数控机床工件装夹及夹具的选用教学文案课件

数控机床工件装夹及夹具的选用机床夹具概述夹具的组成 定位装置 夹紧装置 夹具体其它装置或元件作用是使工件在夹具中占据正确的位置作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用时不离开已经占据的正确位置将夹具上的所有组成部分，联接成为一个整体的基础件包含对刀元件、导向元件、分度装置、连接元件等夹具的夹具的分分分分类类类类通通通通用用用用夹夹夹夹具具具具可可可可调调调调夹夹夹夹具具具具专专专专用用用用夹夹夹夹具具具具组组组组合合合合夹夹夹夹具具具具成成成成组组组组夹夹夹夹具具具具按用途分类按用途分类按用途分类按用途分类车车车车床床床床夹夹夹夹具具具具钻钻钻钻床床床床夹夹夹夹具具具具铣铣铣铣床床床床夹夹夹夹具具具具镗镗镗镗床床床床夹夹夹夹具具具具磨磨磨磨床床床床夹夹夹夹具具具具按适用机床分类按适用机床分类按适用机床分类按适用机床分类夹具的夹具的分分分分类类类类手动夹具气动夹具液压夹具气液增压夹具电动夹具磁力夹具真空夹具离心力夹具其它按动力源分类夹具的夹具的分分分分类类类类工件在夹具中的定位夹紧定位使工件相对于机床及刀使工件相对于机床及刀使工件相对于机床及刀使工件相对于机床及刀具处于正确的位置具处于正确的位置具处于正确的位置具处于正确的位置在机械加工中，要求加工出来的表面，对加工件的其它表面保持规定的位置尺寸。因为加工表面是由切削刀具和机床的综合运动所造成，所以在加工时，必须使加工件上的规定表面（线、点）对刀具和机床保持正确的位置才能加工出合格的产品工件：在加工中保持这一正确位置不变工件定位基本原理六点定位原则六点定位原则六点定位原则六点定位原则任何一个自由刚体，在空间均有六个自由度，即沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的移动和绕此三坐标轴的转动。工件定位的实质就是限制工件的自由度基准轴第二定位基准面第三定位基准面基准轴主定位基准面基准轴工件定位时，用合理分布的六个支承点与工件的定位基准相接触来限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定则”。六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件 工件完全定位不完全定位在夹具中限制工件的自由度欠定位过定位加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位在满足加工要求的前提下，工件的六个自由度没有被完全限制的现象根据加工要求应该限制的自由度而没有限制的现象工件的某个自由度被重复限制的现象称为过定位完全定位不完全定位：Z轴旋转未限制a)b)不完全定位：Z轴旋转未限制ZXZ 按工件加工前的结构特点和工序加工精度要求，又可分成如下两种情况：1）由于工件加工前的结构特点，无法限制、也没有必要限制某些方面的自由度。如：在球面上钻孔，在光轴上车一段轴颈、在套筒上铣一平面及在圆盘周边铣一个槽，都没有必要，也不可能限制绕它们自身回转轴线或球心的不定度。这方面的不定度未被限制，并不影响一批工件在加工中位置的一致性。2）由于工序的加工精度要求，工件在定位时允许保留某些方面的不定度。不完全定位不完全定位：a图：完全自由b、c、d图：可以沿Y轴方向移动，e图：可以沿x、Y轴方向移动，绕Z轴旋转不完全定位是允许的。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用。过定位过定位欠定位即：按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位。