1、铣工技术2022年6月6日星期一铣工技术目目 录录3.1 铣床夹具的组成和作用铣床夹具的组成和作用 3.2 工件在铣床夹具中的定位工件在铣床夹具中的定位 3.3 工件夹紧工件夹紧 3.4 定位与夹紧的关系定位与夹紧的关系3.5 铣床夹具介绍铣床夹具介绍3.6 组合夹具组合夹具2022年6月6日星期一铣工技术理解工件定位基本原理理解工件定位基本原理掌握基本定位体的定位作用掌握基本定位体的定位作用掌握相关的定位知识掌握相关的定位知识掌握夹紧装置的基本要求和夹紧力三要素的确定掌握夹紧装置的基本要求和夹紧力三要素的确定掌握组合夹具的特点及应用掌握组合夹具的特点及应用掌握组合夹具的基本元件掌握组合夹具的
2、基本元件掌握夹具的组成和作用掌握夹具的组成和作用2022年6月6日星期一铣工技术夹具的组成和作用夹具的组成和作用工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位铣床夹具介绍铣床夹具介绍工件夹紧工件夹紧组合夹具简介组合夹具简介2022年6月6日星期一铣工技术夹具的组成和作夹具的组成和作用，工件定位基用，工件定位基本原理，夹紧装本原理，夹紧装置的基本要置的基本要和夹紧力三要素和夹紧力三要素的确定的确定讲授、现场教讲授、现场教学、课件学、课件6学时学时2022年6月6日星期一铣工技术 在铣床上加工工件时，为了在工件上加工出符合工艺规程和在铣床上加工工件时，为了在工件上加工出符合工艺规程和技术要求的表面，工件在加
3、工前需要在铣床上占有一个正确的位技术要求的表面，工件在加工前需要在铣床上占有一个正确的位置，即定位。在加工过程中，工件受到切削力、重力、振动、离置，即定位。在加工过程中，工件受到切削力、重力、振动、离心力、惯性力等作用，所以还需采用一定的机构，让工件在加工心力、惯性力等作用，所以还需采用一定的机构，让工件在加工过程中一直保持在最先确定的位置上，即夹紧。在铣床上使工件过程中一直保持在最先确定的位置上，即夹紧。在铣床上使工件占有正确的加工位置并使其在加工过程中始终保持不变的工艺装占有正确的加工位置并使其在加工过程中始终保持不变的工艺装备称为铣床夹具。备称为铣床夹具。 2022年6月6日星期一铣工技
4、术 铣床夹具通常由定位元件、夹紧装置、安装连接元件、导向元件、对刀铣床夹具通常由定位元件、夹紧装置、安装连接元件、导向元件、对刀元件和夹具体等几部分组成。元件和夹具体等几部分组成。 1.1.定位元件定位元件 定位元件用于确定工件在夹具中的位定位元件用于确定工件在夹具中的位置，使工件因相对于刀具及运动轨迹有一个置，使工件因相对于刀具及运动轨迹有一个正确的位置。定位元件是夹具的主要功能元正确的位置。定位元件是夹具的主要功能元件之一，其定位精度将直接影响工件的加工件之一，其定位精度将直接影响工件的加工精度。精度。 2.2.夹紧装置夹紧装置 夹紧装置用于保持工件在夹具中的既定位置，夹紧装置用于保持工件
5、在夹具中的既定位置，使工件不致在加工时受到切削力、重力、离心力使工件不致在加工时受到切削力、重力、离心力等外力而改变原有的位置。夹紧装置也是夹具的等外力而改变原有的位置。夹紧装置也是夹具的主要功能元件之一，它通常由夹紧元件、增力装主要功能元件之一，它通常由夹紧元件、增力装置和动力源等部分组成。如图置和动力源等部分组成。如图3-13-1所示，螺母螺所示，螺母螺杆副是夹紧元件，同时也是增力装置及快卸垫圈、杆副是夹紧元件，同时也是增力装置及快卸垫圈、定位销上构成了夹紧装置。此钻模夹具中动力源定位销上构成了夹紧装置。此钻模夹具中动力源为手动夹紧。为手动夹紧。图图3-1 铣床上钻模的组成铣床上钻模的组成
6、2022年6月6日星期一铣工技术 3.3.安装连接元件安装连接元件 安装连接元件用于确定夹具在铣床上的位置，以保证工件与铣安装连接元件用于确定夹具在铣床上的位置，以保证工件与铣床之间的正确加工位置。床之间的正确加工位置。 4.4.导向元件和对刀元件导向元件和对刀元件 1 1）导向元件）导向元件 是用于确定刀具位置并引导是用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件。在图刀具进行加工的元件。在图3-13-1中，中，钻套就是引导钻头用的导向元件。钻套就是引导钻头用的导向元件。 2 2）对刀元件）对刀元件 是用于确定刀具在加工前处是用于确定刀具在加工前处于正确位置的元件，如对刀块于正确位置的元件，如对刀
