第六章 機床夾具設計

1、第六章第六章 機床夾具設計機床夾具設計 本章要點本章要點p機床夾具組成、分類機床夾具組成、分類p工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位p工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊p各類機床夾具各類機床夾具p組合夾具組合夾具p夾具設計步驟與方法夾具設計步驟與方法 6.1.1 6.1.1 機床夾具及其組成機床夾具及其組成l夾具的組成夾具的組成 1 1）定位元件及裝置）定位元件及裝置 2 2）夾緊元件及裝置）夾緊元件及裝置 3 3）對刀及導向元件）對刀及導向元件 4 4）連接元件）連接元件 5 5）夾具體）夾具體 6 6）其他元件及裝）其他元件及裝 置（防護、防置（防護、防 錯、分度）錯、分度）6.1.1

2、6.1.1 機床夾具及其組成機床夾具及其組成l夾具的組成夾具的組成 1 1）定位元件及裝置）定位元件及裝置 2 2）夾緊元件及裝置）夾緊元件及裝置 3 3）對刀及導向元件）對刀及導向元件 4 4）連接元件）連接元件 5 5）夾具體）夾具體 6 6）其他元件及裝）其他元件及裝 置（防護、防置（防護、防 錯、分度）錯、分度）6.1.2 6.1.2 機床夾具功能機床夾具功能l夾具功能夾具功能 1 1）保證加工質量）保證加工質量 2 2）提高生產效率，降）提高生產效率，降 低生產成本低生產成本 3 3）擴大機床工藝范圍）擴大機床工藝范圍 4 4）減輕工人勞動強度，）減輕工人勞動強度， 保證安全生產保證

3、安全生產6.1.3 6.1.3 機床夾具分類機床夾具分類u按夾具使用范圍劃分按夾具使用范圍劃分 1 1）通用夾具：通用夾具：三爪、四爪卡盤，平口鉗等，一般由專業(yè)廠生產，三爪、四爪卡盤，平口鉗等，一般由專業(yè)廠生產，常作為機床附件提供給用戶。常作為機床附件提供給用戶。 2 2）專用夾具：專用夾具：為某一工件特定工序專門設計的夾具，多用于批為某一工件特定工序專門設計的夾具，多用于批量生產中。量生產中。 3 3）通用可調整夾具及成組夾具：通用可調整夾具及成組夾具：夾具的部分元件可以更換，部夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調整，以適應不同零件的加工。分裝置可以調整，以適應不同零件的加工。 4 4）組

4、合夾具：組合夾具：由一套預先制造好的標準元件組合而成。根據(jù)工由一套預先制造好的標準元件組合而成。根據(jù)工件的工藝要求，將不同的組合夾具元件像搭積木一樣，組裝成件的工藝要求，將不同的組合夾具元件像搭積木一樣，組裝成各種專用夾具。組合夾具特別適用于新產品試制和單件小批生各種專用夾具。組合夾具特別適用于新產品試制和單件小批生產。產。 5 5）隨行夾具：隨行夾具：在自動線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。在自動線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。6.1.3 6.1.3 機床夾具分類機床夾具分類u按使用機床劃分按使用機床劃分 可分為鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具、磨床夾具等。可分為鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具、磨床夾具

5、等。u按夾緊力源劃分按夾緊力源劃分 可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、真空夾具、電動夾具可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、真空夾具、電動夾具等。等。6.2.1 6.2.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件1. 1.工件以平面定位工件以平面定位(1)(1)固定支承固定支承 6.2.1 6.2.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件（2 2）可調支承）可調支承（3 3）自位支承）自位支承6.2.1 6.2.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件（3 3）自位支承）自位支承6.2.1 6.2.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件輔助支承輔助支承在工件完

