机械制造工程学第7章-工件的安装与机床夹具课件

1、第一节 概述第二节 工件的定位第三节 工件的夹紧第四节 典型夹具第7章 工件的安装与机床夹具第一节 概述一、基本概念1. 机床夹具：在机床上用来装夹工件的辅助装置，是完成加工的必备装备。如：三爪卡盘、四爪卡盘、花盘等。其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的加工位置（定位），并在加工过程中保持这个位置不变（夹紧）。2.定位目的：使同一批工件在机床或夹具上占有一正确的位置，保证工件位置的一致性。3.夹紧目的：（1）保证定位可靠；（2）抵抗切削力，保证工件在加工中不发生位置蹿动。4.安装：定位与夹紧的过程一、基本概念第一节 概述5.辅具：将刀具在机床上进行定位、夹紧的装置，称为辅助工具，简称辅具

2、。如：钻夹头、刀夹、铣刀杆等。6.工艺装备：加工过程中使用的刀具、夹具、量具及其他辅助工具（刀、夹、量、辅）统称为工艺装备。 二、工件的安装方式1.直接找正法：是用百分表、划针或用目测，在机床上直接找正工件，使工件获得正确位置的方法。 第一节 概述2.划线找正法：当零件形状很复杂时，可先用划针在工件上画出中心线、对称线或各加工表面的加工位置，然后再按划好的线来找正工件在机床上的位置。常用于粗加工。 3.夹具安装：直接由夹具来保证工件在机床上的正确位置，并在夹具上直接定位夹紧工件，是批量生产经常采用的方法。 三、机床夹具的组成第一节 概述1-导向装置 2-定位元件 3，4-夹紧元件 5-工件 6

3、-夹具体三、机床夹具的组成定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置。夹紧装置：将工件夹紧，以保持工件在加工时的既得位置。导向元件和对刀装置：保证刀具相对夹具的位置。连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的相对位置。夹具体：用于连接夹具各元件及装置的基础件。其它元件：如动力装置、分度装置等。第一节 概述四、机床夹具的分类1. 按专业化程度分：（1）通用夹具（2）专用夹具（3）成组夹具（4）组合夹具 （5）随行夹具第一节 概述四、机床夹具的分类2. 按使用机床分：车床夹具铣床夹具钻床夹具镗床夹具第一节 概述四、机床夹具的分类3. 按动力源分：手动夹具气动夹具液压夹具电动夹具磁力夹具真空夹具气

4、动平口钳 液压夹具第一节 概述一、工件定位原理： 任何一个物体在空间直角坐标系中都有 6 个自由度。要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度。将 6 个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6 个自由度。第二节 工件的定位 六点定位示意图4、5：6：1、2、3： 工件定位以后，防止工件相对于定位元件作反方向移动或转动是属于夹紧的问题，不能将定位与夹紧混为一谈。 一、工件定位原理第二节 工件的定位一、工件定位原理第二节 工件的定位完全定位示意图 零件图1. 完全定位 工件六个自由度全部被限制。广泛采用。一、六点定位原理第二节 工件的定位 2. 不完全定位（部分定位） 没有完全限制工件的六个

5、自由度，但已能满足加工要求的定位，称为不完全定位。不完全定位是合理的定位方式。 一、六点定位原理第二节 工件的定位 3. 欠定位 工件加工时必须限制的自由度未被限制，称为欠定位。 欠定位是不允许的定位方式。一、六点定位原理第二节 工件的定位 4. 过定位 零件某一个自由度同时由多个定位元件限制。一、六点定位原理第二节 工件的定位 4. 过定位一、六点定位原理第二节 工件的定位 4. 过定位消除过定位措施：一、六点定位原理第二节 工件的定位xyz1.心轴 2.支承凸台 3.工件 4.压板 大多数情况下，应避免过定位，但在定位基准精度较高条件下允许。此时过定位提高系统刚度和保证工件质量。 4. 过

