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1、第2单元 工件在数控机床上的定位与装夹,2.1 机床夹具概述,2.1.1 机床夹具的概念,夹具是一种保证产品质量、加速工艺过程的一种工艺装备，在不同的工艺过程中所使用的夹具也不同，但就其数量和在生产中所占的地位来说，应以机床夹具为主。,2.1 机床夹具概述,2.1.2 机床夹具的分类,2.1.2.1 按专门化程度分类,铣床夹具,钻床夹具,2.1 机床夹具概述,2.1.2 机床夹具的分类,2.1.2.2 按使用机床类型分类,其他机床夹具,2.1 机床夹具概述,2.1.2 机床夹具的分类,2.1.2.2 按使用机床类型分类,2.1 机床夹具概述,2.1.2 机床夹具的分类,2.1.2.3 按驱动夹
2、具工作的动力源分类,2.1 机床夹具概述,2.1.2 机床夹具的分类,2.1.2.3 按驱动夹具工作的动力源分类,2.1 机床夹具概述,2.1.3 机床夹具的组成,2.1 机床夹具概述,2.1.3 机床夹具的组成,2.1 机床夹具概述,2.1.3 机床夹具的组成,2.1 机床夹具概述,2.1.4 机床夹具的作用,2.1.4.1 保证加工精度，稳定加工质量,2.1.4.2 提高劳动生产率，降低加工成本,2.1 机床夹具概述,2.1.4 机床夹具的作用,2.1.4.3 扩大机床工艺范围,2.1.4.4 减轻工人的劳动强度,2.2 工 件 定 位,2.2.1 工件的安装方式,(1) 定位。,(2)
3、夹紧。,2.2 工 件 定 位,2.2.1 工件的安装方式,2.2.1.1 找正安装,图2-5 工件的划线找正,2.2 工 件 定 位,2.2.1 工件的安装方式,2.2.1.2 用专用夹具安装,图2-6 液压铣床夹具1夹具体；2液压缸；3压板；4对刀块；5V形架；6圆柱销；7定向键,2.2 工 件 定 位,2.2.2 工件的定位,2.2.2.1 工件的六点定位原理,沿x轴方向移动自由度， 用表示；沿y轴方向移动自由度， 用 表示；沿z轴方向移动自由度， 用 表示；绕x轴方向转动自由度， 用 表示；绕y轴方向转动自由度， 用 表示；绕z轴方向转动自由度， 用 表示。,2.2 工 件 定 位,2
4、.2.2 工件的定位,2.2.2.1 工件的六点定位原理,图2-7 工件在空间具有的6个自由度,2.2 工 件 定 位,2.2.2 工件的定位,2.2.2.1 工件的六点定位原理,图2-8 长方体完全定位时支承点的分布,2.2 工 件 定 位,2.2.2 工件的定位,2.2.2.1 工件的六点定位原理,图2-9 圆盘完全定位时支承点的分布,2.2 工 件 定 位,2.2.2 工件的定位,2.2.2.2 限制工件自由度与加工要求的关系,图2-10 限制自由度与加工要求的关系,2.2 工 件 定 位,2.2.2 工件的定位,2.2.2.2 限制工件自由度与加工要求的关系,图2-11 工件在车床上的
5、定位,1完全定位与不完全定位,2.2 工 件 定 位,2.2.2 工件的定位,2.2.2.2 限制工件自由度与加工要求的关系,图2-12 长销和大端面定位,2欠定位与过定位,2.2 工 件 定 位,2.2.3 工件的定位方法及定位元件,2.2.3.1 工件以平面定位,图2-13 支承钉,1支承钉,2.2 工 件 定 位,2.2.3 工件的定位方法及定位元件,2.2.3.1 工件以平面定位,图2-15 各类自位支承结构,1支承钉,2.2 工 件 定 位,2.2.3 工件的定位方法及定位元件,2.2.3.1 工件以平面定位,图2-16 辅助支承的应用,2支承板,2.2 工 件 定 位,2.2.3
6、工件的定位方法及定位元件,2.2.3.1 工件以平面定位,图2-17 支承板,2支承板,2.2 工 件 定 位,2.2.3 工件的定位方法及定位元件,2.2.3.2 工件以内孔定位,图2-18 圆柱定位销,1圆柱销,2.2 工 件 定 位,2.2.3 工件的定位方法及定位元件,2.2.3.2 工件以内孔定位,图2-19 圆柱心轴1引导部分；2工作部分；3传动部分,2圆柱心轴,2.2 工 件 定 位,2.2.3 工件的定位方法及定位元件,2.2.3.2 工件以内孔定位,图2-20 圆锥销定位,3圆锥销,2.2 工 件 定 位,2.2.3 工件的定位方法及定位元件,2.2.3.2 工件以内孔定位,
7、图2-21 圆锥销组合定位,4小锥度心轴,2.2 工 件 定 位,2.2.4 基准及其分类,图2-26 基准分析,2.2.4.1 设计基准,2.2.4.2 工艺基准,2.2 工 件 定 位,2.2.4 基准及其分类,1定位基准,2工序基准,3测量基准,4装配基准,2.2 工 件 定 位,2.2.5 定位误差,2.2.5.1 定位误差的概念及产生原因,一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件在夹具上所占据的位置不可能完全一致，以致加工后各工件的工序尺寸存在误差，这种因工件定位而产生的工序基准在工序尺寸方向上的最大变动量，称为定位误差，用D表示。,2.2 工 件 定 位,2.2.5 定位误差,2.2.
