机床夹具复习

1、机械制造教研室机械制造教研室 李李 钦钦 生生复复 习习 联系方式：联系方式-mail:机械加工机械加工冷加工：冷加工：切削加工、装配切削加工、装配热加工：热加工：铸、锻、焊接、表面处理铸、锻、焊接、表面处理切削加工：切削加工：车削、铣削、刨削、磨削、镗削、钻削、车削、铣削、刨削、磨削、镗削、钻削、齿轮加工等。齿轮加工等。夹夹 具具： 在在机械制造过程机械制造过程中，用来中，用来固定固定加工对象，使之占有加工对象，使之占有正正确加工位置确加工位置的的工艺装备工艺装备。 机械制造过程机械制造过程： 机床切削加工、焊接、装配、检验等 机机 床床 夹夹 具具： 在机床上用来

2、固定加工对象，使之占有正确加工位置的工艺装备。简称夹具。 0.1 机床夹具在机械加工中的作用机床夹具在机械加工中的作用(1)保证加工精度保证加工精度 (2) (2) 提高劳动生产率提高劳动生产率 作用：作用：(3) (3) 改善工人的劳动条件改善工人的劳动条件 ( (4) 4) 降低生产成本降低生产成本 (5) (5) 保证工艺纪律保证工艺纪律 (6) (6) 扩大机床工艺范围扩大机床工艺范围 0.2 机床夹具的分类机床夹具的分类0.2 机床夹具的分类机床夹具的分类2、按、按使用机床使用机床分类：车床、分类：车床、铣床、刨床、铣床、刨床、钻床、镗床、钻床、镗床、磨床夹具等。磨床夹具等。 3、按

3、、按夹紧动夹紧动力源力源分类：手分类：手动、气动、液动、气动、液动、电动等。动、电动等。 0.3 机床夹具的组成机床夹具的组成1) 1) 定位元件定位元件2 2）夹紧装置夹紧装置: :3）夹具体）夹具体4）连接元件：）连接元件： 确定夹具在机床上位置的元件。（常有确定夹具在机床上位置的元件。（常有两种形式：一种是安装在两种形式：一种是安装在机床工作台机床工作台上，另一种是安装上，另一种是安装在在机床主轴机床主轴上。）上。）5）对刀或导向装置：）对刀或导向装置：确定确定刀具刀具相对于相对于定位元件定位元件的正确位置的正确位置6）其它装置或元件：）其它装置或元件：因特殊需要而设置的装置或元件。因特

4、殊需要而设置的装置或元件。如：分度装置、靠模装置、上下料装置、工业机器人、顶如：分度装置、靠模装置、上下料装置、工业机器人、顶出器和平衡块等出器和平衡块等 1.2.1 工件工件定位定位的基本原理的基本原理夹具保证加工精度的原理是加工需要满足夹具保证加工精度的原理是加工需要满足3个个条件条件：一批一批工件工件在在夹具中夹具中占有正确的位置；占有正确的位置；夹具夹具在在机床上机床上的正确位置；的正确位置；刀具刀具相对相对夹具夹具的正确位置。的正确位置。第一章第一章 工件的定位工件的定位 1）工件在夹具中定位和夹紧的任务）工件在夹具中定位和夹紧的任务定位的任务定位的任务：使同一工序中的所有工件都能在

5、夹具中：使同一工序中的所有工件都能在夹具中 占据占据正确的位置正确的位置。 定位：定位：工件加工前，在夹具中占据工件加工前，在夹具中占据“确定确定”、 “正确正确”加工位置的过程。加工位置的过程。夹紧的任务夹紧的任务：将工件定位后的位置：将工件定位后的位置固定固定下来。下来。2) 定位与夹紧的关系定位与夹紧的关系先定位后夹紧先定位后夹紧特殊情况下特殊情况下定位、夹紧定位、夹紧同时实现，如三爪卡盘装夹工件。同时实现，如三爪卡盘装夹工件。4) 工件的自由度工件的自由度定位基准定位基准按自由度按自由度分类分类1、主要定位基准面主要定位基准面：设置设置三个支承点三个支承点，限制了工件的三个自由度的定位

6、表面。，限制了工件的三个自由度的定位表面。要求：要求：支承面积大支承面积大；三个支承点要对称配置。；三个支承点要对称配置。2、导向定位基准面：设置设置二个支承点二个支承点，限制了工件的二个自由度的定位表面。，限制了工件的二个自由度的定位表面。要求：应选狭长表面；支承点布置应尽可能远。要求：应选狭长表面；支承点布置应尽可能远。3、止推定位基准面、止推定位基准面：限制限制一个移动自由度一个移动自由度的定位基准面。的定位基准面。要求：应选要求：应选窄小窄小且与切削力相对小的且与切削力相对小的表面；支承方向平行于导向方向。表面；支承方向平行于导向方向。4、防转定位基准面、防转定位基准面：限制一个旋转自

