机械加工基础 教学课件 ppt 作者苏伟 第4章

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1、第4章 机床夹具,了解机床夹具在机械加工中的作用。 了解机床夹具的分类。 掌握工件定位和夹紧的关系。 了解常用机床夹具的选用。,要点提示,第4章 机床夹具,4.1机床夹具概述 机床夹具使指工件在机床上进行切削加工时，为了保证加工精度，对工件进行定位和夹紧的工艺装备。 4.1.1机床夹具的作用 保证加工精度 缩短辅助时间，提高生产率 改善劳动条件，降低生产成本 扩大机床加工范围 4.1.2机床夹具的分类 机床夹具的种类繁多，常用的机床夹具分类方法有三种。,第4章 机床夹具,按夹具使用的机床分类 这是专用夹具设计所用的分类方法。按使用的机床分类，可把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、

2、磨床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具等。 按夹具的通用特性分类 按这一分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹具、组合夹具和自动线夹具等六大类。它反映夹具在不同生产类型中的通用特性，因此是选择夹具的主要依据。 通用夹具,第4章 机床夹具,专用夹具 可调夹具 成组夹具 组合夹具 自动线夹具 按夹具动力源来分类 按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。为减轻劳动强度和确保安全生产，手动夹具应有扩力机构与自锁性能。常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。,第4章 机床夹具,4.1.3机床夹具的组成 机床夹具的种类虽然繁

3、多，但它们的工作原理基本上相同。通常一般常见的夹具都有以下几个部分组成，这些组成部分既相互独立又相互联系。 定位支承元件 定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。如图4 - 1所示的定位心轴1，定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。,第4章 机床夹具,图4 - 1 夹具的组成 1-定位心轴2-工件3-对定套4-夹具体5-对定销6-把手 7-手柄8-衬套9-快换钻套10-开口垫圈11-锁紧螺母,第4章 机床夹具,夹紧装置 夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。如图4-1所示的开口垫圈10和锁紧螺母11。 连接定向

4、元件 这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置，如定向键。 对刀元件或导向元件 这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位,第4章 机床夹具,置的元件称为对刀元件。如对刀块。用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件，如图4-1所示的快换钻套9。 其它装置或元件 根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。如图4-1所示，对定销5及相关元件。 夹具体 夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成整体。常用的夹具体为铸件,第4

5、章 机床夹具,结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状，如图4-1所示，夹具体4。 上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。 4.2工件的定位 在机床上对工件进行切削加工时，为了保证加工精度，使工件相对于机床和刀具占有正确的位置的过程称为定位。 4.2.1工件的定位原则 在机械加工设备上加工零件时，要符合定位,第4章 机床夹具,安装的基本原则，同时要合理选择定位基准和夹紧方案。 六点定位原则 刚体在空间的位置是任意的，通常规定刚体在空间具有六个自由度，即沿x、y、z三个直线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 、 、

6、，如图4-,2所示。因此，要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，通常用六个支承点（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，如图4-3所示 。,第4章 机床夹具,图4 - 2 长方形工件的六点定位,第4章 机床夹具,图4 - 3 工件的六点定位,第4章 机床夹具,六点定位原则的应用 六点定位原则对于任何形状工件的定位都是适用的，如果违背这个原则，工件在夹具中的位置就不能完全确定。 完全定位 工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，称为完全定位。工件被限制的自由度少于六个，但不影响加工要求的定位称为不完全定位。如图4 - 4所示，五点定位。钻削加工小

7、孔D，工件以内孔和一个端面在夹具的心轴和平面上定位，限制工件五个自由度，相当于五个支承点。,第4章 机床夹具,图4 - 4 五点定位示意图,第4章 机床夹具,如图4-5所示，四点定位，铣削加工通槽B，工件以长外圆在夹具的双V形块上定位，限制工件的四个自由度，相当于四个支承点定位。工件的两个自由度不影响对通槽B的加工要求。,图4 - 5 四点定位示意图,第4章 机床夹具,欠定位 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。在加工中欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。 过定位 工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。连杆的定位方案，如图4-6所示，长销

8、限制了四个自由度，支承板限制了三个自由度，其中被两个定位元件重复限制，产生了过定位。当连杆小头孔与端面有较大的垂直度误差时，若采用图4-6b、c，造成连杆加工误差。若采用图4-6d所示方案，将长销改为短销，就不会产生过定位。,第4章 机床夹具,图4 - 6 连杆定位示意图,第4章 机床夹具,定位基准的选择 基准及其分类 基准，就是零件上用来确定其他点，线、面的位置所依据的点、线、面。根据基准功用不同，分为设计基准和工艺基准两大类。 1)设计基准 设计基准是在零件设计图纸上用来确定其他点、线、面的位置的基准。例如，如图4 - 7所示，衬套零件，辅心线O-O是各外圆表面和内孔的设计基准；端面A是端

9、面B、C的设计基准，30H7内孔的辅心线是45h6外圆表面径向跳动和端面D端面圆跳动的设计基准。,第4章 机床夹具,图4 - 7 设计基准示意图,2)工艺基准 工艺基准是在工艺过程(加工和装配过程)中所采用的基准。它包括工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。,第4章 机床夹具,工序基准是在工序图上用来确定奉工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。所标注的被加工面位置尺寸称为工序尺寸。如图4 - 8所示，钻孔工序的工序基准和工序尺寸。,图4 - 8 工序基准示意图,第4章 机床夹具,定位基准是在加工中用于工件定位的基准。如图4 - 9所示，在数控铣床上铣侧面A和平面B时，底面C靠在夹具下

