机械制造基础冯之敬-工件定位夹紧与夹具设计ppt课件

1、4.1 4.1 工件的装夹工件的装夹4.2 4.2 机床夹具概述机床夹具概述4.3 4.3 典型定位方式及定位元件典型定位方式及定位元件4.4 4.4 定位误差分析定位误差分析4.5 4.5 工件在夹具中的加紧工件在夹具中的加紧4.6 4.6 典型机床夹具典型机床夹具 4.7 4.7 机床夹具设计的根本步骤机床夹具设计的根本步骤A A与与B B互为设计基准互为设计基准40 外圆是外圆是60外圆的设计基准外圆的设计基准平面平面1 1是平面是平面2 2与孔的设计基准，与孔的设计基准，孔孔3 3是孔是孔 4 4和和 5 5的设计基堆的设计基堆中心线是内孔、齿轮分度圆中心线是内孔、齿轮分度圆和顶圆和顶

2、圆 的设计基难。的设计基难。自在度表示图l 运用六点定位原理时的本卷须知：1 定位支承点与工件的定位基准面必需一直坚持紧贴；2 一个定位支承点只能限制工件一个自在度，同时一个自在度原那么上不得有多个支承点反复限制，支承点数不应超越六个；3 工件应限制几个自在度，由工件加工技术条件来确定；4 工件的定位不是由夹紧力作用获得的。5 5工件的六个自在度被完全限制的定位称完全定位。工件的六个自在度被完全限制的定位称完全定位。定位与夹紧的区别：定位与夹紧的区别： 定位是使工件占有定位是使工件占有一个正确的位置，夹一个正确的位置，夹紧是使工件坚持这个紧是使工件坚持这个正确位置。正确位置。在实践消费中是绝对

3、不允许的。在实践消费中是绝对不允许的。 过定位呵斥的后果：过定位呵斥的后果：1 1使工件或夹具元件变形，引起加工误差；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使部分工件不能安装，产生定位干涉如一面两销 过定位普通是不允许的，但在精加工时也可看到。过定位普通是不允许的，但在精加工时也可看到。消除过定位及其干涉的途径：消除过定位及其干涉的途径： 1. 改动定位元件构造，消除对自在度的反复改动定位元件构造，消除对自在度的反复 限制，如长销改成短销；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，提高夹具定位元提高工件定位基面之间的位置精度

4、，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，精加工时可添加刚度和定位稳定性。工时可添加刚度和定位稳定性。 采用完全定位还是部分定位，主要根据工件的外形特点和采用完全定位还是部分定位，主要根据工件的外形特点和工序加工要求来确定，普通应遵照以下几条原那么：工序加工要求来确定，普通应遵照以下几条原那么：由于工件的外形特点，限制工件某些方向的自在度没有必由于工件的外形特点，限制工件某些方向的自在度没有必要，也无法限制，那么可不用限制该方向的自在度。要，也无法限制，那么可不用限制该方向的自在度。由于加工特点，工件某些方向自在度的存在并不

5、影响加工由于加工特点，工件某些方向自在度的存在并不影响加工精度要求，那么该方向的自在度可以不用限制。精度要求，那么该方向的自在度可以不用限制。 在保证加工要求的条件下，限制自在度的数目应尽量少，在保证加工要求的条件下，限制自在度的数目应尽量少，使夹具构造简单。使夹具构造简单。 在实践加工中，对工件限制的自在度数目普通不少于三个。在实践加工中，对工件限制的自在度数目普通不少于三个。 欠定位是不允许的。欠定位是不允许的。 应尽量防止反复定位，但在有利于减小加工误差时可采用应尽量防止反复定位，但在有利于减小加工误差时可采用反复定位方式定位的。反复定位方式定位的。 定位方案限定自在度的选择原那么：定位

6、方案限定自在度的选择原那么：第第2 2节节 机床夹具概述机床夹具概述 在机床上用于装夹工件或在机床上用于装夹工件或引导刀具，具有使工件在机床引导刀具，具有使工件在机床上相对刀具占有正确的位置功上相对刀具占有正确的位置功能的辅助安装。能的辅助安装。1. 1. 夹具的组成夹具的组成1 1定位元件定位元件2 2夹紧元件夹紧元件3 3导向元件钻套、对刀块导向元件钻套、对刀块4 4夹详细夹详细 此外有衔接元件、分度机构、此外有衔接元件、分度机构、 操作元件等。操作元件等。2.2.机床夹具的分类机床夹具的分类按运用特点分：按运用特点分：1 1通用夹具通用夹具2 2公用夹具公用夹具3 3成组夹具成组夹具4

