工装夹具设计

1、机床操作工培训 常用夹具及工装常用夹具及工装 培训内容 l理论学习-2课时 l机用平口虎钳、顶尖、卡盘、分度头类型、规 格及应用-1课时 l常用工装及工具-1课时 l考试-2课时 l训练：常用夹具使用-8课时 主讲：周 飞 培训达成目标 l考试合格 l课堂提问过关 l会正确使用各种夹具及机床附件 机床夹具的现状及发展方向 l夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步， 夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 l机床夹具的现状机床夹具的现状 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品 种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代 生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，

2、以适应 市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采 用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里， 约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种 生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用 夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右。 机床夹具的现状及发展方向 l特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性 制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提 出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备 周期，降低生产成本； 2）能装夹一组具有相似性特征的工件； 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具

3、； 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步 减轻劳动强度和提高劳动生产率； 6）提高机床夹具的标准化程度 机床夹具的现状及发展方向 l现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、标准化、精密化、 高效化和柔性化高效化和柔性化等四个方面。 l（1）标准化标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的 两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准： GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标 准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产， 有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 l（2）精密化精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应 提高了对夹具的精度要求。

4、精密化夹具的结构类型很多， 例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1； 用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5m。 机床夹具的现状及发展方向 l（3）高效化高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本 时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动 强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和 具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎 钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速 三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度 提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高 效、自动化夹具外，在

5、数控机床上，尤其在加工中心上 出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装 置，充分发挥了数控机床的效率。 机床夹具的现状及发展方向 l（3）柔性化柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性 化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方 式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变 因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形 状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类 主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、 模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工 业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的 柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可 拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发 展的主要方向。 第一章 机床夹

6、具的概述 l第一节 机床夹具的作用及其组成 l第二节 常用机床夹具的种类 什么叫工装，夹具，治具，检具 工装工装 即工艺装备: 指制造过程中所用的各种工具的总称. 包括刀 具/夹具/模具/量具/检具/辅具/钳工工具/工位器具等.工装为其通用 简称.工装分为专用工装/通用工装/标准工装(类似于标准件) 夹具夹具 顾名思义,用以装夹工件(或引导刀具)的装置 模具模具 用以限定生产对象的形状和尺寸的装置. 刀具刀具 机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料,所以“刀 具”一词一般就理解为金属切削刀具。 辅具辅具 一般指用以连接刀具和机床的工具. 钳工工具钳工工具 各种钳工作业所用的工具总称 工位

7、器具工位器具 用以在工作地或仓库中存放生产对象或工具的各种装置. 检具检具 生产中检验所用的器具 治具治具 制造用器具,有时与工装同意,有时也指夹具, 一般台资/韩资/日资等电子企业多用该词。 夹具属于工装夹具属于工装,工装包含夹具工装包含夹具,属于从属关系属于从属关系. 机加工工艺装备用具作用机加工工艺装备用具作用 l1机床：提供加工运动、关系和动力。 l 2刀具：切去工件表面余量。 l 3量具：检测工件加工质量。 l 4工辅具：固定刀具如钻夹头、刀架扳 手，装夹工件的扳手等。 l 5机床夹具：依加工要求装夹工件，使 之在加工中始终保持其正确位置的机床附 属装置。 第一节 机床夹具的作用及其

8、组成 我们仅以机械加工过程中与机床有关的夹具 做一些介绍 1、机床夹具的定义 用于装夹工件的工艺装备就称为机床夹具机床夹具 也就是说，在机床上用以正确确定正确确定工件的位 置（定位）定位），并可靠而迅速地将工件夹紧可靠而迅速地将工件夹紧 的的机床附加装置被称为机床夹具（加紧）（加紧） 装夹-定位+夹紧 l定位-在机床上加工工件时，为了在工件 的某一部位加工出符合工艺规程要求的表 面，在加工前需要使工件在机床上占有正 确的位置。 l夹紧-由于在加工过程中受到切削力、重 力、振动、离心力、惯性力等作用，所以 还应采用一定的机构，将工件在加工时保 持在原先确定的位置上。 2.机床夹具的作用 l1保证

9、加工质量 l2提高生产率，降低成本 l3扩大机床工艺范围 l4减轻工人劳动强度，保证生产安全 -质量保证，效率提高质量保证，效率提高 3工件装夹的方法 l 1）直接找正法： l 2）划线找正法 l 3）定位元件法 直接找正法 划线找正法 各种装夹方法的比较 直接找正划线找正定位元件法 夹具类型通用夹具专用夹具或通用改造 生产率、成本费时、成本较高、划线更甚迅速方便、成本低 定位精度 取决于量仪精度、工人技术水平、方法是否 得当 可达 0.01 较高且稳定 一般不高，使用高精 度量仪、 技术高，也可达到很 高 一般不高约 0.2 0.5 还与划线粗细等 有关 适用零件形状简单、加工面少 形状复杂

