机床夹具设计基础

1、项目六项目六 机床夹具设计基础机床夹具设计基础课题一课题一 概述概述课题二课题二 工件定位的基本原理工件定位的基本原理课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件课题四课题四 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧课题五课题五 基本夹紧机构基本夹紧机构课题六课题六 其他夹紧机构其他夹紧机构对刀或导向装置对刀或导向装置夹具体及连接元件设计夹具体及连接元件设计课题七课题七 各类机床夹具设计要点各类机床夹具设计要点课题八课题八 专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法课题一课题一 概述概述知识点知识点机床夹具在机械加工中的作少机床夹具在机械加工中的作少夹具的分类夹具的分类机床夹具的组成机床夹具的组成

2、技能点技能点机床夹具的合理选用。机床夹具的合理选用。课题分析课题分析 采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。影响，其加工精度高而且稳定。下一页返回课题一课题一 概述概述下一页返回车床夹具车床夹具钻床夹具（钻模）钻床夹具（钻模）课题一课题一 概述概述下一页返回铣床夹具铣床夹具课题一课题一 概述概述相关知识相关知识一、机床夹具在机械加工中的作用一、机床夹具在机械加工中的作用 1.保证加工精度保证加工精度

3、 采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。其加工精度高而且稳定。 2.提高生产率、降低成本提高生产率、降低成本 用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时显著地减少了辅助工时;用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量此可加大切削用量;可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采

4、可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。上一页 下一页返回课题一课题一 概述概述 3.扩大机床的工艺范围扩大机床的工艺范围 使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工;通过专用夹具还可通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以允分发挥通用机床的作用。将车床改为拉床使用，以允分发挥

5、通用机床的作用。 4.减轻工人的劳动强度减轻工人的劳动强度 用夹具装夹工件方便、快速，当采用气动、液压等夹紧用夹具装夹工件方便、快速，当采用气动、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度。装置时，可减轻工人的劳动强度。应用机床夹具，有利于保应用机床夹具，有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量证工件的加工精度、稳定产品质量;有利于提高劳动生产率和有利于提高劳动生产率和降低成本降低成本;有利于改善工人劳动条件，保证安全生产有利于改善工人劳动条件，保证安全生产;有利于有利于扩大机床工艺范围，实现扩大机床工艺范围，实现“一机多用一机多用”。上一页 下一页返回课题一课题一 概述概述 二、夹具的分类二、夹具

6、的分类 机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。常用的分类方法有以下几种。行分类。常用的分类方法有以下几种。 1.按夹具的使用特点分类按夹具的使用特点分类 根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和拼装夹具五为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和拼装夹具五大类。大类。 (1)通用夹具。已经标准化的可加工一定范围内不同工通用夹具。已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，其结构、尺寸已规格化，而且具件的夹具，称为通用夹

7、具，其结构、尺寸已规格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪有一定通用性，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作台等。台等。上一页 下一页返回课题一课题一 概述概述 (2)专用夹具。专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，专用夹具。专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用称为专用夹具。在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。 (3)可调

8、夹具。某些元件可调整或更换，以适应多种工件可调夹具。某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。可调夹具是针对通用夹具和专加工的夹具，称为可调夹具。可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。 (4)组合夹具。采用标准的组合元件、部件，专为某一组合夹具。采用标准的组合元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具称为组合夹具。组合夹具是一种工件的某道工序组装的夹具称为组合夹具。组合夹具是一种模块化的夹具。模块化的夹具。 （5）拼装夹具。用专门的标准化、系列化的拼装零部件）拼装夹具。用专门的标准化、系列化的拼装零部件拼装而

9、成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点，拼装而成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点，上一页返回下一页课题一课题一 概述概述 但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸此类夹具更适合在数控机床和夹紧部件中常带有小型液压缸此类夹具更适合在数控机床上使用。上使用。 2.按使用机床分类按使用机床分类 夹具按使用机床不同，可分为车床夹具、铣床夹具、钻夹具按使用机床不同，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自

10、动线随行夹具以及其他机床夹具等。床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。 3.按夹紧的动力源分类按夹紧的动力源分类 夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。 三、机床夹具的组成三、机床夹具的组成 机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为以下几个部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。括为以下几个部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。下一页返回上一页课题一课题一 概述概述 1.定位元件定位元

11、件 定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。如定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。如图图6-1所示，钻后盖上孔，其钻夹具如所示，钻后盖上孔，其钻夹具如图图6 -2所示。夹具上的圆柱所示。夹具上的圆柱销销5、菱形销、菱形销9和支承板和支承板4都是定位元件，通过它们使工件在都是定位元件，通过它们使工件在夹具中占据正确的位置。（夹具中占据正确的位置。（车夹具、钻模车夹具、钻模、铣夹具铣夹具） 2.夹紧装置夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力程中受到外力(切削力等切削力等)作用时不离开已经占据的正确位置。作用时不离开

12、已经占据的正确位置。图图6 -2中的螺杆中的螺杆8(与圆柱销合成一个零件与圆柱销合成一个零件)、螺母、螺母7和开口和开口垫圈垫圈6就起到了上述作用。（就起到了上述作用。（车夹具、钻模车夹具、钻模、铣夹具铣夹具） 3.对刀或导向装置对刀或导向装置 上一页 下一页返回课题一课题一 概述概述对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。如如图图6-2中钻套中钻套1和钻模板和钻模板2组成导向装置，确定了钻头轴线组成导向装置，确定了钻头轴线相对定位元件的正确位置铣床夹具上的对刀块和塞尺为对刀相对定位元件的正确位置铣床夹具上的对刀块和塞尺为对刀装置

