《机械制造技术与设备 教学课件 ppt 作者 周同玉 第9章 机？床？夹？具》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造技术与设备 教学课件 ppt 作者 周同玉 第9章 机？床？夹？具（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械制造技术与设备,主编,第9章 机?床?夹?具,1)掌握机床夹具的概念、分类、组成和作用。 2)掌握工件定位的基本原则并能利用基本原则对工件的定位进行正确地分析。 3)具有根据工件的加工要求确定工件应该限制的自由度、确定定位方法和选择定位元件的能力，初步具有进行定位误差计算的能力。 4)熟悉工件对夹紧装置的基本要求，掌握夹紧力三要素的确定方法。 5)了解几种典型夹紧机构的工作原理和结构特点并能合理选用。,第9章 机?床?夹?具,6)熟悉机床夹具设计的方法和步骤，了解机床夹具设计的全过程，学会使用手册和图册并能为中等复杂的零件设计机床夹具。 9.1 概述 9.2 工件定位的基本原则 9.3 定
2、位方法及定位元件 9.4 组合表面定位 9.5 工件对夹紧装置的基本要求 9.6 典型夹紧机构 9.7 各类机床夹具简介 9.8 机床夹具设计的全过程,9.1 概述,9.1.1 机床夹具的分类 随着机械制造业的发展，机床夹具的种类日趋繁多。 9.1.2 机床夹具组成 虽然机床夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。 1.定位装置(元件) 2.夹紧装置 3.夹具与机床之间的连接元件 4.对刀或导向元件,图9-1 机床夹具的分类,9.1 概述,图9-2 轴套零件钻床夹具 1快换钻套 2衬套 3钻模板 4开口垫圈 5螺母 6定位销 7夹具体,9.1 概述,5.其他装置或元件 6.夹具体 9.
3、1.3 机床夹具在机械加工中的作用 夹具在机械加工中的作用可归纳为以下几个方面。 1.保证加工精度，稳定产品质量 2.提高生产率、降低成本 3.扩大机床工艺范围 4.减轻工人的劳动强度,9.2 工件定位的基本原则,9.2.1 概述 在机械加工中，必须使工件、夹具、刀具和机床之间保持正确的相互位置，才能加工出合格的零件。 9.2.2 工件定位的基本原理 1.自由度的概念,图9-3 工件的六个自由度,9.2 工件定位的基本原则,2.六点定位原则 (1)长方体工件 如图9-4a所示，在工件底面上布置的三个支承点1、2、3(不能在一直线上)，限制了工件的、三个自由度。,图9-4 长方体工件的定位,9.
4、2 工件定位的基本原则,(2)圆盘类工件 对于圆盘类工件，也可以采用类似的方法定位。,图9-5 圆盘类工件定位时支承点的分布示例,(3)轴类工件 如图9-6a所示，对于轴类零件，可在外圆柱表面上设置四个支承点1、3、4、5，限制、四个自由度；,9.2 工件定位的基本原则,槽侧设置一个支承点2，限制一个自由度；端面设置一个支承点6，限制一个自由度，工件实现完全定位。,图9-6 轴类工件定位时支承点的分布示例 a)定位原理 b)定位结构,9.2 工件定位的基本原则,1)用定位支承点限制工件的自由度，可以理解为：定位支承点与工件的定位基准必须始终保持紧贴接触，即工件上的定位基面与夹具上的定位元件的工
5、作表面要始终保持接触配合。 2)在分析定位支承点(定位元件)的定位作用时，不考虑力的影响。 3.限制工件自由度与加工要求的关系 4.工件定位中的几种情况 (1)完全定位 工件的六个自由度全部被限制的定位，称为完全定位。 (2)不完全定位 根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位称为不完全定位。 (3)欠定位 根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位，称为欠定位。,9.2 工件定位的基本原则,图9-7 不完全定位示例 a)车床加工通孔 b)磨平板工件,(4)过定位 夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的现象，称为过定位。,9.2
