机床夹具设计第二章part02课件

第二章第二章机床夹机床夹具设计具设计机制工艺与夹具设计机制工艺与夹具设计机制工艺与夹具设计机制工艺与夹具设计 在机械加工过程中，为了保证工在机械加工过程中，为了保证工件的加工精度，使之相对于机床、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、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，检测的工艺装备称为机床夹具，简称夹具。简称夹具。第一节 概述l机床夹具的主要功能是使工件定位和夹紧。机床夹具的主要功能是使工件定位和夹紧。l定定位位使使工工件件相相对对于于刀刀具具及及机机床床占占有有正正确确的的加加工工位位置置，保保证证其其被被加加工工表表面面达达到到工工序所规定的各项技术要求。序所规定的各项技术要求。l夹夹紧紧工工件件定定位位后后，经经夹夹紧紧装装置置施施力力于于工工件件，将将其其固固定定夹夹牢牢，使使其其在在加加工工过过程程中中保持正确位置不变。保持正确位置不变。l安装安装工件从定位到夹紧的整个过程。工件从定位到夹紧的整个过程。一、机床夹具的主要功能工件的安装方法工件的安装方法l找找正正安安装装法法：按按工工件件的的有有关关表表面面或或专专门门划划出出的的线线痕痕作作为为找找正正依依据据，用用划划针针或或指指示示表表，逐逐个个地地找找正正工工件件相相对对于于刀刀具及机床的位置，然后将工件夹紧。具及机床的位置，然后将工件夹紧。l专用夹具安装法：靠专用夹具保证工专用夹具安装法：靠专用夹具保证工件相对于刀具及机床所需的位置，并件相对于刀具及机床所需的位置，并使其夹紧。使其夹紧。l实例实例用夹具装夹工件的特点l工件在夹具中的正确定位，是通过工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上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的件相接触而实现的l夹夹具具预预先先在在机机床床上上已已调调整整好好位位置置，工工件件通通过过夹夹具具对对于于机机床床也也就就占占有有了了正正确确的位置的位置l通过夹具上的对刀装置，保证了工件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加工表面相对于刀具的正确位置 1按夹具的通用特性分类l通通用用夹夹具具：指指结结构构、尺尺寸寸已已标标准准化化、系系列列化化，且且具具有有一一定定通通用用性性的的机机床床附附件件l专专用用夹夹具具：针针对对某某一一种种工工件件的的某某一一工工序序的的加加工工要要求求而而专专门门设设计计和和制制造造的的夹夹具具二、机床夹具的分类l成成组组专专用用（可可调调）夹夹具具：采采用用成成组组加加工工工工艺艺，将将工工件件按按形形状状、尺尺寸寸和和工工艺艺的的共共性性分分组组，再再为为每每组组工工件件设设计计组组内内通通用用的的专用夹具专用夹具l组组合合夹夹具具：是是一一种种模模块块化化的的夹夹具具，由由一一套套预预先先制制造造好好的的标标准准元元件件组组装装成成的的专专用用夹具夹具l随随行行夹夹具具：自自动动线线夹夹具具，既既担担负负装装夹夹任任务，又担负沿自动线输送工件的任务。务，又担负沿自动线输送工件的任务。2.按夹具使用的机床分类l可可分分为为车车床床、铣铣床床、钻钻床床、镗镗床床、磨磨床床、齿轮机床、数控机床夹具等。齿轮机床、数控机床夹具等。3.按夹具的动力源分类l按按夹夹具具夹夹紧紧动动力力源源可可将将夹夹具具分分为为手手动动夹夹具具和机动夹具两大类。和机动夹具两大类。l手手动动夹夹具具应应有有扩扩力力机机构构与与自自锁锁性性能能，以以减减轻劳动强度与确保安全生产轻劳动强度与确保安全生产l常用的机动夹具有：气动、液压、气液增常用的机动夹具有：气动、液压、气液增压、电动、电磁、真空、离心力、自夹紧压、电动、电磁、真空、离心力、自夹紧夹具等夹具等 三、机床夹具的组成定定位位元元件件：用用于于确确定定工工件件在在夹夹具具中中的的位置；位置；夹夹紧紧装装置置：将将工工件件压压紧紧夹夹牢牢，并并保保证证工件在加工过程中位置不变；工件在加工过程中位置不变；联联接接元元件件：用用于于确确定定夹夹具具对对机机床床主主轴轴、工作台或导轨的相对位置；工作台或导轨的相对位置；对对刀刀或或导导向向元元件件：用用于于保保证证工工件件加加工工表面与刀具之间的位置；表面与刀具之间的位置；其其它它装装置置或或元元件件：定定向向键键、操操作作件件、分分度度装装置置、靠靠模模装装置置、上上下下料料装装置置、平平衡衡块块等等，以以及及标标准准化化了了的的其其它它联联接接元件；元件；夹具体：是夹具的基座和骨架，用来夹具体：是夹具的基座和骨架，用来配置、安装各夹具元件及装置。配置、安装各夹具元件及装置。