箱体类零件加工工艺编制.ppt

机械加工工艺编制,情境3箱体类零件加工工艺规程编制,3.1.1箱体类零件及其机械加工工艺特点,一、箱体类零件的材料、热处理、结构及其他技术要求特点1、箱体类零件的结构特点1）结构特点形状复杂、内部为空腔且体积较大（箱体内要安装和容纳有关的零部件，因此必然要求箱体有足够大的体积。大型减速器箱体长达46m、宽约34m）、壁薄且不均匀容易变形、主要加工表面为一些精度要求较高的孔和平面。2）作用箱体类零件是机器或部件的基础件。它将轴、轴承、齿轮等零件连成整体，使这些零件具有和保持正确的相对位置，完成一定的功能。箱体类零件的加工质量，既直接影响机器的装配精度和运动精度，以影响机器的工作精度、使用性能和寿命。,2、箱体类零件的技术要求1）轴承孔支承孔的尺寸精度（如主轴孔的尺寸公差等级为IT6，其余孔为IT6IT7）、形状精度（未作规定时一般控制在尺寸公差范围内）、表面粗糙度要求（在Ra0.43.2m之间，一般孔为Ra1.6m）。2）孔与孔的位置精度（同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线垂直度误差、孔系之间的平行度误差，一般同轴上各孔的同轴度约为最小孔尺寸公差之半）、孔和平面的位置精度（主要孔和箱体安装基面的平行度要求）3）主要平面的平面度（装配基准面、加工时的定位基面的平面度（一般用涂色法检查接触面积或单位面积上的接触点数来衡量平面度的大小）、平面与平面间的位置精度、主要平面的表面粗糙度（0.63m2.5m，其它平面的Ra值为2.5m10m）。,3.1.1箱体类零件及其机械加工工艺特点,3、箱体类零件的材料及热处理要求（1）材料：1）灰铸铁：箱体零件的材料大都选用 HT200 HT400的各种牌号的灰铸铁。最常用的材料是HT200，而对于较精密的箱体零件（如坐标镗床主轴箱）则选用耐磨铸铁。2）钢板焊接件：在产品试制或单件小批生产时可采用钢板焊接结构。3）铸钢：大负荷的箱体零件有时采用铸钢件毛坯。4）铝镁铝合金：如航空、汽车发动机箱体等。（2）热处理：箱体类零件的热处理主要是时效处理，目的是去除铸件内应力。1）人工时效处理：一次时效、二次时效处理；2）自然时效3）振动时效此外，对于箱体零件上的导轨面，为增加其耐磨性，应当对其进行局部表面淬火处理。,3.1.1箱体类零件及其机械加工工艺特点,4、箱体类零件的毛坯类型铸件，毛坯的制造方法依生产批量而定。对于单件小批量生产，一般采用木模手工造型，毛坯加工余量大，其平面余量一般为 712mm，孔在半径上的余量为814mm。在大批大量生产时，通常采用金属模机器造型，毛坯的精度较高，加工余量可适当减低，平面余量为510mm，孔（半径上）的余量为 712mm。为了减少加工余量，对于单件小批生产直径大于50mm的孔和成批生产大于30mm 的孔，一般都要在毛坯上铸出预制孔。,3.1.1箱体类零件及其机械加工工艺特点,二、箱体类零件的机械加工工艺特点1、定位基准的选择1）粗基准的选择：粗基准要满足以下要求：一是要尽量保证起主要作用的大孔（如车床主轴箱上的主轴孔）、主要平面（如车床床身导轨面）的加工余量均匀；二是要使箱体上不加工面（主要是内壁）与主要孔之间的位置误差不要太大（以免装配时出现内部空间不够的现象）；三是保证不加工的平面与基准平面之间的位置关系（保证外观质量）。箱体类零件第一道工序一般为划线，划主要平面的加工线。因此在划主要平面的加工线时应以主要大孔作为主要基准，以与之有平行要求的不加工平面作为次要基准，同时还要照顾内腔空间。2）精基准的选择：精基准选择有两种方案：一是以装配基准面为精基准，这样符合基准重合原则；二是以一面两孔定位，采用此基准可实现基准统一，便于在流水线、自动线上加工。,3.1.1箱体类零件及其机械加工工艺特点,2、箱体类零件工艺路线的安排1）工艺路线安排一般遵循以下原则：先面后孔、先主后次、粗精分开、工序集中。2）整体式箱体的加工工艺路线箱体类零件加工的一般工艺路线对于中小批生产，其加工工艺路线大致是：铸造划线平面加工孔系加工钻小孔攻丝；大批大量生产的工艺路线大致是：铸造粗加工精基准平面及两工艺孔粗加工其它各平面精加工精基准平面粗、精镗各纵向孔加工各横向孔和各次要孔钳工去毛刺。3）分离式箱体零件的加工，同样按“先面后孔”及“粗、精分阶段加工”这两个原则安排工艺路线。加工过程：先对箱盖和底座分别加工对合面、底面、紧固孔和定位销孔，然后再合箱加工轴承孔及其端面等。,3.1.1箱体类零件及其机械加工工艺特点,3、箱体类零件上的孔系的加工1）孔系：通常工艺上把箱体零件上一系列具有相互位置关系的孔称为孔系。2）孔系分类：同轴孔系、平行孔系、交叉孔系。