《机械加工技术及设备 教学课件 ppt 作者 孙庆群 12_第12章 机床夹具设计基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械加工技术及设备 教学课件 ppt 作者 孙庆群 12_第12章 机床夹具设计基础（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械加工技术及设备,第12章 机床夹具设计基础,12.1 概述 12.2 工件在夹具中的定位 12.3 工件的夹紧 12.4 各类机床夹具 12.5 专用夹具的设计方法和步骤,12.1 概述,12.1.1 夹具的作用 在机床上加工零件时，为了使该工序所要加工的表面能够达到图样所规定的尺寸、几何形状及与其他表面间的相互位置精度等技术要求，在加工前首先应将工件装好、夹牢。 1.按找正方式定位的装夹方法 2.用专用夹具装夹工件的方法,图12 - 1 后盖零件钻径向孔的工序图,12.1 概述,(1)保证加工精度 用专用夹具安装工件，能迅速准确地保证工件正确位置，不受工人操作水平等因素的影响，不同批次零
2、件基本达到相同精度，保证加工精度稳定可靠。 (2)提高生产效率 采用机床夹具工件定位和夹紧迅速可靠，既可减少划线找正等辅助工时，又可提高工件加工时的刚度，允许选用较大切削用量，从而提高了劳动生产率。 (3)改善劳动条件 采用夹具装夹工件方便、省力、安全。 (4)降低生产成本 在成批生产中使用夹具，生产效率高，对工人技术要求低，可相对降低生产成本。 (5)扩大工艺范围 单件小批量生产时，零件品种多数量少，又不可能为了满足所有的加工要求而购置相应的机床，采用夹具就可以扩大机床的加工范目。,12.1 概述,12.1.2 机床夹具的分类 机床夹具种类繁多，可从使用特点、所用机床及动力源特点3个不同角度
3、对机床夹具进行分类如下： (1)按夹具使用机床分 可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控及自动机床夹具、自动线随行夹具等。 (2)按夹具夹紧动力源分 可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。 (3)按夹具的使用范围及特点分 可分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、可调夹具、拼装夹具、随行夹具等。 1)通用夹具。 2)专用夹具。,12.1 概述,3)组合夹具。 4)可调夹具。 5)拼装夹具。 12.1.3 机床夹具的组成 零件类型不同，机床夹具结构不同，但其中各类组成元件和机构的作用基本上又是相同的。 (1)定位元件 主要用于确定工件在夹具
4、中的正确位置。 (2)夹紧装置 主要用于夹紧工件，在受到外力作用时能保持工件正确加工位置不变。 (3)夹具体 用于连接夹具上的各种元件和机构，使之成为整体装置，与机床的相关部位连接确定夹具相对机床正确位置的夹具基础件。,12.1 概述,(4)对刀导引元件 用于确定或引导刀具。 (5)其他元件和装置 有定向件、连接操作件以及根据夹具特殊功能需要而设置的一些分度装置、工件顶出装置、上下料装置等。,12.2 工件在夹具中的定位,12.2.1 工件定位方法及定位元件 1.定位副及对定位元件的要求 1)足够的耐磨性以保持长期稳定的精度。 2)足够的精度以保证加工精度。 3)足够的刚度及强度。 4)良好的
5、工艺性。 2.常见定位方式及定位元件 (1)工件以平面定位 在机械加工过程中，支架、机座、箱体等工件都是以平面为主要定位基准面的。,12.2 工件在夹具中的定位,图12 - 3 固定支承钉,1)固定支承。,12.2 工件在夹具中的定位,图12 - 4 固定支承板,12.2 工件在夹具中的定位,图12 - 5 可调支承,2)可调支承。,12.2 工件在夹具中的定位,图12 - 7 自位支承 a)二点浮动式 b)杠杆式 c)球面三点式,3)自位支承。,12.2 工件在夹具中的定位,图12 - 8 辅助支承,(2)工件以圆孔定位 盘类、套类及齿轮零件加工常以单一孔、一面一孔或一面两孔形式定位，用定位
