1、工件的定位和机床夹具117452-04a工件的定位和机床夹具第一节 基准的概念和工件的安装第二节 机床夹具的组成及其分类第三节 工件的定位原理第四节 常用定位元件第五节 工件的夹紧及夹紧装置第六节 典型机床夹具217452-04a第一节 基准的概念和工件的安装一、基准的概念二、工件的安装与安装方式317452-04a一、基准的概念(一) 设计基准(二) 工艺基准417452-04a(一) 设计基准图 4-1 设计基准举例1、 3、4端面 2轴线517452-04a(二) 工艺基准1.工序基准2.定位基准3.测量基准4.装配基准5.对刀基准617452-04a1.工序基准图 4-2 法兰盘工序图
2、1、 2、6、F端面3、 4、5圆柱面717452-04a2.定位基准工件在机床上或夹具中装夹时，使工件占有正确位置所采用的基准，称为定位基准。817452-04a3.测量基准测量时所采用的基准，即用来确定被测量尺寸、形状和位置的基准，称为测量基准。917452-04a4.装配基准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，称为装配基准。如齿轮的轴孔和端面就是齿轮的装配基准(轴孔是径向装配基准，齿轮轮毂端面是轴向装配基准)。1017452-04a5.对刀基准图 4-82 对刀装置1对刀块 2 塞尺1117452-04a二、工件的安装与安装方式(一) 工件的安装(二) 工件的安装方式(
3、三) 工件位置公差的保证1217452-04a(一) 工件的安装(1) 工件必须正确定位 所谓工件的正确定位，就是加工时必须使工件的工序基准相对于刀具和机床有一正确位置。(2) 工件必须合理夹紧 在加工过程中，为使作用于工件上的各种外力不破坏工件的正确定位，工件就必须合理夹紧。1317452-04a(1) 工件必须正确定位 图 4-4 工件加工时的正确定位a)零件图 b) 加工系统图1417452-04a(2) 工件必须合理夹紧 在加工过程中，为使作用于工件上的各种外力不破坏工件的正确定位，工件就必须合理夹紧。1517452-04a(二) 工件的安装方式(1) 找正装夹法 找正装夹法是一种简单
4、易行的方法，它可分为直接找正装夹和划线找正装夹。(2) 机床专用夹具装夹法 所谓机床专用夹具，是指为某零件的某道工序而专门设计制造的夹具。1617452-04a(1) 找正装夹法 。) 直接找正装夹法。) 划线找正装夹法。1717452-04a) 直接找正装夹法。图 4-5 套筒的装夹简图1817452-04a) 划线找正装夹法。图 4-6 工件的划线找正装夹1917452-04a(2) 机床专用夹具装夹法 图 4-7 工件的机床专用夹具装夹1夹具体 2 工件 3 钻模板4引导孔( 钻套) 5定位元件(支承钉、支承板)2017452-04a(三) 工件位置公差的保证(1) 夹具定位元件与夹具安
5、装基准应有正确位置关系 因为机床夹具是通过夹具安装基准(钻床和铣床夹具的夹具体底面) 装在机床工作台上的，所以机床夹具定位元件相对于机床夹具安装基准应具有正确的位置关系。(2) 机床夹具应正确定位 机床夹具装到机床上时，应使机床夹具的安装基准相对于机床保持正确位置，即机床夹具相对于机床保持正确位置，这个过程称为机床夹具的定位。(3) 应正确对刀 机床夹具装在机床上后，还应使刀具切削刃相对于工件或夹具定位元件具有正确位置关系，这一过程称为对刀。2117452-04a第二节 机床夹具的组成及其分类一、机床夹具的组成二、机床夹具的分类2217452-04a一、机床夹具的组成(1) 定位元件 (2)
