汽车制造工艺学第2章ppt课件.ppt

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1、1,汽车制造工艺学,第2章 工件的装夹和机床夹具,2,2.1 基准,确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。,在设计图样上所采用的基准,定位支座零件,3,2.1 基准,在工艺过程中所采用的基准。又可分为：工序基准、定位基准、测量基准与装配基准。工序基准 在工序图上用来确定本道工序被加工表面的加工尺寸、位置公差的基准。定位基准 在加工中确定工件在机床上或机床夹具中占有正确位置的基准。测量基准 测量时采用的基准装配基准装配式采用的基准,4,图a 支座零件第1工序（车削）,5,2.1 基准,图2-9b 支座零件第2工序（钻孔）,6,2.1 基准,图2-9c 支座零件第3工序（

2、钻、锪 4 分布孔）,7,2.1 基准,图2-9d 支座零件第4工序（磨内孔、端面）,图2-9e 支座零件第5工序（磨外圆、台阶面）,8,2.2 工件装夹,划线找正装夹 以划线工人在工件上划出的代加工表面所在位置的线痕作为定位依据，定位时用划针找正位置，然后将工件夹紧,直接找正装夹 以工件的实际表面作为定位的依据，用找正工具找正工件的正确位置以实现定位然后将工件夹紧。,夹具装夹,定位 使工件在机床或夹具上占有正确位置夹紧 对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变,9,2.2 工件装夹,精度高，效率低，对工人技术水平要求高,精度不高，效率低，多用于形状复杂的铸件,10,2.2

3、工件装夹,图2-12 工件在夹具上装夹（滚齿夹具）,精度和效率均高，广泛采用,11,2.3 定位原理,六点定位原理,要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度,将 6 个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6 个自由度，这就是六点定位原理。,任何一个物体在空间直角坐标系中都有 6 个自由度用 表示,12,与理论力学、机构学自由度概念差别 位置不定度 夹紧与定位概念分开 工件、夹具是弹性体,两点注意：,“点”的含义 对自由度的限制，与实际接触点不同,2.3 定位原理,13,工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位。,完全定位与不完全

4、定位,不完全定位主要有两种情况：工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转的自由度无法被限制（即使被限制也无意义）。例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴线的转动等。工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，则只需限制 3 个自由度就够了。,2.3 定位原理,14,2.3 定位原理,完全定位与不完全定位,图2-15 工件应限制的自由度,15,欠定位,工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。,2.3 定位原理,16,过定位,过定位工件某一个自由度（或某几个自由度）

5、被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。,过定位是否允许，要视具体情况而定：1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。有时还是必要的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。,2.3 定位原理,17,过定位分析（桌子与三角架）,图2-17 过定位分析,2.3 定位原理,18,过定位分析,图2-18 过定位示例,2.3 定位原理,19,过定位分析,图2

6、-19 过定位示例,2.3 定位原理,20,过定位应用,2.3 定位原理,21,过定位讨论,2.3 定位原理,22,图2-22a 过定位引起夹紧变形,2.3 定位原理,23,图2-22b 过定位处理分析,2.3 定位原理,24,讨论,分析图示定位方案：各方案限制的自由度有无欠定位或过定位对不合理的定位方案提出改进意见。,图2-23 过定位分析,2.3 定位原理,25,图2-23a 过定位示例分析,2.4.3 定位原理,26,图2-23b 过定位示例分析,2.4.3 定位原理,27,图2-23c 过定位示例分析,2.3 定位原理,28,图2-24 工件以平面定位,平面定位的主要形式是支承定位。常

7、用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。图2-24给出了平面定位的几种情况。,2.4 定位方法与定位元件,（一）工件以平面定位 1基本支承(1)固定支承：安装到夹具上后，不可拆卸或调节。分为支承板和支承钉。支承钉：用于小平面未加工或已加工表面的定位。a.分类：平头：用于经过精加工的表面，面接触。,球头：点接触，可保证接触位置相对稳定，但易磨损，夹紧时使加工表面产生压陷，产生较大安装误差，不易使几个支承钉保持在同一平面内，用于精加工中。网纹顶面：与定位面摩擦力较大，可住阻碍工件移动，加强定位稳定性，精中易积屑，多用在粗糙表面的侧面定位。,b.支承钉尾部与基体孔的配合：过盈

