夾具設計1.課件

1、61機床夾具概述 在機械制造中，用來固定加工對象，使這占有正確位置，以接受加工或檢測的裝置，統(tǒng)稱為夾具。它廣泛地應用于機械制造過程中，如焊接過程中用于拼焊的焊接夾具；零件檢驗過程中用的檢驗夾具；裝配過程中用的裝配夾具，機械加工過程中用的機床夾具等，都屬于這一范疇。在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中。機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著零件加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。本章所講述的僅限于機床夾具，以后簡稱為夾具。6.1.1夾具的作用 在機床上加工零件時，為了使該工序所要加工的表面能夠達到圖紙所規(guī)定的尺寸、幾何形狀及與其它表面間的相互位置精度等技術(shù)要求，在

2、加工前首先應將工件裝好、夾牢。 把工件裝好，就是在機床上使工件相對于刀具及機床有正確的位上加工置。工件只有在這個位置上接受加工，才能保證被加工表面達到所要求的各項技術(shù)教育要求。把工件裝好這一過程稱為 定位 。 把工件夾牢，就是指定位好的工件，在加工過程中不會受切削力、離心力、沖擊、振動等外力的影響而變動位置。把工件夾牢這一過程稱為 夾緊 。 因此，夾具的作用就是在加工過程中，對工件進行定位和夾緊，從而保證在加工過程中工件相對于機床保持正確的位置，保證達到該工序所規(guī)定的技術(shù)要求。 在機械加工過程中，工件的裝夾方法按其實現(xiàn)工件定位的方式分為兩種：一種是按找正方式定位的裝夾方法；另一種是用專用夾具裝

3、夾工件的方法。 圖6-1后蓋零件鉆徑向孔的工序圖 圖6-2后蓋零件鉆床夾具 1-鉆套 2-鉆模板 3-夾具體 4-支承板 5-圓柱銷 6-開口墊圈 7-螺母 8-螺桿 9-菱形銷 成批生產(chǎn)中，加工圖6-1所示零件，鉆后蓋上的10mm孔，保證距后端面距離為180.1mm, 10孔軸心線與30孔中心線垂直，10孔軸線與下面的5.8孔軸線在同一平面上。其鉆床夾具如圖62所示。10孔徑尺寸鉆頭保證，由鉆套1保證，距后端面距離180.1mm由支承板4保證，10孔軸線與30孔軸線垂直由鉆套和圓柱銷5共同保證。10孔軸線與下面的5.8孔軸線在同一平面上由菱形銷9保證。加工時擰緊螺母7，實現(xiàn)定位，松開螺母7，

4、拿開開口墊圈6，實現(xiàn)快速更換工件。 通過上面的例子，我們不難看出使用專用夾具裝夾工件的優(yōu)點： （1）保證工件加工精度用夾具裝夾工件時，工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。 （2） 提高勞動生產(chǎn)率使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要劃線找正，可顯著地減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動生產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機構(gòu)，進一步提高勞動生產(chǎn)率。 5） 降低了成本在批量生產(chǎn)中使用夾具后，由于勞動生產(chǎn)率的提高、使用技術(shù)等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明

5、顯地降低了生產(chǎn)成本。夾具制造成本分攤在一批工件上，每個工件增加的成本是極少的。工件批量愈大，使用夾具所取得的經(jīng)濟效益就愈顯著。 但專用夾具也有其弊端，如設計制造周期長；因工件直接裝在夾具體中，不需要找正工序，因此對毛坯質(zhì)量要求較高；所以專用夾具主要適用于生產(chǎn)批量較大，產(chǎn)品品種相對穩(wěn)定的場合。 （2）專用夾具 這類夾具是指專為零件的某一道工序的加工專門設計制造的。在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，常用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。專用夾具的設計周期較長、投資較大。 除大批大量生產(chǎn)之外，中小批量生產(chǎn)中也需要采用一些專用夾具。但在結(jié)構(gòu)設計時要進行具體的技術(shù)經(jīng)濟分析 （4）組合夾具 組合

6、夾具是一種模塊化的夾具。標準的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝成各種夾具。夾具用畢可拆卸，清洗后留待組裝新的夾具。由于組合夾具具有組裝迅速，周期短，能反復使用等優(yōu)點，因此組合夾具在單件，小批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品試制中，得到廣泛應用。組合夾具也已標準化。 （5）自動線夾具自動線夾具一般分為兩大類，一是固定式夾具，它與專用夾具相似；另一種為隨行夾具，使用中夾具隨工件一起運動，并將工件沿自動線從一個工位移至下一個工位。 2. 按使用的機床分類 夾具按使用機床可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具以及其它機床夾具等。 3. 按夾緊的動力源分類 夾具按夾緊的動力源可分為手動夾具、氣動夾具、

7、液壓夾具、氣液增力夾具、電動夾具、電磁夾具、真空夾具、離心力夾具等。 6.1.3機床夾具的組成 機床夾具的和結(jié)構(gòu)雖然繁多，但它們的組成均可概括為以下幾個部分。 1. 定位元件夾具的首要任務是定位，因此無論任何夾具，都有定位元件。當工件定位基準面的形狀確定后，定位元件的結(jié)構(gòu)也就基本確定了。圖6-2中圓柱銷5、菱形銷9和支承板4都是定位元件，通過它們使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。 2. 夾緊裝置工件在夾具中定位后，在加工前必須將工件夾緊，以確保工件在加工過程中不因受外力作用而破壞其定位。圖6-2中的螺桿 8（與圓柱銷合成一個零件）、螺母 7 和開口墊圈 6 構(gòu)成夾緊裝置。 3. 夾具體夾具體是夾具

8、的基體和骨架，通過它將夾具所有元件構(gòu)成一個整體。如圖6-2中的件 3 。 以上這三部分是夾具的基本組成部分，也是夾具設計的主要內(nèi)容。 4. 對刀或?qū)蜓b置對刀或?qū)蜓b置用于確定刀具相對于定位元件的正確位置。圖6-2中鉆套 1 和鉆模 板 2 組成導向裝置，確定了鉆頭軸線相對定位元件的正確位置。 5. 連接元件 連接元件是確定夾具在機床上正確位置的元件。圖6-1 中3 的底面為安裝基面，保證了鉆套1 的軸線垂直于鉆床工作臺以及圓柱銷 5 的軸線平行于鉆床工作臺。因此，夾具體可兼作連接元件。車床夾具上的過渡盤、銑床夾具上的定位鍵都是連接元件。 6.其它裝置或元件 根據(jù)加工需要，有些夾具分別采用分度

9、裝置、靠模裝置、上下料裝置、頂出器和平衡塊等。這些元件或裝置也需要專門設計。 圖6-3表示了工件與夾具各組成部分，及工件通過夾具組成部分部分與機床、刀具間相互聯(lián)系。 6.2 工件定位方法及定位元件在設計零件的機械加工工藝規(guī)程時，工藝人員根據(jù)加工要求已經(jīng)選擇了各工序的定位基準和確定了各定位基準應當限制的自由度，并將它們標注在工序簡圖或其它工藝文件上。夾具設計的任務首先是選擇和設計相應的定位元件來實現(xiàn)上述定位方案。 為了分析問題的方便，引入“定位基面“的概念。當工件以回轉(zhuǎn)表面（如孔、外圓等）定位時，稱它的軸線為定位基準，而回轉(zhuǎn)表面本身則稱為定位基面。與之相對應，定位元件上與定位基面相配合（或接觸）的表面稱為限位基面，它的理論軸線則稱為限位基準。如工件以圓孔在心軸上定位時，工件內(nèi)孔稱