第四章 定位夾緊-修改

1、第一節(jié)第一節(jié) 基準的概念和工件的安裝基準的概念和工件的安裝1.定位定位： 確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程,稱為工件的定位。稱為工件的定位。2.夾緊夾緊： 當工件定位以后當工件定位以后,為避免在加工中受到切削力、重力、慣性力等其為避免在加工中受到切削力、重力、慣性力等其他外力的作用而破壞定位他外力的作用而破壞定位,還應該用一定的機構將工件牢牢固定住。還應該用一定的機構將工件牢牢固定住。工件定位后將其固定工件定位后將其固定,使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。3.裝夾裝夾： 將工件在機床上或夾具中定位

2、、夾緊的過程稱為裝夾。將工件在機床上或夾具中定位、夾緊的過程稱為裝夾。4. 夾具夾具： 能迅速把工件定位并固定在準確位置或同時確定操作工具位置的能迅速把工件定位并固定在準確位置或同時確定操作工具位置的一種輔助裝置。而在金屬切削機床上采用的夾具稱為機床夾具。一種輔助裝置。而在金屬切削機床上采用的夾具稱為機床夾具。工件夾裝的意義工件夾裝的意義：工件裝夾是否正確、迅速、方便和可靠工件裝夾是否正確、迅速、方便和可靠,將直接影響工件的加將直接影響工件的加1質量、質量、生產率、制造成本、操作工人勞動強度和操作安全。生產率、制造成本、操作工人勞動強度和操作安全。 基準基準 一個零件是由若干要素(點、線、面)

3、組成的,各要素之間都有一定的尺寸和位置公差要求。用來確定工件(零件)上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面點、線、面就被稱作基準?；鶞拾雌渥饔玫牟煌?可分為兩大類,即(一一)設計基準設計基準 設計基準是設計圖樣上所采用的基準。如圖41所示的階梯軸,端面1是端面3、4的設計基準;中心線2是外圓面和的設計基準。 在設計圖樣上常常標注有形位公差,如圖41中,規(guī)定了端面4與軸線2的垂直度要求，軸線2是端面4的形位公差的設計標準。強調：強調：設計標準就是設計圖樣上設計標準就是設計圖樣上確定幾何要素之間相互位置關系確定幾何要素之間相互位置關系的那些點、線、面，它們可以是的那些點、線、面，它們可以是實

4、際存在的實際存在的 (表面表面1、3、4),也可也可以是假想的以是假想的(如圖如圖41中的軸線中的軸線2);而且對那些有直接尺寸關系的表而且對那些有直接尺寸關系的表面之間面之間,可以互稱設計基準可以互稱設計基準,如圖如圖52中中,也可以說端面也可以說端面3是端面是端面1的的設計基準。即設計基準可以互稱。設計基準。即設計基準可以互稱。工藝基準是在工藝過程中采用的基準。它可分為工序基準、定位基工藝基準是在工藝過程中采用的基準。它可分為工序基準、定位基準、測量基準、裝配基準、對刀基準等。準、測量基準、裝配基準、對刀基準等。在工序圖上用來確定本工序被加工表面在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后加工

5、后的的尺寸尺寸、位置和形狀位置和形狀的基準的基準,稱為工序基準。圖稱為工序基準。圖4-2所示為法蘭盤車削加工工序圖。端面所示為法蘭盤車削加工工序圖。端面F為端為端面面1和和2的工序基準的工序基準,端面端面1和和2通過尺寸通過尺寸L1、L2及平行度公差與工序基準相聯(lián)系及平行度公差與工序基準相聯(lián)系.外圓和內孔的外圓和內孔的工序基準是軸線。工序基準也就是工序圖上工工序基準是軸線。工序基準也就是工序圖上工序尺寸、位置公差標注的起始點。工序尺寸是序尺寸、位置公差標注的起始點。工序尺寸是有方向性的有方向性的,即由工序基準指向被加工表面。即由工序基準指向被加工表面。從上述分析可知從上述分析可知,工序基準可以

