数控机床夹具

第3章数控机床夹具第3章

数控机床夹具

3.1机床夹具概述

3.1.1概述3.1.2基准及其分类3.1.3机床夹具的组成和作用

3.2工件的定位和夹紧3.2.1工件定位的基本原理3.2.2定位方法及定位元件3.2.3组合表面定位3.2.4夹紧装置的组成及基本要求3.2.5夹紧力三要素确定3.2.6典型夹紧机构3.3数控加工常用夹具3.3.1数控加工夹具简介3.3.2组合夹具3.3.3拼装夹具3.1机床夹具概述3.1.1概述概念：在机械加工过程中，为了保证加工精度，固定工件，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。1．工件的安装工件的安装包含的内容：(1)定位(2)夹紧2．工件的安装方法 工件常用的安装方法：(1)直接找正安装概念：用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法称直接找正安装法。特点：生产率低，精度取决于工人的技术水平和测量工具的精度(2)划线找正安装

概念：先用划针画出要加工表面的位置，再按划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧。特点：费时，又需要技术高的划线工

(3)用夹具安装概念：将工件直接安装在夹具的定位元件上的方法特点：①工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。因此，不再需要找正便可将工件夹紧。②由于夹具预先在机床上已调整好位置，因此，工件通过夹具相对于机床也就占有了正确的位置③通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。3.1.2基准及其分类概念：基准是零件上用来确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。基准分类：设计基准和工艺基准1．设计基准（图a、b）设计基准是在零件图上所采用的基准。它是标注设计尺寸的起点。

2．工艺基准 （图b）概念：工艺基准是在工艺过程中所使用的基准。分类：定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。(1)定位基准（图a、b）概念：在加工中用作定位的基准，称为定位基准。它是工件上与夹具定位元件直接接触的点、线或面。分类：粗基准和精基准(2)工序基准（图a）概念：在工序图上，用来标定本工序被加工面尺寸和位置所采用的基准，称为工序基准。注意：序基准应当尽量与设计基准相重合(3)测量基准（图b）概念：件测量时所采用的基准，称为测量基准(4)装配基准（图b）概念：装配时用以确定零件在机器中位置的基准，称为装配基准。

