大学精品课件：汽车制造工艺学第四章.pptx

1、装夹的概念,工件在开始加工前，必须使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置，这个过程称为定位， 对工件施加一定的外力，使工件在加工过程中保持定位后的正确位置不变，还需将工件压紧夹牢，这个过程称为夹紧， 定位和夹紧整个过程称为装夹。,装夹的方法,. 找正装夹法 找正装夹法，有直接找正装夹和划线找正装夹两种。 ）直接找正装夹 以工件的实际表面作为定位的依据，用找正工具（如划针和百分表）找正工件的正确位置以实现定位，然后将工件夹紧的方法，称为直接找正装夹。,装夹的方法,如图4-1所示，在内孔磨床上用四爪单动卡盘装夹套筒，欲保证磨孔后的内孔对外圆的同轴度，,此种装夹方法生产率低，一般只适用于单件小批生

2、产。找正 的精度取决于找正工具和工人的技术水平。,装夹的方法,2）划线找正装夹 以划线工人在工件上划出的待加工表面所在位置的线痕作为定位依据，定位时用划针找正其位置，然后将工件夹紧的装夹方法，称为划线找正装夹。 找正装夹法对于产量不大、加工质量要求不高的场合，仍不失为一种简单、实用、经济的装夹方法，但对于成批和大量生产的汽车零件的机械加工并不适用。,装夹的方法,. 机床夹具装夹法 这里的机床夹具是为某种零件的某一道工序的加工而专门设计和制造的机床夹具，又称专用夹具。 机床夹具定位准确，装卸工件迅速，但设计与制造的周期较长，费用较高， 因此，主要适用于产品相对稳定而产量较大的成批和大量生产， 对

3、于多品种、小批生产的汽车产品试制，采用这种装夹工件的方式是不适当的。,机床夹具的作用有以下几方面： （）保证加工精度。 （）提高生产率。 （）减轻工人的劳动强度。 （）扩大机床的工艺范围。,装夹的方法,机床夹具的组成,机床夹具的种类和结构虽然繁多，各不相同，但它们的组成均可概括为以下几个部分，这些组成部分既相互独立又相互联系， . 定位元件 定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。如图-所示后盖零件，钻后盖上的10mm孔。其钻夹具如图4-3所示。夹具上的圆柱销、菱形销和支承板4都是定位元件，通过它们使工件在夹具中占据正确的位置。,机床夹具的组成,机床夹具的组成,. 夹紧装置 夹紧装置的作用是将

4、工件压紧夹牢，保持工件在定位时所占据的位置，并在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不发生变化（即位移及振动），图中的螺杆（与圆柱销合成一个零件）、螺母7和开口垫圈 就起到了上述作用。 . 对刀或导向装置 对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。如图- 所示中钻套和钻模板组成的导向装置，确定了钻头轴线相对定位元件的正确位置， 铣床夹具上用对刀块和塞尺为对刀装置。,机床夹具的组成,. 连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件，如图4-3所示中夹具体3的底面为安装基面，保证了钻套的轴线垂直于钻床工作台以及圆柱销的轴线平行于钻床工作台，因此，夹具体可兼作连接元件，车床夹具上的过

5、渡盘、铣床夹具上的定位键都是连接元件。 . 夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，如图4-3所示中的件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。 . 其他装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件，,机床夹具的分类,机床夹具的种类很多，形状千差万别，为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。 . 按夹具的通用特性分类 ）通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、机用虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。 ）专用夹具 专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。,机床夹具的分类,）可调夹具 可调夹具是针

6、对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。 ）成组夹具 这是在成组加工技术基础上发展起来的一类夹具， 它是根据成组加工工艺的原则，针对一组形状相近的零件专门设计的，也是具有通用基础件和可更换调整元件组成的夹具。 ）组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化，标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用完即可拆卸，留待组装新的夹具。,机床夹具的分类,）自动线夹具 自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相似。另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，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。,机床夹具的分类,. 按夹具使用的机床分类 这

7、是专用夹具设计所用的分类方法， 按使用的机床分类，可把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具等。 . 按夹具动力源来分类 按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。 为减轻劳动强度和确保安全生产，手动夹具应有扩力机构与自锁性能，常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。,六点定位原理,. 六点定位规则 一个自由刚体在空间直角坐标系中有六个方向活动的可能性，即沿三个坐标轴方法的移动和绕三个坐标轴方向的转动，共六个方向活动的可能。通常把工件想象成自由刚体，所以工件有六个自由度。 如果在三个相互

8、垂直的坐标平面上，按一定规律分布六个固定支点使工件与之接触，则工件的位置就完全确定了，如图- 所示。 用六个固定点就能限制工件的六个自由度，使工件的位置唯一确定，这一规则称为六点定位规则。,六点定位原理,. 工件定位应限制的自由度 工件的定位，就是根据加工要求，限制工件的自由度，使工件具有一个正确的位置，以满足加工要求。工件定位时应限制哪些自由度（方向和数量），完全由工件在该工序中的加工要求和工序基准的结构特点来决定。,六点定位原理,如图4-5a）要在一个球体工件上加工一个平面，根据如图4-5所示的工序尺寸要求，只需限制 个自由度。同理，图4-5b）要在球体上钻孔，只需限制 这个自由度。,六点