13、。（装置。（车夹具、钻模车夹具、钻模、铣夹具铣夹具） 4.连接元件连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。如连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。如图图6-2中夹具体中夹具体3的底面为安装基面，保证了钻套的底面为安装基面，保证了钻套1的轴线垂直于的轴线垂直于钻床工作台以及圆柱销钻床工作台以及圆柱销5的轴线平行于钻床工作台。因此，的轴线平行于钻床工作台。因此，夹具体可兼作连接元件。车床夹具上的过渡盘、铣床夹具上夹具体可兼作连接元件。车床夹具上的过渡盘、铣床夹具上的位键都是连接元件。（的位键都是连接元件。（车夹具、钻模车夹具、钻模、铣夹具铣夹具） 5.夹具体夹具体 夹具体是机床夹具

14、的基础件，如夹具体是机床夹具的基础件，如图图6 -2中的夹具体中的夹具体3，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。（通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。（车夹具、钻模车夹具、钻模、铣夹具铣夹具）上一页 下一页返回课题一课题一 概述概述 6.其他装置或元件其他装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。上一页返回课题二课题二 工件定位的基本原理工件定位的基本原理知识点知识点六点定位原理六点定位原理工件的定位方式工件的定位方式技能点技能点工件的正确定位。工件的正确定位。课题分析课题分析一个尚未定位的工件，其空间位置是不确定的，均有六个自一个

15、尚未定位的工件，其空间位置是不确定的，均有六个自由度。定位，就是限制自由度。支承点与工件定位基准面始由度。定位，就是限制自由度。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。分析终保持紧贴接触若二者脱离，则意味着失去定位作用。分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。上一页 下一页返回课题二课题二 工件定位的基本原理工件定位的基本原理相关知识相关知识一、六点定位原理一、六点定位原理 一个尚未定位的工件，其空间位置是不确定的，均有六个自由一个尚未定位的工件，其空间位置是不确定的，均有六个自由度，如度，如图图6 -3所示。定位，就

16、是限制自由度。所示。定位，就是限制自由度。图图6-4所示为长方体所示为长方体工件采用六点定位，限制工件全部工件采用六点定位，限制工件全部6个自由度的实例。个自由度的实例。 在应用在应用“六点定位原理六点定位原理”分析工件的定位时，应注意以下几点分析工件的定位时，应注意以下几点: (1)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。位作用。 (2)一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自一个定位支承点仅限制

17、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。由度，所设置的定位支承点数目，原则上不应超过六个。上一页 下一页返回课题二课题二 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 (3)分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。工分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。工件的某一自由度被限制，并非指工件在受到使其脱离定位支件的某一自由度被限制，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。欲使其在外力作用下不能运动，承点的外力时，不能运动。欲使其在外力作用下不能运动，是夹紧的任务是夹紧的任务;反之，工件在外力作用下不能运动，即被夹紧，反之，工件在外力作用下不能

18、运动，即被夹紧，也并非是说工件的所有自由度都被限制了。所以，定位和夹也并非是说工件的所有自由度都被限制了。所以，定位和夹紧是两个概念，绝不能混淆。紧是两个概念，绝不能混淆。分析：三爪卡盘夹持（正爪、反爪）时限定自由度的情况分析：三爪卡盘夹持（正爪、反爪）时限定自由度的情况二、课题实施二、课题实施: :工件的定位工件的定位 根据夹具定位元件限制工件运动自由度的不同，工件在根据夹具定位元件限制工件运动自由度的不同，工件在夹具中的定位方式，有下列几种情况夹具中的定位方式，有下列几种情况: 1.完全定位完全定位 工件的六个自由度全部被限制的定位，称为完全定位。工件的六个自由度全部被限制的定位，称为完全

19、定位。当工件在当工件在x,y，z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度 上一页 下一页返回课题二课题二 工件定位的基本原理工件定位的基本原理要求时，一般采用这种定位方式。例如在要求时，一般采用这种定位方式。例如在图图6-5所示的工件所示的工件上铣槽。上铣槽。 2.不完全定位不完全定位 根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位，称为不完全定位。如这样的定位，称为不完全定位。如图图6-6所示。所示。 3.欠定位欠定位 根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限根据工件的加工要求，应该限制的

20、自由度没有完全被限制的定位，称为欠定位。欠定位无法保证加工要求，所以是制的定位，称为欠定位。欠定位无法保证加工要求，所以是绝不允许的。如绝不允许的。如图图6-7所示。所示。 4.过定位过定位 夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的现象，称为过定位。如同一个或几个自由度的现象，称为过定位。如图图6-8所示两所示两种过定位的例子。种过定位的例子。上一页 下一页返回课题二课题二 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 过定位可能导致下列后果。过定位可能导致下列后果。 （1）工件无法安装。）工件无法安装。 （2）造成工件或定位

