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1、第六章机床夹具的设计第一节第一节机床夹具概述机床夹具概述第二节第二节工件在夹具上的定位工件在夹具上的定位第三节第三节工件的夹紧工件的夹紧第四节第四节各类机床夹具各类机床夹具第五节第五节柔性夹具柔性夹具第六节第六节机床夹具设计步骤和方法机床夹具设计步骤和方法第七节第七节计算机辅助夹具设计计算机辅助夹具设计第一节 概述夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。接和检测等工艺过程中。利用夹具，可以提高劳动利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废
2、品；可以扩大机床生产率，提高加工精度，减少废品；可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。的工艺范围，改善操作的劳动条件。机床夹具：在金属切削机床上使用的夹具统称。机床夹具：在金属切削机床上使用的夹具统称。车孔夹具动画一、机床夹具及其组成工件的装夹方法工件的装夹方法定位：确定工件在机床上或夹具中占有准确加工位置的过程；夹紧：在工件定位后用外力将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作叫夹紧。装夹就是定位和夹紧过程的总和。工件在机床上的安装方法工件在机床上的安装方法l找找正正安安装装法法：按按工工件件的的有有关关表表面面或或专专门门划划出出的的线线痕痕作作为为找找正正依依据据，用用划划针
3、针或或指指示示表表，逐逐个个地地找找正正工件相对于刀具及机床的位置，然后将工件夹紧。工件相对于刀具及机床的位置，然后将工件夹紧。l专用夹具安装法：靠专用夹具保证工件相对于刀专用夹具安装法：靠专用夹具保证工件相对于刀具及机床所需的位置，并使其夹紧。具及机床所需的位置，并使其夹紧。找正安装找正安装直接找正安装：操作者利用划针、百分表等量具直接操作者利用划针、百分表等量具直接校准待加工面或相关表面以获得正确位置。校准待加工面或相关表面以获得正确位置。划线找正安装：钳工先按加工要求在工件表面划好线，划线找正安装：钳工先按加工要求在工件表面划好线，机加工时工人按划线找正后再夹紧。机加工时工人按划线找正后
4、再夹紧。特点特点:1)可保证各加工面可保证各加工面有足够的加工余量有足够的加工余量及位置精度；及位置精度；2)可及时发现毛坯可及时发现毛坯缺陷，采取补救措缺陷，采取补救措施；施；3)增加了划线工序、增加了划线工序、浪费工时；浪费工时；4)划线具有一定的划线具有一定的宽度（宽度（0.20.3），），安装精度不高安装精度不高夹具安装夹具安装特点特点1）安装效率高成本低；）安装效率高成本低；2）可保证重复精度；）可保证重复精度；3）减轻劳动强度，保证生产节拍；）减轻劳动强度，保证生产节拍；4）扩大机床使用范围。）扩大机床使用范围。用夹具装夹工件的特点l工件在夹具中的正确定位，是通过工件上工件在夹具中
5、的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的而实现的l夹夹具具预预先先在在机机床床上上已已调调整整好好位位置置，工工件件通通过夹具对于机床也就占有了正确的位置过夹具对于机床也就占有了正确的位置l通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置表面相对于刀具的正确位置1按夹具的通用特性分类按夹具的通用特性分类（1）通用夹具：指已经标准化、无需调整通用夹具：指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。如或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和
6、万能分度头等。三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具主要用于单件小批生产这类夹具主要用于单件小批生产。二、机床夹具的分类液压三液压三爪爪卡卡盘：用于回转工盘：用于回转工件的自动装卡件的自动装卡四爪单动卡盘四爪单动卡盘：用于非回转体或偏心用于非回转体或偏心件的装卡件的装卡（2）专用夹具：指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具。结构紧凑，操作方便，主要用于固定产品的大批大量生产。连杆加工专用夹具连杆加工专用夹具：该夹具靠工作台T形槽和夹具体上定位键确定其在数控铣床上的位置，并用T形螺栓紧固。孔系组合夹具孔系组合夹具孔系组合夹具实例孔系组合夹具实例（3）成成组组专专用用（可可调调