9、定位原理,图4-5c）要在长方形上通铣平面，只需限制X、Y、Z 个自由度。 图4-5d）要在圆柱轴上通铣键槽，只需限制X、Z、X 、Z个自由度。,六点定位原理,图4-5e）要在长方形上通铣键槽，只需限制X、Z 、X 、Y和个自由度。图4-5f）要在长方形上铣不通键槽，则个自由度都要限制。,六点定位原理,在实际生产中，工件自由度的限制，是通过工件定位基准（或基面）与夹具定位元件的配合或接触来实现的。为使工件具有一个正确位置，所以定位元件必须满足以下几点要求： （）应具有一定的精度，定位元件的精度直接影响工件的加工精度，除定位元件本身应具有一定尺寸精度外，定位元件间也应具有一定的位置精度及其公差，

10、一般应取与工件相应尺寸及位置公差的/ /。,工件正确定位与自由度的关系,（）应具有良好的耐磨性，定位元件与定位基准（基面）直接接触，易磨损，为能较长期保持其精度，定位元件的定位表面必须具有良好的耐磨性。 （）应具有足够的刚性，为了保证在切削力、夹紧力及其他外力的作用下，不致发生较大的变形而影响工件的加工精度，定位元件必须具有足够的刚性。 （）应具有良好的工艺性，定位元件应便于制造、装配和维修。,工件正确定位与自由度的关系,工件以平面定位时，定位元件常用三个支承钉或两个以上支承板组成的平面进行定位，各支承钉（板）的距离应尽量大，使得定位稳定可靠， 常用定位元件有以下几种： . 固定支承 它是指高

11、度尺寸固定，不能调节的支承，包括固定支承钉和支承板两类。一个支承钉限制工件个自由度，一条支承板限制工件个自由度。,工件以平面定位,）固定支承钉 如图4-6所示： 图4-4a）为平头支承钉，多用于精基准定位。 图4-6b）为球头支承钉，图4-6c）为齿纹支承钉，这两种适用于粗基准定位，可减少接触面积，以便与粗基准有稳定的接触，其中，球头支承钉较易磨损而失去精度， 齿纹支承钉能增大接触面间的摩擦力，防止工件受力移动，但落入齿纹中的切屑不易清除，故多用于侧面定位。 图4-6d为带套筒的支承钉，用于大批大量生产，便于磨损后更换。,工件以平面定位,工件以平面定位,工件以平面定位,）支承板 多用于精基准定

12、位。有时可用一块支承板代替两个支承钉，如图4-4所示，A型支承板结构简单、紧凑，但切屑易落入内六角螺钉头部的孔中，且不易清除，因此多用于侧面和顶面的定位，B型支承板在工作面上有的斜槽，且能保持与工件定位基面连续接触，清除切屑方便，所以多用于底平面定位。,工件以平面定位,工件以平面定位,. 可调支承 它是指顶端位置可在一定高度范围内调整的支承，适用于形状、尺寸变化较大的粗基准定位，亦可用于同一夹具加工形状相同而尺寸不同的工件。可调支承的常用形式如图4-8所示，可调支承与工件接触后应用螺母将其锁紧，在同一批工件加工中，一般不再进行调节，其定位作用与支承钉相同。,工件以平面定位,工件以平面定位,.

13、自位支承 它是在工件定位过程中，能随工件定位基准面位置的变化而自动与之适应的多点接触的浮动支承。其作用相当于一个定位支承点，限制工件的一个自由度，由于接触点数的增多，可提高工件的支承刚度和定位的稳定性，适用于粗基准定位或工件刚度不足的定位情况。自位支承常用的几种结构形式如图4-9所示：,工件以平面定位,在生产中为了提高工件的刚度和定位稳定性，常采用辅助支承。如图4-10所示的加工表面1远离定位支承和夹紧点，由于加工面1悬伸较大，刚性差，虽然工件已定位并夹紧（夹紧力FC1），但加工时工件仍容易发生变形和振动，因此，在悬伸部位设置辅助支承，并在辅助支承对面处施加夹紧力C2，这样，缩短了力臂，提高了

14、工件在加工中的刚度和稳定性。,工件以平面定位,工件以平面定位,工件以圆孔定位,. 定位销 定位销是长度较短的圆柱形定位元件，其工作部分的直径可根据工件定位基面的尺寸和装卸的方便设计，与工件定位孔的配合按g5、g6、f6、f7制造，基本结构有以下几种： ） 固定式定位销 如图4-11所示，它是直接用过盈配合（H7/ r6 或H7/ n6）装在夹具体上的定位销，有圆柱销和菱形销两种类型，其中，圆柱销限制工件的两个移动自由度，菱形销限制工件的一个自由度。,工件以圆孔定位,工件以圆孔定位,）可换式定位销 在大批量生产时，因装卸工件频繁，易磨损，往往丧失定位精度，常采用可换式定位 销，如图4-12所示。

