6章机床夹具(5讲)

1、本章共五次课,第六章 机床夹具设计,本章重点：1、定位误差的分析计算；2、夹紧装置的组成；3、夹紧力的作用点与方向。,14-1/6,教学内容及重占点：1.1、夹具的作用1.2、夹具的组成1.3、夹具的分类；2.1、掌握工件以平面定位常用定位元件的特点2.2、掌握工件以孔定位常用定位元件限制的特点2.3、掌握工件以外圆定位常用定位元件限制的特点,一、.机床夹具的作用,（1）减少加工误差，提高加工精度 零件加工精度包括尺寸精度、几何形状和表面相互 位置精度。夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。（2）提高生产率，降低生产成本 快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短 辅助时间，提高了成品率，降低了成本。（3）减轻工人劳动强度 采用机械、气动和液压等夹紧装置，可减轻劳动强度。（4）扩大机床的加工范围 如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。,第一节 机床夹具概述,机床夹具是装夹工件和引导刀具的装置。,机床夹具的功用,（1）保证加工精度 零件加工精度包括尺寸精度、几何形状和表面相互 位置精度。夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。（2）提高生产率，降低生产成本 快速将工件定位夹紧，免除了找

2、正、对刀等，缩短 辅助时间，提高了成品率，降低了成本。（3）扩大机床的加工范围 如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。 （4）减轻工人劳动强度,机床夹具概述,夹具一般由下列元件或装置组成：（1）定位元件：确定工件正确位置的元件（2）夹紧元件：使工件在外力作用下仍然保持正确位置的装置。（3）对刀元件（导向元件）：用于确定或引导刀具相对于夹具定位元件具有正确位置关系的元件。（4）连接元件：确定夹具在机床上具有正确位置并与机床相连接的元件（5）其它元件或装置：如分度装置、靠模装置、工件抬起装置、和辅助装置。 （6）夹具体：用于连接夹具有关装置使之成为一体的基础件，夹具通过夹具体与机床连接。,三 机床夹具的组成,夹具上的工件动画,目的：使同一批工件在机床或夹具上占有一正确的位置,1、精度高：定位元件的精度直接影响工件的加工精度，定位元件要有较高的精度。其尺寸公差、形状公差和位置公差一般就是定位基面尺寸公差、形状公差和位置公差的1/51/2。,定位元件设计制造的要求：,2、耐磨性好：定位元件与工件直接接触应耐磨。其硬度一般为55 68HRC。,3、足够的刚度：目的在于减小因夹紧力引起的变形。,第二

3、节 工件在夹具中的定位,4、良好的工艺性：定位元件要便于制造、装配和维修。,六点定位原理 是指合理布置六个支承点，使工件上的定位基面与其接触，一个支承点限制工件一个自由度，使工件的六个自由度被完全限制，在空间得到唯一确定的位置的定位方法。,六点定位原理,1-4,六点定位原理（复习）,在外力作用下，与基准紧密结触,我们认为工件在某个方向的自由度被限制了，就是在该方向上有了正确的位置，并不表示在受到脱离支承点的外力的作用下也不运动,定位是使工件占有一个正确的位置夹紧是使工件保持这个正确的位置,定位与夹紧的区别,完全定位：六个自由度都需要限制的定位方法不完全定位：没有完全限制六个自由度而仍然保证有关工序尺寸的定位方法过定位：当两种定位元件均能限制工件的同一个方向自由度的定位方法欠定位：若定位支承点少于所应消除的自由度数时，则工件定位不足，称欠定位,定位的分类,在机械加工中，利用工件上的一个或几个平面作为定位基面来定位工件的方式，称为平面定位。平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有固定支承、可调支承、自位支承和辅助支承。,一、工件以平面定位,(1)支承钉：,各种固定支承钉,(2)支承板

4、：,固定支承板,固定支承板多用于工件上已加工表面的定位，有时可用一块支承板代替两个支承钉。a)图A型结构简单，但埋头螺钉处易堆积切屑，故用于工件侧面或顶面定位。b)图B型支承板可克服这一缺点，主要用于工件的底面定位。,(3) 可调支承 可调支承是顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯调整一次。限制一个自由度。,(4) 自位支承 支承本身的位置在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化的一类支承。,一般只限制一个自由度，即一点定位。,(5) 辅助支承在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度，主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。,工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。,有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定位基准，此时采用的定位元件有定位销、定位心轴等。,二、工件以圆孔定位,(1)定位销:分固定式和可换式，圆柱销和菱形销,定位销头部应做出倒角或圆角，以便于装入工件

5、定位孔。主要用于直径小于50mm的中小孔定位。,(2) 锥销常用于工件孔端的定位可限制工件三个自由度,(3)定位心轴心轴定心精度高，但装卸费时，有时易损伤工件孔，多用于定心精度要求高的情况。定位时，工件楔紧在心轴上，多用于车或磨同轴度要求高的盘类零件。,主要用于盘套类零件的定位,小锥锥度心轴，装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件，使用小锥度心轴定位可获得较高的定位精度，它可以限制五个自由度,工件以外圆柱面定位在生产中是常见的，如轴套类零件等工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）工件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块，短V型块限制2个自由度，长V型块（或两个短V型块组合）限制4个自由度,用V形块定位，工件的定位基准始终在V形块两定位面的对称中心平面内，对中性能好。,三、工件以外圆柱面定位,(1)V形块:V形块是用得最广泛的外圆表面定位元件。在V形块上定位时，工件具有自动对中作用。结构尺寸已标准化，斜面夹角有60、90、120,(2)定位套筒,定位套筒装在夹具体上，用以支承外圆表

