和定位稳定性 适用于粗基准定位或工件刚度不足的定位情况。,可调支承 可调支承是指高度可以调节的支承。,自位支承(浮动支承)自位支承是在工件定位过程中，能随工件定位基准面的位置变化而自动与之适应的多点接触的浮动支承，其作用仍相当于一个定位支承点，限制工件的一个自由度.由于接触点数目的增多，可提高工件的支承刚度和定位稳定性适用于粗基准定位或工件刚度不足的定位情况。,2工件以内孔为定位基准面,工件以内孔作为定位基准面时，常用的定位元件有

11、以下几种：（1）定位销 可限制工件两个自由度。其工作表面直径的基本尺寸与相应的工件定位孔的基本尺寸相同，其精度可根据工件加工精度、定位基准面的精度和工件装卸的方便，按g5、g6、f6、f7制造。为固定式定位销，可直接用过盈配合(H7/r6或H7/n6)装配在夹具体上。在大批大量生产中，定位销使用一段时间后，会因磨损而不能再用，必须更换新的，可采用可换式定位销。可换式定位销，衬套外径与夹具体的配合为H7/n6，衬套内径与可换式定位销的配合为H7/h6或H7/h5。当工件以内孔和端面组合定位时，常采用带台肩的定位销或定位销与支承板等定位元件组合使用。为一非标准的带台肩的定位销。,可换式定位销，衬套

12、外径与夹具体的配合为H7/n6，衬套内径与可换式定位销的配合为H7/h6或H7/h5。,（2）定位心轴 为常用的几种心轴结构形式。图13-14a所示为间隙配合心轴，工件装卸比较方便，但定心精度不高。采用间隙配合心轴时，工件常以内孔和端面联合定位。心轴限制工件4个自由度，心轴的小台肩端面限制工件一个自由度。图13-14b所示为过盈配合心轴。心轴由引导部分1、工作部分2以及与传动装置（如拨盘、鸡心夹头等）相联系的传动部分3组成。引导部分的作用是使工件迅速而正确地套在心轴上，心轴的工作部分应稍带锥度。这种心轴制造简单、定心精度高，无需另设夹紧装置，但装卸工件不便，且易损伤工件定位孔，多用于定心精度要

13、求高的精加工场合。图13-14c所示为花键心轴，用于加工以花键孔定位的工件。心轴在机床上的常用装夹方式如图13-15所示。当工件既要求定心精度高，又要装卸方便时，常以圆柱孔在小锥度心轴上定位，如图13-16所示。这类心轴工作表面的锥度很小，常为1：10001：5000。工件装在心轴上楔紧后，靠孔产生的弹性变形而有少许过盈，从而消除间隙并产生摩擦力带动工件回转，不需另行夹紧，但因传递的扭矩较小，所以仅适用于工件定位孔精度不低于IT7的精车和磨削加工。（3）圆锥销 如图13-17所示为几种圆锥销的应用示例。其中图13-17a用于 粗基准定位；图13-17b用于精基准定位。,常用的几种心轴结构形式。

14、,心轴在机床上的常用装夹方式如图所示。,3工件以外圆为定位基准面,工件以外圆为定位基准面时，常用的定位元件有以下几种：（1）V形架,(2)定位套 如图13-20所示为几种常见的定位套。为了限制工件的轴向自由 度，定位套常与其端面(支承板)配合使用。图13-20a所示是工件以较长 的外圆柱面在长定位套的孔中定位，限制了工件四个自由度；同时工件 以端面在定位套的小端面上定位，限制了工件一个自由度，共限制了工 件五个自由度。图13-20b、c所示是工件以较短的外圆柱面在短定位套的 孔中定位，限制了工件的两个自由度；同时，工件以端面在定位套的大 端面上定位，限制了工件的三个自由度，共限制了工件五个自由

15、度。定位套结构简单、容易制造，但定心精度不高，只适用于工件以精基准 定位。且为了便于工件的装入，在定位套孔口端应有15或30的倒角 或圆角。（3）半圆套 如图13-21所示为两种半圆套定位装置，其下面的半圆套部分 起定位作用，上面的半圆套部分起夹紧作用。半圆套定位装置主要适用 于大型轴类工件及从轴向进行装卸不方便的工件。采用半圆套定位时，限制工件自由度的情况与圆套筒相同，但工件定位 基准面的精度不应低于IT8IT9，半圆套的最小内径应取工件定位基准 面的最大直径。（4）圆锥套 如图13-22所示为通用的外拨顶尖。工件以圆柱面的端部在外 拨顶尖的锥孔中定位，限制了工件的三个移动自由度。锥孔内有齿

