机床夹具设计教案.doc

次 : 第 1 次授课内容典型机床夹具授课形式讲授法教学目的认识机床夹具的结构及组成教学重点了解夹具的种类及功能教学难点合理选择机床夹具参考书目袁长良主编，机械制造工艺装备设计手册，北京，中国铁路出版社社常见问题解决方案根据不同的特征进行夹具的分类授课内容：第一章机床夹具概述第一节机床夹具及其功用一、概念机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。二、机床夹具的功能主要功能：使工件定位和夹紧。特殊功能：对刀和导向。三、机床夹具的作用1、保证加工精度2、提高劳动生产率3、改善劳动条件4、降低生产成本5、保证工艺纪律6、扩大机床工艺范围第二节 机床夹具的组成定位元件 夹紧装置 夹具体连接元件 对刀与导向装置 其它元件及装置一、基本组成部分1、定位元件：是夹具的主要功能元件之一。2、夹紧装置：也是主要功能元件之一。3、夹具体：是夹具的基体骨架。二、其它组成部分1、连接元件：是夹具在机床上安装连接形式，有安装在工作台上和安装在机床主轴上的。2、对刀与导向装置：是确定刀具的位置。3、其它元件及装置：如分度装置、靠模装置、上下料装置、工来机器人、顶出器和平衡块等。第三节 机床夹具的分类及设计要求一、分 类：1、按通用特性分类(1) 通用夹具(2) 专用夹具(3) 可调夹具(4) 组合夹具(5) 自动化生产用夹具2、按夹具使用的机床分类 车床夹具、铣床夹具、刨床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床夹具等。3、根据产生加紧力的动力源分类 手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具和真空夹具等。二、设计要求(1)保证工件的加工精度要求， (2)保证工人的操作方便、安全(3)达到加工的生产率要求。(4)满足夹具一定的使用寿命和经济性要求课程小结：了解夹具的作用，学习夹具的分类，针对不同的场合设计不同的夹具结构即夹具设计具有针对性。课后思考：对于薄壁零件在设计夹具时应注意哪些事项？课 次 : 第 2 次授课内容工件定位基本原理与定位元件授课形式讲授法教学目的六点定位规则及定位基准的选择教学重点工件定位的理念及定位元件的选择教学难点由度的限制与定位元件的选择参考书目李庆寿，机床夹具设计，北京：机械工业出版社，1984常见问题解决方案常用定位元件限制的自由度、欠定位与过定位的分析授课内容：第二章 工件的定位 第一节 工件定位的基本原理1. 概述 为满足加工精度要求机床夹具应保证：工件在夹具中占有正确位置；夹具在机床上的正确位置；刀具相对夹具的正确位置。基本概念：（一）工件在夹具中定位的任务主要任务：使同一批工件在夹具中占据正确的位置。（二）定位与夹紧的关系定位是为了使工件在切削力等的作用下能够保持既定的位置不变。夹紧是将工件紧固，通常在定位后需要夹紧工件。定位与夹紧是装夹工件的两个有联系的过程。（三）定位基准定位基准是定位设计的一个关键，工件的定位基准一旦被确定，则其定位方案也基本上被确定。（四）工件自由度空间自由物体的自由度为：。（五）定位就是确定工件在夹具种的正确位置,是通过在夹具上设置正确的定位元件与工件定位面的接触来实现的.工件的定有完全定位和不完全定位,要根据其具体加工要求而定,欠定位在夹具设计种是不容许的,而过定位则有条件地采用。（六）夹紧是为了克服切削力等外力干扰而使工件在空间中保持正确的定位位置的一种手段.夹紧一般在定位步骤之后,有时定位与夹紧是同时进行的,入膨胀式定心夹紧机构。二、六点定位规则（一）规则工件在直角坐标系中有六个自由度，夹具用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度即，用一个支承点限制工件的一 个自由度方法，使工件在夹具中的位置完全确定。（二）定位点分布规律根据平面几何体定位和圆柱几何体定位的分析，说明了六点定位规则的五个主要问题：1定位支承点的合理分布主要取决于定位基准的形状和位置。2工件的定位是以定位面与夹具的定位元件的工作面保持接触或配合实现。3工件定位后用夹紧装置将工件紧固。4定位点分布应符合几何学观点5有时定位点数量及其分布不一定明显直观,应当注意。（如三爪卡盘）三、完全定位与不完全定位完全定位： 限制了工件六个自由度，适合于较复杂工件的加工中。不完全定位： 在满足及加工要求情况下，仅限制工件的部分自由度。完全定位与不完全定位属于正确定位方法。四、欠定位与过定位（一）欠定位：一种定位不足而影响加工的现象，是不允许的必须防止。