机床夹具的基本原理.ppt

第六章第六章 机床夹具的基本原理机床夹具的基本原理第一节第一节 夹具的基本概念夹具的基本概念第二节第二节 工件的定位原理工件的定位原理第三节第三节 定位方式与定位元件的选择定位方式与定位元件的选择第四节第四节 定位误差定位误差第五节第五节 工件的夹紧工件的夹紧第六节第六节 各类机床夹具特点各类机床夹具特点第一节 夹具的基本概念一、工件在机床中的安装方法1、直接找正安装、直接找正安装一、工件在机床中的安装方法2、夹具安装、夹具安装一、工件在机床中的安装方法2、夹具安装、夹具安装二、机床夹具的工作原理与作用1、夹具的工作原理、夹具的工作原理2 2、夹具的作用：、夹具的作用：、夹具的作用：、夹具的作用：保证加工质量；保证加工质量；保证加工质量；保证加工质量；提高生产率；提高生产率；提高生产率；提高生产率；减轻劳动强度；减轻劳动强度；减轻劳动强度；减轻劳动强度；扩大机床的工艺范围；扩大机床的工艺范围；扩大机床的工艺范围；扩大机床的工艺范围；二、机床夹具的工作原理与作用二、机床夹具的工作原理与作用三、夹具的分类三、夹具的分类按专业化程度分：按专业化程度分：按专业化程度分：按专业化程度分：通用夹具：与通用机床配套。如：三爪卡盘等。通用夹具：与通用机床配套。如：三爪卡盘等。通用夹具：与通用机床配套。如：三爪卡盘等。通用夹具：与通用机床配套。如：三爪卡盘等。专用夹具：根据某一工序专门设计。专用夹具：根据某一工序专门设计。专用夹具：根据某一工序专门设计。专用夹具：根据某一工序专门设计。成组夹具：按照成组工艺原理设计，适用于一组零件。成组夹具：按照成组工艺原理设计，适用于一组零件。成组夹具：按照成组工艺原理设计，适用于一组零件。成组夹具：按照成组工艺原理设计，适用于一组零件。组合夹具：由标准件拼接而成。组合夹具：由标准件拼接而成。组合夹具：由标准件拼接而成。组合夹具：由标准件拼接而成。随行夹具：用于自动线上，工件在夹具上由输送装置随行夹具：用于自动线上，工件在夹具上由输送装置随行夹具：用于自动线上，工件在夹具上由输送装置随行夹具：用于自动线上，工件在夹具上由输送装置送往各机床，并在机床夹具或机床工作台上进行定位送往各机床，并在机床夹具或机床工作台上进行定位送往各机床，并在机床夹具或机床工作台上进行定位送往各机床，并在机床夹具或机床工作台上进行定位和夹紧。和夹紧。和夹紧。和夹紧。四、夹具的组成四、夹具的组成将将工工件件进进行行定定位位、夹夹紧紧，将将刀刀具具进进行行导导向向或或对对刀刀，以以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。1.定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置。定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置。2.夹紧装置：将工件夹紧，以保持工件在加工时的既得位置。夹紧装置：将工件夹紧，以保持工件在加工时的既得位置。3.导向元件和对刀装置：保证刀具相对夹具的位置。导向元件和对刀装置：保证刀具相对夹具的位置。4.连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的相对位置。连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的相对位置。5.夹具体：用于连接夹具各元件及装置使其成为一个整体的基夹具体：用于连接夹具各元件及装置使其成为一个整体的基础件。础件。6.其它元件：如动力装置、分度装置等。