第7章 机床夹具设计.ppt
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1、第7章 机床夹具设计,临沂大学机械工程学院,第1节 机床夹具概述 第2节 工件在夹具上的定位 第3节 工件的夹紧 第4节 各类机床夹具,第7章 机床夹具设计,第1节 机床夹具概述,1、机床夹具 机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置,其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置,并在加工过程中保持这个位置不变。,2、机床夹具的组成 (1).定位元件:确定工件在夹具中位置的元件。 (2).导向元件:用以引导刀具或调整刀具相对于夹具的位置。 如:钻套、对刀块。 (3).夹紧元件:确定夹具与机床或夹具与刀具的元件。 (4) .连接元件:用以确定夹具在机床上的位置并与机床相连接。 (5).夹具件:基
2、础件,用于安装其它元件,形成整体 (4).其它辅件:夹紧用的扳手,操作手柄,分度机构等。 如下图所示:,二、机床夹具的分类,1、分类方法:,1)按夹具的应用范围:通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合 夹具、随行夹具; 2)按加工类型:车床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、 数控机床夹具等; 3)按夹紧力来源:手动夹具、气动夹具、液压夹具、电磁夹具、真空夹具。,机床夹具通常按夹具的应用范围进行。,(1)通用夹具:指已标准化,通用化好,可用于加工同一类型,不同尺寸工件加工的夹具。,如:三爪长盘、四爪长盘、平口钳、回转工作台、万能分度头、磁铁吸盘。 适用场合:广泛用于单件,小批量生产中。,(2)专用
3、夹具:指的是专为某一工件的某道工序而设计制造夹具,这种夹具“刚性”大,即当产品变换或工序内容变更后,往住 无法使用。因此适用于产品固定、工艺相对稳定、批量 大的加工过程。,(3)可调夹具:是指经调整或更换个别元件,即可加工多种工件的夹具。 这种夹具主要用了加工形状相似,尺寸相近的工件的加工。,(4)组合夹具(拼装夹具):这种夹具是在夹具零部件完全标准化的基 础上,根据积木化原理,针对不同的工件 对象和加工要求,拼装组合则成夹具。构 成夹具的各零部件,在工件加工完后,可拆散成各种元件,组合成适用其它产品加工要求的夹具。(图示见下页) 当今生产发展趋势:多品种、小批量。由此导致对生产装备的要求是高
4、效、快捷的柔性系统。,(5)随行夹具:切削加工中随安裝好的工件在各工位间被自动运送转移的机床夹具。随行夹具主要是在自动生产线加工中心中、柔性生产线。,三、机床夹具的作用,(1)保证加工精度,降低工人等级 加工精度包括:尺寸精度、几何形状精度、表面相互位置精度。使用夹具最有利于保证表面相互位置精度。 如:在摇臂钻加工孔系 夹具:可达0.100.20mm 划线找正:0.41.0mm (2) 提高劳动生产率,降低加工成本 无找正,对刀等时间,工件装卸迅速,从而大大减少了工件安装的辅助时间,同时易于实现多件加工,多工位加工,特别适用于加工时间短,辅助时间长的中、小工件的加工。 (3) 扩大机床工艺范围
5、 扩大机床的功能,实现一机多用。如在车床上利用镗夹具,进行镗孔。利用铣夹具,进行铣槽。 (4) 减轻工人劳动强度,保证安全生产。,基本概念 定位基准 定位基面 限位基准 限位基面 定位方式 用六点定位原理进行定位分析时,以定位点来消除自由度,在实际应用中,不可能是点,而应该是各种定位元件,工件的定位表面有各种形式:如平面,内孔,外圆,成型面,组合表面等,对这些表面应采用不同的方法来实现。 定位设计时应做的工作及步骤: A)根据加工零件的工序要求合理布置支承点 B)正确考虑定位方法 C)选用恰当的定位元件,第2节 工件在夹具上的定位,一、常用定位方式与定位元件,工件常用定位表面,以平面定位 以内