7、）夹夹具具：采采用用成成组组加加工工工工艺艺，将将工工件件按按形形状状、尺尺寸寸和和工工艺艺的的共共性性分分组，再为每组工件设计组内通用的专用夹具组，再为每组工件设计组内通用的专用夹具（4）组组合合夹夹具具：是是一一种种模模块块化化的的夹夹具具，由由一一套预先制造好的标准元件组装成的专用夹具套预先制造好的标准元件组装成的专用夹具（5）随随行行夹夹具具：自自动动线线夹夹具具，既既担担负负装装夹夹任任务，又担负沿自动线输送工件的任务。务，又担负沿自动线输送工件的任务。2.按夹具使用的机床分类l可分为车床、铣床、钻床、镗床、磨床、齿轮机床、数控机床夹具等。3.按夹具的动力源分类l按夹具夹紧动力源可将
8、夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。l手动夹具应有扩力机构与自锁性能，以减轻劳动强度与确保安全生产l常用的机动夹具有：气动、液压、气液增压、电动、电磁、真空、离心力、自夹紧夹具等三、机床夹具的组成三、机床夹具的组成定位元件：用于确定工件在夹具中的位置；定位元件：用于确定工件在夹具中的位置；夹紧装置：将工件压紧夹牢，并保证工件在加工夹紧装置：将工件压紧夹牢，并保证工件在加工过程中位置不变；过程中位置不变；联接元件：用于确定夹具对机床主轴、工作台或联接元件：用于确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相对位置；导轨的相对位置；对刀或导向元件：用于保证工件加工表面与刀具对刀或导向元件：用于保证工件加工表面与
9、刀具之间的位置；之间的位置；其它装置或元件：定向键、操作件、分度装置、其它装置或元件：定向键、操作件、分度装置、靠模装置、上下料装置、平衡块等，以及标准化靠模装置、上下料装置、平衡块等，以及标准化了的其它联接元件；了的其它联接元件；夹具体：是夹具的基座和骨架，用来配置、安装夹具体：是夹具的基座和骨架，用来配置、安装各夹具元件及装置。各夹具元件及装置。铣床夹具铣床夹具钻床夹具钻床夹具四、机床夹具在机械加工中的作用保证加工精度，并使之稳定保证加工精度，并使之稳定缩短辅助时间，提高生产效率，降低成本缩短辅助时间，提高生产效率，降低成本扩大机床的工艺范围扩大机床的工艺范围减轻劳动强度，降低技术要求减轻
10、劳动强度，降低技术要求便于变更工位、引导刀具或进行仿形加工。便于变更工位、引导刀具或进行仿形加工。五五 机床夹具的设计特点和设计要求机床夹具的设计特点和设计要求设计特点1、设计和制造周期较短。、设计和制造周期较短。2、夹具的精度一般比工件的精度高、夹具的精度一般比工件的精度高23倍。倍。3、夹具与生产条件和操作习惯密切结合。、夹具与生产条件和操作习惯密切结合。4、设计者要熟悉夹具的制造方法。、设计者要熟悉夹具的制造方法。设计要求设计要求1、保证工件的加工精度要求。、保证工件的加工精度要求。2、保证工人的操作方便、安全。、保证工人的操作方便、安全。3、达到加工的生产率要求。、达到加工的生产率要求
11、。4、满足夹具一定的使用寿命和经济性要求、满足夹具一定的使用寿命和经济性要求六、机床夹具的现状及发展方向对机床夹具提出了如下新的要求：l能能迅迅速速而而方方便便地地装装备备新新产产品品，以以缩缩短短生生产产准准备备周周期期，降低生产成本降低生产成本l能装夹一组具有相似性特征的工件能装夹一组具有相似性特征的工件l适用于精密加工的高精度机床夹具适用于精密加工的高精度机床夹具l适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具l采采用用以以液液压压站站等等为为动动力力源源的的高高效效夹夹紧紧装装置置，以以进进一一步提高劳动生产率步提高劳动生产率l提高机床夹具的标准化程度提高
12、机床夹具的标准化程度现代机床夹具的发展方向l精密化：精密化：如精密分度、高精度自定心如精密分度、高精度自定心l高高效效化化：缩缩短短加加工工的的基基本本时时间间和和辅辅助助时时间间，以以提提高高劳动生产率，减轻工人的劳动强度劳动生产率，减轻工人的劳动强度l柔柔性性化化：通通过过调调整整、组组合合等等方方式式，以以适适应应工工艺艺可可变变因素因素l标标准准化化：按按夹夹具具零零件件及及部部件件的的国国家家标标准准以以及及各各类类通通用用夹夹具具、组组合合夹夹具具标标准准制制造造，有有利利于于夹夹具具的的商商品品化化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。生产，有利于缩短生产准备周期，降低生
