机床夹具设计原理ppt课件.ppt

第四章机床夹具设计原理 学习目的与要求 1 了解机床夹具的组成 作用及其对零件加工的重要性 2 掌握对工件定位的概念 原理 要求及定位误差的概念 3 掌握各种不同定位方式定位误差的计算 4 熟悉对工件夹紧的目的 要求和夹紧机构 5 熟悉各种机床上使用的夹具特点 6 初步掌握夹具设计的方法 要点和步骤 主要内容 第4章机床夹具设计原理4 1机床夹具的概述4 2工件的定位4 3典型的定位方式 定位元件及定位装置4 4定位误差4 5工件的夹紧4 6夹紧机构4 7夹具的动力装置4 8夹具的其它装置4 9夹具设计的方法及步骤思考与练习 一 机床夹具的定义定义 将工件进行定位 夹紧 将刀具进行导向或对刀 以保证工件与刀具间的相对位置关系的附加装置 机床夹具辅助 将刀具在机床上进行定位 夹紧的装置 二 工件的安装定义 工件的定位及夹紧内容 方式 4 1夹具的基本概念 划线安装 钳工手工作业 是指按图纸要求在工件表面上划出位置线以及加工线和找正线 安装工件时 先在机床上按找正线找正工件的位置 然后夹紧工件 例如 要在长方形工件上镗孔 可先在划线平台上划出孔的十字中心线 再画出加工线和找正线 加工线和找正线之间的距离一般为5毫米 然后将工件安放在四爪单动卡盘上轻轻夹紧 转动四爪单动卡盘 用划针检查找正线 找正后夹紧工件 特点 划线安装不需要其它专门设备 通用性好 生产率低 精度不高 一般划线找正的对线精度为0 1mm左右 适于单件 小批量生产中复杂铸件或者铸件精度较低的粗加工工序 四爪单动卡盘 1 卡盘体2 卡爪3 丝杆 三 夹具的组成 1 夹具的组成 定位元件及定位装置 夹紧元件及夹紧装置 导向元件或对刀装置 动力装置 夹具体 其它元件与装置2 夹具的工作原理要点 使工件占有正确的加工位置 保证夹具定位工作面相对机床切削运动形成表面的准确几何位置 满足加工面对定位基准的相互位置精度要求 保证加工面对定位基准的位置尺寸 Fig4 1铣槽工序用的铣床夹具 1 定位键 2 支承板 3 齿纹顶支承钉 4 平头支承钉 5 侧装对刀块 6 夹具底块 7 底板 8 螺旋压板 9 夹紧螺母 10 对刀塞尺 对刀装置 机床夹具和机床 刀具 工件之间关系图 四 夹具的作用 1 保证加工精度 2 提高生产率 3 减轻工人劳动强度 4 扩大机床使用范围 5 降低生产成本 6 可由较低技术等级的工人加工 五 夹具分类1 按专业化程度 通用夹具 专用夹具 成组夹具 组合夹具 随行夹具2 按机床种类 车床夹具 磨床夹具 钻床夹具 钻模 镗床夹具 镗模 铣床夹具3 按动力源手动 气动 液压 气液 电动 电磁 真空自紧 切削力 4 组合夹具 典型组合夹具 1 典型组合夹具 1分解图形 4 2工件的定位 一 定位与基准定位 工件在夹具中占有正确的位置夹紧 固定工件的位置定位基准 确定工件安装时所用的基准 二 定位原理自由度 一个物体在空间中可能具有的运动刚体有六个自由度 定位条件 采取各种约束措施来 约束 消除六个自由度六点定位原理 平面1 2 3 圆柱面5 6 槽4 圆盘类零件 轴类零件 圆柱面1 3 4 5 槽2 端6 定位销定位 六点定位原理 采用六个按一定规则布置的约束点 限制工件的六个自由度 实现完全定位 常见定位元件分析 长销 短销 V型铁定位 锥销定位 顶尖定位 短V铁 长V铁 三 定位的正常情况与非正常情况 需限制5个自由度 需限制6个自由度 满足加工精度所需限制的自由度分析 超定位的几个例子 