夾具(夾緊裝置設(shè)計3-2).ppt

上傳人:max****ui 文檔編號:16245278 上傳時間:2020-09-24 格式:PPT 頁數(shù):71 大?。?.85MB
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1、機械制造裝備設(shè)計,主講人:李愛芝,3.2.1 夾緊裝置的組成及基本要求 3.2.2 夾緊力的確定 3.2.3 常用的夾緊機構(gòu) 3.2.4 夾緊機構(gòu)的動力裝置,3.2 夾緊裝置的設(shè)計,3.2.1 夾緊裝置的組成及基本要求 夾緊:將工件定位后的位置固定下來。保持工件在定 位中所獲得的正確位置,使其在外力作用下, 不發(fā)生移動和振動。 夾緊裝置設(shè)計內(nèi)容: 夾緊力的確定;夾緊機構(gòu)設(shè)計; 夾緊動力裝置的設(shè)計或選擇。,(一)夾緊裝置的組成 1動力源(動力裝置):產(chǎn)生原始作用力的部分。 夾緊力的來源:人力;某種動力裝置。 常用的動力裝置: 液壓裝置、氣壓裝置、電磁裝置、電動裝置、 氣一液聯(lián)合裝置、真

2、空裝置。 手動夾緊:用人力對工件進行夾緊。 機動夾緊:用液壓裝置、氣壓裝置、電磁裝置、電動 裝置等動力裝置進行夾緊。,2夾緊機構(gòu): 接受和傳遞原始作用力,使其變?yōu)閵A緊力并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。 中間遞力機構(gòu): 把人力或動力裝置產(chǎn)生的原始作用力傳遞給夾緊元件。 改變作用力的方向;改變作用力的大??; 具有一定的自鎖性能,保證夾緊可靠性。 夾緊元件(執(zhí)行元件): 直接與工件接觸,最終完成夾緊任務(wù)。 人力或動力裝置(原始作用力)中間遞力機構(gòu)夾緊元 件工件。,液壓夾緊銑床夾具:液壓缸、活塞、活塞桿組成了液壓動力裝置,鉸鏈臂和壓板等組成了鉸鏈夾緊機構(gòu),其中壓板是夾緊元件。,液壓夾緊銑床夾具 、壓板,、鉸鏈臂

3、,、活塞桿,,液壓缸,、活塞,(二)對夾緊裝置的基本要求 1確能保證工件定位后占據(jù)的正確位置 2夾緊力的大小要適當、穩(wěn)定 3夾緊裝置的復(fù)雜程度與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。 4夾緊裝置必須可靠 5工藝性好,,返回,,有助于定位,不應(yīng)破壞定位.,,既要保證工件在加工過程中的位置穩(wěn)定不變,振動小,又要使工件不產(chǎn)生過大的夾緊變形。夾緊力穩(wěn)定可減少夾緊誤差。,,手動夾緊自鎖、機動夾緊聯(lián)鎖保護、夾緊行程足夠等。,,結(jié)構(gòu)簡單,便于制造和維修;多用標準零部件;操作方便、安全、省力,3.2.2 夾緊力的確定 包括夾緊力的作用點、方向、大小三要素。

4、 (一)夾緊力的方向 1夾緊力的方向應(yīng)有助于定位,而不應(yīng)破壞定位。 (1)只有一個夾緊力,夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基面或使各定 位基面同時受到夾緊力的作用。,例1:夾緊力的方向朝上主要定位面 圖(a):工件被鏜的孔與左端面A有一定的垂直度要求。 圖():夾緊力朝向主要定位面(形塊的形面),使工件的裝夾穩(wěn)定可靠。,例2:一力兩用示例,使各定位基面同時受到夾緊力作用。 圖(a)所示,可對第一定位基面施加,對第二定位基面施加; 圖()所示,施加代替、,使兩定位基面同時受到夾緊力的作

5、用。,圖()所示,施加代替、,使兩定位基面同時受到夾緊力的作用。,一力兩用示例,(2)用幾個夾緊力分別作用時,朝向主要定位面的夾 緊力應(yīng)是主要夾緊力,應(yīng)注意幾個夾緊力動作順 序。 如三基面組合定位: 是主要夾緊力,朝向主要定位面,最后作用; 2、3是幫助定位的,應(yīng)首先作用。,,2夾緊力的方向應(yīng)方便裝夾和有利于減小夾緊力:最好與切削 力F、重力G方向一致。 圖(a)夾緊力W與重力G、切削力F方向一致:可以不夾緊 或用很小的夾緊力, 圖(b)夾緊力W與切削力F垂直:夾緊力較小, 圖(c)夾緊力W與切削力F成一夾角:夾緊力較大,,圖(d)夾緊力W與切削力F、重力G垂直:夾緊力最大,