四、机床夹具在机械加工中的作用保证加工精度，并使之稳定保证加工精度，并使之稳定缩缩短短辅辅助助时时间间，提提高高生生产产效效率率，降降低低成本成本扩大机床的工艺范围扩大机床的工艺范围减轻劳动强度，降低技术要求减轻劳动强度，降低技术要求便便于于变变更更工工位位、引引导导刀刀具具或或进进行行仿仿形形加工。加工。五、机床夹具的现状及发展方向对机床夹具提出了如下新的要求：l能能迅迅速速而而方方便便地地装装备备新新产产品品，以以缩缩短短生产准备周期，降低生产成本生产准备周期，降低生产成本l能装夹一组具有相似性特征的工件能装夹一组具有相似性特征的工件l适用于精密加工的高精度机床夹具适用于精密加工的高精度机床夹具l适适用用于于各各种种现现代代化化制制造造技技术术的的新新型型机床夹具机床夹具l采采用用以以液液压压站站等等为为动动力力源源的的高高效效夹夹紧装置，以进一步提高劳动生产率紧装置，以进一步提高劳动生产率l提高机床夹具的标准化程度提高机床夹具的标准化程度现代机床夹具的发展方向l精密化：如精密分度、高精度自定心精密化：如精密分度、高精度自定心l高高效效化化：缩缩短短加加工工的的基基本本时时间间和和辅辅助助时时间间，以以提提高高劳劳动动生生产产率率，减减轻轻工工人人的的劳劳动强度动强度l柔柔性性化化：通通过过调调整整、组组合合等等方方式式，以以适适应工艺可变因素应工艺可变因素l标标准准化化：按按夹夹具具零零件件及及部部件件的的国国家家标标准准以以及及各各类类通通用用夹夹具具、组组合合夹夹具具标标准准制制造造，有有利利于于夹夹具具的的商商品品化化生生产产，有有利利于于缩缩短短生产准备周期，降低生产总成本。生产准备周期，降低生产总成本。一、工件定位的基本原理 1定位基准的基本概念工件定位工件定位按照加工工艺要求，将按照加工工艺要求，将工件置于夹具中，使工件在夹紧前相工件置于夹具中，使工件在夹紧前相对于机床和刀具就占有一个预定的位对于机床和刀具就占有一个预定的位置，或者是使同一批工件逐次放置到置，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。夹具中时都能占据同一位置。第二节 工件定位定位基准定位基准在机械加工中用作定位在机械加工中用作定位的基准。的基准。定位基面定位基面工件定位时，作为定位工件定位时，作为定位基准的点和线，往往由某些具体表面基准的点和线，往往由某些具体表面体现出来，这种表面称为定位基面。体现出来，这种表面称为定位基面。2自由度的概念所谓自由度，即空间位置的不确所谓自由度，即空间位置的不确定性定性一个位于空间自由状态的物体，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：三个位移自由度和六个自由度：三个位移自由度和三个旋转自由度。三个旋转自由度。3六点定位原则定位的实质：就就是是限限制制自自由由度度。工工件件的的六六个个自自由由度度如如果果都都加加以以限限制制了了，工工件件在在空空间间的的位位置置就就完完全全被确定下来了。被确定下来了。六点定位法则l通通常常，一一个个支支承承点点限限制制工工件件的的一个自由度。一个自由度。l使用合理设置的六个支承点，使用合理设置的六个支承点，与工件的定位基准相接触，以与工件的定位基准相接触，以限制工件的六个自由度，使工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件在夹具中的位置完全被确定的方法，称为六点定位法则。的方法，称为六点定位法则。定位基准按自由度分类定位基准按自由度分类 主要定位基准面：l设置三个支承点，限制了工件的三个设置三个支承点，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。大；三个支承点要对称配置。导向定位基准面：l设置二个支承点，限制了工件的设置二个支承点，限制了工件的二个自由度的定位表面。要求：二个自由度的定位表面。要求：应选狭长表面；支承点布置应尽应选狭长表面；支承点布置应尽可能远。可能远。导向定位支承与转角误差的关系导向定位支承与转角误差的关系导向定位支承与转角误差的关系导向定位支承与转角误差的关系 双导向定位基准面：l限制四个自由度的圆柱定位面限制四个自由度的圆柱定位面 双支承定位基准面：l限制二个移动自由度的圆柱定位面限制二个移动自由度的圆柱定位面 止推定位基准面：l限制一个移动自由度的定位基准面。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。面；支承方向平行于导向方向。防转定位基准面：l限制一个旋转自由度的定位表面。限制一个旋转自由度的定位表面。l要求：支承点布置应离回转线尽可能要求：支承点布置应离回转线尽可能远。远。定位时应注意的几个主要问题l定定位位支支承承点点必必须须与与工工件件的的定定位位基基准准面面始终保持紧贴接触；始终保持紧贴接触；l分分析析定定位位支支承承点点的的定定位位作作用用时时，不不考考虑力的影响；虑力的影响；l定位支承点是定位元件抽象而来的。