15、,工件以圆孔定位,）圆锥定位销 如图4-13所示，工件圆孔与圆锥销定位，圆孔与锥销的接触线为一个圆，可限制工件的三个移动自由度 和 ，图4-13a）用 于粗基准面定位，图 4-13b）用于精基面 定位。,工件以圆孔定位,工件以圆孔与锥销定位能实现无间隙配合，但单个圆锥销定位时容易倾斜，因此，圆锥销一般不单独使用。 如图4-14所示，图4-14a）为圆锥与圆柱组合心轴定位。图4-14b）为用活动锥销与平面组合定位。图4-14c）为双圆锥销组合定位。,工件以圆孔定位,. 定位心轴 心轴的结构形式很多，应用也很广泛，常用的定位心轴分为圆柱心轴和锥度心轴。 ）圆柱心轴 如图4-15所示，图4-15a）

16、是间隙配合心轴，图4-15b）是过盈配合心轴，由导向部分1、工作部分2和传动部分3组成。图4-15c）为花键心轴，用于以花键孔定位的工件。 一个圆柱心轴限制工件4个自由度。,工件以圆孔定位,工件以圆孔定位,）锥度心轴 工件楔紧在心轴上，定心精度较高，但轴向位移较大， 工件是靠基准孔与心轴表面的弹性变形夹紧的，故传递转矩较小，适于精加工或检验工序，一个圆锥心轴限制工件5个自由度。,工件以外圆柱面定位,工件以外圆柱面定位在生产中很常见，例如凸轮轴、曲轴、阀门以及套类零件的定位等，常用于外圆表面定位的定位元件有V形块、定位套和半圆孔定位座等，V形块能实现对外圆表面的定心对中定位，是用得最广泛的外圆表

17、面定位元件。,工件以外圆柱面定位,. V形块 如图4-16所示，V形块已经标准化，两斜面夹角有6090、120，其中90V形块使用最广泛，使用时可、根据定位圆柱面的长度和直径进行选择。,工件以外圆柱面定位,V形块可分固定式与活动式两种，固定式的长V形块限制工件四个自由度，短V形块限制工件两个自由度，活动短V形块只限制工件一个自由度，V形块的公称尺寸如图4-17所示：,工件以外圆柱面定位,. 定位套筒 定位套筒的结构形式如图4-18所示，图4-18a）结构用于工件以端面为主要定位基准，工件短圆柱面定位于夹具定位套内孔内，定位套孔限制两个自由度。图4-18b）结构用于以工件外圆柱为主要定位基面，在

18、长定位套内孔内定位，长定位套孔限制四个自由度。图4-18c）结构用于工件以圆柱端面为定位基面，定位于锥孔内，定位锥孔限制工件三个自由度。,工件以外圆柱面定位,工件以组合表面定位,工件以两个或两个以上表面组合起来作为定位基准使用，称为组合表面定位。 . 一个平面和两个与其垂直的孔的组合在成批大量生产中加工箱体、杠杆、盖板等零件时，常常采用以一平面和两定位孔作为定位基准实现组合定位，该组合定位方式简称为一面两孔定位。,工件以组合表面定位,如图4-19所示，所用的主要定位元件为一大支承板，它限制了工件的3个自由度。短圆柱销1限制了工件的2个自由度。削边销2限制了工件绕圆柱销转动的1个自由度。,工件以

19、组合表面定位,. 一孔与一端面组合 一孔和端面组合定位时，孔与销或心轴定位采用间隙配合，此时应注意避免过定位，以免造成工件和定位元件的弯曲变形，如图4-20所示。,工件以组合表面定位,（）如图4-21所示，通常采用端面为第一定位基准，限制工件的 三个自由度，孔中心线为第二定位基准限制工件的 两个自由度，定位元件是平面支承和短圆柱销，实现五点定位。,工件以组合表面定位,（）如图4-22所示，以孔中心线作为第一定位基准，限制工件的 四个自由度，平面为第二定位基准，限制工件的 一个自由度，用的定位元件为小平面支承（小支承板或浮动支承）和长圆柱销或心轴，实现五点定位。,定位误差产生的原因,如果工件在夹

20、具中所占据的位置不准确，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成误差。这种由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸或位置要求方面的加工误差，被称为定位误差，以D表示。 在工件的加工过程中，产生误差的因素很多，定位误差仅是加工误差的一部分，为了保证加工精度，一般限定定位误差不超过工件加工公差的1/51/3，即： （1/51/3）T （4-1）,式中： 定位误差（） 工件的公差（）,定位误差产生的原因,工件在夹具中定位时，各个工件位置不一致的原因主要是基准不重合，而基准不重合又分为两种情况：一是定位基准与限位基准不重合，产生的基准位移误差；二是定位基准与工序基准不重合，产生的基准不重合误差。 .基准位

