第六章机床夹具设计.ppt
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退出退出第六章第六章机床夹具设计机床夹具设计第六章机床夹具设计返返回回主主页页第一节第一节概述概述第二节第二节工件的定位工件的定位第三节第三节工件的夹紧工件的夹紧第四节第四节夹具在机床上的定位、对刀和分度夹具在机床上的定位、对刀和分度第五节第五节专用机床夹具的设计要求及方法专用机床夹具的设计要求及方法上一页上一页下一页下一页第六节第六节计算机辅助夹具设计（自学）计算机辅助夹具设计（自学）第六章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节机床夹具应满足的要求机床夹具应满足的要求
（一）保证加工精度（最基本）
（一）保证加工精度（最基本）
（二）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应
（二）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应（三）安全、方便、减轻劳动强度（三）安全、方便、减轻劳动强度（四）排屑顺畅（四）排屑顺畅（五）有良好的强度、刚度和结构工艺性（五）有良好的强度、刚度和结构工艺性6.1概述概述第六章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节6.1.1机床夹具的基本组成机床夹具的基本组成
（一）定位元件及装置
（一）定位元件及装置*确定工件正确位置；
（二）夹紧元件及装置
（二）夹紧元件及装置*固定工件于已获得的正确位置；（三）导向及对刀元件（三）导向及对刀元件确定工件与刀具之间的距离相互位置；（四）动力装置（四）动力装置减轻劳动强度，提高生产效率；（五）夹具体（五）夹具体*将各元件连为一体；与机床安装一体；（六）其它元件及装置（六）其它元件及装置定向键等（铣、镗）。
定位、夹紧、夹具体定位、夹紧、夹具体三部分不可缺少钻孔铰孔夹具第六章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页6.1.2机床夹具的作用机床夹具的作用
（一）保证加工精度
（一）保证加工精度：
定位定位定位定位获得正确的位置；夹紧夹紧加工过程中保证工件在正确的位置上不变。
（二）提高生产率：
（二）提高生产率：
减少辅助时间。
（三）扩大机床的适用范围。
（三）扩大机床的适用范围。
（四）减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
（四）减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
第六章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页6.1.3机床夹具的类型机床夹具的类型
（一）通用夹具
（一）通用夹具：
通用性强单件小批量生产；
（二）专用夹具
（二）专用夹具：
用于特定工序成批生产和大批量生产；量生产；（三）可调整夹具和成组夹具（三）可调整夹具和成组夹具：
有一定可调整性，可更换部分元件，调整部分装置；可调整夹具可调整夹具：
同类产品，不同品种生产成组夹具：
成组夹具：
尺寸、结构、工艺相似件，适合多品种、中小批量生产；（四）组合夹具：
（四）组合夹具：
由标准化元件构成单件小批量生产中位置精度要求较高零件；（五）随行夹具（五）随行夹具：
定位、夹紧、运载工具自动线、柔性制造系统。
第六章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页6.1.4在夹具上加工的工件加工误差组成在夹具上加工的工件加工误差组成加工误差产生因素：
加工误差产生因素：
1定位、夹紧误差（安装误差）2对定误差夹具相对于机床主轴（或刀具）或运动轨道位置误差3加工过程中的误差机床、热变形、振动等加工误差不等式：
为了得到合格零件，必须是上述各项误差之和等于或小于零件的相应公差T，即安装+对定+过程T通常，安装1/3T，对定1/3T，过程1/3T或综合考虑：
安装+对定2/3T第六章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页6.2工件的定位工件的定位夹具设计时，原则上应选择工艺基准为定位基准。
（一）
（一）六点定位原理六点定位原理由上述分析可以看出：
工件定位由上述分析可以看出：
工件定位采取适当约束措施，消除工件的六个自由度，实现工件定位。
长方体工件的定位长方体工件的定位圆盘工件的定位圆盘工件的定位轴类工件的定位轴类工件的定位返回返回工件的定位原理1自由物体：
在空间占有任意位置的物体，工件在未放入夹具前可以看作自由物体2六个自由度3定位支承点（约束点）如图4、六点定位原理六点定位原理任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度要确定其空间位置，就需要限制其6个自由度将6个支承抽象为6个“点”，采用6个按一定规则布置的约束点来限制工件的6个自由度，实现完全定位，称之为六点定位原理。
两点注意：
两点注意：
“点”的含义对自由度的限制，与实际接触点不同夹紧与定位概念分开根据加工精度要求，确定工件应该限制的自由度数目【例例1】：
在球面上加工平面：
如下图应限制球面上加工平面【例例2】球面上加工通孔：
如下图应限制球面上加工孔四.定位元件的选择
（一）平面定位元件（工件以平面定位）平面定位的主要形式是支承定位。
常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等1.主要支承
（1）固定支承（支承钉）：
支承钉的结构支承钉的定位2）支承板支承板的结构支承板的定位ZXYZXYZXYZXY平面定位的几种情况ZXYZXY
（2）可调支承：
可调支承的定位工作面可沿其轴线方向在一定范围内调节可调支承的结构形式（3）自位支承：
自位支承也称浮动支承，它的定位工件面的位置能随工件定位基准面的位置的变化而自动与之相适应。
自位支承的结构2辅助支承：
辅助支承是在工作定位以后才参与支承的，且在使用中不能破坏工件的原有定位。
所以，辅助支承不是定位元件，它不起定位作用，只起提高工件加工部位刚性和稳定性的作用。
A辅助支承的应用辅助支承的应用B辅助支承结构辅助支承的结构注：
注：
“辅助支承辅助支承”与与“可调支承可调支承”的区别：
的区别：
辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件，其高度是由工件确定的，因此它不起定位作用，但辅助支承锁紧后就成为固定支撑，能承受切削力。
（二）圆孔表面定位元件（工件以圆孔定位）工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。
常用定位元件是定位销和心轴。
