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文檔簡介
1、“ 規(guī)格嚴格、功夫到家”機械制造裝備設計機械制造裝備設計哈爾濱工業(yè)大學(威海)機器人研究所哈爾濱工業(yè)大學(威海)機器人研究所山東省現(xiàn)代數(shù)字化醫(yī)療裝備高校重點實驗室山東省現(xiàn)代數(shù)字化醫(yī)療裝備高校重點實驗室黃黃 博博本課程主要講述內(nèi)容p 機械制造裝備及制造業(yè)動態(tài)p 機械制造裝備設計方法p 金屬切削機床設計p 典型部件設計p 工業(yè)機器人設計p 機床夾具設計p 物流系統(tǒng)設計p 機械加工生產(chǎn)線總體設計機床夾具設計p 夾具?u在機床上對工件進行加工時,為保證加工精度和提高生產(chǎn)率,使工件在機床上相對刀具占有正確位置的輔助裝置。 對機械加工質(zhì)量、工人勞動強度、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本有直接影響。 比直接裝夾和劃線找正等
2、方法更為快捷有效p 夾具工作的要點u使工件在夾具中占有正確的位置;(工件在夾具中的定位)u夾具對機床有準確的相對位置(夾具相對機床的定位)n 定位元件的定位工作面對于夾具與機床相聯(lián)接的表面之間有準確的相對位置,從而滿足工件加工面對定位基準的相互位置精度要求;u刀具相對定位元件的定位工作面調(diào)整到準確位置,保證刀具在工件上加工出的表面對工件定位基準的位置尺寸;(對刀)u定位始終可靠,需要夾緊;u裝夾效率夾具設計典型夾具看組成p 夾具的組成u1、定位元件n 用以確定工件在夾具中的位置u2、夾緊裝置n 保持工件在夾具中的既定位置n 加工過程中不因外力而改變位置u3、對刀與導引元件n 預先調(diào)正夾具相對于
3、刀具的位置u4、聯(lián)接元件和聯(lián)接表面n 確定夾具在機床上的位置u5、夾具體n 夾具的各種元件、裝置聯(lián)結(jié)成一個整體的基礎件u6、其它裝置n 一些特殊需要而設置的裝置 夾具的分類p 1. 按夾具的應用范圍分類u(1) 通用夾具:指結(jié)構(gòu)、尺寸已標準化,且有較大適用范圍的夾具。如車床用的三爪自動定心卡盤、四爪單動卡盤,銑床用的平口鉗及分度頭等。u(2) 專用夾具:針對某一工件某一工序的加工要求專門設計和制造的夾具。專用夾具適于在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、產(chǎn)量較大的場合應用。u(3) 可調(diào)夾具:不對應特定的加工對象,適用范圍寬,通過適當?shù)恼{(diào)整或更換夾具上的個別元件,即可用于加工形狀、尺寸和加工工藝相似的多種工件,是針
4、對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。u(4) 組合夾具:是由一套預先制定好的各種不同形狀、不同尺寸規(guī)格、具有互換性的標準元件或組件,按照一定的裝配約束關(guān)系組合而成的。組合夾具常用在單件,中、小批多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中,是一種較經(jīng)濟的夾具。u(5) 隨行夾具:給自動化生產(chǎn)線專門設計的夾具。夾具的分類夾具設計工件在夾具中的定位p 定位的概念u定位使工件占據(jù)規(guī)定的位置 u夾緊使該既定位置固定下來 u安裝是指工件從定位到夾緊的過程 首先選擇與夾具定位元件接觸的表面,即選擇工件的定位基準。工件的定位基準一旦選定,則工件的定位方案、夾具的定位元件也就基本確定了。p 基準u零件上用以確定其它
5、點、線、面位置所依據(jù)的那些點、線、面。u設計基準n 零件圖上用以確定點、線、面位置的基準。u定位基準n 零件加工、測量和裝配過程中使用的基準。分為工序基準、定位基準、度量基準和裝配基準。夾具設計工件在夾具中的定位p 基準(續(xù))u設計基準n 零件圖上用以確定點、線、面位置的基準。u定位基準n 零件加工、測量和裝配過程中使用的基準。分為工序基準、定位基準、度量基準和裝配基準。u幾點注意:n 作為基準的點、線、面在工件上不一定存在,而常常由基準面來體現(xiàn);n 基準可以是沒有面積的點或線,但基準面一定是有面積的;n 基準包含尺寸之間的聯(lián)系和位置之間的關(guān)系(如平行度、垂直度等)。夾具設計定位原理p 六點定
