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机械制造工艺学课程设计第三章夹具设计一、夹具装夹法用夹具装夹对刀或引导元件夹具体定位元件夹紧装置第一节夹具基础二机床夹具分类及组成1.机床夹具的分类(1)机床夹具按其使用范围分。(2)机床夹具按其使用的机床分。(3)根据产生夹紧力的动力源分。2.机床夹具的组成(1)定位元件。(2)夹紧装置。(3)联接元件。(4)对刀或导向元件。(5)夹具体。(6)其他元件及装置。3.机床夹具在机械加工中的作用(1)保证加工精度。(2)提高生产率,降低成本。(3)扩大机床工艺范围。(4)减轻工人的劳动强度。夹具元件间常用的配合选择夹具体毛坯类型4.对刀装置5.引导元件车孔夹具动画第二节工件定位一.六点定位原则工件在空间直角坐标系中有六个自由度。工件能沿x、y、z轴线移动,称为移动自由度,分别表示为、、;并能绕着x、y、z轴转动,称为转动自由度。xyz二.定位基准定位基准按其所限制的自由度数分为:主定位基准、导向定位基准和止推定位基准。工件的六点定位支承钉的布置工件定位中的几种情况(1)完全定位。(2)不完全定位。(3)欠定位。(4)过定位。过定位造成的后果:(1)使工件或夹具元件变形,引起加工误差;(2)使部分工件不能安装,产生定位干涉(如一面两销)过定位一般是不允许的,但在精加工时也可看到。三、定位基准的选择1.基准及其分类(1)设计基准设计基准分析(2)工艺基准1)定位基准:在加工时,用以确定工件的机床上或夹具中占据正确位置所采用的基准称为定位基准。2)工序基准:在工序图上用以标注本工序加工尺寸和形位公差的基准,称为工序基准。3)测量基准:零件检验时,用以测量已加工表面尺寸及位置的基准,称为测量基准。4)装配基准:装配时,用以确定零件在部件或产品中位置的基准,称为装配基准。2.定位基准的选择定位基准分为粗基准和基准。(1)精基准的选择1)基准重合原则:尽可能选用加工表面的设计基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。基准不重合误差示例3)互为基准原则:当对工件上位置精度要求高的表面进行加工时,需要用两个表面互为基准,反复加工的原则。4)自为基准原则:某些要求加工余量小而均匀的精加工工序,选择加工面本身作为定位基准,称为自为基准原则。(2)粗基准的选择2)基准统一原则:应尽可能使多个加工表面和加工工序采用同一组定位基准,这就是基准统一原则。1)余量最小原则:为了保证零件各加工面都有足够的加工余量,应选择加工余量最小的表面为粗基准。2)重要表面原则:为了保证工件上某些重要表面的加工余量均匀,则应选择该表面为粗基准。床身加工粗基准选择3)非加工表面原则:如果主要要求保证加工面与非加工面间的位置要求,则应选非加工面为粗基准,以求均匀,外形对称。选非加工面为粗基准4)不重复使用原则:粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。不应重复使用粗基准四、定位方式及定位元件1.工件以平面定位(1)主要支承1)固定支承2)可调支承多用于毛面定位,每批调整一次,以补偿各批毛坯误差自位支承支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应,一般只限制一个自由度,即一点定位。(2)辅助支承2.工件以圆孔定位(1)定位销定位销常用的有圆柱销和圆锥销。2)定位心轴主要用于盘套类零件的定位3.工件以外圆柱面定位(1)在V形块中定位V形块结构2)定位套筒工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制的自由度平面支承钉1,2,3—、、4,5—、、6—支承板每个支承板也可设计成两个或两个以上小支承板1,2—、、3—、固定支承与自位支承1,3—固定支承2—自位支承1,2—、、3—、固定支承与辅助支承1,2,3,4—固定支承5—辅助支承1,2,3—、、3—、5—增强刚性,不限制自由度表常见定位元件所限制的自由度工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制的自由度圆孔定位销(心轴)短销(短心轴)、长销(长心轴)、、短圆锥销单锥销、、1—固定销2—活动销1—、、2—、(续)工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制的自由度外圆柱面支承钉或支承板支承板或两个支承钉、V形块窄V形块、宽V形块或两个窄V形块、、垂直运动的窄活动V形块(或)(续)工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制的自由度外圆柱面定位套短套、长套、、半圆套短半圆套、长半圆套、、锥套单锥套、、1—固定锥套2—活动锥套1—、、2—、(续)工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点限制的自由度锥孔顶尖1—固定顶尖2—活动顶尖1—、、2—、锥心轴、、、(续)第三节定位误差的分析与计算(1)定位误差以表示。(2)安装误差和调整误差。(3)加工方法误差以表示。加工公差。≥DT-ACKDT-AGK例:孔—销配合例子基准位置误差δ位置(O):定位基准O相对于其理想位置O’的最大变动量δ位置(O)=O1O2=O3O4=TD+Td1+Xmin=Xmax基准不重合误差δ不重(A):工序基准A相对于定位基准理想位置O’的最大变动量δ不重(A)=A1A2=Td/22、定位误差的组成及计算定位误差主要由基准位置误差δ位置(O)和基准不重合误差δ不重(A)组成。δ定位(H)=δ位置(O)+δ不重(A)=O1O2+Td/2⒈工序基准为工件轴心线此时为定位基准与工序基准重合,则基准不重合误差为零,而基准位移的方向又与加工尺寸方向一致,所以加工尺寸B2的定位误差为⒉工序基准为外圆上母线此时为定位基准与工序基准不重合。不仅有基准位移误差,而且还有基准不重合,又定位尺寸与加工尺寸方向一致,所以尺寸B1的定位误差为即2sin22dYDB222121min1max11POOPPPBBDB22sin21ddDB⒊工序基准为外圆下母线此时亦为基准不重合,且基准位移和定位尺寸的方向均与加工尺寸方向一致,故工序尺寸B3的定位误差为即1221min3max33CACAAABBDB22sin23ddDB第四节工件的夹紧一、夹紧装置的组成及基本要求1.夹紧装置的组成螺旋压板夹紧紧固件紧固件在夹具系统中所占的比例较大,数量约占一半以上,主要用于连接夹具系统中的各类元件及紧固被加工工件二、夹紧力三要素的确定1.夹紧力方向的确定1)夹紧力的作用方向应不破坏工作定位的准确性和可靠性,夹紧力的方向应指向主要定位基准面。2)夹紧力方向应使工件的夹紧变形尽可能小。3)夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小。2.夹紧力作用点的选择1)夹紧力的作用点应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内。夹紧力作用点应在支承面内2)夹紧力作用点应选在工件刚性较好的部位。3)夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面,以减小切削力对工件造成的翻转力矩。3.夹紧力大小的确定夹紧力的大小根据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关系具体计算,并乘以安全系数K,一般精加工K=1.5~2,粗加工K=2.5~3。
本文标题:机械制造工艺学课程:夹具设计
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