21、移误差 由于定位副的制造误差或定位副配合间隙所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，用表示。,定位误差产生的原因,如图4-23所示，工件以圆柱孔在心轴上定位铣键，要求保证尺寸内 和 其中尺寸由铣刀保证，而尺寸 按 心轴中心调整的铣刀位置保证。如果工件内孔直径与心轴外圆直径制成完全一致，作无间隙配合，即孔的轴线与轴的轴线位置重合，则不存在因定位引起的误差。 但实际上，如图4-23c）所示，心轴和工件内孔都有制造误差。于是工件套在心轴上必然会有间隙，孔的轴线与轴的轴线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H 中附加了工件定位基准变动误差，其变动即为最大配合间隙。,定位误差产生的

22、原因,定位误差产生的原因,基准位移误差可按下式计算：,定位误差产生的原因,. 基准不重合误差 如图4-24所示，加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中线。这种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，用表示。在图4-24中，基准不重合误差为：,定位误差产生的原因,定位误差的分析与计算,. 平面定位时的定位误差 工件以平面定位时可能产生的定位误差，主要由基准不重合引起。分析和计算基准不重合误差的重点，在于找出联系设计基准和定位基准间的定位尺寸，然后按下式计算即可求出基准不重合误差的大小。,至于基准位移误差，在工件以平面

23、定位时，只是表面的不平整误差，一般可不考虑。,定位误差的分析与计算,如图4-25a）所示，工件顶面A和底面B都已经过加工，本工序要求加工阶梯面，保证设计尺寸200.15。在图4-25a）中，工件以底面B作为定位基准，而加工尺寸 20 0.15的设计基准则为顶面A，因此必然存在基准不重合定位误差。 定位误差的大小由定位尺寸的公差确定。 此时，定位尺寸400.14，其公差值 L 0.28。因平面定位时不考虑定位副制造不准确的误差，所以有,定位误差的分析与计算,定位误差的分析与计算,本工序要求保证的加工尺寸200.15mm，其允许的误差为0.3mm，由于在加工误差中所占比重太大，在实际加工时极易超差

24、而产生废品。因此可以判断此方案不宜采用。 最好改为基准重合的定位方式，如图4-25b）所示，这样可使0。但是，改用新的定位方案后，工件须由下向上夹紧，夹紧方式不理想，而且夹具结构也变得较为复杂。 因此，生产实际中一般还是采用图4-25a）所示结构方案，通过提高定位尺寸L的尺寸精度来保证定位精度及加工要求。,定位误差的分析与计算,. 工件以圆孔定位时的定位误差 一批工件在夹具中以圆孔表面作为定位基准进行定位，其可能产生的定位误差将随定位方式和定位时工件上圆孔与定位元件配合性质的不同而各不相同，下面分别进行分析和计算。 （）工件上圆孔与刚性心轴或定位销间隙配合，定位元件水平放置。,定位误差的分析与

25、计算,图4-26a） 所示为一个套筒类零件在心轴上定位铣键槽的例子。加工时要求保持尺寸 和 ，现分析计算采用水平定位销定位的定位误差。,定位误差的分析与计算,尺寸 完全是由铣刀本身的刃宽尺寸决定的。尺寸 由于定位销水平放置且与工件内孔间隙配合，这样，每个工件在自身重力作用下均使其内孔上母线与定位销单边接触。在设计夹具时，由于对刀元件相对定位销中心的位置已定，且定位销和工件内孔、外圆等尺寸均有制造误差，因此，工件定位孔的轴线偏离心轴的轴线，如图4-26c）所示，最大位移量为以最大间隙max为直径的圆柱体，故基准位移误差为：,定位误差的分析与计算,定位误差的分析与计算,（）圆孔与刚性心轴或定位销间

26、隙配合，定位元件垂直放置 仍以在套筒类工件上铣键槽为例，只是定位销改为垂直放置。工件内孔与定位销仍为间隙配合，如图4-27所示，定位基准偏移的方向可以在任意方向上偏移。工序尺寸 （取定位销尺寸最小和工件内孔尺寸最大，且工件内孔分别与定位销左、右母线接触）的定位误差为：,定位误差的分析与计算,定位误差的分析与计算,（）工件上圆孔与刚性心轴或定位销过盈配合，定位元件水平或垂直放置。 当一批工件在刚性心轴上定位，虽然作为定位基准的内孔尺寸在其公差TD的范围内变动，但由于与刚性心轴系过盈配合，故每个工件定位后的内孔中心O均与定位心轴中心O重合。 此时，一批工件的定位基准在定位时没有任何位置变动，即定位

