机械制造技术基础 第2版 教学课件 作者 黄健求 05第五章 机床夹具设计原理.ppt

第五章 机床夹具设计原理 机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分,本章主要讨论: 机床夹具的功用、分类和组成； 工件在夹具中的定位和夹紧; 夹具的选用与设计方法 第一节 概 述 机床夹具是一种在各种金属切削机床上实现装夹任务的工艺装备，如 车床上使用的三爪自定心卡盘； 铣床上使用的平口虎钳等; 平面磨床上使用的电磁吸盘等。 一、机床夹具的功用 与机床联结定位并夹紧工件 1. 能稳定地保证工件的加工精度 2. 能减少辅助工时，提高劳动生产率 3. 能扩大机床的使用范围，实现一机多能 二、机床夹具的分类 1．按专门化程度分类 (1)通用夹具 (2)专用夹具 (3)通用可调夹具和成组夹具 (4)组合夹具 (5)随行夹具 2．按使用的机床分类: 车床夹具、 铣床夹具、 钻床夹具、镗床夹具、 磨床夹具、 齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 3．按夹紧动力源分类: 手动夹具、 气动夹具、 液压夹具、气液夹具、 电动夹具、 磁力夹具、 真空夹具等。 三、机床夹具的组成 下图为加工薄壁套工件外圆的端面A的车轴套夹具。工件8以内孔和端面B为基准，在夹具的涨块7上定位，转动螺母2，带动拉杆9向左移动，使涨块7涨开定位夹紧工件。卸工件时，反向转动螺母2、销钉5推动涨块7向左移动，工件松动。 夹具的组成 1. 定位元件（定位装置）:序号7 2. 夹紧装置:序号2;3;9 3. 对刀与导引元件: 4. 夹具体:序号1 5. 其它元件及装置:序号6 第二节 工件的定位 工件在机床上的定位包括工件在夹具上的定位和夹具相对于机床的定位两个方面，即工件相对于机床的定位是间接通过夹具来保证的。本章主要讨论工件在夹具上的定位。 一、六点定位原理 1. 工件的自由度 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 : 2. 六点定位原理 用正确分布的六个支承点来限制工件的六个自由度，从而使工件在夹具中得到正确位置的原理，称为六点定位原理。 六个支承点的正确分布：3-2-1 3. 工件在夹具中定位的几种情况 (1)完全定位:将工件的六个自由度全部限制(上图ａ); (2)不完全定位:根据工件被加工表面的加工精度,要求限制的自由度少于六个(上图ｂ); (3)欠定位 : 根据工件被加工表面的加工精度要求，需要限制的自由度没有得到完全限制; (4)过定位 : 工件的某自由度被夹具上两个或两个以上的定位元件重复限制 ，过定位特点： 提高工件的刚性，减少工件加工变形； 可能导致定位干涉(工件装夹困难），进而导致工件或定位元件产生变形、定位误差增大。因此在定位设计中应该尽量避免过定位，消除或减小过定位的方法主要有： 1)改变定位元件结构 2)提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度 二、常见的定位方式及其定位元件 （约束支点数及应用） （一）工件以平面定位 （二）工件以外圆定位 V形块定位的优点 1）对中性好，即能使工件的定位基准轴线对中在V形块两斜面的对称平面上，在左右方向上的不会发生偏移，且安装方便； 2）应用范围较广。不论定位基准是否经过加工，不论是完整的圆柱面还是局部圆弧面，都可采用V形块定位。V形块上两斜面间的夹角一般选用60°、90°和120°，其中以90°应用最多。 V形块其典型结构和尺寸均已标准化，设计时可查有关标准手册。V形块的材料一般用20钢，渗碳深0.8mm～1.2mm，淬火硬度为60HRC～64HRC。 2. 定位套 工件以外圆柱表面为定位基准在定位套内孔中定位，这种定位方法一般适用于精基准定位，如图5-14所示。 图5-14a为短定位套定位，限制工件两个自由度；图5-14b为长定位套定位，限制工件四个自由度。 3. 半圆套 图5-15为半圆套结构简图，下半圆起定位作用，上半圆起夹紧作用。 图5-15a为可卸式，图5-15b为铰链式，后者装卸工件方便些。短半圆套限制工件两个自由度，长半圆套限制工件四个自由度。 4. 圆锥套 工件以圆锥套定位时，常与后顶尖（反顶尖）配合使用。 如图5-16所示，夹具体锥柄1插入机床主轴孔中，通过传动螺钉2对定位圆锥套3传递扭矩，工件４圆柱左端部在定位圆锥套3中通过齿纹锥面进行定位，限制工件的三个移动自由度；工件圆柱右端锥孔在后顶尖5(当外径小于6mm时，用反顶尖)上定位，限制工件两个转动自由度。 （三）工