机床夹具概述和工件的定位与夹紧教学导案.docx

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机床夹具概述和工件的定位与夹紧教学导案

机床夹具概述和工件的定位与夹紧-教案

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课题§3-1机床夹具概述§3-2工件的定位与夹紧

教学时数：

4学时

【教学目标】

1、掌握机床夹具的定义、分类、组成。

2、了解机床夹具的作用。

3、掌握工件的六点定位原理及其应用。

4、掌握工件的夹紧的要求。

【重点、难点】

重点：

1、夹具的组成、作用。

2、工件六点定位原理的应用。

3、工件定位与夹紧的关系

【时间分配】1、机床夹具概述（80分钟）

2、工件的定位与夹紧（80分钟）

3、小结、布置作业（10分钟）

【教学过程】

复习:

数控铣床上对刀具的基本要求

导入：

由学生所实习钳工和普车接触到的夹具而引入新课

3.1.1概述

概念：

在机械加工过程中，为了保证加工精度，固定工件，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。

3.1.2机床夹具的分类

1.按机床夹具的通用化程度

（1）通用机床

如：

三爪卡盘、四爪卡盘、万能分度头、顶尖、中心架、回转工作台。

（2）专用机床

是专门针对某一工件的某一道工序而专门设计和制造的。

适用于大批量生产。

（3）可调夹具

是在加工某种工件后，经过调整或更换个别元件和夹紧元件，即可加工另外一种工件的夹具。

（4）组合夹具

是用一套标准元件组装而成的夹具。

特点：

用后可以拆卸存放，当重新组装时又可循环重复使用。

2.按使用机床夹具的机床类型分类

可分为：

数控车床夹具、数控铣床夹具、加工中心夹具、钻床夹具、镗床夹具和其它机床夹具。

3、按驱动夹具工作的动力源分类

可分为:

手动夹具、液压夹具、气动夹具、电动夹具等。

3.1.3机床夹具的组成

夹具的组成

（1）定位元件（图）

v定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。

（2）夹紧装置（图）

v夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确位置。

（3）对刀或导向装置

v对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。

（4）连接元件

v连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。

（5）夹具体

v夹具体是机床夹具的基础件，

（6）其它装置或元件

v它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。

v若需加工按一定规律分布的多个表面时，常设置分度装置；为了能方便、准确地定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。

3.1.4机床夹具的作用

1、保证加工精度，稳定加工质量。

2、扩大机床的功能

3、提高劳动生产率。

4、降低生产成本。

5、改善劳动条件，降低对工人的技术要求。

3.2.1工件的定位

1、工件常用的定位方法：

（1）直接找正法

v概念：

用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法称直接找正法。

v特点：

生产率低，精度取决于工人的技术水平和测量工具的精度

（2）划线找正法

v概念：

先用划针画出要加工表面的位置，再按划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧。

v特点：

费时，又需要技术高的划线工

（3）在夹具上定位使用

v概念：

使用通用或专用夹具，使工件在机床夹具中迅速有一确定的定位，不需要找正就能保证工件与机床、刀具间的正确位置。

v特点：

生产效率高，定位精度好，应用与成批以及单件小批量生产中。

2、工件定位的基本原理

（1）六点定位原理

工件的六个自由度长方体形工件的定位

①、概念：

v用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点定位原理。

②、“六点定位原理”应注意：

v1）定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。

v2）一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支承点数目，原则上不应超过六个。

v3）分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响

（2）六点定位原理的应用

工件定位中的几种情况

1）完全定位

v概念：

工件的六个自由度全部被限制的定位。

2）不完全定位

v概念：

根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度的定位。

3）欠定位

v概念：

根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位

4）过定位

v概念：

夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的现象

3、工件的定位方法及其定位元件

生产实践中常用的定位方法及定位元件:

