第三章機床夾具設(shè)計

第三章機床夾具設(shè)計第一節(jié)機床夾具概述第二節(jié)工件的定位定位誤差的計算★第三節(jié)工件的夾緊第一節(jié)機床夾具概述一、機床夾具及其組成機床夾具：各種金屬切削機床上用以裝夾工件的工藝裝備。

將工件進行定位、夾緊，將刀具進行導(dǎo)向或?qū)Φ叮员ＷC工件和刀具間的相對位置關(guān)系的附加裝置。一、機床夾具及其組成定位元件：起定位作用，保證工件在夾具中占據(jù)正確的位置。夾緊裝置：將工件壓緊夾牢，以保證工件在加工過程中受到外力時不離開已經(jīng)占據(jù)正確的位置。導(dǎo)向元件和對刀裝置：確定刀具相對于定位元件的正確位置。連接元件：用來保證夾具和機床工作臺之間的正確位置。夾具體：用于連接夾具各元件及裝置使其成為一個整體的基礎(chǔ)件。其它元件：如動力裝置、分度裝置等二、夾具的分類：按專業(yè)化程度分：通用夾具：與通用機床配套。如：三爪卡盤、開口虎鉗等。專用夾具：根據(jù)某一個零件的某一道工序?qū)ｉT設(shè)計。成組夾具：按照成組工藝原理設(shè)計，適用于一組零件。組合夾具：由標(biāo)準(zhǔn)件拼接而成。隨行夾具：用于自動線上，工件在夾具上由輸送裝置送往各機床，并在機床夾具或機床工作臺上進行定位和夾緊。二、夾具的分類：按機床分類按動力源分類車床、銑床夾具手動夾具鉆床、鏜床夾具氣動夾具齒輪機床夾具液壓夾具數(shù)控機床夾具氣液增力夾具自動線隨行夾具電磁夾具三、機床夾具的功用：保證加工質(zhì)量，尤其是位置精度；提高生產(chǎn)率，降低成本；減輕勞動強度，保證安全生產(chǎn)；擴大機床的工藝范圍。第二節(jié)定位誤差的計算---調(diào)整法定位誤差△D：是指一批工件逐個在夾具上定位時,由于工件及定位元件存在公差,使定位不準(zhǔn)而造成某一工序尺寸或位置要求方面的最大變動范圍，而造成的加工誤差。定位誤差中的基本概念：1、定位誤差的概念2、工序基準(zhǔn)的概念在工件加工的工序圖中，用來確定本工序加工表面位置的基準(zhǔn)?？赏ㄟ^工序圖上標(biāo)注的加工尺寸與形位公差來確定工序基準(zhǔn)。一、定位誤差中的基本概念：3、定位基準(zhǔn)的概念定位基面：與定位元件接觸的表面。定位基準(zhǔn)：在加工時工件上用于工件定位的基準(zhǔn)---定位基面的理想狀況。當(dāng)工件以回轉(zhuǎn)面與定位元件接觸時，其軸線為定位基準(zhǔn)；工件以平面與定位元件接觸時，工件上實際存在的面是定位基準(zhǔn)。4、限位基準(zhǔn)的概念限位基面：定位元件上與工件接觸的表面。限位基準(zhǔn)：限位基面的理想狀況。理論上，定位基準(zhǔn)和限位基準(zhǔn)應(yīng)重合。定位誤差基準(zhǔn)位移誤差(△Y)

基準(zhǔn)不重合誤差(△B)

零件定位基準(zhǔn)不準(zhǔn)確定位元件限位基準(zhǔn)不準(zhǔn)確1、定位誤差的概念工件尺寸不準(zhǔn)確基準(zhǔn)不重合誤差：定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差ΔB。工序尺寸B的定位誤差：ΔB=0如圖：工序尺寸：A，B；定位基準(zhǔn)：底面和E面；C尺寸：對刀尺寸，在一批工件的加工過程中是不變的。工序尺寸A的定位誤差計算解：工序尺寸A的工序基準(zhǔn)是F,定位基準(zhǔn)是E，工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)不重合，故產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。S:定位基準(zhǔn)E與工序基準(zhǔn)F間的距離尺寸，稱為定位尺寸。ΔB=Amax-Amin=Smax-Smin=δs當(dāng)工序基準(zhǔn)的變動方向與加工尺寸的方向不一致，存在一夾角α?xí)r，基準(zhǔn)不重合誤差ΔB等于定位尺寸公差在加工尺寸方向上的投影，即ΔB=δscosα基準(zhǔn)位移誤差：定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差ΔY。如圖：工序尺寸：B，H，A，E；對刀尺寸：C定位基準(zhǔn):內(nèi)孔軸心線不考慮內(nèi)孔和外圓的同軸度誤差工序尺寸A的基準(zhǔn)位移誤差的計算：定位基準(zhǔn)：工件內(nèi)孔軸線；限位基準(zhǔn)：心軸的軸線基準(zhǔn)位移誤差的大小等于因定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合造成的加工尺寸的變動范圍。ΔY=Amax-Amin=imax-imin=(Dmax/2-dmin/2)-(Dmin/2-dmin/2)=(Dmax-Dmin)/2+(dmax-dmin)/2=δD/2+δd0/2當(dāng)定位基準(zhǔn)的變動方向與加工尺寸的方向不一致，兩者之間成夾角α?xí)r，基準(zhǔn)位移誤差等于定位基準(zhǔn)的變動范圍在加工尺寸方向上的投影，即

