机械制造工艺与机床夹具1 (5).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械制造工艺与机床夹具,第五章 机床常用夹具,第一节 概述,第二,节 工件的定位原则及定位元件,第三节 定位误差分析,第四节 工件的夹紧,本章学习目标：,掌握工件的六点定位原理、典型的定位方式及定位元件。,了解机床夹具的分类及组成；,本节内容,一、机床夹具的主要功能,三、机床夹具的组成,第一节 概述,二、机床夹具的分类,机械,加工过程中，,为保证,加工精度，固定工件，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为,机床,夹具,。,一、机床夹具的主要功能,使工件相对于刀具及机床,占有正确的加工位置,，保证其被加工表面达到工序所规定的各项技术要求。,工件定位后，经夹紧装置施力于工件，将其固定夹牢，使其在,加工过程中保持正确位置不变,。,1,、定位,2,、夹紧,安装,工件从定位到夹紧的整个过程。,工件的安装方法,1,）找正安装法,2,）,采用专用夹具安装法,划线找正安装,：,钳工先按加工要求在工件表面划好线，机加工时工人按划线找正后再夹紧。,直接找正安装,：,操作者利用划针、百分表等量具直接校准待加工面或相关表面以获得正确位置。,靠夹具将工件定位、夹紧，以保证工件相对于刀具、机床的正确位置。,找正费时，定位精度不易保证，生产率较低，仅适用于单件小批生产。,操作简单，效率高，容易保证加工精度，适用于成批及大量生产。,通用夹具,专用夹具,可调夹具,组合夹具,按夹具的应用范围和特点分,车床夹具,铣床夹具,钻床夹具,镗床夹具,按所使用的,机床分,手动夹具,气动夹具,液压夹具,电动夹具,按产生夹紧力的动力源分,二、机床夹具的分类,通用夹具,专用夹具,可调夹具,组合夹具,指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。,三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖；平口虎钳、分度头和回转工作台,专为某一工件的某道工序的加工而设计制造的夹具。,适用于加工形状相似、尺寸相近、加工工艺相似的多种工件。兼有专用性与通用性。,按某一工件的某道工序的加工要求，由一套预先制造好标准元件组装成的“专用夹具”。,三、机床夹具的组成,定位元件,夹紧元件,对刀,-,导向元件,夹具体,连接元件,用来对刀和引导刀具进入正确加工位置的零件。,钻套和导向套：用在钻床夹具和镗床夹具上；,对刀块：用在铣床、刨床夹具上。,是夹具的基准零件，用它来连接并固定定位元件、夹紧机构和导向元件等，使之成为一个整体，并通过它将夹具安装在机床上。,将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。,1,夹具体,2,定位元件,3,导向元件,4,工件,固定式钻模（钻床夹具）,固定式钻模,夹具各组成部分与机床、工件、刀具的相互联系,夹具与工件选定的定位基准面接触，用以确定工件正确位置的零件即,定位元件,。,以平面定位用,支承钉和支承板,作定位元件,以外圆柱面定位用,V,形块和定位套筒,作定位元件,以孔定位用,定位心轴和定位销,作定位元件,支承钉,V,形块,定位销,工件定位后，为了防止工件由于受切削力等外力的作用而产生位移，而将其夹牢紧固的机构称为,夹紧机构,。,常用的夹紧机构有螺钉压板、偏心压板、螺旋夹紧机构、斜楔夹紧机构、铰链夹紧机构等。,螺钉压板,第二节 工件的定位原则及定位元件,本节内容,一、工件定位的基本原理,二、定位方法及定位元件,自由度，六点定位原则，工件定位中的几种情况,分别以平面、孔、外圆定位,一、工件定位的基本原理,1,、自由度,移动自由度,转动自由度,沿,X,、,Y,、,Z,轴移动,绕,X,、,Y,、,Z,轴,转动,一个在空间处于自由状态的物体具有,六个自由度,。