,3.1.1箱体类零件及其机械加工工艺特点,a)平行孔系 b)同轴孔系 c)交叉孔系,3、箱体类零件上的孔系的加工3）平行孔系加工（保证孔距和平行度）：在普通镗床上加工的方法有：找正法（利用划线找正、利用心轴块规、样板、找正，适用于单件小批生产）、镗模法（镗杆支撑在前后镗套之间，孔距精度由镗模决定，适用于大批量生产）、坐标法（适用于坐标镗床和数控镗床，孔距精度由坐标测量装置决定）。,3.1.1箱体类零件及其机械加工工艺特点,心轴、量块找正法示意图1、5-心轴 2-主轴 3-塞尺 4-量块,镗模法示意图1-工件 2-镗杆 3-镗模 4-镗套 5-主轴 6-工作台,3、箱体类零件上的孔系的加工4）同轴孔系加工（保证同轴度）：批量生产用镗模保证，小批生产的方法有：在加工好的前壁孔中加导套，由前导套支承镗杆加工后壁孔。,3.1.1箱体类零件及其机械加工工艺特点,利用导向套加工同轴孔,利用镗床后立柱的导向套支承镗杆加工同轴孔,3、箱体类零件上的孔系的加工5）交叉孔系加工（保证角度、孔距要求）：采用镗模或坐标镗床、加工中心加工。小批量生产时可采用组合夹具或角度对准装置，配合找正法保证加工要求。,3.1.1箱体类零件及其机械加工工艺特点,找正法加工交叉孔系,4、加工方法及设备1）平面加工：可用粗刨精刨、粗刨半精刨磨削、粗铣精铣或粗铣磨削（可分粗磨和精磨）等方案。其中刨削生产率低，多用于中小批生产。铣削生产率比刨削高，多用于中批以上生产。当生产批量较大时，可采用组合铣和组合磨的方法来对箱体零件各平面进行多刃、多面同时铣削或磨削。2）轴孔加工：可用粗镗（扩）精镗（铰）或粗镗（钻、扩）半精镗（粗铰）精镗（精铰）方案。3）对于精度在 IT6，表面粗糙度Ra值小于1.25m的高精度轴孔（如主轴孔）则还需进行精细镗或珩磨、研磨等光整加工。对于箱体零件上的孔系加工，当生产批量较大时，可在组合机床上采用多轴、多面、多工位和复合刀具等方法来提高生产率。4）次要表面加工：如联接孔、螺纹孔、销孔等，可在摇臂钻床、立式钻床或组合专用机床上加工。小批生产可划线加工，大批生产可用利用钻模加工。,3.1.1箱体类零件及其机械加工工艺特点,5、箱体类零件的检验检验项目主要有：各加工表面的粗糙度及外观，孔的尺寸精度，孔和平面的几何形状精度，孔系的相互位置精度。1）各加工表面的粗糙度及外观：表面粗糙度检验通常采用与标准样板比较法或目测。外观主要是目测。2）孔的尺寸精度：塞规检验 3）孔的形状精度：用内径量具（如内径千分尺、内径百分表等）测量，对于精密箱体，需用精密量具来测量。4）平面的几何形状精度：平面的直线度可用水平仪、准直仪及平尺等检验。平面度可用平台及百分表等相互组合的方法进行检验。5）孔系的相互位置精度：(1)同轴度：使用检验棒(2)平行度(3)垂直度,3.1.1箱体类零件及其机械加工工艺特点,孔的同轴度检验,a)孔对基准面的平行度检验b)孔轴线间的平行度检验,5、箱体类零件的检验,3.1.1箱体类零件及其机械加工工艺特点,孔的同轴度检验,a)孔对基准面的平行度检验b)孔轴线间的平行度检验,a)孔轴线与孔端面的垂直度检验 b)孔轴线间的垂直度检验,作业21：P241:1、2、7、8、9、10,3.1.1箱体类零件及其机械加工工艺特点,3.1.2 零件的工艺性分析,某车床主轴箱的工艺性分析1、读零件图2、从材料及热处理、结构分析工艺性3、从加工精度及表面粗糙度分析工艺性,3.1.3零件的毛坯选择,一、确定车床某主轴箱的毛坯类型1、从材料（HT200）、用途和结构上分析：可选铸件。2、从生产批量上分析单件小批生产可选砂型铸造，手工木模造型；成批生产可选砂型铸造，金属模机器造型。这里生产批量考虑为成批生产，因此可选砂型铸造，金属模机器造。二、确定各加工表面加工总余量1、平面加工余量：该零件材料为灰铸铁，查机械制造工艺设计简明手册P38表2.2-3知该铸件精度等级为CT8-10级，取CT10级。查表2.2-5知铸件的机械加工余量为MA H级。再查表2.2-4，根据不同的基本尺寸可查得机械加工余量数值。,3.1.3零件的毛坯选择,2、内孔加工余量：查表2.2-6，砂型铸造的最小孔直径为30，小于30的孔毛坯上都没有孔。有毛坯孔的机械加工余量也根据地表2.2-4确定。三、绘制毛坯图（直接在书图上画出）,3.1.4确定各表面加工方法及定位基准,一、各平面按照箱体零件的基准选择原则，从来基准统一原则出发，采用一面两孔定位，面为上平面，孔为顶面上的6个螺纹孔中间隔最远的两个孔，在作为基准时选加工成光孔，最后攻丝。