第三章 机床夹具设计1.ppt

1、03:22:54,第三章 机床夹具设计,在机械加工过程中，为了保证工件的加工精度，使之相对于机床、刀具占有确定的位置，并能迅速、可靠地夹紧工件，以接受加工或检测的工艺装备称为机床夹具，简称夹具。,2020/8/9,1,一 概述 二 工件在夹具中的定位 三 工件的夹紧 四 各类机床夹具设计要点 五 专用夹具的设计方法和步骤,2020/8/9,2,03:22:54,机床夹具的主要功能,在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位,在机床 上加工 时必须 用夹具 装夹牢 工件,对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧,从定位到夹紧的全过程，称为装夹,机床夹

2、具的主要功能就是完成工件的装夹工作,2020/8/9,3,03:22:54,工件的安装方法,找正 安装法,以工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据，用划针或指示表进行找正，将工件正确定位后将工件夹紧，进行加工,2020/8/9,4,03:22:54,专用夹具 安装法,靠夹具将工件定位、夹紧，以保证工件相对于刀具、机床的正确位置,液压铣床夹具,2020/8/9,5,03:22:54,铣连杆零件 两面的双位置 专用夹具,钻轴套零件上 径向孔的 专用夹具,2020/8/9,6,03:22:54,夹具装夹 工件的特点,工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的

3、,夹具预先在机床上已调整好位置，工件通过夹具对于机床也就占有了正确的位置,通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置,2020/8/9,7,03:22:54,装夹基本上不受工人技术水平的影响，能比较容易和稳定地保证加工质量,装夹迅速、方便，能减轻劳动强度，显著地减少辅助时间，提高劳动生产率,能扩大机床的使用范围,用夹具可在车床上加工机体阶梯孔,2020/8/9,8,03:22:54,机床夹具的分类,按夹具的通 用特性分类,通用 夹具,结构、尺寸已标准化、系列化，且具有一定通用性的机床附件,专用 夹具,针对某一种工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具,2020/8/9,

4、9,03:22:54,成组 夹具,采用成组加工工艺，将工件按形状、尺寸和工艺的共性分组，再为每组工件设计组内通用的专用夹具,可调 夹具,对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用的夹具,组合 夹具,一种模块化的夹具，由一套预先制造好的标准元件组装成的专用夹具,2020/8/9,10,03:22:54,自动线 夹具,一为固定式夹具，与专用夹具相似,另为随行夹具，使用中随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工,按夹具使用 的机床分类,车床 夹具,铣床 夹具,磨床 夹具,镗床 夹具,钻床 夹具,齿轮机床夹具,数控机床夹具,2020/8

5、/9,11,03:22:54,按夹具的 动力源分类,机动 夹具,分为气动、液压、气液增压、电动、电磁、真空、离心力、自夹紧夹具等,手动 夹具,应有扩力机构与自锁性能，以减轻劳动强度与确保安全生产,2020/8/9,12,03:22:54,2020/8/9,13,03:22:54,2020/8/9,14,03:22:54,机床夹具的组成,夹紧 元件,将工件压紧夹牢，并保证工件在加工过程中位置不变,定位支 承元件,用于确定工件在夹具中的位置并支承工件,连接定 向元件,用于确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相对位置,2020/8/9,15,03:22:54,其他装置 或元件,定向键、操作件、分度装置

6、、靠模装置、上下料装置、平衡块等，以及标准化了的其它联接元件,对刀或 导向元件,用于保证工件加工表面与刀具之间的位置,夹具体,夹具的基座和骨架，用来配置、安装各夹具元件及装置,2020/8/9,16,03:22:54,机床夹具的现状及发展方向,当今时代对夹具的新要求,能迅速而方便地装备新产品，以缩短生产准备周期，降低生产成本,能装夹一组具有相似性特征的工件,适用于精密加工的高精度机床夹具,适用于现代化制造技术的新型机床夹具,采用液压动力源的高效夹紧装置,提高机床夹具的标准化程度,2020/8/9,17,03:22:54,现代机床夹具的发展方向,精密化,如精密分度、高精度自定心,高效化,缩短加工

7、的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度,2020/8/9,18,03:22:54,柔性化,通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素,高效化,按夹具零件及部件的国家标准以及各类通用夹具、组合夹具标准制造，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本,2020/8/9,19,二、工件的定位 工件在夹具上定位：就是指工件在夹具上的位置按照一定的要求确定下来，将必须限制的自由度一一予以限制。 工件的夹紧：为保证在加工过程中工件不受切削、惯性等外力的影响而始终保持定位时获得的正确位置，需要对工件施加一定的夹紧力，称为工件的夹紧。,2020/8/9,20,03:22:

8、54,工件定位的基本原理,自由度的概念,所谓自由度，即空间位置的不确定性,一个位于空间自由状态的物体，对于空间直角坐标系来说，具有六个自由度：三个位移自由度和三个旋转自由度,工件的六个自由度,2020/8/9,21,03:22:54,六点定位原则,实质就是限制自由度,工件的六个自由度如果都加以限制了，工件在空间的位置就完全被确定下来了,定位的 实质,六点定 位原则,通常，一个支承点限制工件的一个自由度,使用合理设置的六个支承点，与工件的定位基准相接触，以限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全被确定的方法，称为六点定位法则,2020/8/9,22,03:22:54,矩形工件定位,圆形工件