,工件的定位应解决两方面的问题：,1),“定与不定”,2),“准与不准”,工件的六个自由度,2,、六点定位原则,定位，即限制自由度。用合理设置的,6,个支承点，限制工件的,6,个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，即工件定位的“,六点定位原理,”。,矩形工件的定位,轴类零件的定位,3,、工件定位中的几种情况,1,）完全定位,指工件的六个自由度全部被限制。,2,）不完全定位,根据加工要求，并不需要限制工件的全部自由度。,在车床上加工轴的通孔，使用三爪卡盘夹外圆，限制工件的,4,个自由度，采用四点定位可以满足加工要求。,工件在平面磨床上采用电磁工作台装夹磨平面，且只有厚度及平行度要求，故只用三点定位。,3,）欠定位,根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制，无法保证加工要求，是不允许的。,夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度。,4,）过定位,大端平面与长销组合产生的过定位,欠定位,应该消除的自由度没有,消除，不允许。,过定位,几个支承点重复限制某个,自由度，一般不允许，应用是有条件的。,欠定位与过定位,正确配置支承点,正确处理过定位,提高工件定位表面与定位元件之间的,位置精度；,改变定位元件的结构。,一般按,三、二、一,布置。,主要定位表面受力面积越大越好。,二、定位方法及定位元件,工件上的定位基准面与相应的定位元件合称为,定位副,。,定位方案的确定,1,）工件在夹具中定位时，起定位支承点作用的是,一定形状,的定位元件；,2,）必须根据工件定位所需限制的,自由度数目和工件的结构,，合理选择定位元件；,3,）当一个定位元件所提供的支承点不能满足定位要求时，则必须考虑,多个定位元件的合理搭配,，使之既能满足定位要求，又不能过定位，而且,结构应简单、工艺性好,。,较高的制造精度,设计定位元件时，应满足以下基本要求：,足够的强度和刚度,较好的工艺性,便于清除切屑,根据平面所限制自由度的数目分为三种：,1,、定位方式,主要支承面,导向支承面,止推支承面,限制工件的三个自由度的定位平面，常用于精度比较高的工件定位表面。,限制工件的两个自由度的定位平面，常做成窄长面。,限制一个自由度的平面，为了确保定位准确，往往将平面面积作的尽可能小。,（一）工件以平面定位,2,、定位元件,常用支承钉和支承板作定位元件；定位基准为平面本身。,（,1,）标准固定支撑钉,支撑高度不变,A,型：较小精基准平面定位用；,B,型：水平面粗基准定位用；,C,型：侧平面粗基准定位用。,（,2,）标准可调支撑钉,支撑高度可调,适用于毛坯分批制造，其形状和尺寸变化较大的粗基准定位,。,工件从轻到重,（,3,）标准固定支撑板,A,型：侧平面精基准定位用；,B,型：水平面精基准定位用。,小平面限制一个自由度；,窄长平面限制两个自由度；,大平面限制三个自由度。,常用的定位元件有圆柱销和各种心轴；定位基准为孔的中心线。,圆柱定位销,（二）工件以孔定位,长销限制,4,个自由度；短销限制,2,个自由度。,L/d1.2,视为长。,短销可理解为一条圆母线接触；,长销可理解为相距较远的两条圆母线接触。,圆柱心轴,常用的定位元件有,V,形架、圆孔、半圆孔、圆锥孔等；定位基准为外圆中心线。,（三）工件以外圆柱面定位,(a),较长精基准,(b),较长粗基准,(c),阶梯轴定位用,(d),较长、较重工件,短接触限制,2,个自由度；长接触限制,4,个自由度。,固定,V,形块,第三节 定位误差分析,能否保证工件的加工精度，取决于刀具与工件间正确的相互位置。而影响这个正确位置关系的误差因素有,：,定位误差,D,安装误差和调整误差,T-A,加工过程误差,G,为保证加工要求，上述三项误差合成后应小于等于工件公差,T,D,+,T-A,+,G,T,一、定位误差及其产生的原因,由于定位引起的,加工尺寸的最大变动范围,称为定位误差。