机床夹具设计第二章第2节定位元件设计12.docx

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机床夹具设计第二章第2节定位元件设计12

课题名称：

定位元件设计1

课型：

新授课

教学方法：

讲授、讨论

所需学时：

2

教具：

无

教学目的：

1、掌握工件定位方式及其定位元件的设计

2、培养学生分析问题解决问题的能力

教学重点与难点：

重点：

掌握工件定位方式及其定位元件的设计

难点：

掌握工件定位方式及其定位元件的设计

教学过程及内容：

考勤、组织教学（3分钟）：

点名考勤、稳定学生情绪、宣布上课；

导入新课：

以提问的方式导入新课（5分钟）；

问题 ：

1、什么是欠定位与过定位？

2、限制工件自由度与加工技术要求的关系？

分析学生回答的问题

讲授新课：

（60分钟）

定位元件设计包括定位元件的结构、形状、尺寸及布置形式等方面的内容。

本节要阐明的是定位方式的选择、定位点的分布以及定位元件的设计方法。

定位元件的设计主要取决于定位基准的形态。

一、工件以平面定位

在机械加工中，有很多工件是以平面作为主要定位基准的，如箱体、机体、支架、圆盘、盖板等。

工件在进入第一道加工工序时，通常是使用粗基准平面定位；在进入后续加工工序时，通常是使用精基准平面定位。

平面也可作第二定位基准、第三定位基准。

常用的定位元件有支承钉、可调支承、支承板、浮动支承等。

1、工件以粗基准平面定位

粗基准平面通常是指经过清理的锻、铸毛坯工件的平面。

其表面较粗糙，且有较大的平面度误差。

粗基准平面定位的特点如右图所示。

图ａ所示为粗基准平面定位点的随机性分布特点。

一个较大的粗基准平面与定位支承平面接触时，必为随机分布的三个点，定位不稳定。

为了控制这三个定位点的位置，通常要采用呈点接触的定位元件，如支承钉（见图ｂ），以获得较满意的固定定位点。

粗基准平面定位常用的定位元件有支承钉、可调支承和浮动支承。

1）支承钉

ａ）Ｂ型（球头）支承钉　

ｂ）Ｃ型（齿纹）支承钉　

ｃ）Ａ型（平头）支承钉

2）可换支承钉

ａ）具有两种定位面的可换支承钉

ｂ）磨损后可更换支承钉

用于批量较大的生产中，可以降低夹具成本

3）可调支承可调支承的定位点是可调整的。

a）调节支承（JB/T8026.4-1999）

b）圆柱头调节承（JB/T8026.3-1999）

c）六角头支承（JB/T8026.1-1999）

4）可调支承

浮动支承的特点是增加与定位工件的接触点，而不发生过定位。

使用浮动支承可提高工件的定位刚度。

ａ）摆动式浮动支承　

ｂ）移动式浮动支承　

ｃ）球形浮动支承

3、工件以精基准平面定位

工件的基准平面经切削加工后，可直接放在平面上定位。

经过刮削、精铣、磨削的平面具有较小的表面粗糙度值和平面度误差，可获得较精确的定位。

常用的定位元件有支承板和平头支承钉等，这类是呈面接触的定位元件。

1）支承板

ａ）Ａ型光面支承板：

用于垂直布置的定位场合

ｂ）Ｂ型带斜槽支承板：

用于水平布置的定位场合

2）支承钉

图所示为平头（Ａ型）支承钉，其定位面经过磨削。

Ａ型支承钉主要规格与Ｂ型、Ｃ型支承钉相同。

3）其他定位方法和元件

ａ）直接在夹具体的一个平面上定位　

ｂ）、ｃ）非标准支承板

3、设计示例

图所示为开合螺母的零件简图，使用夹具加工螺纹Tr44×12至图样要求。

工件的主要定位基准为B平面，限制自由度（图中定位符号见附表1）；第二定位基准为A平面，限制自由度；第三定位基准为C平面，限制自由度。

4、辅助支承的应用