工件的定位，若应限制的自由度没有被限制，出现欠定位，则不能保证一批工件在夹具中位置的一致性和工序的加工精度要求，因而是不允许的。欠定位欠定位常用定位元件及定位方式 以平面以平面定位定位以圆柱孔定以圆柱孔定位位以外圆柱以外圆柱面定位面定位支承钉支承钉支承板支承板浮动支承浮动支承圆柱销圆柱销各种心轴各种心轴V V型块型块定位套定位套辅助支承辅助支承以平面定位以平面定位A型用于精基准，B型用于粗基准，C型用于侧面定位。支承钉与夹具孔的配合为H7/r6或H7/n6。若支承钉需经常更换时可加衬套，其外径与夹具体孔的配合亦为H7/r6或H7/n6，内径与支承钉的配合为H7/js6。使用几个A型支承钉时，装配后应磨平工作表面，以保证等高性支承订适用于精基准。A型用于侧面和顶面定位，B型用于底面定位。支承板用螺钉紧固在夹具体上。若受力较大或支承板有移动趋势时，应增加圆锥销或将支承板嵌入夹具体槽内。采用两个以上支承板定位时，装配后应磨平工作表面，以保证等高性支承板以平面定位以平面定位适用于毛坯（如铸件）分批制造，其形状和尺寸变化较大的粗基准定位。亦可用于同一夹具加工形状相同而尺寸不同的工件，或用于专用可调整夹具和成组夹具中。在一批工件加工前调整一次，调整后用锁紧螺母锁紧调节支承支承本身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，只限制一个自由度。由于增加了与定位基准面接触的点数，故可提高工件的安装刚性和稳定性。适用于工件以粗基准定位或刚性不足的场合自位支承调节支承调节支承应用实例应用实例以平面定位以平面定位旨在提高工件的装夹刚性和定位的稳定性，并不起消除自由度的作用。使用时必须逐个工件进行调整，以适应工件支承表面的位置变化结构简单，但效率较低螺旋式辅助支承支承销的高度高于主要支承，当工件装夹在主要支承上后，支承销被工件定位基准面压下，并与其他主要支承一起与工件定位基准面保持接触，然后锁紧。适用于工件重量较轻，垂直作用的切削负荷较小的场合自位螺旋式辅助支承以圆柱孔定位当工作部分直径D1时，心轴的工作部分应稍带锥度，直径D1按r6制造，其基本尺寸为孔的最大极限尺寸；直径D2按r6制造，其基本尺寸为基准孔的最小极限尺寸。心轴上的凹槽供车削工件端面时退刀用。这种心轴制造简便，定心准确，但装卸工件不便，且易损伤工件定位孔。多用于定心精度要求较高的场合；图c为花键心轴，用于以花键孔为定位基准的工件定位心轴以外圆柱面定位对中性好，能使工件的定位基准轴线在V形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响，并且安装方便。可用于粗、精基准活动V型块固定V型块用于定位夹紧机构中，起消除一个自由度的作用活动V型块应用实例以外圆柱面定位图a中外圆柱面为第二定位基准；图b中外圆柱面为主定位基准；图c中定位元件为半圆形衬套，上半圆起夹紧作用，下半圆孔的最小直径应取工件定位基准外圆的最大直径。适用于大型轴类零件定位套连杆盖工序图一面两孔定位应用实例一面两孔定位组合定位方式定位误差分析定位误差：因工件定位而产生的工序基准在工序尺寸上的最大变动量 定位误差的组成基准不重合误差 基准位移误差定位基准与工序基准不重合引起的误差定位基准与限位基准不重合引起的误差大小等于定位基准与工序基准之间的尺寸公差 由于定位基面和限位基面的制造公差和间隙造成的定位误差：指一批工件在夹具中的位置不一致而定位误差：指一批工件在夹具中的位置不一致而引起的误差。用引起的误差。用D D表示。表示。