《《机械加工技术》配套教案：项目02夹具.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《机械加工技术》配套教案：项目02夹具.docx（20页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、项目二夹具一、教学目标任务1机床夹具综述1 .了解夹具的概念。2 .熟悉常用夹具的作用和使用方法。3 .掌握机床夹具的分类。4 .熟悉机床夹具的组成。5 . 了解各类机床夹具的结构、功能及工作原理”任务2夹具的定位原理L 了解自由度的概念。2 .掌握六位定位原则和分类方法。3 .掌握选择定位基准的基本原则。任务3定位方法与定位元件L熟悉定位元件的基本要求。4 .了解定位方式的种类。5 .掌握常用定位元件的选用方法。任务4定位误差分析与夹紧装置L熟悉定位误差产生的原因，掌握定位误差的计算方法。6 .掌握夹紧装置的概念、组成。7 .了解常用的典型夹紧机构。任务5分度装置与夹具体1.熟悉分度装置的基
2、本结构和分度对定机构。2,了解分度对定机构，掌握对定机构的控制原理。3.掌握模具夹的铸造结构、锻造结构、焊接结构、装配结构以及选用标准。二、课时分配本章共5个任务，本章安排6课时。三、教学重点我们通过本项目的实施，熟悉常用夹具的作用和使用方法。熟悉机床夹具的组成。了解 自由度的概念。熟悉定位元件的基本要求。熟悉定位误差产生的原因，掌握定位误差的计算 方法。熟悉分度装置的基本结构和分度对定机构。四、教学难点1 .掌握机床夹具的分类。2 .掌握六位定位原则和分类方法。3 .掌握选择定位基准的基本原则。4 .掌握常用定位元件的选用方法。5 .掌握夹紧装置的概念、组成。6 .掌握模具夹的铸造结构、锻造
3、结构、焊接结构、装配结构以及选用标准。五、教学内容任务1机床夹具综述活动1夹具的概念和使用方法1 .夹具的概念2 .常用装夹方法刀具图2-23可调支撑的应用示例1工件；2V形块；3一可调支撑IT T1 图2-24辅助支撑提高工件的刚度和稳定性1工件；2一短定位销；3支撑环；4辅助支撑如图2-25所示，当工件的重心超出主要支撑所形成的稳定支撑区域时，工件重心所在 一端便会下垂，使工件的定位基准面脱离定位元件，特别是工件较重时，无法手工或通过夹 紧力来纠正。增加辅助支撑后便可以解决这一问题。0)辅助支撑辅助支撑图2-25辅助支撑起预定位作用辅助支撑有以下常用类型，如图2-26所示。螺旋式辅助支撑。
4、推引式辅助支撑。自位式辅助支撑。为液压锁定辅助支撑。(b) (d)图2-26辅助支撑的类型(a)螺旋式辅助支撑；(b)推引式辅助支撑；(c)自位式辅助支撑；(d)液压锁定辅助支撑1一滑柱；2螺钉；3弹簧；4支撑座；5夹紧套；6一进油孔2 .工件以外圆柱定位(1)当工件的对称度公差要求较高时，可选用V形块定位。(a)(b)(c)图2-27V形块(a)长圆柱面定位；(b)较粗糙圆柱面定位；(c)大尺寸圆柱面定位(2)当工件定位圆柱面精度较高时(一般不低于IT8级)，可选用定位套或半圆形定位座 定位。对于大型轴类和曲轴等不宜以整个圆孔定位的工件，可选用半圆定位座，如图2-29 所示。图2-29半圆定
5、位座(3)工件以外圆柱表面为定位基准，可在圆孔中定位。这种定位方式一般用于精基准定 位，所采用的定位元件结构简单，常做成钢套装于夹具体中，如图2-30所示。(a)(b)(c)图2-30圆孔定位3.工件以内孔定位工件上定位内孔较小时，常选用定位销作为定位元件。圆柱定位销的结构和尺寸已经标准化，不同直径的定位销有其相应的结构形式，可根据工件定位内孔的直径选用，如图2-31所示。当工件圆柱孔用孔端边缘定位时，需选用圆锥定位销，如图2-32所示。在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，常选用心轴定位，为了便于夹紧和 减小工件因间隙而造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度要求较高时，常以孔和(d