其它元件：如动力装置、分度装置等。四、夹具的组成四、夹具的组成五、加工误差的组成：五、加工误差的组成：1.1.安装误差：安装误差：安装误差：安装误差：安装安装安装安装工件在夹具中的定位和夹紧误差工件在夹具中的定位和夹紧误差2.2.对定误差：对定误差：对定误差：对定误差：对定对定对定对定刀具的导向或对刀误差刀具的导向或对刀误差3.3.过程误差：过程误差：过程误差：过程误差：过程过程过程过程与加工过程中一些因素有关的加与加工过程中一些因素有关的加工误差。如：受力变形、受热变工误差。如：受力变形、受热变形、磨损等。形、磨损等。通常：通常：安装安装+对定对定+过程过程TT工件工件第二节第二节 工件的定位原理工件的定位原理一、六点定位原理：一、六点定位原理：一、六点定位原理：一、六点定位原理：一、六点定位原理：一、六点定位原理：1.完全定位：六个自由度全部被限制。完全定位：六个自由度全部被限制。完全定位：六个自由度全部被限制。完全定位：六个自由度全部被限制。2.不完全定位：（部分定位）不完全定位：（部分定位）不完全定位：（部分定位）不完全定位：（部分定位）3.欠定位：根据加工要求，未能限制应该限制的自由度欠定位：根据加工要求，未能限制应该限制的自由度欠定位：根据加工要求，未能限制应该限制的自由度欠定位：根据加工要求，未能限制应该限制的自由度一、六点定位原理：一、六点定位原理：4.过定位：（重复定位）过定位：（重复定位）过定位：（重复定位）过定位：（重复定位）零件某一个自由度同时由多个定位元件限制。零件某一个自由度同时由多个定位元件限制。一、六点定位原理：一、六点定位原理：4.过定位：（重复定位）过定位：（重复定位）过定位：（重复定位）过定位：（重复定位）一、六点定位原理：一、六点定位原理：4.过定位：（重复定位）过定位：（重复定位）过定位：（重复定位）过定位：（重复定位）二、定位方式与定位元件的选择二、定位方式与定位元件的选择1.工件以平面定位：工件以平面定位：工件以平面定位：工件以平面定位：固定支承钉：固定支承钉：固定支承钉：固定支承钉：可调支承：可调支承：可调支承：可调支承：自位支承：自位支承：自位支承：自位支承：辅助支承：辅助支承：辅助支承：辅助支承：1.工件以平面定位：工件以平面定位：支承板：支承板：支承板：支承板：2.工件以外圆表面定位：工件以外圆表面定位：套筒：套筒：V形块：形块：3.工件以圆柱孔定位：工件以圆柱孔定位：圆柱定位销：圆柱定位销：圆柱定位销：圆柱定位销：圆锥定位销：圆锥定位销：圆锥定位销：圆锥定位销：定位心轴：定位心轴：定位心轴：定位心轴：4.工件以圆锥孔定位：工件以圆锥孔定位：5.定位方式的组合：定位方式的组合：一个平面和两个与其垂直的孔的组合（一面双销）一个平面和两个与其垂直的孔的组合（一面双销）一个平面和两个与其垂直的孔的组合（一面双销）一个平面和两个与其垂直的孔的组合（一面双销）5.定位方式的组合：定位方式的组合：一个平面和两个与其垂直的孔的组合（一面双销）一个平面和两个与其垂直的孔的组合（一面双销）一个平面和两个与其垂直的孔的组合（一面双销）一个平面和两个与其垂直的孔的组合（一面双销）两孔中心距为：两孔中心距为：L LT Tlklk/2/2，两销中心距为：两销中心距为：L LT TlXlX/2/2 。两孔与两。两孔与两销销的最小的最小间间隙分隙分别别是是1min1min，2min2min。