机床夹具设计第二章part02

1、 在机械加工过程中，为了保证工在机械加工过程中，为了保证工 件的加工精度，使之相对于机床、件的加工精度，使之相对于机床、 刀具占有确定的位置，并能迅速、刀具占有确定的位置，并能迅速、 可靠地夹紧工件，以接受加工或可靠地夹紧工件，以接受加工或 检测的工艺装备称为机床夹具，检测的工艺装备称为机床夹具， 简称夹具。简称夹具。 第一节 概述 l机床夹具的主要功能是使工件定位和夹紧。机床夹具的主要功能是使工件定位和夹紧。 l定位定位使工件相对于刀具及机床占有正使工件相对于刀具及机床占有正 确的加工位置，保证其被加工表面达到工确的加工位置，保证其被加工表面达到工 序所规定的各项技术要求。序所规定的各项技术

2、要求。 l夹紧夹紧工件定位后，经夹紧装置施力于工件定位后，经夹紧装置施力于 工件，将其固定夹牢，使其在加工过程中工件，将其固定夹牢，使其在加工过程中 保持正确位置不变。保持正确位置不变。 l安装安装工件从定位到夹紧的整个过程。工件从定位到夹紧的整个过程。 l找正安装法：按工件的有关表面或专找正安装法：按工件的有关表面或专 门划出的线痕作为找正依据，用划针门划出的线痕作为找正依据，用划针 或指示表，逐个地找正工件相对于刀或指示表，逐个地找正工件相对于刀 具及机床的位置，然后将工件夹紧。具及机床的位置，然后将工件夹紧。 l专用夹具安装法：靠专用夹具保证工专用夹具安装法：靠专用夹具保证工 件相对于刀

3、具及机床所需的位置，并件相对于刀具及机床所需的位置，并 使其夹紧。使其夹紧。 用夹具装夹工件的特点 l工件在夹具中的正确定位，是通过工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上的定位基准面与夹具上的定位元 件相接触而实现的件相接触而实现的 l夹具预先在机床上已调整好位置，工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件通过夹具对于机床也就占有了正确 的位置的位置 l通过夹具上的对刀装置，保证了工件通过夹具上的对刀装置，保证了工件 加工表面相对于刀具的正确位置加工表面相对于刀具的正确位置 1按夹具的通用特性分类 l通用夹具：指结构、尺寸已标准化、

4、通用夹具：指结构、尺寸已标准化、 系列化，且具有一定通用性的机床附系列化，且具有一定通用性的机床附 件件 l专用夹具：针对某一种工件的某一工专用夹具：针对某一种工件的某一工 序的加工要求而专门设计和制造的夹序的加工要求而专门设计和制造的夹 具具 l成组专用（可调）夹具：采用成组加工成组专用（可调）夹具：采用成组加工 工艺，将工件按形状、尺寸和工艺的共工艺，将工件按形状、尺寸和工艺的共 性分组，再为每组工件设计组内通用的性分组，再为每组工件设计组内通用的 专用夹具专用夹具 l组合夹具：是一种模块化的夹具，由一组合夹具：是一种模块化的夹具，由一 套预先制造好的标准元件组装成的专用套预先制造好的标准

5、元件组装成的专用 夹具夹具 l随行夹具：自动线夹具，既担负装夹任随行夹具：自动线夹具，既担负装夹任 务，又担负沿自动线输送工件的任务。务，又担负沿自动线输送工件的任务。 2.按夹具使用的机床分类 l可分为车床、铣床、钻床、镗床、磨床、可分为车床、铣床、钻床、镗床、磨床、 齿轮机床、数控机床夹具等。齿轮机床、数控机床夹具等。 3.按夹具的动力源分类 l按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具 和机动夹具两大类。和机动夹具两大类。 l手动夹具应有扩力机构与自锁性能，以减手动夹具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轻劳动强度与确保安全生产 l常用的机

6、动夹具有：气动、液压、气液增常用的机动夹具有：气动、液压、气液增 压、电动、电磁、真空、离心力、自夹紧压、电动、电磁、真空、离心力、自夹紧 夹具等夹具等 三、机床夹具的组成 定位元件：用于确定工件在夹具中的定位元件：用于确定工件在夹具中的 位置；位置； 夹紧装置：将工件压紧夹牢，并保证夹紧装置：将工件压紧夹牢，并保证 工件在加工过程中位置不变；工件在加工过程中位置不变； 联接元件：用于确定夹具对机床主轴、联接元件：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； 对刀或导向元件：用于保证工件加工对刀或导向元件：用于保证工件加工 表面与刀具之间的位置；表面与刀具之间的位