定位支承点是定位元件抽象而来的。4工件定位中的几种情况 通常，自由度限制大于通常，自由度限制大于3，小于、等于，小于、等于6。l完全定位：不不重重复复地地限限制制了了工工件件的的六六个个自自由度的定位。由度的定位。l不完全定位：根根据据实实际际加加工工要要求求，并并不不需需要限制工件全部自由度的定位。要限制工件全部自由度的定位。l欠定位：定定位位点点少少于于应应消消除除的的自自由由度度、工工件定位不足的定位。件定位不足的定位。l过定位：工件同一个自由度分别被几工件同一个自由度分别被几个支承点重复限制的定位。个支承点重复限制的定位。过定位的不良后果：l使接触点不稳定，增加了不同性；使接触点不稳定，增加了不同性；l增加了夹紧变形；增加了夹紧变形；l部分工件不能顺利与定位元件配合。部分工件不能顺利与定位元件配合。消除或减少过定位干涉的两种方法：l改改变变定定位位元元件件结结构构，使使定定位位元元件件重重复复限制自由度的部分不起定位作用；限制自由度的部分不起定位作用；l提提高高工工件件定定位位基基准准之之间间以以及及定定位位元元件件工作表面之间的位置精度。工作表面之间的位置精度。只有提出合理的附加条件，才允许采只有提出合理的附加条件，才允许采用过定位。用过定位。二、常用定位元件及选用 1对定位元件的基本要求l足够的精度；足够的精度；l较好的耐磨性；较好的耐磨性；l足够的强度和刚度；足够的强度和刚度；l较好的工艺性；较好的工艺性；l便于清除切屑。便于清除切屑。2常用定位元件所能限制的自由度 常常用用定定位位元元件件可可按按工工件件典典型型定定位位基基准准面面分为：分为：l用于平面定位的用于平面定位的l用于外圆柱面定位的用于外圆柱面定位的l用于孔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常用定位元件所能限制的自由度见表3-1 3常用定位元件的选用 工件以平面定位l面积较小的基准平面选用支承钉面积较小的基准平面选用支承钉l面积较大、平面度精度较高的基准平面面积较大、平面度精度较高的基准平面定位选用支承板定位选用支承板l毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承面定位时，选用自位支承l毛坯面作基准平面，调节时可按定位面毛坯面作基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承质量和面积大小分别选用可调支承l当工件定位基准面需提高定位刚度、稳当工件定位基准面需提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支承定性和可靠性时，可选用辅助支承工件以外圆柱定位l当工件对称度要求较高时，选用当工件对称度要求较高时，选用V形块形块l当工件定位圆柱面精度较高时，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可选用定位套或半圆形定位座工件以内孔定位l工件上定位内孔较小时，常选定工件上定位内孔较小时，常选定位销位销l在套类、盘类零件的车削、磨削在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴和齿轮加工中，大都选用心轴三、定位误差分析l工序基准在工序尺寸方向上的最大位置工序基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量，称为定位误差，用变动量，称为定位误差，用D D表示。表示。l在在工工件件的的加加工工中中，还还会会因因夹夹具具在在制制造造与与安安装装、工工件件的的夹夹紧紧、机机床床的的工工作作精精度度、刀刀具具的的精精度度、受受力力变变形形、热热变变形形等等因因素素而而产产生生误误差差，定定位位误误差差仅仅是是加加工工误误差差的的一一部部分分。一一般般限限定定定定位位误误差差不不超超过过工工件件加工公差加工公差T T的的1/51/51/31/3，即，即D D(1/51/3)T 1产生定位误差的原因l定位基准发生位移产生定位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，称为基寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用准位移误差，用Y Y表示表示l定位基准与工序基准不重合产生定位基准与工序基准不重合产生定位误差定位误差 由于工序基准与定位由于工序基准与定位基准不重合所导致的工序基准在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加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差量，称为基准不重合误差,用用B B表示表示lD=Y+B 2定位误差的计算l计算定位误差时，可以分别求出基准计算定位误差时，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；也它们在加工尺寸方向上的矢量和；也可以按最不利情况可以按最不利情况,确定工序基准的确定工序基准的两个极限位置，根据几何关系求出这两个极限位置，根据几何关系求出这两个位置的距离，将其投影到加工方两个位置的距离，将其投影到加工方向上，求出定位误差。