机械制造技术第二章 3-8

第二章机床夹具(jiājù)设计2.1概述(ɡàishù)2.2工件的定位2.3工件的夹紧2.4常见典型夹具精品资料2.1概述(ɡàishù)2.1.1机床夹具的定义(dìngyì)2.1.2机床夹具的作用2.1.3机床夹具的组成精品资料2.2工件(gōngjiàn)的定位2.2.1六点定位原理2.2.2工件的定位方式与定位元件(yuánjiàn)2.2.3定位误差精品资料2.2.1六点定位(dìngwèi)原理1支承点与定位元件(yuánjiàn)2完全定位与不完全定位3欠定位与过定位4.夹紧与定位精品资料工件(gōngjiàn)的六点定位精品资料1支承点与定位(dìngwèi)元件精品资料2完全(wánquán)定位与不完全(wánquán)定位精品资料定位(dìngwèi)方案分析精品资料3欠定位(dìngwèi)与过定位(dìngwèi)精品资料床头(chuánɡtóu)箱定位简图精品资料4.夹紧(jiājǐn)与定位磨平面(píngmiàn)工序定位分析精品资料2.2.2工件(gōngjiàn)的定位方式与定位元件1工件(gōngjiàn)以平面定位（1）工件(gōngjiàn)以毛面定位精品资料（2）工件(gōngjiàn)以光面定位精品资料（3）可调支承(zhīchénɡ)精品资料（4）自位支承(zhīchénɡ)精品资料（5）辅助(fǔzhù)支承辅助支承(zhīchénɡ)的应用精品资料辅助(fǔzhù)支承精品资料2工件(gōngjiàn)以内孔定位间隙(jiànxì)配合心轴精品资料圆锥(yuánzhuī)心轴精品资料定位(dìngwèi)销精品资料圆锥(yuánzhuī)销精品资料3工件以外(yǐwài)圆定位V型块精品资料4工件(gōngjiàn)以一组基准定位一面(yīmiàn)两孔定位精品资料一面(yīmiàn)一孔定位精品资料2.2.3定位(dìngwèi)误差1定位误差(wùchā)产生的原因2定位误差(wùchā)的分析与计算应用举例精品资料1定位误差(wùchā)产生的原因（1）由基准不重合误差(wùchā)引起的定位误差(wùchā)基准不重合引起的定位误差精品资料（2）由基准位置(wèizhi)误差引起的定位误差工件定位时，由于定位副（工件的定位基面与定位元件的工作(gōngzuò)表面）的制造误差引起定位基准相对位置的最大变动量，称为基准位置误差，以ΔJW表示。ΔDW＝ΔBC＋ΔJW精品资料2定位误差的分析(fēnxī)与计算（1）工件以平面定位（2）工件以内孔定位①基准孔与心轴（或定位销）任意(rènyì)接触②基准孔与心轴（或定位销）固定边接触（3）工件以外圆在V形块上定位精品资料用间隙配合心轴定位(dìngwèi)时的基准位置误差精品资料在V型块上定位(dìngwèi)的定位(dìngwèi)误差分析精品资料应用(yìngyòng)举例两孔定位计算(jìsuàn)实例如图2-23所示零件以一面两孔定位，其中一孔用圆销，直径尺寸为Ф12mm，一孔用菱形销，直径尺寸为Ф12mm，两孔的直径尺寸为Ф12mm，其中心距为80±0.04mm，两定位销为垂直放置，试计算工件定位时所产生的最大转角误差。解：△DW1＝（TD1+Td1+X1min）/2＝（0.027+0.011+0.006）/2＝0.022对菱销孔△DW2＝（TD2+Td2+X2min）/2＝（0.027+0.011+0.032）/2＝0.035因为tg△θ＝（△DW1+△DW2）/L所以Δθmax＝tg-1[（△DW1+△DW2）／Lmax]＝tg-1（0.057/80.04）＝2′27″故此工序工件定位时所产生的最大转角误差为2′27″。精品资料2.3工件(gōngjiàn)的夹紧2.3.1夹紧力的确定(quèdìng)2.3.2典型夹紧机构精品资料2.3.1夹紧(jiājǐn)力的确定1夹紧力的作用点2夹紧力的方向(fāngxiàng)3夹紧力的大小精品资料1夹紧(jiājǐn)力的作用点（1）夹紧力的作用点应保证工件夹紧后定位稳定，不得(bude)破坏工件的定位。