《机械制造技术基础》第三章-夹具课件.ppt

1、1 一、概 述机床夹具在机床上用于装夹工件或引导刀具的装置。1.1.夹具的组成（1 1）定位元件（2 2）夹紧元件（3 3）导向元件（钻套、对刀块）（4 4）夹具体 此外有连接元件、分度机构、操作元件等。22.2.机床夹具的分类按使用特点分：（1 1）通用夹具（2 2）专用夹具（3 3）成组夹具（4 4）组合夹具 （5 5）随行夹具按使用机床分：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具按动力源分：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等33.3.机床夹具的功用（1）保证加工精度 零件加工精度包括尺寸精度、几何形状和表面相互 位置精度。夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。（

2、2）提高生产率，降低生产成本 快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短 辅助时间，提高了成品率，降低了成本。（3）扩大机床的加工范围 如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。（4）减轻工人劳动强度4 二、工件在夹具中的定位工件定位目的：使同批工件在机床或夹具上有正确位置工件的定位方法 (1)(1)直接找正定位 效率低，适于单件小批生产和定位精度要求较高的情况 (2)(2)划线找正定位 适于单件小批生产或毛坯精度较低、大型工件粗加工 (3)(3)夹具中定位 效率高，易保证质量，广泛用于批量生产5 2.工件在夹具中的定位 (1)(1)六点定位原理 未定位工件在空间有六个自由度，定位就是限制其自由度

3、。合理布置六个定位支承点，使工件上的定位基面与其接触，一个支承点限制工件一个自由度，使工件六个自由度被完全限制，在空间得到唯一确定的位置，此即六点定位原理。6 实际中一个定位元件可体现一个或多个支承点，视具体工作方式及其与工件接触范围大小而定定位与夹紧的区别：定位是使工件占有一个正确的位置，夹紧是使工件保持这个正确位置。(2)(2)完全定位与不完全定位工件的六个自由度被完全限制的定位称完全定位，允许少于六点的定位称为不完全定位。都是合理的定位方式。7 考虑定位方案时，先分析必须消除哪些自由度，再以相应定位点去限制。8(3)(3)欠定位与过定位工件应限制的自由度未被限制的定位，为欠定位，在实际生

4、产中是绝对不允许的。工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的定位称为过定位或重复定位。一般来说也是不合理的。9 过定位造成的后果：（1 1）使工件或夹具元件变形，引起加工误差；（2 2）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销）过定位一般是不允许的，但在精加工时也可看到。10消除过定位及其干涉的途径：1.1.改变定位元件结构，消除对自由度的重复 限制，如长销改成短销；2.2.提高工件定位基面之间的位置精度，提高 夹具定位元件之间的位置精度，减少或消 除过定位引起的干涉，精加工时可增加刚 度和定位稳定性。113.常见定位方法与定位元件(1)(1)工件以平面定位1)1)固定支承（支承钉、支承

5、板）123.常见定位方法与定位元件 (1)(1)工件以平面定位1)1)固定支承（支承钉、支承板、定位分析）132)2)可调支承 多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批 毛坯误差143)3)自位支承支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应，一般只限制一个自由度，即一点定位。154)4)辅助支承 在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度，主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。16(2)(2)工件以圆孔定位 1 1）定位销 分固定式和可换式，圆柱销和菱形销172 2）圆锥销 常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度 183 3）定位心轴 主要用于盘套 类零件的定位圆孔定位分析19(3)(3)工件以

6、外圆表面定位 1 1）定位套筒 202 2）半圆定位座 常用于大型轴类工件的定位213 3）V V形块定位 结构尺寸已标准化，斜面夹角有60609090120120224 4）外圆定心夹紧 三爪卡盘、双V V形铁定心夹紧、弹簧夹头外圆定位分析23(4)(4)工件以其它表面定位圆锥孔定位分析24(5)(5)组合表面定位 1 1）一个平面和与其垂直的两个孔组合25这种定位属于过定位26解决办法是：将销2 2做成削边销 272 2）一平面和与其垂直的两外圆柱面组合283 3）一孔和一平行于孔中心线的平面组合294.定位误差的分析计算 定位误差概念 指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准（或工序 基

