機床夾具設(shè)計原理 (2)ppt課件

1、普通高等教育普通高等教育“九五九五國家級國家級重點教材重點教材機械制造技術(shù)夾 具夾具 機床夾具概述 定位基準(zhǔn) 工件在夾具中的定位 工件的夾緊 組合夾具和隨行夾具5.1 機床夾具概述【本章目的】【本章目的】了解機床夾具根本知識；了解機床夾具根本知識； 【本章要目】【本章要目】 機床夾具的組成機床夾具的組成機床夾具的分類機床夾具的分類機床夾具的功用機床夾具的功用5.1.1.1 機床夾具的概念機床夾具的概念 為了加工出符合規(guī)定技術(shù)要求的外表，必需在加工前將工件裝夾在機床上或夾具中。工件的裝夾包括定位和夾緊兩個過程。機床夾具：機床上用以裝夾工件和引導(dǎo)刀具的一種安裝。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對

2、于機床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。 機床夾具的組成機床夾具的組成定位元件定位元件夾緊安裝夾緊安裝對刀、導(dǎo)向元件對刀、導(dǎo)向元件其它安裝或元件其它安裝或元件夾詳細夾詳細5.1.1.2 機床夾具的組成機床夾具的組成機床夾具的組成機床夾具的組成 (1)定位元件定位元件: 定位安裝的作用是使工件在夾具中占據(jù)定位安裝的作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。正確的位置。 (2)夾緊安裝夾緊安裝 : 夾緊安裝的作用是將工件壓緊夾牢，保夾緊安裝的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中遭到外力作用時不分開證工件在加工過程中遭到外力作用時不分開曾經(jīng)占據(jù)的正確位置。曾經(jīng)占據(jù)的正確位置。 (3)夾詳細夾詳細

3、 : 夾具上的一切組成部分，需求經(jīng)過一個夾具上的一切組成部分，需求經(jīng)過一個根底件使其聯(lián)接成為一個整體，這個根底件根底件使其聯(lián)接成為一個整體，這個根底件稱為夾詳細。稱為夾詳細。 (4)對刀、導(dǎo)向元件對刀、導(dǎo)向元件 為了調(diào)整刀具的位置，在夾具上設(shè)有確為了調(diào)整刀具的位置，在夾具上設(shè)有確定刀具如銑刀等位置或引導(dǎo)刀具孔加工定刀具如銑刀等位置或引導(dǎo)刀具孔加工用刀具方向的元件。用刀具方向的元件。 (5)其它元件及安裝其它元件及安裝 如分度安裝等。如分度安裝等。機床夾具的分類機床夾具的分類1根據(jù)所運用的機床可將夾具分為：車床夾具銑床夾具鉆床夾具鉆模鏜床夾具鏜模磨床夾具齒輪機床夾具等機床夾具的分類機床夾具的分類

4、2根據(jù)產(chǎn)生加緊力的動力源可將夾具分為：手動夾具氣動夾具液壓夾具電動夾具電磁夾具真空夾具等機床夾具的分類機床夾具的分類3機床夾具可根據(jù)其運用范圍分為:通用夾具公用夾具成組夾具組合夾具隨行夾具等類型通用夾具通用夾具 可以較好地順應(yīng)加工工序和加工對象變換的夾具。 規(guī)范化構(gòu)造 三爪卡盤、四爪卡盤、平口鉗、萬能分度頭 適用范圍：單件小批消費公用夾具公用夾具 為某一工件的某一道工序?qū)ｉT設(shè)計和制造的夾具。 適用范圍：運用范圍窄，大批消費尾座套筒銑鍵槽夾具尾座套筒銑鍵槽夾具1 V形塊；形塊；2壓板；壓板；3拉桿；拉桿；4限位螺釘；限位螺釘； 6手柄；手柄；7軸；軸；8杠桿；杠桿；9偏心輪；偏心輪；10定向鍵；

