机床夹具设计夹紧装置课件

1、 知识点知识点技能点技能点l了解了解夹紧装置的组成和设计要求夹紧装置的组成和设计要求l掌握夹紧力确定的基本原则掌握夹紧力确定的基本原则l夹紧装置的组成和设计要求夹紧装置的组成和设计要求l夹紧力确定的基本原则夹紧力确定的基本原则l典型的夹紧机构典型的夹紧机构 夹紧是工件装夹过程中的重要组成部分。工件定位夹紧是工件装夹过程中的重要组成部分。工件定位后必须通过一定的机构产生夹紧力，把工件压紧在定位后必须通过一定的机构产生夹紧力，把工件压紧在定位元件上，使其保持准确的定位位置，不会由于切削力、元件上，使其保持准确的定位位置，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而产生位置变化和工件重力、离心

2、力或惯性力等的作用而产生位置变化和振动，夹紧力既不能太大，也不能太小，这种产生夹紧振动，夹紧力既不能太大，也不能太小，这种产生夹紧力的机构称为夹紧装置。夹紧机构在设计和使用过程中，力的机构称为夹紧装置。夹紧机构在设计和使用过程中，既要保证加工质量，又要讲究效率和经济性，因此学习既要保证加工质量，又要讲究效率和经济性，因此学习常用夹紧机构、夹紧机构的设计和选用是十分重要的。常用夹紧机构、夹紧机构的设计和选用是十分重要的。第一节第一节 概述概述 一、夹紧装置的组成 工件在定位元件上定位后，必须采用一定的装置将工件压采用一定的装置将工件压紧夹牢紧夹牢，使其在加工过程中不会因受切削力、惯性力或离心力等

3、作用而发生振动或位移，从而保证加工质量和生产安全，这种装置称为夹紧装置夹紧装置。 机械加工中所使用的夹具一般都必须有夹紧装置，在大型工件上钻小孔时，可不单独设计夹紧装置。 夹紧装置分为手动夹紧和机动夹紧两大类。根据结构特点及功用，典型夹紧装置由三部分组成，即力源装置、中间递力机构和夹紧元件。 夹紧装置的组成第一节第一节 概述概述组成力源装置：力源装置：它是产生夹紧作用力的装置。它是产生夹紧作用力的装置。传力机构：传力机构：传递力的机构，其作用是：改变作用力的方向；传递力的机构，其作用是：改变作用力的方向；改变作用力的大小；具有一定的自锁性能，以保证夹紧可改变作用力的大小；具有一定的自锁性能，以

4、保证夹紧可靠。靠。夹紧元件：夹紧元件：它是直接与工件接触完成夹紧作用的元件。它是直接与工件接触完成夹紧作用的元件。第一节第一节 概述概述图图 3-4 夹紧装置的组成方框图夹紧装置的组成方框图 二、夹紧装置设计的基本要求 1 1）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置；）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置； 稳稳2 2）夹紧力大小要适当；）夹紧力大小要适当； 牢牢3 3）夹紧动作要迅速、可靠；）夹紧动作要迅速、可靠； 快快4 4）结构紧凑，易于制造与维修。）结构紧凑，易于制造与维修。基基本本要要求求 夹紧装置设计和选择的核心问题是夹紧力的大小、方向夹紧装置设计和选择的核心问题是夹紧力的大小、方向和作用点

5、。和作用点。第一节第一节 概述概述三、三、 夹紧力三要素设计原则夹紧力三要素设计原则必须合理确定夹紧力的三要素：必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点大小、方向和作用点 (1)(1)夹紧力方向的确定夹紧力方向的确定 1 1）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面 (a) 工序简图 （b）错误 （c）错误 （d）正确图图3-5 3-5 夹紧力应指向主要限位面夹紧力应指向主要限位面第一节第一节 概述概述第一节第一节 概述概述结论：主要夹紧力方向应尽量垂直主要定位面结论：主要夹紧力方向应尽量垂直主要定位面 2 2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小）夹紧力的作用方

6、向应使所需夹紧力最小第一节第一节 概述概述 对于图（对于图（a）中的情况，当）中的情况，当F、FW、G三力同向且指向夹具体，这时夹三力同向且指向夹具体，这时夹紧力紧力FW 最小，最小，F、G这些外力产生的摩擦力可以补偿一部分为防止工件转这些外力产生的摩擦力可以补偿一部分为防止工件转动所需的夹紧力，所以实际施加在工件上的夹紧力就很小。动所需的夹紧力，所以实际施加在工件上的夹紧力就很小。 对于图对于图3-6（f）中的情况，当）中的情况，当FW 与与F、G的方向相反时，的方向相反时， FW = F + G这种夹紧方式，不仅所需的夹紧力较大，而且由于这种夹紧方式，不仅所需的夹紧力较大，而且由于F和和G

