工件在夾具中的定位與夾緊

1、工件在夾具中的定位與夾緊第1頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 3.1 工件的定位工件定位目的：使同批工件在機(jī)床或夾具上有正確位置工件的定位方法 (1)直接找正定位 效率低，適于單件小批生產(chǎn)和定位精度要求較高的情況 (2)劃線找正定位 適于單件小批生產(chǎn)或毛坯精度較低、大型工件粗加工 (3)夾具中定位 效率高，易保證質(zhì)量，廣泛用于批量生產(chǎn)第2頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 2. 工件的定位 (1)六點(diǎn)定位原理 未定位工件在空間有六個(gè)自由度， 定位就是限制其自由度。合理布置六個(gè)定位支承點(diǎn)，使工件上的定位基面與其接觸，一個(gè)支承點(diǎn)限制工件一個(gè)自由度，

2、使工件六個(gè)自由度被完全限制，在空間得到唯一確定的位置，此即六點(diǎn)定位原理。 第3頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 實(shí)際中一個(gè)定位元件可體現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)支承點(diǎn)， 視具體工作方式及其與工件接觸范圍大小而定定位與夾緊的區(qū)別： 定位是使工件占有一個(gè)正確的位置，夾緊是使工件保持這個(gè)正確位置。(2)完全定位與不完全定位工件的六個(gè)自由度被完全限制的定位稱完全定位，允許少于六點(diǎn)的定位稱為不完全定位。都是合理的定位方式。第4頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 考慮定位方案時(shí)，先分析必須消除哪些自由度，再以相應(yīng)定位點(diǎn)去限制。第5頁，共91頁，2022年，5月20日，1

3、9點(diǎn)36分，星期三(3)欠定位與過定位工件應(yīng)限制的自由度未被限制的定位，為欠定位，在實(shí)際生產(chǎn)中是絕對不允許的。工件一個(gè)自由度被兩個(gè)或以上支承點(diǎn)重復(fù)限制的定位稱為過定位或重復(fù)定位。一般來說也是不合理的。第6頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 過定位造成的后果：（1）使工件或夾具元件變形，引起加工誤差；（2）使部分工件不能安裝，產(chǎn)生定位干涉（如一面兩銷） 過定位一般是不允許的，但在精加工時(shí)也可看到。第7頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三消除過定位及其干涉的途徑： 1. 改變定位元件結(jié)構(gòu)，消除對自由度的重復(fù) 限制，如長銷改成短銷；2. 提高工件定位基面

4、之間的位置精度，提高 夾具定位元件之間的位置精度，減少或消 除過定位引起的干涉，精加工時(shí)可增加剛 度和定位穩(wěn)定性。 第8頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三3. 常見定位方法與定位元件 (1) 工件以平面定位1) 固定支承（支承釘、支承板）第9頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 1) 固定支承（支承釘、支承板）第10頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三2) 可調(diào)支承 多用于毛面定位，每批調(diào)整一次，以補(bǔ)償各批 毛坯誤差第11頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三3) 自位支承支承本身可隨工件定位基準(zhǔn)面的變化而

5、自動(dòng)適應(yīng)，一般只限制一個(gè)自由度，即一點(diǎn)定位。第12頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三4) 輔助支承 在工件定位后才參與支承的元件，不限制自由度， 主要用于提高工件的剛度和定位穩(wěn)定性。第13頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三(2) 工件以圓孔定位 1）定位銷 分固定式和可換式，圓柱銷和菱形銷第14頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三2）圓錐銷 常用于工件孔端的定位，可限制三個(gè)自由度 第15頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三3）定位心軸 主要用于盤套 類零件的定位圓孔定位分析第16頁，共91頁，2022年

6、，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三(3) 工件以外圓表面定位 1）定位套筒 第17頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三2）半圓定位座 常用于大型軸類工件的定位第18頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三3）V形塊定位 結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，斜面夾角有6090120第19頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三4）外圓定心夾緊 三爪卡盤、雙V形鐵定心夾緊、彈簧夾頭外圓定位分析第20頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三圓錐孔定位分析第21頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三(5) 組合表面定位 1）