7、由度限制一个旋转自由度的定位表面。要求：的定位表面。要求：支承点布置应离回转支承点布置应离回转线尽可能远。线尽可能远。 在外力作用下，在外力作用下，与基准紧密接触与基准紧密接触 我们认为工件在某个方向的自我们认为工件在某个方向的自由度被限制了，就是在该方向上有了由度被限制了，就是在该方向上有了正确的位置正确的位置，并不表示在受到脱离支，并不表示在受到脱离支承点的外力的作用下也不运动承点的外力的作用下也不运动常用常用定位元件定位元件能限制的工件自由度能限制的工件自由度 4. 限制工件限制工件自由度自由度与与加工要求加工要求的关系的关系(定位方式定位方式)完全定位完全定位：工件的：工件的六个自由度

8、六个自由度被全部限制了的定位。被全部限制了的定位。不完全定位（准定位）：不完全定位（准定位）：没有完全没有完全限制六个自由度而仍然限制六个自由度而仍然能能保证工件加工要求保证工件加工要求的定位称为不完全定位的定位称为不完全定位允许不完全定位的几种情况允许不完全定位的几种情况： 加工加工通孔或通槽通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制时，沿贯通轴的位置自由度可不限制 毛坯（本工序加工前）是毛坯（本工序加工前）是轴对称轴对称时，绕对称轴的角度时，绕对称轴的角度自由度可不限制自由度可不限制 加工加工贯通平面贯通平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，绕垂直

9、加工面的轴的角度自由度也可不限制由度外，绕垂直加工面的轴的角度自由度也可不限制欠定位欠定位：按照：按照工件加工要求工件加工要求应限制的自由度没有被限制。应限制的自由度没有被限制。图图1.11 用防转销消除欠定位用防转销消除欠定位 过定位（重复定位）过定位（重复定位）：工件的某个自由度被重复限制的：工件的某个自由度被重复限制的 现象。现象。过定位的不良后果： 使接触点使接触点不稳定不稳定， 增加了不同性；增加了不同性； 增加了增加了夹紧变形夹紧变形； 部分工件部分工件不能不能顺利顺利 与定位元件配合。与定位元件配合。(1) 减小减小接触面积接触面积(2) 修改定位元件修改定位元件形状形状，以减少

10、定位支承点。，以减少定位支承点。(3) 缩短圆柱面的缩短圆柱面的接触长度接触长度。(4) 设法使过定位的定位元件在干涉方向上能设法使过定位的定位元件在干涉方向上能浮动浮动，以减少实际支，以减少实际支承点的数目。如图承点的数目。如图1.16所示的可浮动的定位元件，分别在所示的可浮动的定位元件，分别在X、Z和和Y、Z方向上浮动，从而消除了过定位。方向上浮动，从而消除了过定位。(5) 拆除过定位元件拆除过定位元件。消除过定位及其干涉一般有消除过定位及其干涉一般有两个途径两个途径：1、提高工件、提高工件定位基面定位基面之间及夹具定位元件之间及夹具定位元件工作表面工作表面之之间间的的位置精度位置精度，以

11、减少或消除过定位引起的，以减少或消除过定位引起的干涉干涉；2、改变、改变定位元件的结构定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由，使定位元件在重复限制自由度度的部分不起定位作用。的部分不起定位作用。5. 根据根据加工要求加工要求分析工件应该限制的自由度分析工件应该限制的自由度工件定位时，其自由度可分为以下两种：工件定位时，其自由度可分为以下两种：（1）影响影响加工要求加工要求的自由度，称的自由度，称第一种自由度第一种自由度；（2）不影响不影响加工要求加工要求的自由度，称的自由度，称第二种自由度第二种自由度。第一种自由度都必须第一种自由度都必须严格限制严格限制 第二种自由度由具体的第二种自由度由具

12、体的加工情况加工情况决定。决定。 公差带分析法公差带分析法 1、建立直角、建立直角坐标系坐标系。 2、明确分析的、明确分析的对象对象（加工（加工技术要求技术要求）。）。 3、把要求的、把要求的公差带公差带“套入套入”相应的基准面上。相应的基准面上。 4、考察基准在六个自由度方向上的、考察基准在六个自由度方向上的变化情况变化情况，哪个自，哪个自由度变化时会引起由度变化时会引起超差超差？ 5、把所引起超差的那个自由度即列为应、把所引起超差的那个自由度即列为应限制的自由度限制的自由度。最后总结一下共限制几个自由度？最后总结一下共限制几个自由度？例：如图工件以外圆柱在3个短V形块上定位，分析各元件限制