在加工大型机体和箱体零件时，为了克服因支承面的不足而引起的变形和振动，通常需要考虑提高工件的定位刚度。

在加工刚度较低的零件时，也要注意定位刚度的问题。

提高工件定位刚度常用的方法是采用辅助支承，以减小工件的变形和振动。

辅助支承不限制工件自由度，设计时要注意辅助支承与定位支承的区别。

辅助支承只起支撑作用，使用完毕需将其放松，待工件重新定位后再支撑。

图ａ所示为已标准化的自动调节支承（JB/T8026.7-1999）。

工件定位后，支承1由弹簧3的作用自动与工件保持接触，锁紧顶销2即可起支撑作用。

装夹工件时，要注意上述操作步骤。

如图b所示，工件在支承板、定位销、菱形销上定位、铣削A平面，其下端由辅助支承支撑。

辅助支承由斜楔作用，保持自锁。

新课小结（10分钟）：

1、粗基准平面定位常用的定位元件

2、精基准平面定位常用的定位元件

作业布置：

板书设计：

一、工件以平面定位

常用的定位元件：

支承钉、

可调支承、

支承板、

浮动支承等。

1、工件以粗基准平面定位

粗基准平面定位常用的定位元件

1）支承钉

ａ）Ｂ型（球头）支承钉　

ｂ）Ｃ型（齿纹）支承钉　

ｃ）Ａ型（平头）支承钉

2）可换支承钉

ａ）具有两种定位面的可换支承钉

ｂ）磨损后可更换支承钉

用于批量较大的生产中，可以降低夹具成本

3）可调支承可调支承的定位点是可调整的。

4）a）调节支承（JB/T8026.4-1999）

b）圆柱头调节承（JB/T8026.3-1999）

c）六角头支承（JB/T8026.1-1999）

4）浮动支承

特点是增加与定位工件的接触点，而不发生过定位。

可提高工件的定位刚度。

ａ）摆动式浮动支承　

ｂ）移动式浮动支承　

ｃ）球形浮动支承

4、工件以精基准平面定位

常用的定位元件：

支承板和平头支承钉等呈面接触的定位元件。

1）支承板

ａ）Ａ型光面支承板：

用于垂直布置的定位场合

ｂ）Ｂ型带斜槽支承板：

用于水平布置的定位场合

2）支承钉

3）其他定位方法和元件

3、设计示例

4、辅助支承的应用

辅助支承不限制工件自由度，只起支撑作用。

教学反思：

课题名称：

定位元件设计2

课型：

新授课

教学方法：

讲授、讨论

所需学时：

2

教具：

无

教学目的：

1、掌握工件以圆柱孔定位方法

2、掌握工件以外圆柱面定位方法

3、培养学生分析问题解决问题的能力

教学重点与难点：

重点：

工件以圆柱孔定位及工件以外圆柱面定位方法

难点：

工件以圆柱孔定位及工件以外圆柱面定位方法

教学过程及内容：

考勤、组织教学（3分钟）：

点名考勤、稳定学生情绪、宣布上课；

导入新课：

以复习提问的方式导入新课（10分钟）；

讲授新课：

（60分钟）

二、工件以圆柱孔定位

1、工件以圆柱孔定位的特点

通常，工件以圆柱孔定位是一种中心定位，即定位面为圆柱孔表面，定位基准为圆柱中心轴线。

工件中心定位的方法是用定位轴、定位销、定位插销和心轴等与孔的配合实现的（见图ａ），故通常要求内孔基准面有较高的精度。

有时，采用自动定心定位。

粗基准内孔的定位很少采用。

图ｂ所示为铣削尾座底平面的定位方法，在毛坯孔的两端用顶尖支承，以保证镗孔工序的余量均匀。

圆柱孔定位的特点

ａ）精基准的中心定位示意图

ｂ）粗基准的中心定位示意图

2、工件以精基准孔定位

（1）定位轴

通常，定位轴为专用结构，其圆柱定位面可限制工件的四个自由度。

图所示为钻模所用定位轴的结构，图中2为中心定位部分，通常需最小间隙为0.005mm，直径公差带按设计确定；引导部分的倒角为15°；定位轴与夹具体连接，连接部分有多种结构。

