机床夹具设计教程

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1、机械制造技术课件 第五章 机床夹具设计,辽宁科技大学 高等职业技术学院机械系,第五章 机床夹具设计,第一节 概述 一、基本概念 1.夹具：用于安装工件的工艺装备。 机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对的于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。,第五章 机床夹具设计,2.安装（装夹）：工件定位和夹紧过程。 3.工件定位：就是要使工件在夹具中占据某个确定的正确加工位置。 工件定位可归纳为以下三点： （1）一个工件在空间有六个不定度； （2）运用各种定位元件限制工件某一方向上的不定度，工件在该方向上的位置就确定了。 （3）通过多个定位元件的组

2、合，限制一定数目的不定度，才可满足该工序的加工精度要求。,第五章 机床夹具设计,第五章 机床夹具设计,4.六点定位原则：用适当布置的六个点来限制工件的六个自由度。 工件定位一般有下述四种情况： （1）完全定位：工件在夹具中定位时，六个不定度均被限制，称为完全定位。,第五章 机床夹具设计,（1）完全定位,第五章 机床夹具设计,（2）部分定位：工件在夹具中定位时，六个不定度没有被全部限制，但能满足加工要求称为部分定位。 此时可能有两种情况： 由于工件结构特点，不必限制所有不定度； 由于加工精度要求，不必限制所有不定度,第五章 机床夹具设计,（2）部分定位,第五章 机床夹具设计,（2）部分定位,第五

3、章 机床夹具设计,（3）欠定位：工件在夹具中定位时，若定位支承点数目少于工序加工所要求的数目，工件定位不足，称为欠定位。,第五章 机床夹具设计,（4）重复定位：工件在夹具中定位时，若几个定位支承点重复限制一个或几个不定度，称为重复定位。 注：当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允许重复定位。 为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面定位时，可以出现重复定位。,第五章 机床夹具设计,第五章 机床夹具设计,5.定位基准：主要定位基准 6.定位基面：与定位元件接触的工件表面 7.限位基面：定位元件上与工件接触的表面 8.限位基准： 9.定位副：定位基面与限位基面合称为定位副,练习：试分析图示各零件加工

4、所必须限制的自由度 a）在球上打盲孔B，保证尺寸H； b）在套筒零件上加工B孔，要求与D孔垂直相交，且保证尺寸L； c）在轴上铣横槽，保证槽宽B以及尺寸H和L； d）在支座零件上铣槽，保证槽宽B和槽深H及与4分布孔的位置度。,练习：试分析图示各定位方案中：1. 各定位元件限制的自由度；2. 判断有无欠定位或过定位；3. 对不合理的定位方案提出改进意见。a）车阶梯轴小外圆及台阶端面； b）车外圆，保证外圆与内孔同轴； c）钻、铰连杆小头孔，要求保证与大头孔轴线的距离及平行度，并与毛坯外圆同轴； d）在圆盘零件上钻、铰孔，要求与外圆同轴。,第五章 机床夹具设计,二、夹具作用及构成 1、作用:可以提

5、高劳动生产率，提高加工精度，减少废品；可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。 2、夹具构成 （1）定位夹紧装置； （2）对刀、引导元件； （3）联接元件 （4）夹具体,第五章 机床夹具设计,第五章 机床夹具设计,三、夹具的类型,第五章 机床夹具设计,第五章 机床夹具设计,四、专用夹具设计方法 1.专用夹具的基本要求 （1）保证工件加工工序的技术要求 （2）提高生产率，降低成本，提高经济性 （3）操作方便，省力和安全 （4）便于排屑 （5）结构工艺性要好,第五章 机床夹具设计,2.专用夹具的设计步骤 （1）明确设计任务，收集研究有关资料 （2）拟定夹具的结构方案，绘制夹具草图 确定工件的定

