机床夹具设计与制造资源课件

国家职业资格培训教材国家职业资格培训教材技能型人才培训用书技能型人才培训用书依据依据劳动和社会保障部劳动和社会保障部 制定的国家职业标准要求编写制定的国家职业标准要求编写第四章分度装置与夹具体的设计分度装置与夹具体的设计机床夹具设计与制造资源课件第四章第四章第四章第四章 分度装置与夹具体的设计分度装置与夹具体的设计分度装置与夹具体的设计分度装置与夹具体的设计培训学习目标培训学习目标 了解分度装置的分度原理及分度误差的分析方法；掌握回转分度装置和端齿盘精密分度装置的结构；熟悉夹具体设计要点。了解分度装置的分度原理及分度误差的分析方法；掌握回转第四章第四章第四章第四章 分度装置与夹具体的设计分度装置与夹具体的设计分度装置与夹具体的设计分度装置与夹具体的设计第四章 分度装置与夹具体的设计目目 录录第一节第一节 分度装置的基本结构分度装置的基本结构一、立轴式通用转台二、卧轴式通用转台第二节第二节 回转分度装置的组成回转分度装置的组成一、固定部分二、转动部分三、分度对定机构四、抬起与锁紧机构第三节第三节 分度误差分析分度误差分析第四节第四节 精度分度装置简介精度分度装置简介一、“误差平均效应”分度原理二、端齿盘分度装置第五节第五节 夹具体的设计夹具体的设计一、对夹具体设计的基本要求二、夹具体毛坯的类型三、有关夹具体的技术要求复习思考题复习思考题目 录第一节 分度装置的基本结构第一节第一节第一节第一节 分度装置的基本结构分度装置的基本结构分度装置的基本结构分度装置的基本结构第四章 分度装置与夹具体的设计一、立轴式通用转台一、立轴式通用转台 分度装置回转分度装置直线分度装置立轴式卧轴式斜轴式 它的典型结构如下：转台体1固定不动，转盘2和转轴3用螺钉联接，可在转台体的衬套4中转动实现回转分度。图4-1 立轴式通用转台1转台体 2转盘 3转轴 4衬套 5对定销 6分度衬套7齿轮套 8挡销 9手柄10锁紧圈 11、12调节螺钉13锥形圈机床夹具设计与制造 一、立轴式通用转台 分度装置回转分度装置直线分度装置立轴式卧第一节第一节第一节第一节 分度装置的基本结构分度装置的基本结构分度装置的基本结构分度装置的基本结构第四章 分度装置与夹具体的设计图4-2 立轴式转台的应用实例 4-2即为立轴式通用转台的应用实例。图示法兰盘工件需加工圆周上均布平行孔系，工件以底面、圆孔及键槽为定位基面，在工作夹具的定位盘4及带键的定位心轴3上限位，并以螺母1通过开口垫圈2把工件夹紧。图4-2 立轴式转台的应用实例 4-2即为立轴式通第一节第一节第一节第一节 分度装置的基本结构分度装置的基本结构分度装置的基本结构分度装置的基本结构第四章 分度装置与夹具体的设计二、卧轴式通用转台图（二、卧轴式通用转台图（4-34-3）它的工作原理与立轴式基本相同，只是对转台体与转轴的刚性要求更高。卧轴式通用转台的标准系列按转盘直径有250、350等几种。其主要尺寸可查阅机械工程手册。1转台体 2转盘 3衬套 4定位销 5移动轴6螺钉 7转轴 8挡销 9转动套 10拨杆11削边对定销 12分度衬套 13衬套 14弹簧 15手柄 16偏心轴图4-3 卧轴式通用转台二、卧轴式通用转台图（4-3）它的工作原理与立轴式基第二节第二节第二节第二节 回转分度装置的组成回转分度装置的组成回转分度装置的组成回转分度装置的组成第四章 分度装置与夹具体的设计 不论设计专用的还是通用转台，其回转分度装置一般由以下四部分组成：固定部分、转动部分、分度对定机构、抬起与锁紧机构。