9、定位,2020/8/9,23,03:22:54,说明,定位支承点是由定位元件抽象而来的,定位支承点与工件定位基准面始终保持接触，才能起到限制自由度的作用,分析定位支承点的作用时，不考虑力的影响,2020/8/9,24,03:22:54,定位中的 几种情况,完全 定位,不重复地限制了工件的六个自由度的定位,不完全 定位,根据工件的加工要求，有时并不需要限制工件的全部自由度的定位方式,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,过 定位,夹具上两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象,欠 定位,2020/8/9,25,03:22:54,不完全 定位示例,过定位及消 除方法示

10、例,2020/8/9,26,03:22:54,工件定位中的过定位问题,通常，自由度限制大于3，小于、等于6,过定位的不良后果,使接触点不稳定，增加了不同一性,增加了夹紧变形,部分工件不能顺利与定位元件配合,2020/8/9,27,03:22:54,消除或减少过定位干涉的方法,改变定位元件结构，使定位元件重复限制自由度的部分不起定位作用,提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度,只有提出合理的附加条件，才允许采用过定位,2020/8/9,28,03:22:54,定位基准的 基本概念,工件 定位,按照加工工艺要求，将工件置于夹具中，使工件在夹紧前相对于机床和刀具就占有一个预定的位置，

11、或者是使同一批工件逐次放置到夹具中时都能占据同一位置,定位 基准,机械加工中用作定位的基准,定位 基面,工件定位时，作为定位基准的点和线，往往由某些具体表面体现出来，这种表面称为定位基面,2020/8/9,29,03:22:54,工件的定位基准,2020/8/9,30,03:22:54,主要定位 基准面,设置三个支承点，限制了工件的三个自由度的定位表面。要求：支承面积大；三个支承点要对称配置,定位基准按自由度分类,2020/8/9,31,03:22:54,导向定位 基准面,设置二个支承点，限制了工件的二个自由度的定位表面。要求：应选狭长表面；支承点布置应尽可能远,2020/8/9,32,03:

12、22:54,双导向定 位基准面,限制四个自由度的圆柱定位面,双支承定 位基准面,限制二个移动自由度的圆柱定位面,2020/8/9,33,03:22:54,止推定位 基准面,限制一个移动自由度的定位基准面。要求：应选窄小且与切削力相对的表面；支承方向平行于导向方向,防转定位 基准面,限制一个旋转自由度的定位表面。要求：支承点布置应离回转线尽可能远,2020/8/9,34,03:22:54,常用定位元件及选用,对定位元件 的基本要求,限位基面应有足够的精度,限位基面应有较好的耐磨性,支承零件应有足够的强度和刚度,定位零件应有较好的工艺性,定位元件应便于清除切屑,2020/8/9,35,03:22:

13、54,常用定位元件所 能限制的自由度,常用定位元件可按工件典型定位基准面分类,用于平面定位的,用于外圆柱面定位的,用于孔定位的,常用定位元件所能限制的自由度见表2-1,2020/8/9,36,03:22:54,常用定位 元件的选用,工件以 平面定位,面积较小的基准平面选用支承钉,面积较大、平面度精度较高的基准平面定位选用支承板,毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承,毛坯面作基准平面时调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承,当工件定位基准面需提高定位刚度、稳定性和可靠性时可选用辅助支承,2020/8/9,37,03:22:54,支承钉,支承板,2020/8/9,38,

14、03:22:54,可调支承,辅助支承 提高工件的 刚度和稳定性,2020/8/9,39,03:22:54,自位支承,可调支承,2020/8/9,40,03:22:54,辅助支承起 预定位作用,辅助支承 类型,2020/8/9,41,03:22:54,工件以外 圆柱定位,当工件对称度要求较高时，选用V形块,当工件定位圆柱面精度较高时，可选用定位套或半圆形定位座,V形块,半圆定位座,2020/8/9,42,03:22:54,工件以 内孔定位,工件上定位内孔较小时，常选定位销,圆锥定位销,2020/8/9,43,03:22:54,圆柱心轴,在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴,20

15、20/8/9,44,03:22:54,定位误差分析,45,03:22:54,六点定位原则解决了消除工件自由度的问题，即解决了工件在夹具中位置“定与不定”的问题,由于一批工件逐个在夹具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，即存在工件位置定得“准与不准”的问题,只与工件定位有关的误差称为定位误差，用D表示,一般限定定位误差不超过工件加工公差T的1/51/3，即 D(1/51/3)T,2020/8/9,46,03:22:54,产生定位误差的原因,基准位移误差,定位基准发生位移产生定位误差,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最大位置变动量，称为基准位移误差，用Y表

16、示,基准位移误差的方向是任意的。减小定位配合间隙，即可减小基准位移误差Y值，以提高定位精度,2020/8/9,47,03:22:54,基准位移产生的定位误差,2020/8/9,48,03:22:54,基准不重合误差,定位基准与工序基准不重合产生定位误差,由于工序基准与定位基准不重合所导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用B表示,基准不重合产生定位误差,49,03:22:54,定位误差的计算,尺寸定位误差D=Y+B,计算定位误差时，可以分别求出基准位移误差和基准不重合误差，再求出它们在加工尺寸方向上的矢量和；也可以按最不利情况,确定工序基准的两个极限位置，根据几何