平面定位 四个支撑钉 三个 平面长销平面 3个 长销 4个 改进措施 长销与小端面 短销与大端面 长销与浮动端面垫 若工件上的某个自由度被二个 或二个以上的约束所重复限制 这种定位称过定位 长销1 支撑板2 其中 被两个元件重复限制 这就产生了过定位 Fig4 7连杆过定位情况 一面两销两个短销均限制了 将其中一销改为削边销 过定位益处 增加稳定性增加刚性 1 完全定位与不完全定位 工件的六个自由度 为了保证加工精度 均需要被限制 则称完全定位 工件上的某些自由度 对加工精度没有影响 则该自由度可不被限制 这样工件的被限制的自由度小于六个 则称不完全定位 上述两种情况 称为定位的正常情况 即 凡是影响加工精度的自由度均已被限制 其定位就是正常的 2 欠定位与过定位 超定位 定位干涉 定位的非正常情况 若工件上某个影响加工精度的自由度应该被限制而没有限制 这种定位称欠定位 欠定位是不允许的 结果就使产生废品 若工件上的某个自由度被二个 或二个以上的约束所重复限制 这种定位称过定位 过定位在一般情况下 是不允许的 在下列特殊情况下是允许的 1 工件定位面和夹具精度很高 2 工件刚性较差 当以形 位精度较低的毛坯面定位时 不允许过定位 为提高定位稳定性和刚度 以加工过的表面定位时 可以出现过定位 具体情况具体分析 该限制的没有限制 欠定位 不允许 限制自由度小于六时 是欠定位或不完全定位一个自由度被多个定位元件限制 超定位 一般不允许工件定位面精度 夹具定位元件精度较高 允许过定位 提高刚度工件刚度低 过定位 提高刚度根据加工要求确定定位欠定位和过定位可能同时存在 5 3典型的定位方式 定位元件及定位装置 一 定位元件的要求 有与工件相应的精度 有足够的刚度 有足够的耐磨性 二 常见的定位方式及定位元件平面定位 外圆定位 内孔定位 复合定位1 平面定位应用场合 箱体 床身 机座 支架等定位元件 支承钉及支承板 可调支承与自位支承 辅助支承 一 平面定位 三点起作用 装置基面 第一定位面 限制三个自由度 二点起作用 导向基面 第二定位面 限制二个自由度 一点起作用 定程基面 第三定位面 限制一个自由度 常见的定位方式和定位元件 支承钉与支承板精基准 支承钉或支承板粗基准 三个支承钉 可调支承用于未加工过的面 粗基准 1 固定支承 支承钉和支板承 为了保证在同一面上固定后进行一次研磨 自位支承 辅助支承避免粗基准的超定位增加工件刚性 辅助支承 靠弹簧使其支承靠在工件定位基面上 再锁定 双工位铣床夹具 2 可调支承与自位支承 毛坯尺寸变化大 采用可调支承 一批毛坯调整一次 不连续表面 台阶表面 及表面形状误差较大 如角度 采用自位支承 它们均为限制自由度的定位元件或装置 Fig4 10可调支承 Fig4 11自位支承 限制一个自由度 辅助支承 不起定位作用 不限制工件的自由度 Fig4 12辅助自位支承 2 工件以圆孔定位 1 定位销 用于直径小于50mm的中小孔定位 Fig4 14定位销 1 短圆孔限制2个自由度 2 长圆孔限制4个自由度 圆柱销 2 圆孔定位 定位销 主用于中心孔定位 一般d 50mm 锥销 精加工 粗加工 a 刚性心轴 间隙配合刚性心轴 定位精度低 装卸方便 过盈配合刚性心轴 定位精度高 装卸不方便 b 锥度心轴 锥度1 1000 5000 定心精度高 0 005 0 01mm 但轴向位置精度低 3 定位心轴 定心精度高 用于内孔加工过的工件 c 可涨心轴 均有弹性元件 定位精度高 