第3章-工件的定位与装夹

第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础1.基准的概念及其分类2.工件在机床夹具中的定位3.工件在夹具中的定位方式及其定位元件4.工件的装夹方法5.工件的夹紧与夹紧机装置【主要内容】第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础●掌握基准的概念及分类●理解六点定位原理●掌握常用定位元件的应用及能限制的自由度●熟悉工件的装夹方法及常用的夹紧机构【学习目标】第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础工件是几何实体，它由点、线、面构成。其上任何一个点、线、面的位置总是用它与另外一些点、线、面的相互关系（尺寸、平行度、同轴度等）来确定的。3.1基准的概念及其分类3.1.1基准的概念◆基准是指用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的作用不同，可分为设计基准和工艺基准两大类。3.1.2基准的分类第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础一、设计基准指在设计图样上所采用的基准。如图a）中的球心O、图b）中的轴线、平面A、C，它们都是设计基准。A、C可互为设计基准。设计基准是实际存在的，也可是假想的。设计基准实例a）b）第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础工艺基准：是指在工艺过程中所采用的基准。工艺基准分类：二、工艺基准及其分类按用途不同分工序基准定位基准测量基准装配基准第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础1.工序基准指在工序简图上，用来确定本工序所加工表面加工后应保证的尺寸、形状、位置的基准。工序基准应尽量与设计基准重合；当考虑定位或试切测量方便时，也可与定位基准或测量基准相重合。工序基准实例第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础2.定位基准指加工时用作工件定位的基准。定位基准（基面）又有粗基准和精基准之分。定位基准由实际存在的端面或内、外圆柱面（体现假想的内、外圆柱定位基准轴线）作为定位基面。如图中的C、D面。第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础3.测量基准指用来测量被被加工表面的尺寸和位置的基准。图a)是以圆柱面素线作为测量基准；图b)是在V形铁上测量轴段2的径向跳动，轴颈1和2的同轴线3是测量基准，以实际存在的外圆面1作为测量基面。a）b）测量基准与测量基面实例第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础4.装配基准指装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准。图a)以A端面和轴颈面为装配基面；图b)倒档齿2以壳体1右方内端面、径向以内孔表面为装配基面。a)b)装配基准与装配基面实例第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础一、工件的自由度任何工件（自由刚体），在空间直角坐标系中有六个方向活动的可能性，即沿轴方向的移动自由度（）,绕轴的转动自由度（）。将工件某个方向活动的可能性称为一个自由度。3.2工件在机床夹具中的定位3.2.1工件的六点定位原理工件的定位：指工件在机床夹具中占有的正确位置。第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础工件的六个自由度，如图所示。工件的六个自由度a)矩形工件b)圆柱形工件第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础要使工件在空间有确定的唯一位置，就必须设置相应的六个约束，分别限制其六个自由度。二、六点定位原理（六点定位规则）指用合理分布的六个支承点限制工件相应的六个自由度，确定其唯一确切位置的原理。工件矩形立体的六点定位第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础圆柱体的六点定位第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础◆常见加工形式为保证加工要求应限制的自由度第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础◆续上表第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础1.在夹具结构中，支承点不一定用点或销的顶端，常用面或线来代替；在具体应用时，可用窄长的平面（条形支承）代替直线，用较小的平面代替点。2.定位支承点与工件定位基准面始终保持接触，才能限制自由度。3.分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。某一自由度被限制，是指工件在某个坐标方向有了确定的位置，并不是指工件在受到外力时不能运动。工件在外力作用下不能运动，要靠夹紧装置来完成。三、应用六点定位原理时需注意的问题第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础1.工件的正确定位，就是工序的正确定位。2.工件正确定位应限制自由度的多少，由其加工要求和工序基准的形式决定。并非六个自由度都必须全部被限制，只需限制对加工要求有影响的自由度。为保证加工要求必须限制的自由度，称为第一自由度。对加工要求无关的自由度，称为第二自由度。第二自由度是否限制，可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考虑。3.2.2工件正确定位应限制的自由度一、限制工件自由度与加工要求的关系第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础zxyxz、、、具体确定方法独立拟出确保各单项距离尺寸或位置公差要求而限制的自由度后，再按综合叠加但不重复的方法便可得到确保多项精度要求应限制的自由度。如图示工件上铣槽，必须限制五个自由度：及5个自由度。工件上铣槽应限制的自由度第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础1．完全定位指不重复地限制了工件六个自由度的定位。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，一般采用这种定位方式。2．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。如图示车（镗）通孔、磨（铣）削平面。二、工件定位中的几种情况a)车床上加工通孔b)平板工件磨平面不完全定位实例第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础z3．欠定位工件加工时必须限制的自由度未被完全限制的定位现象。欠定位无法保证加工要求，绝不允许有欠定位现象产生。如图示在工件上铣槽，如未限制，就不能保证槽底与工件下底面的距离尺寸要求；如果或未限制，就不能保证槽底面与工件底面的平行度要求。第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础4．过定位（也称重复定位或超定位）多个定位元件重复限制同一个自由度的定位现象。