机床夹具设计--教案

教案2017―2018学年第一学期所属学院_机电与汽车工程学院教研室数控机电教研室课程名称_机床夹具设计适用班级15机制_主讲教师___呼昊__职称__高级工程师____2017年9月5日厦门华天涉外职业技术学院教务处制首页课程名称机床夹具设计授课对象（班级）15机制课程编号111B217课程类型必修课公共基础课（）；专业基础课（）；专业课（√）选修课专业选修课（）；公共选修课（）授课方式课堂讲授（√）；实践课（）考核方式考试（√）；课程教学总学时数60学分数3学时分配理论教学：56学时；实验（实训）：4学时选用的教材及主要参考资料序号教材名称作者出版社出版时间1机床夹具设计陈建刚北京邮电出版社第一版23授课教师呼昊职称高级工程师授课时间2017—2018学年第一学期—10周注：表中（）选项请打“√”。课程教案授课时间第周第1-2节课2017年9月18日课次1授课方式（请打√）理论课（√）讨论课（）实践课（）习题课（）其他（）课时安排2授课题目（教学章、节或主题）：绪论教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：了解夹具的作用、分类、组成及本课程的性质和任务要求：了解夹具的作用、分类、组成及本课程的性质和任务教学内容重点及难点：重点：机床夹具的分类、组成难点：机床夹具的分类、组成教具多媒体、现场作业思考题课后小结教学基本内容方法及手段绪论机械制造过程包括机床切削加工、焊接、装配、检验等工艺过程。夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确加工位置的工艺装备，分为机床夹具、焊接夹具、装配夹具及检验夹具等。机床夹具是在机床上用来固定加工对象，使之占有正确加工位置的工艺装备，称机床夹具，以后简称夹具。机床夹具的主要功能是使工件在夹具中定位和夹紧。一、机床夹具在机械加工中的作用1、装夹是工件加工前，在机床或夹具中占据某一正确加工位置，然后再予以夹紧工件的过程。2、工件的装夹方法：找正装夹法和夹具装夹法。3、机床夹具的作用(1)能稳定地保证工件加工精度；(2)能提高劳动生产率；(3)能扩大机床的使用范围；(4)能降低成本；(5)降低工人劳动强度，对工人的技术水平要求也相对较低。二、机床夹具的分类1．按夹具的使用特点分类(1)通用夹具：指结构、尺寸已标准化，且具有一定通用性的夹具。如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、万能分度头、磁力工作台等。(2)专用夹具：专为某一工件的某道工序设计和制造的夹具。(3)可调夹具：是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。(4)组合夹具：夹具的某些元件可调整或或更换，以适应多种工件加工的夹具。它可分为通用可调夹具和成组可调夹具。(5)拼装夹具：用专门的标准化、系列化的拼装夹具零部件拼装而成的夹具。2．按使用机床分类：车床、铣床、刨床、钻床、镗床、磨床、数控机床、自动机床、自动线随行夹具以及其它夹具等。讲授与讨论教学基本内容方法及手段3．按夹紧动力源分类：手动、气动、液动、电动、气液增力、电磁夹具以及真空夹具等。三、机床夹具的组成如图1所示，钻后盖上的mm10孔，其钻夹具如图2所示。1、基本组成如下：图1后盖零件钻径向孔的工序图(1)定位元件：与工件定位基准接触的元件，用来确定工件在夹具中的位置；(2)夹紧装置：压紧工件的装置，是由多个元件组合而成；(3)夹具体：基本骨架，连接所有夹具元件。讲授与讨论教学基本内容方法及手段图2后盖钻夹具1—钻套2—钻模板3—夹具体4—支承板5—圆柱销6—开口垫圈7—螺母8—螺杆9—菱形销2．其它组成(1)连接元件：连接机床与夹具的元件，用来确定夹具在机床中的位置；(2)对刀、导引元件：用来确定夹具与刀具相对位置的元件；(3)其它元件：夹具中因特殊需要而设置的元件。四、本课程的性质和任务1、本课程的性质：机床夹具设计是机械类专业的一门重要专业课程。2、本课程的任务：通过讲课、实验、实训、习题和课程设计等教学环节,使学生掌握自由度的分析方法、定位误差的计算方法、夹具的对刀及夹具在机床上进行位置找正等的计算方法；掌握车床、钻床、铣床、镗床等，常见机床的设计要领；掌握机床夹具的设计方法和步骤。