1、 機(jī)械制造技術(shù)課件 第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 遼寧科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械系第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)第一節(jié) 概述一、基本概念1.夾具：用于安裝工件的工藝裝備。 機(jī)床夾具是機(jī)床上用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對(duì)的于機(jī)床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。 第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)2.安裝（裝夾）：工件定位和夾緊過(guò)程。3.工件定位：就是要使工件在夾具中占據(jù)某個(gè)確定的正確加工位置。工件定位可歸納為以下三點(diǎn)：（1）一個(gè)工件在空間有六個(gè)不定度；（2）運(yùn)用各種定位元件限制工件某一方向上的不定度，工件在該方向上的位置就確定了。（3）通過(guò)多個(gè)定位元件的組合，限制一定數(shù)目的

2、不定度，才可滿足該工序的加工精度要求。第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)4.六點(diǎn)定位原則：用適當(dāng)布置的六個(gè)點(diǎn)來(lái)限制工件的六個(gè)自由度。工件定位一般有下述四種情況：（1）完全定位：工件在夾具中定位時(shí)，六個(gè)不定度均被限制，稱為完全定位。第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)（1）完全定位 第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)（2）部分定位：工件在夾具中定位時(shí)，六個(gè)不定度沒(méi)有被全部限制，但能滿足加工要求稱為部分定位。此時(shí)可能有兩種情況：由于工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不必限制所有不定度；由于加工精度要求，不必限制所有不定度 第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)（2）部分定位 第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)（3）欠定位：工件在夾具中定位時(shí)，若定位支承點(diǎn)數(shù)目少于工序加工所要求的數(shù)目，工件定位

3、不足，稱為欠定位。第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)練習(xí)：試分析圖示各零件加工所必須限制的自由度a）在球上打盲孔B，保證尺寸H；b）在套筒零件上加工B孔，要求與D孔垂直相交，且保證尺寸L；c）在軸上銑橫槽，保證槽寬B以及尺寸H和L；d）在支座零件上銑槽，保證槽寬B和槽深H及與4分布孔的位置度。練習(xí)：試分析圖示各定位方案中：1. 各定位元件限制的自由度；2. 判斷有無(wú)欠定位或過(guò)定位；3. 對(duì)不合理的定位方案提出改進(jìn)意見(jiàn)。a）車階梯軸小外圓及臺(tái)階端面；b）車外圓，保證外圓與內(nèi)孔同軸；c）鉆、鉸連桿小頭孔，要求保證與大頭孔軸線的距離及平行度，并與毛坯外圓同軸；d）在圓盤零件上鉆、鉸孔，要求與外圓同軸。 第五章 機(jī)

4、床夾具設(shè)計(jì)二、夾具作用及構(gòu)成1、作用:可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高加工精度，減少?gòu)U品；可以擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，改善操作的勞動(dòng)條件。2、夾具構(gòu)成（1）定位夾緊裝置；（2）對(duì)刀、引導(dǎo)元件；（3）聯(lián)接元件（4）夾具體第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)夾具的組成定位裝置 夾緊裝置 夾具體其它裝置或元件作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過(guò)程中受到外力作用時(shí)不離開(kāi)已經(jīng)占據(jù)的正確位置將夾具上的所有組成部分，聯(lián)接成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件包含對(duì)刀元件、導(dǎo)向元件、分度裝置、連接元件等通用夾具可調(diào)夾具專用夾具組合夾具成組夾具按用途分類第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)三、夾具的類型第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)四、專用夾具設(shè)

5、計(jì)方法1.專用夾具的基本要求（1）保證工件加工工序的技術(shù)要求（2）提高生產(chǎn)率，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)性 （3）操作方便，省力和安全（4）便于排屑（5）結(jié)構(gòu)工藝性要好第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)2.專用夾具的設(shè)計(jì)步驟（1）明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集研究有關(guān)資料 （2）擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具草圖確定工件的定位方式，設(shè)計(jì)定位裝置。確定對(duì)刀或引導(dǎo)方式，選擇或設(shè)計(jì)引導(dǎo)元件或?qū)Φ堆b置。確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置。確定其他元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式，如動(dòng)力源、定位鍵、分度裝置、排屑裝置及防誤裝置等。確定夾具的總體結(jié)構(gòu)及夾具在機(jī)床上的安裝方式。繪制結(jié)構(gòu)方案草圖，并標(biāo)注尺寸、公差、及技術(shù)要求。第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)3、夾具總圖

