《机械制造技术基础》第四章机床夹具设计原理m.ppt
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1、第四章第四章 机床夹具设计原理机床夹具设计原理学习目的与要求学习目的与要求(1)了解机床夹具的组成、作用及其对零件加工的重要性)了解机床夹具的组成、作用及其对零件加工的重要性(2)掌握对工件定位的概念、原理、要求及定位误差的概念)掌握对工件定位的概念、原理、要求及定位误差的概念(3)掌握各种不同定位方式定位误差的计算)掌握各种不同定位方式定位误差的计算(4)熟悉对工件夹紧的目的、要求和夹紧机构)熟悉对工件夹紧的目的、要求和夹紧机构(5)熟悉各种机床上使用的夹具特点)熟悉各种机床上使用的夹具特点(6)初步掌握夹具设计的方法、要点和步骤)初步掌握夹具设计的方法、要点和步骤主要内容主要内容第第4 4
2、章章 机床夹具设计原理机床夹具设计原理4.1 4.1 机床夹具的概述机床夹具的概述4.2 4.2 工件的定位工件的定位4.3 4.3 典型的定位方式、定位元件及定位装置典型的定位方式、定位元件及定位装置4.4 4.4 定位误差定位误差4.5 4.5 工件的夹紧工件的夹紧4.6 4.6 夹紧机构夹紧机构4.7 4.7 夹具的动力装置夹具的动力装置4.8 4.8 夹具的其它装置夹具的其它装置4.9 4.9 夹具设计的方法及步骤夹具设计的方法及步骤思考与练习:思考与练习:一、机床夹具的定义一、机床夹具的定义 工艺装备工艺装备:刀具、夹具、量具、辅具刀具、夹具、量具、辅具 机床夹具:机床夹具:机床与工
3、件间的一种连接装置,其功用是机床与工件间的一种连接装置,其功用是 使工件能安装到机床的正确位置上。使工件能安装到机床的正确位置上。二、工件的安装二、工件的安装 定义定义 内容:内容:方式:方式:4-1 夹具的基本概念夹具的基本概念安装安装定位定位夹紧夹紧划线安装划线安装夹具安装夹具安装三、夹具的组成三、夹具的组成三、夹具的组成三、夹具的组成1、夹具的组成、夹具的组成 定位元件及定位装置定位元件及定位装置 夹紧元件及夹紧装置夹紧元件及夹紧装置 导向元件或对刀装置导向元件或对刀装置 动力装置动力装置 夹具体夹具体 其它元件与装置其它元件与装置2、夹具的工作原理要点、夹具的工作原理要点 使工件在夹具
4、中占有正确的加工位置;使工件在夹具中占有正确的加工位置;夹具对于机床应保证有准确的相对位置;夹具对于机床应保证有准确的相对位置;使刀具相对于定位元件的工作面调整到准确位置。使刀具相对于定位元件的工作面调整到准确位置。四、夹具的作用四、夹具的作用(1)保证加工精度)保证加工精度 (2)提高生产率)提高生产率(3)减轻工人劳动强度)减轻工人劳动强度 (4)扩大机床使用范围)扩大机床使用范围(5)降低生产成本)降低生产成本(6)可由较低技术等级的工人加工)可由较低技术等级的工人加工 五、夹具分类五、夹具分类 1、按夹具的使用范围、按夹具的使用范围 通用夹具通用夹具 专用夹具专用夹具 成组夹具成组夹具
5、 组合夹具组合夹具 随行夹具随行夹具 2 2、按机床种类、按机床种类 车床夹具车床夹具 磨床夹具磨床夹具 钻床夹具钻床夹具(钻模钻模)镗床夹具镗床夹具(镗模镗模)铣床夹具铣床夹具 3 3、按动力源、按动力源 手动、气动、液压、气液、电动、电磁、真空手动、气动、液压、气液、电动、电磁、真空4-2工件的定位工件的定位一、定位与基准一、定位与基准 定位:工件在机床或夹具中占有正确的位置过程定位:工件在机床或夹具中占有正确的位置过程 夹紧:将工件在夹具中的正确位置固定下来的操作夹紧:将工件在夹具中的正确位置固定下来的操作 定位基准:确定工件安装时所用的基准定位基准:确定工件安装时所用的基准 二、定位原
6、理二、定位原理 自由度:自由度:一个物体在空间中可能具有的运动一个物体在空间中可能具有的运动 刚体有六个自由度:刚体有六个自由度:定位本质:定位本质:采取各种约束措施来消除六个自由度采取各种约束措施来消除六个自由度 六点定位原理:六点定位原理:平面平面 1、2、3:圆柱面圆柱面 5、6:槽槽 4:圆柱面圆柱面 1、3、4、5:槽槽 2:端端 6:定位销定位:定位销定位:六点六点定位原理定位原理 采用六个按一定规则布置的约束点,限采用六个按一定规则布置的约束点,限制工件的六个自由度,实现完全定位制工件的六个自由度,实现完全定位V型铁定位:型铁定位:锥销定位:锥销定位:顶尖定位:顶尖定位:三、定位