6、圖(e)夾緊力W與切削力F、重力反向:夾緊力較大。 圖(a)、(b)優(yōu)先選用,圖(c)、(e)次之,圖 ()最差,避免不用。,夾緊力與切削力、重力的關(guān)系,3夾緊力方向應(yīng)與工件剛度高的方向一致,以減少夾緊變形。 如薄壁套加工改徑向夾緊軸向夾緊。,薄壁套筒的夾緊,(二)夾緊力的作用點 1應(yīng)能保持工件定位穩(wěn)定,而不致引起工件發(fā)生位移或偏轉(zhuǎn)。 落在定位元件之上或支承范圍內(nèi),夾緊力作用點的位置,2夾緊力的作用點應(yīng)有助于減小夾緊變形。 夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性好的方向和部位,特別對低剛度工件。 如發(fā)動機汽缸套加工,大多數(shù)工序采用軸向夾緊。 夾緊如圖)所示薄壁箱體時: 夾緊力應(yīng)作用在剛性好的凸邊上;

7、若箱體無凸邊時,可如圖),將單點夾緊改為三點夾緊, 使著力點落在剛性好的箱壁上。,夾緊力作用點與夾緊變形的關(guān)系,設(shè)計特殊形狀夾爪、壓角等分散作用夾緊力,增大工件受力 面積。 采用具有較大弧面的夾爪來防止薄壁套筒變形;或采用彈簧 套筒夾緊。 采用球面支承代替固定支承,夾壓環(huán)形工件。,增大受力面積減少夾緊變形,3夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近工件加工表面,以提高定位穩(wěn)定性和夾緊可靠性,減少加工中的振動(低剛度工件)。 不能滿足上述要求時,可以增設(shè)輔助支承,以提高定位穩(wěn)定性,承受夾緊力和切削力等。,輔助支承和輔助夾緊,4夾緊力的反作用力不應(yīng)使夾具產(chǎn)生影響加工精度的變形 導(dǎo)向、定位與夾緊支架分開(精加工夾具

8、) 例1:發(fā)動機機體精鏜主軸孔、凸輪軸夾具: 導(dǎo)向與夾緊支架分開。 例2: 存在的問題:夾緊力作用于導(dǎo)向支架上, 夾緊力的反作用力引起導(dǎo)向支架變形,影響導(dǎo)向精度; 改進措施:導(dǎo)向支架與夾緊機構(gòu)分開,讓夾緊力的反作用力不再作用在導(dǎo)向支架上。,夾緊引起導(dǎo)向支架變形,(三)夾緊力的大?。?夾緊力的大小必須適當: 過小,加工過程中發(fā)生移動或振動,破壞定位; 過大,使工件和夾具產(chǎn)生夾緊變形,影響加工質(zhì)量。 夾緊力確定方法:實驗法、估算法。 估算夾緊力通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)以簡化計算。 估算時,應(yīng)找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài),估算此狀態(tài)下所需 要的夾緊力,并考慮主要因素在力系中的影響,略去次要因

9、素 在力系中的影響。 夾緊力需準確場合實驗法確定夾緊力。,夾緊力估算步驟: 1計算切削力; 2求出理論夾緊力W 根據(jù)加工過程中,工件受到切削力F(按對夾緊最不利的加 工條件)、夾緊力W(大型工件的重力,高速運動工件的慣 性力,高速旋轉(zhuǎn)工件的離心力)、支承反力及摩擦力,處于 靜力平衡狀態(tài),求出理論夾緊力W。 3求出實際夾緊力W:W=KW K安全系數(shù),與加工性質(zhì)、切削特點、夾緊力來源、刀具情 況有關(guān):一般取K1.53。 粗加工時,K2.53;精加工時,K1.52.5。,夾緊力計算示例: 圖示為銑削加工示意圖,試估算所需夾緊力。 因是小型工件,工件的重力不計;因壓板是活動的,壓板對工件的摩擦力不計。

10、 銑削時,切削力的作用點、方向和大小是變化的,應(yīng)按最危險情況考慮。,銑削時夾緊力的估算,對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)是銑刀切入全深、切削力達到最 大時,工件繞O點轉(zhuǎn)動,形成切削力矩,需用夾緊 力產(chǎn)生的摩擦力矩、與之平衡, 設(shè) 則 夾緊工件的實際夾緊力為,,,,,,,,,,,返回,3.2.3 常用的夾緊機構(gòu) 基本夾緊機構(gòu) : 斜楔夾緊機構(gòu)、螺旋夾緊機構(gòu)和偏心夾緊機構(gòu) (一)斜楔夾緊機構(gòu) 斜楔夾緊原理: 利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的,即利 用斜面的楔緊作用夾緊工件。,斜楔夾緊機構(gòu),圖()是在工件上鉆互相垂直的、兩組孔,工件裝入后,錘擊斜楔大頭,夾緊工件;加工完畢后,錘擊斜楔小頭,松開工件。