6、孔定位 以外圆表面定位,以平面定位,基本支承 辅助支承,固定支承 可调支承 自位支承,支承钉、支承板,基本支承:限制自由度,真正起定位作用 辅助支承:不限制自由度,起预定位、增加工件和夹具刚性等作用,(一)工件以平面定位 1基本支承 (1)固定支承:安装到夹具上后,不可拆卸或调节。分为支承板和支承钉。 支承钉:用于小平面未加工或已加工表面的定位。 a.分类: 平头:用于经过精加工的表面,面接触。 球头:点接触,可保证接触位置相对稳定,但易磨损,夹紧时使加工表面产生压陷,产生较大安装误差,不易使几个支承钉保持在同一平面内,用于精加工中 网纹顶面:与定位面摩擦力较大,可住阻碍工件移动,加强定位稳定
7、性,精中易积屑,多用在粗糙表面的侧面定位。,b.支承钉尾部与基体孔的配合: 过盈配合:H7/r6 或H7/n6 加中间套(可换):套与夹具体上孔为过盈配合,套与支承钉尾部可选过渡配合H7/js6 c.支承钉布置原则:三点:组成的平面面积尽可能大 二点:距离尽可能长 一点:应与切削力方向对应,支承板 用于较大已加工平面的定位,所以常出现在精基准定位中,一个支承板的作用,相当于两个支承钉,消除两个自由度。,a.结构形式及应用场合: A型 制造简单,常用于侧面定位 B型 切有斜槽,易于 清屑,常用于底面定位,b.应用场合:用于难以用支承钉布置成合适的、稳定的定位中。 工件刚度不足,定位面又小,并且切
8、削力不能恰好作用在支承上。图(a) 薄板上钻孔,支随钉使工件变形。图(b),承受较大力的场合,保护精加工表面。 方便安装:如侧面支承板取代两支承钉,可避免长死。,c. 材料: D12的支承钉和小型支承板,用较好的T7A钢,淬硬HRC60-64 对D12的支承钉和大型支承板,一般用20#钢渗碳淬火,渗碳深度为0.81.2mm,硬度至HRC6064,d.注意 为保持几块支承板在同一平面上,在装配后应将顶部进行统磨。 有精度要求或使支承板装配牢固,需加定位销。,(2)可调支承,可调支承:适用于毛坯分批制造,其形状和尺寸变化较大的粗基准定位并适用于同一夹具加工形状相同而尺寸不同的工件及专用可调夹具或组
9、合夹具中。,方法: 一批工件调整一次,调整后应锁紧。,(3)自位支承 (浮力支承),特点:有定位元件有多个工作点与工件接触,定位元件在定位过程中 所处的位置,随工件定位基准面位置的变化而自动与之适应,其作用相当于一个固定支承,因此,只限制一个自由度。由于增加了与工件定位基准面接触的点数,故可提高工件的安装刚 性,适用于以粗基准定位,刚性不足或不连续表面的定位。 注意:设计自位支承时,应考虑可动部分有足够的摆动余动。,2、辅助支承,a. 特点:根据六点定位原理,工件定位原理,工件定位夹紧后,若工件刚性很差,在切削力和夹紧力的影响下,会发生变形和振动。为此,需增加辅助支承,减小变形,以提高刚性和稳
10、定性。,b.作用:由于辅助支承是在工件定位后才参与支承,因此不起任何消除自由度作用,只起减小工件变形和振动的作用。各种辅助支承在每次卸下工件后,必须松开,装上工件后再进行调整和锁紧,另外,辅助支承不应破坏原有定位。,c.应用场合: 起预定位作用 提高夹具工件的稳定性 提高工件的刚性,d.结构形式: 螺旋式:结构简单,易顶起工件,用限力板手,逐个调整、效率低、常用于单件小批生产中 自位式:效率高,弹簧力不可太大,保证自锁,推引式:适用于工件较重,切削负荷大的场合,(二)工件以外圆定位,工件以内孔定位时,常用的有V形块、定位套筒及剖分套筒、自动定心机构(三爪长盘、弹簧夹头、锥孔、自动定心夹头),1
11、. V形块 V形块的定位情况:,a. V形块结构:(已标准化) 常取90或120 工艺槽:降低应力集中,便于v形工作面加工。 支承面和底面精度要求较高 安装时,需采用定位销孔(有定位销孔和安装孔),b.特点: 对中性好(水平方向) 所定位的水平轴中心位置(垂直方向),随V形块夹角 及工件直径的误差而发生变化 V形块装在夹具体C时,除用螺钉紧固外,还要加装定位销,c. 材料: 20钢, 热处理:渗碳深度0.8-1.2mm, 淬硬HRC60-64,大型V形块,可用铸铁在支承面C镶以碎硬耐磨的钢板,d.主要结构参数: V形块已标准化,绘制V形块工作图时,可不绘制图形,但应注明尺寸C、H、h,尺寸h:
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