通常只要仔细分析定位点的作用，欠定位是很容易防止的。（二）过定位：定位时工件的同一自由度被数个定位元件重复限制。消除过定位的常用措施：1减小接触面积。2修改定位元件形状，以减少定位支承点。3缩短圆柱面的接触长度。4设法使过定位的定位元件在干涉方向上能浮动，以减少实际支承点数目。5拆除过定位元件。五、限制工件自由度与加工技术要求的关系自由度分类：（按照与加工技术的关系划分） 第二节 定位元件设计定位元件的设计主要取决于工件的加工要求和工件定位基准的形状、尺寸、精度等因素，故定位设计时要注意分析的定位基准的形态。一、工件以平面定位（一）工件以粗基准平面定位工件表面特点： 表面粗糙且平面度误差较大，通常采用呈现点接触形式的定位元件。常用定位元件有：支承钉、浮动支撑和调节支承等。1. B型（球头）和C型（齿纹）支承钉其主要规格尺寸D为5、6、8、12、16、20、25、30、40mm在固定支承中： B型支承钉能使其与定位基准面接触良好，应用较广泛。C型支承钉的支承头部有齿纹，可防止工件在加工过程中滑动，常用与较大型的机体定位。2. 可换支承钉其支承钉部分可自由更换，用于批量较大的生产中，以降低夹具制造成本。3. 可调节支承可调节支承是指支承的高度可更具需要进行调节，通过调节支承钉的高度保证工序有足够的和均匀的加工余量。主要尺寸规格： GB/T2230-91调节支承的主要规格d为M5、M6、M8、M10、M12、M20、M24、M30、M36；L可按需要确定。GB/T2229-91圆头调节支承的主要规格d为M5、M6、M8、M10、M12、M20；L为25、30、120mm；球面半径SR的 尺寸与d1相同。GB/T2230-91调节支承的主要规格d为M5、M6、M8、M10、M12、M20、M24、M30、M36；L为15、20、，160mm。（二）工件以精基准平面定位工件表面特点：较小的表面粗糙度值和平面度误差，通常采用呈现面接触形式的定位元件。常用定位元件有：支承板、平头支承钉等1支承板A型光面支承板 结构简单、制造方便，但切屑不易清除，用于工件定位基准面精度较高且垂直分布的场合（侧面定位或顶面定位）。B型带斜槽支承板 用于水平方向布置的定位中，其凹槽可防止细小切屑停留在定位面。支承板的主要规格厚度H为6、8、10、12、16、20、25mm。2A型（平头）支承钉与B型C型相比A型的定位呈现小平面的接触形式，多件使用时应设法使高度尺寸H相同。规格与B型C相同。3提高平面支撑刚度的方法通常采用辅助支承或可以浮动的支承，以减小工件变形和振动又不致发生过定位。1）辅助支承：只起支承作用不限制工件自由度，使用完毕需放松支承，待工件重新定位后在支撑。2）浮动制承：与工件的接触点虽有两三个，但只限制工件一个自由度。（三）工件以圆柱孔定位1工件以圆柱孔定位的特点：定位面为圆柱孔，定位基准为中心轴线要素，故通常要求内孔基准面有较高的精度。2常用的定位有：定位销、定位轴、心轴等。1）定位轴通常定位轴为专用结构，其主要定位面可限制四个自由度，若再设置防转支承，即可实现完全定位2）定位销a）固定式定位销其主要规格尺寸为D 530mm，常用于组合定位中。A型（圆柱形）定位销 限制两个自由度B型（菱形）定位销 限制一个自由度b）销定位销分为A型B型两种，功能上与固定式定位销相同，仅结构有所不同，其主要参数D为13 mm c）可换定位销分为A型B型两种，与上述定位销比较，其功能是磨损后可以方便更换，降低夹具成本，用于生产负荷很高的夹具。其主要规格为D 530mm。d）定位插销也有A型B型之分，常用于不便于装卸的部位和工件以被加工孔为定位基准的定位中。其主要规格为d 3、4、78mme心轴常用于套类盘类零件的车、磨、和齿加工，以保证加工面或齿轮分度圆对内孔同轴度公差。心轴设计的主要技术要求；同轴度和垂直度等。常用的定位方式：间隙配合定心特点装夹工件方便，但定位精度不高。定心夹紧定心夹紧心轴所能达到的定位精度因结构不同差异较大。例如：可胀式结构心轴特点：结构较简单，精度较低。液性塑料心轴特点：定心精度则很高。（四）工件以外圆柱面定心以外圆柱面定位时，工件的定位基准为中心要素。常用元件有V形块、半圆套、定位套等。1V形铁(1) 单V形铁特点：定位精度较高，当V形铁较长时可限制圆柱体四个自由度。主要规格N有：9、14、18、85mm。V形铁中心高度T计算： 若以90度V形铁为例则：90代入上式 得：Th+0.707D0.5N其中D为工件直径 (2) 活动V形铁与固定V形铁组合一个转动自由度。