6、技術(shù)要求的制定（1）夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸與公差?yuàn)A具的外形輪廓尺寸。與夾具定位元件、引導(dǎo)元件以及夾具安裝基面有關(guān)的配合尺寸、位置尺寸及公差。夾具定位元件與工件的配合尺寸。夾具引導(dǎo)元件與刀具的配合尺寸。夾具與機(jī)床的聯(lián)結(jié)與配合尺寸其他主要配合尺寸。第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)（2）形狀、位置要求定位元件之間的相互位置精度要求。定位元件與夾具安裝面之間的相互位置精度要求。導(dǎo)向元件與連接元件和夾具體底面相互位置要求。導(dǎo)向元件與定位元件之間的相互位置要求。與保證夾具裝配精度有關(guān)的或與檢驗(yàn)方法有關(guān)的特殊的技術(shù)要求。第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)第二節(jié) 定位元件一、工件以平面定位時(shí)的定位元件1.主要支撐：限制工件自由度、起定

7、位作用固定支撐：支撐釘、支撐板可調(diào)支撐自位支撐（浮動(dòng)支撐）：工件定位過(guò)程中能自動(dòng)調(diào)整位置的支撐。增加接觸點(diǎn)（增強(qiáng)剛度）只限制一個(gè)自由度。第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位元件返回支撐釘A型用于面積較小、且經(jīng)過(guò)加工的平面定位;B型用于未經(jīng)加工的平面定位;C型用于側(cè)面定位或未經(jīng)加工的平面定位第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位元件返回支撐板A型切屑易落人內(nèi)六角螺釘頭部的孔中，且不易清除。因此，多用于側(cè)面和頂面的定位。B型有45。的斜槽，且能保持與工件定位基面連續(xù)接觸，清除切屑方便，所以多用于平面定位。第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位元件(a)球面三點(diǎn)式;(b)擺動(dòng)二點(diǎn)式;(c)擺動(dòng)三點(diǎn)式返回自位支撐：適用于工

8、件以毛坯面定位或剛性不足的場(chǎng)合(a)無(wú)輔助支爪受力情況;(b)增加輔助支爪受力情況;(c)蒲壁零件受力情況 1-工件;2-短定位銷;3一支撐環(huán);4-輔肋支撐返回2.輔助支撐：提高工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性，不起定位作用。第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位元件第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位元件二、工件以圓孔定位時(shí)的定位元件1.定位銷2.圓錐銷3.圓柱心軸4.圓錐心軸第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位元件返回定位銷 (a)、(b)、(c)為固定式定位銷。 (d) 為帶襯套的結(jié)構(gòu)，用于大批量生產(chǎn)中，便于更換定位銷。第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位元件返回定位銷與支撐圈組合的定位第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位元件返

9、回長(zhǎng)銷與短銷定位 (a)所示長(zhǎng)銷 ，相當(dāng)于四個(gè)定位支承點(diǎn)，消除了四個(gè)自由度: (b)所示短銷，相當(dāng)于兩個(gè)定位支承點(diǎn)，消除了兩個(gè)自由度:第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位元件(a)粗基準(zhǔn)用;(b)精基準(zhǔn)用返回圓錐定位銷消除了工件 的三個(gè)自由度第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位元件返回常用剛性心軸(c) 心軸與工件定位孔為間隙配合。 (b)過(guò)盈配合心軸不需要另設(shè)夾緊機(jī)構(gòu)。(a)錐形心軸1/80001/1000，不需另外夾緊。第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位元件(a)圓錐體;(b)頂尖孔錐面定位返回工件圓錐孔在圓錐體上的定位分析第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位元件返回頂尖孔定位第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位件返

10、回以一面兩孔定位第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位件返回菱形銷的結(jié)構(gòu)第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位件返回菱形銷的尺寸第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位件三、工件以外圓柱面定位時(shí)的定位元件1.V型快2.定位套3.半圓套4.圓錐套第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位元件返回常用V形塊第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位件返回通過(guò)接觸線長(zhǎng)短分析圓柱體在V形塊上定位第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位件(a)短定位套;(b)長(zhǎng)定位套返回定位套定位適用于精基準(zhǔn)定位第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)-常用定位件(a)裝配式半圓定位套;(b)鉸鏈?zhǔn)桨雸A定位套返回半圓孔定位座第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)第三節(jié) 定位誤差分析計(jì)算定位誤差是由于工件在夾具上(或