7、置； 其它装置或元件：定向键、操作件、其它装置或元件：定向键、操作件、 分度装置、靠模装置、上下料装置、分度装置、靠模装置、上下料装置、 平衡块等，以及标准化了的其它联接平衡块等，以及标准化了的其它联接 元件；元件； 夹具体：是夹具的基座和骨架，用来夹具体：是夹具的基座和骨架，用来 配置、安装各夹具元件及装置。配置、安装各夹具元件及装置。 保证加工精度，并使之稳定保证加工精度，并使之稳定 缩短辅助时间，提高生产效率，降缩短辅助时间，提高生产效率，降 低成本低成本 扩大机床的工艺范围扩大机床的工艺范围 减轻劳动强度，降低技术要求减轻劳动强度，降低技术要求 便于变更工位、引导刀具或进行仿便于变更工

8、位、引导刀具或进行仿 形加工。形加工。 五、机床夹具的现状及发展方向 对机床夹具提出了如下新的要求： l能迅速而方便地装备新产品，以缩能迅速而方便地装备新产品，以缩 短生产准备周期，降低生产成本短生产准备周期，降低生产成本 l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 l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 l适用于各种现代化制造技术的新型适用于各种现代化制造技术的新型 机床夹具机床夹具 l采用以液压站等为动力源的高效夹采用以液压站等为动力源的高效夹 紧装置，以进一步提高劳动生产率紧装置，以进一步提高劳动生产率 l提高机床夹具的标准化程度提高机床夹具的

9、标准化程度 现代机床夹具的发展方向 l精密化：如精密分度、高精度自定心精密化：如精密分度、高精度自定心 l高效化：缩短加工的基本时间和辅助时高效化：缩短加工的基本时间和辅助时 间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳 动强度动强度 l柔性化：通过调整、组合等方式，以适柔性化：通过调整、组合等方式，以适 应工艺可变因素应工艺可变因素 l标准化：标准化： 按夹具零件及部件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、组合夹具标准制造，以及各类通用夹具、组合夹具标准制造， 有利于夹具的商品化生产，有利于缩短有利于夹具的商品化生产，有利于缩短 生产准备周期，降低生

10、产总成本。生产准备周期，降低生产总成本。 一、工件定位的基本原理 1定位基准的基本概念 工件定位工件定位按照加工工艺要求，将按照加工工艺要求，将 工件置于夹具中，使工件在夹紧前相工件置于夹具中，使工件在夹紧前相 对于机床和刀具就占有一个预定的位对于机床和刀具就占有一个预定的位 置，或者是使同一批工件逐次放置到置，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。夹具中时都能占据同一位置。 第二节 工件定位 定位基准定位基准在机械加工中用作定在机械加工中用作定 位的基准。位的基准。 定位基面定位基面工件定位时，作为定工件定位时，作为定 位基准的点和线，往往由某些具体位基准的点和线，往往由某

11、些具体 表面体现出来，这种表面称为定位表面体现出来，这种表面称为定位 基面。基面。 2自由度的概念 所谓自由度，即空间位置的不确所谓自由度，即空间位置的不确 定性定性 一个位于空间自由状态的物体，一个位于空间自由状态的物体， 对于空间直角坐标系来说，具有对于空间直角坐标系来说，具有 六个自由度：三个位移自由度和六个自由度：三个位移自由度和 三个旋转自由度。三个旋转自由度。 3六点定位原则 定位的实质：就是限制自由度。就是限制自由度。 工件的六个自由度如果都加以限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制了，工件在空间的位置就完全 被确定下来了。被确定下来了。 六点定位法则 l

12、通常，一个支承点限制工件的通常，一个支承点限制工件的 一个自由度。一个自由度。 l使用合理设置的六个支承点，使用合理设置的六个支承点， 与工件的定位基准相接触，以与工件的定位基准相接触，以 限制工件的六个自由度，使工限制工件的六个自由度，使工 件在夹具中的位置完全被确定件在夹具中的位置完全被确定 的方法，称为六点定位法则。的方法，称为六点定位法则。 定位基准按自由度分类定位基准按自由度分类 主要定位基准面： l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。要求：支承个自由度的定位表面。要求：支承 面积大；三个支承点要对称配置。面积大；三个支承点要对称配置。