6、成定位后才參與支承，它不起定位作在工件完成定位后才參與支承，它不起定位作用，而只起支承作用，常用于在加工過程中加強被加工部位用，而只起支承作用，常用于在加工過程中加強被加工部位的剛度。的剛度。6.2.1 6.2.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件2. 2.工件以圓柱孔定位工件以圓柱孔定位（1 1）心軸）心軸6.2.1 6.2.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件2. 2.工件以圓柱孔定位工件以圓柱孔定位（1 1）心軸）心軸6.2.1 6.2.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件2. 2.工件以圓柱孔定位工件以圓柱孔定位（1 1）心軸）心軸6.2.1 6.2

7、.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件2. 2.工件以圓柱孔定位工件以圓柱孔定位（2 2）定位銷）定位銷 6.2.1 6.2.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件2. 2.工件以圓柱孔定位工件以圓柱孔定位（2 2）定位銷）定位銷 總結：工件以圓孔定位時的定位分析總結：工件以圓孔定位時的定位分析屬于定心定位（定位基準為圓柱孔軸線）。常用定位元件是定位銷和心軸。定位銷有圓柱銷、圓錐銷、菱形銷等形式；心軸有剛性心軸（又有過盈配合、間隙配合和小錐度心軸等），彈性心軸之分。6.2.1 6.2.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件3. 3.工件以外圓表面定位工件以外圓表

8、面定位（1 1）套筒（定心定位）套筒（定心定位）6.2.1 6.2.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件3. 3.工件以外圓表面定位工件以外圓表面定位（2 2）V V型塊（支承定位）型塊（支承定位） 1）外圓柱面在支撐板上定位 3）外圓柱面在內錐套上定位 2）外圓柱面在支撐釘上定位）總結：工件以外圓柱面定位時的定位分析總結：工件以外圓柱面定位時的定位分析1）定心定位（用定位短套、長套、錐套） 2）支撐定位（用短V形塊、長V形塊、半圓套、支撐板、支撐釘）6.2.1 6.2.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件4. 4.工件以其它表面定位工件以其它表面定位4、工件以其他表面

9、定位、工件以其他表面定位a）工件以長圓錐孔定位 b）工件以頂尖孔定位6.2.1 6.2.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件5. 5. 定位表面的組合定位表面的組合實際生產中經常遇到幾個定位表面組合定位，此時在實際生產中經常遇到幾個定位表面組合定位，此時在分析各定位元件限制工件自由度時應注意：分析各定位元件限制工件自由度時應注意：應以工件上的單個定位基準面為單元，并且先分析限制應以工件上的單個定位基準面為單元，并且先分析限制自由度數(shù)多的基準面，后分析限制自由度數(shù)少的基準面。自由度數(shù)多的基準面，后分析限制自由度數(shù)少的基準面。后分析的定位元件實際所限制的自由度方向要與先分析的后分析的定

10、位元件實際所限制的自由度方向要與先分析的組合起來考慮。組合起來考慮。 工件被限制的自由度總和等于各定位元件所限制的自由工件被限制的自由度總和等于各定位元件所限制的自由度之和。度之和。 工件決不允許出現(xiàn)欠定位。（通過增加定位元件解決）工件決不允許出現(xiàn)欠定位。（通過增加定位元件解決） 一般情況下不允許過定位。（解決措施如下）一般情況下不允許過定位。（解決措施如下）6.2.1 6.2.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件5. 5. 定位表面的組合定位表面的組合過定位解決措施：過定位解決措施：（1）使定位元件改為沿某一坐標軸可移動，以消除其對）使定位元件改為沿某一坐標軸可移動，以消除其對沿

11、該坐標軸方向移動自由度的限制。沿該坐標軸方向移動自由度的限制。6.2.1 6.2.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件5. 5. 定位表面的組合定位表面的組合過定位解決措施：過定位解決措施：（2）采用自位支承，以消除定位元件對繞某個（或兩個）采用自位支承，以消除定位元件對繞某個（或兩個）坐標軸方向轉動自由度的限制。坐標軸方向轉動自由度的限制。6.2.1 6.2.1 常用定位方法與定位元件常用定位方法與定位元件5. 5. 定位表面的組合定位表面的組合過定位解決措施：過定位解決措施：（3 3）改變定位元件的結構，以消除某個方向的過定位。改變定位元件的結構，以消除某個方向的過定位。6.2

