机床夹具设计原理 (2)ppt课件

1、普通高等教育普通高等教育“九五九五国家级国家级重点教材重点教材机械制造技术夹 具夹具 机床夹具概述 定位基准 工件在夹具中的定位 工件的夹紧 组合夹具和随行夹具5.1 机床夹具概述【本章目的】【本章目的】了解机床夹具根本知识；了解机床夹具根本知识； 【本章要目】【本章要目】 机床夹具的组成机床夹具的组成机床夹具的分类机床夹具的分类机床夹具的功用机床夹具的功用5.1.1.1 机床夹具的概念机床夹具的概念 为了加工出符合规定技术要求的外表，必需在加工前将工件装夹在机床上或夹具中。工件的装夹包括定位和夹紧两个过程。机床夹具：机床上用以装夹工件和引导刀具的一种安装。其作用是将工件定位，以使工件获得相对

2、于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。 机床夹具的组成机床夹具的组成定位元件定位元件夹紧安装夹紧安装对刀、导向元件对刀、导向元件其它安装或元件其它安装或元件夹详细夹详细5.1.1.2 机床夹具的组成机床夹具的组成机床夹具的组成机床夹具的组成 (1)定位元件定位元件: 定位安装的作用是使工件在夹具中占据定位安装的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。正确的位置。 (2)夹紧安装夹紧安装 : 夹紧安装的作用是将工件压紧夹牢，保夹紧安装的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中遭到外力作用时不分开证工件在加工过程中遭到外力作用时不分开曾经占据的正确位置。曾经占据的正确位置。 (3)夹详细夹详细

3、 : 夹具上的一切组成部分，需求经过一个夹具上的一切组成部分，需求经过一个根底件使其联接成为一个整体，这个根底件根底件使其联接成为一个整体，这个根底件称为夹详细。称为夹详细。 (4)对刀、导向元件对刀、导向元件 为了调整刀具的位置，在夹具上设有确为了调整刀具的位置，在夹具上设有确定刀具如铣刀等位置或引导刀具孔加工定刀具如铣刀等位置或引导刀具孔加工用刀具方向的元件。用刀具方向的元件。 (5)其它元件及安装其它元件及安装 如分度安装等。如分度安装等。机床夹具的分类机床夹具的分类1根据所运用的机床可将夹具分为：车床夹具铣床夹具钻床夹具钻模镗床夹具镗模磨床夹具齿轮机床夹具等机床夹具的分类机床夹具的分类

4、2根据产生加紧力的动力源可将夹具分为：手动夹具气动夹具液压夹具电动夹具电磁夹具真空夹具等机床夹具的分类机床夹具的分类3机床夹具可根据其运用范围分为:通用夹具公用夹具成组夹具组合夹具随行夹具等类型通用夹具通用夹具 可以较好地顺应加工工序和加工对象变换的夹具。 规范化构造 三爪卡盘、四爪卡盘、平口钳、万能分度头 适用范围：单件小批消费公用夹具公用夹具 为某一工件的某一道工序专门设计和制造的夹具。 适用范围：运用范围窄，大批消费尾座套筒铣键槽夹具尾座套筒铣键槽夹具1 V形块；形块；2压板；压板；3拉杆；拉杆；4限位螺钉；限位螺钉； 6手柄；手柄；7轴；轴；8杠杆；杠杆；9偏心轮；偏心轮；10定向键；

5、定向键； 11夹详细夹详细车床公用夹具组合夹具 组合夹具组合夹具 是由一套预先制造好的规范元件是由一套预先制造好的规范元件和组合件组装而成的公用夹具。和组合件组装而成的公用夹具。 适用范围：新产品试制，特殊零件的单适用范围：新产品试制，特殊零件的单件小批消费件小批消费随行夹具 随行夹具随行夹具 是大批量消费中在自动线上运用是大批量消费中在自动线上运用的一种挪动式夹具。的一种挪动式夹具。5.1.2 机床夹具的功用机床夹具的功用夹具的根本作用：定位和夹紧1保证加工质量 2提高劳动消费率，降低本钱 3扩展机床工艺范围 4降低了对工人技术程度的要求，减轻了工人的劳动强度。 1装夹的目的装夹的目的实现工