10、、加工 面多、 位置要求不高、 大重件 生产批量单件小批量大批大量 直接找正划线找正定位元件法 夹具类型通用夹具专用夹具或通用改造 生产率、成本费时、成本较高、划线更甚迅速方便、成本低 定位精度 取决于量仪精度、工人技术水平、方法是否 得当 可达 0.01 较高且稳定 一般不高，使用高精 度量仪、 技术高，也可达到很 高 一般不高约 0.2 0.5 还与划线粗细等 有关 适用零件形状简单、加工面少 形状复杂、加工 面多、 位置要求不高、 大重件 生产批量单件小批量大批大量 直接找正直接找正直接找正划线找正划线找正划线找正定位元件法定位元件法定位元件法 夹具类型夹具类型夹具类型通用夹具通用夹具专

11、用夹具或通用改造专用夹具或通用改造 生产率、成本生产率、成本生产率、成本费时、成本较高、划线更甚费时、成本较高、划线更甚迅速方便、成本低迅速方便、成本低 定位精度定位精度定位精度 取决于量仪精度、工人技术水平、方法是否 得当 取决于量仪精度、工人技术水平、方法是否 得当 可达 0.01 较高且稳定可达 0.01 较高且稳定 一般不高，使用高精 度量仪、 技术高，也可达到很 高 一般不高，使用高精 度量仪、 技术高，也可达到很 高 一般不高约 0.2 0.5 还与划线粗细等 有关 一般不高约 0.2 0.5 还与划线粗细等 有关 适用零件适用零件适用零件形状简单、加工面少形状简单、加工面少 形状

12、复杂、加工 面多、 位置要求不高、 大重件 形状复杂、加工 面多、 位置要求不高、 大重件 生产批量生产批量生产批量单件小批量单件小批量大批大量大批大量 第二节 常用机床夹具的种类 l1按使用范围分：按使用范围分： 1）通用夹具 2）专用夹具 3）组合夹具： 4）成组夹具 5）随行夹具： l 2按机床分类按机床分类 1）车床夹具 2）铣床夹具 3）钻床夹具 4）磨床夹具 5）数控机床夹具 l 3按动力源分类按动力源分类 1）手动夹紧 2）气动夹紧 3）液动夹紧 4）电磁夹紧 5）真空夹紧 机床夹具的组成 l定位元件 l夹紧装置 l对刀元件 l夹具体 l其它元件和装置 专用夹具的组成 （图解）

13、专用夹具几种组成部分的关系（图解）专用夹具几种组成部分的关系（图解） 专用夹具几种组成部分的关系专用夹具几种组成部分的关系 l1工件通过定位元件定位元件在夹具上占有一个正确的 位置 l 2工件通过夹紧元件夹紧元件保证加工过程中始终保 持原有的正确位置 l 3夹具通过对刀元件对刀元件相对刀具保持正确位置 l 4夹具通过连接元件连接元件，相对于机床保持一个 正确位置 l 5夹具通过其他装置，完成其他要求 l 6夹具体把上述的几种元件组合成一个整体。 第二章第二章 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 一、定位的原理一、定位的原理 二、根据加工精度要求，确定工件应该限二、根据加工精度要求，确定工件应

14、该限 制的自由度数目制的自由度数目 三、定位元件限制工件自由度三、定位元件限制工件自由度 四、几种不同的定位形式四、几种不同的定位形式 五、工件定位时的几种情况五、工件定位时的几种情况 一定位的原理 1自由物体： 在空间占有任意位置的物体，工件在未放 入夹具前可以看作自由物体 一定位的原理 l2六个自由度： l工件放入三个互相垂直的 平面内，就有6个自由度 l沿x轴移动自由度 l沿y轴移动自由度 l沿z轴移动自由度 l沿x轴转动自由度 l沿y轴转动自由度 l沿z轴转动自由度 定位支承点 一定位的原理 3定位支承点（约束点） 底面布置3个不共线的约束点，限制 三个自 由度。 侧面布置两个约束点，

15、限制 两个自由度。 端面布置一个约束点，限制 一个自由度。 4、 六点定位原理六点定位原理 l任何一个物体在空间直角坐标系中都有 6 个自 由度 l要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度 l将6个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件 的6 个自由度，这就是六点定位原理六点定位原理。 l两点注意：两点注意： “点”的含义 对自由度的限制，与实际接触点不同 夹紧与定位概念分开 二、根据加工精度要求，确定工件应该限制的自由度数目二、根据加工精度要求，确定工件应该限制的自由度数目 l由于时间关系，本次培训不作详细介绍， 有兴趣的同学可找相关资料进一步学习。 l举例：铣沟槽 b由铣刀保证，应限制

