y5机床夹具的设计原理课件

第五章机床夹具设计原理

(Chapter5TheDesignPrincipleofFixture)

5.1概述(5.1Summary）

5.2工件的定位(5.2TheLocationoftheWorkpiece)5.3工件的夹紧(5.3ClampingofTheWorkpiece)

5.4夹具的选用和设计(5.4TheSlectionandDesignofFixture)

定位：工件在机床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在加工前相对于刀具占有正确的位置，这个过程称为定位。

夹紧：为克服切削过程中工件受外力（切削力、惯性力和重力等）的作用而破坏定位，必须对工件施加夹紧力，使工件在整个加工过程中始终保持这一正确位置,这个过程称为夹紧。

装夹：定位和夹紧综合称为装夹。

机床夹具：在机床上实现装夹任务的工艺装备。5.1概述(5.1Summary）

基本作用:定位和夹紧。使用夹具一般可取得下述效果:（1）易于稳定地保证加工精度；（2）可以缩短辅助时间，提高劳动生产率；（3）可扩大机床的使用范围；（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

TheFunctionofjigs）5.1.3夹具的组成

(5.1.3Compositionof

Fixture)1－快换钻套；2－衬套对刀导向3－钻模板；装置4－开口垫圈；5－螺母；(6－工件）；7－定位销

定位元件*8－夹具体

夹具体定向键、操作件其他件元和分度装置等及装置夹紧装置*定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置。夹紧装置：将工件夹紧，以保持工件在加工时的既得位置。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础件。5.其它元件：如动力装置、分度装置等。

六点定位原理：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”。

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。

(1)完全定位：六个自由度全部被限制。2工件在夹具中定位的几中情况(3)欠定位：根据加工要求，未能限制应该限制的自由度过定位：（重复定位）零件某一个自由度同时由多个定位元件限制。(4)过定位：（重复定位）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5.2.2.1工件以平面定位5.2.2常见定位方式和定位元件(5.2.2CommonLocationMethodsandElements)1固定支承(1)支承钉一个固定支承钉限制一个自由度(2)支承板平板式支承板斜槽式支承板3自位支承（浮动支承）一个自位支承只限制一个自由度4辅助支承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。

辅助支承应用实例（2）活动V形块2定位套4外圆定心夹紧三爪卡盘、双V形铁定心夹紧、弹簧夹头5圆锥套5.2.2.3工件以圆柱孔定位圆柱定位销圆锥定位销定位心轴5.2.2.4工件以圆锥孔定位5.2.2.4工件以其它表面定位1一个平面和两个与其垂直的孔的组合（一面两销）5.2.2.5工件以组合面定位2一个平面和一个与其垂直的孔的组合（一面一销）3两个相互垂直的平面和一个与其中一个平面垂直的孔的组合（两面一销）安装误差：工件在夹具中的定位和夹紧误差机床的调整误差：刀具的导向或对刀误差过程误差：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：△d+△∑≤δ5.2.3定位误差及其分析与计算

(5.2.3

LocationError

andIt‘sAnalysisandCalculation）

4.夹具在机床上的装夹误差：5.2.3.1定位误差及其产生的原因(5.2.3.1

LocationError

andtheCausingreasons）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(Δb)

：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。定位误差产生的原因：

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(Δb)的大小等于设计基准与定位基准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。

(2)基准移位（位置）误差(Δj)

：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。定位误差(Δd)

基准不重合误差(Δb)

基准位移误差(Δj)

零件定位基准不准确夹具上定位元件不准确误差合成法1工件以平面定位时的定位误差5.2.3.2常见定位方式的定位误差的分析与计算(5.2.3.2

AnalysisandCalculationof

Comon

Location

Errors

）改进对于尺寸H1：或

2工件以外圆定位定义法合成法对于尺寸H2（定义法）对于尺寸H3（定义法）对于尺寸H2、H3（合成法）特别需要注意：“关联误差因素”与“非关联误差因素”。判断公式中的“+”或“-”相关联？Y变化方向相同“+”变化方向相反“-”

