《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》PPT課件.ppt

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第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),7.1概述7.2工件在夾具中的定位7.3定位誤差的分析與計(jì)算7.4工件在夾具中的夾緊7.5夾具的連接元件、對(duì)刀裝置和引導(dǎo)元件7.6典型機(jī)床夾具,機(jī)床夾具：是在機(jī)床上用于裝夾工件或引導(dǎo)刀具的裝置。,重點(diǎn)：1.基準(zhǔn)及其分類；2.六點(diǎn)定位原理；3.工件的定位方式與定位元件。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),7.1概述,7.1.1基準(zhǔn)及其分類,基準(zhǔn)就是用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。,1.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在零件設(shè)計(jì)圖上用以確定零件其它點(diǎn)、線、面位置所采用的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),（1）工序基準(zhǔn)在工藝文件上用以確定本工序被加工表面加工后的尺寸、形狀和位置所采用的基準(zhǔn)。,2.工藝基準(zhǔn)零件在工藝過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)，即零件在加工、測(cè)量、裝配等工藝過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),圖7-2零件工藝基準(zhǔn)示例,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),（2）定位基準(zhǔn)工件在定位過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)。即，使工件在機(jī)床上或夾具中占據(jù)正確位置所依據(jù)的點(diǎn)、線、面。,平面E加工時(shí)，以外圓柱面與V形塊相接觸的母線S、T定位，因此圓柱軸心線為定位基準(zhǔn)，外圓面為定位基準(zhǔn)面。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),1）粗基準(zhǔn)使用未經(jīng)機(jī)械加工的表面作為定位基準(zhǔn)，稱為粗基準(zhǔn)。2）精基準(zhǔn)使用已經(jīng)機(jī)械加工的表面作為定位基準(zhǔn)，稱為精基準(zhǔn)。3）附加基準(zhǔn)僅僅為了機(jī)械加工工藝需要而設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)，稱為附加基準(zhǔn)。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),（3）測(cè)量基準(zhǔn)零件檢驗(yàn)時(shí)，用以測(cè)量加工表面的尺寸，或者用于測(cè)量零件加工表面的形狀誤差或位置誤差所采用的基準(zhǔn)。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),（4）裝配基準(zhǔn)裝配時(shí)用來(lái)確定零件或部件在機(jī)器中的相對(duì)位置所采用的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),3.基準(zhǔn)重合在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)盡量使以上各種基準(zhǔn)重合，以消除基準(zhǔn)不重合誤差。,1）設(shè)計(jì)零件時(shí)應(yīng)盡量以裝配基準(zhǔn)作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，以便保證裝配技術(shù)要求；2）在制定加工工藝路線時(shí)，應(yīng)盡量以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作工序基準(zhǔn)，以保證零件加工精度；3）在加工和測(cè)量零件時(shí)，要盡量使定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合，以減少加工誤差和測(cè)量誤差。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),7.1.2工件在工藝系統(tǒng)內(nèi)的安裝,（1）工件定位：加工前，使工件在機(jī)床上或夾具上占有正確的加工位置的過(guò)程，稱為定位。（2）工件夾緊：對(duì)工件施加一定的外力，使工件在加工過(guò)程中保持定位后的正確位置且不發(fā)生變動(dòng)的過(guò)程稱為夾緊。安裝或裝夾：工件定位、夾緊的全過(guò)程。注意：定位在前，夾緊在后，定位是首要的。,1.安裝的概念,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),2.工件的安裝方式,（1）直接找正安裝是用百分表、劃針或用目測(cè)，在機(jī)床上直接找正工件，使工件獲得正確位置的方法。,a）磨內(nèi)孔時(shí)工件的找正b）刨槽時(shí)工件的找正,特點(diǎn)：效率低，精度高。適用于單件小批量生產(chǎn)或定位精度要求特別高的場(chǎng)合。