13、产总成本。一、工件定位的基本原理1定位基准的基本概念工件定位工件定位按照加工工艺要求，将按照加工工艺要求，将工件置于夹具中，使工件在夹紧前相工件置于夹具中，使工件在夹紧前相对于机床和刀具就占有一个预定的位对于机床和刀具就占有一个预定的位置，或者是使同一批工件逐次放置到置，或者是使同一批工件逐次放置到夹具中时都能占据同一位置。夹具中时都能占据同一位置。第二节 工件在夹具上的定位定位基准定位基准在机械加工中用作定位在机械加工中用作定位的基准。的基准。定位基面定位基面工件定位时，作为定位工件定位时，作为定位基准的点和线，往往由某些具体表面基准的点和线，往往由某些具体表面体现出来，这种表面称为定位基面
14、。体现出来，这种表面称为定位基面。2自由度的概念所谓自由度，即空间位置的不确所谓自由度，即空间位置的不确定性定性一个位于空间自由状态的物体，一个位于空间自由状态的物体，对于空间直角坐标系来说，具有对于空间直角坐标系来说，具有六个自由度：三个位移自由度和六个自由度：三个位移自由度和三个旋转自由度。三个旋转自由度。3六点定位原则定位的实质：就就是是限限制制自自由由度度。工工件件的的六六个个自自由由度度如如果果都都加加以以限限制制了了，工工件件在在空空间间的的位位置置就就完完全全被确定下来了。被确定下来了。六点定位法则l通通常常，一一个个支支承承点点限限制制工件的一个自由度。工件的一个自由度。l使用
15、合理设置的六个支使用合理设置的六个支承点，与工件的定位基承点，与工件的定位基准相接触，以限制工件准相接触，以限制工件的六个自由度，使工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全被在夹具中的位置完全被确定的方法，称为六点确定的方法，称为六点定位法则。定位法则。熟记表1-7定位基准按自由度分类定位基准按自由度分类主要定位基准面：l设置三个支承点，限制了工件的三个设置三个支承点，限制了工件的三个自由度的定位表面。要求：支承面积自由度的定位表面。要求：支承面积大；三个支承点要对称配置。大；三个支承点要对称配置。导向定位基准面：l设置二个支承点，限制了工件的设置二个支承点，限制了工件的二个自由度的定位表面
16、。要求：二个自由度的定位表面。要求：应选狭长表面；支承点布置应尽应选狭长表面；支承点布置应尽可能远。可能远。导向定位支承与转角误差的关系导向定位支承与转角误差的关系导向定位支承与转角误差的关系导向定位支承与转角误差的关系双导向定位基准面：l限制四个自由度的圆柱定位面限制四个自由度的圆柱定位面双支承定位基准面：l限制二个移动自由度的圆柱定位面限制二个移动自由度的圆柱定位面止推定位基准面：l限制一个移动自由度的定位基准面。限制一个移动自由度的定位基准面。要求：应选窄小且与切削力相对的表要求：应选窄小且与切削力相对的表面；支承方向平行于导向方向。面；支承方向平行于导向方向。防转定位基准面：l限制一个
17、旋转自由度的定位表面。限制一个旋转自由度的定位表面。l要求：支承点布置应离回转线尽可能要求：支承点布置应离回转线尽可能远。远。定位时应注意的几个主要问题l定定位位支支承承点点必必须须与与工工件件的的定定位位基基准准面面始终保持紧贴接触；始终保持紧贴接触；l分分析析定定位位支支承承点点的的定定位位作作用用时时，不不考考虑力的影响；虑力的影响；l定位支承点是定位元件抽象而来的。定位支承点是定位元件抽象而来的。4工件定位中的几种情况通常，自由度限制大于通常，自由度限制大于3，小于、等于，小于、等于6。l完全定位：不不重重复复地地限限制制了了工工件件的的六六个个自自由度的定位。由度的定位。l不完全定位
18、：根根据据实实际际加加工工要要求求，并并不不需需要限制工件全部自由度的定位。要限制工件全部自由度的定位。l欠定位：定定位位点点少少于于应应消消除除的的自自由由度度、工工件定位不足的定位。件定位不足的定位。铣台阶面时，由于铣台阶面时，由于台阶面长度只与工作台台阶面长度只与工作台的移动长度有关。此方的移动长度有关。此方向上的自由度向上的自由度Y移动可移动可不限制，只需保证台阶不限制，只需保证台阶的高和宽，采用部分定的高和宽，采用部分定位即去掉限制位即去掉限制Y移动的移动的支承钉，限制支承钉，限制5个自由度个自由度即可。即可。铣不通槽时，由于铣不通槽时，由于除需保证槽的高和宽外，除需保证槽的高和宽外
