機(jī)床夾具設(shè)計(jì)與制造第四章-機(jī)床夾具

1、 了解分度裝置的分度原理及分度誤差的分析方法；掌握回轉(zhuǎn)分度裝置和端齒盤精密分度裝置的結(jié)構(gòu)；熟悉夾具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)。 目 錄第一節(jié) 分度裝置的基本結(jié)構(gòu)一、立軸式通用轉(zhuǎn)臺二、臥軸式通用轉(zhuǎn)臺第二節(jié) 回轉(zhuǎn)分度裝置的組成一、固定部分二、轉(zhuǎn)動(dòng)部分三、分度對定機(jī)構(gòu)四、抬起與鎖緊機(jī)構(gòu)第三節(jié) 分度誤差分析第四節(jié) 精度分度裝置簡介一、“誤差平均效應(yīng)”分度原理二、端齒盤分度裝置第五節(jié) 夾具體的設(shè)計(jì)一、對夾具體設(shè)計(jì)的基本要求二、夾具體毛坯的類型三、有關(guān)夾具體的技術(shù)要求復(fù)習(xí)思考題一、立軸式通用轉(zhuǎn)臺 分度裝置回轉(zhuǎn)分度裝置直線分度裝置立軸式臥軸式斜軸式 它的典型結(jié)構(gòu)如下：轉(zhuǎn)臺體1固定不動(dòng)，轉(zhuǎn)盤2和轉(zhuǎn)軸3用螺釘聯(lián)接，可在轉(zhuǎn)臺體的

2、襯套4中轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)分度。 圖4-1 立軸式通用轉(zhuǎn)臺1轉(zhuǎn)臺體 2轉(zhuǎn)盤 3轉(zhuǎn)軸 4襯套 5對定銷 6分度襯套7齒輪套 8擋銷 9手柄10鎖緊圈 11、12調(diào)節(jié)螺釘13錐形圈機(jī)床夾具設(shè)計(jì)與制造 圖4-2 立軸式轉(zhuǎn)臺的應(yīng)用實(shí)例 4-2即為立軸式通用轉(zhuǎn)臺的應(yīng)用實(shí)例。圖示法蘭盤工件需加工圓周上均布平行孔系，工件以底面、圓孔及鍵槽為定位基面，在工作夾具的定位盤4及帶鍵的定位心軸3上限位，并以螺母1通過開口墊圈2把工件夾緊。 二、臥軸式通用轉(zhuǎn)臺圖（4-3） 它的工作原理與立軸式基本相同，只是對轉(zhuǎn)臺體與轉(zhuǎn)軸的剛性要求更高。臥軸式通用轉(zhuǎn)臺的標(biāo)準(zhǔn)系列按轉(zhuǎn)盤直徑有250、350等幾種。 其主要尺寸可查閱機(jī)械工程手冊

3、。 1轉(zhuǎn)臺體 2轉(zhuǎn)盤 3襯套 4定位銷 5移動(dòng)軸6螺釘 7轉(zhuǎn)軸 8擋銷 9轉(zhuǎn)動(dòng)套 10撥桿11削邊對定銷 12分度襯套 13襯套 14彈簧 15手柄 16偏心軸圖4-3 臥軸式通用轉(zhuǎn)臺 不論設(shè)計(jì)專用的還是通用轉(zhuǎn)臺，其回轉(zhuǎn)分度裝置一般由以下四部分組成：固定部分、轉(zhuǎn)動(dòng)部分、分度對定機(jī)構(gòu)、抬起與鎖緊機(jī)構(gòu)。一、固定部分 它是分度裝置的基體，通過它與機(jī)床工作臺或機(jī)床主軸相聯(lián)接，故往往就利用夾具體作為其固定部分（即轉(zhuǎn)臺體）。 二、轉(zhuǎn)動(dòng)部分 這是分度裝置的運(yùn)動(dòng)部件，通過它達(dá)到轉(zhuǎn)位的目的。因此工件的定位與夾緊裝置往往就設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)部分上；采用通用轉(zhuǎn)臺時(shí)，工作夾具也裝在轉(zhuǎn)動(dòng)部分上。 三、分度對定機(jī)構(gòu) 這是分度裝置

4、的關(guān)鍵部分，它主要由分度盤和對定銷構(gòu)成。 按照分度盤和對定銷的相互位置關(guān)系，一般分為軸向分度與徑向分度兩種。軸向分度是指對定銷沿著與分度盤的回轉(zhuǎn)軸線相平行方向工作的（圖4-4a）；徑向分度是指對定銷沿著分度盤的半徑方向工作的（圖4-4b）。 圖4-4 軸向分度與徑向分度）軸向分度（1）徑向分度（）表4-1 常見對定方式的特點(diǎn)與應(yīng)用表4-1 八種常見對定方式的特點(diǎn)及應(yīng)用場合（對照圖4-1中18） 操縱對定銷的機(jī)構(gòu)，可用手拉式對定銷（圖-5a）、齒條式對定銷（圖-5b）或杠桿式對定銷（圖-5c）。這三種分度對定機(jī)構(gòu)，拔出對定銷和分度盤的轉(zhuǎn)位分度均須分別操作，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。圖-6所示為單手柄操縱上述