7、块 5.5.夹具体夹具体 是夹具的基础部件，用来连接夹是夹具的基础部件，用来连接夹具上各个元件或装置，使之成具上各个元件或装置，使之成为一个整体。为一个整体。图图3-1 铣床上钻模的组成铣床上钻模的组成2022年6月6日星期一铣工技术 1. 1.保证加工质量保证加工质量 铣床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加铣床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面与定位面之间，以及被加工表面相互之间的位置精度。使用夹具后工面与定位面之间，以及被加工表面相互之间的位置精度。使用夹具后，这种精度主要靠夹具和铣床来保证，不再依赖于工人的技术水平。，这种精度主要靠夹具和铣床来
8、保证，不再依赖于工人的技术水平。 2.2.提高劳动生产率，降低成本提高劳动生产率，降低成本 生产率的高低可以用单位时间内生产出工件数量的多少来衡量。采生产率的高低可以用单位时间内生产出工件数量的多少来衡量。采用夹具安装工件，不仅省去划线找正等辅助时间，简化了工件的安装，用夹具安装工件，不仅省去划线找正等辅助时间，简化了工件的安装，而且当采用快速夹紧装置时，还可以进一步加快夹紧速度，所以提高了而且当采用快速夹紧装置时，还可以进一步加快夹紧速度，所以提高了劳动生产率。劳动生产率的提高、产品质量的稳定和对操作工人技术要劳动生产率。劳动生产率的提高、产品质量的稳定和对操作工人技术要求的降低，均有利于降
9、低加工成本。求的降低，均有利于降低加工成本。2022年6月6日星期一铣工技术 3.3.扩大铣床工艺范围扩大铣床工艺范围 在单件小批量生产的情况下，工件的种类、规格多，在单件小批量生产的情况下，工件的种类、规格多，而铣床的数量品种有限，为解决这种矛盾，可设计专用夹而铣床的数量品种有限，为解决这种矛盾，可设计专用夹具，使铣床一机多用。具，使铣床一机多用。 4.4.改善工人劳动条件，保障生产安全改善工人劳动条件，保障生产安全 夹具中可采用扩力机构来减小操作的原始力，还可以夹具中可采用扩力机构来减小操作的原始力，还可以采用各种机动夹紧装置，减轻劳动强度。由于专用夹具是采用各种机动夹紧装置，减轻劳动强度
10、。由于专用夹具是针对具体工件的具体加工要求而专门设计的，可以保证工针对具体工件的具体加工要求而专门设计的，可以保证工件的定位精度，其再与夹紧装置相配合，便可以充分保证件的定位精度，其再与夹紧装置相配合，便可以充分保证生产安全。生产安全。2022年6月6日星期一铣工技术 尚未定位的工件在空间的位置是任意的且不确定的。工件位尚未定位的工件在空间的位置是任意的且不确定的。工件位置的这种不确定性可用三维直角坐标系加以描述。如图置的这种不确定性可用三维直角坐标系加以描述。如图3-23-2所示，所示，工件在直角坐标系中，可以沿着工件在直角坐标系中，可以沿着x x轴、轴、y y轴、轴、z z轴的方向，分别处
11、于轴的方向，分别处于各轴线上任意的位置，一般称为沿各轴线上任意的位置，一般称为沿x x轴移动、沿轴移动、沿y y轴移动、沿轴移动、沿z z轴移轴移动，用动，用 来表示；同时，也可以分别绕着每一坐标轴线的来表示；同时，也可以分别绕着每一坐标轴线的角度方位转动，用角度方位转动，用 来表示。完全确定一个物体在空间位来表示。完全确定一个物体在空间位置所需要的独立坐标的数目，叫做这个物体的自由度。因此，工置所需要的独立坐标的数目，叫做这个物体的自由度。因此，工件的自由度共有六个。件的自由度共有六个。 zyx、zyx、2022年6月6日星期一铣工技术 定位的任务就是要设法限制工件的自由度。若工定位的任务就
12、是要设法限制工件的自由度。若工件的某一自由度被限制，工件在这个方向或方位上的件的某一自由度被限制，工件在这个方向或方位上的位置就被确定了；若工件的六个自由度均被限制，工位置就被确定了；若工件的六个自由度均被限制，工件在空间中就将占有唯一确定的固定位置。在夹具中件在空间中就将占有唯一确定的固定位置。在夹具中，用分布适当的、与工件接触的六个支承点来限制工，用分布适当的、与工件接触的六个支承点来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。件六个自由度的原理，称为六点定位原理。2022年6月6日星期一铣工技术 图图3-2 工件的自由度工件的自由度2022年6月6日星期一铣工技术1.1.工件以平面定位工