向上，求出定位误差。3组合表面定位及其误差分析常见的组合方式有：常见的组合方式有：l一个孔及其端面一个孔及其端面l一根轴及其端面一根轴及其端面l一个平面及其上的两个圆孔一个平面及其上的两个圆孔生产中最常见的生产中最常见的“一面两孔一面两孔”定位定位“一面两孔一面两孔”定位的特点：定位的特点：l容易实现基准统一；容易实现基准统一；l位置精度高；位置精度高；l存在过定位现象（支承平面限制三个存在过定位现象（支承平面限制三个自由度，每根短销限制两个自由度）自由度，每根短销限制两个自由度）A.二圆销一平面定位l销、孔安装时，必须有一定的间隙，销、孔安装时，必须有一定的间隙，此时此时 dmax=Dmin Xmind 轴径；轴径；D 孔径；孔径；X 间隙间隙第二定位销装入的条件第二定位销装入的条件：l(1)当孔径、销径为：当孔径、销径为：D1min、D2min、d1max、d2max 孔间距最小、销间距最大：孔间距最小、销间距最大：(L LD)、(L+Ld)第一销孔中心到第二孔径的最大距离为：第一销孔中心到第二孔径的最大距离为：L LD+D2min/2=L+Ld+d2max/2+X2min/2即：即：d2max=D2min 2(LD+Ld+X2min/2)l(2)当孔径、销径为：当孔径、销径为：D1min、D2min、d1max、d2max 孔间距最大、销间距最小：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：第一销孔中心到第二孔径的最小距离为：L+LDD2min/2=L Ldd2max/2X2min/2即：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l实际定位时上述两种极限情况的机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会是很少的，因此通常第二定位销孔不预留间隙，即孔不预留间隙，即X2min=0；l此外，第一定位销、孔的最小配合此外，第一定位销、孔的最小配合间隙起补偿中心距偏差的作用。间隙起补偿中心距偏差的作用。l于是得到：于是得到：d2max=D2min 2(LD+Ld X1min/2)或：或：X2min=2(LD+Ld X1min/2)B.一圆销、一削边销及一平面定位(1)削边销削边销的形成的形成l为了保证销的为了保证销的强度，通常使强度，通常使用菱形销。用菱形销。图图a用于直径用于直径很小时很小时图图b用于直径用于直径为为350mm时时图图c用于大于用于大于50mm时时(2)削削边销边销尺寸尺寸的确的确定定(3)定位误差分析定位误差分析l基准位移误差：基准位移误差：为第一定位销、孔的为第一定位销、孔的最大配合间隙最大配合间隙 Y=D1+d1+X1minl转角误差：转角误差：或或一、夹紧装置的组成和设计要求工件定位后将其固定，使其在加工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，过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置称为夹紧装置第三节第三节 工件的夹紧工件的夹紧 1夹紧装置的组成夹紧装置的组成动动力力源源装装置置：它它是是产产生生夹夹紧紧作作用用力力的的装置装置传传力力机机构构：传传递递力力的的机机构构，其其作作用用是是：改改变变作作用用力力的的方方向向；改改变变作作用用力力的的大大小小；具具有有一一定定的的自自锁锁性性能能，以以保保证证夹夹紧可靠。紧可靠。夹紧元件：夹紧元件：它是直接与工件接触完成它是直接与工件接触完成夹紧作用的元件夹紧作用的元件 2设计夹具时应考虑的问题设计夹具时应考虑的问题l夹夹紧紧力力（三三要要素素：大大小小、方方向向、作用点）作用点）l传传力力方方式式（手手动动、气气动动、液液力力、电力等）电力等）l夹紧机构（增力、快速、机动等）夹紧机构（增力、快速、机动等）3对夹紧装置的设计要求对夹紧装置的设计要求l能保持工件定位时已获得的正确位置能保持工件定位时已获得的正确位置l夹紧要可靠和适当夹紧要可靠和适当l操操作作方方便便、安安全全，劳劳动动强强度度低低，生生产产效率高效率高l夹夹紧紧装装置置的的自自动动化化和和复复杂杂程程度度与与生生产产批量与生产方式相适应批量与生产方式相适应l有良好的工艺性和经济性有良好的工艺性和经济性 二、夹紧力确定的基本原则l夹紧力的确定包括夹紧力的大小、方向和作用夹紧力的确定包括夹紧力的大小、方向和作用点三个要素点三个要素 