21、元件变形。）造成工件或定位元件变形。 消除过定位：改变定位元件的结构，使定位元件重复消除过定位：改变定位元件的结构，使定位元件重复限制自由度的部分不起定位作用。例如对限制自由度的部分不起定位作用。例如对图图6-8(a)的改进的改进措施见措施见图图6-9，其中，其中图图6-9(a)是在工件与大端面之间加球面是在工件与大端面之间加球面垫圈，垫圈，图图6-9(b)将大端面改为小端面，从而避免过定位。将大端面改为小端面，从而避免过定位。将将图图6-8(b)右边的圆柱销改为削边销见右边的圆柱销改为削边销见图图6-9;, 合理应用过定位，提高工件定位基准之间以及定位元合理应用过定位，提高工件定位基准之间以

22、及定位元件的工作表面之间的位置精度。件的工作表面之间的位置精度。图图6-10所示滚齿夹具，是所示滚齿夹具，是可以使用过定位这种定位方式的典型实例，其前提是齿坯加可以使用过定位这种定位方式的典型实例，其前提是齿坯加工时工艺上已保证了作为定位基准用的内孔和端面具有很高工时工艺上已保证了作为定位基准用的内孔和端面具有很高的垂直度，而且夹具上的定位心轴和支承凸台之间也保证了的垂直度，而且夹具上的定位心轴和支承凸台之间也保证了很高的垂直度。很高的垂直度。上一页返回课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件知识点知识点工件以平面定位工件以平面定位工件以内孔表面定位工件以内孔表面定位工件以外圆柱表面

23、定位工件以外圆柱表面定位工件以一面两孔定位（组合定位）工件以一面两孔定位（组合定位）技能点技能点工件的合理定位。工件的合理定位。课题分析课题分析工件上的定位基准面与相应的定位元件合称为定位副。定位工件上的定位基准面与相应的定位元件合称为定位副。定位副的选择及其制造精度直接影响工件的定位精度和夹具的工副的选择及其制造精度直接影响工件的定位精度和夹具的工作效率以及制造使用性能等。作效率以及制造使用性能等。下一页返回课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件相关知识相关知识一、工件以平面定位一、工件以平面定位 1.固定支承固定支承 (1)支承钉（结构和尺寸已标准化）支承钉（结构和尺寸已标准化

24、） 如如图图6-11所示。当工件以粗糙不平的毛坯面定位时，所示。当工件以粗糙不平的毛坯面定位时，采用球头支承钉采用球头支承钉(B型型)，使其与毛坯良好接触。齿纹头支承，使其与毛坯良好接触。齿纹头支承钉钉(C型型)用在工件的侧面，能增大摩擦系数，防止工件滑动。用在工件的侧面，能增大摩擦系数，防止工件滑动。当工件以加工过的平面定位时，可采用平头支承钉当工件以加工过的平面定位时，可采用平头支承钉(A型型)。在支承钉的高度需要调整时，应采用可调支承。在支承钉的高度需要调整时，应采用可调支承。上一页 下一页返回课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 （2）支承板）支承板 工件以精基准面定位时

25、，除采用上述平头支承钉外，还工件以精基准面定位时，除采用上述平头支承钉外，还常用常用图图6-13所示的支承板作定位元件。所示的支承板作定位元件。A型支承板结构简单，型支承板结构简单，便于制造，但不利于清除切屑，故适用于顶面和侧面定位；便于制造，但不利于清除切屑，故适用于顶面和侧面定位；B型支承板在工作面上有型支承板在工作面上有45度斜槽，能保持与工件面连续接度斜槽，能保持与工件面连续接触，且清楚切屑方便，易保证工作表面清洁，故适用于底面触，且清楚切屑方便，易保证工作表面清洁，故适用于底面定位。夹具装配时，为使几个支承钉或支承板严格共面，装定位。夹具装配时，为使几个支承钉或支承板严格共面，装配后

26、，需将其工作表面一次磨平，从而保证各定位表面的等配后，需将其工作表面一次磨平，从而保证各定位表面的等高性。高性。上一页返回下一页课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 2.可调支撑可调支撑 在支承钉的高度需要调整时，应采用可调支承，见在支承钉的高度需要调整时，应采用可调支承，见图图6-12a。可调支承主要用于工件以粗基准面定位，或定位基面的形状复杂，可调支承主要用于工件以粗基准面定位，或定位基面的形状复杂，以及各批毛坯的尺寸、形状变化较大时。如以及各批毛坯的尺寸、形状变化较大时。如图图6-12b是在规格化的是在规格化的销轴端部铣槽，用可调支承销轴端部铣槽，用可调支承3轴向定位，达到

27、了使用同一夹具加工轴向定位，达到了使用同一夹具加工不同尺寸的相似件的目的。可调支撑经常用作辅助支撑。不同尺寸的相似件的目的。可调支撑经常用作辅助支撑。 3.自位支撑自位支撑 自位支撑有时又称浮动支撑。自位支撑只能消除一个自由度，自位支撑有时又称浮动支撑。自位支撑只能消除一个自由度，但可以提高工件的刚性和稳定性。如但可以提高工件的刚性和稳定性。如图图6-12c 4.辅助支撑辅助支撑 辅助支撑用来提高工件的装夹刚性和稳定性，不起限制工件自辅助支撑用来提高工件的装夹刚性和稳定性，不起限制工件自由度的作用，也不允许破坏原有的定位。如由度的作用，也不允许破坏原有的定位。如图图6-12d。辅助支撑的。辅助

