第三章機床夾具設(shè)計原理ppt課件

1、259套筒零件鉆孔夾具；套筒零件鉆孔夾具；撥叉銑側(cè)面夾具。撥叉銑側(cè)面夾具。聯(lián)接元件聯(lián)接元件導向或?qū)Φ对蚧驅(qū)Φ对A緊元件夾緊元件定位元件定位元件其它裝置其它裝置工工 件件夾具體夾具體機機 床床刀刀 具具輔輔 助助 工工 具具夾具夾具工件：撥叉工件：撥叉加工面：銑撥叉兩側(cè)面加工面：銑撥叉兩側(cè)面夾具構(gòu)成：夾具構(gòu)成：1.對刀裝置對刀裝置2.夾具體夾具體3.定位元件定位元件（平面短銷，（平面短銷，固定支承）固定支承）4、聯(lián)接元件：、聯(lián)接元件： 定位鍵、定位鍵、U型槽型槽5、夾緊裝置、夾緊裝置二、機床夾具的功能二、機床夾具的功能 保證加工精度保證加工精度 提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本提高生產(chǎn)率，降低生

2、產(chǎn)成本 擴大機床的加工范圍擴大機床的加工范圍 減輕工人勞動強度減輕工人勞動強度機機 床床 夾夾 具具通用夾具通用夾具專用夾具專用夾具成組夾具成組夾具組合夾具組合夾具車車床床夾夾具具鉆鉆床床夾夾具具銑銑床床夾夾具具鏜鏜床床夾夾具具磨磨床床夾夾具具齒輪齒輪加工加工機床機床夾具夾具數(shù)控數(shù)控機床機床夾具夾具固定支承固定支承可調(diào)支承可調(diào)支承自位支承自位支承輔助支承輔助支承用于側(cè)面定位用于側(cè)面定位支承釘支承釘(GB222680)(GB222680)用于粗基準定位用于粗基準定位用于精基準定位用于精基準定位限制的自由度數(shù)限制的自由度數(shù)點點1 1、線、線2 2、面、面3 3用于側(cè)面或頂面定位用于側(cè)面或頂面定位支

3、支 承承 板板(GB223680)(GB223680)有下凹斜槽有下凹斜槽, ,用于底面定位用于底面定位 主要主要 定位表面不規(guī)則或毛坯定位表面不規(guī)則或毛坯 尺寸變化較大的粗基準尺寸變化較大的粗基準 應(yīng)用應(yīng)用 定位，也用于成組夾具定位，也用于成組夾具可可調(diào)調(diào)支支承承應(yīng)應(yīng)用用實實例例以以A面毛坯面定位加工面毛坯面定位加工B面，再以面，再以B面定位鏜孔，面定位鏜孔，采用可調(diào)支承可根據(jù)一批毛坯的實際偏差情況，調(diào)節(jié)采用可調(diào)支承可根據(jù)一批毛坯的實際偏差情況，調(diào)節(jié)支承點的位置。支承點的位置。B可調(diào)支承可調(diào)支承A采用可調(diào)支承可使夾具適應(yīng)不采用可調(diào)支承可使夾具適應(yīng)不同尺寸工件加工的定位要求同尺寸工件加工的定位

4、要求可可調(diào)調(diào)支支承承應(yīng)應(yīng)用用實實例例(a)(c)(b)工工 作作 原原 理理根據(jù)工件定位面的變化自動根據(jù)工件定位面的變化自動調(diào)整調(diào)整支承點與定位面的接觸位置支承點與定位面的接觸位置作作 用用 增加支承接觸增加支承接觸點數(shù)點數(shù) 增大支承接觸增大支承接觸面積面積 避免過定位的避免過定位的產(chǎn)生產(chǎn)生使使 用用 于于毛坯表面、斷續(xù)表面毛坯表面、斷續(xù)表面或階梯面或階梯面( (圖圖a a、b)b)有基準角度誤差的平面有基準角度誤差的平面(c)(c)幾種幾種自位自位支承支承的實的實例例球球面面三三點點式式二點浮動式二點浮動式杠杠桿桿二二點點式式作作 提高工件的定位剛度和穩(wěn)定提高工件的定位剛度和穩(wěn)定性，減性，減