6、夹紧装置 (3) 对刀、导向元件 (4) 夹具连接元件 夹具最终要安装在机床上。(5) 夹具体 夹具体是夹具的骨架，夹具上的所有组成元件，都必须最终通过它连接成一个有机整体。(6) 其他装置或元件 按照工序的加工要求，有些夹具上还设有其他装置或机构，如进行多工位加工用的分度机构、动力装置的操纵系统等。2317452-04a二、机床夹具的分类1.机床专用夹具2.组合夹具3.成组夹具2417452-04a1.机床专用夹具4M9.tif2517452-04a1.机床专用夹具表 4-1 夹具分类2617452-04a2.组合夹具2717452-04a3.成组夹具2817452-04a第三节 工件的定位
7、原理一、工件定位的六自由度规则二、工件正确定位应限制的自由度2917452-04a一、工件定位的六自由度规则图 4-11 工件在空间的六点定位3017452-04a二、工件正确定位应限制的自由度图 4-13 球体加工定位方案a)限制 2 个自由度 b)限制 3 个自由度3117452-04a第四节 常用定位元件1) 要有一定的精度。2) 要有良好的耐磨性。3) 要有足够的刚性。一、工件以平面定位二、工件以内孔定位三、工件以外圆定位四、用工件上的两孔一面定位3217452-04a一、工件以平面定位(1) 支承钉 图 4-14a、b 、c 列出了三种支承钉的结构形式，其中 A 型为平头支承钉，常常
8、用于支承精基准平面。(2) 支承板 支承板的结构形式如图 4-16 所示。(3) 可调支承 可调支承就是支承高度可以调节的支承，其结构形式很多，如图 4-18a 所示。(4) 自位支承 自位支承的结构类型很多。(5) 辅助支承 在有些定位系统中，为了增加工件在加工过程中的刚度和提高工件的稳定性，需要增加支承点数以防止工件在加工中变形，故出现了辅助支承。3317452-04a一、工件以平面定位图 4-14 支承钉结构a)平头支承钉 b) 球头支承钉 c) 齿纹平面支承钉3417452-04a(1) 支承钉 4M15.tif3517452-04a(2) 支承板 支承板的结构形式如图 4-16 所示
9、。图 4-16 支承板结构3617452-04a(3) 可调支承 图 4-18 可调支承及其应用a)可调支承示例 b) 可调支承应用1调节支承钉 2锁紧螺母3717452-04a(4) 自位支承 自位支承的结构类型很多。图 4-19 自位支承结构3817452-04a(5) 辅助支承 图 4-20 辅助支承应用1加工面 2 辅助支承3917452-04a(5) 辅助支承 图 4-22 弹性辅助支承1手柄 2 螺杆 3 滑块 4 支承滑柱4017452-04a二、工件以内孔定位(1) 心轴 实际应用中的心轴结构形式很多，但按其与孔的配合性质主要有下列三种典型结构。(2) 圆柱定位销 图 4-24
10、 所示为常用的圆柱定位销结构。(3) 圆锥销 圆锥销也常常用作孔的定位元件，如图 4-25 所示。4117452-04a(1) 心轴 1) 锥形心轴，如图 4-23a 所示。2) 过盈配合圆柱心轴，如图 4-23b 所示。3) 间隙配合心轴，如图 4-23c 所示。4217452-04a图 4-23 常用的刚性心轴结构a)锥形心轴 b)过盈配合圆柱心轴 c) 间隙配合心轴1导向部分 2传动部分 3定位部分4317452-04a(2) 圆柱定位销 图 4-24 所示为常用的圆柱定位销结构。图 4-24 定位销的结构a)固定式 b) 可换式4417452-04a(3) 圆锥销 圆锥销也常常用作孔的
11、定位元件，如图 4-25 所示。图 4-25 工件圆孔在圆锥销上的定位a)用于已加工过的孔 b) 用于未加工过的孔4517452-04a三、工件以外圆定位图 4-26 V 形块的结构a)整体式 b) 组合式4617452-04a三、工件以外圆定位图 4-27 可移动 V 形块的应用1固定 V 形块 2支承环3可移动 V 形块 4夹紧螺杆4717452-04a四、用工件上的两孔一面定位1) 完全定位。2) 部分定位。3) 欠定位。4) 重复定位。4817452-04a重复定位。图 4-28 箱体的定位a)工序图 b) 过定位系统图 c) 正常定位系统图1支承板 2 支承钉 3 短定位销 4 菱形