13、导向定位基准面： l设置二个支承点，限制了工件的设置二个支承点，限制了工件的 二个自由度的定位表面。要求：二个自由度的定位表面。要求： 应选狭长表面；支承点布置应尽应选狭长表面；支承点布置应尽 可能远。可能远。 双导向定位基准面： l限制四个自由度的圆柱定位面限制四个自由度的圆柱定位面 双支承定位基准面： l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 止推定位基准面： l限制一个移动自由度的定位基准面。限制一个移动自由度的定位基准面。 要求：应选窄小且与切削力相对的表要求：应选窄小且与切削力相对的表 面；支承方向平行于导向方向。面；支承方向平行于导向方向。 防转定位基准面：

14、l限制一个旋转自由度的定位表面。限制一个旋转自由度的定位表面。 l要求：支承点布置应离回转线尽可能要求：支承点布置应离回转线尽可能 远。远。 定位时应注意的几个主要问题 l定位支承点必须与工件的定位基准面定位支承点必须与工件的定位基准面 始终保持紧贴接触；始终保持紧贴接触； l分析定位支承点的定位作用时，不考分析定位支承点的定位作用时，不考 虑力的影响；虑力的影响； l定位支承点是定位元件抽象而来的。定位支承点是定位元件抽象而来的。 4工件定位中的几种情况 通常，自由度限制大于通常，自由度限制大于3，小于、等于，小于、等于6。 l完全定位：不重复地限制了工件的六个自不重复地限制了工件的六个自

15、由度的定位。由度的定位。 l不完全定位：根据实际加工要求，并不需根据实际加工要求，并不需 要限制工件全部自由度的定位。要限制工件全部自由度的定位。 l欠定位：定位点少于应消除的自由度、工定位点少于应消除的自由度、工 件定位不足的定位。件定位不足的定位。 l过定位：工件同一个自由度分别被几工件同一个自由度分别被几 个支承点重复限制的定位。个支承点重复限制的定位。 过定位的不良后果： l使接触点不稳定，增加了不同性；使接触点不稳定，增加了不同性； l增加了夹紧变形；增加了夹紧变形； l部分工件不能顺利与定位元件配合。部分工件不能顺利与定位元件配合。 消除或减少过定位干涉的两种方法： l改变定位元件

16、结构，使定位元件重复改变定位元件结构，使定位元件重复 限制自由度的部分不起定位作用；限制自由度的部分不起定位作用； l提高工件定位基准之间以及定位元件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。工作表面之间的位置精度。 只有提出合理的附加条件，才允许采只有提出合理的附加条件，才允许采 用过定位。用过定位。 二、常用定位元件及选用 1对定位元件的基本要求 l足够的精度；足够的精度； l较好的耐磨性；较好的耐磨性； l足够的强度和刚度；足够的强度和刚度； l较好的工艺性；较好的工艺性； l便于清除切屑。便于清除切屑。 2常用定位元件所能限制的自由度 常用定位元件可按工件典型定位基准面

17、常用定位元件可按工件典型定位基准面 分为：分为： l用于平面定位的用于平面定位的 l用于外圆柱面定位的用于外圆柱面定位的 l用于孔定位的用于孔定位的 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3- -1 3常用定位元件的选用 工件以平面定位 l面积较小的基准平面选用支承钉面积较小的基准平面选用支承钉 l面积较大、平面度精度较高的基准平面面积较大、平面度精度较高的基准平面 定位选用支承板定位选用支承板 l毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平 面定位时，选用自位支承面定位时，选用自位支承 l毛坯面作基准平面，调节时可按定位面毛坯面作基准平面，调

18、节时可按定位面 质量和面积大小分别选用可调支承质量和面积大小分别选用可调支承 l当工件定位基准面需提高定位刚度、稳当工件定位基准面需提高定位刚度、稳 定性和可靠性时，可选用辅助支承定性和可靠性时，可选用辅助支承 工件以外圆柱定位 l当工件对称度要求较高时，选用当工件对称度要求较高时，选用 V形块形块 l当工件定位圆柱面精度较高时，当工件定位圆柱面精度较高时， 可选用定位套或半圆形定位座可选用定位套或半圆形定位座 工件以内孔定位 l工件上定位内孔较小时，常选定工件上定位内孔较小时，常选定 位销位销 l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

19、，大都选用心轴 三、定位误差分析 l工序基准在工序尺寸方向上的最大位置工序基准在工序尺寸方向上的最大位置 变动量，称为定位误差，用变动量，称为定位误差，用D D表示。表示。 l在工件的加工中，还会因夹具在制造与在工件的加工中，还会因夹具在制造与 安装、工件的夹紧、机床的工作精度、安装、工件的夹紧、机床的工作精度、 刀具的精度、受力变形、热变形等因素刀具的精度、受力变形、热变形等因素 而产生误差，定位误差仅是加工误差的而产生误差，定位误差仅是加工误差的 一部分。一般限定定位误差不超过工件一部分。一般限定定位误差不超过工件 加工公差加工公差T T的的1/51/51/31/3，即，即 D D(1/5

