第三章机床夹具设计

1、第三章第三章 机床夹具设计机床夹具设计n第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述n第二节第二节 定位误差的计算定位误差的计算n第三节第三节 工件的夹紧工件的夹紧第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述一、机床夹具及其组成一、机床夹具及其组成机床夹具：各种金属切削机床上用以机床夹具：各种金属切削机床上用以装夹装夹工件的工件的工艺装备。工艺装备。 将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向或将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对位置关系的附对刀，以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。加装置。一、机床夹具及其组成一、机床夹具及其组成n定位元件：起定位作用，保证工件在夹具中占

2、据正定位元件：起定位作用，保证工件在夹具中占据正确的位置。确的位置。n夹紧装置：将工件压紧夹牢，以保证工件在加工过夹紧装置：将工件压紧夹牢，以保证工件在加工过程中受到外力时不离开已经占据正确的位置。程中受到外力时不离开已经占据正确的位置。n导向元件和对刀装置：确定刀具相对于定位元件的导向元件和对刀装置：确定刀具相对于定位元件的正确位置。正确位置。n连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的正确连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的正确位置。位置。n夹具体：用于连接夹具各元件及装置使其成为一个夹具体：用于连接夹具各元件及装置使其成为一个整体的基础件。整体的基础件。n其它元件：如动力装置、分度装置

3、等其它元件：如动力装置、分度装置等二、夹具的分类：二、夹具的分类：二、夹具的分类：二、夹具的分类：按机床分类按机床分类按动力源分类按动力源分类车床、铣床夹具车床、铣床夹具手动夹具手动夹具钻床、镗床夹具钻床、镗床夹具气动夹具气动夹具齿轮机床夹具齿轮机床夹具液压夹具液压夹具数控机床夹具数控机床夹具气液增力夹具气液增力夹具自动线随行夹具自动线随行夹具电磁夹具电磁夹具三、机床夹具的功用：三、机床夹具的功用：第二节第二节 定位误差的计算定位误差的计算-调整法调整法定位误差定位误差D D：是指一批工件逐个在夹具上定位时是指一批工件逐个在夹具上定位时,由于工件由于工件及定位元件存在公差及定位元件存在公差,使

4、定位不准而造成某一工序尺寸或位使定位不准而造成某一工序尺寸或位置要求方面的最大变动范围，而造成的加工误差。置要求方面的最大变动范围，而造成的加工误差。1、定位误差的概念、定位误差的概念2、工序基准的概念、工序基准的概念在工件加工的在工件加工的工序图工序图中，用来确定本工序加工表面位置的中，用来确定本工序加工表面位置的基准。可通过工序图上标注的加工尺寸与形位公差来确定基准。可通过工序图上标注的加工尺寸与形位公差来确定工序基准。工序基准。3、定位基准的概念、定位基准的概念定位基面：与定位元件接触的表面。定位基面：与定位元件接触的表面。定位基准：在加工时定位基准：在加工时工件工件上用于工件定位的基准

5、上用于工件定位的基准-定位基定位基面的理想状况。当工件以回转面与定位元件接触时，其轴面的理想状况。当工件以回转面与定位元件接触时，其轴线为定位基准；工件以平面与定位元件接触时，工件上实线为定位基准；工件以平面与定位元件接触时，工件上实际存在的面是定位基准。际存在的面是定位基准。4、限位基准的概念、限位基准的概念限位基面：限位基面：定位元件定位元件上与工件接触的表面。上与工件接触的表面。限位基准：限位基面的理想状况。限位基准：限位基面的理想状况。理论上，定位基准和限位基准应重合。理论上，定位基准和限位基准应重合。定位误差定位误差基准位移误差基准位移误差( (Y Y) ) 基准不重合误差基准不重合

6、误差( (B B) ) 零件定位基准不准确零件定位基准不准确定位元件限位基准不准确定位元件限位基准不准确T31D 1、定位误差的概念、定位误差的概念工件尺寸不准确工件尺寸不准确基准不重合误差：基准不重合误差：定位基准定位基准与与工序基准工序基准不重合，不重合，由此产生基准不重合误差由此产生基准不重合误差B。n工序尺寸工序尺寸B的定位误差：的定位误差： B=0如图：工序尺寸：如图：工序尺寸：A，B；定位基准：底面和定位基准：底面和E面；面；C尺寸：对刀尺寸，在一批工件的加工过尺寸：对刀尺寸，在一批工件的加工过程中是不变的。程中是不变的。工序尺寸工序尺寸A的定位误差计算的定位误差计算解：工序尺寸解