6、位方式，设计定位装置。 确定对刀或引导方式，选择或设计引导元件或对刀装置。 确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。 确定其他元件或装置的结构形式，如动力源、定位键、分度装置、排屑装置及防误装置等。 确定夹具的总体结构及夹具在机床上的安装方式。 绘制结构方案草图，并标注尺寸、公差、及技术要求。,第五章 机床夹具设计,（3）进行必要的分析计算 （4）审查方案与改进设计 （5）绘制夹具总图 一般均应按1: 1绘制 ；总图上的主视图，应选取与操作者正对的位置。先用双点划线画出工件的外形轮廓和主要表面。此后，围绕工件的几个视图依次绘出定位元件、对刀一导向元件、夹紧机构、力源装置等夹具机构;最后画出夹具体，把

7、上述各组成部分联结成一体，形成完整的夹具。 （6）绘制夹具零件图,第五章 机床夹具设计,3、夹具总图技术要求的制定 （1）夹具总图上应标注的尺寸与公差 夹具的外形轮廓尺寸。 与夹具定位元件、引导元件以及夹具安装基面有关的配合尺寸、位置尺寸及公差。 夹具定位元件与工件的配合尺寸。 夹具引导元件与刀具的配合尺寸。 夹具与机床的联结与配合尺寸 其他主要配合尺寸。,第五章 机床夹具设计,（2）形状、位置要求 定位元件之间的相互位置精度要求。 定位元件与夹具安装面之间的相互位置精度要求。 导向元件与连接元件和夹具体底面相互位置要求。 导向元件与定位元件之间的相互位置要求。 与保证夹具装配精度有关的或与检

8、验方法有关的特殊的技术要求。,第五章 机床夹具设计,夹具的有关尺寸公差和形位公差通常取工件相应公差的1/21/5。最常用的是取工件相应公差的1/31/2。当工件未注明要求时，夹具上的那些主要元件间的位置公差，可以按经验取为0. 020. 05 mm(每100mm)，或在全长(100 mm)上不大于0.030.05mm。,第五章 机床夹具设计,第二节 定位元件 一、工件以平面定位时的定位元件 1.主要支撑：限制工件自由度、起定位作用 固定支撑：支撑钉、支撑板 可调支撑 自位支撑（浮动支撑）：工件定位过程中能自动调整位置的支撑。增加接触点（增强刚度）只限制一个自由度。,第五章 机床夹具设计-常用定

9、位元件,返回,支撑钉A型用于面积较小、且经过加工的平面定位;B型用于未经加工的平面定位;C型用于侧面定位或未经加工的平面定位,第五章 机床夹具设计-常用定位元件,返回,支撑板A型切屑易落人内六角螺钉头部的孔中，且不易清除。因此，多用于侧面和顶面的定位。B型有45。的斜槽，且能保持与工件定位基面连续接触，清除切屑方便，所以多用于平面定位。,第五章 机床夹具设计-常用定位元件,返回,可调支撑(a) 适用于小型工件。(b)、(c)用于较重的工件。(d)用于侧面调节。 可调支承高度调节合适后，用螺母锁紧，以防高度发生变化。用于毛坯质量不高，以粗基准定位的场合。,第五章 机床夹具设计-常用定位元件,(a

10、)球面三点式;(b)摆动二点式;(c)摆动三点式,返回,自位支撑：适用于工件以毛坯面定位或刚性不足的场合,(a)无辅助支爪受力情况;(b)增加辅助支爪受力情况;(c)蒲壁零件受力情况 1-工件;2-短定位销;3一支撑环;4-辅肋支撑,返回,2.辅助支撑：提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作用。,第五章 机床夹具设计-常用定位元件,第五章 机床夹具设计-常用定位元件,二、工件以圆孔定位时的定位元件 1.定位销 2.圆锥销 3.圆柱心轴 4.圆锥心轴,第五章 机床夹具设计-常用定位元件,返回,定位销 (a)、(b)、(c)为固定式定位销。 (d) 为带衬套的结构，用于大批量生产中，便于更换定位销

