機床夾具定位機構(gòu)的設(shè)計

1、 第三節(jié)第三節(jié) 機床夾具定位機構(gòu)的設(shè)計機床夾具定位機構(gòu)的設(shè)計1 1-定位原理分析定位原理分析補充：補充： 工件的裝夾工件的裝夾1、工件裝夾的概念、工件裝夾的概念 在機床上對工件進行加工時，為了保證加工表面相對于其在機床上對工件進行加工時，為了保證加工表面相對于其他表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在機床上占有準(zhǔn)確他表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在機床上占有準(zhǔn)確的位置，并在加工過程中承受各種力的作用而始終保持這一準(zhǔn)的位置，并在加工過程中承受各種力的作用而始終保持這一準(zhǔn)確位置不變。確位置不變。 定位：定位：使工件獲得正確的加工位置使工件獲得正確的加工位置 夾緊：夾緊：固定工件的正確加工位置

2、固定工件的正確加工位置 定位夾緊的過程統(tǒng)稱為工件的定位夾緊的過程統(tǒng)稱為工件的裝夾裝夾。 工件的裝夾的方式有：先定位后夾緊工件的裝夾的方式有：先定位后夾緊 和和 夾緊過程中同時夾緊過程中同時實現(xiàn)定位兩種實現(xiàn)定位兩種2、工件裝夾的方法、工件裝夾的方法方法一：找正安裝法方法一：找正安裝法 直接找正法和劃線找正法直接找正法和劃線找正法方法二：夾具安裝方法二：夾具安裝 采用第一種方法裝夾工件時，一般要先按圖樣要采用第一種方法裝夾工件時，一般要先按圖樣要求在工件表面劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝求在工件表面劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時用劃針或百分表找正后再夾緊。這種方法無需專夾時用劃針或百分

3、表找正后再夾緊。這種方法無需專用裝備，但效率低，一般用于單件和小批生產(chǎn)。用裝備，但效率低，一般用于單件和小批生產(chǎn)。 批量較大時，大都采用夾具裝夾工作批量較大時，大都采用夾具裝夾工作定位的概念定位的概念 定位：定位：工件加工前，在夾具中占據(jù)工件加工前，在夾具中占據(jù)“確定確定”、“正確正確”加工位置的過程。加工位置的過程?；蛘哒f：一批工件先后裝到夾具中，都能占據(jù)一致正確加或者說：一批工件先后裝到夾具中，都能占據(jù)一致正確加工位置的過程。工位置的過程。注：本節(jié)主要講什么是注：本節(jié)主要講什么是“確定確定”、“正確正確”的加工位置。的加工位置。 一、六點定位原理：一、六點定位原理：工件在沒有采取定位措施工

4、件在沒有采取定位措施之前，與空間自由狀態(tài)的之前，與空間自由狀態(tài)的剛體相似，每個工件在夾剛體相似，每個工件在夾具中的位置可以是任意的、具中的位置可以是任意的、不確定的。不確定的。存在存在6個方向的自由度個方向的自由度一、六點定位原理：一、六點定位原理： 六點定位原理六點定位原理 是指用六個是指用六個適適當(dāng)分布當(dāng)分布支撐點來支撐點來分別限制工件的分別限制工件的六個自由度，從六個自由度，從而使工件在空間而使工件在空間得到確定位置的得到確定位置的方法。方法。六點定位原理的四點說明六點定位原理的四點說明 1 1、“點點”的含義：的含義：“點點”表示對自由度的限制，與直接接觸點不同表示對自由度的限制，與直

5、接接觸點不同 2 2、支承點必須適當(dāng)分布、支承點必須適當(dāng)分布 三個支承點在一直線上沒有限制三個自由度六點定位原理的四點說明六點定位原理的四點說明 3 3、夾具上的定位元件與工件的定位基準(zhǔn)始終保持夾具上的定位元件與工件的定位基準(zhǔn)始終保持緊密接觸緊密接觸或配合，才能起到限制自由度的作用?；蚺浜?，才能起到限制自由度的作用。六點定位原理的四點說明六點定位原理的四點說明 4 4、定位與夾緊的概念應(yīng)分清、定位與夾緊的概念應(yīng)分清 將夾具上定位元件抽象轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的定位支承點，將夾具上定位元件抽象轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的定位支承點，每個支承點限制某一方面的自由度，并不是說工件已每個支承點限制某一方面的自由度，并不是說工件已