2半圆套这种半圆套的定位面置于工件下方类似于V形体、轴承，其稳固性比V形体更好，其定位精度取决于定位基面的精度。3定位套通常定位套以内圆柱面及其端面组合定位。长定位套：圆柱面限制两个转动自由度和两个移动自由度，端面限制一个移动自由度。短定位套：圆柱面只限制两个移动自由度，端面限制一个移动自由度。4除上述元件外工件还可以作自动定心定位如三爪卡盘定位并夹紧等。（五）工件以特殊表面定位根据工件特殊表面机构的不同设计定位元件，常见的形式有：1工件以内外圆锥面定位内：常用元件以锥度心轴定位；外：常用元件以锥套定位或用V形体配具有一定倾斜角度的平台组合定位。2工件以中心孔定位常用元件：通用顶尖、外拨顶尖、特殊顶尖等配合定位。3工件以齿形面定位定位元件为三个滚柱，以120分布形式嵌入齿槽定位。课程总结：六点定位规则是机床夹具设计中的一个重要内容，从而保证工件完全定位或不完全定位，避免产生欠定位及过定位。定位基准的选择是定位设计的一个关键问题。设计夹具时，从减小加工误差考虑，应尽可能选用工序基准为定位基准，即遵循所谓基准重合原则。当用多个表面定位时，应选择其中一个较大的表面为主要定位基准。思考习题：分析教材P19P21中的表22常用定位元件能限制的工件自由度，特别注意其中的大平面与两圆柱孔（两孔一面）的示例，对其若产生的过定位的情况该如何进行分析其作用。课 次 : 第 3 次授课内容工件定位基本原理与定位元件授课形式讲授法教学目的工件定位误差分析与计算教学重点定位误差分析教学难点定位误差计算参考书目李庆寿机床夹具设计，北京：机械工业出版社，1984常见问题解决方案工艺尺寸的确定与定位误差的分析和与计算授课内容：第二章工件的定位第三节 定位误差一、工件在夹具中加工时加工误差的组成(1) A夹具位置误差，定位元件相对机床的切削成形运动的位置误差。(2) B定位误差，由定位引起的工序基准的位置误差。(3) T刀具相对与夹具的位置误差，对刀导向误差。(4) G与加工过程中其它因素有关的加工误差。为了保证加工要求，应满足总误差ABTGk（工件加工误差）二、定位误差产生的原因(1) 定位误差定义定义：同一批工件在夹具中定位，由于定位不准造成的加工面相对于工序基准沿加工要求方向上的最大位置变动量，D表示，主要研究对象工件工序基准和定位基准。(2) 定位误差产生原因原因：是定位基准与工序基中不重合而造成的定位误差以及定位基准的位移误差两个方面。1.基准不重合误差B由定位基准与工序基准不重合而造成的定位误差，称为基准不重合误差，以B表示。误差计算： B 基准不重合误差i 定位基准与工序基准之间的尺寸链各组成环公差 i方向与加工尺寸方向间的夹角 2.基准位移误差Y由于定位基准的误差或支承点的误差而造成的定位基准位移，即工件实际位置对确定位置理想要素的误差，称为基准位移误差，以Y表示。常见的定位方式中基准位移误差：(1) 用圆柱定位销、圆柱心轴中心定位计算式：YXmax=D+d0+Xmin（定位心轴较短）Xmax 工件定位后最大配合间隙D 工件定位基准孔的直径公差d0 圆柱定位销或圆柱心轴的直径公差Xmin 定位所需最小间隙，由设计而定注意：基准位移误差的方向是任意的。 当工件用长定位心轴定位时，需考虑平行度要求 误差计算式： YXmax=（D+d+Xmin）L1L2L1 加工面长度 L2 定位孔长度(2) 定位套定位 计算式：YXmax=D0+d+XminD0 定位套的孔径公差d 工件定位外圆的直径公差注 意：基准位移误差的方向是任意的。(3)平面支承定位平面支承定位的位移误差较容易计算，当忽略支承误差且定位基准制作精度较高时，工序尺寸的基准位移误差视为零。(4) V形体定心定位若不计V形体制造误差，仅有工件基准面的圆度误差时，工件的定位中心会发生偏移即O1O2T1T2，产生基准位移误 差。即：故：d d工件定位基准的直径公差2 V形块的半角对于90V形体Y0.707d3定位误差的合成定位误差是两误差的合成即：D=B+Y例一：以A面定位加工加工20H8孔，求加工尺寸400.1的定位尺寸。 解:由于平面与支承接触较好，故Y0而工序基准是B面，定位基准是A面，故D=B+YB (0.05+0.10)cos0=0.15mm例二：铰零件上10H7的孔，工件主要以20（上差+0.021 下差0）孔定位，定位轴直径为20 （上差-0.007 下差-0.016）求工序尺寸误差及考虑平行度时的误差？