6、位原理u任何一個剛體在空間都有 6 個自由度,即沿(繞)三個坐標軸的移動和轉(zhuǎn)動用 表示;n 要完全確定剛體的空間位置,就需要限制其 6 個自由度;n 六個自由度可以用夾具上按一定要求布置的六個定位支承點來限制,每個定位支承點限制一個自由度,實現(xiàn)工件在夾具中的位置唯一。x y z x y z 、 、 、夾具設計定位原理p 關(guān)于“六點定位”的幾個問題:u定位限制自由度,幾“點”定位不能機械地理解成幾個接觸點;u限制自由度應理解為:n 定位支承點與工件定位基準面始終保持緊貼接觸;u定位支承點數(shù)目原則上不應超過工件自由度數(shù)目;u自由度被限制,是指工件在此方向上有確定的位置:n 不考慮外力的影響(注:定
7、位和夾緊的區(qū)別);u定位支承點是抽象的,通過具體定位元件來體現(xiàn)。u工件應限制幾個自由度,由工件加工技術(shù)條件來確定。夾具設計定位狀態(tài)p 完全定位u工件的6個自由度均被限制,稱為“完全定位”。p 不完全定位(部分定位)u工件6個自由度中有1個或幾個自由度未被限制。p 欠定位u工件加工時必須限制的自由度未被完全限制;n 不能保證工件的正確安裝,不允許。p 過定位(重復定位)u工件某一個自由度(或某幾個自由度)同時被兩個(或兩個以上)定位支承點限制。夾具設計重復定位p 平面定位u正常三點決定一個平面;若四點則過定位n 粗糙平面采用四點,不合理;n 精基準平臺,則無礙,甚至有利。夾具設計重復定位p 套筒
8、類工件加工時,常以內(nèi)孔與端面組合作為定位基準uAB之間垂直度很高時,沒問題n 形式上屬于重復定位,但是定位支承點之間并末產(chǎn)生干涉。uAB之間垂直度低,則有問題n 工件一旦被夾緊,就可能使工件或心軸產(chǎn)生變形。n 重復限制同一自由度的定位支承點互相產(chǎn)生了干涉夾具設計重復定位p 套筒類工件加工,重復定位解決方案u長心軸與小端面支承凸臺組合,定位以長心軸為主; u短心軸與大端面支承凸臺組合,定位以大端面為主; u長心軸與浮動端面組合,定位以長心軸為主。夾具設計重復定位p 連桿加工大頭孔的定位情況u在夾緊力的作用下,必然會造成連桿或長銷l彎曲變形,降低大頭孔與小頭孔的位置精度p 定位方案的選擇要點:u工
9、件形狀特點導致某些方向自由度沒必要限制,則可不必限制;u加工特點使得某些自由度不影響加工精度,則可不必限制。 u保證加工要求后,限制自由度越少越好,有利于夾具結(jié)構(gòu)簡單。 u在實際加工中,對工件限制的自由度數(shù)目一般不少于三個。 u欠定位是不允許的。 u是否采用重復定位,應具體情況具體分析。n 有利于減小加工誤差時,可采用重復定位夾具設計常見定位元件p 定位元件的設計要求u要有與工件相適應的精度。u要有足夠的剛度,不允許受力后發(fā)生變形。u要有耐磨性,以便在使用中保持精度。n 一般多采用低碳鋼滲碳淬火或中碳鋼淬火,硬度為5862HRCp 定位方式:u平面定位、圓孔定位、外圓柱定位等。p 平面定位(典
10、型定位之一)u利用工件上一個或幾個平面作為定位基面來定位工件的方式。n 如箱體、支架、機座、板盤類零件的加工,多用平面定位。u平面定位的主要形式是支承定位,所用的定位元件稱為基本支承n 有支承釘、支承板、及平面等n 基本支承包括固定支承、可調(diào)支承、自位支承。夾具設計常見定位元件p 平面支承定位u固定支承n 支承釘 支承釘與夾具體孔的配合可取 H7/n6 或 H7/r6 。 如用襯套則支承釘與襯套內(nèi)孔的配合可取 H7/js6 n 支承板 多用于工件上已加工表面的定位,有時可用一塊支承板代替兩個支承釘 A型結(jié)構(gòu)簡單,但埋頭螺釘處易堆積切屑,故用于工件側(cè)面或頂面定位 B型支承板可克服這一缺點,主要用