16、 -5个自由度 hh x y z b LL 三、定位元件限制工件自由度 l首先讲解单个典型表面的定位元件，单个 典型表面是指平面、内外圆柱面、内外圆 锥面等。单个典型表面是组成各种不同复 杂工件的基本单元，分析单个典型表面的 定位及定位元件设计是进行夹具定位分析 和夹具定位方案设计的基础 1、工件以平面定位、工件以平面定位 l平面定位的主要形式是支承定位。常用的 定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件 和夹具体的凸台及平面等。 1）支承钉）支承钉 A 结构结构 支承钉的结构支承钉的结构 A型是平头支承钉： B型是球头支承钉： C型是齿纹顶面的 支承钉： 1）支承钉）支承钉 lB 定位情况定位情况

17、 2）支承板）支承板 A 结构结构 A型： 所以常用于侧面或顶面 的定位。 B型： 支承板的工作平面上开 有斜槽， B型支承板 应用较多，用于底面 的定位更合适。 2）支承板）支承板 lB 定位情况定位情况 定位块 定位钉定位钉 l 可调式基准杆可调式基准杆 l 2、工件以圆孔定位、工件以圆孔定位 l工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基 准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位 销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱 形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈 配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性 心轴之分。 1）圆柱销）圆柱销 lA 结构结构 1）圆柱销）圆柱销 B 定位情况定位情况 2）菱形销）菱形销

18、 lA 结构结构 3）圆锥销）圆锥销 lA 结构结构 4）定位心轴）定位心轴 lA 结构结构 3、工件以圆锥孔定位、工件以圆锥孔定位 l 工件以圆锥孔定位时，所用定位元件为工件以圆锥孔定位时，所用定位元件为 圆锥心轴或圆锥销。圆锥心轴限制工件圆锥心轴或圆锥销。圆锥心轴限制工件5 个自由度，圆锥销限工件三个自由度个自由度，圆锥销限工件三个自由度 4、工件以外圆柱面定位、工件以外圆柱面定位 l工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位 和支承定位。工件以外圆柱面定心定位的 情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套套 筒和卡盘筒和卡盘代替心轴或柱销）。支承定位时 用支承板、支承钉。 4、工件以外圆柱面定位、工

19、件以外圆柱面定位 1）圆定位套）圆定位套 4、工件以外圆柱面定位、工件以外圆柱面定位 2）V形块形块 用于完整的外圆柱面和非完整的外圆柱用于完整的外圆柱面和非完整的外圆柱 面的定位，是外圆定位中最常用的定位元面的定位，是外圆定位中最常用的定位元 件。件。 A 结构结构 4、工件以外圆柱面定位、工件以外圆柱面定位 2）V形块形块 C： V形块的特点形块的特点 lV形块定位外圆时的定位误差分析计算 o C dmax dmin do O1 O22 JWJBDW C： V形块的特点形块的特点 lV形块对外圆柱面定位，形式上是支承定 位（V形块两斜面于外圆柱面接触），但 其实质是定心定位。 l V形块能

20、起对中作用，即工件轴心必处于 V形块两斜面的对称中心平面之上 l 可以用于非完整外圆的定位 l 活动V形块常常起着定位和夹紧的双重作 用（既是定位元件，又是夹紧元件）。 四、几种不同的定位形式四、几种不同的定位形式 固定支承固定支承 可调支承可调支承 自位支承自位支承 辅助支承辅助支承 四、几种不同的定位形式四、几种不同的定位形式 1固定支承：固定支承： 定位方法就是采用前面讲述的支承钉和支承 板 四、几种不同的定位形式四、几种不同的定位形式 2可调支承：可调支承： 可调支承的定位工作面可沿其轴线方向在一 定范围内调节， 四、几种不同的定位形式四、几种不同的定位形式 3自位支承：自位支承： 自

21、位支承也称浮动支承，它的定位工件面 的位置能随工件定位基准面的位置的变化 而自动与之相适应。 四、几种不同的定位形式四、几种不同的定位形式 4辅助支承：辅助支承： 辅助支承是在工作定位以后才参与支承的，且 在使用中不能破坏工件的原有定位。所以，辅 助支承不是定位元件，它不起定位作用，只起 提高工件加工部位刚性和稳定性的作用。 注：注：“辅助支承辅助支承”与与“可调支承可调支承” 的区别：的区别： 辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件， 其高度是由工件确定的，因此它不起定位作用， 但辅助支承锁紧后就成为固定支撑，能承受切 削力。 四、几种不同的定位形式四、几种不同的定位形式 l辅助支承：辅助支

