[工学]05机械制造与夹具教案.doc

第5章 机械制造工装设计 教学目标与要求 ◆ 了解并熟悉夹具定位元件的类型与功用 ◆ 了解夹紧机构的类型及夹紧原理 ◆ 掌握定位误差的分析与计算方法 ◆ 了解典型夹具的定位与夹紧过程 ◆ 了解组合夹具的使用与组合方法 教学重点 ◆ 夹具定位元件的类型与功用 ◆ 夹紧机构的类型及夹紧原理 ◆ 定位误差的分析与计算方法 ◆ 典型夹具 5.1 夹 具 概 述 机床夹具是一种工艺装备，其主要功能是完成工件的定位与夹紧。 1．机床夹具的组成 （1）定位装置。定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。 （2）夹紧装置。夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用时不离开已经占据的正确位置。 （3）夹具体。夹具上的所有组成部分，需要通过一个基础件使其连接成为一个整体，这个基础件便称为夹具体。 2．机床夹具的分类 机床夹具有多种分类方法，一般按适用工件的范围和特点可分为通用夹具、专用夹具、组合夹具和可调夹具，或者按适用于不同的机床又可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具等。 5.2 夹 具 设 计 5.2.1 定位元件的选择与设计 1．以平面定位时定位元件的选择 （1）主要支承。主要支承是用来限制工件的自由度，起定位作用。它可分为固定支承、可调支承和自位支承。 ① 固定支承：固定支承有支承钉和支承板，在使用过程中它们是固定不动的，如图5-1、图5-2所示。 图5-1 支承钉 图5-2 支承板 ② 可调支承：可调支承是指在定位过程中其高度可以调整的支承钉，如图5-3（a）、（b）所示。 图5-3 调节螺钉 图5-4（a）所示工件为砂型铸造件，在机械加工中一般先铣B面，然后再以B面定位镗双孔。但为了保证镗孔有足够而均匀的余量，最好以毛坯孔为粗基准定位，但这样装夹不便。通常将A面置于可调支承上，通过调整可调支承的高度来保证B面与两毛坯孔中心尺寸H1、H2， ③ 自位支承（又称浮动支承）：在工件定位过程中，能自动调节位置的支承便为自位支承，如图5-5所示。 图5-4 可调支承 图5-5 自位支承 （2）辅助支承。辅助支承不起定位作用，只是用来提高工件的装夹刚度和稳定性，故一般在工件定位后才与工件接触。辅助支承有如下几种形式。 ① 螺旋式辅助支承：如图5-6（a）所示，螺旋式辅助支承与可调支承的结构相近，但操作过程不同。前者是在工件定位后才与工件接触，故不起定位作用；而后者调整后与固定支承一样起定位作用。 图5-6 辅助支承1—弹簧；2—滑柱；3—顶柱；4—手轮；5—斜楔；6—滑销 ② 自位式辅助支承：如图5-6（b）所示，弹簧1只起推动滑柱2上升的作用，但不得顶起工件。滑柱2与工件接触后用顶柱3锁紧。 ③ 推引式辅助支承：如图5-6（c）所示，在工件定位后推动手轮4时滑销6与工件接触，然后转动手轮4使斜楔5的开槽部分胀开而锁紧。推引式辅助支承主要用于大型工件的定位。 2．以圆柱表面定位时定位元件的选择 （1）工件以圆孔定位。工件以圆孔定位时，常用的定位元件有圆柱定位销、圆柱心轴、圆锥销和小锥度心轴。 ① 圆柱定位销：具体结构如图5-7（a）、（b）、（c）、（d）所示。当定位销直径D为3～10mm时，通常把根部倒成圆角R，以增强刚性，避免使用中折断或热处理时淬断；当成批大量生产时，为了定位销的更换，可采用带衬套的结构形式，如图5-7（d）所示。此外，为便于工件装夹，定位销的头部一般制成15°倒角。定位销的参数可查阅有关国家标准。 图5-7 定位销的结构 ② 圆柱心轴：圆柱心轴可分为间隙配合心轴、过盈配合心轴和花键配合心轴，其具体结构如图5-8（a）、（b）、（c）所示。 ③ 圆锥销：图5-9所示为工件以圆锥销定位的示意图，其中，图5-9（a）用于粗基面，图5-9（b）用于精基面。值得注意是，工件在单个圆锥销上定位容易倾斜，故圆锥销一般与其它定位元件组合使用，如图5-10所示。 图5-10（a）所示为圆锥—圆柱组合心轴，锥度部分使工件准确定位，并将工件楔紧，圆柱部分可减少工件倾斜。图5-10（b）所示为以工件底面作为主要定位基面，圆锥销是活动的，即使工件的孔径变化较大，也能准确定位。图5-10（c）所示为工件在双圆锥销上定位。以上3种定位方式均限制工件5个自由度。 ④ 小锥度心轴：如图5-11所示，工件在小锥度心轴上定位，并靠定位圆孔与心轴限位圆锥面的弹性变形夹紧工件。 图5-8 圆柱心轴 图5-9 单个圆锥销定位1—引导部分；2—工作部分；3—传动部分 图5-10 圆锥销组合定位 图5-11 小锥度心轴 （2）工件以外圆柱面定位。工件以外圆柱表面作为定位基面时，最常用的定位元件有V形块、半圆套和定位