机械加工工艺设计：工件的装夹和数控夹具的选用.ppt

1、2022/11/41第二章数控机床工件装夹及夹具选用q工件在夹具中的装夹与定位q常用定位元件及定位方式q定位误差分析q机床夹具概述q工件的夹紧q数控夹具的选用q通用夹具的选用q课堂讨论q专用夹具2022/11/42第二章数控机床工件装夹及夹具选用工件装夹的方法找正法划线找正法划线找正法划线找正法划线找正法图图2-3 2-3 被加工零件被加工零件直接找正法直接找正法直接找正法直接找正法用夹具装夹2022/11/43第二章数控机床工件装夹及夹具选用工件在夹具中的定位夹紧夹紧定位使工件相对于机床及刀使工件相对于机床及刀使工件相对于机床及刀使工件相对于机床及刀具处于正确的位置具处于正确的位置具处于正确

2、的位置具处于正确的位置在机械加工中，要求加工出来的表面，对加工件的其它表面保持规定的位置尺寸。因为加工表面是由切削刀具和机床的综合运动所造成，所以在加工时，必须使加工件上的规定表面（线、点）对刀具和机床保持正确的位置才能加工出合格的产品工件：在加工中保持这一正工件：在加工中保持这一正确位置不变确位置不变2022/11/44第二章数控机床工件装夹及夹具选用工件定位基本原理六点定位原则六点定位原则六点定位原则六点定位原则任何一个自由刚体，在空间均有六个自由度，即沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的移动和绕此三坐标轴的转动。工件定位的实质就是限制工件的自由度基准轴第二定位基准面第三定位基准面基准轴主定位

3、基准面基准轴工件定位时，用合理分布的六个支承点与工件的定位基准相接触来限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定位原则”。六点定位原则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件 工件在夹具中的定位使工件在夹具中获得惟一确定的位置；使工件的定位基准与定位元件紧贴接触。2022/11/45第二章数控机床工件装夹及夹具选用工件完全定位不完全定位在夹具中限制工件的自由度欠定位过定位加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位在满足加工要求的前提下，工件的六个自由度没有被完全限制的现象根据加工要求应该限制的自由度而没有限制

4、的现象工件的某个自由度被重复限制的现象称为过定位工件在夹具中的定位例 图2-62022/11/462022/11/46第二章数控机床工件装夹及夹具选用常用定位元件及定位方式以平面定位以平面定位A型用于精基准，B型用于粗基准，C型用于侧面定位。支承钉与夹具孔的配合为H7/r6或H7/n6。若支承钉需经常更换时可加衬套，其外径与夹具体孔的配合亦为H7/r6或H7/n6，内径与支承钉的配合为H7/js6。使用几个A型支承钉时，装配后应磨平工作表面，以保证等高性支承钉适用于精基准。A型用于侧面和顶面定位，B型用于底面定位。支承板用螺钉紧固在夹具体上。若受力较大或支承板有移动趋势时，应增加圆锥销或将支承

5、板嵌入夹具体槽内。采用两个以上支承板定位时，装配后应磨平工作表面，以保证等高性支承板固固定定支支承承常见定位元件及限常见定位元件及限制的自由度制的自由度2022/11/472022/11/47第二章数控机床工件装夹及夹具选用以平面定位以平面定位适用于毛坯（如铸件）分批制造，其形状和尺寸变化较大的粗基准定位。亦可用于同一夹具加工形状相同而尺寸不同的工件，或用于专用可调整夹具和成组夹具中。在一批工件加工前调整一次，调整后用锁紧螺母锁紧可调支承支承本身在定位过程中所处的位置，随工件定位基准面位置的变化而自动与之适应，其作用相当于一个固定支承，只限制一个自由度。由于增加了与定位基准面接触的点数，故可提

