机械制造工艺学 第3版 教学课件 ppt 作者 王先逵 gyx(13)-3

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1、,MMT,第3章 机床夹具设计 本章要点 机床夹具组成、分类 工件在夹具上的定位 工件夹紧 各类机床夹具 夹具设计步骤与方法 计算机辅助夹具设计,1,MMT,2,第3章 机床夹具设计 学习指南 机床夹具是机械加工中重要的工艺装备，对保证零件加工精度至关 重要。本章首先介绍机床夹具的功能、组成与分类；然后重点讨论工 件在夹具上的定位与夹紧，包括定位方法与定位元件，夹紧原则与夹 紧机构等；再后介绍各类机床夹具的结构与特点；最后通过实例对机 床夹具设计步骤与方法进行说明，并对计算机辅助夹具设计原理与方 法进行简要介绍。 学习本章内容，应深入理解和重点掌握夹具设计中的主要问题 定位与夹紧，并通过一定的

2、实践（包括课程设计）初步掌握机床夹具 设计的步骤和方法。 机床夹具设计是一件实践性和经验性很强的工作，进行实际工程训 练必不可少。为深入理解本章内容，学习者应注意与前面各章内容相 联系。此外，安排夹具装配实验，对初学者正确把握夹具设计方法也 很有必要。 本章建议学时1012。,MMT,机械制造技术基础 第3章 机床夹具设计 Fixture Design 3.1 机床夹具概述 Introduction to Jig and Fixture,3,MMT,3.1.1 机床夹具及其组成,1）定位元件及装置,夹具的组成,2）夹紧元件及装置,4,3）对刀及导向元件 4）连接元件 5）夹具体 6）其他元件及

3、装置(防护、防错) 连杆铣槽夹具,加工零件,MMT,连杆铣槽夹具分解图,3.1.1 机床夹具及其组成 连接元件（定向键）,5,3.1.1 机床夹具及其组成,MMT,6,连杆铣槽夹具装配图 1菱形销 2对刀块 3定向键 4夹具底板 5圆柱销 6工件,7弹簧 8螺栓 9螺母 10压板 11止动销,MMT,3.1.2 机床夹具的功能 夹具功能 1）保证加工质量； 2）提高生产效率，降 低生产成本； 3）扩大机床工艺范围； 4）减轻操作工人劳动 强度，保证安全生产。 在车床上用成形铣刀分度铣削齿轮,7,MMT,3.1.3 机床夹具的分类, 按夹具使用范围划分 1）通用夹具：三爪、四爪卡盘，平口钳，分度

4、头，回转工作台 等，一般由专业厂生产，常作为机床附件提供给用户。 2）专用夹具：为某一工件的特定工序专门设计的夹具，多用于 批量生产中。 3）通用可调整夹具及成组夹具：夹具部分元件可以更换，部 分装置可以调整，以适应不同零件的加工。 4）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。 5）随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。 8,MMT,3.1.3 机床夹具的分类,a）三爪卡盘,b）四爪卡盘,c）万向平口钳,d）

5、回转工作台,e）分度头,通用夹具,9,MMT,3.1.3 机床夹具的分类 零件工序简图,10,专用夹具（套筒零件钻铰径向孔）,MMT,套筒零件钻铰径向孔专用夹具及其分解,11,MMT,钻（铰）径向孔成组夹具,3.1.3 机床夹具的分类,12,零件工序简图,MMT,13,钻（铰）径向孔成组夹具及其分解,MMT 套筒零件钻铰径向孔组合夹具,1加筋角铁（2）,2槽用螺栓（6）,3平键（18） 4方形支承,5定位支承,6方形支承,7平垫圈,8六角螺母（8）,9 槽用螺栓,10钻套螺钉,11快换钻套,12钻模板,13圆形定位销,14工件,15方形支承 16角铁 17压紧螺钉 18基础板,14,1、3加筋

6、角铁,2、6、18、21平键,4、7、13方形支承,5定位支承,8、17螺母+槽用螺栓 9钻模板,10钻套螺钉,11可换钻套 12工件,14角铁,15压紧螺钉 16基础板,19调节螺钉,20沉头螺钉,套筒零件钻铰径向孔组合夹具,15,MMT,套筒零件钻铰径向孔组合夹具分解,16,MMT,c）支架焊接组合夹具,a）组合钻模（分度式）,b）组合镗模,组合夹具实例,17,加工轴瓦盖自动线随行铣夹具,1、9支承板 2压板 3钩形压板 4可调支钉 5丝杠 6螺母 7楔块 8柱销,18,MMT, 按使用机床划分 可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具等。 按夹紧力源划分 可分为手动夹具、气动夹具、液

7、压夹具、真空夹具、电 动夹具等。,气动虎钳,液压夹具,3.1.3 机床夹具的分类,19,MMT,20,机械制造技术基础 第3章 机床夹具设计 Fixture Design 3.2 工件在夹具上的定位 Part Location in Fixture,MMT,支承板,A型（图a） 支承钉 B 型（图b）,C 型（图c） A型（图d） B 型（图e）,固定 支承,3.2.1 常用定位方法与定位元件 工件以平面定位 固定支承,支承钉和支承板 21,MMT,自位支承,可调支承 自位支承,22,3.2.1 常用定位方法与定位元件 可调支承,MMT,辅助支承,1支承 2螺母,3弹簧,4手柄,23,3.2.