6、是實際存在的工序基準可以是實際存在的,也可以是假想的。零件加工時也可以是假想的。零件加工時,應盡量使工序基應盡量使工序基準與設計基準重合準與設計基準重合,否則就要進行尺寸換算。否則就要進行尺寸換算。 2.定位基準定位基準工件在機床上或夾具中裝夾時工件在機床上或夾具中裝夾時,使工件占有正確位置所采用的基使工件占有正確位置所采用的基準準,稱為定位基準。作為定位基準的點、線、面可以是實際存在稱為定位基準。作為定位基準的點、線、面可以是實際存在的的,也可以是假想的。假想的定位基準是由實際存在的表面來體也可以是假想的。假想的定位基準是由實際存在的表面來體現(xiàn)的現(xiàn)的,這些體現(xiàn)定位基準的表面稱為定位基面。這些

7、體現(xiàn)定位基準的表面稱為定位基面。強調：強調：在機械加工過程中在機械加工過程中,應盡量使定位基準、工序基準和設計應盡量使定位基準、工序基準和設計基準重合基準重合,否則將產生基準不重合誤差。有關基準不重合誤差問否則將產生基準不重合誤差。有關基準不重合誤差問題將在以后的章節(jié)中詳細介紹。題將在以后的章節(jié)中詳細介紹。粗基準：粗基準：工件首次加工所使用的定位基準工件首次加工所使用的定位基準(面面)都是未經加工過都是未經加工過的表面。的表面。精基準：精基準：采用已加工過的表面作為定位基準采用已加工過的表面作為定位基準(面面) 。輔助基準：輔助基準：純粹為機械加工工藝的需要而專門在工件上設計制純粹為機械加工工

8、藝的需要而專門在工件上設計制造出來的定位基準稱為造出來的定位基準稱為(如軸類零件端面上的中心孔等如軸類零件端面上的中心孔等)。 3.測量基準測量基準測量時所采用的基準，即用來確定被測量尺寸、形狀和位置的測量時所采用的基準，即用來確定被測量尺寸、形狀和位置的基準。基準。 4.裝配基準裝配基準裝配時用來確定零件或部件在產品中相對位置所采用的基準裝配時用來確定零件或部件在產品中相對位置所采用的基準,稱稱為裝配基準。如齒輪的軸孔和端面就是齒輪的裝配基準為裝配基準。如齒輪的軸孔和端面就是齒輪的裝配基準(軸孔是軸孔是徑向裝配基準徑向裝配基準,齒輪輪轂端面是軸向裝配基準齒輪輪轂端面是軸向裝配基準)。 5.對

9、刀基準對刀基準在加工過程中調整刀具與機床夾具相對位置所采用的基準就叫在加工過程中調整刀具與機床夾具相對位置所采用的基準就叫對刀基準。如車床的主軸軸線就是調刀基準對刀基準。如車床的主軸軸線就是調刀基準。 基準重合基準重合工藝過程中常用的基準之間的關系如圖工藝過程中常用的基準之間的關系如圖4-3所示。從圖中可以看所示。從圖中可以看出出,有些幾何要素有些幾何要素,由于其作用不同而給予不同的基準名稱由于其作用不同而給予不同的基準名稱,這在這在工藝學上稱為基準重合?；鶞手睾鲜钱a品設計人員和工藝人員工藝學上稱為基準重合?；鶞手睾鲜钱a品設計人員和工藝人員都應遵循的基本原則。都應遵循的基本原則。產品設計時產品

10、設計時,應盡量把裝配基準作為零件圖樣上的設計基準應盡量把裝配基準作為零件圖樣上的設計基準,以便直以便直接保證裝配精度要求。在零件加工時接保證裝配精度要求。在零件加工時,應使工序基準與設計基準重應使工序基準與設計基準重合合,以便能直接保證加工精度要求以便能直接保證加工精度要求;設計機床夾具時應使工件的定位設計機床夾具時應使工件的定位基準、工序基準與夾具的對刀重合基準、工序基準與夾具的對刀重合,可避免產生基準不重合誤差可避免產生基準不重合誤差,提提高加工精度。同時高加工精度。同時,基準重合還可以避免進行復雜的尺寸換算基準重合還可以避免進行復雜的尺寸換算(原因原因將在后面介紹將在后面介紹)。(一一)