28、支撑的工作特点是：待工件定位夹紧后，再调整辅助支撑。工作特点是：待工件定位夹紧后，再调整辅助支撑。上一页 下一页返回课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件二、工件以内孔表面定位二、工件以内孔表面定位 1.工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔定位 各类套筒、盘类、杠杆、拨叉等零件，常以圆柱孔定位。所采用各类套筒、盘类、杠杆、拨叉等零件，常以圆柱孔定位。所采用的定位元件有圆柱销和各种心轴。这种定位方式的基本特点是的定位元件有圆柱销和各种心轴。这种定位方式的基本特点是:定位定位孔与定位元件之间处于配合状态，并要求确保孔中心线与夹具规定孔与定位元件之间处于配合状态，并要求确保孔中心线与夹具规定的轴

29、线相重合。孔定位还经常与平面定位联合使用。用于圆柱孔定的轴线相重合。孔定位还经常与平面定位联合使用。用于圆柱孔定位的元件有：圆柱销、圆柱心轴和圆锥销。位的元件有：圆柱销、圆柱心轴和圆锥销。(1)圆柱销。圆柱销。图图6-14为常用的标准化的圆柱定位销结构。为常用的标准化的圆柱定位销结构。图图6-14(a)、(b)、(c)是最简单的定位销，用于不经常需要更换的情是最简单的定位销，用于不经常需要更换的情况下。况下。图图6-14(d)带衬套可换式定位销。带衬套可换式定位销。圆柱销有短销和长销两种，见圆柱销有短销和长销两种，见图图6-14e。长销接触面较长，消除四。长销接触面较长，消除四个自由度；短销接

30、触面短，只消除两个自由度。个自由度；短销接触面短，只消除两个自由度。上一页返回下一页课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 (2)圆柱心轴。心轴主要用于套筒类和空心盘类工件圆柱心轴。心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿轮加工。的车、铣、磨及齿轮加工。图图6-15为常用圆柱心轴的为常用圆柱心轴的结构形式。其中结构形式。其中图图6-15(a)为间隙配合心轴，为间隙配合心轴，图图6-15 (b)为过盈配合心轴，为过盈配合心轴，图图6-15(c)是花键心轴。心轴限是花键心轴。心轴限制了工件的制了工件的5个自由度。个自由度。 (3)圆锥销。如圆锥销。如图图6-16所示，工件以圆柱

31、孔在圆锥所示，工件以圆柱孔在圆锥销上定位。孔端与锥销接触，其交线是一个圆，相当于销上定位。孔端与锥销接触，其交线是一个圆，相当于三个止推定位支撑，限制了工件的三个自由度。图（三个止推定位支撑，限制了工件的三个自由度。图（a）用于粗基准，图（用于粗基准，图（b）用于精基准。工件以单个圆锥销）用于精基准。工件以单个圆锥销定位时易倾斜，故在定位时可成对使用，或与其他定位定位时易倾斜，故在定位时可成对使用，或与其他定位元件联合使用。如元件联合使用。如图图6-17采用圆锥销组合定位，均限采用圆锥销组合定位，均限制了工件的五个自由度。制了工件的五个自由度。下一页返回上一页课题三课题三 定位方法及定位元件定

32、位方法及定位元件2.工件以圆锥孔定位工件以圆锥孔定位(1)圆锥形心轴。圆锥心轴限制了工件除绕轴线转圆锥形心轴。圆锥心轴限制了工件除绕轴线转动自由度以外的其他五个自由度。见图动自由度以外的其他五个自由度。见图6-18a。(2)顶尖。在加工轴类或某些要求准确定心的工件顶尖。在加工轴类或某些要求准确定心的工件时，在工件上专为定位加工出工艺定位面时，在工件上专为定位加工出工艺定位面中心孔。中心孔。中心孔与顶尖配合，即为锥孔与锥销配合。两个中中心孔与顶尖配合，即为锥孔与锥销配合。两个中心孔是定位基面，所体现的定位基准是由两个中心心孔是定位基面，所体现的定位基准是由两个中心孔确定的中心线。顶尖一般成对使用

33、，如孔确定的中心线。顶尖一般成对使用，如图图6-18所示。所示。 上一页 下一页返回课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件三、工件以外圆柱表面定位三、工件以外圆柱表面定位 1. V形架形架 V形架定位的最大优点是对中性好。即使作为定位基面的形架定位的最大优点是对中性好。即使作为定位基面的外圆直径存在误差，仍可保证一批工件的定位基准轴线始终外圆直径存在误差，仍可保证一批工件的定位基准轴线始终处在处在V形架的对称面上形架的对称面上;并且安装方便。并且安装方便。图图6-19为常用为常用V形架形架结构。结构。图图6-20为为V型架对中性分析。型架对中性分析。V型架可分为固定式和型架可分为固

34、定式和活动式。固定式活动式。固定式V型架一般用螺钉和两个定位销装配在夹具型架一般用螺钉和两个定位销装配在夹具体上。体上。 活动活动V型架只限制工件的一个自由度，一般兼有作用。型架只限制工件的一个自由度，一般兼有作用。 2.定位套定位套 工件以外圆柱面在圆孔中定位，这种定位方法一般适用工件以外圆柱面在圆孔中定位，这种定位方法一般适用于精基准定位，常与端面联合定位。所用定位件结构简单，于精基准定位，常与端面联合定位。所用定位件结构简单，通常做成钢套装于夹具中，有时也可在夹具体上直接做出定通常做成钢套装于夹具中，有时也可在夹具体上直接做出定位孔。如位孔。如图图6-20a。 工件以外圆柱面定位，有时也