17、关系求出这两个位置的距离，将其投影到加工方向上，求出定位误差,50,03:22:54,V 形块定位时的定位误差 如图2-30 需要计算每一个工序尺寸的定 位误差,2020/8/9,51,03:22:54,例8-1：用单角度铣刀铣削斜面，求加工尺寸为390.04mm的定位误差,B = 0、Y0时，产生定位误差的原因是基准位移误差，故只要计算出Y即可,求得： D=Y=0.028mm,2020/8/9,52,03:22:54,例8-2：如图，以B面定位，铣工件上台阶面C，求保证尺寸200.15mm的定位误差。,B0、Y=0时，产生定位误差的原因是基准不重合误差B，故只要计算出B即可,求得： 方案a：

18、 D=B=0.28mm 方案b： D=0,2020/8/9,53,03:22:54,例8-3：如图，B 0，Y 0 时的定位误差。 D=B+Y,B0、Y0时，造成定位误差的原因是相互独立的因素时，应将两项误差相加,2020/8/9,54,03:22:54,常见的组合方式有,组合表面定位 及其误差分析,一个孔及其端面,一根轴及其端面,一个平面及其上的两个圆孔,2020/8/9,55,03:22:54,“一面两孔”定位的特点,生产中最常见的“一面两孔”定位,容易实现基准统一,位置精度高,存在过定位现象（支承平面限制三个自由度，每根短销限制两个自由度）,2020/8/9,56,03:22:54,两圆

19、柱 销一支 承板定 位方式,2020/8/9,57,03:22:54,两圆柱销 定位时 工件顺利 装卸的条件,销、孔安装时，必须有一定的间隙，此时dmax=Dmin Xmin,2020/8/9,58,03:22:54,第二定位销 装入的条件,当孔径、销径为：D1min、D2min、d1max、d2max 孔间距最小、销间距最大：(LLD)、 (L+Ld),第一销孔中心到第二孔径的最大距离为： LLD+ D2min/2= L +Ld+ d2max/2 + X2min/2 即：d2max= D2min 2 (LD+ Ld + X2min/2),2020/8/9,59,03:22:54,当孔径、销径

20、为：D1min、D2min、d1max、d2max 孔间距最大、销间距最小：(L+LD)、 (L Ld),第一销孔中心到第二孔径的最小距离为： L + LD D2min/2= L Ld d2max/2 X2min/2 即：d2max= D2min 2 (LD+ Ld + X2min/2),由此可知，只要将定位销的直径缩小到 d2max= D2min 2(LD+ Ld+ X2min/2) 即可,2020/8/9,60,03:22:54,实际定位时上述两种极限情况的机会是很少的，因此通常第二定位销孔不预留间隙，即X2min=0,此外，第一定位销、孔的最小配合间隙起补偿中心距偏差的作用,于是得到：

21、d2max= D2min 2(LD+ Ld X1min/2) 或：X2min= 2(LD+ Ld X1min/2),2020/8/9,61,03:22:54,一圆柱销 一削边销 及 一支承板 的 定位方式,削边销的形成,2020/8/9,62,03:22:54,为了保证销的强度，通常使用菱形销,图a用于直径很小时,图b用于直径为350mm时,图c用于大于50mm时,2020/8/9,63,03:22:54,削边销的 尺寸的确定,削边销已标准化 （参见表3-3）,2020/8/9,64,03:22:54,定位误差分析,基准位移误差：为第一定位销、孔的最大配合间隙 Y = D1+d1+ X1min

22、,转角误差： 或,2020/8/9,65,03:22:54,实例： 设计步骤参见教材,2020/8/9,66,一、工件以平面定位 1 平面定位的定位方法 定位面也应是一个平面，但平面的构造与定位基准的质量有关。 （1） 工件以未经机械加工的平面定位 一般采用三点，图2-13。 但也有时不适合采用三点支撑，图2-14。 （2）工件以已经机械加工的平面定位 用平面定位，图2-15。,2020/8/9,67,2020/8/9,68,2 平面定位的定位件设计 （1） 固定支承 图2-16 （2） 支承板 图2-17 （3） 可调支承 图2-18 （4） 自位支承 图2-19,2020/8/9,69,2

23、020/8/9,70,工件以台阶面定位及辅助支承件的作用 适合H/L很小时采用。图2-20 常见的辅助支承。图2-21,2020/8/9,71,平面定位的定位误差 定位误差：定位基准对其规定位置的最大可能位移量称作定位误差。 工件以平面作定位基准时，一般认为定位误差等于零。 影响定位误差的因素： （1）定位基准和定位表面的表面尺寸精度和以几个基准定位时其相互位置的精度。 （2）定位方法及定位件的构造形式。 （3）定位件和夹具本体连接的性质及定位表面在夹具体上对规定位置的精度。,2020/8/9,72,二、工件以外圆柱面定位 常用的定位方法有： 圆柱孔定位 V形块定位 半孔定位 自动定心装置 1

