机床夹具设计及组装讲诉优秀PPT.ppt

试验一试验一 机床夹具设计与组装机床夹具设计与组装 中国地质高校（北京）中国地质高校（北京）机械工程试验教学中心机械工程试验教学中心 吕战竹吕战竹试验一试验一 机床夹具设计与组装机床夹具设计与组装 一、机床夹具概述一、机床夹具概述二、工件在夹具中的定位二、工件在夹具中的定位三、定位误差分析三、定位误差分析四、工件在夹具中的夹紧四、工件在夹具中的夹紧五、夹具其它元件五、夹具其它元件六、试验目的与内容六、试验目的与内容一、机床夹具概述一、机床夹具概述什么是机床夹具？什么是机床夹具？在机床上对工件进行加工时，为保证加工精度在机床上对工件进行加工时，为保证加工精度和提高生产率，使工件在机床上相对刀具占有和提高生产率，使工件在机床上相对刀具占有正确位置的协助装置。正确位置的协助装置。对机械加工质量、工人劳动强度、生产率和生对机械加工质量、工人劳动强度、生产率和生产成本有干脆影响产成本有干脆影响夹具工作原理的要点：夹具工作原理的要点：w使工件在夹具中占有正确的位置使工件在夹具中占有正确的位置w夹具对机床有精确的相对位置，定位元件的定夹具对机床有精确的相对位置，定位元件的定位工作面对于夹具与机床相联接的表面之间有位工作面对于夹具与机床相联接的表面之间有精确的相对位置，从而满足工件加工面对定位精确的相对位置，从而满足工件加工面对定位基准的相互位置精度要求。基准的相互位置精度要求。w使刀具相对有关的定位元件的定位工作面调整使刀具相对有关的定位元件的定位工作面调整到精确位置，保证刀具在工件上加工出的表面到精确位置，保证刀具在工件上加工出的表面对工件定位基准的位置尺寸对工件定位基准的位置尺寸夹具的组成夹具的组成1、定位元件、定位元件2、夹紧装置、夹紧装置3、对刀与导引元件、对刀与导引元件4、联接元件和联接表面、联接元件和联接表面5、夹具体、夹具体6、其它装置、其它装置二、工件在夹具中的定位二、工件在夹具中的定位主要内容：主要内容：（一）基准的概念（一）基准的概念（二）六点定位原理（二）六点定位原理（三）常见的定位方式和定位元件（三）常见的定位方式和定位元件（一）基准的概念（一）基准的概念基准基准基准基准零件上用以确定其它点、线、面位置所零件上用以确定其它点、线、面位置所零件上用以确定其它点、线、面位置所零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。依据的那些点、线、面。依据的那些点、线、面。依据的那些点、线、面。设计基准设计基准设计基准设计基准零件图上用以确定点、线、面位置的基零件图上用以确定点、线、面位置的基零件图上用以确定点、线、面位置的基零件图上用以确定点、线、面位置的基准。准。准。准。工艺基准工艺基准工艺基准工艺基准零件加工、测量和装配过程中运用的基零件加工、测量和装配过程中运用的基零件加工、测量和装配过程中运用的基零件加工、测量和装配过程中运用的基准。分为工序基准、定位基准、度量基准。分为工序基准、定位基准、度量基准。分为工序基准、定位基准、度量基准。分为工序基准、定位基准、度量基准和装配基准。准和装配基准。准和装配基准。准和装配基准。（一）基准的概念（一）基准的概念几点留意：几点留意：几点留意：几点留意：作为基准的点、线、面在工件上不确定存作为基准的点、线、面在工件上不确定存作为基准的点、线、面在工件上不确定存作为基准的点、线、面在工件上不确定存在，而常常由基准面来体现。在，而常常由基准面来体现。在，而常常由基准面来体现。在，而常常由基准面来体现。作为基准可以是没有面积的点或线，但基作为基准可以是没有面积的点或线，但基作为基准可以是没有面积的点或线，但基作为基准可以是没有面积的点或线，但基准面确定是有面积的。准面确定是有面积的。准面确定是有面积的。准面确定是有面积的。基准的定义包含基准的定义包含基准的定义包含基准的定义包含对尺寸之间的联系对尺寸之间的联系对尺寸之间的联系对尺寸之间的联系和和和和位置位置位置位置精度精度精度精度（如平行度、垂直度等）两大方面。（如平行度、垂直度等）两大方面。（如平行度、垂直度等）两大方面。（如平行度、垂直度等）两大方面。（二）六点定位原理（二）六点定位原理图 4-5 六点定位原理xzy 要确定其空间位置，就须要限制其 6 个自由度 将 6 个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6 个自由度，这就是六点定位原理。