解:由于工件的定位基准与工序基准重合20孔轴线,故B0， DBYYXmax=D+d0+Xmin0.021+0.009+0.007=0.037当考虑平行度误差时DXmax=（D+d0+Xmin）L1L2（0.021+0.009+0.007）29580.018 例三：利用90V形体实现定位工件，以d1外圆定位加工10H8孔已知d130 0 -0.01 mm， d2=55（上差-0.01下差-0.056）mm，H=400.15mm，t0.03mm，求加工尺寸400.15mm的定 位误差。 解：定位基准是圆柱d1的轴线A，工序基准则在d2外圆的素线B上，是相互独立的因素，故：DBY； 在圆柱间隙配合定位和V形块中心定位中，当基准不重合误差和位移误差都存在时，定位误差的合成需判断“”、 “”号。 课后思考：分析定位误差原因，思考定位误差减少方法思考习题：完成教材P69 T219的定位误差的计算。课 次 : 第 4 次 授课内容 工件的组合定位以及定位设计 授课形式 讲授法 教学目的 了解工件以两孔一面定位的设计方法以及定位设计的三个基本原则 教学重点 工件以两孔一面定位定位设计要求及原则 教学难点 以一面两孔为例进行误差分析和设计定位设计实例分析 参考书目 李庆寿主编，机床夹具设计，北京：机械工业出版社，1984常见问题 解决方案 工件以两孔一面定位设计中的过定位问题与菱形销的正确使用 授课内容： 第二章 工件的定位 第四节工件的组合定位 一、工件组合定位的方法 工件常以平面、外圆柱面、内圆柱面、圆锥面等的各种组合，工件组合定位时，应注意的几个关键性问题。 1合理选择定位元件，实现工件的完全定位或不安全定位。 2按基准重合原则选择定位基准。 3组合定位中，一些定位元件单独使用时限制沿坐标方向的自由度，而在组合定位时则转化为限制绕坐标轴方向的自由度。 4从多种定位方案中选择定位元件时，应特别注意定位元件所限制的自由度与加工精度关系，以满足加工要求。 二、工件以两孔一面定位 定位元件：支承板、定位销、和菱形销。 菱形销的设计示意图 1定位方式 2主要元件设计 圆柱定位销的设计应参考附表2固定式定位销（GBT2203-91），为了满足工件顺利装卸的要求，需要控制菱形销直径d2和经削边后的圆柱部分宽度b。 理论上： 在加工箱体、支架以及连杆类零件时，常采用工件的两孔一面的方式进行定位，以使基准统一。这种定位方式所采用的定位元件为支承板、定位销、和菱形销（削边销）。如果上述的定位元件中不选择菱形销，就会导致产生工件的过定位情况。我们知道过定位的情况是不允许出现的，这个问题可以这样来分析：加工箱体、支架以及连杆类零件在加工中会受到夹紧力、切削刀具的作用力，以及切削过程中工件的内应力的变化，从而使工件将产生一定的变形。因此，如果所加工的零件的精度要求非常高（形位公差），反而采用具有过定位的定位元件应该是可以的。类似情况还有高精度的齿轮加工中的定位元件的设计。 第五节定位设计 一、定位设计的基本原则 1.遵循基准重合原则。 2.合理选择主要定位基准。 3.便于工件的装夹加工，并使夹具结构简单。 二、对定位元件的要求 1.足够的精度 由于定位误差的基准位移误差直接与定位元件的定位表面有关，因此，定位元件的定位表面应有足够的精度，以保证工件的加工精度。例如，V形块的半角公差、V形块的理论圆中心高度尺寸、圆柱心轴定位圆柱面的圆度、支承板的平面度公差等，都应有足够的制造精度。通常，定位元件的定位表面还应有较小的表面粗糙度值等。 2.足够的储备精度 由于定位是通过工件的定位基准与定位元件的定位表面相接触来实现的，而工件的装卸将会使定位元件磨损，从而导致定位精度下降。因此，为了提高夹具的使用寿命，定位元件表面应有较高的硬度和耐磨性。特别是在产品较固定的大批量生产中，应注意提高定位元件的耐磨性，以使夹具有足够的储备精度。 3.足够的强度和刚度 通常对定位元件的强度和刚度是不作校核的，但是在设计时仍应注意定位元件危险断面的强度，以免使用中损坏；而定位元件的刚度也往往是影响加工精度的因素之一。因此，可用类比法来保证定位元件的强度和刚度，以缩短夹具设计的周期。 4.应协调好定位元件与有关元件（夹具体、夹紧装置、对刀导向件）的关系。在定位设计时，还应处理、协调好与夹具体、夹紧装置、对刀导向元件的关系。 5.良好的结构工艺性（如加工、装配、维修等方面）。 定位元件的结构应符合一般标准化要求，并应满足便于加工、装配、维修等工艺性要求。通常标准化的定位元件有良好的工艺性，设计时应优先选用标准定位元件。三、定位装置设计 步骤： 1.分析与加工要求有关的自由度 2.选择定位基准，并确定定位方式 3.选择定位元件 4.分析定位误差 5.绘图（双点划线绘制工件轮廓，实线绘制定位元件） 课程总结:1工件组合定位时，应注意下列问题：1）合理选择定位元件，实现工件的完全定位或不完全定位。