合工大机械制造基础第3章机床夹具原理及设计

1、第3章 机床夹具原理与设计第1节 机床夹具概述第2节 工件在夹具中的定位第3节 定位误差分析第4节 工件在夹具中的夹紧第5节 典型机床夹具第6节 机床夹具设计方法第1节 机床夹具概述 机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置刀具）的一种装置 作用：将工件作用：将工件，使工件获得相对于机，使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地床和刀具的正确位置，并把工件可靠地 第1节 机床夹具概述 第1节 机床夹具概述 第1节 机床夹具概述 第1节 机床夹具概述 第1节 机床夹具概述 第1节 机床夹具概述：工序图中，确定加工面位置的基准：工序图中，确

2、定加工面位置的基准：使工件在机床或夹具上占有正确位置所：使工件在机床或夹具上占有正确位置所使用的基准使用的基准：测量加工面使用的基准：测量加工面使用的基准：确定零件在部件或机器中位置的基准：确定零件在部件或机器中位置的基准l 定位基准：定位基准：D D和和d d的定位基准的定位基准为中心线（为中心线（E E面体现）、面体现）、 第1节 机床夹具概述第第2 2节节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 支承点支承点1，2，3要求：三点尽量分散，要求：三点尽量分散，A面选工面选工件上的大面件上的大面限制自由度限制自由度 支承点支承点4，5要求：两点尽量分开，要求：两点尽量分开，B面选工件面选工件上

3、窄长面上窄长面限制自由度限制自由度 支承点支承点6要求：应选工件刚要求：应选工件刚性较大面性较大面 限限 第2节 工件在夹具中的定位加工加工面面加工加工要求要求工序工序基准基准限制自由度限制自由度定位基准定位基准支承点支承点 MHM/NN N3个个 第2节 工件在夹具中的定位 例例2 在长方在长方形的棱形体形的棱形体上铣一通槽上铣一通槽加工加工面面加工加工要求要求工序工序基准基准限自由度限自由度定位定位基准基准支承点支承点CaB面面 B面面DhA 面面 A面面EbD/AA面面C/BB面面2个个3个个 第2节 工件在夹具中的定位加工面加工面加工要求加工要求限制自由度限制自由度定位基准定位基准DL

4、 X移动移动 O1O1O2O2A A面面O2O2OO B面面 例例3 在杆状零在杆状零件上钻孔件上钻孔 第2节 工件在夹具中的定位1） 定位支承点与工件定位基准面必须始终保持紧贴定位支承点与工件定位基准面必须始终保持紧贴2） 一个定位支承点只能限制工件一个自由度（支承一个定位支承点只能限制工件一个自由度（支承点数不应超过六个）点数不应超过六个）3） 工件应限制几个自由度，由工件加工条件确定工件应限制几个自由度，由工件加工条件确定4 4） 工件的六个自由度被完全限制的定位称工件的六个自由度被完全限制的定位称完全定位完全定位 第2节 工件在夹具中的定位定位是使工件占有定位是使工件占有一个正确的位置

5、，一个正确的位置，夹紧是使工件保持夹紧是使工件保持这个正确位置不变这个正确位置不变 第2节 工件在夹具中的定位 第2节 工件在夹具中的定位三、定位注意问题限限制自由度数少于制自由度数少于加工要求限制的加工要求限制的自由度数自由度数 第2节 工件在夹具中的定位 第2节 工件在夹具中的定位 第2节 工件在夹具中的定位 平面平面 圆销圆销 削边销削边销 心轴心轴 浮动支承浮动支承 第2节 工件在夹具中的定位思考：思考：1 凡是未超过六个定位支承点，就不会出现过凡是未超过六个定位支承点，就不会出现过定位？定位？2 凡是超过六个定位支承点一定是过定位？凡是超过六个定位支承点一定是过定位？ 第2节 工件在

6、夹具中的定位 支承钉（限支承钉（限1 1个）、支承板（限个）、支承板（限2 2个）个）多用于毛面定位，每批调整一次，以多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批毛坯误差补偿各批毛坯误差 第2节 工件在夹具中的定位 第2节 工件在夹具中的定位支承本身可随工件定位基支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应，一般只限制一个自由度，即准面的变化而自动适应，一般只限制一个自由度，即一点定位。一点定位。 第2节 工件在夹具中的定位在工件定位后才参与支承的元件，不限在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度，制自由度， 主要用于提高工件的刚度和定位稳定性主要用于提高工件的刚度和定位稳定性 第2节 工件在夹具