5、用用 小工件的裝夾受力變形及加小工件的裝夾受力變形及加工振動工振動工作工作 工件定位完成后再使輔助支工件定位完成后再使輔助支承與工件承與工件原理原理 表面接觸；輔助支承必須逐表面接觸；輔助支承必須逐件調(diào)整。件調(diào)整。提高定位穩(wěn)定性提高定位穩(wěn)定性提高工件剛度提高工件剛度輔助支承輔助支承的應(yīng)用的應(yīng)用輔助支承輔助支承不不 起起定位作用定位作用心心 軸軸 定定 位位過盈心軸過盈心軸小錐度心軸小錐度心軸間隙心軸間隙心軸菱形銷菱形銷定定 位位 銷銷固定錐銷固定錐銷活動錐銷活動錐銷用于用于粗基準粗基準用于用于精基準精基準圓圓 錐錐 銷銷V 形形 塊塊特特 點點 對對 中中 性性 好好; ;可用于非完整可用于非

6、完整 外圓表面定外圓表面定位位V形塊的常用形式形塊的常用形式活動活動V形塊形塊按接觸線長短分析圓柱體按接觸線長短分析圓柱體在在V形塊上的定位形塊上的定位定定 位位 套套圓柱套筒圓柱套筒圓錐套筒圓錐套筒面面一一. .定位誤差及其產(chǎn)生原因定位誤差及其產(chǎn)生原因H1-1d -dd0-d0OHH1-1 YD+DOO1H D=0 D= Y定位心軸與工件孔定位心軸與工件孔為過盈配合時為過盈配合時定位心軸與工件孔定位心軸與工件孔為間隙配合時為間隙配合時HH22d dd0d0OH YD+DOO1 B B D= Y+ B D= B定位心軸與工件孔定位心軸與工件孔為過盈配合時為過盈配合時定位心軸與工件孔定位心軸與工

7、件孔為間隙配合時為間隙配合時微分法微分法工序基準：工序基準： 在工序圖上，用以標注本工序被加工在工序圖上，用以標注本工序被加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準。表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準。定位基準：定位基準： 工件定位時，據(jù)以確定工件在夾具中位工件定位時，據(jù)以確定工件在夾具中位置的基準。置的基準。平面定位，與定位元件接觸的面為定位基準平面定位，與定位元件接觸的面為定位基準內(nèi)孔或外圓定位，與定位元件接觸的回轉(zhuǎn)面內(nèi)孔或外圓定位，與定位元件接觸的回轉(zhuǎn)面的軸線為定位基準。的軸線為定位基準。方案一方案二定位基準與工序基準定位基準與工序基準不重合，工序尺寸不重合，工序尺寸A1D= Y +B =T

8、2+0定位基準與工序基準定位基準與工序基準重合，工序尺寸重合，工序尺寸A3D= Y +B =0+0工序尺寸工序尺寸A1 D= B+ Y=T2+2(H-h)tan 工序尺寸工序尺寸A3D= B+ Y=0 + 2(H-h)tan ABd -dD+DO心軸水平心軸水平放置的定放置的定位示意圖位示意圖OO1O1H3H2H1d0 d0工序尺寸不同工序尺寸不同的標注方式的標注方式H1maxd -dO YD +DH1minO1工序基準：孔的軸線工序基準：孔的軸線定位基準：孔的軸線定位基準：孔的軸線當孔最大、心軸最小當孔最大、心軸最小Dmax= D+ D ； dmin= d d Y=(Dmaxdmin)/2

9、= (D +d)/2 D = H1max H1min = Y = (D +d)/2 基準重合基準重合 B = 0H2d -dO=HH2 YD +DOO1H孔最小、心軸最大孔最小、心軸最大Dmin=D； dmax=dH2=Hd/2孔最大、心軸最小孔最大、心軸最小Dmax=D+ D ；dmax=d d H2=H+ Y (D+D)/2 O1工序基準：孔上母線工序基準：孔上母線定位基準：孔的軸線定位基準：孔的軸線 d/2(D+D)/2 D = H2 H2 = H+ Y (D+D)/2 (Hd/2) = Y D/2 = d/2此題：此題：D = Y B基準不重合基準不重合有基準不重合誤差有基準不重合誤差

