机床夹具概述和工件的定位与夹紧教案课程.pdf

课 题 3-1 机床夹具概述 3-2 工件的定位与夹紧 教学时数：4 学时 【教学目标】1、掌握机床夹具的定义、分类、组成。2、了解机床夹具的作用。3、掌握工件的六点定位原理及其应用。4、掌握工件的夹紧的要求。【重点、难点】重点：1、夹具的组成、作用。2、工件六点定位原理的应用。3、工件定位与夹紧的关系【时间分配】1、机床夹具概述（80 分钟）2、工件的定位与夹紧（80 分钟）3、小结、布置作业（10 分钟）【教学过程】复习:数控铣床上对刀具的基本要求 导入：由学生所实习钳工和普车接触到的夹具而引入新课 3.1.1 概述 概念：在机械加工过程中，为了保证加工精度，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，简称夹具。3.1.2 机床夹具的分类 1.按机床夹具的通用化程度 （1）通用机床 如：三爪卡盘、四爪卡盘、万能分度头、顶尖、中心架、回转工作台。（2）专用机床 是专门针对某一工件的某一道工序而专门设计和制造的。适用于大批量生产。（3）可调夹具 是在加工某种工件后，经过调整或更换个别元件和夹紧元件，即可加工另外一种工件的夹具。（4）组合夹具 是用一套标准元件组装而成的夹具。特点：用后可以拆卸存放，当重新组装时又可循环重复使用。2.按使用机床夹具的机床类型分类 可分为：数控车床夹具、数控铣床夹具、加工中心夹具、钻床夹具、镗床夹具和其它机床夹具。3、按驱动夹具工作的动力源分类 可分为:手动夹具、液压夹具、气动夹具、电动夹具等。3.1.3 机床夹具的组成 夹具的组成(1)定位元件 (图)定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。(2)夹紧装置 (图)夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力(切削力等)作用时不离开已经占据的正确位置。(3)对刀或导向装置 对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。(4)连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。(5)夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，(6)其它装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。若需加工按一定规律分布的多个表面时，常设置分度装置；为了能方便、准确地定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。3.1.4 机床夹具的作用 1、保证加工精度，稳定加工质量。2、扩大机床的功能 3、提高劳动生产率。4、降低生产成本。5、改善劳动条件，降低对工人的技术要求。3.2.1 工件的定位 1、工件常用的定位方法：（1)直接找正法 概念：用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法称直接找正法。特点：生产率低，精度取决于工人的技术水平和测量工具的精度 (2)划线找正法 概念：先用划针画出要加工表面的位置，再按划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧。特点：费时，又需要技术高的划线工 （3）在夹具上定位使用 概念：使用通用或专用夹具，使工件在机床夹具中迅速有一确定的定位，不需要找正就能保证工件与机床、刀具间的正确位置。特点：生产效率高，定位精度好，应用与成批以及单件小批量生产中。2、工件定位的基本原理（1）六点定位原理 工件的六个自由度 长方体形工件的定位 、概念：用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点定位原理。、“六点定位原理”应注意：1)定位支承点限制工件自由度的作用，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。2)一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支承点数目，原则上不应超过六个。3)分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响（2）六点定位原理的应用 工件定位中的几种情况 1)完全定位 概念：工件的六个自由度全部被限制的定位。2)不完全定位 概念：根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度的定位。