机械制造技术第二章3-8

1、第第 二章二章 机床夹具设计机床夹具设计 2.1概述 2.2 工件的定位 2.3 工件的夹紧 2.4 常见典型夹具2.1概述 2.1.1 机床夹具的定义 2.1.2 机床夹具的作用 2.1.3 机床夹具的组成2.2 工件的定位 2.2.1 六点定位原理 2.2.2 工件的定位方式与定位元件 2.2.3定位误差2.2.1 六点定位原理 1 支承点与定位元件 2 完全定位与不完全定位 3 欠定位与过定位 4.夹紧与定位工件的六点定位 1 支承点与定位元件2 完全定位与不完全定位定位方案分析 3 欠定位与过定位 床头箱定位简图 4.夹紧与定位磨平面工序定位分析 2.2.2 工件的定位方式与定位元件

2、1 工件以平面定位 （1）工件以毛面定位 （2）工件以光面定位 （3）可调支承 （4）自位支承 （5）辅助支承 辅助支承的应用 辅助支承 2 工件以内孔定位间隙配合心轴 圆锥心轴 定位销 圆锥销 3 工件以外圆定位V型块 4 工件以一组基准定位 一面两孔定位 一面一孔定位 2.2.3定位误差 1定位误差产生的原因 2定位误差的分析与计算 应用举例1定位误差产生的原因 （1）由基准不重合误差引起的定位误差 基准不重合引起的定位误差 （2）由基准位置误差引起的定位误差 工件定位时，由于定位副（工件的定位基面与定位元件的工作表面）的制造误差引起定位基准相对位置的最大变动量，称为基准位置误差基准位置误

3、差，以JW表示。 DWBCJW 2定位误差的分析与计算 （1）工件以平面定位 （2）工件以内孔定位 基准孔与心轴（或定位销）任意接触 基准孔与心轴（或定位销）固定边接触 （3）工件以外圆在V形块上定位 用间隙配合心轴定位时的基准位置误差 在V型块上定位的定位误差分析 应用举例两孔定位计算实例 如图2-23所示零件以一面两孔定位，其中一孔用圆销，直径尺寸为12mm，一孔用菱形销，直径尺寸为12mm，两孔的直径尺寸为12mm，其中心距为800.04mm，两定位销为垂直放置，试计算工件定位时所产生的最大转角误差。解：DW1（TD1+Td1+X1min）/2（0.027+0.011+0.006）/20

4、.022对菱销孔DW2（TD2+Td2+X2 min）/2（0.027+0.011+0.032）/20.035因为 tg（DW1+DW2）/L所以maxtg-1 （DW1+DW2）Lmaxtg-1（0.057/80.04）227故此工序工件定位时所产生的最大转角误差为227。2.3 工件的夹紧 2.3.1夹紧力的确定 2.3.2典型夹紧机构2.3.1夹紧力的确定 1夹紧力的作用点 2夹紧力的方向 3夹紧力的大小1夹紧力的作用点 （1）夹紧力的作用点应保证工件夹紧后定位稳定，不得破坏工件的定位。 夹紧力作用点分布位置对比用辅助支承承受夹紧力 （2）夹紧力的作用点应保证工件夹紧后所产生的变形最小

5、（3）夹紧力的作用点应保证工件夹紧后在加工时所产生的振动要小夹紧力作用点与变形 2夹紧力的方向 (1) 夹紧力的方向应使工件的定位基面与定位元件接触良好夹紧 力方向与保持正确定位的关系 （2）夹紧力的方向应与工件刚度最大的方向相一致，有利于减小工件的夹紧变形。 夹紧力方向与工件刚性关系 （3）夹紧力的方向应尽量与切削力、工件重力的方向相一致，利用支承反力来平衡切削力，这将有利于减小夹紧力。 3夹紧力的大小 在确定夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚性系统，并视工件在切削力、夹紧力、重力、惯性力等力的作用下，处于静力平衡状态，然后列出力的平衡方程式，即可求出理论夹紧力，其中切削力是计算夹紧力的主

6、要依据。 计算出理论夹紧力后，为使夹紧可靠，应乘以安全系数，作为实际所需的夹紧力。即： QKQ 式中：Q计算出的理论夹紧力 Q实际所需的夹紧力 K安全系数，一般为1.53 粗加工时，一般取K2.53；精加工时，一般取K1.522.3.2典型夹紧机构 1斜楔夹紧机构 2螺旋夹紧机构 3偏心夹紧机构 4定心夹紧机构1斜楔夹紧机构 斜楔夹紧机构 (1) 夹紧力的计算 QW.tg2+W.tg（+1） 则WQtg2+tg（+1） 式中：斜楔的斜角 1斜楔与夹具体之间的摩擦角 2-斜楔与工件之间的摩擦角斜楔夹紧受力分析 (2) 自锁条件 1+2 一般1257，则 1014 为确保夹紧机构的自锁性能，通常取

