机械制造技术基础chapter4

1、第四章 机床夹具原理与设计夹具概述：夹具概述： 机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其具）的一种装置。其作用作用是将工件定位，以使是将工件定位，以使工件获得相对的于机床和刀具的正确位置，并工件获得相对的于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。把工件可靠地夹紧。 工件在夹具中的定位定位的定位的目的目的是使工件在夹具中相对于机床、是使工件在夹具中相对于机床、刀具占有确定的正确位置，并且应用夹具刀具占有确定的正确位置，并且应用夹具定位工件，还能使同一批工件在夹具中的定位工件，还能使同一批工件在夹具中的加工位置一致性好。加工位置一致性好。在夹

2、具设计中，定位方案不合理，工件的在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工件定位方案的确加工精度就无法保证。工件定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。定是夹具设计中首先要解决的问题。一、工件在工艺系统内的安装一、工件在工艺系统内的安装定位定位：加工前，使工件在机床上或夹具上占加工前，使工件在机床上或夹具上占 有正确的加工位置的过程，称为定位。有正确的加工位置的过程，称为定位。夹紧：夹紧：用施加外力的形式，把工件已确定的用施加外力的形式，把工件已确定的 定位位置固定下来的过程，称为夹紧。定位位置固定下来的过程，称为夹紧。 这个定位、夹紧的过程，称为装夹或这个定位、夹紧的过程

3、，称为装夹或 安装。安装。 装夹或安装：装夹或安装：工件定位、夹紧的全过程，称工件定位、夹紧的全过程，称为装为装 夹或安装。夹或安装。 小结：小结： 定位在前，夹紧在后定位在前，夹紧在后 定位是首要的定位是首要的 定位定位 + + 夹紧夹紧 = = 安装安装1.1.工件的找正安装工件的找正安装 直接找正法直接找正法：是用百分表、划针或用是用百分表、划针或用目测，在机床上直接找正工件，使工件目测，在机床上直接找正工件，使工件获得正确位置的方法。获得正确位置的方法。 图图6-16-1 直接找正法示例直接找正法示例a a）磨内孔时工件的找正）磨内孔时工件的找正 b b）刨槽时工件的找正）刨槽时工件的

4、找正 划线找正法划线找正法：当零件形状很复杂时，当零件形状很复杂时，可先用划针在工件上画出中心线、对可先用划针在工件上画出中心线、对称线或各加工表面的加工位置，然后称线或各加工表面的加工位置，然后再按划好的线来找正工件在机床上的再按划好的线来找正工件在机床上的位置的方法。位置的方法。 划线找正法示例划线找正法示例用专用夹具安装工件用专用夹具安装工件支承板支承板支承板支承板支承钉支承钉支承钉支承钉支承钉支承钉钻套钻套2.使用夹具安装工件使用夹具安装工件用夹具装夹工件的特点l工件在夹具中的正确定位，是通过工工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件上的定位基准面与夹具上的定

5、位元件相接触而实现的件相接触而实现的l夹具预先在机床上已调整好位置，工夹具预先在机床上已调整好位置，工件通过夹具对于机床也就占有了正确件通过夹具对于机床也就占有了正确的位置的位置l通过夹具上的对刀装置，保证了工件通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置加工表面相对于刀具的正确位置2.2.使用夹具安装工件使用夹具安装工件 优点：优点：1 1）易于保证加工精度；）易于保证加工精度；2 2）能大大地提高生产率，缩短辅助时间；）能大大地提高生产率，缩短辅助时间；3 3）装夹方便，能大大地减轻工人劳动强）装夹方便，能大大地减轻工人劳动强度。度。二、机床夹具的工作原理和在机械加工过程中

6、的作用书上page100图41 、图42三、夹具的分类与组成1、夹具的分类（1）按专门化程度分类）按专门化程度分类 1）通用夹具）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。其特点是适应性

7、广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。 三爪卡盘三爪卡盘 四爪单动卡盘，四爪单动卡盘， 平口钳平口钳回转工作台回转工作台分度头分度头 2）专用夹具）专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。的夹具。 其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。较长、制造费用也较高。 当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。 只适用于产品固定且

8、批量较大的生产中。只适用于产品固定且批量较大的生产中。 3）通用可调夹具和成组夹具）通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。以调整，以适应不同零件的加工。 用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。夹具。 通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。确，适用范围更广一些。 4）组合夹具）组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标

9、准元件和部件组装而成的夹具。好的标准元件和部件组装而成的夹具。 由专业厂家制造，由专业厂家制造， 其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。生产。 5）随行夹具）随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。 该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。不同工序的加工。 （2

10、）按使用的机床分类）按使用的机床分类 由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。 按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。机床夹具和其他机床夹具等。 （3）按夹紧动力源分类）按夹紧动力源分类 根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液

11、夹具、电动动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。夹具、磁力夹具、真空夹具等。 2、夹具的组成定位元件：用于确定工件在夹具中的位置；定位元件：用于确定工件在夹具中的位置；夹紧装置：将工件压紧夹牢，并保证工件在加夹紧装置：将工件压紧夹牢，并保证工件在加工过程中位置不变；工过程中位置不变；联接元件：用于确定夹具对机床主轴、工作台联接元件：用于确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相对位置；或导轨的相对位置；对刀或导向元件：用于保证工件加工表面与刀对刀或导向元件：用于保证工件加工表面与刀具之间的位置；具之间的位置；其它装置或元件：定向键、操作件、其它装置或元件：定向键、操作

12、件、分度装置、靠模装置、上下料装置、分度装置、靠模装置、上下料装置、平衡块等，以及标准化了的其它联接平衡块等，以及标准化了的其它联接元件；元件；夹具体：是夹具的基座和骨架，用来夹具体：是夹具的基座和骨架，用来配置、安装各夹具元件及装置。配置、安装各夹具元件及装置。一、工件定位的基本原理 1定位基准的基本概念工件定位工件定位按照加工工艺要求，将按照加工工艺要求，将工件置于夹具中，使工件在夹紧前相工件置于夹具中，使工件在夹紧前相对于机床和刀具就占有一个预定的位对于机床和刀具就占有一个预定的位置，或者是使同一批工件逐次放置到置，或者是使同一批工件逐次放置到夹具中时都能占据同一位置。夹具中时都能占据同

13、一位置。第二节 工件在夹具中的定位定位基准定位基准在机械加工中用作定在机械加工中用作定位的基准。位的基准。定位基面定位基面工件定位时，作为定工件定位时，作为定位基准的点和线，往往由某些具体位基准的点和线，往往由某些具体表面体现出来，这种表面称为定位表面体现出来，这种表面称为定位基面。基面。 2自由度的概念所谓自由度，即空间位置的不确所谓自由度，即空间位置的不确定性定性一个位于空间自由状态的物体，一个位于空间自由状态的物体，对于空间直角坐标系来说，具有对于空间直角坐标系来说，具有六个自由度：三个位移自由度和六个自由度：三个位移自由度和三个旋转自由度。三个旋转自由度。 3六点定位原则定位的实质：就

14、是限制自由度。就是限制自由度。工件的六个自由度如果都加以限工件的六个自由度如果都加以限制了，工件在空间的位置就完全制了，工件在空间的位置就完全被确定下来了。被确定下来了。六点定位法则l通常，一个支承点限制工件的通常，一个支承点限制工件的一个自由度。一个自由度。l使用合理设置的六个支承点，使用合理设置的六个支承点，与工件的定位基准相接触，以与工件的定位基准相接触，以限制工件的六个自由度，使工限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全被确定件在夹具中的位置完全被确定的方法，称为六点定位法则。的方法，称为六点定位法则。 4工件定位中的几种情况 通常，自由度限制大于通常，自由度限制大于3，小于、等

15、于，小于、等于6。l完全定位：不重复地限制了工件的六个自不重复地限制了工件的六个自由度的定位。由度的定位。l不完全定位：根据实际加工要求，并不需根据实际加工要求，并不需要限制工件全部自由度的定位。要限制工件全部自由度的定位。l欠定位：定位点少于应消除的自由度、工定位点少于应消除的自由度、工件定位不足的定位。件定位不足的定位。l过定位：工件同一个自由度分别被几工件同一个自由度分别被几个支承点重复限制的定位。个支承点重复限制的定位。过定位的不良后果：l使接触点不稳定，使接触点不稳定，l增加了夹紧变形；增加了夹紧变形；l部分工件不能顺利与定位元件配合。部分工件不能顺利与定位元件配合。消除或减少过定位

16、干涉的两种方法：l改变定位元件结构，使定位元件重复改变定位元件结构，使定位元件重复限制自由度的部分不起定位作用；限制自由度的部分不起定位作用；l提高工件定位基准之间以及定位元件提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。工作表面之间的位置精度。只有提出合理的附加条件，才允许采只有提出合理的附加条件，才允许采用过定位。用过定位。 过定位是否允许，应根据具体情况进行过定位是否允许，应根据具体情况进行具体分析。具体分析。 一般情况下，如果工件的定位面为没有经过机一般情况下，如果工件的定位面为没有经过机械加工的毛坯面，或虽经过了机械加工，但仍然很械加工的毛坯面，或虽经过了机械加工，但仍然很

17、粗糙，这时过定位是不允许的。粗糙，这时过定位是不允许的。 如果工件的定位面经过了机械加工，并且定位如果工件的定位面经过了机械加工，并且定位面和定位元件的尺寸、形状和位置都做得比较准确，面和定位元件的尺寸、形状和位置都做得比较准确，比较光整，则过定位不但对工件加工面的位置尺寸比较光整，则过定位不但对工件加工面的位置尺寸影响不大，反而可以增强加工时的刚性，这时过定影响不大，反而可以增强加工时的刚性，这时过定位是允许的位是允许的。 工件的定位表面有各种形式，如平面、外工件的定位表面有各种形式，如平面、外圆、内孔等，对于这些表面，总是采用一定结构圆、内孔等，对于这些表面，总是采用一定结构的定位元件。的

18、定位元件。常见的定位方法有：常见的定位方法有： 平面定位、平面定位、 圆孔定位、圆孔定位、 外圆柱面定位、外圆柱面定位、 组合表面定位。组合表面定位。 典型表面的定位方法典型表面的定位方法概念概念： 在机械加工中，利用工件上的一个或几个平在机械加工中，利用工件上的一个或几个平面作为定位基面来定位工件的方式，称为平面定面作为定位基面来定位工件的方式，称为平面定位。位。 定位元件定位元件： 固定支承、可调支承和自位支承。固定支承、可调支承和自位支承。1.1.工件以平面定位工件以平面定位(1)(1)固定支承：固定支承： 包括固定支承钉、固定支承板。包括固定支承钉、固定支承板。固定支承钉固定支承钉固定

19、支承板固定支承板 固定支承板多用于工件上已加工表面的定位，有时可用一块支承板代替两个支承钉。 左图A型结构简单，但埋头螺钉处易堆积切屑，故用于工件侧面或顶面定位。 而右图B型支承板可克服这一缺点，主要用于工件的底面定位。 (2)(2)可调支承可调支承 可调支承是顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯调整一次。(3)(3)自位支承自位支承 支承本身的位置在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化的一类支承。 自位支承能增加与工件定位面的接触点数目，使单位面积压力减小，故多用于刚度不足的毛坯表面或不连续的平面的定位。(4)(4

20、)辅助支承辅助支承 在生产中，有时为了提高工件的刚度和定位稳定性，常采用辅助支承。 如图所示阶梯零件，当用平面1定位铣平面2时，于工件右部底面增设辅助支承3，可避免加工过程中工件的变形。 有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定位基准，此时采用的定位元件有定位销、作为定位基准，此时采用的定位元件有定位销、定位心轴等。定位心轴等。 2.2.工件以圆孔定位工件以圆孔定位(1)(1)定位销定位销 定位销头部应做出倒角或圆角，定位销头部应做出倒角或圆角，以便于装入工件定位孔。以便于装入工件定位孔。 主要用于直径小于主要用于直径小于50mm50mm的中小孔的中小孔定

21、位。定位。 (2)(2)锥销锥销 常用于工件孔端的定位可限制工件三个自由常用于工件孔端的定位可限制工件三个自由度度 。 (3)(3)定位心轴定位心轴 心轴定心精度高，但装卸费时，有时易损伤工件孔，多用于定心精度要求高的情况。定位时，工件楔紧在心轴上，多用于车或磨同轴度要求高的盘类零件，小锥度心轴实际上起不到定位的作用。 工件以外圆柱面定位在生产中是常见工件以外圆柱面定位在生产中是常见的，如轴套类零件等。的，如轴套类零件等。 常用的定位元件有常用的定位元件有V V形块、定位套、半形块、定位套、半圆定位座。圆定位座。 3.3.工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位(1)V(1)V形块形块 V V形块

22、是用得最广泛的外圆表面定位元件形块是用得最广泛的外圆表面定位元件。在在V V形块上定位时，工件具有自动对中作用。形块上定位时，工件具有自动对中作用。 D标准心轴直径，即工件定位用外圆直径 (mm);HV形块高度(mm);NV形块的开口尺寸 (mm);T对标准心轴而言，V形块的标准高度，V形块两工作平面间的夹角。2sin2tan22DHTH设计设计V V形块时形块时T T值值的计算：的计算： (2)(2)定位套筒定位套筒 定位套筒装在夹具体上，用以支承外圆表面，起定位作用。 定位元件结构简单，但定心精度不高，当工件外圆与定位孔配合较松时，还易使工件偏斜，因而，常采用套筒内孔与端面一起定位，以减少

23、偏斜。若工件端面较大，为避免过定位，定位孔应做短些。 (3)(3)半圆孔定位座半圆孔定位座 将同一圆周面的孔分成两半圆，下半圆部分装在夹具体上，起定位作用，上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作用，半圆孔定位座适用于大型轴类工件的定位。 在实现定心的同时，能将工件夹紧的机构，称为定心夹紧机构，如三爪自定心卡盘、弹簧夹头等。 弹簧夹头的速度是有弹性的，如果工件尺寸是一致的，弹簧夹头的速度会更快。如果工件尺寸的变化大，可能需要采用卡爪卡盘以适应尺寸范围宽的加工工件。(4)(4)外圆定心夹紧机构外圆定心夹紧机构 实际加工过程中，工件往往是以几个表面同时定实际加工过程中，工件往往是以几个表面同时定

24、位的，称为位的，称为“组合表面定位组合表面定位”。(1)一个平面和二个与其垂直的孔的组合在箱体、连杆、盖板等类零件加工中，常采用这种组合定位，俗称“一面二孔”定位。(会出现定位干涉问题)4.4.工件以组合表面定位工件以组合表面定位 “一面两销一面两销”的两圆柱销重复限制了沿方向的的两圆柱销重复限制了沿方向的移动自由度，属于移动自由度，属于过定位过定位。 由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销的销心距由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销的销心距均会有误差，因而会出现上图所示的相互干涉现象。均会有误差，因而会出现上图所示的相互干涉现象。 解决解决“一面两孔一面两孔”的定位干涉问题的途径：的定位干涉问题的

25、途径：(1)减小一个销的直径；(2)将一个销做成削边销。 (2)(2)一个平面和二个与其垂直的外圆柱面的组合一个平面和二个与其垂直的外圆柱面的组合 工件在垂直平面定位后，再将工件左端用圆孔或V形块定位，工件右端外圆所用的V形块必须做成浮动结构，使其只能限制工件一个自由度，否则就会出现过定位。 (3)(3)一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合 图中所示两个零件，均需以大孔及底面定位，加工两小孔。视其加工尺寸要求的不同，图a零件选用图定位方案，图b零件选用图d定位方案，均能避免过定位，并保证工件要求。 三、定位误差分析l变动工序基准在工序尺寸方向上的最大变动

26、工序基准在工序尺寸方向上的最大位置量，称为定位误差，用位置量，称为定位误差，用D D表示。表示。l在工件的加工中，还会因夹具在制造与在工件的加工中，还会因夹具在制造与安装、工件的夹紧、机床的工作精度、安装、工件的夹紧、机床的工作精度、刀具的精度、受力变形、热变形等因素刀具的精度、受力变形、热变形等因素而产生误差，定位误差仅是加工误差的而产生误差，定位误差仅是加工误差的一部分。一般限定定位误差不超过工件一部分。一般限定定位误差不超过工件加工公差加工公差T T的的1/51/51/31/3，即，即 D D(1/51/3)T 1产生定位误差的原因l定位基准发生位移产生定位误差定位基准发生位移产生定位误

27、差 由于由于定位副的制造误差或定位副定位副的制造误差或定位副配合间隙配合间隙所导致的所导致的定位基准定位基准在加在加工尺寸方向上最大位置变动量，工尺寸方向上最大位置变动量，称为称为基准位移误差基准位移误差，用，用Y Y表示表示l定位基准与设计基准不重合产生定位基准与设计基准不重合产生定位误差定位误差 由于由于设计基准与定位设计基准与定位基准不重合基准不重合所导致的所导致的设计基准设计基准在在加工尺寸方向上的最大位置变动加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差量，称为基准不重合误差, ,用用B B表示表示lD=Y+B 2定位误差的计算l计算定位误差时，可以计算定位误差时，可以分别求出基

28、准分别求出基准位移误差和基准不重合误差位移误差和基准不重合误差，再求出，再求出它们它们在加工尺寸方向上的矢量和在加工尺寸方向上的矢量和；也；也可以可以按最不利情况按最不利情况, ,确定工序基准的确定工序基准的两个极限位置两个极限位置，根据几何关系求出这，根据几何关系求出这两个位置的距离，将其投影到加工方两个位置的距离，将其投影到加工方向上，求出定位误差。向上，求出定位误差。O1O2H1H2H3ABabdmaxdmin举例：举例：C工序基准工序基准定位基准定位基准定定H1尺寸：Ao不不0，基基0H2尺寸：oo不不 =0， 基基0H3尺寸：Bo不不0，基基0O1O2H1H2H3ABabdmaxdm

29、inC 对对H2尺寸尺寸 (加工面到中心线加工面到中心线) 不不=0， 基基为定位基准线为定位基准线O的在加工方向的最大变动量，即的在加工方向的最大变动量，即O1O2 所以所以基基 = O1O2=O1C-O2C2sin/212sin/21minmaxdd2sin12d因因定定基基不不 ，所以，此时所以，此时定定 基基2sin12d 对对H1尺寸（加工面到上母线）尺寸（加工面到上母线） 由于由于不不0，基基0 ； 定定基基不不 而而基基 = O1O2=O1CO2C 不不 = 则则定定基基不不 2sin12d2d2sin112d 对对H3尺寸尺寸（加工面到下母线）（加工面到下母线）根据根据不不0，

30、基基0 ； 定定基基不不 基基不变，不变，不不 =222maxminddd工件以内孔定位工件以内孔定位 工件孔与定位心轴（或销）采用间隙配合的定位工件孔与定位心轴（或销）采用间隙配合的定位误差计算误差计算 定定 = = 不不 + + 基基 工件以内孔在圆柱心轴、圆柱销上定位。由于孔与轴有工件以内孔在圆柱心轴、圆柱销上定位。由于孔与轴有配合间隙，有基准位移误差，分两种情况讨论：配合间隙，有基准位移误差，分两种情况讨论： a.a.心轴（或定位销）垂直放置心轴（或定位销）垂直放置，按最大孔和最销轴求得，按最大孔和最销轴求得孔中心线位置的变动量为：孔中心线位置的变动量为： 基基 = D + d + m

31、in = max (最大间隙）最大间隙） b.b.心轴（或定位销）水平放置心轴（或定位销）水平放置，孔中心线的最大变动量，孔中心线的最大变动量（在铅垂方向上）即为（在铅垂方向上）即为定定 基基=OO=1/2(D+d+min)=max/2 或或基基=(Dmax/2)-(dmin/2)=max/2 工件孔与定位心轴工件孔与定位心轴( (销销) )过盈配合时过盈配合时( (垂直或水平垂直或水平放置放置) )时的定位误差时的定位误差 此时，由于工件孔与心轴(销)为过盈配合， 所以基基=0。工件以外圆表面定位工件以外圆表面定位 A A、工件以外圆表面在、工件以外圆表面在V V型块上定位型块上定位由于由于

32、V型块在水平方向有对中作用。型块在水平方向有对中作用。水平方向基准位移误差水平方向基准位移误差 基基 0 B B工件以外圆表面在定位套上定位工件以外圆表面在定位套上定位 定位误差的计算与工件以内孔在圆柱心轴、圆定位误差的计算与工件以内孔在圆柱心轴、圆柱销上定位误差的计算相同。柱销上定位误差的计算相同。工件与工件与 一面两孔一面两孔 定位时的定位误差定位时的定位误差 “1”孔中心线在孔中心线在X，Y方向的最大位移为：方向的最大位移为： 定（定（1x)=定定(1y)=D1+d1+1min=1max（孔与销的最大间隙） “2”孔中心线在孔中心线在X,Y方向的最大位移分别为方向的最大位移分别为: 定定

33、(2x)=定定(1x)+2Ld(两孔中心距公差) 定定(2y)=D2+d2+2min=2max 两孔中心连线对两销中心连线的最大转角误差两孔中心连线对两销中心连线的最大转角误差: 定定()=2=2tan-1(1max+2max)/2L (其中L为两孔中心距) 以上定位误差都属于基准位移误差, 。一、夹紧装置的组成和设计要求工件定位后将其固定，使其在加工工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置称为夹紧装置第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 如图所示的夹具，其夹紧装置就是由液压缸4（力源装置） 压板1（夹紧元件）和连杆2

34、（中间递力机构）所组成的。 1夹紧装置的组成夹紧装置的组成动力源装置：它是产生夹紧作用力的动力源装置：它是产生夹紧作用力的装置装置传力机构：传递力的机构，其作用是：传力机构：传递力的机构，其作用是：改变作用力的方向；改变作用力的大改变作用力的方向；改变作用力的大小；具有一定的自锁性能，以保证夹小；具有一定的自锁性能，以保证夹紧可靠。紧可靠。夹紧元件：它是直接与工件接触完成夹紧元件：它是直接与工件接触完成夹紧作用的元件夹紧作用的元件 2对夹紧装置的设计要求对夹紧装置的设计要求l能保持工件定位时已获得的正确位置能保持工件定位时已获得的正确位置l夹紧要可靠和适当夹紧要可靠和适当l操作方便、安全，劳动

35、强度低，生产操作方便、安全，劳动强度低，生产效率高效率高l夹紧装置的自动化和复杂程度与生产夹紧装置的自动化和复杂程度与生产批量与生产方式相适应批量与生产方式相适应l有良好的工艺性和经济性有良好的工艺性和经济性 二、夹紧力确定的基本原则l夹紧力的确定包括夹紧力的大小、方向和作用夹紧力的确定包括夹紧力的大小、方向和作用点三个要素点三个要素 1夹紧力方向的确定夹紧力方向的确定l应指向各定位元件，且尽可能使之垂直于主要应指向各定位元件，且尽可能使之垂直于主要定位基准，应在工件刚度最大的方向上将工件定位基准，应在工件刚度最大的方向上将工件夹紧夹紧l有助于定位，不破坏定位的准确性和可靠性有助于定位，不破坏

36、定位的准确性和可靠性l应考虑接触面积的影响，使工件变形尽可能小应考虑接触面积的影响，使工件变形尽可能小l应使夹紧力尽可能小，减轻劳动强度、提高生应使夹紧力尽可能小，减轻劳动强度、提高生产效率产效率 2夹紧力作用点的选择夹紧力作用点的选择l夹紧力作用点是指夹紧元件与工件接触夹紧力作用点是指夹紧元件与工件接触的一小块面积的一小块面积l应落在支承元件上或几个支承元件所形应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内成的支承面内l应选在工件刚性较好的部位应选在工件刚性较好的部位l应尽可能靠近被加工表面，以减少切削应尽可能靠近被加工表面，以减少切削力翻转力矩的影响，减少振动力翻转力矩的影响，减少振动 3

37、夹紧力大小的确定夹紧力大小的确定l要足够防止加工时松动要足够防止加工时松动l使工件受压变形小，刚性差的工件使工件受压变形小，刚性差的工件应均匀加压应均匀加压l机动夹紧时应计算夹紧力的大小，机动夹紧时应计算夹紧力的大小，以理论夹紧力乘以安全系数以理论夹紧力乘以安全系数K 粗加工取粗加工取K2.53， 精加工取精加工取K1.52夹紧力三要素的确定，是一夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题，必须考虑工个综合性问题，必须考虑工件的结构特点、加工工艺方件的结构特点、加工工艺方法、定位元件的结构和布置法、定位元件的结构和布置等多种因素。等多种因素。 三、常用的夹紧机构及选用 1斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构工作

38、原理：利用楔块的斜面将楔块的工作原理：利用楔块的斜面将楔块的推力转变为夹紧力，从而夹紧工件推力转变为夹紧力，从而夹紧工件夹紧力的大小：夹紧力的大小：21tgtgFQ Q斜楔对工件的夹紧力； a斜楔的升角； F加在斜楔上的作用力； 1斜楔与工件间的摩擦角； 2斜楔与夹具间的摩擦角夹持原则：夹持原则：l楔块夹紧工件后应能自锁，楔块夹紧工件后应能自锁， 1 1 + +2 2 为自锁条件为自锁条件l一般钢铁的摩擦系数为一般钢铁的摩擦系数为0.10.15，取取1 1 =2 = 57，故故1014l为了安全可靠，取为了安全可靠，取= 57夹紧特点：夹紧特点：l结构简单，有增力作用。结构简单，有增力作用。

39、一般扩力比一般扩力比Q/ /F3。l楔块夹紧行程小，增大行程会使自锁楔块夹紧行程小，增大行程会使自锁性能变差性能变差l操作不便，夹紧和松开均需敲击操作不便，夹紧和松开均需敲击l楔块材料：通常用楔块材料：通常用20钢渗碳，淬硬钢渗碳，淬硬5862HRCl 偏心轮、凸轮、螺钉为楔块的变种偏心轮、凸轮、螺钉为楔块的变种 2螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构工作原理：类似楔块工作原理：类似楔块夹紧力大小：类似楔块夹紧力大小：类似楔块夹紧特点：夹紧特点：l结构简单，增力大结构简单，增力大l夹紧可靠，能保证自锁夹紧可靠，能保证自锁l夹紧动作慢，适合手动夹紧夹紧动作慢，适合手动夹紧螺旋夹紧的构造：螺钉、压块、手柄等螺

40、旋夹紧的构造：螺钉、压块、手柄等l简单螺旋夹紧机构简单螺旋夹紧机构l螺旋压板夹紧机构螺旋压板夹紧机构3、偏心夹紧装置、偏心夹紧装置 偏心夹紧装置也是由楔块夹紧装置的一种变形。偏心夹紧装置也是由楔块夹紧装置的一种变形。工作原理：利用转动中心与几何中心工作原理：利用转动中心与几何中心偏移的圆盘或轴作为夹紧元件偏移的圆盘或轴作为夹紧元件夹紧特点：夹紧特点：l结构简单，制造方便结构简单，制造方便l夹紧迅速，操作灵活夹紧迅速，操作灵活l行程小，增力小，自锁能力差行程小，增力小，自锁能力差l适合夹紧力小、振动小的场合适合夹紧力小、振动小的场合自锁条件：自锁条件：D/ /e 1420 四、夹紧动力源装置 1

41、气动夹紧气动夹紧l包括三个部分：第一部分为气源，包括三个部分：第一部分为气源，第二部分为控制部分，第三部分为第二部分为控制部分，第三部分为执行部分。执行部分。 2液压夹紧液压夹紧 l液压夹紧是利用液压油为工作介质液压夹紧是利用液压油为工作介质来传力的一种装置。它与气动夹紧来传力的一种装置。它与气动夹紧比较，具有夹紧力稳定、吸收振动比较，具有夹紧力稳定、吸收振动能力强等优点，但结构比较复杂、能力强等优点，但结构比较复杂、制造成本高，因此适用于大量生产。制造成本高，因此适用于大量生产。液压夹紧的传动系统与普通气压系液压夹紧的传动系统与普通气压系统类似。统类似。 3、气、气- -液组合夹紧液组合夹紧

42、l气气- -液组合夹紧的动力源为压缩空气，液组合夹紧的动力源为压缩空气，但要使用特殊的增压器，比气动夹紧但要使用特殊的增压器，比气动夹紧装置复杂。它的工作原理如图装置复杂。它的工作原理如图3-32所所示，压缩空气进入气缸示，压缩空气进入气缸1的右腔，推动的右腔，推动增压器活塞增压器活塞3左移，活塞杆左移，活塞杆4随之在增随之在增压缸压缸2内左移。因活塞杆内左移。因活塞杆4的作用面积的作用面积小，使增压缸小，使增压缸2和工作缸和工作缸5内的油压得内的油压得到增加，并推动工作缸中的活塞到增加，并推动工作缸中的活塞6上抬，上抬，将工件夹紧。将工件夹紧。 一、车床夹具 1 1车床夹具的基本类型车床夹具

43、的基本类型安装在车床主轴上的夹具：各种卡盘、各种卡盘、顶尖、各种心轴或其它专用夹具。加工顶尖、各种心轴或其它专用夹具。加工时夹具随机床主轴一起旋转，切削刀具时夹具随机床主轴一起旋转，切削刀具作进给运动。作进给运动。l三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘l拨动顶尖拨动顶尖第五节第五节 各类机床夹具各类机床夹具l圆盘式圆盘式l角铁式角铁式l花盘式花盘式 适用于形状复杂的大型工件适用于形状复杂的大型工件 需要平衡配重需要平衡配重 通过过渡盘与主轴头端连接通过过渡盘与主轴头端连接安装在滑板或床身上的夹具：用于某用于某些形状不规则和尺寸较大的工件，刀些形状不规则和尺寸较大的工件，刀具

44、安装在车床主轴上作旋转运动，夹具安装在车床主轴上作旋转运动，夹具作进给运动具作进给运动 2 2车床夹具的设计特点车床夹具的设计特点l工件均为回转体，夹具随机床主轴一起工件均为回转体，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，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以减少惯性力和回转力矩l转速高，必须考虑平衡、夹紧力大小、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意消除不平衡引起的振动现象l与机床的联接视具体情况而

45、定，通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常有较准确的圆柱孔或圆锥孔l夹具带动工件旋转，不允许工件相夹具带动工件旋转，不允许工件相对主轴位移对主轴位移l为使夹具使用安全，应尽可能避免为使夹具使用安全，应尽可能避免带有尖角或凸出部分，必要时要加带有尖角或凸出部分，必要时要加防护罩防护罩 二、铣床类夹具 1 1铣床类夹具的特点铣床类夹具的特点用途：用途：l适用于铣床。适用于铣床。特点：特点：l工件安装在夹具上随同机床工作台工件安装在夹具上随同机床工作台一起作送进运动一起作送进运动l铣削为断续切削，冲击、振动大，铣削为断续切削，冲击、振动大，夹紧力要求较大夹紧力要求较大l夹具要有

46、足够的刚度和强度，本体夹具要有足够的刚度和强度，本体应牢固地固定在机床工作台上应牢固地固定在机床工作台上l铣削加工效率高，工件安装应迅速，铣削加工效率高，工件安装应迅速，要有快速对刀元件要有快速对刀元件 2 2、铣床夹、铣床夹具的构造具的构造l主要由夹主要由夹具体、定具体、定位板、夹位板、夹紧机构、紧机构、对刀块、对刀块、定向键等定向键等组成组成 3 3铣床夹具的设计铣床夹具的设计l铣床夹具的安装：主要依靠定向键和铣床夹具的安装：主要依靠定向键和百分表校正来提高安装精度。定位键百分表校正来提高安装精度。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的台的T T形槽尺寸

47、选定，它和夹具底座形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台以及工作台T T形槽的配合为形槽的配合为H7/ /h6、H8/ /h8。两定位键的距离应力求最大。两定位键的距离应力求最大 铣床夹铣床夹具的对具的对刀装置：刀装置：由对刀由对刀块、块、（平、（平、圆）塞圆）塞尺等组尺等组成成 三、钻床类夹具 1 1钻床类夹具的种类及其构造钻床类夹具的种类及其构造l这类夹具主要是用来保证被加工孔的位这类夹具主要是用来保证被加工孔的位置精度置精度l还可用于某些镗床、组合机床上还可用于某些镗床、组合机床上l钻床夹具的种类繁多，根据被加工孔的钻床夹具的种类繁多，根据被加工孔的分布情况和钻模板的特点，一般分为固分布情

