數(shù)控加工裝備03 數(shù)控機(jī)床夾具

第3章數(shù)控機(jī)床夾具第3章

數(shù)控機(jī)床夾具

3.1機(jī)床夾具概述

3.1.1概述3.1.2基準(zhǔn)及其分類3.1.3機(jī)床夾具的組成和作用

3.2工件的定位和夾緊3.2.1工件定位的基本原理3.2.2定位方法及定位元件3.2.3組合表面定位3.2.4夾緊裝置的組成及基本要求3.2.5夾緊力三要素確定3.2.6典型夾緊機(jī)構(gòu)3.3數(shù)控加工常用夾具3.3.1數(shù)控加工夾具簡介3.3.2組合夾具3.3.3拼裝夾具3.1機(jī)床夾具概述3.1.1概述概念：在機(jī)械加工過程中，為了保證加工精度，固定工件，使之占有確定位置以接受加工或檢測的工藝裝備統(tǒng)稱為機(jī)床夾具，簡稱夾具。1．工件的安裝工件的安裝包含的內(nèi)容：(1)定位(2)夾緊2．工件的安裝方法 工件常用的安裝方法：(1)直接找正安裝概念：用劃針、百分表等工具直接找正工件位置并加以夾緊的方法稱直接找正安裝法。特點(diǎn)：生產(chǎn)率低，精度取決于工人的技術(shù)水平和測量工具的精度(2)劃線找正安裝

概念：先用劃針畫出要加工表面的位置，再按劃線用劃針找正工件在機(jī)床上的位置并加以夾緊。特點(diǎn)：費(fèi)時，又需要技術(shù)高的劃線工

(3)用夾具安裝概念：將工件直接安裝在夾具的定位元件上的方法特點(diǎn)：①工件在夾具中的正確定位，是通過工件上的定位基準(zhǔn)面與夾具上的定位元件相接觸而實(shí)現(xiàn)的。因此，不再需要找正便可將工件夾緊。②由于夾具預(yù)先在機(jī)床上已調(diào)整好位置，因此，工件通過夾具相對于機(jī)床也就占有了正確的位置③通過夾具上的對刀裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置。3.1.2基準(zhǔn)及其分類概念：基準(zhǔn)是零件上用來確定其它點(diǎn)、線、面位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面?；鶞?zhǔn)分類：設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)1．設(shè)計基準(zhǔn)（圖a、b）設(shè)計基準(zhǔn)是在零件圖上所采用的基準(zhǔn)。它是標(biāo)注設(shè)計尺寸的起點(diǎn)。

2．工藝基準(zhǔn) （圖b）概念：工藝基準(zhǔn)是在工藝過程中所使用的基準(zhǔn)。分類：定位基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。(1)定位基準(zhǔn)（圖a、b）概念：在加工中用作定位的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。它是工件上與夾具定位元件直接接觸的點(diǎn)、線或面。分類：粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)(2)工序基準(zhǔn)（圖a）概念：在工序圖上，用來標(biāo)定本工序被加工面尺寸和位置所采用的基準(zhǔn)，稱為工序基準(zhǔn)。注意：序基準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)盡量與設(shè)計基準(zhǔn)相重合(3)測量基準(zhǔn)（圖b）概念：件測量時所采用的基準(zhǔn)，稱為測量基準(zhǔn)(4)裝配基準(zhǔn)（圖b）概念：裝配時用以確定零件在機(jī)器中位置的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。

3.1.3機(jī)床夾具的組成和作用1．機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用(1)保證加工精度(2)提高生產(chǎn)率、降低成本(3)擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍(4)減輕工人的勞動強(qiáng)度2．夾具的組成(1)定位元件(圖)定位元件保證工件在夾具中處于正確的位置。(2)夾緊裝置(圖)夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力(切削力等)作用時不離開已經(jīng)占據(jù)的正確位置。(3)對刀或?qū)蜓b置對刀或?qū)蜓b置用于確定刀具相對于定位元件的正確位置。

