机械制造技术基础课件最新版第四章机床夹具原理与设计第6节

h)合件
第六节 现代机床夹具
右图所示是钻斜孔的组合夹具
图4a所示是工件,在其上钻ϕ2.9mm的斜孔。 工件以背面在支承件上定位,底面则支承在一定位销 和一定位盘上。
根据斜角要求,按正弦原理计算出定位销轴 线和定位盘轴线间的垂直与水平距离尺寸,工件右端 则由挡销定位。
斜孔加工需要有确定钻模板上钻套轴线位置
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一、自动线夹具
➢固定夹具 ➢随行夹具
(1)固定夹具 固定夹具用于工件直接输送的生产自动线,通常要求工件具有良好的
定位和输送基面,例如箱体零件、轴承环等。这类夹具的功能与一般机床夹 具相似,但在结构上应具有自动定位、夹紧及相应的安全联锁信号装置,设计 中应保证工件的输送方便、可靠与切屑的顺利排除。
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导向件——确定或导引切削刀具位置。 压紧件——压紧工件或夹具元件。 紧固件——紧固工件或夹具元件。 其他件——在夹具中起辅助作用。 合件——完成特定动作或功用(如分度)。
上述是各元件的主要功用,实际情况可有不同。
图4-59 组合夹具的标准元件和组合件(续) d)导向件 e)压紧件 f)紧固件 g)其他件
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设计随行夹具应考虑下列主要问题: 1)工件在随行夹具中的夹紧方法 由于随行夹具在生产自动线中不断地流动,因此在随行夹具中大多采
用螺旋夹紧机构夹紧工件,原因在于螺旋夹紧机构自锁性能好,在随行夹具的 输送过程中不易松动。为减轻劳动强度,缩短辅助时间,常选用气动或电动扳 手夹紧。
2)随行夹具在机床夹具中的夹紧方法 随行夹具输送到机床上的夹具后,需要准确定位并夹紧。随行夹具采 用“一面两孔”的定位方式。常用的夹紧方法有三种:夹紧在随行夹具底板 的周边上;由上向下夹紧在工件或随行夹具的某机构上;由下向上夹紧。
图4-63 数控机床夹具构成简图
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数控机床夹具的夹紧装置要求结构简单紧凑、体积小、采用机动夹 紧方式,以满足数控加工的要求。
近来国内外常采用高压(10~25MPa)小流量液压夹紧系统。由于压力 较高,可省去中间增力机构。工作油缸采用小直径(ϕ10~ϕ50)单作用油缸,结构 紧凑,而零部件设计成单元式结构,在夹具底座上变换安装位置十分容易。这 类液压夹紧装置目前还在一般机床夹具中推广应用。
图4-56 随行夹具垂直上方返回系统 1—随行夹具 2—随行夹具输送器 3—提升台 4—推杆 5—倾斜返回滚道 6—限位器 7—下降台
图4-57 随行夹具水平返回系统
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右图所示为活塞加工自动线的随行 夹具,工件以止口端面和两半圆定位孔在随 行夹具1的环形布置的10个定位块和定位销 2、4上定位,但不夹紧。
原理是通过调节或更换装在通用底座上的某些可调节或可更换元件, 以装夹多种不同类夹具的工件;而成组夹具则是根据成组工艺的原则,针对一 组相似零件而设计的由通用底座和可调节或可更换元件组成的夹具。
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三、通用可调夹具和成组夹具
✓相同点： 结构——
二者都具有通用底座固定部分和可调节或 可更换的变换部分
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随行夹具在自动线上的输送和返回系统是自动线设计的一个重要环 节,随行夹具的返回形式有垂直下方返回、垂直上方返回、斜上方或斜下方 返回和水平返回等方式。
下图分别是垂直上方返回和水平返回的系统图。 根据随行夹具的尺寸、返回系统占地面积、输送装置的复杂程度、 操作维修方便、机床刚性等因素来选择不同的随行夹具返回系统。
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数控机床夹具常采用网格状的固定基础板。它长期固定在数控机床 工作台上,板上加工出准确孔心距位置的一组定位孔和一组紧固螺孔,它们成 网格分布。网格状基础板预先调整好相对数控机床的坐标位置。
利用基础板上的定位孔可装各种夹具。角铁支架上也有相应的网格 状分布的定位孔和紧固螺孔以便安装有关可换定位元件和其他各类元件和 组件以适应相似零件的加工。
数控机床夹具实质上是通用可调夹具和组合夹具的结合与发展,它的 固定基础板部分与可换部分的组合是通用可调夹具组成原理的应用,而它的 元件和组件高度标准化与组合化,又是组合夹具标准元件的演变与发展。国 内外许多数控机床夹具采用孔系列组合夹具的结构系统,就是很好的例证。
✓不同点： 设计指导思想——
➢通用可调夹具的应用对象不明确,只提出 一个大致的加工规格和范围
➢成组夹具是根据成组工艺,针对某一组零 件的加工而设计的,应用对象十分明确
图4-61 通用可调铣床 夹具的可换钳口调整图
图4-62 钻杠杆小头孔 的成组夹具
第六节 Hale Waihona Puke Baidu代机床夹具
四、数控机床夹具
数控机床的特点是在加工时机床、刀具、夹具和工件之间应有严格 的相对坐标位置,所以数控机床夹具在机床上应相对数控机床的坐标原点具 有严格的坐标位置,以保证所装夹的工件处于规定的坐标位置上。
