y机床夹具的设计原理学习课程

1、 基本作用: :定位和夹紧。使用夹具一般可取得下述效果: :（1 1）易于稳定地保证加工精度； （2 2）可以缩短辅助时间，提高劳动生产率；（3 3）可扩大机床的使用范围； （4 4）可以降低对工人对技术水平的要求, ,减轻劳动强度，保证生产安全。 5.1.1 夹具的作用（ 5.1.1 The Function of jigs）第1页/共88页第一页，编辑于星期日：八点 三十九分。机床夹具 通用夹具：指结构已经标准化，且有较大适用范围的 夹具。单件小批按夹 具的应用范围 专用机床夹具：针对某一工件的某道工序专门设计制 造的夹具。一般适用于大批量生产组合夹具：用一套预先制造好的标准零件组装而成

2、的夹具。新产品试制特殊零件的单件、小批生产成 组 夹 具：在 采 用 成 组 加 工 时 ， 为 每 个 零 件 组 设 计 制 造的夹具，当改换加工同组内另一种零件时，只需调整或更换夹具上的个别元件，即可进行加工。随行夹具：在自动线上使用的移动式夹具。车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、磨床夹具、镗床夹具等。手动夹紧夹具、气动夹紧夹具、液压夹紧夹具、气液联动夹紧夹具、电磁夹具、真空夹具等。 5.1.2 机床夹具的分类 (5.1.2 Clasification of Fixture )按机床类型 按夹具所用夹紧动力源第2页/共88页第二页，编辑于星期日：八点 三十九分。5.1.3 夹具的组成(5.1

3、.3 Composition ofFixture )第3页/共88页第三页，编辑于星期日：八点 三十九分。第4页/共88页第四页，编辑于星期日：八点 三十九分。1. 定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置。定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置。2. 夹紧装置：将工件夹紧，以保持工件在加工时的既得位置。夹紧装置：将工件夹紧，以保持工件在加工时的既得位置。3. 导向元件和对刀装置：保证刀具相对夹具的位置。导向元件和对刀装置：保证刀具相对夹具的位置。4. 夹具体：用于连接夹具各元件及装置使其成为一个整体的基夹具体：用于连接夹具各元件及装置使其成为一个整体的基础件。础件。5. 其它元

4、件：如动力装置、分度装置等。其它元件：如动力装置、分度装置等。第5页/共88页第五页，编辑于星期日：八点 三十九分。5.2 工件的定位(5.2 The Location of the Workpiece) xyxy第6页/共88页第六页，编辑于星期日：八点 三十九分。第7页/共88页第七页，编辑于星期日：八点 三十九分。用正确分布的六个支承点来限制工件的六个自由度，使工件在夹具中得到正确位置的规律，称“ 六点定位原理：要使工具在夹具中完全定位，可用合理分布的六个支承点限制工件的6个自由度，使工具在夹具中占有唯一正确的位置。 第8页/共88页第八页，编辑于星期日：八点 三十九分。第9页/共88页

5、第九页，编辑于星期日：八点 三十九分。第10页/共88页第十页，编辑于星期日：八点 三十九分。第11页/共88页第十一页，编辑于星期日：八点 三十九分。零件某一个自由度同时由多个定位元件限制。第12页/共88页第十二页，编辑于星期日：八点 三十九分。第13页/共88页第十三页，编辑于星期日：八点 三十九分。1）改变定位元件的结构第14页/共88页第十四页，编辑于星期日：八点 三十九分。2）提高工件定位基准之间以及定位元件定位表面之间的位置精度第15页/共88页第十五页，编辑于星期日：八点 三十九分。一个固定支承钉限制一个自由度第16页/共88页第十六页，编辑于星期日：八点 三十九分。 平板式支