3.1.3机机床夹具具的组成和作作用1．机床夹具具在机械加工工中的作用(1)保证证加工精度(2)提高高生产率、降降低成本(3)扩大大机床的工艺艺范围(4)减轻轻工人的劳动动强度2．夹具的的组成(1)定位元件(图)定位元件保证证工件在夹具具中处于正确确的位置。(2)夹紧装置(图)夹紧装置的作作用是将工件件压紧夹牢，，保证工件在在加工过程中中受到外力(切削力等)作用时不离离开已经占据据的正确位置置。(3)对刀或导向装装置对刀或导向装装置用于确定定刀具相对于于定位元件的的正确位置。。(4)连接元件连接元件是确确定夹具在机机床上正确位位置的元件。。(5)夹具体夹具体是机床床夹具的基础础件，(6)其它装置或元元件它们是指夹具具中因特殊需需要而设置的的装置或元件件。若需加工按一一定规律分布布的多个表面面时，常设置置分度装置；；为了能方便便、准确地定定位，常设置置预定位装置置；对于大型型夹具，常设设置吊装元件件等。3.2工工件的定位和和夹紧工件的六个自自由度长方体形工件件的定位3.2.1工工件定位位的基本原理理1．六点定位位原理①、概念：用合理分布的的六个支承点点限制工件六六个自由度的的法则，称为为六点定位原理理。②、“六点定定位原理”应应注意：(1)定位位支承点限制制工件自由度度的作用，应应理解为定位位支承点与工工件定位基准准面始终保持持紧贴接触。。(2)一个个定位支承点点仅限制一个个自由度，一一个工件仅有有六个自由度度，所设置的的定位支承点点数目，原则则上不应超过过六个。(3)分析析定位支承点点的定位作用用时，不考虑虑力的影响2．工件定位位中的几种情情况(1)完全全定位（图）概念：工件的六个个自由度全部部被限制的定定位。(2)不完完全定位（图）概念：根据工件的的加工要求，，并不需要限限制工件的全全部自由度的的定位。(3)欠定定位（图）概念：根据工件的的加工要求，，应该限制的的自由度没有有完全被限制制的定位(4)过定定位（图）概念：夹具上的两两个或两个以以上的定位元元件，重复限限制工件的同同一个或几个个自由度的现现象①、过定位可可能导致的后后果：A、工件无法法安装B、造成工件件或定位元件件变形②、消除或减减小过定位所所引起干涉的的方法：A、改变定位位元件的结构构，使定位元元件重复限制制自由度的部部分不起定位位作用。（（改进图）B、合理应用用过定位，提提高工件定位位基准之间以以及定位元件件的工作表面面之间的位置置精度。（图）3.2.2定定位方法法及定位元件件概念：工件上的定定位基准面与与相应的定位位元件合称为为定位副1．工件以平平面定位(1)支承钉①、球头支承承钉（（图B型）②、齿纹头支支承钉（（图C型）③、平头支承承钉（（图A型）④、可调支承承（（图）⑤、自位支承承(2)支承板（图）2．工件以圆圆柱孔定位定位方式式的基本特点点是：定位位孔与定定位元件件之间处处于配合合状态，，并要求求确保孔孔中心线线与夹具具规定的的轴线相相重合。。(1)圆柱销（图）(2)圆柱心轴轴（图）心轴主要要用于套套筒类和和空心盘盘类工件件的车、、铣、磨磨及齿轮轮加工。。(3)圆锥销（图a、b）工件以圆圆柱孔在在圆锥销销上定位位(4)小锥度心心轴3．工件件以圆锥锥孔定位位(1)圆圆锥形形心轴圆锥心轴轴限制了了工件除除绕轴线线转动自自由度以以外的其其它五个个自由度度。(2)顶顶尖即为锥孔孔与锥销销配合。。两个中中心孔是是定位基基面，所所体现的的定位基基准是由由两个中中心孔确确定的中中心线4．工件件以外圆圆柱表面面定位(1)V形架V形架定定位的最最大优点点是对中性好。V形架可可分为固固定式和和活动式。(2)定定位套套一般适用用于精基基准定位位，常与与端面联联合定位位。工件以外外圆柱面面定位，，有时也也可用半半圆套或或锥套作作定位元元件。3.2.3组组合表表面定位位最常用的的就是““一面两孔孔”定位。。一平面和和一圆柱柱销及削边销其它组合合定位方方式还有有以一孔孔及其端端面定位位（齿轮轮加工中中常用）），有时时还会采采用V形形导轨、、燕尾导导轨等组组合成形形表面作作为定位位基面。。3.2.4夹夹紧装装置的组组成及基基本要求求1．夹紧紧装置的的组成图(1)力源装置置图中1产生夹紧紧作用力力的装置置。所产产生的力力称为原原始力(2)中间传力力机构图中2介于力源源和夹紧紧元件之之间传递递力的机机构(3)夹紧元件件图中3夹紧装置置的最终终执行件件，与工工件直接接接触完完成夹紧紧作用2．对夹夹具装置置的要求求（1）夹夹紧时应应保持工工件定位位后所占占据的正正确位置置。（2）夹夹紧力力大小要要适当。。（3）夹夹紧机机构的自自动化程程度和复复杂程度度应和工工件的生生产规模模相适应应，并有有良好的的结构工工艺性，，尽可能能采用标标准化元元件。