装卸方便 c 小锥度心轴 b 1 导向部分 2 工作部分 以定位孔最大极限尺寸为基本尺寸 按r6制造 Fig4 16定位心轴 各种心轴 心轴 A 刚性心轴 间隙配合 定心低 过盈配合 定心高 错误 B 锥度心轴常用锥度 1 1000 1 5000工件紧 定心高 不用夹紧C 弹性心轴 定心精度高 装卸方便 液性塑料心轴 D 定心心轴 用于粗基准或孔径大时 当定位孔为粗基准或定位孔很大时 六个撑爪1推出 孔定位 42H7孔为第一定位基准面 靠涨胎3实现定位夹紧 限制四自由度 涨胎端面限制一个自由度 18H7孔中的削边销限制工件回转 3 外圆定位 套筒 当工件外园与定位孔配合较松时 还容易使工件倾斜 因此常采用套筒内孔与端面一起定位 如果工件端面较大 为避免过定位 定位孔短些 防止干涉 自动定心定位 卡头 鼓膜1为弹性元件 气动三爪卡盘 筒夹卡盘 鼓膜式定心夹头 液性朔料筒夹 1 自动定心 弹簧夹头 简夹 a 拉动式弹簧夹头 b 推式弹簧夹头 c 不动式弹簧夹头FIG4 20弹簧夹头 支承 V型铁定位分类 特点 对中性好应用 外圆柱面定位 任意曲线柱面的定位 与其他定位元件组合使用 超定位时 可做成浮动形式 平支承 两个平支承 半圆支承 FIG4 17 V型铁 V型铁 不同V型铁限制自由度情况分析 定位2套限制两个自由度 支承钉限制3个自由度 短V铁限制转动 定位套1限制五个自由度 V铁限制转动 4 圆锥孔定位用锥轴限5个自由度 特例是顶尖 死顶尖和浮动顶尖 5 复合定位 一个平面和两个与平面垂直的孔组合 一个平面和一个与其垂直的孔组合 1 一个平面和两个与其垂直的孔A 采用两个圆柱销和一个平面的情况使工件两个孔中一个准确定位 两孔中心距误差和两销中心距误差由另一个定位销来补偿 设孔1和销1准确定位 两者最小间隙 1 要将孔2套入定位销2 而两个中心距又有误差 则只能将定位销2减小 从图中可以看出 当两孔中心距最大两销中心距最小或反之 L Lx L Lx 是孔1与销1的最小间隙 设孔径为 轴径为 最小间隙为 D d 2为孔2与销2的最小间隙 这样d2较小 从而定位的角度小误差很大 两孔中心误差和两销的中心误差由两个定位销来补偿 将两个销直径减小 这样在中心连线方向定位精度降低 另外也不能减小角度误差 因此很少采用 B 用削边销来补偿两孔中心距和两销中心距的误差削边销的出现设两孔中心距最大 两销中心距最小 销孔中心距 销子中心距 如把定位销2削成宽为b的扁销 即可补偿两个中心距误差使工件顺利装入 根据几何关系得 两三角形 略去高阶小量 当两孔中心距最小 两销中心距最大时 结果相同 削边销结构 已标准化 扁销刚性差 凸肚销制造复杂 菱形销 C 削边销 菱形 设计已知 两销孔公称尺寸及公差 两孔中心距公称尺寸及公差求 两销公称尺寸削边销宽度及销公差 两销孔中心距及公差例 已知工件两孔为两孔中心距为 解 公差为对称分布 确定圆柱销的直径及公差圆柱销1的为最小间隙 确定菱形销2的直径公称尺寸 公差及宽度先根据D2值查表选b P204表4 1 b 4根据b求 2则由最小间隙 选销与孔为H g H f 一般为g6 公差为 得 选销与孔为H g H f 一般为g6 公差为公差值为0 011所以 取d2 12 则 2 一个平面和一个与其垂直的孔组合A 大平面 短销B 大平面 长销 3 两个互相垂直的平面和一个与其中一个面垂直的孔组合6 其它定位方式一些特殊的如齿轮淬火后磨内孔 齿 余量均匀 齿面定位 使齿侧面余量均匀 