6、)(d)端面联合定位。(a)fc)(d)d10(d)d10(c图2-31圆柱定位销(a)dW10; (b)d 1018; (c)d18;图2-32圆锥定位销（a）圆孔边缘形状精度较差时定位；（b）圆孔边缘形状精度较好时定位；（c）平面和圆孔 边缘同时定位图2-33圆柱心轴(a)带台阶定位面的心轴；(b)带外花键定位面的心轴任务4定位误差分析与夹紧装置活动1定位误差分析1 .定位误差的产生原因(1)基准位移误差八丫。(2)基准不重合误差 B。2 .定位误差的计算(1)AB=0, AYW0时，产生定位误差的原因是基准位移误差，故只需计算出即 AD=AY【例2-1如图2-36所示，用单角度铳刀铳削斜
7、面，求加工尺寸为390 (Hmm的定 位误差。图2-36定位误差计算之一(2) ABWO, AYR时，产生定位误差的原因是基准不重合误差 B,故只需计算出AB,AD=AB活动2夹紧装置L夹紧装置的组成机动夹紧装置的组成如图2-37所示，主要由以下3部分组成。II23图2-37夹紧装置的组成1工件；2压板(夹紧元件)；3一杠杆(中间传动机构)；4传动装置(1)动力装置。它是产生夹紧作用力的装置，并把原始力传给中间传动机构，如气缸、 液压缸等。(2)中间传动机构。它是介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构，能够改变力的大 小和方向，有时可自锁。如图2-37所示的杠杆3就是传力机构。(3)夹紧元件与
8、夹紧机构。它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。如图 2-37所示的压板2就是夹紧元件。2.典型夹紧机构机床夹具中所使用的夹紧机构绝大多数都是利用斜面将楔块的推力转变为夹紧力来夹 紧工件的。其中最基本的形式就是直接利用有斜面的楔块、偏心轮、凸轮、螺钉等可以看成 楔块的变化形式。(1)斜楔夹紧机构。图2-38斜楔螺旋组合夹紧机构1一螺杆；2斜楔；3钱链压板；4工件螺旋夹紧机构。简单螺旋夹紧机构。(a)(b)图2-39简单螺旋夹紧机构1一螺钉螺杆；2螺母套；3一摆动压块(b)(c)图2-40快速螺旋夹紧机构1一螺杆；2一手柄；3摆动压块；4垫圈/快换垫圈；5螺母；6一回转压板；7一螺钉 螺
9、旋压板夹紧机构。(3)偏心夹紧机构。(c)G图2-41螺旋压板夹紧机构(a) (b)移动压板式；(c)较链压板式；(d)固定压板式；(e) (f)通用压板式R图2-42偏心压板夹紧机构（a）工作原理；（b）偏心压板结构较链夹紧机构。图2-43较链夹紧机构（a）I 型；（b）H 型；（c）HI 型；（d）IV 型；（e）V 型定心夹紧机构。定心夹紧机构有如下特点。定位和夹紧是同一元件。元件之间有精确的联系。能同时等距离移向或退离工件。能将工件定位基准的误差对称地分布开来。图2-44定心对中夹紧工作原理1卡爪；2一工作面；3工件；4一铳刀联动夹紧机构。单件对向联动夹紧机构。互垂力或斜交力联动夹紧机
10、构。12图2-45单件对向联动夹紧机构1工件；2浮动压板；3一活塞杆12 34777777777777(a)(h)图2-46互垂力或斜交力的联动夹紧机构L 3一摆动压块；2一摇臂；4螺母平行式多件联动夹紧机构。对向式多件联动夹紧机构。与其他动作联动的夹紧机构。图2-47平行式多件联动夹紧机构1工件2压板3摆动压块；4球面垫圈；5螺母；6一垫圈；7一柱塞；8液性介质123456 I图2-48对向式多件联动夹紧机构图h 4压板；2一键；3工件；5拉杆；6一偏心轮图2-49夹紧与移动压板联动机构1拨销；2压板；3, 4一螺钉；5偏心轮任务5分度装置与夹具体活动1分度装置1 .回转分度装置的基本结构示
