机械工艺工件的装夹.ppt

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1、当用夹具装夹工件来对进行加工时，必须满足三个条件：,1、这批工件在夹具中占有正确的加工位置； 2、夹具安装在机床上应具有准确的位置； 3、刀具相对夹具应具有准确的位置。 这里涉及了三层关系： 工件相对夹具， 夹具相对于机床， 工件相对于机床。,工件的最终精度是由工件件相对于机床获得的。所以“定位”也涉及到三层关系： 工件在夹具上的定位； 夹具相对于机床的定位； 工件相对于机床的定位； 而工件相对于机床的定位是通过夹具来间接保证的。,工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力把工件固定，使工件在加工中保持在准确定位的位置上， 否则，在加工过程中因受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动，

2、破坏了原来的准确定位，无法保证加工要求。 这个过程称为夹紧。 这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。,装夹 = 定位 + 夹紧,定位：使工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。 夹紧：工件定位后对工件施加一定的外力，使工件在加工过程中保持定位后的正确位置不变动。,装夹方式,工件在机床上的装夹方式，取决于生产批量、工件大小及复杂程度、加工精度要求及定位的特点等。 主要装夹形式有三种： 直接找正装夹 划线找正装夹 夹具装夹,1）直接找正装夹,将工件装在机床上，然后按工件的某个（或某些）表面，用划针或用百分表等量具进行找正，以获得工件在机床上的正确位置。 直接找正装夹效率较低，但找正精度可以很高，适用于单

3、件小批生产或定位精度要求特别高的场合 。,2）划线找正装夹,这种装夹方法是按图纸要求在工件表面上事先划出位置线、加工线和找正线，装夹工件时，先按找正线找正工件的位置，然后夹紧工件。 划线找正装夹不需要专用设备，通用性好，但效率低，精度也不高，通常划线找正精度只能达到0.10.5mm。 此方法多用于单件小批生产中铸件的粗加工工序。,3）使用夹具装夹,使用夹具装夹，工件在夹具中可迅速而正确的定位和夹紧。 这种装夹方式效率高、定位精度好而可靠，还可以减轻工人的劳动强度和降低对工人技术水平的要求，因而广泛应用于各种生产类型。,效率低，找正精度 较高；适用单件小 批量中形状简单的 工件。,通用性好，但效

4、率 低，精度不高；适 用于单件小批量中 形状复杂的铸件。,操作简单，效率高， 容易保证加工精度， 适用于各种生产类型 。,装夹的方式,3.1 机床夹具的概述 （1）机床夹具的定义 在机床上加工工件时，为了在工件的某一部分加工出复合工艺规程要求的表面，加工前需要使工件在机床上占有正确的位置，即定位。 使工件在加工过程中始终保持在原先确定的位置上，即加紧。 在机床上使工件占有正确的加工位置并使其在加工过程中始终保持不变的工艺装备称为机床夹具。 （2）机床夹具的组成 由定位元件、夹紧装置、安装连接元件、导向元件、对刀元件和夹具体等几部分组成。, 定位元件 用于确定工件在夹具中的位置，使工件在加工是相

5、对刀具及运动轨迹有一个正确的位置。常用的定位元件有V形块、定位销、定位块等。 夹紧装置 用于保持工件在夹具中的既定位置。它通常包括夹紧元件（如压板、压块）、增力装置（如杠杆、螺旋、偏心轮）和动力源（如气缸、液压缸）等组成部分。 安装连接元件 用于确定夹具在机床上的位置，从而保证工件与机床之间的正确加工位置。 导向元件和对刀元件 a. 用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件，称为导向元件。 b. 用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。, 夹具体 是夹具的基础件，用来连接夹具上各个元件或装置，使之成为一个整体。 （3）机床夹具的作用与分类 机床夹具的作用 a.易于保证工件的

6、加工精度。 b.使用夹具可改变和扩大原机床的功能，实现“一机多用”。 c.使用夹具后，不仅省去划线找正等辅助时间，而且有时还可采用高效率的多件、多位、机动夹紧装置，缩短辅助时间，从而大大提高劳动生产率。 d.用夹具装夹工件方便、省力、安全。,e.在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显的降低生产成本。 机床夹具的分类 按使用机床类型分类，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他机床夹具等。 按驱动夹具的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具和自夹紧夹具等。 按其通用化程度，一般可分为通用