1、顶面A，Ra3.2的加工方法：粗铣、精铣、磨削（有平面度要求）其定位基准是：C面、I孔2、B（V型导轨）面，Ra0.8的加工方法：粗铣、半精铣、磨削 其定位基准是：顶面A，两孔3、C面，Ra3.2的加工方法：粗铣、半精铣、磨削 其定位基准是：顶面A，两孔4、D、E面，Ra3.2的加工方法：粗铣、半精铣、精铣 其定位基准是：顶面A，两孔5、F面，Ra6.3的加工方法：粗铣、半精铣 其定位基准是：顶面A，两孔,3.1.4确定各表面加工方法及定位基准,二、各内孔1、轴孔：6级精度，Ra0.8的加工方法：粗镗、半精镗、精镗、浮动鏜 其定位基准是：顶面A，两孔2、轴孔：7级精度，Ra1.6的加工方法：粗镗、半精镗、精镗 其定位基准是：顶面A，两孔3、横向孔30、24的加工方法：钻削 其定位基准是：顶面A，两孔4、6-M10螺纹孔：钻、攻丝 定位基准根据尺寸标注而定。,作业22：根据P77图1-53小连杆零件图回答下列问题：1、写出该连杆的毛坯类型。2、写出该连杆各表面的加工方法。,3.1.5某主轴箱的加工工艺路线拟订,一、加工阶段划分1、粗加工阶段：粗铣各面2、半精加工阶段：半精铣、精铣各面，镗各重要孔，钻各次要孔、攻丝3、精加工阶段：磨导轨面、磨主轴孔二、加工顺序安排1、安排原则先面后孔、先主后次、粗精分开、工序集中。2、热处理工序安排本零件为铸件，热处理有时效处理，分别应安排在机械加工前。3、其他工序安排铸件的防锈：在毛坯铸造好后喷涂防锈底漆。清洗：在所有机械加工结束后。涂色：清洗后喷涂所需颜色的油漆。,3.1.5某主轴箱的加工工艺路线拟订,三、加工路线拟订1、方案一：单件小批生产，普通机床加工,3.1.5某主轴箱的加工工艺路线拟订,三、加工路线拟订1、方案一：单件小批生产，普通机床加工,3.1.5某主轴箱的加工工艺路线拟订,2、方案二：成批生产，普通机床加工,3.1.5某主轴箱的加工工艺路线拟订,2、方案二：成批生产，普通机床加工,3.1.5某主轴箱的加工工艺路线拟订,3、方案三：成批生产，部分数控机床加工,3.1.5某主轴箱的加工工艺路线拟订,作业23：根据P77图1-53小连杆零件图回答：3、加工该连杆划分哪几个加工阶段？4、拟订该连杆零件加工工艺路线（参照PPT表格格式填写）。,3.1.6某主轴箱的工序设计,一、确定各表面工序尺寸1、A、B、C、D、E、F面。加工余量查表2.3-21，工序尺寸根据图纸尺寸定。,2、各内孔（这里举一些典型孔作例，其余略）加工余量查表2.3-9、表2.3-10和网络资料。,3.1.6某主轴箱的工序设计,按工艺路线方案三进行设计（只选其中有代表性的作例）工序二、划线找正装夹工件，粗铣、半精铣、精铣顶面A。1、选择机床查机械制造工艺简明手册（以下查表均以此手册为依据），根据工件的形状和加工表面，选择立式铣床，查表4.2-35，根据零件的大小选择型号为X53K的机床。2、选择刀具：查表3.1-71）粗铣：选择YG880的10齿硬质合金面铣刀。2）半精铣、精铣：选择YG680的10齿硬质合金面铣刀。3、选择量具本工序的加工以划线为准进行试切削，可用卷尺进行测量。,3.1.6某主轴箱的工序设计,4、选择切削用量（查切削用量简明手册）1）粗铣A面（介绍关于铣削切削用量的知识）粗铣A面的加工余量是8，查表3.1可知：采用80的端面铣刀，ap4mm，因此粗铣分两次走刀，两次ap=4mm。进给量：查表3.5，根据X53K的主电机功率是10KW,刀具材料是YG8,查得，fz=0.20-0.29mm/z。切削速度：查机械制造工艺手册表3-30，按工件材料费HBS=230-290查得，v=1.0-2.0m/s，根据公式v=3.14dn/（100060），计算得n=239-478r/min,根据机床转速系列和粗加工取较小值的原则，n取300r/min。根据vf=fzn计算得vf=60-87mm/min，查表4.2-37，纵向进给取75mm/min，横向进给取78mm/min。2）半精铣A面半精铣A面，加工余量为1.5mm，分一次走刀。即ap=1.5mm。进给量：查表3.5，根据X53K的主电机功率是10KW,刀具材料是YG6,查得，fz=0.14-0.24mm/z。,3.1.6某主轴箱的工序设计,切削速度：查机械制造工艺手册表3-30，按工件材料费HBS=230-290查得，v=1.0-2.0m/s，根据公式v=3.14dn/（100060），计算得n=239-478r/min,根据机床转速系列和半精加工取较大值的原则，n取375r/min。根据vf=fzn计算得vf=53-90mm/min，查表4.2-37，纵向进给取较小值60mm/min，横向进给取63mm/min。3）精铣A面半精铣A面，加工余量为0.5mm，分一次走刀。即ap=0.5mm。进给量：查表3.5，根据X53K的主电机功率是10KW,刀具材料是YG6,查得，fz=0.14-0.24mm/z。在半精铣的基础上减小。切削速度：n在半精铣的基础上加大，取475r/min。再计算进给速度，根据vf=fzn计算得vf=66-114mm/min，纵向取75mm/min，横向取78mm/min。5、计算切削时间（根据表6.2所例公式进行计算，这里略）,3.1.6某主轴箱的工序设计,工序五：以顶面及两孔定位，粗镗、半精镗、精镗、轴孔，浮动镗轴孔。