新编机械制造工艺学第六章机床夹具设计课件.ppt
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1、2022-8-13 第一节机床夹具概述第一节机床夹具概述 一、机床夹具及组成 完成工件安装的工艺装备称为夹具。例:加工平面对工艺装备的要求第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计2022-8-13(1)保证上与下面平行(2)保证工件不动机床夹具的组成(图61)1.定位元件与工件定位基准配合。图中为“一面两销”(N面)2.夹紧装置用于夹紧工件,图中为螺栓,螺母,压板3.对刀元件确定刀具与夹具的相对位置,图中为对刀块(配合塞尺)2022-8-132022-8-13 4.连接元件保证夹具与机床的相对位置,图中为定位键等。5.夹具体 6.其它元件。二、机床夹具分类 1.通用夹具:卡盘,顶夹,虎钳,分度头等
2、。2.专用夹具 专为某工件某工序专门设计。2022-8-133.可调夹具、成组夹具可加工结构相似的各种零件,可应用于成组加工工艺中。4.组合夹具由一套标准化的夹具元件,按要求拼装而成,组合夹具站(或中心)的支持。5.随行夹具用于自动线或柔性制造系统。工件安装在该夹具上,运输装置把夹具输送往各个机床,并在各机床上定位和卡紧夹具。各工序加工全部完成后,卸下工件。其它分类方式:按机床分类,按动力源分类等。2022-8-13三、机床夹具的功用(1)保证加工质量(精度)(2)缩短辅助时间,一般有T基+T辅75%T单(3)扩大机床使用范围(4)改善劳动条件2022-8-13第二节工件在夹具的定位一、常用定
3、位方法与定位元件1.工件以平面定位(1)固定支承(图62)支承钉、支承板(2)可调支承(图63)在一批零件的加工过程中,其作用同固定支承(即每批毛坯调整一次)(3)自位(浮动支承)限制1个自由度。多点支承,支承稳定性,刚性好。(图64)(4)辅助支承(图65)不限制自由度,可增加稳定性和刚性(夹紧后支承,且不破坏原定位)2022-8-132022-8-132022-8-132022-8-132022-8-13 (二)工件以圆柱孔定位1、心轴(限制4-5个自由度)图66刚性心轴:过盈、间隙、小锥度可涨心轴:弹性、液塑、自定心2、定位销(限制1-3个自由度)图67、8圆柱(2个)菱形(1个)锥销(
4、3个)2022-8-132022-8-132022-8-132022-8-13 (三)工件以外圆表面定位1、定心定位(与孔相同)(图69)2022-8-132、支承定位(V型块)角:60度、90度、120度。(图610)2022-8-13V型块主要设计参数T检验心轴中心高(V型块零件图上需标注)D由工件确定N,H参照标准选定(或经验公式计算)=90度时,T=H+0.707D-0.5NV型块的设计标准GB2208-80(尺寸、材料、热处理等。)22sin21tgNDHT2022-8-13(四)工件以其它表面定位(图611、12)锥度心轴,渐开线齿面等。(五)定位表面的组合形式(图613)2022
5、-8-13 2022-8-13 2022-8-13二、定位误差的计算1.定位误差工序基准在加工尺寸方向的最大变动量。定=不+位置不基准不重合误差。工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向的最大变动量。位基准位置误差。定位基准制造误差。2022-8-13 定位误差分析举例:2022-8-13加工孔A A1:基准重合 不=0(定)A1=位A1=2 tgT(箱体表面误差)A2:基准不重合,认定为位=0(精加工顶面)(定)A2=不A2=TL2加工孔B B1:基准不重合,不B1=TL1,位B1=2H tgT(定)B1=不B1+位B1=TL1+2H tgT B2:(定)B2=02022-8-132.用几何方法
6、计算定位误差 画出定位简图 画出工件变动的极限位置,根据几何关系求解(工序尺寸方向的最大变动量)例6-2孔与销间隙配合,工序基准为孔心时的定位误差计算。(图617)第一种情况:孔与销可在任意边接触(销垂直安放,a图)定位基准为孔的中心线,基准重合;不=0位=孔与销的配合与公差2022-8-132022-8-13 321min21max21001dDminmax dDdw1孔公差TD/23销公差Td/22最小配合间隙,min/2(按极值法计算)2022-8-13第二种情况:孔与销在固定边接触(销水平安放)(销水平放置时,工件自重使销的上母线与孔的上母线单边接触。)工序基准为孔心时,定位基准为孔的
