夾具講稿第四章

1、第四章,各類機(jī)床夾具及其設(shè)計(jì)特點(diǎn),4.1,車床類夾具,車床類夾具,包括用于各種車床、內(nèi)外圓磨床等機(jī)床上安裝工,件的夾具,工作特點(diǎn),這類夾具都是安裝在機(jī)床的主軸上，與主軸一起作,回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。用以保證工件被加工表面對(duì)其定位基準(zhǔn)的,位置精度,一、各種車床夾具,車床類夾具按其結(jié)構(gòu)特征大致可分為,心軸類、圓盤類、花,盤類和角鐵類,幾種,1,心軸式,按照與機(jī)床主軸的連接方式，心軸可分為,頂尖式心軸和錐柄式,兩類,2,圓盤式,對(duì)于各種軸類、盤類、套筒類和齒輪類等工件的車、磨工序,都可以應(yīng)用圓盤式夾具,由于工件和夾具都是,對(duì)稱的，所以不需要考慮,平衡問題,有時(shí)要設(shè)計(jì)校正環(huán),用來找正，減小安裝誤差,過渡盤,3,花

2、盤式,對(duì)于復(fù)雜工件，加,工一個(gè)或幾個(gè)與其基準(zhǔn),平面垂直的孔時(shí)，就可,采用花盤式車床夾具,由于定位基準(zhǔn)與加,工表面不同軸，因此在,設(shè)計(jì)花盤式車床夾具時(shí),就要考慮平衡問題,如圖是加工殼體上相,距為,37.8,0.05,毫米的,兩個(gè)孔,37,8,4,角鐵式,當(dāng)工件的加工表面的軸線與定位基準(zhǔn)面不垂直時(shí)，或不適合設(shè)計(jì)成,對(duì)稱式夾具時(shí)，就可以采用角鐵式結(jié)構(gòu)，但要妥善處理好平衡問題,車氣門桿的角鐵式夾具,二、車床類夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn),1,夾,具,上,最,大,最,重,的,元,件,是,夾,具,體,所,以,夾,具,體,最,好,做,成圓形,以適應(yīng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的要求,2,注意,夾具旋轉(zhuǎn)過程中的,平衡問題,解決方法,增加重量，

3、加配重塊,減少重量，加減重孔,3,當(dāng)定位表面不能作為找正面使用時(shí),應(yīng)在夾具體上專門,做出供找正用的圓柱面,4,保證工作安全,平衡是保證工作安全的措施之一,還應(yīng)注意，所有元件不應(yīng)突出夾具體邊緣之外,不應(yīng)有易脫落甩出的元件，有時(shí)加防護(hù)罩,此外壓板以及其它輔助元件的位置應(yīng)盡量低矮，使刀架有,足夠的活動(dòng)空間而不易碰撞,5,盡量減輕機(jī)床主軸的負(fù)荷,因此，夾具的懸伸長(zhǎng)度應(yīng)盡量,縮短,4.2,銑床類夾具,銑床類夾具,包括用在各種銑床、刨床、平面磨床上的夾具,工作特點(diǎn),工件安裝在夾具上，且隨同機(jī)床工作臺(tái)一起作送進(jìn),運(yùn)動(dòng),一,銑床夾具的構(gòu)造及典型裝置,各種銑床夾具,定向鍵,銑床夾具在機(jī)床工作臺(tái)上的安裝位置，直接

4、影響工件被加工,表面的位置精度,在設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮其安裝方法，一般是在夾具底座下裝兩,個(gè)定向鍵,兩個(gè)定向鍵的距離盡可能大些，以利于提高安裝精度,對(duì)刀裝置,銑床夾具在工作臺(tái)上安裝好了以后，還要調(diào)整刀具對(duì)夾具,的相對(duì)位置尺寸，以便于進(jìn)行定距加工,一般采用對(duì)刀裝置,采用對(duì)刀塊的主要原因是銑刀是多刃刀具，加工尺寸不便,用試削法調(diào)刀。（但有時(shí)也采用試削法，用標(biāo)準(zhǔn)樣件調(diào)刀,調(diào)刀的簡(jiǎn)圖,塞尺的形狀,對(duì)刀塊的形狀和安裝,二、銑床類夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn),1,銑床夾具要有足夠的強(qiáng)度、剛度和可靠地夾緊,銑削加工一般是斷續(xù)切削，要減小振動(dòng),2,要考慮如何快速地裝卸工件,如設(shè)計(jì)多位，多件夾緊和連續(xù)加工的夾具，夾緊方法盡量采,