5、兩個(gè)動(dòng)作的結(jié)構(gòu) 。圖4-5 操縱對定銷的機(jī)構(gòu)圖圖-6 分度與對定聯(lián)合操縱機(jī)構(gòu) 對于較大規(guī)格的立軸式回轉(zhuǎn)分度裝置，為了使轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、省力及減少接觸面間摩擦，應(yīng)在轉(zhuǎn)位分度前，將轉(zhuǎn)位部分稍微抬起，為此可設(shè)計(jì)抬起機(jī)構(gòu)（圖4-7中的四個(gè)頂柱通過彈簧把轉(zhuǎn)動(dòng)部分抬起）。 當(dāng)分度裝置經(jīng)分度對定后，應(yīng)將轉(zhuǎn)動(dòng)部分鎖緊在固定部分上，這對于銑削加工尤其重要。前述圖4-1中的鎖緊圈部分10就是鎖緊機(jī)構(gòu)。當(dāng)加工中產(chǎn)生切削力不大且振動(dòng)較小的場合，也可不設(shè)鎖緊機(jī)構(gòu)，如圖4-6所示的結(jié)構(gòu)就未考慮轉(zhuǎn)盤的鎖緊。 四、抬起與鎖緊機(jī)構(gòu)圖4-7 抬起機(jī)構(gòu) 圖4-8中表示對定銷與分度盤襯套孔以及與固定部分襯套孔之間的配合間隙、分度盤襯套內(nèi)外

6、徑的不同軸度、分度盤兩相鄰孔距誤差等因素，在一次分度的兩個(gè)極端情況下所造成的位置誤差，便產(chǎn)生了分度誤差。圖4-8 分度誤差分析 從圖4-8中可看出，分度誤差的有關(guān)因素有以下幾項(xiàng)： 對定銷頭部與分度襯套孔的最大配合間隙1； 對定銷桿部與固定部分襯套孔的最大配合間隙； 轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)軸與分度盤配合孔的最大配合間隙； 分度盤上相鄰兩分度孔間的中心距的誤差； 分度孔襯套內(nèi)外圓的偏心（若襯套的內(nèi)外圓是在一次裝夾中加工的則可不計(jì)）； 分度孔至分度盤回轉(zhuǎn)中心的距離的誤差（這一誤差可利用削邊對定銷來補(bǔ)償）。 因此分度時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差，可按下式計(jì)算 目前，分度精度分為：一般精度110，較精密精度10左右和精密分度精度

7、約1。 前述分度裝置都是采用一個(gè)對定銷依次對準(zhǔn)分度盤上的孔或槽來實(shí)現(xiàn)分度對定的。按照這種原理所獲的分度精度往往不可能很高。隨著科技的發(fā)展，對某些產(chǎn)品零部件提出越來越高的分度要求，因此各種精密分度裝置被創(chuàng)造出來，它們大多是利用“誤差平均效應(yīng)”這一工作原理來獲得很高的分度精度。 “誤差平均效應(yīng)”我們已多次學(xué)習(xí)過，它是提高機(jī)械加工精度的一個(gè)法寶。不僅在原始基準(zhǔn)平板的刮削、研磨中應(yīng)用，而且在一些高精度工具、量具的精密加工中都可采用。一、“誤差平均效應(yīng)”分度原理 圖4-9a所示為圓柱銷對定的分度裝置，分度盤上有一組分度孔，轉(zhuǎn)位分度時(shí)，分度盤繞OO軸線轉(zhuǎn)過一個(gè)分度孔，對定銷A便插入相應(yīng)的孔中對定。這種對定

8、方法可用圖4-9b的簡圖來表示（設(shè)一圓周為等分）。 每次分度的理論轉(zhuǎn)角 ，但由于種種誤差存在，每次分度實(shí)際轉(zhuǎn)角不是而是 從而分度盤每次的轉(zhuǎn)角誤差相應(yīng)為（），（），即為（、）。 由此可知，對用單個(gè)圓柱對定銷進(jìn)行分度的分度副來說，其轉(zhuǎn)角誤差將全部直接輸出給工件。 如果我們?nèi)杂么朔侄缺P，但同時(shí)用兩個(gè)對定銷和來對定（圖-9c）。兩個(gè)圓柱銷同時(shí)對定的效果，就相當(dāng)于在兩銷中心有一個(gè)圓柱銷在起對定作用。 整個(gè)分度的動(dòng)作就轉(zhuǎn)化為由圓柱銷每次按1-、-、3-、的中點(diǎn)位置、來對定。于是分度盤每次轉(zhuǎn)過的實(shí)際角度便相應(yīng)為 分度盤每次分度的轉(zhuǎn)角誤差為 由此可見，在分度盤精度相同的條件下，由于采用了兩個(gè)圓柱銷同時(shí)均勻?qū)Χ?/p>

