机械制造技术基础(第六章)

1、退出退出第五章第五章 机床夹具设计机床夹具设计第五章 机床夹具设计返回主页返回主页第一节第一节 机床夹具的功能和应满足的要求机床夹具的功能和应满足的要求第二节第二节 机床夹具的类型和组成机床夹具的类型和组成第三节第三节 机床夹具定位机构的设计机床夹具定位机构的设计第四节第四节 机床夹具夹紧机构的设计机床夹具夹紧机构的设计第五节第五节 机床夹具的其它装置机床夹具的其它装置上一页上一页下一页下一页退出退出第五章第五章 机床夹具设计机床夹具设计第五章 机床夹具设计返回主页返回主页第六节第六节 典型机床夹具的设计要求典型机床夹具的设计要求第七节第七节 机床夹具设计步骤机床夹具设计步骤上一页上一页下一页

2、下一页第五章 机床夹具设计5.1 5.1 机床夹具的功能和应满足的要求机床夹具的功能和应满足的要求 一、机床夹具的功能一、机床夹具的功能 二、机床夹具应满足的要求二、机床夹具应满足的要求上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页返回本章返回本章第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.1.1 机床夹具的功能机床夹具的功能1 1、保证加工精度、保证加工精度 获得正确的位置； 夹紧夹紧加工过程中保证工件在正确的位置上不变。2 2、提高生产率；、提高生产率；减少辅助时间3 3、扩大机床的适用范围、扩大机床的适用范围4 4、减轻工人的劳动强度，保证生产安全、减

3、轻工人的劳动强度，保证生产安全 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 5.1.2 机床夹具应满足的要求机床夹具应满足的要求1 1、保证加工精度（最基本）、保证加工精度（最基本）2 2、夹具的总体方案应与年生产纲领相适应、夹具的总体方案应与年生产纲领相适应3 3、安全、方便、减轻劳动强度、安全、方便、减轻劳动强度4 4、排屑顺畅、排屑顺畅5 5、有良好的强度、刚度和结构工艺性、有良好的强度、刚度和结构工艺性第五章 机床夹具设计 5.2 5.2 机床夹具的类型和组成机床夹具的类型和组成 一、机床夹具的类型一、机床夹具的类型 二、机床夹具的基本组成二、机床

4、夹具的基本组成上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页返回本章返回本章第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.2.1 机床夹具的类型机床夹具的类型1 1、通用夹具、通用夹具通用性强单件小批量生产；2 2、专用夹具、专用夹具用于特定工序成批生产和大批量生产；3、可调整夹具和成组夹具可调整夹具和成组夹具有一定可调整性，可更换部分 元件，调整部分装置； 可调整夹具可调整夹具同类产品，不同品种生产 成组夹具成组夹具尺寸、结构、工艺相似件 ，适合多品种、 中小批量生产；4 4、组合夹具、组合夹具由标准化元件构成单件小批量生产中位 置精度要求较高零件； 5 5

5、、随行夹具、随行夹具定位、夹紧、运载工具自动线、柔性制 造系统。第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 5.2.2 机床夹具的基本组成机床夹具的基本组成1 1、定位元件及装置、定位元件及装置* *确定工件正确位置；2 2、夹紧元件及装置、夹紧元件及装置* *固定工件于已获得的正确位置；3 3、导向及对刀元件、导向及对刀元件确定工件与刀具之间的距离；4 4、动力装置、动力装置减轻劳动强度，提高生产效率；5 5、夹具体、夹具体* *将各元件连为一体；与机床安装一体；6 6、其它元件及装置、其它元件及装置如定向键等（铣、镗）。 定位、夹紧、夹具体定位、夹紧、

6、夹具体三部分不可缺少 图图2 2第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 5.2.2 机床夹具的基本组成机床夹具的基本组成第五章 机床夹具设计 5.3 5.3 机床夹具定位机构的设计机床夹具定位机构的设计 一、工件的定位一、工件的定位 二、典型的定位方式、定位元件及装置二、典型的定位方式、定位元件及装置上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页返回本章返回本章三、定位误差的分析与计算三、定位误差的分析与计算第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.3.1 工件的定位工件的定位夹具设计时，原则上应选择工艺基准为定位

7、基准。1 1、六点定位原理、六点定位原理自由度自由度物体在三维空间中可能具有的运动 。在OXYZ坐标系中，有沿X、Y、Z轴移动及绕X、Y、Z轴转动的六个独立运动。工件定位工件定位采取适当约束措施，消除工件的六个 自由度，实现工件定位。 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.3.1 工件的定位工件的定位 2 2、完全定位和不完全定位、完全定位和不完全定位 完全定位完全定位需要将工件的六个自 由度全部限制。 不完全定位不完全定位需要限制的自由度 少于六个。 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.3.1 工件的定位工

8、件的定位3 3、定位的正常情况和非正常情况、定位的正常情况和非正常情况 定位的正常情况定位的正常情况 根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均 已被限制（可以是完全定位、不完全定位） 定位的非正常情况定位的非正常情况 欠定位欠定位需要限制的自由度没有完全被限制（不能 保证位置精度，绝对禁止） 过定位过定位（重复定位、超定位）某个自由度被两个 或两个以上的约束重复限制（一般不允许） 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.3.1 工件的定位工件的定位 3 3、定位的正常情况和非正常情况、定位的正常情况和非正常情况 过定位允许特例过定位允许特例 工件