35、可用半圆套或锥套作定位工件以外圆柱面定位，有时也可用半圆套或锥套作定位元件。如元件。如图图6-20b。上一页 下一页返回课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 四、工件以一面两孔定位（组合定位）四、工件以一面两孔定位（组合定位） 在加工箱体、连杆、支架等工件时，工件常以两个相互平行的孔及在加工箱体、连杆、支架等工件时，工件常以两个相互平行的孔及与两孔轴线垂直的大平面为定位基准。如与两孔轴线垂直的大平面为定位基准。如图图6-20c所示。定位元件（一所示。定位元件（一面两销）包括一个大支撑板（限制面两销）包括一个大支撑板（限制3个自由度）、一个短圆柱销（限制个自由度）、一个短圆柱销（限

36、制2个自由度）和一个菱形销（限制个自由度）和一个菱形销（限制1个自由度）。采用菱形销（或叫削个自由度）。采用菱形销（或叫削边销）是为了避免出现过定位（干涉）现象。菱形销结构件边销）是为了避免出现过定位（干涉）现象。菱形销结构件图图6-20d。常见定位元件及其组合所能限制的自由度见常见定位元件及其组合所能限制的自由度见表表6-1。五、定位误差分析与计算（见五、定位误差分析与计算（见图图6-20e6-20e、f f、g g、h h） 定位误差是由于工件在夹具上定位不准确而引起的加工误差。一般定位误差是由于工件在夹具上定位不准确而引起的加工误差。一般要求定位误差不大于尺寸公差的要求定位误差不大于尺寸

37、公差的1/3.定位误差的来源有两个方面：定位误差的来源有两个方面： （1）基准不重合误差（定位基准与工序基准不重合引起）基准不重合误差（定位基准与工序基准不重合引起） （2）基准位移误差（定位副制造不准确引起）基准位移误差（定位副制造不准确引起） 总定位误差（总定位误差（ 或或D）是基准不重合误差（）是基准不重合误差（ 或或B ）和基）和基准位移误差（准位移误差（ 或或Y ）在工序尺寸方向上的代数和，即：）在工序尺寸方向上的代数和，即：上一页返回下一页dwjbdbdbjbdwYBD或jbdb课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件五、课题实施五、课题实施: :定位装置设计实例定位装置

38、设计实例 以上叙述了夹具定位方案设计计算的全部内容。首先根以上叙述了夹具定位方案设计计算的全部内容。首先根据工件的加工要求和工艺规程提出的定位要求，运用定位基据工件的加工要求和工艺规程提出的定位要求，运用定位基本原理进行定位分析，可能有几种定位方案可供选择。然后本原理进行定位分析，可能有几种定位方案可供选择。然后分析计算各定位方案的定位误差。进行各方案的比较分析。分析计算各定位方案的定位误差。进行各方案的比较分析。最后决定合适的定位方案，进行必要的设计计算，决定各最后决定合适的定位方案，进行必要的设计计算，决定各定位结构参数。下面以一面两孔定位设计计算为例介绍定位定位结构参数。下面以一面两孔定

39、位设计计算为例介绍定位装置设计计算的过程。参见装置设计计算的过程。参见图图6-21、图、图6-22、图、图6-23和和图图6-24.返回上一页课题四课题四 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧知识点知识点夹紧装置的组成夹紧装置的组成夹紧装置的基本要求夹紧装置的基本要求技能点技能点夹紧装置的合理选择。夹紧装置的合理选择。课题分析课题分析 在机械加工过程中，工件受到切削力、离心力、惯性力等的在机械加工过程中，工件受到切削力、离心力、惯性力等的作用，为了保证在这些外力作用下作用，为了保证在这些外力作用下.工件仍能在夹具中保持已工件仍能在夹具中保持已由定位元件确定的加工位置由定位元件确定的加工位置.而

40、不致发生振动或位移、夹具结而不致发生振动或位移、夹具结构中应设置夹紧装置将工件可靠夹牢。夹紧装置的种类很多，构中应设置夹紧装置将工件可靠夹牢。夹紧装置的种类很多，但其结构均由动力装置和夹紧部分组成。在不破坏工件定位但其结构均由动力装置和夹紧部分组成。在不破坏工件定位下一页返回课题四课题四 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧精度，并保证加工质量的前提下，应尽量使夹紧装置做到精度，并保证加工质量的前提下，应尽量使夹紧装置做到:夹紧力的大小适当。工艺性好。使用性好。夹紧装置的夹紧力的大小适当。工艺性好。使用性好。夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。操作应当方便、安全、省力。一、夹紧装置的组成一、夹

41、紧装置的组成 夹紧装置的种类很多，但其结构均由两部分组成夹紧装置的种类很多，但其结构均由两部分组成 1.动力装置动力装置 夹紧力的来源，一是人力夹紧力的来源，一是人力;二是某种装置所产生的力。能二是某种装置所产生的力。能产生力的装置称为夹具的动力装置。常用的动力装置有产生力的装置称为夹具的动力装置。常用的动力装置有:气动气动装置、液压装置、电动装置、电磁装置、气一液联动装置和装置、液压装置、电动装置、电磁装置、气一液联动装置和真空装置等。由于手动夹具的夹紧力来自人力，所以它没有真空装置等。由于手动夹具的夹紧力来自人力，所以它没有动力装置。动力装置。 上一页 下一页返回课题四课题四 工件在夹具中