9、，所產(chǎn)生的分度轉(zhuǎn)角誤差是分度盤上兩相鄰孔位置誤差的平均值，從而使轉(zhuǎn)角誤差因均分而減半。若所用的對定銷越多，則這種“誤差平均效應(yīng)”也越好，使實(shí)際輸出到工件上的誤差也越小。 為此，可充分利用現(xiàn)有的機(jī)械加工手段所能達(dá)到的加工精度水平，以及誤差平均效應(yīng)分度原理，能夠在不提高基準(zhǔn)件（分度盤）的制造精度（指分度位置精度）條件下，而獲得極小的分度轉(zhuǎn)角誤差。精密分度裝置端齒分度盤鋼球自動(dòng)分度盤電感應(yīng)分度裝置利用“誤差平均效應(yīng)”原理設(shè)計(jì)二、端齒盤分度裝置圖4-10所示為做成通用轉(zhuǎn)臺形式的端齒盤分度裝置。 1移動(dòng) 2齒輪螺母 3扇形齒輪 4手柄 5刻度盤 6定位器 7定位銷 8下齒盤 9軸承內(nèi)座圈 10轉(zhuǎn)盤（上齒

10、盤） 11底座圖4-10 端齒盤分度裝置端齒分度裝置具有以下特點(diǎn)： 1)分度精度高。 2)分度范圍大。 3)精度的重復(fù)性和持久性好。 4)若利用雙層齒盤結(jié)構(gòu)和差動(dòng)分度法，可實(shí)現(xiàn)角度細(xì)分。這可用圖4-11來說明 5)定位剛性好。由于端齒盤是靠圓周排列的多齒嚙合分度對定，無論是受徑向力或軸向力的作用，它的定位剛性都很好。 圖-11 差動(dòng)分度法一、對夾具體設(shè)計(jì)的基本要求 （1）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 （2）力求結(jié)構(gòu)簡單，裝卸工件方便 （3）要有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性 （4）結(jié)構(gòu)尺寸大小適當(dāng)且穩(wěn)定 （5）排除切屑問題要解決當(dāng)加工中產(chǎn)生大量切屑時(shí)，應(yīng)在夾具體上專門設(shè)計(jì)排屑用的斜面（取3050)或排屑槽，

11、以便切屑落入腔內(nèi)自動(dòng)排出夾具體外（圖4-12）。 （6）夾具在機(jī)床上安裝要穩(wěn)定、安全、可靠。圖4-12夾具體自動(dòng)排屑結(jié)構(gòu)二、夾具體毛坯的類型 由于各類夾具結(jié)構(gòu)形態(tài)變化多端，使夾具體難以標(biāo)準(zhǔn)化，但其結(jié)構(gòu)形式不外乎如圖4-13所示三類，即開式結(jié)構(gòu)（圖4-13a）、半開式結(jié)構(gòu)（圖4-13b）和框架式結(jié)構(gòu)（圖4-13c），供參考選用。圖4-13 夾具體結(jié)構(gòu)形式夾具體毛坯常采用以下四種（圖4-14） （1）鑄造夾具體（圖4-14a） （2）焊接夾具體（圖4-14b） （3）鍛造夾具體（圖4-14c） （4）裝配式夾具體它往往由標(biāo)準(zhǔn)的毛坯件、零件及個(gè)別非標(biāo)件通過螺釘、銷釘?shù)冗B接組裝而成。 圖4-15是幾種典型的夾具體標(biāo)準(zhǔn)毛坯件或可組裝成夾具體的標(biāo)準(zhǔn)件。圖4-14夾具體毛坯類型（4）裝配式夾具體（圖-14d）圖4-15夾具體標(biāo)準(zhǔn)毛坯件及零件三、有關(guān)夾具體的技術(shù)要求 為了說明夾具體與各元件配合表面（或孔）的尺寸公差和配合精度，設(shè)計(jì)時(shí)可參見表4-2。表4-2夾具元件間常用的配合選擇 1.什么是回轉(zhuǎn)分度裝置?它由哪幾部分組成?各部分的主要功能是什么? 2.常見的對定方式有哪幾種?各用于什么場合?操縱對定銷的機(jī)構(gòu)有哪幾種?各有何特點(diǎn)? 3.以圓柱銷對定