9、刚度很差工件刚度很差：可采用过定位提高工件局部 刚度，减少变形； 工件定位表面和定位元件的精度很高时：工件定位表面和定位元件的精度很高时：不 会影响定位精度，有利提高刚度。 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.3.1 工件的定位工件的定位 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.3.1 工件的定位工件的定位 3 3、定位的正常情况和非正常情况、定位的正常情况和非正常情况 定位方案确定综合考虑定位方案确定综合考虑 是否满足六点定位原理 本工序加工表面的位置精度要求 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回

10、主页返回主页未完待续未完待续 5.3.2 典型的定位方式、定位元件及装置典型的定位方式、定位元件及装置 1 1、平面定位、平面定位 钉支承和板支承钉支承和板支承（固定支承） 圆头支承钉粗基准定位 平头钉精基准定位 花头钉侧面粗定位 板支承大、中型零件精基准定位要 耐磨、磨平 支承钉的尾柄与夹具体过盈配合H7/n6(m6) 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.3.2 典型的定位方式、定位元件及装置典型的定位方式、定位元件及装置 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.3.2 典型的定位方式、定位元件及装置典型

11、的定位方式、定位元件及装置 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.3.2 典型的定位方式、定位元件及装置典型的定位方式、定位元件及装置 1 1、平面定位、平面定位 可调支承和自位支承可调支承和自位支承 可调支承可调支承：有一个可调整范围，调整后用螺母锁 紧。当毛坯尺寸、形状有变化时（批次间），可 采用。 一般只对一批毛坯调整一次。 例：如图所示的箱体零件，第一道工序是铣顶面，底面是粗基准，对于不同批的毛坯，变化大，各批零件的变化到以顶面定位镗孔，加工余量不均匀，更严重的，单边没有余量，因此必须按毛坯孔心位置画出顶面加工线，用可调支承根据画线找正，加工

12、顶面，毛坯质量极差时，同批毛坯每一件均需找正第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.3.2 典型的定位方式、定位元件及装置典型的定位方式、定位元件及装置 1 1、平面定位、平面定位 自位支承：自位支承：具有浮动或联动结构，具备自位功能。 用于定位基面不连续或台阶面、有角度误差等场合。 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.3.2 典型的定位方式、定位元件及装置典型的定位方式、定位元件及装置 1 1、平面定位、平面定位 辅助支承辅助支承增加工件刚度，减少切削变形。 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返

13、回主页返回主页下一页下一页 5.3.2 典型的定位方式、定位元件及装置典型的定位方式、定位元件及装置 1 1、平面定位、平面定位 可调支承与辅助支承的异同点可调支承与辅助支承的异同点： 相近点相近点：结构相似 不同点：不同点： 功能：功能： 可调支承起定位作用； 辅助支承无定位作用。 操作：操作： 可调支承调整定位夹紧； 辅助支承定位夹紧调整。第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.3.2 典型的定位方式、定位元件及装置典型的定位方式、定位元件及装置 2 2、孔定位、孔定位 心轴定位心轴定位 锥度心轴：定心精度高，轴向定位精度较低 ； 刚性心轴：间隙配合装

14、卸容易，精度较低； 过盈配合装卸困难，精度较高。 弹性心轴、液塑心轴、定心心轴等 。 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.3.2 典型的定位方式、定位元件及装置典型的定位方式、定位元件及装置 2 2、孔定位、孔定位 定位销定位销 长销（圆柱）四个自由度 短销（圆柱）两个自由度 短销（菱形）一个自由度 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.3.2 典型的定位方式、定位元件及装置典型的定位方式、定位元件及装置 2 2、孔定位、孔定位 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.3.2

15、 典型的定位方式、定位元件及装置典型的定位方式、定位元件及装置 2 2、孔定位、孔定位 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.3.2 典型的定位方式、定位元件及装置典型的定位方式、定位元件及装置 3 3、外圆定位、外圆定位 定心定位定心定位（采用各种卡头、套筒、锥套） V V形块定位：形块定位： 60 90 120 精度低 精度高 稳定性好 稳定性低 长V铁四个自由度 短V铁两个自由度 对中性好，可用于非完整外圆柱表面。 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.3.2 典型的定位方式、定位元件及装置典型的定位方式

16、、定位元件及装置 4 4、定位表面的组合、定位表面的组合 第一定位基准面（主基准面）：第一定位基准面（主基准面）：限制自由度数最 多的定位面；多的定位面； 第二定位基准面（导向基准）：第二定位基准面（导向基准）：限制自由度数较多 的定位面； 第三定位基准面（定程基准）：第三定位基准面（定程基准）：限制一个自由度 。 箱体类零件箱体类零件一面两销定位一面两销定位： 顶平面限制三个自由度； 圆柱销限制两个自由度； 菱形销限制一个自由度。第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.3.2 典型的定位方式、定位元件及装置典型的定位方式、定位元件及装置 4 4、定位