7、的正常情况与非正常情况三、定位的正常情况与非正常情况需限制需限制5个自由度个自由度需限制需限制6个自由度个自由度正常定位正常定位完全定位完全定位不完全定位不完全定位非正常定位非正常定位欠定位欠定位超定位超定位平面定位:平面定位:四个支撑钉四个支撑钉三个三个平面长销平面长销 平面平面3 3个;长销个;长销4 4个个改进措施改进措施长销与小端面长销与小端面短销与大端面短销与大端面长销与浮动端面垫长销与浮动端面垫一面两销一面两销 两个短销均限制了两个短销均限制了 将其中一销改为将其中一销改为削边销削边销过定位益处过定位益处增加稳定性增加稳定性增加刚性增加刚性 该限制的没有限制该限制的没有限制欠定位,
8、不允许;限制自由度小欠定位,不允许;限制自由度小于六时,是欠定位或不完全定位于六时,是欠定位或不完全定位 一个自由度被多个定位元件限制一个自由度被多个定位元件限制超定位,一般不超定位,一般不允许允许 工件定位面精度、夹具定位元件精度较高工件定位面精度、夹具定位元件精度较高允许过允许过定位定位提高刚度提高刚度 工件刚度低,过定位工件刚度低,过定位提高刚度提高刚度 根据加工要求确定定位,不必完全定位。根据加工要求确定定位,不必完全定位。4-3 典型的定位方式、定位元件及定位装置典型的定位方式、定位元件及定位装置 一、定位元件的要求一、定位元件的要求 有与工件相应的精度;有与工件相应的精度;有足够的
9、刚度;有足够的刚度;有足够的耐磨性。有足够的耐磨性。二、常见的定位方式及定位元件二、常见的定位方式及定位元件平面定位、外圆定位、内孔定位、组合定位平面定位、外圆定位、内孔定位、组合定位1 1、平面定位、平面定位 应用场合:应用场合:箱体、床身、机座、支架等箱体、床身、机座、支架等 定位元件:定位元件:固定支承、可调支承、自位支承、固定支承、可调支承、自位支承、辅助支承辅助支承 固定支承固定支承 精基准:精基准:平头支承钉或支承板平头支承钉或支承板 粗基准:粗基准:球头或网纹支承钉球头或网纹支承钉可调支承可调支承 自位支承自位支承 提高工件刚性提高工件刚性 避免超定位避免超定位辅助支承辅助支承
10、提高工件刚性提高工件刚性 不限制自由度不限制自由度辅助支承辅助支承2 2、圆孔定位、圆孔定位 定位销:定位销:主用于中心孔定位,一般主用于中心孔定位,一般d50mm 锥销锥销圆柱形定位销:圆柱形定位销:限制限制2 2个自由度个自由度 菱形销菱形销(削边销削边销):限制限制1 1个自由度个自由度固定:固定:限制限制3 3个自由度个自由度浮动:浮动:限制限制2 2个自由度个自由度心轴心轴:A、刚性心轴、刚性心轴间隙配合,基孔制间隙配合,基孔制(h,g,f),定心精度低,定心精度低过盈配合,基孔制过盈配合,基孔制(r,s,u),定心精度高,定心精度高B、锥度心轴、锥度心轴 常用锥度:常用锥度:1:1
11、0001:10001:50001:5000 定心精度高,不用夹紧,但要求工件孔的精度高定心精度高,不用夹紧,但要求工件孔的精度高C、弹性心轴:、弹性心轴:定心精度高,装卸方便定心精度高,装卸方便液性塑料心轴液性塑料心轴,定心精度高,但要求工件孔的精度高,定心精度高,但要求工件孔的精度高D、定心心轴:、定心心轴:用于粗基准或孔径大时用于粗基准或孔径大时 孔定位孔定位3 3、外圆定位、外圆定位 套筒套筒 自动定心定位:自动定心定位:卡盘及卡头卡盘及卡头气气动动三三爪爪卡卡盘盘鼓鼓膜膜式式定定心心卡卡头头液液性性塑塑料料筒筒夹夹筒筒夹夹卡卡盘盘自自动动定定心心定定位位支承支承V V型型铁铁定位定位
12、分分类类:特点:特点:对对中性好中性好 应应用:用:外外圆圆柱面定位;任意曲柱面定位;任意曲线线柱面的定位;与其柱面的定位;与其他定位元件他定位元件组组合使用;超定位合使用;超定位时时,可做成浮,可做成浮动动形式形式平支承平支承两个平支承两个平支承半圆支承半圆支承长长V V型铁:型铁:限制限制4 4个自由度个自由度短短V V型铁:型铁:限制限制2 2个自由度个自由度V V型铁型铁盖板式钻模盖板式钻模固定式钻模固定式钻模4 4、圆锥孔定位、圆锥孔定位 用圆锥销定位,用圆锥销定位,特例是顶尖特例是顶尖(死顶尖和浮动顶尖组合(死顶尖和浮动顶尖组合限制限制5个自由度)个自由度)5 5、组合定位、组合定