（4）夹夹紧动作作要迅速速、可靠靠，且操操作要方方便、省省力、安安全。3.2.5夹夹紧力力三要素素确定夹紧力的的三要素：大小、、方向和和作用点点。1．夹紧紧力方向向的确定定确定原则则：（1）夹夹紧力的的作用方方向应垂垂直于主主要定位位基准面面。图（2）夹夹紧力力作用方方向应使使所需夹夹紧力最最小。图（3）夹夹紧力作作用方向向应使工工件变形形最小。。图2．夹紧紧力作用用点的确确定①、概念；选择作用用点的问问题是指指在夹紧紧方向已已定的情情况下，，确定夹夹紧力作作用点的的位置和和数目。。②、依据原则则：（1）夹夹紧力作作用点应应落在支支承元件件上或几几个支承承元件所所形成的的支承面面内。图（2）夹夹紧力作作用点应应落在工工件刚性性好的部部位上。。图（3）夹夹紧力作作用点应应尽可能能靠近被被加工表表面，以以减小切切削力对对工件造造成的翻翻转力矩矩。工件件刚性差差的部位位增加辅辅助支承承并施加加夹紧力力，以免免振动和和变形。。图3．夹紧紧力大小小的确定定夹紧力大大小要适适当，过过大了会会使工件件变形，，过小了了则在加加工时工工件会松松动，造造成报废废甚至发发生事故故。采用手动动夹紧时时，可凭凭人力来来控制夹夹紧力的的大小当设计机机动(如如气动、、液压、、电动等等)夹紧紧装置时时，则需需要计算算夹紧力力的大小小。夹紧力三三要素的的确定必必须全面面考虑工工件的结结构特点点、工艺艺方法、、定位元元件的结结构和布布置等多多种因素素。3.2.6典典型夹夹紧机构构1．楔块块夹紧图工作特点点：(1)楔楔块的自锁性楔块的自锁条件件为：α≤≤φ1+φ2取α=5°~7°(2)楔楔块能能改变夹夹紧作用用力的方方向；(3)楔楔块具具有增力力作用，，增力比比i=Q/F≈≈3；(4)楔楔块夹夹紧行程程小；(5)结结构简简单，夹夹紧和松松开需要要敲击大大、小端端，操作作不方便便。增力比、、行程大大小和自自锁条件件是相互互制约的的图2．螺旋旋夹紧机机构图工作特点点：(1)自自锁性性能好(2)增增力比比大(i≈75)(3)夹夹紧行行程调节节范围大大(4)夹夹紧动动作慢、、工件装装卸费时时适用范围围；适用于手手动夹紧紧，在机机动夹紧紧机构中中应用较较少在实际生生产中，，螺旋——压板板组合夹夹紧比单单螺旋夹夹紧用得得更为普普遍。3．偏心心夹紧图①、特性:(1)圆圆偏心心夹紧的的自锁条件件：D/e≥14。D/e值叫叫做偏心心轮的偏偏心特性性，表示示偏心轮轮工作的的可靠性性，此值值大，自自锁性能能好，但但结构尺尺寸也大大(2)增力比：i=12~13。②、特点:优点是操作方方便，动动作迅速速，结构构简单缺点是工作行行程小，，自锁性性不如螺螺旋夹紧紧好，结结构不耐耐振，适适用于切切削平稳稳且切削削力不大大的场合合，常用用于手动动夹紧机机构。4．联动动夹紧机机构①、概念:联动夹紧紧机构是操作一一个手柄柄或用一一个动力力装置在在几个夹夹紧位置置上同时时夹紧一一个工件件(单件件多位夹夹紧)或或夹紧几几个工件件(多件件多位夹夹紧)的的夹紧机机构。②、在设设计联动动夹紧机机构时应应注意的问问题：(1)必必须设设置浮动动环节，，以补偿偿同批工工件尺寸寸偏差的的变化，，保证同同时且均均匀地夹夹紧工件件。(2)联联动夹夹紧一一般要要求有有较大大的总总夹紧紧力，，故机机构要要有足足够刚刚度，，防止止夹紧紧变形形。(3)工工件的的定位位和夹夹紧联联动时时，应应保证证夹紧紧时不不破坏坏工件件在定定位时时所取取得的的位置置。5．定定心夹夹紧机机构①、概念：定心夹夹紧机机构是是指能能保证证工件件的对对称点点(或或对称称线、、面)在夹夹紧过过程中中始终终处于于固定定准确确位置置的夹夹紧机机构。。②、特点：夹紧机机构的的定位位元件件与夹夹紧元元件合合为一一体，，并且且定位位和夹夹紧动动作是是同时时进行行的。。③、按其工工作原原理分分类：一种是是按定位位——夹夹紧元元件等等速移移动原原理来来实现现定心心夹紧紧的；；另一种种是按定位位——夹夹紧元元件均均匀弹弹性变变形原原理来来实现现定心心夹紧紧的机机构3.3数数控控加工工常用用夹具具3.3.1数数控控加工工夹具具简介介①、数数控机机床夹夹具必必须适适应特特点；数控机机床的的高精精度、、高效效率、、多方方向同同时加加工、、数字字程序序控制制及单单件小小批生生产的的。②、数数控机机床夹夹具的的新要要求：(1)推推行标标准化化、系系列化化和通通用化化；(2)发发展组组合夹夹具和和拼装装夹具具，降降低生生产成成本；；(3)提提高精精度；；(4)提提高夹夹具的的高效效自动动化水水平。。③、通通用夹夹具的的种种类：1．