浅析车床工件的装夹与定位

第1章工件的定位●理解六点定位原理。

●常用定位元件限制的自由度。

●工件定位方式：完全定位、不完全定位、过定位和欠定位。

●常用定位元件的设计。

●定位误差的分析和计算。

●根据零件工序加工要求，确定定位方式。

●根据零件工序加工要求，确定定位方案。

●掌握定位元件的设计方法。

●掌握定位误差的分析和计算。

1.1工作场景导入【工作场景】如图1.1所示，钢套零件在本工序中需钻φ5mm孔，工件材料为Q235A钢，批量N=2000件。

钢套零件三维图如图1.2所示。

【加工要求】(1)φ5mm孔轴线到端面B的距离20±0.1mm。

(2)φ5mm孔对φ20H7孔的对称度为0.1mm。

本任务是设计钻φ5mm孔的钻床夹具定位方案。

图1.1钢套零件钻φ5mm工序图图1.2钢套零件三维图【引导问题】(1)仔细阅读图1.1，分析零件加工要求，各工序尺寸的工序基准是什么？(2)工件定位与夹紧的概念是什么？分析它们分别是由什么装置实现的？(3)六点定位原理是什么？(4)什么是完全定位、不完全定位、过定位和欠定位？(5)常用定位元件有哪些？定位元件限制的自由度？(6)定位方案设计的基本原则是什么？定位元件的要求是什么？(7)定位误差如何分析和计算？(8)企业生产参观实习。

①生产现场机床夹具的组成是什么？②生产现场机床夹具使用的定位元件有哪些？③生产现场机床夹具定位时限制几个自由度？1.2基础知识【学习目标】理解六点定位原理，分析常用定位元件限制的自由度，确定工件的定位方式，常用定位元件的设计，定位方案设计的基本原则，定位误差的分析和计算。

1.2.1工件定位的基本原理1.概述为了达到工件被加工表面的技术要求，必须保证工件在加工过程中的正确位置。

夹具保证加工精度的原理是加工需要满足3个条件：①一批工件在夹具中占有正确的位置；②夹具在机床上的正确位置；③刀具相对夹具的正确位置。

显然，工件的定位是极为重要的一个环节。

本章就要讨论工件的定位问题。

普通车床套类工件的装夹普通套类工件一般由内孔、外圆、平面等组成，在车削过程中，为了保证工件的形状和位置特度以及表面粗糙度要求，应选择合理的装夹方式及正确的车削方法。

普通车床在车削薄壁工件时，还应注意避免由于夹紧力引起的工件变形。

下面介绍保证同轴度和垂直度的方法。

1、普通车床在一次装夹中完成车削加工在单件小批量生产中，可以在卡盘或花盘上一次装夹就把工件的全部或大部分表面加工完毕。

这种方法没有定位误差，如果车床精度较高，可获得较高的形位精度。

但采用这种方法车削时，需要经常转换刀架，尺寸较难掌握，切削用量也需要经常改变。

2．普通车床以孔为定位基准采用心轴车削中小型的轴套、带轮、等工件时，一般可用已加工好的孔为定位基准，采用心轴定位的方法进行车削。

常用的心轴有下列两种。

(1)宴体心轴实体心轴有小锥度心轴和圆柱心轴两种。

小锥度心轴的锥度C=(l: 1000)―(1: 5000)，这种心轴的特点是制造简单t定心精度高，但轴向无法定位，承受切削力小，装卸不太方便。

用阶台心轴装夹工件时，心轴的圆柱部分与工件孔之间保持较小的间隙配合，工件靠螺母压紧。

其特点是一次可以装夹多个工件，若采用开口垫圈，装卸工件就更方便，但定心精度较低，只能保证。

．02mm左右的同轴度。

(2)胀力心轴胀力心轴依靠材料弹性变形所产生的胀力来固定工件。

胀力心轴的圆锥角最好为30。

左右，最薄部分壁厚j―6mm。

为了使胀力均匀，槽可做成三等分。

长期使用的胀力心轴可用弹簧钢制成。

胀力心轴装卸方便，定心精度高，故应用广泛。

3普通车床以外圆为定位基准采用软卡爪当加工外圆较大、内孔较小、长度较短的套类零件，并且工件以外圆为基准保证位置精度时，车床上一般应用软卡爪装夹工件。

软卡爪是用未经淬火的45钢制成。

使用时，将软爪装入卡盘内，然后将软爪车成所需要的圆弧尺寸。

车软爪时，为了消除间隙，应在卡爪内（或卡爪外）放一适当直径的定位圆柱（或圆环）。

当用软爪夹持工件外圆时（或称正爪），定位圆柱应放在卡爪的里面;当用软爪夹持工件时（或称反爪），定位环应放在卡爪外面。

工件的装夹与定位一、工件的装夹在机床上加工工件时，为使工件在该工序所加工表面能达到规定的尺寸与形位公差要求，在开动机床进行加工之前，必需使工件在夹紧之前就相对于机床占有某一正确的位置，此过程称为定位。