13、件以平面定位 定位元件主要有支承钉、支承板、可调支承和辅助支承四种。定位元件主要有支承钉、支承板、可调支承和辅助支承四种。1 1）支承钉）支承钉 2022年6月6日星期一铣工技术例：如图例：如图3-4所示，三点确定一个平面，工件在所示，三点确定一个平面，工件在XY平面上定位，平面上定位，支承钉支承钉1、2、3限制了工件的三个限制了工件的三个自由度分别是自由度分别是 ；在在XZ平面上定位，支承钉平面上定位，支承钉4和和5限限制了工件的两个自由度分别是制了工件的两个自由度分别是 ；在在YZ平面上定位，支承钉平面上定位，支承钉6限制限制了工件一个自由度是了工件一个自由度是 。 图图3-4 箱体类工件
14、的六点定位箱体类工件的六点定位zyx、yz、x2022年6月6日星期一铣工技术2）支承板）支承板 支承板适用于精加工过的平面定位，如图支承板适用于精加工过的平面定位，如图3-5所示。所示。 A型支承板沉头螺钉型支承板沉头螺钉凹坑处积屑不易清除，会凹坑处积屑不易清除，会影响定位，所以仅适用于影响定位，所以仅适用于侧平面的定位。侧平面的定位。 B型支承板由于有斜型支承板由于有斜槽，易清除切屑，且支承槽，易清除切屑，且支承板与工件接触较少，定位板与工件接触较少，定位较准确，因此可用于已加较准确，因此可用于已加工水平面的定位。工水平面的定位。图图3-5 支承板支承板2022年6月6日星期一铣工技术3
15、3）可调支承）可调支承 可调支承的顶端位置能在一定范围可调支承的顶端位置能在一定范围内调整，调整后用螺母旋紧，多用内调整，调整后用螺母旋紧，多用于毛坯表面的定位，如图于毛坯表面的定位，如图3-63-6所示。所示。可调支承分为圆头式、尖头式和摆可调支承分为圆头式、尖头式和摆动式。动式。4 4）辅助支承）辅助支承 如图如图3-73-7所示，当工件由于结构上所示，当工件由于结构上的特点使定位不稳定或工件局部的特点使定位不稳定或工件局部刚度地易变形时，可在工件的刚度地易变形时，可在工件的适当部位设置辅助支承，但它并适当部位设置辅助支承，但它并不能限制自由度。不能限制自由度。 图图3-6 3-6 可调支
16、承可调支承图图3-7 辅助支承辅助支承2022年6月6日星期一铣工技术 2. 2.工件以外圆定位工件以外圆定位 工件以外圆定位时，最常见的定位元件有工件以外圆定位时，最常见的定位元件有V V形架、半圆弧定位等装形架、半圆弧定位等装置。置。 1 1）V V形架形架 工件在工件在V V形架上的定位情况要视形架上的定位情况要视V V形架的长短具体分析。形架的长短具体分析。短短V形架限制两个自由度，分别是形架限制两个自由度，分别是:图图3-9 半圆形工件的定位半圆形工件的定位长长V形架限制四个自由度，分别是形架限制四个自由度，分别是:zxzx、yx、 图图3-8 回转体在回转体在V形架上的定位形架上的
17、定位 图图3-8 回转体在回转体在V形架上的定位形架上的定位 2022年6月6日星期一铣工技术 2 2）半圆弧定位装置）半圆弧定位装置 其下半圆弧固定在夹具体上，起其下半圆弧固定在夹具体上，起定位作用，上半圆弧是活动的，起夹定位作用，上半圆弧是活动的，起夹紧作用。由于工件在半圆弧上定位时紧作用。由于工件在半圆弧上定位时与夹具的接触面较大，表面不易夹毛与夹具的接触面较大，表面不易夹毛，因此适用于外圆已精加工过的工件，因此适用于外圆已精加工过的工件。为了保证定心精度，半圆弧的下部。为了保证定心精度，半圆弧的下部应适当挖空。应适当挖空。图图3-10 工件在半圆弧上定位工件在半圆弧上定位 2022年6
18、月6日星期一铣工技术 3.3.工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔定位 工件以圆柱孔为定位基面时，常用圆柱体和圆锥体作为定位元件。工件以圆柱孔为定位基面时，常用圆柱体和圆锥体作为定位元件。 1 1）圆柱销）圆柱销 从长度上看，圆柱销（又称为定位销）可分为短圆柱销和长圆柱销从长度上看，圆柱销（又称为定位销）可分为短圆柱销和长圆柱销两种。短圆柱销可限制两个自由度，而长圆柱销可限制四个自由度。从结两种。短圆柱销可限制两个自由度，而长圆柱销可限制四个自由度。从结构上看，圆柱销一般可分为固定式和可换式两种。如图构上看，圆柱销一般可分为固定式和可换式两种。如图3-113-11所示为固定所示为固定式圆柱销的几种典型
19、结构，固定式圆柱销是直接用过盈配合装在夹具体上式圆柱销的几种典型结构，固定式圆柱销是直接用过盈配合装在夹具体上使用的。使用的。 图图3-11 固定式圆柱销固定式圆柱销2022年6月6日星期一铣工技术 2 2）圆柱心轴）圆柱心轴 圆柱心轴是以外圆柱面为定心，圆柱心轴是以外圆柱面为定心，以端面压紧来装夹工件的。如图以端面压紧来装夹工件的。如图3-123-12所示，圆柱心轴和工件孔一般采用间所示，圆柱心轴和工件孔一般采用间隙配合，所以工件能很方便地套在心隙配合，所以工件能很方便地套在心轴上。但是，由于配合间隙太大，一轴上。但是，由于配合间隙太大，一般只能保证同轴度般只能保证同轴度0.02 mm0.0