误差产生原因：基准不重合误差误差产生原因：基准不重合误差B B与与 基准位移基准位移误差误差Y Y定位误差的计算：定位误差的计算：D=D=BBY Y当工件以平面定位时当工件以平面定位时:D=D=B B，（，（Y=0Y=0）当工件以内孔定位时当工件以内孔定位时:Y=1/2Y=1/2（D+D+d d）当当工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位时时:Y=0.707Y=0.707 D D（9090V V型块定位）型块定位）例例：用=90的V形块定位铣轴上键槽，计算定位误差；若不考虑其它误差，判断其加工精度能否满足加工要求？解：=0.207 =0.2070.12=0.025 为0.025，远小于工件尺寸公差0.25，所以能够满足加工要求 定位误差计算实例工件的夹紧夹紧力的确定方向作力点大小l夹紧力方向有助于定位；l夹紧力应指向主要定位面l落在支承范围内；l落在工件刚性较好的方向或部位；l靠近加工表面主要根据切削力大小，由计算法或类比法确定确定夹紧力应指向主要定位面工件的夹紧夹紧力作力点的位置工件的夹紧作用力点落在工件刚性较好的方向或部位工件的夹紧作用力靠近加工面工件的夹紧基本夹紧机构斜楔夹紧机构 偏心夹紧机构 定心：位于中心、对中用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。螺旋夹紧机构 特点：夹紧力小，费时组合单螺旋夹紧机构 螺旋压板夹紧机构 特点：动作慢，费时特点：夹紧力可靠，应用广泛定心夹紧机构 工件的夹紧单螺旋夹紧机构典型螺旋压板夹紧机构 压压紧紧件件螺旋压板夹紧机构中，压紧件主要用于将工件压紧在夹具体上，以保证工件定位后的正确位置，并使工件在切削力的作用下位置保持不变。压紧件的类型较多，用途广泛，适当使用可以改善夹具的压紧结构，提高效。压板压板紧紧固固件件 紧固件紧固件在夹具系统中所占的比例较大，数量约占一半以上，主要用于连接夹具系统中的各类元件及紧固被加工工件常用夹紧元件的使用常用夹紧元件的使用 斜楔夹紧：是铣床夹具中使用最普遍的是机械夹紧机构，这类机构大多数是利用机械摩擦的原理来夹紧工件的。斜楔夹紧是其中最基本的形式，螺旋、偏心等机构是斜楔夹紧机构的演变形式斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构结构简图l一斜楔；2一滑柱；3一浮动压板；4一工件 偏心夹紧机构螺旋式定心夹紧机构工装夹具基本要求数控铣床的工装夹具基本要求在数控铣削加工中一般不要求很复杂的夹具，只要求简单的定位、夹紧就可以了，其设计的原理也与通用铣床夹具相同，结合数控铣削加工的特点，这里提出一些基本要求：夹紧机构不得影响进给，加工部位要敞开。夹紧机构不得影响进给，加工部位要敞开。为保证工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做的尽可能开敞，因为夹紧机构元件和加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生干涉。工装夹具基本要求 夹具在机床上能实现定向安装。夹具在机床上能实现定向安装。为保持零件的安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应保证在机床上实现定向安装，还要求协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标联系。尽量不要在加工过程中更换夹紧点，当一定要在加工过程中更换夹紧点时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件的定位精度。夹具的刚性与稳定性要好。