FIG4 24工件以端面和两外圆定位 2 一个平面和两个与其垂直的外圆柱面的组合 FIG4 24 V型块浮动结构 只能限制工件一个自由度 防止过定位 3 一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合 FIG4 25工件以一孔和一平面定位 两个零件 a b 均需以大孔及底面定位 加工两个小孔 可以有两种定位方案 视其加工尺寸要求而定 根据其准重合原则 如图 a 零件应选用图 c 方案 即平面用支承板定位 孔用削边销定位 且削边方向应平行于定位平面 以补偿孔中心线与底面间距离的尺寸误差公差 再如图 b 零件则宜采用图 d 的方案 即孔用圆销定位 而平面下方则加入梯形块可使定位平面升降 以补偿工件孔与平面间的尺寸误差 五 加工工件的定位实例 1 摇杆的加工定位方案 2 工件半精加工定位方案 3 摇杆的加工定位方案 5 4定位误差 一 与夹具有关的误差 1 定位误差 定2 夹紧误差 夹紧3 导向误差 导4 夹具安装误差 夹具安5 夹具制造误差 夹具 对正安装误差 az az 过程误差 dw az gc 各取1 3 4 4 定位误差分析 设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量 称为定位误差 以 dw表示 基准的概念 1 设计基准是在零件图上 确定点 线 面位置的基准 设计基准是由零件在产品结构中的功用所决定的 2 工艺基准是在加工和装配中使用的基准 可分为 定位基准 在加工中使工件在机床夹具上占有正确位置所采用的基准 测量基准 在检验时所使用的基准 装配基准 装配时用来确定零件或部件在机器中位置所采用的基准 调刀基准 在加工中用以调整加工刀具位置所采用的基准 二 调刀基准的概念 调刀基准在夹具上定位元件的某个工作面 而不是在工件上 调刀基准应该具备两个条件 1 是夹具定位元件的定位表面 2 它是在加工精度 尺寸 位置 方向上调整刀具位置的依据 夹具图上应该以调刀基准标注调刀尺寸 注意 定位误差是对采用调整法加工的成批生产或小批生产中 在数控机床上加工时也在定位误差 对采用试切法加工的小批生产中不存在定位误差 选取调刀基准 应不受夹具定位元件制造误差的影响 三 定位误差及产生的原因 定位基准与设计基准不重合产生的定位误差 1 以3定位加工2面 定位基准与设计基准重合 加工时 使刀具调整尺寸与工序尺寸一致 C 刀具调整尺寸 C H H 则定位误差 dw 0 2 设计基准与定位基准不重合 当以3面定位加工1面时 加工尺寸由A A变为A A H 基准不重合误差 jb 2 H 图4 33 定位误差大小计算 a 画出被加工零件定位时的两个极限尺寸的位置 b 从图形中的几何关系 找出零件图上被加工尺寸方向上之设计基准的最大变动量 最大值与最小值之差 因此 工序二尺寸A的定位误差 A为 A H H H H 2 H 上述的误差完全是由于定位基准和设计基准不重合引起的 可称这类定位误差为 基准不符误差 为提高定位精度 设计夹具时尽量使定位基准与加工表面之设计基准重合 但定位精度虽然提高了 有时使得夹具结构复杂 工件安装不便 稳定性和可靠性变差 生产中只要在满足工艺的要求前提下 如果能降低工序成本 基准不重合的定位方案 也允许选用 如果将定位基准到设计基准间的尺寸称为联系尺寸 则基准不重合误差就等于联系尺寸的公差 2 定位副制造不准确产生的定位误差 图4 34基准位移产生的定位误差 