17、表面的组合、定位表面的组合 一面两销定位设计过程 已知已知：D1、D2及其偏差；两销孔中心距Lg及偏差 Lg 求求：圆销d1、削边销d2、削边销b、两销偏差、两销 中心距Lx及偏差Lx （1)确定定位销中心距及偏差： 一般取Lx=Lg, Lx=(1/51/3)Lg （Lg取对 称分布） （2）确定圆柱销直径d1及其偏差： 一般d1与D1公称尺寸一致；配合按H/g或H/f选取； 销精度比孔高12级，如H7/g6。 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.3.2 典型的定位方式、定位元件及装置典型的定位方式、定位元件及装置 一面两销定位设计过程 （3）确定削边

18、销公称尺寸d2、宽度b及偏差： 按D2可查出b、B （参见表52） 计算（间隙） 削边销公称尺寸：d2=D2-2；偏差选g，精度 等级比孔高12级。222DLLbgx以下定位方案有什么不合理之处以下定位方案有什么不合理之处,如何改进如何改进?如图所示二工件如图所示二工件, ,欲钻孔欲钻孔O O1 1及及O O2 2, ,要求要求a a1 1,a,a2 2, ,且与且与A A面平行面平行,l,l为自由尺寸为自由尺寸, ,孔孔O O及其它表面均已加工。及其它表面均已加工。定位注意点定位注意点1.1.定位和夹紧的概念定位和夹紧的概念 2.2.完全定位和不完全定位完全定位和不完全定位3.3.定位的正常

19、情况和非正常情况定位的正常情况和非正常情况第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.3.3 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 1 1、定位误差、定位误差 定位误差：定位误差：工序基准在加工方向上的最大位置变动量 所引起的加工误差。 定位基准与工序基准不重合(基准不重合误差) 定位基准发生位移(基准位移误差) 产生因素：产生因素： （1）定位、夹紧误差取(1/31/5)总偏差。 （2）对定误差夹具相对于机床主轴（或刀具）或 运动轨道位置误差。 （3）加工过程中的误差机床、热变形、振动等。 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完

20、待续未完待续 5.3.3 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 2 2、定位误差产生的原因、定位误差产生的原因 （1）平面定位情形平面定位情形 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.3.3 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 2 2、定位误差产生的原因、定位误差产生的原因 2)V V形块定位形块定位 由图可知：由图可知： 定位误差为定位误差为并且并且 式中式中： 111QQHHHQOQOOOQOQOQQ);2/(21),2/(21dQOdQO2/,2sin/AOBOTOTOOO第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完

21、待续未完待续 5.3.3 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 2 2、定位误差产生的原因：、定位误差产生的原因： V V形块定位形块定位 定位误差为定位误差为 代入可得：代入可得： 同理可得：同理可得：111QQHHH1-2sin121QQH12sin12,22sin2HH第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.3.3 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 2 2、定位误差产生的原因、定位误差产生的原因 （2 2）因间隙引起的定位误差）因间隙引起的定位误差 单圆柱销与孔的定位情况， 最大间隙即为定位误差：最大间隙即为定位误差： = =+ +

22、式中： 定位孔最大直径； 定位销最小直径； 销与孔的最小间隙； 销的公差； 孔的公差。 minmaxdDmaxDmindxggx第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 5.3.3 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 2 2、定位误差产生的原因、定位误差产生的原因 （3 3）与夹具有关的因素产生的定位误差）与夹具有关的因素产生的定位误差 定位基准面与定位元件表面的形状误差； 导向、对刀元件与定位元件间的位置误差及其本身的 形状误差； 夹具安装误差（与机床之间）； 夹紧变形（工件、夹具）； 定位元件之间的位置误差； 其它：定位、导向、对刀、定向元件的

23、磨损等。 各种因素产生的误差可按概率法求出总的定位误差：各种因素产生的误差可按概率法求出总的定位误差： 试切法加工时，不需计算定位误差。试切法加工时，不需计算定位误差。 例如图所示例如图所示,以以A面定位加工面定位加工f20H8f20H8孔孔,求加求加工尺寸工尺寸400.1mm的定位误差的定位误差,并分析定位质量。并分析定位质量。解：解：此定位方案不可行此定位方案不可行, ,措施措施: :1.1.以以B B定位定位;2.;2.提高前工序的精度提高前工序的精度;3.;3.提高机床精提高机床精度及调整安装误差度及调整安装误差( (一般不取一般不取) )mmB15.01 .005.00YmmBD15

24、. 0mm067. 02 . 0313131D 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节定位误差计算实例定位误差计算实例 例例1-4 如图，求加工尺寸如图，求加工尺寸A的定位误差。的定位误差。解：解：1)定位基准为底面，工序基面为圆孔中心定位基准为底面，工序基面为圆孔中心 线线O,定位基准与工序基准不重合。两者定位基准与工序基准不重合。两者 之间的定位尺寸为之间的定位尺寸为50mm，其公差为，其公差为 S=0.2mm。 工序基准的位移方向与加工尺寸方向工序基准的位移方向与加工尺寸方向 间的夹角间的夹角a为为45。，根据式（。，根据式（1-5），）， B=