8、配合：H7/r6 或H7/n6 加中间套(可换)：套与夹具体上孔为过盈配合，套与支承钉尾部可选过渡配合H7/js6 c.支承钉布置原则：三点：组成的平面面积尽可能大 二点：距离尽可能长 一点：应与切削力方向对应,支承板 用于较大已加工平面的定位，所以常出现在精基准定位中，一个支承板的作用，相当于两个支承钉，消除两个自由度。,a.结构形式及应用场合：A型 制造简单，常用于底面定位 B型 切有斜槽，易于清屑，常用于侧面定位,b.应用场合：用于难以用支承钉布置成合适的、稳定的定位中。工件刚度不足，定位面又小,并且切削力不能恰好作用在支承上。图(a)薄板上钻孔，支随钉使工件变形。图(b),承受较大力的

9、场合，保护精加工表面。方便安装：如侧面支承板取代两支承钉，可避免长死。,(2)可调支承,可调支承:适用于毛坯分批制造，其形状和尺寸变化较大的粗基准定位并适用于同一夹具加工形状相同而尺寸不同的工件及专用可调夹具或组合夹具中。,方法：一批工件调整一次，调整后应锁紧。,(3)自位支承（浮动支承、球面支撑）,特点：有定位元件有多个工作点与工件接触，定位元件在定位过程中 所处的位置，随工件定位基准面位置的变化而自动与之适应，其作用相当于一个固定支承，因此，只限制一个自由度。由于增加了与工件定位基准面接触的点数，故可提高工件的安装刚 性，适用于以粗基准定位，刚性不足或不连续表面的定位。注意：设计自位支承时

10、，应考虑可动部分有足够的摆动余动。,2、辅助支承,a.特点：根据六点定位原理，工件定位原理，工件定位夹紧后，若工件刚性很差，在切削力和夹紧力的影响下，会发生变形和振动。为此，需增加辅助支承，减小变形，以提高刚性和稳定性。,b.作用：由于辅助支承是在工件定位后才参与支承，因此不起任何消除自由度作用，只起减小工件变形和振动的作用。各种辅助支承在每次卸下工件后，必须松开，装上工件后再进行调整和锁紧，另外，辅助支承不应破坏原有定位。,c.应用场合：起预定位作用 提高夹具工件的稳定性 提高工件的刚性,d.结构形式：螺旋式：结构简单，易顶起工件，用限力板手，逐个调整、效率低、常用于单件小批生产中自位式：效

11、率高，弹簧力不可太大，tgf，保证自锁,推引式：适用于工件较重，切削负荷大的场合,44,图2-25 工件以圆孔定位,工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。工件以圆孔定位所限制的自由度见图 2-25。,2.4 定位方法与定位元件,（三）工件以内孔定位,工件以内孔定位时，常用的有：定位销、定位心轴、自动定心机构（如三爪卡盘、弹簧心轴等。,1.定位销：通常结合端面定位 结构形式：a.d10 d太小，不宜开退刀槽，轴肩下埋；b.d10 带有台肩，端面定

12、位可避免夹具体磨损；c.d16 凸肩与退刀槽合二为一；d.可换式：用于大量生产中，易于更换，更换时为避免 破坏夹具体加上衬套，定位销与衬套配合H7/js6、H7/n7,另外还有一种定位销：圆锥销特点：定心好，轴向定位精度不高，常用于浮动定位中,2.刚性心轴根据工件的形状和用途的不同，定位心轴的结论形式很多，常用的有下列几种形式：a.带小锥度的心轴（1/50001/1000）：限5个自由度，定心精度高，可达0.0050.01mm，但轴向位移大，传递扭矩小，使用于精加工中。,b.圆柱形心轴：工件与心轴定位部分为过盈配合采用r6、s6配合，轴向位置较固定（通过限位套）前编加有导向部分，与工件为间隙配

13、合的保证工件用手能自由套入。,c.心轴：工件与心轴为间隙配合，心轴采用h6、g6、f7制造，同心度不高，装卸方便，端部夹紧。,d.花键心轴,3.内圆定心夹紧机构用于内孔的定心夹紧机构，其作用原理与外圆定位时是一样的。区别仅在于孔定位时，支承等速远离中心移动，与工件孔表面接触。,孔用涨紧套,52,图2-26 工件以外圆柱面定位,工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位。工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。工件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块，短V型块限制2个自由度，长V型块（或两个短V型块组合）限制4个自由度。,2.4 定位方法与定位元

