機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件

第四章機床夾具設計原理第四章機床夾具設計原理學習目的與要求（1）了解機床夾具的組成、作用及其對零件加工的重要性（2）掌握對工件定位的概念、原理、要求及定位誤差的概念（3）掌握各種不同定位方式定位誤差的計算（4）熟悉對工件夾緊的目的、要求和夾緊機構（5）熟悉各種機床上使用的夾具特點（6）初步掌握夾具設計的方法、要點和步驟學習目的與要求（1）了解機床夾具的組成、作用及其對零件加工的主要內容第4章機床夾具設計原理 4.1機床夾具的概述 4.2工件的定位4.3典型的定位方式、定位元件及定位裝置4.4定位誤差 4.5工件的夾緊 4.6夾緊機構 4.7夾具的動力裝置 4.8夾具的其它裝置 4.9夾具設計的方法及步驟 思考與練習： 主要內容第4章機床夾具設計原理 一、機床夾具的定義廣義機床夾具輔助——將刀具在機床上進行定位、夾緊的裝置。二、工件的安裝定義內容：方式：§4-1夾具的基本概念安裝定位夾緊劃線安裝夾具安裝一、機床夾具的定義§4-1夾具的基本概念安裝定位夾緊劃線安機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件三、夾具的組成三、夾具的組成1、夾具的組成①定位元件及定位裝置②夾緊元件及夾緊裝置③導向元件或對刀裝置④動力裝置⑤夾具體⑥其它元件與裝置2、夾具的工作原理要點①使工件占有正確的加工位置

②保證夾具定位工作面相對機床切削運動形成表面的準確幾何位置，滿足加工面對定位基準的相互位置精度要求③保證加工面對定位基準的位置尺寸1、夾具的組成機床夾具和機床、刀具、工件之間關系圖四、夾具的作用（1）保證加工精度（2）提高生產率（3）減輕工人勞動強度（4）擴大機床使用范圍（5）降低生產成本（6）可由較低技術等級的工人加工機床夾具和機床、刀具、工件之間關系圖四、夾具的作用

五、夾具分類

1、按專業(yè)化程度①通用夾具②專用夾具③成組夾具④組合夾具⑤隨行夾具

2、按機床種類①車床夾具②磨床夾具③鉆床夾具(鉆模)④鏜床夾具(鏜模)⑤銑床夾具

3、按動力源手動、氣動、液壓、氣液、電動、電磁、真空、自緊(切削力)五、夾具分類§4-2工件的定位一、定位與基準定位：工件在夾具中占有正確的位置夾緊：固定工件的位置定位基準：確定工件安裝時所用的基準§4-2工件的定位一、定位與基準

二、定位原理

自由度：一個物體在空間中可能具有的運動

剛體有六個自由度：

定位條件：采取各種約束措施來消除六個自由度

六點定位原理：二、定位原理平面1、2、3：圓柱面5、6：槽4：圓盤類零件平面1、2、3：圓盤類零件軸類零件圓柱面1、3、4、5：槽2：端6：

軸類零件圓柱面1、3、4、5：①定位銷定位：六點定位原理

采用六個按一定規(guī)則布置的約束點，限制工件的六個自由度，實現(xiàn)完全定位常見定位元件分析①定位銷定位：六點采用六個按一定規(guī)則布置的約束點，②V型鐵定位：③錐銷定位：④頂尖定位：②V型鐵定位：三、定位的正常情況與非正常情況需限制5個自由度需限制6個自由度三、定位的正常情況與非正常情況需限制5個自由度需限制6個自由正常定位完全定位不完全定位不正常定位欠定位超定位超定位的幾個例子①平面定位：四個支撐釘→三個正常定位完全定位不完全定位不正常定位欠定位超定位超定位的幾個②平面長銷

平面→3個；長銷→4個改進措施長銷與小端面短銷與大端面長銷與浮動端面墊②平面長銷改進措施長銷與小端面短銷與大端面長銷與浮動端面墊③一面兩銷兩個短銷均限制了

→將其中一銷改為削邊銷過定位益處增加穩(wěn)定性增加剛性③一面兩銷過定位益處增加穩(wěn)定性具體情況具體分析：

該限制的沒有限制→欠定位，不允許；限制自由度小于六時，是欠定位或不完全定位一個自由度被多個定位元件限制→超定位，一般不允許工件定位面精度、夾具定位元件精度較高→允許過定位→提高剛度工件剛度低，過定位→提高剛度根據(jù)加工要求確定定位欠定位和過定位可能同時存在具體情況具體分析：該限制的沒有限制→欠定位，不允許；限制自§5-3典型的定位方式、定位元件及定位裝置一、定位元件的要求①有與工件相應的精度；②有足夠的剛度；③有足夠的耐磨性。二、常見的定位方式及定位元件平面定位、外圓定位、內孔定位、復合定位1、平面定位

應用場合：箱體、床身、機座、支架等定位元件：支承釘及支承板、可調支承與自位支承、輔助支承§5-3典型的定位方式、定位元件及定位裝置一、定位元件①支承釘與支承板精基準：

支承釘或支承板粗基準：

三個支承釘②可調支承用于未加工過的面（粗基準）①支承釘與支承板③自位支承④輔助支承避免粗基準的超定位增加工件剛性③自位支承輔助支承輔助支承機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件2、圓孔定位