10、B HH3d -dd0OH*3H YD+DOO1 B= d0/2H3H*3 B= d0/2孔最小、心軸最大孔最小、心軸最大d0max時時: H3=H+ d0/2d0min時時: H3=H+( d0d0)/2孔最大、心軸最小孔最大、心軸最小d0max時時: H*3=H+Y+ d0/2d0min時時: H*3=H+Y+( d0d0)/2 D=H*3 H3= d0/2+ Y= ( d0+ d + D)/2工序基準：外圓下母線工序基準：外圓下母線定位基準：孔的軸線定位基準：孔的軸線 基準不重合基準不重合有基準不重合誤差有基準不重合誤差B 此題：此題：D = Y +BXmax/2XmaxXmaxXmax

11、dminDmaxY = D + d + x min為保證工件裝卸方便為保證工件裝卸方便,孔軸孔軸之間應(yīng)有最小間隙之間應(yīng)有最小間隙, 因此標因此標注形式為注形式為:孔孔: , 軸軸: Xmax=Dmax dmin=D+D(d ex)=D+D(d ex)+es-es=D+(-es+ex)+D(d es)=D+d+xmine es se ex xd dD0Dd/2(dd)/2 / YOO基準位移誤基準位移誤差差 的產(chǎn)生的產(chǎn)生22sindY / Y圓柱體上銑平面不同圓柱體上銑平面不同形式的工序尺寸標注形式的工序尺寸標注OO 工序尺寸標注為工序尺寸標注為H1 H1=HH1H3H2H1 D(H1) =H1

12、H1= Y = d2sin( /2)標準心棒軸線標準心棒軸線 d/2(dd)/2 / Y D(H2)=H2H2 H2 =d/2 H H2=(d d)/2 H YOO工序尺寸標注為工序尺寸標注為H2H2HH2H2d/2(dd)/2 D(H2)= Y+ B12sin12dHD2aa1 / Y D(H3)=H3H3 H3 =d/2 +H H3=(d d)/2 + H+ YOO工序尺寸標注為工序尺寸標注為H3H3HH3H3d/2(dd)/2 D(H3)= Y B12sin12dHD3cc1HDdLL1D=1600.14 d= 400.10 L1=80 0.16D對對d的同軸度誤差為的同軸度誤差為0.0

13、4 XYL尺寸尺寸:H尺寸：尺寸：AB定位基準定位基準A工序基準工序基準B基準不重合基準不重合定位基準定位基準D外圓的中心線外圓的中心線工序基準工序基準d下母線下母線例題例題1(P18 題題28) D(L)= B=0.16 D(H)= Y+ B1 + B2=0.189例例2 : (P19 31題題) 工件定位如圖工件定位如圖2-21所示，若定位誤差所示，若定位誤差控制在工件尺寸公差的控制在工件尺寸公差的1/3內(nèi)，試分析該定位方案能否滿內(nèi)，試分析該定位方案能否滿足要求？若達不到要求，應(yīng)如何改進？并繪制簡圖表示。足要求？若達不到要求，應(yīng)如何改進？并繪制簡圖表示。80-0.1908-0.24-0.1

14、5解解:= 0.1 / 2 (1 / sin45)=0.07 0.2/3 = 0.066 Y= D/2sin( /2)80-0.1908-0.24-0.15改進定位改進定位: 0.2/3 0.2/3 =0.0667=0.0667定位誤差計算例題定位誤差計算例題3 （20頁頁32題）題）dmin/2OO2O1LmaxLminHHOO1O2 HO 245A1A2L3L2L1階梯軸以兩短階梯軸以兩短V形塊定位銑半圓鍵槽、鉆孔左側(cè)），形塊定位銑半圓鍵槽、鉆孔左側(cè)），知知 ， ， L1=30 ，L2=80 ，L3=120 ，求工序尺寸，求工序尺寸A1，A2的定位誤差的定位誤差025. 005. 0230