14、件,工件以外圆定位,工件以外圆定位时，常用的有V形块、定位套筒及剖分套筒、自动定心机构（三爪长盘、弹簧夹头、锥孔、自动定心夹头）,1.V形块V形块的定位情况：,a.V形块结构：(已标准化）常取90或120 工艺槽：降低应力集中，便于v形工作面加工。支承面和底面精度要求较高 安装时，需采用定位销孔(有定位销孔和安装孔),b.特点：对中性好（水平方向）所定位的水平轴中心位置（垂直方向），随V形块夹角 及工件直径的误差而发生变化V形块装在夹具体C时，除用螺钉紧固外，还要加装定位销,2.定位套筒及剖分套筒,定位套筒 特点：元件结构简单，定心精度不变；当工件外圆与定位圆孔配合较松时，易使工件倾斜，可考虑

15、利用套筒内孔及端面一起定位；当端面大时，定位孔应短些，以避免产生过定位。,58,除平面、圆孔、外圆柱面外，工件有时还可能以其它表面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。图2-27为工件以锥孔定位的例子，锥度心轴限制了除绕工件自身轴线转动外的 5个自由度。,2.4 定位方法与定位元件,59,在多个表面同时参与定位情况下，各定位表面所起作用有主次之分。通常称定位点数最多的表面为主要定位面或支承面，称定位点数次多的表面为第二定位基准面或导向面，称定位点数为 1 的表面为第三定位基准面或止动面。,2.4 定位方法与定位元件,60,2.5 定位误差,定位误差的概念,例如在轴上铣键槽，要求保证槽底至轴心的

16、距离H。若采用V 型块定位，键槽铣刀按规定尺寸H调整好位置（图2-29）。实际加工时，由于工件直径存在公差，会使轴心位置发生变化。不考虑加工过程误差，仅由于轴心位置变化而使工序尺寸H也发生变化。此变化量（即加工误差）是由于工件的定位而引起的，故称为定位误差。,定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确而引起的加工误差。,1）由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确引起的定位误差，称为基准位置误差，如图2-29所示例子。,61,2）由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差，称为基准不重合误差。,2.5 定位误差,62,2.5 定位误差,定位误差计算,在采用调整法加工时，工件的定位

17、误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。因此计算定位误差，首先要找出工序尺寸的工序基准，然后求其在工序尺寸方向上的最大变动量即可。,用几何方法计算定位误差通常要画出工件的定位简图，并在图中夸张地画出工件变动的极限位置；然后运用三角几何知识，求出工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量，即为定位误差。,用几何方法计算定位误差,63,常见定位方式的定位误差分析和计算,1.工件以平面定位工件以平面定位时产生的定位误差主要是基准不重合误差，基准不重合误差的计算可根据其定义，即工序基准相对定位基准在工序尺寸方向上的最大位置变动范围。,基准位移误差分两种情况：工件以粗基准定位：,其中H是基面形状误

18、差造成的基面最大变动范围。,工件以精基准定位：,64,2.工件以圆孔定位时的定位误差,（1）工件圆孔与刚性心轴或销过盈配合 孔与心轴始终同心，故 但由于工件装夹困难，一般很少采用。,（2）工件圆孔与刚性心轴或销间隙配合 心轴水平放置（重力作用下孔与心轴固定上母线接触）工件孔尺寸，心轴尺寸 工件孔中心最大变动量即为基准位移误差：,65,心轴垂直放置,孔与心轴可以在任意方向接触，孔的中心最大变动量即为基准位移误差：,（3）工件圆孔与弹性（自动定心）心轴定位,66,（4）工件圆孔与锥心轴定位,其中 为锥心轴的半锥角，TD为孔的直径公差。,孔直径方向配合无间隙，径向基准位移误差：,轴向最大位移即轴向基

19、准位移误差：,工件轴线可能发生偏转，转角定位误差为：=,67,3.工件以外圆定位时的定位误差,主要分析工件外圆在V形块上定位情况：由于工件设计基准不同，可能出现以下三种情况，即设计基准分别为A、B、C。,68,（1）设计基准为A时的定位误差,V形块是对中定心元件，制造无误差时，理论上外圆中心与V形块中心位置重合，无基准不重合误差。,工件外圆直径有偏差时，工件轴线在V形块中心线上下偏移。,69,（2）设计基准为B时的定位误差,由于定位基准是A，而设计基准是B，故,工件尺寸变化时，定位基准的移动方向与工序基准相对定位基准的移动方向相同。故,基准位移误差即工件直径误差造成的A上下最大变化量,70,（