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(2)随行夹具 随行夹具用于工件间接输送的自动线中,主要适用于工件形状复杂、
没有合适的输送基面,或者虽有合适输送基面,但属于易磨损的有色金属工件, 使用随行夹具可避免表面划伤与磨损。
工件装在随行夹具上,自动线的输送机构把带着工件的随行夹具依次 运送到自动线的各加工位置上,各加工位置的机床上都有一个相同的机床夹 具来定位与夹紧随行夹具,所以,自动线上应有许多随行夹具在机床的工作位 置上进行加工,另有一些随行夹具要进入装卸工位,卸下加工好的工件,装上待 加工坯件,这些随行夹具随后也等待送入机床工作位置进行加工,如此循环不 停。
4)随行夹具的精度问题 在生产自动线上有一批随行夹具在工作,各随行夹具分别经过自动线 上各工序的机床接受加工,这和一般专用夹具不同,一批随行夹具的有关精度 就有了严格的互换要求,否则就难以保证工件的加工要求。
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5)排屑与清洗 由于随行夹具在自动线上循环输送,它同时带着切屑与冷却液进入备 加工位置,因而影响到随行夹具的准确定位,必须采取一定的防护措施。此外, 常在自动线末端或返回输送带上设置清洗工位,随行夹具经过隧道或清洗箱 进行清洗。
6)随行夹具结构的通用化 随行夹具大多采用“一面两孔”的统一定位方法,又需成批制造,实现 随行夹具结构通用化能取得较好的经济效益。由于自动线加工对象各不相 同,要使整个随行夹具结构通用化困难较大,为此可把随行夹具分为通用底板 和专用结构两部分。这样不但使随行夹具结构通用化,而且也使自动线的机 床夹具、随行夹具的输送装置结构通用化,从而提高整个自动线的通用化程 度,缩短自动线的设计制造周期,降低制造成本。
的工艺孔,在此组合夹具中可利用定位盘兼作工艺辅
助基准,计算出定位盘轴线到钻套轴线的水平间距尺
寸。
按此尺寸要求调整钻模板,即可保证斜孔轴 线47和18两个位置尺寸。
图4-60 钻斜孔组合夹具 1—基础件 2—支承件 3—定位件 4—导向件 5—压紧件 6—紧固件
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组合夹具有下列使用特点: 1)确定采用组合夹具后,不需设计夹具图样,只需填写组合夹具任务单,
待随行夹具到达加工位置时,将工 件和随行夹具一起夹紧在机床夹具上。随 行夹具上的T形槽在T形输送轨道上移动,到 达加工位置时,机床夹具的定位销插入随行 夹具定位套5的孔中实现定心,盖板3防止切 屑落入定位孔中。
采用这种夹紧方法必须保证工件在 随行夹具的运送过程中不发生任何位移。
图4-58 活塞加工自动线的随行夹具 1—随行夹具 2、4—定位销 3—盖板 5—定位套
连同产品图样、工艺规程和坯件实物送组装室组装,组装后的夹具送车间给 操作者使用。使用完毕交还后,由组装室清点并拆开夹具,清洗元件,归类存放 备用。
2)组合夹具的元件要重复多次使用,但组装成某一夹具后,一般仍为某 工件的某道工序使用。所以组合后的结构是专用性的,只能一次使用。
3)组合夹具是由标准元件组装而成,元件还需多次重复使用。 4)组合夹具的各元件之间采用键定位和螺栓紧固的连接,其刚性不如 整体结构好,尤其是连接处结合面间的接触刚度是一个薄弱环节。 5)组合夹具各标准元件的尺寸系列的级差是有限的,使组装成的夹具 尺寸不能像专用夹具那样紧凑,体积较为笨重。
2)由于夹具设计、制造劳动量在整个生产准备工作中占有较大的比 重。采用组合夹具后不需专门设计制造夹具,节约设计和制造夹具的工时、 材料和制造费用,缩短生产准备周期。
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三、通用可调夹具和成组夹具
专用夹具和组合夹具各有优缺点,如将二者的优势结合起来,既能发挥 专用夹具精度高的特点,又能发挥出组合夹具成本低的特点,这就发展了通用 可调夹具。
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组合夹具具有下列优点:
1)对多品种、中小批量生产,使用专用夹具是不经济的。但对一些加 工要求高的关键零件,不采用夹具又难以保证加工质量,采用组合夹具可解决 这个矛盾,特别对新产品试制和产品对象经常变换不定的生产特点,采用组合 夹具不会因试制后产品改型或加工对象变换造成原来使用的夹具报废。采 用组合夹具既能保证产品的加工质量,提高生产率,又能节约使用夹具的费用, 充分发挥了组合夹具的优势。
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二、组合夹具 组合夹具是在夹具元件高度标准化、通用化、系列化的基础上发展
起来的一种夹具。
基础件——用作夹具体底座的基础元件。 支承件——主要作夹具体的支架或角架等。 定位件——定位工件和确定夹具元件之间的位置。
图4-59 组合夹具的标准元件和组合件 a)基础件 b)支承件 c)定位件
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3)随行夹具的定位基面和输送基面的选择 随行夹具在机床夹具上大多采用“一面两孔”定位方案。随行夹具 的底面既是定位基面又是输送基面。设计时应提高随行夹具底面的耐磨性 保证定位准确,并能长久保持精度。当高度方向有严格尺寸要求时,可将定位 基面和输送基面分开,以保护定位基面不受循环输送引起磨损的影响。