11、于工件的底面定位夾具設計常見定位元件p 平面可調(diào)支承(限制一個自由度)u頂端位置可在一定高度范圍內(nèi)調(diào)整的支承。n 多用于未加工平面的定位,以調(diào)節(jié)和補償各批毛坯尺寸的誤差;n 一般每批毛坯調(diào)整一次。p 平面自位支承(浮動支承)相當于1個定位支承u位置能在定位過程中自動適應工件定位基面位置變化。u多用于剛度不足的毛坯表面或不連續(xù)的平面的定位。p 輔助支承不起定位作用u提高工件的剛度和定位穩(wěn)定性;u在定位支承對工件定位后才參與支承;夾具設計常見定位元件p 圓孔定位(套筒、法蘭盤、撥叉等以孔作為定位基準)u采用的定位元件有定位銷、圓錐銷、定位心軸等。p 定位銷n 定位銷頭部應做出倒角或圓角,以便于裝入
12、工件定位孔。n 定位銷主要用于直徑小于50mm的中小孔定位n 一般精度:固定部分:H7r6或H7n6;工作部分g5,g6,f6,f7;p 圓錐銷u工件孔端的定位可限制工件三個自由度 夾具設計常見定位元件p 圓孔定位定位心軸u心軸定心精度高,但裝卸費時,有時易損傷工件孔n 定位時,工件楔緊在心軸上,多用于車或磨同軸度要求高的盤類零件n 類型:間隙配合心軸、過盈配合心軸、小錐度心軸、彈性心軸等。n 芯軸一般限制的自由度為四個。n 過盈芯軸定位的定心精度都比較高,但工件的安裝比較麻煩。所以在定心精度要求較高時一般均使用小錐度芯軸。n 帶小軸肩的芯軸多限制一個自由度;帶大軸肩的芯軸產(chǎn)生過定位。n 彈性
13、芯軸結(jié)構(gòu)最復雜,適于定心精度要求較高、生產(chǎn)量較大零件。n 實際應用中圓柱孔常與平面組合定位 若為短孔,應與大平面組合,并以大平面為第一定位基準 若為長孔,則與小平面組合,并以孔中心線為第一定位基準夾具設計常見定位元件p 外圓柱面定位軸套類零件等u類型有:V形塊、定位套、半圓定位座、定心裝置等。uV型塊n 在V形塊上定位時,工件具有自動對中作用 D標準心軸直徑,即工件定位用外圓直徑 (mm); HV形塊高度(mm); NV形塊的開口尺寸 (mm); T對標準心軸而言,V形塊的標準高度, V形塊兩工作平面間的夾角。夾具設計常見定位元件p 外圓定位定位套筒u定位套筒內(nèi)孔支承工件外圓表面定位(套筒自身
14、定于夾具體)u定位元件結(jié)構(gòu)簡單,但定心精度不高;u當工件外圓與定位孔配合較松時,還易使工件偏斜n 常采用套筒內(nèi)孔與端面一起定位,以減少偏斜。n 若工件端面較大,為避免過定位,定位孔應做短些。夾具設計常見定位元件p 外圓定位半圓孔u下半圓部分裝在夾具體上,起定位作用;上半圓部分裝在可卸式或鉸鏈式蓋上,起夾緊作用;適用于大型軸類工件的定位。p 外圓定位定心定位u以外圓柱面的中心線為定位基準,夾具定位元件與外圓柱面保持接觸,將其中心線確定在要求的位置上。u多屬于定心夾緊機構(gòu)定心的同時,能將工件夾緊的機構(gòu)。n 若工件尺寸一致性好,則彈性夾頭速度較快。n 卡爪卡盤以適應尺寸范圍寬的加工工件。夾具設計工件
15、以組合表面定位p 組合表面定位u實際加工過程中,工件往往是以幾個表面同時定位的。u之1:一面二孔定位(一個平面和兩個與其垂直的孔的組合)n 在箱體、連桿、蓋板等類零件加工中,常采用這種組合定位n 兩圓柱銷重復限制了沿方向的移動自由度,屬于過定位。n 工件上兩孔的孔心距和夾具上兩銷的銷心距均會有誤差,相互干涉。 解決途徑:削邊銷等。夾具設計工件以組合表面定位p 組合定位u之2:一個平面和兩個與其垂直的外圓柱面的組合n 工件在垂直平面定位后,再將工件左端用圓孔或V形塊定位,工件右端外圓所用的V形塊須做成浮動結(jié)構(gòu),使其只能限制工件一個自由度,否則就會出現(xiàn)過定位。 u之3:一個孔和一個平行于孔中心線的
16、平面的組合n 圖中所示兩個零件,均需以大孔及底面定位,加工兩小孔。n 避免過定位,并保證工件要求的方案: 圖a零件選用圖定位方案, 圖b零件選用圖d定位方案。夾具設計常用定位元件夾具設計常用定位元件夾具設計常用定位元件夾具設計常用定位元件夾具設計常用定位元件p 定位分析:u找與工件表面接觸的元件;u根據(jù)零件表面形狀和零件的加工要求分出定位元件和夾緊元件n 夾緊一般不改變零件定位狀態(tài),夾緊有施力機構(gòu)或作用力符號;u根據(jù)典型表面、元件類型分析各定位元件限制的自由度;夾具設計常用定位元件p 定位分析實例夾具設計定位誤差分析p 定位誤差(工件的一組定位基準與夾具上相應的定位元件相接觸或相配合)u概念:
17、用夾具裝夾一批工件時,由于定位不準確引起該批工件某加工精度參數(shù)的誤差(含尺寸、位置誤差)u問題1:(對一批工件而言)n 每個工件在尺寸、形狀、表面形態(tài)上都存在著在允許范圍內(nèi)的誤差。u問題2:(定位元件存在制造誤差)n 后果:使用夾具定位、采用調(diào)整法加工一批工件時的結(jié)果多種多樣。u問題3:(定位基準和工序基準不重合)n 加工質(zhì)量不僅取決于本道工序的加工質(zhì)量,且與相關(guān)工序的質(zhì)量有關(guān)u問題4:(便于裝夾而預留的定位元件與工件之間的間隙)n 間隙方向的不確定將影響到工件的定位質(zhì)量夾具設計定位誤差分析p 誤差成因(總誤差)n 夾具在機床上的安裝和調(diào)整誤差;n 工件在夾具中的定位誤差和夾緊誤差;n 工藝系
18、統(tǒng)的彈性變形和熱變形誤差;n 機床和刀具的制造誤差及磨損誤差u應滿足:總 T ;T為工件被加工尺寸的公差要求;u總= DW+ AT+GC n DW定位誤差:只與工件的定位有關(guān)的加工誤差,它是設計基準在工序尺寸方向上的最大位置變動量。n AT安裝調(diào)整誤差:包括夾具在機床上的裝夾誤差、機床調(diào)整誤差、夾緊誤差以及機床和刀具的制造誤差等。n GC加工過程誤差:包括工藝系統(tǒng)的彈性變形和熱變形誤差以及磨損誤差等。u對定位方案進行分析時,假設上述三項誤差各占工件公差的1/3。n 有:DW T/3夾具設計定位誤差分析p 定位誤差DW的組成u(1)基準不重合誤差JBn 工序基準與定位基準不重合而引起的工序基準相
19、對于定位基準在加工尺寸方向上的最大位置變動 當設計基準的變動方向與加工尺寸的方向存在夾角時,JB等于定位基準與設計基準之間所有尺寸的公差和在加工尺寸方向上投影。 方向相同時,JB等于定位基準與設計基準之間所有尺寸的公差和。p加工頂面2,以底面和側(cè)面定位,定位基準和設計基準重合,JB=0p加工臺階面1,定位基準為底面3,而設計基準為頂面2,基準不重合。 即使本工序刀具以底面為基準調(diào)整得絕對準確,且無其它加工誤差,仍會由于上一工序加工后頂面2在H H 范圍內(nèi)變動,導致加工尺寸A A 變?yōu)锳 A H,基準不重合誤差JB = 2 H。夾具設計定位誤差分析p 定位誤差DW的組成u(2)基準位置誤差JWn
20、 定位元件和工件的制造誤差而引起的定位基準在加工尺寸方向上的最大位置變動n 例:工件以圓柱孔在水平放置的心軸上定位銑鍵槽 理想狀態(tài)(左)定位副無間隙配合 實際情況(右)定位副有制造誤差并預留有間隙 該批工件定位基準的最大位置變動量,在圓柱孔和心軸間有最大間隙時夾具設計定位誤差分析p 定位誤差的合成計算u基準位置誤差和基準不重合誤差是彼此獨立存在的誤差;u分別求基準位置誤差與基準不重合誤差,根據(jù)它們的作用方向?qū)ば虺叽绠a(chǎn)生影響的極端情況,將其合成為定位誤差(矢量合成)。n 若設計基準不在定位基面上(設計基準與定位基面為彼此獨立表面),即基準不重合誤差與基準位移誤差無相關(guān)公共變量。 DWJWJBn
21、 若設計基準在定位基面上,即基準不重合誤差與基準位移誤差有相關(guān)的公共變量。 DWJWJB工序基準工序基準定位基準定位基準DWH1尺寸:A圓心OJB0,JW0H2尺寸:o圓心OJB=0, JW0H3尺寸:B圓心OJB0,JW0夾具設計定位誤差分析p 續(xù)上圖u對H2尺寸(加工面到中心線)n JW為定位基準線O的在加工方向的最大變動量,即O1O2n 所以JB = O1O2=O1C-O2C n u對H1尺寸(加工到上母線)n 由于JB0,JW0 ; DWJWJB JW =O1O2=O1CO2C= JB =n 則DWJWJB DW= Aa= AO1O1O2 aO2/ 2 * (1 / sin(/ 2)d
