机械制造第2章 机床夹具设计

1、1计划学时：18学时夹具的对定本章要点定位误差的计算常用夹紧机构典型夹具设计特点夹具的总体设计六点定位原理及定位分析2 v掌握利用六点定位原理进行定位分析方法和定位误差计算方法、熟悉常用夹紧机构及典型夹具，能在教师的指导下设计常用夹具。v应用六点定位原理进行定位方式分析，定位误差的计算。 v定位误差的计算 34v图2-1是一个铣削轴端槽的夹具。工件以外圆和端面为定位基准，放在一个固定V形块1和支承套2上定位，转动手柄3，偏心轮推动活动V形块夹紧工件。对刀块6用来确定铣刀相对工件的位置。所有的装置和元件都装在夹具体5上。为了方便地确定夹具在机床上的正确位置，在夹具底部装有定向键（件4）。安装夹具

2、时只要将两个定向键放入铣床工作台的T型槽中并靠向一侧，则不需再进行找正便可将夹具固紧在机床工作台上。图2-1 铣轴端槽夹具5v(1)使工件在夹具中占有正确的加工位置。这是通过工件各定位面与夹具的相应定位元件的定位工作面(定位元件上起定位作用的表面)接触、配合或对准来实现的。v(2)夹具对于机床应先保证有准确的相对位置，而夹具结构又保证定位元件的定位工作面对夹具与机床相连接的表面之间的相对准确位置，这就保证了夹具定位工作面相对机床切削运动形成表面的准确几何位置，也就达到了工件加工面对定位基准的相互位置精度要求。v(3)使刀具相对有关的定位元件的定位工作面调整到准确位置，这就保证了刀具在工件上加工

3、出的表面对工件定位基准的位置尺寸。6v广义上，凡是机械制造过程中使任何工序加速，方便，或安全加工的附加装置，均可称为夹具。有：机床夹具、冲压夹具、热处理夹具装配夹具等。v狭义上，夹具指机床夹具，用以装夹工件（和引导刀具）的装置。（GB686385）图2-2 夹具的组成部分7图2-3 铣轴端槽夹具1 V型块 2 支撑套 3 手柄 4 定向键 5 夹具体 6 对刀块1）定位元件及装置1236 646）其他元件及装置（防护、防错、分度）5）夹具体4）连接元件3）对刀及导向元件2）夹紧元件及装置81）通用夹具：三爪、四爪卡盘，平口钳等，一般由专业厂生产，常作为机床附件提供给用户。2）专用夹具：为某一工

4、件特定工序专门设计的夹具，多用于批量生产中。3）通用可调整夹具及成组夹具：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。4）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，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。5）随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。按夹具使用范围划分9三爪卡盘四爪卡盘万向平口钳回转工作台分度头图2-4 通用夹具10图2-5 专用夹具 4 3D L零件工序简图11零件工序简图43DLLD43D43LDL34DL43DL34图

5、2-6 成组夹具KH1KH2KH3KH412图2-7 组合夹具1234567891011121314151617181加筋角铁（2） 2槽用螺栓（6） 3平键（10） 4方形支承 5定位支承 6方形支承 7平垫圈 8六角螺母（8） 9 槽用螺栓 10钻套螺钉 11快换钻套 12钻模板 13圆形定位销 14工件 15方形支承 16角铁 17压紧螺钉 18基础板13图2-8 铣拨叉槽组合夹具14图2-9 组合夹具实例15图2-10 槽系组合夹具爆炸图16可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具等。按使用机床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。按夹紧力源划分气动虎钳 图

6、2-11 液压夹具17v（1）保证加工精度 零件加工精度包括尺寸精度、几何形状和表面相互 位置精度。夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。v（2）提高生产率，降低生产成本 快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短 辅助时间，提高了成品率，降低了成本。v（3）扩大机床的加工范围 如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。 v（4）减轻工人劳动强度1819：使某个工件在机床或夹具上占有某个正确的位置；使同批工件在机床或夹具上有同一的正确位置。图 2-12 六点定位原理XZY 要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度 将 6 个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6 个自由度，这就是六点定位

7、原理。 任何一个物体在空间直角坐标系中都有 6 个自由度用 表示cbaZYX,20图 2-13 工件以平面3点定位XYZ ：“点”的含义 对自由度的限制，与实际接触点不同。支承点是用来简化夹具自由度分析的一种方法，实际使用的夹具定位元件与工件定位面接触部分都是有一定面积的。定位与夹紧的区别21 加工要求与支承点数目工件定位时需要限制那些自由度，需要几个支承点完全取决于加工要求；考虑定位方案时，先分析必须消除哪些自由度，再以相应定位点去限制。图2-14 工件应限制的自由度确定22v工件在夹具中的定位可以转化为在空间直角坐标系中，用定位支承点限制自由度的方法来分析；v工件在定位时应采取的定位支承点

8、的数目，或者说，工件在定位时应该被限制的运动自由度数目，完全由工件在该工序的加工要求所决定。v一般地说，一个定位支承点只能限制工件的一个自由度，因此，工件在夹具中定位时，所用的定位支承点的数目，充其量也决不多于六个；v每个定位支承点所限制的自由度，原则上不允许重复或互相矛盾。23v 定位就是限制自由度，通常用合理布置定位支承点的方法来限制工件的自由度。v 定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用。v 一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支承点数目，原则上不应超过六个。v分析定位支承点的定

9、位作用时，不考虑力的影响，定位和夹紧是两个概念，不能混淆：工件的某一自由度被限制，是指工件在这一方向上有确定的位置，并非指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时，不能运动，即夹紧。v 定位支承点是由定位元件抽象而来的，在夹具中，定位支承点总是通过具体的定位元件体现。24工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位。不完全定位主要有两种情况： 工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转的自由度无法被限制（即使被限制也无意义）。例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴线的转动等。 工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。如加