6、失去了在該方面移動或轉(zhuǎn)動的可能性。失去了在該方面移動或轉(zhuǎn)動的可能性。這種可能性需要用夾緊裝置來限制。這種可能性需要用夾緊裝置來限制。六點定位原理的四點說明六點定位原理的四點說明 二、由工件加工要求確定工件應(yīng)限制二、由工件加工要求確定工件應(yīng)限制的自由度數(shù)的自由度數(shù)生產(chǎn)現(xiàn)場生產(chǎn)現(xiàn)場 應(yīng)該限制:Y、Z方向的移動X、Y、Z的轉(zhuǎn)動舉一反三 考考你 應(yīng)該限制:X、Y、Z方向的移動X、Y、Z的轉(zhuǎn)動小結(jié)：小結(jié)： 工件定位時，影響加工精度要求的自由度必須工件定位時，影響加工精度要求的自由度必須限制，不影響加工精度要求的自由度可以限制也限制，不影響加工精度要求的自由度可以限制也可不限制，視加工時的具體情況而定?？?/p>

7、不限制，視加工時的具體情況而定。 因此，按照工件加工要求確定工件必須限制的因此，按照工件加工要求確定工件必須限制的自由度數(shù)是工件定位中應(yīng)解決的首要問題。自由度數(shù)是工件定位中應(yīng)解決的首要問題。 三、定位的分類三、定位的分類 大端面限制:X 方向的移動Y、Z的轉(zhuǎn)動 短銷限制:Y、Z方向的移動 防轉(zhuǎn)銷限制:X 方向轉(zhuǎn)動1 1、完全定位：、完全定位：定位元件限制的自由度定位元件限制的自由度6 6個個 應(yīng)該限制:Y、Z方向的移動Y、Z的轉(zhuǎn)動2 2、不完全定位：、不完全定位： 定位元件限制的自由度定位元件限制的自由度6個個定位元件限制的自由度定位元件限制的自由度工件所需限制的自由度工件所需限制的自由度ZY

8、Xa）ZYXb）ZYXc）ZYXd）圖2-15 工件應(yīng)限制的自由度圖2-16 欠定位示例XZYa）b）BB B （桌子與三角架）圖2-17 過定位分析 第三節(jié)第三節(jié) 機床夾具定位機構(gòu)的設(shè)計機床夾具定位機構(gòu)的設(shè)計2 2-典型表面的定位方法典型表面的定位方法圖圖2.12 輔助支承應(yīng)用實例輔助支承應(yīng)用實例 圖圖2.13 輔助支承應(yīng)用實例輔助支承應(yīng)用實例 如下如下2.20(a)圖圖固定式固定式定位銷，中批量以下生產(chǎn)用定位銷，中批量以下生產(chǎn)用如下如下2.20(b)圖圖可換式可換式定位銷，大批量以上生定位銷，大批量以上生產(chǎn)用；產(chǎn)用；圖圖2.15 剛性心軸剛性心軸圖圖a 動配合心軸動配合心軸 圖圖b 靜配合

9、心軸靜配合心軸小結(jié)小結(jié)1 1、平面定位、平面定位 支承釘支承釘 支承板支承板2 2、圓孔定位、圓孔定位 圓柱銷圓柱銷 圓錐銷圓錐銷 心軸心軸3 3、外圓定位、外圓定位 V V形塊形塊4 4、圓錐孔定位、圓錐孔定位 頂尖頂尖組合定位中各定位元件限制組合定位中各定位元件限制自由度分析自由度分析組合定位：組合定位：工件以兩個或兩個以上定位基準(zhǔn)的定位，工件以兩個或兩個以上定位基準(zhǔn)的定位，稱為組合定位。稱為組合定位。一、判斷準(zhǔn)則一、判斷準(zhǔn)則1）轉(zhuǎn)動不變）轉(zhuǎn)動不變2）移動）移動 若不重復(fù)，則不變?nèi)舨恢貜?fù)，則不變 若重復(fù)，則重新判斷若重復(fù)，則重新判斷 根據(jù)限制自由度的多少，選定首參和次參根據(jù)限制自由度的多少

10、，選定首參和次參 首參不變首參不變 移動次參，看工件能否轉(zhuǎn)動。若工件不能轉(zhuǎn)移動次參，看工件能否轉(zhuǎn)動。若工件不能轉(zhuǎn)動，則該移動不能轉(zhuǎn)換；若工件能轉(zhuǎn)動，則該移動，則該移動不能轉(zhuǎn)換；若工件能轉(zhuǎn)動，則該移動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動。動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動。二二 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 例例1 如圖如圖2.28工件以兩孔一面在兩銷一面上定位，分析各工件以兩孔一面在兩銷一面上定位，分析各元件限制的自由度。元件限制的自由度。 圖圖2.28 兩銷一面兩銷一面 過定位及其改進過定位及其改進圖圖2.29 三個三個V形塊形塊組合定位分析組合定位分析 例例2：如圖：如圖2.29工件以外圓柱在工件以外圓柱在3個個短短V形塊上定位，分析各元件限制形塊