任何一个刚体在空间都有 6 个自由度，即沿（绕）三个坐标轴的移动和转动用 表示（二）六点定位原理（二）六点定位原理几点留意：几点留意：几点留意：几点留意：定位是指限制自由度，几定位是指限制自由度，几定位是指限制自由度，几定位是指限制自由度，几“点点点点”定位不能机械地理定位不能机械地理定位不能机械地理定位不能机械地理解成几个接触点解成几个接触点解成几个接触点解成几个接触点对限制自由度应理解为定位支承点与工件定位基准对限制自由度应理解为定位支承点与工件定位基准对限制自由度应理解为定位支承点与工件定位基准对限制自由度应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触面始终保持紧贴接触面始终保持紧贴接触面始终保持紧贴接触一个定位支承点仅限制一个自由度，定位支承点数一个定位支承点仅限制一个自由度，定位支承点数一个定位支承点仅限制一个自由度，定位支承点数一个定位支承点仅限制一个自由度，定位支承点数目原则上不应超过工件自由度数目目原则上不应超过工件自由度数目目原则上不应超过工件自由度数目目原则上不应超过工件自由度数目自由度被限制，是指工件在此方向上有确定的位置，自由度被限制，是指工件在此方向上有确定的位置，自由度被限制，是指工件在此方向上有确定的位置，自由度被限制，是指工件在此方向上有确定的位置，不考虑外力的影响（注：定位和夹紧的区分）不考虑外力的影响（注：定位和夹紧的区分）不考虑外力的影响（注：定位和夹紧的区分）不考虑外力的影响（注：定位和夹紧的区分）定位支承点是抽象的，通过具体定位元件来体现定位支承点是抽象的，通过具体定位元件来体现定位支承点是抽象的，通过具体定位元件来体现定位支承点是抽象的，通过具体定位元件来体现（二）六点定位原理（二）六点定位原理工件的6个自由度均被限制，称为“完全定位”。工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为“不完全定位”或“部分定位”。完全定位与不完全定位完全定位与不完全定位欠定位与过定位欠定位与过定位工工件件加加工工时时必必需需限限制制的的自自由由度度未未被被完完全全限限制制，称称为为“欠欠定定位位”。欠欠定定位位不不能能保保证证工工件件的的正正确确安安装装，因因而而是是不不允允许许的。的。过过定定位位工工件件某某一一个个自自由由度度（或或某某几几个个自自由由度度）同同时时被被两两个个（或或两两个个以以上上）定定位位支支承承点点限限制制，称称为为“过过定定位位”或或“重复定位重复定位”。（三）常见的定位方式和定位元件（三）常见的定位方式和定位元件w定位元件的设计要求：定位元件的设计要求：1）要有与工件相适应的精度。）要有与工件相适应的精度。2）要有足够的刚度，不允许受力后发生变形。）要有足够的刚度，不允许受力后发生变形。3）要有耐磨性，以便在运用中保持精度。一般多接受）要有耐磨性，以便在运用中保持精度。一般多接受低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为5862HRC。1、工件以平面定位、工件以平面定位 利用工件上一个或几个平面作为定位基面来定位工件的方式，称为平面定位。如箱体、支架、机座、板盘类零件的加工，多用平面定位。平面定位的主要形式是支承定位，所用的定位元件称为基本支承，有支承钉、支承板、及平面等。1、工件以平面定位、工件以平面定位基本支承包括固定支承、可调支承、自位支承。基本支承包括固定支承、可调支承、自位支承。（1）固定支承）固定支承1、工件以平面定位、工件以平面定位（2）可调支承）可调支承顶端位置可在确定高度范顶端位置可在确定高度范围内调整的支承。围内调整的支承。多用于未加工平面的定位，多用于未加工平面的定位，以调整和补偿各批毛坯尺以调整和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯寸的误差，一般每批毛坯调整一次。调整一次。1、工件以平面定位、工件以平面定位（3）自位支承）自位支承本身的位置能在本身的位置能在定位过程中自动定位过程中自动适应工件定位基适应工件定位基面位置变更。面位置变更。多用于刚度不足多用于刚度不足的毛坯表面或不的毛坯表面或不连续的平面的定连续的平面的定位。虽增加了接位。虽增加了接触点数目，但未触点数目，但未发生过定位。发生过定位。1、工件以平面定位、工件以平面定位（4）协助支承）协助支承不限制工件自由度。不限制工件自由度。结构可调并能锁紧。结构可调并能锁紧。2、工件以圆孔定位、工件以圆孔定位（1）定位销）定位销主要用于直径小于主要用于直径小于50mm的的中小孔定位。