第5章--机床夹具

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1、2019/8/18,1,2019/8/18,2,第五章 机床夹具 fixture of machion tool,5-1 概述 1. 工件的安装方法(installing method) 1) 定位(position) 在机加工中，必须使工件在机床上或夹具上占据有一个正确位置，这一过程称为工件的定位。,重点：工件安装方法，定位的基本原理；工件的夹紧的基本要求与 螺旋夹紧机构原理；夹具的设计步骤、技术要求、尺寸公差 标注。 难点：定位误差的分析计算。,2019/8/18,3,2)夹紧（clamping ) 工件定位后，采用一定机构将其固定，以保证定位位置不变，称为夹紧。 3)安装(install

2、ation) 工件从定位到夹紧的整个过程，称为安装。,2019/8/18,4,工件在机床上的安装方法主要有三种。 1）直接找正安装 在四爪卡盘上(chuck with four jaws)，用划针（精度可达0.5mm左右），用百分表（0.02mm左右）。,2019/8/18,5,找正时间长，生产效率低，多凭经验操作，工人技术要求高，劳动强度大，适用于： （1）批量小（单件）。 （2）对工件定位精度特别高（0.010.005mm），采用夹具不能保证，采用精密量具。,2019/8/18,6,2）划线找正定位安装(marking spotting) 形状复杂零件，一般用划线（定位精度0.20.5mm

3、），需增加一道划线工序，定位精度也不高，划线工水平高。 适用于：批量小，毛坯精度较低，不宜用夹具的大型工件（铸件、锻件），如大型机架、机身。,2019/8/18,7,3）采用夹具安装 中小尺寸工件，大批量生产。 工件装入夹具定位与夹紧，不需要进行校正，定位精度可达0.01mm。装卸方便。 节省辅助时间。 但制造费用高，周期长，不适合单件小批量生产。,2019/8/18,8,2.夹具的作用与分类(fixture function and types) 1）夹具在机械加工中的主要作用有： （1）保证加工精度、降低工人技术等级. （2）提高劳动生产率、降低生产成本。 （3）扩大机床工艺范围，实现一机

4、多用。 （4）减轻工人劳动强度。,2019/8/18,9,2）夹具类型（type of fixture) （1）通常夹具 （指已作为机床的附件）三爪、四爪卡盘、铣床上平口虎钳、万能分度头、电磁吸盘。 （2）专用夹具 指专为某一工件的某道工序而设计制造的夹具。,2019/8/18,10,（3）可调夹具(flexible jig) 指通用可调夹具和成组夹具，个别零件可换。 （4）组合夹具(built up jig) 由标准元件组成。 （5）随行夹具(pallet) 半自动或自动生产线上使用的夹具。,定位元件,2019/8/18,11,3.夹具的组成 主要部分有： 1）定位元件(setting el

5、ement) 确定工件在夹具中位置的元件。 2）夹紧机构（clamp syastem） 用来夹紧工件的机构。 3）夹具体(fixture base) 用来连接夹具多元件及其装置，使其成为整体的基础件。,2019/8/18,12,4）其它元件及装置 (1)导向元件(director element) 确定夹具与机床或刀具相对位置的元件。,2019/8/18,13,(2)对刀元件 确定刀具与夹具相对位置的元件。,2019/8/18,14,(3)连接元件(connection element) 用来与机床有关部位进行连接，确定夹具相对机床位置的元件。,2019/8/18,15,(4)分度装置(div

6、iding apparatus)：利用它进行分度加工。,2019/8/18,16,活塞镗孔夹具,2019/8/18,17,5-2 工件的定位 workpiece location,1. 工件定位 指工件在加工前相对于机床和刀具占有正确的加工位置，它包括工件在夹具中的定位，夹具在机床上的安装以及夹具相对刀具的正确位置。,1.工件定位的基本原理 basic principle of workpiece location,2019/8/18,18,2019/8/18,19,定位（六点定位原理）,2.完全定位和不完全定位 1）完全定位 工件的六个不定度（自由度 freedom degree）全部被限制

7、。,2019/8/18,20,活塞销孔镗孔,2019/8/18,21,2）不完全定位 (imperfection location) 根据加工要求，工件不需要限制全部不定度，如平面加工。,2019/8/18,22,3.欠定位与过定位 (lack of location , over location) 1）欠定位：指工件定位时，支承点所限制的不定度数目少于工件的工序加工要求必须限制的不定度数目。 欠定位不允许存在，可用毛坯上的划线痕来限制某个不定度。,2019/8/18,23,加工矩形槽时，如果仅限制5个自由度，而不限制y方向的自由度，不能保证L 尺寸，属于欠定位,2019/8/18,24,2

8、）过定位 指工件上的某一个不定度被几个点支承重复限制的现象。,2019/8/18,25,例：齿轮轮齿加工中，采用平面及中心孔定位，易造成齿轮与定位平面接触不良。 过定位是不允许的（一般情况下），但如果不互相干涉，这种过定位是可用的，有时是必要的。,O,2019/8/18,26,支承平面可限制个自由度，,长圆柱销可限制4个自由度，,2019/8/18,27,5-3 定位元件和工件的定位误差 location element and location error of workpiece,1.保证规定加工精度的条件 使用夹具加工一批工件时，除了要求工件安装可靠、操作方便、调整迅速外，主要的要求是保