25、Scosa=0.2cos45。mm=0.1414mm2)定位基准与限位基准重合，定位基准与限位基准重合，Y=0。3)D=B=0.1414mm结论：结论：1）平面定位时，）平面定位时，Y=0。2）工序基准的位移方向与加工尺寸不一致时，需向加工尺寸方向投影。）工序基准的位移方向与加工尺寸不一致时，需向加工尺寸方向投影。如图所示如图所示, ,在金刚镗床上加工活塞销孔在金刚镗床上加工活塞销孔, ,要要求活塞销孔轴线对活塞裙部内孔轴线的对称度为求活塞销孔轴线对活塞裙部内孔轴线的对称度为0.2mm,0.2mm,活塞以裙部内孔及端面定位活塞以裙部内孔及端面定位 , ,内孔与定位内孔与定位销的配合为销的配合为

26、 , ,计算定位误差并分析定位方计算定位误差并分析定位方案的可行性。案的可行性。解：6795gHf0BmmdDXY069. 0)034. 095()035. 095(minmaxmaxmmyD069. 031D mm067. 02 . 03131mmg012. 0034. 095695ffmmH035. 0095795ff 如图所示，阶梯轴在如图所示，阶梯轴在V V形块上定位铣键槽，形块上定位铣键槽，已知，两外圆的同轴已知，两外圆的同轴度为度为f f0.02mm0.02mm，V V形块夹角，键槽加工尺寸为形块夹角，键槽加工尺寸为，试计算定位误差，并分析定位质量。，试计算定位误差，并分析定位质量

27、。解：解：mmd0021. 0125fmmd0025. 0240f90mmA017. 08 .34 mm0473. 002. 02025. 0)45sin1(2021. 002. 022sin1221Dmm057. 017. 0313131D 第五章 机床夹具设计5.4 5.4 机床夹具夹紧机构的设计机床夹具夹紧机构的设计 一、夹紧机构设计应满足的要求一、夹紧机构设计应满足的要求二、夹紧力的确定二、夹紧力的确定三、常用夹紧机构三、常用夹紧机构上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页四、其它夹紧机构四、其它夹紧机构返回本章返回本章五、夹紧机构的动力装置五、夹紧机构的动力装置第五章 机床夹

28、具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.4.1 夹紧机构设计应满足的要求夹紧机构设计应满足的要求夹紧机构的设计原则：夹紧机构的设计原则： （1）保证定位准确、可靠（不能破坏定位）；（2）工件与夹具的变形要在许可范围内；（3）夹紧机构必须可靠；（4）操作安全、省力、方便，符合习惯；（5）自动化程度与生产纲领适应。 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.4.2 夹紧力的确定夹紧力的确定夹紧力的确定夹紧力的确定大小、方向、作用点。大小、方向、作用点。1 1、夹紧力方向的确定、夹紧力方向的确定 应有利于工件定位，不能破坏定位（主夹紧力垂直

29、 第一定位基准） 与工件刚性高的方向一致（减少变形） 尽量与切削力、重力方向一致（减少夹紧力） 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.4.2 夹紧力的确定夹紧力的确定 2 2、夹紧力作用点的选择、夹紧力作用点的选择 与支承点“点对点”对应 作用在工件刚度高的部位 尽量靠近切削部位（抗振性) 夹紧力反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.4.2 夹紧力的确定夹紧力的确定 3 3、夹紧力大小的确定、夹紧力大小的确定 将夹具和工件看作刚性系统，以切削力的作 用点、方向、大小处于最不

30、利于夹紧时的状 况为工件受力情况，计算理论夹紧力，再乘 以安全系数，作为实际所需夹紧力。 安全系数：安全系数： K K2 23 3 或或K=K1K=K1K2K2K3K3K4 K4 (K1一般安全系数、材料性质1.52； K2加工性质系数：粗1.2，精1； K3刀具钝化系数：1.11.3； K4断续切削系数：连续1，断续1.2)第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.4.3 常用夹紧机构常用夹紧机构 1 1、斜楔夹紧机构：、斜楔夹紧机构： 优点：优点：有扩力作用，可使力方向改变90。 缺点：缺点：较小，夹紧行程较长。 W夹紧力；Q原动力；楔角（68） 1,2

31、摩擦角（实际上，tg1=1, tg2=2）12fftgtgQW第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.4.3 常用夹紧机构常用夹紧机构 2 2、螺旋夹紧机构、螺旋夹紧机构 优点：优点：扩力比可达80以上，自锁性能好，简单、方便； 缺点：缺点：动作慢，操作强度大。 W夹紧力； Q原动力； L作用力臂； 螺纹升角； d0螺纹中径； 1螺母摩擦角； 2端部摩擦角； r端部当量摩擦半径。2102fftgrtgdQLW第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.4.3 常用夹紧机构常用夹紧机构3 3、偏心夹紧机构、偏心夹紧机构

32、优点：优点：结构简单，操作方便，动作迅速。 缺点：缺点：自锁性能差，夹紧行程和增力比小。 适用范围适用范围：工件尺寸变化小，切削力小而平稳的 场合。 W夹紧力； Q原动力； L动力力臂； 夹紧楔角； 转动中心O2到作用点P间的距离； 1轮周作用点的摩擦角； 2转轴处的摩擦角。12fftgtgQLWpp第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.4.3 常用夹紧机构常用夹紧机构 3 3、偏心夹紧机构、偏心夹紧机构 自锁条件：自锁条件： 一般推荐R/e=10 设计过程：设计过程： 偏心量e取决于夹紧行程； 偏心轮半径R取决于自锁条件（R/e=10）； Q及L由W推

