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1、项目二数控加工工艺装备 学习内容与知识点 项目二数控加工工艺装备 讲授内容第一部分 机床夹具概论第二部分 工件的定位第三部分 定位误差第四部分 工件的夹紧第五部分 专用夹具设计方法第六部分 典型机床夹具 2 2数控机床夹具使用 1 1机床夹具的概念1 2机床夹具的功用1 3机床夹具的组成1 4机床夹具的分类1 5机床夹具的设计特点和设计要求1 6本课程的任务 第一部分机床夹具概论 2 2数控机床夹具使用 1 1机床夹具的概念 夹具是一种装夹工件的工艺装备 它广泛地应用于机械制造过程的切削加工 热处理 装配 焊接和检测等工艺过程中 利用夹具 可以提高劳动生产率 提高加工精度 减少废品 可以扩大机
2、床的工艺范围 改善操作的劳动条件 因此 夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备 我们把在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具 在现代生产中 机床夹具是一种不可缺少的工艺装备 它直接影响着加工的精度 劳动生产率和产品的制造成本等 故机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位 2 2数控机床夹具使用 工件在机床上的三种安装方法 1 1机床夹具的概念 1 1机床夹具的概念 1 1机床夹具的概念 1 2机床夹具的功用 1 主要功能 1 2机床夹具的功用 3 机床夹具在机械加工中的作用 1 2机床夹具的功用 图1 1异形杠杆简图 图1 2车床夹具保证工序尺寸的方法1 V形块
3、2 夹具体 3 工件 4 可调V形块 1 2机床夹具的功用 1 3机床夹具的组成 1 基本组成 定位装置 夹紧装置 夹具体 1 3机床夹具的组成 2 其它组成 连接元件 对刀装置 其它装置 1 3机床夹具的组成 图1 3铣床夹具 1 3机床夹具的组成 图1 3钻床夹具 1 3机床夹具的组成 1 4机床夹具的分类 通用夹具 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 如三爪卡盘 四爪卡盘 平口虎钳和万能分度头等 这类夹具主要用于单件小批生产 1 4机床夹具的分类 液压三爪卡盘 用于回转工件的自动装卡 四爪单动卡盘 用于非回转体或偏心件的装卡 1 4机床夹具的分类 平口钳分固定侧
4、与活动侧 固定侧与底面作为定位面 活动侧用于夹紧 1 4机床夹具的分类 平口钳可选附件 1 4机床夹具的分类 专用夹具 指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具 结构紧凑 操作方便 主要用于固定产品的大批大量生产 1 4机床夹具的分类 连杆加工专用夹具 该夹具靠工作台T形槽和夹具体上定位键确定其在数控铣床上的位置 并用T形螺栓紧固 1 4机床夹具的分类 孔系组合夹具 1 4机床夹具的分类 孔系组合夹具实例 1 4机床夹具的分类 l一长方形基础板 2一方形支撑件 3一菱形定位盘 4一快换钻套 5一叉形压板 6一螺栓 7一手柄杆 8一分度合件 槽系组合夹具 1 4机床夹具的分类 1 4机床夹具
5、的分类 1 5机床夹具的设计特点和设计要求 1 5机床夹具的设计特点和设计要求 1 6本课程的任务 1 掌握机床夹具的基础理论知识和设计计算方法 能对机床夹具进行结构和精度分析 2 会查阅有关夹具设计的标准 手册 图册等资料 3 掌握机床夹具设计的方法 具有设计一定复杂程度夹具的能力 4 具有现代机床夹具设计的有关知识 2 1概述2 2定位原理2 3完全定位与不完全定位2 4欠定位与过定位2 5定位方式与定位元件2 6工件的组合定位 第二部分工件在夹具中的定位 2 1概述 1 工件在夹具中定位的任务使同一批工件在夹具中占据正确的位置 2 定位与夹紧的关系定位与夹紧是装夹工件的两个有联系的过程