10、支承面上，侧面D靠在夹具侧支承面上，所以面C和面D是工件的定位基准。,图4 - 9 定位基准示意图,第4章 机床夹具,测量基准是测量工件的形状、位置和尺寸误差时所采用的基准。如图4 - 10所示，两种测量平面A的方案。如图4 - 10a所示，检验A面时是以小圆柱面上的母线为测量基准；如图4 - 10b所示，以大圆柱面的下母线为测量基准。,图4 - 10 工件上已加工表面的测量基准,第4章 机床夹具,装配基准是在机器装配时，用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。如图4 - 11所示，齿轮和轴的装配关系中，齿轮内孔A及端面B即为装配基准。如图4 - 12所示，上述各种基准之间相互关系的

11、实例。,图4-11装配基准示意图 图4-12各种基准之间的关系,第4章 机床夹具,定位基准的选择 选择定位基准是制定工艺规程的重要部分。在第一道工序中，只能使用工件上未加工的毛坯表面来定位，这种定位基准称为粗基准。在以后的工序中，可以采用经过加工的表面来定位，这种定位基准称为精基准。 1)粗基准的选择原则 相互位置要求原则 选取与加工表面相互位置精度要求较高的不加工表面作为粗基准，以保证不加工表面与加工表面的位置要求。如图4-13所示，套筒毛坯，以,第4章 机床夹具,不加工表面的外圆1作粗基准，不仅可以保证内孔2加工后壁厚均匀，还可以在一次安装中加工出大部分要加工的表面。,图4 - 13 套筒

12、粗基准的选择,第4章 机床夹具,加工余量合理分配原则 以余量最小的表面作为粗基准，以保证各加工表面有足够的加工余量。如图4 - 14所示，阶梯轴毛坯大小端外圆5mm的偏心，应以余量较小的58mm外圆作粗基准；如果114mm外圆作粗基准加工58mm，则无法加工出50m外圆。,图4 14 阶梯轴的粗基准选择,第4章 机床夹具,重要表面原则 为保证重要表面的加工余量均匀，应选择重要加工面为粗基准。如图4 - 15所示，床身导轨加工，为了保证面的金相组织均匀一致并且有较高的耐磨性，应使其加工余量小而均匀。因此，应先选择导轨面为粗基准，加工与床腿的连接面，如图4 - 15a所示。然后再以连接面为精基准，

13、加工导轨面，如图4 - 15b所示。这样才能保证导轨面加工时被切去的金属层尽可能薄而且均匀。,第4章 机床夹具,图4 - 15 床身导轨加工粗基准的选择,第4章 机床夹具,不重复使用原则 粗基准未经加工，表面比较粗糙且精度低，二次安装时，其在机床上（或夹具中）的实际位置可能与第一次安装时不一样，从而产生定位误差，导致相应加工表面出现较大的位置误差。因此，粗基准一般不应重复使用。如图4-16所示，该零件若在加工端面A、内孔C和钻孔D时，均使用未经加工的B表面定位，则钻孔的位置精度就会相对于内孔和端面产生偏差。当然，若毛坯制造精度较高，而工件加工精度要求不高时，则粗基准也可重复使用。,第4章 机床

14、夹具,图4 - 16 粗基准重复使用的误差,第4章 机床夹具,便于工件装夹原则 作为粗基准的表面，应尽量平整光滑，没有飞边、冒口、浇口或其他缺陷，以便使工件定位准确、夹紧可靠。 2)精基准的选择原则 基准重合原则 直接选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差（基准不重合误差）。 如图4-17a所示，预加工该零件孔3，其设计基准为面2，要求保证尺寸A。在用调整法加工,第4章 机床夹具,时，若以面1为定位基准，如图4-17b所示，则直接保证的尺寸是C，尺寸A是通过控制尺寸B和C来间接保证。因此，尺寸A的公差为：,图4 -

15、 17 设计基准与定位基准的关系,第4章 机床夹具,由此可见，用这种方法加工，尺寸A的加工误差值是尺寸B和C误差值之和。尺寸A的加工误差种增加了一个定位基准（面1）到设计基准（面2）之间尺寸B的误差，这个误差就是基准不重合误差。由于基准不重合误差的存在，只有提高本道工序尺寸C的加工精度，才能保证尺寸A的精度；当本道工序C的加工精度不能满足要求时，还需提高前道工序尺寸B的加工精度，由此增加了加工的难度。 如图4-17c所示，用面2定位，则符合基准重合原则，可以直接保证尺寸A的精度。,第4章 机床夹具,基准统一原则 同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准，称为基准统一原则。这样既可保证各加工表

16、面间的相互位置精度，避免或减少因基准转换而引起的误差，而且简化了夹具的设计与制造工作，降低了成本，缩短了生产准备周期。例如，轴类零件加工，采用两端中心孔作为统一定位基准，加工各阶梯外圆表面，不但能在一次装夹中加工大多数表面，而且可保证各阶梯外圆表面的同轴度要求以及端面与轴心线的垂直度要求。 自为基准原则 某些要求加工余量小而均匀的精加工或光整,第4章 机床夹具,加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。 例如，如图4-18所示，床身导轨面磨削。先把百分表安装在磨头的主轴上，并由机床驱动作运动，人工找正工件的导轨面，然后磨去薄而均匀的一层余量，以满足对床身导轨面的质量要求。采用自为基准原则时，只能提高加工表面本身的尺寸精度、形状精度，而不能提高加工表面的位置精度，加工表面的位置精度应由前道工序保证。此外，珩磨、铰孔及浮动镗孔等都是自为基准的实例。,第4章 机床夹具,图4 - 18 自为基准原则 1-磁力表座2-百分表3-床