6、销、心轴类定位元件实现定位，以保证加工面如外圆面、锥面或齿轮分度圆对内孔的同轴度。,4)辅助支承。,12.2 工件在夹具中的定位,1)圆柱定位销。,图12 - 9 定位销 a)D310mm b)D1018mm c)D18mm d)可换式,12.2 工件在夹具中的定位,图12 - 10 圆柱心轴 a)间隙配合心轴 b)过渡配合心轴 c)花键心轴 1引导部分 2工作部分 3传动部分,12.2 工件在夹具中的定位,2)定位心轴。 3)小锥度心轴。 4)圆锥销。,图12 - 11 小锥度心轴,12.2 工件在夹具中的定位,图12 - 13 圆锥销组合定位,(3)工件以外圆柱表面定位 在盘类、套类、轴类
7、等零件加工中，常以外圆柱面作为定位基准，根据工件定位外圆柱面的长短、大小、完整程度及加工要求等，可以对应采用定位套、半圆套、V形块等定位元件。,12.2 工件在夹具中的定位,图12 - 14 定位套,1)定位套。,12.2 工件在夹具中的定位,图12 - 15 半圆套定位,2)半圆套。,12.2 工件在夹具中的定位,3)V形块。,图12 - 16 固定V形块结构形式,12.2 工件在夹具中的定位,图12 - 17 活动V形块的应用,(4)工件以“一面两孔”组合形式定位 在加工箱体、支座类零件,12.2 工件在夹具中的定位,时，常用工件上一面两孔作为定位基准，以使基准统一。,图12 - 18 削
8、边销尺寸的确定,表12 - 1 削边销尺寸(单位：mm),12.2 工件在夹具中的定位,表12 - 1 削边销尺寸,表12 - 1 削边销尺寸,12.2.2 定位误差及其计算 1.定位误差的组成 (1)基准不重合误差 当定位基准与设计基准不重合时便产生基准不重合误差。,12.2 工件在夹具中的定位,图12 - 19 基准不重合误差,12.2 工件在夹具中的定位,(2)基准位移误差 工件在夹具中定位时，由于工件定位基面与夹具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合间隙的影响，导致定位基准与限位基准不能重合，从而使各个工件的位置不一致，加工尺寸造成误差，这个误差称为基准位移误差，用Y表示。,图12
9、- 20 基准位移误差,12.2 工件在夹具中的定位,2.典型定位方式的定位误差计算 (1)计算原则 如上所述，定位误差由基准位移误差和基准不重合误差组成。 1)分析一批工件定位基面直径由小变大(或由大变小)时，定位基准相对限位基准的变动方向，从而判断Y的方向。 2)定位基面直径同上趋势变化时，假设定位基准的位置不变动，即在不考虑Y的情况下分析工序基准的变动方向，从而判断B的方向。 3)按B、Y的方向叠加D。 (2)工件以圆柱配合面定位 1)定位副固定单边接触。 2)定位副任意边接触。,12.2 工件在夹具中的定位,例12.1 钻铰图12 - 21a所示加工凸轮上的216mm孔，已知定位方式如
10、图12 - 22b所示。定位销直径为22 0mm，求加工尺寸1000.1mm的定位误差。,图12 - 21 凸轮工序及定位简图,12.2 工件在夹具中的定位,解： 定位基准与工序基准重合孔心22+0033mm，故B（100）0。 定位基准与限位基准不重合有间隙，定位基准单方向左移，移动方向与加工尺寸方向的夹角为3015，应用Y=icos和式(12 - 3)。 D（100）BY0.02mm。 0.069mm。 (3)一面两孔组合定位 工件以一面两孔定位时，首先选好圆柱销及削边销，还要注意各定位元件对定位误差的综合影响。,12.3 工件的夹紧,12.3.1 夹紧装置的组成及基本要求 夹紧是工件装夹
11、过程的重要组成部分。,图12 - 22 夹紧机构的组成 1压板 2连杆 3活塞推杆 4气缸 5活塞 6配气阀,12.3 工件的夹紧,(1)夹紧装置的组成 夹紧装置的结构形式很多，主要包括力源装置、中间递力机构及夹紧元件三部分。 1)力源装置是产生夹紧原始作用力的装置，对机动夹紧机构来说，常用的力源装置有气动、液压、电力等动力装置。 2)中间递力机构是把力源装置产生的力传递给夹紧元件的中间机构，它能改变力的作用方向和大小，当手动夹紧时能可靠地自锁。 3)夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件，直接和工件接触，把工件夹紧。 (2)夹紧装置的基本要求 机械加工过程中，夹紧装置的作用就是将工件压紧夹牢。 1
