4 机床夹具原理与设计.ppt

第七节 机床夹具设计的基本步骤 ◆ 夹具设计的基本步骤 研究原始资料，明确设计任务 1）分析工件的结构特点、材料、生产规模和本工序加工的技术要求以及前后工序的联系； 2）了解加工所用设备、辅助工具中与设计夹具有关的技术性能和规格； 3）了解工具车间的技术水平等。必要时还要了解同类工件的加工方法和所使用夹具的情况，作为设计的参考。 确定夹具的结构方案，绘制结构草图 1）根据六点定位原理确定工件的定位方式，并设计相应的定位装置； 2）确定刀具的导引方法，并设计引导元件和对刀装置； 3）确定工件的夹紧方案并设计夹紧装置； 4）确定其它元件或装置的结构形式，如定向键、分度装置等； 5）考虑各种装置、元件的布局，确定夹具的总体结构； 6）对夹具的总体结构，最好考虑几个方案，经过分析比较，从中选取较合理的方案。 绘制夹具总图 1）用双点划线绘出工件的轮廓外形，示意出定位基准面和加工面的位置； 2）把工件视为透明体，按照工件的形状和位置依次绘出定位、夹紧、导向及其它元件和装置的具体结构； 3）最后绘制夹具体，形成一个夹具整体。 确定并标注有关尺寸和夹具技术要求 五类尺寸：包括夹具外形轮廓尺寸、工件与定位元件间的联系尺寸、夹具与刀具的联系尺寸、夹具与机床联系部分的联系尺寸、夹具内部的配合尺寸。 四类技术要求：包括定位元件之间的定位要求、定位元件与连接元件和夹具体底面的相互位置要求、导引元件和夹具体底面的相互位置要求、导引元件与定位元件间的相互位置要求。 绘制夹具零件图 夹具中的非标准零件都必须绘制零件图。 图 固定式钻模 图 固定式钻模 图 固定式钻模 图 滑柱式钻模 2.钻模设计要点 1）钻套 钻套是引导刀具的元件，用以保证孔的加工位置，并防止加工过程中刀具的偏斜。 2）钻模板 钻模板用于安装钻套。 3）夹具体 钻模的夹具体一般不设定位或导向装置，夹具通过夹具底面安放在钻床工作台上，可直接用钻套找正并用压板压紧（或在夹具体上设置耳座用螺栓压紧）。 图 标准钻套 ◆ 总要求 在进行夹具设计时，必须使加工质量、生产率、劳动条件和经济性等几方面得到统一。其中保证加工质量是最基本的要求，但有时会有所侧重。 3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工面，以减小切削力对夹紧点的力矩，防止或减小工件的加工振动或弯曲变形。 图2-113 薄壁件的夹紧 图 夹紧点靠近加工表面 2. 确定夹紧力作用方向的原则 1）夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好，以保证工件定位准确可靠。 图2-114 夹紧力垂直指向主要支承面 2）夹紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件变形。 图2-115 夹紧力方向与工件刚性关系 3）夹紧力的方向应尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致，以减小夹紧力。 图2-116 夹紧力方向与夹紧力大小关系 3. 夹紧力的大小 ◆ 夹紧力的大小可根据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关系具体计算（平衡式）。 ◆ 进行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看作一刚性系统。 ◆ 为安全起见计算出的夹紧力应乘以安全系数K，故实际夹紧力一般比理论计算值大2~3倍。粗加工时K取2.5~3；精加工时K取1.5~2。 ◆ 一般来说，手动夹紧时不算夹紧力的准确值，但机动夹紧时，则必须对夹紧力进行计算，以确定相应动力部件的参数。 夹具中常用的夹紧装置有楔块、螺旋、偏心轮等，它们都是根据斜面夹紧原理而夹紧工件的。 三、常用夹紧机构 1. 楔块夹紧装置 楔块夹紧装置是最基本的夹紧装置形式之一，其他夹紧装置均是它的变形。主要用于增大夹紧力或改变夹紧力方向。 1）楔块夹紧装置的特点 ◆ 自锁性 自锁条件α≤ψ1+ψ2； ◆ 斜楔能改变夹紧作用力方向； ◆ 斜楔具有扩力作用 ip=FQ/Fp=1/[tanψ2+tan(α+ψ1)] ip≈3，α越小增力作用越大； ◆ 夹紧行程小； ◆ 但效率低 因为斜楔与夹具体及工件间是滑动摩擦，所以夹紧效率低。 ◆ 适用范围：多用于机动夹紧装置中。 2）夹紧力计算 FQ=Fp/[tanψ2+tan(α+ψ1)] 其中：Fp—原始力；α—楔块升角，常为6~10°； ψ1—工件与楔块的摩擦角； ψ2—夹具体与楔块的摩擦角。 3）自锁条件 原始力Fp撤除后，楔块在摩擦力作用下仍然不会松开工件的现象称为自锁。 α≤ψ1+ψ2