24、 用圆柱孔定位 （1） 定位方法与定位件构造 图2-22,2020/8/9,73,（2） 定位误差分析 如图2-23所示。 工件定位基准尺寸：D-a 定位件的尺寸：D定+a定 为了保证整批工件都能顺利地 放入定位衬套。 则： D定 D 令：D定 D= 定位误差定位： 定位=（D定位+a定） （D a） 定位=a+a定,2020/8/9,74,3）定位孔极限尺寸的确定 按基轴制选择G7或F8小间隙配合 。 例：某定位基准尺寸为 试确定定位孔的极限尺寸？ 解：把基准尺寸转换成标准形式（基轴制要求轴是h形式，即上偏差为0）。 按G7选得定位孔尺寸为： 转换成入体公差形式为：,2020/8/9,75,

25、2 用V形块定位 （1） 定位方法 适用情况： 水平精度要求高，垂直精度要求低 用外圆柱面作定位基准，但不适合用孔定位的情况 用一段圆弧做定位基准，用V形块作角向定位。 图2-25，图2-29。,2020/8/9,76,2020/8/9,77,2） V 形块的构造 如图2-27，图2-28。,2020/8/9,78,3） V 形块定位时的定位误差 如图2-30 需要计算每一个工序尺寸的定位误差,2020/8/9,79,3. 用半圆孔定位 （1） 定位方法及定位件构造 图2-31 （2） 定位误差分析 如图2-33 定位=(a+a定)/2,2020/8/9,80,三、工件以孔定位 定位方法有：

26、外圆柱面 外圆锥面 自动定心装置 1 用外圆柱面定位 （1）定位方法和定位件构造 定位件有定位心轴和定位销，定位销的结构如图2-34。 （2）定位误差的计算和定位销极限尺寸的确定 按基孔制 g6 或 f7 来确定。 定位误差 定位=a+a定,2020/8/9,81,2 用外圆锥面定位 定位误差 定位=0 （1） 小锥度定位法 锥度在1/10001/5000， 一般工件不需要另外夹紧。 定位件需要较长 L=l+lk+s， 其中： 轴向移动量l=a/k=a/2tg， 接触长度lk=紧度/ K， 紧度一般为0.0070.02mm， s 工件宽度，K锥度，半锥角。 要求工作的孔一般为IT6IT7精度。

27、,2020/8/9,82,2） 大锥度定位法 一般同时还需要另一表面来防止基准倾斜。 如图2-38。,2020/8/9,83,组合定位 组合定位是指工件以一组基准定位。 选择的一组定位基准有一面两孔，一孔一面，一孔一外圆等，由于两孔一面组合定位最为典型，以此为例，分析组合定位的原则。 一、 定位件为两个圆柱销 假设：两基准孔的直径及公差为D1+a1，D2+a2， 两孔间的距离Ll。 需要确定两圆柱销的直径D定1-a定1，D定2-a定2， 两销之间的距离为Ll定。 条件是考虑工件的装卸容易和满足定位精度的要求。,2020/8/9,84,1先假定2l 及2l定为零 此时相当选择单一孔作定位基准的情

28、况。因此，圆柱销的尺寸可根据 g6 或 f7 选择。 假设最小间隙和公差分别为1，2，a定1，a定2， 则： D定1=D1-1, D定2=D2-2， 如图2-39,2020/8/9,85,2. 假定定位销与基准孔之间不需要保证间隙1，2， 1）并且2l定=0 由于工件存在距离尺寸公差2l，为了保证全批工件自由装卸，定位销的直径应减小，假设通过减小第二定位销的办法来补偿。 则：定位销最大直径为： D定1=D1，D定2=D2-2l 2） 假设2l=0,2l定0， 则：D定1=D1，D定2=D2-2l定，,2020/8/9,86,3. 三项误差同时存在 则最大直径：D定1=D1-1， D定2=D2-

29、2-2l-2l定。 最小直径： D定1-a定1， D定2-a定2。 l定一般取 l 的1/31/5， 这样定位件的尺寸就被确定下来了,2020/8/9,87,4定位误差的计算 （1） 在基准中心连线方向上（X方向上）的误差 第一基准的定位误差定位1x=a1+1+a定1 第二基准的定位误差定位2x=定位1x+2l （2） 与两孔连线垂直方向（y方向）上的定位误差 定位1y=a1+1+a定1 定位2y= a2+2+a定2+2l+2l定,2020/8/9,88,（3） 角向误差 tg=(定位1y+定位2y)/2L 注意：工件倾斜后，工件上各点的定位误差是不同的，计算时应根据原始尺寸的情况具体分析，可

30、以通过改变定位方法，来提高定位精度。,2020/8/9,89,03:22:54,工件 的 夹紧,2020/8/9,90,03:22:54,夹紧装置的组成 及其设计原则,工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置,2020/8/9,91,03:22:54,夹紧装置的组成,动力源 装置,产生夹紧作用力的装置,传力 机构,传递力的机构，作用：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，以保证夹紧可靠,夹紧 元件,直接与工件接触完成夹紧作用的元件,2020/8/9,92,03:22:54,夹紧 装置 的 组成,设计 夹具 应考 虑的 问题,夹紧力,传力方式,夹

31、紧机构,大小、方向、作用点,手动、液力、电力等,增力、快速、机动等,2020/8/9,93,03:22:54,夹紧装置 的设计原则,工件不 移动原则,夹紧过程中，应不改变定位后所占据的正确位置,工件不 变形原则,夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件产生加工精度不允许的变形,2020/8/9,94,03:22:54,工件不 振动原则,对刚性差的工件，或进行断续切削，提高支承零件和夹紧零件的刚性，避免工件和夹紧系统的振动,安全可 靠原则,夹紧传力机构夹紧行程应足够，操作方便、安全，劳动强度低，生产效率高,经济实 用原则,夹紧装置的自动化和复杂程度与生产纲领相适应，有良好的工艺性和经济性