11、由于用斜楔直接夾緊工件的夾緊力較小,且操作費時,實際生產(chǎn)多數(shù)情況下是將斜楔與其它機構(gòu)聯(lián)合起來使用: 圖(b)是將斜楔與滑柱合成一種夾緊機構(gòu),一般用氣壓或液壓驅(qū)動斜楔。 圖(c)是由端面斜楔與壓板組合而成的夾緊機構(gòu)。,1斜楔的夾緊力,在外力作用下斜楔的受力情況: 原始作用力 工件的反力W和摩擦力 夾具體的反力 和摩擦力 建立靜平衡方程式: 斜楔與工件間的摩擦角 斜楔與夾具體間的摩擦角,,,,,,2斜楔的自鎖條件 自鎖: 加在斜楔上的原始作用力Q撤除后,斜楔在摩擦力作用下仍然 不會松開工件的現(xiàn)象。 此時摩擦力的方向與斜楔企圖松開和退出的方向相反,如圖 (b)所示:極限狀態(tài)下,斜楔在工件反力

12、和夾具體反力作用 下,處于平衡狀態(tài):,,斜楔的自鎖條件 斜楔的升角小于或等于斜楔與工件、斜楔與夾具體間的摩擦角之和 若 手動夾緊機構(gòu)一般取 液壓或氣壓驅(qū)動的斜楔,可取,,,,,,,,3斜楔的擴力比與夾緊行程 (1)擴力比:夾緊力與原始作用力之比稱為擴力比,即: 若 斜楔具有擴力作用, 越小, 越大。,,,,,,,,(2)夾緊行程: 圖(c)所示,h是斜楔夾緊行程,s是斜楔夾緊工件過程中移 動的距離: 由于s受到斜楔長度的限制,要增大夾緊行程,就得增大斜角 ,這樣會降低自鎖性能。 當要求機構(gòu)既能自鎖,又要有較大的夾緊行程,可采用雙斜面斜楔: 大斜角 一段使滑柱迅

13、速上升,小斜角 一段確保自鎖。,,,,,,,,4斜楔夾緊的結(jié)構(gòu)特點 (1)斜楔的自鎖性; (2)斜楔可改變夾緊力方向; (3)斜楔具有增力作用; (4)斜楔夾緊在夾緊方向上的行程??; (5)斜楔夾緊效率低: 斜楔與夾具體、工件為滑動摩檫。 多用于機動夾緊裝置中,(二)螺旋夾緊機構(gòu) 由螺釘、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機構(gòu)。,常見螺旋夾緊機構(gòu),(1)單個螺旋夾緊機構(gòu): 直接用螺釘或螺母夾緊工件的夾緊機構(gòu)。 螺釘頭直接與工件表面接觸,螺釘轉(zhuǎn)動時,可能損傷工件表面,或帶動工件旋轉(zhuǎn)。為克服這一缺點,可在螺釘頭部裝上擺動壓塊(已標準化)。 當擺動壓塊與工件接觸后,由于壓塊與工件間的摩擦力矩大于壓塊

14、與螺釘間的摩擦力矩,壓塊不會隨螺釘一起轉(zhuǎn)動。,擺動壓塊,快速夾緊機構(gòu): 單個螺旋夾緊機構(gòu)夾緊動作慢,裝卸工件費時,為了克服這 一缺點,出現(xiàn)了各種快速螺旋夾緊機構(gòu)。,,使用了開口墊圈,,采用了快卸螺母,,夾緊軸1上的直槽連著螺旋槽,先推動手柄2,使擺動壓塊迅速靠近工件,繼而轉(zhuǎn)動手柄,夾緊工件并自鎖。,,手柄4帶動螺母旋轉(zhuǎn)時,因手柄5的限制,螺母不能右移,致使螺桿帶著擺動壓塊3往左移動,從而夾緊工件。松開時,只要反轉(zhuǎn)手柄4,稍微松開后,即可轉(zhuǎn)動手柄5,為的快速移動讓出了空間。,夾緊力計算: 原始作用力Q; 工件對螺桿的反作用力 : 垂直方向的反作用力W(夾緊力)、摩擦力 ; 夾具體上的螺母對螺桿的

