28第九章-機床夾具設計原理(2)wz解析

第九章機床夾具設計原理其次講定位方式與定位元件2023/11/251山東大學機械工程學院主要內容工件以平面定位及其元件工件以圓柱孔定位及其定位元件工件以外圓柱面定位及其定位元件組合外表定位2023/11/252山東大學機械工程學院常用定位方法與定位元件機床夾具設計的首要任務是選擇和設計相應的定位元件來實現工序圖上〔工藝文件〕所要求的定位方案。2023/11/253山東大學機械工程學院定位元件根本要求設計定位元件時，應滿足以下根本要求：具有較高的制造精度，以保證工件定位準確；耐磨性好，以延長定位元件的更換周期，提高夾具的使用壽命；應有足夠的強度和剛度，以保證在夾緊力、切削力等外力作用下，不產生較大的變形而影響加工精度；工藝性好，定位元件的構造應力求簡潔、合理，便于加工、裝配和更換。2023/11/254山東大學機械工程學院雖然被加工工件的種類繁多，外形各異，但從它們的根本構造來看，不外乎是由平面、圓柱面、圓錐面及各種成形面所組成。工件可依據各自構造特點和工序加工精度要求，選取相應的平面、圓面、曲面或者組合外表作為定位基準。定位元件的工作外表的構造外形，必需與工件的定位基準面外形特點相適應，常用定位元件的構造和尺寸已經制定了國家機械行業(yè)標準，一般工廠也有工廠標準，對其規(guī)格、尺寸和技術要求等都做了具體規(guī)定。2023/11/255山東大學機械工程學院一、工件以平面定位及其定位元件

平面定位是工件定位中應用最普遍的定位形式。

2023/11/256山東大學機械工程學院1.定位方式

平面作為定位基準，通常依據其限制自由度的數目，分為主要支承面、導向支承面和止推支承面，如圖9-6所示。2023/11/257山東大學機械工程學院主要支承面限制工件三個自由度的定位平面。常用于精度比較高的工件定位外表。當平面的精度很高時，可以直接將定位元件設計成為平面；更多的狀況下，往往布置盡量放遠一些的三個支承點，使工件的中心落在三個支承點之間，以保證工件定位的穩(wěn)定牢靠。導向支承面限制工件兩個自由度的定位平面。該平面常常做成窄長面；在工件定位外表精度不高時，甚至將窄長面的中間局部切除，只保存遠端位置上的短面，以確保定位效果的全都性。止推支承面限制一個自由度的平面。這時，為了確保定位準確，往往將平面面積作的盡可能小。三類支承面2023/11/258山東大學機械工程學院2.定位元件

平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有主要支承和幫助支承。(1)主要支承用來限制工件的自由度，起定位作用的支承。

1)固定支承：固定支承有支承釘和支承板兩種形式。它們在使用過程中，固定不動。

國家行業(yè)標準規(guī)定了三種形式的支承釘和兩種形式的支承板。在實際應用中，還可以依據需要設計非標準構造支承釘和支承板，如臺階式支承板、圓形支承板、三角形支承板等。2023/11/259山東大學機械工程學院支承釘：A型平頭〔精基準〕；B型球頭〔粗基準〕；C型齒紋頭〔側面防滑〕標準支承釘(JB/T8029.2-1999)2023/11/2510山東大學機械工程學院支承板(JB/T8029.1-1999)支承板：A型無斜槽〔側面、頂面〕；B型帶槽〔底面〕2023/11/2511山東大學機械工程學院2)可調支承：多用于毛面定位，每批調整一次，以補償各批毛坯誤差2023/11/2512山東大學機械工程學院可調支承的工作位置，一經調整適宜后需要鎖緊，防止支承點的位置發(fā)生變化，作用相當于固定支承。留意：2023/11/2513山東大學機械工程學院用可調支承加工相像件2023/11/2514山東大學機械工程學院3)浮動支承(或自位支承)：支承本身可隨工件定位基準面的變化而自動適應，只限制一個自由度，即一點定位。提高了工件的裝夾剛度和定位穩(wěn)定性。2023/11/2515山東大學機械工程學院用來提高工件的裝夾剛度和定位穩(wěn)定性，不起定位作用的支承。(2)幫助支承常見的幫助支承構造如圖9-10所示。圖a是螺旋式幫助支承，圖b是自位式自動調整支承(JB/T8026.7-1999)；圖c是推引式幫助支承。2023/11/2516山東大學機械工程學院幫助支承是在工件定位或定位夾緊后參與作用，不起定位作用。有調整和鎖緊機構。幫助支承的特點留意：在工件定位后才與工件接觸，然后鎖緊，否則會產生過定位。例如：2023/11/2517山東大學機械工程學院圖a擰動螺母進展調整，螺桿本身有自鎖性能；圖b靠彈簧力自動調整，通過支承1與頂柱3上7°～10°斜面自鎖；圖c推動手柄調整，支承5與楔塊和半圓鍵鎖緊。2023/11/2518山東大學機械工程學院二、工件以圓柱孔定位

