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2020-02-12 15:27

  机床夹具设计 夹具概述: 夹具概述: 机床夹具是机床上用以装夹工件( 机床夹具是机床上用以装夹工件(和引导刀 具)的一种装置。其作用是将工件定位,以使 的一种装置。 作用是将工件定位, 是将工件定位 工件获得相对的于机床和刀具的正确位置, 工件获得相对的于机床和刀具的正确位置,并 把工件可靠地夹紧。 把工件可靠地夹紧。 工件在夹具中的定位 定位的目的是使工件在夹具中相对于机床、 定位的目的是使工件在夹具中相对于机床、 目的是使工件在夹具中相对于机床 刀具占有确定的正确位置, 刀具占有确定的正确位置,并且应用夹具定 位工件,还能使同一批工件在夹具中的加工 位工件, 位置一致性好。 位置一致性好。 在夹具设计中,定位方案不合理, 在夹具设计中,定位方案不合理,工件的加 工精度就无法保证。工件定位方案的确定是 工精度就无法保证。 夹具设计中首先要解决的问题。 夹具设计中首先要解决的问题。 一.基准的概念 定位方案的分析与确定, 定位方案的分析与确定,必须按照工件 的加工要求合理的选择工件的定位基准。 的加工要求合理的选择工件的定位基准。 基准: 基准:用以确定生产对象上几何要素间的 几何关系所依据的点、 几何关系所依据的点、线、面。 基准可分为设计基准和工艺基准。 基准可分为设计基准和工艺基准。 确定基准的注意: 确定基准的注意: 注意 ⑴作为基准的点、线、面在工件上不一定存在,如孔 的中心线、外圆的轴线以及对称面等,而是常常由 某些具体的表面来体现,这些面称为基准面。 ⑵作为基准,可以是没有面积的点或线,但是基准面 总是有一定面积的。 ⑶基准的定义不仅是对尺寸之间的联系,对位置精度 (平行度、垂直度等)也是同样的。 常见的定位方式和定位元件 定位元件的设计应满足下列要求: 定位元件的设计应满足下列要求: ⑴要有与工件相适应的精度; 要有与工件相适应的精度; 要有足够的刚度, ⑵ 要有足够的刚度, 不允许受力后发生变 形; ⑶要有耐磨性,以便在使用中保持精度。 要有耐磨性,以便在使用中保持精度。 一般多采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢 淬火,硬度为58 62HRC。 58? 淬火,硬度为58?62HRC。 典型表面的定位方法 工件的定位表面有各种形式,如平面、 工件的定位表面有各种形式,如平面、外 圆、内孔等,对于这些表面,总是采用一定结构 内孔等,对于这些表面, 的定位元件。 的定位元件。 常见的定位方法有: 常见的定位方法有: 平面定位、 平面定位、 圆孔定位、 圆孔定位、 外圆柱面定位、 外圆柱面定位、 组合表面定位。 组合表面定位。 1.工件以平面定位 1.工件以平面定位 概念: 概念: 在机械加工中, 在机械加工中,利用工件上的一个或几个平 面作为定位基面来定位工件的方式, 面作为定位基面来定位工件的方式,称为平面定 位。 定位元件: 定位元件: 固定支承、可调支承和自位支承。 固定支承、可调支承和自位支承。 (1)固定支承: (1)固定支承: 固定支承 包括固定支承钉、固定支承板。 包括固定支承钉、固定支承板。 固定支承钉 固定支承板 固定支承板多用于工件上已加工表面的定位, 有时可用一块支承板代替两个支承钉。 左图A型结构简单,但埋头螺钉处易堆积切屑, 故用于工件侧面或顶面定位。 而右图B型支承板可克服这一缺点,主要用于工 件的底面定位。 (2)可调支承 (2)可调支承 可调支承是顶端位置可在一定高度范围内调整 的支承。多用于未加工平面的定位,以调节和补偿各 批毛坯尺寸的误差,一般每批毛坯调整一次。 (3)自位支承 (3)自位支承 支承本身的位置在定位过程中,能自动适应工件 定位基准面位置变化的一类支承。 自位支承能增加与工件定位面的接触点数目,使 单位面积压力减 小,故多用于刚 度不足的毛坯表 面或不连续的平 面的定位。 (4)辅助支承 (4)辅助支承 在生产中,有时为了提高工件的刚度和定位稳定 性,常采用辅助支承。 如图所示阶梯零件,当用平面1定位铣平面2时, 于工件右部底面增设辅助支承3,可避免加工过程中工 件的变形。 2.工件以圆孔定位 2.工件以圆孔定位 有些工件,如套筒、法兰盘、 有些工件,如套筒、法兰盘、拨叉等以孔 作为定位基准,此时采用的定位元件有定位销、 作为定位基准,此时采用的定位元件有定位销、 定位心轴等。 