new机械制造技术基础第5章1

机械制造技术的基础(第五章机床夹具设计)，王进峰，5.1机床夹具的概要，夹具是进行工件定位和夹紧的技术装备的总称。 它们是机床和工件的连接装置，工件相对于机床和工具能得到正确的位置。 它广泛应用于工件的焊接、热处理、机械加工、组装等环节。 例如焊接夹具、热处理夹具、机床夹具、检查夹具、组装夹具等。 夹具图像、车床夹具动画、铣床夹具动画、钻床夹具动画、5.1机床夹具的概要、概念：用于在机床上安装工件(和导向工具)的装置被称为机床夹具。 5.1.1 .机床夹具的功能，(1)保证加工精度，夹具的最大作用是保证加工表面的位置精度。 工件由机床的夹具安装，其作用有两个：定位、夹具、工件通过夹具上的定位部件得到正确的位置-定位，通过夹具机构在加工中保持工件的规定位置恒定-夹具。 (3)在车床上放入镗孔夹具等，扩大机床的加工范围，就能进行镗孔加工。 (2)提高生产率、降低生产成本，快速定位并夹紧工件，免除正拉、对刀等，缩短辅助时间，提高成品率，降低成本。 (4)保证生产安全，5.1.2机床夹具应满足的要求，1 .保证加工精度是必须的基本要求，其关键是准确的定位、夹具和导向、夹具制造的技术要求、定位误差的分析和管理。 2、夹具整体方案在符合年度生产纲领进行大量生产时，必须尽可能快速高效地定位，采用夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍的要求。 中小批量生产时，夹具为了适应多品种工件的加工，需要一定的调整性。 3、安全、方便、减轻劳动强度的机床夹具考虑到工作安全性，根据需要设置保护装置。 根据工人的操作位置和习惯，具有适当的工件装卸位置和空间，便于工人的操作。 大量生产和工件重的情况下，尽量减轻工人的劳动力。 4 .切屑排出顺畅的机床夹具上堆积的切屑影响工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具热变形，影响加工精度。 去除切屑会增加辅助时间，降低生产效率，所以在夹具设计中必须充分重视切屑排出问题。 5 .机床夹具应具有良好强度、刚性和结构工艺性的机床夹具设计，制造、检查、调整和组装容易，有利于夹具制造精度的提高。 5.1.2机床夹具要满足的要求、5.1.3机床夹具的类型、图示三爪、四爪卡盘、平口钳等，一般由专业工厂生产，作为机床附件提供给用户。 2 )专用夹具：为某工件的某工序设计制造夹具。 图示，特征：的专用性，结构紧凑，操作简单，高效，产品变更时，夹具不能再使用，所以被废弃。 产品固定，仅适用于大量生产。 3 )组装夹具：用预先制造的标准零件和零件组装的夹具。 图示，特征：灵活变化多，万能性强，制造周期短，部件可反复使用。 特别适合新产品的试制和单品批量生产。 根据工件的工艺要求，将不同的组合夹具零件像积木一样，组装成各种专用夹具。 使用后，机器可分解清洗保管，必要时可重新组装。 4 )通用可调夹具和组夹具：夹具的某些零件可以更换，某些装置可以调整，适合不同零件的加工。 用于对类似零件进行分组加工的夹具称为组夹具。 通用调整夹具与分组夹具相比，加工对象不明确，适用范围广。 5 )托盘：在自动线和柔性制造系统中使用的托盘。该夹具在发挥夹紧工件的作用的同时，与工件成为一体地沿着自动线从一个工位移动到下一个工位，进行不同的工序的加工。 机床夹具的结构，1 .定位部件和定位装置2 .夹紧部件和夹紧装置3 .引导件和对刀部件4 .动力装置5 .夹紧的具体6 .其他部件和装置，5.1.4机床夹具的基本结构，例1、例2、1 .定位部件和装置：工件夹具上的正确位置2 .夹紧零件和夹紧装置：夹紧工件，保证工件能在外力的作用下保持正确的位置。 3 .导向装置和对刀仪部件、部件：用于确认(或导向)工具相对于夹具定位部件具有正确的位置关系。 4 .动力装置：用于供给夹紧力的装置。 定位部件、夹紧装置和夹紧具体是夹具的基本构成部分，其他部分可以根据需要设置。 5 .夹具的具体部分：把夹具零件和相关装置连接起来作为一体的基础。 6 .其他零件和装置(防护、防止错误、分度)、5.2机床夹具定位机构的设计，定位在机床和夹具上占有正确位置，夹紧对工件施加一定的外力，使该确定的位置在加工中不变.5.2.1工件的定位方法直接寻找正确的定位方法，作业人员利用千分表、游标卡尺、刻划盘等工具，寻找相互要求位置的表面，将工件夹紧。 