数控加工工艺与 刀具夹具,主编 胡建新,模块一 数控加工用夹具,数控加工工艺与刀具夹具,模块一 数控加工用夹具,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型) 课题1.2 在小轴上进行平面铣削加工(工件定位基本原理) 课题1.3 三爪自定心卡盘装夹工件的定位分析 (常用定位元件与定位方法) 课题1.4 对各种组合定位的分析(关于重复定位) 课题1.5 工件在夹具中的夹紧方法,【学习目标】 1.了解机床夹具的功用，了解常用机床夹具的基本分类。 2.了解工件定位、夹紧和安装概念。,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),【学习任务的提出】 1.1.1 机床夹具的功用,图1-1 工件的键槽铣削加工,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),图1-2 不贯通平键槽的铣削加工,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),图1-3 键槽的几种位置误差,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),【相关知识】 1.1.2 机床夹具基本概念 1.机床夹具 机床夹具是在加工工位上用于装夹工件的装置。图14中的机用平口钳就是用于装夹工件的夹具。对工件进行正确的装夹包括定位和夹紧两个过程。 2.定位 令工件在工位上处于正确空间位置的操作称为对工件的“定位”。 3.夹紧 令工件在定位位置上紧固不动的操作称为对工件的“夹紧”。 4.安装 在夹具定位概念中，把工件在工位上的“定位”和“夹紧”过程称为对工件的“安装”。习惯上也称为工件在加工工位上的“装夹”,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),图1-4 工件在机用平口钳中的装夹和加工 1钳座 2定位块 3固定钳口 4工件 5铣刀 6活动钳口,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),1.1.3 机床夹具的分类 工件在数控机床上进行机械加工时，几乎都要借助于机床夹具对其进行夹持。数控机床夹具可以划分为若干不同种类。 1.通用夹具 通用夹具是指在各类数控机床上都能够广泛应用的夹具，例如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、机用平口钳、回转分度头和数控回转台等。 2.专用夹具 专用夹具是指仅适用于某一工件或者仅适用于工件的一道或数道工序加工而专门设计的夹具。,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),图1-5 套筒零件的钻孔专用夹具 1夹具体 2定位平面 3短圆柱销 4开口垫圈 5夹紧螺母 6钻套 7钻模板,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),3.拼装夹具 由预先制造好的各类标准元件经组合拼装而成的夹具称为拼装型夹具。 (1)组合夹具 组合夹具属于早期的拼装类夹具，由简单的标准定位元件、支撑元件、夹紧元件、基础件及其他组件组合而成。,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),图16所示为一台组装好的钻孔组合夹具。它由矩形基础板1和回转工作台8组成整个夹具的结构，引导钻头的钻套4由支撑件2支撑，对工件的定位和夹紧由定位件3和夹紧件5和紧固件6完成。,图1-6 钻孔组合夹具 1基础板 2支承件 3定位件 4钻套(导向件) 5夹紧件 6紧固件 7其他件 8回转工作台,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),(2)模块化夹具 模块夹具应用组合夹具的组合拼装原理，发展了比组合夹具更趋完善的标准模块化的工作台、连接支撑板、标准可调定位元件和机动性较强的夹紧单元和模块，以及其他组件总成。