第二章机床夹具设计(第二部分)

1、螺旋相当于斜楔绕在圆柱体上形成螺旋相当于斜楔绕在圆柱体上形成，所以夹紧，所以夹紧工件仍是楔紧作用。工件仍是楔紧作用。 夹紧力计算夹紧力计算受力分析见下图，受力分析见下图，MQ原始力矩；原始力矩；M1螺母阻止螺钉转动的力矩；螺母阻止螺钉转动的力矩；M2工件阻止螺钉转动的力矩；工件阻止螺钉转动的力矩；三个作用下处于平衡三个作用下处于平衡。 MQM1 M20 FW=FQL/d2/2tg(+ )+rtg FW夹紧力夹紧力(N)；FQ原始作用力原始作用力(N)L 作用力臂作用力臂(mm)；d2螺纹中径螺纹中径(mm)； 螺纹升角螺纹升角()； 螺纹处摩擦角螺纹处摩擦角() 螺钉端部摩擦角螺钉端部摩擦角(

2、) 螺钉端部当量摩擦螺钉端部当量摩擦 半径半径(mm) 1212 r单个螺旋夹紧机构单个螺旋夹紧机构 a) 结构简单，但易压伤工件表面，且易带动工结构简单，但易压伤工件表面，且易带动工件旋转；件旋转；b)带有摆动压块，克服了上述不足带有摆动压块，克服了上述不足 左图是常用的几种摆动压块，光面用左图是常用的几种摆动压块，光面用a)，毛面用，毛面用b) 右图是实物照片右图是实物照片1）结构简单，多数用在手动夹紧的夹具中）结构简单，多数用在手动夹紧的夹具中;2）具有良好的自锁性）具有良好的自锁性，夹紧可靠；，夹紧可靠；3）具有较大的增力比，具有较大的增力比，约为约为80，远比斜楔，远比斜楔夹紧力大；

3、夹紧力大；4） 夹紧行程不受限制；夹紧行程不受限制；5）但夹紧行程大时，操作时间长。夹紧动）但夹紧行程大时，操作时间长。夹紧动作较慢作较慢 ，效率低。所以通常使用一些快撤效率低。所以通常使用一些快撤装置。装置。螺旋夹紧特点螺旋夹紧特点常用的几种快撤装置常用的几种快撤装置：实物照片实物照片 1实物照片实物照片 2（三）偏心夹紧机构（三）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1）圆偏心夹紧原理及其几何特性圆偏心夹紧原理及其几何特性 偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，可将偏心轮视为偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，可将偏心轮视为一种楔角变化的斜率，如图各点升角不等，一种楔角变化的斜率，如图

4、各点升角不等， M、N处升角为为处升角为为0 0， P处升角最大。处升角最大。 2）圆偏心夹紧的自锁条件圆偏心夹紧的自锁条件 P P点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁 自锁条件自锁条件 p 1 12 2 tantanp p=2e/D=2e/Dp 为安全起见取为安全起见取1 1 =0=0 2e/D 2e/D 2 22 2, , 取取2 2=0.1=0.1 0.15,0.15, D/e14 D/e142020自锁自锁, , D/e D/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作 可靠性可靠性 M=P l =Q1 或或 Q

5、1 P l / 因为因为p很小，很小， Q1Q1cosp= FQ 根据斜楔夹紧原理，得根据斜楔夹紧原理，得P P点产生的夹紧力为点产生的夹紧力为 QFJ P l / /(tan(tan1 1+tan+tan（p p2 2） 一般取一般取 l =(22.5)D D /2 扩力比约为扩力比约为121213133）圆偏心夹紧的夹紧力圆偏心夹紧的夹紧力偏心夹紧的优点：偏心夹紧的优点：结构简单、操作方便、结构简单、操作方便、动作迅速。动作迅速。缺点：缺点：圆偏心轮夹紧力小，行程小，自圆偏心轮夹紧力小，行程小，自锁性能较差，用于切削力小，无振动，锁性能较差，用于切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的场合。工

6、件尺寸公差不大的场合。 （四）其它夹紧机构（四）其它夹紧机构1）螺旋压板夹紧机构）螺旋压板夹紧机构图图a)减力增大行程减力增大行程 图图b)改变力向改变力向 图图c) 增力减小行程增力减小行程定心夹紧机构：定心夹紧机构：定位和夹紧同时实现的夹定位和夹紧同时实现的夹紧机构。采用定心夹紧机构可减少紧机构。采用定心夹紧机构可减少dw。工作原理工作原理：利用：利用“定位定位夹紧夹紧”元件的等元件的等速移动或均匀弹性变形来实现定心或对中。速移动或均匀弹性变形来实现定心或对中。特点：特点：“定位定位夹紧夹紧”元件合二为一；元件合二为一；始终有：始终有：jb=0 主要用在要求定心和对中的场合主要用在要求定心