15、d0016. 0130dd1d2定位誤差計算例題定位誤差計算例題4L3L2L1O1O2O1O1O1O2O2O2 y1 y2Ld1maxd2mind1mind2maxd1maxd2maxd1mind2minMNEF保證加工精度實現(xiàn)的條件保證加工精度實現(xiàn)的條件 若規(guī)定工件的加工允差為若規(guī)定工件的加工允差為工件，以工件，以夾具表夾具表示與采用示與采用夾具有關(guān)的誤差，以夾具有關(guān)的誤差，以加工表示除夾具外與工藝加工表示除夾具外與工藝系統(tǒng)其它系統(tǒng)其它因素如機床誤差、刀具誤差、受力受熱變形等因素如機床誤差、刀具誤差、受力受熱變形等有關(guān)有關(guān)的加工誤差，為保證工件的加工精度要求，必須的加工誤差，為保證工件的加工

16、精度要求，必須滿足誤滿足誤差計算不等式差計算不等式 ： 工件工件夾具夾具加工加工 制訂夾具公差時，應(yīng)保證夾具的定位、制制訂夾具公差時，應(yīng)保證夾具的定位、制造和調(diào)整誤差造和調(diào)整誤差 的總和不超過零件公差的三分之一。的總和不超過零件公差的三分之一。一、工件在夾具中的夾緊一、工件在夾具中的夾緊1.1.夾緊裝置的組成及基本要求夾緊裝置的組成及基本要求組成（1力源裝置力源裝置（2中間傳力機構(gòu)中間傳力機構(gòu)（3夾緊元件夾緊元件作用1 1改變作用力的方向；改變作用力的方向；2 2改變作用力的大?。桓淖冏饔昧Φ拇笮。? 3使夾緊實現(xiàn)自鎖。使夾緊實現(xiàn)自鎖。1 1夾緊時不破壞工件定位后的正確位置；夾緊時不破壞工件定

17、位后的正確位置； 穩(wěn)穩(wěn)2 2夾緊力大小要適當；夾緊力大小要適當； 牢牢3 3夾緊動作要迅速、可靠；夾緊動作要迅速、可靠； 快快4 4結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造與維修。結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造與維修。5 5標準化標準化基基本本要要求求5、標準化、標準化盡量采用標準結(jié)構(gòu)設(shè)計和標準化盡量采用標準結(jié)構(gòu)設(shè)計和標準化元件。元件。1、夾緊力方向的選擇、夾緊力方向的選擇 夾緊力的方向夾緊力的方向不能破壞工件定不能破壞工件定位的準確性位的準確性夾緊力方向夾緊力方向應(yīng)朝向主要定位應(yīng)朝向主要定位基準，并保證工基準，并保證工件與定位元件接件與定位元件接觸的可靠性。觸的可靠性。 夾緊力的方向應(yīng)使夾緊時工件的變形最小夾緊力的方向應(yīng)使夾

18、緊時工件的變形最小夾緊薄壁工件尤其應(yīng)當注意夾緊薄壁工件尤其應(yīng)當注意WQWPPQ 夾緊力方向的選擇應(yīng)使夾緊力最小夾緊力方向的選擇應(yīng)使夾緊力最小利用重力、切削力，最好是方向相同。利用重力、切削力，最好是方向相同。QWPQ、P、W同向，同向，所需夾緊力所需夾緊力Q最最小小Q與與P、W反向反向, Q P+WQ (P+W)/所所需夾緊力需夾緊力Q最大最大Q夾緊力夾緊力 P切削力切削力 W重力重力PWQQQ = P + f1W PQ = (Pf1W)/f2 P / f2 選擇不選擇不同方向同方向夾緊力夾緊力的比較的比較2、夾緊力作力點、夾緊力作力點 選擇的原則選擇的原則 夾緊力作用點應(yīng)夾緊力作用點應(yīng)落在支