42、的夹紧工件在夹具中的夹紧 2.夹紧部分夹紧部分 接受和传递原始作用力使之变为夹紧力并执行夹紧任务接受和传递原始作用力使之变为夹紧力并执行夹紧任务的部分，一般由下列机构组成（参见的部分，一般由下列机构组成（参见图图6-24a）: (1)接受原始作用力的机构。如手柄、螺母及用来连接气接受原始作用力的机构。如手柄、螺母及用来连接气缸活塞杆的机构等。缸活塞杆的机构等。 (2)中间传力机构。如铰链、杠杆等。中间传力机构。如铰链、杠杆等。 (3)夹紧元件。如各种螺钉、压板等。夹紧元件。如各种螺钉、压板等。 其中，中间传力机构在传递原始作用力至夹紧元件的过其中，中间传力机构在传递原始作用力至夹紧元件的过程中

43、可以起到诸如改变作用力的方向、改变作用力的大小以程中可以起到诸如改变作用力的方向、改变作用力的大小以及自锁等作用。如图中的斜楔和铰链滚子。及自锁等作用。如图中的斜楔和铰链滚子。上一页 下一页返回课题四课题四 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧二、夹紧装置的基本要求二、夹紧装置的基本要求 在不破坏工件定位精度，并保证加工质量的前提下，应在不破坏工件定位精度，并保证加工质量的前提下，应尽量使夹紧装置做到尽量使夹紧装置做到: (1)夹紧过程可靠。应保证夹紧时不破坏工件在夹具定位夹紧过程可靠。应保证夹紧时不破坏工件在夹具定位元件上所获得的正确位置。元件上所获得的正确位置。 (2)夹紧力的大小适当。既

44、要保证工件在整个加工过程中夹紧力的大小适当。既要保证工件在整个加工过程中其位置稳定不变、振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变其位置稳定不变、振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。形。 (3)结构工艺性好。夹紧装置的复杂程度应与生产纲领相结构工艺性好。夹紧装置的复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造和维修。制造和维修。 (4)使用性好。夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。使用性好。夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。上一页返回课题四课题四 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧三、夹紧力的确定三、夹紧力的

45、确定 确定夹紧力的方向、作用点和大小。确定夹紧力的方向、作用点和大小。 1.夹紧力的方向和作用点的确定夹紧力的方向和作用点的确定 (1)夹紧力的方向应朝向主要定位基准面。如夹紧力的方向应朝向主要定位基准面。如图图6-24b。 （2）夹紧力作用点的数目应适当，对刚性差的工件夹紧）夹紧力作用点的数目应适当，对刚性差的工件夹紧力作用点应增多，避免因单点加紧引起夹紧变形，如力作用点应增多，避免因单点加紧引起夹紧变形，如图图6-24c薄壁套筒工件的夹紧采用弹簧套筒而不是三爪卡盘。薄壁套筒工件的夹紧采用弹簧套筒而不是三爪卡盘。 (3)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承区域内，以免夹紧力的作用点应落在定位元

46、件的支承区域内，以免破坏工件的定位。如破坏工件的定位。如图图6-24d、 6-24e。 (4)夹紧力应朝向工件刚性好的方向。如夹紧力应朝向工件刚性好的方向。如图图6-24f (5)夹紧力作用点应尽量靠近工件的加工部位。图夹紧力作用点应尽量靠近工件的加工部位。图6-24g设置的辅助支承处增加一夹紧力，提高了工件的装夹刚设置的辅助支承处增加一夹紧力，提高了工件的装夹刚性，减少了加工时工件振动；性，减少了加工时工件振动；图图6-24h表明，夹紧力作用点表明，夹紧力作用点靠近被加工表面，可以减小切削力对该点的力矩，从而防止靠近被加工表面，可以减小切削力对该点的力矩，从而防止或减小工件切削时的振动及弯曲

47、变形。其中（或减小工件切削时的振动及弯曲变形。其中（a）（）（c）所需）所需夹紧力较小。夹紧力较小。上一页返回课题四课题四 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧2.夹紧力大小的确定夹紧力大小的确定 夹紧力的大小必须适当。过小，工件在加工过程中发生移动，破夹紧力的大小必须适当。过小，工件在加工过程中发生移动，破坏定位坏定位;过大，使工件和夹具发生夹紧变形，影响加工质量。过大，使工件和夹具发生夹紧变形，影响加工质量。 理论上，夹紧力的大小应与在加工过程中，工件受到的切削力、理论上，夹紧力的大小应与在加工过程中，工件受到的切削力、离心力、惯性力及重力等力的作用平衡离心力、惯性力及重力等力的作用平衡;

48、实际上，切削力在加工过程实际上，切削力在加工过程中是变化的，夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递中是变化的，夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。所以夹紧力的计算是一个复杂的问题，一般只进行粗效率等有关。所以夹紧力的计算是一个复杂的问题，一般只进行粗略估算。略估算。 用估算法确定夹紧力的大小时，首先根据加工情况，确定工件在用估算法确定夹紧力的大小时，首先根据加工情况，确定工件在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，分析作用在工件上的各种力加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，分析作用在工件上的各种力，再根据静力平衡条件计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数，再根据静力平衡条