不能发生欠定位、归定位；2）按基准重合原则选择定位基准；3）组合定位中，一些定位单独使用时限制沿坐标方向的自由度，而在组合定位时则转化为限制绕坐标轴方向的自由度。4）从多种定位方案中选择定位元件时，应特别注意定位元件所限制的自由度与加工精度关系，以满足加工要求。此外，从多种定位方案中选择定位元件时，应注意定位元件所限制的自由度与加工精度的关系。 2定位设计中的三个原则：1）遵循基准重合原则；2）合理选择主要定位基准；3）便于工件的装夹加工，并使夹具结构简单。在定位元件的设计中，还应该对定位元件的精度、材料的强度和刚度以及结构的工艺性也要加以考虑。 思考习题: 1分析其它组合定位的方法。 2根据工件要求设计一件典型的定位元件。 课 次 : 第5次 授课内容 第三章 工件的夹紧 第一节 概述、第二节 基本夹紧机构 授课形式 讲授法 教学目的 掌握夹紧力确定的基本原则，夹紧力的计算，了解基本夹紧结构 教学重点 典型夹紧方式夹紧力的计算 教学难点 受力分析 参考书目 机械工业出版社机床夹具设计主编：薛源顺 2000.6常见问题 解决方案 夹紧力与机构的关系 授课内容:第三章 工件的夹紧 第一节 概述 一、定位设计的基本原则 1.分类：夹紧装置按照动力源的不同分为手动夹紧和机动夹紧。 2.典型夹紧装置的组成 力源装置：产生夹紧力的装置。 中间传动力机构：介于力源和夹紧元件之间的机构，通过它将力源装置产生的夹紧力传给夹紧元件。 夹紧元件：实现夹紧的最终执行元件。 二、夹紧装置设计的基本要求 1夹紧过程中不改变工件定位后的正确位置。 2夹紧力的大小要可靠和适当，既要保证工件在整个过程中位置稳定不变，振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。 3夹紧装置结构要简单，制造容易，体积小，强度要足够。 4夹紧装置操作应方便、安全、省力、夹紧动作迅速。 5应有足够的夹紧行程和装卸工件的间隙。 三、夹紧力确定的基本原则 1夹紧力方向 （1）夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力朝向定位基准面。 （2）夹紧力的方向应有利于减少夹紧力，尽量和切削力、重力方向一致，这样设计及操作方便又有利于简化夹具结构。 （3）夹紧力方向是工件刚度较高的的方向。 2夹紧力作用点 （1）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 （2）夹紧力的作用点应选在工件刚度较高的部位。 （3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。 3夹紧力的大小 理论上，夹紧力的大小应与作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而实际上夹紧力的大小还与工艺系统的刚度、夹紧机构的传递效率等因素有关；因此实际设计中常用估算法、类比法、和实验法确定。 注：要确定夹紧力，必须先知道切削力的大小，故计算夹紧力的主要依据是切削力。 FWK = K FW式中：FWK 实际所需夹紧力 FW 在一定条件下，由静平衡力算出的理论夹紧力 K 安全系数 KK0K1K2K3K4K5K6四、减少夹紧变形方法 1合理确定夹紧力的方向、作用点和大小 2在可能条件下采用机动夹紧，并使各接触面上所受单位压力相等 3提高工件和夹具元件的装夹刚度 第二节 基本夹紧机构 一、斜楔夹紧机构 1夹紧力计算 矢量 FR1FwF1矢量 FR2FNF2 FR2可分解为 FWFRX FR2矢量平衡条件：FR1FR2 FQ垂直方向上：平衡力为夹紧力FWFW水平方向上：F1FRX FQ其中：F1FW tan1 ； FRXFW tan(2)代入上式 计算得： 式中： FW 斜楔对工件夹紧力 斜楔升角 FQ 原始作用力 1 斜楔与工件之间的摩擦角 2 斜楔与夹具体之间的摩擦角 2增力比计算 增力比iF夹紧力原始作用力 如果不考虑摩擦影响理想增力比（即忽略摩擦角）： 3夹紧行程比计算 夹紧行程工件被夹紧行程h/斜楔移动距离S4自锁条件 斜楔楔入后，原始力去除，斜楔体自锁条件 F1FRXFW tan1 FW tan(-2)1 -2或 1 2因此自锁条件是斜楔升角小于斜楔与工件、与夹具体之间的摩擦角之和， 钢件：f0.10.15摩擦角543830，故10175升角的选择 手动夹紧68，机动夹紧12，不需要自锁15306结构设计 包括：手动夹紧机构、气动或液压夹紧、斜楔与压板与螺旋等组合结构。 二、螺旋夹紧机构 1典型螺旋夹紧机构 特点：增力大、自锁性能好两大特点。 