20、1/3)T 1产生定位误差的原因 l定位基准发生位移产生定位误差定位基准发生位移产生定位误差 由于定位副的制造误差或定位副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配合间隙所导致的定位基准在加 工尺寸方向上最大位置变动量，工尺寸方向上最大位置变动量， 称为基准位移误差，用称为基准位移误差，用Y Y表示表示 l定位基准与工序基准不重合产生定位基准与工序基准不重合产生 定位误差定位误差 由于工序基准与定位由于工序基准与定位 基准不重合所导致的工序基准在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动加工尺寸方向上的最大位置变动 量，称为基准不重合误差量，称为基准不重合误差

21、, ,用用B B 表示表示 lD=Y+B 2定位误差的计算 l计算定位误差时，可以分别求出基准计算定位误差时，可以分别求出基准 位移误差和基准不重合误差，再求出位移误差和基准不重合误差，再求出 它们在加工尺寸方向上的矢量和；也它们在加工尺寸方向上的矢量和；也 可以按最不利情况可以按最不利情况, ,确定工序基准的确定工序基准的 两个极限位置，根据几何关系求出这两个极限位置，根据几何关系求出这 两个位置的距离，将其投影到加工方两个位置的距离，将其投影到加工方 向上，求出定位误差向上，求出定位误差。 3组合表面定位及其误差分析 常见的组合方式有：常见的组合方式有： l一个孔及其端面一个孔及其端面 l

22、一根轴及其端面一根轴及其端面 l一个平面及其上的两个圆孔一个平面及其上的两个圆孔 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 “一面两孔一面两孔”定位的特点：定位的特点： l容易实现基准统一；容易实现基准统一； l位置精度高；位置精度高； l存在过定位现象（支承平面限制三个存在过定位现象（支承平面限制三个 自由度，每根短销限制两个自由度）自由度，每根短销限制两个自由度） A. 二圆销一平面定位 l销、孔安装时，必须有一定的间隙，销、孔安装时，必须有一定的间隙， 此时此时 dmax=Dmin Xmin d 轴径；轴径；D 孔径；孔径；X 间隙间隙 第二定位销装入的条件第二定位销装入

23、的条件： l(1) 当孔径、销径为：当孔径、销径为： D1min、D2min、d1max、d2max 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) l(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

24、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+ LDD2min/2= L Ldd2max/2X2min/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： d2max= D2min 2( LD+ Ld+ X2min/2)即可 l实际定位时上述两种极限情况的机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会是很少的，因此通常第二定位销 孔不预留间隙，即孔不预留间隙，即X2min=0； l此外，第一定位销、孔的最小配合此外，第一定位销、孔的最小配合 间隙起补偿中心距偏差的作用。间隙起补偿中心距偏差的作用。

25、 l于是得到：于是得到： d2max= D2min 2( LD+ Ld X1min/2) 或：或：X2min= 2( LD+ Ld X1min/2) B. 一圆销、 一削边销及 一平面定位 (1) 削边销削边销 的形成的形成 l为了保证销的为了保证销的 强度，通常使强度，通常使 用菱形销。用菱形销。 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 (2) 削削 边销边销 尺寸尺寸 的确的确 定定 (3) 定位误差分析定位误差分析 l基准位移误差：基准位移误差：为第一定位销、孔的为第一定位销、孔的 最大配合间隙最大配合间隙

26、Y= D1+ d1+X1min l转角误差：转角误差： 或或 L XX tg dDdD 2 min222min111 1 L XX tg 2 max2max1 1 一、夹紧装置的组成和设计要求 工件定位后将其固定，使其在加工工件定位后将其固定，使其在加工 过程中保持定位位置不变的装置，过程中保持定位位置不变的装置， 称为夹紧装置称为夹紧装置 第三节第三节 工件的夹紧工件的夹紧 1夹紧装置的组成夹紧装置的组成 动力源装置：动力源装置：它是产生夹紧作用力的它是产生夹紧作用力的 装置装置 传力机构：传力机构：传递力的机构，其作用是：传递力的机构，其作用是： 改变作用力的方向；改变作用力的大改变作用力