19、承元件或支落在支承元件或支承平面范圍內(nèi)承平面范圍內(nèi)QQ/2Q/2 夾緊力作用點應(yīng)處于工件剛度好的部位夾緊力作用點應(yīng)處于工件剛度好的部位(A)(B)改變著力點改變著力點形式以減小形式以減小工件的夾緊工件的夾緊變形變形AB錐面錐面墊圈墊圈 夾緊力作用點應(yīng)盡量靠近被加工表面夾緊力作用點應(yīng)盡量靠近被加工表面提高工件加工部位的剛度，減小切削提高工件加工部位的剛度，減小切削 振動，必要時采用輔助支承振動，必要時采用輔助支承QQ估算方法估算方法分析計算法分析計算法 類比法類比法 Q FR鉆削力矩與夾緊摩擦力矩平衡：鉆削力矩與夾緊摩擦力矩平衡：M=(nQ +F)f1r +n Q f2RM例：鉆孔時壓板夾緊工件

20、端面例：鉆孔時壓板夾緊工件端面211RfrfrFfMn1QM鉆削力矩；鉆削力矩； F鉆削軸向力；鉆削軸向力； Q 夾緊力；夾緊力； n壓板數(shù)；壓板數(shù)； f1 工件與夾具間的摩擦系數(shù)；工件與夾具間的摩擦系數(shù)； f2 壓板與工件間的摩擦系壓板與工件間的摩擦系數(shù)；數(shù)； r 工件底面的當量摩擦圓半徑；工件底面的當量摩擦圓半徑；211RfrfrFfMnkkQQ若考慮安全系數(shù)，那么：若考慮安全系數(shù)，那么：202303DDDD31r基本的夾緊機構(gòu)基本的夾緊機構(gòu)螺旋及偏心夾緊螺旋及偏心夾緊均為斜楔的變形均為斜楔的變形基本問題基本問題 夾夾 緊緊 力力 自鎖條件自鎖條件 夾緊行程夾緊行程PQNR2R1F121

21、根據(jù)靜力平衡：根據(jù)靜力平衡：X方向：方向：P=F1+Rx因為：因為：F1= Q tg 1 Rx = Q tg(+ 2)所以：所以：P=Qtg 1 +tg(+ 2)斜楔夾緊力斜楔夾緊力 Q=P tg( + 1)+ tg 2工件工件斜楔斜楔斜楔夾緊機構(gòu)的夾緊力斜楔夾緊機構(gòu)的夾緊力P原始作用力；原始作用力；Q斜楔夾緊力；斜楔夾緊力； 1斜楔與工件間的摩擦角斜楔與工件間的摩擦角 2斜楔與夾具體間的摩擦角斜楔與夾具體間的摩擦角QRXLhWNR2R1F2F121 Q撤除后撤除后,斜楔不松動斜楔不松動,那么那么: F1 R2x= R2 sin( 2) W=R2cos( 2) F1 =W tg 1 W tg

22、1W tg( 2)自鎖條件自鎖條件 ( 1+ 2) 工件工件斜楔斜楔斜楔夾緊機構(gòu)的自鎖條件斜楔夾緊機構(gòu)的自鎖條件R2x 鋼與鋼鋼與鋼(或鐵或鐵)的摩擦系數(shù)為的摩擦系數(shù)為0.10.15 1 2約為約為5.7 8.5， 11 17 為確保手動斜楔夾緊的自鎖，為確保手動斜楔夾緊的自鎖， 取取6 11 斜楔夾緊的特點：斜楔夾緊的特點： 1 1有增力作用，擴力比有增力作用，擴力比 i = Q / i = Q / P P 2 2夾緊行程小夾緊行程小,h/l =tan,h/l =tan，故，故 h h 遠小于遠小于 l l ； 3 3結(jié)構(gòu)簡單，但操作不方便。結(jié)構(gòu)簡單，但操作不方便。主要用于機動夾緊，且毛坯質(zhì)

23、量較主要用于機動夾緊，且毛坯質(zhì)量較高的場合。高的場合。螺母夾緊螺母夾緊特特 結(jié)構(gòu)簡單、增力比結(jié)構(gòu)簡單、增力比大大點點 夾緊輔助時間長。夾緊輔助時間長。螺釘夾緊螺釘夾緊螺旋杠桿夾緊螺旋杠桿夾緊鉤型壓板夾緊鉤型壓板夾緊R1QR2QF2F1NRx 1 2 PL緊固螺紋的扳手力矩緊固螺紋的扳手力矩: : M = P M = P L L 螺旋底端與夾壓工件表面的螺旋底端與夾壓工件表面的摩擦力矩：摩擦力矩：Md = F2 r* =Q r* tg2 螺紋副接觸處的摩擦力矩：螺紋副接觸處的摩擦力矩：Mf = RX Mf = RX dz/2 = Q dz/2 = Q tg( tg(+ +1) 1) dz/2 d