①定位銷：主用于中心孔定位，一般d≤50mm②錐銷圓柱形定位銷：限制2個自由度

菱形銷(削邊銷)：限制1個自由度固定：限制3個自由度浮動：限制2個自由度2、圓孔定位圓柱形定位銷：限制2個自由度菱形銷(削邊銷)：③心軸：

A、剛性心軸間隙配合，定心低過盈配合，定心高③心軸：間隙配合，定心低過盈配合，定心高B、錐度心軸常用錐度：1:1000～1:5000

工件緊，定心高，不用夾緊C、彈性心軸：

定心精度高，裝卸方便B、錐度心軸液性塑料心軸液性塑料心軸D、定心心軸：用于粗基準或孔徑大時D、定心心軸：用于粗基準或孔徑大時

孔定位孔定位3、外圓定位

①套筒

②自動定心定位：卡盤及卡頭3、外圓定位機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件③支承④V型鐵定位

分類：

特點：對中性好

應用：外圓柱面定位；任意曲線柱面的定位；與其他定位元件組合使用；超定位時，可做成浮動形式平支承兩個平支承半圓支承長V型鐵：限制4個自由度短V型鐵：限制2個自由度V型鐵③支承平支承兩個平支承半圓支承長V型鐵：限制4個自由度短V型機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件4、圓錐孔定位

用錐軸限5個自由度，特例是頂尖（死頂尖和浮動頂尖）5、復合定位——一個平面和兩個與平面垂直的孔組合；一個平面和一個與其垂直的孔組合（1）一個平面和兩個與其垂直的孔

A、采用兩個圓柱銷和一個平面的情況

使工件兩個孔中一個準確定位，兩孔中心距誤差和兩銷中心距誤差由另一個定位銷來補償4、圓錐孔定位設孔1和銷1準確定位，兩者最小間隙△1

，要將孔2套入定位銷2，而兩個中心距又有誤差，則只能將定位銷2減小。從圖中可以看出，當兩孔中心距最大兩銷中心距最小或反之 L-δLxL+δLx設孔1和銷1準確定位，兩者最小間隙△1，要將孔2套入定

△2為孔2與銷2的最小間隙，這樣d2較小，從而定位的角度小誤差很大。

兩孔中心誤差和兩銷的中心誤差由兩個定位銷來補償：將兩個銷直徑減小，這樣在中心連線方向定位精度降低，另外也不能減小角度誤差，因此很少采用?！?為孔2與銷2的最小間隙，這樣d2較小，從而定位的角B、用削邊銷來補償兩孔中心距和兩銷中心距的誤差

削邊銷的出現(xiàn)

設兩孔中心距最大，兩銷中心距最小B、用削邊銷來補償兩孔中心距和兩銷中心距的誤差如把定位銷2削成寬為b的扁銷，即可補償兩個中心距誤差使工件順利裝入。根據(jù)幾何關系得（兩三角形）略去高階小量當兩孔中心距最小，兩銷中心距最大時，結果相同。如把定位銷2削成寬為b的扁銷，即可補償兩個中心距誤差使工件順

削邊銷結構已標準化扁銷剛性差凸肚銷制造復雜菱形銷削邊銷結構已標準化扁銷凸肚銷菱形銷C、削邊銷（菱形）設計

已知：兩銷孔公稱尺寸及公差，兩孔中心距公稱尺寸及公差

求：兩銷公稱尺寸削邊銷寬度及銷公差，兩銷孔中心距及公差

例：已知工件兩孔為

兩孔中心距為

解：①公差為對稱分布C、削邊銷（菱形）設計解：①公差為②確定圓柱銷的直徑及公差圓柱銷1的為最小間隙③確定菱形銷2的直徑公稱尺寸、公差及寬度

先根據(jù)D2值查表選b（P204表4.1），b=4

根據(jù)b求△2

則由最小間隙②確定圓柱銷的直徑及公差③確定菱形銷2的直徑公稱尺寸、公差及得，選銷與孔為H/g，H/f，一般為g6，公差為公差值為0.011所以，取d2=12，則得，（2）一個平面和一個與其垂直的孔組合

A、大平面、短銷

B、大平面、長銷（3）兩個互相垂直的平面和一個與其中一個面垂直的孔組合

6、其它定位方式

一些特殊的如齒輪淬火后磨內孔→齒→余量均勻123（2）一個平面和一個與其垂直的孔組合123齒面定位齒面定位§5-4定位誤差一、與夾具有關的誤差：

1、定位誤差△定

2、夾緊誤差△夾緊

3、導向誤差△導

4、夾具安裝誤差△夾具安

5、夾具制造誤差△夾具基準不重合間隙定位基面形狀誤差定位誤差△dw對正安裝誤差△az△az—過程誤差dw+△az+△gc=δ各取1/3§5-4定位誤差一、與夾具有關的誤差：基準不重合間隙定位二、定位誤差的分析定位誤差是否滿足要求，與分布有關，也與標準值（調整值有關）

