第六章机床夹具设计(6-1).

1第6章机床夹具设计本章要点机床夹具工作原理工件在夹具上的定位和定位误差的计算工件夹紧方案的设计夹具设计步骤与方法2机械制造技术基础第6章机床夹具设计FixtureDesign6.1机床夹具概述IntroductiontoJigandFixture36.1机床夹具概述1、概念：机床夹具——是机床上装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。◆夹具多用于大批量生产的零件。◆夹具装夹工件加工属于调整法加工。换句话说：能够快速把工件固定在机床上的正确位置，同时能够确定刀具相对于工件的加工位置的一种辅组装置。一、机床夹具的工作原理及组成42、夹具工作原理-----利用夹具保证加工精度的工作原理1.夹具工作过程实例分析6.1机床夹具概述5①.零件工艺分析加工要求：4个尺寸精度（a、b、c、h）和2个位置精度（△p1、△p2）设计基准：6.1机床夹具概述YxZYXc）6②.定位加工方案在立式铣床上用立铣刀铣槽。定位：底面——支承板；侧面和端面——支承钉。保证工件相对于夹具有正确位置夹紧：用压扳机构夹紧，保证加工过程中工件保持正确加工位置。6.1机床夹具概述ZYXc）78③.保证加工精度的分析◆位置精度（2个平行度）：6.1机床夹具概述9槽底面与工件底面（A面）的平行度：夹具制造时，保证支承板上面与夹具体底面平行，则可保证支承板上面平行于机床工作台面。由于工件的A面放在支承板上，刀具的端面由机床保证可与工作台面平行，所以，铣出的槽底面总是平行于工件底面（A面）。槽侧面与B面的平行度：夹具制造时，保证侧面支承钉的工作面平行于夹具底部定位键的侧面，定位键与工作台T型槽配合，保证了侧面支承钉工作面平行于机床纵向进给方向。由于B面靠支承钉定位，所以，铣出的槽侧面总是平行于工件B面。◆平行度公差靠机床工作台的运动精度和夹具的制造精度共同保证。6.1机床夹具概述10◆尺寸精度（b、h、a、c）b——由刀具保证。h、a——利用对刀块和对刀塞尺，调整机床工作台使铣刀的侧面和底面贴紧塞尺。公差靠h1、a1和h’及机床精度共同保证c——夹具上端面支承钉的工作面是定位面，即工件的右端面。公差靠机床精度保证◆对刀，只在加工一批工件的首件进行。调整后应锁紧工作台的横向和升降运动。加工过程只进行纵向进给。6.1机床夹具概述11126.1机床夹具概述13◆加工一批工件时，只要在允许的刀具尺寸磨损限度内，都不必调整刀具位置。不需进行试切，直接保证加工尺寸要求。这就是用夹具装夹工件时，采用调整法达到尺寸精度的工作原理6.1机床夹具概述2.夹具工作原理的要点①.工件在夹具中有准确位置——正确定位；②.夹具相对于机床有准确位置——保证位置精度；③.刀具相对于定位元件工作面有正确位置——保证尺寸精度。1415铣轴端槽夹具1—V型块2—支撑套3—手柄4—定向键5—夹具体6—对刀块6.1机床夹具概述1）定位元件及装置123646）其他元件及装置（防护、防错、分度…）5）夹具体4）连接元件3）对刀及导向元件2）夹紧元件及装置3、夹具的组成161）保证加工质量2）提高生产效率，降低生产成本3）扩大机床工艺范围4）减轻工人劳动强度，保证安全生产6.1机床夹具概述二、夹具功能171）通用夹具：三爪、四爪卡盘，平口钳等，一般由专业厂生产，常作为机床附件提供给用户。特点：通用性强、适应性强，由专业厂生产供应。2）专用夹具：为某一工件特定工序专门设计的夹具，多用于批量生产中。3）通用可调整夹具及成组夹具：夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。◆按夹具使用范围划分6.1机床夹具概述三、机床夹具的分类184）组合夹具：由一套预先制造好的标准元件组合而成。根据工件的工艺要求，将不同的组合夹具元件像搭积木一样，组装成各种专用夹具。使用后，元件可拆开、洗净后存放，待需要时重新组装。组合夹具特别适用于新产品试制和单件小批生产。5）随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具（随零件走，多用于自动生产线）6.1机床夹具概述19三爪卡盘四爪卡盘万向平口钳回转工作台分度头通用夹具6.1机床夹具概述20专用夹具43φDL零件工序简图6.1机床夹具概述21零件工序简图43φDLLφD43φD43LφDL34φDL43φDL34成组夹具KH1KH2KH3KH46.1机床夹具概述22组合夹具1234567891011121314151617181—加筋角铁（2）2—槽用螺栓（6）3—平键（10）4—方形支承5—定位支承6—方形支承7—平垫圈8—六角螺母（8）9—槽用螺栓10—钻套螺钉11—快换钻套12—钻模板13—圆形定位销14—工件15—方形支承16—角铁17—压紧螺钉18—基础板6.1机床夹具概述23组合夹具实例6.1机床夹具概述24可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具等。◆按使用机床划分可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、真空夹具、电动夹具等。