11、工件的安裝工件的安裝1、正確定位：工件的工序基準相對于刀具和機床有一正確位置、正確定位：工件的工序基準相對于刀具和機床有一正確位置（三面銑刀）（三面銑刀）2、合理夾緊、合理夾緊(二二)工件的安裝方式工件的安裝方式1、找正裝夾法、找正裝夾法1）直接找正裝夾法）直接找正裝夾法（4-5）2）劃線找正裝夾法（）劃線找正裝夾法（4-6）2、機床專用夾具裝夾法（、機床專用夾具裝夾法（4-7） (三三)工件位置公差工件位置公差位置：就是指工件上幾何要素間相互位置關系位置：就是指工件上幾何要素間相互位置關系,如垂直度、平行如垂直度、平行度等。度等。（1）夾具定位元件與夾具安裝基準應有正確位置關系）夾具定位元件

12、與夾具安裝基準應有正確位置關系（2）機床夾具應正確定位）機床夾具應正確定位（3）應正確對刀）應正確對刀一、機床夾具的組成一、機床夾具的組成(1)定位元件定位元件 ；(2)夾緊裝置；夾緊裝置； (3)對刀、導向元件對刀、導向元件(4)夾具連接元件；夾具連接元件； (5)夾具體夾具體 ； (6)其他裝置或元件其他裝置或元件 二、機床夾具的分類1.機床專用夾具機床專用夾具2.組合夾具組合夾具3.成組夾具成組夾具一、工件定位的六自由度規(guī)則一、工件定位的六自由度規(guī)則在空間直角坐標系中的一個自由剛體在空間直角坐標系中的一個自由剛體,有六個方向活動的可能性有六個方向活動的可能性,即沿三即沿三個坐標軸方向個坐

13、標軸方向(水平面內由左向右為水平面內由左向右為X軸方向軸方向,由后向前為由后向前為Y軸方向軸方向,垂直垂直向上方向為向上方向為Z軸軸,在沒有特別聲明時在沒有特別聲明時,本書均采用該坐標系統(tǒng)本書均采用該坐標系統(tǒng))的移動的移動,分別分別用符號用符號 和繞三個坐標軸方向的轉動和繞三個坐標軸方向的轉動,分別用符號分別用符號 表示。表示。二、工件正確定位應限制的自二、工件正確定位應限制的自由度由度工件的正確定位工件的正確定位,就是根據(jù)加工要求就是根據(jù)加工要求,限制工件的某幾個限制工件的某幾個(或全部或全部)自由度自由度,以達到加工要求以達到加工要求。 思考題：定位與夾緊相同嗎？工件夾緊后在空間的六個自由

14、度基本上都無法活動工件夾緊后在空間的六個自由度基本上都無法活動,那么是否可那么是否可以認為定位系統(tǒng)限制了工件的全部自由度呢以認為定位系統(tǒng)限制了工件的全部自由度呢? 定位和夾緊是兩個完全不同的概念定位和夾緊是兩個完全不同的概念,起作用的時域也不同。起作用的時域也不同。定位是解決工件在夾緊前位置是否正確、是否到位的問題定位是解決工件在夾緊前位置是否正確、是否到位的問題;而夾而夾緊是解決工件在加工過程中緊是解決工件在加工過程中,受到切削力、重力等外力的作用下受到切削力、重力等外力的作用下,是否穩(wěn)定地保持在定位位置的問題。即定位是解決工件的位置是否穩(wěn)定地保持在定位位置的問題。即定位是解決工件的位置定不

15、定的問題定不定的問題,而夾緊是解決工件受力后位置動不動的問題。一而夾緊是解決工件受力后位置動不動的問題。一定要搞清楚兩者的區(qū)別。定要搞清楚兩者的區(qū)別。工件上常用的定位基準主要有平面、工件上常用的定位基準主要有平面、內圓面、外圓面、內錐面、外錐面內圓面、外圓面、內錐面、外錐面及成形面及成形面(如漸開線表面如漸開線表面)等。等。夾具中常用的定位元件主要有夾具中常用的定位元件主要有:支承釘、支承板、定位銷支承釘、支承板、定位銷(心軸心軸)、定位套、定位套、V形塊等。形塊等。定位元件應滿足的要求：定位元件應滿足的要求：1)要有一定的精度。要有一定的精度。2)要有良好的耐磨性。要有良好的耐磨性。3)要有