7、夹具、专用夹具、成组夹具以及组合夹具等。,a.通用夹具的结构、尺寸已规格化，且具有很大的通用性，无需调整或稍加调整就可装夹不同的工件。 b.专用夹具是针对某一工件的某一工序而专门设计和制造的。因为不考虑通用性，所以夹具可设计的结构紧凑，操作方便。 c.成组可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的，它是在加工某种工件后，经过调整或更换个别定位元件和夹紧元件，即可加工另外一种工件的夹具。 d.组合夹具是一种由一套标准元件组装而成的夹具。这种夹具用后可拆卸存放，当重新组装时有可循环使用。,3.2 工件的定位,3.2.1 六点定位原理 若要使工件在夹具中获得唯一确定的位置，就需要在夹具上合理

8、的设置相当于定位元件的六个支承点，使工件的定位基准与定位元件紧贴接触，即可消除工件的所有六个自由度，这就是工件的六点定位原理。 3.2.2 六点定位原理的应用 完全定位 工件的六个自由度全部被夹具中的定位原件所限制，而在夹具中占有完全确定的唯一位置，称为完全定位。 不完全定位 根据工件加工表面的不同加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。 欠定位 按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。 过定位 工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。,3.2.3 定位与夹紧的关系 定位与夹紧的任务是不同的，两者是不能互相取代。定位时，必须是工件的定位

9、基准紧贴在夹具的定位元件，否则不称其是定位，而夹紧则是工件不离开定位元件。,3.3 定位基准的选择原则,设计基准是在零件图上用以确定其他点、线、面位置的基准。它是标注尺寸的起点。 在零件加工、测量和装配过程中所用的基准，称为工艺基准。按用途可分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。 定位基准是在加工时，用以确定零件在机床夹具中的正确位置所采用的基准；它是工件与夹具定位元件直接接触的点、线、面。 工序基准是在工艺文件上用以标注被加工表面位置的基准。 测量基准是零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准；装配基准是装配时用以确定零件在机器中位置的基准。,3.3.1 粗定位基准选择 选择粗基

10、准时，必须要达到以下两个基本要求：其一，应保证所有的加工表面都有足够的加工余量；其二，应保证工件加工表面和不加工表面之间具有一定的位置精度。粗基准的选择原则如下： （1）互相位置要求原则 （2） 加工余量合理分配 （3） 重要表面原则 （4） 不重复使用原则 （5） 便于工件装夹原则,3.3.2 精基准的选择原则 （1） 基准重合原则 （2） 基准统一原则 （3） 自为基准原则 （4） 互为基准原则 （5） 便于装夹原则 如图1-16（a）所示零件，欲加工孔3，其设计基准是面2，要求保证尺寸A。在用调整法加工时，若以面1为定位基准见图1-16（b），则直接保证的尺寸是C，尺寸A是通过控制尺寸B

11、来间接保证的。因此，尺寸A的公差为：,由此可以看出，尺寸A的加工误差增加了一个从定位基准（面1）到设计基准（面2）之间尺寸B的误差，这个误差就是基准不重合误差。由于基准不重合误差的存在，只有提高本道工序尺寸C的加工精度，才能保证尺寸A的精度；当本道工序C的加工精度不能满足要求时，还需提高前道工序尺寸B的加工精度，这就增加了加工的难度。 若按1-16（c）所示面2定位，则符合基准重合原则，可以直接保证尺寸A的精度。 应用基准重合原则时，要具体情况分析。定位过程中产生的基准不重合误差，是在用夹具装夹、调整法加工批工件时产生的。若用试切法加工，设计要求的尺寸一般可直接测量，不存在基准不重合误差的问题

12、。在带有自动测量的数控机床上加时，可在工艺中安排坐标系检查工步，即每个零件加工前由CNC系统测量头检测设计基准并自动计算、修正坐标值，消除基准不重合误差。在这种情况下，可不必尊笔循基准重合原则。,3.4 常见定位方式及定位元件,（1）平面定位 工件以平面作为定位基准时，所用定位元件一般可分为“基本支承”和“辅助支承”两类。“基本支承”用来限制工件的自由度，具有独立定位的作用。“辅助支承”用来加强工件的支承刚性，不起限制工件自由度的作用。 基本支承 有固定、可调、自位三种型式，它们的尺寸结构已系列化、标准化，可在夹具设计手册中查用。 1）固定支承定位元件装在夹具上后，一般不再拆卸或调节，有支承钉

13、与支承板两种。 2）可调支承定位元件在定位过程中，支承钉的高度可根据需要调整 。 3）自位支承（浮动支承 ）定位元件在定位过程中，能自动调整位置。, 辅助支承 辅助支承用于提高工件装夹刚度和稳定性而不起定位作用。 (2) 外圆柱面定位 工件以外圆柱面作为定位基准时，常用V形块、半圆套、定位套、支承板、锥套和三爪自定心卡盘等定位元件作为中心定位方法。 （3） 圆孔定位 工件以圆孔定位时，常用的定位元件有定位销、圆柱心轴和圆锥销。 （4） 一面两孔定位 一面两孔定位是数控铣床加工过程中最常用的定位方式之一，即以工件上的一个较大平面和平面上相距较远的两个孔组合定位。,3.5 定位误差,在金属切削加工

