机床夹具设计原理1.doc

机床夹具设计原理 内容提要 为保证工件的加工要求，必须使工件在机床上处于准确的位置，夹具就是用来实现这一要求的。用夹具定位涉及到三层关系： （1）工件在夹具上的定位； （2）夹具相对于机床的定位； （3）工件相对于机床的定位——间接通过夹具来保证的。 主要讨论工件在夹具上的定位原理。 工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力，使工件保持在准确的位置上。这种产生夹紧力的装置就是夹紧装置。夹紧装置的设计与计算也是所讨论的主题。 内容提纲 6.1 机床夹具概述 6.2 工件的定位 6.3 工件的夹紧 6.4 夹具的基本要求和设计步骤 6.1 机床夹具概述 首先，让我们了解一下机床夹具的基本概念： 定位：工件在机床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，必 须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，这个过程称为定位。 夹紧：为克服切削过程中工件受外力的作用而破坏定位，必须对工件施加夹紧力，这个过程称为夹紧。 装夹：定位和加紧综合称为装夹。 机床夹具：完成装夹的工艺设备称为机床夹具。 机床夹具按通用化程度可分为两大类： ——可适应不同工件的需要，结构较复 杂，使用广泛。 6.1.2夹具的作用和组成 ?下面通过一个专用夹具的实例来说明夹具的作用和组成： 1－快换钻头；2－导向套；3－钻模板；4－开口垫圈；5－螺母；6－工件； 7－定位销；8－夹具体6.1.2.1夹具的作用: （1）可以缩短辅助时间，提高劳动生产力； （2）易于保证加工精度的稳定； （3）可扩大机床的使用范围； （4）可以减轻劳动强度，保证生产安全。 6.1.2.2夹具的组成:（1）定位元件，如图的定位销7； （2）夹紧装置，如图的螺母5、开口垫圈4； （3）对刀元件，如图的钻套1； （4）夹具体8； （5）其它元件和装置，有些夹具根据加工要求，有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。 6.2工件的定位6.2.1六点定位原理 一个自由的物体，它对三个相互垂直的坐标系来说，有六个活动可能性，其中三种是移动，三种是转动。习惯上把这种活动的可能性称为自由度，因此空间任一自由物体共有六个自由度。如图6.2所示，物体的六个自由度分别为： 同时还规定： （1）沿X轴移动，用 表示； （2）沿Y轴移动，用 表示； （3）沿Z轴移动，用 表示； （4）绕X轴转动，用 表示； （5）绕Y轴转动，用 表示； （6）绕Z轴转动，用 表示。 六点定位原理若使物体在某个方向有确定的位置，就必须限制该方向的自由度，所以要使工件在空间处于相对固定的位置，就必须对六个自由度加以限制。限制的方法就是用相当于六个支承点的定位元件与工件的定位基准面接触，如图6.4所示：在底面XOY内的三个支承点限制了 ， ， 三个自由度；在侧面YOZ内的两个支承点限制了 ， 两个自由度；在端面XOY内的一个支承点限制了 一个自由度。 这种用正确分布的六个支承点来限制工件的六个自由度，使工件在夹具中得到正确位置的规律，称为六点定位原理。 图6.4 工件的六点定位下面我们来了解一下关于六点定位原理的一些概念： 不完全定位：没有完全限制六个自由度而仍然保证有关工序尺寸的定位方法称为不完全定位。 过定位：当两种定位元件均能限制工件的同一个方向自由度时称为过定位。 欠定位：若定位支承点少于所应消除的自由度数时，则工件定位不足，称为欠定为。 6.2.2定位元件 定位元件在夹具中的布置，一方面要符合六点定位原理，另一方面为保证工件定位的稳定性，要使支承点的布置尽量敞开，这样可以使工件的重力和切削力的作用点都落在支撑点连线所组成的平面内。 6.2.2.1定位元件的主要技术要求和常用材料 主要技术要求： 要有足够的定位精度，较低的粗糙度值，还要有一定的耐磨性、硬度和刚度。 常用材料： （1）低碳钢：如20钢或20Cr钢，工作表面经渗碳淬火，达到HRC55～65； （2）高碳钢：如T7、T8、T10等，淬硬至HRC43～48。 6.2.2.2定位元件的种类 6.2.3定位误差 为了保证加工精度的要求，我们加工时应满足如下关系式： 式中， －－各种因素产生误差的总合； －－工件被加工尺寸的公差。 在这一章里，我们只研究与夹具有关的定位方法所引起的定位误差对加工精度的影响，因此上式又可写成： 式中， －－定位误差； ――除定位误差以外，其他因素所引起的误差总和，可按加工经济精度查表确定。 6.2.3.1定位误差的组成 所谓定位误差，是