10、工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，则只需限制 3 个自由度就够了。25ZYXa）ZYXb）ZYXc）ZYXd） e）ZYXf）ZYX图2-15 工件应限制的自由度26图2-16 欠定位示例XZYa）b）BB B2728滚齿机上加工齿轮例子。齿轮坯上作为定位基准用的内孔和端面，往往是在一次装夹中一同加工出来；或者内孔先精加工好，然后套在精密心轴上加工出端面。总之，工艺上可以保证定位用的内孔和端面具有很高的垂直度，极小的误差可以用间隙来补偿。采用这种定位方式，目的是提高工件在加工中的刚性和稳定性，保证加工精度。 图2-17 滚齿加工齿轮夹具29 （桌子与三角架）30 图2-18 过

11、定位示例a）ZYXYc）ZYXYb）ZYYX31 图2-19 过定位示例XYa）ZYb）ZYXY32 D1D2d2d1lTl21LTL21lTl21LTL21bmin1min22 LlTTDb图2-20 一面两孔定位干涉分析33 4A0.02 A间隙配合刚性心轴图2-21 过定位示例34图2-22a 过定位引起夹紧变形35图2-22b 过定位处理分析36 图2-23 定位支承点的不正确布置37ZXYZXYZXYZXY图2-24 工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。图2-24给出了平面定位的几种情况。ZXYZXY38主要定

12、位面：工件上最大的并较精确的平面；三支承点；尽可能大支承三角形。导向定位面：工件上狭长的平面；二支承点；尽可能长距离。支推定位面：面积小的平面；一支承点。图2-25 固定支承钉39图2-26 固定支承板4041图2-27 可调支承示例图2-18 所示，即为几种常用的可调支承结构。这类可调支承的结构，基本上都是螺钉螺母型式。图中（ a ）是直接用手或板杆拧动圆柱头进行高度调节，一般适用于小型工件；图中（ b ）、（ c ) ，则需用板手进行调节，故宜用于较重的工件；图中（ d ) ，则是供设置在侧面进行调节用的。可调支承的高度一旦调节合适后，便须用锁紧螺母锁紧，因此一般必须设有防松用的锁紧螺母。

13、以防止螺纹松动而使高度发生变化。42图2-29 使用可调支承加工不同尺寸的相似零件图2-28 使用可调支承保证以后镗孔加工裕量均匀43图2-30 自位支承示例44图2-31自位支承在拉削夹具中的应用1-花盘；2-球面支承45图2-32 辅助支承的应用示例46图2-33 辅助支承起预定位作用47图2-34 辅助支承提高夹具工作稳定性48图2-35 增加辅助夹紧力与辅助支承49图2-36 螺钉螺母辅助支承图2-37 自引式辅助支承 1-支承 2-螺母 3-弹簧 4-手柄50图2-38 升托式辅助支承51图2-39 直接锁紧自引式辅助支承52图2-40 液压锁紧的辅助支承53图2-41 工件以圆孔定

14、位工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。工件以圆孔定位所限制的自由度见图 2-41。XYZXYZXYZXYZXYZXYZ541）工序基准和定位基准常为孔中心线2）定位心轴：根据接触长度简化支承点，长，4个；短，2个图2-42 定心心轴55图2-25 自动定心图2-43 圆柱孔定位夹具56图2-44 弹簧心轴图 2 - 44 所示为弹簧心轴，其中夹紧元件是一个薄壁带内锥面的弹性套筒，在其两端开有 3 一 4 条轴向槽，称为簧瓣。夹紧工件时旋转螺母

15、 4 ，通过锥套 3 和心轴体，上圆锥面的作甲，迫使簧瓣 2 向外扩张，从而对工件进行定心夹紧。图 2 - 45 所示为斜楔式定心夹紧心轴。拧动螺母2时，由于斜面A、B的作用，使两组活块1同时等距外伸，甚至每组3个活块均与工件孔壁接触，使工件得到定心夹紧。反向拧动螺母，在弹簧力的作用下，活块缩回，工件被松开。图2-45 斜楔夹紧心轴57根据接触长度简化支承点，长，4个；短，2个定位销可分为固定式和可换式。按工件定位基准面与定位销工作表面接触的相对长度，区分其自由度限制的作用。H（定位面长度）/d（定位销直径）0.81算作短销。图2-46 定位销58圆锥销：有时工件也可用圆锥销定位，见图，圆锥销

16、定位限制了工件的三个移动自由度。图2-47 圆锥销59削边销：当要求孔销配合只在一个方向上限制工件自由度时，可采用菱形销（削边销），见图，只限制工件一个自由度。图2-48 削边销60接触长，5个，短，3个。适用于加工轴类零件和精密定心的工件时，为保证个表面间的互相位置要求或同轴度要求，常以工件上的圆锥孔作为定位基准。这类定位方式可以看成是圆锥面与圆锥面接触，按两者接触的相对长度，可分为两种情况：图2-49 工件以圆锥孔定位示例61图2-50 工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位。工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。工

17、件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块，短V型块限制2个自由度，长V型块（或两个短V型块组合）限制4个自由度。XYZXYZXYZXYZXYZ62定心定位：三爪卡盘、弹簧夹头、套筒；接下来触卡，4个，短，2个定心定位是以外圆柱面的中心线为定位基准，而夹具的定位元件仍与外圆柱面保持接触，将其中心线确定在要求的位置上。自动定心装置：三爪卡盘、弹簧夹头、螺旋定心夹紧图2-51 弹簧夹头63如图，螺杆3两端分别有旋向相反的螺纹。当旋转螺杆3时，通过螺纹带动两个V形块2、3同时等速移近工件或离开工件，实现对工件的定心、夹紧或松开。螺杆1的中间有沟槽，卡在叉形零件7上，叉形零件的位置可以通过螺钉9进行调整，