6、定位z二、定位方式与定位元件选择第二节 工件的定位1.定位元件要求 定位元件应满足以下要求： 定位工作面精度高。尺寸精度IT6IT8级，表面粗糙度Ra0.80.2m。 足够的强度和刚度。 好的耐磨性，以便长期保持定位精度。一般定位元件多采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，淬火硬度为HRC5862。 结构工艺性好。于制造、装配、更换及排屑。 第二节 工件的定位2. 工件以平面定位（1）固定支承（2）可调支承（3）自位支承（4）辅助支承二、定位方式与定位元件选择第二节 工件的定位2. 工件以平面定位精基准粗基准侧面粗基准（1）固定支承二、定位方式与定位元件选择支承钉第二节 工件的定位2. 工件以平面定

7、位二、定位方式与定位元件选择（1）固定支承支承钉第二节 工件的定位2. 工件以平面定位普通支承板带槽支承板支承板只用于精基准的定位，带槽的用于底面定位，普通的用于侧面和顶面。二、定位方式与定位元件选择（1）固定支承支承板第二节 工件的定位2. 工件以平面定位二、定位方式与定位元件选择支承板（1）固定支承第二节 工件的定位粗基准定位二、定位方式与定位元件选择2. 工件以平面定位（2）可调支承第二节 工件的定位2. 工件以平面定位自位支承又称浮动支承，和工件不止一点接触，但只限制一个自由度。二、定位方式与定位元件选择（3）自位支承第二节 工件的定位辅助支承长V块二、定位方式与定位元件选择2. 工件

8、以平面定位（4）辅助支承第二节 工件的定位 不限制自由度，避免过定位; 增加工件刚性，承受切削力; 起预定位作用，便于工件安装。二、定位方式与定位元件选择2. 工件以平面定位（4）辅助支承第二节 工件的定位3. 工件以孔定位（1）圆柱销二、定位方式与定位元件选择圆柱销定位削边销第二节 工件的定位3. 工件以孔定位（1）圆柱销二、定位方式与定位元件选择第二节 工件的定位（2）圆锥销二、定位方式与定位元件选择3. 工件以孔定位第二节 工件的定位（2）圆锥销二、定位方式与定位元件选择3. 工件以孔定位第二节 工件的定位（3）心轴二、定位方式与定位元件选择3. 工件以孔定位刚性心轴间隙配合，定心精度低

9、过盈配合，定心精度高切削力矩可直接传递第二节 工件的定位（3）心轴二、定位方式与定位元件选择3. 工件以孔定位小锥度心轴常用锥度：1:10001:5000，工件紧，定心精度高，不用夹紧，定心精度高，装卸方便 小锥度心轴第二节 工件的定位（3）心轴二、定位方式与定位元件选择3. 工件以孔定位可胀心心轴弹性心轴定心精度高第二节 工件的定位（3）心轴二、定位方式与定位元件选择3. 工件以孔定位第二节 工件的定位4. 工件以外圆柱面定位（1）V型块二、定位方式与定位元件选择第二节 工件的定位4. 工件以外圆柱面定位（1）V型块二、定位方式与定位元件选择第二节 工件的定位4. 工件以外圆柱面定位（1）V

10、型块二、定位方式与定位元件选择工件以V型块定位和夹紧第二节 工件的定位（2）定位套二、定位方式与定位元件选择4. 工件以外圆柱面定位第二节 工件的定位（2）定位套二、定位方式与定位元件选择4. 工件以外圆柱面定位第二节 工件的定位（3）定心夹紧机构二、定位方式与定位元件选择4. 工件以外圆柱面定位第二节 工件的定位二、定位方式与定位元件选择5. 工件以圆锥孔定位第二节 工件的定位“一面两销”定位方案 6. 工件以一面两孔定位（也称“一面两销定位”）二、定位方式与定位元件选择第二节 工件的定位解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径：（1）减小一个销的直径？（2）将一个销做成削边销？（3）如何削边？