1夹紧力方向的确定夹紧力方向的确定l应应指指向向各各定定位位元元件件，且且尽尽可可能能使使之之垂垂直直于于主主要要定定位位基基准准，应应在在工工件件刚刚度度最最大大的的方方向向上上将将工工件件夹紧夹紧l有助于定位，不破坏定位的准确性和可靠性有助于定位，不破坏定位的准确性和可靠性l应考虑接触面积的影响，使工件变形尽可能小应考虑接触面积的影响，使工件变形尽可能小l应使夹紧力尽可能小，减轻劳动强度、提高生应使夹紧力尽可能小，减轻劳动强度、提高生产效率产效率 2夹紧力作用点的选择夹紧力作用点的选择l夹夹紧紧力力作作用用点点是是指指夹夹紧紧元元件件与与工工件件接接触触的一小块面积的一小块面积l应应落落在在支支承承元元件件上上或或几几个个支支承承元元件件所所形形成的支承面内成的支承面内l应选在工件刚性较好的部位应选在工件刚性较好的部位l应尽可能靠近被加工表面，以减少切削应尽可能靠近被加工表面，以减少切削力翻转力矩的影响，减少振动力翻转力矩的影响，减少振动 3夹紧力大小的确定夹紧力大小的确定l要足够防止加工时松动要足够防止加工时松动l使工件受压变形小，刚性差的工件使工件受压变形小，刚性差的工件应均匀加压应均匀加压l机动夹紧时应计算夹紧力的大小，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以理论夹紧力乘以安全系数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，是一夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题，必须考虑工个综合性问题，必须考虑工件的结构特点、加工工艺方件的结构特点、加工工艺方法、定位元件的结构和布置法、定位元件的结构和布置等多种因素。等多种因素。三、常用的夹紧机构及选用 1斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构工工作作原原理理：利利用用楔楔块块的的斜斜面面将将楔楔块块的的推力转变为夹紧力，从而夹紧工件推力转变为夹紧力，从而夹紧工件夹紧力的大小：夹紧力的大小：夹持原则：夹持原则：l楔楔块块夹夹紧紧工工件件后后应应能能自自锁锁，1 1+2 2 为自锁条件为自锁条件l一一般般钢钢铁铁的的摩摩擦擦系系数数为为0.10.15，取取1 1=2=57，故故1014l为了安全可靠，取为了安全可靠，取=57夹紧特点：夹紧特点：l结结构构简简单单，有有增增力力作作用用。一一般般扩扩力力比比Q/F3。l楔楔块块夹夹紧紧行行程程小小，增增大大行行程程会会使使自自锁锁性能变差性能变差l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l楔楔块块材材料料：通通常常用用20钢钢渗渗碳碳，淬淬硬硬5862HRCl 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 2螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构工作原理：工作原理：类似楔块类似楔块夹紧力大小：夹紧力大小：类似楔块类似楔块夹紧特点：夹紧特点：l结构简单，增力大结构简单，增力大l夹紧可靠，能保证自锁夹紧可靠，能保证自锁l夹紧动作慢，适合手动夹紧夹紧动作慢，适合手动夹紧螺旋夹紧的构造：螺旋夹紧的构造：螺钉、压块、螺钉、压块、手柄等手柄等l简单螺旋夹紧机构简单螺旋夹紧机构l螺旋压板夹紧机构螺旋压板夹紧机构 3偏心夹紧机构偏心夹紧机构工工作作原原理理：利利用用转转动动中中心心与与几几何何中中心心偏偏移的圆盘或轴作为夹紧元件移的圆盘或轴作为夹紧元件夹紧特点：夹紧特点：l结构简单，制造方便结构简单，制造方便l夹紧迅速，操作灵活夹紧迅速，操作灵活l行程小，增力小，自锁能力差行程小，增力小，自锁能力差l适合夹紧力小、振动小的场合适合夹紧力小、振动小的场合自锁条件：自锁条件：D/e 1420设计计算：设计计算：l偏偏心心距距取取2e+（：工工件件尺尺寸寸公公差差；：装卸工件预留间隙：装卸工件预留间隙）l偏心轮直径取偏心轮直径取D=14e20el手柄长取手柄长取L=(22.5)Dl最小夹紧行程最小夹紧行程Smin=+l偏心轮材料：偏心轮材料：20钢或钢或20Cr；表面渗碳淬；表面渗碳淬火火5560HRC，磨光、发蓝，磨光、发蓝 4多位夹紧机构多位夹紧机构单件多位（联动）夹紧机构单件多位（联动）夹紧机构多件多位（联动）夹紧机构多件多位（联动）夹紧机构设计多位夹紧机构应注意的问题l夹夹紧紧元元件件必必须须为为浮浮动动、可可调调节节的的联联动动零零件件，以以保保证证同同时时均均匀匀夹夹紧紧和和同同时松开时松开l夹夹紧紧力力方方向向应应与与定定位位方方式式和和加加工工方方法相适应法相适应l应保证每一工件都有足够的夹紧力应保证每一工件都有足够的夹紧力l夹紧元件和传力零件应有足够的刚夹紧元件和传力零件应有足够的刚性，保证传力均匀性，保证传力均匀 四、夹紧动力源装置 1气动夹紧气动夹紧l包括三个部分：第一部分为气源，包括三个部分：第一部分为气源，第二部分为控制部分，第三部分为第二部分为控制部分，第三部分为执行部分。