中小孔定位。定位销、定位心轴定位销、定位心轴2、工件以圆孔定位、工件以圆孔定位（2）圆锥销）圆锥销常用于工件孔端的定位常用于工件孔端的定位2、工件以圆孔定位、工件以圆孔定位（3）定位心轴）定位心轴间隙协作心轴、过盈协作心轴、小锥度心轴间隙协作心轴、过盈协作心轴、小锥度心轴3、工件以外圆柱面定位、工件以外圆柱面定位（1）V形块形块V形块、定位套筒、半圆孔定位座形块、定位套筒、半圆孔定位座3、工件以外圆柱面定位、工件以外圆柱面定位（2）定位套筒）定位套筒定位元件结构简洁，但定心精度不高定位元件结构简洁，但定心精度不高3、工件以外圆柱面定位、工件以外圆柱面定位（3）半圆孔定位座）半圆孔定位座3、工件以外圆柱面定位、工件以外圆柱面定位（4）外圆定心夹紧机构）外圆定心夹紧机构b)b)c)c)图图4-20 4-20 弹簧夹头弹簧夹头4、工件以组合表面定位、工件以组合表面定位（1）一个平面和两个与其垂直的孔的组合）一个平面和两个与其垂直的孔的组合4、工件以组合表面定位、工件以组合表面定位d=350mmd50mmd很小很小4、工件以组合表面定位、工件以组合表面定位（2）一个平面和两个与其垂直的外圆柱面的组合）一个平面和两个与其垂直的外圆柱面的组合4、工件以组合表面定位、工件以组合表面定位（3）一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合）一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合三、三、定位误差分析定位误差分析主要内容：主要内容：（一）定位误差及其产生缘由（一）定位误差及其产生缘由（二）定位误差的计算（二）定位误差的计算（一）定位误差及其产生缘由（一）定位误差及其产生缘由定位误差：定位误差：设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量，称为设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量，称为定位误差定位误差，以以dwdw表示。表示。定位误差产生的缘由：定位误差产生的缘由：1、定位基准与设计基准不重合所致、定位基准与设计基准不重合所致2、定位副制造不精确所致、定位副制造不精确所致1、定位基准与设计基准不重合产生的误差、定位基准与设计基准不重合产生的误差基准不重合误差基准不重合误差（jbjb）假如将定位基假如将定位基准到设计基准准到设计基准间的尺寸称为间的尺寸称为联系尺寸，则联系尺寸，则基准不重合误基准不重合误差等于联系尺差等于联系尺寸的公差。寸的公差。2、定位副制造不精确时产生的误差、定位副制造不精确时产生的误差基准位移误差（基准位移误差（jwjw）由于定位副制造不精确，使得设计基准位置发生变动而由于定位副制造不精确，使得设计基准位置发生变动而产生的定位误差产生的定位误差2、定位副制造不精确时产生的误差、定位副制造不精确时产生的误差 jw =Dmax-dmin =D+d+DmaxdminOjwO1O2当心轴水平放置时当心轴水平放置时当心轴垂直放置时当心轴垂直放置时 jw =（D+d）12（二）、定位误差的计算（二）、定位误差的计算方法方法1：先分别求出基准位移误差和基准不重合误：先分别求出基准位移误差和基准不重合误差，再求出其在加工尺寸方向上的矢量和，差，再求出其在加工尺寸方向上的矢量和，即即dw jb jw方法方法2：按最不利的状况，确定一批工件设计基准：按最不利的状况，确定一批工件设计基准的两个极限位置，再依据几何关系求出此的两个极限位置，再依据几何关系求出此两位置的距离，并将其投影到加工尺寸方两位置的距离，并将其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位误差。向上，便可求出定位误差。注：定位误差只产生在接受调整法加工一批工件的条件下。注：定位误差只产生在接受调整法加工一批工件的条件下。定位误差的两组成部分并非任何状况下都存在。定位误差的两组成部分并非任何状况下都存在。四、四、工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧主要内容：主要内容：（一）夹紧装置的组成及基本要求（一）夹紧装置的组成及基本要求（二）典型夹紧机构（二）典型夹紧机构（一）夹紧装置的组成及基本要求（一）夹紧装置的组成及基本要求1、力源装置、力源装置2、中间传力机构、中间传力机构3、夹紧元件、夹紧元件w改变作用力的方向；改变作用力的方向；w改变作用力的大小（改变作用力的大小（增增）；）；w使夹紧实现自锁，保证力源提使夹紧实现自锁，保证力源提供的原始力消失后，仍能可靠供的原始力消失后，仍能可靠地夹紧工件。