11、削边销结构示意图 6. 工件以一面两孔定位（也称“一面两销定位”）二、定位方式与定位元件选择第二节 工件的定位 “一面两销”定位 6. 工件以一面两孔定位（也称“一面两销定位”）二、定位方式与定位元件选择第二节 工件的定位两孔中心距为：LTlk/2，两销中心距为：LTlX/2 。两孔与两销的最小间隙分别是1min， 2min。6. 工件以一面两孔定位（也称“一面两销定位”）二、定位方式与定位元件选择由图中AO2B和AO2C可得：整理后得：去掉式中高阶无穷小量后得：6. 一面两孔定位（“一面两销定位”）7.组合定位方式第二节 工件的定位二、定位方式与定位元件选择三、定位误差第二节 工件的定位1.

12、 工件加工误差组成 （1）定位误差dw：工件装夹时，由于定位不准确造成的尺寸变化量；（2）调安误差T-A：调整误差T和夹具安装误差A的统称；（3）过程误差G：与加工过程中一些因素有关的加工误差。如：受力变形、受热变形、磨损等。dw+T-A+GT工件三、定位误差第二节 工件的定位2. 定位误差概念定位误差：由定位引起的工件加工误差。对于调整法加工的一批零件，在定位过程中，工序尺寸（工序基准）在尺寸方向上的最大变动量。产生原因： 定位元件和工件有误差。 一般定位方案不同，定位误差也不同。 举例：举例：基准的位移误差：基准不重合误差：举例：结论：（1）定位误差只产生在采用调整法加工一批零件的条件下。

13、（2）定位误差是由于工件定位不准而产生的加工误差。表现形式为工序基准可能产生的最大尺寸或位置的变动范围。（3） D=YB定位误差基准位移误差(Y) 基准不重合误差(B) 三、定位误差第二节 工件的定位3. 定位误差分析与计算（1）以平面定位时的定位误差（2）工件以外圆在V块定位（3）工件以圆孔在圆柱心轴上定位（4）工件在一面两销上定位三、定位误差第二节 工件的定位3. 定位误差分析与计算（1）以平面定位时的定位误差：a)基准不重合误差 如对于尺寸A3：如对于尺寸A1：b)定位基准位移误差 3、定位误差分析计算：（1）以平面定位时的定位误差：（2）以外圆在V形块上定位时的定位误差：对于键槽深，有

14、三种标注方法H1、H2、H3。3、定位误差分析计算：对于尺寸H1：或根据：D=Y+B3、定位误差分析计算：（2）以外圆在V形块上定位时的定位误差：（2）以外圆在V形块上定位时的定位误差：对于尺寸H2：3、定位误差分析计算：（2）以外圆在V形块上定位时的定位误差：对于尺寸H3：3、定位误差分析计算：对于尺寸H1：对于尺寸H2：对于尺寸H3：（2）以外圆在V形块上定位时的定位误差：3、定位误差分析计算：（3）以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差：3、定位误差分析计算：定位心轴水平放置：定位心轴垂直放置：（3）以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差：3、定位误差分析计算：对于尺寸H1：对于尺寸H2：对于尺

15、寸H3：以定位心轴水平放置时为例：对于尺寸H4：（3）以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差：3、定位误差分析计算：（4）以一面双销定位时的定位误差：基准位移误差：转角误差：（销垂直放置）3、定位误差分析计算：第三节 工件的夹紧夹紧装置的组成：夹紧元件：中间传力机构：改变力的大小，通常为增力机构；改变夹紧力的方向；使夹具具有一定的自锁性，以保证夹紧可靠。动力源：产生原始的作用力执行夹紧的最终元件，直接与工件接触。中间传力机构一、夹紧装置的组成及设计要求：第三节 工件的夹紧设计要求：夹紧应有助于定位，不能破坏定位；夹紧可靠，应保证工件在加工过程中不发生位置变动；夹紧产生的工件变形应在允许的范围之内；