结构形式：单个螺旋夹紧结构、螺旋压板夹紧机构。 （1）单个螺旋夹紧机构 施加在手柄上的力矩 MQFQL工件表面对螺钉工作端面反作用力 矢量和FR2F2FW夹具体（内螺纹）对螺钉的作用力 矢量和FR1F1FN分解为 FwFt FR1平衡条件MQM1+M2或MQM1M20（2）螺栓压板夹紧机构 螺栓压板夹紧机构是通过螺栓与压板之间通过不同的结构形式组合型式实现夹紧的。 常见的五种典型组合结构： 1）减力但增加压板行程的组合结构 2）不增力但改变夹紧力方向的组合结构 3）铰链压板机构，增力但减小夹紧行程 4）钩形压板 5）自调节式压板 2普通螺纹的选择 普通螺纹的选择方法及步骤： （1）根据夹紧方案计算FWK与夹紧机构组合形式求出轴向力FW，再根据强度条件计算公称直径： 式中 d 外螺纹公称直径 FW 外螺纹承受的轴向力 c 安全系数 抗拉强度，45钢 600Nmm2（2）根据d、FW和螺旋端面与工件接触形式由表37计算除所需力矩MQ（FQL）。 （3）按力矩M的大小由图331选择手柄类型和尺寸。 在实际中，应根据现场经验通过查表选取螺纹的结构尺寸，必要时对夹紧力进行效核。 3快速装卸机构 （1）快卸垫圈螺母夹紧机构 （2）快卸螺母结构 （3）回转压板夹紧机构 （4）快卸螺杆机构 （5）直槽与螺旋槽相连的螺杆结构 三、偏心夹紧机构 优点：圆偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速。 缺点：夹紧行程和夹紧力均不大，机构不耐振，自锁可靠性差，一般用于夹紧行程及切削负载较小且平稳的加工场合。 1圆偏心轮应用特性 相当于一个弧形楔逐渐楔入虚线与工件之间。 从接触点K（切点）作与回转中心O几何中心O1的连线则，中螺旋升角： 2偏心轮主要几何尺寸 （1）自锁条件 由于偏心轮的弧形楔夹紧与斜楔夹紧相同故： （2）偏心距e的确定 3偏心率与机构设计 常见结构： 圆偏心轮 叉形偏心轮 单面偏心轮 双面偏心轮 四、铰链夹紧机构 铰链夹紧机构是一种增力机构，由于结构简单，增力倍数大，摩擦损失小，故在气动夹具中应用广泛。 1五种基本类型 （1）单臂铰链夹紧机构（型） （2）双臂单向作用的铰链夹紧机构（型） （3）双臂单向作用带移动柱塞的铰链夹紧机构（型） （4）双臂双向作用的铰链夹紧机构（型） （5）双臂双向作用带移动柱塞的铰链夹紧机构（型） 2以单臂铰链夹紧机构设计计算步骤 （1）初步确定结构尺寸 （2）确定所需夹紧行程，气缸行程及铰链臂倾斜角 （3）计算机构A端竖直分力或原始作用力 （4）计算动力装置机构尺寸 课程总结:工件夹紧的作用 夹紧力的三要素 典型夹紧方式的计算法则 思考习题:偏心夹紧与螺旋加紧各自的优缺点，如何利用各种装置的优点进行组合夹紧。 课 次 : 第6次授课内容第三章 工件的夹紧第三节 联动夹紧机构 授课形式讲授法教学目的掌握联动夹紧机构的设计要点，了解联动夹紧机构的主要形式及其特点教学重点联动夹紧设计教学难点联动夹紧过程分析参考书目机械工业出版社机床夹具设计主编：薛源顺 2000.6常见问题解决方案在设计夹紧机构时应注意机构各部分的强度和刚度教学内容: 利用一个原始作用力实现单件或多件的多点、多向同时夹紧的机构，称为联动夹紧机构。一、联动夹紧机构的主要形式及特点1单件联动夹紧机构此机构多用于分散的夹紧力作用点或夹紧力方向差别较大的场合。按照夹紧力方向分为三种方式：（1）单件同向联动夹紧（2）单件对向联动夹紧（3）互垂力或斜交力的联动夹紧2多件联动夹紧机构此机构多用于中小型工件的多件加工。按其对工件使力方式的不同，一般分为四种基本形式：（1）平行式多件联动夹紧（2）连续多件夹紧理论上各工件的夹紧力实际上，在夹紧系统中，各环节的变形、传力过程中均存在摩擦能耗， 工件较多时，力在传递过程中存在损耗，末件夹紧力可能会不足。（3）对向式多件联动夹紧这类夹紧机构可减少原始作用力，但相应增大了对机构夹紧行程要求。（4）复合式多件联动夹紧凡将上述多件联动夹紧方式合理组合构成的机构，均称为复合式多件联动夹紧。3其它动作联动的夹紧机构这类联动夹紧主要有定位件与夹紧件间联动、夹紧件与夹紧件间联动、夹紧件与辅助支承联动等形式。二、联动夹紧机构设计要点1联动夹紧机构在两个夹紧点之间必须设置必要的浮动环节，并具有足够的浮动量，动作灵活，符合机械传动原理。2适当限制被加工工件数量。3联动夹紧机构的中间传力杠杆应力求增力，以免使驱动力过大；并要避免采用过多的杠杆，力求机构简单紧凑，提高工作效率，保证机构可靠的工作。4设置必要的复位环节，保证复位准确，松夹装卸方便。