第五章 夹具设计的基本原理
D 1 min d 1 max
△1
2
A
D 2 min d 2 max
B E C O 2 O 2'
△2
2
L- △Lx △L g △Lx L+△L g
干涉最容易发生在: 工件两孔的直径最小:D1min, D2min 夹具两销的直径最大:d1max, d2max 且销距与孔距偏差向相反方向。 如: 工件两孔的孔距最大:L+ Lg,而夹具两销的销距最小: L- Lx 工件两孔顺利装到销上的条件: 工件两孔与顺利装到夹具两销上的最小间隙为: △1 = D1min - d1max △2 = D2min - d2max
(5)随行夹具:切削加工中 隨帶安裝好的工件在各工位間 被自動運送轉移的機床夾具。 隨行夾具主要是在自動生產線 ﹑加工中心中、柔性生产 线。
三、机床夹具的组成
1、机床夹具
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 刀具有个正确的位置, 并在加工过程中保持 这个位置不变。
d.主要结构参数:
V形块已标准化,绘制V形块工作图时,可不绘制图
形,但应注明尺寸C、H、h
尺寸h:h≤0.5D用于大
C
直径定位
h≤1.2D 用于小直径定
a
D
位
H:用于检验V形块精度
h
H
H+D/2
2.定位套筒及剖分套筒 定位套筒
特点:
①元件结构简单,定心精度不变;
②当工件外圆与定位圆孔配合较松时,易使工件倾斜,
(a )
(b )
(c )
(d)
定 位 销
另外还有一种定位销:圆锥销 特点:定心好,轴向定位精度不高,常用于浮动定位中
削边销
圆锥销
2.刚性心轴 根据工件的形状和用途的不同,定位心轴的 结论形式很多,常用的有下列几种形式:
a.带小锥度的心轴(1/5000~1/1000):限5个自 由度,定心精度高,可达0.005~0.01mm,但轴向 位移大,传递扭矩小,使用于精加工中。 b.圆柱形心轴:工件与心轴定位部分为过盈配合采 用r6、s6配合,轴向位置较固定(通过限位套)前 编加有导向部分,与工件为间隙配合的保证工件用 手能自由套入。
④ 方便安装:如侧面支承板取代两支承钉,可避免
长死。
(a)
(b) 不宜用三个钉支承定位的情况
c. 材料:
①D≤12的支承钉和小型支承板,用较好的T7A钢, 淬硬HRC60-64 ②对D>12的支承钉和大型支承板,一般用20#钢 渗碳淬火,渗碳深度为0.8~1.2mm,硬度至
HRC60~64
d.注意:
(3)自位支承 (浮力支承)
(a)
1
2
3
(b)
(c)
自 位 支 承
特点:有定位元件有多个工作点与工件接触,定 位元件在定位过程中 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,因此,只限制一个自由度。由于增加了与工
件定位基准面接触的点数,故可提高工件的安装刚
性,适用于以粗基准定位,刚性不足或不连续表面的
(2)专用夹具:指的是专为某一工件的某道工序而
设计制造夹具,这种夹具“刚性”大,即当产品变换
或工序内容变更后,往住无法使用。因此适用于产品
固定、工艺相对稳定、批量大的加工过程。
(3)可调夹具:
是指经调整或更换 个别元件,即可加 工多种工件的夹具。 这种夹具主要用了 加工形状相似,尺 寸相近的工件的加 工。
1.以轴心线平行的两孔定位(一面两孔)
工件以两
孔定位的方式,
在生产中普遍
用于箱体类大、
中型零件的加 工中,如机床 主轴箱、发动 机机体。
以一面两孔定位
用箱体的两孔及平面定位的分析
若以两个圆柱销作定位件时,常会产生过定位现 象,造成后果:工件可能无法安装。
L±△L g △1 △2
2
△ D 1+0 D -△ d d 1 -△ d
定位设计时应做的工作及步骤:
A)根据加工零件的工序要求合理布置支承点
B)正确考虑定位方法 C)选用恰当的定位元件
一、常用定位方式与定位元件
工件常用定位表面
以平面定位
以内孔定位
以外圆表面定位
以平面定位
基本支承
固定支承 支承钉、支承板 可调支承 自位支承
辅助支承
基本支承:限制自由度,真正起定位作用
2、机床夹具的组成 (1).定位元件:确定工件在夹具中位置的元件。 (2).导向元件:用以引导刀具或调整刀具相对于夹具
的位置。如:钻套、对刀块。 (4).连接元件:用以确定夹具在机床上的位置并与机
床相连接。 (5).夹具件:基础件,用于安装其它元件,形成整体 (4).其它辅件:夹紧用的扳手,操作手柄,分度机构 等。
二、机床夹具的分类 1、分类方法:
1)按夹具的应用范围:通用夹具、专用夹具、可调夹
具、组合夹具、随行夹具;
