机械制造技术基础第六章课件

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1、内容提要内容提要 机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分。为保证工件某工序的加工要求，必须使工件在机床上相对刀具的使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置切削或成形运动处于准确的相对位置，必须通过一定的装置通过一定的装置把工件固定保持在准确定位的位置上把工件固定保持在准确定位的位置上。 本章主要讨论工件在夹具上的定位原理与定位误差、夹本章主要讨论工件在夹具上的定位原理与定位误差、夹紧装置的设计与计算。紧装置的设计与计算。 本章内容主要包括本章内容主要包括： (1)工件定位基本原理；工件定位基本原理； (2)基本定位元件对工件的定位；基本定位元件对工件的定位； (3)定位误

2、差的分析与计算；定位误差的分析与计算； (4)夹紧力及夹紧装置设计的一般原则；夹紧力及夹紧装置设计的一般原则； (5)常用的夹紧机构。常用的夹紧机构。机机 床床 夹夹 具具 概概 述述6.1 机床夹具概述机床夹具概述 机床夹具通过使工件在机床上相对刀具占有正确的位置的使工件在机床上相对刀具占有正确的位置的过程过程定位定位，以及克服切削过程中工件受外力的作用保持工件克服切削过程中工件受外力的作用保持工件的准确位置的过程的准确位置的过程夹紧夹紧，来实现工件装夹。定位和夹紧两个定位和夹紧两个过程的综合称为过程的综合称为装夹装夹,完成工件装夹的工艺装备称为完成工件装夹的工艺装备称为机床夹具机床夹具。6

3、.1.1 夹具的作用和组成夹具的作用和组成 下面以钻床夹具和铣床夹具为例进行分析。 6.1.1.1 夹具的作用夹具的作用 (1)可以缩短辅助时间，提高劳动生产率可以缩短辅助时间，提高劳动生产率 (2)易于保证加工精度的稳定易于保证加工精度的稳定 (3)可扩大机床的使用范围可扩大机床的使用范围 (4)可以减轻劳动强度，保证安全生产可以减轻劳动强度，保证安全生产机机 床床 夹夹 具具 的的 分分 类及作用类及作用 6.1.1.2 夹具的组成夹具的组成 (1)定位元件：定位元件：与工件的定位基准相接触，确定工件在夹具中的正确位置。 (2)夹紧装置：夹紧装置：这是用于夹紧工件的装置，在切削时使工件在夹

4、具中保持既定位置。 (3)对刀元件对刀元件：这种元件用于确定夹具与刀具的相对位置。如钻套，对刀块等 (4)夹具体：夹具体：这是用于联接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床相结合，使夹具相对机床具有确定的位置。 (5)其它元件及装置：其它元件及装置：有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键（将夹具定位夹紧于机床上）等。 夹夹 具具 的的 组组 成成 任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件“定准、夹牢”。各种夹具不论结构如何，其基本原理都是一致的。本章主要介绍专用夹具的结构设计原理。机床夹具的分类机床夹具的分类 机床夹具

5、按通用化程度可分为两大类。 第一类第一类通用夹具通用夹具 此类夹具具有通用性，只需调整或更换少量零件就可用于装夹不此类夹具具有通用性，只需调整或更换少量零件就可用于装夹不同的工件同的工件。如三爪、四爪卡盘、顶尖、平口钳等。通用夹具的结构复通用夹具的结构复杂，适用用于大批量生产，也适用于单件小批生产杂，适用用于大批量生产，也适用于单件小批生产，是使用最广泛的一类夹具。 第二类第二类专用夹具专用夹具 专用夹具是专门为某工件的某工序设计和制造的专用夹具是专门为某工件的某工序设计和制造的专用夹具,其结其结构简单、紧凑、操作迅速方便构简单、紧凑、操作迅速方便，因设计和制造的周期较长，批量少，所以成本较高

6、。当产品变更时，因无法使用而报废，因此专用夹具适用于产品固定的成批或大量生产中。 成组夹具和可调夹具 组合夹具 随行夹具工工 件件 的的 定定 位位6.2 工件的定位工件的定位 定位的目的定位的目的是使工件在夹具中相对于机床、刀具都有一个是使工件在夹具中相对于机床、刀具都有一个确定的正确位置确定的正确位置。工件上用来定位的表面称为工件上用来定位的表面称为定位基准面。定位基准面。6.2.1 六点定位原理六点定位原理 一个自由的物体相对于三个相互垂直的空间坐标系，有六一个自由的物体相对于三个相互垂直的空间坐标系，有六种活动的可能性种活动的可能性(三种是移动，三种是转动三种是移动，三种是转动)。习惯