工件以内孔中心O为定位基准 套在心轴O1上 铣上平面 工序尺寸为 从定位角度孔心线与轴心线重合 即设计与定位基准重合 jb 0 但由于心轴和工件内孔制造误差 孔和轴中心将不重合 使两个基准发生位置变动 设孔径为 轴径为 当心轴水平放置 工件在重力作用下使孔始终与上母线A单边接触 则设计基准O与O1间的最大和最小距离分别为 最小间隙为 D d 因此 由于基准发生位移而造成的加工误差为 基准位移误差 即定位误差为内孔公差与心轴公差之和的一半与最小配合 无关 由于定位副制造不准确 使得设计基准位置发生变动而产生的定位误差 称基准位移误差 若心轴垂直放置 则工件与心轴可能在任意边接触 此时定位误差为 由此可见 工件定位基准和夹具定位元件本身的制造误差 也是直接影响定位精度的 在设计夹具时 除应尽量满足基准重合原则外 还应根据加工零件的精度要求 合理规定定位元件的制造精度和限制加工零件上与定位基准有关的公差值 图4 35心轴垂直放置时情形 四 定位误差的计算 定位误差计算方法 一是分别求出基准位移误差和基准不重合误差 再求出其在加工尺寸方向上的矢量和 即 二是按最不利情况 确定一批工件设计基准的两个极限位置 将两位置距离投影到加工尺寸方向上 便可求出定位误差 例1 工件用V型块定位时的定位误差计算 如图4 28所示 直径为 有三种不同的标注方式 的轴在V形块上定位铣平面 加工表面的工序尺寸 工件定位误差的实质是工件上被加工表面的设计基准相对于定位元件工作表面在加工尺寸方向上的最大变动量 因此 计算定位误差时 首先要找出工序尺寸的工序基准 然后求其在工序尺寸方向上的最大变动量 定位误差计算的方法 几何法微分法 1 要求保证上母线到加工面的尺寸H1 即设计基准为B 见图a 2 要求保证下母线到加工面的尺寸H2 即设计基准为C 见图b 3 要求保证轴心线到加工面的尺寸H3 即设计基准为O 见图c 图4 36用V形块定位误差 解 三种尺寸标注的工件均以外圆上的半圆面为定位基准 若工件尺寸变化 E F接触点的位置将会变化 A点作为调整刀具位置尺寸C的依据 因此 对H1 H2 H3都有 已知 工件外圆直径为d 公差为Td V形块两斜面夹角为a 求各种标准方式下的定位误差 解 首先 写出O点 工件基准点 至加工尺寸方向上某固定点 通常取点A 的距离 再对上式求全微分 A点作为调整刀具位置尺寸C的依据 设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量 称为定位误差 用微小增量代替微分 并将尺寸误差视为微小增量 且考虑到尺寸误差可正可负 各项误差应取绝对值 故定位误差为 若使用同一夹具进行加工 则Ta 0 所以 同理 请用几何解法求解上题 1 2 3 结论 1 2 dw与 有关 dw 但稳定性变差 一般 90 3 dw与工序尺寸标注方式有关 dw1 dw3 dw2 可见以下母线误差最小 上母线 下母线 中心线 2 用几何方法计算定位误差 例 工件在使用心轴 销 定位时 常会考虑留有间隙而需要进行定位误差计算 以两孔定位为例 左端 孔径 公差为TD1 销径 公差为Td1 最小间隙为 1 右端 孔径公差为TD2 销径公差为Td2 最小间隙为 2 先单独分析左端圆销1的定位情况 销与孔之间的最大间隙为 1 1 TD1 Td1 1将使一批工件安装时孔的中心偏离销的中心 其中偏心位移误差范围 是以 1为直径的圆 圆心即为销的中心O1 如图b中所示 分析 再分析削边销2定位情况 