22、承： 辅助支撑辅助支撑 弹性支撑弹性支撑 转盘工装转盘工装辅助支撑辅助支撑 五、工件定位时的几种情况五、工件定位时的几种情况 l1、完全定位、完全定位 工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。 l2、不完全定位、不完全定位 工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位。 不完全定位不等于定位不完全 l3、欠定位、欠定位 工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定位。欠定位 不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。 l4、过定位、过定位 过定位工件某一个自由度（或某几个自由度）被两个（或两个 以上）约束点约束，称为过定位。 5、过定位分析（桌子与三角架）、过定位分析（桌子与三

23、角架） 五、工件定位时的几种情况五、工件定位时的几种情况 l不完全定位不完全定位 l工件本身相对于某个点、线是完全对称的，工件本身相对于某个点、线是完全对称的， 则工件绕此点、线旋转的自由度无法被限制则工件绕此点、线旋转的自由度无法被限制 （即使被限制也无意义）。例如球体绕过球心（即使被限制也无意义）。例如球体绕过球心 轴线的转动，圆柱体绕自身轴线的转动等。轴线的转动，圆柱体绕自身轴线的转动等。 l 工件加工要求不需要限制某一个或某几个工件加工要求不需要限制某一个或某几个 自由度。如加工平板上表面，要求保证平板厚自由度。如加工平板上表面，要求保证平板厚 度及与下平面的平行度，则只需限制度及与下

24、平面的平行度，则只需限制 3 个自由个自由 度就够了。度就够了。 五、工件定位时的几种情况五、工件定位时的几种情况 l过定位 l过定位是否允许，要视具体情况而定： l1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、 尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。 有时还是必要的，因为合理的过定位不仅不会 影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和 增加定位稳定性的作用。 l2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经 过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一 般是不允许的，因为它可能造成定位不准确， 或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。 第三章第三章 工件在夹具上的夹紧工件在夹具上的夹紧 夹紧是工件装夹过程的

25、重要组成部分。 工件定位之后必须通过夹具上的夹紧 装置将其可靠地固定在正确的加工位置上， 使其在承受工艺力和惯性力等的情况下正 确位置不发生变化。否则，在加工过程中 因切削力、惯性力的作用而发生位置的变 化或引起振动，原有的正确定位遭到破坏， 就不能保证加工要求。产生夹紧力的装置 是夹紧装置。 一夹紧装置的组成一夹紧装置的组成 l1对夹紧机构的基本要求对夹紧机构的基本要求 l 1）夹紧可靠：夹紧时不应破坏原有的正确定位，不 应使定位元件变形。 l 2）动作迅速：操作方便，安全省力，提高工效，减 轻工人劳动强度。 l 3）结构简单：夹具即要有足够的刚度和强度，又要 有最小的尺寸，最少的零件。尽可

26、能的采用标准化元件 l 4）夹紧应可靠适当：夹紧机构一般要有自锁作用， 保证在加工过程中不会产生松动和振动，夹紧工件时， 不允许产生不适当的变形和表面损伤。 一夹紧装置的组成一夹紧装置的组成 夹紧装置的组成 1气缸 2斜楔 3滚子 4压板 5工件 一夹紧装置的组成一夹紧装置的组成 l1）夹紧力源装置： 夹紧力源装置就是产生夹紧力原始作用力的装置 l2）中间递力机构： 将力源装置产生的原始作用力传递给夹紧元件的机构。 l特点：特点： 改变力的大小，通常为增力机构； 改变夹紧力的方向； 使夹具具有一定的自锁性，以保证夹紧可靠。 l3）夹紧元件： 直接将夹紧力作用于工件夹紧表面的元件。 减少夹紧变形

27、的方法 l正确选择夹紧力的方向、大小和作用点， 尽量减少夹紧力 l使夹紧力的作用点作用在工件刚性较好的 部位 l使夹紧力分散在较大的平面上，以减少工 件变形 二夹紧力的确定二夹紧力的确定 l1夹紧力方向的选择夹紧力方向的选择 1）主要夹紧力的作用方向应指向工作主要定位基 准面，以保证工件的加工要求 2）夹紧力的作用方向不应破坏工件的准确定位， 应使工件定位正确稳定。 3）夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度大的方向 相一致，以减小工件夹紧变形。 4）夹紧力的作用方向应尽可能有利于减小夹紧力， 以利于夹紧装置的体积的减小。 二夹紧力的确定二夹紧力的确定 l2夹紧力作用点的确定夹紧力作用点的确定 1）

28、夹紧力的作用点应正对支承元件或处于 支承元件构成的稳定受力区内，以免引起 工件移动或偏转而破坏工件的正确定位。 2）夹紧力作用点应处于工件刚性较好的部 位或使夹紧力均匀分布，以减小工件的夹 紧变形。 3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工部位， 防止工件的振动或变形。 二夹紧力的确定二夹紧力的确定 l3夹紧力大小的估算夹紧力大小的估算 1）夹紧力的大小应适当 2）夹紧力的大小应稳定 3）夹紧力大小的估算 三常用夹紧机构三常用夹紧机构 l斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构 l螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构 l圆偏心夹紧机构圆偏心夹紧机构 l铰链夹紧机构铰链夹紧机构 l定心夹紧机构定心夹紧机构 l联动夹紧机构联动夹紧机