12、.2 6.2.2 定位誤差計算定位誤差計算1. 1.定位誤差的概念定位誤差的概念定位誤差是由于工件在夾具上定位誤差是由于工件在夾具上（或機床上）定位不準確而引（或機床上）定位不準確而引起的加工誤差。起的加工誤差。一般下，某項加工要求的定位一般下，某項加工要求的定位誤差不應大于其公差的誤差不應大于其公差的1/31/3。否。否則定位方案不可取。則定位方案不可取。6.2.2 6.2.2 定位誤差計算定位誤差計算2. 2.定位誤差的來源定位誤差的來源 1 1）由于工件定位表面或夾具定位元件制作不準確引起的定）由于工件定位表面或夾具定位元件制作不準確引起的定位誤差，稱為位誤差，稱為基準位置誤差基準位置誤

13、差。如圖所示。如圖所示。6.2.2 6.2.2 定位誤差計算定位誤差計算2. 2.定位誤差的來源定位誤差的來源2 2）由于工件的定位基準與工序基準不重合而引起的定位誤差，）由于工件的定位基準與工序基準不重合而引起的定位誤差，稱為稱為基準不重合誤差基準不重合誤差。6.2.2 6.2.2 定位誤差計算定位誤差計算3. 3.定位誤差的分析計算方法定位誤差的分析計算方法 采用調整法加工時，工件的定位誤差實質上就是工序基準采用調整法加工時，工件的定位誤差實質上就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量。在加工尺寸方向上的最大變動量。例：例：6.3.1 6.3.1 對工件夾緊裝置要求對工件夾緊裝置要求在夾緊

14、過程中應能保持工件定位時所獲得的正確位置在夾緊過程中應能保持工件定位時所獲得的正確位置夾緊力大小適當夾緊力大小適當夾緊機構應能保證在加工過程中工件不夾緊機構應能保證在加工過程中工件不產生松動或振動，同時又要避免工件產生不適當?shù)淖冃魏捅懋a生松動或振動，同時又要避免工件產生不適當?shù)淖冃魏捅砻鎿p傷面損傷夾緊機構一般應有自鎖作用夾緊機構一般應有自鎖作用夾緊裝置應操作方便、省力、安全夾緊裝置應操作方便、省力、安全夾緊裝置的復雜程度和自動化程度應與生產批量和生產方式夾緊裝置的復雜程度和自動化程度應與生產批量和生產方式相適應。結構設計應力求簡單、緊湊，并盡量采用標準化元相適應。結構設計應力求簡單、緊湊，并盡

15、量采用標準化元件件6.3.2 6.3.2 夾緊力的確定夾緊力的確定1. 夾緊力方向的選擇夾緊力方向的選擇1） 夾緊力作用方向應有夾緊力作用方向應有利于工件的準確定位，而利于工件的準確定位，而不能破壞定位。為此一般不能破壞定位。為此一般要求主要夾緊力垂直指向要求主要夾緊力垂直指向主要定位面。主要定位面。2） 夾緊力作用方向應盡夾緊力作用方向應盡量與切削力、工件重力方量與切削力、工件重力方向一致，以減小所需夾緊向一致，以減小所需夾緊力。力。6.3.2 6.3.2 夾緊力的確定夾緊力的確定1. 夾緊力方向的選擇夾緊力方向的選擇3） 夾緊力作用方向應盡量與工件剛度大的方向相一致，夾緊力作用方向應盡量與