7、一個(gè)平面和與其垂直的兩個(gè)孔組合第22頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三這種定位屬于過定位第23頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三解決辦法是：將銷2做成削邊銷 第24頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三2）一平面和與其垂直的兩外圓柱面組合第25頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三3）一孔和一平行于孔中心線的平面組合第26頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三（1）基準(zhǔn)分類 1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)4.定位基準(zhǔn)的選擇第27頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三2）工藝基準(zhǔn) 工序基

8、準(zhǔn) 工序圖上用來確定本工序所加工 表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn) 定位基準(zhǔn) a.粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn) b.附加基準(zhǔn) 測量基準(zhǔn) 裝配基準(zhǔn)第28頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三基 準(zhǔn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)測量基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)精基準(zhǔn)輔加基準(zhǔn)基準(zhǔn)分類歸納如下：第29頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 在保證得到所選精基準(zhǔn)的前提下確定粗基準(zhǔn) 選擇粗基準(zhǔn)一般應(yīng)遵循以下原則： 1）選擇不加工面為粗基準(zhǔn) 2）合理分配加工余量的原則 3）便于工件裝夾原則 4）同方向上粗基準(zhǔn)不得重復(fù)使用 （2）粗基準(zhǔn)的選擇第30頁，共91頁，2022年，5月20日，19

9、點(diǎn)36分，星期三主要應(yīng)保證加工精度和裝夾方便選擇精基準(zhǔn)一般應(yīng)遵循以下原則： 1）基準(zhǔn)重合原則 設(shè)計(jì)(工序)與定位 2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 各工序的基準(zhǔn)相同 3）互為基準(zhǔn)原則 兩表面位置精度高 4）自為基準(zhǔn)原則 加工余量小而均勻 （3）精基準(zhǔn)的選擇第31頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三5. 定位誤差的分析計(jì)算 定位誤差概念 指一批工件在夾具中定位時(shí)，工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（或工序 基準(zhǔn)）在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以dw 表示。 成批加工工件時(shí)，夾具相對機(jī)床的位置及切削運(yùn)動(dòng)的行程調(diào)定后不再變動(dòng)，可認(rèn)為加工面的位置是固定的。但因一批工件中每個(gè)工件在尺寸形狀及表面相互位置上均存在差異，

10、所以定位后各表面有不同的位置變動(dòng)。 第32頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 定位誤差包括基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差1）基準(zhǔn)不重合誤差B 其大小等于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)間聯(lián)系尺寸在加工尺寸方向上的變動(dòng)量（公差）。 一次安裝加工兩孔A和B，孔B在X方向定位基準(zhǔn)C與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)A不重合，基準(zhǔn)不重合誤差為聯(lián)系尺寸22的公差0.2第33頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三2）基準(zhǔn)位移誤差Y 是指工件的定位基準(zhǔn)在加工尺寸方 向上的變動(dòng)量。由工件定位面和夾具定位元件的制造誤差 以及兩者之間的間隙所引起。第34頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期

11、三 常見定位方式定位誤差計(jì)算(1) 以平面定位時(shí)的定位誤差計(jì)算(2)以圓孔定位時(shí)的定位誤差計(jì)算平面度誤差很小，定位副制造不準(zhǔn)確誤差可忽略，所以定位誤差主要由基準(zhǔn)不重合引起。 工件孔與定位心軸無間隙配合，不存在定位副制造 不準(zhǔn)確誤差，定位精度較高。 工件單向靠緊定位，如定位心軸水平放置，或在夾 緊力作用下單向推移工件靠緊定位。第35頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三定位心軸水平放置單向推移工件靠緊定位第36頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三A孔 Dmax=D+TD Dmin=D 軸 dmax=d dmin=d- Td O1Omax= OA-O1A=