(4)連接元件連接元件是確定夾具在機(jī)床上正確位置的元件。(5)夾具體

夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)件，(6)其它裝置或元件它們是指夾具中因特殊需要而設(shè)置的裝置或元件。若需加工按一定規(guī)律分布的多個表面時，常設(shè)置分度裝置；為了能方便、準(zhǔn)確地定位，常設(shè)置預(yù)定位裝置；對于大型夾具，常設(shè)置吊裝元件等。3.2工件的定位和夾緊工件的六個自由度長方體形工件的定位3.2.1工件定位的基本原理1．六點(diǎn)定位原理①、概念：用合理分布的六個支承點(diǎn)限制工件六個自由度的法則，稱為六點(diǎn)定位原理。②、“六點(diǎn)定位原理”應(yīng)注意：(1)定位支承點(diǎn)限制工件自由度的作用，應(yīng)理解為定位支承點(diǎn)與工件定位基準(zhǔn)面始終保持緊貼接觸。(2)一個定位支承點(diǎn)僅限制一個自由度，一個工件僅有六個自由度，所設(shè)置的定位支承點(diǎn)數(shù)目，原則上不應(yīng)超過六個。(3)分析定位支承點(diǎn)的定位作用時，不考慮力的影響2．工件定位中的幾種情況(1)完全定位（圖）概念：工件的六個自由度全部被限制的定位。(2)不完全定位（圖）概念：根據(jù)工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度的定位。(3)欠定位（圖）概念：根據(jù)工件的加工要求，應(yīng)該限制的自由度沒有完全被限制的定位(4)過定位（圖）概念：夾具上的兩個或兩個以上的定位元件，重復(fù)限制工件的同一個或幾個自由度的現(xiàn)象①、過定位可能導(dǎo)致的后果：A、工件無法安裝B、造成工件或定位元件變形②、消除或減小過定位所引起干涉的方法：A、改變定位元件的結(jié)構(gòu)，使定位元件重復(fù)限制自由度的部分不起定位作用。（改進(jìn)圖）B、合理應(yīng)用過定位，提高工件定位基準(zhǔn)之間以及定位元件的工作表面之間的位置精度。（圖）

3.2.2定位方法及定位元件概念：工件上的定位基準(zhǔn)面與相應(yīng)的定位元件合稱為定位副1．工件以平面定位(1)支承釘①、球頭支承釘（圖B型）②、齒紋頭支承釘（圖C型）③、平頭支承釘（圖A型）④、可調(diào)支承（圖）⑤、自位支承(2)支承板（圖）2．工件以圓柱孔定位定位方式的基本特點(diǎn)是：定位孔與定位元件之間處于配合狀態(tài)，并要求確?？字行木€與夾具規(guī)定的軸線相重合。(1)圓柱銷（圖）(2)圓柱心軸（圖）心軸主要用于套筒類和空心盤類工件的車、銑、磨及齒輪加工。(3)圓錐銷（圖a、b）工件以圓柱孔在圓錐銷上定位(4)小錐度心軸3．工件以圓錐孔定位(1)圓錐形心軸圓錐心軸限制了工件除繞軸線轉(zhuǎn)動自由度以外的其它五個自由度。(2)頂尖即為錐孔與錐銷配合。兩個中心孔是定位基面，所體現(xiàn)的定位基準(zhǔn)是由兩個中心孔確定的中心線4．工件以外圓柱表面定位(1)V形架V形架定位的最大優(yōu)點(diǎn)是對中性好。V形架可分為固定式和活動式。

(2)定位套一般適用于精基準(zhǔn)定位，常與端面聯(lián)合定位。工件以外圓柱面定位，有時也可用半圓套或錐套作定位元件。3.2.3組合表面定位最常用的就是“一面兩孔”定位。一平面和一圓柱銷及削邊銷其它組合定位方式還有以一孔及其端面定位（齒輪加工中常用），有時還會采用V形導(dǎo)軌、燕尾導(dǎo)軌等組合成形表面作為定位基面。3.2.4夾緊裝置的組成及基本要求1．夾緊裝置的組成

圖(1)力源裝置

圖中1產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。所產(chǎn)生的力稱為原始力(2)中間傳力機(jī)構(gòu)

圖中2介于力源和夾緊元件之間傳遞力的機(jī)構(gòu)(3)夾緊元件

圖中3夾緊裝置的最終執(zhí)行件，與工件直接接觸完成夾緊作用2．對夾具裝置的要求（1）夾緊時應(yīng)保持工件定位后所占據(jù)的正確位置。（2）夾緊力大小要適當(dāng)。（3）夾緊機(jī)構(gòu)的自動化程度和復(fù)雜程度應(yīng)和工件的生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，并有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化元件。（4）夾緊動作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。3.2.5夾緊力三要素確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點(diǎn)。1．夾緊力方向的確定確定原則：（1）夾緊力的作用方向應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面。圖（2）夾緊力作用方向應(yīng)使所需夾緊力最小。