,1,、基准位移误差,Y,定位元件的制造误差,产生原因：,工件的制造误差（定位基准面）,定位元件和工件之间的配合间隙,由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，即,定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量,。,(a),(b),(c),2,、基准不重合误差,B,由于定位基准与工序基准不重合所导致的,工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量,。,定位误差：,D,=,Y,+,B,1/3,T,并不是在任何情况下这两部分误差都同时存在。,二、定位误差的计算,（,1,）当,B,=0,、,Y,0,时，产生定位误差的原因是,基准位移误差,，,D,=,Y,（,2,）当,B,0,、,Y,=,0,时，产生定位误差的原因是,基准不重合误差,，,D,=,B,1,、工件以平面定位,2,、工件以外圆定位,3,、工件以内孔定位,1,）基准位移误差,Y,工件以已加工过的表面定位，其定位基准的位置可认为没有变动，即,Y,=0,2,）基准不重合误差,B,图,b,铣顶面工序中，,H,尺寸定位基准与设计基准重合，不存在,B,图,c,铣台阶面工序中，,A,尺寸由于基准不重合而存在,B,，设计基准在,T+TH,与,T-TH,之间变化，,B,=2TH,定位误差：,D,=,Y,+,B,=2TH,如工件总高,H=400.14mm,要求保证,A=200.15mm.,求加工阶梯面时的,D,，,能否保证加工要求？,D,=2TH=2X0.14=0.28mm,本工序公差,T,=0.15-(-0.15)=0.30mm,不满足,D,=,Y,+,B,1/3,T,工件在,V,形块上定位时的基准位移误差,1,）工序基准是圆柱轴线，定位基准也是圆柱轴线，两者重合，,B,=0,；,2,）定位基准与限位基准不重合。,工件在,V,形块上定位时定位误差分析,工件以圆柱孔在过盈配合心轴上定位时定位误差分析,(a),D,=,Y,+,B,=0,(b),D,=,Y,+,B,=,B,=,d,/2,(c),D,=,Y,+,B,=,B,=,D,/2,工件孔与定位心轴间隙配合时定位误差计算,D,=,Y,+,B,=,Y,=,（,D+,d,）,/2,小结,一、定位误差及其产生的原因,二、定位误差的计算,工件以平面定位,工件以外圆定位,工件以内孔定位,第四节 工件的夹紧,工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为,夹紧装置,。,一、夹紧装置的组成和设计要求,本节内容,二、确定夹紧力的基本原则,三、常见的夹紧机构,一、夹紧装置的组成和设计要求,1,、夹紧装置的组成,动力装置,产生夹紧作用力,；通常指气缸、油缸、活塞、电磁装置等。,传力机构,介于力源和夹紧元件之间，,传递力,；如斜楔、连接杆、铰链等。,夹紧元件,加紧装置的最终执行元件，与工件直接接触；如压板、螺栓等。,1,气缸,2,连杆,3,压板,夹紧装置组成示意图,2,、工件夹紧的基本要求,1,）夹得稳,不破坏稳定的正确定位，刚度足够。,2,）夹得牢,夹紧力要合适，过大工件变形或损伤，影响加工精度，过小工件加工中易移动或产生振动，同时，夹紧装置应保证自锁，即原始夹紧力去除后，工件能保持夹紧状态。,3,）夹得快,机构简单、紧凑、操作安全、省力、迅速方便。,3,、设计夹具时应考虑的问题,夹紧力,（三要素：大小、方向、作用点）,传力方式,（手动、气动、液力、电力等）,夹紧机构,（增力、快速、机动等）,二、确定夹紧力的基本原则,1,、夹紧力方向的确定,（,1,）应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。一般要求主要夹紧力应垂直指向主要定位基面；,（,2,）主夹紧力最好与,F,切,、,F,重,方向一致，使所需夹紧力尽可能小；,P,、,W,相同时，哪一情况,Q,可最小？