誤差分布范圍下限上限標準（調整時）基準不重合基準位移誤差工件定位面不準

—一批零件，系統(tǒng)誤差和隨機誤差夾具定位元件不準

—夾具，系統(tǒng)誤差二、定位誤差的分析定位誤差是否滿足要求，與分布有關，也與標準三、常見定位形式的定位誤差

1、用支承或平面作定位元件

①平面定位要求尺寸：A1

則由基準不重合引起的定位誤差△定=δA2A2±δA2/2三、常見定位形式的定位誤差A2±δA2/2

②支承定位平面

要求尺寸：A3

基準重合，但工件定位面不準，有基準位移引起定位誤差△定=(H-h)tg(△α)，

α=90°若要求A1則即有基準位移引起，又有定位基準不重合△定=(H-h)tg(△α)+δA2②支承定位平面若要求A1③支承定位外圓表面

對H1:△定=δD/2(不重合)

對H2:△定=0

對A:△定=δD/2(不重合)

③支承定位外圓表面2、用定位銷、心軸定位內圓表面和用套筒定位外圓表面

(1)中心偏移—銷或套筒垂直放置

如圖，x、y兩個方向定位誤差中心圓2、用定位銷、心軸定位內圓表面和用套筒定位外圓表面中心圓當定位銷或套筒水平放置，由于重力等作用，高點接觸定位誤差：

銷小孔大銷大孔小當定位銷或套筒水平放置，由于重力等作用，高點接觸銷小孔大銷大⑵中心偏轉⑵中心偏轉3、錐心軸定位當工件孔有孔徑誤差時，基準位移誤差：

——孔直徑公差

——錐角

當心軸有直徑誤差時公差3、錐心軸定位公差⑴位移誤差對銷1來說最小間隙各個方向

——孔徑公差

——銷徑公差

——最小間隙⑴位移誤差對銷2來說，由于不限x方向自由度，即由銷1決定。y方向：⑵轉角：轉角為一般α轉角：可取對銷2來說，由于不限x方向自由度，即由銷1決定。⑵轉角：轉角機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件4、V形鐵定位①下母線為設計基準（如鍵槽等）此時由于基準不重合（Q→A、C）產生基準轉換誤差。設調整是按標準工件調整，工件直徑為d，現(xiàn)工件直徑為d+δ，則產生的定位誤差為4、V形鐵定位其中∴帶入直徑公差→誤差分布范圍其中∴帶入直徑公差→誤差分布范圍②中心線為設計基準(如端鍵槽)

此時定位誤差α=120°，60°，90°③設計基準為上母線此時定位誤差②中心線為設計基準(如端鍵槽)α=120°，60°，90°∴α=120°，90°，60°K3>K2>K1注意∴α=120°，90°，60°K3>K2>K1注意§5-5工件的夾緊一、夾緊機構的組成

1、夾緊元件

2、動力裝置

3、中間傳力機構二、夾緊機構的基本要求與設計原則

1、夾緊必須保證定位而不能破壞定位主要夾緊力垂直于裝置基面§5-5工件的夾緊一、夾緊機構的組成

夾緊元件不應破壞工件定位夾緊元件不應破壞工件定位2、工件和夾具的夾緊變形必須在允許范圍內夾緊力作用在工件剛性較好的方向上夾緊力的著力點和支承點盡可能靠近切削力作用點2、工件和夾具的夾緊變形必須在允許范圍內夾緊力的反作用力不應使夾具產生影響加工精度的變形夾緊力大小要適當夾緊力的反作用力不應使夾具產生影響加工精度的變形3、夾緊機構必須可靠夾緊元件本身有足夠的剛度和強度手動夾緊的自鎖性能可靠夾緊機構有足夠的夾緊行程4、夾緊機構的操作安全、省力、方便、迅速5、夾緊機構的復雜程度和自動化程度與生產規(guī)模及工廠的財力、物力相適應3、夾緊機構必須可靠

三、夾緊力的確定夾緊力大小、方向和作用點

1、夾緊力的方向保證定位準確可靠，一般垂直于主要定位基準面應使所需夾緊力盡可能小應使工件變形小

2、夾緊力的作用點

保持工件穩(wěn)定定位使工件夾緊變形盡可能小盡可能靠近工件被加工表面三要素三、夾緊力的確定三要素機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件輔助支承輔助支承3、夾緊力大小的選擇夾緊力大小應適當確定方法：

①類比法②計算分析法

加工過程中，切削力變化時，按最不利的情況考慮開始，繞0點翻轉，摩擦力矩3、夾緊力大小的選擇加工過程中，切削力變化時，按最§5-6夾緊機構一、斜楔夾緊機構§5-6夾緊機構一、斜楔夾緊機構1、夾緊力計算即又1、夾緊力計算2、結構特點：⑴斜楔具有自鎖性一般約6o，→手動可靠氣動、液壓時，α可大些，15o～30o。2、結構特點：一般約6o，⑵具有改變壓力方向的特點⑶具有增力作用增力系數(shù)3左右⑷夾緊行程小，行程h，移動S

α↓行程小α↑自鎖差3、適用范圍小型鉆床、銑床；與其他裝置組合使用⑵具有改變壓力方向的特點二、螺旋夾緊機構

1、結構形式二、螺旋夾緊機構機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件三、偏心夾緊機構

三、偏心夾緊機構四、鉸鏈夾緊機構增力機構，常與氣缸、油缸聯(lián)動以擴大夾緊力，動作迅速，容易改變力的傳遞方向壓板張開量大；但自鎖性能差特點四、鉸鏈夾緊機構特點五、定心夾緊機構