12、销4917452-04a第五节 工件的夹紧及夹紧装置一、工件的夹紧及对夹紧装置的基本要求二、几种常用典型夹紧机构5017452-04a一、工件的夹紧及对夹紧装置的基本要求(一) 夹紧装置的组成与基本要求(二) 夹紧力的确定原则5117452-04a(一) 夹紧装置的组成与基本要求图 4-38 夹紧装置的组成实例1液压缸 2 杠杆 3 压块 4 工件5217452-04a(一) 夹紧装置的组成与基本要求(1) 动力装置 它是产生夹紧力的动力源，所产生的力为原始动力。(2) 中间传力机构 变原始动力为夹紧力的中间传力环节称为中间传力机构。(3) 夹紧元件 夹紧元件是执行夹紧的最终元件，如各种螺钉、
13、压板等，它们是直接与工件接触的。5317452-04a(二) 夹紧力的确定原则(1) 夹紧力的作用点 夹紧时，夹紧元件与工件表面的接触位置即为夹紧力作用点。(2) 夹紧力的方向 在确定夹紧力的方向时，要考虑工件定位基准所处的位置，以及工件所受外力的作用方向等。(3) 夹紧力的大小 在确定了夹紧力的作用点和方向之后，还要认真确定夹紧力的大小。5417452-04a(1) 夹紧力的作用点 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平面内，这样夹紧力才不会使工件倾斜而破坏定位。2) 夹紧力应落在工件刚性较好的部位上，这对刚性差的工件尤为重要。3) 为提高夹紧的可靠性，防止和减少工件的振动，
14、夹紧力应尽可能靠近加工面。5517452-04a1)夹紧力应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承平面内图 4-39 夹紧力的作用点1夹具体 2 工件 3 支承钉5617452-04a2) 夹紧力应落在工件刚性较好的部位上，这对刚性差的工件尤为重要。图 4-40 夹紧力的作用点应落在工件刚性强的部位上a)一个夹紧力作用点 b) 两个夹紧力作用点5717452-04a3) 为提高夹紧的可靠性，防止和减少工件的振动，夹紧力应尽可能靠近加工面。5817452-04a(2) 夹紧力的方向 1)垂直于工件的主要定位基面(限制自由度最多或定位精度要求高的定位面)，以保证加工精度。2)应选择所需夹紧力较小
15、的方向。5917452-04a1)垂直于工件的主要定位基面(限制自由度最多或定位精度要求高的定位面)，以保证加工精度。图 4-41 夹紧力尽可能靠近加工面6017452-04a1)垂直于工件的主要定位基面(限制自由度最多或定位精度要求高的定位面)，以保证加工精度。图 4-42 夹紧力应朝向主要基面6117452-04a2)应选择所需夹紧力较小的方向。图 4-43 钻孔加工示意图a)三者方向一致 b) 方向相反6217452-04a(3) 夹紧力的大小 。1) 平衡计算法。2) 经验类比法。6317452-04a二、几种常用典型夹紧机构1.斜楔夹紧机构2.螺旋夹紧机构3.偏心夹紧机构4.定心夹紧
16、机构5.铰链杠杆增力机构6.多件多位夹紧机构7.夹紧装置的动力源6417452-04a1.斜楔夹紧机构1)斜楔机构具有增力作用，用增力系数 ic 表示，ic 又称扩力比。2)选用斜楔夹紧工件时，只要升角 取得合适，就能实现夹紧机构的自锁。6517452-04a1)斜楔机构具有增力作用，用增力系数 ic 表示，ic 又称扩力比。6617452-04a2)选用斜楔夹紧工件时，只要升角 取得合适，就能实现夹紧机构的自锁。图 4-44 斜楔夹紧机构原理及受力分析a)斜楔夹紧机构实例 b) 斜楔夹紧机构受力图 c) 自锁受力图6717452-04a2.螺旋夹紧机构图 4-46 单螺旋夹紧机构a)螺钉头部
