机械制造工艺学_第三章

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1、3.0 机床夹具设计机床夹具是机械加工中重要的工艺装备，对保证零件加工精度至关重要。本章首先介绍机床夹具的功能、组成与分类；然后重点讨论工件在夹具上的定位与夹紧，包括定位方法与定位元件，夹紧原则与夹紧机构等；再后介绍各类机床夹具的结构与特点；最后通过实例对机床夹具设计步骤与方法进行说明。学习本章内容，应深入理解和重点掌握夹具设计中的主要问题定位与夹紧，并通过一定的实践（包括课程设计）初步掌握机床夹具设计的步骤和方法。3.1 概述一 机床夹具及其组成夹具的组成定位元件及装置夹紧元件及装置对刀及导向元件连接元件夹具体其他元件及装置(防护、防错)3.1 概述一 机床夹具及其组成3.1 概述二 机床夹

2、具的功能保证加工质量：首要任务是保证加工精度，这种精度保证主要依靠夹具和机床来保证，而不在依赖于工人的技术水平。提高生产效率，降低生产成本：减少划线、找正等辅助时间，易实现多件、多工位加工。利用气动、液动等夹紧装置，可进一步减少辅助时间。扩大机床工艺范围：如在车床或钻床上使用模，可替代镗床镗孔；使用靠模夹具，可在车床或铣床上进行仿形加工。减轻操作工人劳动强度，保证安全生产。3.1 概述三 机床夹具的分类按夹具使用范围划分通用夹具：三爪、四爪卡盘，平口钳，分度头，回转工作台等，一般由专业厂生产，常作为机床附件提供给用户。a）三爪卡盘b）四爪卡盘c）万向平口钳d）回转工作台e）分度头3.1 概述三

3、 机床夹具的分类按夹具使用范围划分成批生产和大批量生产专用夹具：为某一工件的特定工序专门设计的夹具，多用于批量生产中。套筒零件钻铰径向孔专用夹具及其分解3.1 概述三 机床夹具的分类按夹具使用范围划分通用可调整夹具及成组夹具：夹具部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。钻（铰）径向孔成组夹具及其分解3.1 概述三 机床夹具的分类按夹具使用范围划分通用可调整夹具及成组夹具：夹具部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。3.1 概述三 机床夹具的分类按夹具使用范围划分组合夹具：由一套预先制造好的标准元件组合而成。根据工件的工艺要求，将不同的组合夹具元件像搭积木一样

4、，组装成各种专用夹具。使用后，元件可拆开、洗净后存放，待需要时重新组装。组合夹具特别适用于新产品试制和单件小批生产。组合钻模（分度式）组合镗模3.1 概述三 机床夹具的分类按夹具使用范围划分随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。除完成定位夹紧外，还载着工件由输送装置送往各机床，在各机床上被定位和夹紧。按使用机床划分：可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具等。按夹紧力源划分：可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、真空夹具、电动夹具等。气动虎钳液压夹具3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以平面定位固定支承支承钉和支承板支承板 A型（图a） 支承钉 B 型（图b） C

5、 型（图c）A型（图d）B 型（图e）固定支承3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以平面定位可调支承：支承点的位置可以调整的支承。有一个可调范围，调整后螺母锁紧。一般应用于工件表面不规整或工件批与批之间毛坯尺寸变化较大时。一般对一批毛坯只调整一次。3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以平面定位自位支承：支承点可以自动调整其位置以适应工件定位表面的变化。具有浮动或联动结构，一般只限制一个自由度。用于毛坯面，不连续或台阶面，有角度误差的平面定位。3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以平面定位辅助支承：在工件完成定位后才参与支承，它不起定位

6、作用，而只起支承作用，常用于在加工过程中加强被加工部位的刚度。3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以平面定位辅助支承和可调支持的异同点？相近点：结构相似不同点功能：可调支承：起定位作用辅助支承：无定位作用操作：可调支承：调整支承-定位-夹紧辅助支承：定位-夹紧-调整支承3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以圆柱孔定位心轴心轴刚性心轴弹性心轴自动定心心轴液塑心轴过盈配合：装卸困难，精度较高间隙配合：装卸容易：精度较低小锥度心轴：定心精度高，轴向定位精度较低a）过盈配合心轴b）间隙配合心轴c）小锥度心轴刚性心轴3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位

7、元件工件以圆柱孔定位心轴弹性心轴自动定心心轴1螺母 2弹簧 3活块3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以圆柱孔定位定位销圆柱定位销：直径d根据加工要求和便于装夹考虑定位销 圆锥定位销：限制三个自由度菱形定位销：只在一个方向上限制工件自由度圆柱定位销3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以圆柱孔定位定位销3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以外圆表面定位工件以外圆表面定位有两种形式：定心定位和支承定位。工件以外圆表面定心定位的情况与圆柱孔定位相似，只是用套筒或卡盘代替了心轴或圆柱销，用锥套代替了锥销。工件以外圆表面支承定位常用的定位元件是

8、V形块。套筒（定心定位）套筒定位3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以外圆表面定位V 形块（支承定位）对中心好可用于非完整外柱表面 角度： 6090120精度： 低高稳定性：好差3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以外圆表面定位V 形块（支承定位）安装尺寸式中D为工件（或心轴）直径的平均尺寸当90时，有T=H+0.707D-0.5N2 sin( /2)tan( /2)N 1 DT H 3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以其他表面定位工件除了以平面、圆柱孔和外圆表面定位外，有时也以其他形式表面（如锥面、曲面、渐开线齿面等）定位。1推杆

9、 2弹性薄膜盘 3保持架 4卡爪5螺钉 6节圆柱 7工件（齿轮）3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件定位表面的组合在多个表面同时参与定位的情况下，各定位表面所起的作用有主次之分。通常称定位点数最多的表面为主要定位面或支承面，称定位点数次多的表面为第二定位基准面或导向面，称定位点数为 1 的表面为第三定位基准面或止动面。在分析多个表面定位情况下各表面限制的自由度时，分清主次定位面很重要。3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件一面两孔定位一面两销定位设计计算D2 2minTLK TLX1minb 式中 D1，D2 与圆柱销和菱形销配合孔最小直径；1min ，2min

10、孔1、2与销1、2的最小间隙；TLK ，TLX两孔中心距和两销中心距的公差。3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件一面两孔定位一面两销定位设计计算确定两销中心距尺寸及公差：取工件两孔中心距公称尺寸为两销中心距公称尺寸，其公差取工件孔中心距公差的1/51/3。确定圆柱销直径及其公差：取相应孔的最小直径作为圆柱销直径的公称尺寸，其公差一般取g6或f7。确定菱形销宽度、直径及其公差：按有关标准选取菱形销的宽度b；然后计算菱形销与其配合孔的最小间隙2min；再计算菱形销直径的公称尺寸：d2D22min ；最后按h6或h7确定菱形销的直径公差。菱形销结构尺寸dBbb136d0.51268d

11、123820d2342025d3352532d4353240d5464050d6583.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件例：工件两孔孔径分别为D1=42.6 +0.1 0 和D2=15.3+0.1 0，孔心距为LK=570.06。解：1）取工件两孔中心距公称尺寸为两销中心距公称尺寸，其公差取工件孔中心距公差的1/51/3。故取两销中心距为570.02mm ；2）取相应孔的最小直径作为圆柱销直径的公称尺寸，其公差一般取g6或f7。故取圆柱销直径d1=42.6g6，即3）菱形销所在小孔直径D2=15.3按表选取菱形销宽度 b3mm4）按公式按式（3-2）计算菱形销与其配合孔的最小间