三爪卡墊、彈性夾頭等六、聯(lián)動夾緊機構

1、常見的聯(lián)動夾緊方式

①多點夾緊聯(lián)動②多件夾緊聯(lián)動彎軸瓦分型面③先定位后夾緊聯(lián)動④夾緊與其他動作聯(lián)動如夾緊與鎖緊輔助支承聯(lián)動五、定心夾緊機構機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件2、設計聯(lián)動夾緊機構時應注意的問題

①仔細進行運動分析和受力分析，以確保實現(xiàn)設計意圖；

②設計必要的浮動環(huán)節(jié)及浮動程度，以保證夾緊均衡、運動不發(fā)生干涉；③保證所有壓板都能松夾，以便裝卸工件；④注意剛性，以免剛性不足而夾不緊；⑤避免過于復雜，否則會降低可靠性，制造困難。

2、設計聯(lián)動夾緊機構時應注意的問題§4-7夾具的動力裝置一、動力裝置的作用

減輕工人勞動強度，提高生產率，保證安全生產常用動力裝置：

氣壓、液壓、氣液聯(lián)合、電動、電磁、真空等二、氣壓夾緊——采用壓縮空氣缺點優(yōu)點使用、操縱方便夾緊效率高夾緊輕便夾緊剛度不高夾緊裝置空間大特點噪聲污染§4-7夾具的動力裝置一、動力裝置的作用缺點優(yōu)點使用、操氣動夾緊及其輔助裝置系統(tǒng)圖氣動夾緊及其輔助裝置系統(tǒng)圖固定式氣缸回轉式氣缸固定式氣缸回轉式氣缸三、液壓夾緊

1、液壓的壓力較高，油缸小，布局方便，不需增力機構，結構簡單；

2、夾緊剛度大，夾緊可靠，動作比較平穩(wěn)；

3、在液壓機床上實現(xiàn)比較方便，否則需增設油泵站，提供高壓油，因此成本高；

4、沒有排氣噪聲，但油泵工作時的噪聲也很大，另外漏油不易處理，污染環(huán)境。特點(與氣壓比)三、液壓夾緊特點(與氣壓比)四、氣液聯(lián)合夾緊

利用氣壓來源方便和液壓工作油缸體積小的特點，其能量來源是壓縮空氣，執(zhí)行機構是油缸。增壓器四、氣液聯(lián)合夾緊增壓器五、電動夾緊多由電動機、減速裝置和螺旋副傳動等組成六、電磁夾緊——平磨

感應線圈→隔離板→工件導磁材料磁化七、真空夾緊五、電動夾緊車床用電磁卡盤車床用電磁卡盤§4-8夾具的其它裝置一、孔加工時的導向裝置

1、鉆孔導向——鉆套

（1）鉆套的類型(根據(jù)結構)：

固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套、特殊鉆套§4-8夾具的其它裝置一、孔加工時的導向裝置①固定式(有肩和無肩)

配合：特點：位置精度高，結構簡單，但磨損后不易換，不能鉆—擴—鉸應用：用于單件、小批及孔距小的地方。②可換鉆套配合：鉆套與襯套間，襯套與孔間特點：操作方便，螺釘可防止鉆套松動和被頂出應用：大批量生產，但不宜用于連續(xù)更換刀具的場合①固定式(有肩和無肩)③快換鉆套

用于鉆——擴——鉸(攻絲)④特殊鉆套③快換鉆套（2）鉆套的尺寸和公差①內徑D

其基本尺寸由所用刀具的外徑確定，對于鉆擴鉸刀等標準定尺寸刀具，按基軸制選用的動配合F7或G6②鉆套高H

對于一般孔距精度H=(1.5~2)d

對于孔距（平行度）要求高的H=(2.5~3.5)d③鉆套與工件距離h

留有空間→排屑；加工鑄鐵h=(0.3~0.7)d；加工鋼h=(0.7~1.5)d；孔的位置高，可取h=0

斷屑好h↓，不好h↑（2）鉆套的尺寸和公差應用：

桿——套緊；套——襯用應用：（3）鉆模舉例①固定式與移動式鉆模

②翻轉式或回轉式鉆模當工件上有幾個方向不同孔時，可用一個鉆模在一次安裝中進行加工。這種鉆模能獲得所需的幾個方向加工位置。翻轉式鉆模：整個夾具和工件一起翻轉回轉式鉆?！侄葯C構（3）鉆模舉例2、鏜孔的導向→鏜套

