Transcript 25.26机床夹具
第10章 机床夹具 机床夹具 授课班级 机电（3+2）1102 学习目标 授课时间 2012-6-8（1、2) 2012-6-11 (1、2) 学时 4 1.明确机床夹具的分类和组成 2.掌握工件的定位方法及定位元件 3.正确分析夹具的定位误差 4.具有选择加紧动力源装置的能力 学习内容 11.1 概述 11.2 工件在夹具中的定位 11.3 定位误差 11.4工件在夹具中的加紧 教学过程组织与方法 1.概述（10分钟）—讲解 2.工件在夹具中的定位（70分钟） —讲述、互动 3.定位误差 （60分钟） —讲解、讨论 4.工件的加紧（20分钟） —讲解 第10章 机床夹具 11.1 概 述 第11章 机床夹具 在机械加工中，为了保证工件加工精度，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。 11.1.1机床夹具的分类 1. 从使用机床的类型来分 :车床夹具、磨床夹具、钻床夹具 （又称钻模）、镗床夹具（又称镗模）、铣床夹具等。 2.从专业化程度来分 :通用夹具,专用夹具,成组夹具,组合夹 具,随行夹具。 3．从用途来分 :机床夹具、装配夹具和检验夹具等。 4．从动力来源来分 :手动夹具、气动夹具、液压夹具、气 液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具、自紧夹具（靠 切削力本身夹紧）等。 第10章 机床夹具 11.1.2 机床夹具的组成 1．定位元件 2．夹紧装置 3．导向元件和对刀装置 4．连接元件 5．夹具体 6．其它装置或元件 • 1-钻套，2-钻模板 • 3-螺母，4-开口垫圈 • 5-定位销，6-夹具体 第10章 机床夹具 • 11．1．3 机床夹具的作用 • 1.保证加工质量； • 2.提高生产率，降低生产成本； • 3.减轻劳动强度； • 4.扩大机床的工艺范围。 第10章 机床夹具 11．2 工件在夹具中的定位 11．2．1 工件的装夹方法 工件的装夹包含两方面的内容：一是定位，二是夹紧. 1．找正装夹法:是按工件的有关表面或专门划出的线痕作 为找正依据，用划针或千分表，逐个地找正工件相对于 刀具及机床的位置，然后把工件夹紧。 2．夹具装夹法:夹具装夹法是靠工件的定位基准面与夹具 上定位元件的定位表面相接触，实现工件的迅速定位， 并使其夹紧。 第10章 机床夹具 11．2．2 工件定位的基本原理 x 1．六点定位原则:工件在直角坐标系中有六个自由度， 即 y z 如图11-2所示 y z x 夹具用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由 度，即用一个支承点限制工件的一个自由度的方法，使 工件在夹具中的位置完全确定。这就是六点定位规则。 第10章 机床夹具 应用工件“六点定位原则”分析定位时，应注意以下几点： （1）定位支承点与工件定位基准面要始终保持接触，才 能起到限制自由度的作用。 （2）分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。 不要把“定位”和“夹紧”两个概念相混淆。 （3）定位支承点是由定位元件抽象而来。在夹具中，定 位支承点是通过具体的定位元件体现的。某个具体的定位 元件可转化为几个定位支承点，要结合其结构来分析。支 承点的分布方式与工件的形状有关。 工件定位基准按其所限制的自由度可分为： 主要定位基准 面、导向定位基准面、止推（或防转）定位基准面。 第10章 机床夹具 2．工件定位中的几种情况 （1）完全定位。工件的六个自由度 全部被限制的定位，称为完全定位。 （2）不完全定位。根据工件的加工 要求，并不需要限制工件的全部自 由度，这样的定位，称为不完全定 位。 （3）欠定位。根据工件的加工要求， 应该限制的自由度没有完全被限制 的定位，称为欠定位。 （4）过定位。同一个自由度被几个 支承点重复限制的情况，称为过定 位（也称重复定位、超定位）。看 它对加工所起的后果来判断过定位 是否允许。 第10章 机床夹具 典型定位元件所能限制的自由度 : 第10章 机床夹具 第10章 机床夹具 第10章 机床夹具 第10章 机床夹具 11．2．3 常见定位方式及其所用定位元件 1．以平面为定位基准的定位元件 常用的定位元件有：固定支承、可调节支承、自位（浮 动）支承和辅助支承等。除辅助支承外，其余均对工件 起定位作用。 （1）固定支承。固定支承分为支承钉和支承板两种形式. 第10章 机床夹具 • （2）可调支承。可调支承是指支承钉的高度可以进行调 节。 