ΔY=δicosα結(jié)論：定位誤差只產(chǎn)生在采用調(diào)整法加工一批零件的條件下。定位誤差是由于工件定位不準(zhǔn)而產(chǎn)生的加工誤差。表現(xiàn)形式為工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上產(chǎn)生的最大尺寸或位置的變動范圍?！鱀=△Y±△B二、定位誤差的計算方法合成法：ΔD=ΔB±ΔY判據(jù)：變動方向一定（由大變小，或由小變大）的條件下，Δy

（工序基準(zhǔn)是否在定位基面上，若不在，則ΔB和ΔY無關(guān)，故：ΔD=ΔB+ΔY

若在）與ΔB（工序基準(zhǔn)）的變動方向相同時，取“＋”號；變動方向相反時，取“一”號。解：1）加工尺寸E：工序基準(zhǔn)為外圓下母線F，定位基準(zhǔn)為內(nèi)孔軸線O，存在ΔB；ΔB=Td/22）定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，存在Δy:Δy=TD/2+Td0/23）因為工序基準(zhǔn)不在定位基面上，即ΔB與Δy無相關(guān)公共變量，所以

ΔD=ΔB+Δy=(TD+Td0+Td)/2二、定位誤差的計算方法求圖中加工尺寸H的定位誤差。解：1）工序基準(zhǔn)是孔的上母線G，定位基準(zhǔn)為孔軸線O，存在ΔB：ΔB=TD/22）定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合：ΔY=TD/2+Td0/23）工序基準(zhǔn)在定位基面上，兩者有相關(guān)的公共變量，當(dāng)定位孔由小變大時，ΔY（或定位基準(zhǔn)O）向下移動，而ΔB（或工序基準(zhǔn)G）則向上變動（考慮工序基準(zhǔn)變動方向時，設(shè)定位基準(zhǔn)的位置不變），兩者方向相反，故取“－”號，所以

ΔD=ΔY-ΔB=Td0/2三、定位誤差分析計算：以平面定位時的定位誤差：對于尺寸A3：對于尺寸A1：三、定位誤差分析計算：以外圓在V形塊上定位時的定位誤差：對于尺寸H1：或根據(jù)：△D=△Y+△B三、定位誤差分析計算：對于尺寸H2：三、定位誤差分析計算：對于尺寸H3：三、定位誤差分析計算：以內(nèi)孔在圓柱心軸上定位時的定位誤差：定位心軸水平放置：定位心軸垂直放置：三、定位誤差分析計算對于尺寸H1：對于尺寸H2：對于尺寸H3：以定位心軸水平放置時為例：對于尺寸H4：三、定位誤差分析計算小結(jié)基準(zhǔn)不重合誤差△B=Ts基準(zhǔn)位移誤差△Y

平面定位時,

△Y=0

孔軸配合,單邊接觸時,△Y=(TD+Td0)/2

任意邊接觸時,△Y=XmaxV型塊定位,垂直方向,△Y=Td/(2sinα/2)

水平方向,△Y=0定位誤差△D=△Y±△B四、定位誤差分析計算習(xí)題課例1：求加工尺寸A的定位誤差。解：1）定位基準(zhǔn)為底面，工序基準(zhǔn)為圓孔中心線O，定位位尺寸S=50mm,Ts=0.2mm工序基準(zhǔn)的位移方向與加工尺寸方向夾450ΔB=Tscosα=0.2cos45=0.1414定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)重合,ΔY=0；∴ΔD=ΔB=0.1414mm答：A的定位誤差為0.1414mm結(jié)論:

1）平面定位時,ΔY=0;

2)工序基準(zhǔn)變動方向與加工尺寸不一致時,需向加工尺寸方向投影.四、定位誤差分析計算習(xí)題課例2:鉆鉸凸輪上兩小孔,求加工尺寸100的定位誤差.解:1）定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合,ΔB=0;位基準(zhǔn)相對限位基準(zhǔn)單向移動,且與加工尺寸成30o±15’夾角.Ti=(TD+Td0)/2,Δy=Ticosα∴Δy=[(0.033+0.021)/2]*cos30=0.02mmΔD=Δy=0.02mm結(jié)論:定位方式為孔軸配合時,當(dāng)單邊接觸時,

Δy=[(TD+Td0)/2]cosα.

四、定位誤差分析計算習(xí)題課例3:金剛鏜床上鏜活塞銷孔,求對稱度的定位誤差.解:1)對稱度的工序基準(zhǔn)是裙部內(nèi)孔軸線,定位基準(zhǔn)也是,∴ΔB=0;2)定位基準(zhǔn)相對限位基準(zhǔn)可任意方向移動,在對稱度方向上的最大變動范圍為孔軸配合的最大間隙Xmax,δi移動方向與對稱度方向一致，α=0，∴ΔY=Ti=Xmax=ES-ei=0.035+0.034=0.069mm3)ΔD=ΔY=0.069mm結(jié)論:定位方式為孔軸配合任意邊接觸時,

ΔY=Xmaxcosα

=(TDTd0+Xmin)cosα四、定位誤差分析計算習(xí)題課例4:加工均布的4個槽，求槽的對稱度的定位誤差。解：1）對稱度的工序基準(zhǔn)是Φ12H8的軸線，定位基準(zhǔn)是Φ80士0.05mm的軸線，兩者不重合，ΔB=0．02mm。2）定位基準(zhǔn)相對限位基準(zhǔn)可任意方向移動，ΔY=Xmax=0.03+0.02+0.1=0.15mm3)工序基準(zhǔn)不在定位基面上，故：ΔY十ΔB＝（0．15＋0．O2）=O．17mm該定位超過工件公差的2／3，難以保證對稱度要求。若改用Φ12H8孔定位，使ΔB=0；選定位心軸為Φ12g6,ΔY=Xmax=0.027+0.017=0.044mm<δk,可滿足加工要求。結(jié)論:選擇定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合；應(yīng)選擇精度高的表面作定位基準(zhǔn)。第三節(jié)工件的夾緊夾緊裝置的組成及設(shè)計要求：夾緊裝置的組成：夾緊元件：中間傳力機構(gòu)：改變力的大小，通常為增力機構(gòu)；改變夾緊力的方向；使夾具具有一定的自鎖性，以保證夾緊可靠。動力源：產(chǎn)生原始的作用力執(zhí)行夾緊的最終元件，直接與工件接觸。中間傳力機構(gòu)夾緊裝置的組成及設(shè)計要求設(shè)計要求：夾緊應(yīng)有助于定位，不能破壞定位；夾緊可靠、可調(diào)，應(yīng)保證工件在加工過程中不發(fā)生位置變動和振動；夾緊產(chǎn)生的工件變形應(yīng)在允許的范圍之內(nèi)；夾緊裝置操作應(yīng)安全、方便、省力，結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單合理，便于制造；手動夾緊時，應(yīng)有自鎖性能。二、夾緊力的確定夾緊力的方向：夾緊力的方向應(yīng)不破壞工件定位的準(zhǔn)確性和可靠性夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力二、夾緊力的確定夾緊力的作用點：作用點應(yīng)保持工件的穩(wěn)定，不能使工件產(chǎn)生位移或偏轉(zhuǎn)作用點應(yīng)位于工件剛性較好的部位夾緊力應(yīng)盡可能靠近工件上被加工面，必要時應(yīng)加輔助支承夾緊力應(yīng)使夾具本身變形小F’摩擦系數(shù)f1二、夾緊力的確定夾緊力的大小：式中：W0：實際夾緊力；W：理論夾緊力；K：安全系數(shù)。粗加工時K=2.5~3，精加工時K=1.5~2如右圖所示:摩擦系數(shù)f2三、典型夾緊機構(gòu)斜楔夾緊機構(gòu)：特點：有自鎖性。通常斜角α=6°～8°有增力作用。增力比為i=2～5。能改變夾緊