6、高工件的安装刚性和稳定性。适用于工件以粗基准定位或刚性不足的场合自位支承常用定位元件及定位方式2022/11/482022/11/48第二章数控机床工件装夹及夹具选用可调支承可调支承应用实例应用实例常用定位元件及定位方式2022/11/492022/11/49第二章数控机床工件装夹及夹具选用以平面定位以平面定位旨在提高工件的装夹刚性和定位的稳定性，并不起消除自由度的作用。使用时必须逐个工件进行调整，以适应工件支承表面的位置变化结构简单，但效率较低螺旋式辅助支承支承销的高度高于主要支承，当工件装夹在主要支承上后，支承销被工件定位基准面压下，并与其他主要支承一起与工件定位基准面保持接触，然后锁紧。

7、适用于工件重量较轻，垂直作用的切削负荷较小的场合自位螺旋式辅助支承常用定位元件及定位方式2022/11/4102022/11/410第二章数控机床工件装夹及夹具选用以圆柱孔定位当工作部分直径D1时，心轴的工作部分应稍带锥度，直径D1按r6制造，其基本尺寸为孔的最大极限尺寸；直径D2按r6制造，其基本尺寸为基准孔的最小极限尺寸。心轴上的凹槽供车削工件端面时退刀用。这种心轴制造简便，定心准确，但装卸工件不便，且易损伤工件定位孔。多用于定心精度要求较高的场合；图c为花键心轴，用于以花键孔为定位基准的工件定位心轴常用定位元件及定位方式2022/11/4122022/11/412第二章数控机床工件装夹及

8、夹具选用以外圆柱面定位对中性好，能使工件的定位基准轴线在V形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响，并且安装方便。可用于粗、精基准活动V型块固定V型块用于定位夹紧机构中，起消除一个自由度的作用常用定位元件及定位方式2022/11/4132022/11/413第二章数控机床工件装夹及夹具选用活动V型块应用实例常用定位元件及定位方式2022/11/4142022/11/414第二章数控机床工件装夹及夹具选用以外圆柱面定位图a中外圆柱面为第二定位基准；图b中外圆柱面为主定位基准；图c中定位元件为半圆形衬套，上半圆起夹紧作用，下半圆孔的最小直径应取工件定位基准外圆的最大直径。适用于大型轴类

9、零件定位套常用定位元件及定位方式2022/11/4152022/11/415第二章数控机床工件装夹及夹具选用常用定位元件及定位方式连杆盖工序图一面两孔定位应用实例一面两孔定位组合定位方式2022/11/416第二章数控机床工件装夹及夹具选用定位误差分析定位误差：因工件定位而产生的工序基准在工序尺寸上的最大变动量 定位误差的组成基准不重合误差 基准位移误差定位基准与工序基准不重合引起的误差定位基准与限位基准不重合引起的误差大小等于定位基准与工序基准之间的尺寸公差 由于定位基面和限位基面的制造公差和间隙造成的2022/11/417第二章数控机床工件装夹及夹具选用定位误差分析定位误差：定位误差：定位

10、误差：定位误差：指一批工件在夹具中的位置不一致而指一批工件在夹具中的位置不一致而指一批工件在夹具中的位置不一致而指一批工件在夹具中的位置不一致而引起的误差。用引起的误差。用引起的误差。用引起的误差。用D D表示。表示。表示。表示。误差产生原因：误差产生原因：误差产生原因：误差产生原因：基准不重合误差基准不重合误差基准不重合误差基准不重合误差B B与基准位移误与基准位移误与基准位移误与基准位移误差差差差Y Y定位误差的计算：定位误差的计算：定位误差的计算：定位误差的计算：D=D=BBY Y当工件以平面定位时当工件以平面定位时当工件以平面定位时当工件以平面定位时:D=D=B B，（，（，（，（Y=

11、0Y=0）当工件以内孔定位时当工件以内孔定位时当工件以内孔定位时当工件以内孔定位时:Y=1/2Y=1/2（D+D+d d）当当当当工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位时时时时:Y=0.707Y=0.707 D D（9090V V型块定位）型块定位）型块定位）型块定位）2022/11/418第二章数控机床工件装夹及夹具选用例例：用=90的V形块定位铣轴上键槽，计算定位误差；若不考虑其它误差，判断其加工精度能否满足加工要求？解：=0.207 =0.2070.12=0.025 为0.025，远小于工件尺寸公差0.25，所以能够满足加工要求 定位误差计算实例定位误差

