1、项目项目5机床夹具设计机床夹具设计 任务任务5.1机床夹具的基本概念机床夹具的基本概念 任务任务5.2机床夹具的定位原理机床夹具的定位原理 任务任务5.3定位的方法及定位元件的设计定位的方法及定位元件的设计 任务任务5.4工件在夹具中加工精度分析工件在夹具中加工精度分析 任务任务5.5夹紧装置及夹紧力的确定夹紧装置及夹紧力的确定 任务任务5.6夹紧机构夹紧机构 任务任务5.7常用机床夹具常用机床夹具 任务任务5.8机床夹具设计的方法机床夹具设计的方法任务任务5.1机床夹具的基本概念机床夹具的基本概念5.1.1机床夹具的定义及分类机床夹具的定义及分类 1.机床夹具的定义机床夹具的定义 夹具是一种
2、装夹工件的工艺装备，是按照机械加工工艺规程的要求，夹具是一种装夹工件的工艺装备，是按照机械加工工艺规程的要求，用来迅速装夹工件，使工件对机床、刀具保持正确的相对位置的装置，用来迅速装夹工件，使工件对机床、刀具保持正确的相对位置的装置，称为称为“机床夹具机床夹具”，简称，简称“夹具夹具”。已的主要功用是实现工件的定已的主要功用是实现工件的定位和夹紧，使工件加工时相对于机床、刀具有正确的位置，以保证加位和夹紧，使工件加工时相对于机床、刀具有正确的位置，以保证加工精度。工精度。2.机床夹具的分类机床夹具的分类 夹具有多种分类方法，如夹具有多种分类方法，如图图5-1所示所示 (1)按通用化程度分按通用
3、化程度分 通用夹具通用夹具 专用夹具专用夹具 可调夹具可调夹具 组合夹具组合夹具下一页返回任务任务5.1机床夹具的基本概念机床夹具的基本概念(2)按使用机床的类型分按使用机床的类型分可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具(又称钻模又称钻模)、锁床夹具、锁床夹具(又称锁又称锁模模)、磨床夹具等、磨床夹具等(3)按驱动夹具工作的动力来源分按驱动夹具工作的动力来源分可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具等可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具等5.1.2机床夹具的作用及组成机床夹具的作用及组成1.夹具的作用夹具的作用 2.机床夹具的组成机
4、床夹具的组成 图图5-2为在轴上铣键槽的专用夹具。加工时，工件放在两个为在轴上铣键槽的专用夹具。加工时，工件放在两个V形块形块1上，端部顶在螺钉上，端部顶在螺钉4的头部，转动手柄的头部，转动手柄6通过轴通过轴7带动偏心轮带动偏心轮9转动，转动，偏心轮偏心轮9通过杠杆通过杠杆8将两个拉杆将两个拉杆3向下拉使压板向下拉使压板2夹紧工件。夹紧工件。上一页 下一页返回任务任务5.1机床夹具的基本概念机床夹具的基本概念5.1.3零件的装夹及装夹方法零件的装夹及装夹方法 装装即即“定位定位”，就是要在机床上确定工件相对于刀具的正确加工，就是要在机床上确定工件相对于刀具的正确加工位置，工件只有处于这一位置上
5、接受加工，才能保证其被加工表面达位置，工件只有处于这一位置上接受加工，才能保证其被加工表面达到工序所规定的各项技术要求。到工序所规定的各项技术要求。夹夹即即“夹紧夹紧”，就是将工件在已经定好的位置上可靠的夹住，以，就是将工件在已经定好的位置上可靠的夹住，以防止在加工时因受到的切削力、冲击力、振动、离心力等影响，工件防止在加工时因受到的切削力、冲击力、振动、离心力等影响，工件发生不应有的位移，而破坏了定位发生不应有的位移，而破坏了定位 在机械加工过程中，为了保证加工精度和提高生产效率，必须使零在机械加工过程中，为了保证加工精度和提高生产效率，必须使零件在机床上或夹具中相对刀具占有正确的位置，这一