32、,2020/8/9,95,03:22:54,确定夹紧力的基本原则,夹紧力方向的确定,应指向各定位元件，尽可能垂直于主定位基准，在工件刚度最大方向上将工件夹紧,有助于定位，不破坏其准确性和可靠性,应考虑接触面积的影响，使工件变形尽可能小,应使夹紧力尽可能小，减轻劳动强度、提高生产效率,2020/8/9,96,03:22:54,夹紧力应指向主要定位基面,夹紧力方向与夹紧力大小的关系,2020/8/9,97,03:22:54,夹紧力作用点的选择,夹紧力作用点是指夹紧元件与工件接触的一小块面积,应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内,应选在工件刚性较好的部位,应尽可能靠近被加工表面，以减少切削

33、力翻转力矩的影响，减少振动,2020/8/9,98,03:22:54,夹紧力 作用点 应在支 承面内,夹紧力 作用点 应在刚性 较好部位,2020/8/9,99,03:22:54,夹紧力 作用点 应靠近 加工表面,2020/8/9,100,03:22:54,夹紧力大小的确定,要足够防止加工时松动,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，以理论夹紧力乘以安全系数K 粗加工取K2.53 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,2020/8/9,101,03:22:54,增加辅助支

34、承和辅助夹紧点,高支座镗孔,辅助夹紧,减小夹紧变形的措施,2020/8/9,102,03:22:54,分散着力点,分散着力点,薄壁套的 夹紧变形及改善,利用对称变形,增加压紧件接触面积,2020/8/9,103,03:22:54,采用浮动压块 和垫环减少 工件夹紧变形,对于极薄特形工件，可采用冻结式夹具：将工件定位于一随行的型腔里，然后浇灌低熔点金属，待其固结后一起加工；加工完成后，再加热熔解取出工件（低熔点金属的浇灌及熔解分离，都是在生产线上进行的）,其他措施,2020/8/9,104,03:22:54,常用夹紧机构及其选用,斜楔夹 紧机构,工作 原理,利用楔块的斜面将楔块的推力转变为夹紧力

35、，从而夹紧工件,夹紧力 的大小,2020/8/9,105,03:22:54,夹持 原则,楔块夹紧工件后应能自锁， 1 +2 为自锁条件,一般钢铁的摩擦系数为0.10.15， 取1 =2 = 57， 故1014,为了安全可靠，取= 57,2020/8/9,106,03:22:54,斜楔夹紧机构,2020/8/9,107,03:22:54,夹持特点,结构简单，有增力作用。 一般扩力比 Q/F3,楔块夹紧行程小，增大行程会使自锁性能变差,操作不便，夹紧和松开均需敲击,楔块材料：通常用20钢渗碳，淬硬 5862HRC,偏心轮、凸轮、螺钉为楔块的变种,2020/8/9,108,03:22:54,螺旋夹

36、紧机构,工作原理,类似楔块,夹紧力的大小,类似楔块,夹持特点,结构简单，增力大,夹紧可靠，能保证自锁,夹紧动作慢，适合手动夹紧,2020/8/9,109,03:22:54,螺旋夹紧的构造,螺钉、压块、手柄等,简单 螺旋 夹紧 机构,2020/8/9,110,03:22:54,快速 螺旋 夹紧 机构,2020/8/9,111,03:22:54,螺旋压板夹紧机构,2020/8/9,112,03:22:54,偏心夹 紧机构,工作 原理,利用转动中心与几何中心偏移的圆盘或轴作为夹紧元件,自锁条件,D/e 1420,夹 持 特 点,结构简单，制造方便,夹紧迅速，操作灵活,行程小，增力小，自锁能力差,适合

37、夹紧力小、振动小的场合,2020/8/9,113,03:22:54,偏心 压板 夹紧 机构,设计 计算,偏心距取2e + （：工件尺寸公差；：装卸工件预留间隙）,偏心轮直径取D=14e20e,手柄长取L=(22.5)D,最小夹紧行程Smin=+ ,偏心轮材料：20钢或20Cr；表面渗碳淬火5560HRC，磨光、发蓝,2020/8/9,114,03:22:54,单臂、 双臂单作用、 双臂双作用 铰链夹紧机构,铰链夹 紧机构,属增力夹紧机构，机构简单，增力倍数大,2020/8/9,115,03:22:54,定心夹 紧机构,在工件定位时，常将工件的定心定位和夹紧结合在一起，这种机构称为定心夹紧机构,

38、定心夹紧机构的特点,定位和夹紧是同一元件,元件间有精确的联系,能同时等距离地移向或退离工件,能将工件定位基准的误差对称地分布,2020/8/9,116,03:22:54,螺旋式、 偏心式、 斜面（锥面） 定心夹紧机构,斜面 作用 定心 夹紧 机构,2020/8/9,117,03:22:54,弹簧夹头的结构,2020/8/9,118,03:22:54,自动定心 卡盘,齿轮齿条 定心 夹紧机构,杠杆 作用 定心 夹紧 机构,2020/8/9,119,03:22:54,鼓膜夹具,液性塑料定心夹具,弹性 定心 夹紧 机构,2020/8/9,120,03:22:54,联动夹 紧机构,有时需要同时有几个点