33、出； 工作弧度选择P点前后3045 （升角变化小夹紧力稳定；升程较大，夹紧行 程大）。 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.4.4 其它夹紧机构其它夹紧机构1 1、铰链夹紧机构、铰链夹紧机构 优点优点: :动作迅速动作迅速, ,增力比大增力比大, ,易于改变力的作用方向易于改变力的作用方向. .缺点缺点: :自锁性能差自锁性能差, ,一般用于气动一般用于气动, ,液压夹具。液压夹具。 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.4.4 其它夹紧机构其它夹紧机构2 2、定心夹紧机构、定心夹紧机构 定位夹紧元件按等位移原理

34、来均分工件定位的尺 寸误差，实现定心或对中。定位夹紧元件按均匀弹性变形原理来实现定心夹 紧。 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.4.4 其它夹紧机构其它夹紧机构 3、联动夹紧机构、联动夹紧机构 设计联动夹紧机构应注意如下几点：设计联动夹紧机构应注意如下几点： （1）仔细进行运动分析和受力分析，确保设计意图 能够实现； （2）保证各处夹紧均衡，运动不干涉； （3）各压板能很好的松夹，以便装卸工作； （4）注意整个机构和传动受力环节的强度和刚度； （5）提高可靠性，降低制造成本。第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5

35、.4.4 其它夹紧机构其它夹紧机构 3、联动夹紧机构、联动夹紧机构 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 5.4.5 夹紧机构的动力装置夹紧机构的动力装置 1 1、气动夹紧装置、气动夹紧装置 优点：优点：传送、分配方便，干净； 缺点：缺点：尺寸较大，有排气噪声，夹紧力小。 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 5.4.5 夹紧机构的动力装置夹紧机构的动力装置 2 2、液压夹紧装置、液压夹紧装置 优点：优点：装置紧凑，工作平稳，无噪声； 缺点：缺点：成本高。 3 3、气液联合夹紧装置（气液增压器）、气液联合夹

36、紧装置（气液增压器） 具有气动、液动的优点。 4 4、其它动力夹紧装置、其它动力夹紧装置 真空夹紧（非导磁材料） 图图5252 电磁夹紧 其它（重力、惯性力、弹性力等）第五章 机床夹具设计5.5 5.5 典型机床夹具的设计典型机床夹具的设计 一、钻床夹具一、钻床夹具二、镗床夹具二、镗床夹具三、铣床夹具三、铣床夹具上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页四、车床夹具四、车床夹具返回本章返回本章第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.5.1 钻床夹具钻床夹具 一）、非固定式普通钻模一）、非固定式普通钻模 在立式钻床上加工直径小于在立式钻床上加工直径小于

37、10mm10mm的小孔或孔系，钻模重量小的小孔或孔系，钻模重量小于于15kg15kg时，由于钻削扭矩较小，加工时人力可以扶得住它，因此时，由于钻削扭矩较小，加工时人力可以扶得住它，因此钻模不需要固定在钻床上。这类可以自由移动的钻模，称非固定钻模不需要固定在钻床上。这类可以自由移动的钻模，称非固定式钻模。式钻模。二）、固定式普通钻模二）、固定式普通钻模 在立式钻床上加工直径大于在立式钻床上加工直径大于10mm10mm的单孔或摇臂钻床上加工较的单孔或摇臂钻床上加工较大的平行孔系，或钻模重量超过大的平行孔系，或钻模重量超过15kg15kg时，由于钻削扭矩较大或人时，由于钻削扭矩较大或人力移动费力，因

38、此钻模需要固定在钻床上。这类位置固定不动的力移动费力，因此钻模需要固定在钻床上。这类位置固定不动的钻模，称固定式钻模。若在结构上无独特的特点，则称为固定式钻模，称固定式钻模。若在结构上无独特的特点，则称为固定式普通钻模。普通钻模。第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.5.1 钻床夹具钻床夹具 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.9.1 钻床夹具钻床夹具 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 三三) 钻钻套套为了保证孔的位置精度，增加钻头的支承以提高其刚度，减少刀具的变形，确保孔

39、加工的位置精度。 钻孔的导向装置钻孔的导向装置 钻套钻套 固定钻套固定钻套:中小批量,只钻一次 可换钻套可换钻套:中批以上 快换钻套快换钻套:钻扩铰 特殊钻套：特殊钻套：特殊场合第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.5.1 钻床夹具钻床夹具 四）、钻模板四）、钻模板1.固定式钻模板固定式钻模板第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.5.1 钻床夹具钻床夹具 2.铰链式钻模板铰链式钻模板第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.5.1 钻床夹具钻床夹具 3.可卸式钻模板可卸式钻模板第