20、2 mm左右。左右。图图3-12 工件以圆柱心轴上定位工件以圆柱心轴上定位2022年6月6日星期一铣工技术3 3）圆锥销）圆锥销 圆锥销一般只能限制三个自由度。如圆锥销一般只能限制三个自由度。如图图3-133-13所示为工件以圆锥销定位的示所示为工件以圆锥销定位的示意图，图（意图，图（a a）用于粗定位基面，图）用于粗定位基面，图（b b）用于精定位基面。工件在单个）用于精定位基面。工件在单个圆锥销上容易倾斜，为此，圆锥销一圆锥销上容易倾斜，为此，圆锥销一般与其他定位元件组合使用。般与其他定位元件组合使用。4 4）圆锥心轴）圆锥心轴 当工件带有圆锥孔时，一般可用与当工件带有圆锥孔时，一般可用与
21、工件孔锥度相同的圆锥心轴定位，工件孔锥度相同的圆锥心轴定位，当圆锥半角小于自锁角时，为了便当圆锥半角小于自锁角时，为了便于工件拆卸，可在圆锥心轴大端配于工件拆卸，可在圆锥心轴大端配上一个可旋出工件的螺母，如图上一个可旋出工件的螺母，如图3-3-1414所示。所示。 图图3-13 3-13 工件以圆锥销定位工件以圆锥销定位 图图3-14 3-14 工件以圆锥心轴定工件以圆锥心轴定位位2022年6月6日星期一铣工技术 1. 1.完全定位完全定位 加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位称为完全定位。但加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位称为完全定位。但生产中并不是任何工序都需要采用完全定位
22、的，限制自由度的数目和种生产中并不是任何工序都需要采用完全定位的，限制自由度的数目和种类应由工件的加工要求决定。在图类应由工件的加工要求决定。在图3-43-4中，箱体类工件的六点定位都是中，箱体类工件的六点定位都是完全定位。完全定位时，整批工件相对于加工铣床及刀具有一个统一的完全定位。完全定位时，整批工件相对于加工铣床及刀具有一个统一的完全确定的唯一位置。一般情况下，当工件的工序内容在这三个坐标轴完全确定的唯一位置。一般情况下，当工件的工序内容在这三个坐标轴方向上均有尺寸或形位精度要求时，需要在加工工位上对工件施行完全方向上均有尺寸或形位精度要求时，需要在加工工位上对工件施行完全定位。定位。
23、2.2.不完全定位不完全定位 工件定位时，并非所有情况下都必须完全定位。在满足加工要求的工件定位时，并非所有情况下都必须完全定位。在满足加工要求的前提下，少于六个支承点的定位，称为不完全定位或部分定位。例如，前提下，少于六个支承点的定位，称为不完全定位或部分定位。例如，在长轴上铣一个键槽，加工要求除了键槽本身的宽度、深度和长度外，在长轴上铣一个键槽，加工要求除了键槽本身的宽度、深度和长度外，还需保证槽距轴端的尺寸及槽对外圆轴线的对称度。此时，绕工件轴线还需保证槽距轴端的尺寸及槽对外圆轴线的对称度。此时，绕工件轴线转动的自由度就不必限制，而只要限制五个自由度就可以了。这就是工转动的自由度就不必限
24、制，而只要限制五个自由度就可以了。这就是工件的不完全定位。件的不完全定位。3.2.33.2.3工件定位的几种现象工件定位的几种现象2022年6月6日星期一铣工技术图图 3-15 欠定位欠定位3.3.欠定位欠定位 按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。在按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。在生产中，欠定位是不允许出现的，因为欠定位保证不了加工要求。生产中，欠定位是不允许出现的，因为欠定位保证不了加工要求。如图如图3-15所示铣削零件上的通槽，应该限制所示铣削零件上的通槽，应该限制 这三个自由度，这三个自由度，以保证槽底与以保证槽底与A面的平行度及尺寸面的平行
25、度及尺寸 mm两项加工要求；应该限两项加工要求；应该限制制 两个自由度以保证槽侧面与两个自由度以保证槽侧面与B面的平行度及尺寸面的平行度及尺寸300.10 mm两项加工要求；而两项加工要求；而 自由度不影响通槽加工，可以不被限制。如自由度不影响通槽加工，可以不被限制。如果果 没有被限制，那么没有被限制，那么 mm就无法保证；如果就无法保证；如果 没有被限没有被限制，槽底与制，槽底与A面的平行度就不能保证。面的平行度就不能保证。zyx、020. 060 xz、yz020. 060yx或2022年6月6日星期一铣工技术 4. 4.重复定位重复定位 工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定