7、准）在加工尺寸方向上的最大变动量，以d dw w 表示。成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动的行程调定后不再变动，可认为加工面的位置是固定的。但因一批工件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上均存在差异，所以定位后各表面有不同的位置变动。工序基准的位置变动将对加工精度有直接影响30 定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差1 1）基准不重合误差jb 其大小等于设计基准与定位基准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。一次安装加工两孔A和B，孔B在X方向定位基准C与设计基准A不重合，基准不重合误差为联系尺寸22的公差0.2312 2）基准位移误差jw 是指工件的定位基准在加工尺寸方 向

8、上的变动量。由工件定位面和夹具定位元件的制造误差 以及两者之间的间隙所引起。32 常见定位方式定位误差计算(1)(1)以平面定位时的定位误差计算(2)(2)以圆孔定位时的定位误差计算平面度误差很小，定位副制造不准确误差可忽略，所以定位误差主要由基准不重合引起。工件孔与定位心轴无间隙配合，不存在定位副制造 不准确误差，定位精度较高。工件单向靠紧定位，如定位心轴水平放置，或在夹 紧力作用下单向推移工件靠紧定位。33定位心轴水平放置单向推移工件靠紧定位34A孔 Dmax=D+TD Dmin=D 轴 dmax=d dmin=d-Td O1Omax=OA-O1A=(D+TD)/2-(d-Td)/2 O1

9、Omin=D/2-d/2 因基准位移造成的加工误差为：jw=O1Omax-O1Omin=(TD+Td)/235 工件进行回转加工孔 Dmax=D+TD Dmin=D 轴 dmax=d dmin=d-Td影响同轴度的基准位移误差为：jw=O1Omax=OA-O1A=(D+TD)/2-(d-Td)/2=(TD+Td+Xmin)/2A36 工件孔与垂直放置的心轴间隙配合 jw=TD+Td+Xmin37(3)(3)以外圆定位时的定位误差计算工件在V形块上定位 定位误差分析：a)定位误差d 随毛坯误差Td 的增大而增大；b)定位误差d 随V形块夹角 增大而减小，但稳定性变差；c)定位误差d 与工序尺寸标

10、注方式有关，d2 d1 d3 工序尺寸以H3标注，其定位误差为：d3=B1B2=O2B2+O1O2-O1B1 =sin21Td2d-Td2 d2+sin21Td2 1 工序尺寸以H2标注，其定位误差为：d2=A1A2=A1O1+O1O2-A2O2 =d2+Td2sin21d-Td2sin21Td2+1 工序尺寸以H1标注，其定位误差为：d1=O1O2=O1C-O2C =d2sin21d-Td2sin21sin21Td238(4)(4)以一面两销定位时的定位误差计算 1）在平面内任意方向的位移误差 孔O1中心偏移在直径为dw1 圆内，dw1=TD1+Td1+X1min 孔O2在X方向偏心与孔O1

11、相同（不限位），为dw1 在Y方向偏心在直径为dw2，dw2=TD2+Td2+X2 min 2）转角误差 =arctan(TD1+Td1+X1min+TD2+Td2+X2 min)/2L 要减小角度定位误差，提高孔销精度，减小配合间隙；增大孔（销）中心距39保证加工精度实现的条件 若规定工件的加工允差为工件，以夹具表示与采用夹具有关的误差，以加工表示除夹具外与工艺系统其它因素（如机床误差、刀具误差、受力受热变形等）有关的加工误差，为保证工件的加工精度要求，必须满足误差计算不等式 ：工件夹具加工 制订夹具公差时，应保证夹具的定位、制造和调整误差 的总和不超过零件公差的三分之一。40 三、工件在夹