27、的方向；改变作用力的大 小；具有一定的自锁性能，以保证夹小；具有一定的自锁性能，以保证夹 紧可靠。紧可靠。 夹紧元件：夹紧元件：它是直接与工件接触完成它是直接与工件接触完成 夹紧作用的元件夹紧作用的元件 2设计夹具时应考虑的问题设计夹具时应考虑的问题 l夹紧力（三要素：大小、方向、夹紧力（三要素：大小、方向、 作用点）作用点） l传力方式（手动、气动、液力、传力方式（手动、气动、液力、 电力等）电力等） l夹紧机构（增力、快速、机动等）夹紧机构（增力、快速、机动等） 3对夹紧装置的设计要求对夹紧装置的设计要求 l能保持工件定位时已获得的正确位置能保持工件定位时已获得的正确位置 l夹紧要可靠和适

28、当夹紧要可靠和适当 l操作方便、安全，劳动强度低，生产操作方便、安全，劳动强度低，生产 效率高效率高 l夹紧装置的自动化和复杂程度与生产夹紧装置的自动化和复杂程度与生产 批量与生产方式相适应批量与生产方式相适应 l有良好的工艺性和经济性有良好的工艺性和经济性 二、夹紧力确定的基本原则 l夹紧力的确定包括夹紧力的大小、方向和作用夹紧力的确定包括夹紧力的大小、方向和作用 点三个要素点三个要素 1夹紧力方向的确定夹紧力方向的确定 l应指向各定位元件，且尽可能使之垂直于主要应指向各定位元件，且尽可能使之垂直于主要 定位基准，应在工件刚度最大的方向上将工件定位基准，应在工件刚度最大的方向上将工件 夹紧夹

29、紧 l有助于定位，不破坏定位的准确性和可靠性有助于定位，不破坏定位的准确性和可靠性 l应考虑接触面积的影响，使工件变形尽可能小应考虑接触面积的影响，使工件变形尽可能小 l应使夹紧力尽可能小，减轻劳动强度、提高生应使夹紧力尽可能小，减轻劳动强度、提高生 产效率产效率 2夹紧力作用点的选择夹紧力作用点的选择 l夹紧力作用点是指夹紧元件与工件接触夹紧力作用点是指夹紧元件与工件接触 的一小块面积的一小块面积 l应落在支承元件上或几个支承元件所形应落在支承元件上或几个支承元件所形 成的支承面内成的支承面内 l应选在工件刚性较好的部位应选在工件刚性较好的部位 l应尽可能靠近被加工表面，以减少切削应尽可能靠

30、近被加工表面，以减少切削 力翻转力矩的影响，减少振动力翻转力矩的影响，减少振动 3夹紧力大小的确定夹紧力大小的确定 l要足够防止加工时松动要足够防止加工时松动 l使工件受压变形小，刚性差的工件使工件受压变形小，刚性差的工件 应均匀加压应均匀加压 l机动夹紧时应计算夹紧力的大小，机动夹紧时应计算夹紧力的大小， 以理论夹紧力乘以安全系数以理论夹紧力乘以安全系数K 粗加工取粗加工取K2.53， 精加工取精加工取K1.52 夹紧力三要素的确定，是一夹紧力三要素的确定，是一 个综合性问题，必须考虑工个综合性问题，必须考虑工 件的结构特点、加工工艺方件的结构特点、加工工艺方 法、定位元件的结构和布置法、定

31、位元件的结构和布置 等多种因素。等多种因素。 三、常用的夹紧机构及选用 1斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构 工作原理：工作原理：利用楔块的斜面将楔块的利用楔块的斜面将楔块的 推力转变为夹紧力，从而夹紧工件推力转变为夹紧力，从而夹紧工件 夹紧力的大小：夹紧力的大小： 21 tgtg F Q 夹持原则：夹持原则： l楔块夹紧工件后应能自锁，楔块夹紧工件后应能自锁， 1 1 + + 2 2 为自锁条件为自锁条件 l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1 1 =2 = 57，故故1014 l为了安全可靠，取为了安全可靠，取= 57 夹紧特点：夹紧特点： l结构简单，有增力作用。结构简

32、单，有增力作用。 一般扩力比一般扩力比 Q/ /F3。 l楔块夹紧行程小，增大行程会使自锁楔块夹紧行程小，增大行程会使自锁 性能变差性能变差 l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 l楔块材料：通常用楔块材料：通常用20钢渗碳，淬硬钢渗碳，淬硬 5862HRC l 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螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构 工作原理：工作原理：类似楔块类似楔块 夹紧力大小：夹紧力大小：类似楔块类似楔块 夹紧特点：夹紧特点： l结构简单，增力大结构简单，增力大 l夹紧可靠，能保证自锁夹紧可靠，能保证自锁 l夹紧动作慢，适合手动夹紧夹紧动作慢，适合

