第5章机床夹具设计原理第2节.ppt
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第二节工件的定位工件在机床上的定位包括:
工件在夹具上的定位,和夹具相对于机床的定位(对定)两个方面。
本节只讨论工件在夹具上的定位。
工件的装夹=定位+夹紧一批工件逐次放入夹具中都能占据相对同一的位置,这一过程叫定位。
然后用力保证既定位置叫夹紧。
结束,一、六点定位原理1六点定位原理按一定要求分布的六个支承点来限制工件的六个自由度,从而使工件在夹具中得到正确位置的原理,称为六点定位原理。
结束,图52物体的六个自由度,图53工件的六点定位,!
定位面的主次重力共同作用,2工件在夹具中定位的几种情况
(1)完全定位根据工件被加工表面的加工精度要求,有时需要将工件的六个自由度全部限制,这种定位方法称为完全定位。
如图54a所示,结束,图5-4不同加工要求的工件定位,
(2)不完全定位根据工件被加工表面的加工精度要求,有时需要限制的自由度少于六个,这种定位方法称为不完全定位。
如图54b所示,结束,(3)欠定位工件被加工表面的加工精度要求,需要限制的自由度没有得到完全(有效)限制,这种定位方法称为欠定位。
欠定位是不允许的,(4)过定位工件的某自由度被夹具上两个或两个以上的定位元件重复限制,这种定位方法称为过定位(或重复定位)。
如图55a工件的某自由度受到两个以上限制,称为过定位(或重复定位)。
过定位有时利,有时弊,不能一概而论,结束,图5-5工件的过定位情况及改善措施,消除或减小过定位的方法主要有:
1)改变定位元件结构如图55b中将大端面改为小端面,图55c中在工件与大端面间加球形垫圈。
2)提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度,结束,结束,Fig.212连杆加工大头孔时工件在夹具中的位置,关于定位的说明:
1)是确定位置,不是限制运动的可能性(不定度)2)区分定位与夹紧,3)从实际效果分析判断点数4)不完全定位有时是不必要,有时是不可能(也就不必要)5)不完全定位的情况下,实际定位方案的定位点数可能大于必要点数。
二、常见的定位方式及其定位元件
(一)工件以平面定位(还有外圆,孔,组合)1固定支承
(1)支承钉图56所示
(2)支承板图57所示,结束,图5-6几种常用支承钉,结束,图5一7两种常用的支承板,结束,2可调支承,图58几种常用的可调支承典型结构1-可调支承螺钉2-(锁紧)螺母,结束,3自位支承自位支承又称浮动支承,在定位过程中,支承本身所处的位置随工件定位基准面的变化而自动调整并与之相适应,结束,图5-9几种常见的自位支承结构,4辅助支承,图5-10常见的几种辅助支承1-支承2-螺母3-手轮4-楔块,结束,图5-11辅助支承应用实例注意:
1)辅助支承不是定位元件,辅助定位但不能干涉定位2)辅助支承会增加夹具的复杂程度或操作,慎用,结束,
(二)工件以外圆定位1V形块(长四短二)图512常用固定式V形块对中性好,敞开性好,制作容易,应用范围很广。
结束,图5-13活动V形块应用实例,结束,夹具中工件按透明体画,2定位套图514a为短定位套定位,限制工件两个自由度,图514b为长定位套定位,限制工件四个自由度。
结束,图514工件在定位套内定位,3半圆套图5一15为半圆套。
a为可卸式,b为铰链式.,结束,图5-15半圆套结构简图,4圆锥套,图5-16工件在圆锥套中定位1-夹具体锥柄2-传动螺钉3-定位圆锥套4-工件5-后顶尖,结束,(三)工件以圆孔定位工件以圆孔定位大都属于定心定位(定位基准为孔的轴线?
),常用的定位元件有定位销、圆柱心轴、圆锥销、圆锥心轴等。
结束,1定位销,图5-17几种常用的圆柱定位销d?