7、的方向直接朝向的方向直接朝向夹紧机构，便有迫使夹紧机构松开的趋势。夹紧机构，便有迫使夹紧机构松开的趋势。 2 2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小第一节第一节 概述概述结论：有利于减小夹紧力的大小结论：有利于减小夹紧力的大小 从这个示例中，也可看出，考虑重力从这个示例中，也可看出，考虑重力G对工件对工件的影响，则工件的主要定位基面不仅应该在水平的影响，则工件的主要定位基面不仅应该在水平面内，而且还应该便于由上向下装夹工件。面内，而且还应该便于由上向下装夹工件。第一节第一节 概述概述 3 3）夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能小）夹紧力的作用方向应使工件变形

8、尽可能小结论：夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向结论：夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向 第一节第一节 概述概述 1 1）夹紧力应作用在刚度较好部位）夹紧力应作用在刚度较好部位 ( () )夹紧力作用点的确定夹紧力作用点的确定第一节第一节 概述概述 2 2）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件 形成的形成的支承面内支承面内 a)错误，错误，b)正确正确 第一节第一节 概述概述3 3）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面，以减少）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面，以减少切削力翻转力矩的影响，减少振动切削力翻转力矩的影响，减少振动当作用点只能远离加工面，可

9、增设辅助支承当作用点只能远离加工面，可增设辅助支承 工件的夹紧工件的夹紧(3) 夹紧力的大小夹紧力的大小 对工件所施加的夹紧力，要适当。夹紧力过大，会引起工件变形；夹紧力过小，易破坏定位。 进行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看作一刚性系统，以简化计算。根据工件在切削力、夹紧力 (重型工件要考虑重力，高速时要考虑惯性力)作用下处于静力平衡，列出静力平衡方程式，即可算出理论夹紧力。 为安全起见，计算出的夹紧力应乘以安全系数安全系数K，故实际夹紧力一般比理论计算值大2 3倍。第一节第一节 概述概述 ( 3)夹紧力大小的确定夹紧力大小的确定 要足够防止加工时松动要足够防止加工时松动 使工件受压变形小，

10、刚性差的工件应均匀加压使工件受压变形小，刚性差的工件应均匀加压 机动夹紧时应计算夹紧力的大小，以理论夹紧力乘以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，是一个综合性问题，必须夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题，必须考虑工件的结构特点、加工工艺方法、定位元件考虑工件的结构特点、加工工艺方法、定位元件的结构和布置等多种因素。的结构和布置等多种因素。 一般采用机动（气动、液动）夹紧装置时，需对夹紧力进行计算；一般采用机动（气动、液动）夹紧装置时，需对夹紧力进行计算； 而采用手动夹紧机构时，常根据经

11、验或类比法确定所需的夹紧力。而采用手动夹紧机构时，常根据经验或类比法确定所需的夹紧力。常用的夹紧装置常用的夹紧装置第二节第二节 基本夹紧装置基本夹紧装置 夹具中常用的夹紧装置有楔块、螺旋、偏心轮等，它们都是根据斜面夹紧原理夹紧工件。下面分别介绍各种夹紧装置的结构、夹紧力的计算和它们的特性。一、斜楔夹紧装置一、斜楔夹紧装置 利用斜面直接或间接夹紧工件的机构称为斜楔夹紧装置。斜楔夹紧装置主要用于增大夹紧力或改变夹紧力方向。斜楔夹紧常与杠杆、压板、螺旋等组合使用。 工作原理：工作原理：利用楔块的斜面将楔块的推力转变为夹紧力，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。从而夹紧工件。常用的夹

12、紧装置常用的夹紧装置斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构1斜楔斜楔 2工件工件 3夹具体夹具体特点：特点：1)结构简单，有增力作用。结构简单，有增力作用。 一般增力比一般增力比iF3。 2)楔块夹紧行程小，增大行程会使自锁性能变差楔块夹紧行程小，增大行程会使自锁性能变差 3)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 4)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 5)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 1.斜楔夹紧受力的计算斜楔夹紧受力的计算 FW夹紧作用力；夹紧作用力；FQ原始作用力；原始作用力；斜楔升角；斜楔升角； 1 斜楔与工

