機械制造技術(shù)第二章 3-8

第二章機床夾具(jiājù)設(shè)計2.1概述(ɡàishù)2.2工件的定位2.3工件的夾緊2.4常見典型夾具精品資料2.1概述(ɡàishù)2.1.1機床夾具的定義(dìngyì)2.1.2機床夾具的作用2.1.3機床夾具的組成精品資料2.2工件(gōngjiàn)的定位2.2.1六點定位原理2.2.2工件的定位方式與定位元件(yuánjiàn)2.2.3定位誤差精品資料2.2.1六點定位(dìngwèi)原理1支承點與定位元件(yuánjiàn)2完全定位與不完全定位3欠定位與過定位4.夾緊與定位精品資料工件(gōngjiàn)的六點定位精品資料1支承點與定位(dìngwèi)元件精品資料2完全(wánquán)定位與不完全(wánquán)定位精品資料定位(dìngwèi)方案分析精品資料3欠定位(dìngwèi)與過定位(dìngwèi)精品資料床頭(chuánɡtóu)箱定位簡圖精品資料4.夾緊(jiājǐn)與定位磨平面(píngmiàn)工序定位分析精品資料2.2.2工件(gōngjiàn)的定位方式與定位元件1工件(gōngjiàn)以平面定位（1）工件(gōngjiàn)以毛面定位精品資料（2）工件(gōngjiàn)以光面定位精品資料（3）可調(diào)支承(zhīchénɡ)精品資料（4）自位支承(zhīchénɡ)精品資料（5）輔助(fǔzhù)支承輔助支承(zhīchénɡ)的應(yīng)用精品資料輔助(fǔzhù)支承精品資料2工件(gōngjiàn)以內(nèi)孔定位間隙(jiànxì)配合心軸精品資料圓錐(yuánzhuī)心軸精品資料定位(dìngwèi)銷精品資料圓錐(yuánzhuī)銷精品資料3工件以外(yǐwài)圓定位V型塊精品資料4工件(gōngjiàn)以一組基準(zhǔn)定位一面(yīmiàn)兩孔定位精品資料一面(yīmiàn)一孔定位精品資料2.2.3定位(dìngwèi)誤差1定位誤差(wùchā)產(chǎn)生的原因2定位誤差(wùchā)的分析與計算應(yīng)用舉例精品資料1定位誤差(wùchā)產(chǎn)生的原因（1）由基準(zhǔn)不重合誤差(wùchā)引起的定位誤差(wùchā)基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差精品資料（2）由基準(zhǔn)位置(wèizhi)誤差引起的定位誤差工件定位時，由于定位副（工件的定位基面與定位元件的工作(gōngzuò)表面）的制造誤差引起定位基準(zhǔn)相對位置的最大變動量，稱為基準(zhǔn)位置誤差，以ΔJW表示。ΔDW＝ΔBC＋ΔJW精品資料2定位誤差的分析(fēnxī)與計算（1）工件以平面定位（2）工件以內(nèi)孔定位①基準(zhǔn)孔與心軸（或定位銷）任意(rènyì)接觸②基準(zhǔn)孔與心軸（或定位銷）固定邊接觸（3）工件以外圓在V形塊上定位精品資料用間隙配合心軸定位(dìngwèi)時的基準(zhǔn)位置誤差精品資料在V型塊上定位(dìngwèi)的定位(dìngwèi)誤差分析精品資料應(yīng)用(yìngyòng)舉例兩孔定位計算(jìsuàn)實例如圖2-23所示零件以一面兩孔定位，其中一孔用圓銷，直徑尺寸為Ф12mm，一孔用菱形銷，直徑尺寸為Ф12mm，兩孔的直徑尺寸為Ф12mm，其中心距為80±0.04mm，兩定位銷為垂直放置，試計算工件定位時所產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)角誤差。