由图中由图中由图中由图中AOAOAOAO2 2 2 2B B B B和和和和AOAOAOAO2 2 2 2C C C C可得：可得：可得：可得：整理后得：整理后得：整理后得：整理后得：去掉式中高阶无穷小量后得：去掉式中高阶无穷小量后得：去掉式中高阶无穷小量后得：去掉式中高阶无穷小量后得：定位销的设计与选取：定位销的设计与选取：确定两定位销的尺寸：确定两定位销的尺寸：确定两定位销的尺寸：确定两定位销的尺寸：1.1.确定定位销中心距及公差：确定定位销中心距及公差：确定定位销中心距及公差：确定定位销中心距及公差：2.2.确定圆柱销尺寸及公差：确定圆柱销尺寸及公差：确定圆柱销尺寸及公差：确定圆柱销尺寸及公差：定位销的设计与选取：定位销的设计与选取：3.3.确定菱销的宽度：确定菱销的宽度：确定菱销的宽度：确定菱销的宽度：查表取：查表取：查表取：查表取：b=4mmb=4mm4.4.确定菱形销尺寸及公差：确定菱形销尺寸及公差：确定菱形销尺寸及公差：确定菱形销尺寸及公差：根据式：根据式：根据式：根据式：得：得：得：得：取菱形销的精度为：取菱形销的精度为：IT6，TdTd2 2=0.011=0.011d d2min2min=d=d2max2max-Td-Td2 2=11.947-0.011=11.936=11.947-0.011=11.9365.定位方式的组合：定位方式的组合：一个平面和一个与其垂直的孔的组合（一面一销）一个平面和一个与其垂直的孔的组合（一面一销）一个平面和一个与其垂直的孔的组合（一面一销）一个平面和一个与其垂直的孔的组合（一面一销）5.定位方式的组合：定位方式的组合：两个相互垂直的平面和一个与其中一个平面垂直的两个相互垂直的平面和一个与其中一个平面垂直的两个相互垂直的平面和一个与其中一个平面垂直的两个相互垂直的平面和一个与其中一个平面垂直的孔的组合（两面一销）孔的组合（两面一销）孔的组合（两面一销）孔的组合（两面一销）第三节第三节 定位误差定位误差定位误差（定位误差（D D）是指由于定位不准而造成某一工序尺）是指由于定位不准而造成某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。寸或位置要求方面的加工误差。定位误差定位误差基准位移误差基准位移误差(Y Y)基准不重合误差基准不重合误差(B B)1定位误差的概念：定位误差的概念：定位误差的概念：定位误差的概念：零件制造误差零件制造误差定位元件制造误差定位元件制造误差定位基准与工序基准定位基准与工序基准不重合不重合举例：举例：基准的位移误差：基准的位移误差：基准的位移误差：基准的位移误差：基准不重合误差：基准不重合误差：基准不重合误差：基准不重合误差：结论：结论：1.定定定定位位位位误误误误差差差差只只只只产产产产生生生生在在在在采采采采用用用用调调调调整整整整法法法法加加加加工工工工一一一一批批批批零零零零件件件件的的的的条条条条件件件件下。下。下。下。2.定定定定位位位位误误误误差差差差是是是是由由由由于于于于工工工工件件件件定定定定位位位位不不不不准准准准而而而而产产产产生生生生的的的的加加加加工工工工误误误误差差差差。表表表表现现现现形形形形式式式式为为为为工工工工序序序序基基基基准准准准相相相相对对对对加加加加工工工工面面面面可可可可能能能能产产产产生生生生的的的的最最最最大大大大尺尺尺尺寸或位置的变动范围寸或位置的变动范围寸或位置的变动范围寸或位置的变动范围。