《机械制造技术基础》课程教案
更新时间:2023-07-25 08:51:01 阅读量: 实用文档 文档下载
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夹具
一.机床夹具概述
1.机床夹具的作用 ①保证加工精度
②提高劳动生产率 ③扩大机床的使用范围 ④改善劳动条件、保证生产安全
2.机床夹具的分类
按应用范围:通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹具、组合夹具、随行夹具
按使用机床:车夹具、铣夹具、钻夹具、镗夹具、磨夹具等 按动力源:手动、气动、液压、电动、磁力、真空等
3.夹具的组成 ①定位元件——确定工件的正确位置
②夹紧装置——保证工件正确位置不变。
③对刀及导向装置——确定刀具与工件的相对位置 ④夹具体——基础件
⑤其他装置或元件——如分度装置,联接元件等。
二.工件的定位
定位——加工前,使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置
夹紧——使工件保持正确位置,不受力的作用而位移,要将工件压紧夹牢 装夹=定位+夹紧 1.工件定位的方式
(1)直接找正定位——生产率低,精度→工人技术——单件小批或位置要求高
定位基准——所找正的表面
(2)划线找正定位——精度低——单件小批,复杂件,毛坯精度低
定位基准——所划的线
(3)夹具定位——生产率高,定位精度高,成批及大量生产
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2.工件的定位原理
(1)六点定则——用空间合理布置的六个支承点限制工件的六个自由度
误解:①工件被夹紧,就定位了——并没有保证一批工件的一致位置。
②工件定位后,反方向可移动——定位面与定位点应保持接触
(2)限制工件自由度与加工要求的关系
①完全定位——六个自由度全部限制 ②不完全定位——限制的自由度<6
③欠定位——该限的自由度没有限——绝不允许
④过定位——重复限制一自由度——一般不允许
正确处理:危害——定位不稳,安装困难,工件或夹具变形
措施——去除过定位,修改结构
特殊——可用过定位—提高定位稳定性和结构刚度,简化夹具
前提——提高工件定位面、夹具定位面的相互位置精度
★注意:理论上要限制的自由度——按加工要求确定——不欠定位
实际上所限制的自由度——多于理论要求的——不过定位
为承受切削力、简化夹具结构
3.定位元件——基本要求 ①足够的精度
②足够的硬度和耐磨性 ③足够的强度和刚度 ④工艺性好
(1)平面定位
1)主要支承——限制自由度
①固定支承——支承钉——球头——毛坯面
齿纹——侧面 平头——已加工面
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支承板——光——侧面、顶面
斜槽——底面
非标支承板——如圆环
②可调支承—— 一批工件调一次——限制自由度 ③自位支承(浮动支承)——只定1点
2)辅助支承—— 一个工件调一次——不限制自由度——提高刚度
(2)孔定位
1)圆柱销(定位销)——短销——定2点 长销——定4点
2)圆柱心轴——间隙配合心轴——定心精度低——和端面联合定位
过盈配合心轴——定心准确、装卸不便——精加工 花键心轴——花键孔定位
3)圆锥销——定3点
4)圆锥心轴(小锥度心轴)——定5点
(3)外圆定位
1)V形块——短——定2点 基准是检验心轴的中心
长——定4点 ①对中性好 活动——定1点 ②非整圆表面定位
2)定位套——定心精度低,已加工面定位 3)半圆套——大轴件、不便轴向装夹的零件 4)圆锥套——反顶尖
(4)组合表面定位(一面两孔)——支承板——x、y、z
菱短圆柱销——x、y
短削边销——z
安装——削边方向垂直于两销连线
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三.工件的夹紧 1.夹紧装置的组成和基本要求
(1)夹紧装置的组成 1)力源装置——产生夹紧原始作用力
2)中间传动机构——①改变作用力的方向
②改变作用力的大小 ③起自锁作用
3)夹紧元件——最终执行元件
(2)对夹紧装置的基本要求 ①不得破坏定位
②力适当,不移动、不振动,不损伤、不变形 ③操作方便,迅速省力
④结构简单,工艺性好,标准件,自锁性
2.确定夹紧力三要素的原则——三要素——作用点、大小和方向 (1)夹紧力作用点、方向的确定 ①应指向主要定位面
②夹紧力应落在定位支承范围内 ③夹紧力应尽量靠近加工面 ④夹紧力应作用在刚性好的部位上 ⑤夹紧力最好与切削力、重力方向一致 (2)夹紧力大小的估算