,图1-7 槽系组合夹具 1圆形基础板 2直角方支承 3、11夹紧螺钉 4、6、9长支承 5方支承板 7、12螺母 8 V形支承 10圆形支承 13连接板,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),图1-8 孔系定位组合夹具,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),图1-9 组合夹具的各种标准件,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),图1-10 模块夹具的各种标准合件 a)可调顶尖支承 b)可调V形支承 c)摆动支承 d)移动、摆动支承,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),图1-11 可调V形支承合件,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),图1-12 多性能拼装虎钳,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),图1-13 在拼装平口钳安装上多工件,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),图1-14 立式拼装虎钳,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),图1-15 虎钳与回转台模块的组合,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),【思考与练习】 1.什么叫定位、夹紧和安装？ 2.机床夹具的主要功用是什么？ 3.机床夹具可以划分为哪几个大类？ 4.组合夹具有哪些优缺点？ 5.模块化拼装夹具有什么特点？ 6.通用夹具有什么特点？ 7.专用夹具有什么特点?应用在什么场合?,课题1.1 键槽加工对夹具的定位要求(机床夹具的基本类型),【学习目标】 1.了解工件定位时的六个空间位置自由度概念及其表达符号。 2.了解工件六点定位的基本原理。 3.学会对箱体类、盖板类和轴类工件的常用定位方法。,课题1.2 在小轴上进行平面铣削加工(工件定位基本原理),图1-16 工件的平面铣削加工夹具,【学习任务的提出】 1.2.1 轴的平面铣削加工夹具设计 试对图116所示工件的平面铣削加工夹具进行设计。,课题1.2 在小轴上进行平面铣削加工(工件定位基本原理),【相关知识】 1.2.2 工件的安装方法 由工件的加工要求确定工件的安装方法，有各种装夹方案可供选择。图117给出了最为普通的加工方法利用虎钳夹紧。但是这种方法会产生很多问题，如在活动钳口对工件施行夹紧后，经常出现工件底部垫块接触不实的情况。这主要是由于参加定位的工件表面是回转圆柱面所致。为使安装比较稳定，有如图118所示为各种装夹方案。,课题1.2 在小轴上进行平面铣削加工(工件定位基本原理),图1-17 虎钳夹紧方案,课题1.2 在小轴上进行平面铣削加工(工件定位基本原理),图1-18 工件装夹的各种方案,课题1.2 在小轴上进行平面铣削加工(工件定位基本原理),1.2.3 空间物体的六个位置自由度 1.工件定位时的六个位置自由度 如图119所示，若不采取相应的定位措施，工件在夹具中被夹紧时的空间位置将不确定。为描述工件空间位置的不确定性，引入位置自由度概念：工件在参与定位时，其空间位置的不确定程度，可以通过工件所在空间直角坐标系中的空间坐标和角度等六个独立的位置参量进行描述和比较，称为六个位置自由度。,课题1.2 在小轴上进行平面铣削加工(工件定位基本原理),图1-19 工件的六个空间位置自由度,课题1.2 在小轴上进行平面铣削加工(工件定位基本原理),1)工件沿X轴方向最终移动位置的不确定，见图1-19a，称为工件沿X轴方向的移动自由度，用符号表示。 2)工件绕X轴方向的最终转动位置的不确定，见图1-19b，称为工件绕X轴的转动自由度，用符号表示。 3)工件沿Y轴方向最终移动位置的不确定，见图1-19c，称为工件沿Y轴方向的移动自由度，用符号表示。 4)工件绕Y轴方向的最终转动位置的不确定，见图1-19d，称为工件绕Y轴的转动自由度，用符号表示。 5)工件沿Z轴方向最终移动位置的不确定，见图1-19e，称为工件沿Z轴方向的移动自由度，用符号表示。 