13、位几个定位元件组合起来同时定位工件的几个定位元件组合起来同时定位工件的 几个定位面。几个定位面。(1)一个平面和两个与其垂直的孔)一个平面和两个与其垂直的孔 A、采用一个平面和两个圆柱销的情况、采用一个平面和两个圆柱销的情况设孔设孔1和销和销1准确定位,两者最小间隙准确定位,两者最小间隙1,要将孔,要将孔2套入套入定位销定位销2,而两个中心距又有误差,则只能将定位销,而两个中心距又有误差,则只能将定位销2减减小。从图中可以看出,当两孔中心距最大两销中心距最小。从图中可以看出,当两孔中心距最大两销中心距最小或反之小或反之 已知已知:孔孔:销销:孔心距孔心距:LLgLg销心距销心距:LLx求求:d
14、max这种靠减小这种靠减小d2直径的方法来直径的方法来解决两孔装不进定位销的矛解决两孔装不进定位销的矛盾,将会造成较大的工件转盾,将会造成较大的工件转角误差。角误差。B、用削边销来补偿两孔中心距和两销中心距的误差、用削边销来补偿两孔中心距和两销中心距的误差 削边销的出现削边销的出现 设两孔中心距最大,两销中心距最小设两孔中心距最大,两销中心距最小如把定位销如把定位销2削成宽为削成宽为b的扁销,即可补偿两个中心距误的扁销,即可补偿两个中心距误差使工件顺利装入。根据几何关系得(两三角形)差使工件顺利装入。根据几何关系得(两三角形)略去高阶小量略去高阶小量当两孔中心距最小,两销中心距最大时,结果相同
15、。当两孔中心距最小,两销中心距最大时,结果相同。削边销结构削边销结构 扁销扁销 凸肚销凸肚销 菱形销菱形销刚性差刚性差 制造复杂制造复杂 已标准化已标准化 适用范围适用范围:D250 D23 3D250C、削边销(菱形)设计、削边销(菱形)设计已知:已知:两销孔公称尺寸及公差,两孔中心距公称尺寸及公差两销孔公称尺寸及公差,两孔中心距公称尺寸及公差;求:求:两销公称尺寸、削边销宽度及销公差,两销孔中心距及两销公称尺寸、削边销宽度及销公差,两销孔中心距及 公差。公差。例:例:已知工件两孔为已知工件两孔为 两孔中心距为两孔中心距为 解:解:公差为公差为 对称分布对称分布确定圆柱销的直径及公差确定圆柱
16、销的直径及公差 圆柱销圆柱销1 1的为的为 最小间隙最小间隙确定菱形销确定菱形销2的直径公称尺寸、公差及宽度的直径公称尺寸、公差及宽度 先根据先根据D2=5值查表值查表4.1(P217),b=2,B=4.5 根据根据b求求2 则由最小间隙则由最小间隙(2)一个平面和一个与其垂直的孔组合)一个平面和一个与其垂直的孔组合 A、大平面、短销、大平面、短销 B、大平面、长销、大平面、长销(3)两个互相垂直的平面和一个与其中一个面垂直的孔)两个互相垂直的平面和一个与其中一个面垂直的孔组合组合 6、其它定位方式其它定位方式 一些特殊的如齿轮淬火后磨内孔一些特殊的如齿轮淬火后磨内孔齿齿余量均匀余量均匀123
17、齿面定位齿面定位4-4 定位误差定位误差一、与夹具有关的误差:一、与夹具有关的误差:1、定位误差、定位误差定定 2、夹紧误差、夹紧误差夹紧夹紧 3、导向误差、导向误差导导 4、夹具安装误差、夹具安装误差夹具安夹具安 5、夹具制造误差、夹具制造误差夹具夹具基准不重合基准不重合间隙间隙定位基面形状误差定位基面形状误差定位误差定位误差dwdwdwdw工序公差的工序公差的1 1/3/3二、定位误差二、定位误差 定义定义:一批工件采用一批工件采用调整法调整法加工时,因定位不加工时,因定位不准确而引起的尺寸或位置的最大变化量。具体准确而引起的尺寸或位置的最大变化量。具体来讲,是指定位基准相对于设计基准在工
18、序尺来讲,是指定位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变化量。寸方向上的最大变化量。三、常见定位形式的定位误差三、常见定位形式的定位误差 1、用支承或平面作定位元件、用支承或平面作定位元件 平面定位平面定位 要求尺寸:要求尺寸:A1 则由则由基准不重合基准不重合引起的定位误差引起的定位误差定定=A2 支承定位平面支承定位平面 要求尺寸:要求尺寸:A3 基准重合,但工件定位面不准,由基准重合,但工件定位面不准,由基准位移基准位移引起定位误引起定位误差差定定=2(H-h)tg(),=90若要求若要求A1则既有则既有基准位移基准位移引起,又有引起,又有基准不重合基准不重合引起误差引起误差定定=2
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- 机械制造技术基础 机械制造 技术 基础 第四 机床 夹具 设计 原理
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