y5机床夹具的设计原理.pptx

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1、 基本作用:定位和夹紧。使用夹具一般可取得下述效果:（1 1）易于稳定地保证加工精度；（2 2）可以缩短辅助时间，提高劳动生产率；（3 3）可扩大机床的使用范围；（4 4）可以降低对工人对技术水平的要求,减轻劳动强度，保证生产安全。5.1.1 夹具的作用（5.1.1 The Function of jigs）第1页/共88页机床夹具 通用夹具：指结构已经标准化，且有较大适用范围的 夹具。单件小批按夹 具的应用范围 专用机床夹具：针对某一工件的某道工序专门设计制 造的夹具。一般适用于大批量生产组 合 夹 具：用 一 套 预 先 制 造 好 的 标 准 零 件 组 装 而 成 的夹具。新产品试制特

2、殊零件的单件、小批生产成 组 夹 具：在 采 用 成 组 加 工 时，为 每 个 零 件 组 设 计 制 造的夹具，当改换加工同组内另一种零件时，只需调整或更换夹具上的个别元件，即可进行加工。随行夹具：在自动线上使用的移动式夹具。车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、磨床夹具、镗床夹具等。手动夹紧夹具、气动夹紧夹具、液压夹紧夹具、气液联动夹紧夹具、电磁夹具、真空夹具等。5.1.2 机床夹具的分类(5.1.2 Clasification of Fixture)按机床类型 按夹具所用夹紧动力源第2页/共88页5.1.3 夹具的组成(5.1.3 Composition of Fixture)第3页/共88页

3、1 1快换钻套；2 2衬套 对刀导向3 3钻模板；装置4 4开口垫圈；5 5螺母；(6(6工件）；7 7定位销 定位元件*8 8夹具体 夹具体定向键、操作件 其他件元和分度装置等 及装置夹紧装置*第4页/共88页1.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。3.导向元件和对刀装置：保证刀具相对夹具的位置。4.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。5.其它元件：如动力装置、分度装置等。第5页/共88页5.2 工件的定位(5.2 The Location of the Workpiece)5.2.1 六点定位原理(5

4、.2.15.2.1 Principle of sixpoint Fixing)Principle of sixpoint Fixing)xyxy1 六点定位原理第6页/共88页第7页/共88页 六点定位原理：用正确分布的六个支承点来限制工件的六个自由度，使工件在夹具中得到正确位置的规律，称“六点定位原理”。六点定位原理：要使工具在要使工具在夹具中完全具中完全定位，可用合理分布的六个支承点限制工件定位，可用合理分布的六个支承点限制工件的的6个自由度，使工具在个自由度，使工具在夹具中占有唯一正具中占有唯一正确的位置。确的位置。第8页/共88页(1)(1)完全定位：六个自由度全部被限制。完全定位：六

5、个自由度全部被限制。2 工件在夹具中定位的几中情况第9页/共88页(2)(2)不完全定位：（部分定位）不完全定位：（部分定位）第10页/共88页(3)(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第11页/共88页4.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。第12页/共88页(4)(4)过定位：（重复定位）过定位：（重复定位）第13页/共88页消除或减小过定位的方法1）改变定位元件的结构第14页/共88页2）提高工件定位基准之间以及定位元件定位表面之间的位置精度第15页/共88页5.2.2.1 工件以平

6、面定位5.2.2 常见定位方式和定位元件(5.2.25.2.2 Common Location Methods and Elements)Common Location Methods and Elements)1 1 固定支承固定支承(1)(1)支承钉支承钉一个固定支承钉限制一个自由度第16页/共88页(2)(2)支承板支承板 平板式支承板斜槽式支承板第17页/共88页2 2 可调支承可调支承一个可调支承限制一个自由度第18页/共88页3 3 自位支承（浮动支承）自位支承（浮动支承）一个自位支承只限制一个自由度第19页/共88页4 4 辅助支承辅助支承辅助支承是在工件实现定位后才参与支承的定

7、位元件，不起定位作用。第20页/共88页 辅助支承应用实例辅助支承应用实例第21页/共88页5.2.2.2 工件以外圆柱表面定位1 V1 V形块形块（1 1）固定固定V V形块形块第22页/共88页（2 2）活动活动V V形块形块第23页/共88页2 2 定位套定位套第24页/共88页第25页/共88页3 3 半圆套半圆套可卸式铰链式短2个自由度长3个自由度夹紧定位第26页/共88页4 4 外圆定心夹紧外圆定心夹紧三爪卡盘、双V V形铁定心夹紧、弹簧夹头第27页/共88页5 5 圆锥套圆锥套第28页/共88页5.2.2.3 工件以圆柱孔定位圆柱定位销圆柱定位销圆锥定位销圆锥定位销定位心轴定位心

8、轴第29页/共88页5.2.2.4 工件以圆锥孔定位第30页/共88页5.2.2.4工件以其它表面定位第31页/共88页1 1 一个平面和两个与其垂直的孔的组合（一面两销）一个平面和两个与其垂直的孔的组合（一面两销）5.2.2.5 工件以组合面定位第32页/共88页第33页/共88页第34页/共88页2 2 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）第35页/共88页3 3 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）第36页/共88页1.1.安装误差：安装误差：工