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),（2）劃線找正安裝是按圖樣要求在工件表面上事先劃出位置線、加工線或找正線，安裝工件時(shí)，先按找正線找正工件的位置，然后夾緊工件。,劃線找正法示例,特點(diǎn)：通用性好，效率低，精度不高，適用于單件小批量生產(chǎn)中形狀復(fù)雜的鑄件粗加工工件。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),（3）使用夾具安裝是按圖樣要求在工件表面上事先劃出位置線、加工線或找正線，安裝工件時(shí)，先按找正線找正工件的位置，然后夾緊工件。,特點(diǎn)：效率高，定位精度高，穩(wěn)定性好，還能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低技術(shù)要求，廣泛適用于各種生產(chǎn)類型。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),7.1.3機(jī)床夾具的組成及分類,機(jī)床夾具：在機(jī)床上用來(lái)完成工件定位、夾緊任務(wù)的裝置，稱為機(jī)床夾具。,1.機(jī)床夾具的組成,1）定位元件2）夾緊裝置3）對(duì)刀及導(dǎo)向裝置4）夾具體5）其他裝置或元件,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),2.機(jī)床夾具的分類,（1）按應(yīng)用范圍分：通用夾具、專用夾具、成組夾具、組合夾具、隨行夾具（2）按使用機(jī)床分：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具等（3）按動(dòng)力源分：手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具等,組合夾具,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),隨行夾具,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),（1）保證加工精度零件加工精度包括尺寸精度、幾何形狀和表面相互位置精度。夾具的最大功用是保證加工表面的位置精度。（2）提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本快速將工件定位夾緊，免除了找正、對(duì)刀等，縮短輔助時(shí)間，提高了成品率，降低了成本。（3）擴(kuò)大機(jī)床的加工范圍如在車床上加鏜夾具，可完成鏜孔加工。（4）減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),3.機(jī)床夾具的用途,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),7.2工件在夾具中的定位,7.2.1工件的六點(diǎn)定位原理,1.六點(diǎn)定位原理,圖7-10物體的六個(gè)自由度,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),六點(diǎn)定位簡(jiǎn)圖,,合理布置六個(gè)定位支承點(diǎn)，使工件上的定位基面與其接觸，一個(gè)支承點(diǎn)限制工件一個(gè)自由度，使工件六個(gè)自由度被完全限制，在空間得到唯一確定的位置，此即六點(diǎn)定位原理。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),2.工件限制的自由度數(shù)目與加工要求的關(guān)系,工件的正確定位：根據(jù)工件加工要求來(lái)進(jìn)行工件實(shí)際自由度個(gè)數(shù)和方向的限制，以達(dá)到加工要求的目的。,1）完全定位：,連桿鉆孔定位方案,,,平面支承,側(cè)擋銷,短圓柱銷,,工件的六個(gè)自由度被完全限制的定位稱完全定位。,連桿鉆孔定位方案,平面支承,側(cè)擋銷,短圓柱銷,,,,,,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),2）不完全定位：,,按加工要求，允許有一個(gè)或幾個(gè)自由度不被限制的定位稱為不完全定位。實(shí)際生產(chǎn)中，工件被限制的自由度數(shù)一般不少于三個(gè)。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),3）欠定位：,連桿鉆孔定位方案,,,平面支承,側(cè)擋銷,短圓柱銷,,按工序的加工要求，工件應(yīng)該限制的自由度未被限制的定位，稱為欠定位。欠定位在任何情況下都是不允許的。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),4）過(guò)定位：,工件同一個(gè)自由度被幾個(gè)定位支承點(diǎn)同時(shí)限制。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),過(guò)定位造成的后果：（1）使工件或夾具元件變形，引起加工誤差；（2）使部分工件不能安裝，產(chǎn)生定位干涉（如一面兩銷）消除過(guò)定位及其干涉的途徑：1.改變定位元件結(jié)構(gòu)，消除對(duì)自由度的重復(fù)限制，如長(zhǎng)銷改成短銷；2.提高工件定位基面之間的位置精度，提高夾具定位元件之間的位置精度，減少或消除過(guò)定位引起的干涉，精加工時(shí)可增加剛度和定位穩(wěn)定性。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),7.2.2常見(jiàn)定位方式與定位元件,1.工件以平面定位,輔助支承,主要支承,固定支承,可調(diào)支承,自位支承,,,平面支承,主要支承：用以限制工件必須限制的自由度。