11、上定位，分析各元件限制的自由度。的自由度。 例例3：如圖：如圖2.30工件以內(nèi)孔面、平面在圓柱銷、支工件以內(nèi)孔面、平面在圓柱銷、支承平面上定位，分析各元件限制的自由度承平面上定位，分析各元件限制的自由度 例例4：如圖：如圖2.31工件以兩頂尖孔在兩頂尖上定位，分析各工件以兩頂尖孔在兩頂尖上定位，分析各元件限制的自由度。元件限制的自由度。 圖圖2.31 兩頂尖組合定位分析兩頂尖組合定位分析 例例5 如圖如圖2.32工件以外圓柱在兩工件以外圓柱在兩V形塊上定位，分析各元形塊上定位，分析各元件限制的自由度。件限制的自由度。 圖圖2.32 V形塊組合定位分析右形塊組合定位分析右V1、左、左V2三、組合

12、定位中重復(fù)定位現(xiàn)象的消除方法三、組合定位中重復(fù)定位現(xiàn)象的消除方法 如下如下2.33圖使定位元件沿某一坐標(biāo)軸可移動，來消除其限制沿該圖使定位元件沿某一坐標(biāo)軸可移動，來消除其限制沿該坐標(biāo)軸移動方向自由度的作用。坐標(biāo)軸移動方向自由度的作用。 如下如下2.34圖采用自位支承結(jié)構(gòu)，消除定位元件限制繞某個圖采用自位支承結(jié)構(gòu)，消除定位元件限制繞某個(或兩個或兩個)坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動方向的自由度的作用。坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動方向的自由度的作用。 改變定位元件的結(jié)構(gòu)，消除重復(fù)限制自由度的支承，改變定位元件的結(jié)構(gòu)，消除重復(fù)限制自由度的支承，把圓柱銷改為削邊銷就是典型的例子。把圓柱銷改為削邊銷就是典型的例子。提高定位基準(zhǔn)之間、定位元之

13、間的位置精度，避免重提高定位基準(zhǔn)之間、定位元之間的位置精度，避免重復(fù)定位的干涉。復(fù)定位的干涉。 第三節(jié)第三節(jié) 機床夾具定位機構(gòu)的設(shè)計機床夾具定位機構(gòu)的設(shè)計3 3-定位誤差的分析計算定位誤差的分析計算基準(zhǔn)與定位副基準(zhǔn)與定位副 基準(zhǔn)：基準(zhǔn)：用來確定生產(chǎn)對象上的幾何要素之間的幾何關(guān)系所依據(jù)的用來確定生產(chǎn)對象上的幾何要素之間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面。那些點、線、面。 基面：基面：基準(zhǔn)不一定具體可見（如孔的中心線等），在零件上通?；鶞?zhǔn)不一定具體可見（如孔的中心線等），在零件上通常是通過有關(guān)具體表面表現(xiàn)出來的，這些表面稱為基面。是通過有關(guān)具體表面表現(xiàn)出來的，這些表面稱為基面。1、基準(zhǔn)與基面、基準(zhǔn)與

14、基面 2、工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn) 工序基準(zhǔn)：工序基準(zhǔn)：在工序圖上用來確定本工序所加工表面的尺寸在工序圖上用來確定本工序所加工表面的尺寸和形狀位置的基準(zhǔn)。和形狀位置的基準(zhǔn)。 定位基準(zhǔn)：定位基準(zhǔn)：在加工中可用作定位的基準(zhǔn)。在加工中可用作定位的基準(zhǔn)。 3、定位基準(zhǔn)（定位基面）與限位基準(zhǔn)（限位基面）、定位基準(zhǔn)（定位基面）與限位基準(zhǔn)（限位基面） 定位基準(zhǔn)（定位基面）在定位基準(zhǔn)（定位基面）在工件上工件上 限位基準(zhǔn)（限位基面）在限位基準(zhǔn)（限位基面）在定位元件上定位元件上 4、定位副、定位副 將定位基面與限位基面合稱為定位副將定位基面與限位基面合稱為定位副定位誤差（定位誤差（D D）是指由于定