26、位称为重复定位或工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为重复定位或过定位。它会造成定位干涉、定位不稳或增大误差，使工件或定位元件受力产生过定位。它会造成定位干涉、定位不稳或增大误差，使工件或定位元件受力产生变形，甚至出现部分工件装不进夹具的局面，因此应该尽量避免。但在精密加工变形，甚至出现部分工件装不进夹具的局面，因此应该尽量避免。但在精密加工和装配中，重复定位有时也是有必要的。和装配中，重复定位有时也是有必要的。 如图如图3-16（a）所示为加工连杆小头孔的定）所示为加工连杆小头孔的定位方式。一个端面与支承板位方式。一个端面与支承板3接触，限制了接触，限制了 这三个自由度；大
27、头孔内设一个短圆柱销这三个自由度；大头孔内设一个短圆柱销1，限制，限制了了 两个自由度；杆身靠在挡销两个自由度；杆身靠在挡销2上，限制上，限制自由度。若将孔中的短圆柱销改成长圆销，而且自由度。若将孔中的短圆柱销改成长圆销，而且配合间隙较小，则长圆柱销实际上可限制连杆的配合间隙较小，则长圆柱销实际上可限制连杆的 这四个自由度。此时，孔中心线的方向这四个自由度。此时，孔中心线的方向由长圆柱销决定，而不由支承板的平面决定。由长圆柱销决定，而不由支承板的平面决定。 图图3-16 连杆的定位分析连杆的定位分析1短圆柱销；短圆柱销；2挡销；挡销；3支承板支承板zyx、yx、zyxyx、2022年6月6日星
28、期一铣工技术 工件在加工前除了定位外，还需要夹紧，夹紧是工件装夹过程中工件在加工前除了定位外，还需要夹紧，夹紧是工件装夹过程中的一个重要组成部分。它必须在工件定位后利用一种机构产生的夹紧的一个重要组成部分。它必须在工件定位后利用一种机构产生的夹紧力把工件压紧在定位元件上，让工件保持原有的准确确定位置，不会力把工件压紧在定位元件上，让工件保持原有的准确确定位置，不会因为切削力、工件重力、离心力或惯性力等作用而产生变化和振动，因为切削力、工件重力、离心力或惯性力等作用而产生变化和振动，从而确保加工精度和安全操作。能够产生夹紧力的这种机构就称为夹从而确保加工精度和安全操作。能够产生夹紧力的这种机构就
29、称为夹紧装置。紧装置。2022年6月6日星期一铣工技术1 1夹紧装置结构夹紧装置结构性要好，其结性要好，其结构应简单、紧构应简单、紧凑，便于制造凑，便于制造和维修。和维修。2 2夹紧过程一定夹紧过程一定要可靠，保证要可靠，保证工件定位所占工件定位所占据的正确位置据的正确位置不变。不变。3 3夹紧力的大小夹紧力的大小应适当，由此应适当，由此保证工件在加保证工件在加工过程中的位工过程中的位置稳定、振动置稳定、振动小，使工件不小，使工件不产生过大的夹产生过大的夹紧变形。紧变形。4 4操作方便、快捷、操作方便、快捷、省力、安全。省力、安全。 在保证工件的定位精度和加工质量的前提下，应该尽可能使在保证工
30、件的定位精度和加工质量的前提下，应该尽可能使夹紧装置具备以下基本要求：夹紧装置具备以下基本要求：2022年6月6日星期一铣工技术 力的三要素是力的大小、方向和作用点，在确定夹紧装置后，力的三要素是力的大小、方向和作用点，在确定夹紧装置后，正确选择夹紧力的三要素成为首先要解决的问题。正确选择夹紧力的三要素成为首先要解决的问题。 1. 1.夹紧力方向的合理确定夹紧力方向的合理确定 1 1）应指向主要定位基准面）应指向主要定位基准面 如图如图3-173-17（a a）所示，被加工孔的轴线与）所示，被加工孔的轴线与A A面有面有垂直度要求，所以在加工这个工件时要以垂直度要求，所以在加工这个工件时要以A
31、 A面为主面为主要定位基准面，夹紧力要定位基准面，夹紧力F Fi i的方向应指向的方向应指向A A面。如图面。如图3-3-17 17 （b b）所示，若夹紧力）所示，若夹紧力F Fi i的方向改指向的方向改指向B B面，则工面，则工件侧面件侧面A A与底面与底面B B的夹角误差就会影响工件夹紧时的的夹角误差就会影响工件夹紧时的定位位置，从而无法保证孔与定位位置，从而无法保证孔与A A面的垂直度要求。面的垂直度要求。 2 2）应与切削力或重力的方向一致）应与切削力或重力的方向一致 夹紧力的方向应和切削力或重力的方向一致，夹紧力的方向应和切削力或重力的方向一致，这样，切削力和重力可以承担部分夹紧力
