機(jī)床夾具設(shè)計基礎(chǔ)(技能鑒定)

1、LOGO模塊二模塊二 機(jī)床夾具機(jī)床夾具設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)計基礎(chǔ)培訓(xùn)中心 張黎模塊二模塊二 機(jī)床夾具設(shè)計基礎(chǔ)機(jī)床夾具設(shè)計基礎(chǔ)一、機(jī)床夾具的基本概念一、機(jī)床夾具的基本概念二、工件在夾具中定位及定位誤差二、工件在夾具中定位及定位誤差三、工件在夾具中的夾緊三、工件在夾具中的夾緊四、典型夾緊機(jī)構(gòu)四、典型夾緊機(jī)構(gòu)五、夾緊的動力裝置五、夾緊的動力裝置六、機(jī)床夾具設(shè)計步驟與方法六、機(jī)床夾具設(shè)計步驟與方法一、機(jī)床夾具的基本概念一、機(jī)床夾具的基本概念1.夾具的分類1) 按使用范圍分 (1) 通用夾具：指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的夾具,適用于不同工件的裝夾。如三爪卡盤、四爪卡盤、平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。(2) 專用夾具：為加工某一

2、零件某道工序?qū)ｉT設(shè)計的夾具。 (3) 可調(diào)夾具：通過少量零件的調(diào)整更換就能適應(yīng)一定范圍零件的加工。(4) 組合夾具：是按某一工件的某道工序的加工要求,由一套事先準(zhǔn)備好的通用標(biāo)準(zhǔn)元件和組件組合而成的夾具。 (5)隨行夾具：適用于自動線上的一種移動式夾具,工件安裝在隨行夾具上,隨行夾具由自動線運(yùn)輸裝置從一個工序運(yùn)送到另一個工序,完成全部工序的加工。 2.專用夾具的組成 1) 定位元件：確定工件正確位置的元件。 2) 夾緊裝置：使工件在外力作用下仍能保持其正確定位位置的裝置。3) 對刀和引導(dǎo)元件：夾具中用 于確定（或引導(dǎo)）刀具相對于夾具定位元件具有正確位置關(guān)系的元件。 4) 連接元件； 5) 其它元

3、件和裝置； 6) 夾具體：用于聯(lián)接夾具元件和有關(guān)裝置使之成為一個整體的基礎(chǔ)件，夾具通過夾具體與機(jī)床聯(lián)接。一、機(jī)床夾具的基本概念一、機(jī)床夾具的基本概念問題一：工件在夾具中的定位？問題一：工件在夾具中的定位？1 1、定位原理？、定位原理？2 2、典型的定位元件有哪些？、典型的定位元件有哪些？二、工件在夾具中定位及定位誤差二、工件在夾具中定位及定位誤差1.工件定位的基本原理1）六點(diǎn)定位原理 任何一個尚未定位的工件，都可以看作三維空間中的一個自由剛體。它可以沿著X、Y、Z軸移動和轉(zhuǎn)動。工件定位的實(shí)質(zhì)就是要限制工件對加工有不良影響的自由度。需要空間有固定點(diǎn)與工件表面保持接觸。這些用來限制工件自由度的固定

4、點(diǎn)，稱之為支承點(diǎn)。用適當(dāng)分布的六個支承點(diǎn)限制工件的六個自由度，簡稱六點(diǎn)定位原理。二、工件在夾具中定位及定位誤差二、工件在夾具中定位及定位誤差2.定位原理的應(yīng)用定位原理的應(yīng)用1）完全定位與不完全定位）完全定位與不完全定位（1）完全定位：）完全定位：工件六個自由度完全被限制，工件位置是唯一工件六個自由度完全被限制，工件位置是唯一的。的。（2）不完全定位（部分定位）：）不完全定位（部分定位）：工件有某些自由度根據(jù)加工的工件有某些自由度根據(jù)加工的技術(shù)條件可以不限制，沒有被限制，如上例為通槽則自由度技術(shù)條件可以不限制，沒有被限制，如上例為通槽則自由度可以不限制，這種定位也是合理的?？梢圆幌拗?，這種定位也