7、58。当用气动或液压等装置实现斜楔夹紧时，其斜角不受限制。 (3) 斜楔夹紧机构的特点： 增力作用好。 夹紧行程小。 当斜角1+2时，具有自锁性。 手动夹紧效率低。 2螺旋夹紧机构 （1）单螺旋夹紧 螺杆受力分析 螺纹端部与工件（A或压脚）的当量摩擦半径、螺纹与螺钉的当量摩擦角计算公式 (2) 螺旋压板夹紧机构 螺旋压板夹紧机构 钩形压板 快速螺旋夹紧机构 3偏心夹紧机构（1）偏心夹紧原理圆偏心夹紧工作原理 （2）几何特性hO1XO1MRe.cosxarctg（O2M/h）arctg e.sin（Re.cos） 圆偏心几何关系 （3）偏心轮设计偏心量ehBC/（cosBcosC）设计时通常取B

8、45，C135，则ehBC/1.414 偏心轮直径偏心量确定后，偏心轮直径主要取决于自锁条件。 tgmaxe/R2 e /Dtg11 夹紧力的计算圆偏心夹紧力 4定心夹紧机构定心夹紧示意图 (1)定位夹紧元件以等速移动来实现定心夹紧 (2)定位夹紧元件靠弹性变形来实现定心夹紧鼓膜夹具 2.4 常见典型夹具 2.4.1车床夹具 2.4.2钻床夹具 2.4.3 镗床夹具 2.4.4 铣床夹具2.4.1车床夹具2.4.2钻床夹具 1.钻套 （1）固定钻套 （2）可换钻套 （3）快换钻套 （4）特殊钻套2，钻套设计的主要参数（1）钻套尺寸及公差钻套孔径的基本尺寸d，应等于所引导刀具的最大极限尺寸。钻套

9、孔径与所引导刀具的配合，当引导刀具的切削部分时，应按基轴制选取，这是因为刀具为标准尺寸，当引导刀具的导向部分时，可按基孔制选取。 （2）钻套的高度尺寸H钻套的高度尺寸H也就是导向长度尺寸，其大小应适宜。当H较大时，导向性好，但摩擦磨损大，当H较小时，导向性又不好。一般选取H（11.25）d，当孔的精度要求较高，或孔径尺寸较小时，系数取大值，反之系数取小值。 图2-50 特殊钻套（3）排屑空间尺寸h 排屑空间尺寸h是钻套底部与工件间的空隙尺寸，其大小应适宜。当h过小时，则排屑困难，有碍装卸工件，当h过大时，钻头容易引偏，影响导向精度。一般按经验数据选取：加工铸铁时，h（0.30.7）d，加工钢件

10、时，h（0.71.5）d，精加工的系数取小值，粗加工的系数可取大值。钻套高度及间隙 3，钻模板 钻模板是专门安装钻套用的，按其与夹具体的连接方式可分为以下四种形式： （1）固定式钻模板 （2）铰链式钻模板 （3）分离式钻模板 （4）悬挂式钻模板2.4.3 镗床夹具 1.镗套 固定式镗套 两种回转式镗套结构图 常用内滚式镗套 常用外滚式镗套 2 导向支架与底座导向支架上安装有镗套，加工时要承受切削力，底座要承受镗模所有元件的重量及加工时的切削力，都必须具有足够的刚度，设计时应注意：（1）导向支架与底座两者应分别设计，不宜铸成一个整体，否则结构工艺性差。（2）导向支架上不应设置夹紧机构或承受夹紧反

11、力，否则支架会受力变形，影响导向精度。当夹紧力与主轴轴线垂直时，不存在这一问题，当夹紧力与主轴轴线平行，需通过支架对工件进行夹紧时，应在支架上开孔，使夹紧力从孔中穿过。（3）底座上安装各元件的相接触表面，应设计为凸出表面，以减少加工量。（4）底座上应设计找正基面，以方便安装镗模。（5）底座上应设计起吊孔或设置起吊环，以方便吊装镗模。（6）导向支架与底座的连接，一般用螺钉进行紧固，用锥销进行定位。3 导向支架的布置方式（1）单面前导导向支架布置在镗刀的前面，镗杆与主轴为刚性连接，主要用于加工D60mm，LD的通孔，或小型箱体上单向排列的同轴线通孔。（2）单面后导导向支架布置在镗刀的后面，镗杆与主

12、轴为刚性连接，主要用于加工盲孔或D60 mm的孔。按L与D的比值大小，可分为两种类型：当L与D的比值小于1，镗杆导向部分的直径d可大于镗孔直径D，刚度好，易保证加工精度。当L与D的比值大于1，镗杆导向部分的直径d应小于镗孔直径D，这样有利于缩短镗杆长度和镗孔时镗杆的悬伸量。此时镗套上应设计引刀槽。（3）单面双导两个导向支架均布置在镗刀的后面，镗杆与主轴为浮动连接，为了保证导向精度，应限制镗杆的伸出长度，即L15d，另外设计时取L（1.251.50）L1，H1H2(12) d。（4）双面单导导向支架分别布置在工件的两侧，镗杆与主轴为浮动连接，主要用于加工L1.5D的通孔，或处于同一轴线上的一组孔，且孔间距或同轴度要求较高的场合。（5）在工件的两侧分别布置两个导向支架，镗杆与主轴均为浮动连接，主要用于孔的加工精度要求较高，需同时从两面进行镗孔的场合。单面前导向镗孔示意图 单面后导向镗孔示意图 （lD） 单面后导向镗孔示意图 单面双导向镗孔示意图 双面单导向 双面双导向 2.4.4 铣床夹具轴瓦铣开夹具 1 铣床夹具的种类及结构型式 按工件的进给方向，铣床夹具可分为以下三大类： （1）直线进