7、和对中的场合（五）定心夹紧机构（五）定心夹紧机构(1)(1) 螺旋定心夹紧机构螺旋定心夹紧机构螺旋定心夹紧机构螺旋定心夹紧机构1、2V型块型块 3螺杆螺杆 4、5、6螺钉螺钉 7叉型件叉型件 8、9、10螺钉螺钉实物照片实物照片机动楔式夹爪自动定心机构机动楔式夹爪自动定心机构 1夹爪；夹爪；2本体；本体；3弹簧卡圈；弹簧卡圈；4拉杆；拉杆；5工件工件 (2) (2) 楔式定心夹紧机构楔式定心夹紧机构 杠杆作用的定心卡盘杠杆作用的定心卡盘 1拉杆；拉杆；2滑套；滑套；3钩形杠杆；钩形杠杆；4轴销；轴销；5夹爪夹爪 (3)(3) 杠杆式定心夹紧机构杠杆式定心夹紧机构 弹性夹头和弹性心轴弹性夹头和弹

8、性心轴 1夹具体；夹具体；2弹性筒夹；弹性筒夹；3锥套；锥套；4螺母；螺母；5心轴心轴 (4)(4) 弹簧筒夹式定心夹紧机构弹簧筒夹式定心夹紧机构波纹套定心心轴波纹套定心心轴1螺母；螺母；2波纹套；波纹套；3垫圈；垫圈；4工件；工件；5支承圈支承圈 (5)(5) 波纹套定心夹紧机构波纹套定心夹紧机构 液性塑料定心夹紧机构液性塑料定心夹紧机构1夹具体；夹具体；2簿壁套筒；簿壁套筒；3液性塑料；液性塑料；4滑柱；滑柱；5螺钉；螺钉；6限位螺钉限位螺钉(6) (6) 液性塑料定心夹紧机构液性塑料定心夹紧机构 （六）联动夹紧机构（六）联动夹紧机构联动夹紧机构联动夹紧机构1压板压板 2螺母螺母 3工件工

9、件连续式连续式；平行式平行式四、夹紧机构的动力装置四、夹紧机构的动力装置气动气动液压液压电磁电磁真空等真空等气气液压组合夹紧液压组合夹紧 第四节第四节 各类机床夹具各类机床夹具 一、钻床夹具（钻床夹具通常称钻模）一、钻床夹具（钻床夹具通常称钻模） 主要由定位元件、夹紧装置、钻模板、钻套、夹具主要由定位元件、夹紧装置、钻模板、钻套、夹具体组成。体组成。（一）钻模的类型（一）钻模的类型 根据结构特点分为固定式钻模、回转式钻模、翻转根据结构特点分为固定式钻模、回转式钻模、翻转式钻模、盖板式钻模和滑柱式钻模等。式钻模、盖板式钻模和滑柱式钻模等。台钻台钻立式钻床立式钻床摇臂钻床摇臂钻床 固定式钻模固定式

10、钻模 （2 2）翻转式钻模）翻转式钻模(3) (3) 回转式钻模回转式钻模 （4 4）盖板式钻模）盖板式钻模(5) (5) 滑柱式钻模滑柱式钻模( (二二) )钻模设计要点钻模设计要点1.1.钻套钻套 作用：作用： a) a) 确定定尺寸刀具的轴线位置，并导引刀具；确定定尺寸刀具的轴线位置，并导引刀具； b) b) 保证孔系中各孔之间的位置精度。保证孔系中各孔之间的位置精度。特殊钻套特殊钻套实实物物照照片片钻套导孔尺寸和公差带的选择钻套导孔尺寸和公差带的选择 a) a) 钻套导引刀具非刃部时：见下图所示，取钻套导引刀具非刃部时：见下图所示，取 H7/g6H7/g6、H6/g5H6/g5、H7/