由于削边销不限制X的移动自由度 而限制Z的转动自由度 所以孔2与削边销2的中心偏移范围为 在X方向 x 1 1 TD1 Td1在Y方向 y 2 2 TD2 Td2 这时的误差范围近似为一个椭圆 见图b 孔1 2的中心偏移误差组合起来 将引起工件的两种定位误差 综合误差 1 纵向定位误差 即在两孔联心线方向的最大可能移动量 x x 1 1 TD1 Td1 相当于第一孔定位误差 2 角度定位误差 即工件绕O1和O2的最大偏转角 角度定位误差 由上式看出 欲减小 可以从两方面着手 i 提高孔与销的加工精度 减小配合间隙 ii 增大孔间距 故在选择定位基准时 应尽可能选距离较远的两孔 若工件上无合适的两孔而需另设工艺孔时 两工艺孔也应布置在具有最大距离的适当部位 若采用以上两种措施还不能满足要求 应采用单边靠 此时 角度误差为 分析 例2 有一批如图4 37所示的工件 外圆 内孔 和两端面均已加工合格 并保证外圆对内孔的 同轴度误差在 范围内 今按图示的心轴 定位 方案 在立式铣床上用顶尖顶住心轴 铣宽为 的键槽 除槽宽要求外 还应满足下列要求 1 槽的轴向尺寸 2 槽底位置尺寸 3 槽两侧面对 外圆轴线的对称度公差 试分析计算定位误差 图4 37用心轴定位内孔铣槽工序的定位误差分析计算 解 槽宽由铣刀尺寸标准 下面分析三个加工尺寸定位误差 1 槽轴向尺寸 的定位误差 设计与定位基准重合 又 因此 2 尺寸的定位误差 设计基准是外圆下母线 定位基准为内孔轴线 两者不重合 存在基准不重合误差 两者的联系尺寸是外圆半径d 2和外圆对内孔的同轴度误差T e 并且与H尺寸的方向相同 因此 3 对称度 的定位误差 外圆轴线是对称度的基准轴线 即设计基准 定位基准是内孔轴线 二者不重合 以同轴度T e 联系起来 故基准不重合误差 基准移误差 由于H和同轴度T c 的设计基准分别是外圆母线和外圆轴线 而定位基准是内孔轴线 因此定位误差较大 占公差的比例 H 0 064 0 10 64 T c 0 056 0 06 93 若采用图4 38V形铁定位 直接定位外圆柱面 H尺寸定位误差 4 4 图4 38用V型铁定位外圆的铣槽夹具方案 三 保证加工精度条件 工件 夹具 加工 夹具 夹具有关误差 加工 工艺系统因素误差 一般保证夹具定位 制造和调整误差的总和不超过零件公差的1 3 1 3 零件 夹具 工件利用夹具加工时 影响加工精度的误差因素除定位误差 外 尚有 1 夹具的有关制造误差这个误差主要包括夹具制造时的两项误差 确定刀具位置的元件和引导刀具的元件与定位元件间的位置误差 定位元件与夹具安装到机床上的安装基面间的位置误差 2 夹具安装误差即是夹具在机床上的定位误差 3 加工误差指上件在切削过程中所产生的误差 如机床的工作精度 刀具的磨损和跳动 刀具相对工件加工位置的调整误差 以及工艺系统在加工过程中的弹性变形等 定位精度计算实例 1 1 大端定位时的定位误差 能否满足加工精度要求 2 采取什么措施来保证加工精度 并用计算说明 解 超差 不满足精度要求 改进 将V铣移至小轴颈d处定位 则 满足加工精度要求 2 有一批套筒零件 其它加工面已加工好 今以内孔D2在圆柱心轴d上定位 用调整法最终铣销键槽 若定位心轴处于水平位置 试计算分析尺寸L的定位 误差 已知 解 有一套简工件 其它表面已加工完毕 现要在外圆上铣槽 保证尺寸a 试选择定位方案并计算定位误差 a 若采用内孔定位 可用心轴 a 方案一 外圆用 90 的V形铁 a 