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    常用夹紧机构及各类机床夹具ppt

      发布时间:2019-05-19 00:13

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      6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 Fj / Fx =1/(tanφ1+tan (α+φ2)) 若取φ1=φ2=6°,α=10°带入上式i=2.6. 可见,斜楔的增力比不是很大。由于原始力Fx不可能很大,要增大夹紧力可以减少斜楔的升角。但升角太小α会使斜楔夹紧的工作行程加大,从而增大夹具的结构。 6.3.3 常用夹紧机构 双升角斜楔滑块夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 夹紧特点: 结构简单,有增力作用。 一般扩力比Q/F≈3。 具有自锁特性:自锁条件??1+?2 楔块夹紧行程小,夹紧力小, 夹紧和松开均需敲击,直接应用不方便,用作增力机构,常与机械、汽动、液压机构联动。 楔块材料:通常用20钢渗碳,淬硬58~62HRC 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 6.3.3 常用夹紧机构 设计多位夹紧机构应注意的问题 夹紧元件必须为浮动、可调节的联动零件,以保证同时均匀夹紧和同时松开 夹紧力方向应与定位方式和加工方法相适应 应保证每一工件都有足够的夹紧力 夹紧元件和传力零件应有足够的刚性,保证传力均匀 6.4.1 车床与磨床夹具 6.4.1 车床与磨床夹具 车床夹具与机床主轴的联接 车床夹具的设计特点 工件均为回转体,夹具随机床主轴一起旋转,因此要求夹具结构紧凑、轮廓尺寸尽可能小、重量尽可能靠近回转轴线,以减少惯性力和回转力矩 转速高,必须考虑平衡、夹紧力大小、元件刚度和强度、操作安全等问题,注意消除不平衡引起的振动现象 与机床的联接视具体情况而定,通常有较准确的圆柱孔或圆锥孔 夹具带动工件旋转,不允许工件相对主轴位移 为使夹具使用安全,应尽可能避免带有尖角或凸出部分,必要时要加防护罩 6.4.1 车床与磨床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.1.3 机床夹具分类 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 6.4.2 钻床与镗床夹具 用途: 适用于铣床、平面磨床。 特点: 工件安装在夹具上随同机床工作台一起作送进运动 铣削为断续切削,冲击、振动大,夹紧力要求较大 夹具要有足够的刚度和强度,夹具体应牢固地固定在机床工作台上 铣削加工效率高,工件安装应迅速,要有快速对刀元件 6.4.3 铣床夹具 6.4.3 铣床夹具 6.4.3 铣床夹具 标准对刀块结构 对刀标准塞尺 6.4.3 铣床夹具 6.4.3 铣床夹具 6.4.4 加工中心机床夹具 6.4.4 加工中心机床夹具 铣床夹具的设计要点同样适合于刨床夹具,其中主要方面也适用于平面磨床夹具 3)通常设置耳座,通过T形槽螺栓将夹具紧固在工作台上。 特点 功能简化——只需“定位”与“夹紧” 完全定位——不仅仅“定向” 开敞结构——适应工序集中,避免与机床运动部件碰撞 快速重调——减少转换时间 类型 专用夹具 通用夹具 组合夹具 可调整夹具 优先考虑 加工中心是一种带有刀库和自动换刀功能的数控镗铣床。 