9、证加工精度。 影响加工精度的误差因素有： 1）定位误差(location error) 指一批工件在夹具中定位时，由于定位不准确引起工件在加工尺寸方向上的最大变动量。,2019/8/18,28,（1）基准不重合误差 设计基准与定位基准不重合，引起工件的设计基准相对于定位基准的最大变化量。 例：加工尺寸l,2019/8/18,29,l,2019/8/18,30,(2)基准位移误差 (displacement error of datum) 由于工件定位基准和夹具定位元件的定位面的制造误差，引起一批工件的定位基准的最大位置变化。这类误差只有在用夹具安装加工一批工件时才会产生。 例：孔与销配合。,2

10、019/8/18,31,Location pin,h,h,O,o,o,o,A,A,A- A,workpiece,2019/8/18,32,2）导向误差调 夹具的定位元件与对刀或导向元件之间的位置不准确，引起的误差。 钻、镗夹具中，刀具或刀杆与导套的位置误差以及间隙均引起导向误差。,2019/8/18,33,3）夹具安装误差安 夹具与机床间用定位键连接。定向元件与定位元件之间的误差引起加工误差。,2019/8/18,34,4）加工方法误差加工 工件在加工过程中产生的误差，该误差与机床运动精度以及工艺系统的变形、刀具调整、磨损等因素有关。所以加工中应考虑上述所有误差的综合影响，使其不超出工件所允许

11、的公差工件，即： 定+ 调-安+ 加工工件 一般“定位误差定”为加工允差的1/3比较合适。,2019/8/18,35,2.定位元件 1）工件以平面定位 （1）基本支承 限制工件不定度，具有独立的定位作用。 （2）辅助支承 加强工件的支承刚度，不限制不定度的作用,2019/8/18,36,（1）基本支承 a.固定：支承钉、支承板，用于平面定位的3点支承或侧面支承2点 例：平头、精基准支承；圆头、粗基准支网纹，防止工件受力滑动，侧面支承。 b.可调：高度可调节(粗基准)。,A向,A向,2019/8/18,37,c.自位：浮动支承（粗基准），它与工件的几个工作点能随工件定位面形状自行浮动的支承，只当

12、作一个定位支承限制一个不定度，支承的稳定性较差。 辅助支承（辅助定位支承） 提高工件安装的刚度和稳定性。,2019/8/18,38,2）工件以外圆柱面定位 工件以外圆定位的定位元件有V型块，圆形或半圆定位套。 V型块用于完整或不完整外圆柱面的定位。 （1）V型块结构与特性 一般用20钢，渗碳0.81mm，淬火HRC54-60， 用45钢或铸铁，镶渗碳淬火钢或硬质合金定位面。 夹角60，90，120，以90为常用。,2019/8/18,39,2019/8/18,40,（2）V型定位误差 长、短V型块 长V型块限制4个自由度,2019/8/18,41,短V型块限制2个自由度。,z,y,x,o,20

13、19/8/18,42,V型块具有对中作用的定位元件 工件上定位基准轴线与V型块两斜面的对称中心平面重合，起对中作用。,2019/8/18,43,H3,2019/8/18,44,基准位移o1o,2019/8/18,45,2019/8/18,46,2019/8/18,47,2019/8/18,48,3）工件以两孔定位 例：缸套、活塞等零件采用内孔定位。 （1）圆柱销定位 长销：L/d0.8-1； 短销: L/d0.4。 L 指工件与定位销接触长度。 固定销配合H7/r6装在夹具体上。 可换式（衬套与夹具体H7/n6，衬套与销H7/h6）d16用T8钢，HRC55-60；d16，20#，渗碳0.81

14、.2mm，HRC55-60。,L,d,2019/8/18,49,设工件孔直径 ； 定位销直径为 水平放置,O1,O,（间隙）,2019/8/18,50,垂直放置,2019/8/18,51,（2）心轴 主要用于车床、磨床以及齿轮加工机床上长心轴（4个自由度）与短心轴（2个自由度）。 L/d0.4（短）；L/d0.8-1（长） 带有锥度的心轴，工件可楔紧在心轴上，锥度通常在1/50001/1000。,2019/8/18,52,3）以工件上的两孔一面定位 采用一面两孔方法，可适合较多工序，因此符合基准统一原则。 孔与销的配合间隙 ， 。 若一面两销，则会产生过定位。,2019/8/18,53,D2最

15、小，d2销最大,假定孔1与轴（销）1轴线重合，当孔距最大 ，销距最小,不产生干扰。,2019/8/18,54,2019/8/18,55,由于销2直径减小较多，两个定位销与两定位孔上下错移接触，使工件上两孔轴线相对于夹具上两轴连线偏转一个角度，影响工件定位精度。 采用削边销（菱形销），可做得尽可能大，孔2与销2之间有必要的最小配合间隙即可：,2019/8/18,56,2019/8/18,57,角度大小,2019/8/18,58,5-4 工件的夹紧与夹紧机构 (Clamping and clamping set for workpiece) 1.工件夹紧和夹紧机构 1）保证夹紧可靠。 2）夹紧力合

16、适。 3）加紧机构应结构简单、紧凑，应具有适当机械化程度，制造容易、维修方便、减轻劳动强度、缩短辅助时间、提高生产效率。,2019/8/18,59,2.夹紧力的选择(clamping force) 三要素：作用点、方向、大小 1）夹紧力作用点的选择 （1）夹紧力应落在定位元件上或几个定位元件所形成的支承面内。 （2）夹紧力应落在工件刚度较好的部位上，尤其薄壁件。 （3）夹紧力应尽量靠近加工面。,2019/8/18,60,2019/8/18,61,2）夹紧力方向选择 (Selection of force direction) （1）夹紧力的方向应垂直于主要定位基准，确保工件与定位元件可靠地接触，保证工件定位准确。 （2）夹紧力方向应使工件变形应尽可能小。 （3）夹紧力方向应使需的夹紧力尽可能小。 减小夹紧力可