外圆中心变动量 内孔下母线的变动量 即半径变动量 方案二 内孔用 心轴定位 a 方案三 用可涨心轴定位 即零间隙 此时仅孔半径有影响 a b 由于该工件内外圆没有圆轴度误差 用外圆或内孔均可 1 外圆V型铣定位 2 内孔用心轴 由于配合间隙产生定位误差 3 若用可涨心轴 可实现零间隙 则 二 定位误差的分析 定位误差是否满足要求 与分布有关 也与标准值 调整值有关 误差分布范围 下限 上限 标准 调整时 三 常见定位形式的定位误差1 用支承或平面作定位元件 平面定位要求尺寸 A1则由基准不重合引起的定位误差 定 A2 A2 A2 2 支承定位平面要求尺寸 A3基准重合 但工件定位面不准 有基准位移引起定位误差 定 H h tg 90 若要求A1则即有基准位移引起 又有定位基准不重合 定 H h tg A2 支承定位外圆表面对H1 定 D 2 不重合 对H2 定 0对A 定 D 2 不重合 2 用定位销 心轴定位内圆表面和用套筒定位外圆表面 1 中心偏移 销或套筒垂直放置如图 x y两个方向定位误差 当定位销或套筒水平放置 由于重力等作用 高点接触定位误差 销小孔大 销大孔小 中心偏转 3 锥心轴定位当工件孔有孔径误差时 基准位移误差 孔直径公差 锥角当心轴有直径误差时 公差 位移误差对销1来说最小间隙各个方向 孔径公差 销径公差 最小间隙 对销2来说 由于不限x方向自由度 即由销1决定 y方向 转角 转角为 一般 转角 可取 4 V形铁定位 下母线为设计基准 如键槽等 此时由于基准不重合 Q A C 产生基准转换误差 设调整是按标准工件调整 工件直径为d 现工件直径为d 则产生的定位误差为 其中 带入直径公差 误差分布范围 中心线为设计基准 如端键槽 此时定位误差 120 60 90 设计基准为上母线此时定位误差 120 90 60 K3 K2 K1 注意 5 5工件的夹紧 一 夹紧机构的组成1 夹紧元件2 动力装置3 中间传力机构二 夹紧机构的基本要求与设计原则1 夹紧必须保证定位而不能破坏定位主要夹紧力垂直于装置基面 夹紧元件不应破坏工件定位 改进 1 球支撑 2 压板孔底做成平面 防压板上抬 2 工件和夹具的夹紧变形必须在允许范围内夹紧力作用在工件刚性较好的方向上夹紧力的着力点和支承点尽可能靠近切削力作用点 夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形夹紧力大小要适当 镗套 3 夹紧机构必须可靠夹紧元件本身有足够的刚度和强度手动夹紧的自锁性能可靠夹紧机构有足够的夹紧行程4 夹紧机构的操作安全 省力 方便 迅速5 夹紧机构的复杂程度和自动化程度与生产规模及工厂的财力 物力相适应 三 夹紧力的确定夹紧力大小 方向和作用点1 夹紧力的方向保证定位准确可靠 一般垂直于主要定位基准面应使所需夹紧力尽可能小应使工件变形小2 夹紧力的作用点保持工件稳定定位使工件夹紧变形尽可能小尽可能靠近工件被加工表面 三要素 辅助支承 3 夹紧力大小的选择夹紧力大小应适当确定方法 类比法 计算分析法 加工过程中 切削力变化时 按最不利的情况考虑 开始 绕0点翻转 摩擦力矩 5 6夹紧机构 一 斜楔夹紧机构 工件 1 夹紧力计算即又 2 结构特点 斜楔具有自锁性 一般约6 手动可靠气动 液压时 可大些 15 30 具有改变压力方向的特点 具有增力作用增力系数3左右 夹紧行程小 行程h 移动S 行程小 自锁差3 适用范围小型钻床 铣床 与其他装置组合使用 二 