一、固定部分 它是分度装置的基体，通过它与机床工作台或机床主轴相联接，故往往就利用夹具体作为其固定部分（即转台体）。二、转动部分 这是分度装置的运动部件，通过它达到转位的目的。因此工件的定位与夹紧装置往往就设置在转动部分上；采用通用转台时，工作夹具也装在转动部分上。三、分度对定机构 这是分度装置的关键部分，它主要由分度盘和对定销构成。按照分度盘和对定销的相互位置关系，一般分为轴向分度与径向分度两种。轴向分度是指对定销沿着与分度盘的回转轴线相平行方向工作的（图4-4a）；径向分度是指对定销沿着分度盘的半径方向工作的（图4-4b）。不论设计专用的还是通用转台，其回转分度装置一般由第二节第二节第二节第二节 回转分度装置的组成回转分度装置的组成回转分度装置的组成回转分度装置的组成第四章 分度装置与夹具体的设计图4-4 轴向分度与径向分度）轴向分度（1）径向分度（）图4-4 轴向分度与径向分度第二节第二节第二节第二节 回转分度装置的组成回转分度装置的组成回转分度装置的组成回转分度装置的组成第四章 分度装置与夹具体的设计表4-1 常见对定方式的特点与应用表4-1 八种常见对定方式的特点及应用场合（对照图4-1中18）表4-1 常见对定方式的特点与应用表4-1 八种常见对定方式第二节第二节第二节第二节 回转分度装置的组成回转分度装置的组成回转分度装置的组成回转分度装置的组成第四章 分度装置与夹具体的设计 操纵对定销的机构，可用手拉式对定销（图-5a）、齿条式对定销（图-5b）或杠杆式对定销（图-5c）。这三种分度对定机构，拔出对定销和分度盘的转位分度均须分别操作，比较费时费力。图-6所示为单手柄操纵上述两个动作的结构。图4-5 操纵对定销的机构图图-6 分度与对定联合操纵机构 操纵对定销的机构，可用手拉式对定销（图-5a）、齿第二节第二节第二节第二节 回转分度装置的组成回转分度装置的组成回转分度装置的组成回转分度装置的组成第四章 分度装置与夹具体的设计 对于较大规格的立轴式回转分度装置，为了使转动灵活、省力及减少接触面间摩擦，应在转位分度前，将转位部分稍微抬起，为此可设计抬起机构（图4-7中的四个顶柱通过弹簧把转动部分抬起）。当分度装置经分度对定后，应将转动部分锁紧在固定部分上，这对于铣削加工尤其重要。前述图4-1中的锁紧圈部分10就是锁紧机构。当加工中产生切削力不大且振动较小的场合，也可不设锁紧机构，如图4-6所示的结构就未考虑转盘的锁紧。四、抬起与锁紧机构图4-7 抬起机构 对于较大规格的立轴式回转分度装置，为了使转动灵活、省第三节第三节第三节第三节 分度误差分析分度误差分析分度误差分析分度误差分析第四章 分度装置与夹具体的设计 图4-8中表示对定销与分度盘衬套孔以及与固定部分衬套孔之间的配合间隙、分度盘衬套内外径的不同轴度、分度盘两相邻孔距误差等因素，在一次分度的两个极端情况下所造成的位置误差，便产生了分度误差。图4-8 分度误差分析 图4-8中表示对定销与分度盘衬套孔以及与固定部分衬套第三节第三节第三节第三节 分度误差分析分度误差分析分度误差分析分度误差分析第四章 分度装置与夹具体的设计 从图4-8中可看出，分度误差的有关因素有以下几项：对定销头部与分度衬套孔的最大配合间隙1；对定销杆部与固定部分衬套孔的最大配合间隙；转盘回转轴与分度盘配合孔的最大配合间隙；分度盘上相邻两分度孔间的中心距的误差；分度孔衬套内外圆的偏心（若衬套的内外圆是在一次装夹中加工的则可不计）；分度孔至分度盘回转中心的距离的误差（这一误差可利用削边对定销来补偿）。