12、(D+TD)/2-(d- Td) /2 O1Omin= D/2-d/2 因基準(zhǔn)位移造成的加工誤差為： jw= O1Omax- O1Omin=(TD + Td) /2第37頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 工件進(jìn)行回轉(zhuǎn)加工孔 Dmax=D+TD Dmin=D 軸 dmax=d dmin=d- Td影響同軸度的基準(zhǔn)位移誤差為：jw= O1Omax = OA-O1A =(D+TD)/2-(d- Td) /2= (TD + Td + Xmin) /2A第38頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 工件孔與垂直放置的心軸間隙配合 jw =TD + Td +

13、Xmin第39頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三(3)以外圓定位時(shí)的定位誤差計(jì)算工件在V形塊上定位 定位誤差分析： a) 定位誤差d 隨毛坯誤差Td 的增大而增大； b) 定位誤差d 隨V形塊夾角 增大而減小，但穩(wěn)定性變差； c) 定位誤差d 與工序尺寸標(biāo)注方式有關(guān)，d2 d1 d3 工序尺寸以H3標(biāo)注，其定位誤差為： d3=B1B2=O2B2+O1O2-O1B1 = =sin21Td2d-Td2 d2+sin21Td2 1 工序尺寸以H2標(biāo)注，其定位誤差為： d2=A1A2=A1O1+O1O2-A2O2 = = d2+Td2sin21d-Td2sin21Td2+ 1

14、工序尺寸以H1標(biāo)注，其定位誤差為： d1=O1O2=O1C-O2C = = d2sin21d-Td2sin21sin21Td2第40頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三(4)以一面兩銷定位時(shí)的定位誤差計(jì)算 1）在平面內(nèi)任意方向的位移誤差 孔O1中心偏移在直徑為dw1 圓內(nèi)，dw1 =TD1 + Td1 + X1min 孔O2在X方向偏心與孔O1相同（不限位），為dw1 在Y方向偏心在直徑為dw2 ，dw2 =TD2 + Td2 + X2 min 2）轉(zhuǎn)角誤差 =arctan(TD1 + Td1 + X1min+ TD2 + Td2 + X2 min )/2L 要減小角度定

15、位誤差，提高孔銷精度，減小配合間隙； 增大孔（銷）中心距第41頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三保證加工精度實(shí)現(xiàn)的條件 若規(guī)定工件的加工允差為工件，以夾具表示與采用夾具有關(guān)的誤差，以加工表示除夾具外與工藝系統(tǒng)其它因素（如機(jī)床誤差、刀具誤差、受力受熱變形等）有關(guān)的加工誤差，為保證工件的加工精度要求，必須滿足誤差計(jì)算不等式 ： 工件夾具加工 制訂夾具公差時(shí)，應(yīng)保證夾具的定位、制造和調(diào)整誤差 的總和不超過零件公差的三分之一。第42頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 3.2 工件的夾緊夾緊裝置的組成及基本要求組成（1）力源裝置（2）中間傳力機(jī)構(gòu)（3）夾緊

16、元件作用1）改變作用力的方向；2）改變作用力的大??；3）使夾緊實(shí)現(xiàn)自鎖。1）夾緊時(shí)不破壞工件定位后的正確位置； 穩(wěn)2）夾緊力大小要適當(dāng)； 牢3）夾緊動(dòng)作要迅速、可靠； 快4）結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造與維修?；疽蟮?3頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三2.夾緊力的確定必須合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點(diǎn) (1)夾緊力方向的確定 1）主要夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位面 第44頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 2）夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力最小第45頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 3）夾緊力的作用方向應(yīng)使工件變形

17、盡可能小第46頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 ()夾緊力作用點(diǎn)的確定 1）夾緊力應(yīng)作用在剛度較好部位第47頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 2）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)正對支承元件或位于支承元件 形成的支承面內(nèi)3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近加工表面第48頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 ()夾緊力大小的估算 夾緊力的大小根據(jù)切削力、工件重力的大小、方向和相互位置關(guān)系具體計(jì)算，并乘以安全系數(shù)K ，一般精加工K =1.52，粗加工K = 2.53。第49頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三3.常用夾緊機(jī)構(gòu)（1