（1）鏜套結構類型

①固定式鏜套——不與鏜桿一起轉動

外形尺寸小，結構簡單，中心位置準確，轉速高時出現(xiàn)“咬死”，不超過20轉/分2、鏜孔的導向→鏜套外形尺寸小，結構簡單，中②回轉式鏜套

外滾式回轉鏜套：將回轉部分裝在夾具上，鏜桿和導套之間只有相對移動，而無轉動

內滾式回轉鏜套：將回轉部分裝在鏜桿上（2）鏜刀通過問題很多情況刀大于鏜套內徑→內裝通過②回轉式鏜套內裝通過（3）鏜套的尺寸和公差

鏜套的基本尺寸由鏜桿的導向部分的外徑來決定。配合用、，后者用于精加工。內滾式，滑動套h6、h5（3）鏜套的尺寸和公差二、對刀裝置

銑床對刀裝置二、對刀裝置銑床對刀裝置三、分度裝置

斜面分度裝置三、分度裝置斜面分度裝置四、夾具在機床上的定位

安裝在工作臺面上與機床回轉主軸相連接

為保證夾具相對于切削運動有準確方向，在夾具體底面往往安裝兩個定向鍵或銷四、夾具在機床上的定位安裝在工作臺面上與機床回轉主軸

夾具在回轉主軸上的安裝，取決于所使用的機床主軸的端部結構夾具在回轉主軸上的安裝，取決于所使用的機床主軸的端部§5-9夾具設計的方法及步驟一、設計前的準備

1、生產綱領

N↑→氣動或機動夾具

N↓→手動簡單

2、零件圖及工序圖零件圖→尺寸、形狀和位置精度要求工序圖→工序尺寸、基準等加工表面

3、工序內容

主要指該工序所用機床、刀具、切削用量、工步安排、時間定額、裝夾工件數(shù)目等§5-9夾具設計的方法及步驟一、設計前的準備①工序內容：鉆鉸Φ6兩孔，鉆Φ8孔②精度要求：Φ6兩孔８級，表面粗糙度3.2，位置度0.1；Φ8孔自由，表面粗糙度12.5③已加工表面有：Φ12H7孔、Φ15H7孔、Φ45f7外圓、兩端面及Φ18孔①工序內容：鉆鉸Φ6兩孔，鉆Φ8孔二、夾具的總體方案的確定

1、定位方案

①一面兩銷

②長銷、削邊銷、小止推面→裝卸不便，鉆工時干涉、復雜、排屑

③端面、削邊銷、定心套→基準不重合二、夾具的總體方案的確定2、夾緊方案①螺釘墊圈夾緊—優(yōu)點：機構簡單、方便，

缺點：裝卸工件不便，費時②勾形壓板—裝卸方便，但需要擰兩個螺母，費時；聯(lián)動則復雜③鉸鏈壓板—簡單方便2、夾緊方案3、夾具形式翻轉或回轉式

三、夾具裝配草圖工件→定位元件→導向元件→夾緊機構→夾具體①足夠的剛度→減少變形，必要時用加強筋②形狀簡單→避免加工困難③良好的工藝性④操作方便，容易排屑

繪制夾具體應注意3、夾具形式繪制夾具體應注意機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件四、夾具的精度驗算無基準轉換定位誤差夾緊導向安裝五、繪制夾具的裝配圖及零件圖

1、輪廓尺寸，即夾具的長寬高尺寸

2、配合尺寸及種類

3、聯(lián)系尺寸及偏差，一般按工件相應公差的選取四、夾具的精度驗算無基準轉換定位誤差夾緊導向安裝五、繪制夾具第四章機床夾具設計原理第四章機床夾具設計原理學習目的與要求（1）了解機床夾具的組成、作用及其對零件加工的重要性（2）掌握對工件定位的概念、原理、要求及定位誤差的概念（3）掌握各種不同定位方式定位誤差的計算（4）熟悉對工件夾緊的目的、要求和夾緊機構（5）熟悉各種機床上使用的夾具特點（6）初步掌握夾具設計的方法、要點和步驟學習目的與要求（1）了解機床夾具的組成、作用及其對零件加工的主要內容第4章機床夾具設計原理 4.1機床夾具的概述 4.2工件的定位4.3典型的定位方式、定位元件及定位裝置4.4定位誤差 4.5工件的夾緊 4.6夾緊機構 4.7夾具的動力裝置 4.8夾具的其它裝置 4.9夾具設計的方法及步驟 思考與練習： 主要內容第4章機床夾具設計原理 一、機床夾具的定義廣義機床夾具輔助——將刀具在機床上進行定位、夾緊的裝置。二、工件的安裝定義內容：方式：§4-1夾具的基本概念安裝定位夾緊劃線安裝夾具安裝一、機床夾具的定義§4-1夾具的基本概念安裝定位夾緊劃線安機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件三、夾具的組成三、夾具的組成1、夾具的組成①定位元件及定位裝置②夾緊元件及夾緊裝置③導向元件或對刀裝置④動力裝置⑤夾具體⑥其它元件與裝置2、夾具的工作原理要點①使工件占有正確的加工位置

②保證夾具定位工作面相對機床切削運動形成表面的準確幾何位置，滿足加工面對定位基準的相互位置精度要求③保證加工面對定位基準的位置尺寸1、夾具的組成機床夾具和機床、刀具、工件之間關系圖四、夾具的作用（1）保證加工精度（2）提高生產率（3）減輕工人勞動強度（4）擴大機床使用范圍（5）降低生產成本（6）可由較低技術等級的工人加工機床夾具和機床、刀具、工件之間關系圖四、夾具的作用

五、夾具分類

1、按專業(yè)化程度①通用夾具②專用夾具③成組夾具④組合夾具⑤隨行夾具

2、按機床種類①車床夾具②磨床夾具③鉆床夾具(鉆模)④鏜床夾具(鏜模)⑤銑床夾具

3、按動力源手動、氣動、液壓、氣液、電動、電磁、真空、自緊(切削力)五、夾具分類§4-2工件的定位一、定位與基準定位：工件在夾具中占有正確的位置夾緊：固定工件的位置定位基準：確定工件安裝時所用的基準§4-2工件的定位一、定位與基準

