3夹具夹紧装置设计32.ppt
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1、3.2.1 3.2.1 夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的组成及基本要求3.2.2 3.2.2 夹紧力的确定夹紧力的确定3.2.3 3.2.3 常用的夹紧机构常用的夹紧机构3.2.4 3.2.4 夹紧机构的动力装置夹紧机构的动力装置 3夹具夹紧装置设计夹具夹紧装置设计323.2.1 3.2.1 夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的组成及基本要求夹紧:夹紧:将工件定位后的位置固定下来。保持工件在定将工件定位后的位置固定下来。保持工件在定 位中所获得的正确位置,使其在外力作用下,位中所获得的正确位置,使其在外力作用下,不发生移动和振动。不发生移动和振动。夹紧装置设计内容:夹紧装置设计内容:夹紧力的确
2、定;夹紧机构设计;夹紧力的确定;夹紧机构设计;夹紧动力装置的设计或选择。夹紧动力装置的设计或选择。(一)夹紧装置的组成(一)夹紧装置的组成1 1动力源(动力装置):动力源(动力装置):产生原始作用力的部分。产生原始作用力的部分。夹紧力的来源:夹紧力的来源:人力;某种动力装置。人力;某种动力装置。常用的动力装置:常用的动力装置:液压装置、气压装置、电磁装置、电动装置、液压装置、气压装置、电磁装置、电动装置、气一液联合装置、真空装置。气一液联合装置、真空装置。手动夹紧:手动夹紧:用人力对工件进行夹紧。用人力对工件进行夹紧。机动夹紧:机动夹紧:用液压装置、气压装置、电磁装置、电动用液压装置、气压装置
3、、电磁装置、电动装置等动力装置进行夹紧。装置等动力装置进行夹紧。2 2夹紧机构:夹紧机构:接受和传递原始作用力,使其变为夹紧力并执行夹紧任务接受和传递原始作用力,使其变为夹紧力并执行夹紧任务的部分。的部分。中间递力机构:中间递力机构:把人力或动力装置产生的原始作用力传递给夹紧元件。把人力或动力装置产生的原始作用力传递给夹紧元件。改变作用力的方向;改变作用力的方向;改变作用力的大小;改变作用力的大小;具有一定的自锁性能,保证夹紧可靠性。具有一定的自锁性能,保证夹紧可靠性。夹紧元件(执行元件):夹紧元件(执行元件):直接与工件接触,最终完成夹紧任务。直接与工件接触,最终完成夹紧任务。人力或动力装置
4、(原始作用力)人力或动力装置(原始作用力)中间递力机构中间递力机构夹紧元夹紧元 件件工件。工件。液压夹紧铣床夹具:液压夹紧铣床夹具:液压缸、活塞、活塞杆组成了液压缸、活塞、活塞杆组成了液压动液压动力装置力装置,铰链臂和压板等组成了,铰链臂和压板等组成了铰链夹紧机构铰链夹紧机构,其中压板,其中压板是夹紧元件。是夹紧元件。液压夹紧铣床夹具液压夹紧铣床夹具、压板,、铰链臂,、活塞杆,液压缸,、活塞、压板,、铰链臂,、活塞杆,液压缸,、活塞(二二)对夹紧装置的基本要求对夹紧装置的基本要求 1 1确能保证工件定位后占据的正确位置确能保证工件定位后占据的正确位置 2 2夹紧力的大小要适当、稳定夹紧力的大小
5、要适当、稳定 3 3夹紧装置的复杂程度与生产类型相适应。夹紧装置的复杂程度与生产类型相适应。4 4夹紧装置必须可靠夹紧装置必须可靠 5 5工艺性好工艺性好返回返回 有助于定位,不应破坏定位.既要保证工件在加工过程中的位置稳定不变,振动小,又要使工件不产生过大的夹紧变形。夹紧力稳定可减少夹紧误差。手动夹紧自锁、机动夹紧联锁保护、夹紧行程足够等。结构简单,便于制造和维修;多用标准零部件;操作方便、安全、省力 3.2.2 3.2.2 夹紧力的确定夹紧力的确定 包括夹紧力的包括夹紧力的作用点、方向、大小作用点、方向、大小三要素。三要素。(一)夹紧力的方向(一)夹紧力的方向1 1夹紧力的方向应有助于定位
