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1、数控加工工艺第3章数控机床夹具基础 学习目的和要求 1 了解工件的几种装夹方式 2 知道机床夹具的种类及其组成 3 掌握工件的定位原理和应用 4 熟悉工件的夹紧方式 3 1工件的装夹方式 第3章数控机床夹具基础 本章主要内容如下 3 2机床夹具概述 3 3工件的定位 3 4工件的夹紧 3 1工件的装夹方式 1 直接找正装夹此法是用划针盘上的划针或百分表 以目测法直接在机床上找正工件位置的装夹方法 一边校验 一边找正 工件在机床上应有的位置是通过一系列的尝试而获得的 直接找正装夹法费时太多 生产率较低 且要凭经验操作 对工人的技术水平要求高 所以一般只用于单件小批生产中 划线找正装夹此法是在毛坯
2、上先画出中心线 对称线及各待加工表面的加工线 然后按照划好的线找正工件在机床上的位置 对于形状复杂的工件 常常需要经过几次划线 由于划线既费时 又需要技术水平高的划线工 划线找正的定位精度也不高 所以划线找正装夹只用在批量不大 形状复杂笨重的工件 或毛坯的尺寸公差很大 也无法采用夹具装夹的工件 2 划线找正装夹 采用夹具装夹夹具是机床的一种附加装置 它在机床上与刀具间正确的相对位置 于工件未装夹前已预先调整好 所以在加工一批工件时 工件只需按定位原理在夹具中准确定位 不必再逐个找正定位 就能保证加工的技术要求 既省事又省工 在成批和大量生产中广泛使用 3 采用夹具装夹 3 2机床夹具概述 3
3、2 1机床夹具的分类 1 按使用机床类型分类可分为车床夹具 铣床夹具 钻床夹具 又称钻模 镗床夹具 又称镗模 加工中心夹具和其他机床夹具等 2 按驱动夹具工作的动力源分类可分为手动夹具 气动夹具 液压夹具 电动夹具 磁力夹具 真空夹具和自夹紧夹具 靠切削力本身夹紧 等 3 按专门化程度可分类 1 通用夹具是指已经标准化 无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具 2 专用夹具是指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具 3 组合夹具是指按一定的工艺要求 由一套预先制造好的通用标准元件和部件组装而成的夹具 4 可调夹具是指加工完一种工件后 通过调整或更换个别元件就能装夹另外一种工件的夹具
4、主要用于加工形状相似 尺寸相近的工件 3 2 2机床夹具的组成 1 定位装置定位装置是由定位元件及其组合而构成 用于确定工件在夹具中的正确位置 常见定位方式是以平面 圆孔和外圆定位 2 夹紧装置夹紧装置用于保持工件在夹具中的既定位置 保证定位可靠 使其在外力作用下不致产生移动 包括夹紧元件 传动装置及动力装置等 3 连接元件这种元件用于确定夹具与机床工作台或机床主轴的相互位置的正确性 4 夹具体用于连接夹具各元件及装置 使其成为一个整体的基础件 以保证夹具的精度 强度和刚度 5 其他元件及装置按照不同工件的不同的加工要求 夹具上还可能有其他组成部分 如确定工件与刀具相对位置并引导刀具进行加工的
5、引导元件 被加工元件需要分度时的分度装置 以及上下料装置 排屑装置 顶出器等 钻径向孔的零件工序图 3 3工件的定位 3 3 1六点定位原理 如下图所示 工件在空间具有六个自由度 即沿X Y Z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度 因此 要完全确定工件的位置 就需要按一定的要求布置六个支承点 即定位元件 来限制工件的六个自由度 其中每一个支承点限制相应的一个自由度 这就是工件定位的 六点定位原理 工件在空间的自由度 工件的六点定位 a 长方形工件 b 盘类工件 c 轴类工件 由图可知 工件形状不同 定位表面不同 定位点的布置情况会各不相同 3 3 2限制工件自由度与加工要
6、求的关系 工件应限制自由度的确定 总之 在机械加工中 一般为了简化夹具的定位元件结构 只要对影响本工序加工尺寸的自由度加以限制即可 3 3 3六点定位原理的应用 工件的六个自由度都被定位元件所限制的定位 称为完全定位 1 完全定位与不完全定位 1 完全定位 2 不完全定位 三点定位 2 过定位与欠定位 1 欠定位 限制自由度与加工要求的关系 按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位 欠定位是不允许的 因为欠定位保证不了加工要求 2 过定位 工件的同一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制两次以上的定位称为过定位 设计基准示例 3 3 4常见定位元件及定位方式 3 3 4 1工件以
