第2章夾具設(shè)計基礎(chǔ)

第2章

夾具設(shè)計基礎(chǔ)2.1基準(zhǔn)要素:零件上反映零件幾何特征的點、線、面?；鶞?zhǔn)：零件上用于確定其他要素位置時所依據(jù)的那些要素。一、設(shè)計基準(zhǔn)設(shè)計圖上所采用的基準(zhǔn)?？梢允禽喞?，也可以是中心要素?；鶞?zhǔn)關(guān)系是可逆的。2.1基準(zhǔn)二、工藝基準(zhǔn)在加工和裝配過程中所采用的基準(zhǔn)。１.工序基準(zhǔn)在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置的基準(zhǔn)。可以是輪廓要素，也可以是中心要素。工序尺寸：聯(lián)系被加工表面與工序基準(zhǔn)的尺寸，是這道工序應(yīng)直接得到的尺寸。2.1基準(zhǔn)2.1基準(zhǔn)２.定位基準(zhǔn)

加工時使工件在機床或夾具上占有正確位置時所采用的基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)：已加工過的表面作為定位基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)：未經(jīng)加工過的表面作為定位基準(zhǔn)。2.1基準(zhǔn)３.測量基準(zhǔn)：檢驗時用來確定被測零件在測量工具上位置的基準(zhǔn)。2.1基準(zhǔn)４.裝配基準(zhǔn)：用來確定零件或部件在產(chǎn)品中位置時所依據(jù)的基準(zhǔn)。2.1基準(zhǔn)2.1基準(zhǔn)注意：１.在產(chǎn)品設(shè)計中，盡量把裝配基準(zhǔn)作為零件圖樣上的設(shè)計基準(zhǔn)，以保證裝配精度。２.在零件加工時，應(yīng)使工序基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，以保證加工精度。３.工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，可避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。2.２工件的安裝定位：確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程。夾緊：工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。裝夾：將工件在機床上或夾具中定位、夾緊的過程。為什么要研究工件的裝夾問題？答：影響工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、制造成本和操作安全。2.２工件的安裝一.工件的安裝方式１.直接找正法

工件直接裝上機床后，用千分表或劃針盤上的劃真校正工件位置，一邊校驗，一邊找正。缺點：安裝費時太多，生產(chǎn)率低；且憑經(jīng)驗操作，對工人技術(shù)要求高。適用于單件、小批量生產(chǎn)。2.２工件的安裝２.劃線找正法缺點：定位精度不高，適用于批量較小，毛坯精度較低，以及大型工件等不宜使用夾具的粗加工中。３.夾具安裝2.３夾具概述一.夾具的作用１.提高勞動生產(chǎn)率，降低加工成本。２.易于保證加工精度，加工精度穩(wěn)定。３.擴大機床工藝范圍。４.降低對工人的技術(shù)要求，減輕勞動強度。二.夾具的分類１.通用夾具：已標(biāo)準(zhǔn)化的、可用于加工同一類型的不同尺寸工件的夾具。2.３夾具概述２.專用夾具：專為某一工件的某道工序而設(shè)計制造的夾具。３.成組夾具：當(dāng)加工完一種工件后，經(jīng)過調(diào)整或變換個別元件，即可用于加工另外一種工件的夾具。４.組合夾具：在夾具零件、部件完全標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，利用積木化原理，針對不同的加工對象和加工要求，拼裝組合而成的專用夾具。2.３夾具概述2.３夾具概述三.夾具的組成1.定位元件——確定工件在夾具中位置的元件。2.夾緊元件——用來夾緊工件的元件。3.引導(dǎo)元件——確定夾具相對于機床或刀具位置的元件。4.夾具體——夾具的基礎(chǔ)件，它將夾具的其他各元件連成一體。5.其他元件——如分度盤、機械傳動裝置等。2.３夾具概述2.３夾具概述四、工件在夾具中加工精度的保證（1）夾具定位元件相對于夾具在機床上的安裝基準(zhǔn)應(yīng)具有正確的位置。（2）夾具在機床上的安裝基準(zhǔn)相對于機床應(yīng)具有正確的位置。（3）刀具切削刃相對于夾具定位元件應(yīng)具有正確的位置。2.4定位原理一.六點定位原則用適當(dāng)分布的六個支撐點來約束工件的六個自由度，每個支承點相應(yīng)地消除工件的一個自由度。2.4定位原理第一類自由度:對加工精度有影響必須加以限制的自由度。第二類自由度：對加工精度沒有影響不必須加以限制的自由度。過定位：工件的某個或幾個自由度被重復(fù)約束了兩次或更多次。欠定位:工件的某個自由度沒有被限制。2.4定位原理例一銑平面1，工序尺寸，用調(diào)整法加工,問應(yīng)限制哪些自由度？2.4定位原理例二用圓柱銑刀在臥式銑床上加工F面,問應(yīng)限制哪些自由度?2.4定位原理例三