39、对工件进行夹紧,有时需要同时夹紧几个工件,有时除夹紧动作外，还需要松开或固紧辅助支承,为了提高效率，减少装夹时间，可采用联动机构,多点 夹紧,浮动 压头,2020/8/9,121,03:22:54,浮动夹紧机构（四点双向浮动、 平行式多点夹紧、多点浮动）,2020/8/9,122,03:22:54,多件多位（联动） 夹紧机构,2020/8/9,123,03:22:54,夹紧与移动压板联动,夹紧与锁紧辅助支承联动,夹紧与其他 动作联动,2020/8/9,124,03:22:54,先定位后夹紧联动机构,2020/8/9,125,03:22:54,浮动机构,2020/8/9,126,03:22:54

40、,设计多位夹紧机构应注意的问题,夹紧元件必须为浮动、可调节的联动零件，以保证同时均匀夹紧和同时松开,夹紧力方向应与定位方式和加工方法相适应,应保证每一工件都有足够的夹紧力,夹紧元件和传力零件应有足够的刚性，保证传力均匀,2020/8/9,127,03:22:54,多位夹 紧机构 的合理 设计,用液性 塑料自 动调节 夹紧力,2020/8/9,128,03:22:54,夹紧机构的设计要求,夹紧机构是指能实现以一定的夹紧力夹紧工件选定夹紧点的功能的完整结构,主要包括与工件接触的压板、支承件和施力机构,2020/8/9,129,03:22:54,对夹紧机构通常有如下要求,可浮动,可用球面垫圈、球面支

41、承及间隙联接销实现,2020/8/9,130,03:22:54,双件 联动 机构,实现相互 垂直作用力的 联动机构,可联动,可实现几个方向的夹紧力同时作用或 顺序作用,2020/8/9,131,03:22:54,顺序作用的 联动机构,2020/8/9,132,03:22:54,杠杆机构的常见情况,几种斜面增力机构,可增力,常用的有螺旋、杠杆、斜面、铰链及其组合,2020/8/9,133,03:22:54,铰链杠杆增力机构,可自锁,当去掉动力源的作用之后，仍能保持对工件的夹紧状态，称为夹紧机构的自锁,常用的自锁机构有螺旋、斜面及偏心机构等,2020/8/9,134,03:22:54,夹紧动力源装

42、置,夹具的动力源有手动、气压、液压、电动、电磁、弹力、离心力、真空吸力等,选择动力源时通常应遵循两条原则,经济合理,与夹紧机构相适应,2020/8/9,135,03:22:54,手动 动力源,选用手动动力源的夹紧系统一定要具有可靠的自锁性能以及较小的原始作用力,多用于螺栓螺母施力机构和偏心施力机构的夹紧系统,设计时应选用较大的裕度系数,2020/8/9,136,03:22:54,气压 夹紧 装置 传动的 组成,气动 动力源,包括三个部分：第一部分为气源，第二部分为控制部分，第三部分为执行部分,2020/8/9,137,03:22:54,液压 动力源,液压夹紧是利用液压油为工作介质来传力的一种装

43、置,液压夹紧的传动系统与普通气压系统类似,它与气动夹紧比较，具有夹紧力稳定、吸收振动能力强等优点，但结构比较复杂、制造成本高，因此适用于大量生产,2020/8/9,138,03:22:54,气液组合 动力源,气-液组合夹紧的动力源为压缩空气，但要使用特殊的增压器，比气动夹紧装置复杂,其工作原理如图所示,气-液 组合 夹紧 工作 原理,2020/8/9,139,03:22:54,电动 电磁 动力源,电动扳手和电磁吸盘都属于硬特性动力源,在流水作业线采用电动扳手代替手动，可提高生产效率、减轻劳动强度,电磁吸盘主要用于要求夹紧力稳定的精加工夹具中,2020/8/9,140,工件的夹紧及夹紧装置 夹尽

44、装置的组成和要求 一、 夹紧装置的组成 工件在夹具上的安装包括定位和夹紧两个过程。 夹紧的目的：是在加工过程中当受到切削力、惯性力和工件重力等力的作用时，仍保证工件具有定位的稳定性和生产的安全性。,2020/8/9,141,夹紧装置的组成：如图3-2。 （1） 产生力源的部分 （2） 中间传力部分 作用： 改变夹紧力的方向； 改变夹紧力的大小； 保证夹紧的可靠性、自锁性。 （3） 夹紧元件部分 是直接与工件接触的元件， 完成夹紧作用。,2020/8/9,142,二、 夹紧装置的要求 1保证精度方面：确保工件已获得的正确位置，保证 工件不变形。 2从使用要求看：夹紧应安全可靠（一般要有自锁），

45、操作方便省力。 3保证设计合理性要求：合理的结构，良好的工艺性，低成本，短的设计和制造周期。,2020/8/9,143,三、 夹紧力的确定 一个力包括三要素：大小、方向和作用点。 1 夹紧力方向的选择 （1） 应朝向主要定位基准 保证不破坏工件定位的准确性和可靠性。 （2） 应作用在工件刚性较大的方向 保证工件的变形最小。如图3-3 （3） 应使所需夹紧力最小 主要考虑夹紧力与切削力和重力的方向关系。 如图3-4，图3-5。,2020/8/9,144,2020/8/9,145,对于各种要求应辨证分析，恰当处理。 例如：如图夹具夹紧力的方向为最不理想的情况，但由于工件小，重量轻，钻小孔时的切削力