5、定向鍵； 11夾詳細夾詳細車床公用夾具組合夾具 組合夾具組合夾具 是由一套預(yù)先制造好的規(guī)范元件是由一套預(yù)先制造好的規(guī)范元件和組合件組裝而成的公用夾具。和組合件組裝而成的公用夾具。 適用范圍：新產(chǎn)品試制，特殊零件的單適用范圍：新產(chǎn)品試制，特殊零件的單件小批消費件小批消費隨行夾具 隨行夾具隨行夾具 是大批量消費中在自動線上運用是大批量消費中在自動線上運用的一種挪動式夾具。的一種挪動式夾具。5.1.2 機床夾具的功用機床夾具的功用夾具的根本作用：定位和夾緊1保證加工質(zhì)量 2提高勞動消費率，降低本錢 3擴展機床工藝范圍 4降低了對工人技術(shù)程度的要求，減輕了工人的勞動強度。 1裝夾的目的裝夾的目的實現(xiàn)工

6、件的定位與夾緊實現(xiàn)工件的定位與夾緊5.2.1.1 工件的裝夾工件的裝夾定位：使工件在機床或夾具中占有正確位置的過程。定位：使工件在機床或夾具中占有正確位置的過程。 夾緊：工件定位后將其固定，使其在加工過程中堅持定夾緊：工件定位后將其固定，使其在加工過程中堅持定位位置不變的操作。位位置不變的操作。 1直接找正裝夾直接找正裝夾 效率低，找正精度較高；適用單件小批量中外形簡單的工件。 裝夾的方法裝夾的方法(位置精度位置精度)3 夾夾 具具 裝裝 夾夾2劃線找正裝夾劃線找正裝夾通用性好，但效率低，精度不高；適用于單件小批量中外形復(fù)雜的鑄件。 操作簡單，效率高，容易保證加工精度，適用于各種消費類型 。

7、5.2.1.2 獲得尺寸精度的方法 試切法 定尺寸刀具法 調(diào)整法 自動獲得尺寸法5.2 工件在夾具中的定位【本章目的】【本章目的】1掌握工件在夾具中的定位；掌握工件在夾具中的定位；2掌握工件定位的根本原理；掌握工件定位的根本原理； 【本章要目】【本章要目】 工件的定位；工件的定位； 工件定位的根本原理工件定位的根本原理5.2.1 工件定位的根本原理 六點定位原理 支承點與定位元件 完全定位與不完全定位 欠定位與過定位一一 、定位基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn) 基準(zhǔn)：基準(zhǔn)： 是用以確定消費對象上幾何要素間的幾是用以確定消費對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所根據(jù)的點，線，面。何關(guān)系所根據(jù)的點，線，面。 定位基準(zhǔn)：在加工

8、中用以定位的基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)：在加工中用以定位的基準(zhǔn)。 基面：基面： 作為基準(zhǔn)的點、線、面在工件上不一定作為基準(zhǔn)的點、線、面在工件上不一定詳細存在例如孔的中心線和對稱中心平面詳細存在例如孔的中心線和對稱中心平面等，其作用是由某些詳細外表如內(nèi)孔圓柱等，其作用是由某些詳細外表如內(nèi)孔圓柱面表達的，表達基準(zhǔn)作用的外表稱為基面。面表達的，表達基準(zhǔn)作用的外表稱為基面。二、基準(zhǔn)及其分類二、基準(zhǔn)及其分類基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)丈量基準(zhǔn)丈量基準(zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)用于確定零件上用于確定零件上其它點、線、面其它點、線、面位置所根據(jù)的那位置所根據(jù)的那些點、線、面。些點、線、面。設(shè)計圖樣

9、上所采設(shè)計圖樣上所采用的基準(zhǔn)就是設(shè)用的基準(zhǔn)就是設(shè)計基準(zhǔn)。計基準(zhǔn)。在加工時用于工件在加工時用于工件定位的基準(zhǔn)，稱為定位的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)。1、粗基準(zhǔn)、粗基準(zhǔn)2、精基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)3、輔助基準(zhǔn)、輔助基準(zhǔn)4、主要基準(zhǔn)、主要基準(zhǔn)5、附加基準(zhǔn)、附加基準(zhǔn)在加工中或加工在加工中或加工后用來丈量工件后用來丈量工件時采用的基準(zhǔn)時采用的基準(zhǔn)在裝配時用來確定零在裝配時用來確定零件或部件在產(chǎn)品中相件或部件在產(chǎn)品中相對位置所采用的基準(zhǔn)對位置所采用的基準(zhǔn)在工序圖上運用的基準(zhǔn)。在工序圖上運用的基準(zhǔn)。加工、丈量、加工、丈量、裝配過程中使裝配過程中使用的基準(zhǔn)。用的基準(zhǔn)。鉆套的設(shè)計基準(zhǔn)鉆套的設(shè)計基準(zhǔn)齒輪的裝配基準(zhǔn)齒輪的裝

