汽车制造工艺学第2章

1汽车制造工艺学第2章工件的装夹和机床夹具22.1基准基准确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。设计基准在设计图样上所采用的基准定位支座零件32.1基准工艺基准在工艺过程中所采用的基准。又可分为：工序基准、定位基准、测量基准与装配基准。工序基准–在工序图上用来确定本道工序被加工表面的加工尺寸、位置公差的基准。定位基准–在加工中确定工件在机床上或机床夹具中占有正确位置的基准。测量基准–测量时采用的基准装配基准—装配式采用的基准4图a支座零件第1工序（车削）52.1基准图2-9b支座零件第2工序（钻孔）62.1基准图2-9c支座零件第3工序（钻、锪4分布孔）72.1基准图2-9d支座零件第4工序（磨内孔、端面）图2-9e支座零件第5工序（磨外圆、台阶面）82.2工件装夹划线找正装夹——以划线工人在工件上划出的代加工表面所在位置的线痕作为定位依据，定位时用划针找正位置，然后将工件夹紧直接找正装夹——以工件的实际表面作为定位的依据，用找正工具找正工件的正确位置以实现定位然后将工件夹紧。夹具装夹装夹的含义装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。定位——使工件在机床或夹具上占有正确位置夹紧——对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变工件装夹方法92.2工件装夹图2-10直接找正安装flash毛坯孔加工线找正线图2-11划线找正安装flash精度高，效率低，对工人技术水平要求高精度不高，效率低，多用于形状复杂的铸件102.2工件装夹图2-12工件在夹具上装夹（滚齿夹具）精度和效率均高，广泛采用112.3定位原理图2-13六点定位原理XZY六点定位原理要确定其空间位置，就需要限制其6个自由度将6个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6个自由度，这就是六点定位原理。任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度——用表示cbaZYX,,,,,12图2-14工件以平面3点定位XYZ与理论力学、机构学自由度概念差别——位置不定度——夹紧与定位概念分开——工件、夹具是弹性体两点注意：“点”的含义——对自由度的限制，与实际接触点不同2.3定位原理13工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位。完全定位与不完全定位不完全定位主要有两种情况：①工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转的自由度无法被限制（即使被限制也无意义）。例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴线的转动等。②工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，则只需限制3个自由度就够了。2.3定位原理142.3定位原理完全定位与不完全定位ZYXa）ZYXb）ZYXc）ZYXd）e）ZYXf）ZYX图2-15工件应限制的自由度15欠定位工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。图2-16欠定位示例XZYa）b）BBB2.3定位原理16过定位过定位——工件某一个自由度（或某几个自由度）被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。过定位是否允许，要视具体情况而定：1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。有时还是必要的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。2.3定位原理17过定位分析（桌子与三角架）图2-17过定位分析2.3定位原理18过定位分析图2-18过定位示例a）ZYXYc）ZYXY2.3定位原理b）ZYYX19过定位分析图2-19过定位示例XYa）ZYb）ZYXY2.3定位原理20刀柄主轴拉杆涨套过定位应用图2-21HSK刀柄与传统刀柄结构HSK刀柄传统刀柄1:107:24间隙主轴拉杆刀柄2.3定位原理定位端面配合锥面21过定位讨论如图示，齿轮坯以内孔和一小端面定位，车削外圆和大端面。加工后检测发现大端面与内孔垂直度超差。试分析原因，提出改进意见。4A0.02A间隙配合刚性心轴图2-22过定位示例2.3定位原理22图2-22a过定位引起夹紧变形2.3定位原理23橡胶垫图2-22b过定位处理分析2.3定位原理24讨论分析图示定位方案：①各方案限制的自由度②有无欠定位或过定位③对不合理的定位方案提出改进意见。b）XZYXc）XZYXa）YXZ图2-23过定位分析2.3定位原理25a）YXZa1）YXZa2）YXZ图2-23a过定位示例分析2.4.3定位原理26b）XZYXb1）XZYXXZb2）YXXZb3）YX图2-23b过定位示例分析2.4.3定位原理27c）XZYXc’）XZYXc1）YXXZ图2-23c过定位示例分析2.3定位原理28ZXYZXYZXYZXY图2-24工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。图2-24给出了平面定位的几种情况。ZXYZXY2.4定位方法与定位元件工件以平面定位（一）工件以平面定位1．基本支承(1)固定支承：安装到夹具上后，不可拆卸或调节。分为支承板和支承钉。①支承钉：用于小平面未加工或已加工表面的定位。a.分类：平头：用于经过精加工的表面，面接触。球头：点接触，可保证接触位置相对稳定，但易磨损，夹紧时使加工表面产生压陷，产生较大安装误差，不易使几个支承钉保持在同一平面内，用于精加工中。网纹顶面：与定位面摩擦力较大，可住阻碍工件移动，加强定位稳定性，精中易积屑，多用在粗糙表面的侧面定位。支承钉b.