数数控车车床夹夹具数控车车床夹夹具分分类：：A、三爪自自定心心卡盘盘图优点：：可自自动定定心，，装夹夹方便便，应应用较较广，，缺点：：夹紧紧力较较小，，不便便于夹夹持外外形不不规则则的工工件B、四爪单单动卡卡盘图特点：：四个个爪都都可单单独移移动，，安装装工件件时需需找正正，夹夹紧力力大，，适用用于装装夹毛毛坯及及截面面形状状不规规则和和不对对称的的较重重、较较大的的工件件。C、花盘2．数数控铣铣床夹夹具图特点：装夹方方便，，应用用广泛泛，适适于装装夹形形状规规则的的小型型工件件3．加加工中中心夹夹具数控回回转工工作台台是各类类数控控铣床床和加加工中中心的的理想想配套套附件件数控回回转工工作台台分类类立式工工作台台、卧卧式工工作台台和立立卧两两用回回转工工作台台回转工工作台台可以以用来来进行行各种种圆弧弧加工工或与与直线线坐标标进给给联动动进行行曲面面加工工，及及实现现精确确的自自动分分度④、其其他的的数控控机床床夹具具A、拼拼装夹夹具、、B、组组合夹夹具、、C、可可调夹夹具和和数控控夹具具。3.3.2组组合合夹具具1．．组合合夹具具的概念：（（图a、b）组合夹夹具由一套套预先先制造造好的的不同同形状状、不不同规规格、、不同同尺寸寸的标标准元元件及及部件件组装装而成成。2．组组合夹夹具的的特点：优点：组合合夹具具的元元件精精度高高、耐耐磨，，并且且实现现了完完全互互换缺点：体积积较大大，刚刚度较较差，，一次次投资资多，，成本本高3．分类：组合夹夹具分分为槽槽系和和孔系系两大大类。。4．槽槽系组组合夹夹具(1)槽槽系组组合夹夹具的的规格格槽系组组合夹夹具分分大、、中、、小型型三种种规格格(2)组组合夹夹具的的元件件①基础件件（图a）②支承件件（图b）③定位件件④导向件件（图a）⑤夹紧件件（图b）⑥紧固件件⑦夹紧件件⑧合件⑨其他他新元元件和和合件件3．孔孔系组组合夹夹具图（1））元件定定位方方式：一面两两圆柱柱销定定位（2））特点：优点：允许许使用用的过过定位位；其其定位位精度度高，，刚性性比槽槽系组组合夹夹具好好，组组装可可靠，，体积积小，，元件件的工工艺性性好，，成本本低，，可用用作数数控机机床夹夹具缺点：组装装时元元件的的位置置不能能随意意调节节，常常用偏偏心销销钉或或部分分开槽槽元件件进行行弥补补。3.3.3拼拼装装夹具具概念：图拼装夹夹具：在成成组工工艺基基础上上，用用标准准化、、系列列化的的夹具具零部部件拼拼装而而成的的夹具具。固定零零点编编程：三个个加工工孔的的坐标标尺寸寸可用用机床床定位位孔1作为为零点点进行行计算算编程程浮动零零点编编程：选夹夹具上上方便便的某某一定定位孔孔作为为零点点进行行计算算编程程特点：有组合合夹具具的优优点，，比组组合夹夹具有有更好好的精精度和和刚性性，更更小的的体积积和更更高的的效率率，因因而较较适合合柔性性加工工的要要求，，常用用作数数控机机床夹夹具。。1．基基础元元件和和合件件2．定定位元元件和和合件件4．回回转过过渡花花盘3．夹夹紧元元件和和合件件组成拼拼装夹夹具的的元件件和合合件图a、b图a、b图a、b、c图a、b谢谢观观看!(a)支支承块块(b)钻钻套(a)支支承块块(b)钻钻套后盖零零件钻钻径向向孔的的工序序图后盖钻钻夹具具完全定定位示示例分分析在车床床上加加工通通孔磨平面面欠定位位示例例(a)长长销和和大端端面定定位(b)平平面和和两短短圆柱柱销定定位(a)大大端面面加球球面垫垫圈(b)大大端端面改改为小小端面面滚齿夹夹具1—压压紧螺螺母2——垫圈圈3—压压板4—工工件5—支支承凸凸台6——工作作台7—心心轴支承钉钉用可调调支承承加工工相似似件1—销销轴2—V形块块3—可可调支支承支承板板圆柱定定位销销(a)D＞3～10(b)D＞＞10～18(c)D＞18(d)带带套可可换定定位销销(a)间隙隙配合合心轴轴(b)过盈盈配合合心轴轴(c)花键键心轴轴圆锥销销定位位(左)粗粗基准准定位位(右)精精基准准定位位圆锥销销组合合定位位（a））V形形架对对中性性分析析（b））V形形架活动V形架架应用用一面两两孔组组合定定位削边销销的形形成削边销销结构构(a)d<3(b)d=3～50(c)d>50夹紧装装置组组成示示意图图1—气气缸2—连连杆3—压压板夹紧力力方向向对镗镗孔垂垂直度度的影影响(a)合合理(b)不不合理理夹紧方方向与与夹紧紧力大大小的的关系系（a））最合合理（（b））较合合理（（c）可可行（（d））不合合理（（e））不合合理（（f））最不不合理理夹紧力力方向向与工工件刚刚性关关系夹紧力力作用用点应应在支支承面面内(a)不不合理理(b)合合理夹紧力力作用用点应应在刚刚性较较好部部位(a)不不合理理(b)合合理理夹紧力力作用用点应应靠近近加工工表面面楔块夹夹紧钻钻