7、中的定位分固定式和可换式，圆柱销、菱形销分固定式和可换式，圆柱销、菱形销和圆锥销（和圆锥销（ 常用于工件孔端的定位）常用于工件孔端的定位） 第2节 工件在夹具中的定位 第2节 工件在夹具中的定位 第2节 工件在夹具中的定位 第2节 工件在夹具中的定位 第2节 工件在夹具中的定位 1 1）定位套筒）定位套筒 2 2）V V形块定位形块定位 结构尺寸已标准化，斜面夹角有结构尺寸已标准化，斜面夹角有60609090120120 第2节 工件在夹具中的定位4 4）外圆定心夹紧）外圆定心夹紧 三爪卡盘、双三爪卡盘、双V V形铁定心夹紧、弹簧夹头形铁定心夹紧、弹簧夹头 第2节 工件在夹具中的定位 第2节

8、工件在夹具中的定位 第2节 工件在夹具中的定位过定位解决办法：过定位解决办法：将销将销2 2做成削边销做成削边销 左顶尖：左顶尖：2移动移动端面：端面：1移动移动右顶尖：右顶尖：2转动转动 第2节 工件在夹具中的定位夹紧力 第2节 工件在夹具中的定位 第2节 工件在夹具中的定位 第3节 定位误差分析 第3节 定位误差分析 第3节 定位误差分析 2 （孔与心轴固定上母线接触孔与心轴固定上母线接触） 工件孔中心最大变动量即为基准位移误差：工件孔中心最大变动量即为基准位移误差：.1221()()22222j wdDDdOOOOOOdTDTDdTT最小间隙为最小间隙为0！ 第3节 定位误差分析 孔与心

9、轴可以在任意方向接触，孔的中心最大变动孔与心轴可以在任意方向接触，孔的中心最大变动量即为基准位移误差：量即为基准位移误差：.12min()()j wDdDdOODdDTdTTTX 3 第3节 定位误差分析 工件外圆在工件外圆在V形块上定位：形块上定位： 设计基准三种情况：分别为设计基准三种情况：分别为B点、点、A点、点、O点点 第3节 定位误差分析 工件外圆在工件外圆在V形块上定位，设计基准为形块上定位，设计基准为O点点: 第3节 定位误差分析 工件外圆在工件外圆在V形块上定位，设计基准为形块上定位，设计基准为B点点: 第3节 定位误差分析 工件外圆在工件外圆在V形块上定位，设计基准为形块上定

10、位，设计基准为A点点: 第3节 定位误差分析提高工件定位精度的措施提高工件定位精度的措施 第3节 定位误差分析保证加工精度实现的条件保证加工精度实现的条件 第3节 定位误差分析组成（1）动力装置动力装置（2）中间传力机构中间传力机构（3）夹紧元件夹紧元件作用1 1）改变作用力的方向）改变作用力的方向2 2）改变作用力的大小）改变作用力的大小1 1）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置2 2）夹紧行程足够）夹紧行程足够3 3）夹紧动作迅速、可靠）夹紧动作迅速、可靠4 4）结构紧凑，易于制造与维修）结构紧凑，易于制造与维修基基本本要要求求 确定夹紧力三要素：确定夹紧力

11、三要素：大小、方向和作用点大小、方向和作用点 第4节 工件在夹具中的夹紧 第4节 工件在夹具中的夹紧 第4节 工件在夹具中的夹紧 第4节 工件在夹具中的夹紧 第4节 工件在夹具中的夹紧 1 斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构最基本的夹紧机最基本的夹紧机构构 第4节 工件在夹具中的夹紧 斜楔夹紧的特点：斜楔夹紧的特点： 1 1）有增力作用，扩力比）有增力作用，扩力比 i = FJ / FQ ，约等约等于于3 3； 2 2）夹紧行程小）夹紧行程小, ,h/s =tan，故，故 h 远小于远小于 s ； 3 3）结构简单，但操作不方便。）结构简单，但操作不方便。主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合主要用于机