33、手动夹紧 螺旋夹紧的构造：螺旋夹紧的构造：螺钉、压块、螺钉、压块、 手柄等手柄等 l简单螺旋夹紧机构简单螺旋夹紧机构 l螺旋压板夹紧机构螺旋压板夹紧机构 3偏心夹紧机构偏心夹紧机构 工作原理：工作原理：利用转动中心与几何中心利用转动中心与几何中心 偏移的圆盘或轴作为夹紧元件偏移的圆盘或轴作为夹紧元件 夹紧特点：夹紧特点： l结构简单，制造方便结构简单，制造方便 l夹紧迅速，操作灵活夹紧迅速，操作灵活 l行程小，增力小，自锁能力差行程小，增力小，自锁能力差 l适合夹紧力小、振动小的场合适合夹紧力小、振动小的场合 自锁条件：自锁条件：D/ /e 1420 设计计算：设计计算： l偏心距取偏心距取2

34、e + （：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） l偏心轮直径取偏心轮直径取D=14e20e l手柄长取手柄长取L=(22.5)D l最小夹紧行程最小夹紧行程Smin=+ l偏心轮材料：偏心轮材料：20钢或钢或20Cr；表面渗碳淬；表面渗碳淬 火火5560HRC，磨光、发蓝，磨光、发蓝 4多位夹紧机构多位夹紧机构 单件多位（联动）夹紧机构单件多位（联动）夹紧机构 多件多位（联动）夹紧机构多件多位（联动）夹紧机构 设计多位夹紧机构应注意的问题 l夹紧元件必须为浮动、可调节的联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动零件，以保证同时均匀夹紧

35、和同 时松开时松开 l夹紧力方向应与定位方式和加工方夹紧力方向应与定位方式和加工方 法相适应法相适应 l应保证每一工件都有足够的夹紧力应保证每一工件都有足够的夹紧力 l夹紧元件和传力零件应有足够的刚夹紧元件和传力零件应有足够的刚 性，保证传力均匀性，保证传力均匀 四、夹紧动力源装置 1气动夹紧气动夹紧 l包括三个部分：第一部分为气源，包括三个部分：第一部分为气源， 第二部分为控制部分，第三部分为第二部分为控制部分，第三部分为 执行部分。执行部分。 2液压夹紧液压夹紧 l液压夹紧是利用液压油为工作介质液压夹紧是利用液压油为工作介质 来传力的一种装置。它与气动夹紧来传力的一种装置。它与气动夹紧 比

36、较，具有夹紧力稳定、吸收振动比较，具有夹紧力稳定、吸收振动 能力强等优点，但结构比较复杂、能力强等优点，但结构比较复杂、 制造成本高，因此适用于大量生产。制造成本高，因此适用于大量生产。 液压夹紧的传动系统与普通气压系液压夹紧的传动系统与普通气压系 统类似。统类似。 3、气、气- -液组合夹紧液组合夹紧 l气气- -液组合夹紧的动力源为压缩空气，液组合夹紧的动力源为压缩空气， 但要使用特殊的增压器，比气动夹紧但要使用特殊的增压器，比气动夹紧 装置复杂。它的工作原理如图装置复杂。它的工作原理如图3-32所所 示，压缩空气进入气缸示，压缩空气进入气缸1的右腔，推动的右腔，推动 增压器活塞增压器活塞

37、3左移，活塞杆左移，活塞杆4随之在增随之在增 压缸压缸2内左移。因活塞杆内左移。因活塞杆4的作用面积的作用面积 小，使增压缸小，使增压缸2和工作缸和工作缸5内的油压得内的油压得 到增加，并推动工作缸中的活塞到增加，并推动工作缸中的活塞6上抬，上抬， 将工件夹紧。将工件夹紧。 一、车床夹具 1 1车床夹具的基本类型车床夹具的基本类型 安装在车床主轴上的夹具：各种卡盘、各种卡盘、 顶尖、各种心轴或其它专用夹具。加工顶尖、各种心轴或其它专用夹具。加工 时夹具随机床主轴一起旋转，切削刀具时夹具随机床主轴一起旋转，切削刀具 作进给运动。作进给运动。 l三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘三爪自定心卡盘和四爪单动

38、卡盘 l拨动顶尖拨动顶尖 l心轴式心轴式 第四节第四节 常用机床夹具常用机床夹具 l圆盘式圆盘式 l角铁式角铁式 l花盘式花盘式 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 安装在滑板或床身上的夹具：用于某用于某 些形状不规则和尺寸较大的工件，刀些形状不规则和尺寸较大的工件，刀 具安装在车床主轴上作旋转运动，夹具安装在车床主轴上作旋转运动，夹 具作进给运动具作进给运动 2 2车床夹具的设计特点车床夹具的设计特点 l工件均为回转体，夹具随机床主轴一起工件均为回转体，夹具随机床主轴一起 旋转，因此要求夹具结构紧凑、轮