12、分析2022/11/419第二章数控机床工件装夹及夹具选用 在机械制造中，为完成需要的加工工序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具。利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废品；可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。机床夹具组成2022/11/420第二章数控机床工件装夹及夹具选用机床夹具组成夹具的组成 定位装置 夹紧装置 夹具体其它装置或元件作用是使工件在夹具中占据正确的位置作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工

13、过程中受到外力作用时不离开已经占据的正确位置将夹具上的所有组成部分，联接成为一个整体的基础件包含对刀元件、导向元件、分度装置、连接元件等2022/11/421第二章数控机床工件装夹及夹具选用夹紧过程可靠夹紧力大小适当 结构性好不改变工件定位后所占据的正确位置。既要保证工件在加工过程中其位置稳定不变、振动小，又要使工件不会产生过大的夹紧变形。操作简单、方便、省力、安全。夹紧装置的结构力求简单、紧凑，便于制造和维修。操作性好工件的夹紧夹紧装置应满足的要求2022/11/422第二章数控机床工件装夹及夹具选用工件的夹紧夹紧力的确定方向作力点大小l夹紧力方向有助于减小夹紧力大小l夹紧力应指向主要定位面

14、l落在支承范围内；l落在工件刚性较好的方向或部位；l靠近加工表面主要根据切削力大小，由计算法或类比法确定2022/11/423第二章数控机床工件装夹及夹具选用基本夹紧机构斜楔夹紧机构 偏心夹紧机构 定心：位于中心、对中用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。螺旋夹紧机构 特点：夹紧力小，费时组合单螺旋夹紧机构 螺旋压板夹紧机构 特点：动作慢，费时特点：夹紧力可靠，应用广泛定心夹紧机构 工件的夹紧2022/11/424第二章数控机床工件装夹及夹具选用机床夹具分类夹具的夹具的分分分分类类类类通通通通用用用用夹夹夹夹具具具具可可可可调调调调夹夹夹夹具具具具专专专专用用用用夹夹夹夹具具具具组组组组合合合合夹

15、夹夹夹具具具具成成成成组组组组夹夹夹夹具具具具按用途分类按用途分类按用途分类按用途分类2022/11/425第二章数控机床工件装夹及夹具选用机床夹具分类夹具的夹具的分分分分类类类类手手手手动动动动夹夹夹夹具具具具液液液液压压压压夹夹夹夹具具具具气气气气动动动动夹夹夹夹具具具具电电电电动动动动夹夹夹夹具具具具磁磁磁磁力力力力夹夹夹夹具具具具按动力源分类按动力源分类按动力源分类按动力源分类2022/11/426第二章数控机床工件装夹及夹具选用机 床 夹 具 分 类车车车车床床床床夹夹夹夹具具具具钻钻钻钻床床床床夹夹夹夹具具具具铣铣铣铣床床床床夹夹夹夹具具具具镗镗镗镗床床床床夹夹夹夹具具具具磨磨磨磨

16、床床床床夹夹夹夹具具具具按适用机床分类按适用机床分类按适用机床分类按适用机床分类夹具的夹具的分分分分类类类类2022/11/427第二章数控机床工件装夹及夹具选用 通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具主要用于单件小批生产通用具夹的选用2022/11/428第二章数控机床工件装夹及夹具选用 液压 三爪卡盘：用于回转工件的自动装卡 四爪单动卡盘：用于非回转体或偏心件的装卡卡盘的夹紧过程通用具夹的选用2022/11/429第二章数控机床工件装夹及夹具选用工件在平口钳工件在平口钳上的夹紧上的夹紧 平口钳分固定侧与活动侧，固定侧与底面作为定位面，活动侧用于夹紧通用具夹的选用2022/11/430第二章数控机床工件装夹及夹具选用 正弦平口钳，通过钳身上的孔及滑槽来改变角度，可用于斜面零件的装夹通用具夹的选用2022/11/431第二章数控机床工件装夹及夹具选用平口钳可选附件平口钳可选附件通用具夹的选用2022/11/432第二章数控机床工件装夹及夹具选用通用夹具的装通用夹具的装卡过程卡过程通用具夹的选用202