10、配基準(zhǔn)5.2.2工件在夾具中的定位 六點定位原理 支承點與定位元件 完全定位與不完全定位 欠定位與過定位 六點定位原理 任何一個自在剛體，在空間均有六個自在度，即沿空間坐標(biāo)軸X、Y、Z三個方向的挪動和繞此三坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動。 工件定位的本質(zhì)就是限制工件的自在度。 工件安裝時主要緊靠機床任務(wù)臺或夾具上的這六個支承點，它的六個自在度即全部被限制，工件便獲得一個完全確定的位置。 工件定位時，用合理分布的六個支承點與工件的定位基準(zhǔn)相接觸來限制工件的六個自在度，使工件的位置完全確定，稱為“六點定位。剛體自在度數(shù)目工件在空間的自在度與工件六點定位工件在空間的自在度與工件六點定位 工件的底面在xOy坐標(biāo)平面內(nèi)，

11、三個支承點限制三個自在度此面稱主定位面。 工件的左側(cè)面處在yoz坐標(biāo)平面內(nèi)，二個支承點起限制二個自在度，此面稱為導(dǎo)向面。 工件的后面處在xOz坐標(biāo)平面內(nèi)，二個支承點限制一個自在度，此面稱為止推面 從上述分析可知：要使工件在夾具中完全定位，可用合理分布的六個支承點限制工件的六個自在度，使工件在夾具中占有獨一正確的位置。Y 六點定位是工件定位的根本法那么，用于實踐消費時，起支承作用的是一定外形的幾何體，這些用來限制工件自在度的幾何體就是定位元件。任何未定位的工件在空間直角坐標(biāo)系中都具有六個自在度。 工件定位的義務(wù)就是根據(jù)加工要求限制工件的全部或部分自在度。 工件的六點定位原理是指用六個支撐點來分別

12、限制工件的六個自在度，從而使工件在空間得到確定定位的方法。支承點與定位元件支承點與定位元件 在詳細的夾具中，與工件為點接觸的支承點是由在詳細的夾具中，與工件為點接觸的支承點是由對工件起定位作用的定位元件如支承釘、支承板、圓對工件起定位作用的定位元件如支承釘、支承板、圓柱銷等來表達的。一個定位元件可以表達一個或多個柱銷等來表達的。一個定位元件可以表達一個或多個支承點。某一定位元件相當(dāng)支承點的數(shù)目，由該定位支承點。某一定位元件相當(dāng)支承點的數(shù)目，由該定位元件限制的工件自在度數(shù)來判別。元件限制的工件自在度數(shù)來判別。 圖圖2107 完全定位與不完全定位完全定位與不完全定位完全定位完全定位 工件的六個自在

13、度完全被限制的定位稱為完全定位。不完全定位不完全定位 按加工要求，允許有一個或幾個自在度不被限制的定位稱為不完全定位。欠定位與過定位欠定位與過定位 按工序的加工要求，工件應(yīng)該限制的自在度而未予限制的定位，稱為欠定位。在確定工件定位方案時，欠定位時絕對不允許的。 工件的同一自在度被二個或二個以上的支撐點反復(fù)限制的定位，稱為過定位。在通常情況下，應(yīng)盡量防止出現(xiàn)過定位。 過定位過定位消除過定位的途徑消除過定位及其干涉普通有兩個途徑：其一是改動定位元件的構(gòu)造，以消除被反復(fù)限制的自在度；其二是提高工件定位基面之間及夾具定位元件任務(wù)外表之間的位置精度，以減少或消除過定位引起的干涉。圖圖2108 常見的幾種

