机械制造工艺学_第三章

1、3.0 机床夹具设计机床夹具是机械加工中重要的工艺装备，对保证零件加工精度至关重要。本章首先介绍机床夹具的功能、组成与分类；然后重点讨论工件在夹具上的定位与夹紧，包括定位方法与定位元件，夹紧原则与夹紧机构等；再后介绍各类机床夹具的结构与特点；最后通过实例对机床夹具设计步骤与方法进行说明。学习本章内容，应深入理解和重点掌握夹具设计中的主要问题定位与夹紧，并通过一定的实践（包括课程设计）初步掌握机床夹具设计的步骤和方法。3.1 概述一 机床夹具及其组成夹具的组成定位元件及装置夹紧元件及装置对刀及导向元件连接元件夹具体其他元件及装置(防护、防错)3.1 概述一 机床夹具及其组成3.1 概述二 机床夹

2、具的功能保证加工质量：首要任务是保证加工精度，这种精度保证主要依靠夹具和机床来保证，而不在依赖于工人的技术水平。提高生产效率，降低生产成本：减少划线、找正等辅助时间，易实现多件、多工位加工。利用气动、液动等夹紧装置，可进一步减少辅助时间。扩大机床工艺范围：如在车床或钻床上使用模，可替代镗床镗孔；使用靠模夹具，可在车床或铣床上进行仿形加工。减轻操作工人劳动强度，保证安全生产。3.1 概述三 机床夹具的分类按夹具使用范围划分通用夹具：三爪、四爪卡盘，平口钳，分度头，回转工作台等，一般由专业厂生产，常作为机床附件提供给用户。a）三爪卡盘b）四爪卡盘c）万向平口钳d）回转工作台e）分度头3.1 概述三

3、 机床夹具的分类按夹具使用范围划分成批生产和大批量生产专用夹具：为某一工件的特定工序专门设计的夹具，多用于批量生产中。套筒零件钻铰径向孔专用夹具及其分解3.1 概述三 机床夹具的分类按夹具使用范围划分通用可调整夹具及成组夹具：夹具部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。钻（铰）径向孔成组夹具及其分解3.1 概述三 机床夹具的分类按夹具使用范围划分通用可调整夹具及成组夹具：夹具部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。3.1 概述三 机床夹具的分类按夹具使用范围划分组合夹具：由一套预先制造好的标准元件组合而成。根据工件的工艺要求，将不同的组合夹具元件像搭积木一样

4、，组装成各种专用夹具。使用后，元件可拆开、洗净后存放，待需要时重新组装。组合夹具特别适用于新产品试制和单件小批生产。组合钻模（分度式）组合镗模3.1 概述三 机床夹具的分类按夹具使用范围划分随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。除完成定位夹紧外，还载着工件由输送装置送往各机床，在各机床上被定位和夹紧。按使用机床划分：可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具等。按夹紧力源划分：可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、真空夹具、电动夹具等。气动虎钳液压夹具3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以平面定位固定支承支承钉和支承板支承板 A型（图a） 支承钉 B 型（图b） C

5、 型（图c）A型（图d）B 型（图e）固定支承3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以平面定位可调支承：支承点的位置可以调整的支承。有一个可调范围，调整后螺母锁紧。一般应用于工件表面不规整或工件批与批之间毛坯尺寸变化较大时。一般对一批毛坯只调整一次。3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以平面定位自位支承：支承点可以自动调整其位置以适应工件定位表面的变化。具有浮动或联动结构，一般只限制一个自由度。用于毛坯面，不连续或台阶面，有角度误差的平面定位。3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以平面定位辅助支承：在工件完成定位后才参与支承，它不起定位

6、作用，而只起支承作用，常用于在加工过程中加强被加工部位的刚度。3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以平面定位辅助支承和可调支持的异同点？相近点：结构相似不同点功能：可调支承：起定位作用辅助支承：无定位作用操作：可调支承：调整支承-定位-夹紧辅助支承：定位-夹紧-调整支承3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以圆柱孔定位心轴心轴刚性心轴弹性心轴自动定心心轴液塑心轴过盈配合：装卸困难，精度较高间隙配合：装卸容易：精度较低小锥度心轴：定心精度高，轴向定位精度较低a）过盈配合心轴b）间隙配合心轴c）小锥度心轴刚性心轴3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位