6、过程称为定位。件在机床上或夹具中相对刀具占有正确的位置，这一过程称为定位。上一页 下一页返回任务任务5.1机床夹具的基本概念机床夹具的基本概念零件定位后还需将其固定，使其在加工过程中受各种力的作用能保持零件定位后还需将其固定，使其在加工过程中受各种力的作用能保持定位位置不变的操作，称为夹紧。定位、装夹的过程称为装夹。零件定位位置不变的操作，称为夹紧。定位、装夹的过程称为装夹。零件在机床上或夹具中常用的装夹方法有以下三种。在机床上或夹具中常用的装夹方法有以下三种。1.直接找正装夹法直接找正装夹法 直接找正装夹法是指零件定位时，由操作工人利用百分表、划针等直接找正装夹法是指零件定位时，由操作工人利
7、用百分表、划针等量具量具(量仪量仪)或日测在机床上直接找正零件上某些有相互位置要求的表或日测在机床上直接找正零件上某些有相互位置要求的表面，使零件处于正确的位置，然后夹紧的一种装夹方法。在这种装夹面，使零件处于正确的位置，然后夹紧的一种装夹方法。在这种装夹方式中，找正面就是零件的定位基准。如方式中，找正面就是零件的定位基准。如图图5-3所示的套筒零件，为所示的套筒零件，为了保证磨削后内孔与外圆表面同轴度的要求，加工前将零件装在四爪了保证磨削后内孔与外圆表面同轴度的要求，加工前将零件装在四爪单动卡盘上，用精加工过的外圆以百分表直接找正后进行加工即可。单动卡盘上，用精加工过的外圆以百分表直接找正后
8、进行加工即可。上一页 下一页返回任务任务5.1机床夹具的基本概念机床夹具的基本概念 2.划线找正装夹法划线找正装夹法 划线找正装夹法是指在零件表面上按图样要求划出中心线、对称线划线找正装夹法是指在零件表面上按图样要求划出中心线、对称线和各待加工表面的加工位置线，然后在机床上按划好的线找正零件的和各待加工表面的加工位置线，然后在机床上按划好的线找正零件的位置并将零件夹紧的一种装夹方法。如位置并将零件夹紧的一种装夹方法。如图图5-4所示为在牛头刨床上按所示为在牛头刨床上按划线找正装夹，先在零件底面垫上适当的纸片或铜片，通过调整垫片划线找正装夹，先在零件底面垫上适当的纸片或铜片，通过调整垫片的厚度按
9、划线找正位置后夹紧零件。此时，零件上用于找正的线即为的厚度按划线找正位置后夹紧零件。此时，零件上用于找正的线即为定位基准。定位基准。划线找正装夹法生产效率低，装夹精度一也不高，多用于生产批量划线找正装夹法生产效率低，装夹精度一也不高，多用于生产批量较小、毛坯精度较低以及大型零件的粗加工中。较小、毛坯精度较低以及大型零件的粗加工中。上一页 下一页返回任务任务5.1机床夹具的基本概念机床夹具的基本概念3.夹具装夹法夹具装夹法 夹具装夹法是指用夹具上的定位元件使零件获得正确位置的一种装夹具装夹法是指用夹具上的定位元件使零件获得正确位置的一种装夹方法。采用这种方法时，零件定位迅速方便，定位精度高，但需
10、设夹方法。采用这种方法时，零件定位迅速方便，定位精度高，但需设计、制造专用夹具。夹具装夹法泛用于大批量生产中。计、制造专用夹具。夹具装夹法泛用于大批量生产中。上一页返回任务任务5.2机床夹具的定位原理机床夹具的定位原理5.2.1六点定位定则六点定位定则 任何一个工件在夹具中未定位前，都可以看成为在空间直角坐标系任何一个工件在夹具中未定位前，都可以看成为在空间直角坐标系中的自由物体，即其空间位置是不确定的，如中的自由物体，即其空间位置是不确定的，如图图5-5所示所示。设空间有一固定点，将工件的底面与该点保持接触，那么工件沿设空间有一固定点，将工件的底面与该点保持接触，那么工件沿Z轴的移动自由度便