6、件的定位与夹紧实现工件的定位与夹紧5.2.1.1 工件的装夹工件的装夹定位：使工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。定位：使工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。 夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中坚持定夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中坚持定位位置不变的操作。位位置不变的操作。 1直接找正装夹直接找正装夹 效率低，找正精度较高；适用单件小批量中外形简单的工件。 装夹的方法装夹的方法(位置精度位置精度)3 夹夹 具具 装装 夹夹2划线找正装夹划线找正装夹通用性好，但效率低，精度不高；适用于单件小批量中外形复杂的铸件。 操作简单，效率高，容易保证加工精度，适用于各种消费类型 。

7、5.2.1.2 获得尺寸精度的方法 试切法 定尺寸刀具法 调整法 自动获得尺寸法5.2 工件在夹具中的定位【本章目的】【本章目的】1掌握工件在夹具中的定位；掌握工件在夹具中的定位；2掌握工件定位的根本原理；掌握工件定位的根本原理； 【本章要目】【本章要目】 工件的定位；工件的定位； 工件定位的根本原理工件定位的根本原理5.2.1 工件定位的根本原理 六点定位原理 支承点与定位元件 完全定位与不完全定位 欠定位与过定位一一 、定位基准、定位基准 基准：基准： 是用以确定消费对象上几何要素间的几是用以确定消费对象上几何要素间的几何关系所根据的点，线，面。何关系所根据的点，线，面。 定位基准：在加工

8、中用以定位的基准。定位基准：在加工中用以定位的基准。 基面：基面： 作为基准的点、线、面在工件上不一定作为基准的点、线、面在工件上不一定详细存在例如孔的中心线和对称中心平面详细存在例如孔的中心线和对称中心平面等，其作用是由某些详细外表如内孔圆柱等，其作用是由某些详细外表如内孔圆柱面表达的，表达基准作用的外表称为基面。面表达的，表达基准作用的外表称为基面。二、基准及其分类二、基准及其分类基准定位基准定位基准工序基准工序基准装配基准装配基准丈量基准丈量基准设计基准设计基准工艺基准用于确定零件上用于确定零件上其它点、线、面其它点、线、面位置所根据的那位置所根据的那些点、线、面。些点、线、面。设计图样

9、上所采设计图样上所采用的基准就是设用的基准就是设计基准。计基准。在加工时用于工件在加工时用于工件定位的基准，称为定位的基准，称为定位基准。定位基准。1、粗基准、粗基准2、精基准、精基准3、辅助基准、辅助基准4、主要基准、主要基准5、附加基准、附加基准在加工中或加工在加工中或加工后用来丈量工件后用来丈量工件时采用的基准时采用的基准在装配时用来确定零在装配时用来确定零件或部件在产品中相件或部件在产品中相对位置所采用的基准对位置所采用的基准在工序图上运用的基准。在工序图上运用的基准。加工、丈量、加工、丈量、装配过程中使装配过程中使用的基准。用的基准。钻套的设计基准钻套的设计基准齿轮的装配基准齿轮的装

10、配基准5.2.2工件在夹具中的定位 六点定位原理 支承点与定位元件 完全定位与不完全定位 欠定位与过定位 六点定位原理 任何一个自在刚体，在空间均有六个自在度，即沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的挪动和绕此三坐标轴的转动。 工件定位的本质就是限制工件的自在度。 工件安装时主要紧靠机床任务台或夹具上的这六个支承点，它的六个自在度即全部被限制，工件便获得一个完全确定的位置。 工件定位时，用合理分布的六个支承点与工件的定位基准相接触来限制工件的六个自在度，使工件的位置完全确定，称为“六点定位。刚体自在度数目工件在空间的自在度与工件六点定位工件在空间的自在度与工件六点定位 工件的底面在xOy坐标平面内，

11、三个支承点限制三个自在度此面称主定位面。 工件的左侧面处在yoz坐标平面内，二个支承点起限制二个自在度，此面称为导向面。 工件的后面处在xOz坐标平面内，二个支承点限制一个自在度，此面称为止推面 从上述分析可知：要使工件在夹具中完全定位，可用合理分布的六个支承点限制工件的六个自在度，使工件在夹具中占有独一正确的位置。Y 六点定位是工件定位的根本法那么，用于实践消费时，起支承作用的是一定外形的几何体，这些用来限制工件自在度的几何体就是定位元件。任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自在度。 工件定位的义务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自在度。 工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别