二、定位原理

自由度：一個物體在空間中可能具有的運動

剛體有六個自由度：

定位條件：采取各種約束措施來消除六個自由度

六點定位原理：二、定位原理平面1、2、3：圓柱面5、6：槽4：圓盤類零件平面1、2、3：圓盤類零件軸類零件圓柱面1、3、4、5：槽2：端6：

軸類零件圓柱面1、3、4、5：①定位銷定位：六點定位原理

采用六個按一定規(guī)則布置的約束點，限制工件的六個自由度，實現(xiàn)完全定位常見定位元件分析①定位銷定位：六點采用六個按一定規(guī)則布置的約束點，②V型鐵定位：③錐銷定位：④頂尖定位：②V型鐵定位：三、定位的正常情況與非正常情況需限制5個自由度需限制6個自由度三、定位的正常情況與非正常情況需限制5個自由度需限制6個自由正常定位完全定位不完全定位不正常定位欠定位超定位超定位的幾個例子①平面定位：四個支撐釘→三個正常定位完全定位不完全定位不正常定位欠定位超定位超定位的幾個②平面長銷

平面→3個；長銷→4個改進措施長銷與小端面短銷與大端面長銷與浮動端面墊②平面長銷改進措施長銷與小端面短銷與大端面長銷與浮動端面墊③一面兩銷兩個短銷均限制了

→將其中一銷改為削邊銷過定位益處增加穩(wěn)定性增加剛性③一面兩銷過定位益處增加穩(wěn)定性具體情況具體分析：

該限制的沒有限制→欠定位，不允許；限制自由度小于六時，是欠定位或不完全定位一個自由度被多個定位元件限制→超定位，一般不允許工件定位面精度、夾具定位元件精度較高→允許過定位→提高剛度工件剛度低，過定位→提高剛度根據(jù)加工要求確定定位欠定位和過定位可能同時存在具體情況具體分析：該限制的沒有限制→欠定位，不允許；限制自§5-3典型的定位方式、定位元件及定位裝置一、定位元件的要求①有與工件相應的精度；②有足夠的剛度；③有足夠的耐磨性。二、常見的定位方式及定位元件平面定位、外圓定位、內孔定位、復合定位1、平面定位

應用場合：箱體、床身、機座、支架等定位元件：支承釘及支承板、可調支承與自位支承、輔助支承§5-3典型的定位方式、定位元件及定位裝置一、定位元件①支承釘與支承板精基準：

支承釘或支承板粗基準：

三個支承釘②可調支承用于未加工過的面（粗基準）①支承釘與支承板③自位支承④輔助支承避免粗基準的超定位增加工件剛性③自位支承輔助支承輔助支承機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件2、圓孔定位

①定位銷：主用于中心孔定位，一般d≤50mm②錐銷圓柱形定位銷：限制2個自由度

菱形銷(削邊銷)：限制1個自由度固定：限制3個自由度浮動：限制2個自由度2、圓孔定位圓柱形定位銷：限制2個自由度菱形銷(削邊銷)：③心軸：

A、剛性心軸間隙配合，定心低過盈配合，定心高③心軸：間隙配合，定心低過盈配合，定心高B、錐度心軸常用錐度：1:1000～1:5000

工件緊，定心高，不用夾緊C、彈性心軸：

定心精度高，裝卸方便B、錐度心軸液性塑料心軸液性塑料心軸D、定心心軸：用于粗基準或孔徑大時D、定心心軸：用于粗基準或孔徑大時

孔定位孔定位3、外圓定位

①套筒

②自動定心定位：卡盤及卡頭3、外圓定位機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件③支承④V型鐵定位

分類：

特點：對中性好

應用：外圓柱面定位；任意曲線柱面的定位；與其他定位元件組合使用；超定位時，可做成浮動形式平支承兩個平支承半圓支承長V型鐵：限制4個自由度短V型鐵：限制2個自由度V型鐵③支承平支承兩個平支承半圓支承長V型鐵：限制4個自由度短V型機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件4、圓錐孔定位

用錐軸限5個自由度，特例是頂尖（死頂尖和浮動頂尖）5、復合定位——一個平面和兩個與平面垂直的孔組合；一個平面和一個與其垂直的孔組合（1）一個平面和兩個與其垂直的孔

A、采用兩個圓柱銷和一個平面的情況

使工件兩個孔中一個準確定位，兩孔中心距誤差和兩銷中心距誤差由另一個定位銷來補償4、圓錐孔定位設孔1和銷1準確定位，兩者最小間隙△1

，要將孔2套入定位銷2，而兩個中心距又有誤差，則只能將定位銷2減小。從圖中可以看出，當兩孔中心距最大兩銷中心距最小或反之 L-δLxL+δLx設孔1和銷1準確定位，兩者最小間隙△1，要將孔2套入定

△2為孔2與銷2的最小間隙，這樣d2較小，從而定位的角度小誤差很大。

兩孔中心誤差和兩銷的中心誤差由兩個定位銷來補償：將兩個銷直徑減小，這樣在中心連線方向定位精度降低，另外也不能減小角度誤差，因此很少采用?！?為孔2與銷2的最小間隙，這樣d2較小，從而定位的角B、用削邊銷來補償兩孔中心距和兩銷中心距的誤差

削邊銷的出現(xiàn)

設兩孔中心距最大，兩銷中心距最小B、用削邊銷來補償兩孔中心距和兩銷中心距的誤差如把定位銷2削成寬為b的扁銷，即可補償兩個中心距誤差使工件順利裝入。根據(jù)幾何關系得（兩三角形）略去高階小量當兩孔中心距最小，兩銷中心距最大時，結果相同。如把定位銷2削成寬為b的扁銷，即可補償兩個中心距誤差使工件順

