机械制造技术基础第四章

1、第四章 机床夹具原理与设计第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位第三节第三节 定位误差分析定位误差分析第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧第五节第五节 各类机床夹具各类机床夹具第六节第六节 现代机床夹具现代机床夹具第七节第七节 机床夹具设计的基本步骤机床夹具设计的基本步骤 1.用找正法装夹工件 把工件直接放在机床工作台上或放在四爪单动卡盘、机用虎钳等机床附件中，根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再进行夹紧。也有先按加工要求进行加工面位置的划线工序，然后再按划出的线痕进行找正实现装夹。第一节第一节 机床夹具概述

2、机床夹具概述一、工件的装夹方法2.用夹具装夹工件 图4-1 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对刀块 6夹具底座7夹具底板 8螺旋压板 9夹紧螺母 10对刀塞尺1.夹具的主要工作原理二、机床夹具的工作原理和在机械加工过程中的作用图4-2 铣槽夹具在立式铣床上的工作原理图1铣床床身 2铣床升降台 3立铣刀4铣槽夹具 5夹具的定位键 6铣床工作台 7铣床溜板2.夹具的作用1)保证稳定可靠地达到各项加工精度要求；2)缩短加工工时，提高劳动生产率；3)降低生产成本；4)减轻工人劳动强度；5)可由较低技术等级的工人进行加工；6)能扩大机床工艺范围。1.夹具的分类三

3、、夹具的分类与组成图4-3 夹具分类表2.夹具的组成 图4-4 分度钻床夹具 1分度操纵手柄 2钻模板 3分度板(棘轮) 4钻套 5定位心轴6开口垫圈 7夹紧螺母 8工件 9对定机构(棘爪) 10夹具体夹具的主要组成部分有:(1)定位元件(2)夹紧装置(3)对刀元件(5)联接元件和联接表面(6)夹具体(7)其它装置2.夹具的组成 (1)设计基准 是在零件图上，确定点、线、面位置的基准，设计基准是由该零件在产品结构中的功用所决定的。 (2)工艺基准 1)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。 2)度量基准 在检验时所使用的基准。 3)装配基准 装配时用来确定零件或部件在机

4、器中位置所采用的基准。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位一、基准的概念图4-5 工件在空间中的自由度二、六点定位原理 在夹具设计和定位分析中，还经常会遇到以下几个问题: (1)完全定位和不完全定位图4-6 工件应限制自由度的确定二、六点定位原理(2)过定位和欠定位 在加工中，如果工件的定位支承点数少于应限制的自由度数，必然导致达不到所要求的加工精度。这种工件定位点不足的情况，称为“欠定位”。 图4-7 连杆的过定位1长圆柱销 2支承板二、六点定位原理三、常见的定位方式和定位元件1.工件以平面定位工件以平面定位 (请点击链接)2.工件以圆孔定位工件以圆孔定位 3.工件以外圆柱面定

5、位工件以外圆柱面定位4.工件以组合表面定位工件以组合表面定位 1.工件以平面定位 在机械加工中，利用工件上的一个或几个平面作为定位基面来定位工件的方式，称为平面定位。(1)固定支承图4-8 各种固定支承钉图4-9 固定支承板 a)A型 b)B型 它指顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯调整一次。(2)可调支承图4-10 可调支承 指支承本身的位置在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化的一类支承。(3)自位支承图4-11 自位支承2.工件以圆孔定位(1)定位销图4-14 定位销(2)圆锥销图4-15 圆锥销定位(3)

6、定位心轴图4-16 定位心轴3.工件以外圆柱面定位(1)V形块图4-17 各种V形块结构(2)定位套筒图4-18 定位套筒 将同一圆周面的孔分成两半圆，下半圆部分装在夹具体上，起定位作用，上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作用。(3)半圆孔定位座图4-19 半圆孔定位座 在实现定心的同时，能将工件夹紧的机构，称为定心夹紧机构，如三爪自定心卡盘、弹簧夹头等。(4)外圆定心夹紧机构图4-20 弹簧夹头4.工件以组合表面定位 在箱体、连杆、盖板等类零件加工中，常采用这种组合定位，俗称“一面两孔”定位。一面两孔定位时所用的定位元件是：平面采用支承板，两孔采用定位销，故又称为“一面两销”，如图所示

7、。(1)一个平面和两个与其垂直的孔的组合图421“一面二孔”的组合定位(2)一个平面和两个与其垂直的外圆柱面的组合图424工件以端面和两外圆定位(3)一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合图4-25 工件以一孔和一平面定位1.定位基准与设计基准不重合产生的定位误差图4-26 基准不重合产生的定位误差第三节第三节 定位误差分析定位误差分析一、定位误差及其产生原因2.定位副制造不准确产生的定位误差图4-27 基准位移产生的定位误差 通常，定位误差可按下述方法进行分析计算：一是先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dw=jb+jw；二是按最不利情况，确定一批工件