不影响进给的装夹示例不影响进给的装夹示例不影响进给的装夹示例不影响进给的装夹示例组合夹具的优缺点：优点：使用组合夹具可节省夹具的材料费、设计费、制造费，方便库存保管；另外，其组合时间短，能够缩短生产周期，反复拆装，不受零件尺寸改动限制，可以随时更换夹具定位易磨损件；缺点：组合夹具需要经常拆卸和组装；其结构与专用夹具相比显得复杂、笨重；对于定型产品大批量生产时，组合夹具的生产效率不如专用夹具生产效率高组合夹具的适用范围：1.组合夹具适用于新产品研制，单件、小批量生产，适用于产品品种多，生产周期短的产品结构；2.机床设备适用于钻床、加工中心、镗床、铣床、磨床，也可以组合成装配工装、检查的检具和焊接夹具数控夹具的选用组合夹具的特点的类型组合夹具孔系组合夹具槽系组合夹具根据零件的加工要求，用孔系列组合夹具元件即可快速地组装成机床夹具。该系列元件结构简单，以孔定位，螺栓连接，定位精度高，刚性好，组装方便夹具元件是靠基础板定位基准槽、键来连接各元件而组合成的夹具，所有元件可以拆卸、反复组装，重复使用。元件按其用途可分为基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、合件、其它件八大类进行组合孔系组合夹具孔系组合夹具应用实例孔系组合夹具应用实例第一步第一步决定工件的定位基准面决定工件的定位基准面 第二步第二步选择组合夹具定位元件选择组合夹具定位元件第三步第三步选择组合夹具夹紧元件并装夹工件选择组合夹具夹紧元件并装夹工件孔系组合夹具应用举例槽系组合夹具l一长方形基础板；2一方形支撑件；3一菱形定位盘；4一快换钻套；5一叉形压板；6一螺栓；7一手柄杆；8一分度合件槽系组合夹具应用实例 通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具主要用于单件小批生产通用具夹的选用 液压 三爪卡盘：用于回转工件的自动装卡 四爪单动卡盘：用于非回转体或偏心件的装卡卡盘的夹紧过程工件在平口钳工件在平口钳上的夹紧上的夹紧 平口钳分固定侧与活动侧，固定侧与底面作为定位面，活动侧用于夹紧工件安装在平口钳上时，工件的定位基准面应与平口钳的固定钳口面接触。正弦平口钳，通过钳身上的孔及滑槽来改变角度，可用于斜面零件的装夹平口钳可选附件平口钳可选附件通用夹具的装通用夹具的装卡过程卡过程专用夹具指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具。结构紧凑，操作方便，主要用于固定产品的大批大量生产专用夹具连连杆杆加加工工专专用用夹夹具具该夹具靠工作台T形槽和夹具体上定位键确定其在数控铣床上的位置，并用T形螺栓紧固 连杆加工专用铣槽夹具结构夹具l一夹具体；2一压板；3、7一螺母；4、5一垫圈：6一螺栓；8一弹簧；9一定位键；10一菱形销；11一圆柱销 工件安装的基本原则 在数控机床上工件安装的原则与普通机床相同，也要合理地选择定位基准和夹紧方案。为了提高数控机床的效率，在确定定位基准与夹紧方案时就注意以下几点：1)力求设计基准、工艺基准与编程计算的基准统一。2)考虑到数控加工每次装夹都必须重新对刀，这样会大大增加辅助加工时间，影响加工效率，同时也是对数控机床功能的“浪费”。所以，在数控加工中，尽量减少装夹次数，尽可能做到一次装夹后，能加工出全部的待加工表 面，以充分发挥数控机床的功效。工件安装的基本原则3)需要数控加工的零件其定位基准面一般都已预先加工完毕,所以当有些零件需要二次装夹时,要尽可能利用同一基准面来加工另一些待加工面,这样可以减少加工误差。4)避免采用占机人工调整式方案，以充分发挥数控机效能。5)尽量选择通用、组合夹具,一次安装中把零件的所有加工面都加工出来,零件的定位基准与设计基准重合,以减少定位误差。使用组合夹具,生产准备周期短,夹具零件可以反复使用,经济效果好。