15、位不準(zhǔn)而造成的加工誤差。）是指由于定位不準(zhǔn)而造成的加工誤差。定位誤差定位誤差基準(zhǔn)位移誤差基準(zhǔn)位移誤差( (Y Y) ) 基準(zhǔn)不重合誤差基準(zhǔn)不重合誤差( (B B) ) 定義：定位基準(zhǔn)相對于定義：定位基準(zhǔn)相對于限位基準(zhǔn)的變動范圍在限位基準(zhǔn)的變動范圍在加工尺寸上的投影加工尺寸上的投影定義：工序基準(zhǔn)與定位基定義：工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間的聯(lián)系尺寸的公差準(zhǔn)之間的聯(lián)系尺寸的公差在加工尺寸上的投影在加工尺寸上的投影 定位誤差的計算定位誤差的計算 由于定位誤差由于定位誤差D是由基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤是由基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差組合而成的。因此在計算定位誤差時，先分別算出差組合而成的。因此在計算定位誤差

16、時，先分別算出B和和Y，然后將兩者組合而得，然后將兩者組合而得D。組合時可有如下情況：。組合時可有如下情況：（1）Y0，B0時，時，DY （2）Y0，B0時，時，DB （3）Y0，B0時，時， 如果工序基準(zhǔn)不在定位基面上：如果工序基準(zhǔn)不在定位基面上：DBY 如果工序基準(zhǔn)如果工序基準(zhǔn) 在在 定位基面上：定位基面上：DBY“”、“”的判別方法為：的判別方法為：接觸點和工序基準(zhǔn)接觸點和工序基準(zhǔn) 相對于相對于 定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn) 同負異正同負異正三、單個典型表面三、單個典型表面 定位誤差計算：定位誤差計算： 工件以平面定位時，定位基面的位置可以看成工件以平面定位時，定位基面的位置可以看成是不變動的，因此

17、基準(zhǔn)位移誤差為零，即工件以平是不變動的，因此基準(zhǔn)位移誤差為零，即工件以平面定位時面定位時 Y=0例例 如下圖所示，以如下圖所示，以A 面定位加工面定位加工30H7孔，求加孔，求加工尺寸工尺寸320.05mm的定位誤差。的定位誤差。例例：如圖：如圖2.43兩種方案銑平面，試分析定位誤差。兩種方案銑平面，試分析定位誤差。 2dD2dDOOOOmaxminminmax12Y )TdTD(21Y maxminmaxminminminmax(YDdTDTdDd 其中 屬于最小間隙量）0Y 0Tdd 01Td1d 例：如圖加工通槽，保證例：如圖加工通槽，保證3020計算定位誤差計算定位誤差0.0270.0

18、1600.034188()/7()Hf11OOHHYTDTDAOAOOO707.02sin22sin2sinTDY707.0例例 ：如圖：如圖2.52加工通槽，已知加工通槽，已知d1= 、d2= 、兩圓同、兩圓同軸度軸度0.02，保證對稱度，保證對稱度0.1、A= ，分析計算定位誤差。，分析計算定位誤差。0021. 0250025. 040017. 08 .34例例.如下圖所示，用角度銑刀銑削斜面，求加工距離如下圖所示，用角度銑刀銑削斜面，求加工距離尺寸為尺寸為390.04mm的定位誤差。的定位誤差。4、組合定位時定位誤差的分析計算、組合定位時定位誤差的分析計算 基準(zhǔn)不重合誤差的計算與前方法相

19、同，下基準(zhǔn)不重合誤差的計算與前方法相同，下面重點分析基準(zhǔn)位移誤差的計算。面重點分析基準(zhǔn)位移誤差的計算。 平行于兩銷連線方向的尺寸平行于兩銷連線方向的尺寸該自由度由圓柱銷該自由度由圓柱銷1限制限制Y1 =D1 +d1+1min= 1max 當(dāng)加工要素位于兩孔之外時，轉(zhuǎn)動當(dāng)加工要素位于兩孔之外時，轉(zhuǎn)動1后誤差最大；后誤差最大；LdDdD2tanmin222min1111 當(dāng)加工要素位于兩孔之間時，轉(zhuǎn)動當(dāng)加工要素位于兩孔之間時，轉(zhuǎn)動2后誤差最大；后誤差最大；LdDdD2tanmin111min2222 例例1：如圖：如圖2.50工工件以兩孔一面在兩件以兩孔一面在兩銷一面上定位加工銷一面上定位加工孔，