20、3）设计基准为C点时的定位误差,由于定位基准是A，而设计基准是C，故,工件尺寸变化时，定位基准的移动方向与工序基准相对定位基准的移动方向相反。故,基准位移误差即工件直径误差造成的A上下最大变化量,71,(4)组合定位误差分析(一面两孔组合定位),基准位移误差,72,一面两孔组合定位,中心线角度误差,73,例：同轴度误差分析,计算一外圆和平面定位加工内孔时产生的与外圆的同轴度误差。,外圆80变化时，轴心线变化为OO=,尺寸30变化时，轴心线变化为OO”=”,合成后,74,例：水平放置心轴定位轴套上铣键槽，求H1、H2、H3、H4、H5的定位误差及键槽对称度误差。,75,例：水平放置心轴定位轴套上

21、铣键槽，求H1、H2、H3、H4、H5的定位误差及键槽对称度误差。,76,77,(5)提高工件定位精度的措施,消除或减少基准不重合误差 要正确选择定位基准，经可能与工序基准重合。消除或减少基准位移误差（1）选择精度高、位置误差小的表面为定位基准，尤其是组合定位中的第一基准，位置误差要小；（2）选用基准位置误差小的定位元件，提高定位元件间的位置精度；（3）提高工件定位表面与定位元件的配合精度，将销或消除配合间隙来减小基准位移误差。,78,2.6 工件夹紧,（1）保证加工精度，不破坏工件定位或产生不允许的夹紧变形；（2）保证生产率、力求夹紧迅速；（3）结构简单紧凑，制造维修方便，尽量采用标准件；（

22、4）操作方便、省力、安全。,2.6.2 夹紧力的确定 夹紧力的方向（1）夹紧力的方向应使定位基准面与定位元件紧密接触，保证定位准确、可靠；（2）夹紧力的方向应指向工件刚性最大的方向，以减少工件夹紧变形；（3）夹紧力的方应尽量与切削力、重力方向一致，以减小所需的夹紧力。,2.6.1 夹紧装置设计基本要求,79,2.6.2 夹紧力的确定,（1）作用力点应针对或位于支承元件所形成的支承面内，防止夹紧破坏定位；（2）作用力点应位于工件刚性最好的部位，以减少夹紧变形；（3）夹紧应靠近加工表面，以减小切削力对夹紧点得力矩，增加可靠性，防止振动和变形。,夹紧力作用力点的确定,80,夹紧力的大小,在加工过程中

23、，夹紧力要克服工件受到切削力、惯性力及重力的作用，保证工件的工作位置不变。如果工件在这些力的作用下产生瞬间的少量位移，即为夹紧失效。以对夹紧最不利的瞬间状态来估算所需的夹紧力,对于受力状态复杂的工件，通常只考虑主要因素的影响，略去次要因素。确定夹紧力的大小，通常把工件和夹具看成刚性系统，把工件看成是在切削力、夹紧力、重力、惯性力等作用下的平衡体，通过力平衡求出夹紧力，再乘以安全系数，作为实际夹紧力。K=K0K1K2K3,确定过程：1）加工情况分析：切削力的大小、方向和变化；夹紧失效的可能性；2）夹紧力估算：静力平衡方程，夹紧力计算合成。,81,2.6.3 常用夹紧机构,斜楔夹紧机构：,斜楔的楔

24、角是斜楔夹紧机构的主要参数，它对斜楔的增力比、自锁性、夹紧行程及操作性能都起决定性的作用。,自锁条件是压力角(此处是斜楔升角)小于摩擦角 1+2,由于在垂直方向受力是相等的所以在水平方向：,式中 Fj工件获得的夹紧力（N）；Fs施加在斜楔上的原始作用力（N）；斜楔的斜角（）；1工件与斜楔之间的摩擦角，摩擦系数f1=tg1；2夹具体与斜楔之间的摩擦角，摩擦系数f2=tg2。,若N和F2的合力为R，则由自锁条件：,其中,代入上式，得：,斜楔夹紧机构的夹紧行程,在生产实际中常采用双斜角结构的斜楔.,85,8.3.3 常用夹紧机构,螺旋夹紧机构：由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构，增力比很大