9、件在夹具中的定位和夹紧误差2.2.机床的调整误差：机床的调整误差：刀具的导向或对刀误差3.3.过程误差：过程误差：与加工过程中一些因素有关的加工误差。如：受力变形、受热变形、磨损等。通常：d d+5.2.3 定位误差及其分析与计算(5.2.3 Location Error and Its Analysis and Calculation）4.4.夹具在机床上的装夹误差：夹具在机床上的装夹误差：第37页/共88页5.2.3.1 定位误差及其产生的原因(5.2.3.15.2.3.1 Location Error and the Causing reasons and the Causing rea

10、sons）定位误差：指由于工件定位造成的加工表面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序尺寸在加工方向上的最大变动量。(1)基准不重合误差(b)：定位基准与工序基准不重合而引起的定位误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量。定位误差产生的原因：定位误差产生的原因：第38页/共88页 一次安装加工两孔A和B，孔B在X方向定位基准C与设计基准A不重合，基准不重合误差为联系尺寸22的公差0.2 基准不重合误差(b)的大小等于设计基准与定位基准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。第39页/共8

11、8页 (2)基准移位（位置）误差(j)：由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，即定位基准在工序尺寸方向上产生的最大变动范围。第40页/共88页定位误差(d)基准不重合误差(b)基准位移误差(j)零件定位基准不准确夹具上定位元件不准确误差合成法误差合成法第41页/共88页1 1 工件以平面定位时的定位误差工件以平面定位时的定位误差5.2.3.2 常见定位方式的定位误差的分析与计算(5.2.3.25.2.3.2 Analysis and Calculation of Comon Location Errors）改进第42页/共88页对于尺寸对于尺寸H H1 1：或 2 2 工件以外圆定位

12、工件以外圆定位定义法合成法第43页/共88页对于尺寸对于尺寸H H2 2（定义法）（定义法）第44页/共88页对于尺寸对于尺寸H H3 3（定义法）（定义法）第45页/共88页对于尺寸对于尺寸HH2 2、HH3 3（合成法（合成法）特别需要注意：“关联误差因素”与“非关联误差因素”。判断公式中的“+”或“-”相关联？Y变化方向相同“+”变化方向相反“-”第46页/共88页 3 3 工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔定位 （1 1）工件孔与定位心轴）工件孔与定位心轴（或定位销）过盈配合（或定位销）过盈配合第47页/共88页定位心轴水平放置：定位心轴水平放置：（2 2）工件孔与定位心轴（或定位销）间隙配

13、合）工件孔与定位心轴（或定位销）间隙配合第48页/共88页对于尺寸对于尺寸H H1 1：对于尺寸对于尺寸H H2 2：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：对于尺寸对于尺寸H H4 4：第49页/共88页定位心轴垂直放置：定位心轴垂直放置：第50页/共88页基准的位移误差：基准的位移误差：基准不重合误差：基准不重合误差：定位心轴垂直放置实例计算定位心轴垂直放置实例计算（以工件外圆表面为工序基准）（以工件外圆表面为工序基准）第51页/共88页4以一面两销定位时的定位误差以一面两销定位时的定位误差 （两销垂直放置）（两销垂直放置）基准位移误差：基准位移误

14、差：转角误差：转角误差：1孔中心线在x、y方向的最大位移2孔中心线在x、y方向的最大位移第52页/共88页【例例2 2】在套筒零件上铣槽，如图（在套筒零件上铣槽，如图（a）所示，要求保证尺寸）所示，要求保证尺寸 、，其它尺寸已在前工序完成。若采用图（，其它尺寸已在前工序完成。若采用图（b）的定位方案，）的定位方案，孔与销子配合按孔与销子配合按H7g6，问能否满足加工精度要求？如不能满，问能否满足加工精度要求？如不能满足加工精度要求应如何改进？足加工精度要求应如何改进？图b 图a 第53页/共88页解:按配合精度H7g6(间隙配合)，则销子的直径应 ，因销子为水平放置，故有：对于尺寸于尺寸 即不

15、即不满足尺寸足尺寸 的要求。的要求。第54页/共88页对于尺寸 ，又因：所以即也不能满足尺寸 的要求。第55页/共88页 改进方案改改进为 以端面A和右端孔为定位基准，销子与孔的配合仍然按H7g6。第56页/共88页 以端面A A和右端孔为定位基准，销子与孔的配合仍然按H7H7g6g6，则销子直径为 。因 所以得即还不满足尺寸 的要求。又因此时 所以满足尺寸 的要求。需要?第57页/共88页结论1.1.定定位位误误差差是是由由于于工工件件定定位位不不准准而而产产生生的的加加工工误误差差。表表现现形形式式为为工工序序基基准准相相对加工面可能产生的最大尺寸或位置的变动范围。对加工面可能产生的最大尺