32、作用，这这样，切削力和重力可以承担部分夹紧力作用，这时所需的夹紧力最小，对夹紧机构的要求也最低。时所需的夹紧力最小，对夹紧机构的要求也最低。 图图3-17 夹紧力的方向示意图夹紧力的方向示意图2022年6月6日星期一铣工技术 2. 2.夹紧力作用点的合理确定夹紧力作用点的合理确定 夹紧力的作用点应尽量落在定位元件夹紧力的作用点应尽量落在定位元件的支承范围内并靠近支承元件的几何中心。的支承范围内并靠近支承元件的几何中心。如图如图3-183-18所示，如果夹紧力的作用点在支所示，如果夹紧力的作用点在支承件的几何中心以外，则会导致工件的倾承件的几何中心以外，则会导致工件的倾斜和移动，从而无法保证工件
33、的定位。图斜和移动，从而无法保证工件的定位。图3-183-18中所示为正确的夹紧力作用点位置。中所示为正确的夹紧力作用点位置。 夹紧力的作用点要靠近工件加工表面，从夹紧力的作用点要靠近工件加工表面，从而提高工件加工部位的刚度，提高抗振性。如而提高工件加工部位的刚度，提高抗振性。如图图3-193-19所示拨叉装夹时，主要夹紧力所示拨叉装夹时，主要夹紧力F F1 1垂直作垂直作用定位基面，辅助支承点设在靠近加工面处，用定位基面，辅助支承点设在靠近加工面处，再施加适当的辅助夹紧力再施加适当的辅助夹紧力F F2 2，从而提高工件的，从而提高工件的安装刚度。安装刚度。图图3-18 夹紧力的作用点示意图夹
34、紧力的作用点示意图1 夹具；夹具；2 工件工件图图3-19 夹紧力的作用点靠近加工表面夹紧力的作用点靠近加工表面2022年6月6日星期一铣工技术 3.3.夹紧力大小的合理确定夹紧力大小的合理确定 夹紧力的大小对工件安装的可靠性、工件和夹具的变形、夹紧机构的复夹紧力的大小对工件安装的可靠性、工件和夹具的变形、夹紧机构的复杂程度等有很大关系。如果夹紧力太小，工件的位置得不到稳固，在加工过杂程度等有很大关系。如果夹紧力太小，工件的位置得不到稳固，在加工过程中工件会产生振动或移动；如果夹紧力过大，则会引起工件和夹具变形，程中工件会产生振动或移动；如果夹紧力过大，则会引起工件和夹具变形，还可能损伤工件表
35、面，影响加工质量。夹紧力的大小关系到夹紧机构主要元还可能损伤工件表面，影响加工质量。夹紧力的大小关系到夹紧机构主要元件的规格尺寸，并影响到夹紧传动装置的结构尺寸和整个夹具件的规格尺寸，并影响到夹紧传动装置的结构尺寸和整个夹具 的外形轮廓尺的外形轮廓尺寸的大小。寸的大小。 实际生产中可以采用类比法或计算法得到合理的夹紧力。根据工件具体实际生产中可以采用类比法或计算法得到合理的夹紧力。根据工件具体加工要求，参照现有生产中类似切削条件的夹紧装置的情况确定夹紧力的方加工要求，参照现有生产中类似切削条件的夹紧装置的情况确定夹紧力的方法称为类比法。计算法的计算公式为法称为类比法。计算法的计算公式为 （3-
36、1） 式中，式中，F Fi i为实际所需夹紧力；为实际所需夹紧力；F F为一定条件下，按静力平衡计算出的夹紧力；为一定条件下，按静力平衡计算出的夹紧力；k k为安全系数，考虑切削力的变化和工艺系统变形等因素，一般取为安全系数，考虑切削力的变化和工艺系统变形等因素，一般取k=1.5k=1.53 3。 kFFi 2022年6月6日星期一铣工技术 铣床夹具中使用最普遍的机械夹紧机构是利用机械摩擦的原理来实现夹铣床夹具中使用最普遍的机械夹紧机构是利用机械摩擦的原理来实现夹紧工件的。紧工件的。 1.1.斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构 斜楔夹紧机构是夹紧机构中的最基本形式。斜楔夹紧机构是夹紧机构中的最基本形式。
37、 如图（如图（a a）所示为在工件上钻四）所示为在工件上钻四个均布孔的钻模。工件装入夹具中个均布孔的钻模。工件装入夹具中后，用锤子击打斜楔的大头，楔紧后，用锤子击打斜楔的大头，楔紧的斜面使工件夹紧，保证工件不会的斜面使工件夹紧，保证工件不会因切削力的作用和振动而退出。这因切削力的作用和振动而退出。这种夹紧机构结构简单，增力比大，种夹紧机构结构简单，增力比大，自锁性能好，但操作费力，所以实自锁性能好，但操作费力，所以实际生产中应用不多，多数情况下是际生产中应用不多，多数情况下是将斜楔与其他机构联合起来使用。将斜楔与其他机构联合起来使用。 如图（如图（b b）所示为圆柱形工件用两个）所示为圆柱形工