因此分度时产生的转角误差，可按下式计算 目前，分度精度分为：一般精度110，较精密精度10左右和精密分度精度约1。从图4-8中可看出，分度误差的有关因素有以下几项：第四节第四节第四节第四节 精密分度装置简介精密分度装置简介精密分度装置简介精密分度装置简介 第四章 分度装置与夹具体的设计 前述分度装置都是采用一个对定销依次对准分度盘上的孔或槽来实现分度对定的。按照这种原理所获的分度精度往往不可能很高。随着科技的发展，对某些产品零部件提出越来越高的分度要求，因此各种精密分度装置被创造出来，它们大多是利用“误差平均效应”这一工作原理来获得很高的分度精度。“误差平均效应”我们已多次学习过，它是提高机械加工精度的一个法宝。不仅在原始基准平板的刮削、研磨中应用，而且在一些高精度工具、量具的精密加工中都可采用。前述分度装置都是采用一个对定销依次对准分度盘上的孔或第四节第四节第四节第四节 精密分度装置简介精密分度装置简介精密分度装置简介精密分度装置简介 第四章 分度装置与夹具体的设计一、一、“误差平均效应误差平均效应”分度原理分度原理 图4-9a所示为圆柱销对定的分度装置，分度盘上有一组分度孔，转位分度时，分度盘绕OO轴线转过一个分度孔，对定销A便插入相应的孔中对定。这种对定方法可用图4-9b的简图来表示（设一圆周为等分）。每次分度的理论转角 ，但由于种种误差存在，每次分度实际转角不是而是 从而分度盘每次的转角误差相应为（），（），即为（、）。由此可知，对用单个圆柱对定销进行分度的分度副来说，其转角误差将全部直接输出给工件。一、“误差平均效应”分度原理 图4-9a所示为圆第四节第四节第四节第四节 精密分度装置简介精密分度装置简介精密分度装置简介精密分度装置简介 第四章 分度装置与夹具体的设计 如果我们仍用此分度盘，但同时用两个对定销和来对定（图-9c）。两个圆柱销同时对定的效果，就相当于在两销中心有一个圆柱销在起对定作用。整个分度的动作就转化为由圆柱销每次按1-、-、3-、的中点位置、来对定。于是分度盘每次转过的实际角度便相应为 分度盘每次分度的转角误差为 如果我们仍用此分度盘，但同时用两个对定销和来对第四节第四节第四节第四节 精密分度装置简介精密分度装置简介精密分度装置简介精密分度装置简介 第四章 分度装置与夹具体的设计 由此可见，在分度盘精度相同的条件下，由于采用了两个圆柱销同时均匀对定，所产生的分度转角误差是分度盘上两相邻孔位置误差的平均值，从而使转角误差因均分而减半。若所用的对定销越多，则这种“误差平均效应”也越好，使实际输出到工件上的误差也越小。为此，可充分利用现有的机械加工手段所能达到的加工精度水平，以及误差平均效应分度原理，能够在不提高基准件（分度盘）的制造精度（指分度位置精度）条件下，而获得极小的分度转角误差。精密分度装置端齿分度盘钢球自动分度盘电感应分度装置利用“误差平均效应”原理设计 由此可见，在分度盘精度相同的条件下，由于采用了两个圆第四节第四节第四节第四节 精密分度装置简介精密分度装置简介精密分度装置简介精密分度装置简介 第四章 分度装置与夹具体的设计二、端齿盘分度装置二、端齿盘分度装置图4-10所示为做成通用转台形式的端齿盘分度装置。1移动 2齿轮螺母 3扇形齿轮 4手柄 5刻度盘 6定位器 7定位销 8下齿盘 9轴承内座圈 10转盘（上齿盘）11底座图4-10 端齿盘分度装置二、端齿盘分度装置图4-10所示为做成通用转台形式的端齿盘分第四节第四节第四节第四节 精密分度装置简介精密分度装置简介精密分度装置简介精密分度装置简介 第四章 分度装置与夹具体的设计端齿分度装置具有以下特点：1)分度精度高。