19、，还要保证槽的长度，还要保证槽的长度，Y移动也需要限制，所以移动也需要限制，所以必须采用如图所示的完必须采用如图所示的完全定位。全定位。l欠定位：定定位位点点少少于于应应消消除除的的自自由由度度、工工件定位不足的定位。件定位不足的定位。图图a如车一小轴，只如车一小轴，只用三爪卡盘夹很短的用三爪卡盘夹很短的外圆，限制外圆，限制Y移动、移动、Z移动，属于欠定位。移动，属于欠定位。图图b的工件只限制的工件只限制X移移动、动、Y移动、移动、Z移动，移动，也属于欠定位。也属于欠定位。图图a应将工件夹长一些应将工件夹长一些,限制四限制四个自由度。若工件长度方向也个自由度。若工件长度方向也需要控制需要控制,
20、还要在前面加挡销还要在前面加挡销限限X的移动。的移动。图图b一种方案是将心轴加长一种方案是将心轴加长一些，以增加对一些，以增加对Y、Z的旋转的旋转的限制；的限制；另一种方案是将心轴左面台另一种方案是将心轴左面台阶直径加大，以增加对阶直径加大，以增加对Y、Z的旋转的限制，这两种方案都的旋转的限制，这两种方案都可限制除可限制除X的旋转以外的的旋转以外的5个自个自由度。由度。显然欠定位是绝对不可以使用的，因为它显然欠定位是绝对不可以使用的，因为它影响加工精度。影响加工精度。图图a中铣台阶面中铣台阶面时只限制下面时只限制下面三点，图三点，图b)中中铣不通槽时只铣不通槽时只限制下面限制下面3点和点和左侧
21、面左侧面2点都属点都属于欠定位。于欠定位。l过定位：工件同一个自由度分别被几工件同一个自由度分别被几个支承点重复限制的定位。个支承点重复限制的定位。过定位的不良后果：l使接触点不稳定，增加了不同性；使接触点不稳定，增加了不同性；l增加了夹紧变形；增加了夹紧变形；l部分工件不能顺利与定位元件配合。部分工件不能顺利与定位元件配合。车长轴用双顶尖与三车长轴用双顶尖与三爪装夹，爪装夹，Y和和Z的移动的移动超定位。若顶尖孔与工超定位。若顶尖孔与工件外圆不同轴，就会造件外圆不同轴，就会造成顶尖与工件的变形。成顶尖与工件的变形。改进：将前顶尖改为改进：将前顶尖改为挡销，只限制挡销，只限制X移动。移动。加工连
22、杆时，在两孔加工连杆时，在两孔中都使用圆柱销定位，中都使用圆柱销定位，则则X移动超定位移动超定位,工件工件可能不能顺利安装。可能不能顺利安装。改进：将圆柱销改进：将圆柱销2改改为菱形销或在右边加一为菱形销或在右边加一活动活动V形块，只限制形块，只限制Z的旋转。的旋转。超定位可能带来定位不可靠或工件不能顺利安装，是否绝对不超定位可能带来定位不可靠或工件不能顺利安装，是否绝对不能使用呢能使用呢?只要装夹的外圆是以顶尖孔定位车过的，具有较高的同轴度，只要装夹的外圆是以顶尖孔定位车过的，具有较高的同轴度，就不会发生干涉就不会发生干涉,反而可以传递较大的扭矩。反而可以传递较大的扭矩。如加工齿形时往往用如
23、加工齿形时往往用大端面和长轴定位也是大端面和长轴定位也是超定位。但是，由于工超定位。但是，由于工件件孔与端面和心轴与端孔与端面和心轴与端面有较高的垂直度，面有较高的垂直度，不不会发生干涉，且可会发生干涉，且可承受承受较大的切削力较大的切削力，对加工，对加工有利。有利。可见只要不发生干涉可见只要不发生干涉,对提高工件的支承刚度对提高工件的支承刚度有利，还是可用的。有利，还是可用的。为减少重复定位造成的加工误差，可采取如下措施：（1）改变定位元件结构（2）撤消重复定位的定位元件（3）提高工件定位基准之间、定位元件定位面之间的位置精度练习练习图a所示是过定位，应尽量避免。图b所示，以轴肩支承工件端面
24、，以短圆柱面对孔定位，避免了过定位。图c、d所示，孔用长圆柱面定位，工件端面以小台肩面支承或用球面自位支承，以避免过定位。即采用两个短圆柱定位销与两孔配合，a所示。这种定位是过定位，沿连心线方向的自由度被重复限制了。只能用于加工要求不高的场合，使用较少。作业：作业：记P16-17表1-7典型定位元件的定位分析复习P20-22下节课上交作业：下节课上交作业：下节课上交作业：下节课上交作业：P25-261-12中的a)f)P3216-1c)d)e)二、常用定位元件及选用1对定位元件的基本要求l足够的精度；足够的精度；l较好的耐磨性；较好的耐磨性；l足够的强度和刚度；足够的强度和刚度；l较好的工艺性