38、件用两个短短V V形块及支承钉定位，工件夹紧则形块及支承钉定位，工件夹紧则是由活塞带动斜楔发通过滚子拉动是由活塞带动斜楔发通过滚子拉动滑柱经压板实现的。滑柱经压板实现的。图图 3-20 3-20 斜械夹紧机构斜械夹紧机构2022年6月6日星期一铣工技术 2.2.螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构 采用螺旋直接夹紧或采用螺旋与其他元件组合实现夹紧的采用螺旋直接夹紧或采用螺旋与其他元件组合实现夹紧的机构称为螺旋夹紧机构。螺旋夹紧具有结构简单紧凑、通用性机构称为螺旋夹紧机构。螺旋夹紧具有结构简单紧凑、通用性和自锁性好，增力比大，夹紧力和夹紧行程大等特点，所以在和自锁性好，增力比大，夹紧力和夹紧行程大等特点，所
39、以在手动夹紧装置中应用广泛。但由于夹紧、松开动作慢，在高效手动夹紧装置中应用广泛。但由于夹紧、松开动作慢，在高效夹具中应用较少。螺旋夹紧机构包括单螺旋夹紧机构和螺旋压夹具中应用较少。螺旋夹紧机构包括单螺旋夹紧机构和螺旋压板夹紧机构两种。板夹紧机构两种。2022年6月6日星期一铣工技术 1 1）单螺旋夹紧机构）单螺旋夹紧机构 单螺旋夹紧有螺钉夹紧和螺母夹紧两种基本形式，如图单螺旋夹紧有螺钉夹紧和螺母夹紧两种基本形式，如图3-213-21所示。其所示。其螺栓头部直接对工件表面施加夹紧力，损坏工件表面，产生夹紧变形；螺螺栓头部直接对工件表面施加夹紧力，损坏工件表面，产生夹紧变形；螺栓转动时，容易损伤
40、工件表面或带动工件转动。为了解决这些问题，在螺栓转动时，容易损伤工件表面或带动工件转动。为了解决这些问题，在螺栓头部套上一个摆动压块，来保证螺钉（螺母）与工件表面的良好接触，栓头部套上一个摆动压块，来保证螺钉（螺母）与工件表面的良好接触，避免造成压痕，如图避免造成压痕，如图3-223-22所示。摆动压块的结构已经标准化，可根据夹紧所示。摆动压块的结构已经标准化，可根据夹紧表面来选择。表面来选择。a）螺钉夹紧）螺钉夹紧 （b）螺母夹紧）螺母夹紧 （a）螺钉夹紧机构）螺钉夹紧机构 （b）常用压块）常用压块 图图3-21 螺钉与螺母夹紧螺钉与螺母夹紧 图图3-22 装有摆动压块的螺钉夹紧装有摆动压块
41、的螺钉夹紧2022年6月6日星期一铣工技术 为克服螺旋夹紧动作慢的缺点，提高夹紧效率，可采用各种快速夹紧措施。为克服螺旋夹紧动作慢的缺点，提高夹紧效率，可采用各种快速夹紧措施。如图如图3-233-23（a a）所示，使用开口垫圈。如图）所示，使用开口垫圈。如图3-233-23（b b）所示）所示A A型，采用快卸螺母。型，采用快卸螺母。如图如图3-233-23（b b）所示）所示B B型，夹紧轴型，夹紧轴1 1上的直槽连着螺旋槽，先推动手柄上的直槽连着螺旋槽，先推动手柄2 2，使摆动，使摆动压块迅速靠近工件，继而转动手柄，夹紧工件并自锁。如图压块迅速靠近工件，继而转动手柄，夹紧工件并自锁。如图
42、3-233-23（d d）所示，手）所示，手柄柄2 2推动螺杆沿直槽方向快速接近工件推动螺杆沿直槽方向快速接近工件4 4，然后使手柄，然后使手柄3 3位于图示位置，再转动手位于图示位置，再转动手柄柄2 2带动螺母带动螺母5 5旋转。因手柄旋转。因手柄3 3的限制，螺母不能右移，致使螺杆带着摆动压块的限制，螺母不能右移，致使螺杆带着摆动压块6 6向左移动，从而夹紧工件。反转手柄向左移动，从而夹紧工件。反转手柄2 2，稍微松开后，即可推开手柄，稍微松开后，即可推开手柄3 3，为手柄，为手柄2 2的快速右移让出了空间。的快速右移让出了空间。图图3-23 快速螺旋夹紧机构快速螺旋夹紧机构1夹紧轴；夹紧
43、轴；2、3手柄；手柄；4工件；工件；5螺母；螺母；6摆动压块摆动压块2022年6月6日星期一铣工技术 2 2）螺旋压板夹紧机构）螺旋压板夹紧机构 如图如图3-243-24（a a）、（）、（b b）所示为移动式螺旋压板，压板上开有长圆孔，以便）所示为移动式螺旋压板，压板上开有长圆孔，以便松开工件时压板可以后撤，便于装卸工件。图（松开工件时压板可以后撤，便于装卸工件。图（a a）所示为减力的螺旋压板，）所示为减力的螺旋压板，夹紧力夹紧力F Fw w小于作用力小于作用力F FQ Q，主要用于夹紧行程较大的场合；图（，主要用于夹紧行程较大的场合；图（b b）所示机构可通）所示机构可通过调整压板的杠杆
44、比过调整压板的杠杆比l l/ /L L，实现增力或增大夹紧行程的作用；图（，实现增力或增大夹紧行程的作用；图（c c）是铰链压）是铰链压板机构，主要用于增大夹紧力的场合；图（板机构，主要用于增大夹紧力的场合；图（d d）是回转压板，它并不起增力或）是回转压板，它并不起增力或扩大夹紧行程的作用，但压板可绕一端支点轴旋转，便于装卸工件。扩大夹紧行程的作用，但压板可绕一端支点轴旋转，便于装卸工件。 图图3-24 螺旋压板组合夹具螺旋压板组合夹具2022年6月6日星期一铣工技术 3.3.偏心夹紧机构偏心夹紧机构 用偏心件直接或间接夹紧用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧工件的机构，称为偏心夹
