第11章 机床夹具课件

1、第11章 机床夹具 11.1 概 述在机械加工中，为了保证工件加工精度，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。11.1.1机床夹具的分类 1. 从使用机床的类型来分从使用机床的类型来分 :车床夹具、磨床夹具、钻床夹具（又称钻模）、镗床夹具（又称镗模）、铣床夹具等。 2.从专业化程度来分从专业化程度来分 :通用夹具,专用夹具,成组夹具,组合夹具,随行夹具。3 3从用途来分从用途来分 :机床夹具、装配夹具和检验夹具等。 4 4从动力来源来分从动力来源来分 :手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具、自紧夹具（靠切削力本身夹紧）等。 1112

2、 机床夹具的组成 1 1定位元件定位元件 2 2夹紧装置夹紧装置 3 3导向元件和对刀导向元件和对刀装置装置 4 4连接元件连接元件 5 5夹具体夹具体 6 6其它装置其它装置或元件或元件 1113 机床夹具的作用机床夹具的作用保证加工质量;提高生产率，降低生产成本;减轻劳动强度;扩大机床的工艺范围。 112 工件在夹具中的定位 1121 工件的装夹方法工件的装夹包含两方面的内容：一是定位，二是夹紧.1 1找正装夹法找正装夹法:是按工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据，用划针或千分表，逐个地找正工件相对于刀具及机床的位置，然后把工件夹紧。 2 2夹具装夹法夹具装夹法:夹具装夹法是靠工件的

3、定位基准面与夹具上定位元件的定位表面相接触，实现工件的迅速定位，并使其夹紧。 1122 工件定位的基本原理 1六点定位原则六点定位原则:工件在直角坐标系中有六个自由度，即 、 、 、 、 、 ，如图11-2。 xyzxyz夹具用合理分布的六个支承点限制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的方法，点限制工件的一个自由度的方法，使工件在夹具中的位置完全确定。使工件在夹具中的位置完全确定。这就是六点定位规则。这就是六点定位规则。 1122 工件定位的基本原理(续)在应用工件在应用工件“六点定位则六点定位则”分析定位时，应注意

4、以下几点：分析定位时，应注意以下几点： （1）定位支承点与工件定位基准面要始终保持接触，才能起到限制自由度的作用。 （2）分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。不要把“定位”和“夹紧”两个概念相混淆。 （3）定位支承点是由定位元件抽象而来。在夹具中，定位支承点是通过具体的定位元件体现的。某个具体的定位元件可转化为几个定位支承点，要结合其结构来分析。支承点的分布方式与工件的形状有关。 工件定位基准按其所限制的自由度可分为工件定位基准按其所限制的自由度可分为： 主要定位基准面、导向定位基准面、止推（或防转）定位基准面。 2工件定位中的几种情况工件定位中的几种情况 （1）完全定位。工件的六个自

5、由度全部被限制的定位，称为完全定位。（2）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，这样的定位，称为不完全定位。（3）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制的定位，称为欠定位。（4）过定位。同一个自由度被几个支承点重复限制的情况，称为过定位（也称重复定位、超定位）。看它对加工所起的后果来判断过定位是否允许。 1122 工件定位的基本原理(续)典型定位元件所能限制的自由度 :1123 常见定位方式及其所用定位元件 1以平面为定位基准的定位元件以平面为定位基准的定位元件 :常用的定位元件有：固定支承、可调节支承、自位（浮动）支承和辅助支承等。除辅助支承外，其

6、余均对工件起定位作用。 （1）固定支承。固定支承分为支承钉和支承板两种形式.（2）可调支承。可调支承是指支承钉的高度可以进行调节。（3）自位支承。自位支承又称浮动支承，如图11-8所示，多用于毛面定位。（4）辅助支承。辅助支承不起定位作用。 1123 常见定位方式及其所用定位元件(续)2圆孔定位基准的定位元件圆孔定位基准的定位元件: :常用的定位元件有：定位销和定位心轴等。一般为孔与端面定位组合使用。（1）定位销。定位销主要用于零件上的中小孔定位，一般直径不超过50mm。（）定位心轴。 定位心轴主要用于盘套类工件的定位。 1123 常见定位方式及其所用定位元件(续)3外圆定位基准的定位元件外圆