25、；较好的工艺性；l便于清除切屑。便于清除切屑。2常用定位元件所能限制的自由度常常用用定定位位元元件件可可按按工工件件典典型型定定位位基基准准面面分为：分为：l用于平面定位的用于平面定位的l用于外圆柱面定位的用于外圆柱面定位的l用于孔定位的用于孔定位的3常用定位元件的选用工件以平面定位l面积较小的基准平面选用支承钉面积较小的基准平面选用支承钉l面积较大、平面度精度较高的基准平面面积较大、平面度精度较高的基准平面定位选用支承板定位选用支承板l毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承面定位时，选用自位支承l毛坯面作基准平面，调节时可按定位面毛坯面作基
26、准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承质量和面积大小分别选用可调支承l当工件定位基准面需提高定位刚度、稳当工件定位基准面需提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支承定性和可靠性时，可选用辅助支承1固定支承固定支承支承钉：平头形支承钉：平头形用于较光洁的表面；用于较光洁的表面；圆头形圆头形用于毛坯表面；用于毛坯表面；网头形网头形用于侧毛坯表面。用于侧毛坯表面。支承板：大板，支承板：大板，支承面积大，定位面精度较低时稳定性差；支承面积大，定位面精度较低时稳定性差；小板，光条板小板，光条板螺钉处槽中切屑难以清理；斜槽板，螺钉处槽中切屑难以清理；斜槽板，螺钉处槽中切屑易于清理，但制
27、造困难。螺钉处槽中切屑易于清理，但制造困难。2可调支承可调支承在夹具中定位支承点的位置可调节的定位元件。当工件在夹具中定位支承点的位置可调节的定位元件。当工件的定位基面形状复杂，各批毛坯尺寸、形状有变化时，多采的定位基面形状复杂，各批毛坯尺寸、形状有变化时，多采用这类支承。可调支承一般只对一批毛坯用这类支承。可调支承一般只对一批毛坯调整一次。调整一次。3自位支承自位支承可随工件表面可随工件表面误差浮动，以误差浮动，以增加与工件的增加与工件的接触点，提高接触点，提高支承刚度，只支承刚度，只限制一个自由限制一个自由度。有两点式度。有两点式和三点式。和三点式。如车削长轴时除了以双顶尖定位外，在中间增
28、加中心架支承。平面常用辅助支承有三种:螺旋式利用螺栓螺母调节与工件接触。（同可调支承）自位式利用弹簧推力保持与工件接触。推引式利用斜面推力保持与工件接触。辅助支承辅助支承工件定位后,为提高支承刚度所增加的支承，不起定位作用。工件以外圆柱定位l当工件对称度要求较高时，选用当工件对称度要求较高时，选用V形形块块l当工件定位圆柱面精度较高时当工件定位圆柱面精度较高时，可选可选用定位套或半圆形定位座用定位套或半圆形定位座一一V形块形块(一一)V形块的形式形块的形式1短V形块限制工件2个自由度。2长V形块限制工件4个自由度。(二二)V形块的应用范围形块的应用范围应用广泛，对完整圆与非完整圆都适用主要作用
29、应用广泛，对完整圆与非完整圆都适用主要作用是对中，可使工件上定位用的外圆中心对中在是对中，可使工件上定位用的外圆中心对中在V形形块两斜面的对称面上块两斜面的对称面上1.用于精基准定位用于精基准定位2.用于粗基准或阶梯圆柱面定位用于粗基准或阶梯圆柱面定位3.用于基准面较长或两端基准面分布较远时定位用于基准面较长或两端基准面分布较远时定位(三三)V形块的特征形块的特征1.两斜面根部凹槽作用：加工斜面让刀用的两斜面根部凹槽作用：加工斜面让刀用的2.当外圆直径很大时，当外圆直径很大时，V形块可不用整体结构形块可不用整体结构钢件，而改用铸铁底座上镶淬硬支撑板或硬质钢件，而改用铸铁底座上镶淬硬支撑板或硬质
30、合金（节省材料）合金（节省材料）3.V形块两侧面夹角有形块两侧面夹角有60、90、120常用，常用，这些都已经标准化。这些都已经标准化。二二定位套筒定位套筒（一）圆柱面定位套圆柱面定位套1整体式与工件之间有间隙，定心精度不高,用于小型工件。2剖分式为无间隙配合，接触面积大，定位误差小,用于中、大型工件。消除自由度数视与工件接触长短而定。（二）锥套锥套与工件接触为一圆环，消除三个移动自由度。（三）半圆定位套半圆定位套装卸工件方便，消除自由度数视与工件接触长短而定。三三自动定心机构自动定心机构1三爪卡盘2弹簧夹头可与其它机构联合自动定位、夹紧。有三种：推式；拉式；不动式。四支承板（一）支承板的支承
31、型式（二）支承板的组合定位工件以内孔定位工件以内孔定位一一销、轴类销、轴类(一一)定位销定位销1.固定式2.可换式3.组合式定位销4.削边销5.锥销箱体类零件加工时，往往以加工好的一个面及箱体类零件加工时，往往以加工好的一个面及其上的两个工艺孔作为定位基准确性，通称一其上的两个工艺孔作为定位基准确性，通称一面二销定位。平面限制三个自由度，一个短圆面二销定位。平面限制三个自由度，一个短圆柱销限制二个自由度，另一个是菱形销，限制柱销限制二个自由度，另一个是菱形销，限制一个自由度，实现完全定位。一个自由度，实现完全定位。削边定位销：削边定位销：D3mm3D50mm锥销锥销（二）（二）定位心轴定位心轴