13、的自由度。 1.2.2 定位设计的定位设计的基本原则基本原则和定位元件的和定位元件的基本要求基本要求1、基准及定位副、基准及定位副 基准基准：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依 据的据的点、线、面点、线、面工序基准工序基准：在：在工序图工序图上用来确定本工序所加工表面加工的上用来确定本工序所加工表面加工的 尺寸、形状、位置尺寸、形状、位置的基准的基准定位基准定位基准：在加工中作：在加工中作定位定位用的基准。用的基准。定位基面定位基面：工件定位时，作为定位基准的点和线，往往由：工件定位时，作为定位基准的点和线，往往由 某些具体表面体现出来，这种

14、表面称为某些具体表面体现出来，这种表面称为定位基面定位基面。当工件以当工件以回转面回转面（圆柱面、圆锥面、球面等）与定位元件（圆柱面、圆锥面、球面等）与定位元件接触（或配合）时，工件上的接触（或配合）时，工件上的回转面回转面称为称为定位基面定位基面，轴线轴线称为称为定位基准定位基准。定位元件上的。定位元件上的回转面回转面称为称为限位基面限位基面，轴线轴线称为称为限位基准限位基准。2. 定位设计的定位设计的基本原则基本原则(1) 遵循基准遵循基准重合原则重合原则 (2) 合理选择合理选择主要定位基准主要定位基准 (3) 便于便于工件的装夹和加工工件的装夹和加工 3. 对定位元件的对定位元件的基本

15、要求基本要求1) 足够的足够的精度精度2) 足够的足够的强度和刚度强度和刚度3) 耐磨性耐磨性好好4) 应协调好与有关元件的关系应协调好与有关元件的关系5) 良好的结构良好的结构工艺性工艺性1. 工件以工件以平面平面定位定位工件以工件以平面平面为为定位基面定位基面时常用的定位元件：时常用的定位元件：1) 基本支承基本支承(主要支承主要支承)主要支承用来限制工件的自由度，起主要支承用来限制工件的自由度，起定位定位作用。作用。（1）固定支承固定支承 有有支承钉支承钉和和支承板支承板两种型式。在使用过程中，它们都是两种型式。在使用过程中，它们都是固定固定不动不动的。在定位过程中，的。在定位过程中，支

16、承钉支承钉一般只限制工件的一般只限制工件的一个一个自由度，而自由度，而支承板支承板相当于相当于两个两个支承钉。支承钉。图图1.21 支承钉支承钉(JB/T 8029.21999) A型支承钉型支承钉与工件与工件接触面大接触面大，常用于定位平面较光滑，常用于定位平面较光滑的工件，即适用于的工件，即适用于精基准精基准。 B型、型、C型支承钉型支承钉与工件接触面小，适用于与工件接触面小，适用于粗基准粗基准平面平面定位。定位。 C型齿纹支承钉型齿纹支承钉的突出优点是定位面间的突出优点是定位面间摩擦力大摩擦力大，可阻，可阻碍工件移动，加强定位稳定性；缺点是齿纹槽中易积屑，碍工件移动，加强定位稳定性；缺点

17、是齿纹槽中易积屑，一般常用于粗糙表面的一般常用于粗糙表面的侧面定位。侧面定位。图图1.23 支承板支承板(JB/T8029.11999) a) 侧平面精基准定位用；侧平面精基准定位用； b) 水平面精基准定位用；水平面精基准定位用； 2. 工件以工件以圆柱孔圆柱孔定位定位工件以工件以圆柱孔圆柱孔为为定位基面定位基面时，常用时，常用圆柱体圆柱体和和圆圆锥体锥体作为作为定位元件定位元件。 圆柱销定位情况圆柱销定位情况圆锥销定位情况圆锥销定位情况3. 工件以工件以外圆柱面外圆柱面定位定位V型块定位情况型块定位情况常用定位元件的选用常用定位元件的选用 工件以平面平面定位1、面积较小面积较小的基准平面选