11、例如图2-51所示为专用回转式钻模，用于加工工件上均布的径向孔。工件在圆柱销和分 度盘上定位，扳动手柄3利用螺旋夹紧机构可以将工件压紧在分度盘上或松开。把手5拨动 对定销6来分度。这样就可以对工件在一次安装中，利用分度来变更工位，加工出工件上均 布的径向孔。图2-51专用回转式钻模2 .分度对定机构分度对定机构的结构形式较多，各自具有不同的特点，并且适用于不同的场合，如图 252所不。钢球对定分度机构。圆柱销对定分度机构。削边销对定分度机构。（4）圆锥销对定分度机构。双斜面楔形槽对定分度机构。（6）单斜面楔形槽对定分度机构。正多面体对定分度机构。（8）滚柱对定分度机构。图2-52分度对定机构（
12、a）刚球对定；（b）圆柱销对定；（c）削边销对定；（d）圆锥销对定;（e）双斜面楔形槽对定；（f）单斜面楔形槽对定；（g）正多面体对定；（h）滚柱对定1精密滚柱；2一套环；3圆盘3 .分度对定机构的控制机构4 .抬起及锁紧机构图2-53分度对定机构操纵机构（a）手拉式；（b）枪柱式；（c）齿条式活动2机床夹具的作用和分类1 .机床夹具的作用机床夹具在机械加工过程中发挥着相当重要的作用，主要包括以下几点。保证工件的加工精度，主要是保证零件加工表面的相互位置精度。提高生产率。扩大机床的加工范围。(4)减轻工人的劳动强度。2 .机床夹具的分类可以按照不同的属性对机床夹具进行不同的分类，图2-1为机床
13、夹具常用的分类方法。机床夹具-按应用范围分类按夹具动力源分类按使用机床分类拼拆式夹具 成组夹具， 组合夹具， 专用夹具I 通用可谓夹用 通用夹具拼拆式夹具 成组夹具， 组合夹具， 专用夹具I 通用可谓夹用 通用夹具其他 离心刀夹具一 真史岁具： 磁力夹 届苏封IMI1 .献IHI焊IH-I: 气动夹具I 手动夹具图2-1 机床夹具分类活动3机床夹具的组成图2-2为一种专供加工轴套零件上6 6H9径向孔的钻床夹具。内孔及端面是工件的定位 基准。在夹具的定位销6及其台阶上定位，即确定了工件在夹具中的正确位置。拧紧螺母5, 通过开口垫圈4,将工件夹紧，由于钻套1的中心到定位销6端面的位置是根据工件上
14、“6H9 孔中心到工件端面的尺寸L来确定的，这样不仅确定了工件与钻头之间的正确加工位置，而 且能在加工中防止钻头的轴线引偏。通过上述实例可知机床夹具一般包括以下几部分。1 .定位支撑元件定位支撑元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置，图22中定位销6就是定位元件。2 .夹紧装置如图2-2所示，开口垫圈4和螺母5都是夹紧装置的组成零件。其作用是将工件压紧夹 牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不发生改变。3 .连接定向元件连接定向元件的作用是将夹具与机床连接并确定夹具与机床主轴、工作台或导轨的相互 位置。4 .对刀元件或导向元件如图2-2所示，钻套1的作用是确定、引导刀具相对于定位元件的正确位置
15、。5 .夹具体夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件并使之组成一个整体。6 .其他装置或元件其他装置或元件包括分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平 衡块等，以及标准化了的其他连接元件。其中，定位元件、夹紧装置、夹具体称为夹具的基本组成部分。4 5(h)(c)图2-54抬起及锁紧机构1弹簧；2一顶柱；3一转盘；4一锁紧圈；5锥形圈活动2夹具体夹具体是夹具的基础元件。夹具体的安装基面与机床连接，其他的工作面则装配各种元 件和装置，以组成夹具的总体。在机械加工过程中，夹具体要承受工件重力、夹紧力、切削 力、惯性力和振动力的作用，因此，夹具体应该具有足够的强度、刚度和抗