加工中心机床夹具 正弦平口钳 B为双臂单作用铰链夹紧机构,c为双臂双作用铰链夹紧机构 回转式钻模 应用较多,主要用于加工平面上成圆周分布、轴线互相平行的孔系,或分布在圆柱面上的径向孔系 回转式钻模 回转式钻模 斜楔夹紧的翻转式钻模 翻转式钻模 特点:适合于小件多面孔的加工。 也是一种转动夹具,只是没有转轴和分度装置。主要用于加工小型工件同一表面或不同表面上的孔,结构上比回转式钻模简单,适合于中小批量工件的加工。加工时,整个钻模(含工件)一般用于进行翻转;对于稍大工件,必须设计专门的托架以便翻转夹具。 盖板式钻模 特点:常用于大型工件上加工小的孔系。生产率低。 盖板式钻模没有夹具体,其定位元件和夹紧装置直接安装在钻模板上,加工时只要将它覆盖在工件上即可。钻模板在工件上定位,夹具结构简单轻便,切屑易于清除,常用于床身、箱体等大型工件上的小孔加工,也可以用于中小批量生产的中小工件孔加工。加工小孔时,可以不设夹紧装置。 盖板式钻模 1—钻模板 2—圆柱销 3—菱形销 4—支承钉 滑柱式钻模 特点:夹具可调,操作方便,夹紧迅速;钻孔的垂直度和孔距精度不太高,适用于中等精度的孔和孔系加工。 滑柱式钻模带有升降模板,属通用可调钻夹具,一般由夹具体、滑柱、升降模板和锁紧结构组成。常见的钻模板上下移动方式有手动和气动两种。 滑柱式钻模 钻床夹具设计要点 钻套 钻套的作用: 保证孔的位置精度 引导刀具防止偏斜 提高刀具的刚度 防止加工中产生振动 结构形式:钻套可分为标准钻套和特殊钻套两大类 钻套结构形式 固定钻套 可换钻套 快换钻套 标准钻套 标准钻套又分为固定钻套、可换钻套和快换钻套,如下图所示。结构、材料已经标准化,设计时可查手册。 钻套结构形式 标准钻套 标准钻套又分为固定钻套、可换钻套和快换钻套,如下图所示。结构、材料已经标准化,设计时可查手册。 固定钻套 钻套以过盈配合,直接压入钻模板或夹具体的孔中。注意使用时为防止切屑等杂物进入钻套,钻套应高于钻模板,至少与之等齐,最好用带肩结构。 特点:导向精度高,但磨损后不易更换,在中小批生产中使用。 可换钻套 钻套1间隙配合安装在衬套2中,衬套以过盈配合压入钻模板3中。螺钉4用以防止钻套在衬套中转动,还可以防止退刀时,钻头将钻头带出。可换钻套磨损后,须将螺钉拧下以更换新的钻套。 特点:更换容易,适合于大批量生产。 快换钻套 快换钻套适用于在同一道工序中,需要依次对同一孔进行钻、扩、铰时,能快速更换不同孔径的钻套。更换钻套时,不需松开螺钉,只要将快换钻套反时针转过一定角度,使缺口正对螺钉头部即可取出更换。 特点:钻套更换迅速,适合于大批量生产中孔的多工步加工。 特殊钻套 由于工件的形状特殊,或者被加工孔位置的特殊性,不适合采用标准钻套,就需要自行设计结构特殊的钻套。 a)双孔钻套:将两孔做在同一个钻套时,要用定位销确定钻套位置。 b)凹面钻套:在凹形表面上钻孔的加长钻套。钻套可做成悬伸的,为减少刀具与钻套的摩擦,可将扩大钻套上端孔径,做成阶梯形。 c)斜面钻套:用于在斜面上或圆弧面上钻孔。排屑空间的高度h<0.5mm,可避免钻头引偏或折断。钻孔前最好先用锪刀将孔端面锪平。 钻套导向孔孔径及其偏差 为减少钻孔时钻头与钻套之间的摩擦,二者的配合应为间隙配合。 基本尺寸——取刀具的最大极限尺寸 基准制——基轴制 配合代号——钻孔、扩孔:F7、G7 粗铰:G7 精铰:G6 钻套高度——影响钻套的导向性能和刀具与钻套间的摩擦情况,通常取:H=(1~2.5)d 对于精度要求较高的孔、直径较小的孔和刀具刚性较差时应取较大值。 钻套高度与容屑空间 容屑空间——钻套与工件之间一般应留有排屑间隙,此间隙不宜过大,以免影响导向作用。一般可取:h=(0.3~1.2)d 加工铸铁、黄铜等脆性材料时可取小值;加工钢等韧性材料时应取较大值。当孔的位置精度要求很高时,也可取h=0。 钻模板 结构形式 固定式 铰链式 分离式 悬挂式 钻模板用于安装钻套,并确保钻套 在钻模上的位置。 