6)工件绕Z轴方向的最终转动位置的不确定，见图1-19f，称为工件绕Z轴的转动自由度，用符号表示。,课题1.2 在小轴上进行平面铣削加工(工件定位基本原理),2.位置自由度(位置度)概念 用于描述工件在某一预先设定的空间直角坐标系中定位时，其空间位置不确定程度的六个独立位置参量，称为工件在此坐标系中的六个位置不确定度。在夹具定位理论中简称其为六个位置自由度，或直接称为位置度。,课题1.2 在小轴上进行平面铣削加工(工件定位基本原理),1.2.4 六点定位基本原理 1.工件的六点定位基本原理 在工件的定位中，用在空间合理分布的最多六个定位点限制工件的最多六个空间位置自由度，这一原理称为工件的六点定位基本原理，简称六点定位原理。 2.六点定位原理在箱体类工件定位中的应用,图1-20 箱体类零件的常用定位方法,课题1.2 在小轴上进行平面铣削加工(工件定位基本原理),3.六点定位原理在盘类工件定位中的应用 六点定位原理在盘类工件定位中的应用如图121所示。 4.六点定位原理在轴类工件定位中的应用 六点定位原理在轴类工件定位中的应用，可用图122表示。,图1-21 盘类零件的六点定位应用,课题1.2 在小轴上进行平面铣削加工(工件定位基本原理),图1-22 轴类零件的六点定位,课题1.2 在小轴上进行平面铣削加工(工件定位基本原理),1.2.5 课堂小结 本课从小轴平面铣削加工的定位安装要求出发，引出了工件定位的六点定位基本原理。并对箱体类、盘类和轴类零件的常用定位方法进行了基本介绍。其中的六个空间位置度和定位原理是本课程重点内容。六点定位原理的各种具体应用将会在后续课程中进一步进行讨论与分析。,课题1.2 在小轴上进行平面铣削加工(工件定位基本原理),【思考与练习】 1.工件定位时，具有哪几个位置度？ 2.箱体工件一般如何定位？ 3.盘类工件一般采用什么方法定位？ 4.轴类工件一般采用什么方法定位？,课题1.2 在小轴上进行平面铣削加工(工件定位基本原理),【学习目标】 1.知道常用定位元件的基本类型。 2.会运用常用定位手段与方法对工件定位。 3.能够运用各种定位方法的原理与基本分析方法，分析常用定位元件的定位约束作用。,课题1.3 三爪自定心卡盘装夹工件的定位分析,【学习任务的提出】 1.3.1 用三爪自定心卡盘装夹工件 图123所示为工件在三爪自定心卡盘上进行定位和夹紧，试分析车床卡盘对工件的定位约束作用。卡爪对工件提供了几个点的约束？消除了工件的哪几个位置自由度？对图思考同样问题。,图1-23 三爪自定心卡盘装夹工件,课题1.3 三爪自定心卡盘装夹工件的定位分析,图1-24 卡盘与顶尖装夹工件,课题1.3 三爪自定心卡盘装夹工件的定位分析,【相关知识】 1.3.2 夹具中的常用定位元件 根据一般箱体类、盘类及轴类工件定位中的六点定位原理，夹具对工件的定位约束作用，是靠夹具上设置的具有各种定位几何形面和形状的定位元件而实现的。这些特定形状的几何形面是对工件进行位置约束的最为基本的要素，称为基本定位体。夹具定位元件的定位面均由这些最基本的几何形体所组成。,课题1.3 三爪自定心卡盘装夹工件的定位分析,1.支承钉 支承钉是基本定位元件，可以用其直接体现定位约束点。支承钉在实际生产中广泛应用，其结构尺寸已标准化。,图1-25 三种标准支承钉 a)A型：平头 b)B型：球头 c)C型：齿纹头,课题1.3 三爪自定心卡盘装夹工件的定位分析,图1-26 支承钉的定位约束作用,课题1.3 三爪自定心卡盘装夹工件的定位分析,2.支承板 工件上幅面跨度较大的大型精加工平面，常被用于作为第一定位基准。为使工件安装稳固、可靠，夹具上的定位元件多选用支承板体现定位平面。图所示为两种常用支承板的结构形式。,图1-27 两种支承板 a)A型支承板 b)B型支承板,课题1.3 三爪自定心卡盘装夹工件的定位分析,图1-28 平面定位元件的定位作用,课题1.3 三爪自定心卡盘装夹工件的定位分析,3.各种自位支承 自位支承是指能够根据工件实际表面的起伏情况，自动调整支承方向和接触部位的浮动支承，如图129所示。 1)保证不同接触条件下的稳固接触，提高安装稳定性。 2)增大支承点的局部刚性。 3)利用浮动结构消除重复定位所造成的夹紧弹性变形。 4)适合于各类复杂表面的点定位。,课题1.3 三爪自定心卡盘装夹工件的定位