数控加工工艺课件

2、螺旋夹紧机构 • 螺旋夹紧机构结构简单、容易制造，而且螺旋相 当于一个斜楔缠绕在圆柱体的表面形成的；由于其 升角小（ 3 0 左右）则螺旋机构具有较好的自锁性 能，获得的夹紧力大，是应用最广泛的一种夹紧机 构。 • 1）单个螺旋夹紧机构 直接用螺钉或螺母夹紧工 件的机构。螺钉头部直接压在工件表面上，可能会 损伤工件或带动工件旋转。为克服这一缺点在其头 部加装浮动压块，以增加接触面积，减少损伤。 • 夹紧动作慢使这一机构的另一缺点。通常采用一 些快速结构，如快卸垫圈、快换螺母、快速机构等
六点定位原理的应用
完全定位
b a
六点定位原理的应用
完全定位
d
c
六点定位原理的应用
完全定位
f e
六点定位原理的应用
过定位
b
c a
六点定位原理的应用
欠定位
a
b
c
d
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二、常见定位方式和定位元件
• ① ② ③ 常见的3种定位方式 工件以平面定位→支承板 工件以内孔定位→圆柱销（长，短） 工件以外圆定位→V形快（长，短）
二、夹紧力的确定 根据上述的基本要求，正确确定夹紧 力三要素(方向、作用点、大小)是一个不容 忽视的问题。 1、夹紧力方向的确定 1)夹紧力的方向不应破坏工件定位 图4.48( a)所示为不正确的夹紧方案，夹紧力有向上 的分力Fwz,，使工件离开原来的正确定位位 置。而图4.48(b)所示为正确的夹紧方案。 2)夹紧力方向应指向主要定位表面。
• （3）偏心夹紧机构 • 它是利用偏心间直接或间接夹紧工件的机 构。偏心夹紧分圆偏心和曲线偏心两种，其 特点是结构简单、操作方便、夹紧迅速，缺 点是夹紧力小，夹紧行程短，用于振动小、 切削力不大的场合。图 4.58是几种典型的偏 心夹紧机构的实例，图4.59是圆偏心轮的几 种结构。
• （4）联动夹紧机构 • 是利用机构的组合完成单件或多件的多点、 多向同时夹紧的机构。它可以实现多件加工、 减少辅助时间、提高生产效率、减轻工人的 劳动强度等。 • 1）单件联动夹紧机构 利用夹紧机构实现工 件的多向、多点夹紧。如图4.60所示机构实 现二力垂直夹紧。 • 2）多件联动夹紧机构 一般有平行式多件 联动夹紧机构和连续式多件联动夹紧机构。
2、夹紧力作用点的确定 1)夹紧力的作用点应落在支承范围内 如图4.49所示的夹紧力的作用点落到了 定位元件的支承范围之外，夹紧时将破 坏正确位置，因而是不正确的
2) 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位 如图4.50(a)所示，薄壁套筒的轴向刚性比径 向刚性好，用卡爪径向夹紧时工件变形大， 若沿轴向施加夹紧力，变形就会小得多。夹 紧如图4.50(b)所示的薄壁箱体时，夹紧力不 应作用在箱体的顶面，而应作用杠刚忭较好 的凸边上。或如图4.50(c)所示改为三点夹紧， 改变着力点的位置，以减少夹紧变形。
• 4.5.4 常见夹紧机构 • 夹紧机构的种类很多，这里只简单介绍其 中一些典型装置。 • （1）斜楔夹紧机构 • 图 4.52所示是一些斜楔夹紧实例。斜楔夹 紧机构是利用斜面的楔紧作用，将外力传递 给工件，完成工件的夹紧。当楔块的升角 α 在 6 0 ~10 0 时具有自锁性能。但自锁的稳 定性较差，主要用于夹紧机构中来改变力的 方向。
1-快换钻套 2-钻套用衬套 3-钻 模板 4-开口垫圈 5-螺母 6-心轴 7-夹具体
新型数控夹具与组合夹具
新型数控夹具体
新型数控夹具与组合夹具
孔系组合夹具
3、夹具的分类
按用途分类
通 用 夹 具
通 用 可 调 夹 具
专 用 夹 具
组 合 夹 具
成 组 夹 具
拼 拆 式 夹 具
夹具的分类
按使用机床分类
3）欠定位 按照加工要求应该限制的自由 度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是 不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。 4）过定位 工件的一个或几个自由度被不 同的定位元件重复限制的定位称为过定位。 当过定位导致工件或定位元件变形，影响加 工精度时，应该严禁采用。但当过定位并不 影响加工精度，反而对提高加工精度有利时， 也可以采用。