15、作用力 : 垂直于螺旋面作用力R、摩擦力 ; 分解螺桿軸向分力,與W平衡, 周向分力作用在螺紋中徑 上,對螺桿產(chǎn)生力矩:,,,,,,,矩形螺桿受力示意圖,建立靜平衡方程式: 斜楔升角(); 螺桿端部與工件間的摩擦角(); 螺桿與夾具體(螺母)間的摩擦角(); 當量摩擦半徑,與螺桿端面形狀有關(guān)。,,,,,(2)螺旋壓板夾緊機構(gòu) 結(jié)構(gòu)形式變化最多的是螺旋壓板夾緊機構(gòu), 如圖所示是常見的螺旋壓板夾緊機構(gòu)。 圖a)、b)為移動壓板; 圖c)、d)為回轉(zhuǎn)壓板。,螺旋壓板夾緊機構(gòu),螺旋鉤形壓板機構(gòu)特點:結(jié)構(gòu)緊湊,使用方便。 當鉤形壓板妨礙工件裝卸時,可采用自動回轉(zhuǎn)鉤形壓板, 它避免了用手轉(zhuǎn)動鉤

16、形壓板的麻煩。有關(guān)設(shè)計計算可查閱 “夾具設(shè)計手冊”。 螺旋夾緊機構(gòu)特點: 結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、自鎖性能好、夾緊可靠、夾緊力和 夾緊行程大,是手動夾緊中用得最多的一種夾緊機構(gòu)。,螺旋鉤形壓板夾緊機構(gòu),自動回轉(zhuǎn)鉤形壓板,(三)偏心夾緊機構(gòu) 利用偏心件直接或間接夾緊工件的夾緊機構(gòu)。 原理:利用偏心件回轉(zhuǎn)時半徑逐漸增大而產(chǎn)生夾緊力來夾緊工 件偏心夾緊的楔角是變化的(弧形楔)。 常用的偏心件:圓偏心輪( );偏心軸。,,圓偏心夾緊機構(gòu),偏心夾緊機構(gòu)特點: 操作方便、夾緊迅速,但夾緊力和夾緊行程都較小,一般用于切削力不大、振動小、夾壓面公差小的加工中。 常用的一種手動夾緊機構(gòu)。,(四)其它夾緊機構(gòu)

17、1鉸鏈夾緊機構(gòu): 特點:動作迅速,增力比大,易于改變力的作用方向; 缺點:自鎖性能差。 用于氣動、液壓夾緊。 設(shè)計要點: 進行鉸鏈、杠桿受力分析、運動分析、主參數(shù)分析計算; 設(shè)置必要的浮動、調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。,2定心夾緊機構(gòu) (1)定位夾緊元件按等速位移原理來均分工件定位面的 尺寸誤差,實現(xiàn)定心和對中。,錐面定心夾緊心軸,螺旋定心夾緊機構(gòu),(2)定位夾緊元件按均勻彈性變形原理實現(xiàn)定心夾緊。 如彈性心軸、彈性夾頭、液性塑料夾頭等。,彈簧套筒結(jié)構(gòu),彈簧夾頭結(jié)構(gòu),3聯(lián)動夾緊機構(gòu): 實現(xiàn)多點同時夾緊,或多個工件同時夾緊; 實現(xiàn)使工件先可靠定位再夾緊,或先鎖緊輔助支 承再夾緊。 設(shè)計聯(lián)動夾緊機構(gòu)應(yīng)注意問題

18、?,,返回,3.2.4 夾緊機構(gòu)的動力裝置 1氣動夾緊裝置:采用壓縮空氣作為夾緊裝置的動力源。 特點: 壓縮空氣具有粘度小,不污染,傳送分配方便的優(yōu)點; 工作壓力為,執(zhí)行件氣缸,結(jié) 構(gòu)尺寸較大,有排氣嘈聲。,典型氣壓傳動系統(tǒng),2液壓夾緊裝置: 與氣動夾緊裝置相比有下列優(yōu)點: (1)工作介質(zhì)為液壓油,工作壓力為 液壓油缸。 (2)液壓油具有不可壓縮性 (3)液壓夾緊裝置噪聲小。 需要一套專用供油裝置液壓站,成本高。 適用于具有液壓傳動系統(tǒng)的機床和切削力較大的場合。,,,夾緊裝置剛度大,工作平穩(wěn)可靠。,,油缸尺寸小,夾緊裝置緊湊。,3氣液聯(lián)合夾緊裝置 利用壓縮空氣為動力,油液為傳動介質(zhì),兼有氣動和液壓夾緊裝置的優(yōu)點。 下圖為氣液增壓器:將壓縮空氣的動力轉(zhuǎn)換成較高壓力的液體,供應(yīng)夾具的夾緊油缸。,氣液增壓器,4其它動力裝置 (1)真空夾緊,(2)電磁夾緊:平面磨床電磁吸盤。 (3)其它方式夾緊: 重力、慣性力、彈性力等夾緊工件。,,返回,

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