16、工件剛度大的方向相一致，以減小工件夾緊變形。以減小工件夾緊變形。6.3.2 6.3.2 夾緊力的確定夾緊力的確定2. 夾緊力作用點的選擇夾緊力作用點的選擇1） 夾緊力作用點應正對支承元件或位于支承元件所形夾緊力作用點應正對支承元件或位于支承元件所形成的支承面內，以保證工件已獲得的定位不變。成的支承面內，以保證工件已獲得的定位不變。6.3.2 6.3.2 夾緊力的確定夾緊力的確定2. 夾緊力作用點的選擇夾緊力作用點的選擇2） 夾緊力作用點應處于工件剛性較好的部位，以減小工夾緊力作用點應處于工件剛性較好的部位，以減小工件夾緊變形。件夾緊變形。6.3.2 6.3.2 夾緊力的確定夾緊力的確定2. 夾

17、緊力作用點的選擇夾緊力作用點的選擇3） 夾緊力作用點應盡量靠近加工表面，以減小切削力對夾緊力作用點應盡量靠近加工表面，以減小切削力對工件造成的翻轉力矩。必要時應在工件剛度差的部位增加工件造成的翻轉力矩。必要時應在工件剛度差的部位增加輔助支承并施加夾緊力，以減小切削過程中的振動和變形輔助支承并施加夾緊力，以減小切削過程中的振動和變形6.3.2 6.3.2 夾緊力的確定夾緊力的確定6.3.2 6.3.2 夾緊力的確定夾緊力的確定安全系數(shù)安全系數(shù)通常取通常取1.52.5 。精加工和連續(xù)切削時取小值，。精加工和連續(xù)切削時取小值，粗加工后斷續(xù)切削時取大值。當夾緊力與切削力方向相反粗加工后斷續(xù)切削時取大值

18、。當夾緊力與切削力方向相反時，可取時，可取2.53摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)主要取決于工件與夾具支承件或夾緊件之間主要取決于工件與夾具支承件或夾緊件之間的接觸形式，具體數(shù)值可參考下表：的接觸形式，具體數(shù)值可參考下表：6.3.3 6.3.3 常用夾緊機構常用夾緊機構6.3.3 6.3.3 常用夾緊機構常用夾緊機構螺旋夾緊特點螺旋夾緊特點結構簡單，易于制造，增力比大，結構簡單，易于制造，增力比大，自鎖性能好，應用廣泛。缺點是動作較慢，為提高動自鎖性能好，應用廣泛。缺點是動作較慢，為提高動作效率，可采用一些快撤裝置。作效率，可采用一些快撤裝置。6.3.3 6.3.3 常用夾緊機構常用夾緊機構l定心夾緊機構定心

19、夾緊機構特點特點同時實現(xiàn)對工件定心定位和夾緊，即在夾緊過程同時實現(xiàn)對工件定心定位和夾緊，即在夾緊過程中，能使工件相對于某一軸線或某一對稱面保持對稱性中，能使工件相對于某一軸線或某一對稱面保持對稱性以等速移動原理工作的定心夾緊機構以等速移動原理工作的定心夾緊機構6.3.3 6.3.3 常用夾緊機構常用夾緊機構以等速移動原理工作的定心夾緊機構以等速移動原理工作的定心夾緊機構6.3.3 6.3.3 常用夾緊機構常用夾緊機構以均勻彈性變形原理工作的定心夾緊機構以均勻彈性變形原理工作的定心夾緊機構6.3.3 6.3.3 常用夾緊機構常用夾緊機構l聯(lián)動夾緊機構聯(lián)動夾緊機構特點特點從一處施力，可同時在幾處對