3.3.D D D D=|=|=|=|Y Y Y YB B B B|D D=|=|Y YB B|中中“”“”的判断的判断1、若、若工序基准在定位基面上工序基准在定位基面上，则则D D D D=|=|=|=|Y Y Y YB B B B|a a a a、定位基面与限位基面保、定位基面与限位基面保、定位基面与限位基面保、定位基面与限位基面保持接触，分析定位基面由持接触，分析定位基面由持接触，分析定位基面由持接触，分析定位基面由大变小或由小变大时定位大变小或由小变大时定位大变小或由小变大时定位大变小或由小变大时定位基准的变动方向；基准的变动方向；基准的变动方向；基准的变动方向；b b b b、定位基准保持不动，定、定位基准保持不动，定、定位基准保持不动，定、定位基准保持不动，定位基面同样变化时，分析位基面同样变化时，分析位基面同样变化时，分析位基面同样变化时，分析工序基准的变动方向；工序基准的变动方向；工序基准的变动方向；工序基准的变动方向；定位基面定位基准限位基面工序基准 c c c c、两者方向相同，取、两者方向相同，取、两者方向相同，取、两者方向相同，取“+”“+”“+”“+”号；方向相反，取号；方向相反，取号；方向相反，取号；方向相反，取“-”“-”“-”“-”号。号。号。号。2 2 2 2、若若工序基准工序基准不不在定位基面上在定位基面上，则，则D D D D=Y Y Y Y+B B B B 。二、定位误差分析计算：二、定位误差分析计算：1 1、以平面定位时的定位误差：、以平面定位时的定位误差：、以平面定位时的定位误差：、以平面定位时的定位误差：对于尺寸对于尺寸对于尺寸对于尺寸A A A A3 3：对于尺寸对于尺寸对于尺寸对于尺寸A A A A1 1 1 1：基准移位误差：基准移位误差：二、定位误差分析计算：二、定位误差分析计算：2 2、以外圆在、以外圆在、以外圆在、以外圆在V V形块上定位时的定位误差：形块上定位时的定位误差：形块上定位时的定位误差：形块上定位时的定位误差：对于尺寸对于尺寸对于尺寸对于尺寸H H1 1：基准不重合误差：基准不重合误差：B B=0工序基准不在定位基面上，工序基准不在定位基面上，故故D D=Y Y+B B基准不重合误差：基准不重合误差：二、定位误差分析计算：二、定位误差分析计算：2 2、以外圆在、以外圆在、以外圆在、以外圆在V V形块上定位时的定位误差：形块上定位时的定位误差：形块上定位时的定位误差：形块上定位时的定位误差：对于尺寸对于尺寸对于尺寸对于尺寸H H2 2：基准移位误差：基准移位误差：工序基准在定位基面上，故工序基准在定位基面上，故D D=|=|Y YB B|，经分析：，经分析：基准不重合误差：基准不重合误差：二、定位误差分析计算：二、定位误差分析计算：2 2、以外圆在、以外圆在、以外圆在、以外圆在V V形块上定位时的定位误差：形块上定位时的定位误差：形块上定位时的定位误差：形块上定位时的定位误差：对于尺寸对于尺寸对于尺寸对于尺寸H H3 3：基准移位误差：基准移位误差：工序基准在定位基面上，故工序基准在定位基面上，故D D=|=|Y YB B|，经分析：，经分析：二、定位误差分析计算：二、定位误差分析计算：3 3、以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差：、以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差：、以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差：、以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差：定位心轴水平放置：定位心轴水平放置：定位心轴水平放置：定位心轴水平放置：定位心轴垂直放置：定位心轴垂直放置：定位心轴垂直放置：定位心轴垂直放置：3、以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差：、以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差：对于尺寸对于尺寸对于尺寸对于尺寸H