6、不能等同 3 定位基准选择时尽可能遵循基准重合原则 当用多个表面定位时 应选择其中一个较大的表面为主要定位基准 基准的定义 基准是用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的哪些点 线或面 2 1概述 设计基准 设计者在设计零件时 根据零件在装配结构中的装配关系以及零件本身结构要素之间的相互关系 确定标注尺寸 或角度 的起始位置 这些尺寸 或角度 的起始位置称作设计基准 工艺基准 零件在加工艺过程中所采用的基准称为工艺基准 工序基准 在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸 形状 位置的基准 称为工序基准 定位基准 在加工时用于工件定位的基准 称为定位基准 测量基准 在加工中或加工后
7、测量工件形状 位置和尺寸误差时所采用的基准 称为测量基准 装配基准 在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准 2 1概述 定位基准a b 基准为实际表面 c 基准为表面的几何中心 中心要素 2 1概述 4 工件的自由度 2 1概述 2 2定位原理 1 六点定则 2 2定位原理 2 定位点分布规律 平面几何体的定位 2 2定位原理 圆柱几何体的定位 2 2定位原理 圆柱几何体的定位a 与轴线位置无关的两个自由度 b 防转支承的布置 2 2定位原理 圆盘几何体的定位 2 2定位原理 典型单一定位基准的定位特点 2 2定位原理 2 3完全定位与不完全定位 2 不完全定位 根据加工要求
8、 仅限制工件部分自由度的定位 1 完全定位 加工时 工件的六个自由度被完全限制了的定位 实例一 球体上通铣平面 如何定位 2 3完全定位与不完全定位 2 3完全定位与不完全定位 2 3完全定位与不完全定位 实例二 长方体上铣通槽 采用不完全定位 2 3完全定位与不完全定位 实例三 长方体上铣不通槽 采用完全定位 2 3完全定位与不完全定位 不完全定位a 可以绕y轴旋转 b c 可以沿Y轴移动 d 可以沿Y轴移动和旋转 e 可以沿X Y轴移动 绕Z轴旋转 2 3完全定位与不完全定位 2 4欠定位与过定位 2 过定位 有重复限制的自由度 1 欠定位 应该限制的自由度而没有限制 欠定位实例 2 4欠
9、定位与过定位 过定位实例一 2 4欠定位与过定位 过定位实例二 2 4欠定位与过定位 2 4欠定位与过定位 2 4欠定位与过定位 2 4欠定位与过定位 过定位实例三 2 4欠定位与过定位 2 4欠定位与过定位 连杆的定位分析1 定位销 2 支承板 3 圆柱销 4 工件 a 正确的定位 b 过定位 2 4欠定位与过定位 过定位的合理性分析 在某些条件下 过定位的现象不仅允许 而且是必要的 此时应当采取适当的措施提高定位基准之间及定位元件之间的位置精度 以免产生干涉 如车削细长轴时 工件装夹在两顶尖间 已经限制了所必须限制的五个自由度 除了绕其轴线旋转的自由度以外 但为了增加工件的刚性 常采用跟刀
10、架 这就重复限制了除工件轴线方向以外的两个移动自由度 出现了过定位现象 此时应仔细调整跟刀架 使它的中心尽量与顶尖的中心一致 2 4欠定位与过定位 跟刀架 跟刀架 2 4欠定位与过定位 2 5定位方式与定位元件 一 以平面定位二 以圆柱孔定位三 以外圆柱面定位四 以锥面定位五 以特殊表面定位六 工件的组合定位 一 以平面定位 在机械加工中 大多数工件都以平面作为主要定位基准 如箱体 机体 支架 圆盘等零件 当工件进入第一道工序时 只能使用粗基准定位 在进入后续工序时 则可使用精基准定位 2 5定位方式与定位元件 1 工件以粗基准平面定位 2 5定位方式与定位元件 1 粗基准平面定位的特点支承点
11、随机分布 2 粗基准平面定位的定位元件支承钉 浮动支承和调节支承等 属于点接触的定位元件 2 5定位方式与定位元件 固定支承钉 2 5定位方式与定位元件 可换支承钉 2 5定位方式与定位元件 可调支承钉 2 5定位方式与定位元件 可调节支承的应用示例 2 5定位方式与定位元件 支承钉定位情况 2 5定位方式与定位元件 2 工件以精基准平面定位 工件的基准平面经切削加工后 可直接放在平面上定位 经过刮削 磨削的平面具有较小的表面粗糙度和平面度误差 故可获得按精确的定位 常用的定位元件有支承扳和平头支承钉等 它们属于面接触的定位元件 2 5定位方式与定位元件 支承板 2 5定位方式与定位元件 平头
