第二章 机械制造工艺学

• ③对刀—导引(导向)元件(对刀件)： • 确定刀具位置或引导刀具方向。
• ④联接元件： • 夹具在机床上定位和 夹紧用。 • ⑤夹具体： • 基础件，将上述各件 连成一体。 • ⑥其它装置和机构： • 分度、回转工作台、 平衡块、保险。
夹具组成原理图
机床
工件
刀具
联接元件
定位元件
其它机构及装置
• (3) 钻镗床类夹具： • 在钻床上进行钻、扩、铰等工序称作钻 模； • 在镗床或车床上进行镗孔称作镗模。 • 特点：夹具在机床上不动，由刀具完成 送进运动。 • (4) 其它机床夹具：如拉削夹具、齿轮加 工夹具等。
• 第二章 机床夹具设计原理
• §2-1 机床夹具概述 • 一、工件的安装和夹具
• 第二章 机床夹具设计原理
• §2-1 机床夹具概述 • 一、工件的安装和夹具 • 二、夹具的组成
• 二、夹具的组成
• ①定位元件： • 确定工件正确加工位置。
• ②夹紧装置： • 定好位后将工件夹牢。 • 作用：保持工件在夹具中已确定的位置，并 承受加工过程中各种力的作用而不发生任何 位置变化。 • • • • 包括： 夹紧元件， 传动装置， 动力装置。
• 工件定位的基本定律：称“六点定位定律”
• 工件在夹具中的定位，可转化为在空间直角 坐标系中用定位支承点约束工件的自由度。 • 定位点的确定要从加工要求出发，只要对影 响本工序加工尺寸的自由度加以限制即可， 不要求定全定位。 • 一般地说，一个定位支承点只能限制一个自 由度，定位支承点的数目充其量也决不会多 于六个。 • 定位支承点要合理分布，每个定位点所限制 的自由度，原则上不允许重复或互相矛盾。
• • •
• 把工件夹牢，在夹具设计术语中，叫夹 紧。 • 夹紧：由于工件受力(切削力、惯性力) 作用要求夹紧，以保证定位不被破坏。 • 装夹的实质，在机床上对工件进行定位 和夹紧。 • 装夹的目的：通过定位和夹紧使工件在 加工过程中始终保持正确的加工位置， 以保证达到该工序所规定的加工技术要 求。
Z Y X
B
B
a）
b）
欠定位示例
• (2) 过定位(重复定位) • 过定位：一个自由度由两个以上定位件来限 制，即几个定位点重复限制同一个自由度。
0.02 A
Z
YXZ
Y
4 A
XZXZ
X
过定位示例
间隙配合刚性心轴
过定位引起夹紧变形
• 过定位可能造成定位不准确，或定位不稳定， 或发生定位干涉使工件、夹具变形，或装卸 困难。 • 合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会 起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的 作用。这时要求元件间的位置精度很高。
Z Y X
工件以平面3点定位
• 工件应限制的自由度
Z
XYZ
Y
Z YZXYZ
Y
X X b） Z Y Y X
Z XYZXYZ
Y
X Z
a）
c）
Z
Y
X
XY
d）
X YZYZ
e）
工件应限制的自由度Fra bibliotek YZXYZ
f）
• 工件定位时，其六个自由度并非在任何 情况下都要全部加以限制，要限制的只 是那些影响工件加工精度的。 • 需要限制哪几个自由度，要根据工序图 中工序尺寸的要求。在哪一个方向上有 工序尺寸，就必须限制与此尺寸方向有 关的自由度。 • 不完全定位：按照加工要求，有时并 不要求工件完全定位，定位少于六点。 • 一般加工情况下定位点不少于三个。
• • 二、夹具的组成 三、夹具的分类：
• §2-2 工件在夹具中的定位
§2-2 工件在夹具中的定位
• 工件在夹具中定位的作用和意义： • 对单个工件来说，是使工件准确占据定位元 件所规定的位置； • 对一批工件，是使它们都占有一致的位置。 • 设计夹具时，如何保证一批工件位置的一 致性，就是工件在夹具中定位的根本问题。 • 工件定位的基本要求： • 1. 保证工件沿加工尺寸方向上有确定的位置。 • 2. 有足够的定位精度(一批工件位置的一致性)
• 选择主要定位面时，应该力 求其面积尽可能地大些； • 三个定位支承点的分布，必 须尽量地彼此远离和分散。 • 两个定位支承点，分布在同 一平面内，工件上与它接触 的面通常称为导向面，是起 引导方向的作用。
• 选择导向面应力求其面积狭而长，即 两个定位支承点的距离越远越好。 h tg L
• 第二章 机床夹具设计原理
• §2-1 机床夹具概述 • 一、工件的安装和夹具 • (一) 工件装夹的实质 • (二) 工件的安装方法：
• • • •
(二) 工件的安装方法： 1. 用通用夹具、按找正方式定位的装夹方法 单件、小批生产中比较常用。 以工件的现成表面、或划线的线痕作为定位 的依据，并用指示表或划线针对此找正，然 后夹紧工件进行加工。