第10章 机床夹具 • （3）自位支承。自位支承又称浮动支承，如图11-8所示， 多用于毛面定位。 第10章 机床夹具 （4）辅助支承。辅助支承不起定位作用。 第10章 机床夹具 2．圆孔定位基准的定位元件 常用的定位元件有：定位销和定位心轴等。一般为孔 与端面定位组合使用。（1）定位销。定位销主要用于 零件上的中小孔定位，一般直径不超过50mm。 第10章 机床夹具 圆锥销组合定位 第10章 机床夹具 • （２）定位心轴。 定位心轴主要用于盘套类工件的定 位。 第10章 机床夹具 3．外圆定位基准的定位元件:常用的定位元件有：Ｖ形 块、定位套筒、半圆孔和锥套定位等。 （１）Ｖ形块。常用Ｖ形块的结构如图所示， 第10章 机床夹具 第10章 机床夹具 （２）定位套筒 （３） 半圆孔支承座和定位锥套 第10章 机床夹具 4．组合定位基准的定位元件 组合定位的方式很多，最常用的就是以“一面两孔”作为 定位基准，相应的定位元件是支承板和两定位销（或其中 一个为削边销），俗称“一面两销”定位.除了上述各种典 型表面的定位方式以外，还有以工件的某些特殊表面（如 工件的Ｖ形导轨面、燕尾导轨面、齿表面、螺纹表面、花 键表面等）为定位基准的定位方式。 第10章 机床夹具 第10章 机床夹具 11．3 定位误差 • 工件按六点定位原则定位后，它在夹具中的位置就已被确 定，然而由于某种原因，仍会使工序基准产生位置偏差。 我们把工序基准在加工尺寸方向上产生的最大位置变动量， 称为定位误差，用ΔD表示。 • 在加工中，因为影响加工精度的因素有多种，例如机床、 夹具、刀具、量具本身的精度以及工艺系统受力变形、受 热变形等等，其定位误差只是加工误差的一部分，所以在 分析定位方案时，一般限定定位误差不超过工件加工公差 Tg的三分之一。 工件定位基准不准确 定位基准位移误差 定位误差 夹具定位元件不准确 定位基准与设计基准不重合误差 第10章 机床夹具 • 11．3．1 产生定位误差的原因 • 1．基准位移误差 • 由于定位副的制造误差或定位副配合间隙所导致的定 位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，称为基准位 移误差，用ΔY表示。 1 Y OO1 H 2 H1 Dmax d min 2 第10章 机床夹具 2．基准不重合误差：由于工序基准与定位基准不重合所 导致的工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最 大变动量，称为 基准不重合误差，用ΔB表示。 1 B B1 B2 H 2 H 1 d1 max d1 min 2 ΔD=ΔB+ΔY 第10章 机床夹具 Y OO2 • 11．3．2 定位误差的计算 • 1．工件以圆柱孔定位：工 件以圆柱孔在间隙配合的 定位销（或心轴）上定位 时，定位副有单边接触和 任意边接触两种情况，产 生的位移误差值不同。另 外，如果工序基准和定位 基准不重合，还产生基准 不重合误差。 • （1）圆柱孔与心轴（或定 位销）固定单边接触。 1 1 X max Dmax d min 2 2 1 Dmin TD d max Td 2 1 TD Td Dmin d max 2 1 TD Td X min 2 1 Y TD Td 2 （Xmin可调整消除） 第10章 机床夹具 （2）圆柱孔与心轴（或定位销）任意边接触 Y X max Dmax dmin TD Td X min • • • • 第10章 机床夹具 .1 .15 10 00，定位销直 例11-1：工件以孔 60 00定位加工孔 0.03 径为 60 ，要求保证尺寸40±0.1，计算定位误差。 0.06 解 1）求基准不重合误差 因定位基准与工序基准重合，则有 ΔB=0 2）求基准位移误差 （按任意方向计算） ΔY=TD+Td+Xmin =（0.15+0.03+0.03）=0.21mm 3）计算定位误差 ΔD=ΔB+ΔY=(0+0.21) =0.21mm 0.03 0.06 • 第10章 机床夹具 2．工件以外圆柱面在Ｖ形块上定位 Y O' O" d d min / 2 Td BO" max sin / 2 sin / 2 2 sin( / 2) 第10章 机床夹具 例11-2：如图11-26所示，工件以外圆定位铣键槽，工序 尺寸（槽底尺寸）的标注方法有H1、H2、H3三种，现分 别计算这三个尺寸的定位误差。 解：1）求尺寸 H1的定位误差 用作图法画出工件的最大直径和最小直径，则对于H1 其定 位误差大小就等于H1″-H1′，即O′O″。