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1、1.2 夹具设计,（1）减少加工误差，保证加工精度（2）提高生产效率（3）减轻劳动强度（4）扩大机床的加工范围 例如，在车床或钻床上使用镗模可以代替镗床镗孔，使车床、钻床具有镗床的功能。,一、夹具的作用,1、主要功能,3) 工件的装夹: 定位过程和夹紧过程的综合。,工件定位要求,1）工件加工面的设计基准与机床保持正确的位置2）工件加工面的设计基准与刀具保持正确的位置,尺寸精度是指机械加工后零件的直径、长度和表面间距离等尺寸的实际值与理想值的接近程度。在机械加工中，获得尺寸精度的方法有以下几种： 1）试切法 2）调整法 3）定尺寸刀具法 4）自动控制法,工件加工尺寸获得方法,1）试切法,通过对工
2、件进行多次重复试切、测量及调整，使加工尺寸达到要求的方法。,试切法视频试切法.swf,试切+测量+调整效率低，对操作者水平要求高单件、小批生产或高精度零件加工,2）调整法,利用对刀块或样件预先调整好刀具和工件在机床上的相对位置而使加工尺寸达到规定要求的方法。 该方法生产率高，加工精度稳定可靠，适于在成批、大量生产中应用。,调整法,试切好工件/标准样件+对刀装置 成批、大量生产,3）定尺寸刀具法,即是在加工过程中采用具有一定尺寸的刀具或组合刀具，以保证被加工零件尺寸精度的一种方法。如用方形拉刀拉方孔、用钻头、扩孔钻、铰刀或镗刀块加工内孔、及用组合铣刀铣工件两侧面和槽面等。均属尺寸刀具法加工。 此
3、方法生产率较高，但刀具结构较复杂，工件的加工尺寸主要取决于刀具的制造质量和刃磨质量。,4）自动控制法,在自动、半自动机床和数控机床上，利用测量装置、进给机构和控制系统自动获得规定加工尺寸的方法。 该方法生产率高，加工精度高，但装备较复杂，适于在成批、大量生产中应用。,自动控制法,效率较低，但找正精度可以很高，适用于单件小批生产或定位精度要求特别高的场合。,1）、直接找正装夹(连接）,3、工件定位方法,不需要专用设备，通用性好，但效率低，精度也不高，通常划线找正精度只能达到0.10.5mm。此方法多用于单件小批生产。,2）、划线找正装夹,(连接）,效率高、定位精度好而可靠，还可以减轻工人的劳动强
4、度和降低对工人技术水平的要求，因而广泛应用于各种生产类型。,使用夹具装夹，工件在夹具中可迅速而正确的定位和夹紧。,3）、使用夹具装夹,(连接）,二、机床夹具的分类1、按夹具的应用范围分类：,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 。,三爪卡盘,四爪卡盘,万向平口钳,回转工作台,分度头,通用夹具,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。,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
5、形螺栓紧固。,组合夹具：由一套预先制造好的标准元件组合而成。根据工件的工艺要求，将不同的组合夹具元件像搭积木一样，组装成各种专用夹具。使用后，元件可拆开、洗净后存放，待需要时重新组装。组合夹具特别适用于新产品试制和单件小批生产。通用可调整夹具及成组夹具：夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。,孔系组合夹具,2、按使用机床类型分类：,3、按夹具动力源分类：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。,气动虎钳 液压夹具,（1）定位元件用来确定工件正确位置的元件。被加工工件的定位基面与夹具定位元件直接接触或相