6、承板斜槽式支承板第17页/共88页第十七页，编辑于星期日：八点 三十九分。一个可调支承限制一个自由度第18页/共88页第十八页，编辑于星期日：八点 三十九分。一个自位支承只限制一个自由度第19页/共88页第十九页，编辑于星期日：八点 三十九分。辅助支承是在工件实现定位后才参与支承的定位元件，不起定位作用。第20页/共88页第二十页，编辑于星期日：八点 三十九分。第21页/共88页第二十一页，编辑于星期日：八点 三十九分。5.2.2.2 工件以外圆柱表面定位第22页/共88页第二十二页，编辑于星期日：八点 三十九分。第23页/共88页第二十三页，编辑于星期日：八点 三十九分。第24页/共88页第

7、二十四页，编辑于星期日：八点 三十九分。第25页/共88页第二十五页，编辑于星期日：八点 三十九分。可卸式铰链式短2个自由度长3个自由度夹紧定位第26页/共88页第二十六页，编辑于星期日：八点 三十九分。三爪卡盘、双V V形铁定心夹紧、弹簧夹头第27页/共88页第二十七页，编辑于星期日：八点 三十九分。第28页/共88页第二十八页，编辑于星期日：八点 三十九分。5.2.2.3 工件以圆柱孔定位第29页/共88页第二十九页，编辑于星期日：八点 三十九分。5.2.2.4 工件以圆锥孔定位第30页/共88页第三十页，编辑于星期日：八点 三十九分。第31页/共88页第三十一页，编辑于星期日：八点 三十

8、九分。第32页/共88页第三十二页，编辑于星期日：八点 三十九分。mm50mm50第33页/共88页第三十三页，编辑于星期日：八点 三十九分。第34页/共88页第三十四页，编辑于星期日：八点 三十九分。第35页/共88页第三十五页，编辑于星期日：八点 三十九分。第36页/共88页第三十六页，编辑于星期日：八点 三十九分。工件在夹具中的定位和夹紧误差刀具的导向或对刀误差与加工过程中一些因素有关的加工误差。如：受力变形、受热变形、磨损等。通常：通常：d d+ +Location ErrorAnalysis and Calculation ）31d第37页/共88页第三十七页，编辑于星期日：八点 三

9、十九分。 Location Error） ） 定位误差：指由于工件定位造成的加工表面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序尺寸在加工方向上的最大变动量。 (1)基准不重合误差(b) ：定位基准与工序基准不重合而引起的定位误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量。第38页/共88页第三十八页，编辑于星期日：八点 三十九分。 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 基准不重合误差(b)的大小等于设计基准与定位基准间联系尺寸在加工

10、尺寸方向上的变动量（公差）。第39页/共88页第三十九页，编辑于星期日：八点 三十九分。 (2)基准移位（位置）误差(j) ：由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，即定位基准在工序尺寸方向上产生的最大变动范围。第40页/共88页第四十页，编辑于星期日：八点 三十九分。定位误差 (d) 基准不重合误差(b) 基准位移误差 (j) 零件定位基准不准确夹具上定位元件不准确bjd误差合成法误差合成法第41页/共88页第四十一页，编辑于星期日：八点 三十九分。 Analysis and Calculation of ComonLocationErrors ） ）改进第42页/共88页第四十二页

11、，编辑于星期日：八点 三十九分。或111OOHHHd）（2sin22sin2sinDTAOAOOO）（）（）（IHjHbHd11110OOHjHb）（）（，2sin211DHjHdT）（）（定义法合成法2sin21DHdT）（第43页/共88页第四十三页，编辑于星期日：八点 三十九分。222CCHHHd）（DCOTDCOTOODD21),(212sin2CO)COOO(COCOCC DDHdTT212sin2)(2第44页/共88页第四十四页，编辑于星期日：八点 三十九分。333KKHHHD）（)(21,212sin2DDTDKODKOTOOKO)KOOO(KOKOKK DDHdTT212si