29、构 （一）斜楔夹紧机构（一）斜楔夹紧机构 l斜楔夹紧机构的工作原理斜楔夹紧机构的工作原理 斜楔夹紧机构是利用斜楔的轴向移动直 接对工件进行夹紧或推动中间元件将力传 递给夹紧元件再对工件进行夹紧。 FS FJ F1 P 1 FJ N F2 2 斜楔夹紧机构受力分析图 （一）斜楔夹紧机构（一）斜楔夹紧机构 l自锁：自锁： l是指当工件被夹紧之后，在不再施加原始作用力的情况下工件依然 被夹紧的现象。 l当工件夹紧之后，不再给斜楔上施加原始作用力，这时斜楔就会有 滑出的倾向。要使斜楔不滑出，工件依然被夹紧，是摩擦力在起作 用 l一般取斜角=610。 l斜楔夹紧机构的特点及应用斜楔夹紧机构的特点及应用

30、l 斜楔夹紧机构结构简单，增力比较大Fj=(2.63.2)Q，自锁性能 好，广泛应用于中间递力机构。由于手动夹紧费时费力效率低，所 以很少用来手动直接夹紧工件。斜楔夹紧机构夹紧行程很小，故对 工件夹紧表面的尺寸精度要求比较高，以避免发生夹不着或无法夹 的情况。 （二）螺旋夹紧机构（二）螺旋夹紧机构 l螺旋夹紧机构的工作原理螺旋夹紧机构的工作原理 螺旋夹紧机构是利用螺旋副配合转动产生的轴 向移动和轴向力直接夹紧工件或推动夹紧元件 对工件实施夹紧的， 螺栓或螺钉上的螺旋线相当于绕在其中径上的一 个斜面，从本质上讲，螺旋夹紧机构是由斜楔 夹紧机构演变而来的 l螺旋夹紧机构的自锁条件螺旋夹紧机构的自锁

31、条件 螺旋夹紧机构中，螺纹的升角4，具有良好 的自锁性能和抗振性能。 （二）螺旋夹紧机构（二）螺旋夹紧机构 l螺旋夹紧机构的特点、应用及快速作用措螺旋夹紧机构的特点、应用及快速作用措 施施 l 螺旋夹紧机构结构简单，制造容易， 操作方便，自锁性能好，增力比大，常用 于手动夹紧。螺旋夹紧机构的缺点是操作 缓慢，为了提高其工作速度，生产实际中 常采用快速作用措施 （三）圆偏心夹紧机构（三）圆偏心夹紧机构 l圆偏心夹紧机构的工作原理 l利用圆偏心轮回转半径的变化夹紧或松开 工件。圆偏心轮也是斜楔的一种变形结构， 其作用原理与斜楔相同。 （三）圆偏心夹紧机构（三）圆偏心夹紧机构 偏心夹具偏心夹具 小巨

32、人加工中心小巨人加工中心下模座工装下模座工装 （三）圆偏心夹紧机构（三）圆偏心夹紧机构 l圆偏心夹紧机构的自锁条件 l圆偏心夹紧机构的特点及应用圆偏心夹紧机构的特点及应用 圆偏心夹紧机构结构简单，操作方便， 动作迅速，但自锁能力较差。常用在切削 平稳且切削力不大的场合。下图为几种常 见的圆偏心机构。 2014 e D （四）铰链夹紧机构（四）铰链夹紧机构 l工作原理工作原理 螺旋夹紧机构和斜楔是通过机械摩擦原螺旋夹紧机构和斜楔是通过机械摩擦原 理进行工作的，铰链杠杆机构是通过铰链理进行工作的，铰链杠杆机构是通过铰链 连接元件，改变连杆的角度位置，来传递连接元件，改变连杆的角度位置，来传递 动力

33、和得到行程的。动力和得到行程的。 l应用应用 铰链夹紧机构动作迅速、增力比大，并 易于改变力的作用方向，一般在汽动夹紧 中作增力机构用。 （四）铰链夹紧机构（四）铰链夹紧机构 （五）定心夹紧机构（五）定心夹紧机构 l定心夹紧机构就是在对工件进行定位的同 时完成对工件的夹紧的机构。当工件的定 位基准为轴线、对称中心线、对称平面时， 常常会使用具有定心夹紧机构的夹具。所 谓“定心定位”是指当工件在夹具中正确 定位时，夹具定位元件体现的对称中心线、 对称平面理论上和工件的定位基准是重合 的。定心夹紧机构的定位和夹紧过程是同 时完成的。 1以等速移动原理工作的定心夹紧机构以等速移动原理工作的定心夹紧机