45、紧机构。常用的偏心件有圆偏机构。常用的偏心件有圆偏心轮、偏心轴和偏心叉如图心轮、偏心轴和偏心叉如图3-253-25所示。所示。 偏心夹紧机构操作方便，偏心夹紧机构操作方便，夹紧迅速，缺点是夹紧力和夹紧迅速，缺点是夹紧力和夹紧行程都小。一般用于切夹紧行程都小。一般用于切削力不大、振动小、没有离削力不大、振动小、没有离心力影响的加工中。心力影响的加工中。（a）圆偏心轮（）圆偏心轮（b）凸轮偏心轮（）凸轮偏心轮（c）偏心轴（）偏心轴（d）偏心叉）偏心叉图图3-25 偏心夹紧机构偏心夹紧机构2022年6月6日星期一铣工技术4.4.铰链夹紧机构铰链夹紧机构 铰链夹紧机构是一种铰链和杠杆组铰链夹紧机构是一
46、种铰链和杠杆组合的夹紧机构。如图合的夹紧机构。如图3-263-26所示为铰链夹所示为铰链夹紧机构的五种基本类型。紧机构的五种基本类型。图（图（a a）所示为单臂单作用铰链夹紧机构；）所示为单臂单作用铰链夹紧机构；图（图（b b）所示为双臂单作用铰链夹紧机构；）所示为双臂单作用铰链夹紧机构；图（图（c c）所示为双臂双作用铰链夹紧机构；）所示为双臂双作用铰链夹紧机构；图（图（d d）所示为双臂单作用带移动柱塞的）所示为双臂单作用带移动柱塞的 铰链夹紧机构；铰链夹紧机构；图（图（e e）所示为双臂双作用带移动柱塞的）所示为双臂双作用带移动柱塞的 铰链夹紧机构。铰链夹紧机构。铰链夹紧机构的主要特点是
47、结构简单，铰链夹紧机构的主要特点是结构简单，摩擦损失小，增力比大，但自锁性差。摩擦损失小，增力比大，但自锁性差。它常在气动夹具中作为增力机构，以弥补它常在气动夹具中作为增力机构，以弥补汽缸原动力的不足。汽缸原动力的不足。图图3-26 铰链夹紧机构铰链夹紧机构2022年6月6日星期一铣工技术 定位与夹紧在机械加工中缺一不可，两者的任务是不同的，定位与夹紧在机械加工中缺一不可，两者的任务是不同的，不能互相取代。如果单一地认为工件被夹紧后，就限制了它全部不能互相取代。如果单一地认为工件被夹紧后，就限制了它全部的自由度，工件的位置也就不能动了，那么这种理解是错误的。的自由度，工件的位置也就不能动了，那
48、么这种理解是错误的。如图如图3-273-27所示为定位与夹紧的关系示意图。工件在支承平面和两所示为定位与夹紧的关系示意图。工件在支承平面和两个长圆柱销上定位，工件放在实线和虚线位置都可以夹紧，但是个长圆柱销上定位，工件放在实线和虚线位置都可以夹紧，但是工件在方向的位置不能确定，钻出的孔的位置也不确定（出现尺工件在方向的位置不能确定，钻出的孔的位置也不确定（出现尺寸寸A A1 1和和A A2 2）。只有在方向设置一个挡销时，才能保证钻出的孔在。只有在方向设置一个挡销时，才能保证钻出的孔在方向获得确定的位置。另一方面，如果认为工件在挡销的反方向方向获得确定的位置。另一方面，如果认为工件在挡销的反方
49、向仍然有移动的可能性，因此位置不确定，这种理解也是错误的。仍然有移动的可能性，因此位置不确定，这种理解也是错误的。定位时，必须使工件的定位基准紧贴在夹具的定位元件上，否则定位时，必须使工件的定位基准紧贴在夹具的定位元件上，否则就不能称其为定位，而夹紧则使工件不离开定位元件。就不能称其为定位，而夹紧则使工件不离开定位元件。3.4 3.4 定位与夹紧的关系定位与夹紧的关系2022年6月6日星期一铣工技术图图3-27 定位与夹紧的关系定位与夹紧的关系 2022年6月6日星期一铣工技术 由于铣削加工的切削用量及切削力较大，又是多刃断续切削，加工由于铣削加工的切削用量及切削力较大，又是多刃断续切削，加工
50、时易产生振动，因此铣床夹具具有以下特点：时易产生振动，因此铣床夹具具有以下特点： （1 1）铣床夹具要有足够的夹紧力，并且具有反行程自锁功能和较高）铣床夹具要有足够的夹紧力，并且具有反行程自锁功能和较高的抗振性。的抗振性。 （2 2）铣床夹具要有足够的强度和刚度，对于重型铣床夹具，夹具体）铣床夹具要有足够的强度和刚度，对于重型铣床夹具，夹具体两端要有吊装孔或吊环等以便搬运。两端要有吊装孔或吊环等以便搬运。 （3 3）铣床夹具的安装要准确可靠，即安装及加工时要正确使用定向）铣床夹具的安装要准确可靠，即安装及加工时要正确使用定向键、对刀装置等。键、对刀装置等。2022年6月6日星期一铣工技术 铣削