12、n2)(3第45页/共88页第四十五页，编辑于星期日：八点 三十九分。特别需要注意：“关联误差因素”与“非关联误差因素”。）（）（）（222HjHbHd2sin22/22DHjDHbTooT ）（）（，判断公式中的“+”或“-”）（）（与22HjHb相关联？Y变化方向相同“+”变化方向相反“-”DDdHTT212sin22DDdHTT212sin23第46页/共88页第四十六页，编辑于星期日：八点 三十九分。Oj011）（）（）（IHjHbHd01）（Hb2)()(32dHbHb2)(54DHbHb）（22232dHjHbHdHd）（）（）（25454DHjHbHdHd）（）（）（第47页/共

13、88页第四十七页，编辑于星期日：八点 三十九分。222maxminminmax12TdTDdDdDOOOOj第48页/共88页第四十八页，编辑于星期日：八点 三十九分。)(211TdTDjdH222maxminminmax12TdTDdDdDOOOOjTDb21TDbjdH2120Tdd 01Td1d TDb21121TdbTdTDTDTdTDbjdH2121)(213)(2121)(21114TdTdTDTdTdTDbjdH0b第49页/共88页第四十九页，编辑于星期日：八点 三十九分。maxminminmaxdDjdD第50页/共88页第五十页，编辑于星期日：八点 三十九分。TdAAb21

14、21min14321TdTDOOOOjTdTdTDjbd21min1第51页/共88页第五十一页，编辑于星期日：八点 三十九分。222TdTD 111TdTD LOOOOtge22111定1孔中心线在x、y方向的最大位移2孔中心线在x、y方向的最大位移LtgLTdTDTdTDtge22max2max112221111定max1min111)1)1(TdTDyjxj（max2min222)2(TdTDyjLDxjxjT2)1()2(第52页/共88页第五十二页，编辑于星期日：八点 三十九分。【例例2 2】 在套筒零件上铣槽，如图（在套筒零件上铣槽，如图（a）所示，要求保证尺）所示，要求保证尺寸寸

15、 、 ，其它尺寸已在前工序完成。若采用图（，其它尺寸已在前工序完成。若采用图（b）的定位方案，）的定位方案，孔与销子配合按孔与销子配合按H7g6，问能否满足加工精度要求？如不能满足，问能否满足加工精度要求？如不能满足加工精度要求应如何改进？加工精度要求应如何改进？08. 01012. 0803. 030图b 图a 第53页/共88页第五十三页，编辑于星期日：八点 三十九分。解: 按配合精度H7g6(间隙配合)，则销子的直径应 ， 因销子为水平放置，故有： 对于尺寸 即不满足尺寸 的要求。 007. 0020. 02512. 0812. 0804. 012. 03131047. 003. 001

16、7. 0)8()8(Td017. 013)0 . 0021. 0(21)TT(21dD)8(j03. 006. 021211)8(dbT第54页/共88页第五十四页，编辑于星期日：八点 三十九分。对于尺寸 ，又因： 所以即也不能满足尺寸 的要求。08. 01008. 0100)10(j35. 02 . 015. 0)10(b027. 008. 0313135. 0)10()10(Td第55页/共88页第五十五页，编辑于星期日：八点 三十九分。 改进方案改进为 以端面A和右端孔为定位基准，销子与孔的配合仍然按H7g6。 第56页/共88页第五十六页，编辑于星期日：八点 三十九分。 以端面A A和

17、右端孔为定位基准，销子与孔的配合仍然按H7H7g6g6，则销子直径为 。因 所以得即还不满足尺寸 的要求。12. 08017. 013)0 . 0021. 0(21)TT(21dD)8(j03. 006. 021211)8(dbT04. 012. 031047. 003. 0017. 0)8(d 又因此时 所以满足尺寸 的要求。 08. 010027. 0210)10()10(Td需要?第57页/共88页第五十七页，编辑于星期日：八点 三十九分。结论基不定eee第58页/共88页第五十八页，编辑于星期日：八点 三十九分。5.3 工件的夹紧 （ 5.3 Workpiece clamping at