5要保证联动夹紧机构的系统刚度。正确处理夹紧力方向和工件加工面之间的关系，避免工件在定位、夹紧时的逐个积累误差对加工精度的影响。课程总结:联动夹紧机构的主要类型和特点 联动夹紧机构的作用 联动夹紧机构的设计要点思考习题:四种常用联动机构在工件夹紧时总在的缺点。课 次 : 第7次授课内容第三章 工件的夹紧第四节 定心夹紧机构、第五节 夹具动力装置的应用 授课形式讲授法教学目的掌握定心夹紧机构的分类与应用，了解夹具动力装置的应用教学重点定心夹紧机构的分类与应用教学难点定心夹紧过程分析参考书目机械工业出版社机床夹具设计主编：薛源顺 2000.6常见问题解决方案自动定心的精度计算教学内容: 第三章 工件的夹紧第四节定心夹紧机构一、定心夹紧机构工作原理当被加工面以中心要素（轴线、中心平面）为工序加工基准时，为使基准重合以减少定位误差，采用定心夹紧机构最合理。特点：1“定位夹紧”元件合二为一；2始终有：db=03主要用在要求定心和对中的场合二、各类典型机构特点及适用范围按定心作用原理分类：一种是依靠传动机构使定心夹紧元件同时作等速移动，从而实现定心夹紧；另一种是依靠定心元件本身作均匀的弹性变形，从而实现定位夹紧。1螺旋式定心夹紧机构特点：结构简单、工作行程大、通用性好。但定心精度不高，主要适用于粗加工或半精加工中需要行程大而定心精度要求不高的工件。2杠杆式定心夹紧机构特点：刚度高、动作快、增力比大、工作行程也比较大，其定心精度较低。它主要用于工件的粗加工，由于杠杆机构不能自锁，所以这种机构自锁要靠气压或其它装置，其中用气压较多。3楔式定心夹紧机构特点：结构紧凑且传动准确，定心精度可达0.020.07，比较适用于工件以内孔为定位基准的半精加工。4弹簧套筒式定心夹紧机构特点：机构简单、体积小、操作方便迅速，因而应用十分广泛。一般用于半精加工或精加工场合。5膜片卡盘定心夹紧机构特点：具有工艺性、通用性好、定心精度高操作方便迅速等特点。但它的夹紧力较小，较常用于滚珠轴承零件的磨削或车削加工工序。6波纹定心夹紧机构特点：机构简单、装夹方便、使用寿命长、定心精度可达0.0050.01，精加工工序中应用较广泛。7液性塑料定心夹紧机构 工作原理：液态塑料压力下使薄壁部分在径向产生均匀的弹性变形，从而将工件定心夹紧。特点：定心精度高、定位稳定，实用性强。第五节夹具动力装置的应用对于力源来自机械、电力等机动夹紧装置，统称为夹具动力装置。下面介绍常用动力装置的特点及一般应用情况，对于具体的结构设计可参阅有关机床夹具设计资料。 一、气压装置气压装置系统包括三个组成部分：气源，包括空气压缩机，冷却器，过滤器等。控制部分，包括分水滤气器，调压阀，油雾阀，单向阀，配气阀和调速阀等执行部分，包括气缸等部分气压装置的特点：1)动作迅速，反应快。2)工作压力低，传动结构简单，对装置所用材料及制造精度要求不高，制造成本低。3)空气粘度小，在管路中的损失较少，便于集中供应和远距离输送，易于集中操纵或程序控制等。4） 空气可就地取材，容易保持清洁，管路不易堵塞，也不会污染环境，具有维护简单，使用安全、可靠、方便等特点。二、液压装置液压装置的特点：液压油油压高、传动力大，在产生同样原始作用力的情况下，液压缸的机构尺寸比气压的小许多倍。油液的不可压缩性使夹紧刚度高，工作平稳、可靠。液压传动噪声小，劳动条件比气压的好。但是，油压高容易漏油，要求液压元件的材质和制造精度高，故而夹具成本较高。三、气液增压装置为了综合利用气压和液压装置的优点，在不需增设液压装置的条件下，可在非液压机床上采用气液联动的增压装置。气液增压装置的特点：1.不需要增加机械增力机构就能产生很大的夹紧力，使夹具结构简化，传动效率提高和制造成本降低。2.气液增压装置已被制成通用部件，可以各种方式灵活、方便地与夹具组合使用。四、电动装置电动装置是以电动机带动夹具中的夹紧机构，对工件进行夹紧的一种方式。最常用的是少齿差行星减速电动卡盘。五、磁力装置磁力装置按其磁力的来源，分为永磁式和电磁式两类，永磁式是由永久磁铁产生吸力将工件夹紧，如常见的标准通用永磁工作台。它的优点是不消耗电能，经久耐用，但吸力没有电磁式的大。六、真空装置真空装置是利用封闭腔内的真空度吸紧工件，实质上是利用大气压力压紧元件。真空装置的特点是压力均匀，单位有效面积上的压力只有6-8N/cm2。因此，仅适用于加工刚度低、大而薄或需要均匀夹紧而又不能采用磁力夹紧的工件。