40、五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 一）分度装置一）分度装置工件一次装夹后，能按一定规律依次改变工件加工的位置，工件一次装夹后，能按一定规律依次改变工件加工的位置，称为分度称为分度装置。装置。 分度装置分为两类：一类为分度装置分为两类：一类为直线分度装置直线分度装置；另一类为；另一类为回转分度装回转分度装置置 回转分度装置又分为：回转分度装置又分为：立式分度立式分度、卧式分度卧式分度及及斜式分度斜式分度三种三种分

41、度装置的组成分度装置的组成 1)1)转动（或移动）部分。转动（或移动）部分。 2)2)固定部分。固定部分。 3)3)对定部分。对定部分。 4)4)锁紧机构。锁紧机构。第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.5.1 钻床夹具钻床夹具 分度对定机构分度对定机构 第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 锁紧机构锁紧机构第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页、盖板式钻模、盖板式钻模第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 、翻转式钻模、翻转式钻模 第五章 机床夹具设

42、计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 托架斜孔分度钻模结构设计托架斜孔分度钻模结构设计第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 工件加工要求工件加工要求 1)10.1mm孔轴线与孔轴线与33H7孔轴线的夹角为孔轴线的夹角为2520。 2)10.1mm孔到孔到33H7孔轴线的距离为孔轴线的距离为88.50.15mm。 3)两加工孔对两个两加工孔对两个R18mm轴线组成的中心面对称（未注公轴线组成的中心面对称（未注公差）。差）。工序基准工序基准 根据以上要求，工序基准根据以上要求，工序基准33H7孔、孔、A面及两个面及两个R18mm的的中间平面。中

43、间平面。其它一些需要考虑的问题其它一些需要考虑的问题 为保证钻套及加工孔轴线垂直于钻床工作台面，主要限位为保证钻套及加工孔轴线垂直于钻床工作台面，主要限位基准心须倾斜，主要限位基准相对钻套轴线倾斜的钻模称为基准心须倾斜，主要限位基准相对钻套轴线倾斜的钻模称为斜孔钻模；设计斜孔钻模时，需设置工艺孔；两个孔应在一斜孔钻模；设计斜孔钻模时，需设置工艺孔；两个孔应在一次装夹中加工，因此钻模应设置分度装置；工件加工部位刚次装夹中加工，因此钻模应设置分度装置；工件加工部位刚度较差，设计时应考虑加强。度较差，设计时应考虑加强。第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 定位方案

44、和定位装置的设计定位方案和定位装置的设计第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 导向方案导向方案第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 夹紧方案夹紧方案第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 分度方案分度方案第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 夹具体夹具体第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页设置工艺孔应注意以下几点：设置工艺孔应注意以下几点： 1)工艺孔的位置必须便于加工和测量工艺孔的位置必须便于加工和测量， 一般设置在

45、夹具体的暴露面上。一般设置在夹具体的暴露面上。2)工艺孔的位置必须便于计算，一般工艺孔的位置必须便于计算，一般 设置在定位元件轴线上或钻套轴线设置在定位元件轴线上或钻套轴线 上，在两者交点上更好。上，在两者交点上更好。3)工艺孔尺寸应选用标准心棒的尺寸工艺孔尺寸应选用标准心棒的尺寸。5.9.2 镗床夹具镗床夹具 镗床夹具又称镗模，主要用于加工箱体、支架类零件镗床夹具又称镗模，主要用于加工箱体、支架类零件上的孔或孔系，它不仅在各类镗床上使用，也可在组上的孔或孔系，它不仅在各类镗床上使用，也可在组合机床、车床及摇臂钻床上使用。合机床、车床及摇臂钻床上使用。 镗模的结构与钻模相似，一般用镗套作为导向

46、元件镗模的结构与钻模相似，一般用镗套作为导向元件引导镗孔刀具或镗杆进行镗孔。引导镗孔刀具或镗杆进行镗孔。 镗套按照被加工孔或孔系的坐标位置布置在镗模支镗套按照被加工孔或孔系的坐标位置布置在镗模支架上。架上。 按镗模支架在镗模上的布置形式的不同，可分为双按镗模支架在镗模上的布置形式的不同，可分为双支承镗模、单支承镗模及无支承镗床夹具三类。支承镗模、单支承镗模及无支承镗床夹具三类。第一节第一节 双支承镗模双支承镗模一一)前后双支承镗模前后双支承镗模二二) 后双支承镗模后双支承镗模三三) 镗套镗套固定式镗套固定式镗套回转式镗套回转式镗套第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一

47、页下一页 镗孔的导向镗孔的导向镗套镗套 固定镗套：固定镗套：v v20m/min 20m/min 回转式镗套：回转式镗套：v v20m/min 20m/min （1 1）内滚式镗套：）内滚式镗套：尺寸大，精度高，后导向 （2 2）外滚式镗套：）外滚式镗套：尺寸小，精度低，前导向 镗杆的螺旋导向：镗杆的螺旋导向： 镗孔直径大于镗套内径时，若镗刀在镗模外侧安 装，则需加引刀槽。镗杆进入镗套时，导向槽进 入镗杆的键槽中，此时，镗刀与镗套的引刀槽对 正。 四四) 浮动接头浮动接头 四四) 浮动接头浮动接头六、镗模支架和底座六、镗模支架和底座二、二、 其它镗床夹具其它镗床夹具 一）单支承镗模一）单支承镗