2、定位误差产生的原因及组成
• 原因： ① 基准不重合： ② 工序基准与定位基准不是同个点、面、 线。 ③ 基准位移： ④ 由于定位元件制造有误差，导致工序基 准在尺寸方向上会产生变动。
• 定位误差(△D)的组成： ① 基准不重合误差（△B）=定位基准与工 序基准之间尺寸的公差。 ② 基准位移误差（△Y）=定位基准在尺寸 方向的最大变动量。 ③ 定位误差=基准位移误差±基准不重合 误差
车 床 夹 具
铣 床 夹 具
钻 床 夹 具
镗 床 夹 具
磨 床 夹 具
齿 轮 机 床 夹 具
其 它 机 床 夹 具
5、机床夹具在机械加工中的作用：
1）保证工件的加工精度。 2）提高劳动生产率和降低加工成本。 3）扩大机床工艺范围和改变机床用途。 4）改善劳动条件和保证生产安全。
二、工件的装夹方式
3)夹紧力的作用点应靠近工件的加工部位 如图 4.51所示，夹紧力远离加工部位，因此应在 加工部位加上辅助夹紧机构，以防止加工时 发生振动，影响加工质量和安全。
3、夹紧力大小的估算 • 加工过程中，工件受到切削力、离心力、 惯性力及重力等的作用，理论上夹紧力的作 用应与上述力 (力矩)的作用相平衡。但是切 削力的大小和方向在加工过程中是变化的， 因此夹紧力的大小只能进行粗略的估算。
夹具体
其他特殊元件组成
连接元件、对刀或导向元件、其 它装置。
1-夹具体 2-液压缸 3-压板 4-对刀块 5-V形架 6-圆柱销 7-定向键
液压铣床夹具
• 工件在夹具中 的正确定 位，是通过工件上的定位 基准面与夹具的定位元件 相接触面实现。无需找正。 • 由于夹预先在机床上调整 好位置，因此工件通过夹 具相对于机床也就占有了 正确的位置。 • 通过夹具的对刀导向装置， 保证了工件加工表面相对 于刀具的正确位置。
圆柱销水平放置，与内孔单边接触
配合孔的公差 园柱销公差 基准位移误差 2 2

1.
2. 3.
4.
① ② ③
注意点： 工件的定位问题也就是工件哪些自 由度需要被限制。 工件的定位并不是说工件固定在那 里不可动，那是夹紧。 定位与夹紧是安装的两个过程，两 者不可混淆。定位不意味着夹紧， 夹紧也并不代表着定位好了。 定位必须满足三个条件： 工件有具体的定位表面（定位基准 或定位基面） 夹具的定位元件 两者接触。
教学目的：
掌握夹具的分类、组成和 作用，了解各典型夹具的结 构和功能。
第一节
机床夹具概述
一、概述 在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的 装置，称为夹具。
1、机床夹具的概念 工件的定位：在机械加工过程中，为了保证加工精度， 首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在 机床上或夹具中占有正确的位置的过程。
• 估算的方法如下。 • 1)找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此 状态下所需的夹紧力。 • 2)为了简便，只考虑主要因素在力系中的 影响，略去次要因素在力系中的影响。 • 3)根据工件状态，列出力(力矩)的平衡方 程式，解出夹紧力的大小，还应适当考虑安 全系数。如需进行夹紧力估算可参阅有关资 料。
三、定位误差的分析计算
1、定位误差的基本概念
• 定位误差：调整法加工时，由于加工前，刀具已通过夹 具的对刀装置，确定了刀具相对于工件加工表面的位置， 但由于某些原因，使得一批工件的工序基准在加工尺寸 方向上有变化，从而引起工序尺寸的变化，产生误差， 这种误差是由于定位所引起的，称为定位误差。 • 它的大小是：工序基准位置变动的最大偏移量。 • 定位误差与加工对象的工序尺寸有关。加工对象有几个 工序尺寸，则有几个定位误差。
• 4.5.1 工件的夹紧简述 • 如上所述，工件在加工前需要定位和夹紧。 这是 两项十分重要的工作。关于定位，在前面几节中已详 细论述，本节对工件在机床上或夹具中的夹紧作一概 略说明。夹紧的目的是防止工件在切削力、重力、惯 性力等的作用下发生位移或振动，以免破坏工件的定 位。 因此正确设计的夹紧机构应满足下列基本要求： • ① 夹紧力不应破坏工件的正确定位； • ② 夹紧装置应有足够的性； • ③ 夹紧时不应破坏工件表面，不应使工件超过允 许范围的变形； • ④ 能用较小的夹紧力获得所需的夹紧效果； • ⑤ 工艺性好，在保证生产率的前提下结构应简单， 便于制造、维修和操作；手动夹紧机构应具有自锁性 能。