11、f7H7/f7带导柱铰刀带导柱铰刀1 1切削部分切削部分2 2钻套钻套3 3导柱导柱 b) b) 钻套导引刀具刃部时钻套导引刀具刃部时工序工序导孔基导孔基本尺寸本尺寸导孔偏差导孔偏差钻、扩钻、扩刀具刃刀具刃部基本部基本直径直径上偏差上偏差=刀具刃部上偏差刀具刃部上偏差+ F7上偏差上偏差下偏差下偏差=刀具刃部上偏差刀具刃部上偏差+ F7下偏差下偏差粗铰粗铰上偏差上偏差=刀具刃部上偏差刀具刃部上偏差+ G7上偏差上偏差 下偏差下偏差=刀具刃部上偏差刀具刃部上偏差+ G7下偏差下偏差精铰精铰上偏差上偏差=刀具刃部上偏差刀具刃部上偏差+ G6上偏差上偏差下偏差下偏差=刀具刃部上偏差刀具刃部上偏差+

12、G6下偏差下偏差H=(12.5)dh=(0.31.2)d固定式钻模板固定式钻模板2.2.钻模板：安装钻套的板钻模板：安装钻套的板 实实物物照照片片 铰链式钻模板铰链式钻模板 可卸式钻模板可卸式钻模板悬挂式钻模板（常用于滑柱式钻模）悬挂式钻模板（常用于滑柱式钻模）3.3.夹具体夹具体 钻模用支脚钻模用支脚二、镗床夹具二、镗床夹具 镗床夹具又称镗模，是一种精密夹具，主要镗床夹具又称镗模，是一种精密夹具，主要用于加工箱体类零件上的孔或孔系。用于加工箱体类零件上的孔或孔系。TPX6111B卧式镗床卧式镗床 镗模组成：镗模组成：v定位元件；定位元件；v夹紧装置；夹紧装置；v镗套：镗套：用于引导镗杆用于引

13、导镗杆；v镗模支架；镗模支架；v镗模底座镗模底座 镗模根据其镗模支架的布置形式分：单面导镗模根据其镗模支架的布置形式分：单面导向和双面导向。向和双面导向。双面导向镗模支架双面导向镗模支架普通卧式铣床立式铣床三、铣床夹具三、铣床夹具1 1、铣床夹具的主要类型、铣床夹具的主要类型（1 1）多件装夹的铣床夹具）多件装夹的铣床夹具多件装夹的铣床夹具多件装夹的铣床夹具1 1工件工件2 2定位定位V V型块型块3 3侧向夹紧螺钉侧向夹紧螺钉（2 2）多工步装夹的铣床夹具）多工步装夹的铣床夹具（3 3）双工位回转铣削的铣床夹具）双工位回转铣削的铣床夹具 （4 4）料仓式铣床夹具）料仓式铣床夹具圆周进给式铣床

14、夹具工作原理圆周进给式铣床夹具工作原理1转台转台 2夹具夹具 3粗铣刀粗铣刀 4精铣刀精铣刀（5 5）圆周进给式铣床夹具）圆周进给式铣床夹具（6 6）靠模铣床夹具）靠模铣床夹具2. 对刀装置对刀装置3. 3. 连接元件连接元件四、车床夹具四、车床夹具 车床夹具一般都安装在车床主轴端部，加车床夹具一般都安装在车床主轴端部，加工时夹具随机床主轴一起旋转，装在刀架上的工时夹具随机床主轴一起旋转，装在刀架上的切削刀具作进给运动。切削刀具作进给运动。 CA6140 普通卧式车床 1 1、心轴类车床夹具、心轴类车床夹具 静配合圆柱心轴静配合圆柱心轴静配合心轴静配合心轴1 1导向部分；导向部分；2 2定位部

15、分；定位部分；3 3传动部分传动部分 (2) (2) 动配合圆柱心轴动配合圆柱心轴工件以内孔在心轴上动配合工件以内孔在心轴上动配合H7/g6H7/g6定位，通过定位，通过开口垫圈、螺母夹紧。开口垫圈、螺母夹紧。 (3)(3)可涨心轴可涨心轴 一般心轴是以两顶尖孔装在车床前后两顶尖一般心轴是以两顶尖孔装在车床前后两顶尖上，用拨叉或鸡心夹头传递动力上，用拨叉或鸡心夹头传递动力 。2 2、卡盘类车床夹具、卡盘类车床夹具 喷油嘴壳体尾部和法兰端面的车床夹具喷油嘴壳体尾部和法兰端面的车床夹具 1-拉杆；拉杆；2-弹簧；弹簧；3-套筒；套筒；4-斜块；斜块；5-压板；压板； 6-支承板；支承板；7-圆柱销