27、副不准确引起的定位误差db。,定位误差的分析与计算,. 工件以外圆柱面定位时的定位误差 在夹具设计中，外圆平面定位的方式是定心定位和支承定位，常用的定位元件为各种定位套、支承板和V形块。下面主要分析工件以外圆在V形块上定位的情况。,定位误差的分析与计算,如图4-28a）所示的铣键槽工序，工件在V形块上定位，定位基准为圆柱轴心线。如果忽略V形块的制造误差，则定位基准在垂直方向上的基准位移误差为：,定位误差的分析与计算,对于图4-28b）中的三种尺寸标注，下面分别计算其定位误差。当尺寸标注为B时，工序基准和定位基准重合，故基准不重合误差。所以B尺寸的定位误差为：,定位误差的分析与计算,当尺寸标注为

28、B时，工序基准为上母线。此时存在基准不重合误差，即,所以应为与的矢量和。由于当工件轴径由最大变到最小时，和都是向下变化的，所以，它们的矢量和应是相加。 故,定位误差的分析与计算,当尺寸标注为B时，工序基准为下母线。此时基准不重合误差仍然是，但当向下变化时，是方向朝上的，所以，它们的矢量和应是相减。故,综上分析可知，工件以外圆在V形块上定位时，加工尺寸的标注方法不同，所产生的定位误差也不同，所以定位误差一定是针对具体尺寸而言的。 在这三种标注中，从下母线标注的定位误差最小，而从上母线标注的定位误差最大。,夹紧装置的组成,工件在夹具中正确定位后，由夹具的夹紧装置将其压紧夹牢，该装置称为夹紧装置。如

29、图4-29所示为一典型的夹紧装置。 一般夹紧装置由三部分组成。 （）力源装置。 力源装置是指产生夹紧力的动力装置，如图4-29所示中的气缸。夹紧力的动力分为机动（或动力）夹紧及手动夹紧。 （）夹紧元件。 夹紧元件是指直接用于夹紧工件的元件，如图4-29所示中的压板4。 （）中间传力机构。 将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构，称为中间传力机构，如图4-29所示中由斜楔2、滚子3等组成的斜楔铰链传力机构。,夹紧装置的组成,工件夹紧的基本要求,（）在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。 （）夹紧应可靠和恰当。夹紧机构一般要有自锁作用，保证在加工过程中不会产生松动或振动。夹紧工件

30、时不允许工件产生不适当的变形和表面损伤。 （）夹紧机构的复杂程度、工作效率应与生产类型相适应，尽量做到结构简单，操作安全省力和方便，便于制造和维修，并尽量采用标准化元件。 （）夹紧装置应操作方便，省力、安全。,夹紧力的确定,. 夹紧力作用点的选择原则 （）夹紧力的作用点应正对定位元件或作用在定位元件所形成的支承面内。如图4-30a）所示，当夹紧力作用点位于定位元件支承面之外，将产生转动力矩，使工件发生倾斜或变形，从而破坏工件的定位。如图4-30b）所示夹紧力F作用点位于定位元件上方的位置是正确的。,夹紧力的确定,夹紧力的确定,（） 夹紧力的作用点应位于工件刚性好的部位。 这对刚性较差的工件尤为

31、重要，如图4-31所示，作用点由图4-31a）的刚性较差的中间部位改为图4-31b）刚性好的两侧点，可避免工件发生变形，且夹紧也较为可靠。,夹紧力的确定,（）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。可减小切削力对夹紧点的力矩，防止或减少工件加工时的振动。 如图4-32所示，因切削力矩FR FR，夹紧力作用于O 点较O点夹紧更加牢 固可靠。,夹紧力的确定,. 夹紧力作用方向的选择原则 （）夹紧力的方向应垂直于主要定位基面，以保证加工精度。 如图4-33所示，在工件上镗孔要求保证内孔轴线与A平面垂直，应选择A平面为主要定位基准，这样不仅符合基准重合原则，而且定位稳定，工件夹紧和加工中的变形也小。,夹紧力

32、的确定,夹紧力的确定,（）夹紧力方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件的夹紧变形。 如图4-34所示加工活塞时的两种夹紧方式：图4-34a）所示为夹紧力F作用在刚性较差的径向方向，活塞将产生过大的夹紧变形而无法保证加工精度。若采用如图4-34b）所示沿活塞刚性较大的轴向夹紧，则夹紧变形较小，加工精度容易得到保证。,夹紧力的确定,夹紧力的确定,（）夹紧力方向应尽量与切削力、重力等力的方向一致，以减小夹紧力。 图4-35所示，钻孔时，图4-35a）中的轴向进给力、夹紧力和工件重力的方向一致，需要的夹紧力较小； 图4-35b）中的夹紧力与轴向进给力、工件重力的方向相反，需要的夹紧力较大。加工时所