48、模 前单支承镗模前单支承镗模后单支承镗模后单支承镗模二）无支承镗床夹具二）无支承镗床夹具第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 设计注意事项设计注意事项 （1）若先调刀后入镗模注意引刀问题（镗套） 若多刀加工同轴多孔注意引刀问题（毛孔） （2）镗模导向支架上不允许安装夹紧元件及其机构, 防止导向支架受力变形，影响加工孔的精度和孔系 位置精度。第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.9.3 铣床夹具铣床夹具 1 1、铣床夹具的类型、铣床夹具的类型 根据进给方式，铣床夹具分为直线进给式、圆周 进给式和仿形进给式三类。 直线进给

49、式：直线进给式：又有单工件、多工件之分，或单工 位、多工位之分。多用于中、小批量生产。 圆周进给式：圆周进给式：工作台同时安装多套相同的夹具， 或多套粗、精两种夹具。生产率较高，一般用于 大批量生产。 仿形进给式：仿形进给式：按进给方式又可分为直线进给仿形 和圆周进给仿行铣床夹具。 图图76765.9.3 铣床夹具铣床夹具 铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、花键及铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、花键及各种成型面，是最常用的夹具之一。铣削加工时切削各种成型面，是最常用的夹具之一。铣削加工时切削用量较大，且为断续切削，故切削力较大，冲击和振用量较大，且为断续切削，故切削力较大，冲击和

50、振动也较严重，因此设计铣床夹具时，应注意工件的装动也较严重，因此设计铣床夹具时，应注意工件的装夹刚性和夹具在工作台上的安装平衡性。夹刚性和夹具在工作台上的安装平衡性。 按铣削时的进给方式，可将铣床夹具分为直线进按铣削时的进给方式，可将铣床夹具分为直线进给式、圆周进给式和靠模进给式三种。给式、圆周进给式和靠模进给式三种。一、直线进给式铣床夹具一、直线进给式铣床夹具一一)直线进给式铣床夹具的结构特点直线进给式铣床夹具的结构特点定位键定位键对刀元件对刀元件夹具体的设计夹具体的设计二二) 联动夹紧机构联动夹紧机构单件联动夹紧机构单件联动夹紧机构多件联动夹紧机构多件联动夹紧机构nFFFFFJJJJJ43

51、21设计联动夹紧机构时应注意的设计联动夹紧机构时应注意的问题问题1)要设置浮动环节。要设置浮动环节。2)同时夹紧的工件数量不同时夹紧的工件数量不 宜太多。宜太多。3)有较大的总夹紧力和足有较大的总夹紧力和足 够的刚度。够的刚度。4)力求设计成增力机构，力求设计成增力机构， 并使结构简单、紧凑，并使结构简单、紧凑， 以提高机械效率。以提高机械效率。3. 3. 铰链夹紧机构铰链夹紧机构二、二、 其它铣床夹具其它铣床夹具 一）圆周进给铣床夹具一）圆周进给铣床夹具 设计时应注意下列问题：设计时应注意下列问题： 1)沿圆周排列的工件应尽量紧沿圆周排列的工件应尽量紧 凑，以减少铣刀的空行程和凑，以减少铣刀

52、的空行程和 转台（或鼓轮）的尺寸。转台（或鼓轮）的尺寸。 2)尺寸较大的夹具不宜制成整尺寸较大的夹具不宜制成整 体式，可将定位夹紧元件或体式，可将定位夹紧元件或 装置直接安装在转台上。装置直接安装在转台上。 3)夹紧用手柄、螺母等元件，夹紧用手柄、螺母等元件， 最好沿转台外沿分布，以便最好沿转台外沿分布，以便 操作。操作。 4)应设计合适的工作节拍，以应设计合适的工作节拍，以 减轻工人的劳动强度，并注减轻工人的劳动强度，并注 意安全。意安全。二）靠模铣床夹具二）靠模铣床夹具直线进给式靠模铣床夹具直线进给式靠模铣床夹具圆周进给靠模铣床夹具圆周进给靠模铣床夹具铣床夹具设计示例铣床夹具设计示例要求铣

53、一车床尾座顶尖套上的键槽和油槽，试设计大批生产时所要求铣一车床尾座顶尖套上的键槽和油槽，试设计大批生产时所用的铣床夹具。用的铣床夹具。1)键槽宽键槽宽12H11。槽侧面对。槽侧面对 70.8h6轴线的对称度为轴线的对称度为 0.10mm，平行度为，平行度为0.08mm。槽深控制尺寸槽深控制尺寸64.8mm。键槽。键槽长度长度600.4mm。2)油槽半径油槽半径3mm，圆心在轴的，圆心在轴的圆柱面上。油槽长度圆柱面上。油槽长度170mm。3)键槽与油槽的对称面应在同键槽与油槽的对称面应在同一平面内。一平面内。定位方案定位方案方案方案I：工件以：工件以70.8h6外圆在两个互相垂直的平面上定外圆在