6、工件定位的基本原则,图9-8 过定位的例子,1)工件无法安装。,9.2 工件定位的基本原则,图9-9 变速箱壳体定位方案 1定位销 2支承板,2)造成工件或定位元件变形。,9.2 工件定位的基本原则,图9-10 连杆定位简图,9.3 定位方法及定位元件,9.3.1 工件以平面为基准的定位 1.平面定位方法的应用,图9-11 用三个支承 钉作定位件,9.3 定位方法及定位元件,(1)对粗基准平面的定位 粗基准是指毛坯上未经机械加工的表面，这种基准平面的平面度误差较大，同一批工件上的平面状况也不相同。 (2)对精基准平面的定位 精基准是指已经机械加工的表面，这样的基准平面度误差小，可以直接放在平面
7、上定位。,图9-12 工件用精基准的定位,2.平面定位的定位件 (1)固定支承 如图9-13所示，支承的顶部有平头、圆头和花纹三种。,9.3 定位方法及定位元件,图9-13 固定支承的构造 a)平头支承 b)圆头支承 c)顶面带花纹支承,9.3 定位方法及定位元件,(2)支承板 如图9-14所示，支承板用螺钉固定在夹具体上，多用于对工件精基准的定位。 (3)可调支承 如图9-15所示，支承的伸出位置可作调整，以适应各批工件毛坯基准面上余量的差异，或用于形状相同而尺寸有差别的工件的定位。 (4)自位支承 对于尺寸大而刚性差的工件，若采用三点支承，其单位压力很大，工件的变形严重。,图9-14 支承
8、板的构造,9.3 定位方法及定位元件,图9-15 可调支承及其应用,9.3 定位方法及定位元件,图9-16 自位支承,9.3 定位方法及定位元件,图9-17 工件以台阶面为基准的定位 a)不合理 b)合理,9.3 定位方法及定位元件,3.工件以台阶面为基准的定位,图9-18 常见的辅助支承件,9.3 定位方法及定位元件,4.平面定位的定位误差 9.3.2 工件以外圆柱面为基准的定位 工件以外圆柱面为基准在夹具中定位时，应力求使其轴线处于规定的位置。 1.圆柱孔定位 (1)定位方法和定位件构造 将工件的定位基准外圆柱面直接放入定位孔中，即可实现定位。,图9-19 定位衬套的结构,9.3 定位方法
9、及定位元件,(2)定位孔尺寸公差的确定 定位孔是和工件定位基准外圆相配合的。 (3)定位误差分析 基准轴装入定位孔后，其配合间隙就会造成基准轴线的位移。 2.半孔定位 (1)定位方法和定位件构造 将定位衬套分成两半，下半孔固定在夹具体上作为定位件，上半孔装在可卸式或铰链式的盖上作为夹紧件，这种定位方法就叫半孔定位。,图9-20 半孔衬套的构造形式,9.3 定位方法及定位元件,(2)定位误差分析 半孔定位由于工件可以从上面放入，所以基准轴与定位半孔之间无需有配合间隙，半孔宜按H7制作。 3. V形块定位 (1)定位方法 V形块是由两个互成角的平面组成的定位元件。,图9-21 半孔定位误差分析图,
10、9.3 定位方法及定位元件,图9-22 适于V形块定位的例子,(2)V形块的构造 V形块的尺寸关系如图9-23所示，,9.3 定位方法及定位元件,V形块夹角有60、90、120三种，以90用得最多。,9.3 定位方法及定位元件,(3)V形块定位时的定位误差 如图9-24所示，当工件以圆柱面D 作定位基准放在V形块上后，因该基准尺寸有误差，基准轴线位置会有由O点到点的变化。,9.3 定位方法及定位元件,9Z23.tif,9.3 定位方法及定位元件,图9-24 V形块的定位误差,9.3.3 工件以圆孔为基准的定位,9.3 定位方法及定位元件,工件以圆孔作定位基准，其定位方法有外圆柱面（定位销或心轴
11、）定位、外圆锥面定位和自动定心装置定位等。 1.外圆柱面定位 (1)定位方法和定位件构造 工件以圆孔为基准套入定位销(轴)后即实现了定位。,图9-25 定位销的构造,9.3 定位方法及定位元件,(2)定位销尺寸的确定和定位误差的计算 定位销设计和定位误差的计算，与工件以外圆柱面为基准在圆孔中定位相类似。,2.外圆锥面定位 (1)小锥度心轴定位 采用1/10001/5000锥度的心轴，能楔在工件基准孔中。,9.3 定位方法及定位元件,图9-26 小锥度心轴定位法,9.3 定位方法及定位元件,图9-27 不宜用小锥度定位的情况,(2)大锥度定位 此法的特点是除了利用工件的基准孔外，,9.3 定位方