固定式钻模板 固定式钻模板与夹具体铸成一体,或用螺钉和销钉与夹具体联接在一起,结构简单,制造方便,定位精度高,但有时装配工件不便。 铰链式钻模板 钻模板通过铰链与夹具体联接,装卸工件较方便,由于铰链销、孔之间存在活动间隙,工件的加工精度不高。 分离式钻模板 1-钻模板 2-钻套 3-夹紧元件 4-工件 分离式钻模板 分离式钻模板与夹具体做成可拆卸的,工件每装卸一次,钻模板也要装卸一次,费时、费力,故适用于中小批生产,其他类型钻模板不便装卸工件的情况。 悬挂式钻模板 1-横梁 2-弹簧 3-钻模板 4-滑柱 5-夹具体 悬挂式钻模板 夹具体 钻模的夹具体一般不设定位或导向装置,夹具通过夹具体底面安放在钻床工作台上,可直接用钻套找正并用压板夹紧(或在夹具体上设置耳座用螺栓夹紧)。 为减少夹具底面与机床工作台的接触面积,使夹具体放置平稳,对于翻转式钻模,通常要求在相当于钻头送进方向设置支脚。支脚可以直接在夹具体上做出,也可以做成装配式。支脚一般应有4个,以检查夹具安放是否歪斜。支脚的宽度(或直径)一般应大于机床工作台T形槽的宽度,以免陷入槽中。 镗床夹具 镗床夹具又称镗模。镗模与钻模非常相似,除有夹具的一般元件外,也采用了引导刀具的导套(镗套)。而且象钻套布置在钻模板上一样,镗套也是按照工件被加工的孔系设置在一个或几个专门的零件——导向支架(镗模支架)上。 镗模主要用于加工箱体、支座等零件上的孔或孔系。主要功用是保证箱体类工件孔及孔系的加工精度,工件上孔及孔系的位置精度主要由镗模保证,所以采用镗模,就可以不受镗床精度的影响而加工出有较高精度要求的工件。 镗床夹具 镗模支架布置形式——单面导向和双面导向。 单面导向——镗杆在镗模中只有一个镗套引导,镗杆与机床主轴刚性联接,即镗杆插入机床主轴的莫式锥孔中,并保证镗套中心与主轴轴线重合,机床主轴的回转精度影响工件镗孔精度。 双面导向——导向支架分别装在工件的两侧,镗杆与机床主轴浮动联接。此时,镗杆的回转精度取决于两镗套的精度,而与机床主轴回转精度无关。这种形式适用于加工孔径较大,工件孔的长径比大于1.5的通孔,或同轴线的几个短孔、有较高同轴度和中心距要求的孔系。双面导向结构镗杆长,刚性较差,刀具装卸不便。 镗杆1上拨动销3插入接头体2的槽中,镗杆与接头体之间留有间隙以便浮动,接头体的锥柄安装在机床主轴的锥孔中,能自动补偿镗杆轴线和机床主轴轴线间的角度偏差和平移偏差,主轴的回转可通过接头体、拨动销传给镗杆。 1-镗杆 2-接头体 3-拨动销 浮动接头 镗床夹具 为便于夹具在机床上安装,镗模底座上设有耳座和起吊螺栓(或起吊孔)。此外,在镗模底座侧面还加工出细长的找正基面,用以找正夹具定位元件或导向元件的位置以及夹具在机床上安装的位置。 镗模实例——镗削泵体上两相互垂直孔 双面导向镗模 1 -可调支承 2、3-支承板 4-挡块 5-勾形压板 6-镗套 7-镗模支架 8-螺钉 9-起吊螺栓 6.4.3 铣床夹具 铣床夹具 铣床夹具 铣工件斜面的单件铣夹具 铣床夹具类型(按进给方式分) 直线进给 圆周进给 仿形进给 铣工件四方头铣夹具 铣床夹具设计要点 夹具总体结构——断续切削,振动大,要求受力元件有足够强度和刚度。夹紧力应足够大,且自锁性能好。可采用多件夹紧和多件加工。 对刀装置——以便迅速准确地确定铣刀与夹具的相对位置,由对刀块和塞尺构成。 a) b) c) 对刀块 1—铣刀 2—塞尺 3—对刀块 6.4.3 铣床夹具 6.4.3 铣床夹具 塞尺用于检查刀具与对刀块之间的间隙,以免刀具与对刀块直接接触而造成刀具或对刀块的损伤。 夹具体—— 1)要有足够强度、刚度和稳定性。通常在夹具体上适当布置筋板,夹具体的安装面要足够大,且尽可能采用周边接触形式。 