7、定位基准的定位元件: :常用的定位元件有：形块、定位套筒、半圆孔和锥套定位等。 （）形块。常用形块的结构如图11-13所示， （）定位套筒。 （） 半圆孔支承座和定位锥套。 1123 常见定位方式及其所用定位元件(续)4组合定位基准的定位元件组合定位基准的定位元件: :组合定位的方式很多，最常用的就是以“一面两孔”作为定位基准，相应的定位元件是支承板和两定位销（或其中一个为削边销），俗称“一面两销”定位.除了上述各种典型表面的定位方式以外，还有以工件的某些特殊表面（如工件的形导轨面、燕尾导轨面、齿表面、螺纹表面、花键表面等）为定位基准的定位方式。 113 定位误差 工件按六点定位原则定位后，它

8、在夹具中的位置就已被确定，然而由于某种原因，仍会使工序基准产生位置偏差。我们把工序基准在加工尺寸方向上产生的最大位置变动量，称为定位误差，用D表示。在加工中，因为影响加工精度的因素有多种，例如机床、夹具、刀具、量具本身的精度以及工艺系统受力变形、受热变形等等，其定位误差只是加工误差的一部分，所以在分析定位方案时，一般限定定位误差不超过工件加工公差Tg的三分之一。 重合误差定位基准与设计基准不夹具定位元件不准确工件定位基准不准确定位基准位移误差定位误差1131 产生定位误差的原因1 1基准位移误差：基准位移误差：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工尺寸方向上的最大变动量，称

9、为基准位移误差，用Y表示。 minmax12121dDHHOOY1131 产生定位误差的原因（续）2 2基准不重合误差：基准不重合误差：由于工序基准与定位基准不重合所导致的工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，称为 基准不重合误差，用B表示。min1max1122121ddHHBBBD=B+Y 1132 定位误差的计算1 1工件以圆柱孔定位：工件以圆柱孔定位：工件以圆柱孔在间隙配合的定位销（或心轴）上定位时，定位副有单边接触和任意边接触两种情况，产生的位移误差值不同。另外，如果工序基准和定位基准不重合，还产生基准不重合误差。（1）圆柱孔与心轴（或定位销）固定单边接触。 minmax

10、minmaxminminmaxmax22121212121XTTdDTTTdTDdDXOOYdDdDdDdDTTY211131 产生定位误差的原因（续）（2）圆柱孔与心轴（或定位销）任意边接触 minminmaxmaxXTTdDXYdD例11-1：如图11-25所示，工件以孔 60 定位加工孔 10 ，定位销直径为 60 ，要求保证尺寸400.1，计算定位误差。解 ：1）求基准不重合误差 因定位基准与工序基准重合，则有 B=0 2）求基准位移误差 （按任意方向计算） Y=TD+Td+Xmin =（0.15+0.03+0.03）mm=0.21mm 3）计算定位误差 D=B+Y=(0+0.21)m

11、m=0.21mm 2 2工件以外圆柱面在形块上定位：工件以外圆柱面在形块上定位： 15. 001 . 0003. 006. 0)2/sin(22/sin2/2/sinminmaxdTddBOOOY1131 产生定位误差的原因（续）例11-2：如图11-26所示，工件以外圆定位铣键槽，工序尺寸（槽底尺寸）的标注方法有H1、H2、H3三种，现分别计算这三个尺寸的定位误差。解： 1）求尺寸 H1的定位误差用作图法画出工件的最大直径和最小直径，则对于H1其定位误差大小就等于H1-H1，即OO。则: 2）求尺寸H2的定位误差 由图11-26知，H2的定位误差等于H2- H2，即CC。则有3）求尺寸 H3