12、法及定位元件,还需使用工件上另一基准面来防止工件倾斜。,图9-28 大锥度定位法,9.3.4 工件以特形表面为基准的定位 用作定位的基准表面取决于工件的形状、表面精度和技术要求。,9.3 定位方法及定位元件,表9-1 常见定位元件及其组合所能限制的自由度,9.3 定位方法及定位元件,表9-1 常见定位元件及其组合所能限制的自由度,9.3 定位方法及定位元件,表9-1 常见定位元件及其组合所能限制的自由度,9.4 组合表面定位,图9-29 一面两孔定位,1.两销中心距尺寸(Ld)及其对称极限偏差(TLd2),9.4 组合表面定位,2.圆柱销的尺寸及极限偏差 3.削边销的尺寸及极限偏差,表9-2
13、削边销的尺寸(单位：mm),9.4 组合表面定位,9.4 组合表面定位,图9-30 削边销尺寸计算图,9.4 组合表面定位,图9-31 中心距误差补偿值,1)要正确地限制必限的自由度。,9.4 组合表面定位,2)要确保定位精度，使定位所产生的误差小于工序相应尺寸公差的13(因为还有其他误差也会影响工序尺寸)。 3)要使定位稳定可靠，一般情况下应避免过定位。 4)尽量选用标准化元件。,9.5 工件对夹紧装置的基本要求,9.5.1 对夹紧装置的基本要求 在设计夹具时，选择工件的夹紧方法一般与选择定位方法同时考虑，有时工件的定位也是在夹紧过程中实现的。 1)夹紧过程中应能保持工件在定位时已获得的正确
14、位置。 2)夹紧应适当和可靠。 3)夹紧机构应操作方便、安全省力，以便减轻劳动强度，缩短辅助时间，提高生产效率。 4)夹紧机构的复杂程度和自动化程度应与工件的生产批量和生产方式相适应。 5)结构设计应具有良好的工艺性和经济性。 9.5.2 夹紧力三要素的确定,9.5 工件对夹紧装置的基本要求,夹紧力的概念是由力的大小、方向和作用点（数量和位置）三个要素体现的，它对夹紧机构的设计起着决定性的作用。 1.夹紧力方向的确定 (1)夹紧力的作用方向应不破坏工件定位的准确性 要做到这条要求，夹紧力的方向应朝向主要定位基准，把工件压向定位元件的主要定位表面上。,图9-32 夹紧力方向对镗孔垂直度的影响 a
15、)合理 b)不合理,9.5 工件对夹紧装置的基本要求,(2)夹紧力方向应使工件变形尽可能小 工件在不同方向上刚度是不等的，不同的受力表面也因其接触面积大小而变形各异，尤其在夹压薄壁零件时，更需注意。 (3)夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小 在保证夹紧可靠的情况下，减小夹紧力可以减轻工人的劳动强度，提高生产效率，同时可以使机构轻便、紧凑以及减少工件变形。,图9-33 夹紧力方向与工件刚性关系,9.5 工件对夹紧装置的基本要求,图9-34 钻孔时各力方向之间的关系,9.5 工件对夹紧装置的基本要求,图9-35 夹紧方向与夹紧力大小的关系,2.夹紧力作用点的选择 1)夹紧力应落在支承元件上或几个支承
16、元件所形成的支承面内。 2)夹紧力作用点应落在工件刚性较好的部位上，这对刚度较差的工件尤其重要。,9.5 工件对夹紧装置的基本要求,图9-36 夹紧力作用点应在支承面内,9.5 工件对夹紧装置的基本要求,图9-37 夹紧力作用点应在刚性较好部位,9.5 工件对夹紧装置的基本要求,图9-38 夹紧力应尽量靠近加工表面 1工件 2刀具,9.5 工件对夹紧装置的基本要求,3)夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面以减小切削力对工件造成的翻转力矩，必要时应在工件刚性差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以免振动和变形。 3.夹紧力大小的确定,图9-39 钻孔时的夹紧力,9.6 典型夹紧机构,9.6.1 楔块夹紧 图9-40所示为楔块夹紧的钻具，作用力F转化为夹紧力Q的分析如图9-40b所示。,9.6 典型夹紧机构,图9-40 楔块夹紧,1)楔块结构简单，有增力作用。 2)1+2为斜楔的自锁条件，故一般取=57。 3)楔块夹紧行程小，且受楔块升角的影响，增大可加大行程，但自锁性能变差。,9.6 典型夹紧机构,4)夹紧和松开要敲击