及其定位元件

以工件的圓柱孔作為定位基面，定位牢靠，使用便利，在實際生產中獲得廣泛使用。2023/11/2519山東大學機械工程學院齒輪、氣缸套、杠桿類工件，常以孔的中心線作為定位基準。1.定位方法常用的定位方法有：在圓柱體上定位；在圓錐體上定位；在定心夾緊機構中定位等。2023/11/2520山東大學機械工程學院工件以圓孔為定位基面與定位元件多是圓柱面與圓柱面協(xié)作。具體定位限制的工件自由度數，不僅與兩者之間的協(xié)作性質有關，同時依據定位基準孔與定位元件的協(xié)作長度L與直徑D的比值L/D大小分為兩種情形：當L/D>1~1.5時，為長銷定位，相當于四個定位支承點，限制工件的四個自由度，能夠確定孔的中心線位置。假設L/D<1，為短銷定位，相當于兩個定位支承點，限制工件的兩個自由度，只能確定孔的中心點的位置。2023/11/2521山東大學機械工程學院工件以圓柱孔定位大都屬于定心定位〔定位基面為內孔外表，定位基準為孔的軸線〕，夾具上相應的定位元件是心軸和定位銷。2.定位元件

2023/11/2522山東大學機械工程學院(1)定位銷

1)標準定位銷

固定式定位銷(JB/T8014.2-1999)

可換式定位銷(JB/T8041.3-1999)2023/11/2523山東大學機械工程學院國家標準規(guī)定的圓柱定位銷的外形和各局部尺寸。圓柱定位銷通常限制工件的2個移動自由度。當要求孔銷協(xié)作只在一個方向上限制工件自由度時，可使用菱形銷。標準構造定位銷屬于短定位銷，圓柱銷消退工件的兩個位移自由度；菱形銷消退工件的一個位移自由度。2023/11/2524山東大學機械工程學院設計夾具時，可依據需要設計非標準定位銷。長圓柱銷消退工件的四個自由度，長菱形銷消退工件的兩個自由度。2)非標準定位銷：2023/11/2525山東大學機械工程學院如圖9-13所示，工件圓孔與錐銷定位，圓孔與錐銷的接觸線是一個圓，限制工件三個位移自由度。圖a用于粗基準，圖b用于精基準。3)圓錐銷：2023/11/2526山東大學機械工程學院工件以圓孔與錐銷定位能實現無間隙協(xié)作，但是單個圓錐銷定位時簡潔傾斜，因此，圓錐銷一般不單獨使用。如圖9-14所示：圖a為圓錐與圓柱組合心軸定位；圖b為用活動錐銷與平面組合定位；圖c為雙圓錐銷組合定位。2023/11/2527山東大學機械工程學院常用的定位心軸分為圓柱心軸和錐度心軸。心軸構造形式很多，有過盈協(xié)作心軸、間隙協(xié)作心軸、小錐度心軸、彈性心軸、液塑心軸、自動定心心軸等。工件在心軸上的定位通常限制了工件除繞自身軸線轉動和沿自身軸線移動以外的四個自由度，是四點定位。(2)定位心軸(或剛性心軸)

2023/11/2528山東大學機械工程學院常見構造形式，如以下圖。1)圓柱心軸：圖a是間隙協(xié)作心軸；圖b是過盈協(xié)作心軸；圖c是錐度心軸。2023/11/2529山東大學機械工程學院如圖9-16所示，工件在錐度心軸上定位，并靠工件定位圓孔與心軸柱面的彈性變形夾緊工件。錐度心軸(JB/T10116-1999)心軸錐度K如表9-1所示。2023/11/2530山東大學機械工程學院這種定位方式的定心精度較高，可到達φ0.005~φ0.01mm，但工件的軸向位移誤差較大，適用于工件定位孔精度不低于IT7的精車和磨削加工，不能用于加工端面。此外，心軸定位還有彈性心軸、液塑心軸、定心心軸等，它們在完成工件定位的同時完成工件的夾緊，使用便利，但構造較簡潔。2023/11/2531山東大學機械工程學院三、工件以外圓柱面定位及其定位元件

