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机械加工夹具设计与应用


第七节 机械加工夹具设计与应用
一、概 述
为了加工出符合规定技术要 求的表面, 求的表面,必须在加工前将工件装夹 在机床上。 在机床上。

1. 工件的装夹

(1)装夹的目的

实现工件的定位与夹紧

定位:使工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。 定位:使工件在机床或夹具中

占有正确位置的过程。 正确位置的过程

夹紧:工件定位后将其固定, 夹紧:工件定位后将其固定,使其在加工过程中不致因切 削力、重力和惯性力的作用而偏离正确的位置保持定位位 削力、重力和惯性力的作用而偏离正确的位置保持定位位 置不变的操作 的操作。 置不变的操作。

安装:工件从定位到夹紧的全过程称为。 安装:工件从定位到夹紧的全过程称为。 安装工件时,一般是先定位后夹紧, 安装工件时,一般是先定位后夹紧,而在三爪卡盘上安 装工件时,定位与夹紧是同时进行的 装工件时,

(2)装夹的方法

1)直接安装法

找正费时, 找正费时,定位 精度不易保证, 精度不易保证, 生产率较低, 生产率较低,通 常仅适用于单件 小批生产。 小批生产。

工件直接安放在机床工作台或者通用夹具(如三爪卡盘、 工件直接安放在机床工作台或者通用夹具(如三爪卡盘、四 爪卡盘、平口钳、电磁吸盘等标准附件) 爪卡盘、平口钳、电磁吸盘等标准附件)上, 有时不另行找正即夹紧, 有时不另行找正即夹紧,例如利用三爪卡盘或电磁吸盘安 装工件; 装工件; 有时则需要根据工件上某个表面或划线找正工件, 有时则需要根据工件上某个表面或划线找正工件,再行夹 例如在四爪卡盘或在机床工作台上安装工件。 紧,例如在四爪卡盘或在机床工作台上安装工件。

2) 专用夹具安装

操作简单,效率高, 容易保证加工精度, 适用于成批或大批 大量生产类型 。

为某一零件的加工而专门设计和制造夹具,无需进行找正, 为某一零件的加工而专门设计和制造夹具,无需进行找正, 就可以迅 速而可靠地保证工件对机床和刀具的正确相对位 并可迅速夹紧。 置,并可迅速夹紧。 利用专用夹具加工工件,既可保证加工精度, 利用专用夹具加工工件,既可保证加工精度,又可提高生 产效率,但没有通用性。专用夹具的设计、 产效率,但没有通用性。专用夹具的设计、制造和维修需 要一定的投资,所以只有在成批生产或大批大量生产中, 要一定的投资,所以只有在成批生产或大批大量生产中, 才能取得比较好的效益。 才能取得比较好的效益。

2. 机床夹具的用途

机床夹具(jig and fixture for machine tool)是机床上用 以装夹工件(和引导刀具)的一种装置。 以装夹工件(和引导刀具)的一种装置。其作 用是将工件定位, 用是将工件定位,以使工件获得相对于机床或 刀具的正确位置,并把工件可靠地夹紧。 刀具的正确位置,并把工件可靠地夹紧。

3. 机床夹具的分类
通用夹具

按夹具的应用 范围和特点分

专用夹具 通用可调夹具和成组夹具 组合夹具

车床夹具

手动夹具

按所使用的 机床分

铣床夹具 钻床夹具 镗床夹具

按产生夹紧力 的动力源分

气动夹具 液压夹具 电动夹具

4. 机床夹具的组成
定位元件 夹紧装置 导向元件

机床夹具的组成
连接元件 其它装置或元件 夹具体

(1)定位元件 (1)定位元件

夹具与工件选定的定位基准面接触, 夹具与工件选定的定位基准面接触,用以确定工件正确 位置的零件。 位置的零件。 平面定位用支承钉和支承板作定位元件 如图1 40所 作定位元件, 以平面定位用支承钉和支承板作定位元件,如图1-40所 示。 以外圆柱面定位用 形块和定位套筒作定元件 如图1 定位用V 作定元件, 以外圆柱面定位用V形块和定位套筒作定元件,如图141所示 所示。 41所示。 定位用定位心轴和定位销作定位元件。 定位心轴和定位销作定位元件 42a为 以孔定位用定位心轴和定位销作定位元件。图1-42a为 圆柱销, 42b为菱形销 为菱形销。 圆柱销,图1-42b为菱形销。

(2) 夹紧机构

工件定位后, 工件定位后,为了防止工件由于受切削力等外 力的作用而产生位移,而将其夹牢紧固的机构。 力的作用而产生位移,而将其夹牢紧固的机构。 常用的夹紧机构有螺钉压板、偏心压板、 常用的夹紧机构有螺钉压板、偏心压板、斜楔 夹紧机构、铰链夹紧机构等。 夹紧机构、铰链夹紧机构等。

(3)导向元件

用来对刀和引导刀具进入正确加工位置的零件, 用来对刀和引导刀具进入正确加工位置的零件, 钻套和导向套:用在钻床夹具和镗床夹具上, 钻套和导向套:用在钻床夹具和镗床夹具上, 对刀块:用在铣床夹具上。 对刀块:用在铣床夹具上。