7、元件工件以圆柱孔定位心轴弹性心轴自动定心心轴1螺母 2弹簧 3活块3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以圆柱孔定位定位销圆柱定位销：直径d根据加工要求和便于装夹考虑定位销 圆锥定位销：限制三个自由度菱形定位销：只在一个方向上限制工件自由度圆柱定位销3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以圆柱孔定位定位销3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以外圆表面定位工件以外圆表面定位有两种形式：定心定位和支承定位。工件以外圆表面定心定位的情况与圆柱孔定位相似，只是用套筒或卡盘代替了心轴或圆柱销，用锥套代替了锥销。工件以外圆表面支承定位常用的定位元件是

8、V形块。套筒（定心定位）套筒定位3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以外圆表面定位V 形块（支承定位）对中心好可用于非完整外柱表面 角度： 6090120精度： 低高稳定性：好差3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以外圆表面定位V 形块（支承定位）安装尺寸式中D为工件（或心轴）直径的平均尺寸当90时，有T=H+0.707D-0.5N2 sin( /2)tan( /2)N 1 DT H 3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件工件以其他表面定位工件除了以平面、圆柱孔和外圆表面定位外，有时也以其他形式表面（如锥面、曲面、渐开线齿面等）定位。1推杆

9、 2弹性薄膜盘 3保持架 4卡爪5螺钉 6节圆柱 7工件（齿轮）3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件定位表面的组合在多个表面同时参与定位的情况下，各定位表面所起的作用有主次之分。通常称定位点数最多的表面为主要定位面或支承面，称定位点数次多的表面为第二定位基准面或导向面，称定位点数为 1 的表面为第三定位基准面或止动面。在分析多个表面定位情况下各表面限制的自由度时，分清主次定位面很重要。3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件一面两孔定位一面两销定位设计计算D2 2minTLK TLX1minb 式中 D1，D2 与圆柱销和菱形销配合孔最小直径；1min ，2min

10、孔1、2与销1、2的最小间隙；TLK ，TLX两孔中心距和两销中心距的公差。3.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件一面两孔定位一面两销定位设计计算确定两销中心距尺寸及公差：取工件两孔中心距公称尺寸为两销中心距公称尺寸，其公差取工件孔中心距公差的1/51/3。确定圆柱销直径及其公差：取相应孔的最小直径作为圆柱销直径的公称尺寸，其公差一般取g6或f7。确定菱形销宽度、直径及其公差：按有关标准选取菱形销的宽度b；然后计算菱形销与其配合孔的最小间隙2min；再计算菱形销直径的公称尺寸：d2D22min ；最后按h6或h7确定菱形销的直径公差。菱形销结构尺寸dBbb136d0.51268d

11、123820d2342025d3352532d4353240d5464050d6583.2 工件在夹具上的定位一 常用定位方法与定位元件例：工件两孔孔径分别为D1=42.6 +0.1 0 和D2=15.3+0.1 0，孔心距为LK=570.06。解：1）取工件两孔中心距公称尺寸为两销中心距公称尺寸，其公差取工件孔中心距公差的1/51/3。故取两销中心距为570.02mm ；2）取相应孔的最小直径作为圆柱销直径的公称尺寸，其公差一般取g6或f7。故取圆柱销直径d1=42.6g6，即3）菱形销所在小孔直径D2=15.3按表选取菱形销宽度 b3mm4）按公式按式（3-2）计算菱形销与其配合孔的最小间

12、隙2min=( 0.12+0.04-0.009)*3/15.3 =0.035）按h6确定菱形销的直径公差，得mm009. 0025. 06 .423.2 工件在夹具上的定位二 定位误差计算定位误差的概念：定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确而引起的加工误差。例如在轴上铣键槽，要求保证槽底至轴心的距离为H。若采用V形块定位，键槽铣刀按规定尺寸H调整好位置（右图）。实际加工时，由于工件直径存在公差，会使轴心位置发生变化。不考虑加工过程误差，仅由于轴心位置变化而使工序尺寸H也发生变化。此变化量（即加工误差）是由于工件的定位而引起的，故称为定位误差。3.2 工件在夹具上的定位二 定位误差计

13、算定位误差的来源由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确引起的定位误差，称为基准位置误差。JW由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差，称为基准不重合误差。JB右图所示工件以底面定位铣台阶面，要求保证尺寸a，即工序基准为工件顶面。如刀具已调整好位置，则由于尺寸b的误差会使工件顶面位置发生变化，从而使工序尺寸a产生误差。3.2 工件在夹具上的定位二 定位误差计算定位误差计算在采用调整法加工时，工件的定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。因此计算定位误差，首先要找出工序尺寸的工序基准，然后求其在工序尺寸方向上的最大变动量即可。用几何方法计算定位误差用几何方法计算定位误差

14、通常要画出工件的定位简图，并在图中夸张地画出工件变动的极限位置；然后运用三角几何知识，求出工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量，即为定位误差。用微分方法计算定位误差3.2 工件在夹具上的定位二 定位误差计算例：图示为孔与销间隙配合的情况，若工件的工序基准为孔心，试确定其定位误差。解：当工件孔径为最大，定位销的直径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量，即无论工序尺寸方向如何，只要工序尺寸方向垂直于孔心轴线，其定位误差均为DW= Dmax dmin式中 DW定位误差；Dmax工件定位孔最大直径；dmin夹具定位销最小直径。孔与销间隙配合时的定位误差3.2 工件在夹具上的

15、定位二 定位误差计算某些情况，工件孔与夹具定位销保持固定边接触，此时孔心在接触点与销子中心连线方向上的最大变动量为孔径公差的一半。若工件的定位基准仍为孔心，且工序尺寸方向与接触点和销子中心连线方向相同，则其定位误差为此时，孔在销上的定位已由定心定位转化为支承定位的形式，定位基准也由孔心变成了与定位销固定边接触的一条母线。这种情况下，定位误差是由于定位基准与工序基准不重合所造成的，属于基准不重合误差，与定位销直径无关。= (Dmax +Dmin) = TDDW21213.2 工件在夹具上的定位二 定位误差计算例：求图式工件在其夹具上加工时的定位误差。解：考查工件上与使用夹具有关的工序尺寸及工序要

16、求（即工序位置尺寸和位置度要求），有：1、槽深3.2+0.4 0mm；2、槽中心线与大小头孔中心连线的夹角为4530；3、槽中心平面过大头孔轴线。（隐藏信息）3.2 工件在夹具上的定位二 定位误差计算1）对于第1项要求，即槽深3.2+0.4 0mm由于工序基准为槽顶端面，而定位基准为相对的另一端面，存在基准不重合误差，其值为两端面距离尺寸公差，即JB=0.1mm。定位端面已加工，近似认为其基准位置误差为0，故可得DW= JB=0.1mm3.2 工件在夹具上的定位二 定位误差计算2）对于第2项要求，即槽中心线与大小头孔中心连线的夹角为4530定位基准与工序基准重合，故不存在基准不重合误差。只需计

17、算基准位置误差。代入相关数据可得 DW=8DW arctan 1maxd1min D2max d2min D 2L 3.2 工件在夹具上的定位二 定位误差计算3）对于第3项要求，即槽中心平面过大头孔轴线。定位基准与工序基准重合，故不存在基准不重合误差。只需计算基准位置误差。该误差等于孔销配合的最大间隙。即DW =JW = D1max +d1min =42.7-42.675 =0.125 mm3.2 工件在夹具上的定位二 定位误差计算例：工件在V形块上定位铣键槽，计算定位误差。解：要求保证的工序尺寸和工序要求：、槽底至工件外圆中心的距离H（或槽底至外圆下母线的距离H1，或槽底至外圆上母线的距离H

18、2 ）；2、键槽对工件外圆中心的对称度。1）对于第1项要求，考虑第1种情况（工序基准为圆心O），写出O点至加工尺寸方向上某一固定点（如V形块两斜面交点 A）的距离对其求微分，得到：外圆表面在V型块上的定位误差)()2/(sin4)2/(cos()()2/sin(21)(2adadaddaOAd3.2 工件在夹具上的定位二 定位误差计算以微小增量代替微分，并将尺寸误差视为微小增量，且考虑到尺寸误差可正可负，各项误差均取最大值，得到工序尺寸H 的定位误差：式中 Td 工件外圆直径公差；T V形块两斜面夹角角度公差。若忽略V形块两斜面夹角的角度公差，可以得到用V形块对外圆表面定位，当工序基准为外圆中

19、心时，在垂直方向（图中尺寸H方向）上的定位误差为：3.2 工件在夹具上的定位二 定位误差计算若工件工序基准为外圆下母线或上母线时（图b、c），用同样方法可求出其定位误差分别为：对于第2项要求，若忽略工件的圆度误差和V形块角度偏差，可以认为工序基准（工件外圆中心）在水平方向上的位置变动量为零，即使用V形块对外圆表面定位时，在垂直于V形块对称面方向上定位误差为零。）（12sin121aTdDW）（12sin122aTdDW3.3 工件的夹紧一 对夹紧装置的要求在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。夹紧力大小适当。夹紧机构应能保证在加工过程中工件不产生松动或振动，同时又要避免工件产生不适当

20、的变形和表面损伤夹紧机构一般应有自锁作用。夹紧装置应操作方便、省力、安全。夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与生产批量和生产方式相适应。结构设计应力求简单、紧凑，并尽量采用标准化元件。3.3 工件的夹紧二 夹紧力方向选择夹紧力作用方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。为此一般要求主要夹紧力垂直指向主要定位面。夹紧力作用方向应尽量与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。（1）夹紧力方向选择（2）夹紧力方向选择3.3 工件的夹紧二 夹紧力方向选择夹紧力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。（3）夹紧力方向选择3.3 工件的夹紧三 夹紧力作用点选择夹紧力作用点应正对支

21、承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件已获得的定位不变。夹紧力作用点应处于工件刚性较好的部位，以减小工件夹紧变形。3.3 工件的夹紧三 夹紧力作用点选择夹紧力作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩。必要时应在工件刚度差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以减小切削过程中的振动和变形。3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定估算夹紧力一般方法：将工件视为刚体，分析切削力的作用点、方向、大小在最不利于夹紧时，作用在工件上的各种力的作用情况，再根据力系平衡条件，确定保持工件平衡所需最小夹紧力，最后将最小夹紧力乘以一适当的安全系数。有时也采用经验类比法，用估计夹紧力大小。对于关键工

22、序的重要夹具，可采用实验法来确定。估算夹紧力偏差过大的危害：过小：工件位置发生变动，破坏原有定位或发生振动，不能实现工件的加工要求。过大：使工件和夹具发生过大的变形，不利于加工，造成人力物力的浪费。安全系数：K=1.53或K=K1*K2*K3*K4，夹紧力与当夹紧力与切削力方向相反时，可取2.53K1：一般安全系数、材料性质1.52K2：加工性质系数，粗1.2，精1K3：刀具钝化系数，1.11.3K4：断续切削系数，连续1，断续1.23.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：估算图示车削夹紧力。解：只考虑主切削力Fc所产生的力矩与卡爪夹紧力Fj所产生的力矩相平衡，有：由上式可求出最小夹紧力，再乘以

23、安全系数k，即得到所需的夹紧力2320mindFdFjc03 ddFkFcj3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：估算图示铣削夹紧力。解：开始铣削时的受力情况最为不利。此时在力矩FaL的作用下有使工件绕O点转动的趋势，与之相平衡的是作用在A、B点上的夹紧力反力所构成的摩擦力矩。根据力矩平衡条件有：由上式可求出最小夹紧力，再乘以安全系数k，得到所需的夹紧力：3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定摩擦系数主要取决于工件与夹具支承件或夹紧件之间的接触形式，具体数值可参考表3-2。从上述例子可以看出，夹紧力的估算比较粗略的原因在于：切削力大小的估算本身就是很粗略摩擦系数的取值也是近似值接触表面特征光滑表面

24、直沟槽，方向与切削方向一致直沟槽，方向与切削方向垂直交错网状沟槽摩擦系数0.150.250.250.350.40.50.60.83.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：斜楔夹紧机构的夹紧力3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：斜楔夹紧机构的夹紧力解：取斜楔为分离体，分析其所受作用力，并根据力平衡条件，可得到直接采用斜楔夹紧时的夹紧力为式中 Fj 可获得的夹紧力(N)；Fx 作用在斜楔上的原始力(N)；1 斜楔直面摩擦角()；2 斜楔斜面摩擦角()； 斜楔的楔角()。优点：有扩力作用，可使力方向改变90。缺点：较小，夹紧行程较长。 1夹具体 2斜楔 3工件3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定斜楔夹紧

25、机构的自锁性：即在夹紧作用力去掉后，在纯摩擦力作用下，仍能保持夹紧的现象。自锁条件：F1 Frx即：Fw tan1 Fw tan(-2)故1 -1 ,即 1 +2为自锁条件。max =12,一般取68气压或液压不需自锁，可稍大些。3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：螺旋夹紧机构的夹紧力3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：螺旋夹紧机构的夹紧力解：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 Fx作用在扳手上的力(N)L作用力的力臂(mm)d0螺纹中径(mm) 螺纹升角()1螺纹副的当量摩擦角()；2螺杆（或螺母）端部与工件（或压板）之间的当量摩擦角()3.3

26、工件的夹紧三 夹紧力的确定当量摩擦角计算公式当量摩擦半径计算公式3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定螺旋夹紧优点：结构简单，易于制造，增力比大，夹紧可靠，耐振。自锁性能好（一般螺纹升角24，而楔块的自锁条件11.517 ），应用广泛。缺点是动作较慢，为提高工作效率，可采用一些快撤装置。两种快撤机构（螺旋夹紧）1螺杆 2螺钉3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定计算准确性：由于1与2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0.1为依据，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。Fj ktTs力矩与夹紧力的关系实验（8mm系列组合夹具）1

27、螺母 2螺栓 3支承 4基础板 5应变片3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：偏心夹紧机构的夹紧力偏心夹紧机构示例3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：偏心夹紧机构的夹紧力偏心夹紧机构示例3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：偏心夹紧机构的夹紧力解：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。圆偏心轮展开 偏心轮的楔角()；e 偏心轮的偏心量(mm)；R 偏心轮的半径(mm)； 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()。3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：偏心夹紧机构的夹紧力解：1）夹紧力式中Fj 夹紧力（N）；FS 作用在手柄上的原始力（N）；L 作

28、用力的力臂（mm）； 偏心转动中心到作用点之间的距离（mm）； 偏心轮楔角，参考式（）；1 轮周作用点处摩擦角，即偏心轮与工件间的摩擦角（）；2 转轴处摩擦角，即偏心轮与转轴间的摩擦角（）。3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：偏心夹紧机构的夹紧力解：2）自锁条件根据公式可知当=90时， max arctan(e/R)根据斜楔自锁条件：12，忽略转轴处的摩擦，并考虑最不利的情况，可得到一般推荐e/R=0.1优点：结构简单，操作方便，动作迅速缺点：缺点是自锁性能较差，增力比较小，不耐振。因此，这种机构一般常用于切削平稳且切削力不大的场合。3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：铰链夹紧机构的夹紧力

29、3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：铰链夹紧机构的夹紧力解：1）夹紧力：式中 Fj，Fx夹紧力，原始作用力；j夹紧时臂的倾斜角；臂两端铰链处当量摩擦角；1滚子滚动当量摩擦角。其中式中 l 两铰链孔中心距；1铰链和滚子轴承摩擦角。3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：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斜楔式定心夹紧心轴1螺母 2弹簧 3活块3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：定心夹紧机构螺旋定心夹紧机构1、2V 形块 3左右旋螺杆 4、5、9、10紧定螺钉6、8螺钉 7叉形件3.3 工

30、件的夹紧三 夹紧力的确定例：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3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：定心夹紧机构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顶销 3液体塑料 4薄壁套3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：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3.3 工件的夹紧三 夹紧力的确定例：联动夹紧机构多件联动夹紧机构多件联动夹紧机构正误对比3.4 各类机床夹具一 车床与圆磨床夹具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

31、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。3.4 各类机床夹具一 车床与圆磨床夹具气动可胀心轴（车削齿轮端面、外圆）及其分解1拉杆 2夹具体 3支承环 4弹簧胀套 5椎体6工件（齿轮坯） 7圆螺母 8螺钉3.4 各类机床夹具一 车床与圆磨床夹具弯板式车床夹具（车削螺母座孔及端面）1平衡块 2测量圆柱 3工件 4螺母 5压板 6双头螺栓 7螺柱8弹簧 9圆柱定位销 10弯板 11菱形定位销 12夹具体3.4 各类机床夹具一 车床与圆磨床夹具花盘式车床夹具（车削连杆小头孔及端面）1弹簧胀套 2椎体 3螺钉 4工件 5螺钉 6圆柱销7

32、导向支座 8螺杆 9V形块 10夹具体3.4 各类机床夹具一 车床与圆磨床夹具车床夹具设计要点总体结构结构：夹具结构应尽量紧凑，重心应尽量靠近主轴端。平衡：对于弯板式和偏重的车床夹具，应很好地进行平衡。尺寸：所有元件或机构不超出夹具体外廓。提供足够夹紧力，且有可靠的自锁性。联接：联接方式取决于机床主轴轴端的结构及夹具体积和精度要求。夹具与机床连接精度高，刚性差制造容易，精度差定心精度高，刚性好3.4 各类机床夹具一 车床与圆磨床夹具车床夹具设计要点车床夹具经常使用过渡盘与机床主轴联接。过渡盘与机床的联接与上面介绍的夹具体与主轴的联接方法相同，过渡盘与夹具的联接大都采用止口（一个大平面加一短圆柱

33、面）联接方式。与机床主轴连接（短锥面平面）与夹具连接（平面短圆柱面）过渡盘3.4 各类机床夹具一 车床与圆磨床夹具圆磨床夹具圆磨床夹具同车床夹具相似，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。只是磨床夹具精度要求更高。1推杆 2弹性薄膜盘 3保持架 4卡爪5螺钉 6节圆柱 7工件（齿轮）3.4 各类机床夹具二钻床夹具和镗床夹具钻床夹具典型结构固定式钻模：加工中相对于工件的位置不变。固定式钻模3.4 各类机床夹具二钻床夹具和镗床夹具钻床夹具典型结构回转式钻模：加工中相对于工件的位置发生一变角度转动。3.4 各类机床夹具二钻床夹具和镗床夹具钻床夹具典型结构翻转式钻模：加工时，工件连同夹具

34、一起翻转。翻转式钻模（钻工件4个径向均布孔）1支脚 2夹具体 3钻套 4支承盘 5弹簧 6键7弹簧胀套 8椎体拉杆 9工件 10滚花螺母3.4 各类机床夹具二钻床夹具和镗床夹具钻床夹具典型结构盖板式钻模：没有夹具体，结构简单，用于大型工件小孔加工。盖板式钻模（钻车床溜板箱上小孔）1钻模板 2圆柱销 3菱形销 4支承钉3.4 各类机床夹具二钻床夹具和镗床夹具钻床夹具典型结构盖板式钻模盖板式钻模实例（钻减速箱箱体右端面10M6螺纹底孔）3.4 各类机床夹具二钻床夹具和镗床夹具钻床夹具典型结构滑柱式钻模：具有升降模板，可调整。滑柱式钻模实例（钻铰螺母座两定位销孔）3.4 各类机床夹具二钻床夹具和镗床