1、选择机床根据地加工要求，可选卧式铣镗床。查表4.2-19，根据零件的大小选择型号为T68的机床。2、选择刀具：1）粗镗：选择YG8双刃镗刀块，直径与相应孔径。2）半精镗、精镗：选择YG6双刃镗刀块，直径与相应孔径选择。3）浮动镗：选择YG3浮动镗刀，直径与工件上的相应孔径相同。,3.1.6某主轴箱的工序设计,工序五：以顶面及两孔定位，粗镗、半精镗、精镗、轴孔，浮动镗轴孔。3、选择量具以95K6为例。其上偏差为0.025，下偏差为0.003，因此公差=0.022。查表5.1-1，得A=0.002，U1=0.0018.可选数显孔径千分尺，其精度在0.002。批量生产也可用光滑极限量规进行检验。4、选择夹具为了保证加工精度和装夹速度，选用专用镗夹具装夹工件。5、选择切削用量以镗95K6为例。1）粗镗双边余量3.5，单边余量1.75，可一次走刀完成加工，即ap=1.75。走刀量：查机械制造工艺手册表3-22，结合表4.2-21，取f=0.52mm/r.切削速度：镗孔速度比车削低10%-20%，材料硬度为180-230HBS，查表1.11得v约为80m/min0.8=64m/min，计算得主轴转速n=229r/min。比较表4.2-20，取n=200r/min。,3.1.6某主轴箱的工序设计,2）半精镗双边余量1.5，单边余量0.75，可一次走刀完成加工，即ap=0.75。走刀量：查机械制造工艺手册表3-22，结合表4.2-21，取f=0.37mm/r.切削速度：查表1.11得v约为90m/min0.8=72m/min，计算得主轴转速n=250r/min。比较表4.2-20，取n=250r/min。3）精镗双边余量0.9，单边余量0.45，可一次走刀完成加工，即ap=0.45。走刀量：查机械制造工艺手册表3-22，结合表4.2-21，取f=0.37mm/r.切削速度：可取半精镗主轴转速，即n=250r/min。4）浮动镗双边余量0.1，单边余量0.05，可一次走刀完成加工，即ap=0.05。查网络资料，进给量一般为0.3-0.7mm/r，结合表4.2-21，取f=0.3mm/r.镗削速度v可换算成主轴每分钟转速，一般取8-12r/min，比较表4.2-20，取n=20r/min。6、计算切削时间（略）,3.1.6某主轴箱的工序设计,3.1.7填写工艺过程卡,将设计好的工序填入工艺过程卡。作业24：根据P77图1-53小连杆零件的工艺路线，计算各加工表面的工序尺寸，并完成工序设计（一人至少一道工序设计），填写好工艺过程卡片。,3.2编制支架零件的加工工艺,参照某主轴箱加工工艺设计完成P242图4-54的支架零件（材料为HT200）的机械加工工艺设计。分组完成，每人必须完成工艺过程设计和一道工序的工序设计，具体任务由组长安排。注意：2次课完成任务。下次课下课时交作业。第一次课完成工艺过程设计，第二次课完成工序设计。由组长填写工艺过程卡片。,3.3.1机床夹具概述,一、机床夹具在机械加工中，为了迅速、准确地确定工件在机床中相对于刀具的位置，并能保持这个正确位置不变而使用的工艺装备，称机床夹具。（看夹具视频）,异形杠杆简图,异形杠杆车床夹具,l铰链压板；2V形块；3夹具体；4支架；5螺钉；6可调V形块；7螺杆,二、夹具的作用保证加工精度、提高劳动生产率、改善工人的劳动条件、降低生产成本、扩大机床工艺范围。三、机床夹具的组成1.机床夹具的基本组成部分 1）定位元件：它的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。2）夹紧装置：夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，使已经定位好的工件在加工过程中 保持原来的正确位置不变。3）夹具体：夹具体是夹具的基体骨架，它将夹具的所有元件连接成一个整体。2.机床夹具的其他组成部分1）连接元件：确定夹具在机床上位置的元件。2）对刀或导向装置：确定刀具相对于定位元件的正确位置，保证刀具的正确加工位置。3）其它装置或元件：根据工件的加工需要需设置的其他装置，如分度装置、靠模装置、上下料装置、顶出器、平衡块等。,3.3.1机床夹具概述,四、机床夹具的类型,3.3.1机床夹具概述,五、夹具设计的基本要求1）能稳定保证工件的加工精度;2）能提高机械加工的劳动生产率,降低工件的制造成本;3）结构简单,操作方便,安全和省力;4）便于排屑;5）有良好的结构工艺性,便于夹具的制造、装配、检验、调整和维修.六、夹具的设计步骤1）研究原始资料,明确设计任务2）确定夹具的结构方案,绘制夹具装配草图 注意：工件用双点划线绘制。3）绘制夹具总装配图4）绘制夹具零件图,3.3.1机床夹具概述,一、工件的定位原理按一定要求合理分布的六个支承点与工件的定位基准面相接触，限制工件的六个自由度，来确定工件在机床或夹具中的位置。