6、,而不应破坏定位。夹紧力的方向应有助于定位,而不应破坏定位。(1 1)只有一个夹紧力,夹紧力应垂直于主要定位基面或使各定)只有一个夹紧力,夹紧力应垂直于主要定位基面或使各定位基面同时受到夹紧力的作用。位基面同时受到夹紧力的作用。例例1 1:夹紧力的方向朝上主要定位面:夹紧力的方向朝上主要定位面图(图(a a):工件被镗的孔与左端面):工件被镗的孔与左端面A有一定的垂直度要求。有一定的垂直度要求。图():夹紧力朝向主要定位面(形块的形面),使图():夹紧力朝向主要定位面(形块的形面),使工件的装夹稳定可靠。工件的装夹稳定可靠。例例2 2:一力两用示例,使各:一力两用示例,使各定位基面同时受到夹紧
7、力作定位基面同时受到夹紧力作用。用。图(图(a a)所示,可对第一定)所示,可对第一定位基面施加位基面施加,对第二定,对第二定位基面施加位基面施加;图()所示,施加图()所示,施加代代替替、,使两定位基面,使两定位基面同时受到夹紧力的作用。同时受到夹紧力的作用。图()所示,施加图()所示,施加代替代替、,使两定位,使两定位基面同时受到夹紧力的作用。基面同时受到夹紧力的作用。一力两用示例一力两用示例(2 2)用几个夹紧力分别作用时,朝向主要定位面的夹)用几个夹紧力分别作用时,朝向主要定位面的夹 紧力应是主要夹紧力,应注意几个夹紧力动作顺紧力应是主要夹紧力,应注意几个夹紧力动作顺 序。序。如三基面
8、组合定位:如三基面组合定位:是主要夹紧力,朝向主要定位面,最后作用;是主要夹紧力,朝向主要定位面,最后作用;2、3是帮助定位的,应首先作用。是帮助定位的,应首先作用。2 2夹紧力的方向应方便装夹和有利于减小夹紧力:最好与切削夹紧力的方向应方便装夹和有利于减小夹紧力:最好与切削 力力F、重力、重力G方向一致。方向一致。图(图(a a)夹紧力)夹紧力W与重力与重力G、切削力、切削力F方向一致:可以不夹紧方向一致:可以不夹紧 或用很小的夹紧力,或用很小的夹紧力,图(图(b b)夹紧力)夹紧力W与切削力与切削力F垂直:夹紧力较小,垂直:夹紧力较小,图(图(c c)夹紧力)夹紧力W与切削力与切削力F成一
9、夹角:夹紧力较大,成一夹角:夹紧力较大,图(图(d d)夹紧力)夹紧力W与切削力与切削力F、重力、重力G垂直:夹紧力最大,垂直:夹紧力最大,图(图(e e)夹紧力)夹紧力W与切削力与切削力F、重力反向:夹紧力较大。、重力反向:夹紧力较大。图(图(a a)、()、(b b)优先选用,图()优先选用,图(c c)、()、(e e)次之,图)次之,图 ()最差,避免不用。()最差,避免不用。夹紧力与切削力、重力的关系夹紧力与切削力、重力的关系3 3夹紧力方向应与工件刚度高的方向一致,以减少夹紧变形。夹紧力方向应与工件刚度高的方向一致,以减少夹紧变形。如薄壁套加工改径向夹紧如薄壁套加工改径向夹紧轴向夹
10、紧。轴向夹紧。薄壁套筒的夹紧薄壁套筒的夹紧 (二)夹紧力的作用点(二)夹紧力的作用点 1 1应能保持工件定位稳定,而不致引起工件发生位移或偏转。应能保持工件定位稳定,而不致引起工件发生位移或偏转。落在定位元件之上或支承范围内落在定位元件之上或支承范围内 夹紧力作用点的位置夹紧力作用点的位置 2 2夹紧力的作用点应有助于减小夹紧变形。夹紧力的作用点应有助于减小夹紧变形。夹紧力的作用点应落在工件刚性好的方向和部位,特别对低夹紧力的作用点应落在工件刚性好的方向和部位,特别对低刚度工件。刚度工件。如发动机汽缸套加工,大多数工序采用轴向夹紧。如发动机汽缸套加工,大多数工序采用轴向夹紧。夹紧如图)所示薄壁
11、箱体时:夹紧如图)所示薄壁箱体时:夹紧力应作用在刚性好的凸边上;夹紧力应作用在刚性好的凸边上;若箱体无凸边时,可如图),将单点夹紧改为三点夹紧,若箱体无凸边时,可如图),将单点夹紧改为三点夹紧,使着力点落在刚性好的箱壁上。使着力点落在刚性好的箱壁上。夹紧力作用点与夹紧变形的关系夹紧力作用点与夹紧变形的关系设计特殊形状夹爪、压角等分散作用夹紧力,增大工件受力设计特殊形状夹爪、压角等分散作用夹紧力,增大工件受力 面积。面积。采用具有较大弧面的夹爪来防止薄壁套筒变形;或采用弹簧采用具有较大弧面的夹爪来防止薄壁套筒变形;或采用弹簧套筒夹紧。套筒夹紧。采用球面支承代替固定支承,夹压环形工件。采用球面支承