夹紧力作用点分布位置对比精品资料用辅助支承(zhīchénɡ)承受夹紧力精品资料（2）夹紧力的作用点应保证工件夹紧后所产生(chǎnshēng)的变形最小（3）夹紧力的作用点应保证工件夹紧后在加工时所产生(chǎnshēng)的振动要小夹紧(jiājǐn)力作用点与变形精品资料2夹紧(jiājǐn)力的方向(1)夹紧力的方向应使工件的定位(dìngwèi)基面与定位(dìngwèi)元件接触良好夹紧力方向与保持正确定位的关系精品资料（2）夹紧力的方向(fāngxiàng)应与工件刚度最大的方向(fāngxiàng)相一致，有利于减小工件的夹紧变形。夹紧(jiājǐn)力方向与工件刚性关系精品资料（3）夹紧力的方向应尽量与切削力、工件(gōngjiàn)重力的方向相一致，利用支承反力来平衡切削力，这将有利于减小夹紧力。精品资料3夹紧(jiājǐn)力的大小在确定夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚性系统(xìtǒng)，并视工件在切削力、夹紧力、重力、惯性力等力的作用下，处于静力平衡状态，然后列出力的平衡方程式，即可求出理论夹紧力，其中切削力是计算夹紧力的主要依据。计算出理论夹紧力后，为使夹紧可靠，应乘以安全系数，作为实际所需的夹紧力。即：Q＝K．Q′式中：Q′－计算出的理论夹紧力Q－实际所需的夹紧力K－安全系数，一般为1.5～3粗加工时，一般取K＝2.5～3；精加工时，一般取K＝1.5～2精品资料2.3.2典型夹紧(jiājǐn)机构1斜楔夹紧机构(jīgòu)2螺旋夹紧机构(jīgòu)3偏心夹紧机构(jīgòu)4定心夹紧机构(jīgòu)精品资料1斜楔夹紧(jiājǐn)机构斜楔夹紧(jiājǐn)机构精品资料(1)夹紧力的计算Q＝W.tgφ2+W.tg（α+φ1）则W＝Q／[tgφ2+tg（α+φ1）]式中：α－斜楔的斜角(xiéjiǎo)φ1－斜楔与夹具体之间的摩擦角φ2-斜楔与工件之间的摩擦角精品资料斜楔夹紧(jiājǐn)受力分析精品资料(2)自锁条件α≤φ1+φ2一般φ1＝φ2＝5°～7°，则α≤10°～14°为确保夹紧机构(jīgòu)的自锁性能，通常取α＝5°～8°。当用气动或液压等装置实现斜楔夹紧时，其斜角不受限制。精品资料(3)斜楔夹紧机构(jīgòu)的特点：①增力作用好。②夹紧行程小。③当斜角α≤φ1+φ2时，具有自锁性。④手动夹紧效率低。精品资料2螺旋(luóxuán)夹紧机构（1）单螺旋(luóxuán)夹紧精品资料螺杆(luóɡǎn)受力分析精品资料螺纹端部与工件（A或压脚）的当量摩擦半径(bànjìng)、螺纹与螺钉的当量摩擦角计算公式精品资料(2)螺旋(luóxuán)压板夹紧机构螺旋压板夹紧(jiājǐn)机构精品资料钩形压板(yābǎn)精品资料快速螺旋夹紧(jiājǐn)机构精品资料3偏心(piānxīn)夹紧机构精品资料（1）偏心(piānxīn)夹紧原理精品资料圆偏心夹紧(jiājǐn)工作原理精品资料（2）几何(jǐhé)特性h＝O1X－O1M＝R－e.cosγαx＝arctg（O2M/h）＝arctg[e.sinγ／（R－e.cosγ）]精品资料圆偏心几何(jǐhé)关系精品资料（3）偏心轮设计①偏心量e＝hBC/（cosγB－cosγC）设计时通常取γB＝45°，γC＝135°，则e＝hBC/1.414②偏心轮直径偏心量确定后，偏心轮直径主要取决于自锁条件(tiáojiàn)。tgαmax＝e/R＝2e/D≤tgφ1＝μ1③夹紧力的计算精品资料圆偏心(piānxīn)夹紧力精品资料4定心夹紧(jiājǐn)机构定心夹紧(jiājǐn)示意图精品资料(1)定位－夹紧元件以等速移动(yídòng)来实现定心夹紧精品资料(2)定位－夹紧(jiājǐn)元件靠弹性变形来实现定心夹紧(jiājǐn)精品资料鼓膜(gǔmó)夹具精品资料精品资料2.4常见典型(diǎnxíng)夹具2.4.1车床(chēchuáng)夹具2.4.2钻床夹具2.4.3镗床夹具2.4.4铣床夹具精品资料2.4.1车床(chēchuáng)夹具精品资料2.4.2钻床(zuànchuáng)夹具1.