8、设计基准的两个极限位置，再根据几何关系求出此两位置的距离，并将其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位误差。二、定位误差的计算 工件夹具加工 此不等式即为保证加工精度的条件，称为采用夹具加工时的误差计算不等式。三、保证加工精度的条件1.力源装置2.中间传力机构3.夹紧元件第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧一、夹紧装置的组成及基本要求图4-29 夹紧装置组装示意图1气缸 2杠杆 3压板1.夹紧力方向的确定4-30 夹紧力作用方向不垂直于主要定位基准面二、夹紧力的确定(1)夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面(2)夹紧力作用方向应使所需夹紧力最小图4-31 夹紧力方向与夹紧力大小的关

9、系(3)夹紧力作用方向应使工件变形尽可能小图4-32 套筒夹紧2.夹紧力作用点的确定(1)夹紧力的作用点应落在支承元件或 几个支承元件形成的稳定受力区域内图4-33 夹紧力作用点应在支承面内 a)不合理 b)合理不合理合理(2)夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位图4-34 夹紧力作用点应落在刚 性较好部位 a)不合理 b)合理不合理合理(3)夹紧力作用点应尽可能靠近加工面图4-35 夹紧力应靠近加工表面3.夹紧力的大小 夹紧力的大小可根据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关系具体计算。为安全起见，计算出的夹紧力应乘以安全系数K，故实际夹紧力一般比理论计算值大2-3倍。 进行夹紧力计算时，通

10、常将夹具和工件看作一刚性系统，以简化计算。根据工件在切削力、夹紧力(重型工件要考虑重力，高速时要考虑惯性力)作用下处于静力平衡，列出静力平衡方程式，即可算出理论夹紧力。1.斜楔夹紧三、典型夹紧机构图4-36 斜楔夹紧原理及受力分析2.螺旋夹紧图4-37 单螺旋夹紧1螺杆 2螺母 3螺钉 4压块3.偏心夹紧 偏心夹紧机构是由偏心件作为夹紧元件，直接夹紧或与其它元件组合实现对工件的夹紧，常用的偏心件有圆偏心和轴偏心两种。图4-38 偏心轮压板夹紧机构1垫板 2手柄 3偏心轮 4轴 5压板1.气动夹紧四、夹紧动力源装置 图4-39 典型气压传动系统1雾化器 2减压阀 3止回阀 4换向阀5调速阀 6气

11、压表 7气缸2.液压夹紧 液压夹紧相比气动夹紧另有其本身的优点: (1)工作压力高(可达56.5MPa)，比气压高出十余倍，故液压缸尺寸比气缸小得多。因传动力大，通常不需增力机构，使夹具结构简单、紧凑。 (2)油液不可压缩，因此夹紧刚性大、工作平稳、夹紧可靠。 (3)噪声小，劳动条件好。3.气液压组合夹紧 图4-41 气液压组合夹紧工作原理1气缸 2增压缸 3活塞 4活塞杆 5工作缸 6活塞第五节第五节 各类机床夹具各类机床夹具一、车床夹具 图4-42 花盘角铁式车床夹具1削边销 2圆柱定位销 3轴向定程基面 4夹具体 5压块6工件 7导向套 8平衡块 1.直线进给式铣床夹具 这类夹具安装在作

12、直线进给运动的铣床工作台上。 2.圆周进给式铣床夹具 一般用于立式圆工作台铣床或鼓轮式铣床等。 3.靠模铣床夹具 在铣床上用靠模铣削工件的夹具，可用来在一般万能铣床上加工出所需要的成形曲面，扩大了机床的工艺用途。二、铣床夹具 1.固定式钻模在使用过程中，钻模的位置固定不动。 2.滑动式钻模钻模板固定在可以上下滑动的滑柱上，并通过滑柱与夹具体相联接。 3.回转式钻模钻模体可按一定的分度要求绕某一固定轴转动。 4.移动式钻模用于单轴立式钻床，先后钻削工件同一表面上的多个孔。 5.翻转式钻模整个夹具可以带动工件一起翻转，加工工件不同表面的孔系，甚至可加工定位基准面上的孔。 6.盖板式钻模一般用于加工

13、大型工件上的小孔。三、钻床夹具 1.固定夹具 固定夹具用于工件直接输送的生产自动线，通常要求工件具有良好的定位和输送基面，例如箱体零件、轴承环等。第六节第六节 现代机床夹具现代机床夹具一、自动线夹具2.随行夹具 随行夹具用于工件间接输送的自动线中，主要适用于工件形状复杂、没有合适的输送基面，或者虽有合适输送基面，但属于易磨损的非铸材料工件，使用随行夹具可避免表面划伤与磨损。图4-52 随行夹具垂直上方返回系统1随行夹具 2随行夹具输送器 3提升台4推杆 5倾斜返回滚道 6限位器 7下降台二、组合夹具图4-55 组合夹具的标准元件和组合件a)基础件 b)支承件 c)定位件 d)导向件 e)压紧件 f)紧固件 g)其它件 h)合件三、通用可调夹具和成组夹具图4-57 通用可调铣床夹具的可换钳口调整图图4-58 钻杠杆