48、况和钻模板的特点，一般分为固定式、滑动式、回转式、移动式、翻转定式、滑动式、回转式、移动式、翻转式、盖板式等几种类型式、盖板式等几种类型(1)固定式钻模固定式钻模 相对于工件位置保持不变的钻模。这类钻模多用于立式钻床、摇臂钻床和多轴钻床上。(2)滑柱式钻模滑柱式钻模(3)回转式钻模回转式钻模(转动夹具)分卧轴式和立轴式结构。（4）翻转式钻模）翻转式钻模 (5)盖板式钻模盖板式钻模以加工车床溜板箱上多个小孔所 用的盖板式钻模为例。特点：没有夹具体2、钻模设计要点、钻模设计要点 (1)钻套钻套 钻套是引导刀具的元件，用以保证孔的加工位置，并防止加工过程中刀具的偏斜。 钻套分4种类型： 固定钻套、可

49、换钻套、快换钻套和特殊钻套。固定钻套： 固定钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，位置精度较高，但磨损后不易拆卸，故多用于中、小批量生产。可换钻套 衬套则压入钻模板或夹具体的孔中，钻套以间隙配合安装在衬套中。为防止钻套在衬套中转动，加一固定螺钉。可换钻套在磨损后可以更换，故多用于大批量生产。快换钻套 具有快速更换的持点，更换时不需拧动螺钉。快换钻套多用于同一孔需经多个工步(如钻、扩、铰等)加工的情况。上述3种钻套均已标准化，其规格可查阅有关手册。特殊钻套 用于不宜使用标准钻套，根据特殊要求设计的专用钻套。钻套尺寸及公差：钻套尺寸及公差： d的基本尺寸刀具最大极限尺寸 公差：钻孔、扩孔取F7； 粗铰

50、时取G7； 精铰时取G6。 若钻套引导的是刀具的导向部分： 常取配合为H7f7，H7g6，H6g5。 钻套的高度H，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。 钻套与工件之间应留有排屑间隙h， 取h=(0.31.2)d； 加工铸铁和黄铜等脆性材料时，可取较小值； 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，也可以取h=0。 一、组合夹具组合夹具是一种标准化、系列化程度很组合夹具是一种标准化、系列化程度很高的柔性化夹具。它由一套预先制造好高的柔性化夹具。它由一套预先制造好的具有不同几何形状、不同尺寸的高精的具有不同几何形状、不同尺寸的高

51、精度元件与合件组成，使用时按照工件的度元件与合件组成，使用时按照工件的加工要求，采用组合的方式组装成所需加工要求，采用组合的方式组装成所需的夹具。的夹具。第六节第六节 现代机床夹具现代机床夹具 1 1T T形槽系组合夹具的系列形槽系组合夹具的系列 T形槽系组合夹具的元件：按其功用形槽系组合夹具的元件：按其功用可分为八类：基础件；支承件；定位可分为八类：基础件；支承件；定位件；导向件；夹紧件；紧固件；其它件；导向件；夹紧件；紧固件；其它件；合件件；合件 2 2孔系组合夹具简介孔系组合夹具简介 孔系组合夹具元件的连接用两个圆孔系组合夹具元件的连接用两个圆柱销定位，一个螺钉紧固柱销定位，一个螺钉紧固

52、 二、自动线夹具l常见的自动线夹具有随行夹具和固定常见的自动线夹具有随行夹具和固定自动线夹具两种自动线夹具两种l随行夹具常用于形状复杂且无良好输随行夹具常用于形状复杂且无良好输送基面，或虽有良好的输送基面，但送基面，或虽有良好的输送基面，但材质较软的工件。使用随行夹具时，材质较软的工件。使用随行夹具时，工件随夹具一起由输送带依次送到各工件随夹具一起由输送带依次送到各工位工位三、数控机床夹具 数控机床夹具有高效化、柔性化和数控机床夹具有高效化、柔性化和高精度等特点，设计时，除了应遵高精度等特点，设计时，除了应遵循一般夹具设计的原则外，还应注循一般夹具设计的原则外，还应注意以下特点：意以下特点：l应有较高的精度应有较高的精度l应有利于实现加工工序的集中应有利于实现加工工序的集中l夹紧应牢固可靠、操作方便夹紧应牢固可靠、操作方便l设计数控机床夹具时，应按坐标图上设计数控机床夹具时，应按坐标图上规定的定位和夹紧表面以及机床坐标规定的定位和夹紧表面以及机床坐标的起始点，确定夹具坐标原点的位置的起始点，确定夹具坐标原点的位置 一、专用夹具设计的方法和步骤 1 1拟定夹具的结构方案拟定夹具的结构方案明确设计要求和生产条件明确设计要求和生产条件l了解工件情况、工