8、1 常用定位方法与定位元件 辅助支承在工件完成定位后才参与支承，它不起定位 作用，而只起支承作用，常用于在加工过程中加强被加工部位 的刚度。,MMT, 心轴,心轴,刚性心轴,弹性心轴 自动定心心轴 液塑心轴 ,过盈配合 间隙配合 小锥度心轴,a）过盈配合心轴,b）间隙配合心轴,c）小锥度心轴,刚性心轴 24,3.2.1 常用定位方法与定位元件 工件以圆柱孔定位,MMT,弹性心轴,自动定心心轴 1螺母 2弹簧 3活块,25,3.2.1 常用定位方法与定位元件,MMT,液塑心轴,1柱销,2顶销,3液体塑料,4薄壁套,26,3.2.1 常用定位方法与定位元件,MMT,27,3.2.1 常用定位方法与

9、定位元件 定位销 圆柱定位销 定位销 圆锥定位销 菱形定位销 圆柱定位销,MMT,a）,b）,c）,菱形销与锥形销 28,3.2.1 常用定位方法与定位元件,MMT,套筒定位,29,3.2.1 常用定位方法与定位元件 工件以外圆表面定位 工件以外圆表面定位有两种形式：定心定位和支承定位。工 件以外圆表面定心定位的情况与圆柱孔定位相似，只是用套筒 或卡盘代替了心轴或圆柱销，用锥套代替了锥销。工件以外圆 表面支承定位常用的定位元件是V形块。 套筒（定心定位）,2 sin( /2),tan( /2),MMT,N ,1 D ,T H ,式中D为工件（或心轴）直径的 平均尺寸。 当90时，有 T H 0

10、.707D0.5N,安装尺寸,30,V 形块,3.2.1 常用定位方法与定位元件 V 形块（支承定位）,MMT,工件以锥面定位,1推杆 2弹性薄膜盘 3保持架 4卡爪 5螺钉 6节圆柱 7工件（齿轮）,工件除了以平面、圆柱,孔和外圆表面定位外，有 时也以其他形式表面（如 锥面、曲面、渐开线齿面 等）定位。 工件以齿面定位,31,3.2.1 常用定位方法与定位元件 工件以其他表面定位,MMT,节圆卡盘分解图 32,MMT,33,3.2.1 常用定位方法与定位元件 定位表面的组合 在多个表面同时参与定位的情况下，各定位表面所起的作用 有主次之分。通常称定位点数最多的表面为主要定位面或支承 面，称定

11、位点数次多的表面为第二定位基准面或导向面，称定 位点数为 1 的表面为第三定位基准面或止动面。 在分析多个表面定位情况下各表面限制的自由度时，分清主 次定位面很重要。 下图所示工件在两顶尖上定位，首先确定前顶尖限制的自由度，它 们是 X、 Y、 Z 。然后，再分析后顶尖限制的自由度。此时，应与前顶尖 一起综合考虑，可以确定其限制的自由度是 X、 Y 。 工件在两顶尖上定位,MMT, 菱形销宽度,D2 2min TLK TLX1min,b ,（3-2）,式中 D1，D2 与圆柱销和菱形销配合孔最小直径； 1min ，2min 孔1、2与销1、2的最小间隙； TLK ，TLX两孔中心距和两销中心距

12、的公差。 34,3.2.1 常用定位方法与定位元件 一面两孔定位 一面两孔定位菱形销宽度尺寸计算,MMT,d B b b1,36 d0.5 1 2,68 d1 2 3,820 d2 3 4,2025 d3 3 5,2532 d4 3 5,3240 d5 4 6,4050 d6 5 8,35,3.2.1 常用定位方法与定位元件 一面两孔定位设计计算 1）确定两销中心距尺寸及公差：取工件两孔中心距公称尺寸为两销 中心距公称尺寸，其公差取工件孔中心距公差的1/51/3。 2）确定圆柱销直径及其公差：取相应孔的最小直径作为圆柱销直径 的公称尺寸，其公差一般取g6或f7。 3）确定菱形销宽度、直径及其公

13、差：按有关标准（见表3-1）选取菱 形销的宽度b；然后计算菱形销与其配合孔的最小间隙2min（式(3- 2)）；再计算菱形销直径的公称尺寸：d2D22min ；最后按h6或h7 确定菱形销的直径公差。 菱形销结构尺寸,3）按表3-1选取菱形销宽度 b3mm； 4）按式（3-2）计算菱形销与其配合孔,5）按h6确定菱形销的直径公差，得,0.03,( 0.120.040.009)3 15.3,的最小间隙 2min ,36,MMT 关尺寸。工件两孔孔径分别为 D1 42.6 0 0.1 和 D2 15.3 0 0.1，孔心距为 LK=570.06。 【解】1）取两销中心距为570.02mm ； 2）

14、取圆柱销直径 d1 42.6g6,连杆铣槽夹具,MMT,整好位置（右图）。实际加工时， 由于工件直径存在公差，会使轴心 位置发生变化。不考虑加工过程误 差，仅由于轴心位置变化而使工序 尺寸H也发生变化。此变化量（即 加工误差）是由于工件的定位而引 起的，故称为定位误差。,3.2.2 定位误差计算 定位误差的概念 定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确 而引起的加工误差。 例如在轴上铣键槽，要求保证槽 底至轴心的距离为H。若采用V形 块定位，键槽铣刀按规定尺寸H调,定位误差,37,MMT, 右图所示工件以底面定 位铣台阶面，要求保证尺 寸a，即工序基准为工件顶 面。如刀具已调整好位置， 则由于尺寸b的误差会使工 件顶面位置发生变化，从 而使工序尺寸a产生误差。,由于基准不重合引起的 定位误差,3.2.2 定位误差计算 定位误差的来源 1）由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确引起的 定位误差，称为基准位置误差。 2）由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位 误差，称为基准不重合误差。,38,MMT,3.2.2 定位误差计算 定位误差计算 在采用调整法加工时，工件的定位误差实质上就是工序 基准在加工尺寸方向上的最大变