5、用氣、液壓或機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu),原因是安裝時(shí)間占加工時(shí)間的比例大,3,一般要設(shè)計(jì)對(duì)刀裝置和定向鍵，對(duì)于大型夾具還要設(shè)計(jì)吊環(huán)等,4,應(yīng)注意清除切屑和排液的方便,4.3,鉆床類夾具,鉆床類夾具,是用于各種鉆床、鏜床和組合機(jī)床上加工,孔時(shí)的夾具，有時(shí)也叫鉆模,工作特點(diǎn),它的主要作用是控制刀具的位置和導(dǎo)引其送,進(jìn)方向,一、鉆床夾具的構(gòu)造和種類,1,固定模板式鉆模,鉆模板固定在夾具體上,鉆模板固定在夾具體上，排除了活動(dòng)聯(lián)結(jié)造成的誤,差，所以被加工孔的位置精度較好,在殼體上鉆孔用的固定模板式鉆模,具有分度裝置的固定模板式鉆模,2,復(fù)、蓋式鉆模,定位件和鉆套,如圖鉆模板,2,上除具有,1,外，還裝有一個(gè),3,和一

6、個(gè)菱形銷,4,復(fù)式鉆模,一同裝在鉆模板上，沒有,夾具體，復(fù)在或放在工件,上,快換鉆套,圓柱銷,加工整流倉(cāng)端面接合孔用的復(fù)式鉆模（也叫鏡面鉆模,蓋式鉆模,鉆模板是個(gè)活動(dòng)的蓋板，它與鉆具本體的組合和,聯(lián)接，可以使用定位銷，也可以采用鉸鏈結(jié)構(gòu),是鉆模板可卸的蓋式鉆模,鉸鏈?zhǔn)降纳w式鉆模,3,翻轉(zhuǎn)式鉆模,整個(gè)夾具可以和工件一起翻轉(zhuǎn)，用以加工不,同方位的孔,可分為箱式、半箱式和支柱式,箱式鉆模,半箱式鉆模,支柱式鉆模,一般是四個(gè)柱而不是三個(gè)柱，以檢查夾具安放是否歪斜,4,回轉(zhuǎn)式鉆模,回轉(zhuǎn)式鉆模用來加工沿圓周分布的許多軸向孔或徑,向孔,5,滑柱式鉆模,鉆模板沿滑柱上下移動(dòng)，不必使用單獨(dú)的夾,緊裝置,二、鉆套

7、的設(shè)計(jì),1,鉆套的種類,鉆套,是引導(dǎo)刀具的元件，用以保證孔的加工位置，并防止加,工過程中刀具的偏斜,鉆套分為,固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套和特種鉆套,特種鉆套,2,鉆套的設(shè)計(jì),鉆套是標(biāo)準(zhǔn)件，材料一般是,T10,T12,CrMn,需要確定,尺寸和公差,1,內(nèi)孔基本尺寸,d,取刀具最大極限尺寸,公差,按基軸,制選擇小間隙配合,鉆選,F7,F8,鉸選,G7,G6,2,鉆套的高度,H,一般取,H=(13)d,鉆套距工件孔端的,距離（間隙,S,鑄鐵,一般取,S,0.30.7)d,鋼,S,0.71.5)d,斜孔,S,00.2)d,三、鉆床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn),1,鉆套設(shè)計(jì),由于鉆套是引導(dǎo)刀具的元件，直接影響加工

8、孔,的位置精度，設(shè)計(jì)時(shí)要注意鉆套類型的選擇，鉆套尺寸的設(shè)計(jì),鉆套距工件孔端距離的設(shè)計(jì),2,鉆模板的設(shè)計(jì),鉆模板用來安裝鉆套，直接影響加工孔的,位置精度，鉆模板與夾具體的聯(lián)接方式有固定式、鉸鏈?zhǔn)?、分離,式和懸掛式等，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮對(duì)精度的影響,3,夾具體的設(shè)計(jì),鉆模的夾具體一般沒有定位或?qū)蜓b置，一,般直接通過夾具體的底面安放在鉆床的工作臺(tái)上。但要保證刀具,能通過鉆套順利導(dǎo)入，如有支腳一般設(shè)計(jì)成四個(gè),4.4,機(jī)床夾具的精度分析,例,定位方案設(shè)計(jì)、定位誤差計(jì)算,在臥式銑床上，用三面刃銑刀加工如圖所示零件的缺口，試設(shè)計(jì)一個(gè)能滿足加工要求的定,位方案，并計(jì)算定位引起的誤差,解,根據(jù)工序的加工要求，可以,