,夹紧力大小与夹紧力方向直接有关，在考虑夹紧方向时，,只要满足夹紧条件，夹紧力越小越好。,切削力,重力,夹紧力,（,3,）夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向，以减小工件变形。,2,、夹紧力作用点的选择,指在夹紧力作用方向已定的情况下，确定夹紧元件与工件接触点的位置和接触点的数目。,（,1,）夹紧力作用点应落在支承点上或支承面以内，避免工件翻转；,夹紧力作用点的位置,（,2,）夹紧力作用点应落在工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形；,夹紧力作用点的位置,径向夹紧,轴向夹紧,（,3,）夹紧力作用点应尽量靠近被加工表面，以防止工件产生振动和变形。,辅助支承与辅助夹紧,3,、夹紧力大小的确定,夹紧力方向和作用点位置确定以后，还需合理地确定夹紧力的大小。,夹紧力不足，会使工件在切削过程中产生位移并容易引起振动；,夹紧力过大，又会造成工件或夹具不应有的变形或表面损伤。,实际所需夹紧力,安全系数,理论夹紧力,估算夹紧力的方法：,首先将工件视为分离体，分析作用在工件上的各种力；,再根据力系平衡条件，确定保持工件平衡所需的最小夹紧力；,最后将乘以一合适的安全系数，以此作为所需的夹紧力。,三、常见的夹紧机构,夹紧机构,是将力源的作用力转化为夹紧力的机构。,常见的有,斜楔、偏心、螺旋,等夹紧机构，利用机械摩擦的斜楔自锁原理。,1,、楔块夹紧机构,利用楔块的斜面将楔块的推力转变为夹紧力，从而夹紧工件。,夹紧力的计算,F,（,X,）,=0,Q=F,1,+R,x,F,1,=wtg,1,R,x,=wtg(,+,2,),Q=wtg,1,+wtg(,+,2,),设,1,=,2,=,，,很小时，,w,-,斜楔对工件的夹紧力；,-,斜楔升角；,Q-,加在斜楔上的作用力；,1,-,斜楔与工件间的摩擦角；,2,-,斜楔与夹具体间的摩擦角。,自锁条件,F,1,R,x,F,1,=wtg,1,R,x,=wtg(,-,2,),又,、,1,、,2,很小,tg,1,1,tg(,-,2,),-,2,1,-,2,1,+,2,斜楔自锁条件：,斜楔的升角小于斜楔与工件、斜楔与夹具体之间的摩擦角之和。,为安全可靠，手动时取,=,6,8,，机动时,(,气动、液动,),可不考虑自锁,取,=,15,30,。,增力比与夹紧行程,夹紧力与作用力之比称为,增力比,。,i,的大小表示夹紧机构在传递力的过程中扩大（或缩小）作用力的倍数。,夹紧行程,斜楔移动距离,S,受到斜楔长度的限制，要增大,h,，就得增大,，而斜角太大，便不能自锁。,当要求机构既能自锁，又有较大的夹紧行程时，可采用双斜面斜楔。,大斜角的一段使滑柱迅速上升，小斜角的一段确保自锁。,2,、螺旋夹紧机构,由螺钉、螺母、压板、手柄等元件组成，采用螺旋直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧。应用最为广泛。,结构简单，容易制造；,夹紧可靠，自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大；,特点：,单螺旋夹紧机构,螺杆,1,在,2,中转动而起夹紧作用；,螺母套,2,采用可换式，其目的是为了内螺纹磨损后可及时更换；,螺钉,3,用以防止,2,的松动；,压块,4,是防止在夹紧时带动工件转动；并避免,1,的头部直接与工件接触而造成压痕。,螺旋自动定心夹紧机构,双向螺杆,4,一端为左螺纹,一端为右螺纹,拧螺杆时两个,V,形块同时夹紧工件。,3,、,偏心夹紧机构,偏心夹紧机构,靠偏心轮回转时回转半径变大而产生夹紧作用。,偏心,压板夹紧机构,1,垫板,2,手柄,3,偏心轮,4,轴,5,压板,结构简单，操作方便，动作迅速；,自锁性能比较差，增力比较小；常用于切削平稳而切削力不大的场合。,