5、是合理的。（3) 欠定位：欠定位：工件有某些自由度根據(jù)加工技術(shù)要求應(yīng)該限制而工件有某些自由度根據(jù)加工技術(shù)要求應(yīng)該限制而沒有被限制。這種定位是不合理的沒有被限制。這種定位是不合理的,不能保證加工要求。不能保證加工要求。 （4）重復(fù)定位（過定位、超定位）重復(fù)定位（過定位、超定位）工件有某些自由度被兩個以上職稱點(diǎn)重復(fù)限制。工件有某些自由度被兩個以上職稱點(diǎn)重復(fù)限制。定位原理定位原理 常見定位方式所允許的自由度常見定位方式所允許的自由度定位原理定位原理過定位過定位 ：工件上某個自由度被限制兩次以上：工件上某個自由度被限制兩次以上,出現(xiàn)重復(fù)定位的現(xiàn)象。出現(xiàn)重復(fù)定位的現(xiàn)象。二、工件在夾具中定位及定位誤差二、

6、工件在夾具中定位及定位誤差二、工件在夾具中定位及定位誤差二、工件在夾具中定位及定位誤差3.典型定位方式和定位元件典型定位方式和定位元件 1)定位元件的要求定位元件的要求:(1)工作表面精度工作表面精度IT6IT8 Ra 0.80.2m;(2)足夠的強(qiáng)度與剛度足夠的強(qiáng)度與剛度;(3)表面有硬度、耐磨性好表面有硬度、耐磨性好, 低碳鋼滲碳淬火低碳鋼滲碳淬火,中碳鋼。中碳鋼。淬火淬火HRC5860 （4)結(jié)構(gòu)工藝性好。結(jié)構(gòu)工藝性好。二、工件在夾具中定位及定位誤差二、工件在夾具中定位及定位誤差2）典型定位元件：）典型定位元件：（1）工件以平面定位）工件以平面定位 主要支承主要支承 a.固定支承固定支承

7、 b.可調(diào)節(jié)支承可調(diào)節(jié)支承 c.自定位支承自定位支承(自位支承自位支承) 輔助支承：輔助支承不起定位作用輔助支承：輔助支承不起定位作用1、工件以平面定位、工件以平面定位1、基本支承、基本支承(主要支承主要支承)起定位作用起定位作用 固定支承固定支承: 支承釘；支承板支承釘；支承板;可調(diào)支承可調(diào)支承; 自位支承自位支承(也稱浮動支承也稱浮動支承)二、工件在夾具中定位及定位誤差二、工件在夾具中定位及定位誤差支承釘支承釘固定式定位元件固定式定位元件支承板支承板可調(diào)支承可調(diào)支承二、工件在夾具中定位及定位誤差二、工件在夾具中定位及定位誤差浮動式定位元件浮動式定位元件:增加支承點(diǎn)數(shù)增加支承點(diǎn)數(shù) ，避免過定

8、位，避免過定位二、工件在夾具中定位及定位誤差二、工件在夾具中定位及定位誤差輔助式支承元件輔助式支承元件-不起定位作用不起定位作用提高工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性形式：螺旋式；自位式；推引式提高工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性形式：螺旋式；自位式；推引式2、工件以外圓柱面定位、工件以外圓柱面定位1)、V形塊形塊 *長長V形塊限制形塊限制4個自由度；個自由度； 短短V形塊限制形塊限制2個自由度；個自由度； *結(jié)構(gòu)形式有固定式和活動式，結(jié)構(gòu)形式有固定式和活動式， 其中活動式兼有夾緊作用其中活動式兼有夾緊作用 *具有良好的對中性具有良好的對中性 *工件的定位面可以是完整的或局部的圓柱工件的定位面可以是完整的或局部的圓

9、柱面面2)定位套筒及剖分套筒定位套筒及剖分套筒2、工件以外圓柱面定位、工件以外圓柱面定位3、工件以圓孔定位、工件以圓孔定位1）圓柱銷：又稱定位銷。有短銷和長銷）圓柱銷：又稱定位銷。有短銷和長銷之分之分2）圓柱心軸）圓柱心軸(1)間隙配合心軸間隙配合心軸(2)過盈配合心軸過盈配合心軸3）圓錐銷：限制）圓錐銷：限制3個移動自由度個移動自由度4）圓錐心軸：限制）圓錐心軸：限制5個移動自由度個移動自由度1）定位銷）定位銷 a.圓柱銷圓柱銷 b.菱形銷菱形銷 C.錐銷錐銷二、工件在夾具中定位及定位誤差二、工件在夾具中定位及定位誤差2）定位心軸）定位心軸3、工件以圓孔定位、工件以圓孔定位彈簧夾頭彈簧夾頭4