执行部分。2液压夹紧液压夹紧 l液压夹紧是利用液压油为工作介质液压夹紧是利用液压油为工作介质来传力的一种装置。它与气动夹紧来传力的一种装置。它与气动夹紧比较，具有夹紧力稳定、吸收振动比较，具有夹紧力稳定、吸收振动能力强等优点，但结构比较复杂、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。制造成本高，因此适用于大量生产。液压夹紧的传动系统与普通气压系液压夹紧的传动系统与普通气压系统类似。统类似。3、气、气-液组合夹紧液组合夹紧l气气-液组合夹紧的动力源为压缩空气，液组合夹紧的动力源为压缩空气，但要使用特殊的增压器，比气动夹紧但要使用特殊的增压器，比气动夹紧装置复杂。它的工作原理如图装置复杂。它的工作原理如图3-32所示，所示，压缩空气进入气缸压缩空气进入气缸1的右腔，推动增压的右腔，推动增压器活塞器活塞3左移，活塞杆左移，活塞杆4随之在增压缸随之在增压缸2内左移。因活塞杆内左移。因活塞杆4的作用面积小，使的作用面积小，使增压缸增压缸2和工作缸和工作缸5内的油压得到增加，内的油压得到增加，并推动工作缸中的活塞并推动工作缸中的活塞6上抬，将工件上抬，将工件夹紧。夹紧。一、车床夹具 1 1车床夹具的基本类型车床夹具的基本类型安装在车床主轴上的夹具：各各种种卡卡盘盘、顶顶尖尖、各各种种心心轴轴或或其其它它专专用用夹夹具具。加加工工时时夹夹具具随随机机床床主主轴轴一一起起旋旋转转，切切削削刀刀具具作进给运动。作进给运动。l三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘l拨动顶尖拨动顶尖l心轴式心轴式第四节第四节 常用机床夹具常用机床夹具l圆盘式圆盘式l角铁式角铁式l花盘式花盘式 适用于形状复杂的大型工件适用于形状复杂的大型工件 需要平衡配重需要平衡配重 通过过渡盘与主轴头端连接通过过渡盘与主轴头端连接安装在滑板或床身上的夹具：用于某些用于某些形状不规则和尺寸较大的工件，刀具安形状不规则和尺寸较大的工件，刀具安装在车床主轴上作旋转运动，夹具作进装在车床主轴上作旋转运动，夹具作进给运动给运动 2 2车床夹具的设计特点车床夹具的设计特点l工工件件均均为为回回转转体体，夹夹具具随随机机床床主主轴轴一一起起旋旋转转，因因此此要要求求夹夹具具结结构构紧紧凑凑、轮轮廓廓尺尺寸寸尽尽可可能能小小、重重量量尽尽可可能能靠靠近近回回转转轴轴线线，以减少惯性力和回转力矩以减少惯性力和回转力矩l转转速速高高，必必须须考考虑虑平平衡衡、夹夹紧紧力力大大小小、元元件件刚刚度度和和强强度度、操操作作安安全全等等问问题题，注注意消除不平衡引起的振动现象意消除不平衡引起的振动现象l与与机机床床的的联联接接视视具具体体情情况况而而定定，通通常有较准确的圆柱孔或圆锥孔常有较准确的圆柱孔或圆锥孔l夹夹具具带带动动工工件件旋旋转转，不不允允许许工工件件相相对主轴位移对主轴位移l为使夹具使用安全，应尽可能避免为使夹具使用安全，应尽可能避免带有尖角或凸出部分，必要时要加带有尖角或凸出部分，必要时要加防护罩防护罩 二、铣床类夹具 1 1铣床类夹具的特点铣床类夹具的特点用途：用途：l适用于铣床、平面磨床。适用于铣床、平面磨床。特点：特点：l工工件件安安装装在在夹夹具具上上随随同同机机床床工工作作台台一一起作送进运动起作送进运动l铣铣削削为为断断续续切切削削，冲冲击击、振振动动大大，夹紧力要求较大夹紧力要求较大l夹夹具具要要有有足足够够的的刚刚度度和和强强度度，本本体体应牢固地固定在机床工作台上应牢固地固定在机床工作台上l铣削加工效率高，工件安装应迅速，铣削加工效率高，工件安装应迅速，要有快速对刀元件要有快速对刀元件 2 2、铣铣床床夹夹具的构造具的构造l主要由夹主要由夹具体、定具体、定位板、夹位板、夹紧机构、紧机构、对刀块、对刀块、定向键等定向键等组成组成 3 3铣床夹具的设计铣床夹具的设计l铣床夹具的安装：主要依靠定向键和铣床夹具的安装：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，应按铣床工作的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的台的T T形槽尺寸选定，它和夹具底座以形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台及工作台T T形槽的配合为形槽的配合为H7/h6、H8/h8。两定位键的距离应力求最大。