解：△DW1＝（TD1+Td1+X1min）/2＝（0.027+0.011+0.006）/2＝0.022對菱銷孔△DW2＝（TD2+Td2+X2min）/2＝（0.027+0.011+0.032）/2＝0.035因為tg△θ＝（△DW1+△DW2）/L所以Δθmax＝tg-1[（△DW1+△DW2）／Lmax]＝tg-1（0.057/80.04）＝2′27″故此工序工件定位時所產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)角誤差為2′27″。精品資料2.3工件(gōngjiàn)的夾緊2.3.1夾緊力的確定(quèdìng)2.3.2典型夾緊機構(gòu)精品資料2.3.1夾緊(jiājǐn)力的確定1夾緊力的作用點2夾緊力的方向(fāngxiàng)3夾緊力的大小精品資料1夾緊(jiājǐn)力的作用點（1）夾緊力的作用點應(yīng)保證工件夾緊后定位穩(wěn)定，不得(bude)破壞工件的定位。夾緊力作用點分布位置對比精品資料用輔助支承(zhīchénɡ)承受夾緊力精品資料（2）夾緊力的作用點應(yīng)保證工件夾緊后所產(chǎn)生(chǎnshēng)的變形最?。?）夾緊力的作用點應(yīng)保證工件夾緊后在加工時所產(chǎn)生(chǎnshēng)的振動要小夾緊(jiājǐn)力作用點與變形精品資料2夾緊(jiājǐn)力的方向(1)夾緊力的方向應(yīng)使工件的定位(dìngwèi)基面與定位(dìngwèi)元件接觸良好夾緊力方向與保持正確定位的關(guān)系精品資料（2）夾緊力的方向(fāngxiàng)應(yīng)與工件剛度最大的方向(fāngxiàng)相一致，有利于減小工件的夾緊變形。夾緊(jiājǐn)力方向與工件剛性關(guān)系精品資料（3）夾緊力的方向應(yīng)盡量與切削力、工件(gōngjiàn)重力的方向相一致，利用支承反力來平衡切削力，這將有利于減小夾緊力。精品資料3夾緊(jiājǐn)力的大小在確定夾緊力時，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)(xìtǒng)，并視工件在切削力、夾緊力、重力、慣性力等力的作用下，處于靜力平衡狀態(tài)，然后列出力的平衡方程式，即可求出理論夾緊力，其中切削力是計算夾緊力的主要依據(jù)。計算出理論夾緊力后，為使夾緊可靠，應(yīng)乘以安全系數(shù)，作為實際所需的夾緊力。即：Q＝K．Q′式中：Q′－計算出的理論夾緊力Q－實際所需的夾緊力K－安全系數(shù)，一般為1.5～3粗加工時，一般取K＝2.5～3；精加工時，一般取K＝1.5～2精品資料2.3.2典型夾緊(jiājǐn)機構(gòu)1斜楔夾緊機構(gòu)(jīgòu)2螺旋夾緊機構(gòu)(jīgòu)3偏心夾緊機構(gòu)(jīgòu)4定心夾緊機構(gòu)(jīgòu)精品資料1斜楔夾緊(jiājǐn)機構(gòu)斜楔夾緊(jiājǐn)機構(gòu)精品資料(1)夾緊力的計算Q＝W.tgφ2+W.tg（α+φ1）則W＝Q／[tgφ2+tg（α+φ1）]式中：α－斜楔的斜角(xiéjiǎo)φ1－斜楔與夾具體之間的摩擦角φ2-斜楔與工件之間的摩擦角精品資料斜楔夾緊(jiājǐn)受力分析精品資料(2)自鎖條件α≤φ1+φ2一般φ1＝φ2＝5°～7°，則α≤10°～14°為確保夾緊機構(gòu)(jīgòu)的自鎖性能，通常取α＝5°～8°。