特征：精度高，效率低，工人技术水平高，划线找正卡盘，根据图纸要求在工件表面画位置线、加工线和正线，安装时先找正线找正工件位置，并夹紧工件。 特征：常用于精度不高、效率低、形状复杂的铸件，、工件定位于夹具上，夹具能保证工件在机床上的正确位置，直接将工件夹紧在夹具上。 特征：高效、精度一致性好的操作适合于简单大量生产和大量生产。 5.2.2工件定位的基本原理是，基准是用于确定生产对象上几何要素间的几何关系的点、线、面。 什么是标准？标准、设计标准、工艺标准、定位标准、工序标准、测量标准、组装标准、定位安装部件，工艺标准部件在加工、检查、组装过程中采用的标准称为工艺标准。 定位基准加工时，作为工件在机床或夹具中占据正确位置的基准，即定位的基准使用。 另外，安装部件的第一工序(车削)、物体的6自由度，任何物体在空间正交坐标系中都具有6自由度，在此表现中，工件定位的基本原理是根据加工要求限制工件的自由度的全部或一部分。 工件的定位任务：1，6点的定位原理：1，6点的定位原理是，在相互垂直的三个平面上，用3、2、1分布6个支撑，共同限制工件的6自由度，该定位方式被称为6点的定位原理，图5-5圆盘工件的定位，图5-6轴系工件6点定位原理：采用按一定规则配置的6个约束点(支点)，限制工件的6自由度，实现工件的完全定位。 “六点定位”的注意事项定位是限制自由度。 定位支撑点和工件定位基准面始终紧密接触。 一个定位支撑点限制为一个自由度，一个工件只有六个自由度，设置的定位支撑点的数量原则上不得超过六个。 在分析定位支点的定位作用时，不考虑力的影响。 定位支撑点是从定位零件中抽象化的。 在表5-1典型的定位部件的定位分析、支撑点和定位部件、实际应用中，用定位部件实现定位。 定位部件可以根据特定的动作方法和与工件接触范围的大小，表示一个或多个支点。工件的6自由度受到限制，称为完全定位。如果工件本身相对于某点、线完全对称，则工件以该点、线为中心旋转的自由度没有限制(即使被限制也没有意义)。 例如，球体围绕球心轴线的旋转，圆柱体围绕自己的轴线的旋转等。 然后再按一下。 根据加工要求，一个或多个自由度不受限制的位置称为不完全位置。 不完全定位主要分为：2、2、2 .完全定位和不完全定位两种，工件的加工要求无需限制某一自由度和某一自由度。 在加工平板上表面的情况下，要求确保平板的厚度z和下表面的平行度，铣削槽要求确保尺寸y、z及槽底和槽侧和底平面及侧平面的平行度，铣削键槽选择要求确保尺寸x、y、z及槽底和槽侧和底面和侧面的平行度在考虑定位方案时，分析必须排除哪个自由度，然后在对应的定位点进行限制。定位不足，工件加工时必须限制的自由度完全没有限制，被称为定位不足。 定位不足不能保证工件的正确安装，在实际生产中定位不足是绝对不允许的！ 啊！ 3 .过定位和不足定位，过定位工件的某个自由度(或某个自由度)被限制于两个(或两个以上)约束点，称为过定位。 (2)使一部分工件不安装，发生定位干涉(如一面的两个销)，过度定位导致的结果： (1)使工件或夹具零件变形，引起加工误差，例如，例如，允许过定位的情况： (1)工件的刚性低在这种情况下，过定位只是为了提高工件的一部分零件的刚性，缩小变形。 是否允许过定位因情况而异：(2)工件的定位表面和定位部件在尺寸、形状、位置精度高时，过定位不仅对定位精度没有太大影响，而且有利于提高刚性。 在、工件的定位面为空白面的情况下，或加工过，但加工精度不高的情况下，一般不允许定位过度。 可能导致定位不正确、定位不稳定、发生定位干涉。 不允许过定位时：消除过定位的措施：1 )改变定位部件的结构，消除过定位。 P55 (图258 )、P56 (图259 )、2 )提高了定位基准和定位元件的精度。 一般不允许、过定位，为了提高定位稳定性和结构刚性，为了简化夹具能利用过定位，作为前提，可以提高工件定位面、夹具定位面的相互位置精度、过定位分析、图5-7过定位例、过定位分析、图5-8过定位过定位研究、图5-8基于过定位的夹紧变形、过定位研究、图5-8过定位处理分析、过定位研究、分析图示定位方案：各方案的限制的自由度有无缺定位和过定位提出不合理的定位方案、过定位分析、b )、过定位例分析、b1、b 图2-23c过定位实例分析、过定位实例分析、5.2.3典型的定位方式和定位部件的选择、定位部件的设计必须满足以下要求；需要充分的刚性；不允许受力变形；为了在使用中保持精度，需要耐磨损性。 