培训课件 -典型机床夹具设计-清华大学

机床上用来装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的加工位直接找正划线找正定位元件法夹具类型通用夹具专用夹具或通用改造生产率、成本费时、成本较高、划线更甚迅速方便、成本低定位精度取决于量仪精度工人技术水平方法是否得当可达0.01较高且稳定一般不高使用高精技术高，也可达到很高一般不高约0.2~0.5还与划线粗细等有关适用零件形状简单、加工面少形状复杂、加工面多、大重件生产批量单件小批量大批大量具<KH1KH1LL44L4L4L4L4紧Áùµã¶¨Î».swfÁùµã¶¨Î».swfYXZYXZ这就是六点定位——h±h±△hxyxxzy（三）定位元件限制工件自由度平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸A结构况YYXZXYYZXYYZXYYZYYXZXYYZ 工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度销A结构B定位情况A结构析轴A结构工件以圆锥孔定位时，所用定位元件为圆锥式析活顶尖限制工件二个自由度：∩∩X、Y定位。工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱况析2）V形块用于完整的外圆柱面和非完整的外圆柱面的定A结构TH1、V形块对外圆柱面定位，形式上是支承定3、可以用于非完整外圆的定位4、活动V形块常常起着定位和夹紧的双重作ZXZXXY4）支承>主要看工件的定位表面与三爪卡盘的相对夹持长度的多少：ZXY（四）几种不同的定位形怯可调支承自位支承结构A辅助支承辅助支承定位分析：辅助支承是在工件定位后才参与支承的作用，但辅助支承锁紧后就成为固定支撑，能承（五）工件定位时的几种情况位，试对此定位方案进行定位分析。（如下图所示）XY∩挡銷限制工件一个自由度：2、部分定位（不完全定位）>不影响工件加工精度的自由度允许不被限制。ZYX))ZYX))1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强2）如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发))（六）定位表面的组合（组合定位分析）圆柱孔与平行于孔轴线的平面的组合（如：平面）；）；两平行圆柱孔与垂直于圆柱孔轴线的平面的组合限制工件自由度数最多的定位表面称第一基限制工件自由度数次多的定位面称第二基准限制工件自由度数为1的定位称第三基准面制的具体自由度，V形块组合定位重点、难点a)a)b)∩∩析：形（1）使定位元件在产生过定位的方向上可移动，以消除该方向的移动过定位。（如活动顶尖不能限制）a)b)过定位消除方法之一c)c)a)d)b)a)d)b)过定位：一面两销定位：4、定位方案分析举例题型一：判断定位方案是否正确（重点内容）ZZXXXXY4—神ZZXXXYYY点））；）；∩∩∩（参见定位原理图）（保证二各孔的轴心线垂直于工件底面）；XZ∩Y∩Y工件的下侧面定位，限制工件二个自由度：Z（保证工件二孔的位置尺寸H）；什XX（保证工件二小孔与大孔中心的对称位置尺寸（支承板（支承板）（窄支承板）（如下图），应如何来设计定位方案？。。个自由度活动窄支承板）（一）概述一定大小的面积）基准的判别：）；1)基本概念用夹具装夹加工一批工件时，由于定位不准确引起该批工件在某加工精度参数（尺寸、位置）的加工误差，称为该加工精度参数的定位误差（简称2)定位误差的大小：计基准（或工序基准）在加工尺寸方向上的最大变（工序基准的位置变动将对加工精度有直接影响）定位误差包括基准不重合误差Δjb和基准位移误差Δjw当定位基准和工序基准不重合时，工序基准相表示。Δjb定位基准与工序基准之间必然存在一个联系尺如图为一套筒类零件放在水平心轴上定位而铣键槽的例子，加工时要保证尺寸b和h，b是由刀具本身的宽度尺寸决定，尺寸h则按心轴中心调整好铣刀的高度位置h1来保证。（即心轴中心就是对刀基准！基准分析：当保证尺寸h1时：hmaxhmaxdminDmaxb±△b位基准产生位移，会产生基准不重合误差ΔjbΔΔΔdw=Δjb±Δjw判断定位方案是否合理可行的依据是误差不等式：Δdw≤TΔdw=Δjb+00.04阶面其余各表面均已加工完成，现在采用由图所示夹60±0.06mm，试分析此定位方案产生的定位误差能0.04--52±0.02-30±0.160±0.0660±0.060AΔjw=0（定位基准与对刀基准是同一平面）Δjb=0.04（工序基准相对于定位基准的位移量）故Δdw=Δjb±Δjw=0.04Δdw≤x0.2≈0.066定位基准和工序基准重合，定位基准与对刀基准重jb=0Δjw=0Δdw=Δjb±Δjw=0ΔjbΔjbΔjwı、2、3、4ı、2、3、4L2=Δjb+Δjy=0L3=Δjb+Δjy=TD+0=TDL4=Δjb+Δjy=0工件采用圆孔定位室时，工件定位面是圆柱孔，定位工件的定位工作面是外圆柱面，两者以一定性质的配合实现工件定心定位，应根据配合性质的不同，过盈配合，不存在配合间隙。