輔助支承：在定位時(shí)并不限制工件自由度，只是在加工時(shí)用來(lái)增強(qiáng)工件的支承剛度及穩(wěn)定性，只起支承作用而不起定位作用。,,支承釘,支承板,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,1)工件以平面定位主要支承輔助支承,固定支承可調(diào)支承自位支承,,,,,支承釘支承板,,,,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,1)工件以平面定位支承釘,圖2-57支承釘和支承板,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,1)工件以平面定位支承板,圖2-57支承釘和支承板,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,1)工件以平面定位可調(diào)支承,圖2-58可調(diào)支承,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),可調(diào)支承,可調(diào)支承多用于毛面定位，每批調(diào)整一次，以補(bǔ)償各批毛坯誤差。,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,1)工件以平面定位自位支承：在定位時(shí)，其支承點(diǎn)的位置可隨工件定位基準(zhǔn)面位置的變化而自動(dòng)與之協(xié)調(diào)，雖然自位支承與工件有兩三個(gè)接觸點(diǎn)，但只起到一個(gè)支承點(diǎn)的作用。,圖2-59自位支承,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),自位支承,在定位時(shí)，其支承點(diǎn)的位置可隨工件定位基準(zhǔn)面位置的變化而自動(dòng)與之協(xié)調(diào)，雖然自位支承與工件有兩三個(gè)接觸點(diǎn)，但只起到一個(gè)支承點(diǎn)的作用。,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,1)工件以平面定位輔助支承,,,,,,圖2-60輔助支承,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),輔助支承,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,2)工件以圓孔定位定位銷定位心軸定心夾緊裝置,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,2)工件以圓孔定位定位銷,圓柱銷圓錐銷,長(zhǎng)定位銷短定位銷,,,,,圖2-64工件以圓柱孔定位的定位套,常見(jiàn)的圓柱銷結(jié)構(gòu)：,常見(jiàn)的圓錐銷結(jié)構(gòu)：,圖2-65錐銷定位,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),工件以圓柱孔定位,定位元件：定位銷、定位心軸、定心夾緊裝置等。,定位銷有圓柱銷和圓錐銷兩類。短圓柱銷限制兩個(gè)自由度，長(zhǎng)圓柱銷限制四個(gè)自由度。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),圓錐銷常用于工件孔端的定位，可限制三個(gè)自由度。,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,2)工件以圓孔定位定位心軸錐度心軸圓柱心軸過(guò)盈配合心軸間隙配合心軸,,,,,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,2)工件以圓孔定位錐度心軸,圖2-67錐度心軸,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,2)工件以圓孔定位過(guò)盈配合心軸,圖2-66圓柱心軸,,,,,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,2)工件以圓孔定位間隙配合心軸,圖2-66圓柱心軸,,,,,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),定位心軸有圓柱心軸和錐度心軸等。主要用于盤套類零件的定位。,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,3)工件以外圓表面定位V形塊半圓環(huán)定位套支承定位,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,3)工件以外圓表面定位V形塊,圖2-61Ｖ型塊,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),工件以外圓柱面定位,（1）V形塊結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，斜面夾角有6090120,3)工件以外圓表面定位V形塊,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,圖2-62活動(dòng)V型塊的應(yīng)用,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,3)工件以外圓表面定位定位套,圖2-63工件以圓孔定位的定位套,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),定位套短定位套限制兩個(gè)移動(dòng)自由度，長(zhǎng)定位套限制工件的四個(gè)自由度。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),半圓定位裝置主要用于大型軸類零件及不便于軸向裝夾的零件。