16、振性，以保证工 件的加工精度。对于大型精密夹具，由于刚性不足引起的变形和残余应力产生的变形，应予 以足够的重视。1 .铸造结构2 .锻造结构3 .焊接结构4 .装配结构选用标准六、项目小结1 .夹具夹具用于保证机械加工精度，主要有定位支撑元件、夹紧装置、连接定向元件和夹具体 等。常用的机床夹具有心轴、钻套等。夹具的定位原理为六点定位法,定位方式有完全定位、不完全定位、欠定位和过定位等。2 .夹紧装置加紧装置用于对工件夹紧，主要由动力装置、中间传动机构、夹紧元件和加紧机构等。 常用的夹紧装置包括斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构和脚链夹紧机构等。3 .分度装置在机械加工中，能够在加工完一个
17、表面后，依次使工件随夹具的可移动部分转过一定角 度或移动一定距离，对下一个表面进行加工，直至完成全部加工内容的装置称为分度装置。4 .夹具体夹具体是夹具的基础元件,其安装基面与机床连接,其他工作面则装配各种元件和装置, 以组成夹具的总体，常用的结构形式有铸造结构、锻造结构和焊接结构等。七、课后习题完成项目的项目检测。AyAA.图2-2轴套零件钻床夹具1一钻套；2钻套用衬套；3钻模板；4一开口热圈：5螺母：6一定位销：7一夹具体活动4各类机床夹具简介1 .车床专用夹具的典型结构(1)心轴类车床夹具。心轴适用于以孔作为定位基准的工件，由于结构简单而被广泛采 用。按照其与机床主轴的连接方式，心轴可分
18、为顶尖式心轴和锥柄式心轴。2图2-3顶尖式心轴1活动顶尖套；2一压紧螺母图2-4锥柄式心轴1一心轴；2一开口垫圈(2)角铁式车床夹具。角铁式车床夹具的结构特点是具有类似角铁的夹具体。它常用于 加工壳体、支座、接头等零件上的圆柱面及端面。12T文孔图2-5角铁式车床夹具1平衡块；2防护罩；3一钩形压板AA图2-6车气门杆的角铁式夹具角铁式车床夹具主要应用于以下两种情况。形状较特殊，被加工表面的轴线要求与定位基准面平行或成一定角度。工件的形状虽不特殊，但却不宜设计成对称式夹具。2 .铳床专用夹具的典型结构(1)铳削键槽用的简易专用夹具。2234,图2-7铳削键槽用的简易专用夹具1V形块；2压板；3
19、一螺栓；4工件;5定位键；6一对刀块 加工壳体的铳床夹具图2-8加工壳体的铳床夹具1 一夹具体；2支撑板；3压板；4一螺母；5一对刀块；6圆柱销;7一锥头钉；8一连接板；9一螺杆；10一菱形销；11一定向键3 .钻床夹具(1)钻床夹具的分类。(2)钻床夹具特点。(3)钻套的类型。4 .其他机床夹具(1)T形槽系组合夹具。(d)te图2-12T形槽系组合夹具的元件（a）基础件；（b）支撑件；（c）定位件；（d）导向件；（e）夹紧件;（f）紧固件；（g）其他件；（h）合件孔系组合夹具。图2-13KD型孔系组合夹具任务2夹具的定位原理活动1自由度任意一个自由刚体，在空间均有且仅有6个自由度。如图2-
20、14所示的矩形和圆形工件, 由于它们在空间的位置是任意的，因而该工件既能沿X, Y, Z 3个坐标轴移动，称为移动自 由度，分别用X-, 丫一，Z一表示，又能绕X, Y, Z 3个坐标轴转动，称为转动自由度，分 别用X, Y, Z表示。图2-14工件的6个自由度(a)矩形工件；(b)圆形工件活动2六点定位法1 .六点定位原则在应用六点定位原则时，还要注意以下几个问题。(1)定位支撑点是由定位元件抽象而来的。(2)定位支撑点与工件定位基准面始终保持接触才能起到限制自由度的作用。(3)分析定位支撑点的定位情况时，可以不考虑力的影响。2 .定位方式分类根据工件加工时的工艺要求，装夹时需要限制不同的自