18、用的基准平面选用支承钉支承钉2、面积较大面积较大、平面度、平面度精度较高精度较高的基准面定位选用的基准面定位选用支承板支承板3、毛坯面毛坯面、阶梯平面阶梯平面和和环形平面环形平面作作基准平面基准平面定位时，选定位时，选用用自位支承自位支承4、毛坯面毛坯面作基准平面，调节时可按定位面作基准平面，调节时可按定位面质量质量和和面积面积大大小分别选用小分别选用可调支承可调支承5、当工件定位基准面需提高、当工件定位基准面需提高定位刚度定位刚度、稳定性稳定性和和可靠性可靠性时，可选用时，可选用辅助支承辅助支承工件以工件以外圆柱外圆柱定位定位当工件当工件对称度要求较高对称度要求较高时，选用时，选用V形块形块

19、当工件当工件定位圆柱面精度较高定位圆柱面精度较高时，可选用时，可选用定位套定位套或或半圆形定位座半圆形定位座工件以工件以内孔内孔定位定位工件上定位内孔工件上定位内孔较小较小时，常选时，常选定位销定位销在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用工中，大都选用心轴心轴2) 定位误差产生的原因定位误差产生的原因一个是由于定位基准与设计基准不重合，产生的误差称为一个是由于定位基准与设计基准不重合，产生的误差称为基准不基准不重合误差重合误差 B ；二是由于定位副制造误差而引起定位基准的位移二是由于定位副制造误差而引起定位基准的位移(即定位基准与限即定位基准与限

20、位基准不重合位基准不重合)，称为，称为基准位移误差基准位移误差 Y 。D D=Y Y+B B 定位误差发生在按定位误差发生在按调整法调整法加工一批工件时，如果逐个按加工一批工件时，如果逐个按试切法试切法加加工不存在定位误差。工不存在定位误差。3.2.1 分度装置的分度装置的结构和主要类型结构和主要类型1. 概述概述 2. 分度装置的类型分度装置的类型 3. 3. 分度装置的结构分度装置的结构 (1)(1)固定部分固定部分。 (2) (2) 转动部分转动部分。 (3) (3) 分度对定机构及控制机构分度对定机构及控制机构。 (4) (4) 抬起抬起锁紧机构锁紧机构。大型分度装置还需设置抬起机构。

21、大型分度装置还需设置抬起机构。 (5) (5) 润滑系统润滑系统。4 4. . 翻转式钻模翻转式钻模 翻转式钻模翻转式钻模 l l夹具体；夹具体；2 2定位件；定位件；3 3削扁开口垫圈；削扁开口垫圈；4 4螺杆；螺杆；5 5手轮；手轮；6 6销；销；7 7沉头螺钉沉头螺钉2. 2. 钻套钻套1) 1) 钻套类型钻套类型 钻套可分为钻套可分为标准标准钻套和钻套和特殊特殊钻套两大类钻套两大类 。 保证保证被加工孔的被加工孔的位置精度位置精度提高提高工艺系统的工艺系统的刚度刚度 3. 3. 钻模板钻模板 图图4.12 4.12 固定式钻模板固定式钻模板 5.2.1 5.2.1 车床夹具的典型结构车

22、床夹具的典型结构其结构其结构不对称不对称。在角铁式车床夹具上加工的工件形状较复杂。它。在角铁式车床夹具上加工的工件形状较复杂。它常用于加工常用于加工壳体壳体、支座支座、杠杆杠杆、接头等零件上的、接头等零件上的回转面回转面和和端面端面。 2. 2. 角铁式车床夹具角铁式车床夹具mmmm、多数情况是工件的定位基准为与加工圆柱面垂直的多数情况是工件的定位基准为与加工圆柱面垂直的端面端面。夹具上的。夹具上的平面定位件平面定位件与车床与车床主轴的轴线垂直主轴的轴线垂直。3. 3. 圆盘式车床夹具圆盘式车床夹具加工回水盖上加工回水盖上2-G12-G1螺孔螺孔图图5.9 5.9 圆盘式车床夹具圆盘式车床夹具1 1过渡盘；过渡盘；2 2夹具体；夹具体；3 3分度盘；分度盘；4 4T T形螺钉；形螺钉；5 5、9 9螺母；螺母；6 6菱形销；菱形销；7 7定位销；定位销；8 8螺旋压板；螺旋压板；1010对定销；对定销；11 11平衡块平衡块 1. 1. 车床夹具在机床主轴上的安装方式车床夹具在机床主轴上的安装方式 5.2.2 5.2.2 车床夹具的设计要点车床夹具的设计要点(1)夹具通过夹具通过主轴锥孔主轴锥孔与机床主轴连接与机床主轴连接(2)(2)夹具通过夹具通过过渡盘过渡盘与机床主轴连接与机床主轴连接 图图5.125.12角