两定位键的距离应力求最大铣床夹铣床夹具的对具的对刀装置：刀装置：由对刀由对刀块、块、（平、（平、圆）塞圆）塞尺等组尺等组成成 三、钻床类夹具 1 1钻床类夹具的种类及其构造钻床类夹具的种类及其构造l这这类类夹夹具具主主要要是是用用来来保保证证被被加加工工孔孔的的位位置精度置精度l还可用于某些镗床、组合机床上还可用于某些镗床、组合机床上l钻床夹具的种类繁多，根据被加工孔的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、复盖定式、回转式、移动式、翻转式、复盖式和滑柱式等几种类型式和滑柱式等几种类型 2 2钻床夹具的设计钻床夹具的设计钻钻床床夹夹具具的的设设计计主主要要考考虑虑钻钻套套的的设设计计。钻钻套套是是用用来来引引导导钻钻头头、扩扩孔孔钻钻、铰铰刀刀等等孔孔加加工工刀刀具具，加加强强刀刀具具刚刚度度，并并保保证证所所加加工工的的孔孔和和工工件件其其它它表表面面有有准准确确的的相相对对位置。位置。钻套按结构和使用特点可分为以下四类钻套按结构和使用特点可分为以下四类l 固定钻套固定钻套l 可换钻套可换钻套l 快换钻套快换钻套l 特殊钻套特殊钻套 四、典型数控机床夹具数控机床夹具 数数控控机机床床夹夹具具有有高高效效化化、柔柔性性化化和和高高精精度度等等特特点点，设设计计时时，除除了了应应遵遵循循一一般般夹夹具具设设计计的的原原则则外外，还还应应注注意意以以下特点：下特点：l应有较高的精度应有较高的精度l应有利于实现加工工序的集中应有利于实现加工工序的集中l夹紧应牢固可靠、操作方便夹紧应牢固可靠、操作方便l设计数控机床夹具时，应按坐标图上规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始点，确定夹具坐标原点的位置数控铣床夹具l对数控铣床夹具的基本要求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，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。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。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。夹具的刚性与稳定性要好。l数控铣削加工常用的夹具数控铣削加工常用的夹具 组合夹具组合夹具专用铣削夹具专用铣削夹具多工位夹具多工位夹具气动或液压夹具气动或液压夹具真空夹具真空夹具 数控钻床夹具l数控钻床夹具设计原理与通用钻床相同，选数控钻床夹具设计原理与通用钻床相同，选用时应注意以下几个问题用时应注意以下几个问题:优先选用组合夹具优先选用组合夹具尽量减少夹压变形，合理选择定位点及尽量减少夹压变形，合理选择定位点及夹紧点夹紧点单件加工应尽量减少装卸夹压时间；中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几个零件进行加工避免干涉避免干涉 可在夹具上设置对刀点可在夹具上设置对刀点 加工中心机床夹具l在加工中心上，夹具的任务不仅是夹紧在加工中心上，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参考基准，确定工件编程的零点l根据加工中心机床特点和加工需要，目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合夹具、可调整夹具和成组夹具 一、组合夹具组合夹具是一种标准化、系列化程度很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加工要求，采用组合的方式组装成所需的夹具。的夹具。第五节第五节 现代机床夹具现代机床夹具 1 1T T形槽系组合夹具的系列形槽系组合夹具的系列 T形槽系组合夹具的元件：按其功用形槽系组合夹具的元件：按其功用可分为八类：基础件；支承件；定位可分为八类：基础件；支承件；定位件；导向件；夹紧件；紧固件；其它件；导向件；夹紧件；紧固件；其它件；合件件；合件 2 2孔系组合夹具简介孔系组合夹具简介 孔系组合夹具元件的连接用两个圆孔系组合夹具元件的连接用两个圆柱销定位，一个螺钉紧固柱销定位，一个螺钉紧固 二、模块化夹具l模块化夹具是一种柔性化的夹具，通常模块化夹具是一种柔性化的夹具，通常由基础件和其它模块元件组成由基础件和其它模块元件组成l模块化是指将同一功能的单元，设计成模块化是指将同一功能的单元，设计成具有不同用途或性能的、且可以相互交具有不同用途或性能的、且可以相互交换使用的模块，以满足加工需要的一种换使用的模块，以满足加工需要的一种方法方法l模块化夹具与组合夹具之间有许多共模块化夹具与组合夹具之间有许多共同点。它们都具有方形、矩形和圆形同点。它们都具有方形、矩形和圆形基础件。在基础件表面有坐标孔系。基础件。在基础件表面有坐标孔系。