地夹紧工件。中间传力机构的作用：中间传力机构的作用：（一）夹紧装置的组成及基本要求（一）夹紧装置的组成及基本要求夹紧元件应满足的基本要求夹紧元件应满足的基本要求w w夹紧时不能破坏工件定位后获得的正确位置；夹紧时不能破坏工件定位后获得的正确位置；夹紧时不能破坏工件定位后获得的正确位置；夹紧时不能破坏工件定位后获得的正确位置；w w夹紧力大小要合适，既要保证工件在加工过程中夹紧力大小要合适，既要保证工件在加工过程中夹紧力大小要合适，既要保证工件在加工过程中夹紧力大小要合适，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不振动，又不能使工件产生变不移动、不转动、不振动，又不能使工件产生变不移动、不转动、不振动，又不能使工件产生变不移动、不转动、不振动，又不能使工件产生变形或损伤工件表面；形或损伤工件表面；形或损伤工件表面；形或损伤工件表面；w w夹紧动作要快速、牢靠，且操作要便利、省力、夹紧动作要快速、牢靠，且操作要便利、省力、夹紧动作要快速、牢靠，且操作要便利、省力、夹紧动作要快速、牢靠，且操作要便利、省力、平安；平安；平安；平安；w w结构紧凑，易于制造和修理。结构紧凑，易于制造和修理。结构紧凑，易于制造和修理。结构紧凑，易于制造和修理。（二）典型夹紧机构（二）典型夹紧机构1、斜楔夹紧、斜楔夹紧夹紧力：夹紧力：斜楔夹角的自锁条件：斜楔夹角的自锁条件：1 1+2 2（二）典型夹紧机构（二）典型夹紧机构1、斜楔夹紧、斜楔夹紧斜楔夹紧的特点：斜楔夹紧的特点：有增力作用（扩力比有增力作用（扩力比ip 3，且，且 越小，增力越大）越小，增力越大）夹紧行程小（夹紧行程小（越小，夹紧行程越小）越小，夹紧行程越小）结构简洁，但操作不便利结构简洁，但操作不便利（二）典型夹紧机构（二）典型夹紧机构2、螺旋夹紧、螺旋夹紧特点：特点：结构简洁，夹紧牢靠结构简洁，夹紧牢靠扩力比大（扩力比大（ip80）夹紧行程不受限制夹紧行程不受限制夹紧动作慢，协助时间长，效夹紧动作慢，协助时间长，效率低率低应用场合：应用场合：手动夹紧手动夹紧（二）典型夹紧机构（二）典型夹紧机构3、偏心夹紧、偏心夹紧特点：特点：夹紧力小，自锁性能差夹紧力小，自锁性能差夹紧行程小夹紧行程小夹紧动作快，效率高夹紧动作快，效率高应用场合：应用场合：切削力小，无振动，切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的场合工件尺寸公差不大的场合五、夹具其它元件五、夹具其它元件w对刀元件对刀元件w导引元件（导引元件（钻套钻套）w联接元件（联接元件（定位键定位键）钻套钻套1）固定钻套）固定钻套固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套钻套钻套2）可换钻套）可换钻套钻套钻套3）快换钻套）快换钻套钻套钻套4）特殊钻套）特殊钻套返回返回六、试验目的与内容六、试验目的与内容（一）试验目的：（一）试验目的：1、理解机床夹具在机械加工中的重要作用；、理解机床夹具在机械加工中的重要作用；2、深化理解六点定位原理、过定位、欠定位、完全定位、深化理解六点定位原理、过定位、欠定位、完全定位、不完全定位、工序基准、定位基准、测量基准、设计不完全定位、工序基准、定位基准、测量基准、设计基准等基本概念；基准等基本概念；3、了解夹具设计的基本要求及基本组装学问；、了解夹具设计的基本要求及基本组装学问；4、学会依据一个零件的工序工艺要求，设计并组装该工、学会依据一个零件的工序工艺要求，设计并组装该工序加工须要的合理的夹具。序加工须要的合理的夹具。六、试验目的与内容六、试验目的与内容（二）试验内容：（二）试验内容：1依据实物及图纸确定工件定位和夹紧方案、对刀及导依据实物及图纸确定工件定位和夹紧方案、对刀及导引方案；引方案；2画出夹具简图；画出夹具简图；3分析主要元件的作用；分析主要元件的作用；4夹具结构合理性分析（夹紧力分析、工件装卸、排屑、夹具结构合理性分析（夹紧力分析、工件装卸、排屑、刀具干涉、体积、重量、平安等）、精度分析、刚度刀具干涉、体积、重量、平安等）、精度分析、刚度分析等；分析等；5通过本次试验，思索夹具有那些优点、缺点？通过本次试验，思索夹具有那些优点、缺点？