受切削力、重力、离心力和惯性力等的作用——力(矩)平衡 建立力学模型,求出切削力,在最不利的瞬时,求夹紧力大小。 为了保证夹紧可靠,再乘以安全系数
FJ = K F′ 一般K =1.5~3,粗加工取大值,精加工取小值。
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四.夹具与定位误差分析 1.夹具的误差分析
①工件在夹具上定位不一致——定位误差△D。
②刀具与对刀导向元件的位置不准确——对刀误差△T。
③夹具在机床安装不准确——安装误差△T。
④定位元件、对刀导向元件及安装基面三者位置不准确——制造误差△Z
⑤ 加工方法误差△G
△ D ≤
13
T
D T
22
A Z
22
G
2
≤T
2.定位误差分析
(1)产生定位误差的原因
1)基准不重合误差 B——工序基准与定位基准不重合,工序基准相对于定位
基准在加工尺寸方向上的最大变动范围,△ B
2)基准位移误差 Y——定位副制造误差,定位基准相对于刀具在加工
尺寸方向上的最大变动范围,△ Y
(2)定位误差的计算方法(合成法)
① △ Y≠0、△ B=0时,则△ D=△ Y ② △ B≠0、△ Y=0时,则△ D=△ B ③ △ Y≠0、△ B≠0时,判断相关性:
若工序基准不在定位基面上,△ B与△ Y不相关,则 D Y B ④ 若工序基准在定位基面上,△ B与△ Y相关,判断方向性:
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⑤ 若工序基准和定位接触点在定位基准的异侧,方向相同,
D Y B
若工序基准和定位接触点在定位基准的同侧,方向相反, D Y B
(3)各种定位方法的基准位移误差
① 平面定位 一般△Y=0
② 孔销定位 单方向位移, d
Y
D2
任意方向位移,△ Y = X max =Dmax d0min
③ V形块定位 水平方向,△ Y =0
垂直方向,△ Y =
d 2sin
2
【例】求加工尺寸A的定位误差。
解:① 横向上基准重合;纵向上基准不重合,且夹角α为45°
B icos 0.2cos45 mm 0.1414mm
② 平面定位,一般 Y 0,横向上定心夹紧, Y 0
③ D B 0.1414mm
【例】钻铰凸轮上的两小孔( 16mm),
定位销 22
0.021
mm,
求加工尺寸100±0.lmm的定位误差
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解:① 基准重合, B 0
② 孔销定位,单方向位移,夹角30°±15′,
y
D d0
2
cos
0.033 0.021
2
cos30
0.02
③ D
y
0.02mm<T/3=0.2/3≈0.067
【例】圆环工件,外圆 40
0.03
mm,内孔 250
0.02
mm,
内外圆同轴度φ0.02
欲钻小孔φ5,保证尺寸36±0.1mm
定位方案:① 图5.25b,以定位销 25 0.015mm定位(轴线垂直安放)
② 图5.25c,以圆定位套 400
0.03
mm定位(轴线垂直安放)
试比较两定位方案的定位误差。
解:方案①:工序基准为外圆下母线,定位基准为内孔中心,基准不重合
△ B=δD/2+◎ =0.015+0.02=0.035
孔销配合,任意方向位移,△ Y=Xmax=0.035 mm
基准不重合误差和基准位移误差不相关
△ D=△ Y+△ B=0.07mm>T/3=0.067mm。
方案②:工序基准为外圆下母线,定位基准为外圆中心,基准不重合
△ B=δD/2=0.015mm;
孔销配合,任意方向位移,△ Y=Xmax=0.06
工序基准在定位基面上——相关,判断方向性。——很难判断
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◆改用极限法计算,直接求工序基准的最大位移量
△ D=Xmax=0.06mm<T/3=0.06mm。
∴ 方案② 好
3.减少夹具及定位误差的措施
(1)提高夹具的精度——提高定位元件、对刀元件及配合表面
与机床连接表面的制造精度,提高精度、安装精度
调整夹具,刀具与夹具位置,提高对刀精度
(2)减少定位误差——基准重合,误差小的定位方式(如定心夹紧装置等)
提高定位面与定位件加工精度,减少间隙,减少基准位移误差
(3)减少夹具的磨损——提高夹具易磨件耐磨性。可换装置,及时更换
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