49、件计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数，即可得到实际所需夹紧力，即：即可得到实际所需夹紧力，即： Fj=KFFj-实际所需夹紧力实际所需夹紧力(N);F-由静力平衡计算出的理论夹紧力由静力平衡计算出的理论夹紧力(N);K-安全系数，通常取安全系数，通常取1.52.5，精加工和连续切削时取较小值，粗加，精加工和连续切削时取较小值，粗加工或断续切削时取较大值，当夹紧力与切削力方向相反时，取工或断续切削时取较大值，当夹紧力与切削力方向相反时，取2.53 对于一般中、小型工件的加工，主要考虑切削力的影响对于一般中、小型工件的加工，主要考虑切削力的影响;对于大型对于大型工件的加工，必须考虑重力的影响工件

50、的加工，必须考虑重力的影响;对于高速回转的偏心工件和往复对于高速回转的偏心工件和往复运动的大型工件的加工，还必须考虑离心力和惯性力的影响。运动的大型工件的加工，还必须考虑离心力和惯性力的影响。上一页 下一页 返回课题五课题五 基本夹紧机构基本夹紧机构知识点知识点斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构偏心夹紧机构偏心夹紧机构技能点技能点合理选用夹紧机构。合理选用夹紧机构。课题分析课题分析 原始作用力转化为夹紧力是通过夹紧机构来实现的。在众多原始作用力转化为夹紧力是通过夹紧机构来实现的。在众多的夹紧机构中以斜楔、螺旋、偏心以及由它们组合而成的夹的夹紧机构中以斜楔、螺旋、偏心以及由它们组合

51、而成的夹紧机构应用最为普通。紧机构应用最为普通。下一页返回课题五课题五 基本夹紧机构基本夹紧机构相关知识相关知识 1、斜楔夹紧机构、斜楔夹紧机构 斜楔夹紧机构是夹紧机构中最基本的一种形式。其他一些夹紧如偏心轮、斜楔夹紧机构是夹紧机构中最基本的一种形式。其他一些夹紧如偏心轮、螺钉等都是这种楔块的变型。螺钉等都是这种楔块的变型。 斜楔夹紧的工作特点斜楔夹紧的工作特点: (1)楔块的自锁性。楔块的自锁性。 (2)楔块能改变夹紧作用力的方向。楔块能改变夹紧作用力的方向。 (3)楔块具有增力作用。楔块具有增力作用。 (4)楔块夹紧行程小。楔块夹紧行程小。 (5)结构简单。结构简单。 为了综合考虑行程和自

52、锁的功能，常采用为了综合考虑行程和自锁的功能，常采用图图6-25所示的双斜面楔块。所示的双斜面楔块。 图图6-25a（a）为直接用斜楔作为夹紧元件的夹紧装置，夹紧和松开需）为直接用斜楔作为夹紧元件的夹紧装置，夹紧和松开需要敲击大、小端，操作不方便。这种夹紧装置夹紧力小，且费时费力，在实要敲击大、小端，操作不方便。这种夹紧装置夹紧力小，且费时费力，在实际中很小采用。图际中很小采用。图6-25a（b）为斜楔、滑柱、杠杆组合而成的夹紧装置，）为斜楔、滑柱、杠杆组合而成的夹紧装置，它可以手动，也可以用气动或液动实现夹紧。图它可以手动，也可以用气动或液动实现夹紧。图6-25a（c）为端面斜楔、）为端面斜

53、楔、杠杆组合夹紧装置。杠杆组合夹紧装置。上一页 下一页返回课题五课题五 基本夹紧机构基本夹紧机构 二、螺旋夹紧机构二、螺旋夹紧机构 将楔块的斜面绕在圆柱体上就成为螺旋面，因此螺旋夹紧的作用原理与将楔块的斜面绕在圆柱体上就成为螺旋面，因此螺旋夹紧的作用原理与楔块相同。楔块相同。 1. 简单螺旋夹紧装置。简单螺旋夹紧装置。图图6-25b是几种螺旋夹紧工件的实例。（是几种螺旋夹紧工件的实例。（a）、）、（b）为直接用螺钉或螺母夹紧工件的简单螺旋夹紧机构，（）为直接用螺钉或螺母夹紧工件的简单螺旋夹紧机构，（a）螺钉头直）螺钉头直接与工件接触，可能损伤工件或带动工件转动，为了克服这一缺点，可在螺接与工件

54、接触，可能损伤工件或带动工件转动，为了克服这一缺点，可在螺钉头部装上如钉头部装上如图图6-25c所示的摆动压块。（所示的摆动压块。（b）所示采用螺母垫圈夹紧，为）所示采用螺母垫圈夹紧，为了避免费时费力，通常采用了避免费时费力，通常采用图图6-25d所示的快速螺旋装置。（所示的快速螺旋装置。（a）是采用开）是采用开口垫圈实现，（口垫圈实现，（b）采用了快卸螺母，（）采用了快卸螺母，（c）在夹紧轴上开有直槽和螺旋槽，）在夹紧轴上开有直槽和螺旋槽，（d）为螺旋轴上开有直槽。）为螺旋轴上开有直槽。 2. 螺旋压板夹紧装置。图螺旋压板夹紧装置。图6-25b（c）为螺旋压板夹紧机构。这种夹为螺旋压板夹紧机