2)分度范围大。3)精度的重复性和持久性好。4)若利用双层齿盘结构和差动分度法，可实现角度细分。这可用图4-11来说明 5)定位刚性好。由于端齿盘是靠圆周排列的多齿啮合分度对定，无论是受径向力或轴向力的作用，它的定位刚性都很好。图-11 差动分度法端齿分度装置具有以下特点：1)分度精度高。图-11 第五节第五节第五节第五节 夹具体的设计夹具体的设计夹具体的设计夹具体的设计 第四章 分度装置与夹具体的设计一、对夹具体设计的基本要求一、对夹具体设计的基本要求 （1）应有足够的强度和刚度 （2）力求结构简单，装卸工件方便 （3）要有良好的结构工艺性和使用性 （4）结构尺寸大小适当且稳定 （5）排除切屑问题要解决当加工中产生大量切屑时，应在夹具体上专门设计排屑用的斜面（取3050)或排屑槽，以便切屑落入腔内自动排出夹具体外（图4-12）。（6）夹具在机床上安装要稳定、安全、可靠。图4-12夹具体自动排屑结构一、对夹具体设计的基本要求 （1）应有足够的强度和刚度图4第五节第五节第五节第五节 夹具体的设计夹具体的设计夹具体的设计夹具体的设计 第四章 分度装置与夹具体的设计二、夹具体毛坯的类型二、夹具体毛坯的类型 由于各类夹具结构形态变化多端，使夹具体难以标准化，但其结构形式不外乎如图4-13所示三类，即开式结构（图4-13a）、半开式结构（图4-13b）和框架式结构（图4-13c），供参考选用。图4-13 夹具体结构形式二、夹具体毛坯的类型 由于各类夹具结构形态变化多端，使第五节第五节第五节第五节 夹具体的设计夹具体的设计夹具体的设计夹具体的设计 第四章 分度装置与夹具体的设计夹具体毛坯常采用以下四种（图4-14）（1）铸造夹具体（图4-14a）（2）焊接夹具体（图4-14b）（3）锻造夹具体（图4-14c）（4）装配式夹具体它往往由标准的毛坯件、零件及个别非标件通过螺钉、销钉等连接组装而成。图4-15是几种典型的夹具体标准毛坯件或可组装成夹具体的标准件。图4-14夹具体毛坯类型（4）装配式夹具体（图-14d）图4-15夹具体标准毛坯件及零件夹具体毛坯常采用以下四种（图4-14）（1）铸造夹具体（图第五节第五节第五节第五节 夹具体的设计夹具体的设计夹具体的设计夹具体的设计 第四章 分度装置与夹具体的设计三、有关夹具体的技术要求三、有关夹具体的技术要求 为了说明夹具体与各元件配合表面（或孔）的尺寸公差和配合精度，设计时可参见表4-2。表4-2夹具元件间常用的配合选择三、有关夹具体的技术要求 为了说明夹具体与各元件配合表复习思考题复习思考题复习思考题复习思考题 1.什么是回转分度装置?它由哪几部分组成?各部分的主要功能是什么?2.常见的对定方式有哪几种?各用于什么场合?操纵对定销的机构有哪几种?各有何特点?3.以圆柱销对定机构为例来分析它的分度误差从何产生?4.什么是误差平均效应?试用图4-9来表达误差平均效应分度原理。5.端齿分度装置具有哪些特点，请简要说明。6.对夹具体设计时有哪些基本要求?常见的夹具体毛坯有哪几种?夹具体与各元件精度之间应提出哪些方面的技术要求?7.图1-3钻模的回转分度装置中，分度孔所在圆的直径为86mm，衬套内孔与对定销的配合为 ，试求其最大分度误差。1.什么是回转分度装置?它由哪几部分组成?各部分的主要