12、动夹紧，且毛坯质量较高的场合 第4节 工件在夹具中的夹紧 2 螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构 第4节 工件在夹具中的夹紧 3 螺旋压板夹紧机构螺旋压板夹紧机构 第4节 工件在夹具中的夹紧 4 螺旋定心夹紧机构螺旋定心夹紧机构 第4节 工件在夹具中的夹紧 5 联动夹紧机构联动夹紧机构 第4节 工件在夹具中的夹紧 6 多件夹紧机构多件夹紧机构 第4节 工件在夹具中的夹紧 第4节 工件在夹具中的夹紧 7 偏心夹紧机构偏心夹紧机构常见的偏心轮常见的偏心轮压板夹紧机构压板夹紧机构用于切削力用于切削力小，小，无振动无振动，工件尺寸变工件尺寸变化不大的场化不大的场合合 8 定心夹紧机构定心夹紧机构 第4节 工件在

13、夹具中的夹紧气动、液压、电磁、真空等气动、液压、电磁、真空等气气-液压组合夹紧液压组合夹紧 第4节 工件在夹具中的夹紧 第5节 典型机床夹具 第5节 典型机床夹具 第5节 典型机床夹具 第5节 典型机床夹具l切削力较大，断续切削，易振动，夹紧力要大和较切削力较大，断续切削，易振动，夹紧力要大和较好的自锁性，受力元件要有足够的强度和刚性好的自锁性，受力元件要有足够的强度和刚性l便于调整刀具，要设置对刀装置。对刀块和刀具之便于调整刀具，要设置对刀装置。对刀块和刀具之间要放对刀塞尺，以避免刀具与对刀块直接接触，间要放对刀塞尺，以避免刀具与对刀块直接接触，碰伤刀刃或对刀块碰伤刀刃或对刀块l采用导向键与

14、机床工作台采用导向键与机床工作台T形槽相配合实现夹具在形槽相配合实现夹具在机床上的定位机床上的定位 第5节 典型机床夹具 第5节 典型机床夹具 (1(1）单支承前引导）单支承前引导 (2(2）单支承后引导）单支承后引导 (3(3）前后双支承引导）前后双支承引导 (4(4）双支承后引导）双支承后引导 a) 适合于加工孔径大于适合于加工孔径大于60mm，长径比小于，长径比小于1的通孔的通孔b)和和c) 主要用于盲孔或孔径小于主要用于盲孔或孔径小于60mm的通孔的通孔 第5节 典型机床夹具分为固定式镗套和回转式镗套两类分为固定式镗套和回转式镗套两类（2 2）回转式镗套）回转式镗套 （1） 结构紧凑，

15、尺寸小，重量轻，重心尽可能靠结构紧凑，尺寸小，重量轻，重心尽可能靠近回转轴线，减小惯性力近回转轴线，减小惯性力 （2）应有平衡措施，消除回转不平衡引起的振动现）应有平衡措施，消除回转不平衡引起的振动现象，一般设计平衡块的位置可调，便于调整象，一般设计平衡块的位置可调，便于调整 （3）为了操作安全，夹具尽可能避免尖角或突出部）为了操作安全，夹具尽可能避免尖角或突出部位，必要时回转部分外面应加防护罩位，必要时回转部分外面应加防护罩 （4）夹具与机床主轴定位面间必须有良好的配合和）夹具与机床主轴定位面间必须有良好的配合和可靠的联接可靠的联接 第5节 典型机床夹具第第6节节 机床夹具设计方法机床夹具设

16、计方法第6节 机床夹具设计方法1)1)有一定的精度和良好的结构工艺性有一定的精度和良好的结构工艺性2)2)足够的强度和刚度足够的强度和刚度3)3)在机床工作台上安装的夹具，应使其重心尽量低，在机床工作台上安装的夹具，应使其重心尽量低，夹具体的高度尺寸要小夹具体的高度尺寸要小4)4)夹具体的结构要简单、紧凑，尺寸要稳定，残余夹具体的结构要简单、紧凑，尺寸要稳定，残余应力要小应力要小 5) 5)要有适当的容屑空间和良好的排屑性能要有适当的容屑空间和良好的排屑性能 第6节 机床夹具设计方法1) 配合尺寸配合尺寸2) 位置尺寸及公差位置尺寸及公差3) 联接尺寸及公差联接尺寸及公差4) 定位元件与夹具定位元件与夹具体的配合尺寸等体的配合尺寸等5)夹具外形轮廓尺夹具外形轮廓尺寸寸 第6节 机床夹具设计方法 在装配图