46、也小，因此，此种结构仍然很实用。,2020/8/9,146,2 夹紧力作用点的选择 （1） 夹紧力的合力作用于支支承面的几何中心。如图3-7 （2） 夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面。如图3-8 （3） 夹紧力均匀。如图3-6，图3-9，图3-10,2020/8/9,147,2020/8/9,148,3夹紧力大小的确定 夹紧力大小的确定也很重要，夹紧力过大，会使工件变形，过小会使夹紧不可靠。 手动夹紧时：一般不计算，只是类比参考确定。 机动夹紧时：先建立夹紧力、切削力和重力组成的平衡力系，求出夹紧力，然后给出23倍的安全系数，以此来设计夹紧机构的尺寸。,2020/8/9,149,简单夹紧机构

47、 一、契块夹紧 如图3-11,2020/8/9,150,契块夹紧的特点： （1）有自锁性 自锁条件是 1+2， 1，2楔块上下表面与夹具的摩擦角。 （2）扩力系数不大 一般是22.5倍 （3）楔角的选择 ，自锁性，行程 ，自锁性，行程,2020/8/9,151,二、 螺旋夹紧 如图3-13,2020/8/9,152,螺旋夹紧的特点： （1） 自锁性能好 （2） 扩力系数大 ip=75 （3） 标准化程度高 （4） 夹紧速度慢一般采用快卸机构 如图3-14，图3-15，图3-16，图3-17，图3-18，图3-19。,2020/8/9,153,2020/8/9,154,2020/8/9,155,

48、2020/8/9,156,三、 偏心夹紧 如图3-20,偏心夹紧的特点： （1） 当 e R tg时有自锁； （2） 扩力系数 10左右； （3） 夹紧迅速； （4） 有效夹紧行程小。,2020/8/9,157,圆偏心轮工作位置的确定： 2 e + D 14 e （根据自锁条件如果tg=0.15 ） C = D/2 + - e 其中： ：工件被夹紧表面的尺寸公差 ：便于装卸工件所留间隙， （0.5毫米左右） C：偏心轮安装参数。,2020/8/9,158,圆偏心轮的结构形式：,2020/8/9,159,一、气动夹紧装置 1气动传动系统 如图3-37，气压为46个工程大气压。,2020/8/9,

49、160,2气缸结构及工作特性 。,2020/8/9,161,2020/8/9,162,2020/8/9,163,偏心轮楔块夹紧机构,2020/8/9,164,圆偏心夹紧机构1,2020/8/9,165,圆偏心夹紧机构2,2020/8/9,166,03:22:54,各类机床夹具,2020/8/9,167,03:22:54,车床夹具的基本类型,安装在车床 主轴上的夹具,安装在 滑板或床身上 的夹具,各种卡盘、顶尖、心轴或其它专用夹具,夹具随机床主轴一起旋转，刀具作进给运动,用于某些形状不规则和尺寸较大的工件，刀具安装在主轴上作旋转运动，夹具作进给运动,车床夹具,2020/8/9,168,03:22

50、:54,车床常用通用夹具的结构,三爪自 定心卡盘,四爪单 动卡盘,2020/8/9,169,03:22:54,拨动 顶尖,端面拨 动顶尖,2020/8/9,170,03:22:54,车床专用夹具的典型结构,心轴类 车床夹具,锥柄式 心轴,2020/8/9,171,03:22:54,角块式 车床夹具,常用于加工壳体、支座、接头等零件的圆柱面及端面,2020/8/9,172,03:22:54,车气门杆的角铁式夹具,2020/8/9,173,03:22:54,圆盘式 车床夹具,适用于形状复杂的大型工件,花盘式 车床夹具,需要平衡配重,通过过渡盘与主轴头端连接,2020/8/9,174,03:22:5

51、4,车床夹具的设计特点,工件均为回转体，夹具随机床主轴一起旋转，因此要求夹具结构紧凑、轮廓尺寸尽可能小、重量尽可能靠近回转轴线，以减少惯性力和回转力矩,转速高，必须考虑平衡、夹紧力大小、元件刚度和强度、操作安全等问题，注意消除不平衡引起的振动现象,2020/8/9,175,03:22:54,与机床的联接视具体情况而定，通常是夹具的定位基准，有较准确的圆柱孔或圆锥孔,夹具带动工件旋转，不允许工件相对主轴位移,为使夹具使用安全，应尽可能避免带有尖角或凸出部分，必要时要加防护罩,2020/8/9,176,03:22:54,铣床类夹具的特点,工件安装在夹具上随同机床工作台一起作送进运动,铣床类夹具,特

52、点,铣削为断续切削，冲击、振动大，夹紧力要求较大,铣削加工效率高，工件安装应迅速，要有快速对刀元件,夹具要有足够的刚度和强度，本体应牢固地固定在机床工作台上,2020/8/9,177,03:22:54,适用于铣床、平面磨床,用途,铣床夹具的分类,按使用范围分,按工件运动特点分,还可按自动化程度、夹紧动力源、装夹工件数量分,通用铣夹具、专用铣夹具、组合铣夹具,直线进给夹具、圆周进给夹具、沿曲线进给夹具,2020/8/9,178,03:22:54,铣床通用夹具的结构,主要有平口台虎钳，主要用于装夹长方形工件，也可用于装夹圆柱形工件,2020/8/9,179,03:22:54,典型铣床专用夹具的结构