18、以保证所需要的工件中心位置，调整后用螺钉10固定。图2-52 螺旋定心夹紧64工件以外圆柱面与套筒的内孔保持接触。工件与套筒接触长和工件与套筒接触短。图2-53 定位套筒定位65工件以外圆柱面与套筒的内孔保持接触。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，以减少偏斜。若工件端面较大，为避免过定位，定位孔应做短些。 图2-54 定位套筒定位66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

19、型轴类工件的定位。 图2-55 半圆孔定位座67工件以支承点或支承板为定位元件，支承定位是以支承钉或支承板作为定位元件的外圆柱面定位。如图两支承板的外圆柱面定位。图2-56 外圆柱面的支承定位68圆柱形工件采用V形块定位应用最广。V形块不仅适合于完整的外圆柱面定位，也适合于非完整的外圆柱面定位。工件在V形块中以外圆柱面定位时，以两条母线与V形块的两斜面接触。根据母线接触长度可分为长短接触两种情况，分别限制4个和2个自由度。活动V形块原则上均转化为一个定位支承点。图2-57 外圆柱面的V形块定位l对中作用l夹角常用有60，90，120l定位基准在工件中心l接触长，4个，短，2个l活动V形块69Z

20、XY图2-58三个平面组合图2-59 一平面和一圆柱孔组合图2-60 一平面和一外圆柱面组合图2-61一平面和两圆柱孔组合70图2-62一个平面和二个与其垂直的外圆柱面的组合 XZY图2-63 两圆锥孔（顶尖孔）定位71l图 所示为一种以齿形表面定位磨内孔的夹具。夹具以弹簧膜片卡盘名通过放在齿谷中的滚柱 6 对齿圈实现自动定心夹紧。定位基准为齿圈的轴心线。滚柱数目从定位角度只需要三个就能自动定心，而实用上为了减小齿轮变形，往往用较多数量（一般不超过 5 6 个）的滚柱来定位。卡爪 3 的数目与滚柱数目相等，并做成可调的，以便磨损后重新调整或用于夹紧一定尺寸范围的工件。图2-64 工件以渐开线齿

21、面定位72l分析工序的加工要求，l首先分析是否有不需要限制的自由度l分析工件加工自由度约束是以调制法加工为前提，所以判断假如选定的定位方案能否对所有的工件都能保证工序的加工要求。l进一步选择合适的定位元件l采用六点定位原理进行定位分析，前面分析的该约束的自由度一定要被约束，可能会约束没有要求约束的自由度，确保不存在“欠定位”铣削。l检查是否存在“过定位”现象，如果存在，是否有合适的工艺措施进行改善。l确定定位方案。73加 工 简 图需要限制的自由度加 工 简 图需要限制的自由度表2-1 各种加工形式保证加工精度需要限制的自由度74加 工 简 图需要限制的自由度加 工 简 图需要限制的自由度表2

22、-1各种加工形式保证加工精度需要限制的自由度(续）75 用调整法加工图 265 。所示零件的工序，试根据其工序要求，按给定的坐标，用符号标出该工序应该限制的自由度。【例 2-1】 图2-65a 调制法加工零件工序图76图2-65b 调制法加工零件工序图77图2-65c 调制法加工零件工序图78l根据定位方式简图，首先对加工方式以及装夹过程进行分析。l指出图中哪些是定位元件l分析各定位元件约束自由度的能力（能简化几个支承点）l建立直角坐标系l按照装夹顺序先主后次标出各定位元件约束的具体自由度l根据六点定位原理分析是否存在“欠定位”或“过定位”现象。l提出解决问题的工艺措施79表2-2 平面定位元

23、件的定位分析80表2-3 圆柱孔定位元件的定位分析81表2-4 圆柱孔定位元件的定位分析82表2-5 圆锥孔定位元件的定位分析83表2-6 外圆柱面定位的定位分析84 b）XZYXc）XZYXa）YXZ图2-66 过定位分析85a）YXZa1）YXZa2）YXZa3）YXZ图2-67a 过定位示例分析86b）XZYXb1）XZYXXZb2）YXXZb3）YX图2-67b 过定位示例分析87c）XZYXc）XZYXc1）YXXZ图2-67c 过定位示例分析88 根据六点定位原理分析图2 -68 所示各定位方案中每个定位元件所限制的自由度【例 2-2】 图2-68a b c 固定支承钉89图2-6

24、8d e f 固定支承钉90图2-69 定位误差HOAO1O2DW911）由于定位副（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JW2）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 。bDWa图2-70 由于基准不重合引起的定位误差工序基准 定位基准92基准不重合误差JB 其大小等于设计基准与定位基准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。 一次安装加工两孔A和B，孔B在X方向定位基准C与设计基准A不重合，基准不重合误差为联系尺寸22的公差0.2图2-71 基准不重合示例932）基准位置误差JW 是指工件的定位基准在加工尺寸方向上的

25、变动量。由工件定位面和夹具定位元件的制造误差以及两者之间的间隙所引起，其大小与具体定位方式有关。图2-72 基准位移误差94平面度误差很小，定位副制造不准确误差可忽略，所以定位误差主要由基准不重合引起。JW=0 工件孔与定位心轴无间隙配合，不存在定位副制造不准确误差，定位精度较高。JW=0 工件单向定位副制造靠紧定位，如定位心轴水平放 置，或在夹紧力作用下单向推移工件靠紧定位。95定位心轴水平放置定位心轴水平放置单向推移工件靠紧定位单向推移工件靠紧定位图2-73 工件单向靠紧时基准位移误差96 工件进行回转加工maxminJWDdXTTX97 其中Xmin是始终不变的常量，属于常值系统误差。这