8、5.1 定位误差的概念及产生原因,1基准不重合误差,定位基准与设计基准不重合时所产生的加工误差，称为基准不重合误差。在工艺元件上，设计基准已转化为工序基准，设计尺寸已转化为工序尺寸，此时基准不重合误差就是定位基准与工序基准之间尺寸的公差，用B表示。,2.2 工 件 定 位,2.2.5 定位误差,2.2.5.1 定位误差的概念及产生原因,2基准位移误差,一批工件定位基准相对于定位元件的位置最大变动量(或定位基准本身的位置变动量)称为基准位移误差，用 表示。,2.2 工 件 定 位,2.2.5 定位误差,2.2.5.1 定位误差的概念及产生原因,2基准位移误差,(3) 工件以V形块定位时的基准位移
9、误差。,(2) 工件以圆孔在心轴上定位时的基准位移误差。,(1) 平面定位的基准位移误差。,2.2 工 件 定 位,2.2.5 定位误差,2.2.5.2 定位误差的计算,定位误差产生原因分析，无论是基准不重合误差，还是基准位移误差，皆是由定位引起的，因此统称为定位误差。定位误差是基准位移误差和基准不重合误差的综合结果。,2.2 工 件 定 位,2.2.5 定位误差,2.2.5.3 定位误差的计算举例,例2-1 如图2-29所示，以A面定位加工20H8孔，求加工尺寸为(400.1)mm的定位误差。,例2-2 如图2-30所示零件，外圆及两端面已加工好(外圆直径 )。现加工槽B，要求保证位置尺寸L
10、和H，不考虑槽底面斜度对加工质量的影响。,例2-3 如图2-32所示齿轮坯，内孔及外圆已加工合格( mm， mm)。现在插床上以调整法加工键槽，要求保证尺寸 mm。试计算图示定位方法的定位误差(忽略外圆与内孔同轴度误差)。,2.2 工 件 定 位,2.2.5 定位误差,2.2.5.3 定位误差的计算举例,例2-4 如图2-33所示V形块的定位，工件以d1外圆定位，加工10H8孔。已知d1为 mm，d2为 mm，H=(400.15)mm，t=0.03mm。求加工尺寸(400.15)mm的定位误差。,2.3 工件的夹紧,2.3.1 夹紧装置应具备的基本条件,(1) 夹紧过程可靠，不改变工件定位后所
11、占据的正确位置。,(2) 夹紧力的大小适当，既要保证工件在加工过程中的位置稳定不变、振动小，又要使工件不会产生过大的夹紧变形。,(3) 操作简单方便、省力、安全。,(4) 结构性好，夹紧装置的结构力求简单、紧凑，便于制造和维修。,2.3 工件的夹紧,2.3.2 夹紧装置的组成,(3) 夹紧元件。,(2) 中间传力机构。,(1) 力源装置。,2.3 工件的夹紧,2.3.2 夹紧装置的组成,图2-34 夹紧装置组成示意图1气缸；2连杆；3压板,2.3 工件的夹紧,2.3.3 夹紧力三要素确定,2.3.3.1 夹紧力方向的确定,2.3 工件的夹紧,2.3.3 夹紧力三要素确定,2.3.3.1 夹紧力
12、方向的确定,图2-35 夹紧力方向对镗孔垂直度的影响,2.3 工件的夹紧,2.3.3 夹紧力三要素确定,2.3.3.1 夹紧力方向的确定,图2-36 夹紧方向与夹紧力大小的关系,2.3 工件的夹紧,2.3.3 夹紧力三要素确定,2.3.3.1 夹紧力方向的确定,图2-37 夹紧力方向与工件刚性的关系,2.3 工件的夹紧,2.3.3 夹紧力三要素确定,2.3.3.2 夹紧力作用点的确定,(1) 夹紧力作用点应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承平面内。,(2) 夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位上。,(3) 夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩。,2.3 工件