53、,铣削键槽用的 简易专用夹具,主要由夹具体、定位板、夹紧机构、对刀块、定向键等组成,2020/8/9,180,03:22:54,加工壳 体的铣 床夹具,2020/8/9,181,03:22:54,铣床夹具的设计特点,铣床夹具 的安装,主要依靠定向键和百分表校正来提高安装精度,定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的 T 形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台 T形槽的配合为 H7/h6、H8/h8,两定位键的距离应力求最大,2020/8/9,182,03:22:54,定位键 及其连接,铣床耳座,2020/8/9,183,03:22:54,对刀 装置,铣床夹具 的对刀装置,由对刀块、（平、圆）塞

54、尺等组成,2020/8/9,184,03:22:54,标准对 刀塞尺,铣床夹具 的夹具体,应有足够强度和刚度，应尽可能降低夹具的重心，工件待加工表面应尽可能靠近工作台，夹具体高宽比以H/B11.25为宜,2020/8/9,185,03:22:54,钻床夹具,钻床夹具的种类繁多，根据被加工孔的分布情况和钻模板的特点，一般分为固定式、回转式、移动式、翻转式、复盖式和滑柱式等几种类型,钻镗夹具,钻床夹具 的分类,2020/8/9,186,03:22:54,固定式,2020/8/9,187,03:22:54,回转式,2020/8/9,188,03:22:54,移动式,2020/8/9,189,03:2

55、2:54,翻转式,2020/8/9,190,03:22:54,盖板式,2020/8/9,191,03:22:54,滑柱式,2020/8/9,192,03:22:54,钻床夹具的设计主要考虑钻套的设计,钻床夹具的 设计特点,钻套是用来引导钻头、扩孔钻、铰刀等孔加工刀具，加强刀具刚度，并保证所加工的孔和工件其它表面有准确的相对位置,钻套按结构和使用特点可分为以下四类 固定钻套 可换钻套 快换钻套 特殊钻套,2020/8/9,193,03:22:54,标准 钻套 固定 可换 快换,2020/8/9,194,03:22:54,特殊钻套,2020/8/9,195,03:22:54,镗床夹具,镗床夹具通常

56、称为镗模，属精密夹具,镗模依靠专门的引导元件镗套来引导镗杆，从而保证所镗孔具有很高的位置精度,主要用于加工箱体类零件上的精密孔系,镗模由定位元件、夹紧装置、引导元件、夹具体四部分组成,镗孔的精度可不受机床精度的影响,2020/8/9,196,03:22:54,加工磨床尾座 的镗套,2020/8/9,197,03:22:54,镗套：其结构对于孔的几何形状、尺寸精度及表面粗糙度影响很大，其结构决定了镗套位置的准确度和稳定性,分为固定式镗套（和钻套类似）和回转式镗套（随镗杆转动）,2020/8/9,198,03:22:54,典型数控机床夹具,数控机床 夹具的特点,应有较高的精度,应有利于实现加工工序

57、的集中,夹紧应牢固可靠、操作方便,设计数控机床夹具时，应按坐标图上规定的定位和夹紧表面以及机床坐标的起始点，确定夹具坐标原点的位置,高效化、柔性化和高精度,2020/8/9,199,03:22:54,液压三 爪自定 心卡盘,防止 刀具与 夹具元 件相碰,2020/8/9,200,03:22:54,数控铣床夹具,对数控铣床 夹具的基本要求,夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系,夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，从防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刀具在加工过程中发生碰撞,夹具的刚性与稳定性要好,2020/8

58、/9,201,03:22:54,数控铣床 常用夹具,专用铣削夹具,组合夹具,气动或液压夹具,多工位夹具,真空夹具,真空夹具,2020/8/9,202,03:22:54,数控钻床夹具,设计数控钻床夹具 应注意的问题,优先选用组合夹具,单件加工应尽量减少装卸夹压时间；中小型零件可考虑在工作台面上同时装夹几个零件进行加工,避免干涉,尽量减少夹压变形，合理选择定位点及夹紧点,可在夹具上设置对刀点,2020/8/9,203,03:22:54,加工中心机床夹具,根据加工中心机床特点和加工需要，目前常用的夹具结构类型有专用夹具、组合夹具、可调整夹具和成组夹具,在加工中心上，夹具的任务不仅是夹紧工件，而且还要以各个方向的定位面为参考基准，确定工件编程的零点,2020/8/9,204,03:22:54,现代机床夹具,2020/8/9,205,03:22:54,组合夹具,组合夹具是一种标准化、系列化程度很高的柔性化夹具。它由一套预先制造好的具有不同几何形状、不同尺寸的高精度元件与合件组成，使用时按照工件的加工要求，采用组合的方式组装成所需的夹具。,T形槽系组合夹具系列,其组成元件按其功用可分为八类： 基础件 支承件 定位件 导向件 夹紧件 紧固件 其它件 合件,2020/8/9,206,03:22:54,T形槽系 组合夹具 的元件,2020/8/9,207,