一般多采用低碳钢渗碳淬火和中碳钢淬火，硬度为5862HRC，平面定位常用的定位要素有：1 .工件为平面定位，支撑钉支撑板可调整辅助支撑， 平头支撑钉：用于支撑加工基准面的球头螺柱支撑钉：用于支撑粗基准面的网格上表面支撑钉：工件以粗基准定位，且是要求大摩擦力的表面定位，支撑钉平面型支撑板a型：侧面和上表面的带定位滑道的支撑板b型：适合作为底面的定位面的支撑板，图为了调整各批次的空白尺寸的误差进行补偿，多用于未加工平面的定位。 可调整支撑，自我位置支撑，自我位置支撑：支撑本身是活动的或浮动的，能自动适应工件定位基准面的位置变化的类型的支撑。 支点只有一个作用，自由度只有一个限制。辅助支撑，作用：提高工件的刚性，减小切削变形。 不制作定位零件，不限制自由度，只要提高加工中的工件的刚性，就能一次调整一个工件。 辅助支撑的应用，辅助支撑，过盈配合心轴：采用基础孔制r、s、u，适合定心精度高，定位精度要求高的场合。 间隙配合芯棒，采用基础孔制的h、x、f，定心精度不高，但装卸方便。 适应精度定位低的情况，圆柱心轴、(1)心轴定位、2 .孔定位、套筒、法兰、叉、连杆等部件总是以孔中心线为定位基准，1 .导向部2 .作业部3 .传动部、3、 锥形心轴、定位表面有小的锥形，一般为1100015000，小的锥形心轴的定心精度高，达到0.005mm0.0lmm，确定3点，限制3自由度。(2)定位销、定位销圆柱销、圆锥销的定位限制了工件的三个移动自由度。 圆锥销，1-心轴2-夹紧螺母3-膨胀套4-辅助支承5-辅助支承锁止手柄6-菱形销升降操纵手柄，3 .外圆定位，V型块，中性好非全圆表面的定位定位基准为主轴的中心，短v型块长v型块结构尺寸标准化，斜面角度6090120，结构尺寸标准化，斜面角度6090120，定位套筒在工件以端面为主要定位基准面的情况下，短的定位套筒在限制工件自由度的工件以外的圆柱表面为主要定位基准面的情况下， 长定位套筒孔限制工件的4自由度，下半圆部分安装在夹子上，发挥定位作用，上半圆部分安装在装卸式或铰链式盖上，发挥夹紧作用，半圆孔定位座适用于大型轴系工件的定位。 半圆盖、大轴部件、轴向卡盘不方便的零件定位，定心卡盘机构实现定心的同时，可夹持工件的机构称为定心卡盘机构。 例如三爪定制定心夹头、弹簧夹头等。 工件在其他表面定位，图5-21(a )、图5-21(b )、图5-21(c )，平面和平面的组合平面和孔的组合平面和外圆柱的组合平面和其他表面的组合锥面和锥面的组合，4 .工件在组合表面定位，表面的组合第一定位基准面或主基准面：限制自由度数最多的定位面的第二定位基准面或引导基准：限制自由度数第二多的定位面的第三定位基准或定程基准：限制自由度的定位面，(1)“一面二销”的定位，在箱体类的零件加工中，是一个平面和其上的两个平面限制3自由度的圆柱销，限制2自由度的菱形销(或倒角销)，限制1自由度。 已知条件是工件上两个孔的尺寸和中心距离，即D1、D2、Lg及其公差。 (1)决定夹具中的两定位销的中心距离Lx，使工件上的两孔的中心距离公差为对称公差：夹具两定位销之间的中心距离LX=LG，采取单面两销的定位设计：一般的圆柱销d1和孔Dl选择H7/g6或H7/f6作为基础孔制间隙卡合： 夹具两销的中心距离公差为工件孔的中心距离公差的1/31/5的TLx=(1/31/5)TLg，两销的中心间距离如下表示：(2)决定圆柱销的直径d1及其公差、d1=Dl，(3)决定菱形销的直径d2、宽度b1及其公差5.2.4定位误差的分析和计算、1 .定位误差、加工误差是由工件用夹具定位、夹紧误差三个要素产生的。 夹具拿着工件安装在机床上，相对于机床主轴(或工具)和运动导向件的位置误差，也称为对准误差。 加工中的误差，如机床的几何精度、工艺系统的受力、热变形、切削振动等原因引起的误差。加工误差：是指在工件加工后在尺寸、形状和位置三个面上偏离理想工件的大小，定位误差是