14、過定位實例常見的幾種過定位實例圖圖 改善過定位的措施改善過定位的措施應(yīng)該限制五個自在度：應(yīng)該限制五個自在度： 六點定位原理運用舉例六點定位原理運用舉例1、在長方體工件上銑通槽2、在長方體工件上銑不通槽OXYZ應(yīng)該限制六個自在度：應(yīng)該限制六個自在度：;Y;Z;X;Y;Z不完全定位不完全定位;ZYXZYX完全定位完全定位應(yīng)該限制一個自在度：應(yīng)該限制一個自在度：3、在球面上銑平面4、在車床上車外圓OXYZ應(yīng)該限制四個自在度：應(yīng)該限制四個自在度：Z不完全定位不完全定位;ZYZY不完全定位不完全定位分析以下定位方案中各定位元件限制了那些自在度？分析以下定位方案中各定位元件限制了那些自在度？1車光軸外圓

15、2車套筒外圓 起傳動作用，不起定位作用 起夾緊作用，不起定位作用ZYX;ZY;XZYZY;分析以下定位方案中各定位元件限制了那些自在度？分析以下定位方案中各定位元件限制了那些自在度？3車光軸外圓的三種安裝方式。a)b)c) ZYZY;ZY;ZY;ZY;ZY;X定位誤差定位誤差 一批工件逐個在夾具上定位時，各個工件在夾具上所占據(jù)的位置不能夠完全一致，以致使加工后各工件的加工尺寸存在誤差，這種因工件定位而產(chǎn)生的工序基準(zhǔn)在工序尺寸上的最大變動量，稱為定位誤差，用D表示。 定位誤差的組成定位誤差的組成1基準(zhǔn)不重合誤差基準(zhǔn)不重合誤差2. 基準(zhǔn)位移誤差基準(zhǔn)位移誤差 基準(zhǔn)不重合誤差 當(dāng)定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重

16、合時便產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。因此選擇定位基準(zhǔn)時應(yīng)盡量與設(shè)計基準(zhǔn)相重合。當(dāng)被加工工件的工藝過程確定以后，各工序的工序尺寸也就隨之而定，此時在工藝文件上，設(shè)計基準(zhǔn)便轉(zhuǎn)化為工序基準(zhǔn)。 設(shè)計夾具時，該當(dāng)使定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合。當(dāng)定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，也將產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差，其大小等于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)之間尺寸的公差，用B表示。工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間的尺寸就稱為定位尺寸。 定位基面 為了分析問題的方便，引入“定位基面的概念。當(dāng)工件以回轉(zhuǎn)外表如孔、外圓等定位時，稱它的軸線為定位基準(zhǔn)，而回轉(zhuǎn)外表本身那么稱為定位基面。 工件在夾具上定位時，實際上定位基面與定位元件上的起主要定位作用的外表應(yīng)該接觸。 基準(zhǔn)

17、位移誤差 工件在夾具中定位時，由于工件定位基面與夾具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合間隙的影響，從而使各個工件的位置不一致，給加工尺寸呵斥誤差，這個誤差稱為基準(zhǔn)位移誤差，用Y表示。 基準(zhǔn)位移誤差的大小對應(yīng)于因工件內(nèi)孔軸線與心軸軸線不重合所呵斥的工序尺寸最大變動量?；鶞?zhǔn)位移誤差 當(dāng)定位基準(zhǔn)的變動方向與工序尺寸的方向一樣時，基準(zhǔn)位移誤差等于定位基準(zhǔn)的變動范圍，即Y = i當(dāng)定位基準(zhǔn)的變動方向與工序尺寸的方向不同時，基準(zhǔn)位移誤差等于定位基準(zhǔn)的變動范圍在加工尺寸方向上的投影，即Y = icos a定位誤差的計算方法定位誤差的計算方法 定位誤差由基準(zhǔn)不重合誤差與基準(zhǔn)位移誤差兩項組合而成。計算時，先