17、与工件表面直接接触 b)带压块的夹紧机构1手柄 2 中间螺母 3 螺杆 4 活动压块6817452-04a2.螺旋夹紧机构图 4-47 三种典型的螺旋压板夹紧机构a) =1/2 b)=1 c)=26917452-04a2.螺旋夹紧机构图 4-48 螺旋夹紧受力分析7017452-04a2.螺旋夹紧机构图 4-49 螺钉头部形状与 r的值a)点接触 b) 平面接触 c)锥面接触7117452-04a3.偏心夹紧机构图 4-50 偏心压板夹紧机构7217452-04a3.偏心夹紧机构4M51.tif7317452-04a1)圆偏心与工件夹压表面间应留有间隙 S1，以便于装卸工件。7417452-0
18、4a2)夹紧机构存在弹性变形 S2，一般取 0.050.15mm。7517452-04a3)工作段行程储备量 S3，一般取 0.10.3mm 。图 4-53 圆偏心轮的夹紧行程7617452-04a4.定心夹紧机构1)利用斜楔、螺旋、偏心、齿轮和齿条等刚性传动件，使定位夹紧元件作等速位移实现定心夹紧作用。2)利用薄壁弹性元件受力后的均匀弹性变形，使工件定心并被夹紧。7717452-04a4.定心夹紧机构图 4-54 几何形状对称工件的定心机构7817452-04a1)利用斜楔、螺旋、偏心、齿轮和齿条等刚性传动件，使定位夹紧元件作等速位移实现定心夹紧作用。图 4-55 螺旋式双移动 V 形块定心
19、夹紧机构1螺杆 2 、3V 形块 4叉形支架 5 、6调整螺钉7917452-04a1)利用斜楔、螺旋、偏心、齿轮和齿条等刚性传动件，使定位夹紧元件作等速位移实现定心夹紧作用。图 4-56 齿轮式定心夹紧机构1手柄 2 偏心卡爪 3 齿轮轴 4 中心齿轮 5拉力弹簧8017452-04a1)利用斜楔、螺旋、偏心、齿轮和齿条等刚性传动件，使定位夹紧元件作等速位移实现定心夹紧作用。图 4-57 斜楔式定心夹紧机构1卡爪 2 斜楔8117452-04a2)利用薄壁弹性元件受力后的均匀弹性变形，使工件定心并被夹紧。图 4-58 弹性膜片定心卡盘1、 6螺钉 2支撑钉 3平板状膜片 4、5滑柱82174
20、52-04a2)利用薄壁弹性元件受力后的均匀弹性变形，使工件定心并被夹紧。图 4-59 液性塑料定心夹紧机构1夹具体 2 薄壁套筒 3加压螺钉4液性塑料 5定程螺钉 6连杆8317452-04a5.铰链杠杆增力机构图 4-60 单作用铰链杠杆夹紧机构1垫块 2 滚子 3 杠杆 4 压板8417452-04a6.多件多位夹紧机构(1)多件平行夹紧机构 如图 4-61 所示。(2)多件顺序夹紧机构 如图 4-62 所示，用于铣轴承盖两端面。(3)多位夹紧机构 如图 4-63 所示，可将一套夹紧机构的夹紧力施加在同一工件多处表面上。8517452-04a(1)多件平行夹紧机构 如图 4-61 所示。
21、图 4-61 多件平行夹紧机构a)铰链式 b) 液性塑料式8617452-04a(2)多件顺序夹紧机构 如图 4-62 所示，用于铣轴承盖两端面。图 4-62 多件顺序夹紧机构1V 形定位压板 2夹紧螺钉 3 销轴8717452-04a(3)多位夹紧机构 图 4-63 多位夹紧机构1夹紧螺母 2、6 压板 3 、5螺杆 4横杆8817452-04a7.夹紧装置的动力源图 4-64 气动夹紧的供气系统1气源开关 2空气过滤器 3调压阀4油雾器 5 压力计 6 换向阀8917452-04a第六节 典型机床夹具一、钻床夹具二、铣床夹具9017452-04a(一) 钻床夹具的主要类型1.固定式钻模2.