13、件间的摩擦角斜楔与工件间的摩擦角 ； 2 斜楔与夹具体间的摩擦角斜楔与夹具体间的摩擦角 楔块夹紧装置楔块夹紧装置由静力平衡：由静力平衡：F F1 1+F+FRxRx= =而而F F1 1= = tan tan 1 1 F FRxRx= F= FW W tan(+ tan(+2 2) ) F FW W = F= FQ Q/ /tantan1 1+tan(+tan(+2 2) ) 楔块夹紧装置楔块夹紧装置2.增增 力力 比比 i F ： i F=FW / FQ=1/tan( + 2)+ tan 1 若若 1= 2=0， i F=1/tan ， i F理想增力比。理想增力比。 显然由于摩擦的存在，斜

14、楔机构的实际增力比变小。显然由于摩擦的存在，斜楔机构的实际增力比变小。3.行行 程程 比比 i S ： i s=h/s= tan = 1/ i F h夹紧行程；夹紧行程； s水平移动行程；水平移动行程； 对于需要自锁的手动斜楔夹紧机构来讲，增力比与行对于需要自锁的手动斜楔夹紧机构来讲，增力比与行程比是一对相互矛盾的参数。程比是一对相互矛盾的参数。楔块夹紧装置楔块夹紧装置4.自锁条件：自锁条件： F1Frx， 即 tg tg( )tg tg( )WF1WF212 为自锁条件一般 、 = 6 =12 手动夹紧，一般取68 1212max螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构二、二、 螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构1.

15、典型螺旋夹紧机构典型螺旋夹紧机构 由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构称为螺旋夹由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构称为螺旋夹紧机构。螺旋夹紧装置结构简单，夹紧可靠，通用性大，自锁性能紧机构。螺旋夹紧装置结构简单，夹紧可靠，通用性大，自锁性能好，夹紧力和夹紧行程较大，目前在夹具中得到广泛应用。好，夹紧力和夹紧行程较大，目前在夹具中得到广泛应用。工作原理：工作原理： 螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的，相当于把楔块螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的，相当于把楔块绕在圆柱体上，转动螺旋时即可夹紧工作。绕在圆柱体上，转动螺旋时即可夹紧工作。 1 1）结构简单，自锁性好，夹紧可

16、靠；）结构简单，自锁性好，夹紧可靠； 2 2）扩力比约为）扩力比约为80,80,远比斜楔夹紧力大；远比斜楔夹紧力大； 3 3）夹紧行程不受限制；）夹紧行程不受限制； 4 4）夹紧动作慢，辅助时间长，效率低；）夹紧动作慢，辅助时间长，效率低； 5 5）应用场合）应用场合: : 手动夹紧装置常采用。手动夹紧装置常采用。螺螺旋旋夹夹紧紧特特点点螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构二、二、 螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构（1）单个螺旋夹紧机构）单个螺旋夹紧机构 单个螺旋夹紧机构单个螺旋夹紧机构 a) 结构简单，但易压伤工件表面，易带动工件旋转；结构简单，但易压伤工件表面，易带动工件旋转； b)带有摆动压块，克服了上述不

17、足带有摆动压块，克服了上述不足 ； c)球面带肩螺母，可使工件受到均匀的夹紧力并避免螺杆弯曲。球面带肩螺母，可使工件受到均匀的夹紧力并避免螺杆弯曲。螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构 摆摆动动压压块块 为了克服螺旋夹紧动作慢，效率低等缺点，于是出现了各种快速接近或迅速撤离工件的快速夹紧机构。（a）开口垫片 开口垫片开口垫片 机构采用螺旋夹紧中广泛使用的开口垫圈，螺母的外径小于工件内孔直径，只要稍微放松螺母，即可抽出垫圈，工件便可方便地从螺母中取出。实际夹紧中，螺母的轴向移动量可以控制得很小，以提高夹紧效率。螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构螺旋槽螺旋槽如图所示为栓槽式快速夹紧机构，推进螺杆1的夹紧螺旋槽前端设置有