10、、組合定位方式、組合定位方式4、組合定位方式、組合定位方式工件以一面一孔定位工件以一面兩孔定位4、組合定位方式、組合定位方式其它組合定位B2.根據(jù)六點(diǎn)定位原理試分析圖各定位方案中各個定位元件所消除的自由度。如果屬于過定位或欠定位，請指出可能出現(xiàn)什么不良后果，并提出改進(jìn)方案。答案：圖（a）為不完全定位。圖（b）為欠定位，其不良后果是工件安裝后位置不確定。改進(jìn)方案：1）按圖（a）所示定位和夾緊； 2）曾加尾架頂尖。A習(xí)題：根據(jù)六點(diǎn)定位原理試分析圖各定位方案中各個定位元件所習(xí)題：根據(jù)六點(diǎn)定位原理試分析圖各定位方案中各個定位元件所消除的自由度。如果屬于過定位或欠定位，請指出可能出現(xiàn)什么不良消除的自由度

11、。如果屬于過定位或欠定位，請指出可能出現(xiàn)什么不良后果，并提出改進(jìn)方案。后果，并提出改進(jìn)方案。圖（C）為過定位，重復(fù)定位，將造成頭頂尖與工作頂尖不能很好配合及接觸變形，若根據(jù)加工長軸定位要求，則應(yīng)將三爪卡盤卸下，改換撥盤與雞心尖頭，如同圖（c-1）所示；或去掉頭頂尖，如圖（掉頭頂尖，如圖（c-2c-2）所示。）所示。圖（d）為過定位，重復(fù)定位，將造成尾架頂尖與工作頂尖不能很好配合。硬頂進(jìn)去，加工過程中將加劇頂尖處磨損甚至燒毀。應(yīng)改為三爪卡盤短夾持（即相對工件夾持長度短一些），如圖（d-1）三、工件在夾具中的夾緊三、工件在夾具中的夾緊1.夾緊裝置的組成工件在夾具中正確定位后，由夾緊裝置將工件夾緊。

12、夾緊裝置的組成有:1）動力裝置：產(chǎn)生夾緊動力的裝置。2）夾緊元件：直接用于夾緊工件的元件。3）中間傳力機(jī)構(gòu)：將原動力以一定的大小和方向傳遞給夾緊元件的機(jī)構(gòu)。圖8-1 夾緊裝置的組成1氣缸2斜楔3滾子4壓板三、工件在夾具中的夾緊三、工件在夾具中的夾緊討論討論1：夾緊力三要素設(shè)計原則？夾緊力三要素設(shè)計原則？三、工件在夾具中的夾緊三、工件在夾具中的夾緊夾緊力的確定夾緊力的確定1）夾緊力作用點(diǎn)的選擇）夾緊力作用點(diǎn)的選擇（1）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對定位元件或位于定位元件所形成的支承面內(nèi)（2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛性較好的部位（3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，使夾緊穩(wěn)固可靠2）夾緊力作用方向的選擇）

13、夾緊力作用方向的選擇（1）夾緊力的作用方向應(yīng)垂直于工件的主要定位基面（2）夾緊力的作用方向應(yīng)與工件剛度最大的方向一致，以減小工件的夾緊變形（3）夾緊力作用方向應(yīng)盡量與工件的切削力、重力等的作用方向一致，這樣可以減小夾緊力夾緊力三要素夾緊力三要素 設(shè)計原則設(shè)計原則夾緊力三要素夾緊力三要素 設(shè)計原則設(shè)計原則夾緊力三要素夾緊力三要素 設(shè)計原則設(shè)計原則夾緊力三要素夾緊力三要素 設(shè)計原則設(shè)計原則夾緊力三要素夾緊力三要素 設(shè)計原則設(shè)計原則B習(xí)題：分析圖各夾緊方案是否合理習(xí)題：分析圖各夾緊方案是否合理?若有不合理之若有不合理之處、則應(yīng)如何改進(jìn)處、則應(yīng)如何改進(jìn)?答案：圖2-50（a）夾緊力作用點(diǎn)高于側(cè)面定位塊

