工件在夹具中的定位与夹紧
1)选择不加工面为粗基准 2)合理分配加工余量的原则 3)便于工件装夹原则 4)同方向上粗基准不得重复使用
(3)精基准的选择
主要应保证加工精度和装夹方便
选择精基准一般应遵循以下原则:
1)基准重合原则
设计(工序)与定位
2)基准统一原则
各工序的基准相同
3)互为基准原则
两表面位置精度高
4)自为基准原则
加工余量小而均匀
考虑定位方案时,先分析必须消除哪些自由度, 再以相应定位点去限制。
(3)欠定位与过定位
工件应限制的自由度未被限制的定位,为欠定位, 在实际生产中是绝对不允许的。
工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的 定位称为过定位或重复定位。一般来说也是不合 理的。
过定位造成的后果: (1)使工件或夹具元件变形,引起加工误差; (2)使部分工件不能安装,产生定位干涉(如一面两销)
六点定位原理。
实际中一个定位元件可体现一个或多个支承点, 视具体工作方式及其与工件接触范围大小而定
定位与夹紧的区别: 定位是使工件占有一个正 确的位置,夹紧是使工件保持这个正确位置。
(2)完全定位与不完全定位 工件的六个自由度被完全限制的定位称完全定位, 允许少于六点的定位称为不完全定位。 都是合理的定位方式。
(2)夹紧力作用点的确定 1)夹紧力应作用在刚度较好部位
2)夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件
形成的支承面内
3)夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面
(3)夹紧力大小的估算
夹紧力的大小根据切削力、工件重力的 大小、方向和相互位置关系具体计算,并 乘以安全系数K ,一般精加工K =1.5~2, 粗加工K = 2.5~3。
向上的变动量。由工件定位面和夹具定位元件的制造误差 以及两者之间的间隙所引起。
常见定位方式定位误差计算 (1) 以平面定位时的定位误差计算
平面度误差很小,定位副制造不准确误差可忽略,所 以定位误差主要由基准不重合引起。
(2)以圆孔定位时的定位误差计算
① 工件孔与定位心轴无间隙配合,不存在定位副制造 不准确误差,定位精度较高。
(1) 工件以平面定位 1) 固定支承(支承钉、支承板)
1) 固定支承(支承钉、支承板)
2) 可调支承 多用于毛面定位,每批调整一次,以补偿各批 毛坯误差
3) 自位支承
支承本身可 随工件定位 基准面的变 化而自动适 应,一般只 限制一个自 由度,即一 点定位。
4) 辅助支承 在工件定位后才参与支承的元件,不限制自由度, 主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。
以斜楔为研究对象,夹紧时 根据静力平衡原理,有
FQ = F1+ FRX F1 = FJ tanΦ1 FRX = FJ tan(α+Φ2) FJ = FQ / [tanΦ1+tan(α+Φ2)]
设Φ1 =Φ2 =Φ,当α≤10°,
可用下式近似计算 FJ = FQ / ( tanα+2Φ)
斜楔夹紧的特点:
5. 定位误差的分析计算
定位误差概念
指一批工件在夹具中定位时,工件的设计基准(或工序
基准)在加工尺寸方向上的最大变动量,以△dw 表示。
成批加工工件时,夹具相对机床的位置及切削运动 的行程调定后不再变动,可认为加工面的位置是固定的。 但因一批工件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上 均存在差异,所以定位后各表面有不同的位置变动。
4)圆偏心的夹紧行程
确定夹紧行程hPE需考虑如下因素: 夹紧工件尺寸公差、装卸间隙、夹紧变形及 磨损贮备量等
hPE≥T+Δ间+ Δ贮 偏心距e为 e = hPE / (cosγP - cosγE )
若取P点左右各45°圆弧作为工作段,则
e = hPE / (cos 45° - cos 135°) = hPE / 1.1414
2)螺旋定心夹紧机构
3)联动夹紧机构
4)多件夹紧机构
(5)夹紧动力装置
气动、液压、电磁、真空等 气—液压组合夹紧
3.3 夹具的连接元件、对刀装置和引导元 件 1. 连接元件
2. 对刀装置
3. 引导元件
3.4 常见机床夹具
1. 钻床夹具
2 铣床夹具
3 车床夹具
4 成组夹具
δ工件≥Δ夹具+Δ加工
制订夹具公差时,应保证夹具的定位、制造和调整误差 的总和不超过零件公差的三分之一。
3.2 工件的夹紧 1.夹紧装置的组成及基本要求 组 (1)力源装置 成 (2)中间传力机构
(3)夹紧元件 1)改变作用力的方向;
作 2)改变作用力的大小; 用 3)使夹紧实现自锁。
基 1)夹紧时不破坏工件定位后的正确位置; 稳