12、支承钉 2 5定位方式与定位元件 支承板定位情况 2 5定位方式与定位元件 3 提高平面支承刚度的方法 A 辅助支承 2 5定位方式与定位元件 辅助支承与可调支承的区别 2 5定位方式与定位元件 B 浮动支承 2 5定位方式与定位元件 二 以圆柱面定位 定位元件 2 5定位方式与定位元件 1 V型块 2 5定位方式与定位元件 V型块定位情况 2 5定位方式与定位元件 V型块结构尺寸 2 5定位方式与定位元件 2 定位套 定位套结构 2 5定位方式与定位元件 3 支承板 支承板对工件外圆表面的定位 2 5定位方式与定位元件 三 以圆柱孔定位 1 圆柱孔定位的特点 属于中心定位 定位面为圆柱孔 定
13、位基准为中心轴线 中心要素 通常要求内孔基准面有较高的精度 2 定位元件 圆柱销 圆锥销和心轴 2 5定位方式与定位元件 A型圆柱销 1 圆柱销 圆柱销的结构 2 5定位方式与定位元件 B型圆柱销 菱形销结构 2 5定位方式与定位元件 圆柱销的定位情况 2 5定位方式与定位元件 圆柱销的定位情况 2 5定位方式与定位元件 圆锥销的结构 2 圆锥销 2 5定位方式与定位元件 圆锥销的定位情况 2 5定位方式与定位元件 3 心轴 心轴常用于套类 盘类零件的车削 磨削和齿轮加工中 以保证加工面 或齿轮分度圆 对内孔的同铀度公差 心轴是夹具中一种结构较紧凑的单元体 心轴以柄部或中心孔与机床连接 心轴在
14、定位过程中一般限制工件四个自由度 心轴的专业化程度很高 许多工厂都制订了自己的标准 如磨床 车床 滚齿 插齿 刨齿 磨齿等心轴的标准 2 5定位方式与定位元件 心轴的结构 心轴结构示意图a 磨床心轴 b 车床心轴 c 滚齿心轴 d 插齿心轴 e 磨齿心轴 f 刨齿心轴 2 5定位方式与定位元件 心轴的定位情况 2 5定位方式与定位元件 四 以锥面定位 2 5定位方式与定位元件 工件在锥度心轴上定位 2 5定位方式与定位元件 工件在顶尖孔上定位 2 5定位方式与定位元件 五 以特殊表面定位 工件以导轨面定位 2 5定位方式与定位元件 工件以键槽孔定位 2 5定位方式与定位元件 工件以螺纹孔定位
15、2 5定位方式与定位元件 工件以花键孔定位 2 5定位方式与定位元件 六 工件的组合定位 1 组合定位应考虑的问题 1 合理选择定位元件 实现工件的正确定位 2 按基准重合原则选择定位基准 3 定位元件限制的自由度方向会发生变化 4 选择定位元件时 应考虑加工精度的要求 2 一面两孔定位 连杆盖工序图 1 定位方式 2 6工件的组合定位 2 6工件的组合定位 2 6工件的组合定位 2 菱形销的设计 2 6工件的组合定位 2 6工件的组合定位 菱形销的结构 2 6工件的组合定位 表5 1削边销的尺寸 2 6工件的组合定位 设计示例 连杆盖工序图 2 6工件的组合定位 2 6工件的组合定位 3 1
16、工件在夹具中加工时的加工误差3 2定位误差及其产生的原因3 3各种定位方式下定位误差的计算3 4定位误差的计算方法 第三部分定位误差 3 1工件在夹具中加工时的加工误差 1 A 夹具位置误差 2 D 定位误差 3 T 对刀导向误差 4 G 某些加工因素造成的加工误差 上述误差合成不应超出工件的加工公差 即 D十 A十 T十 G 3 2定位误差及其产生的原因 1 定位误差的定义 由定位引起的同一批工件的工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量 称为定位误差 以 D表示 2 定位误差产生的原因 1 基准不重合误差 B 由于定位基准与工序基准不重合而造成的定位误差 称为基准不重合误差 以 B表示 3 2定位误差及其产生的原因 基准不重合误差示例 工序尺寸h1 基准不重合误差 B为 工序尺寸H1 基准不重合误差 B为 工序尺寸h2 基准不重合误差 B为 3 2定位误差及其产生的原因 基准不重合误差示例 3 2定位误差及其产生的原因 基准不重合误差示例 3 2定位误差及其产生的原因 基准不重合误差的计算公式 定位基准与工序基准间的尺寸链组成环的公差 mm 的方向与加工尺寸方向间的夹角 3 2定位误差