钻模所用定位轴的结构

１—与夹具体的连接部分

２—中心定位部分

３—引导部分

４—夹紧部分

５—排屑槽

６—台阶定位面

（２）固定式定位销

定位销是多个定位基准定位中最常用的定位元件之一，在以孔作为第二定位基准、第三定位基准时使用。

图a所示为圆形A型固定式定位销（JB/T8014.2-1999），可限制工件的两个自由度。

图b所示为B型固定式菱形定位销，只能限制工件的一个自由度。

（３）小定位销

如图所示，小定位销（JB/T8014.1-1999）也分A型、B型两种。

主要参数D为1~3mm，其功能与固定式定位销相同。

小定位销

（JB/T8014.1-1999）

a）圆形小定位销　

b）菱形小定位销

（４）可换定位销

ａ）圆形可换定位销　ｂ）菱形可换定位销

（５）定位插销

图所示为定位插销（JB/T8015-1999）的结构。

A型定位插销可限制工件的两个自由度，B型定位插销则限制工件的一个自由度。

定位插销常用于不便装卸的部位和工件，以被加工孔作为定位基准的定位中。

其主要规格d为3ｍｍ，4ｍｍ，…，78ｍｍ。

d的公差带为f7。

a）圆形可换定位销

b）菱形可换定位销

（６）心轴

心轴常用于套类、盘类零件的车削、铣削、磨削和齿轮的加工中，以保证加工面对内孔的同轴度公差等精度要求。

心轴的结构较紧凑，心轴以柄部或中心孔作为连接表面与机床连接。

心轴的专用化程度很高，故许多企业都制订了有关心轴的企业标准，如外圆磨床、车床、滚齿机、插齿机、刨齿机、磨齿机等机床心轴的标准。

各类心轴示例

ａ）、ｃ）、ｄ）、ｅ）、ｆ）间隙配合定心　ｂ）定心夹紧

三、工件以外圆柱面定位

1、工件以外圆柱面定位的特点

通常，工件以外圆柱面定位是一种中心定位。

工件的定位基准为中心要素。

常用的定位元件有V形块、定位套等。

有时采用自动定心定位，如定心夹紧机构。

2、定位元件

1）V形块

Ｖ形块有多种结构，主要有长Ｖ形块、短Ｖ形块和活动Ｖ形块等，分别可实现四点、二点、一点定位。

Ｖ形块的特点是能实现较精确的中心定位，装卸工件方便，应用也很广泛。

Ｖ形块能用于粗基准或精基准的定位。

V形块两斜面间的夹角α，可选用60°、90°或120°，其中，90°夹角的V形块应用最广。

图所示为标准化的Ｖ形块（JB/T8018.1-1999）。

V形块的材料用20钢，渗碳淬硬至58~64HRC。

V形块主要规格N为9mm，14mm，18mm，…，85mm。

V形块的中心高度T可按下式计算（α=90°）

T=H+0.707D-0.5N

式中D--V形块理论圆直径（mm）；N--V形块开口尺寸（mm）；T--V形块理论圆的中心高度（mm）。

2）定位套

讨论：

自由度如何限制？

？

图所示为几种常用的定位套。

通常，定位套的圆柱面及端面为定位工作面。

图ａ所示为短定位套圆柱面；

图ｂ所示的长定位套圆柱面。

三、工件以外圆柱面定位

1、工件以外圆柱面定位的特点

通常，工件以外圆柱面定位是一种中心定位。

工件的定位基准为中心要素。

常用的定位元件有V形块、定位套等。

有时采用自动定心定位，如定心夹紧机构。

四、工件以特殊表面定位

除了上述工件以平面和内、外圆柱表面定位外，有时还常遇到特殊表面的定位。

下面介绍几种典型的特殊表面定位。

1、工件以内、外圆锥面定位

2、工件以中心孔定位

3、工件以导轨面定位

4、工件以齿形表面定位

新课小结：

本节课较为重点的知识点（10分钟）：

作业布置：

板书设计：

二、工件以圆柱孔定位

1、工件以圆柱孔定位的特点

是一种中心定位，即定位面为圆柱孔表面，

定位基准为圆柱中心轴线。

工件中心定位方法用定位轴、定位销、定位插销和心轴等与孔的配合实现

要求内孔基准面有较高的精度。

2、工件以精基准孔定位

（1）定位轴

专用结构，可限制工件的四个自由度。

（２）固定式定位销

以孔作为第二定位基准、第三定位基准

（３）小定位销

a）圆形小定位销　

b）菱形小定位销

（４）可换定位销

ａ）圆形可换定位销　

ｂ）菱形可换定位销

（５）定位插销

a）圆形可换定位销

b）菱形可换定位销

（６）心轴

三、工件以外圆柱面定位

1、工件以外圆柱面定位的特点

是一种中心定位