12、的定位误差 由图11-26知H3的定位误差等于H3- H3，即KK。则有 )2/sin(21dHTOOD12/sin122)2/sin(222maxmin2dddHTTTdOOdCOCOCCD12/sin122)2/sin(222minmax3dddHTTTdOOdOKOKKKD1131 产生定位误差的原因（续）3 3工件以一面两孔定位工件以一面两孔定位 ：工件用一面两孔定位时，夹具上是一个圆柱定位销，另一个为菱形销，其基准位移误差表现在位移误差和转角误差两个方面，如图11-27所示。 min1max111XTTXdDmin2max222XTTXdDmin1max1111XTTXYdD2YLX

13、TTXTTLXXdDdD22tanmin22min1max2max1211114 工件在夹具中的夹紧 在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个过程。工件在定位元件上定好位后，还需要采用一些装置将工件牢固的压紧，防止工件在切削力、工件重力、离心力等的作用下发生位移或振动，以保证加工质量和安全生产。这种把工件压紧在夹具或机床上的机构称为夹紧装置。 1141 夹紧装置的组成及基本要求 1夹紧装置的组成夹紧装置的组成 ：力源装置、传力机构、夹紧元件。2 2对夹紧装置的基本要求对夹紧装置的基本要求 ：（1）夹紧既不应破坏工件的定位，又要有足够的夹紧力，同时又不应产生过大的夹紧变形，不允许产

14、生振动和损伤工件表面。（2）夹紧动作迅速，操作方便、安全省力。（3）手动夹紧机构要有可靠的自锁性；机动夹紧装置要统筹考虑其自锁性和稳定的原动力。（4）结构应尽量简单紧凑，工艺性要好。1142 夹紧力的确定 确定夹紧力包括正确地选择夹紧力的三要素，即：夹紧力的方向、作用点和大小。它是一个综合性问题，必须结合工件的形状、尺寸、重量和加工要求，定位元件的结构及其分布方式，切削条件及切削力的大小等具体情况确定。 1142 夹紧力的确定1夹紧力方向的确定：夹紧力方向的确定：（1）夹紧力的作用方向应垂直指向主要定位基准面。 （2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能的小。 （3）夹紧力的作用方向应使工件变

15、形尽可能小。 1142 夹紧力的确定（续）2夹紧力作用点的选择夹紧力作用点的选择 ：（1）夹紧力应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面以内。 （2）夹紧力作用点应落在工件刚性较好的部位上。 （3）夹紧力作用点应尽量靠近加工表面。 3夹紧力大小的估算：计算夹紧力是一个很复杂的问题，因为在加工过程中，工件受到切削力、重力、离心力和惯性力等的作用，随加工条件的变化波动很大，一般只能粗略的估算。根据切削原理公式或切削力计算图表求出切削力的大小，必要时算出惯性力、离心力的大小，然后与工件重力及待求的夹紧力组成静平衡力系，按静力平衡条件列出平衡方程式，即可算出理论夹紧力，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力，以确保安全，即： F WG= KFw 1143 典型夹紧机构 1斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构 ：利用斜面直接或间接压紧工件的机构，称为斜楔夹紧机构。它是夹紧机构中的最基本形式，适用于夹紧力大而行程小，以气动或液压为动力源的夹具。 F = W21tan(tanaFQ2螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构 1143 典型夹紧机构（续）3偏心夹紧机构偏心夹紧机构 ，4其它夹紧机构其它夹紧机构 ：联动夹紧机构 、定心夹紧机构。 1144 夹紧动力源装置 常用的夹紧动力装置有：气动、液动、气液联动、电动、真空等 。1气动夹紧气动夹紧 2液压夹紧液压夹紧 3气气液压组合夹紧液压组合夹