25、，自锁性很好。,86,偏心夹紧机构自锁条件：,偏心夹紧斜楔角x：偏心轮的工作转角一般小于90o，常用工作段x：45o135o：升角大，夹紧力较小，但夹紧行程大 90o180o：升角由大到小，夹紧力增大，但夹紧行程小。,2.6.3 常用夹紧机构,偏心夹紧机构：偏心夹紧的实质还是斜楔的作用。,87,2.6.3 常用夹紧机构,联动夹紧机构,88,夹紧的动力：人工手动、气动、液压、电动等。,2.6.3 常用夹紧机构,铰链夹紧机构定心、对中夹紧机构,89,机床夹具：,机床夹具概述,将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向 或对刀，以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置，简称夹具。,90,图5-1 加工拨

26、叉零件的钻床夹具。,（1）定位元件（2）夹紧装置（3）导向元件（4）对刀装置（5）连接元件（6）夹具体（7）其它元件及装置,机床夹具的组成,91,机床夹具和机床、刀具、工件之间的关系如图所示。,机床夹具的组成,2009.4.12,第5章 机床夹具设计原理,92,1通用化程度(1)通用夹具；(2)专用夹具；(3)成组夹具；(4)组合夹具；(5)随行夹具。2使用机床的类型 车床夹具、磨床夹具、钻床夹具、镗床夹具、铣床夹具等。3用途 机床夹具、装配夹具和检验夹具等。4动力来源 手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具、自紧夹具(靠切削力本身夹紧)等。,5.1.2 夹具的分

27、类,93,2.7 机床夹具,气动虎钳 液压夹具,94,图2-46b 组合夹具实例,2.7 机床夹具,95,设计特点和要求（1）因夹具要回转，要求结构紧凑，尺寸小，重量轻，重心尽可能靠近回转轴线，减小惯性力。（2）应有平衡措施，消除回转不平衡引起的振动现象，一般设计平衡块的位置可调，便于调整。（3）为了操作安全，夹具尽可能避免尖角或突出部位，必要时回转部分外面应加防护罩。（4）夹具与机床主轴定位面间必须有良好的配合和可靠的联接。,2.7典型夹具实例,2.7.1 车床及磨圆夹具 车床和磨圆夹具通常安装在机床的主轴上，与主轴一起回转。,结构形式：心轴式、圆盘式、角铁式等,96,2.7.2 铣床夹具,

28、铣床夹具设计时特别注意：铣削加工切削力较大，又是断续切削，加工中易引起振动，因此夹紧机构要有足够的夹紧力和较好的自锁性，且受力元件要有足够的强度和刚性。铣削加工一般是定距加工，为了便于调整刀具，通常要设置对刀装置。对刀块和刀具之间要放对刀塞尺，以避免刀具与对刀块直接接触，而碰伤刀刃获对刀块。铣床夹具在机床上要定位，要使夹具上定位元件工作面与铣削运动方向有一准确位置。常采用导向键与机床工作台T形槽相配合来实现。,97,钻套,分度机构,2.7.3 钻床夹具,钻夹具的特点（1）夹具放在工作台上，钻孔时钻头回转和进给，夹具和工件不动。（2）由于钻削力矩小，钻小孔时夹具常不固定。（3）钻床夹具用钻套引导

29、钻头，防止钻头偏斜，用钻模板固定钻套，保证钻孔正确位置。,98,2.8 机床夹具设计,2.8.1 专用夹具设计的基本要求保证工件的加工要求。正确定位、引刀、夹紧。提高加工效率、降低成本。结构简单、装夹快速。操作方便、便于排屑、工作安全。优良好的结构工艺性。,2.8.2 专用夹具设计的步骤明确任务，研究资料，了解生产条件；拟定夹具的结构方案，绘制夹具结构草图；（1）确定工件的定位方案，设计对刀装置（2）确定工件夹紧方式和夹紧装置（3）确定夹具其它元件及夹具具体结构绘制夹具图，标注有关尺寸和技术要求；绘制零件图。,99,2.8.3 夹具公差与技术要求,应标注的尺寸和技术要求与一般机械装配图一样，要