39、廓尺旋转，因此要求夹具结构紧凑、轮廓尺 寸尽可能小、重量尽可能靠近回转轴线，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以减少惯性力和回转力矩 l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 l与机床的联接视具体情况而定，通与机床的联接视具体情况而定，通 常有较准确的圆柱孔或圆锥孔常有较准确的圆柱孔或圆锥孔 l夹具带动工件旋转，不允许工件相夹具带动工件旋转，不允许工件相 对主轴位移对主轴位移 l为使夹具使用安全，应尽可能避免为使夹具

40、使用安全，应尽可能避免 带有尖角或凸出部分，必要时要加带有尖角或凸出部分，必要时要加 防护罩防护罩 二、铣床类夹具 1 1铣床类夹具的特点铣床类夹具的特点 用途：用途： l适用于铣床、平面磨床。适用于铣床、平面磨床。 特点：特点： l工件安装在夹具上随同机床工作台工件安装在夹具上随同机床工作台 一起作送进运动一起作送进运动 l铣削为断续切削，冲击、振动大，铣削为断续切削，冲击、振动大， 夹紧力要求较大夹紧力要求较大 l夹具要有足够的刚度和强度，本体夹具要有足够的刚度和强度，本体 应牢固地固定在机床工作台上应牢固地固定在机床工作台上 l铣削加工效率高，工件安装应迅速，铣削加工效率高，工件安装应迅

41、速， 要有快速对刀元件要有快速对刀元件 2 2、铣床夹、铣床夹 具的构造具的构造 l主要由夹主要由夹 具体、定具体、定 位板、夹位板、夹 紧机构、紧机构、 对刀块、对刀块、 定向键等定向键等 组成组成 3 3铣床夹具的设计铣床夹具的设计 l铣床夹具的安装：主要依靠定向键和铣床夹具的安装：主要依靠定向键和 百分表校正来提高安装精度。定位键百分表校正来提高安装精度。定位键 的结构尺寸已标准化，应按铣床工作的结构尺寸已标准化，应按铣床工作 台的台的T T形槽尺寸选定，它和夹具底座形槽尺寸选定，它和夹具底座 以及工作台以及工作台T T形槽的配合为形槽的配合为H7/ /h6、 H8/ /h8。两定位键的

42、距离应力求最大。两定位键的距离应力求最大 铣床夹铣床夹 具的对具的对 刀装置：刀装置： 由对刀由对刀 块、块、 （平、（平、 圆）塞圆）塞 尺等组尺等组 成成 三、钻床类夹具 1 1钻床类夹具的种类及其构造钻床类夹具的种类及其构造 l这类夹具主要是用来保证被加工孔的位这类夹具主要是用来保证被加工孔的位 置精度置精度 l还可用于某些镗床、组合机床上还可用于某些镗床、组合机床上 l钻床夹具的种类繁多，根据被加工孔的钻床夹具的种类繁多，根据被加工孔的 分布情况和钻模板的特点，一般分为固分布情况和钻模板的特点，一般分为固 定式、回转式、移动式、翻转式、复盖定式、回转式、移动式、翻转式、复盖 式和滑柱式

43、等几种类型式和滑柱式等几种类型 2 2钻床夹具的设计钻床夹具的设计 钻床夹具的设计主要考虑钻套的设计。钻床夹具的设计主要考虑钻套的设计。 钻套是用来引导钻头、扩孔钻、铰刀等钻套是用来引导钻头、扩孔钻、铰刀等 孔加工刀具，加强刀具刚度，并保证所孔加工刀具，加强刀具刚度，并保证所 加工的孔和工件其它表面有准确的相对加工的孔和工件其它表面有准确的相对 位置。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 l 固定钻套固定钻套 l 可换钻套可换钻套 l 快换钻套快换钻套 l 特殊钻套特殊钻套 四 、典型数控机床夹具 数控机床夹具 数控机床夹具有高效化、柔性化和数控机床夹具

44、有高效化、柔性化和 高精度等特点，设计时，除了应遵高精度等特点，设计时，除了应遵 循一般夹具设计的原则外，还应注循一般夹具设计的原则外，还应注 意以下特点：意以下特点： l应有较高的精度应有较高的精度 l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 l夹紧应牢固可靠、操作方便夹紧应牢固可靠、操作方便 l设计数控机床夹具时，应按坐标图上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规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的起始点，确定夹具坐标原点的位置 数控铣床夹具 l对数控铣床夹具的基本要求对数控铣床夹具的基本要求 夹具应能保证在机床上实现