26、个值可以在调整刀具位置（即决定对刀元件到定位心轴中心线的尺寸）时预先加以考虑，消除其对基准位置误差的影响。 在另一方向 JW=0图2-74 单边靠紧位移误差计算minminmaxmax212121XTTdDXJWdD98图2-77 工件在V形块上定位定心定位 JW=0支承定位 接平面定位计算，JW=0；亦可传化为V形块计算V形块定位maxmin111212222|sin2sin2sinJWDDO EO FTDOOOCO C2sin2aTD在对称面方向在垂直于对称面方向JW0，V形块的对中作用JW随的增大而减少，平面可看作=180的V形块，但无对中性22sin TDJW992sin2aTD mi

27、n222XDd2）转角误差 =arctan(TD1 + Td1 + X1min+ TD2 + Td2 + X2 min )/2L 要减小角度定位误差，提高孔销精度，减小配合间隙； 增大孔（销）中心距1）在平面内任意方向的位移误差 孔O1中心偏移在直径为dw1 圆内，dw1 =TD1 + Td1 + X1min 孔O2在X方向偏心与孔O1相同（不限位），为dw1 在Y方向偏心在直径为dw2 ，dw2 =TD2 + Td2 + X2 min图2-79 一面两销定位的基准位移与转角误差100101D WJ BJ W 基准位置误差是定位基准本身在加工尺寸方向上相对于理想位置发生的最大变动量，其大小与工

28、件的具体定位方式有关。基准不重合误差是工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上发生的最大变动量，其大小等于在加工尺寸方向上工序基准与定位基准间联系尺寸的公差值。在采用调整法加工时，工件的定位误差实质上就是一批工件在夹具上定位时，工序基准在加工尺寸方向上相对加工表面产生了位置变动，从而引起了工序尺寸的变动。102103O1O2大大小小O大大小小O2OO1大大小小O1D W1 / 3 1 / 5 )T（判 断 定 位 方 案 的 合 理 性定 位 方 案 合 理夹 具 的 设 计夹 紧 方 便 可 靠104105【例2-5】按图所示的定位方式，在外圆柱面上铣互相垂直的两个平面。已知 ，两外圆柱面同轴

29、度为 mm ，V形块夹角90，加工工序尺寸 ，试计算其定位误差，并分析其定位精度。O1O2O1HL0010.02120.02525,40dd 0.0200.150.17035,30HLd2d1图2-80 例2-5图106【解】要求保证的工序尺寸和工序要求：O1O2O1HLd2d1107【思考题2-5】O1O2O1Hd2d1H3H4H5H1H2O1O2O1Hd2d1H3H4H5H1H2108【思考题2-5】O1O2O1Hd2d1H3H4H5H1H2O1O2O1Hd2d1H3H4H5H1H2109【例2-5】工件在V型块上定位铣键槽，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

30、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H2 ）；键槽对工件外圆中心的对称度 OA =Sin(/ 2)OB =Sin(/ 2)d对上式求全微分，得到：d(OA) =Sin(/ 2)1 d(d) Sin(/ 2)1 d()图2-81 外圆表面在V型块上的定位误差HBOA110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： 2cos22sin4sin22dDWdTT（2-8）式中 Td 工件外圆直径公差； T V型块两斜面夹角角度公差。若忽略V型块两斜面夹角的角度公差，可以得到用V型块对外圆表面定位，

31、当工序基准为外圆中心时，在垂直方向（图2-33中尺寸H方向）上的定位误差为： 2sin2dDWT（2-9）111若工件工序基准为外圆下母线或上母线时，用同样方法可求出其定位误差分别为：图2-82 外圆表面在V型块上的定位误差b）a）H2BdOH1BOAC111122sin21122sin2dDWdDWTT（2-10）112113图2-83 夹紧装置组成示意图114115图2-84 夹紧力作用方向不垂直于主要定位基面图2-85 夹紧力方向的选择116图2-86 夹紧力方向与夹紧力大小的关系117图2-87 套筒夹紧118图2-88 夹紧力作用点的位置119图2-89 夹紧力作用点应落在刚性较好的

32、部位120图2-90 夹紧力作用点与工件变形121图2-89 夹紧力作用点应落在刚性较好的部位122图2-91 夹紧力应靠近加工表面123124125夹紧机构夹紧机构夹紧机构是夹紧装置的重要组成夹紧机构是夹紧装置的重要组成部分，因为无论采用何种动力源部分，因为无论采用何种动力源装置，都必须通过夹紧机构将原装置，都必须通过夹紧机构将原始力转化为夹紧力、各类机床夹始力转化为夹紧力、各类机床夹具应用的夹紧机构多种多样，以具应用的夹紧机构多种多样，以下介绍几种利用机械摩擦实现夹下介绍几种利用机械摩擦实现夹紧，并可自锁的典型夹紧机构。紧，并可自锁的典型夹紧机构。典型的夹紧机构包括：斜楔、螺典型的夹紧机构

33、包括：斜楔、螺旋、偏心、杠杆、铰链、定心、旋、偏心、杠杆、铰链、定心、联动夹紧联动夹紧126图2-92 螺旋斜楔机构12712tantan()PQFF图2-93 斜楔机构受力分析128126 8图2-94 斜楔的结构图2-95 自锁条件分析1291362jsFiFtg a（取 ）tgaHSis1130图2-96 几种斜楔夹紧机构1-夹具体 2-斜楔 3-工件131图2-97 光面压块图2-98 槽面压块132133图2-99 螺旋压板夹紧机构134图2-100 螺旋定心夹紧机构135图2-101 螺旋快撤机构136(C)图2-102 螺旋快撤机构137（d）图2-102 螺旋快撤机构138图2