21、由度，因此，定位方式可以分为 完全定位与不完全定位。如果定位方案设置的不合理，将会产生欠定位或过定位。(1)完全定位。(2)不完全定位。(3)欠定位。(4)过定位。3 .选择定位基准任务3定位方法与定位元件活动1对定位元件的基本要求当对元件进行定位时，必须遵循下列基本要求。(1)限位基面应有足够的精度。(2)限位基面应有较好的耐磨性。(3)支撑元件应有足够的强度和刚度。定位元件的耐磨性、强度和刚度是影响其使用寿 命的主要因素。(4)定位元件应有较好的工艺性。(5)定位元件应便于清除切屑。活动2定位方式种类与常用定位元件的选用1 .工件以平面定位在机械加工过程中，大多数工件都以平面作为主要定位基
22、准，如箱体、机座、支架等。 初始加工时，工件只能以粗基准平面定位，进入后续加工时，工件才能以精基准平面定位。(1)以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头(A型)支撑钉，如图2-19 (a) 所示；以基准面粗糙不平或毛坯面定位时，选用球头(B型)支撑钉，如图279(b)所示；侧 面定位时，可选用齿纹(C型)支撑钉，如图2T9(c)所示。A型B型C利图2-19支撑钉(a)平头支撑钉；(b)球头支撑钉；(c)齿纹支撑钉(2)以面积较大、平面度精度较高的基准平面定位时，选用支撑板作为定位元件，如图 220所示。用于侧面定位时，可选用不带斜槽的支撑板，如图2-20(a)所示；通常应尽可能选用带斜
23、槽的支撑板，以利清除切屑，如图2-20(b)所示。(a)(b)图2-20支撑板(a) A型(不带斜槽的支撑板)；(b)B型(带斜槽的支撑板)(3)以毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支撑作为定位元件， 该结构具有浮动或联动特点，如图2-21所示，在定位过程中支撑点位置能随工件定位基面 位置的变化而自行浮动并与之适应。(4)以毛坯面作为基准平面，调节时可按定位面加工精度极其定位面的面积大小分别选 用如图2-22(a), (b), (c)所示的可调支撑作为定位元件。可调支撑是指其支撑高度可以进 行调节。在系列化产品生产中，通常采用同一夹具来安装已规格化的零件，此时，夹具通常采用可
24、调支撑，以适应定位面的尺寸在一定范围内的变化。如图2-23所示，在已规格化的销轴 端部铳槽，采用可调支撑3实现轴向定位，通过调整其位置高度，可以用来加工不同长度的 销轴类零件。(5)当工件定位基准面需要提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支撑作为辅 助定位元件。但应注意，辅助支撑不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新调整支 撑点高度，支撑位置应选在有利工件承受夹紧力和切削力的地方。图2-24中工件以小端的孔和端面在短销和支撑环上定位，钻大端面圆周一组通孔。由 于小头端面小，工件较高，钻孔位置偏离工件中心，因此切削过程中定位不稳定，工件容易 变形。为了提高工件定位稳定性和安装刚性，在图示位置设置了3个均布的辅助支撑。(a)%lA(a) (b)两点式自位支撑；1 (jLiif(a)(a)圆头可调支撑;1-(c)球面三点式自位支撑；(d)滑柱三点式自位支撑 备 叫w2(b)(c)图2-22可调支撑(b)锥顶可调支撑；(c)网状平头可调支撑调整螺钉；2紧固螺母图2-21自位支撑