工具機夾具設計常用定位元件,有這麼多玩法?

為了保證同一批工件在夾具中佔據一個正確的位置,必須選擇合理的定位方法和設計相應的定位裝置,在 實際應用時,一般不允許將工件的定位基面直接與夾具體接觸,而是通過定位元件上的工作表面與工件定位基面的接觸來實現定位。

定位基面與定位元件的工作表面合稱為定位副。

一、對定位元件的基本要求

1 .足夠的精度

由於工件的定位是通過定位副的接觸(或配合)實現的。定位元件工作表面的精度直接影響工件的定位精度,因此定位元件工作表面應有足夠的精度,以保證加工精度要求。

2 .足夠的強度和剛度

定位元件不僅限制工件的自由度,還有支承工件、承受夾緊力和切削力的作用。因此還應有足夠的強度和剛度,以免使用中變形和損壞。

3 .有較高的耐磨性

工件的裝卸會磨損定位元件工件表面,導致定位元件工件表面精度下降,引起定位精度的下降。當定位精度下降至不能保證加工精度時則應更換定位元件。為延長定位元件更換週期,提高夾具使用壽命,定位元件工作表面應有較高的耐磨性。

4. 良好的工藝性

定位元件的結構應力求簡單、合理、便於加工、裝配和更換。

對於工件不同的定位基面的形式,定位元件的結構、形狀、尺寸和佈置方式也不同。下面按不同的定位基準分別介紹所用的定位元件的結構形式。

二、工件以平面定位時的定位元件

工件以平面作為定位基準時常用的定位元件如下述:

(一)主要支承

主要支承用來限制工件自由度,起定位作用。

1 .固定支承

固定支承由支承釘和支承板兩種型式,如圖 3-41 所示,在使用過程中它們都是固定不動的。


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當工件以粗糙不平的毛坯面定位時,採用球頭支承釘圖 3-41b ;齒紋頭支承釘,如圖 3 -41c ,用在工件側面,以增大磨擦係數,防止工件滑動;當工件以加工過的平面定位時,可採用平頭支承釘(如圖 3 -41a )或支承板。圖 3-41d 所示支承板結構簡單,製造方便,但孔邊切屑不易清除乾淨,故適用於側面和頂面定位;圖 3-41e 所示支承板便於清除切屑,適用於底面定位。

需要經常更換的支承釘應加襯套,如圖 3-42 所示。支承釘、支承板均已標準化,其公差配合、材料、熱處理等可查國家標準《機床夾具零件及部件》。

一般支承釘與夾具體孔的配合可取 H7/n6 或 H7/r6 。如用襯套則支承釘與襯套內孔的配合可取 H7/js6 。

當要求幾個支承釘或支承板裝配後等高時,可採用裝配後一次磨削法,以保證它們的工作面在同一平面內。


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工件以平面定位時,除了採用上面介紹的標準支承釘和支承板,也可根據工件定位平面的不同形狀設計相應的支承板。

2 .可調支承

在工件定位過程中,支承釘的高度需調整時,應採用圖 3-43 所示可調支承。

在圖 3 -44a 中,工件為砂型鑄件,先以 A 面定位銑 B 面,再以 B 面定位鏜雙孔。銑 B 面時若用固定支承,由於定位基面 A 的尺寸和形狀誤差較大,銑完後的 B 面與兩毛坯孔( 3-44 中的點劃線)的距離尺寸 H 1 、 H 2 變化也大,致使鏜孔時餘量很不均勻,甚至可能使餘量不夠。因此圖 3-44 中可採用可調支承,定位時適當調整支承釘的高度,便可避免出現上述情況。對於中小型零件,一般每批調整一次,調整好後,用鎖緊螺母擰緊固定,此時其作用與固定支承完全相同。若工件較大且毛坯精度較低時,也可能每件都要調整。


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在同一夾具上加工形狀相同但尺寸不同的工件時,可用可調支承,如圖 3-44b 所示,在軸上鑽徑向孔,對於孔至端面的距離不等的工件,只要調整支承釘的伸出長度,便可進行加工。3 .自位支承(浮動支承)

在工件定位過程中,能自動調整位置的支承稱為自位支承,或稱浮動支承

圖 3-45 所示的叉形零件,以加工過的孔 D 及端面定位,銑平面 C 和 E 。用心軸及端面限制 、 、 、 和 五個自由度,為了限制自由度 需設一防轉支承。此支承如單獨設在 A 處或 B 處,都因工件剛性差而無法加工,若在 A 、 B 兩處均設防轉支承則屬過定位,夾緊後使工件產生較大的變形,將影響加工精度。此時應採用圖 3-46 所示的自位支承。


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圖 3 -46a 、 b 是兩點式自位支承。圖 3 -46c 是三點式自位支承。這類支承的工作特點是:支承點的位置能隨著工件定位基面位置的變動而自動調整,定位基面壓下其中一點,其餘點便上升,直至各點均與工件接觸。接觸點數的增加,提高了工件裝夾剛度和穩定性,但其作用相當於一個固定支承,只限制了工件的一個自由度。

自位支承適用於工件以毛坯面定位或定位剛性較差的場合。


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(二)輔助支承

輔助支承用來提高裝夾剛度和穩定性,不起定位作用。如圖 3-47 所示,工件以內孔及端面定位鑽右端小孔。若右端不設支承,工件裝夾後,右臂為一懸臂,剛性差。若在 A 點設置固定支承則屬過定位,有可能破壞左端定位。在這種情況下,宜在右端設置輔助支承。工件定位時,輔助支承是浮動的(或可調的),待工件夾緊後再把輔助支承固定下來,以承受切削力。


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1 .螺旋式輔助支承 如圖 3 -48a 所示螺旋式輔助支承的結構與可調式支承相近,但操作過程不同,前者不起定位作用,而後者起定位作用。

2 .自位式輔助支承 如圖 38b 所示,彈簧 2 推動滑柱 1 與工件接觸,用頂柱 3 鎖緊,彈簧力應能推動滑柱,但不可推動工件。

3 .推引式輔助支承 如圖 3 -48c 所示,工件定位後,推動手輪 4 使滑鍵 5 與工件接觸,然後轉動手輪使斜楔 6 開槽部分漲開鎖緊。


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三、工件以圓孔定位時的定位元件

工件以內孔表面作為定位基面時常用的定位元件如下:

(一)圓柱銷(定位銷)

圖 3-49 為常用定位銷結構。當定位銷直徑 D 小於 3~ 10mm 時,為避免使用中折斷或熱處理時淬裂,通常將根部製成圓角 R 。夾具體上應有沉孔,使定位銷的圓角部分沉入孔內而不影響定位。大批大量生產時,為了便於定位銷的更換,可採用圖 3-49d 所示的帶有襯套的結構型式。為了便於工件裝入,定位銷頭部有 15 0 的倒角。此時襯套的外徑與夾具體底孔採用 H7/h6 或 H7/r6 配合,而內徑與定位銷外徑採用 H7/h6 或 H7/h5 配合。


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