(4)夹具体和其它部分 (4)夹具体和其它部分

夹具体是夹具的基准零件, 夹具体是夹具的基准零件,用它来连接并固定 定位元件、夹紧机构 和导向元件等,使之成 定位元件、 和导向元件等, 为一个整体,并通过它将夹具安装在机床上。 为一个整体,并通过它将夹具安装在机床上。

二、基准及其分类
设计图样上所采 用的基准就是设 计基准。 计基准。

基准
设计和加工中, 设计和加工中, 用于确定零件上 其它点、 其它点、线、面 位置所依据的那 些点、 些点、线、面。

在加工时用于工件 定位的基准, 定位的基准,称为 定位基准。 定位基准。

设计基准
定位基准 1、粗基准 2、精基准

工艺基准
加工、测量、 加工、测量、 装配过程中使 用的基准。 用的基准。

测量基准 装配基准 工序基准 在加工中或加工 后用来测量工件 时采用的基准 在装配时用来确定零 件或部件在产品中相 对位置所采用的基准

在工序图上使用的基准。 在工序图上使用的基准。

钻套的设计基准

齿轮的装配基准

工件钻孔工序简图

三、

定位基准选择
最初工序中采用毛坯 上未经加工的表面作 为定位基准。

定位基准

1、粗基准 2、精基准
在其后各工序中采用 经过加工的表面 作为定位基准。

一、粗基准选择

重点考虑: 重点考虑: ?加工表面与不加工表面的 加工表面与不加工表面的 相对位置精度; 相对位置精度; ?各加工表面有足够的余量 各加工表面有足够的余量

1. 选择不加工表面作为粗基准,若有几个不加工表面, 选择不加工表面作为粗基准,若有几个不加工表面, 选其中与加工表面位置精度要求高的一个, 选其中与加工表面位置精度要求高的一个,以保证两者 的位置精度。 的位置精度。

为保证某重要表面余量均匀, 2. 为保证某重要表面余量均匀,则选择该重要表面本身 作为粗基准。 作为粗基准。

车床床身加工

若每个表面都加工,则以余量最小的表面作为粗基准, 3. 若每个表面都加工,则以余量最小的表面作为粗基准, 以保证各表面都有足够的余量。 以保证各表面都有足够的余量。

粗基准应平整、光滑,无浇冒口、飞边等,定位、 4. 粗基准应平整、光滑,无浇冒口、飞边等,定位、夹 紧可靠。 紧可靠。

粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上, 5. 粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上,粗基准通 常只允许使用一次,以免产生较大的定位误差。 常只允许使用一次,以免产生较大的定位误差。

二、精基准选择
1、基准重合原则

重点考虑: 重点考虑: ?减少定位误差 减少定位误差 ?保证加工精度 保证加工精度

2、基准统一原则

3、互为基准原则 4、自为基准原则 5、定位夹紧可靠、方便 定位夹紧可靠、 可靠

床身导轨面自为基准

四、工件在夹具中的定位

定位的任务

?设计合理的定位方法、定位装置 设计合理的定位方法、 设计合理的定位方法 ?有足够的定位精度 有足够的定位精度

定位的原理

六点定位原理

1、 六点定位原理

用适当分布的六个支承点消除 适当分布的六个支承点消除 工件的六个自由度, 工件的六个自由度,使工件在夹具 中位置完全确定, 中位置完全确定,这个原理称为六 点定位原理。 点定位原理。

定位与夹紧的区别

?定位是工件在夹具中获得正确的位置 定位是工件在夹具中获得正确的位置 ?夹紧是保证定好的位置不因外力的作 夹紧是保证定好的位置不因外力的作 用而发生改变

限制自由度与加工 技术要求的关系

工件限制几个、 工件限制几个、限制哪几个自由度 完全取决于加工技术要求。 完全取决于加工技术要求。

完全定位与 不完全定位

? 完全定位 完全定位——工件的六个自由度 工件的六个自由度 被限制的定位方式。 全 被限制的定位方式。 ?不完全定位 不完全定位——按照技术要求,工 按照技术要求, 不完全定位 按照技术要求 件的六个自由度没有被全部限制的 定位方式。 定位方式。

欠定位与过定位

?欠定位 欠定位——应该消除的 欠定位 应该消除的 自由度没有消除,不允许。 自由度没有消除,不允许。 ?过定位 过定位——几个支承点重复 过定位 几个支承点重复 限制某个自由度, 限制某个自由度,一般不允 应用是有条件的。 许,应用是有条件的。

正确处理过定位

?提高工件定位表面与定位元 提高工件定位表面与定位元 件之间的位置精度; 件之间的位置精度; ?改变定位元件的结构。 改变定位元件的结构。 改变定位元件的结构

正确配置支承点

?一般按三、二、一布置。 一般按三、 一般按三 一布置。 ?主要定位表面受力面积 主要定位表面受力面积 越大越好。 越大越好。

常见的几种过定位实例

改善过定位的措施


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