16、足夠的剛性。要有足夠的剛性。一、工件以平面定位一、工件以平面定位1、支撐釘、支撐釘?shù)谒墓?jié)第四節(jié) 常用定位元件和工件在夾具中的定位誤差分析常用定位元件和工件在夾具中的定位誤差分析2、 支承板支承板3、可調支承、可調支承二、工件以內孔定位二、工件以內孔定位（1）心軸）心軸 1)錐形心軸錐形心軸 2)過盈配合圓柱心軸過盈配合圓柱心軸 3)間隙配合心軸間隙配合心軸（2）圓柱定位銷）圓柱定位銷（3）圓錐銷定位）圓錐銷定位三、工件以外圓定位三、工件以外圓定位常用的定位元件有常用的定位元件有V形塊、半圓形塊、半圓定位塊、定位套、自動定心機構、定位塊、定位套、自動定心機構、支承板、支承釘?shù)?。實際使用中支承板、

17、支承釘?shù)?。實際使用中V形塊應用最廣。因為結構簡單形塊應用最廣。因為結構簡單,定位精度適中定位精度適中 ,它不僅適用于完整它不僅適用于完整的外圓面定位的外圓面定位,而且也適用于非完而且也適用于非完整的外圓面和多級臺階外圓面的整的外圓面和多級臺階外圓面的定位。定位。 四、用工件上的兩孔一面定位四、用工件上的兩孔一面定位一般實際應用中使用組合定位系統(tǒng)：一般實際應用中使用組合定位系統(tǒng)：1）完全定位）完全定位2）部分定位）部分定位3）欠定位）欠定位4）重復定位）重復定位思考題：思考題：舉例說明處理組合定位中出現(xiàn)的過定位情況及其處理舉例說明處理組合定位中出現(xiàn)的過定位情況及其處理(一一)定位誤差產生的原因定

18、位誤差產生的原因為用調整法加工一批工件時為用調整法加工一批工件時,工件工件是通過機床夾具固定在加工設備是通過機床夾具固定在加工設備上的上的,工件在機床夾具上的定位過工件在機床夾具上的定位過程中程中,會遇到會遇到工件的定位基準工件的定位基準與工與工件的件的工序基準工序基準不重合的情況不重合的情況(有可有可能產生能產生),以及工件的以及工件的定位基準定位基準(基基面面)與與定位元件工作表面定位元件工作表面本身存在本身存在制造誤差制造誤差(必然存在必然存在),這些都能引這些都能引起工件的工序基準偏離理想位置起工件的工序基準偏離理想位置,由此引起工序尺寸產生加工誤差。由此引起工序尺寸產生加工誤差。工件

19、的工序基準沿工序尺寸方向工件的工序基準沿工序尺寸方向上發(fā)生的最大偏移量稱為定位誤上發(fā)生的最大偏移量稱為定位誤差差,用用d五、定位誤差的分析與計算五、定位誤差的分析與計算工序基準與定位基準基準不重合誤差工序基準與定位基準基準不重合誤差 ：心軸與孔存在最小間隙心軸與孔存在最小間隙X以與孔與心軸的制造誤差以與孔與心軸的制造誤差 兩項定位誤差是相互獨立存在的兩項定位誤差是相互獨立存在的,所以對于工序尺寸所以對于工序尺寸A總的定位誤差總的定位誤差 1)定位誤差定位誤差 只產生在采用調整法加工一批工件的場合只產生在采用調整法加工一批工件的場合,如一批工件逐個按試切法加如一批工件逐個按試切法加工工,則不產生