34、-103 偏心轮压板夹紧机构139图2-104 偏心轮及其展开图140图2-104 偏心轮及其展开图141图2-105 偏心夹紧受力分析142图2-106 偏心夹紧机构143图2-108可伸缩的内压 式杠杆夹紧机构1-伸缩压板2-定位套 3-拉杆图2-107 大张量杠杆夹紧144图2-109 回转式勾形压板145图2-110 铰链夹紧机构a146图2-110 铰链夹紧机构b图2-110 铰链夹紧机构c147图2-112 等速移动原理示意图图2-111 斜楔夹紧心轴1-活块 2-螺母148图2-113 螺旋定心夹紧机构149图2-114 齿轮齿条定心夹紧机构150图2-115 偏心式定心夹紧图2

35、-116 斜免（锥面）定心夹紧图2-115为偏心式定心夹紧。转动手柄1时，双面凸轮2推动夹爪3、4从两面同时夹紧工件，从而起到定心夹紧的作用。凸轮的转动位置固定，左右凸轮曲线对称。图2-116为斜面（锥面）定心夹紧机构。此夹具用于加工环形工件的外圆和端面。夹紧时油缸或气缸通过推杆D推动锥体A向右移动，通过锥面使8个夹爪B同时伸出，对工件进行定心夹紧。151图2-117 弹簧夹头152图2-118 自动定心卡盘图2-119 液性塑料定心夹具1-支钉 2-薄壁套筒 3-液性塑料 4-柱塞 5-螺钉153图1-120 钻套零件图154图2-121 四点联动夹紧机构155156图2-122 多件平行夹

36、紧机构157图2-123 多件对向夹紧158图2-124 多件连续夹紧159图2-125 斜楔勾形压板160图2-126 标准圆偏心组成的偏心压板161图2-127 另一种圆偏心压板162图2-128 有调节夹紧行程位置的圆偏心压板163图2-129 普通螺钉压板压板与工件相接触的加压面，应作成弧面，防止接触不良或改变作用点而破坏定位。应采用厚螺母作夹紧螺母，使扳手拧紧可靠，六角螺母也不易因施力过猛使扳手打滑而受损坏。支承高度应能调节，以适应工件受压面高度不同时，仍能正确夹紧工件。 必须采用球面垫圈，以保证压板因工件高低不一而倾斜时，不会使螺栓弯曲，见图 3-42。压板上供穿过夹紧螺栓用的孔，

37、应作成长圆孔，以便松开工件时，压板可迅速后撤而易于装卸工件。 压板下方应设置弹簧，使压板松开后受弹力托住而不致落下。164图 2-130 是一种常用的回转压板。它可以绕一支点轴旋转。压板的一端套在转轴螺钉 1 上，而另一端则设有开口槽。转动压板时，若令开口槽扣住止动螺钉 2 ，再拧紧中央夹紧螺钉 3 ，便可夹紧工件。反之，若拧松中央夹紧螺钉 3 ，且令开口槽自止动螺钉 2 中退出，则月将压板绕转轴螺钉 1 转开，于是便可迅速装卸工件。图2-130 回转压板165图 2-131 是铰链压板，它可以绕水平铰链轴转动。当旋松手柄螺母，使螺栓绕铰链叉座倒下，于是铰链压板便可翻开，使工件装卸十分方便。从

38、图中可看出，铰链压板是有增力作用的。 图2-131 铰链压板166根据工件被压表面的形状，铰链压板与压块有不同的组合型式，见图 1-132。 图2-132 铰链压板与压块的组合167 图2-133 螺旋勾形压板图 2-133 是螺旋钩形压板。当夹具总体布局上位置受到限制，无法采用外形尺寸较大的螺钉一压板夹紧机构时，则可改用螺旋钩形压板。钩形压板 2 在套筒 1 中滑动，套筒要有足够导向长度，使压板受力后，不致后仰变形。螺旋钩形压板结构很紧凑，但其受力情况则较差。万能自调压板前面提到各种压板，对夹紧不同厚度尺寸的工件，要相应采取不同规格尺寸的结构，或在某一定尺寸范围内进行调节。168 图2-13

39、4 万能压板图 2-134 却是一种能自动调节的万能螺旋压板，它能适应由 0 到 100 毫米高度范围内变化的工件而不必进行调整。这类夹紧机构，目前正在逐步发展与推广起来。169 气动夹紧装置的工作介质是压缩空气，一般压缩空气由压缩空气站供应，经过管路损失后通过夹具装置中的压缩空气为0.40.6MPa(46个大气压)。在设计计算时通常以4MPa来计算较为安全。图2-135 气压夹紧回路图1雾化器 2减压阀 3止回阀 4转向阀 5调速阀 6气压表 7气缸 1）雾化器）雾化器使雾化器中润滑油被吸使雾化器中润滑油被吸上升雾化而随之进入传动系统，以便利上升雾化而随之进入传动系统，以便利用油雾对传动系统

40、中的运动部件进行充用油雾对传动系统中的运动部件进行充分润滑。分润滑。2）减压阀）减压阀将气源送来的压缩空气，将气源送来的压缩空气，减至气动夹紧装置的工作压力减至气动夹紧装置的工作压力。3）止回阀）止回阀主要起安全保护作用。主要起安全保护作用。防止气源供气中断或压力突降而使夹紧防止气源供气中断或压力突降而使夹紧机构松开机构松开。4）分配阀）分配阀控制压缩空气对气缸的进控制压缩空气对气缸的进气和排气气和排气。5）调速阀）调速阀调节压缩空气进入气缸的调节压缩空气进入气缸的速度，以控制活塞的移动速度速度，以控制活塞的移动速度。6）压力表）压力表指示气缸中压缩空气的工指示气缸中压缩空气的工作压力作压力。