34、构 l1）三爪卡盘）三爪卡盘 三爪卡盘是车床上的标准附件，是工件 以外圆柱面定位时使用最为广泛的通用夹 具，它就是一个典型的定心夹紧机构。三 爪卡盘的三只卡爪能同步移动，因此在夹 紧工件的同时实现定心定位。三爪卡盘常 用于工件的粗加工和半精加工。 三爪卡盘三爪卡盘 l“卡盘”是机床上用来夹紧工件的机械装置，通常分为 三爪卡盘和四爪卡盘。 l 三爪卡盘：三爪卡盘：用伏打扳手旋转锥齿轮，锥齿轮带动平面 矩形螺纹，然后带动三爪向心运动，因为平面矩形螺纹 的螺距相等，所以三爪运动距离相等，有自动定心的作 用。三爪卡盘是由一个大锥齿轮，三个小锥齿轮，三个 卡爪组成。三个小锥齿轮和大锥齿轮啮合，大锥齿轮的

35、 背面有平面螺纹结构，三个卡爪等分安装在平面螺纹上。 当用扳手扳动小锥齿轮时，大锥齿轮便转动，它背面的 平面螺纹就使三个卡爪同时向中心靠近或退出。 l四爪卡盘：四爪卡盘：是用四个丝杠分别带动四爪，因此常见的四 爪卡盘没有自动定心的作用。但可以通过调整四爪位置， 装夹各种矩形的、不规则的工件。 三爪卡盘三爪卡盘 l2）斜楔式定心夹紧机构）斜楔式定心夹紧机构 斜楔式定心夹紧机构常用于工件以圆柱孔定位 的情况。依靠斜楔的移动，推动滑块径向移动， 实现对工件的定心定位和夹紧。 l 3）螺旋定心夹紧机构）螺旋定心夹紧机构 螺旋定心夹紧机构是利用等螺距的左右旋螺纹 驱动两活动V形块对工件实行定心夹紧。工件

36、以 对称中心平面为定为基准时，应用这种夹紧机 构。 1以等速移动原理工作的定心夹紧机构以等速移动原理工作的定心夹紧机构 2以均匀的弹性变形原理工作的定心夹紧机构以均匀的弹性变形原理工作的定心夹紧机构 l 1）弹簧卡头）弹簧卡头 工件以外圆柱面定位，用弹簧夹头。 l2）可涨心轴）可涨心轴 工件以圆柱孔定位时，用可胀心轴。可胀心轴和弹簧夹头的工作 原理完全相同，所不同的是，可胀心轴的弹簧套筒具有内锥面，在 中心拉杆外锥面的作用下向外胀开，实现对套筒类工件的定心定位 和夹紧。 l3）弹性薄膜卡盘）弹性薄膜卡盘 齿轮加工中，常以齿轮分度圆齿面定位（定为基准是分度圆柱面的 轴线），精加工齿轮内孔，以保证

37、内孔与分度圆的同轴度。所用定 心夹具就是弹性薄膜卡盘。 l4）液性塑料夹具）液性塑料夹具 当工件以圆柱孔定位时，常以液体塑料产生的弹力对工件实施定 心夹紧。 （六）联动夹紧机构（六）联动夹紧机构 l在夹紧机构设计中，有时需要对一个工件的几 个点或多个工件同时进行夹紧，为减少工件装 夹时间，简化结构，常采用各种联动夹紧机构， 这种机构可以从一处施加作用力，同时在几处 或几个方向上对一个或几个工件同时进行夹紧。 l双向联动夹紧机构：夹紧力作用在两互相垂直 的方向上 l平行联动夹紧：夹紧机构两夹紧点的方向相同 l多件联动夹紧机构 四四.夹紧动力源装置夹紧动力源装置 l1气动夹紧，工作压力在气动夹紧，

38、工作压力在0.40.6MPa l2液压夹紧液压夹紧 特点： 1) 工作压力高,可达56.5MPa，传动力大，不需 增力机构，夹具结构简单； 2) 油液不可压缩，夹紧刚性大，工作平稳，夹紧 可靠； 3) 噪声小，劳动条件好。 4) 适用于重力切削或加工大型工件时的多处夹紧 l3气气-液压组合夹紧液压组合夹紧 夹具与机床的连接方式 l根据机床机构，夹具在机床上最常用的定位形式有两种： 一种是将夹具安装在铣床、刨床、钻床、镗床、平面磨 床等机床的工作台上; 另一种是安装在车床、内外磨床等机床的回转主轴上。 l夹具以底平面在机床工作台上定位时，为了使接触情况 良好，应采用周边接触、两端接触或四边接触等