定向键 2)铣床夹具底面应设置两个定向键,通过定向键与铣床工作台T形槽的配合,使夹具上定位元件的工作表面相对于铣床工作台的进给方向具有正确的位置关系。两个定向键相距越远,定向精度越高。除定向外,定向键还能承受部分切削扭矩,减轻夹具固定螺栓的负荷,增加夹具的稳定性。 * 斜楔夹紧机构 自锁条件——当工件夹紧并撤除原始力Fx后,夹紧机构依靠摩擦力的作用,仍能保持对工件的夹紧状态的现象称为自锁。 α≤φ1+φ2 钢铁表面间的摩擦因数一般为?=0.1~0.15,可知摩擦角φ1和φ2的值为5.75°~8.5°。因此,斜楔夹紧机构满足自锁的条件是: α≤11.5°~17° 但为了保证自锁可靠,一般取α为10°~15°;手动夹具一般取为6~8°。 増力比——是指在夹紧原始力Fx作用下,夹紧机构所能产生的夹紧力Fj和Fx的比值。 楔角α越小,则产生的夹紧力Fj就越大,而要保证必要的夹紧行程S,必须加大斜楔的移动行程L,致使结构不紧凑,夹紧速度变慢。所以在选择楔角α时,必须同时兼顾增力比和夹紧行程,不可顾此失彼。现场中可以采用“双楔角”的斜楔 行程比——一般把斜楔的移动行程L与工作需要的夹紧行程S的比值,称为行程比,它一定程度上反映了对某一工件夹紧的夹紧机构的尺寸大小。 L/S=1/tanα 1—夹具体 2—斜楔 3—工件 双升角斜楔机构:大升角迅速趋近工件 小升角夹紧工件、自锁 6.3.3 常用夹紧机构 斜楔夹紧机构 螺旋夹紧机构 夹紧力——螺旋可视为绕在圆柱体上的斜楔,因此可从斜楔公式直接导出螺旋夹紧力计算公式: 式中 Fj ——沿螺旋轴向作用的夹紧力(N) Fx ——作用在扳手上的力(N) L ——作用力的力臂(mm) d0 ——螺纹中径(mm) α ——螺纹升角(°) φ’1 ——螺纹副的当量摩擦角(°) φ2 ——螺杆(或螺母)端部与工件(或压板)之间的当量摩擦角(°) r’ ——螺杆(或螺母)端部与工件(或压板)之间的当量摩擦半径(mm) 1-螺母 2-螺杆 3-工件 螺旋夹紧机构 螺旋夹紧机构示例 2r 2R R β Ⅲ Ⅱ Ⅰ 压块形状 当量摩擦半径计算公式 矩形螺纹 梯形螺纹 三角螺纹 螺纹形状 当量摩擦角计算公式 60° 30° 压紧螺钉端部的当量摩擦半径r1的值与螺杆头部(或压块)的结构有关 计算准确性——由于φ’1 与φ2数值在很大范围内变化,要获得准确结果很困难。目前许多手册给出的数据大多以摩擦系数μ=0.1为依据的,这与实际情况出入较大。当需要准确确定螺旋夹紧力时,需要采用实验方法。 力矩与夹紧力的关系实验(8mm系列组合夹具) Fj = kt ×Ts 自锁条件——螺旋夹紧机构的自锁条件和斜楔夹紧机构相同,即也可写为 α≤φ1+φ2 螺旋夹紧机构的螺旋升角α很小(一般为2°~4°),故自锁性能好。 増力比——因为螺旋升角小于斜楔的楔角,螺旋夹紧机构的扩力作用远大于斜楔夹紧机构。 如一个M10的螺钉,手柄长度120mm, 其增力比约为140。若原始作用力FX=25N(2.5kg),则会产生Fj=3500 N(350kg)的作用力。 螺旋夹紧特点——结构简单,易于制造,增力比大,自锁性能好,在手动夹紧中应用广泛。缺点是动作较慢,为提高作效率,可采用一些快撤装置。 两种快撤机构(螺旋夹紧) 偏心夹紧机构 几种偏心夹紧机构 偏心夹紧机构示例 圆偏心轮展开 楔角计算——可将偏心轮视为一楔角变化的斜楔,圆偏心轮展开如图示 式中 α ——偏心轮的楔角(°) e ——偏心轮的偏心量(mm) R ——偏心轮的半径(mm) γ ——偏心轮作用点(X点)与起始点(O点)之间圆弧所对应的圆心角(°) h =O1X-O1M=R- e cos γ α =tan(O2M/MX) 夹紧力—— 式中 Fj ——夹紧力(N) FS ——作用在手柄上的原始力(N) L ——作用力的力臂(mm) ρ ——偏心转动中心到作用点之间的距离(mm) α ——偏心轮楔角,参考式6-16(°) φ1 ——轮周作用点处摩擦角(°) φ2 ——转轴处摩擦角(°) 自锁条件——根据斜楔自锁条件:α≤φ1+φ2,忽略转轴处的摩擦,并考虑最不利的情况,可得到: 特点——结构简单,操作方便,动作迅速;缺点是自锁性能较差,增力比较小。