18、一段轴向快移导槽，用于松开状态下螺杆的轴向快速移动。装夹时，首先轴向推进螺杆1，当前端压块3顶住工件时，螺杆应走出直导槽，进入夹紧螺旋槽部分，然后转动手柄2，夹紧工件并自锁；松开时，把螺杆转至直导槽处，即可迅速轴向拉回螺杆，达到快速装夹的目的。 快速螺母快速螺母 如图 （c）所示机构为快卸螺母，螺母孔内置有与螺纹孔轴线成一较小角度的光孔，其孔径略大于螺纹的大径，螺母斜着沿光孔套入螺杆，然后将螺母摆正，使螺母的螺纹与螺杆啮合，再拧动螺母，便可夹紧工件。但螺母的螺纹部分被切去一部分，因此啮合部分减小，夹紧力不能太大。（c）快速螺母 （b）螺旋槽螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构 （d）螺杆式 螺杆式螺杆式

19、如图 (d)所示为快移式螺杆，它在工作中不方便转动。手柄4推动螺杆沿直槽方向快速接近工件，后将手柄5拉至图示位置，再转动手柄4带动螺母旋转，因手柄5的限制，螺母不能右移，致使螺杆带着摆动压块往左移动，从而夹紧工件。松开时，只要反转手柄4，稍微松开后，即可推开手柄5，为手柄4的快速右移让出空间。螺旋夹紧装置螺旋夹紧装置1）夹紧力计算）夹紧力计算受力分析受力分析在在MQ原始力矩原始力矩=FQ*LM1螺母阻止螺钉转动的力矩螺母阻止螺钉转动的力矩 M1=d2/2FR1sin(+ 1) =d2/2FWtan(+ 1)M2工件阻止螺钉转动的力矩工件阻止螺钉转动的力矩M2=F2 r =rFWtan 2螺旋夹

20、紧装置螺旋夹紧装置三个力矩作用下处于平衡：三个力矩作用下处于平衡： MQM1 M20 FW=FQL/d2/2tan(+ 1 1)+rtan2 2 FW夹紧力夹紧力(N)；FQ原始作用力原始作用力(N)L作用力臂作用力臂(mm)；d2螺纹中径螺纹中径(mm)；螺纹升角螺纹升角()； 1 1 螺纹处摩擦角螺纹处摩擦角() 2 2 螺钉端部摩擦角螺钉端部摩擦角() r螺钉端部当量摩擦半径螺钉端部当量摩擦半径(mm) 螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构2）结构特点）结构特点 具有斜楔的结构特点，而且螺纹升角具有斜楔的结构特点，而且螺纹升角4，自，自锁性能更好，耐振；夹紧行程不受限制，但夹紧行锁性能更好，耐振；夹

21、紧行程不受限制，但夹紧行程大时，操作时间长。程大时，操作时间长。3）应用：广泛用在手动夹紧中）应用：广泛用在手动夹紧中 （2）螺旋压板夹紧装置）螺旋压板夹紧装置 图图a)减力增大行程减力增大行程 图图b)改变力向改变力向 图图c) 增力减小行程增力减小行程螺旋夹紧装置螺旋夹紧装置偏心夹紧机构偏心夹紧机构三、三、 偏心夹紧机构偏心夹紧机构 偏心夹紧机构是将楔块包在圆盘上，旋转圆盘使工件偏心夹紧机构是将楔块包在圆盘上，旋转圆盘使工件得以夹紧得以夹紧。偏心夹紧经常与压板联合使用。常用的偏心轮有圆偏心和曲线偏心。曲线偏心为阿基米德曲线或对数曲线，这两种曲线的优点是升角变化均匀或不变，可使工件夹紧稳定可

22、靠，但制造困难，故使用较少；圆偏心由于制造容易，因而使用较广。下面介绍圆偏心夹紧机构。偏心夹紧装置偏心夹紧装置三、三、 偏心夹紧装置偏心夹紧装置 常见的偏心轮常见的偏心轮压板夹紧机构压板夹紧机构圆偏心夹紧机构圆偏心夹紧机构 1)圆偏心夹紧原理圆偏心夹紧原理 圆偏心夹紧原理见下图（a），圆偏心轮直径为D，几何中心为Ol，回转中心为O，偏心距为e，虚线圆为基圆，其直径为D2e，圆偏心就相当于绕在基圆盘上的楔块圆偏心就相当于绕在基圆盘上的楔块。圆偏心夹紧机构圆偏心夹紧机构 偏心轮顺时针转动时，楔块楔进基圆盘和工件中间，使工件得以夹紧。 若将偏心轮的工作部分弧展开，就可得到一个具有曲线斜边的楔块。从图