39、方式， 并须对夹具底面进行磨削或刮研。 l除底面定位外，夹具还以定位键或定位销在机床工作台 的T型槽中进行定位。 对夹具定位面的技术要求 l设计夹具时，定位元件对夹具定位基面的位置要求应在 夹具种装配图上标出，作为夹具制造及验收时的依据。 l一般的说，这些要求取决于工件的加工要求，总的原则 是由于夹具制造、安装及加工误差所造成的工件误差， 应小于工件在该工序中的允许误差。 l通常夹具的制造误差应为工件允许误差的1/31/5 l但工件的加工精度要求较高时，夹具的制造将会变得很 困难。这时可以采用找正的方法来安装夹具。为了夹具 找正方便，可在夹具体上加工出找正用基准。 第四章 各类机床夹具 机床夹

40、具按其加工工种可分为： 钻床夹具、车床夹具、铣床夹具、磨床 夹具、镗床夹具、拉床夹具、插床夹具、 齿轮加工机床夹具等。 - 下面介绍几种典型的机床夹具。 第一节 钻床夹具 钻床夹具的分类 l固定式转模 l回转式钻模 l翻转式转模 l盖板式转模 l滑柱式转模 钻床夹具的组成 钻床夹具通常由 夹具体、转模板、钻套、定位元件及装置、 夹紧装置等五个部分组成。 （固定式转模即为钻床夹具的典型结构形式） 钻床夹具的使用 使用注意事项 在立式钻床上使用翻转式转模时，应尽量使用固定在机床工作台上 的挡块；在孔即将钻穿时，建议改用手动进给。 在使用卧轴式回转转模时，应仔细调整配重，使回转均匀，无偏重 现象。

41、在摇臂钻床上钻孔，应定期检查钻套磨损情况。操作时应在主轴 （或刀具）中心与钻套中心对准后再进刀。 使用快换钻套时，应注意排屑，防止切屑将钻套顶起而影响钻孔的 精度和孔距。 第二节 铣床夹具 铣床夹具的分类 与钻床相比铣床的加工范围要大得多，因此铣床夹具的 种类也非常的多，一般按以下几个方面进行分类： l按工件进给方向分：直线送进夹具、圆周送进夹具以及 沿曲线送紧靠模进给夹具。 l按同时在夹具中安装的工件数量分：单件加工夹具和多 件加工夹具。 l按夹具的动作情况分：连续动作的、不连续动作的。 l按结构特征分：通用夹具、可调式夹具、专用夹具。 l按是否利用机动时间进行工件装卸的情况分：利用机动 时

42、间进行装卸工件的、不利用机动时间进行装卸的。 铣床夹具的组成 l 与其他夹具一样，铣床夹具通常由夹具 体，工件夹紧装置，工件定位装置组成， 另外，铣削加工时，由于铣刀刀齿的不连 续工作，铣床夹具须用螺栓固定在机床工 作台上，所以几乎所有的铣床夹具都开有 安装连接螺钉用的半圆槽。 第三节 车床和磨床夹具 l车床及内外磨床夹具是属于同一类型的加 工夹具，都是用来加工工件的回转表面， 工作时夹具和工件都随机床主轴或过渡盘 一起旋转，且工件被加工孔和外圆的中心 与机床主轴的回转中心一致。 车床和磨床夹具的使用注意事项 l若夹具是以机床主轴内圆锥面作为夹具的安装 基面，在夹具安装前应将机床主轴的内锥面和

43、 夹具的外锥面擦净病休去毛刺和表面伤痕。 l角铁式车床和磨床夹具在加工前应仔细地调整 平衡块质量。 l利用花盘安装夹具时，可将花盘平面在机床上 修正一次，并将夹具在机床上仔细校圆。 l停车时不应将扳手插在夹具上，以免夹具突然 旋转发生危险。 l夹具与带短锥的主轴连接时，应均匀拧紧各个 螺栓，安装后还应有百分表校验。 第五节 动力夹紧机构 l 利用人力，通过各种增力机构对工件进 行夹紧的手动夹具，由于结构简单，使用 方便，在生产中得到广泛应用。但由于人 力夹紧动作慢、夹紧力小、且易使操作者 疲劳，因此采用动力装置来代替人力进行 夹紧。 由于动力夹紧装置是连续动作， 整个机构一般不必自锁，且其夹紧