2)按加工类型:车床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨
床夹具、数控机床夹具等; 3)按夹紧力来源:手动夹具、气动夹具、液压夹具、 电磁夹具、真空夹具。
机床夹具通常按夹具的应用范围进行。
(1)通用夹具:指已标准化,通用化好,可用于加工 同一类型,不同尺寸工件加工的夹具。 如:三爪长盘、四爪长盘、平口 钳、回转工作台、万能分度头、磁铁 吸盘。 适用场合:广泛用于单件,小批 量生产中。
销孔(有定位销孔和安装
孔)
b.特点:
①对中性好(水平方向) ②所定位的水平轴中心位置(垂直方向),随V形块 夹角 及工件直径的误差而发生变化 ③V形块装在夹具体C时,除用螺钉紧固外,还要加装
定位销
c. 材料:
20钢, 热处理:渗碳深度0.8-1.2mm, 淬硬HRC6064,大型V形块,可用铸铁在支承面C镶以碎硬耐磨 的钢板
做成削边销,这样在此连心线方向上获得间隙补偿; 能使工件两孔与两销顺利安装且使定位较准确。 比较:方法1简单,但增大转角误差。 方法2更为科学。
削边销的宽度计算 削边销的宽度计算,应考虑在图纸规定公差范围 内的任一工件,都能保证装到夹具的两定位销上,这 要分析可能出定位
干涉的极限情况。 图中为工件装在夹具 上的一种极限位置, 这时为:(O1为孔1 及销1的中心;O2为 销2的中心,O2 ’为销 2的中心)
基准定位中,一个支承板的作用,相当于两个支承
钉,消除两个自由度。
a.结构形式及应用场合:
A型 制造简单,常用于底面定位
B型
切有斜槽,易于清屑,常用于侧面定位
A 型
B 型
支承板
b.应用场合:用于难以用支承钉布置成合适的、
稳定的定位中。
① 工件刚度不足,定位面又小,并且切削力不能恰好
作用在支承上。图(a) ② 薄板上钻孔,支随钉使工件变形。图(b) ③ 承受较大力的场合,保护精加工表面。
可考虑利用套筒内孔及端面一起定位;
③当端面大时,定位孔应短些,以避免产生过定位。
定位套与夹具体配合:
①小:H7/r6或H7/s6 较紧
②大:N7/R6或H7/js6 较
松,装入后再用螺钉拧紧 剖分套筒
主要用于大型轴类零件
的精密轴经定位,以便于安 装。结构:下半孔起定位作 用上半孔起夹紧作用
剖分套筒
支 承 钉
b.支承钉尾部与基体孔的配合: 过盈配合:H7/r6 或H7/n6 加中间套(可换):套与夹具体上孔为过盈配合, 套与支承钉尾部可选过渡配合H7/js6
c.支承钉布置原则:
三点:组成的平面面积尽可能大
二点:距离尽可能长
一点:应与切削力方向对应
②支承板
用于较大已加工平面的定位,所以常出现在精
c.心轴:工件与心轴为间隙配合,心轴采用h6、 g6、f7制造,同心度不高,装卸方便,端部夹紧。
d.花键心轴
3.内圆定心夹紧机构 用于内孔的定心夹紧机构,其作用原理与 外圆定位时是一样的。区别仅在于孔定位时, 支承等速远离中心移动,与工件孔表面接触。
孔用涨紧套
(四)工件以组合表面定位 以上所述的定位方法,全指工件以单一表面定位。 实际上,零件往往是以几个表面同时定位的,例如:用 两个平行孔、两个平行阶梯表面、阶梯轴的两个外圆 等等,这都称为“工件以组合表面定位”。 工件以组合表面定位时,几个定位表面间的相互 位置,总是具有一定的误差,若将所有的支承元件都 做成固定的,工件将不能正确定位甚至无法定位。因 而,在组合表面定位时,必须将其中的一个(或几个) 支承做成浮动的,或虽是固定的,但能补偿其定位面 间的误差。
③推引式:适用于工件较重,切削负荷时,常用的有V形块、定位套筒
及剖分套筒、自动定心机构(三爪长盘、弹簧夹头、
锥孔、自动定心夹头) 1. V形块 V形块的定位情况:
a. V形块结构:(已标准
化)
①а常取90°或120°
②工艺槽:降低应力集
中,便于v形工作面加工。 ③支承面和底面精度要 求较高 ④安装时,需采用定位
3.外圆定心夹紧机构
(三)工件以内孔定位 工件以内孔定位时,常用的有:定位销、定位心 轴、自动定心机构(如三爪卡盘、弹簧心轴等〕。
1.定位销:通常结合端面定位 结构形式: a. d<10 d太小,不宜开退刀槽,轴肩下埋; b. d>10 带有台肩,端面定位可避免夹具体磨损; c. d>16 凸肩与退刀槽合二为一; d. 可换式:用于大量生产中,易于更换,更换时为避 免 破坏夹具体加上衬套,定位销与衬套配合H7/js6、 H7/n7
定位。
注意:设计自位支承时,应考虑可动部分有足 够的摆动余动。
2、辅助支承 a. 特点:根据六点定位原理,工件定位原理,
工件定位夹紧后,若工件刚性很差,在切削力和