限制工件自由度与加工要求的关系。
• 工件的六个自由度不一定都限制，需根据加工 要求而定。 • 确定自由度：要根据加工要求所必须限制的自 由度。 • 根据加工要求，所研究对象为工件的被加工表 面的工序基准，若它的某自由度妨碍到被加工 表面的技术要求，则该自由度需被限制。
2．工件的定位
l）完全定位 工件的六个自由度全部被夹 具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完 全确定的惟一位置，称为完全定位。 2）不完全定位 根据工件加工表面的不同 加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。 有些自由度对加工要求有影响，有些自由度 对加工要求无影响，这种定位情况称为不完 全定位。不完全定位是允许的，
• 定位误差的计算方法： ① 将基准不重合误差与基准位移误 差分开计算。基准位移误差通过 画图算出的偏移量。 ② 最后组合起来。
三、单一定位 以平面定位元件所产生的定位误差。 （1）不存在基准位移误差 （2）只存在基准不重合误差，若定位基准与工序基 准重合，基准不重合误差为0，定位误差为0。 以内孔定位的定位方式。（以圆柱销为例） 1.当工件的内孔与圆柱销过盈配合时，无基准位移 误差，只有基准不重合误差。 2、当工件的内孔与圆柱销间隙配合时，既有基准不 重合误差，也有基准位移误差。
第二节 工件的夹紧 一、夹紧装置的组成及基本要求 1、夹紧装置的组成 （1）力源装置——是产生夹紧原始作用力的装置 （2）中间传动机构——是把力源装置产生的力传给 夹紧元件的中间机构。 其作用：1）改变夹紧作用力的方向 2）改变夹紧作用力的大小 3）具有一定的自琐性能 （3）夹紧元件——是夹紧装置的最终执行元件，与 工件直接接触，把工件夹紧。
1、六点定位原则 定位，就是限制自由度。通常用一个支承点限制工件 的一个自由度。
自由度的概念
一个位于空间自 由状态的物体， 对于直角坐标系 来说，具有六个 自由度。
六点定位原理
夹具用合 理分布的 六个支承 点，分别 限制工件 的六个自 由度，使 工件在夹 具中的位 置完全确 定，称为 “六点定 位原理”。
工件在机床上的装夹方式有以下三种方法： （1）直接找正法 在机床上根据工件上有关 基准直接找正工件，使工件获得加工时正确 位置的方法。 （2）划线找正法 在机床上按毛坯或工件上 所划线找正工件，使工件获得正确位置的方 法。 （3）用夹具装夹 通过夹具上的定位元件使 工件相对刀具及机床获得正确位置的方法。
• 工件的xoy面上的3 个支承点限制了移 动：z；转动：X,Y 。 3个自由度。 xoy 面为主要定位基准 面。 • 工件上的yoz面上 的2个支承点限制了 移动：x；转动：Z。 2个自由度。 Yoz 面为导向基准面。 • 工件上的xoz面上 的1个支承点限制了 移动：z。1个自由 度。 xoz面为止推 基准面。
直接找正法示例
三、定位基准的选择原则
基准 设计基准 工艺基准
零件上用以确定其它点、线、面位 置所依据的那些点、线、面。 零件图上用以确定其它点、线、面 位置的基准。 零件加工、测量和装配过程中使 用的基准。分为装配基准、工序 基准、测量基准和定位基准。
第二节 工件的定位
在使用夹具的情况下，要使机床、刀具、 夹具、工件之间保持正确的加工位置，离不 开极重要环节-----定位
夹紧：定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持 定位位置不变的过程。 工件的装夹：工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程。 机床夹具：用以装夹工件的装置。
2、机床夹具的组成
定位装置
由定位元件组合而成，使工件相对于 机床及刀具处于正确的位置
机床夹具的 基本组成
夹紧装置
工件定位后，将工件紧固，使工件在 加工过程中不发生位置变化 是夹具的基本骨架，通过它将夹具所 有元件构成一个整体。