當(dāng)用氣動或液壓等裝置實現(xiàn)斜楔夾緊時，其斜角不受限制。精品資料(3)斜楔夾緊機構(gòu)(jīgòu)的特點：①增力作用好。②夾緊行程小。③當(dāng)斜角α≤φ1+φ2時，具有自鎖性。④手動夾緊效率低。精品資料2螺旋(luóxuán)夾緊機構(gòu)（1）單螺旋(luóxuán)夾緊精品資料螺桿(luóɡǎn)受力分析精品資料螺紋端部與工件（A或壓腳）的當(dāng)量摩擦半徑(bànjìng)、螺紋與螺釘?shù)漠?dāng)量摩擦角計算公式精品資料(2)螺旋(luóxuán)壓板夾緊機構(gòu)螺旋壓板夾緊(jiājǐn)機構(gòu)精品資料鉤形壓板(yābǎn)精品資料快速螺旋夾緊(jiājǐn)機構(gòu)精品資料3偏心(piānxīn)夾緊機構(gòu)精品資料（1）偏心(piānxīn)夾緊原理精品資料圓偏心夾緊(jiājǐn)工作原理精品資料（2）幾何(jǐhé)特性h＝O1X－O1M＝R－e.cosγαx＝arctg（O2M/h）＝arctg[e.sinγ／（R－e.cosγ）]精品資料圓偏心幾何(jǐhé)關(guān)系精品資料（3）偏心輪設(shè)計①偏心量e＝hBC/（cosγB－cosγC）設(shè)計時通常取γB＝45°，γC＝135°，則e＝hBC/1.414②偏心輪直徑偏心量確定后，偏心輪直徑主要取決于自鎖條件(tiáojiàn)。tgαmax＝e/R＝2e/D≤tgφ1＝μ1③夾緊力的計算精品資料圓偏心(piānxīn)夾緊力精品資料4定心夾緊(jiājǐn)機構(gòu)定心夾緊(jiājǐn)示意圖精品資料(1)定位－夾緊元件以等速移動(yídòng)來實現(xiàn)定心夾緊精品資料(2)定位－夾緊(jiājǐn)元件靠彈性變形來實現(xiàn)定心夾緊(jiājǐn)精品資料鼓膜(gǔmó)夾具精品資料精品資料2.4常見典型(diǎnxíng)夾具2.4.1車床(chēchuáng)夾具2.4.2鉆床夾具2.4.3鏜床夾具2.4.4銑床夾具精品資料2.4.1車床(chēchuáng)夾具精品資料2.4.2鉆床(zuànchuáng)夾具1.鉆套（1）固定(gùdìng)鉆套精品資料（2）可換鉆套精品資料（3）快換鉆套精品資料（4）特殊(tèshū)鉆套精品資料2，鉆套設(shè)計(shèjì)的主要參數(shù)（1）鉆套尺寸及公差①鉆套孔徑的基本尺寸d，應(yīng)等于所引導(dǎo)刀具的最大極限尺寸。②鉆套孔徑與所引導(dǎo)刀具的配合，當(dāng)引導(dǎo)刀具的切削部分時，應(yīng)按基軸制選取，這是因為刀具為標(biāo)準(zhǔn)尺寸，當(dāng)引導(dǎo)刀具的導(dǎo)向部分時，可按基孔制選取。（2）鉆套的高度尺寸H鉆套的高度尺寸H也就是導(dǎo)向長度尺寸，其大小應(yīng)適宜。當(dāng)H較大時，導(dǎo)向性好，但摩擦磨損大，當(dāng)H較小時，導(dǎo)向性又不好。一般選取H＝（1～1.25）d，當(dāng)孔的精度要求較高，或孔徑尺寸較小時，系數(shù)取大值，反之系數(shù)取小值。圖2-50特殊鉆套（3）排屑空間尺寸h排屑空間尺寸h是鉆套底部與工件間的空隙尺寸，其大小應(yīng)適宜。當(dāng)h過小時，則排屑困難，有礙裝卸工件，當(dāng)h過大時，鉆頭容易引偏，影響導(dǎo)向精度。一般按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。杭庸よT鐵時，h＝（0.3～0.7）d，加工鋼件時，h＝（0.7～1.5）d，精加工的系數(shù)取小值，粗加工的系數(shù)可取大值。