钻套（1）固定(gùdìng)钻套精品资料（2）可换钻套精品资料（3）快换钻套精品资料（4）特殊(tèshū)钻套精品资料2，钻套设计(shèjì)的主要参数（1）钻套尺寸及公差①钻套孔径的基本尺寸d，应等于所引导刀具的最大极限尺寸。②钻套孔径与所引导刀具的配合，当引导刀具的切削部分时，应按基轴制选取，这是因为刀具为标准尺寸，当引导刀具的导向部分时，可按基孔制选取。（2）钻套的高度尺寸H钻套的高度尺寸H也就是导向长度尺寸，其大小应适宜。当H较大时，导向性好，但摩擦磨损大，当H较小时，导向性又不好。一般选取H＝（1～1.25）d，当孔的精度要求较高，或孔径尺寸较小时，系数取大值，反之系数取小值。图2-50特殊钻套（3）排屑空间尺寸h排屑空间尺寸h是钻套底部与工件间的空隙尺寸，其大小应适宜。当h过小时，则排屑困难，有碍装卸工件，当h过大时，钻头容易引偏，影响导向精度。一般按经验数据选取：加工铸铁时，h＝（0.3～0.7）d，加工钢件时，h＝（0.7～1.5）d，精加工的系数取小值，粗加工的系数可取大值。精品资料钻套高度(gāodù)及间隙精品资料3，钻模板钻模板是专门安装(ānzhuāng)钻套用的，按其与夹具体的连接方式可分为以下四种形式：（1）固定式钻模板精品资料（2）铰链(jiǎoliàn)式钻模板精品资料（3）分离式钻模板(múbǎn)精品资料（4）悬挂(xuánguà)式钻模板精品资料2.4.3镗床(tángchuáng)夹具精品资料1.镗套固定式镗套精品资料两种回转式镗套结构图精品资料常用(chánɡyònɡ)内滚式镗套精品资料常用(chánɡyònɡ)外滚式镗套精品资料2导向支架与底座导向支架上安装有镗套，加工时要承受切削力，底座要承受镗模所有元件的重量及加工时的切削力，都必须具有足够的刚度，设计时应注意：（1）导向支架与底座两者应分别设计，不宜铸成一个整体，否则结构工艺性差。（2）导向支架上不应设置夹紧机构(jīgòu)或承受夹紧反力，否则支架会受力变形，影响导向精度。当夹紧力与主轴轴线垂直时，不存在这一问题，当夹紧力与主轴轴线平行，需通过支架对工件进行夹紧时，应在支架上开孔，使夹紧力从孔中穿过。（3）底座上安装各元件的相接触表面，应设计为凸出表面，以减少加工量。（4）底座上应设计找正基面，以方便安装镗模。（5）底座上应设计起吊孔或设置起吊环，以方便吊装镗模。（6）导向支架与底座的连接，一般用螺钉进行紧固，用锥销进行定位。精品资料3导向支架的布置方式（1）单面前导导向支架布置在镗刀的前面，镗杆与主轴为刚性(ɡānɡxìnɡ)连接，主要用于加工D＞60mm，L＜D的通孔，或小型箱体上单向排列的同轴线通孔。（2）单面后导导向支架布置在镗刀的后面，镗杆与主轴为刚性(ɡānɡxìnɡ)连接，主要用于加工盲孔或D＜60mm的孔。按L与D的比值大小，可分为两种类型：①当L与D的比值小于1，镗杆导向部分的直径d可大于镗孔直径D，刚度好，易保证加工精度。②当L与D的比值大于1，镗杆导向部分的直径d应小于镗孔直径D，这样有利于缩短镗杆长度和镗孔时镗杆的悬伸量。此时镗套上应设计引刀槽。（3）单面双导两个导向支架均布置在镗刀的后面，镗杆与主轴为浮动连接，为了保证导向精度，应限制镗杆的伸出长度，即L1＜5d，另外设计时取L≥（1.25～1.50）L1，H1＝H2＝(1～2)d。（4）双面单导导向支架分别布置在工件的两侧，镗杆与主轴为浮动连接，主要用于加工L＞1.5D的通孔，或处于同一轴线上的一组孔，且孔间距或同轴度要求较高的场合。（5）在工件的两侧分别布置两个导向支架，镗杆与主轴均为浮动连接，主要用于孔的加工精度要求较高，需同时从两面进行镗孔的场合。精品资料单面前(miànqián)导向镗孔示意图精品资料单面后导向(dǎoxiànɡ)镗孔示意图（l<D）精品资料单面后导向(dǎoxiànɡ)镗孔示意图精品资料单面双导向(dǎoxiànɡ)镗孔示意图