23、中看出，斜面上各点的斜率斜面上各点的斜率(即升角即升角)是变化的，而在是变化的，而在P点点(展开图为展开图为90的点的点)附近变化较小附近变化较小。为使偏心轮工作稳定可靠，常取P点左右夹角为3045度的一段圆弧为工作部分，也就是弧APB为6090。 偏心夹紧装置偏心夹紧装置 2 2）圆偏心夹紧的自锁条件）圆偏心夹紧的自锁条件 P P点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁 自锁条件自锁条件 p 1 12 2 tanp=2e/Dtanp=2e/Dp 为安全起见取为安全起见取1 1 =0=0 2e/D 2e/D 2 22 2, , 取取2 2=0.1=0.1

24、 0.15,0.15, D/e14 D/e142020自锁自锁, , D/e D/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作 可靠性可靠性 特点：特点： 由于圆由于圆偏心夹紧时的夹紧力小，自锁性能不是很好，且偏心夹紧时的夹紧力小，自锁性能不是很好，且夹紧行程小，故多用于切削力小，无振动，工件尺寸公差不夹紧行程小，故多用于切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的场合，但是圆偏心夹紧机构是一种快速夹紧机构。大的场合，但是圆偏心夹紧机构是一种快速夹紧机构。偏心夹紧装置偏心夹紧装置，圆偏心夹紧装置圆偏心夹紧装置(2)圆偏心的自锁条件圆偏心的自锁条件 圆偏心x点处升角x为：在

25、=0，即P点升角最大p根据楔块自锁条件，为安全起见，可不考虑偏心轮孔与支承轴间的摩擦，于是可得到圆偏心的夹紧特性为：)50. 6(sin2cos2taneDex)51. 6(2cotDep)56. 6(2/)55. 6(/222feDfDe或式中 是偏心距e从水平位置转过的角度。(3)圆偏心夹紧行程圆偏心夹紧行程 圆偏心转过角度,其夹紧行程为： 设计夹紧行程S时，考虑工件尺寸公差T，装卸工件必要的间隙C间，夹紧机构的变形、磨损等行程储备量为C贮,则 )59. 6(sin eS)63. 6(贮间CCTS 圆偏心夹紧装置圆偏心夹紧装置(4)圆偏心夹紧力计算圆偏心夹紧力计算 圆偏心夹紧实际上是斜楔夹

26、紧的一种变形，假设一升角为的楔块，根据楔块夹紧力计算式(6.36)，有：)67. 6(tantan21PLQ(5)圆偏心夹紧的传力系数圆偏心夹紧的传力系数 圆偏心最大升角p8.13,而螺旋升角为24,又因在一般情况下r中，因此圆偏心夹紧的传力系数远小于螺旋夹紧的传力系数。 偏心轮的材料，一般可选用20钢或20Cr钢，工作表面渗碳淬火至HRC5560，表面粗糙度值Ra为0.8m。)69. 6(tantan21LiP定心夹紧装置定心夹紧装置6.3.2.4 定心夹紧装置定心夹紧装置 在切削加工中，若工件是以中心线或对称面为工序基准，为使C定0，可采用一种保证工件准确定心或对中的装置，使工件的定位和夹

27、紧过程同时完成，而定位元件与夹紧元件合二为一。这种装置称为定心夹紧装置定心夹紧装置。 (1)定心夹紧装置的原理定心夹紧装置的原理 在定心夹紧装置中，利用等速移动或均匀的弹性变形，使定位夹紧元件或工件定位基准的尺寸制造误差均匀分布在工件定位面上，保证工件的中心或对称位置不变。图6.49 为圆柱面定位的情况。 图(a)定位误差C定O1O2TDTdCmin，使圆柱面中心偏离圆孔中心。 图(b)是圆柱面在三爪卡盘中定心和夹紧的情况。圆柱面的制造误差Td在三个爪上的分布是相同的，各为Td/2，使中心O位置不动。 定心夹紧装置定心夹紧装置(2)定心夹紧装置的类型定心夹紧装置的类型 定心夹紧装置种类很多，按

28、其工作原理可分为两大类。 定位夹紧元件等速移动的装置定位夹紧元件等速移动的装置。这类装置中常见的几种如图6.50所示。 图6.50(a) 左右螺旋定心夹紧装置。图6.50(b) 斜楔定心夹紧装置。 此类定心夹紧装置，由于制造误差和组成元件间的间隙较大，故定心精度不高，约为0.20.16mm，但夹紧力和夹紧行程较大，所以常用于粗加工和半精加工。 定位夹紧元件均匀弹性变形的装置定位夹紧元件均匀弹性变形的装置 当定心精度要求较高时，一般都利用这类定心夹紧装置，其中常见的装置如图6.51所示。 图6.51(a)为用于装夹工件以外圆柱面为定位基准的弹簧夹头。图6.51(b)为蝶型簧片式定心夹紧装置。图6