44、行程较 大，不会因工件夹持部分的公差过大而影 响夹紧。所以夹紧比较可靠。 常见的动力夹紧装置 常见的动力夹紧装置 l气动夹紧 l液压夹紧 l气-液压联合夹紧 l真空夹紧 l电磁夹紧 l离心力夹紧 l切削力夹紧 虎钳虎钳 l虎钳，利用螺杆或其他机构使两钳口作相对移动而夹持工件的工具。 l一般由底座、钳身、固定钳口和活动钳口，以及使活动钳口移动的 传动机构组成。 l按使用的场合不同，有钳工虎钳和机用虎钳等类型。钳工虎钳安装 在钳工工作台上，供钳工夹持工件以便进行锯、锉等加工。钳工虎 钳一般钳口较高，呈拱形，钳身可在底座上任意转动并紧固。机用 虎钳是一种机床附件，又称平口钳，一般安装在铣床、钻床、牛

45、头 刨床和平面磨床等机床的工作台上使用。机用虎钳钳口宽而低，夹 紧力大，精度要求高。机用虎钳有多种类型，按精度可分为普通型 和精密型。精密型用于平面磨床、镗床等精加工机床。机用虎钳按 结构还可分为带底座的回转式、不带底座的固定式和可倾斜式等。 机用虎钳的活动钳口也有采用气动、液压或偏心凸轮来驱动快速夹 紧的。 平口钳平口钳 l1、 平口钳的用途 平口钳又名机用虎钳机用虎钳，是一种通用夹具，常用于安装 小型工件。它是铣床、钻床的随机附件。将其固定在机 床工作台上，用来夹持工件进行切削加工。 l2、平口钳的工作原理 用扳手转动丝杠，通过丝杠螺母带动活动钳身移动， 形成对工件的加紧与松开。被夹工件的

46、尺寸不得超过70 毫米。 l3、平口钳的构造 平口钳的装配结构是可拆卸的螺纹连接和销连接；活 动钳身的直线运动是由螺旋运动转变的；工作表面是螺 旋副、导轨副及间隙配合的轴和孔的摩擦面。由图2-2 可见，平口钳组成简练，结构紧凑。 平口钳平口钳 l4、平口钳中装夹工件的注意事项： （1）、工件的被加工面必须高出钳口，否则就要用平行垫铁垫 高工件。 （2）、为了能装夹得牢固，防止刨削时工件松动，必须把比较 干整的平面贴紧在垫铁和钳口上。要使工件贴紧在垫铁上，应该一 面夹紧，一面用手锤轻击工件的子面，光洁的平面要用铜棒进行敲 击以防止敲伤光洁表面。 （3）、为了不使钳口损坏和保持已加工表面，夹紧工件

47、时在钳 口处垫上铜片。 D、用手挪动垫铁以检查夹紧程度，如有松动，说明工件与垫铁 之间贴合不好，应该松开平口钳重新夹紧 （4）、刚性不足的：工件需要支实，以免夹紧力使工件变形。 平口钳平口钳 平口钳平口钳 平口钳平口钳 台虎钳台虎钳 l台虎钳的用途台虎钳的用途 装置在工作台上，用以夹稳加工工件，为钳工车间必备工具。转 盘式的钳体可旋转，使工件旋转到合适的工作位置。 l台虎钳的规格台虎钳的规格 其规格用钳口宽度来表示，常用规格有100mm，125mm， 150mm等。 l使用台虎钳的注意事项使用台虎钳的注意事项 （1） 夹紧工件时要松紧适当，只能用手板紧手柄，不得借助其 他工具加力。 （2）强力

48、作业时，应尽量使力朝向固定钳身。 （3） 不许在活动钳身和光滑平面上敲击作业。 （4） 对丝杠、螺母等活动表面应经常清洗、润滑，以防生锈。 台虎钳台虎钳 顶尖顶尖 l顶尖，机械加工中的机床部件。可对端面复杂的零件和 不允许打中心孔的零件进行支承。顶尖主要由顶针、夹 紧装置、壳体、固定销、轴承和芯轴组成。顶针的一端 可顶中心孔或管料的内孔，另一端可顶端面是球形或锥 形的零件，顶针由夹紧装置固定。当零件不允许或无法 打中心孔时，可用夹紧装置直接夹住车削。壳体与芯轴 钻有销孔，用固定销的销入或去除，来实现顶尖的死活 二用。顶尖还可用于工件的钻孔、套牙和铰孔。 l一种机床通用的机床附件顶尖，由三爪自定心卡盘或四 爪卡盘通过紧固件连结在壳体上，壳体与芯轴之间配有 轴承，用固定销嵌入配合，其特征在于顶尖一端是外凸 的尖锥和斜花键，另一端是内凹的半球形和锥形盲孔 顶尖顶尖 l断面拨动顶尖断面拨动顶尖 l端面拨动顶尖端面拨动顶尖 l重型回转顶尖重型回转顶尖 l伞型顶尖伞型顶尖 l高精度回转顶尖高精度回转顶尖 l轻型回转顶尖轻型回转顶尖 顶尖顶尖 l断面拨动顶尖断面拨动顶