41、7）气缸）气缸将压缩空气的工作压力转将压缩空气的工作压力转换为活塞的移动，由此推出夹紧机构，换为活塞的移动，由此推出夹紧机构，实现夹紧动作实现夹紧动作。170 气动夹紧装置的特点：（1）夹紧力基本稳定（2）夹紧动作迅速（3）操作省力（4）空气是可以压缩的，夹紧刚度小。（5）压缩空气的工作压力较小，气缸直径比油缸直径大。图2-136 双作用活塞气缸图2-137 单作用活塞气缸171 图2-138 回转式气缸及其应用1-导气接头 2-活塞 3-气缸4、7过渡盘 5-拉杆 6-主轴 8-夹具172 图2-139 导气接头1-配气轴 2-阀体 3、4接头图2-140 不动式气缸1-气缸 2-活塞 3-

42、拉杆 4、5导气管接头 6-螺堵173 图2-141 薄膜式气缸图2-142 分水滤气器174 图2-143 调压阀175 图2-144 油雾器1-针阀 2-导气雾化器 3-小管176 图2-145 配气阀177 原理与气动基本相似，只是用压力油代替了压缩空气。由于压力油的压力远比压缩空气压力大（56.5MPa），加上液体的不可压缩性，产生同样大小的夹紧力时，油缸直径小得多。图2-146 法兰式液压缸178 图2-147 凸缘式液压缸179图2-148 气液增压装置 图中夹紧动作分二步完成。首先压缩空气由 5 进入气缸 D 腔，推动活塞 6 右移，活塞 6 把低压油输出至夹紧油缸，实现预夹紧。

43、预夹紧的情况和气动夹紧相似，行程较大，使夹紧元件很快接近工件。然后，再由 1 向 A 腔通入压缩空气，推动活塞 2 左移，把开口 4 封住，于是 C 腔成为密闭的油腔。此时，就实现增压，输出高压油，实现夹紧。松夹时，由 3 通压缩空气进入 B 腔，同时 A 腔、 D 腔接大气，于是恢复原位，实现松夹。180 工件以短销 1 定位。吸盘端上有许多环形槽 2 , 2 上面有许多小孔 3 ，各排小孔之间，有径向通道 4 与主轴真空腔万相连。真空腔内的利余压强为 0 . 15 公斤力厘米2左右，因而能把工件吸住，实现真空夹紧，图 3 一弱则是真空夹紧装置系统图。当松夹时，电磁三通阀 5 换向，电磁阀

44、6 接通 0 . 2 0 4大气压的压缩空气（或直接接通大气），使工件松夹。图2-149 真空吸盘结构181 图 2-150 是切削力自紧心轴。 l 是心轴体，中间部分铣出三平面。右端为螺纹，供螺母 7 并紧之用。 3 个滚柱置于此平面上。隔离套 2 防止滚柱掉出。加工前先套上工件，朝机床主轴旋转相反方向，略微转动一下，即可初步定位。开始切削后，工件受切削力作用，得到自动定心与夹紧。图2-150 切削力自紧心轴182 图 2-151 是利用离心力夹紧的夹具。夹具以凸缘与机床主轴连接。在机床主轴高速转动下，四个重块 l 产生离心力，重块在离心力的作用下向外绕销轴 2 转动，从而使滑块 3 向左移

45、动。通过与滑块 3 相连的拉杆 5 ，使弹簧夹头 6 张开夹紧工件。离心夹具外面要有罩壳保护，以保证工作安全。图2-151 离心力夹紧装置183 1）夹具的定位：即通过夹具的定位表面与机床配合和连接，确定夹具相对于机床的切削成形运动的位置。 2）夹具的对刀或刀具的导向，即确定夹具相对于刀具的位置。 3）分度定位，分度或转位夹具中，确定各加工面间的相互关系。184 夹具的定位是指夹具在机床上的定位，实质上是定位元件对成形运动的定位。取决于：（在机床精度能满足要求前提下）l夹具定位元件与夹具定位面的位置精度；l夹具定位面与机床的配合精度夹具与平工作台的连接夹具与回转主轴的连接：取胜决于机床主轴端部

46、结构185 周边接触、两端接触、四角接触（支脚）图2-152 夹紧底平面的结构型式186图2-153 定向键结构 铣床夹具以定位键和机床工作台 T 型槽配合。每个夹具一般设置二个定位键，起到夹具在机床上的定向作用。并用埋头螺钉把定位键固定在夹具体的键槽中。187 如图 2-154 中（ a ）表示最简单的圆柱销 2 ，直接装配在夹具体1的圆孔中（过盈配合）。 ( b ）是阶梯形圆柱销。（c）是其相配件的结构形式。其中螺纹孔d1是供盲孔中取出圆柱销用的。图2-154 圆柱定位销定向键188图2-155 结构比较完善的圆柱定位键 图2-155 是一种结构比较完善的圆柱定位键。（ a）是定位键的结构