定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。
1圆柱销圆柱销的结构2.菱形销菱形销的结构圆柱销的定位3.圆锥销圆锥销的结构圆锥销的定位4.定位心轴定位心轴定位心轴的结构定位心轴的定位工件以圆锥孔定位工件以圆锥孔定位时，所用定位元件为圆锥心轴或圆锥销。
圆锥心轴限制工件5个自由度，圆锥销限工件三个自由度圆锥心轴定位工件以圆锥孔定位情况（三）外圆表面定位元件（工件以外圆柱面定位）工件以外圆柱面定位两种形式：
定心定位和支承定位。
工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。
支承定位时用支承板、支承钉。
1）圆定位套）圆定位套工件外圆以套筒和锥套定位工件外圆以套筒定位情况2）支承板支承板对外圆柱面的定位就是平面与外圆母线的接触，长支承板或两个支承钉与外圆面接触，限制工件两个自由度，短支承板或支承钉与外圆柱面接触，限制一个自由度支承板对外圆定位3）V形块形块用于完整的外圆柱面和非完整的外圆柱面的定位，是外圆定位中最常用的定位元件。
V形块的结构形式V形块的定位V形块的特点形块的特点V形块对外圆柱面定位，形式上是支承定位（V形块两斜面于外圆柱面接触），但其实质是定心定位。
V形块能起对中作用，即工件轴心必处于V形块两斜面的对称中心平面之上可以用于非完整外圆的定位活动V形块常常起着定位和夹紧的双重作用（既是定位元件，又是夹紧元件）。
工件定位时的几种情况工件定位时的几种情况1、完全定位：
工件的6个自由度均被限制，称为完全定位2、不完全定位（部分定位）工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位。
不完全定位不等于定位不完全工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转的自由度无法被限制（即使被限制也无意义）。
例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴线的转动等。
工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。
如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，则只需限制3个自由度就够了。
3、欠定位、欠定位工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定位。
欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。
4、过定位（重复定位）、过定位（重复定位）过定位工件某一个自由度（或某几个自由度）被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。
过定位是否允许，要视具体情况而定：
1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。
有时还是必要的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。
2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。
措施：
1.改变定位元件的结构（长销改短销；短圆柱销改削边销）2.撤销重复限制自由度的定位元件3.提高位置精度六.定位分析方法1.分析思路：
（正向分析法、逆向分析法）2.分析步骤：
（总体分析法、分件分析法）返回返回第六章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页6.2.3定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算按定位基本原理进行夹具定位分析，是解决单个工件在夹具中占有准确加工位置的问题，要达到一批工件在夹具中都占有准确加工位置，必须对一批工件在夹具中定位时的定位误差进行分析计算，根据误差大小，决定该方案是否保证加工要求，从而证明该定位方案的可行性，并且根据定位误差的分析计算，找到影响定位误差的因素，从而找到减少定位误差和提高夹具工作精度的途径。
由次可见，分析计算定位误差是夹具设计中的一个重要环节。
第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续6.2.3定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算
（一）定位误差及其计算方法1定位误差：
用夹具装夹加工一批工件时，由于定位不准确引起该批工件在某加工精度参数（尺寸、位置）的加工误差，称为该加工精度参数的定位误差（简称定位误差）。
定位误差以其最大误差范围来计算，其值为设计基准（工序基准）在加工精度参数方向上的最大变动量。
定位误差用DW表示。
第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续6.2.3定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算2.2.定位误差产生的原因：
定位误差产生的原因：
1）基准不重合误差：
）基准不重合误差：
当定位基准和工序基准不重合时，工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位移量，用JB表示。
定位基准与工序基准之间必然存在一个联系尺寸L，称为定位尺寸，基准不重合误差JB就是定位尺寸的公差（即JB=定位基准至工序基准之间的尺寸公差）。
在设计夹具时，应尽量使两者重合。
【例例9】如下图，工件加工一个通槽，工件所要保证的加工尺寸为aa，因此设计夹具时只需要限制a所在方向的自由度,以C面为定位基准,工件以夹具定位加工，按调整法进行，刀具位置按对刀基准调整。
DW产生的原因：
a尺寸的工序基准是B，定位基准是C，两者是不重合的基本不重合误差产生原因Amin2La）b）LLaaBCAmin2）基准位移误差：
基准位移误差：
定位基准相对对刀基准的位置移动产生的定位误差称为基准位置误差，用JW表示。
基准位置误差与定位基准相对对刀基准的最大位置移动量密切相关。
【例例10】如下图为一套筒类零件放在水平心轴上定位而铣键槽的例子，加工时要保证尺寸b和h，b是由刀具本身的宽度尺寸决定，h则按心轴中心调整好铣刀的高度位置h1来保证。
套筒类零件加工键槽分析：
分析：
采用该定位方式，定位基准是工件内孔圆心，工序基准（设计基准为）工件下母线，对刀基准是定位心轴的圆心。
由于定位基准和工序基准不重合，因此存在基准不重合误差。
2）基准位移误差：
基准位移误差：
定位基准相对对刀基准的位置移动产生的定位误差称为基准位置误差，用JW表示。
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