机械制造第四章剖析

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1、第四章 机床夹具原理与设计,第一节 机床夹具概述 第二节 工件在夹具中的定位 第三节 定位误差分析 第四节 工件在夹具中的夹紧 第七节 机床夹具设计的基本步骤 重点：工件的定位原理； 定位误差分析计算 难点：定位误差分析计算,第一节 机床夹具概述,概述主要内容： 一、工件的装夹方法 二、机床夹具在机械加工过程中的作用 三、夹具的分类与组成,第一节 机床夹具概述,在机械加工过程中，为了保证加工精度，使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，并能迅速、可靠地夹紧工件，以接受加工或检测的工艺装备称为机床夹具。,概念：,气缸体、气缸盖检测夹具,第一节 机床夹具概述,工件的装夹方法,装夹是定位和夹紧过程的总

2、和,定位：确定工件在机床上或夹具中占有准确加工位置的过程,夹紧：在工件定位后用外力将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作,第一节 机床夹具概述,双顶尖装夹,气动装夹钻斜孔,车刀在刀架上的装夹,气缸盖在流水线上运输的装夹,装夹,第一节 机床夹具概述,用找正法装夹工件,工件在机床上的装夹方法,用夹具装夹工件,找正法与用夹具装夹工件的对比,第一节 机床夹具概述,a) 直接找正：把工件直接放在机床工作台上或四爪卡盘、机用台虎钳等机床附件中，根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再进行夹紧；,用找正法装夹工件,方法：,b) 画线找正：先按加工要求进行加工面位置的划线工序，然后

3、再按划出的线痕进行找正实现装夹。,第一节 机床夹具概述,直接找正：如图 ，零件在磨床上磨削内孔，若零件外圆与内孔有很高的同轴度要求，可用卡盘装夹工件，在加工前用百分表等控制外圆的径向圆跳动，从而保证加工后零件外圆与内孔的同轴度要求。 划线找正法：受划线精度和找正精度的限制，定位精度不高。主要用于批量小，毛坯精度低及大型零件等不便于使用夹具进行加工的粗加工,找正法装夹工件,画线找正法,第一节 机床夹具概述,找正法只需使用通用性很好的机床附件和工具，因此能适用于加工各种不同零件的各种表面，特别适合于单件、小批量生产。,特点：,劳动强度大 生产效率低 要求工人技术等级高 定位精度低,适用范围：,找正

4、法装夹工件,第一节 机床夹具概述,工件装在夹具上，不再进行找正，便能直接得到准确加工位置的装夹方式。,用夹具装夹工件,方法：,在机床主轴装夹非轴类零件，利用花盘弯板使加工孔轴心与主轴轴心自动重合,第一节 机床夹具概述,广泛用于大批量生产，中批生产及单件小批生产，尤其是无夹具安装就无法保证精度的工件。,适用范围：,特点：,效率高，成本低 易保证重复精度 减轻劳动强度，对工人技术要求低 扩大机床使用范围,夹具装夹工件,第一节 机床夹具概述,画线找正法装夹,利用花盘弯板装夹,直接找正装夹,几种装夹方法图示,第一节 机床夹具概述,几种装夹方法比较,第一节 机床夹具概述,采用调整法保证尺寸精度,调整法：

5、预先用样件或标准件调整好机床、夹具、刀具和工件的准确相对位置，以保证工件的尺寸精度。所以加工时，不用试切，尺寸自动获得，并在一批零件加工过程中保持不变。,第一节 机床夹具概述,夹具工作原理的要点,保证工件在夹具中占有正确的加工位置,保证夹具对于机床应先保证有准确的相对位置,保证刀具相对有关的定位元件的定位工作面有准确位置,第一节 机床夹具概述,保证稳定可靠地达到各项加工精度要求 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。 缩短加工工时，提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时。,

6、机床夹具在机械加工中的作用,第一节 机床夹具概述,降低生产成本 减轻工人劳动强度 可由较低技术等级的工人进行加工 能扩大机床工艺范围 根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。,机床夹具在机械加工中的作用,第一节 机床夹具概述,夹具的分类与组成,夹具的分类,夹具,机床夹具,检验夹具,装配夹具,焊接夹具,其它夹具,（按工艺过程分类）,a）按机床种类分,b）按夹紧动力源分,c）按结构通用性分,车床夹具,铣床夹具,齿轮机床床夹具,手动夹具,液压夹具,气动夹具,电动夹具,磁力夹具,真空夹具,第一节 机床夹具概述,机床夹具,可调夹具,机床附件类夹具,随行夹具,组合夹具,专用

7、夹具,机床夹具的分类,通用可调夹具,成组夹具,机床附件类夹具,回转工作台,第一节 机床夹具概述,万向平口钳,通用可调夹具,数控分度盘,第一节 机床夹具概述,组合夹具,第一节 机床夹具概述,专用夹具,连杆大头倒角夹具,气缸体卧加工夹具,发动机前罩铣加工夹具,第一节 机床夹具概述,气动回转台,液压夹具,手动夹具,第一节 机床夹具概述,各类机床夹具的特点,图4-1 钻床夹具 1快换钻套 2导向套 3钻模板 4开口垫圈 5螺母 6定位销 7夹具体,第一节 机床夹具概述,夹具的组成,定位元件：用于确定工件在夹具中的位置 如图4-1中的定位销6。 夹紧装置：用于夹紧工件如图4-1中的螺母5和开口垫圈4。

8、对刀、导引元件或装置 ：这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。 用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。 用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为引导元件。如图4-1中的快换钻套1。,第一节 机床夹具概述,夹具的组成,其它装置：如分度元件等 连接元件和连接表面：用于确定夹具本身在机床主轴或工作台上的位置 夹具体：用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接，使夹具相对机床具有确定的位置。如图4-1中的夹具体7。 以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，目的是使工件定准