47、。上部是圆柱体与夹具体的圆孔相配合，下部的圆柱体切成与T型槽宽度相应的平面部分，这就改善了原来用圆柱体与 T 型槽配合易磨损的缺点。（ b ）、（ c ）则表示其装入夹具体内的固定方式。用板手 1 旋紧螺钉 2 ，迫使月牙块 3 向外，把定位键卡紧在夹具体5的孔中。旋松螺钉 2 ，便可迅速取出定位键。使用十分方便。据资料介绍，使用这种定位键，比使用上面的标准定位键，可节约总的费用约一半左右。189 定位键：用螺针紧固在夹具体上机床工作台的T形槽连接，以保证夹具在工作台上的正确方向。结构及装配要求：GB220680。两个定位键距离尽可能大些键应嵌在工作台的中间T形槽，中间T形槽的精度高。安装夹具

48、时让键靠向T形槽的一侧，以消除侧隙。夹具定位后用螺钉紧固在工作台上，提高连接高度。图2-156 定向键的安装190 通常在铣床夹具纵向两端底边上，设计有带 U 型槽的耳座，供T型槽用螺栓穿过，将夹具体紧固在工作台上。 U 型槽的常用结构型式见图4-4，其具体结构尺寸，可参阅有关设计资料和设计手册。图2-157 常用带U形槽耳座的结构型式191 图a中夹具以长锥柄 1 安装在主轴锥孔内，锥柄一般为莫氏锥度。根据需要，可用拉杆从主轴孔内穿过将夹具拉紧。这种连接方式定位迅速方便，由于没有配合间隙，定心精度较高。但刚度较差，适用于小型夹具，如刚性心轴和自动定心心轴等。图2-158a 夹具与主轴的连接方

49、式192 图 b 中夹具 2 以端面A和短圆柱孔D在主轴上定位，依靠螺纹 M 紧固，并用两个压块 2 防松。孔与主轴轴端短圆柱一般采用H7/h6或H7/Js6配合。这种连接方式制造容易，但因配合有间隙，定心精度较低，适用于精度要求较低的加工。图2-158b 夹具与主轴的连接方式193 图 c中夹具用短圆锥孔K和端面T在主轴上定位，另用螺钉紧固。这种连接方式因定位面间没有间隙而具有较高的定心精度，并且连接刚度较高。但要同时保证锥面和端面都很好接触，制造比较困难。为使车床夹具能在主轴端部结构不同的机床上使用，可设计专用的过渡盘。过渡盘一面按所使用机床的主轴端部结构连接；另一面与夹具连接，通常做成以

50、平面（端面）和短圆柱定位的型式。194 在夹具上设置相应的找正面，供安装直接用百分表（千分表）找正，不必再用定位键定向。图2-159 夹具位置的找正图2-160 夹具上的找正基准195 夹具在机床上安装完毕，在进行加工之前，一般需要调整刀具相对夹具定位元件的相对位置关系，以保证刀具相对于工件处于正确的位置，这个过程称作夹具的对刀。对刀的方法有：单件试切法，样件法，对刀装置 采用对刀装置对刀，由于增加了用塞尺调整刀具位置的调整误差，和定位元件定位面相对对刀块工作表面的位置误差，其加工精度不高于 IT8 级公差。 如加工精度要求较高或不便于设置对刀装置时，可采用试切法、样件对刀法、或用百分表找正刀

51、具相对于定位元件的位置的方法，可不设置对刀装置。196 图 2-161 是几种铣刀对刀装置。图 a 是高度对刀块，图 b 是直角对刀块，这两种对刀块是最常用的，已经标准化。图c和图 d 是成型刀具对刀块，根据加工和结构需要还可以设计其它非标准对刀块。对刀块用销钉和螺钉紧固在夹具体上，其位置应便于使用塞尺对刀，并不妨碍工件的装卸。对刀块的工作表面与定位元件的位置尺寸要求，应以定位元件定位面或其对称中心为基准标注，取工序尺寸的平均尺寸为标注的公称尺寸。图2-161 几种对刀块197 图 2-162 为常用塞尺，图a为平塞尺，厚度a常用 1 、 2 、 3mm ；图 b 为圆柱塞尺，多用于成型铣刀对

52、刀，直径 d 常用 3 、 5mm 。两种塞尺的尺寸均按 h6 精度制造。对刀块和塞尺常用 T7A 钢制造，对刀块淬火 HRC55 60 ，塞尺淬火 HRC60 64 。图2-162 塞尺198 图2-163 对刀装置的尺寸标注199 图2-164 铣斜面夹具200 钻套的作用：钻套是确定刀具位置和方向的导向元件，它在钻模中的作用是确定钻头、扩孔钻、铰刀等定尺寸刀具中心线的位置，保证被加工孔的位置精度。同时能提高刀具的刚性，防止钻头加工时偏斜和振动，有利于提高孔的尺寸精度和表面粗糙度。此外，由于不需要划线和找正，可明显提高生产率。钻套的结构型式l固定钻套l可换钻套l快换钻套l特殊钻套201 带

53、肩的主要用于钻模板较薄时，用以保持必需的导引长度有了肩部还可防止钻模板上的切屑和不洁净的冷却液落入钻套中。固定钻套磨损后不易更换主要用于中、小批生产单纯钻孔的工序，或加工孔距要求较高的孔，以及孔间距较小需要结构紧凑的钻模板，固定钻套的下端应稍超出钻模板，以防止带状切屑卷入钻套中。图2-165 固定钻套202 可换钻套可以克服固定钻套磨损后不易更换的缺点。可换钻套磨损后可以迅速更换，比较方便，用于大批大量生产中。图2-166 可换钻套203 快换钻套用于完成一道工序需连续更换刀具的场合。如同一个孔须经多次加工工步（如钻、扩、铰等），由于刀具直径逐渐增大，在加工过程中须依次更换外径相同而孔径不同的