54、两个互相垂直的平面上定位，端面加止推销位，端面加止推销方案方案II：工件以：工件以70.8h6外圆在外圆在V形块上定位，端面加止形块上定位，端面加止推销推销夹紧方案夹紧方案三、对刀方案三、对刀方案 键槽铣刀需两个方向对刀，故应采用侧装直角对刀块键槽铣刀需两个方向对刀，故应采用侧装直角对刀块6。由。由于两铣刀的直径相等，油槽深度由两工件于两铣刀的直径相等，油槽深度由两工件V形块定位高度之差形块定位高度之差保证。两铣刀的距离保证。两铣刀的距离1250.03mm则由两铣刀间的轴套长度确则由两铣刀间的轴套长度确定。定。四、夹具体与定位键四、夹具体与定位键 为了在夹具体上安装液压缸和联动夹紧机构，夹具体

55、应有为了在夹具体上安装液压缸和联动夹紧机构，夹具体应有适当高度，中部应有较大的空间。为保证夹具在工作台上安适当高度，中部应有较大的空间。为保证夹具在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度的原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。，并在两端设置耳座，以便固定。 为了保证槽的对称度要求，夹具体底面应设置定位键，两为了保证槽的对称度要求，夹具体底面应设置定位键，两定位键的侧面应与定位键的侧面应与V形块的对称面平行。为减小夹具的安装误形块的对称面平行。为减小夹具的安装误差，宜采用差，宜采用B型定位键。型定位键。第五章 机床夹具设计退出

56、退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一章进入下一章 5.5.4 车床夹具车床夹具外圆定位外圆定位的卡盘、卡头；内孔定位内孔定位的各类心轴；中心孔定位中心孔定位的各类顶尖、拨盘。这些夹具比较简单，有些已经标准化、通用化。对非回转体工件对非回转体工件 ：（1）定心方式要与选用机床主轴端部结构相等 ；（2）夹紧力必需考虑充分，夹紧力有可靠自锁 ；（3）外形尽量呈圆柱形，重心靠近主轴 ；（4）注意动平衡（可设置配重）调整 ；（5）注意安全措施，不得有尖角和突出夹具体转盘外 径的部分。 在车床上用来加工工件的内、外回转面及端面在车床上用来加工工件的内、外回转面及端面的夹具称为车床夹具。车床夹具多数

57、安装在车的夹具称为车床夹具。车床夹具多数安装在车床主轴上；少数安装在车床的床鞍或床身上。床主轴上；少数安装在车床的床鞍或床身上。 除了顶尖、拨盘、三爪自定心卡盘等通用夹除了顶尖、拨盘、三爪自定心卡盘等通用夹具外，安装在车床主轴上的专用夹具通常可分具外，安装在车床主轴上的专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式等等 一、角铁式车床夹具一、角铁式车床夹具一）车床夹具设计要求一）车床夹具设计要求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 1)夹具通过主轴锥孔与机床主轴连接夹具通过主轴锥孔与机床主轴连接2)夹具通过过渡盘与机

58、床主轴连接夹具通过过渡盘与机床主轴连接夹具的平衡夹具的平衡 对角铁式、花盘式等结构不对对角铁式、花盘式等结构不对称的车床夹具，设计时应采取平称的车床夹具，设计时应采取平衡措施，以减少由离心力产生的衡措施，以减少由离心力产生的振动和主轴轴承的磨损。振动和主轴轴承的磨损。二）卡盘式车床夹具二）卡盘式车床夹具三三) 心轴式及夹头式车床夹具心轴式及夹头式车床夹具 心轴式车床夹具的主要限位元件为轴，常用于以孔作主要定位基心轴式车床夹具的主要限位元件为轴，常用于以孔作主要定位基准的回转体零件的加工，常用的有圆柱心轴和弹性心轴。准的回转体零件的加工，常用的有圆柱心轴和弹性心轴。 夹头式车床夹具的主要限位元件

59、为孔，常用于以外圆作主要定位夹头式车床夹具的主要限位元件为孔，常用于以外圆作主要定位基准的小型回转体零件的加工，常用的有弹性夹头等。基准的小型回转体零件的加工，常用的有弹性夹头等。弹簧心轴与弹簧夹头弹簧心轴与弹簧夹头第五章 机床夹具设计5.6 5.6 可调整夹具的设计可调整夹具的设计 一、可调整夹具的特点一、可调整夹具的特点二、可调整夹具的调整方式二、可调整夹具的调整方式三、可调整夹具的设计三、可调整夹具的设计上一页上一页下一页下一页退出退出返回主页返回主页四、成组夹具设计四、成组夹具设计返回本章返回本章第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.6.1 可调

60、整夹具的特点可调整夹具的特点可调整夹具可调整夹具为几个零件的相同工序设计，这些零件具有尺寸、结构和工艺相似的特点。成组夹具（专用可调整夹具）成组夹具（专用可调整夹具）专门为成组工艺中的一组零件设计。（较专用一些)结构：结构：基础部分基础部分（夹具体，夹紧结构、操作机构等）可调整部分可调整部分（定位元件、导向元件和夹紧元件等） 可调整夹具图可调整夹具图6262第五章 机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.6.2 可调整夹具的调整方式可调整夹具的调整方式调节式：调节式：图图62 62 高度、径向；更换式：更换式：如上图中的钻套；更换组件； 可更换定位板：联接孔位要一