9、30,0,0,021,外圓為主定位基準(zhǔn)，用長(zhǎng),V,型塊限制工件的,y,z,z,y,四個(gè)自由度,0,022,孔為第二定位基準(zhǔn),同時(shí)以,10,0,以菱形銷限制工件的,自由度,x,9,0,075,0,尺寸的定位誤差和定基誤差,定位,0,021,0,015,o,2,sin45,定基,0,021,0,0105,2,總誤差,定基,定位,0,015,0,0105,0,0255,m,m,定基,0,槽對(duì)稱度的定位誤差和定基誤差：由于是采用,V,型塊所以定位誤差,定位,0,總誤差,定基,定位,0,在加工工序所規(guī)定的精度要求中，與夾具密切相關(guān)的是被加工,表面的位置精度,位置尺寸和相互位置關(guān)系的要求,影響因素有,定基

10、,安裝,加工,三部分,定基,是指由于定位基準(zhǔn)與原始基準(zhǔn)不重合而引起的原始尺寸的,誤差。它的,大小已由工藝規(guī)程所確定,安裝,是指與工件在夾具上以及夾具在機(jī)床上安裝的誤差有關(guān),包括：,1,工件在夾具上定位時(shí)所產(chǎn)生的定位誤差,定位,2,工件因夾緊而產(chǎn)生的誤差,夾緊,3,夾具在機(jī)床上的安裝誤差,夾安,加工,是指在加工中由于工藝系統(tǒng)變形，磨損以及調(diào)整不準(zhǔn)確等而,造成的原始尺寸誤差,包括：,1,與機(jī)床有關(guān)的誤差,機(jī)床,2,與刀具有關(guān)的誤差,刀具,3,與調(diào)整有關(guān)的誤差,調(diào)整,4,與變形有關(guān)的誤差,變形,則尺寸誤差,應(yīng)滿足如下關(guān)系,定基,定位,夾緊,夾安,加工,當(dāng)原始尺寸不只一個(gè)時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算,精度分析舉例,

11、陀螺馬達(dá)殼體工件，以,孔、端面和凸,10,耳平面,B,作定位基準(zhǔn)。加,工,4,個(gè),3.5,的孔?，F(xiàn)分析,13.4,0.1,和,23.3,0.1,位置,尺寸的保證,0,004,0,020,1,影響尺寸,13.4,0.1,的誤差分析,1,由于基準(zhǔn)重合，所以定基誤差,定基,0,2,由于是平面定位定位誤差,定位,0,3,在夾緊工件時(shí)，定位端面的接觸變形很小，可按,夾緊,0.01,估算,4,鉆模安裝的不準(zhǔn)確并不影響孔的位置尺寸,夾安,0,5,調(diào)整誤差,調(diào)整,可分作兩項(xiàng),一項(xiàng)是鉆套座孔軸線對(duì)定位端面的距離尺寸公差，其值可取工件,相應(yīng)尺寸公差,13.4,0.1,的,1/31/5,按,1/5,取,0.02,另

12、一項(xiàng)是鉆套內(nèi)外圓的同軸度允差，一般取,0.010.005,今取,0.01,則,調(diào)整,0.05,6,鉆頭在加工中的偏斜。由于孔較淺，按偏移考慮，則最,大偏移量為鉆頭和鉆套內(nèi)孔之間的最大間隙,如：鉆頭直徑為,3.5,0.008,鉆套內(nèi)徑按,F8,選取為,量為,0.02,0,028,0,010,3,5,假定允許鉆頭的磨損,則：最大偏移量為,0.008+0.028+0.02=0.056,以上各項(xiàng)誤差的極限值相加為,0.01+0.05+0.056=0.1160.2,說明各項(xiàng)誤差的總和小于原始尺寸公差，因此，該鉆具可以,滿足,13.4,0.1,的工件尺寸精度,有關(guān)對(duì)尺寸,23.3,0.1,尺寸的誤差分析請(qǐng)