45、定向安装，夹具应能保证在机床上实现定向安装， 还要求能协调零件定位面与机床之间保还要求能协调零件定位面与机床之间保 持一定的坐标尺寸联系。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。 l数控铣削加工常用的夹具数控铣削加工常用的夹具 组合夹具组合夹具 专用铣削夹具专用铣削夹具 多工位夹具多工位夹具

46、 气动或液压夹具气动或液压夹具 真空夹具真空夹具 数控钻床夹具 l数控钻床夹具设计原理与通用钻床相同，选数控钻床夹具设计原理与通用钻床相同，选 用时应注意以下几个问题用时应注意以下几个问题: 优先选用组合夹具优先选用组合夹具 尽量减少夹压变形，合理选择定位点及尽量减少夹压变形，合理选择定位点及 夹紧点夹紧点 单件加工应尽量减少装卸夹压时间；中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面上同时装夹小型零件可考虑在工作台面上同时装夹 几个零件进行加工几个零件进行加工 避免干涉避免干涉 可在夹具上设置对刀点可在夹具上设置对刀点 加工中心机床夹具 l在加工中心上，夹具的任务不仅是夹紧在

47、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面为工件，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参考基准，确定工件编程的零点 l根据加工中心机床特点和加工需要，目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、组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合夹具、可调整夹具和成组夹具 一、组合夹具 组合夹具是一种标准化、系列化程度很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、不同尺寸的高精的具有不同几何形状、不同尺寸的高精 度元件与合件组

48、成，使用时按照工件的度元件与合件组成，使用时按照工件的 加工要求，采用组合的方式组装成所需加工要求，采用组合的方式组装成所需 的夹具。的夹具。 第五节第五节 现代机床夹具现代机床夹具 1 1T T形槽系组合夹具的系列形槽系组合夹具的系列 T形槽系组合夹具的元件：按其功用形槽系组合夹具的元件：按其功用 可分为八类：基础件；支承件；定位可分为八类：基础件；支承件；定位 件；导向件；夹紧件；紧固件；其它件；导向件；夹紧件；紧固件；其它 件；合件件；合件 2 2孔系组合夹具简介孔系组合夹具简介 孔系组合夹具元件的连接用两个圆孔系组合夹具元件的连接用两个圆 柱销定位，一个螺钉紧固柱销定位，一个螺钉紧固

49、二、模块化夹具 l模块化夹具是一种柔性化的夹具，通常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由基础件和其它模块元件组成 l模块化是指将同一功能的单元，设计成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、且可以相互交具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换使用的模块，以满足加工需要的一种 方法方法 l模块化夹具与组合夹具之间有许多共模块化夹具与组合夹具之间有许多共 同点。它们都具有方形、矩形和圆形同点。它们都具有方形、矩形和圆形 基础件。在基础件表面有坐标孔系。基础件。在基础件表面有坐标孔系。 两种夹具的不同点是组合夹具的万能两种

50、夹具的不同点是组合夹具的万能 性好，标准化程度高；而模块化夹具性好，标准化程度高；而模块化夹具 则为非标准的，一般是为本企业产品则为非标准的，一般是为本企业产品 工件的加工需要而设计的工件的加工需要而设计的 三、自动线夹具 l常见的自动线夹具有随行夹具和固定常见的自动线夹具有随行夹具和固定 自动线夹具两种自动线夹具两种 l随行夹具常用于形状复杂且无良好输随行夹具常用于形状复杂且无良好输 送基面，或虽有良好的输送基面，但送基面，或虽有良好的输送基面，但 材质较软的工件。使用随行夹具时，材质较软的工件。使用随行夹具时， 工件随夹具一起由输送带依次送到各工件随夹具一起由输送带依次送到各 工位工位 一、专用夹具设计的方法和步骤 1 1拟定夹具的结构方案拟定夹具的结构方案 明确设计要求和生产条件明确设计要求和生产条件 l了解工件情况、工序要求和加工状态了解工件情况、工序要求和加工状态 l了解使用机床、刀具的需用情况了解使用机床、刀具的需用情况 l了解生产批量和对夹具的需用情况了解生产批量和对夹具的需用情况 l了解制造车间的生产条件和技术状况了解制造车间的生产条件和技术状况 l准备好各种设计资料准备好各种设计资料 第六节第六节 专用夹具的设计方法专用夹具的设计