32、相对而言，定心精度高，装卸工件方便，但轴向误差相对而言，定心精度高，装卸工件方便，但轴向误差较大，圆柱心轴较大，圆柱心轴限制限制4点，锥度心轴点，锥度心轴限制限制5点。点。采用间隙配合工件装卸方便，但定心精度低。而过盈采用间隙配合工件装卸方便，但定心精度低。而过盈配合，定心精度高，工件装卸不方便配合，定心精度高，工件装卸不方便。（三）小锥度心轴（三）小锥度心轴这类心轴外圆表面锥度为这类心轴外圆表面锥度为1 1：1000110001：50005000，定心精度高，定心精度高达达0.0050.01mm0.0050.01mm，要求工件定位孔有较高的精度。，要求工件定位孔有较高的精度。定位时工件楔紧在
33、心轴上再定位时工件楔紧在心轴上再Lk长度上工件与心轴产生过盈长度上工件与心轴产生过盈配合，加工时靠过盈配合带动工件。配合，加工时靠过盈配合带动工件。小锥度心轴的优点：小锥度心轴的优点：1.消除了工件与心轴的配合间隙，提高了定心定位精度消除了工件与心轴的配合间隙，提高了定心定位精度.装卸工件方便（敲击），定位元件结构简单装卸工件方便（敲击），定位元件结构简单.靠过盈带动工件，不需另外夹紧，又可避免工件在心靠过盈带动工件，不需另外夹紧，又可避免工件在心轴上定位时的倾斜轴上定位时的倾斜（四）（四）自动定心机构自动定心机构三爪卡盘：弹性心轴靠压紧锥套使弹性套变大胀紧工件；液性塑料心轴靠挤压液体塑料使薄
34、壁套变形挤紧工件；碟形弹性心轴：靠碟形弹簧胀紧工件。二二双顶尖装夹双顶尖装夹(限限5点点)有三种组合方式：有三种组合方式：1前死顶尖+后死顶尖2前死顶尖+后活顶尖3前死顶尖+后弹簧顶尖箱体类零件加工时，往往以加工好的一个箱体类零件加工时，往往以加工好的一个面及其上的两个工艺孔作为定位基准，通称一面及其上的两个工艺孔作为定位基准，通称一面二销定位。平面限制三个自由度，一个短圆面二销定位。平面限制三个自由度，一个短圆柱销限制二个自由度，另一个是菱形销柱销限制二个自由度，另一个是菱形销(或削或削边销边销)，限制一个白出度，实现完全定位。，限制一个白出度，实现完全定位。一面两孔定位P266-268二二
35、定位误差（定位误差（dw）计算）计算三三定位误差定位误差:由于定位不准确造成的某一工序的工序基准确在工序尺寸方向上相对于其理想位置的最大位移量。四四1定位误差的产生定位误差的产生一一基准位置误差基准位置误差jw1、定位元件的制造误差定位元件的制造误差2、工件的制造误差（定位基准面）、工件的制造误差（定位基准面）3、定位元件和工件之间的配合间隙、定位元件和工件之间的配合间隙二二基准不重合误差基准不重合误差jb定位基准与设计基准不重合导致的误差。定位基准与设计基准不重合导致的误差。计算定位误差时计算定位误差时,主要这两项主要这两项,把它们限制在把它们限制在工件公差的工件公差的1/3范围内范围内,把
36、把2/3留给其它留给其它(安装误差、安装误差、夹紧变形、热变形、磨损等）误差。夹紧变形、热变形、磨损等）误差。并不是在任何情况下这两部分误差都同时并不是在任何情况下这两部分误差都同时存在存在2 2 平面定位误差平面定位误差1基准面位置误差基准面位置误差jw:工件以已经加工过的表面定位，其定位基准的位置可以认为没有变动，即jw=0。2基准不重合误差基准不重合误差jb:图a为零件图，图b铣顶面工序中，H尺寸定位基准与设计基准重合，不存在jb。而图c铣台阶面工序中，A尺寸由于基准不重合而存在jb，设计基准在H+TH与H-TH之间变化，jb=2TH。dw=jw+jb=2TH如工件总高如工件总高H=40
37、0.14mm,要求保证要求保证A=200.15mm.求加工阶梯面时的求加工阶梯面时的dwdw=2TH=2X0.14=0.28mm本工序要保证的尺寸本工序要保证的尺寸A=200.15mm其公差其公差TgTg=0.15-(-0.15)=0.30mm=0.15-(-0.15)=0.30mm不满足不满足3内孔定位误差内孔定位误差内孔定位误差的计算比较复杂，尺寸的标注方式不同，定位误差计算方法也不一样,一般有以下不同的情况：一、工件内孔以过盈配合在刚性心轴一、工件内孔以过盈配合在刚性心轴(或定位或定位销销)上定位上定位1.过盈配合，孔与轴无间隙，孔与轴（销）的同轴度误差等于零，即jw=02.孔中心线作定