18、）斜楔夾緊機(jī)構(gòu)第50頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三以斜楔為研究對象，夾緊時(shí)根據(jù)靜力平衡原理，有 FQ = F1+ FRX F1 = FJ tan1 FRX = FJ tan(2)FJ = FQ / tan1tan(2)設(shè)1 =2 =，當(dāng)10，可用下式近似計(jì)算FJ = FQ / ( tan2)夾緊力FQ去除，斜楔受到F1、FRX作用，要能自鎖，必須滿足下式 F1 FRX F1 = FJ tan1 FRX = FJ tan(2) tan1 tan(2) 即 1 ( 2) 或 1 2一般1 =2 = =57，故當(dāng)1014時(shí)自鎖，一般取=68第51頁，共91頁，2022年，

19、5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 斜楔夾緊的特點(diǎn)： 1）有增力作用，擴(kuò)力比 i = FJ / FQ ，約等于3； 2）夾緊行程小,h/s =tan，故 h 遠(yuǎn)小于 s ； 3）結(jié)構(gòu)簡單，但操作不方便。主要用于機(jī)動(dòng)夾緊，且毛坯質(zhì)量較高的場合。第52頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三（2）偏心夾緊機(jī)構(gòu)常見的偏心輪壓板夾緊機(jī)構(gòu)第53頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 1）圓偏心夾緊原理及其幾何特性 偏心夾緊實(shí)質(zhì)是一種斜楔夾緊，但各點(diǎn)升角不等， M、N處 升角為為0， P處升角最大。第54頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 2）圓

20、偏心夾緊的自鎖條件 P點(diǎn)夾緊時(shí)能自鎖，則可保證其余各點(diǎn)均可自鎖 自鎖條件 p 12 tanp=2e/Dp 為安全起見取1 =0 2e/D 22, 取2=0.10.15, D/e1420自鎖, D/e叫偏心輪的偏心特性，表示偏心輪的工作 可靠性第55頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 3）圓偏心夾緊的夾緊力 第56頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三3）圓偏心夾緊的夾緊力 M=P l =Q1 或Q1 P l / 因?yàn)閜很小， Q1Q1cosp= FQ 根據(jù)斜楔夾緊原理，得P點(diǎn)產(chǎn)生的夾緊力為QFJ P l /(tan1+tan（p2） 一般取 l =(

21、22.5)D， D /2 擴(kuò)力比約為1213第57頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三 4）圓偏心的夾緊行程 確定夾緊行程hPE需考慮如下因素： 夾緊工件尺寸公差、裝卸間隙、夾緊變形及磨損貯備量等 hPET+間+ 貯偏心距e為 e = hPE / (cosP - cosE ) 若取P點(diǎn)左右各45圓弧作為工作段，則 e = hPE / (cos 45 - cos 135) = hPE / 1.1414 圓偏心輪夾緊力小，行程小，自鎖性不太好，用于 切削力小，無振動(dòng)，工件尺寸公差不大的場合。第58頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三（3）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)螺旋

22、夾緊特點(diǎn)： 1）結(jié)構(gòu)簡單，自鎖性好，夾緊可靠； 2）擴(kuò)力比約為80,遠(yuǎn)比斜楔夾緊力大； 3）夾緊行程不受限制； 4）夾緊動(dòng)作慢，輔助時(shí)間長，效率低第59頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三（4）其它夾緊機(jī)構(gòu)1）螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)第60頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三2）螺旋定心夾緊機(jī)構(gòu)第61頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三3）聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)第62頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三4）多件夾緊機(jī)構(gòu)第63頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三（5）夾緊動(dòng)力裝置氣動(dòng)、液壓、電磁、真空等氣液壓組合夾緊第64頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三3.3 夾具的連接元件、對刀裝置和引導(dǎo)元件 連接元件第65頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三第66頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三2. 對刀裝置第67頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三3. 引導(dǎo)元件第68頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期三第69頁，共91頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)3