支承钉尾部与基体孔的配合：过盈配合：H7/r6或H7/n6加中间套(可换)：套与夹具体上孔为过盈配合，套与支承钉尾部可选过渡配合H7/js6c.支承钉布置原则：三点：组成的平面面积尽可能大二点：距离尽可能长一点：应与切削力方向对应②支承板用于较大已加工平面的定位，所以常出现在精基准定位中，一个支承板的作用，相当于两个支承钉，消除两个自由度。a.结构形式及应用场合：A型制造简单，常用于底面定位B型切有斜槽，易于清屑，常用于侧面定位支承板B型A型b.应用场合：用于难以用支承钉布置成合适的、稳定的定位中。①工件刚度不足，定位面又小,并且切削力不能恰好作用在支承上。图(a)②薄板上钻孔，支随钉使工件变形。图(b)③承受较大力的场合，保护精加工表面。④方便安装：如侧面支承板取代两支承钉，可避免长死。(a)(b)不宜用三个钉支承定位的情况(2)可调支承可调支承:适用于毛坯分批制造，其形状和尺寸变化较大的粗基准定位并适用于同一夹具加工形状相同而尺寸不同的工件及专用可调夹具或组合夹具中。方法：一批工件调整一次，调整后应锁紧。(3)自位支承（浮动支承、球面支撑）123(a)(b)(c)自位支承特点：有定位元件有多个工作点与工件接触，定位元件在定位过程中所处的位置，随工件定位基准面位置的变化而自动与之适应，其作用相当于一个固定支承，因此，只限制一个自由度。由于增加了与工件定位基准面接触的点数，故可提高工件的安装刚性，适用于以粗基准定位，刚性不足或不连续表面的定位。注意：设计自位支承时，应考虑可动部分有足够的摆动余动。2、辅助支承a.特点：根据六点定位原理，工件定位原理，工件定位夹紧后，若工件刚性很差，在切削力和夹紧力的影响下，会发生变形和振动。为此，需增加辅助支承，减小变形，以提高刚性和稳定性。辅助支承的作用0+TAA312b.作用：由于辅助支承是在工件定位后才参与支承，因此不起任何消除自由度作用，只起减小工件变形和振动的作用。各种辅助支承在每次卸下工件后，必须松开，装上工件后再进行调整和锁紧，另外，辅助支承不应破坏原有定位。c.应用场合：①起预定位作用②提高夹具工件的稳定性③提高工件的刚性d.结构形式：①螺旋式：结构简单，易顶起工件，用限力板手，逐个调整、效率低、常用于单件小批生产中②自位式：效率高，弹簧力不可太大，tgа＜f，保证自锁③推引式：适用于工件较重，切削负荷大的场合44图2-25工件以圆孔定位工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。工件以圆孔定位所限制的自由度见图2-25。XYZXYZXYZXYZXYZXYZ2.4定位方法与定位元件工件以圆孔定位（三）工件以内孔定位工件以内孔定位时，常用的有：定位销、定位心轴、自动定心机构（如三爪卡盘、弹簧心轴等〕。1.定位销：通常结合端面定位结构形式：a.d＜10d太小，不宜开退刀槽，轴肩下埋；b.d＞10带有台肩，端面定位可避免夹具体磨损；c.d＞16凸肩与退刀槽合二为一；d.可换式：用于大量生产中，易于更换，更换时为避免破坏夹具体加上衬套，定位销与衬套配合H7/js6、H7/n7(a)(b)(c)(d)定位销另外还有一种定位销：圆锥销特点：定心好，轴向定位精度不高，常用于浮动定位中圆锥销削边销2.刚性心轴根据工件的形状和用途的不同，定位心轴的结论形式很多，常用的有下列几种形式：a.带小锥度的心轴（1/5000～1/1000）：限5个自由度，定心精度高，可达0.005～0.01mm，但轴向位移大，传递扭矩小，使用于精加工中。b.圆柱形心轴：工件与心轴定位部分为过盈配合采用r6、s6配合，轴向位置较固定（通过限位套）前编加有导向部分，与工件为间隙配合的保证工件用手能自由套入。c.心轴：工件与心轴为间隙配合，心轴采用h6、g6、f7制造，同心度不高，装卸方便，端部夹紧。d.花键心轴3.内圆定心夹紧机构用于内孔的定心夹紧机构，其作用原理与外圆定位时是一样的。区别仅在于孔定位时，支承等速远离中心移动，与工件孔表面接触。孔用涨紧套52图2-26工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位。工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。工件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块，短V型块限制2个自由度，长V型块（或两个短V型块组合）限制4个自由度。XYZXYZXYZXYZXYZ2.4定位方法与定位元件工件以外圆柱面定位工件以外圆定位工件以外圆定位时，常用的有V形块、定位套筒及剖分套筒、自动定心机构（三爪长盘、弹簧夹头、锥孔、自动定心夹头）1.V形块V形块的定位情况：a.V形块结构：(已标准化）①а常取90°或120°②工艺槽：降低应力集中，便于v形工作面加工。③支承面和底面精度要求较高④安装时，需采用定位销孔(有定位销孔和安装孔)b.特点：①对中性好（水平方向）②所定位的水平轴中心位置（垂直方向），随V形块夹角及工件直径的误差而发生变化③V形块装在夹具体C时，除用螺钉紧固外，还要加装定位销2.定位套筒及剖分套筒定位套筒特点：①元件结构简单，定心精度不变；②当工件外圆与定位圆孔配合较松时，易使工件倾斜，可考虑利用套筒内孔及端面一起定位；③当端面大时，定位孔应短些，以避免产生过定位。58除平面、圆孔、外圆柱面外，工件有时还可能以其它表面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。图2-27为工件以锥孔定位的例子，锥度心轴限制了除绕工件自身轴线转动外的5个自由度。图2-27工件以锥孔定位2.4定位方法与定位元件工件以其他表面定位59在多个表面同时参与定位情况下，各定位表面所起作用有主次之分。通常称定位点数最多的表面为主要定位面或支承面，称定位点数次多的表面为第二定位基准面或导向面，称定位点数为1的表面为第三定位基准面或止动面。2.4定位方法与定位元件定位表面的组合XZY图2-28工件在两顶尖上定位在分析多个表面定位情况下各表面限制的自由度时，分清主次定位面很重要。如图2-28所示工件在两顶尖上的定位，应首先确定前顶尖限制的自由度，他们是。然后再分析后顶