Δjw=0Δdw=Δjb其中：hmaxminmaxjw等于定位的孔和心轴间最大间隙的一半))))：工序基准、定位基准和对刀基准都是工件左端面H1=42h12(0.25)H1所以，Δjw=0，Δjb=0H1=42h12(0.25)H1工序基准为外圆下母线，定位基准为内孔中心线，外圆圆心之间的位置内孔和外圆有同轴度误差，这项误差会引起的基准不重合误差为：Δjb2=T(e)=0.015（基准不重合误差是这两项之和=0.0205Δjb1Δj个Δjb2jw3、V形块定位外圆时的定位误差的分析计算,,O＇＇为外圆直径的圆心位置。在ΔO’CO’’中，dmindmaxoΔJWC★格，现在用V形块定位铣宽度为b的槽，若要求保证格，现在用V形块定位铣宽度为b的槽，若要求保证d±T(d)/2L2L1L3d±T(d)/2L2L1L3Mo（a）L1minL1maxL1minL1max'1d-T(d)/2d+T(d)/2（b）L1工序基准为外圆轴线，定位基准为外圆轴线。两者不存在基准不重合误差，故Δjb=0对刀基准为理论圆中心。存在基准位移误差ΔjwL2maxL2mL2maxL2minL3minL3maxd-T(d)/2d+T(d)/2M'M'''N23N''（c）V形块定位外圆铣槽时的三种不同尺寸要求及其定位误差计算L2尺寸的定位误差对刀基准为理论圆中心。存在基准位移误差：Δjw综合起来两者合成方向相同(取综合起来两者合成方向相同(取+号'oooΔdw=Δjb+Δjw3）L3尺寸的定位误差L2maxL2minL3L2maxL2minL3minL3maxd-T(d)/2d+T(d)/2（d）M'M''''NNΔ2V形块定位外圆铣槽时的三种不同尺寸要求及其定位误差计算L3尺寸的定位误差L3的工序基准为外圆下母线，对刀基准为理论圆中心。存在基准位移误差ΔjwL3的定位误差为两者的合成。两者都是由外圆直径的变当外圆直径从大到小时，工序基准N相对定位基准O是心线）相对对刀基准（为理论圆中心）''ooo1Δ）：Δ★b.02Δ★对刀基准和定位基准存在的基准位移误差发生在垂直方向Δdw(对称度)=Δjb+Δjw=0.022）A尺寸的定位误差：由于定位基准和工序基准不重合，且两外圆有同轴度误两个误差对尺寸A的影响是相互独立的，因此Δdw〓Δjb+Δjw〓0.047045°,=0（基准重合）由40引起的基准不重合误Δjb2=0.3tg450=0.3由100引起的基准位移误差：1§2-4工件在夹具上的夹紧工件定位之后必须通过夹具上的夹紧装置将其夹具的组成：•使夹具具有一定的自锁性，以保证夹Aı)夹紧力的作用点应正对支承元件或处于支承元ı)夹紧力的大小应适当中切削力是一个主要力，计算夹紧力时，一般先根据金属切削原理的相关理论计算出加工过程中可能产生的最大切削力Fj=kFj0安全系数k值的取值范围在1.5～3.5之间，视其具体情况而定。精加工、连续切削、切削刀具锋利等加工条件好时，取k=1.5～2；粗加工，断续加工、刀具刃口钝化等加工条件差时，取k=2.5～3.5。ı.斜楔夹紧机构ı)斜楔夹紧机构的工作原理斜楔夹紧机构是利用斜楔的轴向移动直接对工件进行夹FjtgΦ1+Fjtg(α+Φ2)=FsF1=FjtgΦ1F2=NtgΦ2j）；sφ1—工件与斜楔之间的摩擦角，摩擦系数f1=tgφ1；是指当工件被夹紧之后，在不再施加原始作用力的情况下J2’N22 2’N22JF=FjtgΦ1)FjFj1≥tg(αΦ2)2一般取斜角α=6°~10°。斜楔夹紧机构结构简单，增力比较大Fj=(2.6~由于手动夹紧费时费力效率低，所以很少用来手动斜楔夹紧机构夹紧行程很小，故对工件夹紧表面的尺寸精度要求比较高，以避免发生夹不着或无法夹的ı)螺旋夹紧机构的工作原理力直接夹紧工件或推动夹紧元件对工件实施夹紧的，螺栓或螺钉上的螺旋线相当于绕在其中径上的一个斜面，从本质上讲，螺旋夹紧机构是由斜楔夹紧机构演变而来的，故由斜楔夹紧机构夹紧力Fj的计算可导出螺旋夹紧机构的d0—螺纹中径；螺旋升角为3.5o；1’—螺旋副的当量摩擦摩擦角；r’—压块与工件表面间的摩擦力矩半径，可参阅相关资料进行计算。p108一般摩擦系数f1=f2=0.1～0.15,对应的摩擦角为5°43,若取φ1=8°32,，φ2=6°,α=3°,L=（12~8）d当r=0，则Fj=140FS；r=1/3d，Fj=105FS；r=1/2d，Fj=98FS4）螺旋夹紧机构的自锁条件螺旋夹紧机构中，螺纹的升角α≤4°,具有良好的自锁螺旋相当于将长斜楔绕在圆柱体上，夹紧行程不受限制，螺旋夹紧机构结构简单，制造容易，操作方便，自锁性a)a)b)1—工件2—止动销3—螺母套筒手柄4—夹紧螺杆ρx圆则图中阴影部分相当于一个绕在基圆盘上的弧形楔。当顺时针扳动手柄时，弧形楔便逐渐地楔紧在转轴和工件之间，设有一当量力FS1如图所示，该力与回转半径ρx垂直，对回转中心的力距与手柄上原始作用力Fs对回转ρx对圆偏心轮的摩擦力距及转轴对圆偏心轮的作用力（忽略会使夹紧力的值稍有增大且时FS≈Fx=6°~10°),由斜楔夹紧机构夹紧力Fj的计算可导出圆偏心夹紧ρx—夹紧点处的回转半径；αx—夹紧点处的升角；φ1—圆偏心轮与工件之间的摩擦角；γ22ρxxαρxxαjF.xM≥FJO2Mtgφ1是工件与圆偏心轮之间的摩擦系数，eL=（2~2.5）DS0~2e内变化圆偏