9、、夹牢。,第四章机床夹具原理与设计,第一节 机床夹具概述 第二节 工件在夹具中的定位 第三节 定位误差分析 第四节 工件在夹具中的夹紧 第七节 机床夹具设计的基本步骤,第二节 工件在夹具中的定位,定位的目的是使工件在夹具中相对于机床、刀具占有确定的正确位置，并且应用夹具定位工件，还能使同一批工件在夹具中的加工位置一致性好。 在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工件定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。,第二节 工件在夹具中的定位,一.基准的概念 定位方案的分析与确定，必须按照工件的加工要求合理的选择工件的定位基准。 基准：零件上用来确定点、线、面位置时，作为参考的其它

10、的点、线、面。 基准可分为设计基准和工艺基准。,第二节 工件在夹具中的定位,设计基准：在零件图上，确定点、线、面位 置的基准。 工艺基准：在加工和装配中使用的基准，按照用途不同又可分为： 1)定位基准：在加工中使工件在机床夹具上占有正确位置所采用的基准。 2)度量基准：在检验时所使用的基准。 3)装配基准：装配时用来确定零件或部件在机器中位置所采用的基准。,第二节 工件在夹具中的定位,确定基准时需注意以下几点： 作为基准的点、线、面在工件上不一定存在，如孔的中心线、外圆的轴线以及对称面等，而是常常由某些具体的表面来体现，这些面称为基准面。例如在车床上用三爪卡盘定位工件时，基准是工件的轴线，而实

11、际使用的是外圆柱面。因此选择定位基准就是选择恰当的基准面。 作为基准，可以是没有面积的点或线，但是基准面总是有一定面积的，如代表轴心线的是中心孔面 。 基准的定义不仅涉及尺寸之间的联系，还涉及到位置精度（平行度、垂直度等）。,第二节 工件在夹具中的定位,二.六点定位原理 任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度,即沿三个坐标轴的移动自由度 和绕三个坐标轴的转动自由度 。,第二节 工件在夹具中的定位,二.六点定位原理 工件定位的任务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。 工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定定位的方法。,第二节 工

12、件在夹具中的定位,“六点定位原理”的注意问题 定位就是限制自由度，通常用合理布置定位支承点的方法来限制工件的自由度。 定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用。 一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支承点数目，原则上不应超过六个。,第二节 工件在夹具中的定位,分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响，定位和夹紧是两个概念，不能混淆：工件的某一自由度被限制，是指工件在这一方向上有确定的位置，并非指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时，不能运动，即夹紧。 定位支承点是由定位元件抽象而来的，

13、在夹具中，定位支承点总是通过具体的定位元件体现。,第二节 工件在夹具中的定位,完全定位与不完全定位 1)完全定位：工件的六个自由度完全被限制的定位。,第二节 工件在夹具中的定位,2)不完全定位：按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位。不完全定位是合理的定位方式，在实际生产中，工件被限制的自由度数一般不少于三个。,第二节 工件在夹具中的定位,欠定位与过定位 1)欠定位：按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位。在确定工件定位方案时，欠定位是绝对不允许的。,第二节 工件在夹具中的定位,2)过定位：工件的同一自由度被二个或二个以上的支承点重复限制的定位。可能造成工件的定位误差

14、，或者造成部分工件装不进夹具的情况。过定位不是绝对不允许，要由具体情况决定。,第二节 工件在夹具中的定位,消除过定位及其干涉的两种途径： a)改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度。 b)提高工件定位基面之间及定位元件工作表面之间的位置精度，以减小或消除过定位引起的干涉。,定位销过定位的消除,V型块过定位的消除,第二节 工件在夹具中的定位,三.常见的定位方式和定位元件 定位元件的设计应满足下列要求： 要有与工件相适应的精度； 要有足够的刚度，不允许受力后发生变形； 要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为5862HRC。,第二节 工件在夹具中的定位,

15、典型表面的定位方法 工件的定位表面有各种形式，如平面、外圆、内孔等，对于这些表面，总是采用一定结构的定位元件。常见的定位方法有：平面定位、圆孔定位、外圆柱面定位、组合表面定位。,第二节 工件在夹具中的定位,1.工件以平面定位 概念：在机械加工中，利用工件上的一个或几个平面作为定位基面来定位工件的方式，称为平面定位。 定位元件：固定支承、可调支承和自位支承。,第二节 工件在夹具中的定位,(1)固定支承：包括固定支承钉、固定支承板。,固定支承钉,第二节 工件在夹具中的定位,固定支承板,固定支承板多用于工件上已加工表面的定位，有时可用一块支承板代替两个支承钉。左图A型结构简单，但埋头螺钉处易堆积切屑

16、，故用于工件侧面或顶面定位。而右图B型支承板可克服这一缺点，在支承面上开两个斜槽为固定螺钉用，使清屑容易，主要用于工件的底面定位。,第二节 工件在夹具中的定位,(2)可调支承 可调支承是顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。按要求高度调整好调整支承钉后，用螺母锁紧，主要用于粗基准定位（调节补偿各批毛坯尺寸误差）,第二节 工件在夹具中的定位,(3)自位支承 又称浮动支承，在定位过程中，支承本身所处的位置随工件定位基准面的变化而自动调整并与之相适应。 多用于刚度不足的 毛坯表面或不连 续的平面的定位。,第二节 工件在夹具中的定位,(4)辅助支承 辅助支承是在工件实现定位后才参与支承的定位元件，不起定位作用，只能提高工件加工时刚度或起辅助定位作用。如图所示阶梯零件，当用平面1定位铣平面2时，于工件右部底面增设辅助支承3，可避免加工过程中工件