14、，產(chǎn)生傾覆力矩。將會破壞工件底平面的定位。圖2-50（b）螺栓將受到彎曲力矩。設(shè)計時應(yīng)盡量使壓板處于水平位置，并采用球面墊圈。A題：分析下圖各夾緊方案是否合理題：分析下圖各夾緊方案是否合理?若有不合理之處、則若有不合理之處、則應(yīng)如何改進(jìn)應(yīng)如何改進(jìn)?解： 圖（a）壓板太長，勢必造成操作不便，螺母要松開H高度，才能卸下。所以長度L應(yīng)盡量縮短。圖（b）由于工件階梯面高度差存在誤差，其結(jié)果實(shí)際上只是一個夾緊點(diǎn)起作用，要保證兩個夾緊點(diǎn)都接觸，這兩個夾緊點(diǎn)必須浮動。改進(jìn)方式如圖（c）討論討論2：典型的夾緊裝置？典型的夾緊裝置？四、典型夾緊機(jī)構(gòu)四、典型夾緊機(jī)構(gòu)1斜楔夾緊機(jī)構(gòu)斜楔夾緊機(jī)構(gòu)斜楔是夾緊機(jī)構(gòu)中最為基

15、本的一種形式，它是利用斜面移動時所產(chǎn)生的力來夾緊工件的，常用于氣動和液壓夾具中。在手動夾緊中，斜楔往往和其他機(jī)構(gòu)聯(lián)合使用。斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是夾緊行程小，手動操作不方便。斜楔夾緊機(jī)構(gòu)常用在氣動、液壓夾緊裝置中，此時斜楔夾緊機(jī)構(gòu)不需要自鎖。1、斜楔夾緊機(jī)構(gòu)、斜楔夾緊機(jī)構(gòu)(2)斜楔的自鎖條件： (3)擴(kuò)力比i *a Q 則 i 夾緊行程 、自鎖性 (4)斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，有增力作用； (受升角的影響)夾緊行程小; 夾緊松開時操作不便。2121tantan1PQi四、典型夾緊機(jī)構(gòu)四、典型夾緊機(jī)構(gòu)2螺旋夾緊機(jī)構(gòu)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)1)采用螺旋裝置直接夾緊或與其他元件組合實(shí)現(xiàn)夾緊的機(jī)構(gòu)，統(tǒng)稱螺旋夾

16、緊機(jī)構(gòu)。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都較大，在手動夾具上應(yīng)用較多。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)可以看作是繞在圓柱表面上的斜面，將它展開就相當(dāng)于一個斜楔。單螺旋夾緊力:2)擴(kuò)力比i:螺旋機(jī)構(gòu)的擴(kuò)力比遠(yuǎn)比斜楔機(jī)構(gòu)大得多3)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn): 結(jié)構(gòu)簡單、擴(kuò)力比大、自鎖性好、行程不受限制、但動作慢。適用于手動夾緊211tgrtgrPLQ211tantanrrLPQi2、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)圖例、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)圖例2、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)圖例、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)圖例四、典型夾緊機(jī)構(gòu)四、典型夾緊機(jī)構(gòu)3偏心夾緊機(jī)構(gòu)偏心夾緊機(jī)構(gòu)是斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的一種變型，它是通過偏心輪直接夾緊工件或與其

17、他元件組合夾緊工件的。常用的偏心件有圓偏心和曲線偏心，圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，夾緊迅速等優(yōu)點(diǎn)；但它的夾緊行程小，增力倍數(shù)小，自鎖性能差，故一般只在被夾緊表面尺寸變動不大和切削過程振動較小的場合應(yīng)用。(1) 圓偏心輪的工作原理: (2) 圓偏心輪的夾緊行程和工作段夾緊行程: 從0到1800，則夾緊行程 H=D/2+e(D/2e)=2e(3)自鎖條件:與斜楔相同:max偏心輪上的最大升角1-圓偏心輪與工件間的摩擦角2-圓偏心輪與回轉(zhuǎn)銷間的摩擦角(可忽略)(4)特點(diǎn):夾緊迅速、操作方便；擴(kuò)力比和夾緊力較小；行程較??；自鎖性較差。適用于小零件、切削力變化小、工作平穩(wěn)的場合。21max3、偏心夾緊機(jī)

18、構(gòu)圖例、偏心夾緊機(jī)構(gòu)圖例四、典型夾緊機(jī)構(gòu)四、典型夾緊機(jī)構(gòu)4定心夾緊機(jī)構(gòu)定心夾緊機(jī)構(gòu)能夠在實(shí)現(xiàn)定心作用的同時，又起著將工件夾緊的作用。定心夾緊機(jī)構(gòu)中與工件定位基面相接觸的元件，既是定位元件，又是夾緊元件。5鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)是一種增力裝置，它具有增力倍數(shù)較大、摩擦損失較小的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于氣動夾具中。6聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)是一種高效夾緊機(jī)構(gòu)，它可通過一個操作手柄或一個動力裝置，對一個工件的多個夾緊點(diǎn)實(shí)施夾緊，或同時夾緊若干個工件。討論討論3：夾具設(shè)計思路？夾具設(shè)計思路？一般步驟 1）研究原始資料,明確設(shè)計要求2）確定夾具方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖（1）根據(jù)定位基準(zhǔn)和六點(diǎn)定位原理，確定工件的