削邊銷結構已標準化扁銷剛性差凸肚銷制造復雜菱形銷削邊銷結構已標準化扁銷凸肚銷菱形銷C、削邊銷（菱形）設計

已知：兩銷孔公稱尺寸及公差，兩孔中心距公稱尺寸及公差

求：兩銷公稱尺寸削邊銷寬度及銷公差，兩銷孔中心距及公差

例：已知工件兩孔為

兩孔中心距為

解：①公差為對稱分布C、削邊銷（菱形）設計解：①公差為②確定圓柱銷的直徑及公差圓柱銷1的為最小間隙③確定菱形銷2的直徑公稱尺寸、公差及寬度

先根據(jù)D2值查表選b（P204表4.1），b=4

根據(jù)b求△2

則由最小間隙②確定圓柱銷的直徑及公差③確定菱形銷2的直徑公稱尺寸、公差及得，選銷與孔為H/g，H/f，一般為g6，公差為公差值為0.011所以，取d2=12，則得，（2）一個平面和一個與其垂直的孔組合

A、大平面、短銷

B、大平面、長銷（3）兩個互相垂直的平面和一個與其中一個面垂直的孔組合

6、其它定位方式

一些特殊的如齒輪淬火后磨內孔→齒→余量均勻123（2）一個平面和一個與其垂直的孔組合123齒面定位齒面定位§5-4定位誤差一、與夾具有關的誤差：

1、定位誤差△定

2、夾緊誤差△夾緊

3、導向誤差△導

4、夾具安裝誤差△夾具安

5、夾具制造誤差△夾具基準不重合間隙定位基面形狀誤差定位誤差△dw對正安裝誤差△az△az—過程誤差dw+△az+△gc=δ各取1/3§5-4定位誤差一、與夾具有關的誤差：基準不重合間隙定位二、定位誤差的分析定位誤差是否滿足要求，與分布有關，也與標準值（調整值有關）

誤差分布范圍下限上限標準（調整時）基準不重合基準位移誤差工件定位面不準

—一批零件，系統(tǒng)誤差和隨機誤差夾具定位元件不準

—夾具，系統(tǒng)誤差二、定位誤差的分析定位誤差是否滿足要求，與分布有關，也與標準三、常見定位形式的定位誤差

1、用支承或平面作定位元件

①平面定位要求尺寸：A1

則由基準不重合引起的定位誤差△定=δA2A2±δA2/2三、常見定位形式的定位誤差A2±δA2/2

②支承定位平面

要求尺寸：A3

基準重合，但工件定位面不準，有基準位移引起定位誤差△定=(H-h)tg(△α)，

α=90°若要求A1則即有基準位移引起，又有定位基準不重合△定=(H-h)tg(△α)+δA2②支承定位平面若要求A1③支承定位外圓表面

對H1:△定=δD/2(不重合)

對H2:△定=0

對A:△定=δD/2(不重合)

③支承定位外圓表面2、用定位銷、心軸定位內圓表面和用套筒定位外圓表面

(1)中心偏移—銷或套筒垂直放置

如圖，x、y兩個方向定位誤差中心圓2、用定位銷、心軸定位內圓表面和用套筒定位外圓表面中心圓當定位銷或套筒水平放置，由于重力等作用，高點接觸定位誤差：

銷小孔大銷大孔小當定位銷或套筒水平放置，由于重力等作用，高點接觸銷小孔大銷大⑵中心偏轉⑵中心偏轉3、錐心軸定位當工件孔有孔徑誤差時，基準位移誤差：

——孔直徑公差

——錐角

當心軸有直徑誤差時公差3、錐心軸定位公差⑴位移誤差對銷1來說最小間隙各個方向

——孔徑公差

——銷徑公差

——最小間隙⑴位移誤差對銷2來說，由于不限x方向自由度，即由銷1決定。y方向：⑵轉角：轉角為一般α轉角：可取對銷2來說，由于不限x方向自由度，即由銷1決定。⑵轉角：轉角機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件4、V形鐵定位①下母線為設計基準（如鍵槽等）此時由于基準不重合（Q→A、C）產生基準轉換誤差。設調整是按標準工件調整，工件直徑為d，現(xiàn)工件直徑為d+δ，則產生的定位誤差為4、V形鐵定位其中∴帶入直徑公差→誤差分布范圍其中∴帶入直徑公差→誤差分布范圍②中心線為設計基準(如端鍵槽)

此時定位誤差α=120°，60°，90°③設計基準為上母線此時定位誤差②中心線為設計基準(如端鍵槽)α=120°，60°，90°∴α=120°，90°，60°K3>K2>K1注意∴α=120°，90°，60°K3>K2>K1注意§5-5工件的夾緊一、夾緊機構的組成

