工件定位與裝夾

1、概述2.5.1 工件定位的基本原理 2.5.2 常見定位方式 2.5.3 定位與工件的夾緊 2.5.5 數(shù)控機床夾具介紹 2.5.6 典型實例 2.5數(shù)控機床夾具與定位 在機械加工過程中，固定工件，使之占有確定位置以接受加工或檢測的裝置稱為機床夾具，簡稱夾具 。 夾具夾具工件的裝夾包含兩個方面的內(nèi)容：工件的裝夾包含兩個方面的內(nèi)容：定位定位 工件能準確地放在機床的合適位置上。工件能準確地放在機床的合適位置上。使工件相對于刀具和機床占有正確的加使工件相對于刀具和機床占有正確的加工位置（保證加工進行和加工的精度）工位置（保證加工進行和加工的精度） 夾緊夾緊 工件定位后，還需對工件壓緊夾牢。使工件定位

2、后，還需對工件壓緊夾牢。使其在加工過程中不發(fā)生位置變化其在加工過程中不發(fā)生位置變化 空間物體的六個自由度：沿X、Y、Z的移動自由度繞X、Y、Z軸轉(zhuǎn)動的自由度 ZYX,ZYX, 六點定位原理：六點定位原理：合理設置六個支承點，工件的定位基準與定位元件保持接觸，消除工件的所有六個自由度，使工件在夾具中有確定的位置。 工件六點定位示意圖 完全定位完全定位 工件的六個自由度全部被限制 根據(jù)工件在夾具中被限制的自由度不同，定位方式可分為以下幾種 。 完全定位 不完全不完全定位定位 不需要限制六個自由度就能達到定位的要求 限制5個自由度限制4個自由度 欠定位欠定位 應該限制的自由度沒有被限制的定位 不允許

3、使用不允許使用 限制自由度與加工要求的關系 過定位過定位 工件的某一自由度被定位元件重復限制過定位是否使用要看能否減少工件的變形或定位操作是否方便 連桿的裝夾 面與面接觸限制3個自由度。常用定位元件：固定支承可調(diào)支承浮動支承輔助支承 定位銷定位銷 短銷限制2個自由度；長銷限制4個自由度；削邊銷限制1個自由度。 心心軸軸 圓柱心軸 圓錐心軸 花鍵心軸 常用于車削中外輪廓與內(nèi)輪廓的同軸度要求較高或尺寸精度要求較高的情況。形狀和尺寸適應性差。 用于加工以花鍵孔定位的工件 圓錐銷圓錐銷 限制3個自由度。 常用定位元件：三爪自動定心卡盤V形塊定位套半圓套 以一個平面和兩個圓柱孔組合定位。箱體類和支架類零

4、件的常用定位方式。為了避免過定位，使安裝方便，其中一個銷采用削棱結(jié)構(gòu)。 一面兩孔定位 工件在夾緊前，若定位元件與工件的接觸關系不變，工件有正確的位置，則工件就已經(jīng)定位；夾緊的作用是在加工過程中，使工件保持定位位置。夾緊裝置：產(chǎn)生夾緊力，把工件夾緊的裝置。 夾緊過程中，不能改變工件定位占據(jù)的正確位置。 對夾緊裝置的基本要求：對夾緊裝置的基本要求： 夾緊力方夾緊力方向的確定向的確定原則原則夾緊力的作用方向應垂直于主要定位基準面 。 夾緊力應盡量與切削力、重力方向一致，以減少夾緊力 夾緊力作用方向應使工件變形最小 夾緊力作用夾緊力作用點的確定點的確定 作用點應在定位元件支承的范圍內(nèi)。 夾緊力作用點應

5、落在工件剛性好的部位。 作用點應盡量靠近加工面。 夾緊力大小夾緊力大小的確定的確定 手動夾緊 機動夾緊 夾具的作用是將工件定位，以使工件獲得相對的于機床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊；應用夾具，有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動條件，保證安全生產(chǎn)；有利于擴大機床工藝范圍，實現(xiàn)“一機多用”。 對夾具對夾具的基本的基本要求要求精度、剛度高 不干涉換刀、切削和其它機床輔助運動 準確定位 能夠快速重調(diào) 主要用于單主要用于單件小批量生件小批量生產(chǎn)產(chǎn) 通用夾具通用夾具 指已經(jīng)標準化，無需調(diào)整或指已經(jīng)標準化，無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來裝夾不稍加