30、求标注夹具轮廓尺寸、配合尺寸、与机床联接尺寸及配合要求、动作极限等。定位元件之间、定位元件与引导元件间位置精度要求。装配、检验及调整方法及特殊技术要求等。夹具操作、平衡及安全说明。,夹具公差 确定夹具公差的原则是保证零件的加工精度。在不增加制造难度的情况下，夹具公差引尽量减少，提高可靠性，补偿使用中的磨损量。由于夹具生产为单件生产，高精度要求的夹具可采用调整法、修配法或组合法加工。通常夹具公差取相应零件公差的1/31/5，角度公差取1/21/5。有配合要求的按一般配合原则决定。,返回,100,夹具设计示例,钻床夹具设计示例,101,（1）加工工艺分析,在本工序中除保证孔本身的尺寸精度和表面粗糙

31、度要求外，还需要保证以下的位置精度：两孔轴线的平行度误差不得大于0.16mm；孔与端面的垂直度误差不得大于(0.1100)mm；两孔中心距精度 mm；孔25G7与已加工表面10F8孔相距为(1000.5)mm；孔壁应均匀相等。,该工件的刚性较差，25G7为深孔，且两孔的加工精度要求较高，故本工序分三个工步即钻、扩、铰进行加工。在进入本工序前，工件上的平面A、B、C和10F8孔均已经过加工，为定位基准的选择提供了有利条件。,102,（2）定位方案和定位元件的设计,优点是工件安装稳定，但违背基准重合原则，使孔心距尺寸(1000.5)mm不易保证。且钻模板不在一个平面上，夹具结构复杂。,第一方案：以

32、平面C、25G7外廓的半圆周、12G7外廓的一侧为定位基准，以限制工件的六个自由度，而从A、B面钻孔。,第二方案：以平面A、B，工件外廓的一侧和销孔10F8为基准实现定位。优点是工件安装稳定，定位基准与设计基准重合。但突出的问题是：平面B和A形成“台阶”式的定位基准。由于尺寸120mm和28mm的公差影响平面B和A之间的尺寸，将造成工件倾斜，可能使孔与端面的垂直度超差。另外，以外廓一侧定位、限制工件的回转自由度，不易保证孔壁的均匀性。,103,第三方案：以平面A，销孔10F8和25G7外廓的半圆周进行定位，满足完全定位的要求，做到基准重合。,如采用自动定心夹紧机构来实现25G7外廓的定位夹紧，

33、还可保证孔壁均匀。,但工件的安装稳定性较差，须要使用辅助支承来承受钻削12G7孔时的轴向钻削力，夹具结构较第二方案复杂。,从保证加工要求(包括孔壁均匀性)和夹具结构的复杂性两方面来分析比较，第一方案可不予考虑，第二方案夹具结构可能较简单，但定位误差大，难以保证加工要求。对于中批生产来说，增加辅助支承所引起的成本增加，分摊到每个工件是很少的。因此，应按第三方案来设计定位装置。,104,为实现第三种定位方案，所使用的定位元件又有下面两种可能性：,1)用夹具平面，短削边销，固定V形块给工件定位(图a)。在纵长方向上的定位误差较大，不易保证尺寸(1000.5)mm的要求，另外，安装工件较不方便。,10

34、5,2)用夹具平面，短圆柱销，活动V形块给工件定位(图b)。在纵长方向上的定位误差决定于圆柱销和销孔的配合性质。使用活动V形块具有较好的对中性，可保证孔壁均匀。且装卸工件较方便，故应按此方案设计夹具。,106,如图所示，定位元件选用带肩平面的短圆柱销和带肩平面的短套，两定位件的肩平面应在同一水平面上，并和两钻套的轴线保持垂直。在工件的平面B上，采用了辅助支承，以增加工件的安装刚度，防止工件受力后发生倾斜和变形。,107,（3）确定夹紧方式和设计夹紧装置,由于工件结构刚性较差，应注意使夹紧力朝向主要定位基准，并使其作用点落在刚性较好的部位。,108,对于钻削时所产生的扭转力矩，一方面依靠夹紧力所

35、产生的摩擦阻力矩来平衡，另一方面则由活动V形块承受。为使能产生较大的夹紧力，故采用螺旋压板机构对工件进行夹紧。,如图所示，夹紧力应作用在靠近25G7的加强筋之上。在12G7孔附近由于使用辅助支承来承受钻孔的轴向力，且孔径较小，因此不需施加加紧力。,109,（4）钻套、钻模板、夹具体及整体结构设计,由于两加工孔须依次进行钻、扩、铰加工，故钻套选用快换式的，其孔径尺寸公差可按前述介绍的方法确定。其结构尺寸可查阅有关手册。,110,111,112,规定:定位元件的精度，限制夹具装配和在机床上的安装误差。本例确定：1)钻套孔径与刀具、钻套外径与衬套孔的配合种类和精度等级；2)钻套与钻套之间、钻套与定位