22、/ 2d2sin/212sin/21minmaxdd=/ 2 * (1 / sin(/ 2)d 定位誤差隨工件誤差的增大而增大; 與V形塊夾角有關(guān),隨增大而減小,但定位穩(wěn)定性變差,一般取=90夾具設計定位誤差分析p 常見定位誤差計算平面定位u工件定位面與定位元件的工作面是平面接觸,二者幾何位置變化一般不考慮,即 JW0n 精基準平面時,確實很小,可忽略不計;n 粗基準平面時,有JW,但因要求也不高,所以一般仍忽略。n 定位誤差DWJB 聯(lián)系兩基準面的尺寸稱為定位尺寸,定位尺寸公差就是基準不重合誤差。夾具設計定位誤差分析p 常見定位誤差計算內(nèi)孔定位u工件孔與定位心軸(或銷)間隙配合, DW =
23、JB + JW n 心軸垂直放置,按最大孔和最銷軸求得孔中心線位置的變動量為: JW = D + d + min = max (最大間隙)n 水平放置,孔中心線的最大變動量(在鉛垂方向上)即為定 JW=OO=1/2(D+d+min)=(Dmax/2)-(dmin/2)=max/2u過盈配合時(垂直或水平放置)時的定位誤差n JW=0;對H1尺寸,定位基準重合,JB=0;對H2尺寸:JB=d/2夾具設計定位誤差分析p 常見定位誤差計算以外圓表面定位u工件外圓直徑有偏差時,工件軸線在V形塊中心線上下偏移:u工件設計基準一般有三種情況,即:設計基準分別為A、B、Cn 設計基準A, V形塊是對中定心元
24、件,所以JB =0;n 設計基準B, JB = Lb= K/2; DW=JW + JB n 設計基準C, JB = Lb= K/2; DW=JW - JB (因方向相反)2sin2sin2sin222DDKKJWAAAEA E夾具設計定位誤差分析p 提高工件定位精度的措施u消除或減少基準不重合誤差n 要正確選擇定位基準,盡可能與工序基準重合。u消除或減少基準位移誤差n (1)選擇精度高、位置誤差小的表面為定位基準,尤其是組合定位中的第一基準,位置誤差要?。籲 (2)選用位置誤差小的定位元件,提高定位元件間的位置精度;n (3)提高工件定位表面與定位元件的配合精度,減小或消除配合間隙來減小基準位
25、移誤差。定位誤差分析作業(yè)p 有一批如圖所示的工件, 外圓, 內(nèi)孔和兩端面均已加工合格,并保證外圓對內(nèi)孔的同軸度誤差在 范圍內(nèi)。按圖示的定位方案,用心軸 定位,在立式銑床上用頂尖頂住心軸銑鍵槽 。除槽寬要求外,還應保證下列要求:(1)槽的軸向位置尺寸(2)槽底位置尺寸(3)槽子兩側(cè)面對外圓軸線的對稱度公差試分析計算定位誤差,判斷定位方案的合理性。)(6500016. 0h)(730021. 00H015. 0)(eT圖3.28 心軸定位內(nèi)孔銑鍵槽定位誤差的計算定位誤差分析范例解答定位誤差分析范例解答夾具設計夾緊p 夾緊裝置的組成u力源裝置n 提供原始作用力的裝置稱為力源裝置,常用的力源裝置有:
26、液壓裝置、氣動裝置、電磁裝置、電動裝置、真空裝置等。 以操作者的人力為力源時,稱為手動夾緊。u夾緊機構(gòu)n 最終夾緊工件的執(zhí)行元件(即夾緊元件)n 以及將原始作用力或操作者的人力傳遞給夾緊元件的中間遞力機構(gòu)p 夾緊裝置的設計要求n 滿足加工要求 不破壞工件定位;夾緊變形在允許的范圍之內(nèi)n 效率高迅速夾緊n 工藝性好結(jié)構(gòu)簡單緊湊;制造維修方便;盡量采用標準件n 操作方便、省力、安全。夾具設計定位誤差分析p 夾緊力的確定u確定夾緊力就是確定夾緊力的大小、方向和作用點三個要素。n 1.夾緊力方向的確定 (1)夾緊力方向應朝向主要定位基準面。 (2)夾緊力應朝向工件剛性較好的方向,使工件變形盡可能小,
27、(3)夾緊力方向應盡可能實現(xiàn)“三力”同向,以利于減小所需的夾緊力,n 2.夾緊力作用點的確定 (1)夾緊力作用點應落在定位元件上或幾個定位元件形成的支承區(qū)域內(nèi) (2)夾緊力作用點應作用在工件剛性較好的部位上; (3)夾緊力作用點應盡量靠近加工部位。n 3. 夾緊力大小的確定 大小要適當,太小難夾緊;太大將增大結(jié)構(gòu)尺寸與工件變形,影響加工質(zhì)量。夾具設計典型夾緊機構(gòu)p 斜楔夾緊機構(gòu)u斜鍥角度一般為6-8度,便于自鎖n 有擴力出力裝置,則可大一些u優(yōu)點:n 有擴力作用,擴力比3左右;n 方便地改變出力方向90度;u缺點:n 楔角小,從而行程較長。PQ12tantan()FF夾具設計典型夾緊機構(gòu)p 螺