16、纹，可带动工件旋转。顶尖体的锥柄部分插入机床主轴孔中。圆锥套不能单独使用，应和其它定位元件共同配合使用，如图13-22中 与后顶尖共同使用。,如图13-20所示为几种常见的定位套。,如图13-21所示为两种半圆套定位装置，其下面的半圆套部分起定位作用，上面的半圆套部分起夹紧作用。半圆套定位装置主要适用于大型轴类工件及从轴向进行装卸不方便的工件。,如图13-22所示为通用的外拨顶尖。,4工件以一面两孔定位,在加工箱体、杠杆、盖板和支架等零件时，工件常以两个轴线互相平行的孔及与两孔轴线相垂直的大平面为定位基准。如图13-23所示，所用的定位元件为一大支承板，它限制了工件的三个自由度；一个圆柱销，它

17、限制了工件两个自由度；一个菱形销(也称为削边销)，它可限制工件绕圆柱销转动的一个自由度。工件以一面两孔定位，共限制了工件的六个自由度，属完全定位形式，而且易于做到在工艺过程中的基准统一，便于保证工件的相互位置精度。常用菱形销的结构形状如图13-24所示。当工件定位孔直径D3mm时，用图13-24a所示的结构，当工件定位孔直径D350mm时，用13-24b所示的结构，当工件定位孔直径D50mm时，用图13-24c所示的结构。在将菱形销装配到夹具体上时，应使削边方向垂直于两销连心线方向.表13-2所示为常用定位元件所能限制工件自由度的示例。,如图所示，所用的定位元件为一大支承板，它限制了工件的三个

18、自由度；一个圆柱销，它限制了工件两个自由度；一个菱形销(也称为削边销)，它可限制工件绕圆柱销转动的一个自由度。工件以一面两孔定位，共限制了工件的六个自由度，属完全定位形式，而且易于做到在工艺过程中的基准统一，便于保证工件的相互位置精度。,常用菱形销的结构形状如图13-24所示,5辅助支承,在工件定位时，不限制工件自由度、用于辅助定位支承称为辅助支承。生产中，由于工件形状以及夹紧力、切削力、工件重力等原因可能使工件在定位后会产生变形或定位不稳定时，为了提高工件的装夹刚性和稳定性，常需设置辅助支承。如图13-25所示，工件以内孔、端面及右后面定位钻小孔。若右端不设支承，工件装夹好后，右边悬空，刚性

19、差。若在A处设置固定支承，属过定位，有可能破坏左端的定位。若在A处设置辅助支承，则能增加工件的装夹刚性。辅助支承有以下几种类型：1）螺旋式辅助支承 如图13-26a所示，这种支承结构简单，但效率较低。2）自位式辅助支承 如图13-26b所示，弹簧2推动滑柱1与工件接触，用滑块3锁紧。弹簧力的大小应能使滑柱弹出，但不能顶起工件。3）推引式辅助支承 如图13-26c所示，它适用于工件较重、垂直作用的 切削负荷较大的场合。工件定位后，推动手轮4使滑柱5与工件接触 然后转动手轮使斜楔6开槽部分涨开而锁紧，反转手轮则松开。螺旋式辅助支承的结构形式类似于可调支承，但不需要锁紧螺母。两者的作用也完全不同，可

20、调支承限制工件的自由度，而辅助支承不限 制工件的自由度。,如图13-25所示，工件以内孔、端面及右后面定位钻小孔。若右端不设支承，工件装夹好后，右边悬空，刚性差。若在A处设置固定支承，属过定位，有可能破坏左端的定位。若在A处设置辅助支承，则能增加工件的装夹刚性。,四、对定位元件的基本要求,1足够的精度 定位元件的精度将直接影响工件的定位精度。可根据分析计算、查设计手册、参考工厂现有资料或经验等合理确定定位元件的制造公差。2耐磨性好 定位元件在使用过程中会受到磨损，从而导致定位精度的下降，当磨损到一定程度时，定位元件必须更换。为了延长定位元件的更换周期，提高夹具的使用寿命，定位元件应有较好的耐磨性。3足够的强度和刚度 定位元件不仅起到限制工件自由度的作用，而且在加工过程中还要承受工件重力、切削力、夹紧力等，因此，定位元件必须要有足够的强度和刚度。4工艺性好 定位元件的结构应力求简单、合理、便于制造、装配和维修。,