这种工件的定位原理称为六点定位原则。,3.3.2定位原理,二、工件的实际定位方式根据工件的六点定位原则，工件在实际工作中的定位方式有：1、完全定位：六个自由度完全被限制的定位方式。2、不完全定位：根据加工要求限制的自由度少于六个，但能满足工件的加工要求的定位方式。3、欠定位：该限制的自由度没限制的定位方式。4、过定位：一个自由度被重复限制的定位方式。三、定位方式分析根据工件加工要求、分析理论上应该限制哪几个自由度？,3.3.2定位原理,作业28：1、机床夹具由哪几部分组成？其作用是什么？2、工件的定位原理是什么？3、根据工件加工要求、分析理论上应该限制哪几个自由度？铣槽：车端面：钻小孔：铣台阶面：,3.3.2定位原理,一、工件以平面定位的定位元件 一般情况下，平面定位时定位基准是平面本身。工件以平面定位时常用定位元件有以下几种类型：1、标准固定支承钉：支承高度不变。2、标准可调支承钉：支承高度可调。,3.3.3定位元件,3、标准定位支承板 4、辅助支承：不起定位作用的支承，工件定好位后参与工作，不能破坏工件的定位。,3.3.3定位元件,二、工件以定位圆孔为定位基准的定位元件 1、心轴 心轴的种类有：刚性、弹性、液塑性的圆柱或圆锥心轴。刚性心轴：标准心轴：心锥度心轴：各类机床心轴：a)磨床心轴b)车床心轴c)滚齿心轴 d)插齿心轴e)磨齿心轴f)滚齿心轴,3.3.3定位元件,二、工件以定位圆孔为定位基准的定位元件 2、定位销：定位销的种类有：圆柱销、圆锥销(固定、浮动、活动),3.3.3定位元件,三、工件以外圆为定位基准的定位元件工件以外圆柱面作为定位基面时，最常用的定位元件有V形块、定位套和半圆套。1、V型块 V型块的种类有：长V型块、短V型块；固定式、活动式。,3.3.3定位元件,三、工件以外圆为定位基准的定位元件2、定位套3、半圆套 4、圆锥套,3.3.3定位元件,四、工件以其他表面为定位基准的定位元件1、导轨面定位 2、齿形面3、其他,3.3.3定位元件,作业：当下列零件以图示定位表面定位时，请选择合适的定位元件。,3.3.3定位元件,一、夹紧装置的组成和基本要求1、夹紧装置的组成夹紧装置分为手动夹紧和机动夹紧两类。夹紧装置的种类很多，但其结构均由三部分组成。1）力源（动力）装置能产生力的装置称为夹具的力源装置。常用的动力装置有：气动装置、液压装置、电动装置、电磁装置、气液联动装置和真空装置等。由于手动夹具的夹紧力来自人力，所以它没有动力装置。2）中间传力机构中间传力机构是界于力源和夹紧元件之间的机构，通过它将力源产生的夹紧力传给夹紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工件的夹紧。一般中间传力机构可以在传递夹紧力的过程中，改变夹紧力的方向和大小，并根据需要也可具有一定的自锁性能。3）夹紧机构夹紧机构是实现夹紧的最终执行元件，通过它和工件直接接触而完成夹紧工件，,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,夹紧装置的组成l气缸；2斜楔；3滚子；4压板；5工件,一、夹紧装置的组成和基本要求2、对夹紧装置的基本要求 在不破坏工件定位精度，并保证加工质量的前提下，应尽量使夹紧装置做到：1）夹紧要可靠：夹紧机构一般要有自锁作用，保证在加工过程中不会产生松动和振动。2）不允许破坏定位：夹紧时不应破坏原有的正确定位，不应使定位元件变形。3）夹紧力要适当：不能压伤工件表面。4）夹紧操作方便，迅速省力。5）结构简单，工艺性好，尽量采用标准件。,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,二、夹紧力确定的基本原则 1、夹紧力的方向（1）夹紧力的方向应有助于定位稳定，应朝向主要限位面；(2)夹紧力的方向应有利于减小夹紧力；,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,二、夹紧力确定的基本原则 1、夹紧力的方向（3）夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向。2、夹紧力作用点的确定(1)夹紧力的作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支撑面内；,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,二、夹紧力确定的基本原则 2、夹紧力作用点的确定（2）夹具力的作用点应位于工件刚性较好的部位。