20、一個或幾個工件進從一處施力，可同時在幾處對一個或幾個工件進行夾緊行夾緊6.4.1 車床與磨床夾具車床與磨床夾具（一）車床夾具的類型與典型結構（一）車床夾具的類型與典型結構 1）以工件外圓表面定位的車床夾具，如各類卡盤和夾頭以工件外圓表面定位的車床夾具，如各類卡盤和夾頭 2）以工件內圓表面定位的車床夾具，如各種心軸）以工件內圓表面定位的車床夾具，如各種心軸 3）以工件頂尖孔定位的車床夾具，如頂尖、撥盤等）以工件頂尖孔定位的車床夾具，如頂尖、撥盤等 4）加工非回轉體的車床夾具，如各種彎板式、花盤式車床夾具）加工非回轉體的車床夾具，如各種彎板式、花盤式車床夾具6.4.1 6.4.1 車床與磨床夾具車

21、床與磨床夾具（二）車床夾具設計要點（二）車床夾具設計要點1.總體結構總體結構夾具結構應盡量緊湊，重心應盡量靠近主軸端夾具結構應盡量緊湊，重心應盡量靠近主軸端對于彎板式和偏重的車床夾具，應很好地進行平衡對于彎板式和偏重的車床夾具，應很好地進行平衡提供足夠夾緊力，且有可靠提供足夠夾緊力，且有可靠 的自鎖性的自鎖性6.4.1 6.4.1 車床與磨床夾具車床與磨床夾具（二）車床夾具設計要點（二）車床夾具設計要點2.夾具與機床的聯(lián)接夾具與機床的聯(lián)接 與所用車床的主軸的前端結構有關與所用車床的主軸的前端結構有關6.4.2 6.4.2 鉆床夾具鉆床夾具（一）鉆模的類型與典型結構（一）鉆模的類型與典型結構1.

22、 1.固定式鉆模固定式鉆模2. 2.回轉式鉆?；剞D式鉆模3. 3.翻轉式鉆模翻轉式鉆模4. 4.蓋板式鉆模蓋板式鉆模5. 5.滑柱式鉆?；姐@模6.4.2 6.4.2 鉆床夾具和鏜床夾具鉆床夾具和鏜床夾具（二）（二）鉆模設計要點鉆模設計要點 1. 1.鉆套鉆套鉆套的結構形式鉆套的結構形式 6.4.3 6.4.3 銑床夾具銑床夾具（一）銑床夾具的類型（一）銑床夾具的類型按銑削的進給方式分為：按銑削的進給方式分為： 直線進給式直線進給式 圓周進給式圓周進給式 仿形進給式仿形進給式直線進給式銑床夾具直線進給式銑床夾具6.4.3 6.4.3 銑床夾具銑床夾具（二）銑床夾具設計要點（二）銑床夾具設計要

23、點夾具總體結構夾具總體結構斷續(xù)切削，振動大，要求受力元件有足斷續(xù)切削，振動大，要求受力元件有足夠強度和剛度。夾緊力應足夠大，且自鎖性能好?？刹捎脡驈姸群蛣偠?。夾緊力應足夠大，且自鎖性能好?？刹捎枚嗉A緊和多件加工。多件夾緊和多件加工。對刀裝置對刀裝置由對刀塊和塞尺構成。由對刀塊和塞尺構成。6.4.3 銑床夾具銑床夾具夾具體夾具體 1）要有足夠強度、剛度和穩(wěn)定性。通常在夾具體上適當布置）要有足夠強度、剛度和穩(wěn)定性。通常在夾具體上適當布置筋板，夾具體的安裝面要足夠大，且盡可能采用周邊接觸形式。筋板，夾具體的安裝面要足夠大，且盡可能采用周邊接觸形式。 2）定向鍵與夾具體配合）定向鍵與夾具體配合 多采用多采用H7/h6，定向鍵下部，定向鍵下部 或留余量配作，或安裝時使或留余量配作，或安裝時使 定向鍵一側與工作臺定向鍵一側與工作臺T形槽靠形槽靠 緊，以消除配合間隙影響。緊，以消除配合間隙影響。 3）通常設置耳座，通過）通常設置耳座，通過T形形 槽螺栓將夾具緊固在工作臺上。槽螺栓將夾具緊固在工作