7、4组合夹具组合夹具 5 5随行夹具随行夹具按运用机床分：按运用机床分：车床夹具、铣床夹具、车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具钻床夹具、镗床夹具按动力源分：按动力源分：手动夹具、气动夹具、液压夹具、手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等电动夹具、磁力夹具、真空夹具等3.3.机床夹具的功用机床夹具的功用1保证加工精度保证加工精度 零件加工精度包括尺寸精度、几何外形和外表相互零件加工精度包括尺寸精度、几何外形和外表相互 位置精度。夹具的最大功用是保证加工外表的位置精度。位置精度。夹具的最大功用是保证加工外表的位置精度。2提高消费率，降低消费本钱提高消费率，降低消费本钱 快速

8、将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短 辅助时间，提高了废品率，降低了本钱。辅助时间，提高了废品率，降低了本钱。3扩展机床的加工范围扩展机床的加工范围 如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。 4减轻工人劳动强度减轻工人劳动强度 3 3 工件以外圆外表定位工件以外圆外表定位 1 1定位套筒定位套筒 2 2V V形块定位形块定位 构造尺寸已规范化，斜面夹角有构造尺寸已规范化，斜面夹角有60609090120120 3) 支承平面支承平面4 4半圆定位座半圆定位座 常用于大型轴类工件的定位常用于大型轴类工件的定位5 5外

9、圆定心夹紧外圆定心夹紧 三爪卡盘、双三爪卡盘、双V V形铁定心夹紧、弹簧夹头形铁定心夹紧、弹簧夹头过定位的处理方过定位的处理方法是：法是：将销将销2 2做成削边销做成削边销 2 2一平面和与其垂直的两外圆柱面组合一平面和与其垂直的两外圆柱面组合3 3一孔和一平行于孔中心线的平面组合一孔和一平行于孔中心线的平面组合夹紧力. j w1工件圆孔与刚性心轴或销过盈配合工件圆孔与刚性心轴或销过盈配合 孔与心轴一直同心，故孔与心轴一直同心，故 但由于工件装夹困难，普但由于工件装夹困难，普通很少采用。通很少采用。0.wj2工件圆孔与刚性心轴或销间隙配合工件圆孔与刚性心轴或销间隙配合 心轴程度放置重力作用下孔

10、与心轴固定上母线接触心轴程度放置重力作用下孔与心轴固定上母线接触 工件孔尺寸工件孔尺寸 ，心轴尺寸，心轴尺寸 工件孔中心最大变动量即为基准位移误差：工件孔中心最大变动量即为基准位移误差：0DTD0dTd孔孔 Dmax=D+TD Dmin=D 轴轴 dmax=d dmin=d- Td1221oooooooo轴最大孔最小时极限位置轴最小孔最大时极限位置为孔的中心的变动量.1221()()22222j wdDDdOOOOOOdTDTDdTT 孔与心轴可以在恣意方向接触，孔的中心最大变动量即为基准位移误差：.12min()()j wDdDdOODdDTdTTTX0.wj其中其中 Xmin=(Dmin-

11、dmax) 为孔为孔与轴的最小配合间隙与轴的最小配合间隙 主要分析工件外圆在主要分析工件外圆在V形块上定位情况：形块上定位情况： 由于工件设计基准不同，能够出现以下三种情况，由于工件设计基准不同，能够出现以下三种情况，即设计基准分别为即设计基准分别为B、C 、O 。11221222111()()HB BABABAOO BAOO B2211()()222sin2sin22dddd1(1)2sin2d12B B1尺寸尺寸H1的定位误差的定位误差 设计基准为设计基准为B，定位基准为，定位基准为E,F。其。其最大的位置变动量为最大的位置变动量为即定位误差：即定位误差： = 21221222111()(

12、)HC CACACAOO CAOOC12CC1(1)2sin2d 3尺寸尺寸H3的定位误差的定位误差 设计基设计基准为准为O，定位基准为，定位基准为E、F，其最，其最大的位置变动量为大的位置变动量为12OO31221HOOAOAO212sin2sin22dd2sin2d 保证加工精度实现的条件保证加工精度实现的条件 假设规定工件的加工允差为假设规定工件的加工允差为工件，以工件，以夹夹具表示与采用具表示与采用夹具有关的误差，以夹具有关的误差，以加工表示除夹具外与工艺加工表示除夹具外与工艺系统其它系统其它要素如机床误差、刀具误差、受力受热变形等要素如机床误差、刀具误差、受力受热变形等有关有关的加工

13、误差，为保证工件的加工精度要求，必需的加工误差，为保证工件的加工精度要求，必需满足误满足误差计算不等式差计算不等式 ： 工件工件夹具夹具加工加工 制定夹具公差时，应保证夹具的定位、制定夹具公差时，应保证夹具的定位、制造和调整误差制造和调整误差 的总和不超越零件公差的三分之一。的总和不超越零件公差的三分之一。组成1动力安装动力安装2中间传力机构中间传力机构3夹紧元件夹紧元件作用1 1改动作用力的方向；改动作用力的方向；2 2改动作用力的大小；改动作用力的大小；3 3使夹紧实现自锁。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；夹紧时不破坏工件定位后的正确位置； 稳稳2 2夹紧力大小要适

