文档介绍：第三节夹具与工件安装

一、工件安装的基本要求
工件的安装质量直接影响到工件表面的成形及成形表面间的位置精度,而工件安装的方
便程度又将直接影响到生产效率和好生产成本的高低。
图 2-37a 为某轴套零件小孔加工工序图,由图可知,工序有尺寸要求:孔的直径尺寸
。+ 020
ø6 0 mm,孔的位置尺寸 36± mm ;工序有位置精度要求:小孔的轴线与轴套内孔轴线
的垂直度为 mm,小孔相对轴套内孔的对称度。以上要求除小孔直径由刀具直径
保证,与安装无关外,其余均与安装有关。

图 2—37 钻床夹具
1—快换钻套;2—钻模板;3—定位销;4—螺母;5—开口垫圈;6—夹具体;7—定位键
根据工序要求,工件安装时,夹具应该提供的正确的刀具、工件相对位置关系有:工
件左端距钻头中心线轴向尺寸应在“36± mm”范围内,钻头中心线应与工件孔Ø25 中心
线共面并垂直(垂直度控制于范围内),钻头中心线应与工件左端槽的对称面垂直。
图 2-37b为加工该零件小孔工序所用钻模。(钻孔夹具动画)
由钻模结构可知,钻套中心线至轴销凸肩距离为 36±,可保证工件上孔的位置
尺寸 36±;轴销中心线平行夹具底面,钻套中心线垂直于夹具底面并与轴销中心线共
面,可满足钻头中心线与工件ø25 孔中心垂直、共面的要求;横销对称于轴销,可实现工件
上槽的对称面与小孔中心垂直共面。
通过以上钻模工作过程的分析,不难发现的是:采用夹具安装工件,通过夹具上相关
尺寸、位置精度的提高,可保证工件相对应的位置尺寸和位置尺寸精度;工件在夹具中的定
位,往往通过工件上表面与夹具上对应面相接触、配合、对准等加以实现;同时,刀具由夹
具上钻套所引导,从而获得正确的刀具、工件相当位置;当然,夹具亦应在机床上占有正确
位置。
经过上述总结,可以得到为保证工序质量要求,其工件安装应有的基本要求:
(1)一个工件应能在夹具中迅速占据一个固定的正确位置,一批工件应能占有同一个正
确位置。
(2)夹具在机床上安装应有正确的位置。
(3)刀具相对于夹具应有正确的位置。
二、工件定位
1、工件定位原理
(1)工件的自由度
工件在安装前,其位置是不确定的,正如未被约束的刚体,置于空间直坐标系中,有任
何方向的移动和转动,这些运动均可分解为相对于直角坐标系三坐标轴的移动和转动。这种
沿某个方向的运动可能性称自由度。因此,一个定位前的工件在空间有六个自由度,分别以
ρρρ) ) ) ρρρ)
X 、Y 、 Z 和 X 、Y 、 Z 表示。其中, X 、Y 、 Z 为沿 X、Y、Z 轴的移动自由度, X 、
) )
Y 、 Z 为绕 X、Y、Z 轴的转动自由度。
(2)工件自由度的限制
要使工件定位,首先应要限制工件的自由度。假设空间有一固定点,长方体工件的底面
与该点相接触,则工件不能再沿 Z 轴移动,此时,Z 方向的移动自由度被限制。可见,设置
支承点可限制工件自由度。如果在长方体的三面分别设置三个、两个、一个支承点(共六点)。
如图 2-38 所示,可使工件在坐标系中的位置确定下来。当工件为圆盘时,也可在工件适当
位置设置六个支承点得以确定,如图 2-39 所示。工件为长轴时,在工件外圆下方和一侧个
设两个支承点,轴端设一个支承点,外圆上键槽内再设一个支承点,同样可使长轴位置确定
下来,如图 2-40 所示。

图 2—38 长方体定位时支承分布图 2—39 圆盘定位时的支承分布图 2—40 长轴定位时的支承分布
(3)六点定则(机床夹具及工件定位录象)
工件定位时,用一个支承点限制工件一个自由度。因此,无论工件形状、结构如何,其
六个自由度均可用六个支承点限制。
用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度,使工件位置完全确定的法则称为工件
定位的六点定则。
按照数学观点,工件表面支承点的接触形态分别有面、线、点三种方式,为确保接触质
量,提高接触稳定性,各接触形态支承点位置不得随意分布。接触形态为面接触时,三个支
承点构成的受力三角形面积越大,定位越稳定,故三个支承点布置越远越好,且相对工件接
触面对称布置。线接触时,两支承点越近越易引起较大转角误差,故两支承点越远越好。点
接触时,分两种情况,当该支承点阻止工件轴向移动时,该点应位于工件几何中心处;当支
承点阻止工件轴转动时,该点应位于工件外缘处,可增加限制自由度的可靠性。
(4)工件在夹具中的定位形态
根据工件构形,加工要求不同,工件要求限制的