机床夹具设计第3章PPT.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,*,*,机床夹具设计,主编,吴拓 孙英达,第3章工件的夹紧,3.1工作过程三：工件夹紧方案的确定与夹紧装置的设计,3.2知识导航,3.1工作过程三：工件夹紧方案的确定与夹紧装置的设计,3.1.1工件夹紧方案的确定,3.1.2工件夹紧装置的设计,图3-1铣削开合螺母操纵盘的夹紧装置,3.2知识导航,3.2.1夹紧装置的组成及其设计原则,1.夹紧装置的组成,(1)动力源装置它是产生夹紧作用力的装置，分为手动夹紧和机动夹紧两种。,(2)传力机构它是介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构。,图3-2夹紧装置的组成,1气缸2杠杆3压板,3.2知识导航,(3)夹紧元件它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。,2.夹紧装置的设计原则,1)工件不移动原则：夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。,2)工件不变形原则：夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。,3)工件不振动原则：对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接夹紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。,3.2知识导航,4)安全可靠原则：夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。,5)经济实用原则：夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好，操作方便、省力，使用性能好。,3.2.2确定夹紧力的基本原则,1.夹紧力的方向,1)夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。,3.2知识导航,图3-3夹紧力应指向主要定位基面,a)工序简图b)、c)错误d)正确,2)夹紧力的方向应有利于减小夹紧力，以减小工件的变形、减轻劳动强度，为此，夹紧力F,w,的方向最好与切削力,F,、工件的重力,G,的方向重合。,3.2知识导航,图3-4夹紧力方向与夹紧力大小的关系,3)夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。,2.夹紧力的作用点,1)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。,3.2知识导航,2)夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位，这对刚度较差的工件尤其重要。,3)夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。,图3-5夹紧力的作用点应在支承面内,a)不合理b)合理,3.2知识导航,图3-6夹紧力作用点应在刚性较好部位,3.2知识导航,图3-7夹紧力作用点应靠近加工表面,3.夹紧力的大小,4.减小夹紧变形的措施,3.2知识导航,图3-8车床上镗深孔,3.2知识导航,图3-9高支座镗孔,3.2知识导航,(1)增加辅助支承和辅助夹紧点如图3-9所示的高支座可采用图3-10所示的方法，增加一个辅助支承点及辅助夹紧力F,W1,，就可以使工件获得满意的夹紧状态。,(2)分散着力点如图3-11所示，用一块活动压板将夹紧力的着力点分散成两个或四个，从而改变着力点的位置，减少着力点的压力，获得减少夹紧变形的效果。,(3)增加压紧件接触面积,3.2知识导航,图3-10辅助夹紧,3.2知识导航,图3-11分散着力点,3.2知识导航,图3-12薄壁套的夹紧变形及改善,(4)利用对称变形加工薄壁套筒时，,3.2知识导航,采用图3-12所示的方法加宽卡爪，如果夹紧力较大，仍有可能发生较大的变形，因此，在精加工时，除减小夹紧力外，夹具的夹紧设计，应保证工件能产生均匀的对称变形，以便获得变形量的统计平均值，通过调整刀具适当消除部分变形量，也可以达到所要求的加工精度。,(5)其他措施对于一些极薄的特形工件，靠精密冲压加工仍达不到所要求的精度而需要进行机械加工时，上述各种措施通常难以满足需要，可以采用一种冻结式夹具。,图3-13采用浮动压块和垫环减少工件夹紧变形,3.2知识导航,3.2.3常用夹紧机构及其选用,1.斜楔夹紧机构,图3-14斜楔夹紧机构,3.2知识导航,2.螺旋夹紧机构,图3-15简单螺旋夹紧机构,a)螺杆与工件直接接触b)螺杆与工件不直接接触,3.2知识导航,(1)简单螺旋夹紧机构这种装置有两种形式，图215a所示的机构螺杆直接与工件接触，容易使工件受损害或移动，一般只用于毛坯和粗加工零件的夹紧；图3-15b所示的是常用的螺旋夹紧机构，其螺钉头部常装有摆动压块，可防止螺杆夹紧时带动工件转动和损伤工件表面。