22、回转式钻模3.滑柱式钻模9117452-04a1.固定式钻模图 4-68 固定式钻模1夹具体 2 挡套 3 开口垫片 4 活动心轴 5钻模板 6 钻套 7螺母 8菱形销9217452-04a2.回转式钻模图 4-69 标准回转台与钻模组成的回转夹具1回转工作台 2夹具 3工件 4 开口垫片 5螺母 6 支座9317452-04a3.滑柱式钻模图 4-72 钻连杆小头孔用的滑柱式钻模1支架 2 定位销 3 衬套定位夹紧件 4 钻套 5钻模板 6 手柄9417452-04a(二) 钻套1.钻套的构造2.钻套有关尺寸及其偏差9517452-04a1.钻套的构造图 4-73 标准钻套的结构a) 无台肩
23、的固定式钻套 b) 有肩的固定式钻套c) 可换式钻套 d) 快换式钻套9617452-04a1.钻套的构造图 4-74 特殊钻套的结构9717452-04a(1) 钻套的高度 H 。图 4-75 钻套与钻模板9817452-04a(2) 钻套与工件间的排屑间隙 C 。一般可取为C=131d加工铸铁等脆性材料，间隙 C 值可取小值；加工钢件时，C 值应取大值。9917452-04a(3) 钻套内径与刀具的配合 钻套内径与刀具采用间隙配合的原则。10017452-04a(1) 固定式钻模板 。钻模板和夹具体或支架固连在一起(参见图 4-68)，两者之间没有相对运动10117452-04a(2) 铰
24、链式钻模板 图 4-76 铰链式钻模板1钻模板 2 钻套 3 销轴钻模板与夹具体为铰链连接，如图 4-76 所示。10217452-04a(3) 悬挂式钻模板 图 4-77 悬挂式钻模板10317452-04a二、铣床夹具(一) 铣床夹具的主要类型(二) 定位键(三) 对刀装置(四) 对铣床夹具的要求10417452-04a(一) 铣床夹具的主要类型(1) 单件装夹的铣床夹具 图 4-78 所示为单件加工、直线进给的铣床夹具，用于铣削工件上的槽。(2) 多件装夹的铣床夹具 图 4-79 所示为直线进给、多件装夹的铣床夹具，用于在小轴端面上铣削一通槽。(3) 双工位铣床夹具 图 4-80a 所示
25、为双工位多件加工的铣床夹具，用于铣削汽车后桥主动锥齿轮轴的两个端面。10517452-04a(1) 单件装夹的铣床夹具 图 4-78 单件加工铣床夹具1圆柱销 2 菱形销 3 螺旋压板 4 对刀块5定位键 6 弹簧10617452-04a(2) 多件装夹的铣床夹具 图 4-79 所示为直线进给、多件装夹的铣床夹具，用于在小轴端面上铣削一通槽。图 4-79 多件加工的铣床夹具10717452-04a(3) 双工位铣床夹具 图 4-80 双工位铣床夹具和工序图1螺钉 2 压板 3 压块 4 V 形块 5 定位销10817452-04a(二) 定位键图 4-81 定位键的结构及使用实例1夹具体 2 定位键 3 T 形螺钉10917452-04a(三) 对刀装置图 4-82 对刀装置1对刀块 2 塞尺11017452-04a(四) 对铣床夹具的要求1) 由于铣削时切削力较大，且为断续切削，易产生振动，因此铣床夹具应有足够的强度和刚度。2) 铣床夹具的夹紧力应足够大，且有较好的自锁性能。3) 夹具的高度和重心应尽量低。4) 根据实际情况设置必要的加强肋，以提高夹具的刚性和抗振性。5) 铣削加工时切屑较多，夹具应有足够的排屑空间。11117452-04a谢谢！112113