结束,2.圆锥销图518a用于粗基准,图518b用于精基准。
如图519所示,工件以底面作为主要定位基面,采用活动圆锥销,只限制两个移动自由度。
结束,图518圆锥销,图519(平面和)圆锥销组合定位,结束,3定位心轴
(1)圆柱心轴图520a为间隙配合圆柱心轴图520b为过盈配合圆柱心轴图520c为花键心轴短圆柱心轴限制工件两个自由度,长圆柱心轴限制工件的四个自由度。
结束,图5-20几种常见的圆柱心轴,结束,
(2)圆锥心轴,图5-21几种常见的圆锥心轴,结束,小锥度心轴,(四)工件以组合表面定位,图5-22一面两孔组合定位情况1、2-孔3-短圆柱销4-短削边销5-平面,结束,图241长方体工件的平面组合定位及其定位误差,1平面组合定位(第一、第二、第三),P添足削边销尺寸设计的方法步骤如下:
(1)确定两销中心距
(2)确定第一个定位销直径尺寸d1(3)确定削边销宽度b和B值(4)?
计算削扁销直径尺寸d2,什么是定位基准?
在哪?
基准基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。
根据作用的不同,基准可分为设计基准和工艺基准两类。
一、设计基准零件设计图上所采用的基准,称为设计基准。
图1-1零件图中的设计基准,回转中心b.多个尺寸标出先加工为基准,如面为孔中心d.互为基准,二、工艺基准零件在工艺过程中所采用的基准,称为工艺基准。
包括工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。
1工序基准在工序图上,用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、位置的基准,称为工序基准。
(具有单方向性),结束,图1-2工序图中的工序基准,2定位基准工件在机床上或夹具中进行加工时,用作定位的工件上的几何要素,称为定位基准。
图13工件在加工时的定位基准注意:
轴孔配合,对中心定位,3.测量基准:
在测量时所采用的基准,称为测量基准。
图13工件上加工表面的测量基准,4装配基准:
用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。
结束,图15机器零、部件装配时的装配基准,三、定位误差及其分析与计算为了保证工件的加工质量,应满足如下关系式(53)式中各种因素产生的误差总和;工件被加工尺寸的公差。
本章只研究定位误差对加工精度的影响,上式可写为d+(54)式中d工件在夹具中的定位误差,d/3;是除定位误差外,其他因素引起的误差总和。
结束,
(一)定位误差及其产生原因定位误差:
是指由于工件定位造成的加工面(假定空间位置不变)相对工序基准的位置误差。
其表现形式是工序基准沿工序尺寸方向最大可能的变动范围工序基准是工序尺寸相对加工面的另一端,结束,定位误差产生原因1)由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差,称基准不重合误差,即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量,以b表示。
2)由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差,称基准位移(位置)误差,即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量,以j表示。
结束,
(二)常见定位方式的定位误差分析与计算bj(55)利用式(55)计算定位误差,称为误差合成法,,结束,长方形工件加工工序简图及定位误差分析,1)注意基准不重合。
2)位置误差一般忽略,解决办法应当提高垂直度精度。
1.工件以平面定位图523为铣台阶面的两种定位方案,分析其定位误差。
结束,图5-23铣台阶面的两种定位方案,由工序简图知,加工尺寸的工序基准(也是设计基准)是A面,而图523a中定位基准是B面,可见定位基准与工序基准不重合,必然存在基准不重合误差。
这时的定位尺寸是400.14,与加工尺寸方向一致所以基准不重合误差的大小就是定位尺寸的公差,结束,分析得:
b=0.28,忽略基准B面的平面度误差即j=0,所以有d=bj=b=0.28mm而加工尺寸200.15的公差为:
T=030mm,由于d=0.28mmT/3=l/30.03mm=0.10mm定位误差过大,结束,若改为图523b定位方案,则由于定位基准与工序基准重合,(忽略基准A面的平面度误差)定位误差为零。
但此定位方案工件需从下向上夹紧,夹紧方案不够理想,且使夹具结构复杂。
(欠定位?