20、試設(shè)計兩銷直孔，試設(shè)計兩銷直徑并進行定位誤差徑并進行定位誤差分析分析10H7(+0.015)。 解 ：解 ： a ) 銷銷 1 布 右 孔布 右 孔 d1 = 1 0 g 6 = 1=0.005 b) LKK=700.05 LJ J =700.02 c)查表查表2.1 b=4 2 =2b/D2（ kJ1/2） 8 / 1 0 ( 0 . 0 5 + 0 . 0 2 0.005/2)=0.054 d2=(100.054)h6= 005. 0014. 010054. 0063. 010對對3030：B B=0 =0 Y Y= = Y1Y1 =0.015+0.009+=0.015+0.009+0.0

21、05=0.0290.005=0.029D D=0.029=0.029d)定位誤差分析定位誤差分析對對20： 1max=0.029 2max=0.078 B=0Y =(2max1max) / 2/ 7030 =0.0105Y=1max+2Y =0.029+0.021 =0.05D=0.05本節(jié)結(jié)束二二 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 例例1 如圖如圖2.28工件以兩孔一面在兩銷一面上定位，分析各工件以兩孔一面在兩銷一面上定位，分析各元件限制的自由度。元件限制的自由度。 圖圖2.28 兩銷一面兩銷一面 單個定位時：單個定位時：支承平面：限制了：支承平面：限制了： xyz圓柱銷圓柱銷1：限制了：限制了： xy圓柱

22、銷圓柱銷2：限制了：限制了： xy 重復(fù)限制重復(fù)限制 ，分析知，分析知 xy實際參與定位先后分不出，實際參與定位先后分不出， 假設(shè)假設(shè)1首參，限制：首參，限制：xyxz綜合結(jié)果：限制了：綜合結(jié)果：限制了： 且且 重復(fù)限制。重復(fù)限制。 xxyyzzx2次參，次參， 限制了限制了過定位及其改進過定位及其改進圖圖2.29 三個三個V形塊形塊組合定位分析組合定位分析 例例2：如圖：如圖2.29工件以外圓柱在工件以外圓柱在3個個短短V形塊上定位，分析各元件限制形塊上定位，分析各元件限制的自由度。的自由度。 單個定位時：單個定位時： V1 限制了：限制了： xz V2 限制了：限制了： xz V3 限制了

23、：限制了： yz 2次重復(fù)限制，次重復(fù)限制， 3次重復(fù)限制次重復(fù)限制按上準(zhǔn)則分析，實際按上準(zhǔn)則分析，實際V1、V2較較V3先先參與，參與，V1、V2參與分不出先后，假參與分不出先后，假設(shè)設(shè)為首參限制了為首參限制了 ，V2次參次參限制了限制了 ；V3最后限制了最后限制了 。xzxzyyxz例例3：如圖：如圖2.30工件以內(nèi)孔面、平面在圓柱銷、支工件以內(nèi)孔面、平面在圓柱銷、支承平面上定位，分析各元件限制的自由度承平面上定位，分析各元件限制的自由度 單個定位時：單個定位時： 平面限制了：平面限制了： 長銷限制了：長銷限制了： 綜合限制了綜合限制了 xxyyz且且 重復(fù)限制重復(fù)限制 xyzxxyy x

24、y例例4：如圖：如圖2.31工件以兩頂尖孔在兩頂尖上定位，分析各工件以兩頂尖孔在兩頂尖上定位，分析各元件限制的自由度。元件限制的自由度。 圖圖2.31 兩頂尖組合定位分析兩頂尖組合定位分析 單個定位時：單個定位時： xyz固定頂尖限制了：固定頂尖限制了： zy轉(zhuǎn)化為：轉(zhuǎn)化為： yz活動頂尖限制了：活動頂尖限制了： 例例5 如圖如圖2.32工件以外圓柱在兩工件以外圓柱在兩V形塊上定位，分析各元形塊上定位，分析各元件限制的自由度。件限制的自由度。 圖圖2.32 V形塊組合定位分析右形塊組合定位分析右V1、左、左V2單個定位時：單個定位時： xy固定固定V形塊限制了：形塊限制了： y活動活動V形塊限制了：形塊限制了： 重復(fù)限制了：重復(fù)限制了： y例例 1 如下圖所示，以如下圖所示，以A 面定位加工面定位加工30H7孔，求加孔，求加工尺寸工尺寸320.05mm的定位誤差。的定位誤差。解：解： Y=0mm（定位基面為平面）（定位基面為平面） D=B=0.05mmB=0.01+0.04=0.05mm例例2：如圖：如圖2.43兩種方案銑平面，試分析定位誤差。兩種方案銑平面，試分析定位誤差。 圖圖2.43平面定位誤差分析平面定位誤差分析 分析：方案分析：方案(a)：B=0.28