29、.51(c)为液性塑料定心夹紧装置。这是一种以液性塑料为介质传递作用力的高精度夹具。图6.51(d)为鼓膜式定心夹紧装置。机床夹具的基本要求和设计步骤机床夹具的基本要求和设计步骤6.4 机床夹具的基本要求和设计步骤机床夹具的基本要求和设计步骤6.4.1 对机床夹具的基本要求对机床夹具的基本要求 对机床夹具的基本要求可总括为四个方面：对机床夹具的基本要求可总括为四个方面： 稳定地保证工件的加工精度； 提高机械加工的劳动生产率； 结构简单，有良好的结构工艺性和劳动条件； 应能降低工件的制造成本。 考虑上述四方面要求时，应在满足加工要求的前提下，根据具体情况处理好生产率与劳动条件、生产率与经济性的关

30、系，解决主要矛盾。 应在设计过程中深入生产实际进行调查研究，广泛征求操作者的意见，吸收国内外有关的先进经验，在此基础上拟出初步设计方案，经过讨论，然后定出合理的方案进行具体设计。机床夹具的基本要求和设计步骤机床夹具的基本要求和设计步骤6.4.2 夹具设计的工作步骤夹具设计的工作步骤6.4.2.1 研究原始资料，明确设计任务研究原始资料，明确设计任务 为明确设计任务，首先应分析研究工件的结构特点、材料、生产规模和本工序加工的技术要求以及前后工序的联系；然后了解加工所用设备、辅助工具中与设计夹具有关的技术性能和规格；了解工具车间的技术水平等。必要时还要了解同类工件的加工方法和所使用夹具的情况，作为

31、设计的参考。6.4.2.2 考虑和确定夹具的结构方案，绘制结构草图考虑和确定夹具的结构方案，绘制结构草图 确定夹具的结构方案时，主要解决如下问题： 根据六点定位原理确定工件的定位方式，并设计相应的定位装置； 确定刀具的引导方法，并设计引导元件或对刀装置；机床夹具的基本要求和设计步骤机床夹具的基本要求和设计步骤 确定工件的夹紧方式和设计夹紧装置； 确定其它元件或装置的结构型式，如定向键，分度装置等； 考虑各种装置、元件的布局，确定夹具体和总体结构。 对夹具的总体结构，最好考虑几个方案，画出草图，经过分析比较，从中选取较合理的方案。6.4.2.3绘制夹具总图绘制夹具总图 夹具总图应遵循国家标准绘制

32、，图形大小的比例尽量取1:1，使所绘的夹具总图有良好的直观性，如工件过大时可用1:2或1:5的比例，过小时可用2:1的比例。总图中的视图应尽量少，但必须能够清楚地表示出夹具的工作原理和构造，表示各种装置或元件之间的位置关系等。主视图应取操作者实际工作时的位置，以作为装配夹具的依据并供使用时参考。机床夹具的基本要求和设计步骤机床夹具的基本要求和设计步骤 绘制总图的顺序是：先用双点划线绘出工件的轮廓外形，并显示出加工余量；然后把工件视为透明体，按照工件的形状及位置依次绘出定位、导向、夹紧及其它元件或装置的具体结构；最后绘制夹具体，形成一个夹具整体。6.4.2.4确定并标注有关尺寸和夹具技术要求确定

33、并标注有关尺寸和夹具技术要求 在夹具总图上应标注轮廓尺寸，必要的装配、检验尺寸及其公差，制定主要元件、装置间的相互位置精度要求等。当加工的技术要求较高时，应进行工序精度分析。6.4.2.5绘制夹具零件图绘制夹具零件图 夹具中的非标准零件都必须绘制零件图。在确定这些零件的尺寸、公差或技术条件时，应注意使其满足夹具总图的要求。机床夹具的基本要求和设计步骤机床夹具的基本要求和设计步骤 在夹具设计图纸全部绘制完毕后，设计工作并不就此结束。因为所设计的夹具还有待于实践的验证，在试用后有时可能要对原设计作必要的修改。因此设计人员应关心夹具的制造和装配过程，参与鉴定工作，并了解使用过程，以便发现问题及时加以