16、寸或位置的变动范围。2.2.定位误差只产生在采用调整法加工一批零件的条件下。定位误差只产生在采用调整法加工一批零件的条件下。3.3.第58页/共88页5.3 工件的夹紧（5.3 Workpiece clamping at the jigs）1 1 夹紧装置的组成夹紧装置的组成夹紧元件夹紧元件传力机构传力机构动力源装置动力源装置5.3.1 夹紧装置的组成及设计要求（5.3.1 Component and requirement of clamping device）产生原始的作用力执行夹紧的最终元件，直接与工件接触。a.改变力的大小，通常为增力机构；b.改变夹紧力的方向；c.使夹具具有一定的自锁

17、性，以保证夹紧可靠。第59页/共88页夹紧应有助于定位，不能破坏定位；夹紧力可靠、适当。应保证工件在加工过程中不发生位置变动和振动，夹紧产生的工件变形应在允许的范围之内；夹紧动作要准确迅速，以便提高生产效率；操作应安全、方便、省力；结构应简单，便于制造，手动夹紧时，应有自锁性能。2 2 设计要求设计要求第60页/共88页 1 1 应不破坏工件定位的准确性或可靠性。应不破坏工件定位的准确性或可靠性。5.3.2 夹紧力的确定（5.3.2 Determination of 5.3.2 Determination of Clamping Force)5.3.2.1 5.3.2.1 夹紧力的方向夹紧力的

18、方向（5.3.25.3.2.1.1 Action Action Point Point of of Clamping Force)第61页/共88页2 2 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第62页/共88页第63页/共88页3 3 夹紧力的方向应使工件夹紧后的变形小夹紧力的方向应使工件夹紧后的变形小特制螺母第64页/共88页 5.3.2.2 5.3.2.2 夹紧力的作用点夹紧力的作用点（5.3.2.2 5.3.2.2 Action Action Point Point of of Clamping Force)1 1 作用点应保持工件的稳定，不能使工件产生位作用点应

19、保持工件的稳定，不能使工件产生位移或偏转（移或偏转（作用点位置应靠近支承元件的几何中心或几个支承元件作用点位置应靠近支承元件的几何中心或几个支承元件所形成的支承面内）所形成的支承面内）第65页/共88页第66页/共88页2 2 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第67页/共88页3 3 夹紧力应尽可能靠近工件上被加工面，必要时应加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辅助支承第68页/共88页5.3.2.3 5.3.2.3 夹紧力的大小夹紧力的大小夹紧力大小的确定夹紧力大小的确定经验类别法经验类别法分析计算法分析计算法实验测定法实验测定法第69页/共88

20、页摩擦系数f1摩擦系数f2式中：式中：实际夹紧力；：实际夹紧力；：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K K=2.53=2.53，精加工时，精加工时K K=1.52=1.52分析计算法分析计算法第70页/共88页5.3.3 典型夹紧机构（5.3.3 Typical Clamping Devices）典型夹紧机构典型夹紧机构斜楔斜楔螺旋螺旋偏心偏心第71页/共88页5.3.3.1 斜楔夹紧机构（5.3.3.15.3.3.1 Wedge Clamping Device）第72页/共88页1楔座；2-楔块；3-柱塞；4-销；5-螺栓；6-压板；7-弹簧第73页/共

21、88页斜楔夹紧的特点：1）有增力作用，扩力比 i=FJ/FQ，约等于3；2）夹紧行程小,h/s=tan，故 h 远小于 s；3）结构简单，但操作不方便。主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。第74页/共88页5.3.3.2 螺旋夹紧机构（5.3.3.2 5.3.3.2 Helix Clamping Device）第75页/共88页第76页/共88页特点：自锁性好，可靠性高。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装速度。结构简单，应用广泛。第77页/共88页5.3.3.3 偏心夹紧机构（5.3.3.35.3.3.3 Eccentricity Clamping De

22、vice）第78页/共88页特点：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i=12 14。夹紧迅速。夹紧行程小。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。第79页/共88页1）螺旋压板夹紧机构5.3.4 其他夹紧装置（5.3.45.3.4 Other Clamping Device）第80页/共88页2）螺旋定心夹紧机构第81页/共88页3）联动夹紧机构第82页/共88页4）多件夹紧机构第83页/共88页 夹紧动力装置（Clamping power device）气动、液压、电磁、真空等气液压组合夹紧第84页/共88页5.4 常见机床夹具的特点(5.4

23、 Characteristics of Common Jigs)5.4.1 5.4.1 钻床夹具钻床夹具(Jigs of drilling machine)1.1.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2.2.钻套：钻套：3.3.钻套尺寸：钻套尺寸：内径：d=刀具的外径。基轴制F7/h6，G6/h5。高度：H=(1.52)d（一般）H=(2.53.5)d（高精度）钻套与工件间的距离：h=(0.30.7)d（铸铁）h=(0.71.5)d（钢材）第85页/共88页几种常见的钻模：第86页/共88页5.4.1 5.4.1 铣床夹具铣床夹具5.4.1 5.4.1 (Jigs of milling machine)1.1.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2.2.连接元件：连接元件：3.3.对刀装置：对刀装置：第87页/共88页感谢您的观看！第88页/共88页