28、旋夾緊機構(gòu)u結(jié)構(gòu)簡單,夾緊可靠u擴力比大(ip80)u夾緊行程不受限制u夾緊動作慢,輔助時間長,效率低夾具設計典型夾緊機構(gòu)p 偏心夾緊機構(gòu)u偏心輪回轉(zhuǎn)時半徑逐漸增大,而產(chǎn)生夾緊力n 與斜楔夾緊類似,只是楔角變化。u特性:n 夾緊力小,自鎖性能差n 夾緊行程小n 夾緊動作快,效率高n 應用場合:切削力小,無振動,工件尺寸公差不大的場合夾具設計典型夾緊機構(gòu)p 鉸鏈夾緊機構(gòu)u動作迅速,增力比大,易于改變力的方向;u自鎖性差,一般用于氣動、液壓夾緊。u需仔細進行鉸鏈、杠桿受力分析、運動分析等。u考慮必要的浮動、調(diào)整環(huán)節(jié)。夾具設計典型夾緊機構(gòu)p 定心夾緊機構(gòu)n 夾緊的過程中保證圓心定位(一般來說)。u等
29、速位移原理均分工件定位面的尺寸誤差u均勻彈性變形原理彈性心軸、彈性筒夾等。夾具設計典型夾緊機構(gòu)p 聯(lián)動夾緊機構(gòu)u單一力源實現(xiàn)多點、多向同時夾緊u應用場合:n 工件多點同時夾緊;n 多個工件同時夾緊;n 工件先可靠定位再夾緊;n 先鎖定輔助支承再夾緊。u多件聯(lián)動夾緊機構(gòu)一般有平行式機構(gòu)和連續(xù)式機構(gòu)n 右下方與右上方分別是平行式與連續(xù)式夾具設計動力裝置p 動力裝置u氣動夾緊裝置n 夾緊力較?。?.4-0.6MPa工作壓力),噪音大,有氣源的則比較方便。u液壓夾緊n 6Mpa左右工作壓力,緊湊有力,噪音小,常用。u真空夾緊n 適合鋁、銅等薄板及薄殼工件u電磁夾緊u慣性力、彈性力等。夾具設計夾具的其他
30、裝置p 導向裝置(鉆套、鏜套等)u增加鉆頭或鏜桿的支承,以提高其剛度,確保孔的位置精度p 對刀裝置u刀具與工件加工面的位置準確調(diào)整。p 對定裝置u夾具在機床上的定位、固定。夾具設計夾具設計步驟p 1.研究原始資料,明確設計任務p 2.確定夾具的結(jié)構(gòu)方案,繪制結(jié)構(gòu)草圖u確定工件的定位方案、夾緊方案和引導方案。u確定其他元件或裝置的結(jié)構(gòu)型式,如定向鍵,分度裝置等。u合理布置各元件或裝置,確定夾具體和夾具的總體結(jié)構(gòu)。p 3.繪制夾具總裝配圖u主視圖應選面對操作者的工作位置。u繪制總裝配圖的順序:n 先用雙點劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個視圖上;視工件為透明體,再繪出定位
31、、對刀引導、夾緊元件及其它元件或裝置;最后繪出夾具體,并填寫明細表及標題欄.p 標注有關(guān)的尺寸、公差和技術(shù)要求。p 4.繪制夾具零件圖u并按夾具總裝配圖的要求,確定各零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。夾具設計設計過程示例p 夾具設計實例:uA)工件圖uB)設計定位裝置uC)設計鉆套uD)設計夾緊裝置uE)總裝配圖夾具設計車床夾具p 車床夾具類型u1、卡盤類車床夾具大都是回轉(zhuǎn)體或?qū)ΨQ零件。u2、角鐵式車床夾具(兩種情況)n (1)工件的主要定位基準是平面,要求被加工表面的軸線對定位基準面保持一定的位置關(guān)系。n (2)由于工件外形的限制,必須采用半圓孔或V形塊定位件。u3、花盤式車床夾具n 夾具體為一個
32、大園盤形零件。在花盤式夾具上加工的工件一般形狀比較復雜。工件的定位基準多數(shù)是用圓柱面與其垂直的端面,因而夾具對工件多數(shù)也是端面定位和軸向夾緊的。u4、安裝在拖板上或床身上的專用夾具n 對于某些形狀不規(guī)則和尺寸較大的工件,常常把夾具安裝在拖板上,刀具則安裝在車床主軸上作旋轉(zhuǎn)運動,夾具作進給運動。夾具設計車床夾具p 車床夾具的設計要點:u一般與機床主軸聯(lián)接,工作時高速回轉(zhuǎn)。精度之外,還應考慮:n 夾具的結(jié)構(gòu)應力要求緊湊,輪廓小,重量輕,且重心靠近回轉(zhuǎn)軸線。n 夾具應有平衡措施,以減小振動等不利影響。平衡塊位置可調(diào)。n 夾緊裝置除應使夾緊迅速、可靠外,還應注意夾具旋轉(zhuǎn)的慣性力不應使夾緊力由較小的趨勢