,图3-16快速螺旋夹紧机构,3.2知识导航,图3-16快速螺旋夹紧机构(续),1夹紧轴2、4、5手柄3摆动压块,3.2知识导航,(2)螺旋压板夹紧机构在夹紧机构中，结构形式变化最多的是螺旋压板机构，常用的螺旋压板夹紧机构如图3-17所示。,图3-17螺旋压板夹紧机构,a)、b)移动压板式c)铰链压板式d)固定压板式e)、f)通用压板式,3.2知识导航,3.偏心夹紧机构,图3-18偏心压板夹紧机构,a)工作原理b)偏心压板结构,3.2知识导航,图3-19铰链夹紧机构,a)单臂铰链夹紧机构b)双臂单作用铰链夹紧机构,3.2知识导航,图3-19铰链夹紧机构(续),c)双臂双作用铰链夹紧机构,3.2知识导航,4.铰链夹紧机构,5.杠杆夹紧机构,3.2知识导航,图3-20大张量压板杠杆夹紧机构,1推杆2压板,3.2知识导航,图3-21回转式钩形压板夹紧机构,1钩形压板2支承套3钢球4连接臂,3.2知识导航,图3-22可伸缩内压式杠杆夹紧机构,1伸缩压板2定位套3拉杆,3.2知识导航,6.定心夹紧机构,1)定位和夹紧是同一元件。,2)元件之间有精确的联系。,3)能同时等距离地移向或退离工件4)能将工件定位基准的误差对称地分布开来。,(1)斜面作用的定心夹紧机构属于此类夹紧机构的有：螺旋式定心夹紧机构、偏心式定心夹紧机构、斜楔式定心夹紧机构以及弹簧夹头等。,3.2知识导航,图3-23斜面定心夹紧机构,a)螺旋式定心夹紧机构,1螺杆2、3V形块4叉形零件5、6螺钉,b)偏心式定心夹紧机构,1手柄2双面凸轮3、4夹爪,c)斜面定心夹紧机构,3.2知识导航,图3-24弹簧夹头的结构,(2)杠杆作用的定心夹紧机构,3.2知识导航,图3-25自动定心卡盘,1拉杆2滑块3钩形杠杆4夹爪,3.2知识导航,(3)弹性定心夹紧机构弹性定心夹紧机构是利用弹性元件受力后的均匀变形实现对工件的自动定心的。,7.联动夹紧机构,图3-26齿轮齿条定心夹紧机构,3.2知识导航,(1)多点夹紧多点夹紧是用一个原始作用力，通过一定的机构分散到数个点上对工件进行夹紧。,(2)多件夹紧多件夹紧是用一个原始作用力，通过一定的机构实现对数个相同或不同的工件进行夹紧。,0.TIF,3.2知识导航,图3-27鼓膜夹具,1弹性盘2螺钉3螺母4夹具体,5可调螺钉6工件7顶杆8推杆,3.2知识导航,图3-28液性塑料定心夹具,1支钉2薄壁套筒3液性塑料4柱塞5螺钉,3.2知识导航,图3-29浮动压头,1浮动零件,3.2知识导航,图3-30浮动夹紧机构,a)四点双向浮动b)平行式多点夹紧,3.2知识导航,图3-30浮动夹紧机构(续),c)平行式多点夹紧d)多点浮动夹紧,3.2知识导航,图3-31多件夹紧,3.2知识导航,(3)夹紧与其他动作联动图3-32所示为夹紧与移动压板联动的机构；图3-33所示为夹紧与锁紧辅助支承联动的机构；图3-34所示为先定位后夹紧的联动机构。,3.2知识导航,图3-32夹紧与移动压板联动,1拨销2压板3螺钉4螺钉5偏心轮,3.2知识导航,3Z33.TIF,3.2知识导航,图3-33夹紧与锁紧辅助支承联动,1辅助支承2压板3螺母4锁销,3.2知识导航,图3-34先定位后夹紧联动机构,1油缸2活塞杆3推杆4弹簧5活块6滚子7压板,8推杆9定位块10弹簧11螺钉12拨杆,3.2知识导航,3.2.4夹紧机构的设计要求,(1)可浮动由于工件上各夹紧点之间总是存在位置误差，为了使压板可靠地夹紧工件或使用一块压板实现多点夹紧，一般要求夹紧机构和支承件等要有浮动自位的功能。,图3-35浮动机构,3.2知识导航,(2)可联动为了实现几个方向的夹紧力同时作用或顺序作用，并使操作简便，设计中广泛采用各种联动机构，如图3-36、图3-37、图3-38所示。,3.2知识导航,图3-36双件联动机构,3.2知识导航,图3-37实现相互垂直作用力的联动机构,3.2知识导航,(3)可增力为了减小动力源的作用力，在夹紧机构中常采用增力机构。,图3-38顺序作用的联动机构,3.2知识导航,图3-39杠杆机构的常见情况,3.2知识导航,图3-40几种斜面增力机构,3.2知识导航,图3-41铰链杠杆增力机构,3.2知识导航,(4)可自锁当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧状态，称为夹紧机构的自锁。,3.2.5夹紧动力源装置,1.手动动力源,2.气压动力源,图3-42气压夹紧装置传动的组成,1电动机2空气压缩机3冷却器4储气罐5过滤器6分水滤气器7调压阀8压力表,9油雾器10单向阀11配气阀12调速阀13气缸14夹具示意图15工件,3.2知识导航,3.液压动力源,4.气-液组合动力源,5.电动电磁动力源,3.2知识导航,图3-43气-液组合夹紧工作原理,1气缸2增压缸3气缸活塞4活塞杆5工作缸6工作缸活塞,6.自夹紧装置,3.2知识导航,(1)切削力夹紧装置图3-44所示为切削力自紧心轴，1是心轴体，中间部分铣出三平面；右端有螺纹，供螺母7并紧之用；三个滚柱3置于三个平面上；隔离套2防止滚柱掉出。,图3-44切削力自紧心轴,1心轴体2隔离套3滚柱4、5、6垫圈7螺母,3.2知识导航,(2)离心力夹紧装置图3-45所示为利用离心力夹紧的夹具，夹具以凸缘6与机床主轴连接。,图3-45离心力夹紧装置,1重块2销轴3滑块4弹簧夹头5拉杆6安装凸缘,3.2知识导航,图3-46题3-3图,3.2知识导航,图3-47题3-4图,