7、：工序尺寸A的工序基准是的工序基准是F,定位定位基准是基准是E，工序基准和定位基准不重，工序基准和定位基准不重合，故产生基准不重合误差。合，故产生基准不重合误差。S:定位基准定位基准E与工序基准与工序基准F间的距离尺间的距离尺寸，称为定位尺寸。寸，称为定位尺寸。B=Amax-Amin=Smax-Smin =s当工序基准的变动方向与加工尺寸的当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，存在一夹角方向不一致，存在一夹角时，基准时，基准不重合误差不重合误差B等于定位尺寸公差在加等于定位尺寸公差在加工尺寸方向上的投影，即工尺寸方向上的投影，即B=scos基准位移误差：基准位移误差：定位基准定位基准与与

8、限位基准限位基准不重合，由不重合，由此产生基准不重合误差此产生基准不重合误差Y。如图：工序尺如图：工序尺寸：寸：B，H，A，E；对刀尺寸：对刀尺寸：C定位基准定位基准:内孔内孔轴心线轴心线不考虑内孔和不考虑内孔和外圆的同轴外圆的同轴度误差度误差工序尺寸工序尺寸A的基准位移误差的计算：定位基准：工件内孔轴线；限位基准：心轴的轴线的基准位移误差的计算：定位基准：工件内孔轴线；限位基准：心轴的轴线基准位移误差的大小等于因定位基准与限位基准不重合造成的加工尺寸的变动范围。基准位移误差的大小等于因定位基准与限位基准不重合造成的加工尺寸的变动范围。Y=Amax-Amin=imax-imin =(Dmax/

9、2-dmin/2)-(Dmin/2-dmin/2)=(Dmax-Dmin)/2+(dmax-dmin)/2=D/2+d0/2当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，两者之间成夹角当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，两者之间成夹角时，基准位移误差等时，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，即于定位基准的变动范围在加工尺寸方向上的投影，即 Y=icos结论：结论：二、定位误差的计算方法二、定位误差的计算方法合成法：D=BY判据：变动方向一定（由大变小，或由小变大）的条件下，判据：变动方向一定（由大变小，或由小变大）的条件下，y （工序基准是否在定位基（工序基准是否在

10、定位基面上，若不在，则面上，若不在，则B和和Y无关，故：无关，故：D=B+Y 若在）与若在）与B（工序基准）的变动方向相同时，取（工序基准）的变动方向相同时，取“”号；变动方向相反时，取号；变动方向相反时，取“一一”号。号。 解：解：1）加工尺寸）加工尺寸E：工序基准为外圆下母线：工序基准为外圆下母线F，定位基准为内孔轴线，定位基准为内孔轴线O，存在，存在B； B=Td/2 2）定位基准与限位基准不重合，存在）定位基准与限位基准不重合，存在y:y=TD/2+Td0/23）因为工序基准不在定位基面上，即）因为工序基准不在定位基面上，即B与与y无相关公共变量，所以无相关公共变量，所以 D=B+y=

11、(TD+Td0+Td)/2二、定位误差的计算方法二、定位误差的计算方法求图求图中加工尺寸中加工尺寸H的定位误差。的定位误差。解：解：1）工序基准是孔的上母线）工序基准是孔的上母线G，定位基准为孔轴线，定位基准为孔轴线O，存在，存在B：B=TD/22）定位基准与限位基准不重合：）定位基准与限位基准不重合：Y=TD/2+Td0/23）工序基准在定位基面上，两者有相关的公共变量，当定位孔由小变大时，）工序基准在定位基面上，两者有相关的公共变量，当定位孔由小变大时，Y（或定位（或定位基准基准O）向下移动，而）向下移动，而B（或工序基准（或工序基准G）则向上变动（考虑工序基准变动方向时，）则向上变动（考

12、虑工序基准变动方向时，设定位基准的位置不变），两者方向相反，故取设定位基准的位置不变），两者方向相反，故取“”号，所以号，所以 D=Y-B=Td0/2三、定位误差分析计算：三、定位误差分析计算： tg)hH(23DA21BATA tg)hH( 21YA21BA1YA1DATAtg)hH( 2 三、定位误差分析计算：三、定位误差分析计算：111DHOOHH 2sin2TD2sinAO2sinAOOO 2sin2TD1DH 或根据：或根据：D D= =Y Y+ +B B1YH1BHOO0 ，2sin2TD1YH1DH 三、定位误差分析计算：三、定位误差分析计算：222CCHHDHCO)COOO(C

13、OCOCC D21CO),TDD(21CO2sin2TDOO TD212sin2TD2DH 三、定位误差分析计算：三、定位误差分析计算：333DHKKHH KO)KOOO(KOKOKK )TDD(21KO,D21KO2sin2TDOO TD212sin2TD3DH 三、定位误差分析计算：三、定位误差分析计算：0Tdd 01Td1d 2dD2dDOOOOmaxminminmax12Y )TdTD(21Y minminmaxYTdTDdD 三、定位误差分析计算三、定位误差分析计算0B )TdTD(21Y1DH TD21B Td21BY2DH 0Tdd 01Td1d TD21B TdTDTDTdTD