13、的夹紧,2.3.3 夹紧力三要素确定,2.3.3.2 夹紧力作用点的确定,图2-38 夹紧力作用点应在支承面内,2.3 工件的夹紧,2.3.3 夹紧力三要素确定,2.3.3.2 夹紧力作用点的确定,图2-38 夹紧力作用点应在支承面内,2.3 工件的夹紧,2.3.3 夹紧力三要素确定,2.3.3.2 夹紧力作用点的确定,图2-40 夹紧力作用点应靠近被加工表面,2.3 工件的夹紧,2.3.3 夹紧力三要素确定,2.3.3.3 夹紧力大小的确定,夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题，必须全面考虑工件的结构特点、工艺方法、定位元件的结构和布置等多种因素，才能最后确定并具体设计出较为理想的夹紧机构。
14、,2.3 工件的夹紧,2.3.4 典型夹紧机构,2.3.4.1 楔块夹紧机构,楔块夹紧机构具有以下工作特点,(1) 楔块的自锁性,(2) 楔块能改变夹紧作用力的方向,(3) 楔块具有增力作用,(4) 楔块夹紧行程小；,(5) 楔块结构简单,2.3 工件的夹紧,2.3.4 典型夹紧机构,2.3.4.1 楔块夹紧机构,图2-41 楔块夹紧钻模,2.3 工件的夹紧,2.3.4 典型夹紧机构,2.3.4.1 楔块夹紧机构,图2-42 双升角楔块,2.3 工件的夹紧,2.3.4 典型夹紧机构,2.3.4.2 螺旋夹紧机构,螺旋夹紧机构具有以下工作特点,(1) 自锁性能好。,(2) 增力比大(i75)；,
15、(3) 夹紧行程调节范围大；,(4) 夹紧动作慢，工件装卸费时。,2.3 工件的夹紧,2.3.4 典型夹紧机构,2.3.4.2 螺旋夹紧机构,图2-43 单螺旋夹紧机构1螺杆；2螺母；3螺钉；4压块,2.3 工件的夹紧,2.3.4 典型夹紧机构,2.3.4.3 偏心夹紧机构,偏心夹紧机构的工作特点,(1) 偏心夹紧的自锁条件：D/e14。,(2) 增力比：i=1213。,2.3 工件的夹紧,2.3.4 典型夹紧机构,2.3.4.3 偏心夹紧机构,图2-44 偏心夹紧及其偏心轮展开图,2.3 工件的夹紧,2.3.4 典型夹紧机构,2.3.4.4 联动夹紧机构,联动夹紧机构是操作一个手柄或用一个动
16、力装置在几个夹紧位置上同时夹紧一个工件(单件多位夹紧)或夹紧几个工件(多件多位夹紧)的夹紧机构。,2.3 工件的夹紧,2.3.4 典型夹紧机构,2.3.4.4 联动夹紧机构,2.3 工件的夹紧,2.3.4 典型夹紧机构,2.3.4.5 定心夹紧机构,按定位夹紧元件等速移动原理来实现定心夹紧的，三爪自定心卡盘就是典型实例；,01,按定位夹紧元件均匀弹性变形原理来实现定心夹紧的机构，如弹簧夹筒、膜片卡盘、液性塑料等。,02,定心夹紧机构按其工作原理,习 题,一、简答题1何谓“六点定位原理”？在应用“六点定位原理”分析工件的定位时，应注意哪几点？2工件定位有几种情况？它们是如何定义的？有哪几种情况是
17、不允许采用的？3支承钉有哪几种结构？分别在什么情况下采用？4工件以圆柱孔定位时有哪几种定位元件？各自特点是什么？5“一面两孔”定位采用的元件有哪些？它有什么特点？6工件的定位与夹紧的区别是什么？7确定夹紧力的作用方向和着力点应遵循哪些原则？8确定工件在夹具中应限制自由度数目的依据是什么？,：,习 题,一、简答题9什么是欠定位？为什么不能采用欠定位？什么是过定位？10什么是辅助支承？使用时应注意什么问题？11工件以平面作定位基准时，常用支承类型有哪些？各起什么作用？,：,习 题,二、分析题1试分析图2-45中的定位元件分别限制了哪些自由度？是否合理？如何改进？,：,图2-45 题1图,习 题,二、分析题2如图2-46所示工件，加工工件上、三个小孔，分别计算三种定位方案的定位误差并说明哪个定位方案好。V形块 =90。,：,图2-46 题2图,感谢您的关注！,