20、定位誤差。則不產生定位誤差。2)定位誤差定位誤差 ：3)定位誤差計算方法定位誤差計算方法:極限位置法極限位置法單項計算合成法。單項計算合成法。提高定位精度的措施：提高定位精度的措施： 1）應使）應使定位基準定位基準與與工序基準工序基準重合重合 2）盡量提高定位基準）盡量提高定位基準(基面基面)和定位元件的和定位元件的制造精度制造精度。dd1、工件以圓孔定位時的定位誤差、工件以圓孔定位時的定位誤差 工件以圓孔在不同的定位元件上定位時工件以圓孔在不同的定位元件上定位時,所產生的定位誤差是隨定位系統(tǒng)和所產生的定位誤差是隨定位系統(tǒng)和孔與心軸孔與心軸(銷銷)的不同配合性質而變化的。的不同配合性質而變化的

21、。 1）心軸）心軸(或定位銷或定位銷)水平放置水平放置2）心軸（定位銷）垂直放置）心軸（定位銷）垂直放置 4.工件以組合表面定位時的定位誤差工件以組合表面定位時的定位誤差 結論結論：減小一面兩銷定位系統(tǒng)的定位誤差：減小一面兩銷定位系統(tǒng)的定位誤差1)提高定位孔、定位銷本身的尺寸精度和減小配合間隙。提高定位孔、定位銷本身的尺寸精度和減小配合間隙。2)增大兩孔的中心距。在設計產品零件時增大兩孔的中心距。在設計產品零件時,應盡量使兩定位孔布置得遠些。應盡量使兩定位孔布置得遠些。 較為復雜的定位方式求定位誤差數(shù)值較為復雜的定位方式求定位誤差數(shù)值1)畫出工件定位時工序基準偏離理想位置的兩個極限位置。畫出工

22、件定位時工序基準偏離理想位置的兩個極限位置。 2)從工序基準與其他有關尺寸的幾何關系中從工序基準與其他有關尺寸的幾何關系中,計算工序基準沿工序尺寸計算工序基準沿工序尺寸(或或 位置公差位置公差)方向上的最大變動量方向上的最大變動量,即為定位誤差的值。即為定位誤差的值。常見定位系統(tǒng)的定位誤差常見定位系統(tǒng)的定位誤差 （三）加工誤差不等式（三）加工誤差不等式加工誤差包括加工誤差包括: 1)定位誤差定位誤差 2)對刀誤差對刀誤差 3)安裝誤差安裝誤差 4)其他誤差其他誤差夾具設計準則夾具設計準則夾具方案設計時夾具方案設計時,可將工件公差進行預分配可將工件公差進行預分配,將加工公差大體上分成三將加工公差

23、大體上分成三等分等分:定位誤占定位誤占1/3;對刀誤差和安裝誤差占對刀誤差和安裝誤差占1/3;其他誤差占其他誤差占1/3。故一般。故一般在對具體進行定位誤差計算時在對具體進行定位誤差計算時,所求得的定位誤差不超過工件相應公所求得的定位誤差不超過工件相應公差的三分之一差的三分之一,就可以認為方案是可行的。就可以認為方案是可行的。上述公差的預分配僅作為誤差估算時的初步方案上述公差的預分配僅作為誤差估算時的初步方案,夾具設計時夾具設計時,若有要若有要求求,應根據(jù)具體情況進行必要的調整。應根據(jù)具體情況進行必要的調整。一、工件的夾緊及對夾緊裝置的基本要求一、工件的夾緊及對夾緊裝置的基本要求工件定位以后必

24、須采用一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上工件定位以后必須采用一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上,以以消除在加工過程中工件因受到切削力、慣性力等力的作用而使其發(fā)生消除在加工過程中工件因受到切削力、慣性力等力的作用而使其發(fā)生位置變化或產生振動對加工精度和安全生產造成的影響。這種把工件位置變化或產生振動對加工精度和安全生產造成的影響。這種把工件壓緊夾牢的裝置壓緊夾牢的裝置,稱為夾緊裝置。稱為夾緊裝置。(1)動力裝置動力裝置(2)中間傳力機構中間傳力機構(3)夾緊元件夾緊元件 夾緊機構的設計原則夾緊機構的設計原則:1)夾緊時應保證工件的定位夾緊時應保證工件的定位,而不能破壞工件的定位。而不能破壞工件的定位。2)夾緊力的大小應適宜