),结论p27
(1)定位误差只产生在采用调整法加工一批工件的条件下,若一批工件逐个按试切法加工,则不存在(如上所定义的)定位误差。
(2)定位误差是由于工件定位不准而产生的加工误差。
它的表现形式为工序基准相对加工表面可能产生的最大尺寸或位置的变动范围。
它的产生原因是工件的制造误差、定位元件的制造误差、两者的配合间隙及基准不重合等。
结束,(3)定位误差由基准位置(位移)误差和基准不重合误差两部分组成,但并不是在任何情况下这两部分都存在。
当定位基准无位置变动,则位置=0;当定位基准与工序基准重合,则不重=0。
(4)定位误差的计算可按定位误差的定义;或根据所画出的一批工件定位可能产生定位误差的两种极端位置,再通过几何关系直接求得。
2工件以外圆定位,图5-24工件V形块上定位时误差分析,结束,定位(H1)=O1O2=H1max-H1min=O1E-O2E=O1F1/sin(/2)-O2F2/sin(/2)=(O1F1-O2F2)/sin(/2)定位(H1)=Td/2(sin/2),定位(H2)=D1D2=H2max-H2minD1D2=O2D1-O2D2=(O1O2+O1D1)-O2D2O1O2=Td/2sin(/2)O1D1=d/2(d最大,基轴制)O2D2=(d-Td)/2定位(H2)=Td/2(sin/2)+Td/2,结束,定位(H3)=C1C2=H3max-H3minC1C2=O1C2-O1C1=(O1O2+O2C2)-O1C1O1O2=Td/2sin(/2)O2C2=(d-Td)/2(轴最小半径)O1C1=d/2定位(H3)=Td/2(sin/2)-Td/2,说明:
1)定位(H2)定位(H1)定位(H3)2)增加,减小,对中性减小3)标注、测量,定位基准的定义:
确定工件在夹具中位置的基准,应该是工件上能被唯一确定的点、线、面。
由此可最大程度发挥“基准重合”的作用它的确定可分为三种形式:
)支承定位)闭式定位)对中心定位认识有争议是闭式定位)假定几何中心是定位基准,简单明确)没有点、线、面被唯一确定,认为无基准可循计算工序基准变动量,设法确定以消除定位误差,实现真正意义上的“基准重合”。
认识深入,3工件以圆柱孔定位
(1)工件孔与定位心轴(或定位销)过盈配合的定位误差计算由于工件孔与心轴(或定位销)为无间隙配合,定位副间无间隙,定位基准的位移量为零,所以j=0。
注意:
)忽略了基准位置误差,)慎用,结束,若工序基准与定位基准重合,如图525a中的H1尺寸,则定位误差为d=bj=0(510)若工序基准在工件定位孔的母线上,如图525b中的H2,H尺寸,假定轴不变形,则定位误差为d=bj=b=TDk/2(511)若工序基准在工件外圆母线上,如图525c中的H尺寸,则定位误差为d=bj=b=Tdw/2(512),结束,
(2)工件孔与定位心轴(或定位销)间隙配合的定位误差,结束,图5-26工件与定位心轴间隙配合水平放置定位误差计算,d=bj=j=(TD+Td)/2注意:
)忽略最小间隙,销公差可忽略吗?
)这里只考虑了工序基准为孔中心,若为孔上母线、下母线、外圆下母线,又如何?
2)工件孔与定位心轴(或定位销)垂直放置如图527,结束,图5-27工件与定位心轴间隙配合垂直放置定位误差计算,俯视图,d=TDTdmin=max(514)假定定位基准是孔中心,所以变动为位移误差。
图5-28孔中心距的转角误差,结束,位置(O1)=O1O1=TD1+Td1+min=max位置x(O2)=O2O2=O1O1+TL工=TD1+Td1+1min+TL工=1max+TL工式中:
TD1工件内孔O1的公差;Tdl夹具上短圆柱定位销的公差;lmin工件内孔Ol与定位销的最小配合间隙;TL工工件上两定位孔中心距公差。
角度(O1O2)=arctg(位置(O1)+位置(O2)/2L位置y(O2)=TD2+Td2+2min=2max式中:
TD2工件内孔O2的公差;Td2夹具上菱形定位销的公差;2min工件内孔O2与菱形定位销的最小配合间隙。
L孔心距。
结束,3外圆与外圆组合定位,图247阶梯轴以二个外圆表面组合定位加工时的定位误差,
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- 机床 夹具 设计 原理