讲授与讨论课程教案授课时间第周第3-4节课2017年9月21日课次1授课方式（请打√）理论课（√）讨论课（）实践课（）习题课（）其他（）课时安排2授课题目（教学章、节或主题）：工件定位的基本原理教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：了解定位、基准概念，掌握定位基本原理要求：了解定位、基准概念，掌握定位基本原理教学内容重点及难点：重点：六点定则难点：六点定则教具多媒体、现场作业思考题课后小结教学基本内容方法及手段第一章工件的装夹工件的装夹是指工件的定位和夹紧，定位的任务是使工件在夹具中占据一正确的位置，而夹紧是使工件保持定位后的正确位置。第一节工件定位的基本原理一、六点定则一尚未定位的工件，其空间位置是不确定的。如图1所示，将工件放在空间直角坐标系中，工件存在六个方向的自由度。三个移动自由度：、、三个转动自由度：、、图1用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点定则，如图2所示。在工件定位时，起定位支承点作用是定位元件，定位元件是能限制工件一个或几个自由度并具有一定几何形状的独立元件。常用定位元件能限制的工件自由度见教材表1—1。讲授与讨论课程教案授课时间第周第5-6节课2017年9月26日课次1授课方式（请打√）理论课（√）讨论课（）实践课（）习题课（）其他（）课时安排2授课题目（教学章、节或主题）：基准、定位副及对定元件的基本要求教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：定位和夹紧符号及对定位元件的基本要求要求：定位和夹紧符号及对定位元件的基本要求教学内容重点及难点：重点：限制工件自由度与加工要求的关系难点：根据工件加工要求确定应该限制的自由度教具多媒体、现场作业思考题课后小结教学基本内容方法及手段二、限制工件自由度与加工要求的关系工件定位时，应该限制的自由度数目，主要由工件加工要求确定，一般讲，工件定位所需限制自由度的数目≤6个。各定位元件限制的自由度原则上不允许重复或干涉。如图3所示在工件上铣通槽，为保证槽底面与工件底面的平行度和尺寸两项加工要求，必须限制、、三个自由度；为保证槽侧面与前后侧面的平行度和尺寸两项加工要求，必须限制、两个自由度，共计五个自由度。图31、工件定位的几种情况(1)完全定位：工件的6个自由度全部被限制的定位，如图4(2)不完全定位：工件的部分自由度被限制的定位，其没有限制自由度不影响加工要求，如图5所示。讲授与讨论教学基本内容方法及手段(3)欠定位：工件定位时，应该限制的自由度没有被全部限制的定位。实际定位时不允许发生。(4)过定位(重复定位)：工件定位时，几个定位元件重复限制工件同一自由度的定位。2、允许不完全定位的几种情况(1)加工通槽或通孔时，沿贯通轴的位置自由度可不限制。(2)毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制。(3)加工贯通的平面时除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的转动自由度，如图6所示。满足加工要求必须限制的自由度见表1—2三、重复定位重复定位分两种情：不可用重复定位和可用重复定位。当工件的一个或几个自由度被重复限制时，对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位。图6当工件的一个或几个自由度被重复限制时，仍能满足加工要求，即不但不产生有害影响，反而可增加装夹刚度的定位，称为可用重复定位。如图7所示的插齿常用夹具，工件3以内孔在心轴1上定位，限制工件四个自由度；又以端面在支承凸台2上定位，限制工件三个自由度，其中，、被子重复限制了。当齿坯孔与端面的垂直度较高时可能是可用重复定位。其判断条件是：齿坯孔与端面的垂直度误差小于孔与定位轴的最小间隙和允许的定位副弹性变形量时，为可用重复定位，否则为不可用重复定位。