,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,二、夹紧力确定的基本原则 3、夹紧力的大小对工件的夹紧力过大，会引起工件变形，达不到加工精度要求，而且使夹紧装置结构尺寸加大，造成结构不紧凑；夹紧力过小，会造成夹不牢工件，加工时易破坏定位，同样也保证不了加工精度要求，甚至会引起安全事故。由此可见，必须对工件施加大小适当的夹紧力。实际夹紧力为：FWK=K FW 其中，K为安全系数，一般取1.52.5；夹紧力与切削力方向相反时,取2.53；FW为按工件受静力平衡所需要的夹紧力；注：对于关键性的重要夹具，往往通过试验的方法来测定所需的夹紧力。,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,三、典型夹紧机构原始作用力转化为夹紧力是通过夹紧机构来实现的。在众多的夹紧机构中以斜楔、螺旋、偏心以及由它们组合而成的夹紧机构应用最为普遍。1、斜楔夹紧机构采用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧机构称为斜楔夹紧机构。斜楔夹紧具有结构简单、增力比大、自锁性能好等优点，因此获得广泛应用。斜楔夹紧机构的类型：1）斜楔2）斜楔与滑柱合成3）端面斜楔压板组合,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,三、典型夹紧机构1、斜楔夹紧机构斜楔的自锁条件：直接采用斜楔夹紧时，斜楔的升角小于斜楔与工件、斜楔与夹具体之间的摩擦角之和。为保证自锁可靠，手动夹紧机构一般取=6 8。用气压或液压装置驱动的斜楔不需要自锁，可取=1530。斜楔夹紧机构的特点：1）斜楔具有自锁性2）具有改变原始作用力方向的特点3）夹紧力增大倍数等于夹紧行程的缩小倍数斜楔材料与热处理：20号钢或20Cr,渗碳厚度为0.8-1.2mm,HRC:5662,Ra为1.6m；45号钢、HRC42-46,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,三、典型夹紧机构2、螺旋夹紧机构采用螺杆作中间传力元件的夹紧机构统称为螺旋夹紧机构。它由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成。由于它结构简单、夹紧可靠、通用性好，而且由于螺旋升角小，螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大，是手动夹具上用得最多的一种夹紧机构。1）单个螺旋夹紧机构,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,三、典型夹紧机构2、螺旋夹紧机构2）螺旋压板机构,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,三、典型夹紧机构3、偏心夹紧机构偏心夹紧机构是用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。常用的偏心件：圆偏心轮和偏心轴偏心夹紧加工操作方便、夹紧迅速，缺点是夹紧力和夹紧行程都小。一般用于切削力不大、振动小、没有离心力影响的加工中。,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,三、典型夹紧机构4、铰链夹紧机构铰链夹紧机构是由铰链杠杆组合而成的一种增力机构，其结构简单，增力倍数较大，但无自锁性能。它常与动力装置(气缸、液压缸等)联用，在气动铣床夹具中应用较广，也用于其他机床夹具。,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,三、典型夹紧机构5、其他夹紧机构1）联动夹紧机构,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,三、典型夹紧机构5、其他夹紧机构2）定心夹紧机构,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,四、夹紧动力源装置1.气压装置,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,l电动机；2空气压缩机；3冷却器；4贮气罐；5过滤器；6分水滤气器；7调压阀；8压力表；9油雾器；10单向阀；11配气阀；12调速阀；13气缸；14压板；15工件,四、夹紧动力源装置2.液压装置,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,1夹具微型液压缸；2、9、12滤油器；3快换接头；4溢油阀；5高压软管；6电接点压力表；7单向阀；8柱塞泵；10电磁卸荷阀；11电动机；13油箱,四、夹紧动力源装置2.