工件在定位之后还不肯定能承受外力的作用，为了使工件在加工过程中总能保持其正确位置，还必需把它压紧，此过程称为夹紧。

工件的装夹过程是定位过程和夹紧过程的综合。

定位的任务是使工件相对于机床占有某一正确的位置，夹紧的任务则是保持工件的定位位置不变。

定位过程与夹紧过程都可能使工件偏离所要求的正确位置而产生定位误差与夹紧误差。

定位误差与夹紧误差之和称为装夹误差。

工件装夹有找正装夹和夹具装夹两种方式。

找正装夹又可分为直接找正装夹和划线找正装夹。

1.直接找正装夹用划针、千分表直接按工件表面找正工件的位置并夹紧，称为直接找正装夹。

直接找正装夹效率低，对操作工人技术水平要求高，但如用精密检具细心找正，可以获得很高的定位精度(0.010~0.005mm)，多用于单件小批生产或装夹精度要求特殊高的场合。

2.画线找正装夹依据零件图要求在工件上划出中心线、对称线和待加工面的轮廓线、找正线，然后按找正线找正工件在机床上的位置并夹紧，这种装夹方法称为划线找正装夹。

与直接找正装夹方法相比，划线找正方法增加了一道技术水平要求高且费工费事的划线工序，生产效率低；此外，由于所划线条自身就有肯定宽度，故其找正误差大(0.2~0.5mm)。

划线找正装夹方法多用于单件小批生产中难以用直接找正方法装夹的外形较为简单的铸件或锻件。

3. 夹具装夹产量较大时，无论是划线找正装夹，还是直接找正装夹，均不能滿足生产率要求。

这时，一般均须用夹具来装夹工件。

夹具事先按肯定要求安装在机床上，工件按要求装夹在夹具上，不需找正就可进行加工。

使用夹具装夹工件，不仅可以保证装夹精度，而且可以显著提高装夹效率，还可减轻工人的劳动强度，对工人技术水平要求也不高。

成批生产和大量生产中广泛采纳夹具装夹工件。

基 础 技 能 模 块岗位技能：工件在机床上的定位和安装加工必须掌握的一项基本技能，在多数情况下，用车床最常用的附件进行装夹，为后续加工做好准备。

三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、心轴等是数控车常用的夹紧夹具。

2. 独立完成工件的夹紧，保证定位等要求；20小时1. 读图①外形尺寸；②尺寸公差；③形位公差；④表面粗糙度；⑤技术要求；2.刀具：3.夹具：4.量具：游标卡尺、外径千分尺、百分表、划针盘等由于各种工件的形状和大小不同，所以有各种不同的安装方法。

车床常用工件的定位和安装附件有三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、心轴等。

常用的常用工件的定位和安装方法如下：一、工件在三爪卡盘上的安装三爪卡盘是由爪盘体、小锥齿轮、大锥齿轮（另一端是平面螺纹）和三个卡爪组成。

如图3-1所示。

三个卡爪上有与平面螺纹相同螺牙与之配合，三个卡爪在爪盘体中的导槽中呈120°均布。

爪盘体的锥孔与车床主轴前端的外锥面配合，起对中作用，通过键来传递扭矩，最后用螺母将卡盘体锁紧在主轴上。

当转动其中一个小伞齿轮时，即带动大伞齿轮转动，其上的平面螺纹图1-1 三爪卡盘的结构又带动三个卡爪同时向中心或向外移动，从而实现自动定心。

定心精度不高，约为0.05～0.15mm。

三个卡爪有正爪和反爪之分，有的卡盘可将卡爪反装即成反爪，当换上反爪即可安装较大直径的工件。

装夹方法如图3-1所示。

当直径较小时，工件置于三个长爪之间装夹（图3-2a），可将三个卡爪伸入工件内孔中利用长爪的径向张力装夹盘、套、环状零件（图3-1b），当工件直径较大，用顺爪不便装夹时，可将三个顺爪换成反爪进行装夹（图3-2c），当工件长度大于4倍直径时，应在工件右端用尾架顶尖支撑（图3-2d）a) b） c) d)a)顺爪 b)顺爪 c)反爪 d)三爪卡盘与顶尖配合使用图1-2 用三爪卡盘装夹工件的方法用三爪卡盘安装工件，可按下列步骤进行：(1) 工件在卡爪间放正，轻轻夹紧。

(2) 拉上安全罩，开动机床，使主轴低速旋转，检查工件有无偏摆，若有偏摆应停车，用小锤轻敲校正，然后紧固工件。