18、 the jigs）（ 5.3.1 Component and requirement of clamping device）产生原始的作用力执行夹紧的最终元件，直接与工件接触。a. 改变力的大小，通常为增力机改变力的大小，通常为增力机构；构；b. 改变夹紧力的方向；改变夹紧力的方向；c. 使夹具具有一定的自锁性，以使夹具具有一定的自锁性，以保证夹紧可靠。保证夹紧可靠。第59页/共88页第五十九页，编辑于星期日：八点 三十九分。夹紧应有助于定位，不能破坏定位；夹紧应有助于定位，不能破坏定位；夹紧力可靠、适当。应保证工件在加工过程中不发生位置夹紧力可靠、适当。应保证工件在加工过程中不发生位置变动

19、和振动，夹紧产生的工件变形应在允许的范围之内；变动和振动，夹紧产生的工件变形应在允许的范围之内；夹紧动作要准确迅速，以便提高生产效率；夹紧动作要准确迅速，以便提高生产效率；操作应安全、方便、省力；操作应安全、方便、省力；结构应简单，便于制造，手动夹紧时，应有自锁性能。结构应简单，便于制造，手动夹紧时，应有自锁性能。第60页/共88页第六十页，编辑于星期日：八点 三十九分。Clamping Force)Clamping Force)第61页/共88页第六十一页，编辑于星期日：八点 三十九分。第62页/共88页第六十二页，编辑于星期日：八点 三十九分。第63页/共88页第六十三页，编辑于星期日：八

20、点 三十九分。特制螺母第64页/共88页第六十四页，编辑于星期日：八点 三十九分。Clamping Force)第65页/共88页第六十五页，编辑于星期日：八点 三十九分。第66页/共88页第六十六页，编辑于星期日：八点 三十九分。第67页/共88页第六十七页，编辑于星期日：八点 三十九分。第68页/共88页第六十八页，编辑于星期日：八点 三十九分。第69页/共88页第六十九页，编辑于星期日：八点 三十九分。摩擦系数f1QKQ211)(ffGfFKKQQ摩擦系数f2QQ121)(GfffQF第70页/共88页第七十页，编辑于星期日：八点 三十九分。（ 5.3.3 Typical Clampin

21、g Devices）第71页/共88页第七十一页，编辑于星期日：八点 三十九分。（ Wedge Clamping Device）第72页/共88页第七十二页，编辑于星期日：八点 三十九分。1楔座；2-楔块；3-柱塞；4-销；5-螺栓；6-压板；7-弹簧第73页/共88页第七十三页，编辑于星期日：八点 三十九分。斜楔夹紧的特点：斜楔夹紧的特点： 1）有增力作用，扩力比）有增力作用，扩力比 i = FJ / FQ ，约等于，约等于3； 2）夹紧行程小）夹紧行程小,h/s =tan，故，故 h 远小于远小于 s ； 3）结构简单，但操作不方便。）结构简单，但操作不方便。 主要用于机动夹紧，且毛坯质量

22、较高的场合。主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。第74页/共88页第七十四页，编辑于星期日：八点 三十九分。（ Helix Clamping Device）第75页/共88页第七十五页，编辑于星期日：八点 三十九分。第76页/共88页第七十六页，编辑于星期日：八点 三十九分。特点：特点： 自锁性好，可靠性高。自锁性好，可靠性高。增力比大。增力比大。i=65140 多为手动操作，通常使用快速装夹结构提高工件安装速度。多为手动操作，通常使用快速装夹结构提高工件安装速度。 结构简单，应用广泛。结构简单，应用广泛。第77页/共88页第七十七页，编辑于星期日：八点 三十九分。（ Eccentricity Clamping Device）第78页/共88页第七十八页，编辑于星期日：八点 三十九分。特点：特点： 有自锁差，一般用于切削负荷不大的场合。有自锁差，一般用于切削负荷不大的场合。 有增力作用。增力比为有增力作用。增力比为i=12 14。夹紧迅速。夹紧迅速。