第4章 机床夹具设计(5).ppt

机床夹具设计 5 机械制造装备设计 MechanicalManufactureEquipmentDesign 2 4 4可调整夹具的设计可调整夹具的特点可调整夹具的调整方式可调整夹具的设计要点成组夹具 专用可调整夹具 设计 4机床夹具设计 3 4 4可调整夹具的设计 可调整夹具分为 通用可调整夹具成组夹具 专用可调整夹具 通用基本部分 可调整部分 组成 4 4 4可调整夹具的设计 4 4 1可调整夹具的特点在加工一组不同形状和加工要求的工件时 可以通过调整 更换部分元件组成所需要的夹具 减少了夹具重复设计 降低了夹具制造费用 适用于多品种小批量生产4 4 2可调整夹具的调整方式1 调节式 根据零件的加工要求及相关尺寸变化 用调节调整件的位置来满足不同零件的加工要求 图5 62法兰盘钻孔夹具 5 4 4可调整夹具的设计 6 4 4可调整夹具的设计 2 更换式 通过更换夹具的调整件来满足不同零件的加工要求 分为两种 单个元件更换整体组件更换图5 63 杆类零件铣开口的可调整夹具 有三种更换组件 7 4 4可调整夹具的设计 3 综合式 更换和调节相结合 应用较多例图5 62更换元件 钻套 8 4 4可调整夹具的设计 4 组合式 没有元件的更换和调整 有利于保证夹具的精度和精度稳定性 受结构和布局限制 多用于少品种批量较大的场合 图5 64为用于三种杆形件花键孔拉削加工的可调整夹具 三种杆形零件的花键槽有不同的角度要求 设置了三个角度定位元件 两个菱形销 一个挡销 9 4 4可调整夹具的设计 4 4 3可调整夹具的设计要点1 设计可调整夹具前 应进行零件的分组工作 按相似性原则分组 同组零件应满足的条件 定位基准面 夹紧方式基本相同 加工表面用同一方法实现 2 夹具装配图设计 画出相应的定位 夹紧元件 确定调整范围和调整方式 确定夹紧机构 夹具体 其它装置 总体布局 以组内最大和最小尺寸的零件为依据3 进行夹具精度计算 进行正式总图设计 满足组内精度最高零件的要求 10 4 4可调整夹具的设计 4 考虑不同零件的操作空间 5 夹具体的强度 刚度 耐磨性等要求较高 6 精心设计可调整 可更换元件及其调整 更换方式 注意元件的精度及调整的方便性7 编制调整卡包括 产品零件名称 图号 可换元件名称 图号 调整元件名称 图号及其调整参数 具体尺寸 对更换 调整方法的说明 11 4 4可调整夹具的设计 4 4 4成组夹具设计在成组工艺的基础上发展的一种专用可调整夹具 根据成组工艺的要求 针对一组零件的某一工序而专门设计的可调整夹具 12 4 4可调整夹具的设计 设计前提通过工艺分析 把具有相似特征的各种零件进行分组后编制成组工艺 然后才将定位 夹紧和加工方法相似的零件集中起来统筹考虑夹具的设计方案 设计特点根据同组零件的结构特点和加工要求确定其定位 夹紧 导向和对刀等方案 并确定这些元件 组件的调整方案和结构 13 4 4可调整夹具的设计 设计要点1 成组夹具的精度适当提高调整元件的制造精度 尽量减少调整环节 提高更换元件的接触精度 2 成组夹具的生产率成组加工是将零件族的中小批量叠加为大批量生产 故调整元件的调整时间直接影响生产率 采用各种快速调整机构3 成组夹具加工零件的批量要合适 影响成组夹具的尺寸参数 调整方式和动力装置的设计 14 4机床夹具设计 4 5组合夹具设计组合夹具 由一套预先制造好的不同形状 不同规格 不同尺寸 具有完全互换性和高耐磨性 高精度的标准元件及其组合件 根据被加工工件的工艺要求组装而成的夹具 是一种标准化 系列化和通用化程度较高的机床夹具 15 4 5组合夹具设计 4 5 1组合夹具的特点及应用1 降低了产品制造成本对新产品试制和多品种 中小批量生产 不会因试制的产品改型和加工对象变换而造成夹具报废 节省设计和制造夹具所用工时费用 材料和相关费用 缩短了生产准备周期 2 组合夹具元件精度高 容易满足加工精度 保证产品质量 3 减少夹具库存量 改善仓库的管理工作 4 可以扩大使用范围 组合夹具元件与部分自制专用件组合 可以组装出通用可调整夹具 16 4 5组合夹具设计 4 5 2组合夹具的系列及基本元件一 组合夹具的系列1 槽系组合夹具连接面为T型槽 各元件间以键定位和T型槽螺栓紧固 按承载能力分 大型组合夹具 16mm槽系列 中型组合夹具 12mm槽系列 小型组合夹具 8 6mm槽系列 2 孔系组合夹具为圆柱孔和螺栓孔组成的坐标孔系 各元件间以销定位 由螺钉紧固 用于数控机床夹具 17 4 5组合夹具设计 二 槽系组合夹具的基本元件按使用性能分为八类 基础件2支承件7定位件4导向件8夹紧件6紧固件5其它件1组合件3图5 66 一种槽系组合钻模的结构 18 4 5组合夹具设计 三 组合夹具设计要点1 熟悉工件的工序图 工序内容和加工要求 2 构思夹具的总体方案和结构 选择定位元件 夹紧元件 导向元件及基础件等 3 拟定各元件间相应位置的检测方案 4 拟定组装方案 19 4 6机床夹具的设计方法专用夹具的设计步骤确定和标注夹具总图上有关尺寸 