12、具中的加紧1.1.夹紧装置的组成及基本要求组成（1）力源装置（2）中间传力机构（3）夹紧元件作用1 1）改变作用力的方向；2 2）改变作用力的大小；3 3）使夹紧实现自锁。1 1）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置；稳2 2）夹紧力大小要适当；牢3 3）夹紧动作要迅速、可靠；快4 4）结构紧凑，易于制造与维修。基本要求412.2.夹紧力的确定必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点 (1)(1)夹紧力方向的确定 1 1）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面 42 2 2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小43 3 3）夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能小44 ()夹紧力作用点的确定 1 1）夹

13、紧力应作用在刚度较好部位45 2 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3 3）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面46()夹紧力大小的估算 夹紧力的大小根据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关系具体计算，并乘以安全系数K，一般精加工K=1.52 2，粗加工K=2 2.53。473.3.常用夹紧机构（1）斜楔夹紧机构48以斜楔为研究对象，夹紧时根据静力平衡原理，有 FQ=F1+FRX F1=FJ tan1 FRX=FJ tan(2)FJ=FQ/tan1tan(2)设1=2=，当10，可用下式近似计算FJ=FQ/(tan2)夹紧力FQ去除，斜楔受到F1、FRX作用，要能自锁

14、，必须满足下式 F1 FRX F1=FJ tan1 FRX=FJ tan(2)tan1 tan(2)即 1 (2)或 1 2一般1=2=57，故当1014时自锁，一般取=6849 斜楔夹紧的特点：1 1）有增力作用，扩力比 i=FJ/FQ，约等于3 3；2 2）夹紧行程小,h/s=tan，故 h 远小于 s；3 3）结构简单，但操作不方便。主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。50（2）偏心夹紧机构常见的偏心轮压板夹紧机构51 1 1）圆偏心夹紧原理及其几何特性 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 0，P处升角最大。52 2 2）圆偏心夹紧的自锁条件 P P点夹

15、紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁 自锁条件 p 1 12 2 tanp=2e/Dtanp=2e/Dp 为安全起见取1 1=0=0 2e/D 2e/D 2 22 2,取2 2=0.1=0.1 0.15,0.15,D/e14 D/e142020自锁,D/e D/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作 可靠性53 3 3）圆偏心夹紧的夹紧力 543 3）圆偏心夹紧的夹紧力 M=P l=Q1 或Q1 P l/因为p很小，Q1Q1cosp=FQ 根据斜楔夹紧原理，得P P点产生的夹紧力为QFJ P l/(tan(tan1 1+tan+tan（p p2 2）一般取 l=(22.5)D，D/2 扩力比约

16、为1212131355 4 4）圆偏心的夹紧行程 确定夹紧行程hPE需考虑如下因素：夹紧工件尺寸公差、装卸间隙、夹紧变形及磨损贮备量等 hPET+间+贮偏心距e为 e=hPE/(cosP-cosE)若取P P点左右各4545圆弧作为工作段，则 e=hPE/(cos 4545-cos 135 5)=hPE/1.1414 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。56（3）螺旋夹紧机构螺旋夹紧特点：1 1）结构简单，自锁性好，夹紧可靠；2 2）扩力比约为80,80,远比斜楔夹紧力大；3 3）夹紧行程不受限制；4 4）夹紧动作慢，辅助时间长，效率低57（

17、4）其它夹紧机构1）螺旋压板夹紧机构582）螺旋定心夹紧机构593）联动夹紧机构604）多件夹紧机构61（5）夹紧动力装置气动、液压、电磁、真空等气液压组合夹紧62 四、夹具的连接元件、对刀装置和引导元件1.1.连接元件63642.2.对刀装置653.3.引导元件66676869 五、常见机床夹具（1）钻床夹具70 71（2）铣床夹具72（3）车床夹具73（4）成组夹具74（5）组合夹具75（6）随行夹具767778提问与解答环节Questions And Answers谢谢聆听 学习就是为了达到一定目的而努力去干,是为一个目标去战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard,Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal