机械制造基础(夹具)

1、8.18.28.38.48.58.68.7 在机械加工过在机械加工过程中，为了保程中，为了保证工件的加工证工件的加工精度，使之相精度，使之相对于机床、刀对于机床、刀具占有确定的具占有确定的位置，并能迅位置，并能迅速、可靠地夹速、可靠地夹紧工件，以接紧工件，以接受加工或检测受加工或检测的工艺装备称的工艺装备称为为机床夹具机床夹具，简称简称夹具夹具。机械制造技术基础机械制造技术基础第第8章章在机床上确定工件相对于刀具的在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为正确位置，这一过程称为定位定位 在机床在机床上加工上加工时必须时必须用夹具用夹具装夹牢装夹牢工件工件对工件施加作用力，使之在已对工件

2、施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧，这一过程称为夹紧夹紧 从定位到夹紧的全过程，称为从定位到夹紧的全过程，称为装夹装夹 机床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作机床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作 工件的安装方法工件的安装方法以工件的有关表面或专门划出的以工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据，用划针或指线痕作为找正依据，用划针或指示表进行找正，将工件正确定位示表进行找正，将工件正确定位后再将工件夹紧，然后进行加工后再将工件夹紧，然后进行加工 靠夹具将工件靠夹具将工件定位、夹紧，定位、夹紧，以保证工件相以保证工件相对于刀具、机

3、对于刀具、机床的正确位置床的正确位置 液压铣床夹具液压铣床夹具铣削连杆零件铣削连杆零件两面的双位置两面的双位置的专用夹具的专用夹具钻削轴套零钻削轴套零件上径向孔件上径向孔的专用夹具的专用夹具夹具装夹夹具装夹工件的特点工件的特点工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的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相接触实现的定位基准面与夹具上的定位元件相接触实现的夹具预先在机床上已调整好位置，工件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的位置通过夹具对于机床也就占有了正确的位置通过夹具上的对刀装置，保证了工通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀

4、具的正确位置件加工表面相对于刀具的正确位置装夹基本上不受工人技术水平的影响，装夹基本上不受工人技术水平的影响，能比较容易和稳定地保证加工质量能比较容易和稳定地保证加工质量装夹迅速、方便，能减轻劳动强度，装夹迅速、方便，能减轻劳动强度，显著地减少辅助时间，提高劳动生产率显著地减少辅助时间，提高劳动生产率能扩大机床的使用范围能扩大机床的使用范围用夹具用夹具可在车可在车床上加床上加工机体工机体阶梯孔阶梯孔1. 按夹具的通按夹具的通用特性分类用特性分类结构、尺寸已标准化、系列化，结构、尺寸已标准化、系列化，且具有一定通用性的机床附件且具有一定通用性的机床附件针对某一种工件的某一工序的加针对某一种工件的

5、某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具工要求而专门设计和制造的夹具采用成组加工工艺，将工件按形状、采用成组加工工艺，将工件按形状、尺寸和工艺的共性分组，再为每组尺寸和工艺的共性分组，再为每组工件设计工件设计组内通用组内通用的的专用夹具专用夹具对不同类型和尺寸的工件，只需调对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用的通用夹具件和夹紧元件便可使用的通用夹具 一种模块化的夹具，由一套预先制一种模块化的夹具，由一套预先制造好的标准元件组装成的专用夹具造好的标准元件组装成的专用夹具一为固定式夹具，与专用夹具相似一为固定式夹具，与专用夹

6、具相似另一为随行夹具，使用中随着工件另一为随行夹具，使用中随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工一个工位移至下一个工位进行加工 2. 按夹具使用按夹具使用的机床分类的机床分类3. 按夹具的按夹具的动力源分类动力源分类分为气动、液压、气液增分为气动、液压、气液增压、电动、电磁、真空、压、电动、电磁、真空、离心力、自夹紧夹具等离心力、自夹紧夹具等应有扩力机构与自锁性能，以应有扩力机构与自锁性能，以减轻劳动强度与确保安全生产减轻劳动强度与确保安全生产将工件压紧夹牢，并保证工将工件压紧夹牢，并保证工件在加工过程中位置不变件在加工过程中位置不变

7、用于确定工件在夹具用于确定工件在夹具中的位置并支承工件中的位置并支承工件用于确定夹具对机床主轴、用于确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相对位置工作台或导轨的相对位置定向键、操作件、分度装定向键、操作件、分度装置、靠模装置、上下料装置、靠模装置、上下料装置、平衡块等，以及标准置、平衡块等，以及标准化了的其它联接元器件化了的其它联接元器件用于保证工件加工表用于保证工件加工表面与刀具之间的位置面与刀具之间的位置夹具的基座和骨架，用来配夹具的基座和骨架，用来配置、安装各夹具元件及装置置、安装各夹具元件及装置能迅速而方便地装备新产品，以能迅速而方便地装备新产品，以缩短生产准备周期，降低生产成本缩短生产准

8、备周期，降低生产成本能装夹一组具有相似性特征的工件能装夹一组具有相似性特征的工件适用于精密加工的高精度机床夹具适用于精密加工的高精度机床夹具适用于现代化制造技术的新型机床夹具适用于现代化制造技术的新型机床夹具采用液压动力源的高效夹紧装置采用液压动力源的高效夹紧装置提高机床夹具的标准化程度提高机床夹具的标准化程度如精密分度、高精度自定心如精密分度、高精度自定心缩短加工的基本时间和辅缩短加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度率，减轻工人的劳动强度通过调整、组合等方式，以通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的变化适应工艺可变因素的变化按夹具零件及部件

9、的国家标准按夹具零件及部件的国家标准以及各类通用夹具、组合夹具以及各类通用夹具、组合夹具标准制造，有利于夹具的商品标准制造，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本周期，降低生产总成本返回返回机械制造技术基础机械制造技术基础第第8章章1. 自由度的概念自由度的概念所谓自由度，即空所谓自由度，即空间位置的不确定性间位置的不确定性一个位于空间自一个位于空间自由状态的物体，由状态的物体，对于空间直角坐对于空间直角坐标系来说，具有标系来说，具有六个自由度：六个自由度：三三个位移自由度个位移自由度和和三个旋转自由度三个旋转自由度工件的六个自由度工件的六个自

10、由度2. 六点定位原则六点定位原则实质实质就就是限制是限制自由度自由度工件的六个自由度如果都加以限制了，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被确定下来了工件在空间的位置就完全被确定下来了定位的定位的实质实质六点定六点定位原则位原则通常，一个支承点限制工件的一个自由度通常，一个支承点限制工件的一个自由度使用合理设置的六个支承点，与工件使用合理设置的六个支承点，与工件的定位基准相接触，以限制工件的六的定位基准相接触，以限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完个自由度，使工件在夹具中的位置完全被确定的方法，称为全被确定的方法，称为六点定位原则六点定位原则矩形工件定位矩形工件定

11、位圆形工件定位圆形工件定位说明说明定位支承点是由定位支承点是由定位元件抽象而来定位元件抽象而来夹具定位支承点与工件定夹具定位支承点与工件定位基准面始终保持接触，才位基准面始终保持接触，才能起到限制工件自由度作用能起到限制工件自由度作用分析定位支承点的作分析定位支承点的作用时，不考虑力的影响用时，不考虑力的影响3. 定位中的定位中的几种情况几种情况(1)完全完全定位定位不重复地限制不重复地限制了工件的六个了工件的六个自由度的定位自由度的定位(2)不完不完全定位全定位根据工件的加工要求，有时并不需要根据工件的加工要求，有时并不需要限制工件的全部自由度的定位方式限制工件的全部自由度的定位方式根据工件

12、的加工要求，应该限制根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位的自由度没有完全被限制的定位(4)过过定位定位夹具上两个或两个以上的定位元夹具上两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象件重复限制同一个自由度的现象(3)欠欠定位定位不完全不完全定位示例定位示例过定位及消过定位及消除方法示例除方法示例工件定位中的过定位问题工件定位中的过定位问题通常，自由度限制大于通常，自由度限制大于3，小于或等于，小于或等于6过定位的不良后果过定位的不良后果使接触点不稳定，增加了不同一性使接触点不稳定，增加了不同一性增加了夹紧变形增加了夹紧变形部分工件不能顺利与定位元件配合部分工件不能顺利与

13、定位元件配合消除或减少过定位干涉的方法消除或减少过定位干涉的方法改变定位元件结构，使定位元件重改变定位元件结构，使定位元件重复限制自由度的部分不起定位作用复限制自由度的部分不起定位作用提高工件定位基准之间以及定位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元件工作表面之间的位置精度只有提出合理的附加条件，只有提出合理的附加条件，才允许采用过定位才允许采用过定位(示例如前)4. 定位基准定位基准的基本概念的基本概念工件工件定位定位按照加工工艺要求，将工件置于按照加工工艺要求，将工件置于夹具中，使工件在夹紧前相对于夹具中，使工件在夹紧前相对于机床和刀具就占有一个预定的位机床和刀具就占有一

14、个预定的位置，或者是使同一批工件逐次放置，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置到夹具中时都能占据同一位置定位定位基准基准机械加工中用作定位的基准机械加工中用作定位的基准定位定位基面基面工件定位时，作为定位基准的点工件定位时，作为定位基准的点和线，往往由某些具体表面体现和线，往往由某些具体表面体现出来，这种表面称为出来，这种表面称为定位基面定位基面工件的定位基准工件的定位基准(1)主要定主要定位基准面位基准面设置三个支承点，限制了工件的三设置三个支承点，限制了工件的三个自由度的定位表面。个自由度的定位表面。要求：要求：支承支承面积大；三个支承点要对称配置面积大；三个支承点要对称

15、配置定位基准按自由度分类定位基准按自由度分类(2)导向定导向定位基准面位基准面设置二个支承点，限制了工件的二设置二个支承点，限制了工件的二个自由度的定位表面。个自由度的定位表面。要求：要求：应选应选狭长表面；支承点布置应尽可能远狭长表面；支承点布置应尽可能远(3)双导向定双导向定位基准面位基准面限制四个自由度限制四个自由度的圆柱定位面的圆柱定位面(4)双支承定双支承定位基准面位基准面限制二个移动自由度的圆柱定位面限制二个移动自由度的圆柱定位面(5)止推定止推定位基准面位基准面限制一个移动自由度的定位限制一个移动自由度的定位基准面。基准面。要求：要求：应选窄小且应选窄小且与切削力相对应的表面；其

16、与切削力相对应的表面；其支承方向应平行于导向方向支承方向应平行于导向方向(6)防转定防转定位基准面位基准面限制一个旋转自由度限制一个旋转自由度的定位表面。的定位表面。要求：要求：支承点的布置应距离支承点的布置应距离回转轴线尽可能的远回转轴线尽可能的远1. 对定位元件对定位元件的基本要求的基本要求限位基面应有足够的精度限位基面应有足够的精度限位基面应有较好的耐磨性限位基面应有较好的耐磨性支承零件应有足够的强度和刚度支承零件应有足够的强度和刚度定位零件应有较好的工艺性定位零件应有较好的工艺性定位元件应便于清除切屑定位元件应便于清除切屑2. 常用定位元件所常用定位元件所能限制的自由度能限制的自由度常

17、用定位元件可按工件典型定位基准面分类常用定位元件可按工件典型定位基准面分类用于平面用于平面定位的定位的用于外圆柱用于外圆柱面定位的面定位的用于孔用于孔定位的定位的常用定位元件所能限制的自由度见表常用定位元件所能限制的自由度见表8-13. 常用定位常用定位元件的选用元件的选用(1)工件以工件以平面定位平面定位以以面积较小的基准面积较小的基准平面定位选用支承钉平面定位选用支承钉以以面积较大、平面面积较大、平面度精度较高的基准平度精度较高的基准平面定位，选用支承板面定位，选用支承板以以毛坯面、阶梯平面毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承定位时，选用自位支承以以

18、毛坯面作为基准毛坯面作为基准平面时，调节时可按平面时，调节时可按定位面质量和面积大定位面质量和面积大小分别选用可调支承小分别选用可调支承当工件定位基准面当工件定位基准面需提高定位刚度、稳需提高定位刚度、稳定性和可靠性时，选定性和可靠性时，选用辅助支承辅助定位用辅助支承辅助定位支承钉支承钉支承板支承板可调支承可调支承辅助支承辅助支承提高工件的提高工件的刚度和稳定性刚度和稳定性自位支承自位支承可调支承可调支承辅助支承起辅助支承起预定位作用预定位作用辅助支承辅助支承类型类型(2)工件以外工件以外圆柱定位圆柱定位当工件对称度要求当工件对称度要求较高时，选用较高时，选用V形块形块当工件定位圆柱面精度较高

19、时，当工件定位圆柱面精度较高时，选用定位套或半圆形定位座选用定位套或半圆形定位座V形块形块半圆定位座半圆定位座(3)工件以工件以内孔定位内孔定位工件上定位内孔较工件上定位内孔较小时，常选定位销小时，常选定位销圆锥定位销圆锥定位销圆柱心轴圆柱心轴在套类、盘类零件的车削、磨削在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴和齿轮加工中，大都选用心轴机械制造技术基础机械制造技术基础第第8章章六点定位原则解决了限定工件自六点定位原则解决了限定工件自由度的问题，即解决了工件在夹由度的问题，即解决了工件在夹具中位置具中位置“定与不定定与不定”的问题的问题 由于一批工件逐个在夹具中定位时，各由于一批工

20、件逐个在夹具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，即存个工件所占据的位置不完全一致，即存在工件位置定得在工件位置定得“准与不准准与不准”的问题的问题 只与工件定位有关的误差称为只与工件定位有关的误差称为定位误差定位误差，用，用D表示表示 一般限定定位误差不超过工件加工一般限定定位误差不超过工件加工公差公差T的的1/51/3，即，即D(1/51/3)T 定位基准发生位移定位基准发生位移产生定位误差产生定位误差由于定位副的制造误差或定位副配合间隙所由于定位副的制造误差或定位副配合间隙所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为变动量，称为基准位移误

21、差基准位移误差，用，用Y表示表示基准位移误差基准位移误差的方向是任意的。减的方向是任意的。减小定位配合间隙，即可减小基准位小定位配合间隙，即可减小基准位移误差移误差Y的值，以提高定位精度的值，以提高定位精度 1. 基准位移误差基准位移误差基准位移产生的定位误差基准位移产生的定位误差2. 基准不重合误差基准不重合误差定位基准与工序基准定位基准与工序基准不重合产生定位误差不重合产生定位误差由于工序基准与定位基准不重合所导致的由于工序基准与定位基准不重合所导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为动量，称为基准不重合误差基准不重合误差，用，用B表示表示基

22、准不重合产生定位误差基准不重合产生定位误差尺寸定位误差尺寸定位误差D=Y+B计算计算定位误差定位误差时，可以分别求出时，可以分别求出基准位移基准位移误差误差和和基准不重合误差基准不重合误差，再求出它们在加，再求出它们在加工尺寸方向上的矢量和；也可以按最不利工尺寸方向上的矢量和；也可以按最不利情况，确定工序基准的两个极限位置，根情况，确定工序基准的两个极限位置，根据几何关系求出这两个极限位置的距离，据几何关系求出这两个极限位置的距离，将其投影到加工方向上，求出将其投影到加工方向上，求出定位误差定位误差例例8-1：用单角度用单角度铣刀铣削斜面，铣刀铣削斜面，求加工尺寸为求加工尺寸为390.04mm

23、的的定位误差定位误差(1)B = 0、Y0时，产生时，产生定位误差定位误差的原因的原因是是基准位移误差基准位移误差，只要，只要计算出计算出Y即可即可 求得：求得：D=Y=0.028mm例例8-2：如图，以如图，以B面定位，铣工件上台阶面面定位，铣工件上台阶面C，求保，求保证尺寸证尺寸200.015mm的定位误差。的定位误差。(2)B0、Y=0时，产生时，产生定位误差定位误差的原因是的原因是基准不重合误差基准不重合误差B，只要，只要计算出计算出B即可即可 求得：求得：方案方案a： D=B=0.28mm方案方案b： D=0 例例8-3：如图，如图，B0，Y0时的定位误差。时的定位误差。定位误差定位

24、误差为为两项误差之和：两项误差之和：D=B+Y (3)B0、Y0时，造成时，造成定位误差定位误差的原因是的原因是相互独立的因素相互独立的因素时，应将时，应将两项误差相加两项误差相加 常见的组合方式有：常见的组合方式有：一个孔及其端面一个孔及其端面一根轴及其端面一根轴及其端面最为常用的是，最为常用的是，一个平面及其上一个平面及其上的两个圆孔，即所谓的的两个圆孔，即所谓的“一面两孔一面两孔”“一面两孔一面两孔”定位的特点定位的特点生产中最常见的生产中最常见的“一面两孔一面两孔”定位定位容易实现基准统一容易实现基准统一位置精度高位置精度高存在过定位现象存在过定位现象(支承平面限制三个自支承平面限制三

25、个自由度，每根短销限制两个自由度由度，每根短销限制两个自由度)。通通常采用一圆柱销、一菱形销和一支承板常采用一圆柱销、一菱形销和一支承板的定位方式，以消除过定位现象的定位方式，以消除过定位现象1. 两圆柱两圆柱销一支销一支承板定承板定位方式位方式(出现了出现了过定位过定位)销、孔安装时，必须有一定的间隙，此时销、孔安装时，必须有一定的间隙，此时dmax=Dmin Xmin两圆柱销两圆柱销定位时工定位时工件顺利装件顺利装卸的条件卸的条件(缩小定位缩小定位销增大了销增大了转动误差转动误差)第二定位销第二定位销装入的条件装入的条件当孔径、销径为：当孔径、销径为：D1min、D2min、d1max、d

26、2max 孔间距最小、销间距最大：孔间距最小、销间距最大：(L LD)、 (L+ Ld)第一销孔中心到第二孔径的最大距离为：第一销孔中心到第二孔径的最大距离为：L LD+ D2min/2= L + Ld+ d2max/2 + X2min/2 即：即：d2max= D2min 2 ( LD+ Ld + X2min/2)当孔径、销径为：当孔径、销径为：D1min、D2min、d1max、d2max 孔间距最大、销间距最小：孔间距最大、销间距最小：(L+ LD)、 (L Ld)第一销孔中心到第二孔径的最小距离为：第一销孔中心到第二孔径的最小距离为：L + LD D2min/2= L Ld d2max

27、/2 X2min/2 即：即：d2max= D2min 2 ( LD+ Ld + X2min/2)由此可知，只要将定位销的直径缩小到由此可知，只要将定位销的直径缩小到 d2max= D2min 2( LD+ Ld+ X2min/2) 即可即可实际定位时上述两种极限情况的机会是很少的，实际定位时上述两种极限情况的机会是很少的，因此通常第二定位销孔不预留间隙，即因此通常第二定位销孔不预留间隙，即X2min=0此外，第一定位销、孔的最小配此外，第一定位销、孔的最小配合间隙起补偿中心距偏差的作用合间隙起补偿中心距偏差的作用于是得到：于是得到： d2max= D2min 2( LD+ Ld X1min/

28、2) 或：或：X2min= 2( LD+ Ld X1min/2)2. 一圆柱一圆柱销一削边销一削边销及一支销及一支承板的承板的定位方式定位方式(不增大转不增大转动误差动误差)削边削边销的销的形成形成为了保证销的强为了保证销的强度，通常使用菱度，通常使用菱形销形销(A型削边销型削边销)图图a用于直径用于直径很小时很小时图图b用于直径用于直径为为350mm时时图图c用于大于用于大于50mm时时削边销尺削边销尺寸的确定寸的确定削边销已削边销已经标准化经标准化 (参见表参见表8-2)定位误差分析定位误差分析基准位移误差：基准位移误差：为第为第一定位销、孔的最大一定位销、孔的最大配合间隙配合间隙 Y =

29、 D1+ d1+ X1min转角误差：转角误差：或或LXXtgdDdD2min222min1111+=LXXtg2max2max11+=3. 设计示例设计示例5个设计步个设计步骤骤实例实例参见参见教材举例教材举例机械制造技术基础机械制造技术基础第第8章章工件定位后将其工件定位后将其固定固定，使其，使其在切削加工过程中，受到切在切削加工过程中，受到切削力、离心力、惯性力等的削力、离心力、惯性力等的作用，仍能保持其定位位置作用，仍能保持其定位位置不变的装置，称为不变的装置，称为夹紧装置夹紧装置1. 夹紧装置的组成夹紧装置的组成(1)动力动力源装置源装置产生夹紧作用力的装置产生夹紧作用力的装置(2)

30、传力传力机构机构传递力的机构，其作用是改变作用传递力的机构，其作用是改变作用力的方向和大小；并使之具有一定力的方向和大小；并使之具有一定的自锁性能，以保证工件可靠夹紧的自锁性能，以保证工件可靠夹紧(3)夹紧夹紧元件元件直接与工件相接触完直接与工件相接触完成夹紧作用的元件成夹紧作用的元件夹紧夹紧装置装置的的组成组成设计设计夹具夹具应考应考虑的虑的问题问题夹紧力夹紧力传力方式传力方式夹紧机构夹紧机构大小、方向、作用点大小、方向、作用点手动、液力、电力等手动、液力、电力等增力、快速、机动等增力、快速、机动等2. 夹紧装置的设计原则夹紧装置的设计原则(1)工件不工件不移动原则移动原则夹紧过程中和实现后

31、，应不改变夹紧过程中和实现后，应不改变工件定位以后所占据的正确位置工件定位以后所占据的正确位置(2)工件不工件不变形原则变形原则夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧力的大小要适当，既要保证可靠夹紧，又应使工件不因夹紧可靠夹紧，又应使工件不因夹紧作用产生加工精度不允许的变形作用产生加工精度不允许的变形(3)工件不工件不振动原则振动原则对刚性差的工件，或进行对刚性差的工件，或进行断续切削时，提高支承零断续切削时，提高支承零件和夹紧零件的刚性，避件和夹紧零件的刚性，避免工件和夹紧系统的振动免工件和夹紧系统的振动(4)安全可安全可靠原则靠原则夹紧传力机构应有足够的夹紧传力机构应有足够的夹紧行程夹紧行程，手

32、动具有，手动具有锁止锁止功能功能，操作方便、安全，操作方便、安全，劳动强度低，生产效率高劳动强度低，生产效率高(5)经济实经济实用原则用原则夹紧装置的自动化和复杂夹紧装置的自动化和复杂程度与生产纲领相适应，程度与生产纲领相适应，有良好的工艺性和经济性有良好的工艺性和经济性应指向各定位元件，在工件应指向各定位元件，在工件刚度最大方向上将工件夹紧刚度最大方向上将工件夹紧有助于定位稳定，尽可能垂直于主定有助于定位稳定，尽可能垂直于主定位基准，不破坏其准确性和可靠性位基准，不破坏其准确性和可靠性应使夹紧力尽可能小，应考虑接应使夹紧力尽可能小，应考虑接触面积的影响，使工件变形尽可能触面积的影响，使工件变

33、形尽可能小，减轻劳动强度、提高生产效率小，减轻劳动强度、提高生产效率夹紧力应指向主要定位基面夹紧力应指向主要定位基面夹紧力方向与夹紧力大小的关系夹紧力方向与夹紧力大小的关系夹紧力作用点是夹紧力作用点是指夹紧元件与工件相接触的一小块面积指夹紧元件与工件相接触的一小块面积应落在支承元件上或几个支承元件所形成应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内，夹紧力尽可能作用在支承点上的支承面内，夹紧力尽可能作用在支承点上夹紧力作用点应选在工件刚性较好的部位夹紧力作用点应选在工件刚性较好的部位应尽可能靠近被加工表面，减少切削力翻应尽可能靠近被加工表面，减少切削力翻转力矩和振动的影响，提高稳定性和可靠性转

34、力矩和振动的影响，提高稳定性和可靠性夹紧力夹紧力作用点作用点应在支应在支承面内承面内夹紧力夹紧力作用点作用点应在刚性应在刚性较好部位较好部位夹紧力夹紧力作用点作用点应靠近应靠近加工表面加工表面夹紧力的大小要适当，以防止加工时工件松动夹紧力的大小要适当，以防止加工时工件松动使工件受压变形小，刚性差的工件应均匀加压使工件受压变形小，刚性差的工件应均匀加压机动夹紧时应计算夹紧力的大小，但综合机动夹紧时应计算夹紧力的大小，但综合因素太多，多以理论夹紧力乘安全系数因素太多，多以理论夹紧力乘安全系数 K 粗加工取粗加工取 K=2.53 精加工取精加工取 K=1.52夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题，必

35、须考夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题，必须考虑工件的结构特点、加工工艺方法、定位元件的结虑工件的结构特点、加工工艺方法、定位元件的结构和布置等多种因素，构和布置等多种因素，常用经验估算和实验法确定常用经验估算和实验法确定 (1) 增加辅助支承和辅助夹紧点增加辅助支承和辅助夹紧点高支座镗孔高支座镗孔辅助夹紧辅助夹紧(2) 分散着力点分散着力点分散着力点分散着力点薄壁套的薄壁套的夹紧变形及改善夹紧变形及改善(3) 增加压紧件接触面积增加压紧件接触面积(4) 利用对称变形利用对称变形采用浮动压块采用浮动压块和垫环减少和垫环减少工件夹紧变形工件夹紧变形对极薄特形工件，可采用对极薄特形工件，可采用冻

36、结式夹具：冻结式夹具：将将工件定位于一随行的型腔里，然后浇灌工件定位于一随行的型腔里，然后浇灌低低熔点合金熔点合金，待其固结后一起加工；加工完，待其固结后一起加工；加工完成后，再加热熔解取出工件成后，再加热熔解取出工件(低熔点合金的低熔点合金的浇灌及熔解分离，都是在生产线上进行的浇灌及熔解分离，都是在生产线上进行的)(5) 其他措施其他措施1. 斜楔夹斜楔夹紧机构紧机构工作工作原理原理利用楔块的斜面将楔块利用楔块的斜面将楔块的推力转变为夹紧力夹的推力转变为夹紧力夹紧工件，具有自锁功能紧工件，具有自锁功能夹紧力夹紧力的大小的大小夹持夹持原则原则楔块夹紧工件后应能自锁，楔块夹紧工件后应能自锁，自锁

37、条件为：自锁条件为：1 +2一般钢铁的摩擦系数为一般钢铁的摩擦系数为0.10.15，取取摩擦角摩擦角1 =2 = 57，故故楔块斜角楔块斜角1014具有动力源的夹具具有动力源的夹具角可取大些角可取大些为了自锁安全可靠，常取为了自锁安全可靠，常取= 57斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构夹持特点夹持特点结构简单，有增力作用。结构简单，有增力作用。 一般一般扩力比扩力比 Q/F3楔块夹紧行程小，增大行程会减小楔块夹紧行程小，增大行程会减小楔块摩擦斜角，使之自锁性能变差楔块摩擦斜角，使之自锁性能变差操作不便，夹紧和松开均需敲击操作不便，夹紧和松开均需敲击楔块材料：通常用楔块材料：通常用20钢渗碳，钢渗碳，表面

38、淬硬表面淬硬 5862HRC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. 螺旋夹螺旋夹紧机构紧机构工作原理工作原理类似楔块类似楔块夹紧力的大小夹紧力的大小类似楔块类似楔块夹持特点夹持特点结构简单，增力大结构简单，增力大夹紧可靠，能保证自锁夹紧可靠，能保证自锁夹紧动作慢，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旋夹紧的构造螺钉、压块、手柄等螺钉、压块、手柄等3. 偏心夹偏心夹紧机构紧机构工作工作原理原理利用转动中心与几何利用转动中心与几何中心偏移的圆盘中心偏移的圆盘(凸轮凸轮)或凸轮轴作夹紧元件或凸轮轴作夹紧元件自锁条件自锁条件凸轮直径与偏心距之比：凸轮直径与偏心

39、距之比：D/e 1420结构简单，制造方便结构简单，制造方便夹紧迅速，操作灵活夹紧迅速，操作灵活行程小，增力小，自锁能力差行程小，增力小，自锁能力差适合夹紧力小、振动小的场合适合夹紧力小、振动小的场合夹夹持持特特点点设计设计计算计算偏心距取偏心距取2e + （：工件尺寸公差；：工件尺寸公差；：装卸工件预留间隙：装卸工件预留间隙）偏心轮直径取偏心轮直径取D=14e20e手柄长取手柄长取L=(22.5)D最小夹紧行程最小夹紧行程Smin=+ 偏心轮材料：偏心轮材料：20钢或钢或20Cr；表面渗碳淬火表面渗碳淬火5560HRC，磨光、发蓝磨光、发蓝单臂铰链夹紧机构单臂铰链夹紧机构双臂单作用以及双臂单

40、作用以及双臂双作用两种双臂双作用两种形式铰链夹紧机构形式铰链夹紧机构4. 铰链夹铰链夹紧机构紧机构属于增力夹属于增力夹紧机构，机紧机构，机构简单，增构简单，增力的倍数大力的倍数大5. 定心夹定心夹紧机构紧机构工件定位时，将工件的工件定位时，将工件的定心定位定心定位和和夹紧元件与夹紧元件与动作动作结合在一起，这种结合在一起，这种机构称为机构称为定心夹紧机构定心夹紧机构定心夹紧机构的特点定心夹紧机构的特点定位和夹紧是同一元件定位和夹紧是同一元件元件间有精确的联系元件间有精确的联系能同时等距离地移向或退离工件能同时等距离地移向或退离工件能将工件定位基准的误差对称地分布能将工件定位基准的误差对称地分布

41、螺旋式、螺旋式、偏心式、偏心式、斜面斜面(锥面锥面)定心夹紧机构定心夹紧机构弹簧夹头的结构弹簧夹头的结构自动定心自动定心卡盘卡盘齿轮齿条齿轮齿条定心定心夹紧机构夹紧机构鼓膜夹具鼓膜夹具液性塑料定心夹具液性塑料定心夹具有时需要同时有几个点有时需要同时有几个点对工件进行夹紧对工件进行夹紧有时需要同时夹紧几个工件有时需要同时夹紧几个工件有时除夹紧动作外，还需有时除夹紧动作外，还需要松开或固紧辅助支承要松开或固紧辅助支承为了提高效率，为了提高效率，减少装夹时间，减少装夹时间，可采用联动机构可采用联动机构浮动浮动压头压头6. 联动夹联动夹紧机构紧机构浮动夹紧机构浮动夹紧机构(四点双向浮动、四点双向浮动、

42、平行式多点夹紧、多点浮动平行式多点夹紧、多点浮动)夹紧与移动压板联动夹紧与移动压板联动夹紧与锁紧辅助支承联动夹紧与锁紧辅助支承联动先定位后夹紧联动机构先定位后夹紧联动机构浮动机构浮动机构设计多位夹紧机构应注意的问题设计多位夹紧机构应注意的问题夹紧元件必须为浮动、可调节的联动零夹紧元件必须为浮动、可调节的联动零件，以保证同时均匀夹紧和同时松开件，以保证同时均匀夹紧和同时松开夹紧力方向应与定位方夹紧力方向应与定位方式和加工方法相适应式和加工方法相适应应保证每一个工件都有足够的夹紧力应保证每一个工件都有足够的夹紧力夹紧元件和传力零件应有足夹紧元件和传力零件应有足够的刚性，保证传力均匀够的刚性，保证传

43、力均匀多位夹多位夹紧机构紧机构的合理的合理设计设计用液性用液性塑料自塑料自动调节动调节夹紧力夹紧力夹紧机构夹紧机构是指能实现以一是指能实现以一定的夹紧力夹紧工件选定定的夹紧力夹紧工件选定夹紧点的功能的夹紧点的功能的完整结构完整结构主要包括与工件相接触的主要包括与工件相接触的压板、支承件和施力机构压板、支承件和施力机构可用球面可用球面垫圈、球垫圈、球面支承以面支承以及间隙联及间隙联接销实现接销实现双件双件联动联动机构机构可实现相互可实现相互垂直作用力的垂直作用力的联动机构联动机构可实现几可实现几个方向的个方向的夹紧力同夹紧力同时作用或时作用或 顺序作用顺序作用顺序作用的顺序作用的联动机构联动机构

44、杠杆机构的常见情况杠杆机构的常见情况几种斜面增力机构几种斜面增力机构常用的有螺旋、杠常用的有螺旋、杠杆、斜面、铰链及杆、斜面、铰链及其组合等增力机构其组合等增力机构铰链杠杆增力机构铰链杠杆增力机构当去掉动力源的作用之后，当去掉动力源的作用之后，仍能保持对工件的夹紧状态，仍能保持对工件的夹紧状态，称为夹紧机构的称为夹紧机构的自锁自锁常用的自锁机构有螺旋、斜面及偏心机构等常用的自锁机构有螺旋、斜面及偏心机构等夹具的动力源有手动、气动、液压、电夹具的动力源有手动、气动、液压、电动、电磁、弹力、离心力、真空吸力等动、电磁、弹力、离心力、真空吸力等选择动力源时通常应遵循两条原则：选择动力源时通常应遵循两

45、条原则：(1)经济合理经济合理(2)与夹紧机构相适应与夹紧机构相适应1. 手动手动动力源动力源选用手动动力源的夹紧系统一定要具有选用手动动力源的夹紧系统一定要具有可靠的自锁性能以及较小的原始作用力可靠的自锁性能以及较小的原始作用力多用于螺栓螺母施力机构和多用于螺栓螺母施力机构和偏心施力机构的夹紧系统偏心施力机构的夹紧系统设计时应选用较大的裕度系数设计时应选用较大的裕度系数气动气动夹紧夹紧装置装置传动的传动的组成组成2. 气动气动动力源动力源包括三个部分：第一部分为包括三个部分：第一部分为气源，第二部分为控制部分，气源，第二部分为控制部分，第三部分为执行部分第三部分为执行部分3. 液压液压动力源

46、动力源液压夹紧是利用液压油为工液压夹紧是利用液压油为工作介质来传力的一种装置作介质来传力的一种装置液压夹紧的传动系统液压夹紧的传动系统与普通气动系统类似与普通气动系统类似它与气动夹紧相比较，具有夹它与气动夹紧相比较，具有夹紧力稳定、吸收振动能力强等紧力稳定、吸收振动能力强等优点，但结构比较复杂、制造优点，但结构比较复杂、制造成本高，因此适用于大量生产成本高，因此适用于大量生产4. 气气-液组液组合动力源合动力源气气- -液组合夹紧的动力源为压液组合夹紧的动力源为压缩空气，要使用特殊的气缩空气，要使用特殊的气- -液液增压器，比气动夹紧装置复杂增压器，比气动夹紧装置复杂其工作原理如图所示其工作原

47、理如图所示气气- -液液组合组合夹紧夹紧工作工作原理原理5. 电动电动电磁电磁动力源动力源电动扳手和电磁吸盘电动扳手和电磁吸盘都属于硬特性动力源都属于硬特性动力源在流水作业线采用电动扳在流水作业线采用电动扳手代替手动，可提高生产手代替手动，可提高生产效率、也可减轻劳动强度效率、也可减轻劳动强度电磁吸盘主要用于要求夹电磁吸盘主要用于要求夹紧力稳定的精加工夹具中紧力稳定的精加工夹具中返回返回机械制造技术基础机械制造技术基础第第8章章安装在车床安装在车床主轴上的夹具主轴上的夹具安装在安装在滑板或床身上滑板或床身上的夹具的夹具各种卡盘、顶尖、心轴各种卡盘、顶尖、心轴或其它专用夹具或其它专用夹具夹具随机

48、床主轴一起旋夹具随机床主轴一起旋转，刀具作进给运动转，刀具作进给运动用于某些形状不规则和尺寸较用于某些形状不规则和尺寸较大的工件，刀具安装在主轴上大的工件，刀具安装在主轴上作旋转运动，夹具作进给运动作旋转运动，夹具作进给运动常用于加工壳体、支座、接常用于加工壳体、支座、接头等零件的圆柱面及端面头等零件的圆柱面及端面车气门杆的角铁式夹具车气门杆的角铁式夹具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工件均为回转体，夹具随机床主轴一工件均为回转体，夹具随机床主轴一起旋转，因此要求夹具结构紧凑、轮起旋转，因此要求夹具结构紧凑

49、、轮廓尺寸尽可能小、重量尽可能靠近回廓尺寸尽可能小、重量尽可能靠近回转轴线，以减少惯性力和回转力矩转轴线，以减少惯性力和回转力矩转速高，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与机床的联接视具体情况而定，通常是夹具与机床的联接视具体情况而定，通常是夹具的定位基准，有较准确的圆柱孔或圆锥孔的定位基准，有较准确的圆柱孔或圆锥孔夹具带动工件旋转，不允许夹具带动工件旋转，不允许工件相对主轴位移工件相对主轴位移为使夹具使用安全，应尽可能避免带有为使夹具使用安全，应尽

50、可能避免带有尖角或凸出部分，必要时要加防护罩尖角或凸出部分，必要时要加防护罩工件安装在夹具上随同机工件安装在夹具上随同机床工作台一起作送进运动床工作台一起作送进运动铣削为断续切削，冲击、铣削为断续切削，冲击、振动大，夹紧力要求较大振动大，夹紧力要求较大铣削加工效率高，工件安装铣削加工效率高，工件安装应迅速，要有快速对刀元件应迅速，要有快速对刀元件夹具要有足够的夹具要有足够的刚度和强度，本刚度和强度，本体应牢固地固定体应牢固地固定在机床工作台上在机床工作台上适用于铣床、平面磨床适用于铣床、平面磨床按使用范围分按使用范围分按工件运动特点分按工件运动特点分还可按自动化程度、夹紧动力源、装夹工件数量分

51、还可按自动化程度、夹紧动力源、装夹工件数量分通用铣夹具、专用铣夹具、通用铣夹具、专用铣夹具、组合铣夹具组合铣夹具直线进给夹具、圆周进给直线进给夹具、圆周进给夹具、沿曲线进给夹具夹具、沿曲线进给夹具主要有平口台虎钳，主要用于装夹长主要有平口台虎钳，主要用于装夹长方形工件，也可用于装夹圆柱形工件方形工件，也可用于装夹圆柱形工件铣削键槽用的铣削键槽用的简易专用夹具简易专用夹具主要由夹具体、主要由夹具体、定位板、夹紧定位板、夹紧机构、对刀块、机构、对刀块、定向键等组成定向键等组成加工壳加工壳体的铣体的铣床夹具床夹具铣床夹具铣床夹具的安装的安装主要依靠定向键和百分表主要依靠定向键和百分表校正来提高安装精

52、度校正来提高安装精度定位键的结构尺寸已标准化，应定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的按铣床工作台的 T 形槽尺寸选定，形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台它和夹具底座以及工作台 T形槽形槽的配合为的配合为 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定位键定位键及其连接及其连接铣床耳座铣床耳座对刀对刀装置装置铣床夹具铣床夹具的对刀装置的对刀装置由对刀块、由对刀块、（平、圆）（平、圆）塞尺等组成塞尺等组成标准对标准对刀塞尺刀塞尺铣床夹具铣床夹具的夹具体的夹具体应有足够强度和刚度，应应有足够强度和刚度，应尽可能降低夹具的重心，尽可能降低夹具的重心，工件待加工表面应尽

53、可能工件待加工表面应尽可能靠近工作台，夹具体高宽靠近工作台，夹具体高宽比以比以H/B11.25为宜为宜钻床夹具的种类繁多，根据钻床夹具的种类繁多，根据被加工孔的分布情况和钻模被加工孔的分布情况和钻模板的特点，一般分为固定式、板的特点，一般分为固定式、回转式、移动式、翻转式、回转式、移动式、翻转式、复盖式和滑柱式等几种类型复盖式和滑柱式等几种类型钻床夹具钻床夹具的分类的分类钻床夹具的设计主要钻床夹具的设计主要考虑钻套的设计考虑钻套的设计钻床夹具的钻床夹具的设计特点设计特点钻套是用来引导钻头、扩孔钻、钻套是用来引导钻头、扩孔钻、铰刀等孔加工刀具，加强刀具铰刀等孔加工刀具，加强刀具刚度，并保证所加工