工件安装的基本原则6)应特别注意要迅速完成工件的定位和夹紧过程,以减少辅助时间,必要时可以考虑采用专用夹具。7)所用夹具应便于安装,便于协调工件和机床坐标系的尺寸关系。8）对小型零件或工序不长的零件，可以考虑在工作台上同时装夹几件进行加工，以提加工效率零件装夹和夹具选择 安装工件中要全面考虑工件，铣刀，铣床和夹具等各方面情况，然后依据实际情况确定安装工件的方法。初次使用的夹具应对其平行面，垂直面等定位面进行检验，看它是否正确。在数控加工中,既要保证加工质量,又要减少辅助时间,提高加工效率。因此要注意选用能准确和迅速定位并夹紧工件的装夹方法和夹具。零件的定位基准应尽量与设计基准及测量基准重合,以减少定位误差。数控加工对夹具主要有两点要求 编程人员一般不进行数控加工的夹具设计,而是选用夹具或参与夹具设计方案的讨论。这里所讲的夹具,是指数控机床上完成工件定位夹紧的夹具。根据数控加工的特点，对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具本身在机床上安装准确;要保证夹具的坐标方向、机床的坐标方向相对固定；二是能协调零件和机床坐标系的尺寸关系。定位、夹紧、夹具的选择应注意的几个方面 1）装卸零件要快速、方便，缩短机床的停顿时间，以缩短准备时间。夹具在机床上安装要准确可靠,以保证工件在正确的位置上加工。2）加工批量不大时,又经常变换品种的零件，应优先考虑使用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具,以缩短生产准备时间、节省生产费用。3）当工件批量较大、工件精度要求较高时,可以设计专用夹具,并力求结构简单;定位、夹紧、夹具的选择应注意的几个方面4）对装夹精度要求很高，批量少的零件，可在机床工作台上进行找正，用设定的坐标系进行加工，以节省夹具的费用。5）对小型零件或工序不长的零件，可以考虑在工作台上同时装夹几个零件进行加工。定位、夹紧、夹具的选择应注意的几个方面6）零件定位、夹紧的部位应考虑到不妨碍各部位的加工、更换刀具以及测量。夹具要开敞，加工部位开阔，夹具的定位、夹紧机构上的各部件不得妨碍走刀。不能影响加工中的进给（如产生碰撞等）。尤其要避免发生刀具与工件、刀具与夹具相撞的现象。定位、夹紧、夹具的选择应注意的几个方面7）夹紧力应力求加在主要支承点上方或在支承点所组成的三角形内,应力求靠近切削部位并在刚性较好的地方。尽量不要在被加工孔径的上方,以减少零件变形。8）零件的装夹、定位要考虑到重复安装的一致性,以减少对刀时间,提高同一批零件加工质量的一致性。一般同一批零件采用同一定位基准,同一装夹方式。9）为了在一次安装中加工出更多的表面,有时要增加一些辅助定位面(即工艺面)。数控铣削加工工件的安装数控铣削加工工件的安装加工内轮廓时的安装数控铣削加工工件的安装加工外轮廓时的安装数控铣削加工工件的安装不影响进给的装夹示例数控铣削加工工件的安装对刀点与加工原点重合 平口钳平口钳平口钳平口钳平口钳的安装安装平口钳：数控铣床工作台面有三条T形槽，一般安装在中间槽口（因中间槽口是定位槽，公差较严）。要求钳口垂直于纵向工作台面（即与横向工作台面运动方向一致）；也可以使钳口平行于纵向工作台面（即与纵向工作台面运动方向一致）。平口钳的校正校正平口钳：平口钳底座上一般都有定位键，以保证钳口垂直或者平行于纵向工作台面。如果遇到键块与工作台面T形槽宽度尺寸不符时，则需要利用百分表、划线针、或者直角尺进行校正。在数控铣加工中，为了保证精度，不管平口钳底面没有定位键，都应该进行校正（转盘不一定是正的）。校正定钳口方法是：将千分表的磁性表座吸附在主轴端盖上。平口钳夹紧工件时要注意的问题平口钳夹紧工件时要注意以下几个问题：（1）夹紧工件前，必须检查两个钳口平面，要求两个钳口平面平直度要好，且需垂直于平口钳底面。