两种夹具的不同点是组合夹具的万能两种夹具的不同点是组合夹具的万能性好，标准化程度高；而模块化夹具性好，标准化程度高；而模块化夹具则为非标准的，一般是为本企业产品则为非标准的，一般是为本企业产品工件的加工需要而设计的工件的加工需要而设计的 三、自动线夹具l常常见见的的自自动动线线夹夹具具有有随随行行夹夹具具和和固固定定自动线夹具两种自动线夹具两种l随行夹具常用于形状复杂且无良好输随行夹具常用于形状复杂且无良好输送基面，或虽有良好的输送基面，但送基面，或虽有良好的输送基面，但材质较软的工件。使用随行夹具时，材质较软的工件。使用随行夹具时，工件随夹具一起由输送带依次送到各工件随夹具一起由输送带依次送到各工位工位 一、专用夹具设计的方法和步骤 1 1拟定夹具的结构方案拟定夹具的结构方案明确设计要求和生产条件明确设计要求和生产条件l了解工件情况、工序要求和加工状态了解工件情况、工序要求和加工状态l了解使用机床、刀具的需用情况了解使用机床、刀具的需用情况l了解生产批量和对夹具的需用情况了解生产批量和对夹具的需用情况l了解制造车间的生产条件和技术状况了解制造车间的生产条件和技术状况l准备好各种设计资料准备好各种设计资料第六节第六节 专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法拟定夹具的结构方案拟定夹具的结构方案l工件的定位方案工件的定位方案l工件的夹紧方案工件的夹紧方案l变更工位的方案变更工位的方案l对刀或导引方案对刀或导引方案l安装方式及夹具体的结构形式安装方式及夹具体的结构形式对结构方案进行精度分析和估算对结构方案进行精度分析和估算l论证方案的可行性及科学性论证方案的可行性及科学性l对薄弱环节进行修改对薄弱环节进行修改 2 2夹具总图设计夹具总图设计总图（总体）设计的步骤和要求总图（总体）设计的步骤和要求总图设计的步骤总图设计的步骤l先用双点划线将工件按加工状态绘好先用双点划线将工件按加工状态绘好l依次绘制定位件、夹紧装置和夹紧元依次绘制定位件、夹紧装置和夹紧元件、对刀装置或导引件、夹具本体及件、对刀装置或导引件、夹具本体及各个连接件等各个连接件等l标注必要的尺寸、配合和技术要求标注必要的尺寸、配合和技术要求总体设计的几点要求总体设计的几点要求l定位件、夹紧件、导引件等元件设计时定位件、夹紧件、导引件等元件设计时应尽可能标准化、通用化应尽可能标准化、通用化l为操作方便和防止装反，应设置止动销、为操作方便和防止装反，应设置止动销、障碍销、防误装标志等障碍销、防误装标志等l运动部件必须运动灵活、可靠运动部件必须运动灵活、可靠l零部件结构工艺性要好，应易于制造、零部件结构工艺性要好，应易于制造、检测、装配和调整检测、装配和调整l夹具结构应便于维修和更换零部件夹具结构应便于维修和更换零部件l适当考虑提高夹具的通用性适当考虑提高夹具的通用性夹具总图上的尺寸标注夹具总图上的尺寸标注夹具总图上标注的五类尺寸夹具总图上标注的五类尺寸l夹具的轮廓尺寸夹具的轮廓尺寸l定位零件上定位表面的尺寸以及各定位定位零件上定位表面的尺寸以及各定位表面之间的尺寸表面之间的尺寸l定位表面到对刀件或刀具导引件间的位定位表面到对刀件或刀具导引件间的位置尺寸置尺寸l主要配合尺寸主要配合尺寸l夹具与机床的联系尺寸夹具与机床的联系尺寸夹具上主要元件之间的位置尺寸公差夹具上主要元件之间的位置尺寸公差夹具总图上技术要求的规定夹具总图上技术要求的规定 目的：限制定位和导引元件等在夹具体限制定位和导引元件等在夹具体上的相对位置误差以及夹具的安装误差上的相对位置误差以及夹具的安装误差l定位件之间或定位件对夹具体底面之间定位件之间或定位件对夹具体底面之间的相互位置精度要求的相互位置精度要求l定位件与导引件之间的相互位置要求定位件与导引件之间的相互位置要求l对刀件与校正面间的相互位置要求对刀件与校正面间的相互位置要求l夹具在机床上安装时的位置精度要求夹具在机床上安装时的位置精度要求 （一般按工件相应公差的（一般按工件相应公差的1/21/5选取）选取）编写夹具零件明细表编写夹具零件明细表 与一般与一般 机械装配图相同机械装配图相同 3夹具精度的校核夹具精度的校核影响夹具精度的因素影响夹具精度的因素l工件定位误差工件定位误差l刀具安装误差刀具安装误差l刀具位置误差刀具位置误差l加工方法误差加工方法误差 包括：与机包括：与机床有关的误差床有关的误差 与刀具有关的误差与与刀具有关的误差与调整有关的误差调整有关的误差 与变形有关的误差与变形有关的误差各项误差的总和应小于工序尺寸公差各项误差的总和应小于工序尺寸公差 4绘制夹具零件图绘制夹具零件图特别应注意零件的技术要求与必要说明特别应注意零件的技术要求与必要说明夹具体设计的要求夹具体设计的要求l应有足够的强度和刚度，以防受力变形应有足够的强度和刚度，以防受力变形l安装需稳定，重心应尽量低，高宽比应安装需稳定，重心应尽量低，高宽比应小于小于1.25l结构应紧凑，形状应简单，装卸应方便结构应紧凑，形状应简单，装卸应方便l应便于排屑应便于排屑l应有良好的结构工艺性应有良好的结构工艺性l选择制造方法应能保证精度，考虑成本选择制造方法应能保证精度，考虑成本 二、计算机辅助夹具设计简介