55、构。这种夹紧装置结构简单，夹紧力和行程都较大，而且可以通过压板所形成的杠杆比紧装置结构简单，夹紧力和行程都较大，而且可以通过压板所形成的杠杆比加以调节。加以调节。图图6-25e为几种常见的螺旋压板夹紧装置，（为几种常见的螺旋压板夹紧装置，（a）（）（b）为移动）为移动压板式，（压板式，（c）（）（d）为回转压板式。）为回转压板式。 3. 螺旋钩形压板夹紧装置。螺旋钩形压板夹紧装置。图图6-25f为螺旋钩形压板夹紧装置，钩形为螺旋钩形压板夹紧装置，钩形压板一般可以旋转以避免妨碍工件装卸，压板一般可以旋转以避免妨碍工件装卸，图图6-25g采用了自动回转钩形压采用了自动回转钩形压板。板。上一页 下一

56、页返回课题五课题五 基本夹紧机构基本夹紧机构三、偏心夹紧机构三、偏心夹紧机构 用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。偏心件有两种形式，即圆偏心和曲线偏心，其中，圆偏构。偏心件有两种形式，即圆偏心和曲线偏心，其中，圆偏心机构因结构简单、制造容易而得到广泛应用。心机构因结构简单、制造容易而得到广泛应用。 偏心夹紧加工操作方便、夹紧迅速，缺点是夹紧力和夹偏心夹紧加工操作方便、夹紧迅速，缺点是夹紧力和夹紧行程都小。一般用于切削力不大、振动小、没有离心力影紧行程都小。一般用于切削力不大、振动小、没有离心力影响的加工中。响的加工中。图图6-26

57、 ( a)所示直径为所示直径为D,偏心距为偏心距为e的偏心的偏心轮偏心轮可以看作是一个绕在转轴上的弧形楔轮偏心轮可以看作是一个绕在转轴上的弧形楔(图中径向影线图中径向影线部分部分)。将偏心轮上起夹紧作用的廓线展开，如。将偏心轮上起夹紧作用的廓线展开，如图图6-26 (b)所示。圆偏心实质是一曲线斜楔，夹紧的最大行程为所示。圆偏心实质是一曲线斜楔，夹紧的最大行程为2e,曲曲线上各点的升角不相等，线上各点的升角不相等，P点升角最大则夹紧力最小，但点升角最大则夹紧力最小，但P点点附近升角变化小，因而夹紧比较稳定。附近升角变化小，因而夹紧比较稳定。 图图6-26a是偏心轮机构的应用实例。其中（是偏心轮

58、机构的应用实例。其中（a）用的偏心）用的偏心轮，（轮，（b）用的是偏心轴，（）用的是偏心轴，（c）用的是偏心叉。）用的是偏心叉。上一页 下一页返回课题六课题六 其他夹紧机构其他夹紧机构知识点知识点定心夹紧机构定心夹紧机构联动夹紧机构联动夹紧机构技能点技能点夹紧机构的工作原理。夹紧机构的工作原理。课题分析课题分析 将作用力转化为夹紧力也可以通过其他夹紧机构来实现。定将作用力转化为夹紧力也可以通过其他夹紧机构来实现。定心夹紧机构、联动夹紧机构应用较为普通。心夹紧机构、联动夹紧机构应用较为普通。下一页返回课题六课题六 其他夹紧机构其他夹紧机构相关知识相关知识一、定心夹紧机构一、定心夹紧机构 当工件被

59、加工面以中心要素当工件被加工面以中心要素(轴线、中心平面等轴线、中心平面等)为工序基准为工序基准时，为使基准重合以减少定位误差，须采用定心夹紧机构。时，为使基准重合以减少定位误差，须采用定心夹紧机构。 定心夹紧机构具有定心和夹紧两种功能，如卧式车床的三爪自定心夹紧机构具有定心和夹紧两种功能，如卧式车床的三爪自定心卡盘即为最常用的典型实例。定心卡盘即为最常用的典型实例。 (1)螺旋式定心夹紧机构。利用螺杆两端的螺纹旋向相反，螺旋式定心夹紧机构。利用螺杆两端的螺纹旋向相反，螺距相同。螺距相同。 (2)杠杆式定心夹紧机构。杠杆式定心夹紧机构。 (3)楔式定心夹紧机构。楔式定心夹紧机构。 (4)弹簧筒

60、夹式定心夹紧机构。这种定心夹紧机构常用于安弹簧筒夹式定心夹紧机构。这种定心夹紧机构常用于安装轴套类工件。弹性定心夹紧机构的结构简单、体积小、操作方装轴套类工件。弹性定心夹紧机构的结构简单、体积小、操作方便迅速，因而应用十分广泛。便迅速，因而应用十分广泛。上一页 下一页返回定心夹紧机构课题六课题六 其他夹紧机构其他夹紧机构二、联动夹紧机构二、联动夹紧机构 联动夹紧机构是操作一个手柄或用一个动力装置在几个夹联动夹紧机构是操作一个手柄或用一个动力装置在几个夹紧位置上同时夹紧一个工件紧位置上同时夹紧一个工件(单件多位夹紧单件多位夹紧)或夹紧几个工件或夹紧几个工件(多件多位夹紧多件多位夹紧)的夹紧机构。