讲授与讨论教学基本内容方法及手段可用重复定位不可用重复定位讲授与讨论课程教案授课时间第周第7-8节课2017年9月29日课次1授课方式（请打√）理论课（√）讨论课（）实践课（）习题课（）其他（）课时安排2授课题目（教学章、节或主题）：基准、定位副及对定元件的基本要求教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：定位和夹紧符号及对定位元件的基本要求要求：定位和夹紧符号及对定位元件的基本要求教学内容重点及难点：重点：基准及定位副难点：根据工件加工要求确定应该限制的自由度教具多媒体、现场作业思考题课后小结教学基本内容方法及手段第二节基准、定位副及对定元件的基本要求一、基准及定位副1、基准：零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的要素(点、线、面)。基准的种类很多，这里只讨论定位基准。定位基准：确定工件在夹具中位置的基准，即与夹具定位元件接触的工件上的点、线、面。当工件以回转面与定位元件接触定位时，工件上的回转面称为定位基面，其轴线称为定位基准，定位心轴的圆柱面称为限位基面，心轴的轴线称为限位基准。当工件以平面与定位元件接触定位时，工件上的实际存在的面是定位基面，它的理想状态是定位基准。定位元件上的限位平面就限位基准（基面）。2、定位副：工件上的定位基面和与之相接触（配合）的定位元件的限位基面合称为一对定位副。二、定位符号和夹紧符号的标注在工件上定位和夹紧部位标注的符号称为定位符号和夹紧符号。详见教材附表1三、对定位元件的基本要求1、足够的精度2、足够的强度和刚度3、耐磨性好4、工艺性好讲授与讨论课程教案授课时间第周第9-10节课2017年10月9日课次1授课方式（请打√）理论课（√）讨论课（）实践课（）习题课（）其他（）课时安排2授课题目（教学章、节或主题）：工件以平面定位时的定位元件教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：支承钉、支承板及调节支承元件的结构和选用要求：支承钉、支承板及调节支承元件的结构和选用教学内容重点及难点：重点：基准及定位副难点：根据工件加工特点合理选择定位元件教具多媒体、现场作业思考题课后小结教学基本内容方法及手段第三节定位基面与定位元件一、工件以平面定位的定位元件工件以平面作为定位基面时，常用的定位元件如下1、主要支承(1)固定支承(标准支承钉和支承板)，如图1所示。图1①球头支承钉，当工件以粗糙不平的毛坯面定位时用，如图1b)；②齿纹头支承钉，侧平面粗基准定位用，如图1c)；③平头支承钉，较小精基准平面定位用，如图1a)；④支承板，侧平面精基准定位用或水平面精基准定位用，如图1d)和e)。(2)标准可调支承钉，支承高度可调，图2所示。讲授与讨论教学基本内容方法及手段用途①毛坯精度不高，而又以粗基准定位时；②成组可调夹具中用。(3)浮动支承，能在工件定位过程中自动调整位置的支承，如图3所示。图3特点：支承点的位置能随着工件定位基面的不同而自动调节，定位基面压下其中一点时，其余点便上升，直至各点都与工件接触。浮动支承适用于工件以毛坯面定位或刚性不足的情况。以上(1)(2)(3)三种定位元件，小平面限制1个自由度；窄长平面限制2个自由度；大平面限制3个自由度。讲授与讨论教学基本内容方法及手段2、辅助支承：不起定位作用的支承，只用来提高工件的装夹刚度和稳定性。(1)螺旋式；(2)自动调节支承，如图4所示；图4(3)推引式，如图5所示。图5讲授与讨论课程教案授课时间第周第11-12节课2017年10月10日课次1授课方式（请打√）理论课（√）讨论课（）实践课（）习题课（）其他（）课时安排2授课题目（教学章、节或主题）：工件以圆孔定位时的定位元件教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：工件以圆孔定位时的定位元件要求：工件以圆孔定位时的定位元件教学内容重点及难点：重点：定位销、定位心轴的类型及选用难点：定位销、定位心轴的类型及选用教具多媒体、现场作业思考题课后小结教学基本内容方法及手段二、工件以圆孔定位时的定位元件工件以圆孔内表面作为定位基面时，常用以下定位元件。1、定位销，如图6所示，有固定式和可换式两种。从结构又分为圆柱销和菱形销。图62、圆柱心轴，如图7所示，(1