14、BYDH2121)(2131BTd21 )TdTdTD(21Td21)TdTD(2111BY4DH 三、定位误差分析计算三、定位误差分析计算四、定位误差分析计算习题课四、定位误差分析计算习题课例例1：求加工尺寸求加工尺寸A的定位误差。的定位误差。解：解：1）定位基准为底面，工序基准）定位基准为底面，工序基准为圆孔中心线为圆孔中心线O，定位位尺寸，定位位尺寸S=50mm,Ts=0.2mm工序基准的位移方向与加工尺寸方工序基准的位移方向与加工尺寸方向夹向夹450B=Ts cos=0.2cos45=0.1414定位基准与限位基准重合定位基准与限位基准重合, Y=0； D=B=0.1414mm答：答：

15、A的定位误差为的定位误差为0.1414mm结论结论:1）平面定位时）平面定位时, Y=0;2)工序基准变动方向与加工序基准变动方向与加工尺寸不一致时工尺寸不一致时,需向加工需向加工尺寸方向投影尺寸方向投影. 四、定位误差分析计算习题课四、定位误差分析计算习题课例例2:钻铰凸轮上两小孔钻铰凸轮上两小孔,求加工尺寸求加工尺寸100的定位误差的定位误差.解解:1）定位基准与工序基准重合）定位基准与工序基准重合, B=0;位基准相对限位基准单向移动位基准相对限位基准单向移动,且与且与加工尺寸成加工尺寸成30o15夹角夹角.Ti=(TD+Td0)/2, y =Ti cosy =(0.033+0.021)

16、/2 *cos30=0.02mmD=y=0.02mm结论结论:定位方式为孔轴配合时定位方式为孔轴配合时,当单边接触时当单边接触时, y=(TD+Td0)/2 cos. 四、定位误差分析计算习题课四、定位误差分析计算习题课例例3:金刚镗床上镗活塞销孔金刚镗床上镗活塞销孔,求对称度的求对称度的定位误差定位误差. 解解:1)对称度的工序基准是裙部内孔轴线对称度的工序基准是裙部内孔轴线,定位基准也是定位基准也是,B=0;2)定位基准相对限位基准可任意方向移定位基准相对限位基准可任意方向移动动,在对称度方向上的最大变动范围为在对称度方向上的最大变动范围为孔轴配合的最大间隙孔轴配合的最大间隙Xmax, i

17、移动方移动方向与对称度方向一致，向与对称度方向一致，=0，Y=Ti=Xmax=ES-ei=0.035+0.034=0.069mm 3) D=Y =0.069mm结论结论:定位方式为孔轴配合任意边接触时定位方式为孔轴配合任意边接触时, Y=Xmaxcos=(TD Td0+Xmin) cos四、定位误差分析计算习题课四、定位误差分析计算习题课例例4:加工均布的加工均布的4个槽，求槽的对称个槽，求槽的对称度的定位误差。度的定位误差。 解：解：1）对称度的工序基准是）对称度的工序基准是12H8的轴线，的轴线，定位基准是定位基准是80士士 0.05mm的轴线，两者不的轴线，两者不重合，重合，B= 002

18、mm。2）定位基准相对限位基准可任意方向移动，）定位基准相对限位基准可任意方向移动，Y=Xmax=0.03+0.02+0.1=0.15mm3)工序基准不在定位基面上，故：工序基准不在定位基面上，故：Y十十B（0150O2）=O17mm该定位超过工件公差的该定位超过工件公差的23，难以保证对称度要，难以保证对称度要求。求。若改用若改用12H8孔定位，使孔定位，使B= 0；选定位心轴为；选定位心轴为12g6,Y=Xmax=0.027+0.017=0.044mmk,可满足可满足加工要求。加工要求。结论结论:选择定位基准应尽可能与工序选择定位基准应尽可能与工序基准重合；应选择精度高的基准重合；应选择精

19、度高的表面作定位基准。表面作定位基准。第三节第三节 工件的夹紧工件的夹紧a. 改变力的大小，通常为增力机改变力的大小，通常为增力机构；构；b. 改变夹紧力的方向；改变夹紧力的方向；c. 使夹具具有一定的自锁性，以使夹具具有一定的自锁性，以保证夹紧可靠。保证夹紧可靠。产生原始的作用力产生原始的作用力执行夹紧的最终元件，执行夹紧的最终元件，直接与工件接触。直接与工件接触。中中间间传传力力机机构构一一夹紧装置的组成及设计要求夹紧装置的组成及设计要求夹紧应有助于定位，不能破坏定位；夹紧应有助于定位，不能破坏定位；夹紧可靠、可调，应保证工件在加工过程中不发生位置变动和夹紧可靠、可调，应保证工件在加工过程中不发生位置变动和振动；振动；夹紧产生的工件变形应在允许的范围之内；夹紧产生的工件变形应在允许的范围之内；