◆按夹紧力源划分气动虎钳液压夹具6.1机床夹具概述25机械制造技术基础第6章机床夹具设计FixtureDesign6.2工件在夹具上的定位WorkpieceLocationinFixture266.2工件在夹具上的定位◆定位的要点：①.夹具通过其定位元件工作面与工件定位面的接触或配合来限制工件自由度，所需限制的自由度数目和方向根据加工要求确定；②.正确定位的含义是：一个工件在夹具中多次装夹，位置唯一；一批工件在夹具中多次装夹，位置唯一；◆工件在机床上的定位实际上包括工件在夹具上的定位和夹具在机床上的定位两个方面。◆六点定位原理276.2工件在夹具上的定位◆定位元件的基本要求①．定位工作面精度高，尺寸IT6~8；②．有一定强度和刚度；③．工作面应耐磨，用工具钢（T7~T10）淬火HRc58~64，或20钢、20Cr渗碳淬火；④．结构要合理，能防尘、防屑，便于安装工件。③.注意定位与夹紧的区别：定位——解决工件在夹具中位置定不定的问题；夹紧——解决工件在加工过程中受力后位置动不动的问题；286.2工件在夹具上的定位固定支承一、常用定位方法与定位元件1.工件以平面定位支承钉支承板平头支承钉（A型）——用于精基面；球头支承钉（B型）——用于粗基面；齿纹头支承钉（C型）——用于侧面（增大摩檫力）；特点：一个钉限制1个自由度；用过盈配合装在夹具体上；支撑精基面时，各钉顶面应配磨。①.支承钉（GB2226-80）（3种形式）296.2工件在夹具上的定位②.支承板（GB2236-80）（2种形式）平面支承板——用于侧面、顶面的精基面；带斜槽支承板——用于底面的精基面。特点：一个板限制2个自由度；用沉头螺栓固定在夹具体上；多板使用时，各顶面应配磨；用于较大平面的定位。30可调支承用螺纹与夹具体相连，可调高度，调整后应锁紧。适用于不同批次毛坯尺寸的较大变化，还可作为可调夹具中的调节元件，以适应相似零件的尺寸变化。可调支承6.2工件在夹具上的定位31自位支承自位支承定位过程中，支承本身可随工件变化，来适应工件的误差。主要用来消除重复定位。6.2工件在夹具上的定位32辅助支承——在工件完成定位后才参与支承，它不起定位作用，而只起支承作用，常用于在加工过程中加强被加工部位的刚度辅助支承6.2工件在夹具上的定位331）心轴心轴刚性心轴弹性心轴自动定心心轴液塑心轴…过盈配合间隙配合小锥度心轴6.2工件在夹具上的定位2、工件以圆柱孔定位（3种：心轴、销、锥销）346.2工件在夹具上的定位①.不带轴肩的过盈配合圆柱心轴特点：用双顶尖装夹，不带轴肩可同时加工两个端面。②.带轴肩间隙配合心轴特点：用双顶尖装夹，必须有轴肩定位，采用开口垫圈、螺母压紧。③.小锥度心轴特点：定位精度高。过盈配合心轴间隙配合心轴小锥度心轴356.2工件在夹具上的定位另外，还有两种常用的心轴：①.带轴肩的过盈配合圆柱心轴（一般选r6配合）特点：用双顶尖装夹，轴肩可起轴向定位作用，靠过盈配合的结合力克服切削力。②.带锥柄的圆柱心轴特点：锥柄为莫氏锥度，与机床主轴孔配合实现定心与传动。366.2工件在夹具上的定位◆圆柱定位心轴的定位分析：①.过盈配合心轴：多为长心轴，限制4个自由度（2个移动和2个转动）②.间隙配合的心轴：（分两种情况）当长径比L/d≤0.4时，为短心轴，限制2个自由度（2个移动）当长径比L/d≥0.8~1时，为长心轴，限制4个自由度（2个移动和2个转动）◆注意：①.此时分析的是内圆面定位的情况，轴肩的定位作用不计入。②.设计心轴时，一般不采用中间情况，心轴较长时可作成两段。372）定位销定位销圆柱定位销圆锥定位销菱形定位销圆柱定位销6.2工件在夹具上的定位38菱形销锥形销6.2工件在夹具上的定位◆整体锥形销，用于精基面；分段锥形销，用于粗基面（可保证销于孔的接触点分布均匀）。396.2工件在夹具上的定位◆圆柱销定位分析：当长径比L/d≤0.4时，为短销，限制2个自由度（2个移动）当长径比L/d≥0.8~1时，为长销，限制4个自由度（2个移动和2个转动）◆注意：此时分析的是内圆面定位的情况，轴肩的定位作用不计入。◆圆锥销定位分析因为工件的孔为圆柱而销为圆锥，所以二者仅以孔口接触。限制3个自由度。403.工件以外圆柱面定位（圆柱套、V形块、支承板、内锥套）套筒定位6.2工件在夹具上的定位1.圆柱定位套①.结构形式416.2工件在夹具上的定位②.定位分析：工件与定位套均为间隙配合。当长径比L/d≤0.4时，为短套，限制2个自由度（2个移动）当长径比L/d≥0.8~1时，为长套，限制4个自由度（2个移动和2个转动）2．内锥套--------限3个自由度。3．V形块（此处V形块按定心定位元件）42V形块)2/tan()2/sin(21NDHT当α＝90°时，有：NDHT5.0707.06.2工件在夹具上的定位①.结构形式及参数（GB2208-80）标准夹角有60°、90°、120°理论圆直径D和中心高位置尺寸T开口宽度NV形块在夹具体上调整好后，用销子定位并用螺栓固定。436.2工件在夹具上的定位②.定位特性◆对中性（不论工件的直径如何变化，工件轴线一定通过夹角对称平面）◆定心性（V形块定位时，定位基准是工件的轴线）V形块位置用理论圆来标注理论圆——直径为定位外圆平均尺寸的圆。③.定位分析长V形块：限制4个自由度（2个移动，2个转动）短V形块：限制2个自由度（2个移动）另外，还有：支承板用一平板来定位外圆。长板限2个转动，短板限一个移动。44工件以其他表面定位工件以锥面定位工件以齿面定位6.2工件在夹具上的定位