液压装置,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,微型液压缸,四、夹紧动力源装置3、气液增压装置气液增压装置的特点(1)其油压可达9.819.6MPa，不需要增加机械增力机构就能产生很大的夹紧力，使夹具结构简化，传动效率提高和制造成本降低。(2)气液增压装置已被制成通用部件，可以各种方式灵活、方便地与夹具组合使用。,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,四、夹紧动力源装置4、电动装置电动三爪自定心卡盘 1胶木齿轮；2齿轮；3传动轴；4定位板；5销子；6偏心轴；7、8齿轮；9内齿轮,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,四、夹紧动力源装置5、磁力装置 车床用电磁卡盘1线圈；2铁心；3工件；4导磁体定位件；5隔磁体；6导磁体定位件；7夹具体,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,四、夹紧动力源装置6、真空装置真空夹紧装置的系统图1电动机；2真空泵；3真空罐；4空气滤清器；5操纵阀；6真空夹具；7真空表；8紧急断路器,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,作业：1、夹紧力的作用点、方向和大小如何确定？2、典型的夹紧机构有哪些？3、主要有哪些夹紧的动力源装置？,3.3.4夹紧元件及夹紧机构,一、刀具导向装置及对刀元件1、钻套及镗套1）钻套 使用钻套目的是保证被加工孔的位置精度，提高工艺系统的刚度。钻套可分为标准钻套和特殊钻套两大类。其中标准钻套又分为固定钻套、可换钻套和快换钻套三种；按实际需要自行设计的钻套，称为特殊钻套。特殊钻套：标准钻套：,3.3.5夹具的其他组成部分,一、刀具导向装置及对刀元件1、钻套及镗套2）镗套 镗套的结构型式和精度直接影响被加工孔的加工精度和表面粗糙度，因此应根据工件的不同加工要求和加工条件合理设计或选用，常用的镗套有两类，既固定式镗套和回转镗套。固定式镗套：回转式镗套：,3.3.5夹具的其他组成部分,一、刀具导向装置及对刀元件2、对刀装置对刀装置主要由对刀块和塞尺组成，用以确定夹具与刀具间的相对位置。对刀块的结构形式取决于加工表面的形状。,3.3.5夹具的其他组成部分,二、各类机床夹具与机床的连接1、车床夹具在机床主轴上的安装方式1）夹具通过主轴锥孔与机床主轴连接2）夹具通过过渡盘与机床主轴连接,3.3.5夹具的其他组成部分,车床夹具与机床主轴的连接1主轴；2过渡盘；3专用夹具；4压块,二、各类机床夹具与机床的连接1、车床夹具在机床主轴上的安装方式,3.3.5夹具的其他组成部分,角铁式车床夹具l过渡盘；2夹具体；3联接块；4销钉；5杠杆；6拉杆；7定位销；8钩形压板；9带肩螺母；10平衡块；11楔块；12摆动压块,二、各类机床夹具与机床的连接2、铣床夹具与工作台的连接铣床夹具通过定位键与铣床工作台上T形槽配合，确定夹具在机床上的正确位置。定位键还可承受铣削时可产生的切削扭矩，以减轻夹具固定螺栓的负荷，加强夹具在加工过程中的稳固性。定位键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个，用开槽圆柱头螺钉固定。,3.3.5夹具的其他组成部分,二、各类机床夹具与机床的连接2、铣床夹具与工作台的连接 对于位置精度要求高的夹具，常不设置定位键(或定向键)，而用找正的方法安装夹具。,3.3.5夹具的其他组成部分,二、各类机床夹具与机床的连接2、铣床夹具与工作台的连接,3.3.5夹具的其他组成部分,单件铣床夹具l夹具体；2、3一卡爪；4一连接杆；5一锥套；6一可调支承；7一对刀块；8一定位键；9一定位销；10一钩形压板,三、各类机床夹具的夹具体 1.夹具体的基本要求(1)有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀或导向元件的表面以及夹具体的安装基面(与机床相连接的表面)等，应有适当的尺寸和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体尺寸稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。(2)有足够的强度和刚度。加工过程中，夹具体要承受较大的切削力和夹紧力。为保证夹具体不产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的强度和刚度，因此夹具体需有一定的壁厚。铸造和焊接夹具体常设置加强肋，或在不影响工件装卸的情况下采用框架式夹具体。(3)结构工艺性好。夹具体应便于制造、装配和检验。铸造夹具体上安装各种元件的表面应铸出35mm高的凸面，以减少加工面积。