19、定位方法并選擇相應(yīng)的定位元件；（2）確定引導(dǎo)裝置或?qū)Φ堆b置；（3）確定工件的夾緊方法，設(shè)計夾緊機(jī)構(gòu)；（4）確定其它元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式（5）確定夾具體結(jié)構(gòu)形式（6）確定夾具總體輪廓。 3）繪制夾具總圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸及技術(shù)要求4）繪制零件圖六、機(jī)床夾具設(shè)計步驟與方法六、機(jī)床夾具設(shè)計步驟與方法連桿銑兩面連桿銑兩面8槽工序圖槽工序圖實(shí)例實(shí)例1. 連桿銑兩面連桿銑兩面8槽工序夾具設(shè)計槽工序夾具設(shè)計槽的加工要求3.20+0.445300.2（未注）連連桿桿銑銑兩兩面面8槽槽夾夾具具圖圖定位方案圖定位方案圖一面有兩個安裝位置銑四槽1）定位元件：底面、一個圓柱銷、兩個菱形銷。定位方式：以一面兩孔的方式定位；

20、分別限制了X、Y、Z方向的移動和繞著X、Y軸的轉(zhuǎn)動。 夾緊方案圖夾緊方案圖 2）夾緊方式：采用溝頭壓板夾緊。對刀塊及定位鍵對刀塊及定位鍵 塞尺塞尺對刀塊對刀塊塞尺塞尺SHh 夾具總圖夾具總圖 實(shí)例實(shí)例2. 轉(zhuǎn)向器殼工藝及側(cè)孔夾具設(shè)計轉(zhuǎn)向器殼工藝及側(cè)孔夾具設(shè)計轉(zhuǎn)向器殼的材料選用QT420-10（球墨鑄鐵），大批量，采用專用工裝設(shè)備.按照加工側(cè)孔側(cè)孔工序卡所確定的工裝設(shè)計任務(wù)書的要求設(shè)計該工序所用的專用夾具。 1. 制訂加工轉(zhuǎn)向器殼的工藝方案：制訂加工轉(zhuǎn)向器殼的工藝方案：10 車側(cè)蓋平面及鏜孔20 車安裝面及端面、內(nèi)孔30 側(cè)蓋面鉆四孔（鉆孔組合機(jī)床側(cè)蓋面鉆四孔（鉆孔組合機(jī)床 鉆鉆側(cè)蓋面孔專用夾具

21、）側(cè)蓋面孔專用夾具）40 側(cè)蓋面四孔倒角50 粗鏜軸承孔及粗車上蓋面60 粗鏜銑兩軸線內(nèi)孔及平面70 壓襯套80 精鏜銑兩軸線內(nèi)孔及平面 90 鉆油咀孔 100 油咀孔倒角110 油咀孔攻絲120 上蓋面鉆孔，倒角攻絲，側(cè)蓋面攻絲130 清洗內(nèi)部污物鉆側(cè)蓋面四孔鉆側(cè)蓋面四孔2.轉(zhuǎn)向器殼側(cè)孔夾具設(shè)計。轉(zhuǎn)向器殼的材料選用QT420-10（球墨鑄鐵），大批量，采用專用工裝設(shè)備。簡述設(shè)計加工側(cè)孔工序所用的專用夾具的思路。1.答案：夾具設(shè)計思路： 1）依據(jù)工裝設(shè)計任務(wù)書和零件的工藝規(guī)程2）確定工件定位方案3）確定工件的夾緊方案4）刀具導(dǎo)向?qū)Φ斗绞降?）確定夾具其他組成部分（如夾具體）的結(jié)構(gòu)形式6）繪制夾具總圖7）標(biāo)注總圖上各部分必要尺寸及技術(shù)要求8）標(biāo)出零件編號和填寫零件明細(xì)表與標(biāo)題欄9）繪制夾具零件圖 加工連桿小頭孔工序圖加工連桿小頭孔工序圖實(shí)例實(shí)例3. 加工連桿小頭孔夾具設(shè)計示例加工連桿小頭孔夾具設(shè)計示例 圖示為連桿加工小頭孔工序簡圖（材料45，毛坯為模鍛件