33、需的夹紧力小，可以简化夹紧装置的结构和便于操作。,夹紧力的确定,夹紧力的确定,. 夹紧力大小的估算 在确定夹紧力时，可将机床夹具和工件看成为一个整体，将作用在工件上的切削力、夹紧力、重力和惯性力等列出静力平衡方程式，求出理论夹紧力。为使夹紧可靠，应再乘以一安全系数。 一般在粗加工时取k2.53；精加工时可取k1.52。,几种常用的典型夹紧机构,常用的夹紧机构有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构、铰链夹紧机构、定心夹紧机构和多位多件夹紧机构等。 . 斜楔夹紧机构 斜楔夹紧机构是以斜楔的斜面楔入作用来实现对工件的夹紧的。如图4-36所示为几种斜楔夹紧机构示例。 其中如图4-36a）所示为夹

34、具直接采用斜楔夹紧，如图 4-36b）所示为斜楔、滑柱与杠杆组合夹紧机构，如图4-36c）所示为利用斜楔原理的自动夹紧的心轴。,几种常用的典型夹紧机构,几种常用的典型夹紧机构,在实际生产中，因手动操作的简单斜楔夹紧机构操作不方便，故直接应用得很少。但是利用斜楔与其他机构组合起来夹紧工件的机构却用得比较普遍。 如图4-37所示的气动斜楔夹紧机构就是一例。夹紧工件的源动力是压缩空气，通过气缸推杆5推动斜楔4向左移动，在斜楔4斜面的作用下，滚轮3上移并通过其上部的蝶形杠杆推动两个夹紧元件2，对工件实施夹紧。 拆卸工件时反之。,几种常用的典型夹紧机构,几种常用的典型夹紧机构,. 螺旋夹紧机构 螺旋夹紧

35、机构是用螺纹旋入的方法夹紧工件的夹紧机构。由于螺旋夹紧机构结构简单，夹紧可靠，所以在夹具中得到广泛应用。 螺旋机构既可以单独组成夹紧机构（图4-38），也可以与其他机构联合组成夹紧机构（图4-39）。 单螺旋夹紧机构与工件的接触形式有两种，一种如图4-38a）所示，螺钉头部与工件表面直接接触，另一种如图4-38b）所示，螺杆3的头部通过活动压块4与工件接触。,几种常用的典型夹紧机构,几种常用的典型夹紧机构,如图4-39 所示为三种典型的螺旋压板式夹紧机构。根据所附的三个受力分析简图可知，在Fc,x相同的情况下，图4-39c）中产生的夹紧力最大，图4-39a）夹紧力最小，图4-39b）夹紧力介于

36、中间。,几种常用的典型夹紧机构,. 偏心夹紧机构 偏心夹紧机构是通过偏心作用原理或与其他元件组合而夹紧工件的，属斜楔夹紧机构的一种变形。偏心零件有圆偏心和曲线偏心两种，曲线偏心采用阿基米德螺旋线或对数螺旋线作为轮廓曲线，曲线偏心虽有升脚变化均匀等优点，但因制造复杂，应用较少；常用的是圆偏心（偏心轮或偏心轴）。图4-40所示为偏心压板夹紧机构。,几种常用的典型夹紧机构,几种常用的典型夹紧机构,如图4-41）所示，D是圆偏心轮的直径，其转动轴 心O 与外圆中心O 间存在偏心距e。因转动轴心O至圆偏心轮工作表面上各点的距离不相等，当转动手柄时，就相当于一个弧形楔楔入在基圆和工件受压表面之间而产生夹紧

37、作用。转动轴心O 与外圆中心O处于水平位置时的夹紧接触点为P。 若将偏心的弧形楔轮廓假想展开，得到如图4-41b）所示的曲线斜楔。曲线上任意点的斜率为该点的斜楔升角，其值为一变值。随着圆偏心旋转角度的增加，斜楔升角由 点的最小值逐渐增大到P点附件的最大值。因P点附件这段曲线接近于直线，升角的变化较小，此处夹紧比较稳定，所以常取P点左右30作为偏心轮的工作表面。,几种常用的典型夹紧机构,几种常用的典型夹紧机构,圆偏心夹紧机构适用范围： （）由于圆偏心的夹紧力小，自锁性能又不是很好，所以只适用于切削负荷不大，又无很大振动的场合。 （）为满足自锁条件，其夹紧行程也相应受到限制，一般用于夹紧行程较小的

38、情况。 （）一般很少直接用于夹紧工件，大多是与其他夹紧机构联合使用。,几种常用的典型夹紧机构,. 定心夹紧机构 定心夹紧机构是在实现使工件的定位基准与工序基准重合于机床夹具定位元件的对称轴线或对称中心平面（即定心）的同时，又将工件夹紧的机构，如图4-42所示。定心夹紧机构有两种类型。,几种常用的典型夹紧机构,几种常用的典型夹紧机构,（）是利用斜楔、螺旋、偏心、齿轮和齿条等刚性元件，使定位夹紧元件作等速位移来实现定心夹紧。常见的三爪定心卡盘、齿轮式偏心机构等。图4-43所示为螺旋活动 V形块式夹紧机构。,几种常用的典型夹紧机构,图4-44所示为齿轮偏心式定心夹紧机构。该夹具的特点是结构简单，操作