6、配合。（2）夹紧元件使工件在外力作用下仍能保持其正确定位位置的装置。（3）对刀、导向元件夹具中用于确定（或引导）刀具相对于夹具定位元件具有正确位置关系的元件，例如钻套、镗套、对刀块等。,三、 夹具的组成,（4）连接元件用于确定夹具在机床上具有正确位置并与之连接的元件，例如安装在铣床夹具底面上的定位键等。（5）其它元件及装置根据加工要求，有些夹具尚需设置分度转位装置、靠模装置、工件抬起装置和辅助支承等装置。（6）夹具体夹具体是用于连接夹具元件和有关装置使之成为一个整体的基础件，夹具通过夹具体与机床连接。,定位元件、夹紧装置和夹具体是夹具的基本组成部分，其它部分可根据需要设置。,三、 夹具的组成,
7、定位元件的设计制造应满足以下要求：（1）足够的精度 （2）较好的耐磨性 （3）足够的强度和刚度 （4）较好的工艺性 （5）便于清除切屑,四、 工件在夹具中的定位,六点定位原理,1、空间物体的自由度,2、限制空间物体的自由度,要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度。接触可以滑动， 不可脱开,3、六点定位原理 将 6 个支承抽象为6个“点”，6个点分别同时限制了工件的6 个自由度，使工件在空间中唯一确定的位置。,图 工件以平面定位,一）、机床夹具定位元件 （一）工件以平面定位常用定位元件,1、工件以平面定位,平头支承钉（图a）用于支承精基准面；球头支承钉（图b）用于支承粗基准面；网纹顶面支承
8、钉（图c）能产生较大的摩擦力，但网槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基准定位且要求产生较大摩擦力的侧面定位场合。,一、机床夹具定位元件 （一）工件以平面定位常用定位元件 1. 支承钉,一个支承钉相当于一个支承点，限制一个自由度；在一个平面内，两个支承钉限制二个自由度；不在同一直线上的三个支承钉限制三个自由度。,一个支承钉,限制,二个支承钉,限制,三个支承钉,限制,平面型支承板（图a）结构简单，但沉头螺钉处清理切屑比较困难，适于作侧面和顶面定位；带斜槽型支承板（图b），在带有螺钉孔的斜槽中允许容纳少许切屑，适于作底面定位。当工件定位平面较大时，常用几块支承板组合成一个平面。,2. 支承板,支承板
9、：有斜槽、无斜槽,一个支承板相当于两个支承点，限制两个自由度；两个（或多个）支承板组合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。,一块条形支承板,限制,二块条形支承板,限制,一块矩形支承板,限制,3. 可调支承,多用于支承工件的粗基准面，支承高度可以根据需要进行调整，调整到位后用螺母锁紧。一个可调支承限制一个自由度。,由于自位支承是活动的或是浮动的，无论结构上是两点或三点支承，其实质只起一个支承点的作用，所以自位支承只限制一个自由度。使用自位支承的目的在于增加与工件的接触点，减小工件变形或减少接触应力。,4. 自位支承,5. 辅助支承,在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度，主要用于提高工件的
10、刚度和定位稳定性。,如下图是几种常用固定式定位销的结构形式。当工件的孔径尺寸较小时，可选用图 a 所示的结构；当孔径尺寸较大时，选用图 b 所示的结构；当工件同时以圆孔和端面组合定位时，则应选用图c所示的带有支承端面的结构。用定位销定位时，短圆柱销限制二个自由度；长圆柱销可以限制四个自由度；短圆锥销（图d）限制三个自由度。,(二) 工件以孔定位常用定位元件,工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。,第二章 机床夹具定位机构的设计,退出,返回本章,
11、返回主页,下一页,限制,限制,限制,短柱销限制,长圆柱销,两段短圆柱销,菱形销,长销小平面组合,长销限制,小平面限制,短销大平面组合,短销限制,大平面限制,图a为过盈配合心轴，限制工件四个自由度；图b为间隙配合心轴，限制工件五个自由度（心轴外圆部分限制四个自由度，轴肩面限制一个自由度）；图c为小锥度（1：50001：1000）心轴，装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件，使用小锥度心轴定位可获得较高的定位精度，它可以限制五个自由度。,2.定位心轴,主要用于盘套类零件的定位。,1. V形块定位 结构尺寸已标准化，斜面夹角有6090120,2017/7/11,40,用V形块定位，工