则: DH1 Td O' O" 2 sin( / 2) 第10章 机床夹具 2 ） 求 尺 寸 H2 的 定 位误差 由图11-26知，H2 的 定 位 误 差 等 于 H2″H2′，即C′C″。则有 DH 2 C ' C" O' C"O' C ' Td 2 1 1 sin / 2 d Td T d min O' O" max d 2 2 2 sin( / 2) 2 第10章 机床夹具 3）求尺寸 H3的定位误 差 由图11-26知 H3 的 定位误差等于H3′H3″ ， 即 K′K″ 。 则有 DH 3 K ' K " K ' O" K " O" Td 2 1 1 sin / 2 d max d Td T O' O" min d 2 2 2 sin( / 2) 2 第10章 机床夹具 3．工件以一面两孔定位 ： 工件用一面两孔定位时， 夹具上是一个圆柱定位销， 另一个为菱形销，其基准 位移误差表现在位移误差 和转角误差两个方面，如 图11-27所示。 X 1 max TD1 Td1 X 1 min X 2 max TD2 Td 2 X 2 min Y1 X 1max TD1 Td1 X 1min Y2 tan X 1max X 2 max 2L TD1 Td1 X 1min TD2 Td 2 X 2 min 2L 第10章 机床夹具 11．4 工件在夹具中的夹紧 在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非 常密切的两个过程。工件在定位元件上定好位后，还 需要采用一些装置将工件牢固的压紧，防止工件在切 削力、工件重力、离心力…等的作用下发生位移或振 动，以保证加工质量和安全生产。这种把工件压紧在 夹具或机床上的机构称为夹紧装置。 11．4．1 夹紧装置的组成及基本要求 1．夹紧装置的组成 ：力源装置、传力机构、夹紧元件。 第10章 机床夹具 2．对夹紧装置的基本要求 ：（1）夹紧既不应破坏工件 的定位，又要有足够的夹紧力，同时又不应产生过大的 夹紧变形，不允许产生振动和损伤工件表面。（2）夹 紧动作迅速，操作方便、安全省力。（3）手动夹紧机 构要有可靠的自锁性；机动夹紧装置要统筹考虑其自锁 性和稳定的原动力。（4）结构应尽量简单紧凑，工艺 性要好。 11．4．2 夹紧力的确定 确定夹紧力包括正确地选择夹紧力的三要素，即：夹紧 力的方向、作用点和大小。它是一个综合性问题，必须 结合工件的形状、尺寸、重量和加工要求，定位元件的 结构及其分布方式，切削条件及切削力的大小等具体情 况确定。 第10章 机床夹具 1．夹紧力方向的确定： （1）夹紧力的作用方向应垂直指向主要定位基准面。 （2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能的小。 （3）夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能小。 第10章 机床夹具 第10章 机床夹具 2．夹紧力作用点的选择 ： （1）夹紧力应落在支承元件上或几个支承元件所形成的 支承面以内。 （2）夹紧力作用点应落在工件刚性较好的部位上。 （3）夹紧力作用点应尽量靠近加工表面。 第10章 机床夹具 第10章 机床夹具 3．夹紧力大小的估算 计算夹紧力是一个很复杂的问题，因为在加工过程中，工 件受到切削力、重力、离心力和惯性力等的作用，随加 工条件的变化波动很大，一般只能粗略的估算。根据切 削原理公式或切削力计算图表求出切削力的大小，必要 时算出惯性力、离心力的大小，然后与工件重力及待求 的夹紧力组成静平衡力系，按静力平衡条件列出平衡方 程式，即可算出理论夹紧力，再乘以安全系数作为实际 所需夹紧力，以确保安全，即： F WG= KFw 第10章 机床夹具 11．4．3 典型夹紧机构 1．斜楔夹紧机构 ：利用斜面直接或间接压紧工件的机构， 称为斜楔夹紧机构。它是夹紧机构中的最基本形式， 适用于夹紧力大而行程小，以气动或液压为动力源的 夹具。 FQ F = tan 1 tan( a 2 W 第10章 机床夹具 2．螺旋夹紧机构 第10章 机床夹具 3．偏心夹紧机构 ， 第10章 机床夹具 4．其它夹紧机构 ：联动夹紧机构 、定心夹紧机构。 第10章 机床夹具 11．4．4 夹紧动力源装置 常用的夹紧动力装置有：气动、液动、气液联动、电动、 真空等 。 1．气动夹紧 2．液压夹紧 3．气—液压组合夹紧 第10章 机床夹具 • 小结 • 1. 机床夹具的分类和组成 • 2. 工件的定位方法及定位元件 • 3. 夹具的定位误差的分析 • 4. 加紧动力源装置的选择 • 作业 • 11-1；11-2；11-12；11-13