定位心轴等。 (1)定位销 (1)定位销 定位销头部应做出倒角或圆角, 定位销头部应做出倒角或圆角, 以便于装入工件定位孔。 以便于装入工件定位孔。 主要用于直径小于50mm的中小孔 主要用于直径小于50mm的中小孔 50mm 定位。 定位。 (2)锥销 (2)锥销 常用于工件孔端的定位可限制工件三个自由 度。 (3)定位心轴 (3)定位心轴 心轴定心精度高,但装卸费时,有时易损伤工件 孔,多用于定心精度要求高的情况。定位时,工件楔 紧在心轴上,多用于车或磨同轴度要求高的盘类零件, 小锥度心轴实际上起不到定位的作用。 3.工件以外圆柱面定位 3.工件以外圆柱面定位 工件以外圆柱面定位在生产中是常见 的,如轴套类零件等。 如轴套类零件等。 常用的定位元件有V形块、定位套、 常用的定位元件有V形块、定位套、半 圆定位座。 圆定位座。 (1)V形块 (1)V形块 V形块是用得最广泛的外圆表面定位元件。 在V形块上定位时,工件具有自动对中作用。 形块上定位时,工件具有自动对中作用。 D—标准心轴直径,即工件定位用外圆直径 (mm); H—V形块高度(mm); N—V形块的开口尺寸 (mm); T—对标准心轴而言,V形块的标准高度, α—V形块两工作平面间的夹角。 设计V形块时T 设计V形块时T值 的计算: 的计算: T =H+ D 2sin α 2 ? H 2 tan α 2 (2)定位套筒 (2)定位套筒 定位套筒装在夹具体上,用以支承外圆表面,起 定位作用。 定位元件结构简单,但定心精度不高,当工件外圆 与定位孔配合较松时,还易使工件偏斜,因而,常采用 套筒内孔与端面一起定位,以减少偏斜。若工件端面较 大,为避免过定位,定位孔应做短些。 (3)半圆孔定位座 (3)半圆孔定位座 将同一圆周面的孔分成两半圆,下半圆部分装 在夹具体上,起定位作用,上半圆部分装在可卸式 或铰链式盖上,起夹紧作用,半圆孔定位座适用于 大型轴类工件的定位。 (4)外圆定心夹紧机构 (4)外圆定心夹紧机构 在实现定心的同时,能将工件夹紧的机构,称 为定心夹紧机构,如三爪自定心卡盘、弹簧夹头等。 弹簧夹头的速度是有弹性的,如果工件尺寸是 一致的,弹簧夹头的速度会更快。如果工件尺寸的 变化大,可能需要采用卡爪卡盘以适应尺寸范围宽 的加工工件。 4.工件以组合表面定位 4.工件以组合表面定位 实际加工过程中, 实际加工过程中,工件往往是以几个表面同时定 位的,称为“组合表面定位” 位的,称为“组合表面定位”。 (1)一个平面和二个与 (1)一个平面和二个与 其垂直的孔的组合在箱 连杆、 体、连杆、盖板等类零 件加工中, 件加工中,常采用这种 组合定位,俗称“ 组合定位,俗称“一面 二孔”定位。 二孔”定位。 (会出现定位干涉问题 会出现定位干涉问题) 会出现定位干涉问题 “一面两销”的两圆柱销重复限制了沿x方向的 一面两销”的两圆柱销重复限制了沿x 一面两销 移动自由度,属于过定位 过定位。 移动自由度,属于过定位。 由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销的销心距 均会有误差,因而会出现上图所示的相互干涉现象。 均会有误差,因而会出现上图所示的相互干涉现象。 解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径: 解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径: (1)减小一个销的直径; (1)减小一个销的直径; 减小一个销的直径 (2)将一个销 (2)将一个销 做成削边销。 做成削边销。 (2)一个平面和二个与其垂直的外圆柱面的组合 (2)一个平面和二个与其垂直的外圆柱面的组合 工件在垂直平面定位后,再将工件左端用圆孔或V 形块定位,工件右端外圆所用的V形块必须做成浮动结 构,使其只能限制工件一个自由度,否则就会出现过 定位。 (3)一个孔和一个平行于孔中心线)一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合 图中所示两个零件,均需以大孔及底面定位,加工 两小孔。视其加工尺寸要求的不同,图a零件选用图c 定位方案,图b零件选用图d定位方案,均能避免过定 位,并保证工件要求。