14、过程中，能否保证工件的加工精度，取决于刀具与工件之间正确的互相位置，而影响这个正确位置关系的误差因素有以下几种： （1）定位误差 （2）加工过程误差（加工方法误差） （3）安装误差和调整误差 3.5.1定位误差的分析和计算方法 （1） 定位误差包括基准位移误差和基准不重合误差 基准位移误差 定位基准相对于其理想位置的最大变动量，称为基准位移误差。基准位移误差是由定位副的制造误差造成的。,当心轴水平放置时，工件在自重作用下与心轴固定单边接触见图1-32（b），此时基准位移误差为：,当心轴垂直放置时，工件与心轴任意边接触见图1-32（c），此时基准位移误差为：, 基准不重合误差 定位基准和工序基准

15、不重合而造成的加工误差，称为基准不重合误差 。,（2） 定位误差的计算方法 计算定位误差时，现分别计算出基准不重合误差 。和基准位移误差 ，然后根据具体情况按下述方法进行合成得到定位误差 。 当工序基准不在定位面上时, 当工序基准在定位面上时， 当基准位移和基准不重合引起的加工尺寸变化方向相同时，取“+”；反之取“-”。,(3) 几种典型定位方式的定位误差 工件以平面定位 定位基准位平面时，其定位误差主要是由基准不重合误差引起的，一般不计算基准位移误差。 工件以圆孔定位 工件以圆孔表面为定位基准时的定位误差，与工件圆孔的制造精度、定位元件的放置形式、工件圆孔与定位元件的配合性质和工序基准与定位

16、基准是否重合等因素密切相关。 工件以外圆在V形块上定位时的定位误差 铣削如图1-34（a）所示轴的键槽时，工件以外圆柱面在V形块上定位见图1-34（b），定位基准是工件外圆轴心线，因工件外圆柱面直径有制造误差，导致工件在垂直方向上的基准唯一误差为：, 工件以一面两孔定位时的定位误差 一面两孔定位时，定位误差主要是基准位移误差的计算，这时定位基准是两孔中心的连线，限位基准是两销中心的连线。基准位移误差有移动和转动两种可能。,3.6 工件的夹紧,3.6.1 夹紧装置的组成和基本要求 （1）夹紧装置由力源装置、中间传力结构、夹紧元件与夹紧机构组成。 力源装置 力源装置是产生夹紧作用力的装置。 中间传

17、力结构 中间传力结构是介于力源和夹紧元件之间的中间机构。它把力源装置的夹紧作用力传递给夹紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工件的夹紧。 夹紧元件与夹紧机构 夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件，通过它和工件受压面的直接接触而完成夹紧动作；对于手动夹紧装置来说，夹紧机构则由中间传力机构和夹紧元件所组成。,（2） 夹紧装置具备的基本要求 加紧过程可靠，不改变工件定位后所占据的正确位置。 夹紧力的大小适当，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。 结构性好，夹紧装置的结构力求简单、紧凑，便于制造和维修。 （3）夹紧力方向和作用点的选择

18、夹紧力应朝向主要定位基准。 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，并靠近支承元件的几何中心。, 夹紧力方向应有利于减小夹紧力大小。 夹紧力的方向和作用点应施加在工件刚性较好的方向和部位。 夹紧力作用点应尽量靠近工件加工表面。,3.7 机床典型夹具简介,3.7.1 车床夹具 （1）三爪自定心卡盘 三爪自定心卡盘时车床上最常见的自定心夹具。,（2）四爪单动卡盘 四爪单动卡盘也是车床上最常见的夹具，它适用于装夹形状不规则或大型的工件，夹紧力较大，装夹精度较高，不受卡爪磨损的影响，但装夹不如三爪自定心卡盘方便。,3.7.2 铣床夹具 斜楔夹紧是其中最基本的形式，螺旋、偏心等机构是斜楔夹紧机构的演变形式。 （1）斜楔夹紧机构 采用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧机构，称为斜楔夹紧机构。 （2）螺旋夹紧机构 采用螺旋直接夹紧或采用螺旋与其他元件组合实现夹紧的机构，称为螺旋夹紧机构。 （3）偏心夹紧机构 用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。常用的偏心件有圆偏心轮、偏心轴和偏心叉。,