圖（3）夾緊力作用方向應(yīng)使工件變形最小。

圖2．夾緊力作用點(diǎn)的確定①、概念；選擇作用點(diǎn)的問題是指在夾緊方向已定的情況下，確定夾緊力作用點(diǎn)的位置和數(shù)目。②、依據(jù)原則：（1）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在支承元件上或幾個支承元件所形成的支承面內(nèi)。圖（2）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性好的部位上。圖（3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近被加工表面，以減小切削力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩。工件剛性差的部位增加輔助支承并施加夾緊力，以免振動和變形。圖3．夾緊力大小的確定夾緊力大小要適當(dāng)，過大了會使工件變形，過小了則在加工時工件會松動，造成報廢甚至發(fā)生事故。采用手動夾緊時，可憑人力來控制夾緊力的大小當(dāng)設(shè)計機(jī)動(如氣動、液壓、電動等)夾緊裝置時，則需要計算夾緊力的大小。夾緊力三要素的確定必須全面考慮工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝方法、定位元件的結(jié)構(gòu)和布置等多種因素。3.2.6典型夾緊機(jī)構(gòu)1．楔塊夾緊

圖工作特點(diǎn)：(1)楔塊的自鎖性

楔塊的自鎖條件為：α≤φ1+φ2取α=5°~7°(2)楔塊能改變夾緊作用力的方向；(3)楔塊具有增力作用，增力比i=Q/F≈3；(4)楔塊夾緊行程小；(5)結(jié)構(gòu)簡單，夾緊和松開需要敲擊大、小端，操作不方便。增力比、行程大小和自鎖條件是相互制約的圖2．螺旋夾緊機(jī)構(gòu)

圖工作特點(diǎn)：(1)自鎖性能好(2)增力比大(i≈75)(3)夾緊行程調(diào)節(jié)范圍大(4)夾緊動作慢、工件裝卸費(fèi)時適用范圍；適用于手動夾緊，在機(jī)動夾緊機(jī)構(gòu)中應(yīng)用較少在實(shí)際生產(chǎn)中，螺旋——壓板組合夾緊比單螺旋夾緊用得更為普遍。3．偏心夾緊

圖①、特性:(1)圓偏心夾緊的自鎖條件：D/e≥14。D/e值叫做偏心輪的偏心特性，表示偏心輪工作的可靠性，此值大，自鎖性能好，但結(jié)構(gòu)尺寸也大(2)增力比：i=12~13。②、特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)是操作方便，動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單缺點(diǎn)是工作行程小，自鎖性不如螺旋夾緊好，結(jié)構(gòu)不耐振，適用于切削平穩(wěn)且切削力不大的場合，常用于手動夾緊機(jī)構(gòu)。4．聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)①、概念:聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)是操作一個手柄或用一個動力裝置在幾個夾緊位置上同時夾緊一個工件(單件多位夾緊)或夾緊幾個工件(多件多位夾緊)的夾緊機(jī)構(gòu)。②、在設(shè)計聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)時應(yīng)注意的問題：(1)必須設(shè)置浮動環(huán)節(jié)，以補(bǔ)償同批工件尺寸偏差的變化，保證同時且均勻地夾緊工件。(2)聯(lián)動夾緊一般要求有較大的總夾緊力，故機(jī)構(gòu)要有足夠剛度，防止夾緊變形。(3)工件的定位和夾緊聯(lián)動時，應(yīng)保證夾緊時不破壞工件在定位時所取得的位置。5．定心夾緊機(jī)構(gòu)①、概念：定心夾緊機(jī)構(gòu)是指能保證工件的對稱點(diǎn)(或?qū)ΨQ線、面)在夾緊過程中始終處于固定準(zhǔn)確位置的夾緊機(jī)構(gòu)。②、特點(diǎn)：夾緊機(jī)構(gòu)的定位元件與夾緊元件合為一體，并且定位和夾緊動作是同時進(jìn)行的。③、按其工作原理分類：一種是按定位——夾緊元件等速移動原理來實(shí)現(xiàn)定心夾緊的；另一種是按定位——夾緊元件均勻彈性變形原理來實(shí)現(xiàn)定心夾緊的機(jī)構(gòu)3.3數(shù)控加工常用夾具

3.3.1數(shù)控加工夾具簡介①、數(shù)控機(jī)床夾具必須適應(yīng)特點(diǎn)；數(shù)控機(jī)床的高精度、高效率、多方向同時加工、數(shù)字程序控制及單件小批生產(chǎn)的。②、數(shù)控機(jī)床夾具的新要求：