1）工件一平面定位

（1）支承钉

①、球头支承钉（图B型）②、齿纹头支承钉（图C型）

③、平头支承钉（图A型）

④、可调支承⑤、自位支承

1—销轴

2—V形块

3—可调支承

用可调支承加工相似件的图

（2）支承板

2）工件以圆柱孔定位

v定位方式的基本特点是：

定位孔与定位元件之间处于配合状态，并要求确保孔中心线与夹具规定的轴线相重合。

（1）圆柱销

2）圆柱心轴

心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿轮加工。

圆柱心轴定位装夹图

花键心轴装夹图

（3）圆锥销

圆锥销定位

（左）粗基准定位（右）精基准定位

圆锥销组合定位图

（4）小锥度心轴

3）．工件以外圆柱表面定位

（1）V形架

vV形架定位的最大优点是对中性好。

vV形架可分为固定式和活动式。

V型块定位图

（2）定位套

v一般适用于精基准定位，常与端面联合定位。

v工件以外圆柱面定位，有时也可用半圆套或锥套作定位元件。

3.2.2工件的夹紧

1．夹紧装置的组成（如下图）

（1）力源装置

v产生夹紧作用力的装置。

所产生的力称为原始力

（2）中间传力机构

v介于力源和夹紧元件之间传递力的机构

（3）夹紧元件

v夹紧装置的最终执行件，与工件直接接触完成夹紧作用

夹紧装置组成示意图

1—气缸2—连杆3—压板

2．对夹具装置的要求：

（1）夹紧时应保持工件定位后所占据的正确位置。

（2）夹紧力大小要适当。

（3）夹紧机构的自动化程度和复杂程度应和工件的生产规模相适应，并有良好的结构工艺性，尽可能采用标准化元件。

（4）夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。

3、．夹紧力方向和作用点的选择

（1）夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。

（2）夹紧力作用方向应使工件变形最小。

（3）夹紧力作用点应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内。

（4）夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位上。

（5）夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩。

工件刚性差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以免振动和变形。

夹紧力方向对镗孔垂直度的影响

（左图）不合理（右图）合理

夹紧力作用点应在支承面内

（左图）不合理（右图）合理

夹紧力作用点应在刚性较好部位

（左图）不合理（右图）合理

夹紧力作用点应靠近加工表面

【小结】

由学生来总结：

1、机床夹具的作用。

2、工件的六点定位原理及其应用。

3、工件夹紧的要求。

【作业】

P37第1～4题

课题§3-3数控加工常用夹具教学时数：

2学时

【教学目标】

1、掌握数控车床夹具的类型及装夹方法和特点。

2、掌握数控铣床夹具类型及铣床上的夹紧机构。

【重点、难点】

1、数控车床上一般工件常用的装夹方法和特点。

2、数控铣床上一般工件常用的夹紧机构和特点。

【时间分配】1、车床夹具（40分钟）

2、数控铣床上夹具（30分钟）

3、小结、布置作业（10分钟）

【教学过程】

复习：

1.六点定位原理的定义。

2、工件定位和夹紧的定义。

3、对夹紧机构的要求。

导入：

由提问学生普车上所用夹具而导入。

新课：

3.1.1数控车床夹具

1．三爪自定心卡盘

v优点：

可自动定心，装夹方便，应用较广，

v缺点：

夹紧力较小，不便于夹持外形不规则的工件

2.四爪单动卡盘

v特点：

四个爪都可单独移动，安装工件时需找正，夹紧力大，适用于装夹毛坯及截面形状不规则和不对称的较重、较大的工件。

3、复杂、精密工件装夹

1）花盘

3.2.2铣床夹具

铣床上的通用夹具：

平口钳（如下图）

铣床夹具中使用最普遍是机械夹紧机构，这类机构大多数利用机械摩擦的原理夹紧工件。

斜楔夹紧机构是其中最基本的形式，螺旋、偏心等夹紧机构是斜楔夹紧机构的演变形式。

1.斜楔夹紧机构

特点：

v楔块夹紧行程小；

v结构简单，夹紧和松开需要敲击大、小端，操作不方便。

v增力比、行程大小和自锁条件是相互制约的

2、螺旋夹紧机构

工作特点：

v

（1）自锁性能好

v

（2）增力比大

v（3）夹紧行程调节范围大

v（4）夹紧动作慢、工件装卸费时

适用范围；

v适用于手动夹紧，在机动夹紧机构中应用较少

v在实际生产中，螺旋——压板组合夹紧比单螺旋夹紧用得更为普遍。

3、偏心夹紧机构

特点:

v优点是操作方便，动作迅速，结构简单

v缺点是工作行程小，自锁性不如螺旋夹紧好，结构不耐振，适用于切削平稳且切削力不大的场合，常用于手动夹紧机构。

【小结】

由学生来总结：

1、数控车床上一般工件常用的装夹方法。

2、数控铣床上一般工件常用的夹紧机构和特点。

【作业】

P37第5、6题