39、方便，通用性好，夹紧力随切削力矩增大而加大。,几种常用的典型夹紧机构,（）利用薄壁弹性元件受力后产生的均匀变形，使工件定位夹紧的机构。图4-45所示为一液性塑料夹具，用于加工连杆小头衬套孔。,几种常用的典型夹紧机构,. 铰链杠杆增力机构 铰链杠杆夹紧机构具有扩力系数大和摩擦损失小等优点，它多用作夹紧装置的中间传动机构，以扩大夹紧力及需要较大夹紧力的场合。 此机构一般安置在夹紧元件和动力源（气缸或液压缸）之间，组成复合式增力机构。 图4-46所示为单作用铰链杠杆夹紧机构。,几种常用的典型夹紧机构,. 多件多位夹紧机构 若需要同时在几个点对工件进行夹紧或需要同时夹紧几个工件，则可采用多点多件联动夹

40、紧机构。 ）多件平行夹紧机构 如图4-47所示。图4-47a）是四根轴在V形块上定位，用螺旋压板机构夹紧多件工件的夹具。,几种常用的典型夹紧机构,）多件顺序夹紧机构 如图4-48所示。 用于铣轴承盖两端面。这种夹紧方式因工件的尺寸误差依次传递，逐个积累，故适用于工件的加工表面和夹紧力方向相平行的场合。,几种常用的典型夹紧机构,）多位夹紧机构 如图4-49所示，可将一套夹紧机构的夹紧力施加在同一工件表面的多处。这种机构借助于浮动夹紧实现多点夹紧。一般多用于多夹紧点相距较远的场合，如箱体零件的夹紧。,几种常用的典型夹紧机构,. 夹紧装置的动力源 夹紧装置的夹紧方式有两种，手动夹紧和机动夹紧。 手动

41、夹紧时的动力源是人力。 在大批量生产中均使用气动、液压、气液联动等动力源的机 动夹紧方式，以代替手动夹紧 。 这样可改善劳动条件和提高 生产率。 其中用得较多的是气 动和液压传动装置。图4-50 为一种气动夹紧的动力装置。,钻床夹具,在各种钻床或组合机床上，用来钻、扩、铰各种孔所采用的装置，称为钻床夹具。这类夹具的特征是装有钻套和安装钻套用的钻模板，习惯上称之为“钻模”。 . 钻床夹具的类型 ）固定式钻床夹具 固定式钻床夹具是指钻模板与夹具体是固定连接的，在加工过程中安装在钻床工作台上的钻床夹具，这类钻模的夹具体上，设有专供夹压用的凸缘或凸边。 如图4-51所示，在阶梯轴工件的大端钻孔，工序图

42、已确定了定位基准，钻模上采用V形块及其端面和限制角度自由度的手动拨销定位，用偏心压板夹紧，夹具体周围留有供夹紧用的凸缘。,钻床夹具,钻床夹具,）回转式钻床夹具 在钻削加工中，回转式钻床夹具使用得较多，它用于加工工件上同一圆周上的平行孔系，或加工分布在同一圆周上的径向孔系。 回转式钻床夹具的基本型式有立轴、卧轴和斜轴三种。 如图4-52所示多工位回转式钻床夹具可加工同一圆周上的轴向平行孔系，该夹具由立式回转工作台与钻床夹具组合而成的一多工位钻床夹具。,钻床夹具,钻床夹具,如图4-53所示为用来加工扇形工件上三个等分径向孔的水平回转式钻床夹具。,钻床夹具,. 钻套 钻套是用来引导钻头、铰刀等孔加工

43、刀具的导向元件。 钻套的功能是确定刀具相对于夹具定位元件间的位置和引导刀具，提高刀具的刚度，防止其在加工中发生偏移。钻套的基本类型有固定式、可换式、快换式和特殊结构钻套等多种。 （）固定式钻套。 如图a）、b）所示，固定式钻套直接以过盈配合压入钻孔模板内。,钻床夹具,（） 可换式钻套。 在大批大量生产中，为了便于更换被磨损了的钻套，可使用图）所示可换式结构的钻套。,钻床夹具,（）快换式钻套。 在工件一次装夹中，如需顺序进行钻、扩、绞或攻螺纹等多种加工，为了便于迅速更换钻套，可使用图4-54d）所示快换式钻套。,钻床夹具,（） 特殊钻套。 特殊钻套是根据具体加工情况自行设计的，以补充标准钻套性能