38、位基准，在心轴上定位，jb=0所以dw=03.过盈配合时，孔在心轴上定位的定心精度是最高的。二、工件内孔以间隙配合在刚性心轴（或销）二、工件内孔以间隙配合在刚性心轴（或销）上定位上定位1、心轴与内孔单边接触（心轴水平放置）、心轴与内孔单边接触（心轴水平放置）由于工件自重，工件内孔的上母线始终与由于工件自重，工件内孔的上母线始终与心轴上母线接触，由于孔中心定位，心轴上母线接触，由于孔中心定位，jb=0设定位心轴（销）直径设定位心轴（销）直径d1、工件外径、工件外径d、工、工件内孔件内孔Ddw=jw=o1o2=o1P-o2P=(Dmax-d1min)/2=(D+D)/2-(d1-d1)/2=S/2
39、+D/2+d1/2=(S+D+d1)/22、心轴与内孔双边接触（心轴垂直放置）、心轴与内孔双边接触（心轴垂直放置）同样以孔中心定位同样以孔中心定位jb=0dw=jw=Dmax-d1min=(D+D)-(d1-d1)=S+D+d1定位误差为单边接触定位误差的两倍定位误差为单边接触定位误差的两倍例：在一批零件上钻孔例：在一批零件上钻孔（心轴（心轴垂直放置），垂直放置），距中心的尺寸距中心的尺寸要求为，问能否满足加工要求要求为，问能否满足加工要求？其中？其中230.1mm内孔直径内孔直径mm心轴直径心轴直径d1=mm设计尺寸的起点为，设计尺寸的起点为，jbdw=jwDmax-d1min40.25-3
40、9.950.3mm加工孔加工孔的最大允许公差的最大允许公差0.1-(-0.1)=0.2mm此方案不能满足加工要求此方案不能满足加工要求解决方法解决方法提高定位元件心轴（销）和工件定位基提高定位元件心轴（销）和工件定位基准面（内孔）的精度准面（内孔）的精度将间隙配合的定心定位进行转化将间隙配合的定心定位进行转化以上所讲两种情况，无论心轴与孔（销）以上所讲两种情况，无论心轴与孔（销）单边接触还是双边接触，都是单边接触还是双边接触，都是jb=03、零件以下母线为设计基准加工键槽时的定、零件以下母线为设计基准加工键槽时的定位误差。位误差。此时既有基准位置误差，又有基准不重此时既有基准位置误差，又有基准
41、不重合误差合误差（1）取定位心轴（销）尺寸最小、工件内孔）取定位心轴（销）尺寸最小、工件内孔最大，且与定位心轴（销）下母线接触，最大，且与定位心轴（销）下母线接触，而工件外圆尺寸最小而工件外圆尺寸最小（2）取定位心轴（销）尺寸最小、工件内孔）取定位心轴（销）尺寸最小、工件内孔最大，且与定位心轴（销）上母线接触，最大，且与定位心轴（销）上母线接触，而工件外圆尺寸最大而工件外圆尺寸最大dwdw=Hmax-HminHmax-Hmin=A=A1 1A A2 2=A=A2 2OO1 1-A-A1 1OO1 1=O=O1 1OO2 2+A+A2 2OO2 2-A-A1 1OO1 1=jw+Ajw+A2 2
42、OO2 2-A-A1 1OO1 1=jw+d/2-(d-jw+d/2-(d-d)/2d)/2=jw+jw+d/2d/2jbjb=d/2d/24、零件以上母线为设计基准加工键槽时、零件以上母线为设计基准加工键槽时的定位误差的定位误差此时既有基准位置误差，也有基准不此时既有基准位置误差，也有基准不重合误差重合误差（1）取定位心轴（销）尺寸最小、工件内）取定位心轴（销）尺寸最小、工件内孔最大，且与定位心轴（销）下母线接触，孔最大，且与定位心轴（销）下母线接触，而工件外圆尺寸最大而工件外圆尺寸最大（2）取定位心轴（销）尺寸最小、工件内）取定位心轴（销）尺寸最小、工件内孔最大，且与定位心轴（销）上母线接
43、触，孔最大，且与定位心轴（销）上母线接触，而工件外圆尺寸最小而工件外圆尺寸最小dw=Hmax-Hmin=A1A2=A1O2-A2O2=O1O2+A1O1-A2O2=jw+d/2-(d-d)/2=jw+d/2jb=d/24外圆定位误差外圆定位误差工件以外圆定位，有定心定位和支承定位，最常见的就是V形块定位，从定位作用看，V形块定位属于对中定心定位，其定位基准为工件外圆中心线。dw=jw=A1A=AE-A1EAE=AF/sin(/2)=d/2sin(/2)A1E=A1F1/sin(/2)=(d-d)/2sin(/2)dw=(d-d+d)/2sin(/2)=d/2sin(/2)设设KA=1/2sin
44、(/2)一、设计基准为工件的中心设计基准为工件的中心定位基准也是轴心线，没有基准不重合误差jb=0dw=jwdw=KAd1、当工件外圆直径公差d一定时，角增加，dw减小2、当=180，dwmin=d/2，此时V形块为一平面，失去对中作用，另外，太大时，定位不稳定通常通常=90二、设计基准为工件的上母线二、设计基准为工件的上母线定位基准是轴心线，同时存在定位基准是轴心线，同时存在jb和和jwdw=BB1=BE-B1E=(BA+AE)-(B1A1+A1E)=BA+AE-B1A1-A1E=d/2+d/2sin(/2)-(d/2-d/2)-(d-d)/2sin(/2)=d/21+1/sin(/2)设设