12、限制工件的六个自在度，从而使工件在空间得到确定定位的方法。支承点与定位元件支承点与定位元件 在详细的夹具中，与工件为点接触的支承点是由在详细的夹具中，与工件为点接触的支承点是由对工件起定位作用的定位元件如支承钉、支承板、圆对工件起定位作用的定位元件如支承钉、支承板、圆柱销等来表达的。一个定位元件可以表达一个或多个柱销等来表达的。一个定位元件可以表达一个或多个支承点。某一定位元件相当支承点的数目，由该定位支承点。某一定位元件相当支承点的数目，由该定位元件限制的工件自在度数来判别。元件限制的工件自在度数来判别。 图图2107 完全定位与不完全定位完全定位与不完全定位完全定位完全定位 工件的六个自在

13、度完全被限制的定位称为完全定位。不完全定位不完全定位 按加工要求，允许有一个或几个自在度不被限制的定位称为不完全定位。欠定位与过定位欠定位与过定位 按工序的加工要求，工件应该限制的自在度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。 工件的同一自在度被二个或二个以上的支撑点反复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量防止出现过定位。 过定位过定位消除过定位的途径消除过定位及其干涉普通有两个途径：其一是改动定位元件的构造，以消除被反复限制的自在度；其二是提高工件定位基面之间及夹具定位元件任务外表之间的位置精度，以减少或消除过定位引起的干涉。图图2108 常见的几种

14、过定位实例常见的几种过定位实例图图 改善过定位的措施改善过定位的措施应该限制五个自在度：应该限制五个自在度： 六点定位原理运用举例六点定位原理运用举例1、在长方体工件上铣通槽2、在长方体工件上铣不通槽OXYZ应该限制六个自在度：应该限制六个自在度：;Y;Z;X;Y;Z不完全定位不完全定位;ZYXZYX完全定位完全定位应该限制一个自在度：应该限制一个自在度：3、在球面上铣平面4、在车床上车外圆OXYZ应该限制四个自在度：应该限制四个自在度：Z不完全定位不完全定位;ZYZY不完全定位不完全定位分析以下定位方案中各定位元件限制了那些自在度？分析以下定位方案中各定位元件限制了那些自在度？1车光轴外圆

15、2车套筒外圆 起传动作用，不起定位作用 起夹紧作用，不起定位作用ZYX;ZY;XZYZY;分析以下定位方案中各定位元件限制了那些自在度？分析以下定位方案中各定位元件限制了那些自在度？3车光轴外圆的三种安装方式。a)b)c) ZYZY;ZY;ZY;ZY;ZY;X定位误差定位误差 一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件在夹具上所占据的位置不能够完全一致，以致使加工后各工件的加工尺寸存在误差，这种因工件定位而产生的工序基准在工序尺寸上的最大变动量，称为定位误差，用D表示。 定位误差的组成定位误差的组成1基准不重合误差基准不重合误差2. 基准位移误差基准位移误差 基准不重合误差 当定位基准与设计基准不重

16、合时便产生基准不重合误差。因此选择定位基准时应尽量与设计基准相重合。当被加工工件的工艺过程确定以后，各工序的工序尺寸也就随之而定，此时在工艺文件上，设计基准便转化为工序基准。 设计夹具时，该当使定位基准与工序基准重合。当定位基准与工序基准不重合时，也将产生基准不重合误差，其大小等于定位基准与工序基准之间尺寸的公差，用B表示。工序基准与定位基准之间的尺寸就称为定位尺寸。 定位基面 为了分析问题的方便，引入“定位基面的概念。当工件以回转外表如孔、外圆等定位时，称它的轴线为定位基准，而回转外表本身那么称为定位基面。 工件在夹具上定位时，实际上定位基面与定位元件上的起主要定位作用的外表应该接触。 基准