13、看書自學(xué),第五章,專用夾具設(shè)計(jì)的全過程,一、擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案,1,設(shè)計(jì)依據(jù),前面已經(jīng)講過，略,例：如圖以小連桿的銑槽,工序設(shè)計(jì)夾具,2,擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案,1,確定定位方法和定位件,工藝設(shè)計(jì)雖然規(guī)定了定位基準(zhǔn)和夾緊位置，但仍然應(yīng)進(jìn)行分析研究,定位基準(zhǔn),如在槽深方向，選擇原始基準(zhǔn)作定位基準(zhǔn)，會(huì)使夾具設(shè)計(jì),復(fù)雜，如果選擇另外一端，雖然存在,0.1mm,的定基誤差，但與尺寸公,差,0.4mm,相比，能滿足要求,定位方法：大孔作主定位基準(zhǔn)，選圓柱銷，小孔選擇菱形銷,2,確定夾緊方法和夾緊裝置,夾緊采用手動(dòng)的螺旋壓板夾緊,3,確定刀具的對(duì)刀或?qū)б桨?采用對(duì)刀塊,4,變更工位的方案,工位的變更有兩種方

14、案，一種是分度，另一,種是兩次裝夾，由于產(chǎn)量小，精度要求低采用第二種方案,5,夾具在機(jī)床上的安裝：采用定向鍵,3,對(duì)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行精度分析和估算,決定方案的可行性,二,夾具總圖設(shè)計(jì),當(dāng)夾具的結(jié)構(gòu)方案確定之后，就可著手正式繪制夾具總,圖，在繪制時(shí)，最好采用,1:1,的比例，主視圖應(yīng)盡可能選取與,操作者正對(duì)的位置,1,設(shè)計(jì)步驟,首先用雙點(diǎn)劃線畫出工件,繪制定位元件,繪制夾緊件,和夾緊裝置,刀具導(dǎo)引件對(duì)刀件,支承件夾具體以及連接,件,2,對(duì)總圖設(shè)計(jì)中的幾點(diǎn)要求,夾具結(jié)構(gòu)的工藝性要好,設(shè)計(jì)機(jī)床夾具時(shí)，除了遵循夾具設(shè)計(jì),的定位原理、夾緊原理以及在機(jī)床上正確安裝的條件外，還應(yīng)考慮,所設(shè)計(jì)的,夾具在加工、裝配

15、、維修、檢驗(yàn)等方面的合理要求,以便,既能保證產(chǎn)品質(zhì)量，又能達(dá)到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的最好效果,夾具零件,的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)具有良好的加工和裝配工藝性，盡量選,用標(biāo)準(zhǔn)件,3,尺寸標(biāo)注,1,定位件本身及之間關(guān)系尺寸,2,定位件與刀具引導(dǎo)件或?qū)Φ堆b置的關(guān)系尺寸,3,主要配合尺寸,4,夾具的安裝尺寸,5,外廓尺寸,4,夾具的技術(shù)要求,控制各種裝配誤差，調(diào)整誤差,5,編寫夾具零件的明細(xì)表,三,夾具精度的校核,在夾具總圖設(shè)計(jì)完成之后，需要進(jìn)行精度校核,四、繪制夾具零件圖,應(yīng)用機(jī)械零件設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，應(yīng)達(dá)到零件圖的要求,第六章,計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì),CAFD,目前企業(yè)的夾具設(shè)計(jì)多數(shù)采用,UG,CATIA,等三維,CAD,軟件

16、,進(jìn)行機(jī)床夾具設(shè)計(jì),CAFD,系統(tǒng)的主要功能,1,三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，具有參數(shù)化設(shè)計(jì)功能,2,典型裝置案例庫(kù),標(biāo)準(zhǔn)件示意圖,標(biāo)準(zhǔn)件選擇修改界面示意圖,夾具示意圖,夾具動(dòng)畫演示,fixture1.MPG,fixture2.AVI,三維夾具設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn),1,容易發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)干涉等問題，可提高夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量,2,方便設(shè)計(jì)修改，可提高設(shè)計(jì)效率,工件裝夾變形的有限元分析,工件的裝夾變形對(duì)于低剛度零件是影響加工精度的主,要因素,可以采用有限元軟件進(jìn)行變形分析,1,分析工件的夾緊變形,2,分析工件的應(yīng)力分布,3,優(yōu)化夾緊方案,某陀螺框架零件示例,工件的初步裝夾方案,工件的網(wǎng)格劃分,對(duì)工件施加約束和夾緊力,該裝夾方案,X,軸方向的位移,該裝夾方案,X,軸方向的單元應(yīng)力,機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì),夾具是機(jī)械加工不