④ 工件孔与垂直放置的心轴间隙配合
△jw =TD + Td + Xmin
(3)以外圆定位时的定位误差计算
工件在V形块上定位
④③②①定位工误序差尺分寸析以:H321标注,其定位误差为:
a)Δ定d321位=BAO误1BA差O22Δ==dOAO随121OB毛C21-坯+OO2误C1O差2T-OAd 的21OB增12 大而增大;
第3章
工件在夹具中的 定位与夹紧
3.1 工件的定位 3.2 工件的夹紧 3.3 夹具的连接元件、对刀装置和引导元件 3.4 常见机床夹具
3.1 工件的定位
工件定位目的:使同批工件在机床或夹具上有正确位置
1. 工件的定位方法
(1)直接找正定位
效率低,适于单件小批生产和定位精度要求较高的情况
(2)划线找正定位
△jw= O1Omax- O1Omin=(TD + Td) /2
③ 工件进行回转加工
A
孔 Dmax=D+TD Dmin=D
轴 dmax=d dmin=d- Td
影响同轴度的基准 位移误差为:
△jw= O1Omax
= OA-O1A =(D+TD)/2-(d- Td) /2 = (TD + Td + Xmin) /2
圆偏心轮夹紧力小,行程小,自锁性不太好,用于 切削力小,无振动,工件尺寸公差不大的场合。
(3)螺旋夹紧机构
螺旋夹紧特点: 1)结构简单,自锁性好,夹紧可靠; 2)扩力比约为80,远比斜楔夹紧力大; 3)夹紧行程不受限制; 4)夹紧动作慢,辅助时间长,效率低
(4)其它夹紧机构 1)螺旋压板夹紧机构
b) c)
定定位位=误误d差2差d-2TΔΔ+sdddinT1与随+2αd2工VT2s形d-序ins1块iα尺dn21-2α夹寸T2-角d标-dsαi-2注nT1增2dαd方2大=式=而T有2减Td2关d小s,si,in1n1Δαα但2d22 稳>-+定Δ11d性1 >变Δ差d3;
(4)以一面两销定位时的定位误差计算
在Y方向偏心在直径为△②dw2增,大△孔dw(2 =销TD)2 中+ T心d2距+ X2 min
保证加工精度实现的条件
若规定工件的加工允差为δ工件,以Δ夹具表示与采用 夹具有关的误差,以Δ加工表示除夹具外与工艺系统其它
因素(如机床误差、刀具误差、受力受热变形等)有关 的加工误差,为保证工件的加工精度要求,必须满足误 差计算不等式 :
升角为为0, P处升角最大。
2)圆偏心夹紧的自锁条件
P点夹紧时能自锁,则可保证其余各点均可自锁
自锁条件 αp ≤ Φ1+Φ2
tanαp=2e/D≈αp 为安全起见取Φ1 =0
2e/D ≤Φ2≈μ2, 取μ2=0.1~0.15, D/e≥14~20自锁, D/e叫偏心轮的偏心特性,表示偏心轮的工作 可靠性
过定位一般是不允许的,但在精加工时也可看到。
消除过定位及其干涉的途径:
1. 改变定位元件结构,消除对自由度的重复 限制,如长销改成短销;
2. 提高工件定位基面之间的位置精度,提高 夹具定位元件之间的位置精度,减少或消 除过定位引起的干涉,精加工时可增加刚 度和定位稳定性。
3. 常见定位方法与定位元件
3)圆偏心夹紧的夹紧力
3)圆偏心夹紧的夹紧力
M=P l =Q1ρ 或Q1= P l /ρ 因为αp很小, Q1≈Q1cosαp= FQ
根据斜楔夹紧原理,得P点产生的夹紧力为 Q=FJ =P l /〔ρ(tanΦ1+tan(αp+Φ2))〕
一般取 l =(2~2.5)D, ρ ≈ D /2 扩力比约为12~13
3.常用夹紧机构
(1)斜楔夹紧机构
夹紧力FQ去除,斜楔受到F1、
FRX作用,要能自锁,必须满 足下式 F1 >FRX
F1 = FJ tanΦ1 FRX = FJ tan(α-Φ2) tanΦ1 > tan(α-Φ2) 即 Φ1 > (α -Φ2) 或 α<Φ1 +Φ2 一般Φ1 =Φ2 =Φ =5~7°, 故当α<10~14°时自锁, 一般取α=6~8°
1)有增力作用,扩力比 i = FJ / FQ ,约等于3; 2)夹紧行程小,h/s =tanα,故 h 远小于 s ; 3)结构简单,但操作不方便。
主要用于机动夹紧,且毛坯质量较高的场合。
(2)偏心夹紧机构
常见的偏心轮—压板夹紧机构
1)圆偏心夹紧原理及其几何特性
偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧,但各点升角不等, M、N处
5 组合夹具
6 随行夹具
② 工件单向靠紧定位,如定位心轴水平放置,或在夹 紧力作用下单向推移工件靠紧定位。
定位心轴水平放置
单向推移工件靠紧定位
A
孔 Dmax=D+TD Dmin=D
轴 dmax=d dmin=d- Td
O1Omax= OA-O1A=(D+TD)/2-(d- Td) /2 O1Omin= D/2-d/2 因基准位移造成的加工误差为:
本 2)夹紧力大小要适当;
牢
要 3)夹紧动作要迅速、可靠;