34、改进，使之达到正确设计的要求。只有夹具制造出来了，使用合格后才能算完成设计任务。 在实际工作中，上述设计程序并非一成不变，但设计程序在一定程度上反映了设计夹具所要考虑的问题和设计经验，因此对于缺乏设计经验的人员来说，遵循一定的方法、步骤进行设计是有益的。机床夹具的基本要求和设计步骤机床夹具的基本要求和设计步骤本章小结本章小结 机床夹具是由定位元件、加紧装置、对刀元件、夹具体机床夹具是由定位元件、加紧装置、对刀元件、夹具体等部分组成，其中定位与夹紧两个环节是夹具设计的重点。等部分组成，其中定位与夹紧两个环节是夹具设计的重点。 定位就是确定工件在夹具中的正确位置，是通过定位元定位就是确定工件在夹具

35、中的正确位置，是通过定位元件实现。工件有完全定位和不完全定位，过定位和欠定位。件实现。工件有完全定位和不完全定位，过定位和欠定位。欠定位是不允许的，过定位有条件地采用。欠定位是不允许的，过定位有条件地采用。 由于基准不重合、定位副制造不准确等原因，定位过程由于基准不重合、定位副制造不准确等原因，定位过程中会产生误差，定位误差的计算要根据具体情况分析计算。中会产生误差，定位误差的计算要根据具体情况分析计算。 夹紧是为了克服切削力等外力干扰而使工件在空间中夹紧是为了克服切削力等外力干扰而使工件在空间中保持正确的定位位置的一种手段。夹紧一般在定位步骤之后，保持正确的定位位置的一种手段。夹紧一般在定位

36、步骤之后，有时定位与夹紧是同时进行的，如定心夹紧机构。有时定位与夹紧是同时进行的，如定心夹紧机构。 机床夹具设计应根据具体设计任务，遵循夹具设计的基机床夹具设计应根据具体设计任务，遵循夹具设计的基本要求和步骤进行设计。本要求和步骤进行设计。谢谢 谢！谢！L1工 件图 6 . 1 钻 床 夹 具23145671-快 换 钻 套 ；2- 导 向 套 ； 3 -钻 模 板 ；4- 开 口 垫 圈 ；5-螺 母 ；6-定 位 销 ；7-夹 具 体夹夹 具具 的的 组组 成成图6.3 物体的六个自由度zxyxzyo图6.4 工件的六点定位六六 点点 定定 位位 原原 理理oxzyBCAAByzxoAyz

37、xo(a )(b )(c )图 6 . 5 不 同 加 工 要 求 的 工 件 简 图六六 点点 定定 位位 原原 理理yxzABDH(a)(b)图6.6 轴承盖的过定位其消除六六 点点 定定 位位 原原 理理工 件 定 位 基 准 面定 位 元 件定 位 方 式 简 图定 位 元 件 特 点 限 制 的 自 由 度 平 面支 承 钉支 承 板每 个 支 承 板也 可 设 计 成两 个 或 以 上小 支 承 板1、 2、 3限 制Z方 向 的 移 动自 由 度 ， X 、Y方 向 的 旋 转自 由 度4、 5限 制 X方向 移 动 自 由 度和 Z方 向 的 旋转 自 由 度6 限 制 Y方

38、向的 移 动 自 由 度1、 2、 限 制Z方 向 的 移 动自 由 度 ， X 、Y方 向 的 旋 转自 由 度3 限 制 X 方 向移 动 自 由 度 和Z 方 向 的 旋 转自 由 度yzxo456123312定定 位位 元元 件件工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点 限制的自由度外园柱面支承板或支承钉短支承板或支承钉Z方向的移动自由度，Z方向的移动自由度，Y方向的旋转自由度yzxo两个支承板或两个支承钉定定 位位 元元 件件工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点 限制的自由度支承板或支承钉窄V形块X、Z方向的移动自由度X方向的移动自由度yzxo垂直运动的窄活动V形块

39、宽V形块或两个窄V形块X、Z方向的移动自由度X、Z方向的旋转自由度外园柱面定定 位位 元元 件件工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点 限制的自由度 外园柱面定位套短套Y、Z方向的移动自由度，Y、Z方向的移动自由度，Y、Z方向的旋转自由度yzxo长套定定 位位 元元 件件451、3固定支承2浮动支承1、2、3、4固定支承5浮动支承工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点 限制的自由度平面固定支承与浮动支承固定支承与浮动支承1、2限制Z方向的移动自由度，X 、Y方向的旋转自由度3限制X方向移动自由度和Z方向的旋转自由度1、2、3限制Z方向的移动自由度，X 、Y方向的旋转自由度4 限