18、分別算出B和Y，然后將兩者組合而成D。 誤差計算不等式kGTZD)(5.3.2.1 工件以平面定位工件以平面定位 固定支承。 固定支承有支承釘和支承板兩種型式。 可調(diào)支承 自位支承(浮動支承) 輔助支承 固定支承 固定支承有支承釘和支承板兩種型式。 在運用過程中，它們都是固定不動的。在定位過程中，支承釘普通只限制工件的一個自在度，而支承板相當(dāng)于兩個支承釘。 當(dāng)工件以粗糙不平的毛坯面定位時，采用球頭支承釘。 齒紋頭支承釘用在工件的側(cè)面，它能增大摩擦系數(shù)，防止工件滑動。 當(dāng)工件以加工過的平面定位時，可采用平頭支承釘或支承板。固定支承 需求經(jīng)常改換的支承釘應(yīng)加襯套。 支承釘、支承板和襯套都已規(guī)范化，

19、其公差配合、資料、熱處置等可查閱手冊。 工件以平面定位時，除采用上面引見的規(guī)范支承釘和支承板之外，還可根據(jù)工件定位平面的詳細外形設(shè)計相應(yīng)的支承板，工件批量不大時也可直接以夾詳細作為限位平面。 支承釘支承板(b) 任務(wù)面上開斜槽(a) 任務(wù)面上沒開槽A型支承板B型支承板可調(diào)支承 在工件定位過程中，支承釘?shù)母叨刃枨笳{(diào)整時，可采用可調(diào)支承構(gòu)造。 自位支承 自位支承(浮動支承) 在工件定位過程中，能自動調(diào)整位置的支承稱為自位支承，或稱浮動支承。 輔助支承 輔助支承用來提高工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性，不起定位作用。 工件定位時，輔助支承是浮動的或可調(diào)的，待工件夾緊后再固定下來，以接受切削力。1手動式輔助支承

20、 2彈簧式輔助支承常見的輔助支承工件以平面定位的定位誤差工件以平面定位的定位誤差5.3.2.2 工件以外圓柱面定位工件以外圓柱面定位 工件以外圓柱面作為定位基面時，最常用的定位元件： 卡盤 V形塊 定位套 半圓套V形塊 工件以外圓柱面在V形塊上定位的突出優(yōu)點是對中性好，即工件上定位用的外圓柱面軸線一直處在V型塊兩斜面的對稱面上，且不受定位基準(zhǔn)直徑誤差的影響。 用于較短的精基準(zhǔn)定位，普通限制工件兩個自在度。 用于較長的未加工過的定位基準(zhǔn)，普通限制工件四個自在度。 假設(shè)定位元件直徑于長度較大，那么V型塊可不用整體鋼件、而采用鑄鐵底座鑲淬火鋼片。V形塊 V形塊有固定式也有活動式?；顒覸形塊限制工件一

21、個轉(zhuǎn)動自在度，其沿V形塊對稱面方向的挪動可以補償工件因毛坯尺寸變化而對定位的影響，同時兼有夾緊的作用。 活動V形塊的構(gòu)造尺寸已規(guī)范化。 工件以外圓柱面定位時，除V形塊定位，還可以采用定位套的方式，此時大多與端面定位相結(jié)合。定位套的優(yōu)點是簡一方便，缺陷是由于定位間隙的影響而使定心精度不夠高。件以外圓柱面在V形塊中定位，由于待加工外表的設(shè)計基準(zhǔn)不同，能夠出現(xiàn)以下三種情況：設(shè)計基準(zhǔn)為工件外圓中心線時，定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)均為外圓軸線，故無基準(zhǔn)不重合誤差。但由于工件的定位面有制造誤差，將引起定位基準(zhǔn)的變動，其變動量為基準(zhǔn)位移誤差，按以下圖的幾何關(guān)系求得。設(shè)計基準(zhǔn)為中心線設(shè)計基準(zhǔn)為上母線設(shè)計基準(zhǔn)為下母線舉例解5.3.2.2 工件以圓孔定位工件以圓孔定位 工件以圓柱孔為定位基面時，常用圓柱體和圓錐體作為定位元件。 圓柱銷定位銷 圓柱心軸 圓錐銷 錐度心軸 定位銷 短圓柱銷可限制兩個自在度，而長圓柱銷可限制四個自在度。從構(gòu)造上看，定位銷普通可分為固定式和可換式兩種。固定式定