精品資料鉆套高度(gāodù)及間隙精品資料3，鉆模板鉆模板是專門安裝(ānzhuāng)鉆套用的，按其與夾具體的連接方式可分為以下四種形式：（1）固定式鉆模板精品資料（2）鉸鏈(jiǎoliàn)式鉆模板精品資料（3）分離式鉆模板(múbǎn)精品資料（4）懸掛(xuánguà)式鉆模板精品資料2.4.3鏜床(tángchuáng)夾具精品資料1.鏜套固定式鏜套精品資料兩種回轉(zhuǎn)式鏜套結(jié)構(gòu)圖精品資料常用(chánɡyònɡ)內(nèi)滾式鏜套精品資料常用(chánɡyònɡ)外滾式鏜套精品資料2導(dǎo)向支架與底座導(dǎo)向支架上安裝有鏜套，加工時要承受切削力，底座要承受鏜模所有元件的重量及加工時的切削力，都必須具有足夠的剛度，設(shè)計時應(yīng)注意：（1）導(dǎo)向支架與底座兩者應(yīng)分別設(shè)計，不宜鑄成一個整體，否則結(jié)構(gòu)工藝性差。（2）導(dǎo)向支架上不應(yīng)設(shè)置夾緊機構(gòu)(jīgòu)或承受夾緊反力，否則支架會受力變形，影響導(dǎo)向精度。當(dāng)夾緊力與主軸軸線垂直時，不存在這一問題，當(dāng)夾緊力與主軸軸線平行，需通過支架對工件進(jìn)行夾緊時，應(yīng)在支架上開孔，使夾緊力從孔中穿過。（3）底座上安裝各元件的相接觸表面，應(yīng)設(shè)計為凸出表面，以減少加工量。（4）底座上應(yīng)設(shè)計找正基面，以方便安裝鏜模。（5）底座上應(yīng)設(shè)計起吊孔或設(shè)置起吊環(huán)，以方便吊裝鏜模。（6）導(dǎo)向支架與底座的連接，一般用螺釘進(jìn)行緊固，用錐銷進(jìn)行定位。精品資料3導(dǎo)向支架的布置方式（1）單面前導(dǎo)導(dǎo)向支架布置在鏜刀的前面，鏜桿與主軸為剛性(ɡānɡxìnɡ)連接，主要用于加工D＞60mm，L＜D的通孔，或小型箱體上單向排列的同軸線通孔。（2）單面后導(dǎo)導(dǎo)向支架布置在鏜刀的后面，鏜桿與主軸為剛性(ɡānɡxìnɡ)連接，主要用于加工盲孔或D＜60mm的孔。按L與D的比值大小，可分為兩種類型：①當(dāng)L與D的比值小于1，鏜桿導(dǎo)向部分的直徑d可大于鏜孔直徑D，剛度好，易保證加工精度。②當(dāng)L與D的比值大于1，鏜桿導(dǎo)向部分的直徑d應(yīng)小于鏜孔直徑D，這樣有利于縮短鏜桿長度和鏜孔時鏜桿的懸伸量。此時鏜套上應(yīng)設(shè)計引刀槽。（3）單面雙導(dǎo)兩個導(dǎo)向支架均布置在鏜刀的后面，鏜桿與主軸為浮動連接，為了保證導(dǎo)向精度，應(yīng)限制鏜桿的伸出長度，即L1＜5d，另外設(shè)計時取L≥（1.25～1.50）L1，H1＝H2＝(1～2)d。（4）雙面單導(dǎo)導(dǎo)向支架分別布置在工件的兩側(cè)，鏜桿與主軸為浮動連接，主要用于加工L＞1.5D的通孔，或處于同一軸線上的一組孔，且孔間距或同軸度要求較高的場合。（5）在工件的兩側(cè)分別布置兩個導(dǎo)向支架，鏜桿與主軸均為浮動連接，主要用于孔的加工精度要求較高，需同時從兩面進(jìn)行鏜孔的場合。精品資料單面前(miànqián)導(dǎo)向鏜孔示意圖精品資料單面后導(dǎo)向(dǎoxiànɡ)鏜孔示意圖（l<D）精品資料單面后導(dǎo)向(dǎoxiànɡ)鏜孔示意圖精品資料單面雙導(dǎo)向(dǎoxiànɡ)鏜孔示意圖