7、把这种活动把这种活动的可能性称为的可能性称为自由度自由度，自由物体在空间的不同位置，就是这六种活动的综合结果。因此空间任一自由物体共有六个自由度空间任一自由物体共有六个自由度。 如图6.3所示，这六个自由度为沿x、y、z轴移动的三个自由度；绕x、y、z轴转动的三个自由度。 若使物体在某方向有确定的位置，就必须限制在该方向的自由度，所以要使工件在空间处于相对固定不变的位置，就必须对六个自由度加以限制。六六 点点 定定 位位 原原 理理 用相当于六个支承点的定位元件与工件的定位基准面接触，如图6.4所示。在底面在底面xoy内内，三个支承点限制了x和y方向旋转自由度、z 方向移动自由度；在侧面在侧面

8、yoz内内，两个支承点限制了x方向移动自由度、 z 方向旋转自由度；在端面在端面xoz内内，一个支承点限制了y方向移动自由度。 用正确分布的六个支承点来限制工件的六个自由度，使用正确分布的六个支承点来限制工件的六个自由度，使工件在夹具中得到正确位置的规律称为工件在夹具中得到正确位置的规律称为六点定位原理六点定位原理。 工件在加工中对六个自由度的限制，要根据被加工工件的加工要求来确定。如图6.5所示。六六 点点 定定 位位 原原 理理 图6.5(a)是在工件上加工不通槽。槽宽由刀具直径保证，但是要保证尺寸A、尺寸B、尺寸C ，就需要限制x、y、 z方向的移动和x、y、 z的旋转六个自由度。这种定

9、位方法，称这种定位方法，称为为完全定位完全定位。 图6.5(b)是在工件上加工通槽，不需要保证C，所以也不必限制y方向的移动自由度，只需要限制其它五个自由度就可以了。 图6.5(c)是在工件上加工平面，不需要保证尺寸B、C，所以也不必限制x方向的移动、 z 方向的旋转自由度，只需要限制其它三个自由度就可以了。 这种没有完全限制六个自由度而仍然保证有关工序尺寸这种没有完全限制六个自由度而仍然保证有关工序尺寸的定位方法，称为的定位方法，称为不完全定位不完全定位。六六 点点 定定 位位 原原 理理 如果两种定位元件均能限制工件的同一个方向自由度时，称为如果两种定位元件均能限制工件的同一个方向自由度时

10、，称为过定位过定位。（过定位是否绝对不允许？）。 图6.6(a)是轴承盖的定位简图 。 图中长V形块与两个支撑钉A 、B的组合均限制了z方向移动 自由度， 属于过定位。 yxzABDH(a)(b)图6.6 轴承盖的过定位其消除 避免产生这种不良后果的方法有：避免产生这种不良后果的方法有： 消除过定位现象消除过定位现象 改变过定位件的结构，使它失去过定位的能改变过定位件的结构，使它失去过定位的能力力。如两个支承钉去掉一个，只剩一个支承钉用来限制；或把两个支承钉联起来并可移动如图6.6(b) ，消除限制z方向移动自由度。 当确定定位元件尺寸时，应使过定位元件当确定定位元件尺寸时，应使过定位元件(支

11、承钉支承钉)与工件定位与工件定位基准之间有足够间隙基准之间有足够间隙，以保证在任何情况下，工件总与v形块两侧面接触，以限制z方向移动自由度。六六 点点 定定 位位 原原 理理 各种定位若定位支承点少于所应消除的自由度数，则工各种定位若定位支承点少于所应消除的自由度数，则工件定位不足，称为件定位不足，称为欠定位欠定位。这种定位方法不能满足加工要求，因此是不允许的。 元件所限制的自由度数，与定位元件的形式、数量及其布置情况有关。 表6.1列举了各种定位元件所能限制的自由度数。分析六点定位时，要注意以下几点：分析六点定位时，要注意以下几点： (1)用支承点或相当于支承点的定位元件去限制工件自由度时，