7、平面定位 1 固定支承 固定支承有支承钉和支承板两种形式 如图所示 在使用中都不能调整 高度尺寸是固定不动的 a 平头支承钉b 球头支承钉c 齿纹头支承钉d 简单型支承板e 带斜槽支承板 2 可调支承可调支承用于工件定位过程中 支承钉高度需调整的场合 如图所示 可调支承大多用于毛坯尺寸 形状变化较大以及粗加工定位 以调整补偿各批毛坯尺寸误差 一般不对每个工件进行一次调整 而是对一批毛坯调整一次 在同一批工件加工中 它的作用与固定支承相同 可调支承1 调整钉2 锁紧螺母 3 浮动支承 自位支承 浮动支承是在工件定位过程中 能随着工件定位基准位置的变化而自动调节的支承 浮动支承常用的有三点式浮动支
8、承和两点式浮动支承 三点式浮动支承 两点式浮动支承 3 3 4 2工件以圆孔定位 1 定位销定位销分为短销和长销 短销只能限制两个移动自由度 而长销除限制两个移动自由度外 还可限制两个转动自由度 主要用于零件上的中小孔定位 一般直径不超过50mm 2 定位心轴定位心轴主要用于盘套类工件的定位 内孔的自动定心夹紧机构有三爪卡盘 弹簧心轴等 3 圆锥销 1 V形块 3 3 4 3工件以外圆柱面定位 长V形块 短V形块 V形块用来定位外圆面 2 套筒定位和剖分套筒 剖分套筒 外圆表面的套筒定位 3 3 4 4工件以一面两孔定位 一面两孔定位1 圆柱销2 削边销3 定位平面 式中b 削边销的宽度 TD
9、 两定位孔中心距公差 Td 两定位销中心距公差 D 与削边销配合的孔的直径 3 4工件的夹紧 3 4 1夹紧装置的组成 加工过程中 为保证工件定位时确定的正确位置 防止工件在切削力 离心力 惯性力 重力等作用下产生位移和振动 须将工件夹紧 这种保证加工精度和安全生产的装置 称为夹紧装置 1 力源部分对于机动夹紧装置 夹紧力源就是产生原始作用力的装置 常用的力源有气动 液压 气液联动 电力等 对于手动夹紧装置 则夹紧力源就是人力 不需要再配备相应的装置 2 夹紧机构夹紧机构分为中间传力机构和夹紧元件两部分 直接与工件被压面接触 执行夹紧工件任务的最终环节是夹紧元件 而中间传力机构则接受夹紧力源装
10、置的原始作用力并把它变为夹紧力传递给夹紧元件 实现夹紧工件 3 4 2夹紧力的确定 确定夹紧力包括正确地选择夹紧力的三要素 即 夹紧力的方向 作用点和大小 1 夹紧力方向的确定 1 夹紧力的作用方向应垂直指向主要定位基准 2 夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能的小 3 夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能的小 2 夹紧力作用点的选择 1 夹紧力的作用点应施加于工件刚性较好的部位上 2 夹紧力作用点应尽量靠近工件加工面 为提高工件加工部位的刚性 3 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内 3 夹紧力大小一般按静力平衡原理 计算所需的理论的夹紧力 乘上安全系数即为实际所需夹紧力 夹紧力朝向主要定
11、位面 夹紧力方向对夹紧力大小的影响 夹紧力作用点应在工件刚度大的地方 夹紧力作用点靠近加工表面 夹紧力作用点与工件稳定的关系1 夹具2 工件 3 4 3典型夹紧机构 1 斜楔夹紧机构采用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧机构 称为斜楔夹紧机构 斜楔夹紧机构1 斜楔2 滑柱3 浮动压板4 工件 采用螺旋直接夹紧或采用螺旋与其他元件组合实现夹紧的机构 称为螺旋夹紧机构 1 固定螺钉2 衬套3 夹具体4 工件5 压板 2 螺旋夹紧机构 用偏心件直接或间接夹紧工件的机构 称为偏心夹紧机构 3 偏心夹紧机构 偏心夹紧夹紧机构 本章主要学习了工件的常用的装夹方式 机床夹具的组成和结构 了解了工件的定位原理和常用的定位元件 最后学习了工件的夹紧原理与夹紧机构 重点应该学习工件的定位原理和夹紧方式 小结 结束