12、代替固定支承,夹压环形工件。增大受力面积减少夹紧变形增大受力面积减少夹紧变形3 3夹紧力的作用点应尽量靠近工件加工表面,以提高夹紧力的作用点应尽量靠近工件加工表面,以提高定位稳定性和夹紧可靠性,减少加工中的振动(低定位稳定性和夹紧可靠性,减少加工中的振动(低刚度工件)。刚度工件)。不能满足上述要求时,可以增设辅助支承,以提高不能满足上述要求时,可以增设辅助支承,以提高定位稳定性,承受夹紧力和切削力等。定位稳定性,承受夹紧力和切削力等。辅助支承和辅助夹紧辅助支承和辅助夹紧 4 4夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形导向、定位与夹紧支架分
13、开(精加工夹具)导向、定位与夹紧支架分开(精加工夹具)例例1:1:发动机机体精镗主轴孔、凸轮轴夹具:发动机机体精镗主轴孔、凸轮轴夹具:导向与夹紧支架分开。导向与夹紧支架分开。例例2:2:存在的问题:存在的问题:夹紧力作用于导向支架上,夹紧力作用于导向支架上,夹紧力的反作用力夹紧力的反作用力引起导向支架变形,影响导向精度;引起导向支架变形,影响导向精度;改进措施:改进措施:导向支架与夹紧机构分开,让夹紧力的反作用力导向支架与夹紧机构分开,让夹紧力的反作用力不再作用在导向支架上。不再作用在导向支架上。夹紧引起导向支架变形夹紧引起导向支架变形(三)夹紧力的大小:(三)夹紧力的大小:夹紧力的大小必须适
14、当:夹紧力的大小必须适当:过小,加工过程中发生移动或振动,破坏定位;过小,加工过程中发生移动或振动,破坏定位;过大,使工件和夹具产生夹紧变形,影响加工质量。过大,使工件和夹具产生夹紧变形,影响加工质量。夹紧力确定方法:夹紧力确定方法:实验法、估算法。实验法、估算法。估算夹紧力通常将夹具和工件看成一个刚性系统以简化计算。估算夹紧力通常将夹具和工件看成一个刚性系统以简化计算。估算时,应找出对夹紧最不利的瞬时状态,估算此状态下所需估算时,应找出对夹紧最不利的瞬时状态,估算此状态下所需要的夹紧力,并考虑主要因素在力系中的影响,略去次要因素要的夹紧力,并考虑主要因素在力系中的影响,略去次要因素在力系中的
15、影响。在力系中的影响。夹紧力需准确场合夹紧力需准确场合实验法确定夹紧力。实验法确定夹紧力。夹紧力估算步骤:夹紧力估算步骤:1 1计算切削力;计算切削力;2 2求出理论夹紧力求出理论夹紧力W W 根据加工过程中,工件受到根据加工过程中,工件受到切削力切削力F F(按对夹紧最不利的加(按对夹紧最不利的加 工条件)、工条件)、夹紧力夹紧力W W(大型工件的重力,高速运动工件的惯(大型工件的重力,高速运动工件的惯 性力,高速旋转工件的离心力)、性力,高速旋转工件的离心力)、支承反力及摩擦力支承反力及摩擦力,处于,处于 静力平衡状态,求出理论夹紧力静力平衡状态,求出理论夹紧力W W。3 3求出实际夹紧力
16、求出实际夹紧力W W:W=KWW=KWK K安全系数,与加工性质、切削特点、夹紧力来源、刀具情安全系数,与加工性质、切削特点、夹紧力来源、刀具情况有关:一般取况有关:一般取K K1.51.53 3。粗加工时,粗加工时,K K2.52.53 3;精加工时,;精加工时,K K1.51.52.52.5。夹紧力计算示例:夹紧力计算示例:图示为铣削加工示意图,试图示为铣削加工示意图,试估算所需夹紧力。估算所需夹紧力。因是小型工件,工件的重力因是小型工件,工件的重力不计;因压板是活动的,压不计;因压板是活动的,压板对工件的摩擦力不计。板对工件的摩擦力不计。铣削时,切削力的作用点、铣削时,切削力的作用点、方
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