配合和技术要求夹具精度的验算 4机床夹具设计 20 4 6机床夹具的设计方法 4 6 1专用夹具的设计步骤1 设计准备工作 研究原始资料 明确设计要求和生产条件 1 生产类型 2 零件图及工序图 3 零件的工艺规程 4 夹具制造能力 5 典型夹具结构及标准2 确定夹具的结构方案 总体方案 主要包括 1 确定工件的定位方案 设计定位装置 根据六点定位原理 确定工件的定位方式 选择和设计定位元件 计算定位误差 2 确定工件的夹紧方案 设计夹紧装置 确定夹紧力 夹紧机构及动力装置 21 4 6机床夹具的设计方法 3 确定对刀或导向方案 设计对刀或导向装置 对刀块或钻套 镗套等的设计 4 确定其它元件或装置的结构形式 定位键 分度装置 连接元件等 5 协调各装置 元件的布局 确定夹具在机床上的安装方式以及夹具体的结构型式 3 绘制夹具装配图应清楚表达出夹具的结构及各装置 元件之间的位置关系 主视图应取操作者实际工作时的位置 具体方法和步骤如下 1 在装配图上 工件看作透明体 用双点划线将工件的外形轮廓 定位基面 夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上 22 4 6机床夹具的设计方法 2 依次绘出定位元件 或装置 夹紧元件 或装置 对刀导向元件 其它元件 夹具体及连接元件 3 标注必要的尺寸 公差和技术要求 4 编制夹具明细表及标题栏 图5 69实例 改错 4 绘制夹具零件图画出夹具中非标零件图 并按夹具装配图的要求确定零件的尺寸 公差及技术要求 尺寸及公差 形位公差 表面粗糙度等标注要完整 正确 23 4 6机床夹具的设计方法 24 4 6机床夹具的设计方法 25 4 6机床夹具的设计方法 4 6 2确定和标注夹具总图上有关尺寸和技术要求一 夹具总图上应标注的尺寸 配合和技术要求分为五类 1 夹具的最大轮廓尺寸 夹具的长 宽 高用于检查夹具能否在机床允许的范围内安装和使用 2 保证工件定位精度的尺寸和形位公差定位元件与工件的配合尺寸如定位销与工件孔的配合尺寸及公差 各定位元件之间的位置尺寸及位置精度如 一面两孔 定位中 定位销与定位平面的垂直度公差 两个销中心距尺寸及公差 26 4 6机床夹具的设计方法 3 保证夹具在机床上的位置精度的尺寸和技术要求 夹具定位面的尺寸和公差 如定位键的宽度尺寸 公差及与T型槽的配合 定位元件至夹具定位面尺寸 公差及位置公差 用找正法调整夹具在机床上的位置时 应标注定位元件至找正基面的尺寸 公差及位置公差 4 保证刀具相对于定位元件位置的尺寸 公差及位置公差5 其它尺寸和技术要求夹具上各元件的位置及配合 如定位销与夹具体的配合尺寸 无法用符号标注而又必须说明的问题 可作为技术要求用文字写在总图上 如 27 4 6机床夹具的设计方法 夹具的装配 调整方法如几个支承钉或支承板装配后应一起磨平 保证等高 装配时调整某元件或修磨某元件 以保证夹具精度 某些零件的重要表面应一起加工 如一起镗孔或一起磨孔 工艺孔的设置和检测 数控机床和加工中心用夹具 夹具使用的操作顺序 夹具表面的装饰要求 打印标记 平衡要求 28 4 6机床夹具的设计方法 二 夹具公差值的确定原则 满足工件加工要求的前提下 尽量降低夹具的制造精度 1 与工件加工精度 尺寸公差 形位公差 直接有关的夹具公差 取为工件上相应尺寸公差或位置公差的1 5 1 32 与工件加工精度无直接关系的夹具公差这类尺寸的公差及配合的标注对工件的加工精度有间接影响 在确定配合性质时 应考虑减小其影响 如定位销与夹具体的配合可取或 29 4 6机床夹具的设计方法 4 6 4夹具精度的验算1 工件在夹具中的装夹误差定位误差 夹紧误差2 夹具的对定误差夹具在机床上的对定包括 1 夹具的定位 夹具在机床上的定位 对切削成形运动 2 夹具的对刀 夹具对刀具的对准钻床夹具的对刀误差影响因素包括 钻模板底孔至定位元件的距离尺寸公差 钻套及衬套内 外圆的同轴度公差 衬套与钻套的配合间隙 30 4 6机床夹具的设计方法 钻头与钻套间的间隙 使钻头引偏引偏量的计算 图5 70轴线的单边最大偏移量 3 分度和转位误差 对分度和转位夹具需要考虑 31 4 6机床夹具的设计方法 夹具精度验算实例P3161 验算中心距影响此项精度的因素 1 定位误差主要是定位孔与定位销的间隙产生 最大间隙为0 05mm 2 钻模板衬套中心与定位销中心距误差装配图标注尺寸为 误差为0 02mm 3 钻套与衬套的配合间隙由可知 最大间隙为0 029mm 4 钻套内 外圆的同轴度误差很小 忽略不计 5 衬套内 外圆的同轴度误差很小 忽略不计 32 4 6机床夹具的设计方法 6 钻头与钻套间的间隙会引偏刀具 产生中心距误差e 该例中 设刀具与钻套的配合为 则 0 025mm 将H 30mm h 12mm B 18mm代入 可求出e 0 038mm 综合误差按概率法求和 该项误差略大于中心距允差0 1mm的2 3 勉强可用 应减小定位和导向的配合间隙 33 4 6机床夹具的设计方法 2 验算两孔平行度精度工件要求