2023/11/2532山東大學機械工程學院1.定位方式

以工件的外圓柱面定位有兩種根本形式，定心定位和支承定位。定心定位，外圓柱面是定位基面，外圓柱面的中心線是定位基準。承受各種形式的定心夾緊卡盤、彈簧夾頭、以及其他形式的定位夾緊機構，實現定位和夾緊同時完成。定位套筒也常用于外圓面的定位。支承定位，常以支承釘或者支承板作為定位元件。定位基準為與支承接觸的圓柱面的一條母線，其消退的自由度數目取決于母線的相對接觸長度。半圓孔定位也是典型的一種支承定位。2023/11/2533山東大學機械工程學院工件以外圓外表定限位的狀況與工件以圓柱孔定位的狀況相仿，只是用套或卡盤代替了心軸或柱銷。2.定位元件在夾具設計中，常用于外圓外表定位的定位元件有定位套、支承板和V形塊等。各種定位套對工件外圓外表實現定心定位，支承板實現對外圓外表的支承定位，V形塊則實現對外圓外表的定心對中定位。2023/11/2534山東大學機械工程學院⑴V型塊工件外圓以V形塊定位是最常見的定位方式之一。兩斜面夾有60°、90°、120°V形塊已標準化(JB/T8018.1-1999)2023/11/2535山東大學機械工程學院對中心性好，適用于粗、精基準面，圓柱面和圓弧面；V形塊有長短之分，長V形塊〔或兩個短V形塊的組合〕限制工件的4個自由度，而短V形塊一般只限制2個自由度。V形塊又有固定和活動之分，活動V形塊在可移動方向上對工件不起定位作用。標準V形塊有用構造分為固定V形塊(JB/T8018.2-1999)、調整V形塊(JB/T8018.3-1999)和活動V形塊(JB/T8018.4-1999)三種形式。2023/11/2536山東大學機械工程學院依據需要V形塊可以設計非標準構造，如圖9-19所示，圖a用于精基準；圖b用于粗基準，接觸面長度約2～5mm；圖c是鑲裝支承釘或支承板的構造。它們都屬于長V形塊，限制工件的四個自由度。2023/11/2537山東大學機械工程學院工件以外圓柱面作為定位基面在圓孔中定位，外圓柱面的軸線是定位基準?！?〕定位套2023/11/2538山東大學機械工程學院定位套構造簡潔、簡潔制造，但定心精度不高，主要適用于精定位基面。2023/11/2539山東大學機械工程學院四、組合外表定位通常工件多是以兩個或者多個外表組合起來作為定位基準使用，稱為組合外表定位。2023/11/2540山東大學機械工程學院如：三個相互垂直的平面組合、一個孔與其垂直端面組合、一個平面與兩個垂直于平面的孔組合、兩個垂直面與一個孔組合等組合狀況。以多個外表作為定位基準進展組合定位時，夾具中也有相應的定位元件組合來實現工件的定位。由于工件定位基準之間、夾具定位元件之間都存在確定的位置誤差，所以，必需留意定位元件的構造、尺寸和布置方式，處理好“過定位”問題。2023/11/2541山東大學機械工程學院1.一個孔和一個端面組合

一個孔與端面組合定位時，孔與銷或心軸定位承受間隙協(xié)作，此時應留意避開過定位，以免造成工件和定位元件的彎曲變形〔如圖9-21所示〕。2023/11/2542山東大學機械工程學院限制工件的三個自由度，孔中心線為其次定位基準，限制工件的兩個自由度。定位元件是平面支承(大支承板或三個支承釘)和短圓柱銷，實現5點定位〔如圖9-22所示〕。(1)端面為第確定位基準，2023/11/2543山東大學機械工程學院限制工件的四個自由度，平面為其次定位基準，限制工件的一個自由度；用的定位元件為小平面支承(小支承板或浮動支承，如球面多點浮動)和長圓柱銷或心軸，實現五點定位〔如圖9-23所示〕。(2)孔中心線為第確定位基準2023/11/2544山東大學機械工程學院2.一個平面和兩個與平面垂直的孔組合

在加工箱體、支架、連桿和機體類工件時，常以平面和垂直于此平面的兩個孔為定位基準組合起來定位，稱為一面兩孔定位。此時，工件上的孔可以是專為工藝的定位需要而加工的工藝孔，也可以是工件上原有的孔。

2023/11/2545山東大學機械工程學院屬于組合定位方式，即定位面是工件上一個平面及該平面上的兩個圓孔，這種定位方式，在箱體、杠桿、蓋板等類零件的加工中應用很廣。工件的定位平面一般是加工過的精基面，兩定位孔可能是工件上原有的，也可能是專為定位需要而設置的工藝孔。定位元件是一面兩銷，即一個平面、一個圓柱銷和一個菱形銷。一面兩孔定位符合基準統(tǒng)一原則，定位簡潔，夾緊便利。2023/11/2546山東大學機械工程學院一面兩孔定位，通常要求平面為第確定位基準，限制工件的