16、夹紧装置操作应安全、方便、省力，结构应简单合理，便于制造；手动夹紧时，应有自锁性能。一、夹紧装置的组成及设计要求：第三节 工件的夹紧二、夹紧力的确定1.夹紧力方向2.夹紧力作用点3.夹紧力大小1.夹紧力方向（1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位主夹紧力应垂直于主定位表面，使工件紧靠在主定位面上。第三节 工件的夹紧二、夹紧力的确定1.夹紧力方向第三节 工件的夹紧二、夹紧力的确定（2）夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向一致，以减少工件的变形1.夹紧力方向第三节 工件的夹紧二、夹紧力的确定（3）夹紧力的作用方向应与切削力、重力方向一致，以减少所需夹紧力1.夹紧力方向第三节

17、工件的夹紧二、夹紧力的确定 （1）夹紧力应作用在刚度较好部位2.夹紧力作用点第三节 工件的夹紧二、夹紧力的确定 （1）夹紧力应作用在刚度较好部位2.夹紧力作用点第三节 工件的夹紧二、夹紧力的确定（2）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件 形成的支承面内2.夹紧力作用点第三节 工件的夹紧二、夹紧力的确定F摩擦系数f1夹紧力的大小：式中：W0：实际夹紧力；W：理论夹紧力；K：安全系数。粗加工时K=2.53，精加工时K=1.52摩擦系数f23.夹紧力大小第三节 工件的夹紧二、夹紧力的确定第三节 工件的夹紧三、典型夹紧机构1.斜楔夹紧机构2.螺旋夹紧机构3.偏心夹紧机构4.定心夹紧机构5.联动夹紧

18、机构第三节 工件的夹紧三、典型夹紧机构1.斜楔夹紧机构1斜楔 2工件 3夹具体锤击夹紧和松开工件，原理是楔紧作用。斜楔一般用20号钢渗碳淬火或45号钢淬火。1.斜楔夹紧机构FRy1.斜楔夹紧机构（4）结构简单，但操作不方便，夹紧行程小。（5）用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。 斜楔夹紧的特点：（2）有增力作用，约等于3；（3）为保证自锁，通常为了安全可靠，取= 68，夹紧效率低（1）能改变夹紧力作用力的方向；三、典型夹紧机构1.斜楔夹紧机构第三节 工件的夹紧第三节 工件的夹紧三、典型夹紧机构2.螺旋夹紧机构2.螺旋夹紧机构 常见的偏心轮压板夹紧机构第三节 工件的夹紧三、典型夹紧机构3.偏心夹

19、紧机构3.偏心夹紧机构 偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等， M、N处升角为为0， P处升角最大。偏心轮压板夹紧分析偏心夹紧特点：（1）结构简单，制造方便（2）夹紧迅速，操作灵活（3）行程小，增力12-13倍，自锁能力差（4）适合夹紧力小、振动小的场合（5）自锁条件：D/e 1420 圆偏心轮夹紧力小，行程小，自锁性不太好，用于切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的场合。3.偏心夹紧机构 弹簧夹套夹紧机构示意图第三节 工件的夹紧三、典型夹紧机构4.定心夹紧机构4.定心夹紧机构5.联动夹紧机构第四节 典型夹具一、钻床夹具（钻模）第四节 典型夹具（1）固定式钻模（2）滑动式钻模（3）回转式钻模（4）翻转式钻模（5）盖板式钻模一、钻床夹具（钻模）第四节 典型夹具（1）固定式钻模一、钻床夹具（钻模）一、钻床夹具（钻模）第四节 典型夹具（2）滑动式钻模第四节 典型夹具（2）滑动式钻模一、钻床夹具（钻模）第四节 典型夹具一、钻床夹具（钻模）（3）回转式钻模第四节 典型夹具一、钻床夹具（钻模）（4）翻转式钻模第四节 典型夹具一、钻床夹具（钻模）盖板式钻模（5）盖板式钻模 固定钻套普通钻套 可换钻套 快换钻套第四节 典型夹具 钻套类型一、钻床夹具（钻模）第四节 典型夹具 特殊钻套一、钻床夹