36、元件之间的尺寸关系和相互位置要求；3)钻套与夹具安装基面之间的位置精度(平行度或垂直度)；4)定位元件与工件定位基准的配合种类和精度等级。5)夹具外形的最大轮廓尺寸，定位元件与夹具体的配合或其他主要配合表面的配合性质等。,（5）确定夹具总图的技术要求,113,在确定上述夹具的装配、检验尺寸的允差值时，可根据经验选取工件相应尺寸公差的1/21/5(见表)，必要时可用误差计算不等式加以验算。,2009.4.12,第5章 机床夹具设计原理,114,为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。为工序90钻拨叉锁销孔设计钻床夹具，所用机床为Z525型立式钻床，成批生产规模。,题目：钻

37、变速箱拨叉锁销孔钻床夹具设计,问题-探究,1工序尺寸和技术要求如图所示。2大批生产，时间定额25min。,2009.4.12,第5章 机床夹具设计原理,115,?钻变速箱拨叉锁销孔钻床夹具设计,2009.4.12,第5章 机床夹具设计原理,116,1、拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图,?钻变速箱拨叉锁销孔钻床夹具设计,1、确定工件定位方案，设计定位装置,2、确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置,3、确定导向方案，设计导向装置,4、确定夹具体结构型式及夹具在机床上的安装方式。,5、绘制夹具草图。（略）,3、夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求。,2、绘制夹具装配总图,2009.4.12,第5章 机

38、床夹具设计原理,117,?钻变速箱拨叉锁销孔钻床夹具设计,1、拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图,（1）确定工件定位方案，设计定位装置,2009.4.12,第5章 机床夹具设计原理,118,（2）确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置,?钻变速箱拨叉锁销孔钻床夹具设计,钢套的轴向刚度比径向刚度好，因此夹紧力应指向限位台阶面。偏心螺旋压板夹紧机构中的各零件均采用标准夹具元件。,2009.4.12,第5章 机床夹具设计原理,119,（3）确定导向方案，设计导向装置,?钻变速箱拨叉锁销孔钻床夹具设计,本工序要求对被加工孔依次进行钻、扩、铰等3个工步的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作

39、为刀具的导向元件。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体连接，钻套与工件之间留有排屑空间。,2009.4.12,第5章 机床夹具设计原理,120,（5）绘制夹具草图。,考虑夹具的刚度、强度和工艺性要求，采用铸造夹具体结构。,?钻变速箱拨叉锁销孔钻床夹具设计,2、绘制夹具装配总图,钻模的装配总图上应将定位心轴、钻模板与夹具体的连接结构表达清楚。其中定位心轴与夹具体采用过渡配合，用锁紧螺母固定。钻模板与夹具体用两个销钉、两个螺钉连接。夹具装配时，待钻模板的位置调整准确后再拧紧螺钉，然后配钻、铰销钉孔，打入销钉。,（4）确定夹具体结构型式及夹具在机床上的安装方式,2009.4.12,第5章 机床夹具

40、设计原理,121,?钻变速箱拨叉锁销孔钻床夹具设计,2009.4.12,第5章 机床夹具设计原理,122,?钻变速箱拨叉锁销孔钻床夹具设计,2009.4.12,第5章 机床夹具设计原理,123,?钻变速箱拨叉锁销孔钻床夹具设计,2009.4.12,第5章 机床夹具设计原理,124,?钻变速箱拨叉锁销孔钻床夹具设计,、,、,、,。,2009.4.12,第5章 机床夹具设计原理,125,?钻变速箱拨叉锁销孔钻床夹具设计,2009.4.12,第5章 机床夹具设计原理,126,?钻变速箱拨叉锁销孔钻床夹具设计,2009.4.12,第5章 机床夹具设计原理,127,3、夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求。,?钻变速箱拨叉锁销孔钻床夹具设计,（1）最大轮廓尺寸。（2）确定定位元件之间的尺寸与公差（3）确定导向元件与定位元件之间的尺寸与公差(40.09土0.03)mm（4）确定定位元件与夹具体的尺寸与公差 平行度公差0.02。（5）标注关键件的配合尺寸。,、,、,、,、,、,。,