6、調(diào)整就可以用來裝夾不同工件的夾具同工件的夾具按夾具的使用特點分類按夾具的使用特點分類 優(yōu)點優(yōu)點：適應性強，可用于裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的：適應性強，可用于裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件各種工件 。缺點缺點：夾具的精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難裝夾形：夾具的精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難裝夾形狀復雜的工件。狀復雜的工件。 專用夾專用夾具具 專為某一項或類似的幾專為某一項或類似的幾項加工設計制造的夾具項加工設計制造的夾具 優(yōu)點優(yōu)點：在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，采用各種：在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，采用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精

7、度。 缺點缺點：設計周期較長、投資較大。：設計周期較長、投資較大。 適用于定型適用于定型產(chǎn)品的成批產(chǎn)品的成批和大量生產(chǎn)和大量生產(chǎn) 特點：使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準備周期，元件能重復特點：使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準備周期，元件能重復多次使用，可減少專用夾具數(shù)量。多次使用，可減少專用夾具數(shù)量。組合夾具組合夾具 主要用于中主要用于中小批量生產(chǎn)小批量生產(chǎn) 由一套結(jié)構(gòu)已經(jīng)標準化、尺由一套結(jié)構(gòu)已經(jīng)標準化、尺寸已經(jīng)規(guī)格化的通用元件組寸已經(jīng)規(guī)格化的通用元件組合元件所構(gòu)成合元件所構(gòu)成 可調(diào)夾具可調(diào)夾具 某些元件可調(diào)整或更換，以某些元件可調(diào)整或更換，以適應多種工件加工的夾具適應多種工件加工的夾具分類：分類：通用可調(diào)夾

8、具（通用范圍比通用夾具更大）通用可調(diào)夾具（通用范圍比通用夾具更大）成組夾具（專用可調(diào)夾具成組夾具（專用可調(diào)夾具 ）特點：對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來特點：對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用。夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用。 夾具按使用機床不同，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機床夾具、數(shù)控機床夾具、自動機床夾具、自動線隨行夾具以及其他機床夾具等。 夾具按夾緊的動力源可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電磁夾具以及真空夾具等。按使用機床分類按使用機床分類 按夾緊的動力源分類按夾緊的動力源分類 三爪

9、自定三爪自定心卡盤心卡盤 常用的自動定心夾具，裝夾面與加工面同軸。常用的自動定心夾具，裝夾面與加工面同軸。適用于裝夾軸類、盤套類零件。適用于裝夾軸類、盤套類零件。 數(shù)控車床類夾具數(shù)控車床類夾具 四爪單動四爪單動卡盤卡盤 心軸心軸 花盤花盤 適用于非圓柱體，圓柱偏心等精度要求高的零適用于非圓柱體，圓柱偏心等精度要求高的零件。件。 適用于需要端面定位夾緊的工件。適用于需要端面定位夾緊的工件。 主要用于套筒和盤類零件的裝夾。主要用于套筒和盤類零件的裝夾。 虎鉗虎鉗 裝夾方便，應用廣泛，適于裝夾形裝夾方便，應用廣泛，適于裝夾形狀規(guī)則的小型工件狀規(guī)則的小型工件 數(shù)控銑數(shù)控銑(加工中心加工中心)類夾具類夾

10、具 數(shù)控回轉(zhuǎn)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺工作臺 壓板 擴大了機床工藝范圍擴大了機床工藝范圍 裝夾方便，應用廣泛裝夾方便，應用廣泛 組合夾具 主要用于中小批量生產(chǎn)，是一種主要用于中小批量生產(chǎn)，是一種較經(jīng)濟的夾具。較經(jīng)濟的夾具。 孔系組合夾具槽系組合夾具 例例31如圖所如圖所示零件示零件薄壁筒，薄壁筒，確定夾確定夾裝方式裝方式和加工和加工順序。順序。 零件內(nèi)部需要加工；不需要掉頭夾裝；零件內(nèi)孔尺寸較大，粗加工時可以夾持內(nèi)孔；內(nèi)外圓表面同軸度要求較高，相關表面的形狀、位置精度要求也較高，采用心軸定位加工外表面；零件的壁較薄，可用特制扇形卡夾緊。 加工順序可按以下進行：（1）夾裝外圓柱面，車削左端面。（2）掉頭夾裝