35、夹具钻床夹具设计要点钻套钻套结构形式a）固定钻套b）可换钻套c）快换钻套钻套3.4 各类机床夹具二钻床夹具和镗床夹具钻床夹具设计要点钻套导向孔孔径及其偏差：根据引导刀具尺寸确定。通常取刀具的上极限尺寸为引导孔的公称尺寸，孔径公差依加工精度确定。钻孔和扩孔时通常取F7，粗铰时取G7，精铰时取G6。若钻套引导的不是刀具的切削部分而是导向部分，常取配合H7/f7、H7/g6或H6/g5 。特殊钻套3.4 各类机床夹具二钻床夹具和镗床夹具钻床夹具设计要点钻套导向孔孔径及其偏差：根据引导刀具尺寸确定。通常取刀具的上极限尺寸为引导孔的公称尺寸，孔径公差依加工精度确定。钻孔和扩孔时通常取F7，粗铰时取G7，

36、精铰时取G6。若钻套引导的不是刀具的切削部分而是导向部分，常取配合H7/f7、H7/g6或H6/g5 。特殊钻套3.4 各类机床夹具二钻床夹具和镗床夹具钻床夹具设计要点钻套高度：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=(12.5)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。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=(0.31.2)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h0。钻套高度与容屑空间3.4 各类机床夹具二钻床夹具和镗床夹具钻床夹具

37、设计要点 钻模板结构形式固定式铰链式分离式悬挂式分离式钻模板1钻模板 2钻套 3夹紧元件 4工件3.4 各类机床夹具二钻床夹具和镗床夹具钻床夹具设计要点 钻模板悬挂式钻模板1横梁 2弹簧 3钻模板 4工件 5滑柱 6夹具体3.4 各类机床夹具二钻床夹具和镗床夹具钻床夹具设计要点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）。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作出，也可以作成装配式。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

38、作台T形槽的宽度。3.4 各类机床夹具二钻床夹具和镗床夹具镗床夹具具有刀具导向的镗床夹具，习惯上又称为镗模。镗模与钻模有很多相似之处。镗模支架布置形式单面导向和双面导向。双面导向时，要求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。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1：加工变速箱箱体轴承孔夹具3.4 各类机床夹具三 铣床夹具铣床夹具类型（按进给方式分）直线进给圆周进给仿形进给铣工件斜面的单件铣夹具3.4

39、各类机床夹具三 铣床夹具铣床夹具类型铣工件四方头铣夹具（工作位置）3.4 各类机床夹具三 铣床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的强度和刚度。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。对刀装置由对刀块和塞尺构成。对刀块1铣刀 2塞尺 3对刀块3.4 各类机床夹具三 铣床夹具夹具体要有足够强度、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。定向键与夹具体配合多采用H7/h6，定向键下部或留余量配作，或安装时使定向键一侧与工作台T形槽靠紧，以消除配合间隙影响。通常设置耳座，通过T形槽螺栓将夹具紧固在工作台

40、上。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。定向键3.4 各类机床夹具四 加工中心机床夹具加工中心机床夹具特点功能简化只需“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加工中心机床夹具类型专用夹具通用夹具组合夹具可调整夹具3.6 机床专用夹具的设计步骤和方法一 专用夹具设计的基本要求保证工件加工精度关键是正确地确定定位方案、夹紧方案、刀具导向方式及合理确定夹具的技术要求。必要时应进行误差分析与计算。夹具结构方案（复杂程度）应与生产纲领相适应。操作方便、安全、省力如采用气动、液压等夹紧装置，以减轻工人劳动强

41、度，并可较好地控制夹紧力。夹具操作位置应符合工人操作习惯，必要时应有安全防护装置，以确保使用安全。便于排屑。有良好的结构工艺性便于制造、检验、装配、调整、维修等。3.6 机床专用夹具的设计步骤和方法二 专用夹具设计的一般步骤研究原始资料，明确设计要求拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图确定工件的定位方法并选择相应的定位元件；确定刀具的引导方式，并设计引导装置或对刀装置；确定工件的夹紧方法，并设计夹紧机构；确定其他元件或装置的结构形式；考虑各种元件或装置的布局，确定夹具的总体结构。为使设计的夹具先进、合理，常需拟定几种结构方案，进行比较，从中择优。绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求按照国家标准绘制，比例尽量取1:1，视图应尽可能少，主视图应取操作者实际工作位置。绘制零件图钻、绞连杆小头孔夹具3.6 机床专用夹具的设计步骤和方法二 专用夹具设计的一般步骤研究原始资料，明确设计要求拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图确