课程总结:自定心夹紧原理 自定心夹紧装置的结构 自定心夹紧的种类思考习题:自定心夹具与其他夹具的结构区别之处，手动三爪卡盘自动定心的结构特点课 次 : 第 8 次授课内容分度装置的机构及主要类型授课形式讲授法教学目的理解分度装置结构及特点教学重点分度装置结构分析教学难点分度装置工作原理参考书目汤湘中主编，机床夹具设计北京，国防出版社常见问题解决方案合理选择分度元器件 教学内容:第四章 分度装置第一节 分度装置的机构及主要类型一、 概述1定义：工件在一次装夹中每加工完一个表面之后，通过夹具上可动部分连同工件一起转过一定的角度或移动一定距离，以改变加工表面的位置。实现上述分度要求的装置称为分度装置。2作用：对工件一次装夹实现多工位加工。3常见的等分表面：圆周分度的孔、圆周分度的槽、直线分度的孔、直线分度的槽。二、分度装置的类型 注意：1.回转分度装置：对圆周角进行分度，适用于沿圆周分度的孔和槽2.直线分度装置：对直线尺寸进行分度，适用于沿直线分度的孔和槽三回转分度装置的组成1组成：固定部分 转动部分 分度对定机构 抬起与锁紧机构2固定部分：分度装置的基体，与机床工作台或机床主轴相连。 材料：灰口铸铁3转动部分：分度装置的运动件，包括回转盘、衬套和转轴等。 材料：45#、40Cr、20钢渗碳4分度对定机构：（1）构成：分度盘、对定销 （2）作用：对转盘进行定位5分度盘抬起与锁紧机构：（1）抬起机构：作用：使分度转动灵活，减少摩擦；（2）锁紧机构：作用：防止切削时产生振动课程总结:本届次课程重点在于分度装置的结构特点，及分度装置的分度作用，合理的选择分度元件是确定分度装置的重点。思考习题:如何提高分度精度，如何选择分度机构？课 次 : 第 9 次授课内容分度装置的设计授课形式讲授法教学目的学习分度装置的基本设计方法教学重点分度装置误差分析教学难点理解分度装置设计要素参考书目汤湘中主编，机床夹具设计北京，国防出版社常见问题解决方案设计过程中减小分度误差教学内容:第四章 分度装置第二节 分度装置的设计一分度对定机构及控制机构的设计1分度对定机构的结构形式（1）钢球对定 结构简单，操作方便，但定位不可靠，仅适用于切削力较小而分度精度要求不高的场合；（2）圆柱销对定 结构简单，制造容易，无法补偿配合间隙对分度精度的影响。（3）菱形销对定 对圆柱销的改进，减少了孔销间的配合间隙。（4）圆锥销对定 能消除销与孔间的配合间隙。但圆锥面上有污物，将影响配合间隙。（5）双斜面对定 同圆锥销，但结构上应考虑防尘装置。（6）单斜面对定 分度槽的直边始终与锲的直边保持接触，且分度的转角误差始终在斜面一侧多用于分度精度较高的场合。（7）正多面体对定 结构简单，制造容易，但分度精度不高，且分度数目不宜过多。2分度控制机构的设计（1）拉销式控制机构 （2）齿条式控制机构（3）杠杆式控制机构（4）偏心式控制机构（5）脚踏式控制机构二分度盘抬起与锁紧机构1分度盘抬起机构（1）弹簧式抬起机构：（2）偏心式抬起机构：2分度盘锁紧机构（1）螺母轴向锁紧机构（2）卡箍轴向锁紧机构（3）偏心轴轴向锁紧机构（4）圆锥轴向锁紧机构（5）径向锁紧机构三分度误差的分析计算1分度误差的概念 分度机构实际位置与理想位置的差值。2分度精度的等级（1）超精密级 分度误差0.10.5（2）精密级 分度误差110（3）普通级 分度误差1103影响分度精度的因素 分度盘本身的误差、分度盘相对于回转轴线的径向圆跳动所造成的附加误差、对定误差和有关元件的误差等。4分度误差的计算（1）单个分度误差 单个分度误差是指两个分度的实际数值与理论数值之间的代数差。式中： a分度角度误差()；一分度线值误差(um)；d分图盘计算直径(mm)（2）总分度误差在规定的区间内，正分度位置偏差与负分度位置偏差的最大绝对值之和。5. 与提高分度精度的措施（1）增大分度盘的计算直径d；（2）减小对定销与分度孔、导向孔间的配合问隙；（3）提高分度对定元件的制造精度；（4）采用消除配合间眩的结构措施；（5）采用高精度分度对定结构。第三节 分度装置的应用一、立轴式通用回转分度装置组成：（1）固定部分：转台体2（2）转动部分：转盘1、转轴4 （3）分度对定机构：分度衬套9 对定销10 弹簧11 齿轮套12（4）抬起与锁紧机构：锥形圈5、锁紧圈6、螺杆7、手柄8工作过程：拔销、转位、锁紧二、卧轴式通用回转分度装置组成：（1）固定部分：转动体7（2）转动部分：转盘6、转轴9 （3）分度对定机构：弹簧10、拨杆11、转动套12、挡销13、菱形销、分度衬套15（4）抬起与锁紧机构：偏心轴4、移动轴2、半圆键1、转轴9工作过程：拔销、转位、锁紧三端齿盘分度装置组成：（1）固定部分：底座11、下齿盘8（2）转动部分：移动轴1、轴承内座圈9、转盘10（3）分度对定机构：定位器6、定位销7（4）抬起与锁紧机构：手柄4、扇形齿轮3、齿轮螺母2、移