12、件的定位基准始终在V形块两定位面的对称中心平面内，对中性能好。 一个短V形块限制两个自由度；两个短V形块组合或一个长V形块限制四个自由度；浮动式V形块只限制一个自由度。,(三) 工件以外圆定位常用定位元件,工件以外圆表面定位时，常用的定位元件有V形块、定位套和半圆孔等。,V块的形式：长V块，短V块，双V块,2.定位套,长套筒：限制工件4个自由度。,短套筒：限制工件2个自由度。,图a用在工件以端面为主要定位基面的场合，短定位套孔限制工件的两个自由度；图b用在工件以外圆柱表面为主要定位基面的场合，长定位套孔限制工件的四个自由度；图c用于工件以圆柱面端部轮廓为定位基面，锥孔限制工件的三个自由度。,2
13、.定位套,当工件尺寸较大，用圆柱孔定位不方便时，可将圆柱孔改成两半，下半孔用作定位，上半孔用于压紧工件。短半圆孔定位限制工件的二个自由度；长半圆孔定位限制工件的四个自由度。,3.半圆孔,常用于大型轴类工件的定位。,在实际生产中，为满足加工要求，有时采用几个定位面相组合的方式进行定位。常见的组合形式有：两顶尖孔、一端面一孔、一端面一外圆、一面两孔等；与之相对应的定位元件也是组合式的。例如，长轴类零件采用双顶尖组合定位；箱体类零件采用一面双销组合定位。 几个表面同时参与定位时，各定位基准（基面）在定位中所起的作用有主次之分。例如，轴以两顶尖孔在车床前后顶尖上定位的情况，前顶尖孔为主要定位基面，前顶
14、尖限制三个自由度，后顶尖只限制两个自由度。,4.工件以组合表面定位常用定位元件,返回,五、工件在夹具中的定位方式,1、完全定位 不完全定位 2、欠定位3、过定位,（一）定位误差,因定位不准确而引起的误差称为定位误差，以dw表示。,1）定位基准与工序基准不重合,1、定位误差的概念,2）定位副（含工件定位基面和定位元件）制造不准确与定位副间配合间隙,直接影响工件的位置尺寸精度和位置精度,六、装夹误差,基准不重合误差jb,定位基准位移误差jw,定位误差的组成,1）基准不重合误差 jb,其大小等于工序基准相对定位基准在工序尺寸方向上的变动量。,定位基准与工序基准不重合所产生的定位误差。,2）定位副制造
15、不准确与定位副间配合间隙引起的定位基准位移误差 jw,其大小等于定位基准在工序尺寸方向上的变动量。,定位误差 工序基准在工序尺寸方向上的最大变动量,（一）定位误差,定位误差 工序基准在工序尺寸方向上的最大变动量,在分析定位误差时，应根据工序简图规定的定位方式分别计算基准不重合误差jb和定位基准位移误差jw ，再利用公式进行计算。（1）工件以平面定位时定位误差的计算 工件以平面定位时，由于定位副容易制造得准确，可视jw =0；若工件以粗基准定位，则工序尺寸的公差值很大（ jw ），也可视jw =0。故只计算jb即可。,2、定位误差的分析计算,例 按图a）所示的定位方案铣工件上的台阶面，试分析和计
16、算工序尺寸（200.15）mm的定位误差，并判断这一方案是否可行。,（1）工件以平面定位时定位误差的计算,（1）工件以平面定位时定位误差的计算,解： 由于工件以B面为定位基准，而加工尺寸（200.15）mm的工序基准为A面，两者不重合，所以存在基准不重合误差。工序基准和定位基准之间的联系尺寸是400.14mm，因此基准不重合误差jb =0.28mm。 因为工件以平面定位尺寸不考虑定位副的制造误差，即jw=0，所以dwjb,总 其中总为多种原因产生的误差总和，是工件被加工尺寸的公差，总包括夹具在机床上的装夹误差，工件在夹具中的定位误差和夹紧误差，机床调整误差，工艺系统的弹性变形和热变形误差，机床和刀具的制造误差及磨损误差等。 定+ 其中，除定位误差外，其他因素引起的误差总和，可按加工经济精度查表确定。 所以由和知道：定- （是验算加工工件合格与否的公式） 或者：定1/3（也是验算加工工件合格与否的公式）,