17、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，从而使各个工件的位置不一致，给加工尺寸呵斥误差，这个误差称为基准位移误差，用Y表示。 基准位移误差的大小对应于因工件内孔轴线与心轴轴线不重合所呵斥的工序尺寸最大变动量。基准位移误差 当定位基准的变动方向与工序尺寸的方向一样时，基准位移误差等于定位基准的变动范围，即Y = i当定位基准的变动方向与工序尺寸的方向不同时，基准位移误差等于定位基准的变动范围在加工尺寸方向上的投影，即Y = icos a定位误差的计算方法定位误差的计算方法 定位误差由基准不重合误差与基准位移误差两项组合而成。计算时，先

18、分别算出B和Y，然后将两者组合而成D。 误差计算不等式kGTZD)(5.3.2.1 工件以平面定位工件以平面定位 固定支承。 固定支承有支承钉和支承板两种型式。 可调支承 自位支承(浮动支承) 辅助支承 固定支承 固定支承有支承钉和支承板两种型式。 在运用过程中，它们都是固定不动的。在定位过程中，支承钉普通只限制工件的一个自在度，而支承板相当于两个支承钉。 当工件以粗糙不平的毛坯面定位时，采用球头支承钉。 齿纹头支承钉用在工件的侧面，它能增大摩擦系数，防止工件滑动。 当工件以加工过的平面定位时，可采用平头支承钉或支承板。固定支承 需求经常改换的支承钉应加衬套。 支承钉、支承板和衬套都已规范化，

19、其公差配合、资料、热处置等可查阅手册。 工件以平面定位时，除采用上面引见的规范支承钉和支承板之外，还可根据工件定位平面的详细外形设计相应的支承板，工件批量不大时也可直接以夹详细作为限位平面。 支承钉支承板(b) 任务面上开斜槽(a) 任务面上没开槽A型支承板B型支承板可调支承 在工件定位过程中，支承钉的高度需求调整时，可采用可调支承构造。 自位支承 自位支承(浮动支承) 在工件定位过程中，能自动调整位置的支承称为自位支承，或称浮动支承。 辅助支承 辅助支承用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作用。 工件定位时，辅助支承是浮动的或可调的，待工件夹紧后再固定下来，以接受切削力。1手动式辅助支承

20、 2弹簧式辅助支承常见的辅助支承工件以平面定位的定位误差工件以平面定位的定位误差5.3.2.2 工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位 工件以外圆柱面作为定位基面时，最常用的定位元件： 卡盘 V形块 定位套 半圆套V形块 工件以外圆柱面在V形块上定位的突出优点是对中性好，即工件上定位用的外圆柱面轴线一直处在V型块两斜面的对称面上，且不受定位基准直径误差的影响。 用于较短的精基准定位，普通限制工件两个自在度。 用于较长的未加工过的定位基准，普通限制工件四个自在度。 假设定位元件直径于长度较大，那么V型块可不用整体钢件、而采用铸铁底座镶淬火钢片。V形块 V形块有固定式也有活动式。活动V形块限制工件一

21、个转动自在度，其沿V形块对称面方向的挪动可以补偿工件因毛坯尺寸变化而对定位的影响，同时兼有夹紧的作用。 活动V形块的构造尺寸已规范化。 工件以外圆柱面定位时，除V形块定位，还可以采用定位套的方式，此时大多与端面定位相结合。定位套的优点是简一方便，缺陷是由于定位间隙的影响而使定心精度不够高。件以外圆柱面在V形块中定位，由于待加工外表的设计基准不同，能够出现以下三种情况：设计基准为工件外圆中心线时，定位基准和工序基准均为外圆轴线，故无基准不重合误差。但由于工件的定位面有制造误差，将引起定位基准的变动，其变动量为基准位移误差，按以下图的几何关系求得。设计基准为中心线设计基准为上母线设计基准为下母线举例解5.3.2.2 工件以圆孔定位工件以圆孔定位 工件以圆柱孔为定位基面时，常用圆柱体和圆锥体作为定位元件。 圆柱销定位销 圆柱心轴 圆锥销 锥度心轴 定位销 短圆柱销可限制两个自在度，而长圆柱销可限制四个自在度。从构造上看，定位销普通可分为固定式和可换式两种。固定式定