14、当；夹紧力大小要适当； 牢牢3 3夹紧动作要迅速、可靠；夹紧动作要迅速、可靠； 快快4 4构造紧凑，易于制造与维修。构造紧凑，易于制造与维修。基基本本要要求求必需合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点必需合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点 (1)(1)夹紧力方向确实定夹紧力方向确实定 1 1主要夹紧力方向应垂直于主要定位面主要夹紧力方向应垂直于主要定位面 保证定位准确、保证定位准确、可靠；可靠； 1斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构2螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构螺旋夹紧特点：螺旋夹紧特点： 1 1构造简单，自锁性好，夹紧可靠；构造简单，自锁性好，夹紧可靠； 2 2扩力比约为扩力比约为80,80,

15、远比斜楔夹紧力大；远比斜楔夹紧力大； 3 3夹紧行程不受限制；夹紧行程不受限制； 4 4夹紧动作慢，辅助时间长，效率低夹紧动作慢，辅助时间长，效率低3其它夹紧机构其它夹紧机构1螺旋压板夹紧机构螺旋压板夹紧机构2螺旋定心夹紧机构螺旋定心夹紧机构3联动夹紧机构联动夹紧机构4多件夹紧机构多件夹紧机构4偏心夹紧机构偏心夹紧机构常见的偏心轮常见的偏心轮压板夹紧机构压板夹紧机构5夹紧动力安装夹紧动力安装气动、液压、电磁、真空等气动、液压、电磁、真空等气气液压组合夹紧液压组合夹紧 用于工件的一次装夹中，顺序进展钻孔、扩孔、铰孔或用于工件的一次装夹中，顺序进展钻孔、扩孔、铰孔或攻螺纹等多个工步加工时，运用不同

16、孔径的钻套来引导刀具。攻螺纹等多个工步加工时，运用不同孔径的钻套来引导刀具。 切削力较大，断续切削，易振动，夹紧力要切削力较大，断续切削，易振动，夹紧力要大和较好的自锁性，受力元件要有足够的强度和大和较好的自锁性，受力元件要有足够的强度和刚性。刚性。便于调整刀具，要设置对刀安装。对刀块和刀具之便于调整刀具，要设置对刀安装。对刀块和刀具之间要放对刀塞尺，以防止刀具与对刀块直接接触，间要放对刀塞尺，以防止刀具与对刀块直接接触，而碰伤刀刃获对刀块。而碰伤刀刃获对刀块。采用导向键与机床任务台采用导向键与机床任务台T形槽相配合来实现夹具形槽相配合来实现夹具在机床上的定位，要使夹具上定位元件任务面与在机床

17、上的定位，要使夹具上定位元件任务面与铣削运动方向有一准确位置。铣削运动方向有一准确位置。a) 适宜于加工孔径大于适宜于加工孔径大于60mm，长径比小于，长径比小于1的通孔。的通孔。b)和和c) 主要用于盲孔或孔径小于主要用于盲孔或孔径小于60mm的通孔。的通孔。 要求镗杆与机床主轴采用浮动联接，镗孔的精度完全由要求镗杆与机床主轴采用浮动联接，镗孔的精度完全由夹具来保证，而不受机床精度的影响。用于加工长径比大夹具来保证，而不受机床精度的影响。用于加工长径比大于于1.51.5的长孔或同轴度要求较高的几个短孔。的长孔或同轴度要求较高的几个短孔。分为固定式镗套和回转式镗套两类。分为固定式镗套和回转式镗

18、套两类。 1固定式： 外形尺寸较小，且位置精度较高。缺陷是易于磨损，多用于速度较低的场所。2回转式镗套回转式镗套a a内滚式镗套内滚式镗套 镗杆相对于导向滑套回转，并连同导向滑套一同相对于镗镗杆相对于导向滑套回转，并连同导向滑套一同相对于镗套挪动。镗套精度较好，但尺寸较大，因此多用于后导向。套挪动。镗套精度较好，但尺寸较大，因此多用于后导向。b b外滚式镗套外滚式镗套 镗刀杆与镗套间只需相对挪动而无相对转动。镗套尺寸镗刀杆与镗套间只需相对挪动而无相对转动。镗套尺寸较小，运用较多。镗速高。较小，运用较多。镗速高。 5 组合夹具组合夹具第第7 7节节 机床夹具设计的根本步骤机床夹具设计的根本步骤1)1)有一定的精度和良好的构造工艺性；有一定的精度和良好的构造工艺性；2)2)足够的强度和刚度；足够的强度和刚度；3)3)在机床任务台上安装的夹具，应使其重心尽量低，夹详细在机床任务台上安装的夹具，应使其重心尽量低，夹详细的高度尺寸要小。的高度尺寸要小。4)4)夹详细的构造要简单、紧凑，尺寸要稳定，剩余应力要小。夹详细的构造要简单、紧凑，尺