当两个钳口并拢时，要求钳口两个平面应同时接触或者两个钳口上部接触，下面允许略有间隙（0.020.05毫米）,可用直角尺进行检查。如果两个钳口下面接触，上面有间隙，将会产生夹不住工件现象。工件应高出钳口（2）用平口钳夹紧工件时，为避免铣坏钳口和损坏铣刀，应使工件被加工表面高出钳口。如果工件低于钳口平面，可在工件下面垫放适当厚度的平行垫铁，垫铁应具有一定的尺寸规格和表面粗糙度要求。敲击工件（3）在夹紧工件过程中，应用铜锤或木锤轻轻敲击工件，使工件紧密的落实在平行垫铁上，以用手不能轻易推动平行垫铁为适宜。夹紧工件时要注意以下几个问题（4）当工件的一面是己加工表面，而另一面却是高低不平的毛坯表面，或者相对两平面出现微小倾斜面时，可将工件的己加工表面紧贴在固定钳口上作为基准面；再在活动钳口与工件毛坯表面之间增添一根圆棒或一块挤板，就能使工件装夹稳固，而且还能保证铣削出来的平面垂直于基准面。基准面紧贴在固定钳口上（5）在夹紧工件时，应把工件的基准面紧贴在固定钳口上，而且在铣削进行中，应把固定钳口作为承受铣削力的钳口。毛坯面与钳口之间垫以铜片（6）用平口钳夹紧毛坯工件时，为避免损坏钳口，应在毛坯面与钳口之间垫以铜片等物。（7）夹紧有色金属时，用力不要过猛，夹紧力不要太大，防止工件变形。不正确铣削长形工件时 铣削长形工件时，要注意工件的正确位置，防止当工作台已走到尽头，而工件还没有铣到所要求的长度。可以用二套夹具把工件夹紧，以免工件伸出太长，加工中引起颤动。工件在平口钳中的安装与校正 工件在平口钳上的X方向，由于钳口已经校正，可以省去，工件Z方向的校正同样是利用千分表进行。用螺钉、压板夹紧工件用螺钉、压板夹紧工件 在使用端面铣刀铣削较大平面时，有时需要用螺钉和压板卡压工件。使用压板安装工件的注意事项 工件用压板装夹时，尽可能使用等高垫块，一方面怕高度不够，主轴上的刀具下不到加工位置，另一方面，钻孔时可能钻穿工件到工作台。压板，螺母，螺栓等应选择适当。压板的压紧点尽量和切削处接近。压板的压紧点和压板下面的支撑点相对应。压紧工件时，应该轮流拧紧各个螺母，不要把某一个螺母完全拧紧后，再拧另一个，避免压板跷起而工件压不紧。压板不应歪斜。压板间距离和压板与工件间距离不要太远。数控机床用压板安装还有一个特点，就是有可能在加工过程中要挪动压板，因为有时它会妨碍刀具进行切削。这时要考虑压板松开后的定位问题。同时，在挪动压板时，程序中要安排计划停车。用螺钉和压板卡压工件时应注意的问题1.为增大对工件的压紧力，安装压板、螺钉时，必须尽量靠近工件，并使螺钉到工件距离小于螺钉到垫板距离。2.压紧时，放在压板下的垫板（垫铁）的高度，要与工件相等或略高于工件，以使压紧力作用于工件上。用螺钉和压板卡压工件时应注意的问题3.为避免铣削中受振动影响，螺帽自行松动，工件飞出，造成损坏工件、机床或人身事故，旋紧螺帽时，松紧程度要适宜。4.对易变形工件，在工件下面要加以适当的支承，压板的位置要选择妥当，压紧力要适合，以防止撤除压力工件恢复常态后，已铣削的平面变形。用螺钉和压板卡压工件时应注意的问题5.卡压光洁表面时，为避免因受压力而损伤光洁表面，应在压板与工件表面之间垫上铜片。6.搭双压板时，两压板压紧力要保持相等，以防把工件抛出来。7.工作台面上不能拖拉粗糙的铸件、锻件毛坯、或形状不规则的毛坯，以兔将台面划伤，在夹紧这类毛坯时，最好用硬纸一类东西垫在下面。使用压板时的工件校正 使用压板时的工件校正：也是利用千分表进行，在工件X、Y方向上的基准面进行校正，如有必要，进行上平面的平行度校正。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