45、KB=1/21+1/sin(/2)dw=KBd二、设计基准为工件的下母线二、设计基准为工件的下母线dw=CC1=EC-EC1=(AE-AC)-(A1E-A1C1)=AE-AC-A1E+A1C1=d/2sin(/2)-d/2-(d-d)/2sin(/2)+(d-d)/2=d/2-1+1/sin(/2)设设KC=1/2-1+1/sin(/2)dw=KCddw（A）=d/2sin(/2)=KAddw（B）=d/2 1+1/sin(/2)=KBddw（C）=d/2-1+1/sin(/2)=KCd 其中其中KA、KB、KC分别与分别与有关有关dw（B）dw（A）dw（C）控制轴类零件的加工表面时，多以下
46、母线标注或控制轴类零件的加工表面时，多以下母线标注或以轴心标注，以上母线为设计基准时，定位误差为最以轴心标注，以上母线为设计基准时，定位误差为最大。大。Ki6090120KA1.00.70.58KB1.51.211.08KC0.50.210.086提高工件在夹具中定位提高工件在夹具中定位精度的主要措施精度的主要措施一一.减少或消除减少或消除jw的措施的措施.选用选用jw小的定位元件：小的定位元件：毛坯面：球头支承钉（一批工件的表面状毛坯面：球头支承钉（一批工件的表面状况不同），考虑换成自位支承，因此自位支况不同），考虑换成自位支承，因此自位支承的支承点反映毛坯表面的平均状态，减少承的支承点反映
47、毛坯表面的平均状态，减少jw2.合理布置定位元件在夹具中的位置合理布置定位元件在夹具中的位置尽量增加定位支承点间的距离尽量增加定位支承点间的距离3.提高工件定位表面与定位元件的配合提高工件定位表面与定位元件的配合精度精度内孔和外圆为定位基准的工件，要内孔和外圆为定位基准的工件，要提高它们与定位心轴、定位销、定位套提高它们与定位心轴、定位销、定位套的配合精度，从而减小配合间隙达到减的配合精度，从而减小配合间隙达到减小工件定位表面位置误差的目的。小工件定位表面位置误差的目的。4.正确选第一、二、三定位基准正确选第一、二、三定位基准第一定位基准的误差小，第二、三第一定位基准的误差小，第二、三定位基准
48、误差大，应选与工件加工精度定位基准误差大，应选与工件加工精度直接有关的基准为第一定位基准，使直接有关的基准为第一定位基准，使jw减小减小二、消除或减少基准不重合误差的措施二、消除或减少基准不重合误差的措施1.尽量选该工序的工序基准为定位基准尽量选该工序的工序基准为定位基准2.根据加工精度要求的高低相应选取工件根据加工精度要求的高低相应选取工件的第一、第二和第三定位基准的第一、第二和第三定位基准7定位误差计算实例定位误差计算实例例例1各平面已加工，欲加工孔各平面已加工，欲加工孔O，保，保证证B（0TB）和和D（0TD），设），设WN，试计算该定位误差。试计算该定位误差。解：尺寸解：尺寸B的设计基
49、准为顶的设计基准为顶面面M，而定位基准为底面而定位基准为底面N，基准不重合基准不重合jb=TAjw=0dwB=jw+jb=TA尺寸尺寸D的设计基准为右的设计基准为右面，面，而定位基而定位基准为准为W面，基准不面，基准不重合重合jb=TCjw=0dwD=TC例2一批轴件以平面定位铣键槽，试计算m和n尺寸的定位误差。m尺寸和n尺寸皆为平板定位解解：m尺寸因是平板定位且基准重合jb=0jw=0dwm=0，但是键槽会出现对称度误差(Td/2)。n尺寸是平板定位，但基准不重合jb=Td/2jw=0dwn=Td/2这是外圆母线位置的变化量。例例3一批直径为一批直径为dTd/2轴铣键槽，定位轴铣键槽，定位方式方式如图如图所示，试计算所示，试计算m和和n尺寸的定位误差。尺寸的定位误差。分别从工件以分别从工件以V形块定形块定位和以平板定位两方面位和以平板定位两方面考虑考虑解解:1.平板从下面夹紧。m尺寸的工序基准是轴心线，基准重合jb=0dwm=jw=Td/2sin(/2)n尺寸的工序基准是外圆下母线，除jw外，还存在jb。dwn=jw+jb=Td/2sin(/2)+Td/22.若以平板定位，V形块夹紧又如何呢？m尺寸只存在jbdwm=Td/2n尺寸由于基准重合，jb=0,且jw=0dwn=0用微分方法计算定位误差工件在V形块上定位铣键槽，试计算其定位误差。解：解：