16、；圆柱销；8-菱形销菱形销 3、花盘类车床夹具、花盘类车床夹具 花盘角铁式车床夹具花盘角铁式车床夹具 1-削边定位销；削边定位销；2-圆柱定位销；圆柱定位销；3-轴向定程基面；轴向定程基面； 4-夹具体；夹具体；5-压板；压板；6-工件；工件；7-导向套；导向套；8-平衡配重平衡配重 设计卡、花盘类车床夹具应注意事设计卡、花盘类车床夹具应注意事项：结构要紧凑，轮廓尺寸要小，夹具项：结构要紧凑，轮廓尺寸要小，夹具重心尽可能靠近回转轴线，以减少离心重心尽可能靠近回转轴线，以减少离心力和回转力矩；应设有平衡重，并能调力和回转力矩；应设有平衡重，并能调节；避免尖角、突出部分，要加防护罩；节；避免尖角、

17、突出部分，要加防护罩；夹紧装置应安全可靠。夹紧装置应安全可靠。第五节第五节 成组夹具、组合夹具与随行夹具成组夹具、组合夹具与随行夹具1 成组成组夹具夹具 成组夹成组夹具只是具只是针对成针对成组工艺组工艺的组内的组内零件有零件有级调节级调节 2、组合夹具、组合夹具孔系组合夹具孔系组合夹具实物照片组合夹具元件组合夹具元件第一类：基础件第一类：基础件主要用做夹具体主要用做夹具体基础件基础件主要用做夹具体主要用做夹具体支承件支承件主要用做主要用做不同高度不同高度的支承和的支承和各种定位各种定位支承平面支承平面 第二类：第二类：定位件定位件主要用做主要用做工件定位工件定位和组合夹和组合夹具元件连具元件连

18、接定位接定位 第三类：第三类：导向件导向件主要用做主要用做钻套、钻钻套、钻模板。模板。第四类：第四类：第五类：压紧件第五类：压紧件主要用做夹紧工件主要用做夹紧工件 第六类：紧固件第六类：紧固件主要用做连接紧固及被加工件主要用做连接紧固及被加工件紧固紧固 第七类：其它件第七类：其它件主要起辅助作用主要起辅助作用 合件合件不不可拆卸，可拆卸，有定位合有定位合件、导向件、导向合件、分合件、分度合件、度合件、支承合件、支承合件、夹紧合件夹紧合件等等 第八类：第八类：组合夹具的组装组合夹具的组装熟悉资料熟悉资料 拟定方案拟定方案 试试 装装 修修 正正 紧固连接紧固连接 检检 验验 3、自动线夹具、自动

19、线夹具 自动线夹具根据自动线的配置形式，主要有固自动线夹具根据自动线的配置形式，主要有固定夹具和随行夹具两大类：定夹具和随行夹具两大类： 固定夹具用于工件直接输送的生产线，夹具是固定夹具用于工件直接输送的生产线，夹具是安装在每台机床上的安装在每台机床上的 ； 随行夹具是用于组合机床自动线上的一种移动随行夹具是用于组合机床自动线上的一种移动式夹具，工件安装在随行夹具上，随行夹具除了完式夹具，工件安装在随行夹具上，随行夹具除了完成对工件的定位、夹紧外，还带着工件随自动线移成对工件的定位、夹紧外，还带着工件随自动线移动到每台机床加工台面上，再由机床上的夹具对其动到每台机床加工台面上，再由机床上的夹具

20、对其整体定位和夹紧，工件在随行夹具上的定位和夹紧整体定位和夹紧，工件在随行夹具上的定位和夹紧与在一般夹具上的定位和夹紧一样与在一般夹具上的定位和夹紧一样 。随行夹具随行夹具自动线夹具自动线夹具四、通用可调夹具四、通用可调夹具、组成与工作原理、组成与工作原理组组 成：成：由通用部件和可调、换部件组成。设计时由通用部件和可调、换部件组成。设计时先设计好通用部件，再考虑设计可调、换先设计好通用部件，再考虑设计可调、换部件部件 ；工作原理：工作原理：通过对可调、换部件的调整或更换，可适通过对可调、换部件的调整或更换，可适应不同零件的加工。调整的方法通常有：应不同零件的加工。调整的方法通常有：连续调节、分段调节、更换调节、综合调连续调节、分段调节、更换调节、综合调节四种节四种。2、通用可调夹具与成组夹具的设计原理、通用可调夹具与成组夹具的