H1 1：对于尺寸对于尺寸对于尺寸对于尺寸H H2 2：对于尺寸对于尺寸对于尺寸对于尺寸H H3 3：以定位心轴水平放置时为例：以定位心轴水平放置时为例：以定位心轴水平放置时为例：以定位心轴水平放置时为例：对于尺寸对于尺寸对于尺寸对于尺寸H H4 4：二、定位误差分析计算：二、定位误差分析计算：4 4、以一面双销定位时的定位误差：、以一面双销定位时的定位误差：、以一面双销定位时的定位误差：、以一面双销定位时的定位误差：基准位移误差：基准位移误差：基准位移误差：基准位移误差：转角误差：转角误差：转角误差：转角误差：第四节第四节 工件的夹紧工件的夹紧1 1夹紧装置的组成及设计要求：夹紧装置的组成及设计要求：夹紧装置的组成及设计要求：夹紧装置的组成及设计要求：1.1.夹紧装置的组成：夹紧装置的组成：夹紧装置的组成：夹紧装置的组成：夹紧元件：夹紧元件：夹紧元件：夹紧元件：中间传力机构：中间传力机构：中间传力机构：中间传力机构：a.改变力的大小，通常为增力机改变力的大小，通常为增力机构；构；b.改变夹紧力的方向；改变夹紧力的方向；c.使夹具具有一定的自锁性，以使夹具具有一定的自锁性，以保证夹紧可靠。保证夹紧可靠。动力源：动力源：动力源：动力源：产生原始的作用力产生原始的作用力执执行行夹夹紧紧的的最最终终元元件件，直接与工件接触。直接与工件接触。中中间间传传力力机机构构1夹紧装置的组成及设计要求：夹紧装置的组成及设计要求：2.2.设计要求：设计要求：设计要求：设计要求：夹紧应有助于定位，不能破坏定位；夹紧应有助于定位，不能破坏定位；夹紧可靠、可调，应保证工件在加工过程中不发生位置变动和夹紧可靠、可调，应保证工件在加工过程中不发生位置变动和振动；振动；夹紧产生的工件变形应在允许的范围之内；夹紧产生的工件变形应在允许的范围之内；夹紧装置操作应安全、方便、省力，结构应简单合理，便于制夹紧装置操作应安全、方便、省力，结构应简单合理，便于制造；造；手动夹紧时，应有自锁性能。手动夹紧时，应有自锁性能。二、夹紧力的确定：二、夹紧力的确定：1.1.夹紧力的方向：夹紧力的方向：夹紧力的方向：夹紧力的方向：a.a.夹紧力的方向应不破坏工件定位的准确性和可靠性夹紧力的方向应不破坏工件定位的准确性和可靠性夹紧力的方向应不破坏工件定位的准确性和可靠性夹紧力的方向应不破坏工件定位的准确性和可靠性b.b.夹紧力的方向应有利于减小夹紧力夹紧力的方向应有利于减小夹紧力夹紧力的方向应有利于减小夹紧力夹紧力的方向应有利于减小夹紧力二、夹紧力的确定：二、夹紧力的确定：2.2.夹紧力的作用点：夹紧力的作用点：夹紧力的作用点：夹紧力的作用点：a.a.作用点应保持工件的稳定，不能使工件产生位移或偏转作用点应保持工件的稳定，不能使工件产生位移或偏转作用点应保持工件的稳定，不能使工件产生位移或偏转作用点应保持工件的稳定，不能使工件产生位移或偏转b.b.作用点应位于工件刚性较好的部位作用点应位于工件刚性较好的部位作用点应位于工件刚性较好的部位作用点应位于工件刚性较好的部位c.c.夹紧力应尽可能靠近工件上被加工面，必要时应加辅助支承夹紧力应尽可能靠近工件上被加工面，必要时应加辅助支承夹紧力应尽可能靠近工件上被加工面，必要时应加辅助支承夹紧力应尽可能靠近工件上被加工面，必要时应加辅助支承d.d.