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),常見(jiàn)定位元件所能限制的自由度見(jiàn)課本P204表7-2,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,4)工件以組合表面定位,圖2-68一面兩銷定位,3.常見(jiàn)定位方式及定位元件,4)工件以組合表面定位,四、工件的夾緊方式,1.夾緊裝置及其組成什么是夾緊裝置？將工件在夾具中夾緊、壓牢的裝置，就是夾緊裝置。動(dòng)力裝置夾緊裝置夾緊元件中間遞力機(jī)構(gòu),,四、工件的夾緊方式,2.對(duì)夾緊裝置的基本要求1）夾緊應(yīng)有利于工件的定位而不能破壞工件在定位時(shí)所獲得的正確位置；2）夾緊力大小應(yīng)適當(dāng)，使夾緊作用可靠，而且能夠自鎖。3）夾緊后工件的變形應(yīng)盡可能小，不能因夾緊變形而影響加工精度。4）夾緊機(jī)構(gòu)的操作要方便、迅速、省力、安全。,3、夾緊力的確定,必須合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點(diǎn)(1)夾緊力方向的確定1）主要夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位面,夾緊力方向示意圖,3.夾緊力的確定,夾緊力方向?qū)︾M孔位置精度的影響,2）夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力最小,夾緊力方向應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)“三力”同向，以利于減小所需的夾緊力。當(dāng)夾緊力、切削力、工件自身重力的方向均相同時(shí)，加工過(guò)程中所需的夾緊力最小，從而能簡(jiǎn)化夾緊裝置結(jié)構(gòu)和便于操作，且利于減少工件變形。,3）夾緊力的作用方向應(yīng)使工件變形盡可能小,如圖所示薄壁套筒，其軸向剛度比徑向好，用卡爪徑向夾緊，工件變形大，若沿軸向施加夾緊力，則變形會(huì)小得多。,(２)夾緊力作用點(diǎn)的確定,1）夾緊力應(yīng)作用在剛度較好部位,所示的薄壁箱體時(shí)，夾緊力不應(yīng)作用在箱體的頂面，而應(yīng)作用在剛性好的凸緣上。當(dāng)箱體沒(méi)有凸緣時(shí)，可在頂部采取多點(diǎn)夾緊以分散夾緊力，減少夾緊變形。,2）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)支承元件或位于支承元件形成的支承面內(nèi)，保證工件定位穩(wěn)定，而不會(huì)引起工件在夾緊過(guò)程中產(chǎn)生位移或偏轉(zhuǎn)。,,夾緊力作用點(diǎn)的位置不正確,,3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近加工表面,夾緊力作用點(diǎn)靠近加工部位可提高加工部位的夾緊剛性，防止或減少工件振動(dòng)。如圖所示，主要夾緊力垂直作用于主要定位基準(zhǔn)面，如果不再施加其它夾緊力，因夾緊力沒(méi)有靠近加工部位，加工過(guò)程易產(chǎn)生振動(dòng)。所以，應(yīng)在靠近加工部位處采用輔助支承并施加夾緊力或采用浮動(dòng)夾緊裝置，既可提高工件的夾緊剛度，又可減小振動(dòng)。,(３)夾緊力大小的估算,夾緊力的大小根據(jù)切削力、工件重力的大小、方向和相互位置關(guān)系具體計(jì)算，并乘以安全系數(shù)K，一般精加工K=1.5～2，粗加工K=2.5～3。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),7.3定位誤差的分析與計(jì)算,保證加工精度實(shí)現(xiàn)的條件：若規(guī)定工件的加工允差為δ工件，以Δ夾具表示與采用夾具有關(guān)的誤差，以Δ加工表示除夾具外與工藝系統(tǒng)其它因素（如機(jī)床誤差、刀具誤差、受力受熱變形等）有關(guān)的加工誤差，為保證工件的加工精度要求，必須滿足誤差計(jì)算不等式：δ工件≥Δ夾具＋Δ加工制訂夾具公差時(shí)，應(yīng)保證夾具的定位、制造和調(diào)整誤差的總和不超過(guò)零件公差的三分之一。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),7.3.1定位誤差的概念及產(chǎn)生的原因,1.定位誤差的概念,同批工件在夾具中定位時(shí)，工序基準(zhǔn)位置在工序尺寸方向或沿加工要求方向上的最大變動(dòng)量，稱為定位誤差。,成批加工工件時(shí)，夾具相對(duì)機(jī)床的位置及切削運(yùn)動(dòng)的行程調(diào)定后不再變動(dòng)，可認(rèn)為加工面的位置是固定的。但因一批工件中每個(gè)工件在尺寸形狀及表面相互位置上均存在差異，所以定位后各表面有不同的位置變動(dòng)。工序基準(zhǔn)的位置變動(dòng)將對(duì)加工精度有直接影響。,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),2.定位誤差產(chǎn)生的原因,定位誤差由基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差引起。,（1）基準(zhǔn)位移誤差,由于工件的定位表面或夾具上的定位元件制造不準(zhǔn)確引起的定位誤差。,（2）基準(zhǔn)不重合誤差,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),3.定位誤差產(chǎn)生的規(guī)律,第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),第7章機(jī)床夾具設(shè)計(jì),