33、,以防回轉(zhuǎn)過程種夾緊元件松脫。n 夾具上的定位、夾緊元件及其他裝置不應大于夾具體的直徑;靠近夾緊外緣的元件,不應該有突出的棱角,必要時應加防護罩。n 車床夾具與主軸聯(lián)接精度對夾具的回轉(zhuǎn)精度有決定性的影響。因此回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸軸線要有盡可能高的同軸度。n 當主軸有高速轉(zhuǎn)動、急剎車等情況時,夾具與主軸之間的聯(lián)接應該有防松裝置。n 在加工過程中,工件在夾具上應能用量具測量。切屑能順利排出。夾具設計車床夾具p 實例u研究原始資料,明確設計任務(40的孔)u定位方案的確定n 確定要限制的自由度n 根據(jù)加工工序的尺寸,形狀和位置精度要求,工件定位時需限制四個方向的自由度: 沿X,Y方向的水平運動以及XY
34、軸向轉(zhuǎn)動。夾具設計車床夾具p 定位方案的設計u固定V形塊:限制X方向的移動,Y方向的移動和轉(zhuǎn)動。u活動V形塊:限制X方向的轉(zhuǎn)動。夾具設計車床夾具p 夾緊方案的設計u比如:根據(jù)零件的定位方案,采用移動壓板式螺旋夾緊機構(gòu)夾具設計車床夾具p 夾具體的設計及連接形成總裝圖和工程圖u比如:采用銷釘固定,軸孔連接等(該方案不夠好)夾具設計銑床夾具設計p 銑床夾具類型u1、直線進給銑床夾具可加工平面、直角面和各種槽等。u2、圓周進給的銑床夾具配合高效夾緊,生產(chǎn)率高,可加工平面。u3、靠模仿形銑床夾具主進給運動和由靠模獲得輔助運動實現(xiàn)仿形p 銑床夾具的設計要點p銑削特點:一般不是連續(xù)切削,極易產(chǎn)生銑削振動。p
35、銑削特點:加工余量一般較大,銑削力也較大,且方向是變化的。n (1)夾具要有足夠的剛度和強度;n (2)夾具要有足夠的夾緊力,夾緊裝置自鎖性要好n (3)夾具的重心應盡量低,高度與寬度之比應不大于11.25;n (4)要有足夠的排屑空間,切削和冷卻液能順利排除。n (5)銑床夾具應設置定位鍵和對刀裝置;n (6)定位鍵與工作臺T型槽可用單面貼合;n (7)兩定位鍵的距離應盡量遠一些;小型夾具可只用一個長矩形鍵。夾具設計銑床夾具設計p 研究原始資料,明確設計任務u工件為一水泵葉輪,要求設計一副銑床夾具,用在臥式銑床上加工兩條互成90的十字槽,如圖所示:p 確定要限制的自由度u根據(jù)加工工序的尺寸,
36、形狀和位置精度要求,工件定位時需完全限制六個方向的自由度: 沿X,Y,Z方向的水平運動以及軸向轉(zhuǎn)動。夾具設計銑床夾具設計p 定位方案(定五個位,限制六個自由度)u加工過的葉輪底面放置在一個大的圓形定位盤上,以大平面定位,消除X、Y方向的轉(zhuǎn)動自由度和Z方向的移動自由度。u用一個定位銷與葉輪上的孔相配合,以此消除X、Y的移動自由度。u利用兩塊開槽的壓板從兩個方向卡住葉片,并將它們固定在定位盤上,這樣就消除了Z方向的轉(zhuǎn)動自由度.夾具設計銑床夾具設計p 確定夾緊方案u螺旋夾緊n 葉輪上的葉片與壓板頭部的缺口對中,旋轉(zhuǎn)螺母,通過杠桿使兩塊壓板同時夾緊工件。n 選用移動式彎曲壓板,它的優(yōu)點是可以實現(xiàn)快速裝
37、拆.夾具設計銑床夾具設計p 分度機構(gòu)u選用“立軸式回轉(zhuǎn)分度裝置”,一般這樣的分度采用棘輪的比較普遍,但是由于該工件的定位夾緊機構(gòu)尺寸較大, 改用分度盤加定位銷的分度方案,具體如下:n 設計一個分度盤,盤底有四段斜槽,分度盤與定位盤之間用螺釘固定在夾具體上開一沉頭孔,孔中放入銷套,銷套與定位銷配合,底部有彈簧。這樣,當分度盤轉(zhuǎn)動時,銷始終在斜槽中運動.每轉(zhuǎn)過90,銷就在彈簧的作用上升至最高點,反靠夾緊。夾具設計銑床夾具設計p 夾具體和定位鍵u為保證夾具在工作臺上安裝穩(wěn)定,應按照夾具體的高度比不大于1.25的原則確定其寬度,并在兩端設置耳座,以便固定。u定位鍵位置如圖所示。夾具設計銑床夾具p 裝配