54、钻套来引导刀具。图2-167 快换钻套204 特殊钻套是在工件形状或加工孔位洲特殊的情况下采用的钻套，这类钻套需结合具体悄况自行设计。图2-168 特殊钻套205 钻套导引孔直径的公称尺寸 d ，应等于所导引刀具的最大极限尺寸由于钻套导引的刀具（如钻头、扩孔钻、铰刀等）都是标准的定尺寸刀具，所以钻套导引孔与刀具的配合应按基轴制选取。钻套导引孔与刀具之间应保证有一定的配合间隙，以防止两者发生卡住或“咬死”。一般根据所导引的刀具和加工精度要求来选取导引孔的公差带当采用 GB113284 或 GB113384 的标准铰刀铰 H7 或 H9孔时，则不必按刀具最大尺寸来计算，可直接按孔的公称尺寸206图

55、2-169 钻套高度 一般精度：H（1.52）d加工IT6、IT7级精度，孔径在12mm以上的孔或孔距精度在0.060.10mm时，H（2.53.5）d加工IT7、IT8级精度，孔径在12mm以上的孔或孔距精度在0.100.15mm时，H（22.5）d上述数据中材料的强度高，钻头高度低和在斜面上钻孔时，应取较大的值。S太小，切屑自由排除困难；S太多，降低钻套导引刀具的作用。加工铸铁时，S（0.30.6）d，加工钢等韧性材料时，S（0.51.0）d207 一般情况都是以定位元件的定位面作为基准来标注距离尺寸按工序尺寸的平均尺寸确定。如果定位基准与工件工序图中的工序基准不重合时，则须由工序尺寸换算

56、出加工面到定位基准的尺寸。取相应工序尺寸公差的1/61/3图2-170 钻套位置的尺寸标注208 固定式镗套的结构与钻模中钻套的结构基本相似，它固定在镗模的导向支架上，不能随镗杆一起转动。刀具或镗杆在镗套内，既有相对转动又有相对移动，镗套容易磨损而失去导向精度。由于它具有外形尺寸小、结构简单紧凑、容易准确保证铿套中心位置等优点，所以在低速镗孔、扩孔和铰孔中得到广泛的应用。图2-171 固定镗套209 回转式镬套在镗孔过程中是随镗杆一起转动的，所以镗杆与镗套之间无相对转动，只有相对移动。当采用高速镗孔，或镗杆直径较大（线速度超过 20m / min ）时，一般采用回转式镗套。这种结构可以防止微小

57、切屑落入镗套内而使镗杆卡住。特别是在立式镗模中布置有下镗套时，则它应采用回转式镗套。这种镗套与刀杆之间的磨损很小，避免了镗套与镗杆之间因摩擦发热而产生“卡死”的现象，但必须对回转部分充分润滑，尤其是滑动式回转镗套对润滑的要求更高。按支承镗套所用轴承型式不同，回转式镗套又可分为滑动式和滚动式两种。210 导套2支承在滑动轴承套1上，其支承的结构与一般滑动轴承相似。支承上有油杯，经油孔将润滑油送到回转部分的支承面间。导套中开有键槽 3 ，镗杆上的键通过键槽 3 带动导套回转。在尺寸允许的情况下，该键槽也可同时作为镗刀通过的引刀槽。这种镗套的径向尺寸较小，有较好的抗振性和较高的回转精度，承载能力比滚

58、动锉套大。但滑动轴承间隙的调整比较困难，而且不易长期保持精度。图2-172 滑动镗套211 导套 2 由两个滚动轴承 6 所支承，滚动轴承安装在导向支架 4 的轴承孔中。轴承孔的两端分别用轴承盖 5 封住。根据需要，镗套内孔上也可开出键槽或引刀槽。滚动镗套的旋转线速度可以很高，润滑要求比滑动镗套低；但其径向尺寸较大，受滚动轴承本身精度的限制，回转精度一般略低于滑动镗套，故适用于粗加工。若需要提高回转精度，可选用高精度的轴承。为了减小径向尺寸，可采用滚针轴承。图2-173 滚动镗套212 其回转部分安装在导向支架上，镗杆在镗套内只作相对移动而无相对转动。因其回转部分装在导套的外面，故称为外滚式。

59、采用外滚式镗套进行镗孔，大多数都是镗孔直径大于导套孔直径。在这种情况下，如果工作过程中镗刀需要通过镗套，则在旋转导套上必须开有引刀槽。在镗杆进入导套时，为了使镗刀能顺利地进入引刀槽中，镗刀从固定的方位进入或退出导套时，镗杆必须停止转动。同时必须在镗杆与旋转导套间设置定向键，以保证工作过程中镗刀与引力槽的位置关系正确。图2-174 安装有尖头键的镗套213图2-175 内滚式镗套 这种镗套的回转部分安装在镗杆上，并成为镗杆的一部分。图 2-175 是常用的内滚式回转镗套。镗杆 3 和装于其上的轴承一同装于导向滑动套 1 中，镗杆和轴承的内环一起相对外环回转，因此称为内滚式。安装在镗模导向支架上的

60、导套 2 固定不动，起导向作用。导向滑动套 1 在导套 2 中只有相对移动，没有相对转动。内滚式镗套因镗杆上装了轴承，其结构尺寸较大，这是不利的。但这种结构可使刀具顺利通过导套，不用引刀槽或其它引刀结构。所以在双面导向的镗套结构中，常在前导向采用外滚式镗套，后导向采用内滚式镗套。214镗模的结构型式主要决定于镗套的布置方式，即导向支架的布置方式。在布置导向支架时，主要考虑镗杆刚度对加工的影响。因此，应根据所镗孔的孔径D以及孔长与孔径的比值会来确定导向支架的布置型式。单面前导向 单面后导向单面双导向双面单导向双面双导向215图 2-176 所示导向支架布置在刀具加工时的前方，称为单面前导向镗杆前