7、一条母线,不0 O1 孔小时的中心线位置 O2 孔大时的中心线位置 O销的中心线位置2022-8-13TDDDdw21min)max(210021定位与销的直径无关。(Td只与O的位置 有关)210000 或2022-8-13例:工件以一面两孔定位(图6-18),限制自由度分析:平面销1限制销2限制 所以 向过定位消除过定位的方法方法1减小销2直径YXZ,YX,ZX,X2022-8-132022-8-13入上图所示:孔中心距最大值 销中心距最小值孔径最小值:D1,D2销径最大值:d1=D1-1min,d2=D2-2min考虑:2min及1min缺点:限制 方向的定位误差增大lkLL21lxLL
8、21lxlkTTDd2max2min1min22maxlxlkTTDdZ2022-8-13方法2采用菱形销,如图618。优点:转角定位误差小b菱形销宽度菱形销的设计步骤(尺寸标准化,表61)(1)确定两销中心距尺寸及其公差(Tlk为已知)(2)按孔的最小尺寸确定圆柱销基本尺寸,其公差一般取g6或f7。(3)确定菱形销:按公式6-2计算,按表6-1选取b,其公差一般取h6或h7。min1min22lxlkTTDb2022-8-13例6-1 按图6-1设计两销定位的有关尺寸。解:1)选取LX=570.02(工作孔距 570.06)2)选取圆柱销:d1=42.6 g6 (工件大孔定位)3)按表6-1
9、选取菱形销 b=4,4)按 公 式(6 2)计 算 最 小 配 合 间 隙2min=0.03 5)按公差h6 得到 d2=15.30.030 0.0412022-8-132022-8-13一面两孔定位时的定位误差(图618)2022-8-13销1限制方向 销2限制方向 min1max1min111dDTTdDdwx)2(min2max2max1max1LdDdDarctgdwdwxdwy2022-8-13 例6-3图6-1所示夹具的解:1.工序尺寸公差及技术要求槽深槽中心线与轴线夹角 槽中心平面过大孔轴线 2.各方向定位误差的计算4.002.330452022-8-13 平面定位误差(与槽深相
10、关)dw=不=T14.3=0.1 mm角度定位误差(与45夹角相关)方向位误差(与槽中心平面过大孔轴线相关)dw=位=D1max-d1min =0.1+0.025=0.125 mm8)572041.01.0025.01.0arctan(dwYX、2022-8-13 (二)用微分法计算定位误差外圆在V型块上定位的定位误差(1)工序基准为中心线时,尺寸H 的定位误差dwH 建立几何关系式(图619)2022-8-132sin22dsimOBOA2022-8-13对关系式求全微 用微小增量(公差)代替微分)(242cos)(221)(dsimdddsimOAdTsimdsimTdwd)2(42cos
11、.2222022-8-13忽略V型块的角度误差(角度误差为定值)(2)不同工序基准时,尺寸H1、H2 定位误差(3)键槽中心线对称度的定位误差 dw=022simTdwdH21)(dHTdwdw下母线22)(dHTdwdw上母线2022-8-13注:定位误差与加工方法 1)当采用夹具安装调整法加工时(对刀块、塞尺对刀),应计算定位误差。2)当采用试切加工(试切测量试切)时,不考虑定位误差。3)数控机床加工,当采用夹具安装调整法加工时,同样应考虑定位误差的影响。2022-8-13第三节工件夹紧第三节工件夹紧一、对夹紧装置的要求1夹紧时保证定位时的状态2夹紧安全可靠3夹紧操作方便、省力、安全4结构
12、合理、力求简单、紧凑、标准化 夹紧机构设计的核心:夹紧力2022-8-13二、夹紧力的确定夹紧力三要素:大小、方向、作用点1.夹紧力方向的选择(1)垂直于主要定位基准面(不破坏定位)图6-202022-8-13(2)与工件刚度最大方向一致(工作变形最小)图6-212022-8-13(3)与受力方向一致(夹紧力最小)图2-20图(b)中的定位块起到了止动块的作用。2022-8-13 其它夹紧力方向与切削力方向的选择举例其它夹紧力方向与切削力方向的选择举例 钻削时的轴向切削力Fz起到夹紧力的作用,此时夹紧力Fj的作用只是防止工作振动。(切入、切出时除外)F夹F切GGGF夹F夹F切F切2022-8-
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