在立式鉆床上鉆一個與外徑為同軸線的通孔,問應(yīng)限制哪些自由度?2.4定位原理二、常見定位元件及其所限制的自由度見表２-１（１３）作業(yè)2.12.5定位方式一.工件以平面定位1.支撐釘

平頭支撐釘球頭支撐釘齒紋平面支撐釘精基準(zhǔn)定位粗基準(zhǔn)定位粗糙表面的側(cè)面定位2.5定位方式

過渡配合

1.用三個支承釘支承大平面時，三釘間距應(yīng)盡可能拉開。２.用兩個支承釘支承狹長的平面時，兩釘間距應(yīng)盡可能長。３.幾個支承釘在夾具安裝好以后，應(yīng)對支承釘定位面統(tǒng)一進(jìn)行一次磨削，以保證它們在同一平面。2.5定位方式※注意:1.支撐釘支撐較大平面時,通常每個支撐釘可視為一個點，能限制一個自由度。2.根據(jù)支撐釘位置的不同而產(chǎn)生不同的作用。2.5定位方式2.支撐板A型支撐板結(jié)構(gòu)簡單,但埋頭螺釘處理切屑比較困難,適用于側(cè)面和頂面定位。B型支撐板在螺釘處帶有斜凹槽，易于清除切屑，適用于底面定位。支撐板多用于精基準(zhǔn)。2.5定位方式3.可調(diào)支撐一種可以調(diào)節(jié)的定位元件，主要用于工件毛坯尺寸及形狀變化較大的場合。2.5定位方式4.自位支撐又稱浮動支撐，主要用于粗基準(zhǔn)及階梯面的定位。優(yōu)點：不會產(chǎn)生過定位。缺點：穩(wěn)定性較差，必要時應(yīng)預(yù)緊。2.5定位方式5.輔助支撐不是定位元件，但可以在定位過程中增加工件定位的剛性及穩(wěn)定性。輔助支撐在使用時不應(yīng)破壞工件的正確定位。2.5定位方式推式輔助支撐彈性輔助支撐2.5定位方式二.工件以內(nèi)孔定位1.剛性心軸錐形心軸過盈配合圓柱心軸間隙配合心軸定心精度高，定心精度高，安裝方便，軸向定位精度低。傳遞一定扭矩，但安裝費時定心精度較差。2.5定位方式2.定位銷固定式定位銷可換式定位銷過盈配合間隙配合2.5定位方式三.工件以外圓定位1.V形塊外圓定位中用得最多的定位元件。安裝工件方便，工件定位后對中性好。對完整或不完整的外圓柱面都能適用。V形塊的結(jié)構(gòu)和基本尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化。2.5定位方式2.5定位方式2.定位套筒工件外圓與套筒內(nèi)孔配合為間隙配合。定位元件結(jié)構(gòu)簡單，安裝工件方便，但定心精度不高。2.5定位方式四.工件以組合表面定位1.一面一孔定位2.5定位方式2.一面兩孔定位作業(yè)2.22.6定位誤差一.定位誤差1.定義:由于定位所引起的工件的工序基準(zhǔn)沿工序尺寸上的最大偏移量。2.產(chǎn)生原因:a)定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合b)定位基準(zhǔn)相對于定位元件不確定3.定位誤差的組成a)基準(zhǔn)不重合誤差b)基準(zhǔn)位移誤差2.6定位誤差二、定位誤差的計算2.6定位誤差二.定位誤差的計算（1）工件以平面定位時的定位誤差例1銑削凹槽，用調(diào)整法加工，要求保證尺寸b、H和B。求定位誤差？2.6定位誤差（2）工件以圓孔定位時的定位誤差例2工件以內(nèi)孔中心O為定位基準(zhǔn)，套在心軸中心O1上，加工上平面，保證。工件孔徑為，心軸直徑為孔和軸的最小間隙配合為X。求（1）定位心軸水平放置時的定位誤差？（2）定位心軸垂直放置時的定位誤差？