24、z/2 對工件的夾緊力：對工件的夾緊力：Q = P L r* tg2+ tg(+1) dz/2力矩平衡：力矩平衡： M = Mf + Md符號說明：符號說明： P 作用在扳手上的力：作用在扳手上的力： L扳手長度；扳手長度； r*螺旋底端與工件接觸的當量摩擦半徑螺旋底端與工件接觸的當量摩擦半徑; dz/2 螺紋中徑螺紋中徑; 1螺旋副的當量摩擦角；螺旋副的當量摩擦角；2螺旋底端與工件的摩擦角螺旋底端與工件的摩擦角單個螺旋夾緊力的計算單個螺旋夾緊力的計算螺旋底端螺旋底端螺旋螺母副螺旋螺母副接觸處接觸處單螺旋夾緊的快卸結(jié)構(gòu)及元件單螺旋夾緊的快卸結(jié)構(gòu)及元件螺旋夾緊特點：螺旋夾緊特點： 1 1結(jié)構(gòu)簡單

25、，自鎖性好，夾緊可靠；結(jié)構(gòu)簡單，自鎖性好，夾緊可靠； 2 2擴力比約為擴力比約為80,80,遠比斜楔夾緊力大；遠比斜楔夾緊力大； 3 3夾緊行程不受限制；夾緊行程不受限制； 4 4夾緊動作慢，輔助時間長，效率低夾緊動作慢，輔助時間長，效率低類類 型型圓圓 偏偏 心心升角變升角變化大化大; ; 曲線偏心曲線偏心升角變化升角變化均勻均勻特特 點點 快速夾緊，夾緊力快速夾緊，夾緊力及夾緊行程小；自及夾緊行程??；自鎖性差；用于表面鎖性差；用于表面尺寸精度高和切削尺寸精度高和切削振動小的夾緊。振動小的夾緊。OO1e x x x xD/2圓偏心作用原理圓偏心作用原理O偏心轉(zhuǎn)軸；偏心轉(zhuǎn)軸； O1偏心輪中心；

26、偏心輪中心； D圓偏心直徑；圓偏心直徑； e偏心距；偏心距； Nx 偏心輪夾壓點；偏心輪夾壓點； x夾壓點楔角夾壓點楔角Nx 圓偏心繞軸圓偏心繞軸O轉(zhuǎn)過一角度轉(zhuǎn)過一角度x， x為為OO1與與ONx的夾的夾角角 圖中：圖中：sin(x)/sinx = (D/2)/e sinx= 2esinx/D 由于工件表面位置的變化，偏心圓周的夾壓點由于工件表面位置的變化，偏心圓周的夾壓點Nx是變是變化的，化的， x為一變值，為一變值，x 為隨夾壓點變化的值，將圓偏為隨夾壓點變化的值，將圓偏心夾壓圓周展開，圓偏心為一個曲線斜楔：心夾壓圓周展開，圓偏心為一個曲線斜楔： x=0或或 時，時， x=0 ； x= /2時，時， x = p當當 x從從0 時，時，曲線斜楔的曲線斜楔的夾緊升程為夾緊升程為2e 。鉸鏈夾緊機構(gòu)鉸鏈夾緊機構(gòu) 由鉸鏈與杠桿組合成的夾緊機構(gòu)：由鉸鏈與杠桿組合成的夾緊機構(gòu)： 基本類型：基本類型： 單臂鉸鏈夾緊機構(gòu)；單臂鉸鏈夾緊機構(gòu)； 單臂雙作用鉸鏈夾緊機單臂雙作用鉸鏈夾緊機構(gòu)，構(gòu)， 雙臂雙作用鉸鏈夾緊機構(gòu)；雙