11、機(jī)床上)的定位不準(zhǔn)確而引起的加工誤差。定位誤差：工序基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大位置變動(dòng)量。 （工序基準(zhǔn)相對(duì)刀具的最大變動(dòng)量）用 D表示一、造成定位誤差的原因1. 基準(zhǔn)不重合誤差。由于工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而造成的加工誤差稱為基準(zhǔn)不重合誤差。用 B表示第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) BSmax-SminTs 基準(zhǔn)不重合誤差等于定位尺寸的公差第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)練習(xí)1：如圖 所示，以 A 面定位加20H8 孔，求加工尺寸 400.1mm 的定位誤差。 D = B = 0.15mm 10-0.05第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)2.基準(zhǔn)位移誤差。由于定位副制造不準(zhǔn)確，使定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上產(chǎn)生位移，導(dǎo)致各個(gè)工

12、件的位置不一致而造成的加工誤差，稱為基準(zhǔn)位移誤差，用符號(hào)y 表示。(定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合造成的誤差。等于定位基準(zhǔn)在工序尺寸上的最大變動(dòng)范圍）第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)例：H基準(zhǔn)位移引起的定位誤差返回 yAmax-Aminimax-imin(Dmax-dmin)/2-(Dmin-dmax)/2 (TD+Td)/2例：第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)二、定位誤差的計(jì)算方法1.合成法根據(jù)定位誤差產(chǎn)生的原因，定位誤差應(yīng)由基準(zhǔn)不重合誤差B 與基準(zhǔn)位移誤差 y 組合而成，可表示為:D y B 在具體計(jì)算時(shí)，先分別求出B 和 y 當(dāng)y 0 ；B0時(shí) D y 當(dāng)y 0； B 0時(shí)D B 第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)當(dāng)y 0 ； B

13、 0時(shí)，若工序基準(zhǔn)不在定位基面上時(shí)D y + B 若工序基準(zhǔn)在定位基面上時(shí)D y B 若基準(zhǔn)位移和基準(zhǔn)不重合引起的加工尺寸變化方向相同時(shí)，取“+”號(hào);反之取“-”號(hào)。具體確定方法為：分析定位基面直徑由小變大時(shí)定位基準(zhǔn)的變動(dòng)方向。當(dāng)定位基面直徑作同樣變化時(shí)，設(shè)定位基準(zhǔn)位置不變動(dòng)，分析工序基準(zhǔn)的變動(dòng)方向。兩者的變動(dòng)方向相同時(shí)取“+”號(hào)，相反取“-”號(hào)。例：所示套類工件銑鍵槽，要求保證尺寸940.20，分別采用圖(b)所示的定位銷定位方案和圖(c)所示的V形槽定位方案，分別計(jì)算定位誤差。 第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)YO1O2d/(2sin/2)第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)2.極限位置法據(jù)定位誤差的實(shí)質(zhì)（工序基準(zhǔn)相

14、對(duì)刀具的最大變動(dòng)量），按最不利情況，確定一批工件工序基準(zhǔn)的兩個(gè)極限位置，再根據(jù)幾何關(guān)系求出此二位置的距離，并將其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位誤差。 第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 練習(xí)2：如圖 所示，工以外圓柱面在90 V 形塊上定位加工鍵槽，保證鍵槽深度 34-0.17mm ,試計(jì)算其定位誤差。 第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)練習(xí)3：圖示齒輪坯，內(nèi)孔及外圓已加工合格?，F(xiàn)在插床上以調(diào)整法加工鍵槽，要求保證尺寸H 。試計(jì)算圖示定位方法的定位誤差（忽略外圓與內(nèi)孔同軸度誤差）。 第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)練:4： 如圖 所示，工件以 d 1 外圓定位，加工 10H8 孔。 求加工尺寸 40 0.15mm 的定位誤差。 已知：第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)練習(xí)5：工件定位如圖，試分析能否滿足工序尺寸要求？第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)例：鏜活塞銷孔，活塞銷孔軸線對(duì)活塞群部?jī)?nèi)孔軸線對(duì)稱度要求0.2mm,以群部?jī)?nèi)孔及端面定位，內(nèi)孔與定位銷配合為95H7/g6,求對(duì)稱度的定位誤差。 95H7950+0.035； 95g6 95-0.012-0.034第五章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)B0Y2(Dmax/2-dmin/2) TD+Td+Xmin 0.069mmD Y 0.0