40、制X 方向移动自由度和Z 方向的旋转自由度5增强刚性不限制自由度yzxo312312定定 位位 元元 件件工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点 限制的自由度 园孔定位销（心轴） 短销（短心轴）X、Y方向的移动自由度X、Y方向的移动自由度，X、Y方向的旋转自由度yzxo 长销（长心轴）定定 位位 元元 件件工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点 限制的自由度 园孔 锥销 单锥销X、Y、Z方向的移动自由度X、Y、Z方向的移动自由度，X、Y方向的旋转自由度yzxo 1-固定销 2-活动销12定定 位位 元元 件件X、Y、Z方向的移动自由度X、Z方向的旋转自由度外园柱面短半圆孔长半圆

41、孔X、Z方向的移动自由度及旋自由度转锥套单锥套 1-固定锥套 2-活动锥套工件定位基准面定位元件定位方式简图定位元件特点 限制的自由度半圆孔X、Z方向的移动自由度X、Y、Z方向的移动自由度yzxo定定 位位 元元 件件 定定 位元件位元件hdHh图6-8(a)(b)(c)(d)(a)(b)(c)图6.9 支撑板 定定 位元件位元件(b)(a)(c)(d)(e)图6.10 几种常用圆柱型定位销 定定 位元件位元件(a)(b)图6.11 锥形定位销 定定 位元件位元件zx图6.12 削角销的应用 定定 位元件位元件图6.13 削角销的截面形状bdBb(a)(b) 定定 位元件位元件图6.14 定位

42、心轴12341-传动部分；2- 定位部分；3-开口垫圈；4-螺母1:15001:20000.8(a)(b)(b) 定定 位元件位元件DcchH图6.15 V形块典型结构25(a)(b)(c)图6.16 长V形块定位元件 定定 位元件位元件122112图6.17 可调式定位元件1- 支撑钉；2-螺母； 定定 位元件位元件555(a)(b)(c)1 定定 位元件位元件图6.18 常 见 的 辅 助 支 撑54321AAAA(d)1-手 轮 或 手 柄 ；2-楔 块 ；3-钢 球 ；4-半 圆 键 ；5-支 撑 ； 定定 位元件位元件(a)(b)(c)(e)(d)图6.19 浮动式定位支撑绪绪 论论

43、 定定 位元件位元件图6.19 平面定位时的定位误差CDEFHA2L -T A1B2L -TTABB11L12L2定定 位位 误差误差图6.21 v形块定位时的定位误差 定定 位位 误差误差定定 位位 误差误差图6.22 心 轴 定 位 时 的 定 位 误 差工 件dDT /2T /2Cmin/2T /2T /2Cmin/2(a)(b)DDdd定定 位位 误差误差图6.23 一面两孔定位情况12xL-TL+TyLLdD定定 位位 误差误差图6.24 第 二 个 圆 柱 销 直 径L-TL+To1o2Dooo222D ABDdDLL-TL+T2TdDCmin/2LdLdLDLDLD1122定定

44、位位 误差误差L+TLdo1o2d2D2Bbd2C2min/2CFAE DC1min/2图6.25 削 角 销 的 宽 度 计 算定定 位位 误差误差Lo1o2C1maxC2max图6.26 孔中心线的转角误差C2max/2a2axydd1A定定 位位 误差实例误差实例AAA-AD0.25D图6.29 活动锥型定位销的应用定定 位位 误差实例误差实例(a)GFQ(b)GFQ(c)GFQ(d)GFQ(e)GFQ(f )GFQ图6.30 夹紧力、重力及切削力之间的关系工件的夹紧工件的夹紧GFQQ图6.31 钻削时的三个力夹紧力三要素设计原则夹紧力三要素设计原则QQFFf止动支承图6.32 止动支承的设置夹紧力三要素设计原则夹紧力三要素设计原则QQQ图6.33 薄壁套筒零件的夹紧方法(a)(b)夹紧力三要素设计原则夹紧力三要素设计原则QQ1QQQ(a)(c)(b)(d)图6.34 夹紧力作用点的布置Q1Q1Q1Q1Q1夹紧力三要素设计原则夹紧力三要素设计