3工件以圆柱孔定位

（1）工件孔与定位心轴（或定位销）过盈配合定位心轴水平放置：

（2）工件孔与定位心轴（或定位销）间隙配合对于尺寸H1：对于尺寸H2：对于尺寸H3：以定位心轴水平放置时为例：对于尺寸H4：定位心轴垂直放置：基准的位移误差：基准不重合误差：定位心轴垂直放置实例计算（以工件外圆表面为工序基准）以一面两销定位时的定位误差（两销垂直放置）基准位移误差：转角误差：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【例2】

在套筒零件上铣槽，如图（a）所示，要求保证尺寸、，其它尺寸已在前工序完成。若采用图（b）的定位方案，孔与销子配合按H7／g6，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？图b

图a

解:按配合精度H7／g6(间隙配合)，则销子的直径应，因销子为水平放置，故有：

①对于尺寸

即不满足尺寸的要求。

②对于尺寸，又因：

所以

即也不能满足尺寸的要求。

③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H7／g6。

以端面A和右端孔为定位基准，销子与孔的配合仍然按H7／g6，则销子直径为。因

所以得即还不满足尺寸的要求。又因此时

所以满足尺寸的要求。需要?结论定位误差是由于工件定位不准而产生的加工误差。表现形式为工序基准相对加工面可能产生的最大尺寸或位置的变动范围。定位误差只产生在采用调整法加工一批零件的条件下。

5.3工件的夹紧

（5.3Workpiececlampingatthejigs）1夹紧装置的组成夹紧元件传力机构动力源装置5.3.1夹紧装置的组成及设计要求

（5.3.1Componentandrequirementofclampingdevice）产生原始的作用力执行夹紧的最终元件，直接与工件接触。改变力的大小，通常为增力机构；改变夹紧力的方向；使夹具具有一定的自锁性，以保证夹紧可靠。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；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。2设计要求1应不破坏工件定位的准确性或可靠性。5.3.2夹紧力的确定

（5.3.2DeterminationofClampingForce)

5.3.2.1夹紧力的方向（5.3.2.1ActionPointofClampingForce)

2夹紧力的方向应有利于减小夹紧力3夹紧力的方向应使工件夹紧后的变形小特制螺母5.3.2.2夹紧力的作用点（5.3.2.2ActionPointofClampingForce)

1作用点应保持工件的稳定，不能使工件产生位移或偏转（作用点位置应靠近支承元件的几何中心或几个支承元件所形成的支承面内）2作用点应位于工件刚性较好的部位3夹紧力应尽可能靠近工件上被加工面，必要时应加辅助支承5.3.2.3夹紧力的大小夹紧力大小的确定经验类别法分析计算法实验测定法摩擦系数f1摩擦系数f2式中：

：实际夹紧力；：理论夹紧力；K：安全系数。粗加工时K=2.5~3，精加工时K=1.5~2分析计算法5.3.3典型夹紧机构

（5.3.3TypicalClampingDevices）典型夹紧机构斜楔螺旋偏心5.3.3.1斜楔夹紧机构（5.3.3.1

WedgeClampingDevice）1楔座；2-楔块；3-柱塞；4-销；5-螺栓；6-压板；7-弹簧斜楔夹紧的特点：1）有增力作用，扩力比i=FJ/FQ，约等于3；2）夹紧行程小,h/s=tanα，故h远小于s；3）结构简单，但操作不方便。主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。5.3.3.2螺旋夹紧机构（5.3.3.2HelixClampingDevice）特点：自锁性好，可靠性高。增力比大。i=65~140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。5.3.3.3偏心夹紧机构（5.3.3.3

EccentricityClampingDevice）特点：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i=12～14。夹紧迅速。夹紧行程小。很少单独直接作用于工件，通常与其他元件联合使用。如：偏心压板机构。1）螺旋压板夹紧机构5.3.4其他夹紧装置（5.3.4

OtherClampingDevice）2）螺旋定心夹紧机构3）联动夹紧机构4）多件夹紧机构夹紧动力装置（Clampingpowerdevice）气动、液压、电磁、真空等气—液压组合夹紧5.4常见机床夹具的特点

(5.4CharacteristicsofCommonJigs)

5.4.1钻床夹具(Jigsofdrillingmachine)