一般常用于切削平稳且切削力不大的场合。 铰链夹紧机构 铰链夹紧机构示例 几种铰链夹紧机构 铰链夹紧机构夹紧力分析 夹紧力—— 式中 Fj ,Fx——夹紧力,原始作用力 αj ——夹紧时臂的倾斜角 φ’ ——臂两端铰链处当量摩擦角 φ’1 ——滚子滚动当量摩擦角 其中: 式中 l ——两铰链孔中心距 φ1——铰链轴承和滚子轴承摩擦角 特点——动作迅速,增力比大,并易于改变力的作用方向;缺点是自锁性能差。多用于机动夹紧机构中。 定心夹紧机构 特点——同时实现对工件定心定位和夹紧,即在夹紧过程中,能使工件相对于某一轴线或某一对称面保持对称性 以等速移动原理工作的定心夹紧机构 自动定心心轴 1—螺母 2—弹簧 3—活块 1 2 3 A B 螺旋定心夹紧机构 1、2-V 形块 3-左右旋螺杆 4、5、9、10-紧定螺钉 6、8-螺钉 7-叉形件 以等速移动原理工作的定心夹紧机构 以均匀弹性变形原理工作的定心夹紧机构 弹簧夹头 1-夹具体 2-螺母 3-弹簧套筒 4-工件 以均匀弹性变形原理工作的定心夹紧机构 液塑心轴 1-柱塞 2-螺钉 3-液体塑料 4-薄壁套 联动夹紧机构 特点——从一处施力,可同时在几处对一个或几个工件进行夹紧 联动夹紧机构 1—压板 2—螺母 3—工件 多件联动夹紧机构 多件联动夹紧机构正误对比 6.3.3 常用夹紧机构 机械制造工艺学 第6章 机床夹具设计 Fixture Design 6.4 各类机床夹具 Different Kind of Jig and Fixture 车床夹具典型结构 以工件外圆表面定位的车床夹具,如各类夹盘和夹头 以工件内圆表面定位的车床夹具,如各种心轴 以工件顶尖孔定位的车床夹具,如顶尖、拨盘等 加工非回转体的车床夹具,如各种弯板式、花盘式车床夹具 弯板式车夹具 1—平衡铁 2—防护罩 3—勾形压板 车床夹具设计要点 总体结构 夹具结构应尽量紧凑,重心应尽量靠近主轴端 对于弯板式和偏重的车床夹具,应很好地进行平衡 提供足够夹紧力,且有可靠的自锁性 夹具与机床联接 A 0.01 A A 0.01 K T A D M 夹具在车床主轴上的安装 1.主轴 2.过渡盘 3.专用夹具 4.压块 6.4.1 车床与磨床夹具 6.4.1 车床与磨床夹具 磨床夹具 磨床夹具同车床夹具相类似,车床夹具的设计要点同样适合于外圆磨床和内圆磨床夹具 节圆卡盘 钻床夹具典型结构 固定式钻模 回转式钻模 泛指式钻模 盖板式钻模 滑柱式钻模 钻床夹具 钻床夹具习惯上称为钻模,是在钻床上用于钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹的机床夹具。钻模一般都设有安装钻套的钻模板,以确定刀具的位置并引导刀具进行切削,保证孔的加工要求,大幅度提高生产率。 固定式钻模 固定式钻模 在机床上的位置一般固定不动,主要用于在立式钻床上加工直径较大的单孔及同轴线上的孔,或在摇臂钻床上加工轴线平行的孔系。为了提高加工精度,在立式钻床上安装钻模时,要先将装在主轴上的钻头伸入钻套中,以确定钻模的位置后再将夹具夹紧。 特点:加工精度高,应用广泛,操作效率低。 * * * B为双臂单作用铰链夹紧机构,c为双臂双作用铰链夹紧机构

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