3)欠定位 概念：根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位 4)过定位 概念：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的现象 3、工件的定位方法及其定位元件 生产实践中常用的定位方法及定位元件:1）工件一平面定位(1)支承钉、球头支承钉 （图 B 型）、齿纹头支承钉 （图 C 型）、平头支承钉 （图 A 型）、可调支承 、自位支承 1销轴 2V 形块 3可调支承 用可调支承加工相似件的图(2)支承板 2）工件以圆柱孔定位 定位方式的基本特点是：定位孔与定位元件之间处于配合状态，并要求确保孔中心线与夹具规定的轴线相重合。(1)圆柱销 2)圆柱心轴 心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿轮加工。圆柱心轴定位装夹图 花键心轴装夹图(3)圆锥销 圆锥销定位 (左)粗基准定位 (右)精基准定位 圆锥销组合定位图 (4)小锥度心轴 3）工件以外圆柱表面定位 (1)V 形架 V 形架定位的最大优点是对中性好。V 形架可分为固定式和活动式。(2)定位套 一般适用于精基准定位，常与端面联合定位。工件以外圆柱面定位，有时也可用半圆套或锥套作定位元件。3.2.2 工件的夹紧 1夹紧装置的组成（如下图）(1)力源装置 产生夹紧作用力的装置。所产生的力称为原始力 (2)中间传力机构 介于力源和夹紧元件之间传递力的机构 (3)夹紧元件 夹紧装置的最终执行件，与工件直接接触完成夹紧作用 2对夹具装置的要求：（1）夹紧时应保持工件定位后所占据的正确位置。（2）夹紧力大小要适当。（3）夹紧机构的自动化程度和复杂程度应和工件的生产规模相适应，并有良好的结构工艺性，尽可能采用标准化元件。（4）夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。3、夹紧力方向和作用点的选择 V 型块定位图 夹紧装置组成示意图 1气缸 2连杆 3压板（1）夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。（2）夹紧力作用方向应使工件变形最小。（3）夹紧力作用点应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内。（4）夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位上。（5）夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩。工件刚性差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以免振动和变形。夹紧力方向对镗孔垂直度的影响 (左图)不合理 (右图)合理 夹紧力作用点应在支承面内 (左图)不合理 (右图)合理 夹紧力作用点应在刚性较好部位(左图)不合理 (右图)合理 夹紧力作用点应靠近加工表面 【小结】由学生来总结：1、机床夹具的作用。2、工件的六点定位原理及其应用。3、工件夹紧的要求。【作业】P37 第 14 题 课 题 3-3 数控加工常用夹具 教学时数：2 学时 【教学目标】1、掌握数控车床夹具的类型及装夹方法和特点。2、掌握数控铣床夹具类型及铣床上的夹紧机构。【重点、难点】1、数控车床上一般工件常用的装夹方法和特点。2、数控铣床上一般工件常用的夹紧机构和特点。【时间分配】1、车床夹具（40 分钟）2、数控铣床上夹具（30 分钟）3、小结、布置作业（10 分钟）【教学过程】复习：1.六点定位原理的定义。2、工件定位和夹紧的定义。3、对夹紧机构的要求。导入：由提问学生普车上所用夹具而导入。新课：3.1.1 数控车床夹具 1三爪自定心卡盘 优点：可自动定心，装夹方便，应用较广，缺点：夹紧力较小，不便于夹持外形不规则的工件 2.四爪单动卡盘 特点：四个爪都可单独移动，安装工件时需找正，夹紧力大，适用于装夹毛坯及截面形状不规则和不对称的较重、较大的工件。3、复杂、精密工件装夹 1）花盘 3.2.2 铣床夹具 铣床上的通用夹具：平口钳（如下图）铣床夹具中使用最普遍是机械夹紧机构，这类机构大多数利用机械摩擦的原理夹紧工件。斜楔夹紧机构是其中最基本的形式，螺旋、偏心等夹紧机构是斜楔夹紧机构的演变形式。1.斜楔夹紧机构 特点：楔块夹紧行程小；结构简单，夹紧和松开需要敲击大、小端，操作不方便。增力比、行程大小和自锁条件是相互制约的 2、螺旋夹紧机构 工作特点：(1)自锁性能好 (2)增力比大 (3)夹紧行程调节范围大 (4)夹紧动作慢、工件装卸费时 适用范围；适用于手动夹紧，在机动夹紧机构中应用较少 在实际生产中，螺旋压板组合夹紧比单螺旋夹紧用得更为普遍。3、偏心夹紧机构 特点:优点是操作方便，动作迅速，结构简单 缺点是工作行程小，自锁性不如螺旋夹紧好，结构不耐振，适用于切削平稳且切削力不大的场合，常用于手动夹紧机构。【小结】由学生来总结：1、数控车床上一般工件常用的装夹方法。2、数控铣床上一般工件常用的夹紧机构和特点。【作业】P37 第 5、6 题