54、的孔和工刚度，并保证所加工的孔和工件其它表面有准确的相对位置件其它表面有准确的相对位置钻套按结构和使用特点可分为以下四类钻套按结构和使用特点可分为以下四类固定钻套固定钻套 可换钻套可换钻套快换钻套快换钻套 特殊钻套特殊钻套标准标准钻套钻套固定固定可换可换快换快换特殊钻套特殊钻套镗床夹具通常称为镗模，属精密夹具镗床夹具通常称为镗模，属精密夹具镗模依靠专门的引导元件镗模依靠专门的引导元件镗套来引导镗镗套来引导镗杆，从而保证所镗孔具有很高的位置精度杆，从而保证所镗孔具有很高的位置精度主要用于加工箱体类零件上的精密孔系主要用于加工箱体类零件上的精密孔系镗模由定位元件、夹紧装置、镗模由定位元件、夹紧装置

55、、引导元件、夹具体四部分组成引导元件、夹具体四部分组成镗孔的精度可不受机床精度的影响镗孔的精度可不受机床精度的影响加工磨床尾座加工磨床尾座的镗套的镗套镗套：其结构对于孔的几何形状、尺镗套：其结构对于孔的几何形状、尺寸精度及表面粗糙度影响很大，其结寸精度及表面粗糙度影响很大，其结构决定了镗套位置的准确度和稳定性构决定了镗套位置的准确度和稳定性分为固定式镗套分为固定式镗套（和钻套类似）（和钻套类似）和回转式镗套和回转式镗套（随镗杆转动）（随镗杆转动）数控机床数控机床夹具的特点夹具的特点应有较高的精度应有较高的精度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夹紧应牢固可靠、操作方便夹紧应牢固

56、可靠、操作方便设计数控机床夹具时，应按坐标图上规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的起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始点，确定夹具坐标原点的位置高效化、柔性化和高精度高效化、柔性化和高精度液压三液压三爪自定爪自定心卡盘心卡盘防止防止刀具与刀具与夹具元夹具元件相碰件相碰对数控铣床对数控铣床夹具的基本要求夹具的基本要求夹具应能保证在机床上实夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系保持一定的坐标尺寸联系夹紧机构元件与加工面之间应保持一定夹紧机构元件

57、与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，从防止夹具与铣床主轴套筒或低则低，从防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刀具在加工过程中发生碰撞刀套、刀具在加工过程中发生碰撞夹具的刚性与稳定性要好夹具的刚性与稳定性要好数控铣床数控铣床常用夹具常用夹具专用铣削夹具专用铣削夹具组合夹具组合夹具气动或液压夹具气动或液压夹具多工位夹具多工位夹具真空夹具真空夹具真空夹具真空夹具设计数控钻床夹具设计数控钻床夹具应注意的问题应注意的问题优先选用组合夹具优先选用组合夹具单件加工应尽量减少装卸夹压时单件加工应尽量减少装卸夹压时间；中小型零件可考虑在工作台间；中小型零件

58、可考虑在工作台面上同时装夹几个零件进行加工面上同时装夹几个零件进行加工避免干涉避免干涉尽量减少夹压变形，合尽量减少夹压变形，合理选择定位点及夹紧点理选择定位点及夹紧点可在夹具上设置对刀点可在夹具上设置对刀点根据加工中心机床特点和加工需要，根据加工中心机床特点和加工需要，目前常用的夹具结构类型有专用夹具、目前常用的夹具结构类型有专用夹具、组合夹具、可调整夹具和成组夹具组合夹具、可调整夹具和成组夹具在加工中心上，夹具的任务不仅是夹在加工中心上，夹具的任务不仅是夹紧工件，而且还要以各个方向的定位紧工件，而且还要以各个方向的定位面为参考基准，确定工件编程的零点面为参考基准，确定工件编程的零点机械制造基

59、础机械制造基础第第8章章组合夹具是一种标准化、系列化程度很高的柔性化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的具有不同几何形状、夹具。它由一套预先制造好的具有不同几何形状、不同尺寸的高精度元件与合件组成，使用时按照工不同尺寸的高精度元件与合件组成，使用时按照工件的加工要求，采用组合的方式组装成所需的夹具。件的加工要求，采用组合的方式组装成所需的夹具。T形槽系组合夹具系列形槽系组合夹具系列 其组成元件按其功用可分为八类：其组成元件按其功用可分为八类： 基础件基础件 支承件支承件 定位件定位件 导向件导向件 夹紧件夹紧件 紧固件紧固件 其它件其它件 合件合件T形槽系形槽

60、系组合夹具组合夹具的元件的元件盘形零件盘形零件钻径向钻径向分度孔的分度孔的T形槽系形槽系组合夹具组合夹具KD型型孔系孔系组合组合夹具夹具孔系组合夹具系列孔系组合夹具系列孔系组合夹具元件的连接用两孔系组合夹具元件的连接用两个圆柱销定位，一个螺钉紧固个圆柱销定位，一个螺钉紧固模块化夹具是一种柔性化的夹具，模块化夹具是一种柔性化的夹具，通常由基础件和其它模块元件组成通常由基础件和其它模块元件组成模块化是指将同一功能的单元，设计成具模块化是指将同一功能的单元，设计成具有不同用途或性能的、且可以相互交换使有不同用途或性能的、且可以相互交换使用的模块，以满足加工需要的一种方法用的模块，以满足加工需要的一种