(1)推行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化；(2)發(fā)展組合夾具和拼裝夾具，降低生產(chǎn)成本；(3)提高精度；(4)提高夾具的高效自動化水平。

③、通用夾具的種類：1．?dāng)?shù)控車床夾具數(shù)控車床夾具分類：A、三爪自定心卡盤

圖優(yōu)點(diǎn)：可自動定心，裝夾方便，應(yīng)用較廣，缺點(diǎn)：夾緊力較小，不便于夾持外形不規(guī)則的工件B、四爪單動卡盤

圖特點(diǎn)：四個爪都可單獨(dú)移動，安裝工件時需找正，夾緊力大，適用于裝夾毛坯及截面形狀不規(guī)則和不對稱的較重、較大的工件。C、花盤

2．?dāng)?shù)控銑床夾具

圖特點(diǎn)：裝夾方便，應(yīng)用廣泛，適于裝夾形狀規(guī)則的小型工件3．加工中心夾具數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺是各類數(shù)控銑床和加工中心的理想配套附件數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺分類立式工作臺、臥式工作臺和立臥兩用回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)工作臺可以用來進(jìn)行各種圓弧加工或與直線坐標(biāo)進(jìn)給聯(lián)動進(jìn)行曲面加工，及實(shí)現(xiàn)精確的自動分度④、其他的數(shù)控機(jī)床夾具A、拼裝夾具、B、組合夾具、C、可調(diào)夾具和數(shù)控夾具。3.3.2組合夾具1．組合夾具的概念：（圖a、b）組合夾具由一套預(yù)先制造好的不同形狀、不同規(guī)格、不同尺寸的標(biāo)準(zhǔn)元件及部件組裝而成。2．組合夾具的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：組合夾具的元件精度高、耐磨，并且實(shí)現(xiàn)了完全互換缺點(diǎn)：體積較大，剛度較差，一次投資多，成本高3．分類：組合夾具分為槽系和孔系兩大類。4．槽系組合夾具(1)槽系組合夾具的規(guī)格槽系組合夾具分大、中、小型三種規(guī)格(2)組合夾具的元件①基礎(chǔ)件（圖a）②支承件（圖b）③定位件

④導(dǎo)向件（圖a）⑤夾緊件（圖b）⑥緊固件

⑦夾緊件

⑧合件

⑨其他新元件和合件3．孔系組合夾具

圖（1）元件定位方式：一面兩圓柱銷定位（2）特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：允許使用的過定位；其定位精度高，剛性比槽系組合夾具好，組裝可靠，體積小，元件的工藝性好，成本低，可用作數(shù)控機(jī)床夾具缺點(diǎn)：組裝時元件的位置不能隨意調(diào)節(jié)，常用偏心銷釘或部分開槽元件進(jìn)行彌補(bǔ)。

3.3.3拼裝夾具概念：圖拼裝夾具：在成組工藝基礎(chǔ)上，用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的夾具零部件拼裝而成的夾具。固定零點(diǎn)編程：三個加工孔的坐標(biāo)尺寸可用機(jī)床定位孔1作為零點(diǎn)進(jìn)行計算編程浮動零點(diǎn)編程：選夾具上方便的某一定位孔作為零點(diǎn)進(jìn)行計算編程特點(diǎn)：有組合夾具的優(yōu)點(diǎn)，比組合夾具有更好的精度和剛性，更小的體積和更高的效率，因而較適合柔性加工的要求，常用作數(shù)控機(jī)床夾具。

1．基礎(chǔ)元件和合件2．定位元件和合件4．回轉(zhuǎn)過渡花盤3．夾緊元件和合件組成拼裝夾具的元件和合件圖a、b圖a、b圖a、b、c圖a、b謝謝觀看!(a)支承塊(b)鉆套(a)支承塊(b)鉆套后蓋零件鉆徑向孔的工序圖后蓋鉆夾具完全定位示例分析在車床上加工通孔磨平面欠定位示例(a)長銷和大端面定位(b)平面和兩短圓柱銷定位(a)大端面加球面墊圈(b)大端面改為小端面滾齒夾具1—壓緊螺母2—墊圈3—壓板4—工件5—支承凸臺6—工作臺7—心軸支承釘用可調(diào)支承加工相似件1—銷軸2—V形塊

3—可調(diào)支承支承板圓柱定位銷(a)D＞3～10(b)D＞10～18(c)D＞18(d)帶套可換定位銷(a)間隙配合