38、圖及工程圖夾具設計鉆床夾具p 鉆床夾具簡稱鉆模,類型有:u 1、固定式鉆模n 多為大型鉆模,一般在立鉆或搖臂鉆床上使用,加工工件上較大的孔或軸線相互平行(用搖臂鉆)的孔系,鉆模需要固定在機床工作臺。u2、回轉(zhuǎn)式鉆模n 按其轉(zhuǎn)軸的位置可分為立軸式,臥軸式和斜軸式三種。這類鉆模的引導元件鉆套,一般是固定不動的,一般配合采用回轉(zhuǎn)式分度裝置。n 待加工孔是互相平行的軸向孔或分布在圓柱面上的徑向孔時,使用回轉(zhuǎn)式鉆模是很方便的,即可保證加工精度,又可以提高生產(chǎn)效率。u 3、翻轉(zhuǎn)式鉆模 n 整個工件和夾具可以一起翻轉(zhuǎn),可以用來加工同方向的平行孔系,也可以用來加工不同方向的孔。n 這類鉆模是一種小型夾具,在操
39、作過程中,需要用人工進行翻動,為了減輕工人的勞動強度,這類鉆模的總質(zhì)量最好不要超過10KG,對于稍大一些的工件用翻轉(zhuǎn)鉆模時,必須設計專門的托架。u還有:覆蓋式、移動式、滑柱式等。夾具設計鉆床夾具p 鉆套:u鉆套又稱為導套,作用是引導并確定刀具的位置和方向。u類型:n 固定鉆套 固定鉆套分為無肩鉆套和帶肩鉆套兩種形式。這種鉆套的外圓用H7/r6或H7/n6的過盈配合壓入鉆模板或夾具體的底孔內(nèi)。n 可換鉆套 可換鉆套用H7/g5或H7/g6的間隙配合壓入襯套孔內(nèi),襯套外圓與鉆模板底孔的配合采用H7/n6或H7/r6的過盈配合。為了防止鉆套隨刀具轉(zhuǎn)動或被切削頂出,常用螺釘固緊。n 快換鉆套 快換鉆套
40、更換迅速,只要將鉆套逆時針轉(zhuǎn)動一下,即可從鉆模板中取出。 適用于在一個工序中使用幾種刀具(指鉆,擴,鉸)依次連續(xù)加工。 n 特種鉆套 當工件的結(jié)構(gòu)形狀或工序加工條件均不允許采用上述幾種標準鉆套時,就應視具體情況設計各種形式的特種鉆套。 夾具設計鉆床夾具p 研究原始資料,明確設計任務u加工零件:杠桿u加工任務:加工杠桿臂上兩個相互垂直的10mm和13mm孔。夾具設計鉆床夾具p 定位方案u根據(jù)零件的構(gòu)造,最容易想到的是以22mm的孔為定位基準,這樣可以避免基準不重合誤差,同時可以限定可以限定四個自由度。u再用一個螺母限定零件的上下竄動的自由度和用一個支撐釘限定零件沿22mm中心線轉(zhuǎn)動的自由度就可以
41、實現(xiàn)完全定位。n 定位銷22mm的孔,用來限制X,Y方向的移動和轉(zhuǎn)動,共四個自由度n 可調(diào)支承釘:限定Z方向的轉(zhuǎn)動 n 用一輔助支承來提高工件的安裝剛度和定位的穩(wěn)定性夾具設計鉆床夾具p 鉆模板類型選擇u根據(jù)工件和夾具體的結(jié)構(gòu),選用固定式鉆模板。u固定式鉆模板雖然有時裝卸工件不便,但它結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、定位精度高。u鉆套的選擇n 由于孔10mm和13mm,一次鉆孔就可達到要求,因此采用固定式鉆套。10mm選無肩,13mm選有肩夾具設計鉆床夾具p 夾緊方案設計u采用鎖緊螺母和開口墊圈來實現(xiàn)快速鎖緊夾緊機構(gòu),它與一個加工面位置靠近,增加了剛性,零件夾緊變形也?。籾但對于另一個加工面較遠,為提高剛性
42、,故采用輔助定位元件來固定,該設計采用了螺旋輔助支承夾具設計鉆床夾具p 夾具體與總裝圖夾具設計鏜床夾具p 鏜床夾具u導向支架的布置在布置上有多種形式,可分為:n 單面前導向:導向支架在刀具前方,鏜桿與機床主軸剛性連接。n 單面雙導向:兩個導向支架布置在工件的一側(cè),鏜桿與機床主軸浮動連接。n 單面后導向:導向支架在刀具后方,鏜桿與機床主軸剛性連接。刀桿剛性好,加工精度高。n 雙面單導向:導向支架分別裝在工件兩側(cè),鏜桿與機床主軸浮動連接。n 雙面雙導向:適于專用雙面鏜床,效率高,在大批量生產(chǎn)中應用廣泛。n 中間導向:鏜桿長L鏜桿直徑d十倍時,應增加中間導向裝置,適用于安裝面敞開的工件。p 鏜套設計n 固定式鏜套:外形尺寸小,結(jié)構(gòu)簡單,同軸度好,適用于低速擴孔,鏜孔。u回轉(zhuǎn)式鏜套(高速),有滑動軸承、滾動軸承等。夾具設計鏜床夾具p 研究原始資料,明確設計任務u工件為一箱體蓋,如圖所示,需加工蓋上兩
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