如图示，上平面对A面有垂直度公差要求，若用夹具的两个大平面定位，则工件A面被限制了三个自由度，B面被限制了三个自由度，其中自由度被A、B面同时重复限制。过定位实例第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础▼改变定位元件的结构。如缩小定位元件工作面的接触长度；或者小定位元件的配合尺寸，增大配合间隙等；▼控制或者提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。如把定位的面接触改为线接触。如图示。消除或减少过定位现象的措施圆柱形支承定位第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础◆消除过定位实例为了既保证机床夹具定位的准确性，又不致发生工件过定位现象，常在“一面两孔”组合定位时，将两个定位销中之一改制成菱形销（削边销）。菱形的长轴方向应与两孔中心连线垂直。如图示。菱形销第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础◆过定位是否允许，要视具体情况而定。如工件定位面经机加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许且必要的（如图示）。HSK刀柄与传统刀柄结构HSK刀柄传统刀柄1:107:24主轴拉杆刀柄过定位应用刀柄拉杆涨套主轴第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础3.3工件在夹具中的定位方式及其定位元件3.3.1工件的定位方式一、工件以平面定位在机械加工中，工件以平面作为定位基准的定位是一种常用的定位方式，如箱体、机座、支架、板状类零件等。有：以平面定位；以圆柱孔定位；以外圆柱面定位；以组合表面定位等4种方式。第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础支承形式：根据所用定位元件是否起限制自由度作用、能否调节等分为：固定支承；可调支承；自位支承（或称浮动支承）辅助支承。可调支承—支承点位置可调自位支承—支承点可以自动调整其位置以适应定位表面变化支承钉支承板限制自由度的支承支承定位辅助支承—不限制自由度，不起定位作用，只起支承作用以加强支承刚度的支承固定支承第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础1.固定支承固定支承定位元件：支承钉、支承板。支承钉形式：用于工件侧面定位，防止工件滑动用于工件已经加工过的平面定位用于工件以毛坯面定位a）平头支承钉b）球头支承钉c）齿纹头支承钉第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础支承板形式：都可用于工件已加工表面定位。A型支承板结构简单，但孔边切屑不易清除干净，适用于侧面和顶面定位；B型支承板便于清除切屑，适用于底面定位。支承板结构形式支承板定位简图A型B型第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础2.可调支承工件定位过程中，有些要求支承钉的高度定期或不定期调整时，可采用可调支承钉。如图所示。a)圆头可调支承b)锥顶可调支承c)网状平头可调支承1—调整螺钉2—紧固螺母调节到位后应用螺母将支承钉锁紧。多用于粗基准。定位作用与支承钉相同。第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础■可调支承应用实例可通过调整右方支承钉高度，控制2个毛坯孔与铣削后的B面的距离误差大小，以保证镗孔工序余量均匀。可通过调整支承钉的轴向位置，在轴上钻与左端面不同距离要求的径向孔。第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础3.自位支承（或称浮动支承）指在工件定位过程中，能自动调整位置的支承。作用：提高工件装夹刚度和稳定性。特点：★浮动支承点的位置随着工件定位基准位置的变化而自动调节，直至全部接触为止。★仍相当于一个固定支承，只限制一个自由度；但增加了接触点数，提高了工件的刚度和稳定性，减小工件的变形和接触应力。★夹具结构稍复杂。适用于工件以毛面定位或刚度不足的场合。第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础支承是摆动或浮动的，以两点或三点与工件支承面接触。结构形式：如图示。自位支承的结构形式a）b）c）第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础指在工件定位过程中，不限制工件自由度、用于辅助定位的支承。它不是定位元件。作用：提高工件的装夹刚度、稳定性和可靠性，防止工件产生变形或定位不稳定。注意：支承位置应选在有利于工件承受夹紧力和切削力的位置。4.辅助支承辅助支承应用实例加工面辅助支承a）b）第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础辅助支承的几种典型结构类型螺钉工件滑柱弹簧工件滑块手柄滑柱斜楔工件手轮工件斜孔夹紧套螺套滑柱螺钉弹簧外套a)螺旋式辅助支承b)斜斜自位式辅助支承c)推引式辅助支承d)液压锁紧辅助支承第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础二、工件以圆柱孔定位定位元件有：圆柱定位销、定位心轴、圆锥销。1.圆柱定位销结构形式及特点：如图示。按与工件孔配合长径比分为长、短圆柱销。长圆柱销可限制4个自由度；短圆柱销可限制2个自由度。圆柱定位销典型结构用于较小内孔用于较大内孔以内孔和端面组合定位时（带支承环）第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础2.定位心轴结构形式及特点，除图示三种结构外，还有花键心轴。限制五个自由度，限制四个自由度，限制五个自由度，a）锥形心轴（锥度1／1000-1／5000）定位心轴结构1-导向部分2-传动部分3-定位部分b）过盈配合圆柱心轴c）间隙配合心轴（带轴肩）第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础3.圆锥销图示为工件以圆孔在圆锥销上定位的示意图。固定圆锥销限制工件三个移动自由度。图a)用于粗基准定位，图b)用于精基准定位。圆锥销定位a)粗基准定位用圆锥销b)精基准定位用圆锥销第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础工件在单个圆锥销上定位容易倾斜，故一般要与其它定位元件组合使用，如图示。a)圆锥与圆柱组合心轴圆锥销组合定位b)平面与浮动圆锥销组合c)双圆锥销组合第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础三、工件以外圆柱面定位常用的定位元件主要有：V形块、定位套、半圆套。1.V形块结构形式、特点及应用，如图示。工作面夹角常取60°、90°、120°，90°应用最多。用于短圆柱面。限制用于较长或两段较远圆柱面限制，工作面镶有淬硬钢或硬质合金块接触面2-5㎜两侧为斜面用于粗基准a）短V形块b）2个短V形块组合c）V形工作面镶块d）窄工作面V形块第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础工件以V形块定位应用实例◆2个短V形块组合定位长圆柱工件第3章工件的定位与装夹汽车制造工艺基础◆活动式V形块定位并夹紧工件（V形块具有定位和夹紧的双重作用）分为移动式和浮动式2种。XZYX移动式V形块结