螺旋夹紧机构1 结构形式 配钻手柄座4及轴5上的定位销 螺钉 2压板 3挡销 4球面垫圈 5螺拴 6V型铁 7底板 8锥柄心轴 用螺旋压板夹紧的车床夹具 采用钩形压板夹紧的车床夹具 三 偏心夹紧机构 手柄 2偏心轮 3垫板 四 铰链夹紧机构增力机构 常与气缸 油缸联动以扩大夹紧力 动作迅速 容易改变力的传递方向压板张开量大 但自锁性能差 特点 1 工件 2定位销 3浮动压板4压板5固定支点 6 12销轴 7 8 9连杆 10活塞杆 11气缸 五 定心夹紧机构三爪卡垫 弹性夹头等六 联动夹紧机构1 常见的联动夹紧方式 多点夹紧联动 多件夹紧联动弯轴瓦分型面 先定位后夹紧联动 夹紧与其他动作联动如夹紧与锁紧辅助支承联动 1 手轮 2 4 6 7 滑柱 3 5钢球 8 9 10压板 2 设计联动夹紧机构时应注意的问题 仔细进行运动分析和受力分析 以确保实现设计意图 设计必要的浮动环节及浮动程度 以保证夹紧均衡 运动不发生干涉 保证所有压板都能松夹 以便装卸工件 注意刚性 以免刚性不足而夹不紧 避免过于复杂 否则会降低可靠性 制造困难 4 7夹具的动力装置 一 动力装置的作用减轻工人劳动强度 提高生产率 保证安全生产常用动力装置 气压 液压 气液联合 电动 电磁 真空等二 气压夹紧 采用压缩空气 气动夹紧及其辅助装置系统图 1 阀 2 分水滤清器3 油雾器 4调压阀 5单向阀 6 7 配气阀 8 9 工作气缸 10压力继电器 固定式气缸 回转式气缸 1 夹具 2 5 过渡盘3 主轴 4 气缸 6活塞 7 拉杆 8 导气接头 三 液压夹紧1 液压的压力较高 油缸小 布局方便 不需增力机构 结构简单 2 夹紧刚度大 夹紧可靠 动作比较平稳 3 在液压机床上实现比较方便 否则需增设油泵站 提供高压油 因此成本高 4 没有排气噪声 但油泵工作时的噪声也很大 另外漏油不易处理 污染环境 特点 与气压比 四 气液联合夹紧利用气压来源方便和液压工作油缸体积小的特点 其能量来源是压缩空气 执行机构是油缸 增压器 五 电动夹紧多由电动机 减速装置和螺旋副传动等组成六 电磁夹紧 平磨感应线圈 隔离板 工件导磁材料磁化七 真空夹紧 车床用电磁卡盘 1 线圈 2 铁心 3 工件 4 磁力线 5 隔磁套6 吸盘 7 夹具底盘 8 过渡盘 4 8夹具的其它装置 一 孔加工时的导向装置1 钻孔导向 钻套 1 钻套的类型 根据结构 固定钻套 可换钻套 快换钻套 特殊钻套 钻套 镗套 用来确定刀具的位置 并作为刀具的支承 以减小刀具的变形 固定式 有肩和无肩 配合 特点 位置精度高 结构简单 但磨损后不易换 不能钻 扩 铰应用 用于单件 小批及孔距小的地方 可换钻套配合 钻套与衬套间 衬套与孔间特点 操作方便 螺钉可防止钻套松动和被顶出应用 大批量生产 但不宜用于连续更换刀具的场合 快换钻套用于钻 扩 铰 攻丝 特殊钻套 双层钻套 加工孔距离很近两孔钻套 2 钻套的尺寸和公差 内径D其基本尺寸由所用刀具的外径确定 对于钻扩铰刀等标准定尺寸刀具 按基轴制选用的动配合F7或G6 钻套高H对于一般孔距精度H 1 5 2 d对于孔距 平行度 要求高的H 2 5 3 5 d 钻套与工件距离h留有空间 排屑 加工铸铁h 0 3 0 7 d 加工钢h 0 7 1 5 d 孔的位置高 可取h 0断屑好h 不好h 应用 杆 钻套紧 套 衬套用 1 扩孔钻 2 4 7 10 钻套 5 6 接长的钻头 3 8 9 衬套 11 钻模板 钻套应用示意图 3 钻模