44、的不足。 如图4-55a）是供钻凹坑内孔用的；图4-55b）是供钻圆弧或斜面上孔用。图4-55c）是加工三个孔距很小的内孔，无法分别采用钻套时所应用的一种特殊钻套。 图4-55d）是用在滑柱式钻模上的一种特殊钻套。,钻床夹具,钻床夹具,. 钻模板 钻模板有固定式、铰链式、悬挂式等结构形式。 图4-56所示为悬挂式钻模板结构。,钻床夹具,. 钻套的高度和排屑间隙 钻套的高度与工件材料、钻孔直径、孔深、刀具刚度、工件表面形状等因素有关。 如图4-57所示，钻套高度尺寸H对孔加工刀具的导向作用和刀具与钻套内孔间的摩擦都有很大的影响。 钻套与工件间的间隙是排屑的空间。 隙值C太大影响孔的加工精度C太小

45、， 切屑难以自由排出，会影响被 加工孔的表面质量。,铣床夹具,铣床夹具是应用较为广泛的一类机床夹具，主要用于加工平面、键槽、缺口、花键、齿轮及成形表面等。 . 单件加工的铣床夹具 图4-58所示为用于铣削槽的铣床夹具。这套铣床夹具的夹紧靠两个分别操作的螺旋压板夹紧机构来完成，所以生产率较低，劳动强度较大，只适用于中小批生产。,铣床夹具,铣床夹具,. 多件加工的铣床夹具 多件加工的直线进给式铣床夹具常用于大批或大量生产中。 图4-59所示是铣削连杆小头两个端面的夹具。此夹具的优点是夹紧可靠，但操作稍为复杂。,铣床夹具,铣床夹具,. 铣床夹具的结构特点 ）对刀元件 对刀元件是专用铣床夹具上确定铣刀

46、相对于夹具定位元件间正确位置的元件。 对刀元件由对刀块和塞尺组成。图4-60所示为加工不同表面使用的对刀元件。图4-60a）为用于铣削平面的对刀；图4-60b）为直角形对刀块，用于对立铣刀、槽铣刀等的对刀；图4-60c）为成形铣刀的对刀。,铣床夹具,铣床夹具,）定位键 定位键是保证铣床夹具对铣床工作台间相对位置的连接元件。 如图4-61所示，定位键2安装在夹具体1底面的纵向槽中，在槽两端各布置一个，并用螺钉4将其紧固在夹具体1上。 将铣床夹具安装在铣床工作台上时，定位键的外露部分嵌入在铣床工作台的T形槽内，使铣床夹具相对于铣床工作台进给方向上有一正确位置。,铣床夹具,设计准备,在决定夹具总体方

47、案之前，应该搜集和掌握下列必要的资料。 （） 生产纲领。 （） 零件图及工序图。 （） 零件工艺规程。 （） 夹具结构及标准。 如图4-62所示是连杆铣槽的工序图，该零件是中批量生产，现要求设计加工该零件上尺寸为 槽口所用的铣床夹具。,定位方案的确定,在考虑定位方案时，应该按工件的精度要求，工序内容，来决定应限制的自由度数目，进而选择好定位基准，并考虑所需的定位元件。 本例中，因此，定位基准选在与槽相对的那个端面比较合适（此面设置三个自由度）。在保证夹角4530方面，工序基准是双孔中心线所在平面，所以定位件采用一圆柱销和一菱形销最为简便。选择大头孔 作为主要定位基准，定位元件选择圆柱销（限制两

48、个自由度）。 而小头孔 作为次要定位基准，定位元件选择菱形销（限制一个自由度），如图4-63所示。,定位方案的确定,夹紧方案的确定,考虑夹紧方案时，应该遵循前面讲过的夹紧原则，运用夹紧的有关的知识，确定夹紧力的方向，施力点的布局，进行夹紧力的估算，设计或选择动力源，并初步考虑夹紧机构的具体结构。 在本例中，可供选择的夹紧部位有两个方案：一是压在大端上，需用两个压板（让开加工位置）；另一是压在杆身上，此时只需用一个压板。前者的缺点是夹紧两次，后者的缺点是夹紧点离加工面较远，而且压在杆身中部可能引起工件变形。考虑到铣削力较大，确定采用第一方案。,对刀装置和夹紧装置的确定,本工序被加工槽的加工精度一般，主要保证槽深和槽中心线通过大孔中心 等要求。夹具中采用标准直角对刀块及塞尺对刀装置来调整铣刀相对于夹具的位置。 其中利用对刀块的垂直对刀面及塞尺调整铣刀，使其宽度方向的对称面通过圆柱销的中心，从而保证零件加工后，两槽中心对称线通过 大孔中心。利用对刀块水平对刀面及塞尺调整铣刀圆周刃口位置，从而保证槽深位置尺寸 的加工要求。对刀块采用销钉定位，螺钉紧固的方式与夹具体连接。具体结构如图4-64所示。,对刀装置和夹紧装置的确定,对刀装置和夹紧装置的确定,铣削加工的特点是铣削力比较大，又是断续切削，加工中易引起振动，