11、外圓柱面，車削右端面。（3）鉆內(nèi)孔，粗、精鏜內(nèi)孔。（4）心軸定位夾裝，粗、精車外輪廓。 例例32 銑銑削加工如削加工如圖所示零圖所示零件，毛坯件，毛坯尺寸為尺寸為68mm40mm6mm，確定，確定夾裝方式夾裝方式及夾具選及夾具選擇。擇。 銑削內(nèi)輪廓時，以毛坯底銑削內(nèi)輪廓時，以毛坯底面為主要定位基面，側(cè)面面為主要定位基面，側(cè)面用三個定位銷定位，用螺用三個定位銷定位，用螺旋壓板機構(gòu)夾緊。旋壓板機構(gòu)夾緊。 銑削外輪廓時，采用螺旋銑削外輪廓時，采用螺旋壓板機構(gòu)夾緊工件。壓板機構(gòu)夾緊工件。 過定位過定位示例長銷和大端面定位平面和兩短圓柱銷定位 消除過定位的措施 大端面加球面墊圈大端面改為小端面 支承板支

12、承釘固定支承 可調(diào)支承調(diào)整釘鎖緊螺母主要用于毛坯、形狀變化較大工件，以及粗加工定位中 三點式（a）和二點式圖（b） 浮動支承 輔助支承、滑柱彈簧滑塊手輪斜楔 削邊銷 圓柱定位銷 定位銷 間隙配合心軸 過盈配合心軸 圓柱心軸彈性心軸 圓錐心軸工作表面的錐度很小，常為1：10001：5000。工件裝在心軸上楔緊后，靠孔產(chǎn)生的彈性變形而有少許過盈，從而消除間隙并產(chǎn)生摩擦力帶動工件回轉(zhuǎn)，不需另行夾緊，但因傳遞的扭矩較小，所以僅適用于工件定位孔精度不低于IT7的精車和磨削加工。 花鍵心軸用于加工以花鍵孔定位的工件，其結(jié)構(gòu)與配合應根據(jù)工件的不同定心方式來確定 圓錐銷圖a用于圓柱孔為粗基準的定位，圖b用于圓

13、柱孔為精基準的定位 夾裝方式 常用類型 V形塊活動V形塊 定位套圖a所示是工件以較長的外圓柱面在長定位套的孔中定位，限制了工件四個自由度；同時工件以端面在定位套的小端面上定位，限制了工件一個自由度，共限制了工件五個自由度。圖b所示是工件以較短的外圓柱面在短定位套的孔中定位，限制了工件的兩個自由度；同時，工件以端面在定位套的大端面上定位，限制了工件的三個自由度 半圓套 一面兩孔定位一面兩孔定位 削邊銷的形式 削邊銷結(jié)構(gòu)(a) d50 定位與夾緊的關系 夾緊力作用方向如圖所示直角支座以A、B面定位鏜孔，要求保證孔中心線垂直于A面。為此應選擇A面為主要定位基準，夾緊力Q的方向垂直于A面。 (a) 合

14、理 (b) 不合理(a) (b) 夾緊力作用方向如圖所示夾緊方向 圖中（a）最合理（b）較合理（c）可行（d）不合理（e）不合理（f）最不合理(a) (b) (c) (d) (e) (f) 夾緊力作用方向如圖所示套筒，薄壁套的軸向剛性比徑向剛性好，用卡爪徑向夾緊時工件變形大，若沿軸向施加夾緊力，變形會小得多。 (a) 合理 (b) 不合理(a) (b) 夾緊力作用點如圖(a)所示，夾緊力作用在支承面范圍之外，會使工件傾斜或移動，而圖(b)則是合理的。 (a) (b) 夾緊力作用點如圖所示的薄壁箱體，將作用在殼體中部的單點改成在工件外緣處的兩點夾緊，或改為在頂面上三點夾緊，工件的變形大為改善，且

15、夾緊也更可靠。該原則對剛度差的工件尤其重要。(a)不合理(b)合理(C)合理 (a) (b) (c) 夾緊力作用點如圖支承a盡量靠近被加工表面，同時給予夾緊力Q2。這樣翻轉(zhuǎn)力矩小又增加了工件的剛性，既保證了定位夾緊的可靠性，又減小了振動和變形。 通用夾具三爪卡盤平口虎鉗四爪卡盤數(shù)控分度頭 專用夾具連桿加工專用銑槽夾具連桿加工專用銑槽夾具結(jié)構(gòu)夾具結(jié)構(gòu)夾具l l一夾具體；一夾具體；2 2一壓板；一壓板；3 3、7 7一螺母；一螺母；4 4、5 5一墊一墊圈：圈：6 6一螺栓；一螺栓；8 8一彈簧；一彈簧；9 9一定位鍵；一定位鍵；1010一菱形一菱形銷；銷；1111一圓柱銷一圓柱銷 組合夾具鏜銑銑削鉆孔 液壓 三爪卡盤用于回轉(zhuǎn)工件的自動裝卡數(shù)控車床類夾具三爪卡盤三爪卡盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 四爪單動卡盤數(shù)控車床類夾具 花盤：