6、面，起定位作用。 定位元件结构简单，但定心精度不高，当工件外圆与定位孔配合较松时，还易使工件偏斜，因而，常采用套筒内孔与端面一起定位，以减少偏斜。若工件端面较大，为避免过定位，定位孔应做短些。,(3)半圆孔定位座,将同一圆周面的孔分成两半圆，下半圆部分装在夹具体上，起定位作用，上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作用，半圆孔定位座适用于大型轴类工件的定位。,短半圆孔定位限制工件的二个自由度；长半圆孔定位限制工件的四个自由度,(4)外圆定心夹紧机构,在实现定心的同时，能将工件夹紧的机构，称为定心夹紧机构，如三爪自定心卡盘、弹簧夹头等。,弹簧夹头的速度是有弹性的，如果工件尺寸是一致的，弹簧夹头的速度会更快。如果工件尺寸的变化大，可能需要采用卡爪卡盘以适应尺寸范围宽的加工工件。,弹簧夹头,在箱体、连杆、盖板等类零件加工中，常采用这种组合定位，俗称“一面二孔”定位。(会出现定位干涉问题),(1)一个平面和二个与其垂直的孔的组合,一面二孔组合定位,四、定位表面的组合,知识点,“一面两销”的两圆柱销重复限制了沿方向的移动自由度，属于过定位。由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销的销心距均会有误差，

7、因而会出现上图所示的相互干涉现象。,一面两孔定位时的相互干涉现象,削边销的结构,解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径：(1)减小一个销的直径(2)将一个销做成削边销,(2)一个平面和二个与其垂直的外圆柱面的组合,工件在垂直平面定位后，再将工件左端用圆孔或V形块定位，工件右端外圆所用的V形块必须做成浮动结构，使其只能限制工件一个自由度，否则就会出现过定位。,(3)一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合,图中所示两个零件，均需以大孔及底面定位，加工两小孔。,知识点,讨论,15-2/6,教学内容1、定位误差的概念；2、定位误差的组成；3、定位误差的分析计算；教学重点定位误差的组成；,五、装夹误差,装夹误差包括定位误差和夹紧误差,一批工件逐个在夹具上定位时，由于工件及定位元件存在公差，使各个工件所占据的位置不完全一致即定位不准确，加工后形成加工尺寸的不一致，形成加工误差。,成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动的行程调定后不再变动，可以认为加工面的位置是固定的。但一批工件中每个工件在尺寸、形状及表面相互位置上均存在差异，所以定位后各表面有不同的位置变动。工序基准的位置变动将对加工精度有直

8、接影响。,一批工件在夹具上（或机床上）定位，工件的)工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，以dw表示。,定位误差,（一）定位误差:,用逐件试切法加工是否存在定位误差？,一、定位误差的组成,1、定位基准与设计基准不重合，产生基准不重合误差jb,工序基准,定位基准,2、由于定位定位的位移产生的定位基准位移误差jw 。,在上图中是以工件的内孔中心定位的，由于定位心轴的误差和工件内孔的误差，造成了定位基准（内孔圆心）位移。,定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差,1)工序基准不重合误差(定位基准与工序基准不重合误差)jb: 工序基准相对于定位基准在工序尺寸方向上的最大变动量（公差）。由工件的工序基准与定位基准不重合所引起。（不考虑基准位移误差）,定位误差,误差的大小,误差的大小为H的公差,二、定位误差的计算,2)定位基准位移误差（定位副制造不准确误差）jw ：由于定位副（工件的定位面与夹具的定位面）制造不准确和定位副的配合间隙引起的工件在工序尺寸方向上的最大变动量。（不考虑基准备不重合误差）。定位基准在工件上，无论何处作为定位基准，基准位移误差实际上是工件在工序尺寸方向上的移动量。 对于

9、同一批工件来说，无论工序基准 在何处，其定位基准的位移误差是不变的。,定位误差,定位面,如图所示，工件以内孔中心O为定位基准，套在心轴上，铣上平面，工序尺寸为 从定位角度看，孔心线与轴心线重合，即设计基准与定位基准重合， jb =0。,此时基准位移误差： jw=（ D+ d ）/2,实际上，定位心轴和工件内孔都有制造误差，而且为了便于工件套在心轴上，还应留有间隙，故安装后孔和轴的中心必然不重合，使得两个基准发生位置变动。,常见定位方式定位误差计算,(1)以平面定位时的定位误差计算,平面度误差很小，定位副制造不准确误差可忽略，所以定位误差主要由基准不重合引起。,jw0,定位误差,16-3/6,习题课,(1)以平面定位时的定位误差计算,定位误差,(2)以圆孔定位时的定位误差计算,工件孔与定位心轴过盈配合工件孔与定位心轴无间隙配合，不存在定位副制造不准确误差，定位精度较高。 工件单向靠紧定位，如定位心轴水平放置，或在夹紧力作用下单向推移工件靠紧定位。,jw0,心轴水平摆放,心轴竖直摆放,工件的公差为Tdg,1、以工件的中心孔定位，定位基准与工序基准重合jb =0 dw = jb + jw=TD/2+Td/2,2、以工件外圆的上母线定位，定位基准与工序基准不重合jb = Tdg/2 dw = jw +jb =TD/2+Td/2+ Tdg/2,3、以工件外圆的下母线定位，定位基准与工序基准不重合jb = Tdg/2 dw = jw +jb =TD/2+Td/2+ Tdg/2,4、以工件内孔的上母线定位，定位基准与工序基准不重合jb = TD/2 工件内孔的变化不仅影响定位基准的位移误差，也影响工序基准与定位基准的不理重合误差，要分析两种误差的方向。当工件内孔变大时，工序基准向上移动，定位基准（工件中心）向下移动，二者方向相反，所以： dw = jw +jb =TD/2+Td/2- TD/2Td/2,

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