2.6定位誤差(3)工件以外圓定位時的定位誤差例3在一圓柱體上鉆一直徑8mm的小孔,要求保證孔的位置尺寸，工件的外徑為用V形塊定位。求定位誤差？2.6定位誤差例4在圓柱體銑槽。求該工序的定位誤差？2.6定位誤差（4）工件以組合表面定位時的定位誤差2.6定位誤差三、保證滿足工件加工精度的條件1.工件在夾具中加工時加工誤差的組成（1）定位誤差（2）對定誤差（3）其他加工誤差2.加工誤差不等式考慮單項誤差時作業(yè)2.32.52.62.7工件的夾緊一、對夾緊裝置的基本要求1.夾緊裝置（1）動力裝置：產(chǎn)生夾緊力的動力源。（2）夾緊機構(gòu)：將原始作用力轉(zhuǎn)化為夾緊力，實現(xiàn)夾緊動作和夾緊效果。2.對夾緊裝置的要求（1）夾得穩(wěn)（2）夾得好（3）夾得快2.7工件的夾緊二、夾緊力三要素的確定夾緊點、夾緊力的方向、夾緊力的大小1.夾緊力的作用點（1）夾緊力的作用點應(yīng)落在支承元件上或幾個支承元件所形成的表面內(nèi)。2.7工件的夾緊（2）夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位。2.7工件的夾緊（3）夾緊力的作用應(yīng)盡量靠近加工面，以增加夾緊的可靠性，防止和減小工件的振動。2.7工件的夾緊2.夾緊力的方向（1）夾緊力的方向應(yīng)朝向工件的主要定位基準(zhǔn)，以保證工件與定位元件可靠地接觸。2.7工件的夾緊（2）夾緊力的方向應(yīng)有利于減小所需要夾緊力的大小。2.7工件的夾緊3.夾緊力的大小三、常用典型夾緊機構(gòu)1.斜楔夾緊機構(gòu)

利用斜面楔緊作用的原理來夾緊工件的。直接利用有斜面的斜塊來夾緊工件。螺釘、偏心輪都是斜塊的變形。2.7工件的夾緊（1）增力比的確定2.7工件的夾緊夾緊機構(gòu)的增力比：夾緊機構(gòu)所能產(chǎn)生的夾緊力Q與原始作用力P之比。對于斜楔夾緊機構(gòu)（2）自鎖條件2.7工件的夾緊機構(gòu)在自鎖情況下受力平衡，即和的大小相等，方向相反，并位于一條直線上。設(shè)一般，鋼和鐵的摩擦系數(shù)f=0.1~0.15，于是，摩擦角2.7工件的夾緊即機構(gòu)自鎖條件為增力比斜楔夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，增力比較小，夾緊行程小。增大升角可增大行程，但自鎖性能差。手動夾緊和松開時要敲擊，用于夾緊力不大的場合。2.7工件的夾緊2.螺旋夾緊機構(gòu)

方牙螺紋螺旋夾緊機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，增力比大，自鎖性能好，夾緊可靠，但夾緊操作時間較長。2.7工件的夾緊3.偏心夾緊機構(gòu)

斜楔夾緊機構(gòu)的一種變形，利用偏心輪的偏心距來夾緊機構(gòu)。自鎖條件：行程條件：2.7工件的夾緊夾緊力:增力比:偏心夾緊機構(gòu)機構(gòu)簡單,夾緊迅速、方便，但增力比較小，夾緊行程較小，自鎖性能差，常用于加工工程中切削力及振動不大的場合。2.7工件的夾緊4.鉸鏈夾緊機構(gòu)2.7工件的夾緊鉸鏈夾緊機構(gòu)簡單，特別適用于氣、液壓夾具，易于實現(xiàn)自動化，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。但機構(gòu)本身自鎖性能較差，在氣液回路中應(yīng)有保壓措施，以保證夾緊穩(wěn)定可靠。2.7工件的夾緊5.多件夾緊機構(gòu)（1）平行式夾緊機構(gòu)（2）順序式夾緊機構(gòu)2.7工件的夾緊五、夾具的動力裝置1.氣動夾緊

動力源為壓縮空氣，動力裝置為氣缸。優(yōu)點：成本低，夾緊動作迅速，操作簡單。缺點：夾緊力不夠大。夾緊剛性較差，工作不夠平穩(wěn)，噪聲較大。2.7工件的夾緊2.液壓夾緊動力源為高壓油，動力裝置為油缸。優(yōu)點：剛性好,工作穩(wěn)定,夾緊可靠。夾具體積減小，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。噪音小，操作簡單，工作迅速。缺點：與氣壓夾緊相比，成本較高。有壓力油泄露現(xiàn)象。3.氣-液聯(lián)合夾緊

動力源為壓縮空氣，動力裝置為油缸。2.7工件的夾緊優(yōu)點：工作油缸體積很小，安裝在夾具中靈活方便，成本低于液壓夾緊，又不需要專門的高壓供油系統(tǒng)。2.8典型機床夾具一、鉆床夾具1.鉆床夾具的主要類型

鉆床夾具稱為鉆模，它是使用鉆頭、擴孔鉆和絞刀等工具進(jìn)行孔加工的機床夾具。鉆床夾具的特點：通過鉆套引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工。根據(jù)使用上的不同要求,鉆床夾具可分為:固定式、回轉(zhuǎn)式、翻轉(zhuǎn)式和滑柱式（1）固定失鉆模鉆模板與夾具體固定連接，加工過程中鉆模的位置固定不動。一般用于立式鉆床加工單孔或搖臂鉆床上加工平行孔系。2.8典型機床夾具在立式鉆床安裝鉆模時，一般應(yīng)將裝在主軸上的鉆頭（精度要求高時用心軸）鉆套中，以確定鉆模的位置，然后將其緊固在機床工作臺上。這