• 二、 定位方式和定位元件：
• • • • • • 1. 工件以平面定位： ⑴ 支承钉： 用于三点支承或侧面支承， 支承钉的结构：已标准化 其顶面的形式有三种： 平头—光面，用于基准面较小时。
• • • • •
按夹具上的动力源分类 手动 机动：液、电、气、磁力夹具，真空夹具。 按工序特性进行分类 (1) 车床类夹具：包括车床、内外圆磨床、螺 纹磨床夹具。 • 特点：夹具与工件一起作旋转运动。 • (2) 铣床类夹具：包括铣床、刨床、平面磨床 等夹具。 • 特点：夹具固定在机床工作台上，只作纵向、 横向或回转送进运动。
• 一个定位支承点，工件上与 它接触的面称为止推定位面 或防转定位面。 • 止推定位面，限制的是一个 移动自由度 • 防转定位面，限制的是一个 转动自由度。 • 止推定位面，一般承受加工过程中所产生的 切削力或冲击等。因此，应选在工件上刚性 较好的部位。
P
• 防转定位面是为了保证工 件的转角精度，而限制工 件绕某一回转中心转动。 • 与防转定位面接触的这一 定位支承点必须离回转中 心越远越好。
• 用找正方式装夹工件，常常要和通用夹具结 合使用。 • 这种方法简便，但是效率低、劳动强度大、 加工质量不很高。 • 适用于产量不大、质量要求不高的场合。
• 2. 用专用夹具装夹工件的方法 • 专用夹具是为某种产品零件在某道工 序上的装夹需要而专门设计和制造的。 • 一般是由生产这种产品的制造厂自行 设计和制造。 • 利用专用夹具进行工件装夹的实质： • 工件的定位是靠工件已被选作定位基准 的定位表面与夹具上定位元件的工作表 面保持接触来实现的。
• 第二章 机床夹具设计原理
• • • • §2-1 机床夹具概述 §2-2 工件在夹具中的定位 一、工件在夹具中定位的基本定律 二、应用定位基本定律时的几点说明
• 二、应用定位基本定律时的几点说明
• 1. 首先必须明确工件在指定工序中定位时所 应限制的自由度 • 认真分析工件的加工要求，是制订定位方 案的首要内容。 • 2. 正确认识定位支承点的作用及在同一平面 内的配置 • 三个定位支承点，分布在同一 平面内的，工件上与它接触的 面一般称为主要定位面。 • 承受较大的外力； • 决定工件定位的稳定性；
夹紧装置
对刀导引元件
夹具体
夹具
• 第一章 机械加工工艺规程的制订
• §1-8 成组技术
• • • 一、成组工艺的产生： 二、基本原理： 三、零件的分类、编码
• 第二章 机床夹具设计原理
• §2-1 机床夹具概述
• • • 一、工件的安装和夹具 二、夹具的组成 三、夹具的分类：
• 三、夹具的分类：
第二章 机床夹具设计原理
§2-1 机床夹具概述
• 在机械制造过程中，一切用来固定 加工对象，使之占有正确位置，以接受 施工或检测的装置，统称为夹具。 • 本课程所研究的对象，仅限于机械 加工中用的机床夹具。
• 一、工件的安装和夹具
• • 机械加工工艺中，把装好夹牢工件的这 一操作，称为工件装夹(工件安装)。 工件装夹是否正确、迅速、方便、可靠，将 直接影响工件的加工质量、生产效率、制造 成本和操作安全。 (一) 工件装夹的实质 把工件装好，在夹具设计术语中，称定位。 定位：工件在加工时，按要求保证加工面与 刀具、机床的正确位置，以保证精度。
• 第二章 机床夹具设计原理
• • • • • • • • • • • §2-1 机床夹具概述 §2-2 工件在夹具中的定位 §2-3 常见的定位方式及定位元件 §2-4 定位误差的分析与计算 §2-5 组合定位 §2-6 工件在夹具中的夹紧 §2-7 典型的夹紧机构 §2-8 夹紧的动力装置 §2-9 各类机床夹具的结构特点 §2-10 专用夹具的设计方法 §2-11 现代机床夹具的发展方向
• 一、工件在夹具中定位的基本定律
Z
XZ
Y
Y X
ZXY
六点定位原理
• 六点定位(完全定位)：用六个独立作用的支 承点与工件接触，每个支承点限制工件一个 自由度，便可把六个自由度完全限制了，从 而确定工件在空间的正确位置。
• 必须指出： • “点”的含义 • ——对自由度的限制，与实际接触点不同 • 在具体的夹具中，支承点是由定位元件来体 现的。 • 定位支承点必须与工件定位基准始终保持紧 密贴合，不得脱离。 • 在分析工件定位时，不考虑夹紧力的影响。 • 定位和夹紧是两个概念，不要混淆。
b tg L
b+Δb P b Δb
• 3. 根据加工要求确定工件定位时所应限制的 自由度数目，只是保证定位能满足加工要求 的必要条件，但并不是满足工件在夹具中合 理装夹的充分条件。 • 往往定位支承点的数目，多 于加工要求所需要的定位支 承点的数目。
XZXYZ
• 4. 必须注意欠定位和过定位 • (1) 欠定位 • 欠定位：按加工要求须限制的自由度而未限 制，即定位点数少于应限制的自由度—不允 许发生。