铸造夹具体壁厚要均匀，转角处应有R3R5mm的圆角。夹具体结构形式应便于工件的装卸。(4)要有适当的容屑空间和良好的排屑性能。,3.3.5夹具的其他组成部分,三、各类机床夹具的夹具体2.夹具体的结构形式,3.3.5夹具的其他组成部分,三、各类机床夹具的夹具体3.夹具体的毛坯形式1）铸造夹具体 2)焊接夹具体 3)锻造夹具体 4)型材夹具体 5)装配夹具体 装配式夹具体,3.3.5夹具的其他组成部分,四、夹具总图上尺寸、公差和技术要求的标注,3.3.5夹具的其他组成部分,五、专用夹具设计的步骤1、明确设计任务与收集设计资料2、方案设计3、审查方案与改进设计4、夹具总装配图设计 夹具总装配图应按国家标准绘制，绘制时还应注意以下事项。1）尽量选用11的比例，以使所绘制的夹具具有良好的直观性。2)尽可能选择面对操作者的方向作为主视图，同样应符合视图最少原则。3)总图应把夹具的工作原理、结构和各种元件间的装配关系表达清楚。4)用双点划线绘制工件外形轮廓、定位基准面、夹紧表面和加工表面。5)合理标注尺寸、公差和技术要求如附表3所示。6)合理选择材料。,3.3.5夹具的其他组成部分,五、专用夹具设计的步骤5、绘图的步骤如下:1）用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。在总图中，工件可看作透明体，不遮挡后面夹具上的线条。2)绘制定位元件的详细结构。3)绘制对刀导向元件。4)绘制夹紧装置。5)绘制其他元件或装置。6)绘制夹具体。7)标注视图符号、尺寸和技术要求。8)编制夹具明细表及标题栏。9)绘制夹具零件图。,3.3.5夹具的其他组成部分,作业：1、钻套和镗套在夹具中起什么作用？2、铣夹具中用什么对刀？用什么和机床工作台连接？常用的铣夹具夹具体用什么毛坯？3、夹具设计的一般步骤有哪些？,3.3.5夹具的其他组成部分,3.3.6分析衬套加工工艺 确定夹具的定位夹紧方案,一、确定衬套凹槽的铣夹具定位方案衬套零件如下图所示。分析在铣这个衬套零件上面凹槽时的定位夹紧方案。请回忆：安装工件时的定位原理是什么？在实际加工中，工件的定位方式有哪几种情形？工件夹紧的基本要求是什么？夹紧力应如何布置？,3.3.6分析衬套加工工艺 确定夹具的定位夹紧方案,1、确定定位方案的方法与步骤1）根据零件加工要求确定要限制的自由度2）根据定位基准的选择原则确定定位基准（点、线、面）3）根据定位基准表面形状确定定位元件及其分布位置2、确定铣衬套上面凹槽时的定位方案1）加工时所需限制的自由度：5个2）确定定位基准（如下图所示）,3.3.6分析衬套加工工艺 确定夹具的定位夹紧方案,二、确定夹紧方案1、确定夹紧方案的方法与步骤1）确定夹紧力的方向和作用点的分布2）计算夹紧力的大小2、确定加工衬套上面凹槽时的夹紧方案1）分析夹紧力的方向和作用点的位置（如下图所示）2）计算夹紧力的大小（略）,3.3.7选择定位元件和夹紧机构,一、选择定位元件工件的定位表面是平面和内孔，因此定位元件因选择定位板和定位芯轴及定位销。如下图，定位削边销，并且要做成插销形式。,3.3.7选择定位元件和夹紧机构,二、选择夹紧机构1、选择夹紧机构类型根据工件的形状及定位特点，选择夹紧机构。在操作简单、方便、安全、快捷的原则下，选择带开口垫圈的单螺旋夹紧机构。（如下图所示）2、确定夹紧元件的大小一般设计要根据夹紧力的需要来设计，在企业生产实际中也可用类比法进行设计。作业：绘制衬套零件铣上凹槽铣夹具的定位、夹紧草图。,3.3.8对刀装置、连接元件设计,一、对刀装置设计1、确定对刀位置对刀装置用于确定凹槽的高度和中心位置，分别对刀具的底端和中心。2、选择对刀块根据需要可以选择方形对刀块，这种对刀块结构简单。对刀块安装在夹具上远离加工的区域，以免影响工件的安装或加工时碰刀。二、连接元件1、铣夹具在机床上的安装一般是用定向键确定夹具方向，将夹具安放在铣床的工作台上。定向键通过与铣床工作台上的T形槽配合确定夹具在机床上的正确位置，同时还能承受部分切削扭矩，减轻夹紧螺栓的负荷，增加夹具的稳定性。,3.3.8对刀装置、连接元件设计,2、衬套铣夹具的连接元件设计1）选择定向键选择A型定向键，结构简单，制造方便。2）定向键在夹具上的安装安装在夹具底面的纵向槽中，一般用两个，安在一条直线上，其距离越远，导向精度越高，用螺钉紧固在夹具体上。,3.3.9夹具体设计,由于本夹具用于装夹衬套铣削小凹槽的，因此切削力比较小，切削过程中产生的振动也小，因此选择钢板作为夹具体，具体结构根据夹具上其他零件的安装及与机床的连接来设计。注意要在夹具体上设计找正面。,3.3.10完成夹具装配图,在完成上述夹具的主要元件设计后，完成夹具装配图设计。主要设计以上元件与夹具体的定位连接方式。此外本夹具由于重量较重，要设计把手，以便夹具搬运时使用。完成装配视