11、。,第五章 机床夹具设计-常用定位元件,返回,定位销与支撑圈组合的定位,第五章 机床夹具设计-常用定位元件,返回,长销与短销定位 (a)所示长销 ，相当于四个定位支承点，消除了四个自由度: (b)所示短销，相当于两个定位支承点，消除了两个自由度:,第五章 机床夹具设计-常用定位元件,(a)粗基准用;(b)精基准用,返回,圆锥定位销消除了工件 的三个自由度,第五章 机床夹具设计-常用定位元件,返回,常用刚性心轴(c) 心轴与工件定位孔为间隙配合。 (b)过盈配合心轴不需要另设夹紧机构。(a)锥形心轴1/80001/1000，不需另外夹紧。,第五章 机床夹具设计-常用定位元件,(a)圆锥体;(b)

12、顶尖孔锥面定位,返回,工件圆锥孔在圆锥体上的定位分析,第五章 机床夹具设计-常用定位元件,返回,顶尖孔定位,第五章 机床夹具设计-常用定位件,返回,以一面两孔定位,第五章 机床夹具设计-常用定位件,返回,菱形销的结构,第五章 机床夹具设计-常用定位件,返回,菱形销的尺寸,第五章 机床夹具设计-常用定位件,三、工件以外圆柱面定位时的定位元件 1.V型快 2.定位套 3.半圆套 4.圆锥套,第五章 机床夹具设计-常用定位元件,返回,常用V形块,第五章 机床夹具设计-常用定位件,返回,通过接触线长短分析圆柱体在V形块上定位,第五章 机床夹具设计-常用定位件,(a)短定位套;(b)长定位套,返回,定位

13、套定位适用于精基准定位,第五章 机床夹具设计-常用定位件,(a)装配式半圆定位套;(b)铰链式半圆定位套,返回,半圆孔定位座,第五章 机床夹具设计,第三节 定位误差分析计算 定位误差是由于工件在夹具上(或机床上)的定位不准确而引起的加工误差。 定位误差：工序基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量。 （工序基准相对刀具的最大变动量）用 D表示 一、造成定位误差的原因 1. 基准不重合误差。由于工件的工序基准与定位基准不重合而造成的加工误差称为基准不重合误差。用 B表示,第五章 机床夹具设计,BSmax-SminTs基准不重合误差等于定位尺寸的公差,第五章 机床夹具设计,练习1：如图 所示，以 A

14、面定位加20H8 孔，求加工尺寸 400.1mm 的定位误差。, D = B = 0.15mm,10-0.05,第五章 机床夹具设计,2.基准位移误差。由于定位副制造不准确，使定位基准在加工尺寸方向上产生位移，导致各个工件的位置不一致而造成的加工误差，称为基准位移误差，用符号y 表示。(定位基准与限位基准不重合造成的误差。等于定位基准在工序尺寸上的最大变动范围）,第五章 机床夹具设计,例：,H,基准位移引起的定位误差,返回,yAmax-Aminimax-imin(Dmax-dmin)/2-(Dmin-dmax)/2(TD+Td)/2,例：,第五章 机床夹具设计,二、定位误差的计算方法 1.合成

15、法 根据定位误差产生的原因，定位误差应由基准不重合误差B 与基准位移误差 y 组合而成，可表示为:D y B 在具体计算时，先分别求出B 和 y 当y 0 ；B0时 D y 当y 0； B 0时D B,第五章 机床夹具设计,当y 0 ； B 0时， 若工序基准不在定位基面上时D y + B 若工序基准在定位基面上时D y B 若基准位移和基准不重合引起的加工尺寸变化方向相同时，取“+”号;反之取“-”号。具体确定方法为： 分析定位基面直径由小变大时定位基准的变动方向。 当定位基面直径作同样变化时，设定位基准位置不变动，分析工序基准的变动方向。 两者的变动方向相同时取“+”号，相反取“-”号。,例：所示套类工件铣键槽，要求保证尺寸940.20，分别采用图(b)所示的定位销定位方案和图(c)所示的V形槽定位方案，分别计算定位误差。,第五章 机床夹具设计,YO1O2d/(2sin/2),第五章 机床夹具设计,2.极限位置法 据定位误差的实质（工序基准相对刀具的最大变动量），按最不利情况，确定一批工件工序基准的两个极限位置，再根据几何关系求出此二位置的距离，并将其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位误差。,