1、夾緊元件

2、動力裝置

3、中間傳力機構二、夾緊機構的基本要求與設計原則

1、夾緊必須保證定位而不能破壞定位主要夾緊力垂直于裝置基面§5-5工件的夾緊一、夾緊機構的組成

夾緊元件不應破壞工件定位夾緊元件不應破壞工件定位2、工件和夾具的夾緊變形必須在允許范圍內夾緊力作用在工件剛性較好的方向上夾緊力的著力點和支承點盡可能靠近切削力作用點2、工件和夾具的夾緊變形必須在允許范圍內夾緊力的反作用力不應使夾具產生影響加工精度的變形夾緊力大小要適當夾緊力的反作用力不應使夾具產生影響加工精度的變形3、夾緊機構必須可靠夾緊元件本身有足夠的剛度和強度手動夾緊的自鎖性能可靠夾緊機構有足夠的夾緊行程4、夾緊機構的操作安全、省力、方便、迅速5、夾緊機構的復雜程度和自動化程度與生產規(guī)模及工廠的財力、物力相適應3、夾緊機構必須可靠

三、夾緊力的確定夾緊力大小、方向和作用點

1、夾緊力的方向保證定位準確可靠，一般垂直于主要定位基準面應使所需夾緊力盡可能小應使工件變形小

2、夾緊力的作用點

保持工件穩(wěn)定定位使工件夾緊變形盡可能小盡可能靠近工件被加工表面三要素三、夾緊力的確定三要素機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件輔助支承輔助支承3、夾緊力大小的選擇夾緊力大小應適當確定方法：

①類比法②計算分析法

加工過程中，切削力變化時，按最不利的情況考慮開始，繞0點翻轉，摩擦力矩3、夾緊力大小的選擇加工過程中，切削力變化時，按最§5-6夾緊機構一、斜楔夾緊機構§5-6夾緊機構一、斜楔夾緊機構1、夾緊力計算即又1、夾緊力計算2、結構特點：⑴斜楔具有自鎖性一般約6o，→手動可靠氣動、液壓時，α可大些，15o～30o。2、結構特點：一般約6o，⑵具有改變壓力方向的特點⑶具有增力作用增力系數(shù)3左右⑷夾緊行程小，行程h，移動S

α↓行程小α↑自鎖差3、適用范圍小型鉆床、銑床；與其他裝置組合使用⑵具有改變壓力方向的特點二、螺旋夾緊機構

1、結構形式二、螺旋夾緊機構機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件三、偏心夾緊機構

三、偏心夾緊機構四、鉸鏈夾緊機構增力機構，常與氣缸、油缸聯(lián)動以擴大夾緊力，動作迅速，容易改變力的傳遞方向壓板張開量大；但自鎖性能差特點四、鉸鏈夾緊機構特點五、定心夾緊機構

三爪卡墊、彈性夾頭等六、聯(lián)動夾緊機構

1、常見的聯(lián)動夾緊方式

①多點夾緊聯(lián)動②多件夾緊聯(lián)動彎軸瓦分型面③先定位后夾緊聯(lián)動④夾緊與其他動作聯(lián)動如夾緊與鎖緊輔助支承聯(lián)動五、定心夾緊機構機械制造技術基礎-機床夾具設計原理課件2、設計聯(lián)動夾緊機構時應注意的問題

①仔細進行運動分析和受力分析，以確保實現(xiàn)設計意圖；

②設計必要的浮動環(huán)節(jié)及浮動程度，以保證夾緊均衡、運動不發(fā)生干涉；③保證所有壓板都能松夾，以便裝卸工件；④注意剛性，以免剛性不足而夾不緊；⑤避免過于復雜，否則會降低可靠性，制造困難。

2、設計聯(lián)動夾緊機構時應注意的問題§4-7夾具的動力裝置一、動力裝置的作用

減輕工人勞動強度，提高生產率，保證安全生產常用動力裝置：

氣壓、液壓、氣液聯(lián)合、電動、電磁、真空等二、氣壓夾緊——采用壓縮空氣缺點優(yōu)點使用、操縱方便夾緊效率高夾緊輕便夾緊剛度不高夾緊裝置空間大特點噪聲污染§4-7夾具的動力裝置一、動力裝置的作用缺點優(yōu)點使用、操氣動夾緊及其輔助裝置系統(tǒng)圖氣動夾緊及其輔助裝置系統(tǒng)圖固定式氣缸回轉式氣缸固定式氣缸回轉式氣缸三、液壓夾緊

1、液壓的壓力較高，油缸小，布局方便，不需增力機構，結構簡單；

2、夾緊剛度大，夾緊可靠，動作比較平穩(wěn)；

3、在液壓機床上實現(xiàn)比較方便，否則需增設油泵站，提供高壓油，因此成本高；

4、沒有排氣噪聲，但油泵工作時的噪聲也很大，另外漏油不易處理，污染環(huán)境。特點(與氣壓比)三、液壓夾緊特點(與氣壓比)四、氣液聯(lián)合夾緊

利用氣壓來源方便和液壓工作油缸體積小的特點，其能量來源是壓縮空氣，執(zhí)行機構是油缸。增壓器四、氣液聯(lián)合夾緊增壓器五、電動夾緊多由電動機、減速裝置和螺旋副傳動等組成六、電磁夾緊——平磨

感應線圈→隔離板→工件導磁材料磁化七、真空夾緊五、電動夾緊車床用電磁卡盤車床用電磁卡盤§4-8夾具的其它裝置一、孔加工時的導向裝置

1、鉆孔導向——鉆套

（1）鉆套的類型(根據(jù)結構)：

固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套、特殊鉆套§4-8夾具的其它裝置一、孔加工時的導向裝置①固定式(有肩和無肩)

配合：特點：位置精度高，結構簡單，但磨損后不易換，不能鉆—擴—鉸應用：用于單件、小