夹紧力应使夹具本身变形小夹紧力应使夹具本身变形小夹紧力应使夹具本身变形小夹紧力应使夹具本身变形小FF摩擦系数摩擦系数f1二、夹紧力的确定：二、夹紧力的确定：3.3.夹紧力的大小：夹紧力的大小：夹紧力的大小：夹紧力的大小：式中：式中：式中：式中：WW0 0：实际夹紧力；：实际夹紧力；：实际夹紧力；：实际夹紧力；WW：理论夹紧力；：理论夹紧力；：理论夹紧力；：理论夹紧力；K K：安全系数。粗加工时：安全系数。粗加工时：安全系数。粗加工时：安全系数。粗加工时K=2.53K=2.53，精加工时，精加工时，精加工时，精加工时K=1.52K=1.52如右图所示如右图所示如右图所示如右图所示:摩擦系数摩擦系数f2三、典型夹紧机构：三、典型夹紧机构：1.1.斜楔夹紧机构：斜楔夹紧机构：斜楔夹紧机构：斜楔夹紧机构：特点：特点：有自锁性。通常斜角有自锁性。通常斜角=6=68 8有增力作用。增力比为有增力作用。增力比为i=2 5。能改变夹紧力的方向。能改变夹紧力的方向。夹紧行程小。夹紧行程小。三、典型夹紧机构：三、典型夹紧机构：2.2.螺旋夹紧机构：螺旋夹紧机构：螺旋夹紧机构：螺旋夹紧机构：三、典型夹紧机构：三、典型夹紧机构：2.2.螺旋夹紧机构：螺旋夹紧机构：螺旋夹紧机构：螺旋夹紧机构：特点：特点：自锁性好，可靠性高。自锁性好，可靠性高。增力比大。增力比大。i=65140多为手动操作，通常使用快速装夹结构提高工件安多为手动操作，通常使用快速装夹结构提高工件安装速度。装速度。结构简单，应用广泛。结构简单，应用广泛。特点：特点：有自锁差，一般用于切削负荷不大的场合。有自锁差，一般用于切削负荷不大的场合。有增力作用。增力比为有增力作用。增力比为i=12 14。夹紧迅速。夹紧迅速。夹紧行程小。夹紧行程小。很少单独直接作用于工件，通常与其他元件很少单独直接作用于工件，通常与其他元件联合使用。如：偏心压板机构。联合使用。如：偏心压板机构。三、典型夹紧机构：三、典型夹紧机构：3.3.偏心夹紧机构：偏心夹紧机构：偏心夹紧机构：偏心夹紧机构：第五节第五节 各类机床夹具特点各类机床夹具特点1 1钻床夹具钻床夹具钻床夹具钻床夹具1.1.组成：组成：组成：组成：钻模板、钻套、定位元件、夹紧装置、钻模体钻模板、钻套、定位元件、夹紧装置、钻模体钻模板、钻套、定位元件、夹紧装置、钻模体钻模板、钻套、定位元件、夹紧装置、钻模体2.2.钻套：钻套：钻套：钻套：3.3.钻套尺寸：钻套尺寸：钻套尺寸：钻套尺寸：内径：内径：d=刀具的外径。基轴制刀具的外径。基轴制F7/h6，G6/h5。高度：高度：H=(1.52)d（一般）（一般）H=(2.53.5)d（高精度）（高精度）钻套与工件间的距离：钻套与工件间的距离：h=(0.30.7)d（铸铁）（铸铁）h=(0.71.5)d（钢材）（钢材）几种常见的钻模：几种常见的钻模：第五节第五节 各类机床夹具特点各类机床夹具特点2 2镗床夹具镗床夹具镗床夹具镗床夹具1.1.组成：组成：组成：组成：导向支架、镗套、定位元件、夹紧装置、镗模体导向支架、镗套、定位元件、夹紧装置、镗模体导向支架、镗套、定位元件、夹紧装置、镗模体导向支架、镗套、定位元件、夹紧装置、镗模体2.2.镗套：镗套：镗套：镗套：3.3.类型：类型：类型：类型：第五节第五节 各类机床夹具特点各类机床夹具特点1 1铣床夹具铣床夹具铣床夹具铣床夹具1.1.组成：组成：组成：组成：定位元件、夹紧装置、对刀块、连接元件、夹具体定位元件、夹紧装置、对刀块、连接元件、夹具体定位元件、夹紧装置、对刀块、连接元件、夹具体定位元件、夹紧装置、对刀块、连接元件、夹具体2.2.连接元件：连接元件：连接元件：连接元件：3.3.对刀装置：对刀装置：对刀装置：对刀装置：