12、)夹紧过程可靠。,12.3 工件的夹紧,2)夹紧力大小适当。 3)结构工艺性好。 4)使用性好。 12.3.2 夹紧力的确定 确定夹紧力的方向、作用点和大小时，依据工件的结构特点、加工要求，并结合工件加工中的受力状况及定位元件的结构和布置方式来确定。 (1)夹紧力作用点的选择 1)夹紧力的作用点应选在定位元件的支承范围内。 2)夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。 3)夹紧力的作用点应适当靠近加工表面。 (2)夹紧力方向的选择,12.3 工件的夹紧,1)夹紧力的作用方向应有助于定位稳定，不应破坏工件的定位。 2)夹紧力作用方向应与工件刚度最大的方向一致，使工件的夹紧变形小。 3)夹紧力的作
13、用方向应尽量与工件的切削力、重力等方向一致，有利于减小夹紧力。 (3)夹紧力大小的确定 夹紧力的大小从理论上讲，应该与作用在工件上的其他力或力矩相平衡。 12.3.3 常用基本夹紧机构 在夹具的夹紧机构中，通常把最常用的斜楔、螺旋及偏心夹紧机构称为三种基本夹紧机构。 1.斜楔夹紧机构,12.3 工件的夹紧,图12 - 23 斜楔夹紧机构 1夹具体 2斜楔 3工件,12.3 工件的夹紧,2.螺旋夹紧机构 (1)单个螺旋夹紧机构 图12 - 24a、b所示为直接用螺钉或螺母夹紧工件的机构，称为单个螺旋夹紧机构。,图12 - 24 单个螺旋夹紧机构,12.3 工件的夹紧,图12 - 25 快速螺旋夹
14、紧机构,(2)螺旋压板机构 夹紧机构中，结构形式变化最多的是螺旋压板机构。,12.3 工件的夹紧,图12 - 26 典型螺旋压板夹紧机构 1工件 2压板 3T形槽用螺母,12.3 工件的夹紧,3.偏心夹紧机构,图12 - 27 偏心夹紧机构,12.4 各类机床夹具,12.4.1 钻床夹具 1.钻床夹具的典型结构形式 (1)固定式钻模 固定式钻模使用时被固定在钻床工作台上不动，如图12 - 28所示。 (2)回转式钻模 带有回转式分度装置的钻模称为回转式钻模。,图12 - 28 固定式钻模 1夹具体 2平面支承 3削边销 4圆柱销 5快速夹紧螺母 6特殊快换钻套,12.4 各类机床夹具,图12
15、- 30 盖板式钻模 1盖板 2圆柱销 3削边销 4支承钉 5把手,12.4 各类机床夹具,(3)盖板式钻模 如图12 - 30所示为加工某箱体上孔系的盖板式钻模。 2.钻床夹具设计要点 (1)钻套的选择和设计 1)钻套类型特点。,图12 - 31 标准钻套,12.4 各类机床夹具,图12 - 32 特殊钻套,2)钻套结构尺寸的确定。 (2)钻模板的结构 用于安装钻套的钻模板，按其与夹具体连接的方式，可分为固定式、铰链式、可卸分离式及悬挂升降式四种。,12.4 各类机床夹具,图12 - 33 三种钻模板 1夹具体 2销钉 3销轴 4钻模板 5铰链座 6压板 7钻套 8工件,12.4.2 铣床夹
16、具 1.铣床夹具的应用及其结构形式,12.4 各类机床夹具,(1)直线进给式铣床夹具 铣床夹具中直线进给式用得最多，一般根据工件结构、质量及生产批量，将夹具设计成单件或多件、串联或并联的联动装夹结构。 1)多件联动夹紧的直线进给式铣床夹具。,图12 - 34 铁垫块铣直角多件联动铣床夹具 1定位键 2对刀块 3夹具体 4、8压板 5螺母 6定位块 7螺栓 9支钉 10浮动杠杆,12.4 各类机床夹具,2)多件平行连续夹紧的带料仓直线进给式铣床夹具。,图12 - 35 杠杆零件的料仓式铣床夹具 1螺母 2压板 3压块 4、6、8定位销 5装料框 7夹具体 9定位槽 10菱形销 11圆柱销 12支架,12.4 各类机床夹具,图12 - 36 圆周进给铣床夹具 1拉杆 2定位销 3开口垫圈 4挡销 5转台 6液压缸,12.4 各类机床夹具,(2)圆周进给式铣床夹具 圆周进给式铣床夹具一般在有