11、被限制了。如果按轴的移动自由度便被限制了。如果按图图5-6所示设置六个固定点，工所示设置六个固定点，工件的三个面分别与这些点保持接触，则工件的六个自由度都被限制。件的三个面分别与这些点保持接触，则工件的六个自由度都被限制。这些用来限制工件自由度的固定点，称为定位支撑点，简称支撑点这些用来限制工件自由度的固定点，称为定位支撑点，简称支撑点.用合理分布的六个支撑点限制工件六个自由度的法则，称为用合理分布的六个支撑点限制工件六个自由度的法则，称为“六点六点定位规则定位规则”，简称，简称“六点定则六点定则”。需注意的是，支撑点的分布必须合理，否则不能有效地限制工件的需注意的是，支撑点的分布必须合理，否
12、则不能有效地限制工件的六个自由度。六个自由度。下一页返回任务任务5.2机床夹具的定位原理机床夹具的定位原理“六点定则六点定则”可应用于任何形状、任何类型的工件。无论工件的形状可应用于任何形状、任何类型的工件。无论工件的形状和结构有何不同，它们的六个自由度都可以用六个支撑点限制，只是和结构有何不同，它们的六个自由度都可以用六个支撑点限制，只是六个支撑点的分布形式不同。在夹具结构中，支撑点是以定位元件来六个支撑点的分布形式不同。在夹具结构中，支撑点是以定位元件来体现的。体现的。表表5-1为常用定位元件所能限制的工件自由度。为常用定位元件所能限制的工件自由度。5.2.2定位方式分类定位方式分类 1.
13、限制工件自由度与加工要求的关系限制工件自由度与加工要求的关系 在生产中，并不是任何工序都需要限制六个自由度。究竟应该限制在生产中，并不是任何工序都需要限制六个自由度。究竟应该限制几个自由度和限制哪几个自由度，主要是由工件的加工要求决定的。几个自由度和限制哪几个自由度，主要是由工件的加工要求决定的。在考虑工件定位时，首先必须根据工件的加工要求确定必须限制的自在考虑工件定位时，首先必须根据工件的加工要求确定必须限制的自由度，例如由度，例如图图5-7所示。所示。上一页 下一页返回任务任务5.2机床夹具的定位原理机床夹具的定位原理 2.正确处理过定位正确处理过定位 两个或两个以上的定位元件同时限制工件
14、的同一个自由度称为过定两个或两个以上的定位元件同时限制工件的同一个自由度称为过定位位(或称重复定位或称重复定位)。一般情况下，如果工件定位时出现过定位，且对。一般情况下，如果工件定位时出现过定位，且对加工产生有害影响，这时过定位是不允许的。但如果过定位对工件加加工产生有害影响，这时过定位是不允许的。但如果过定位对工件加工的影响不大，反而可以增加加工时的刚性，这时过定位是允许的。工的影响不大，反而可以增加加工时的刚性，这时过定位是允许的。图图5-8(a)为孔与端面组合定位的情况。为孔与端面组合定位的情况。5.2.3工件定位的基准工件定位的基准 如前所述，在设计零件的机械加工工艺规程时，工艺人员根
15、据加工如前所述，在设计零件的机械加工工艺规程时，工艺人员根据加工要求已经选择了各工序的定位基准和确定了各定位基准应当限制的自要求已经选择了各工序的定位基准和确定了各定位基准应当限制的自由度。夹具设计的任务首先是选择和设计相应的定位元件。由度。夹具设计的任务首先是选择和设计相应的定位元件。上一页 下一页返回任务任务5.2机床夹具的定位原理机床夹具的定位原理为了便于分析问题，引入几个基本概念为了便于分析问题，引入几个基本概念:1.定位基面和定位基准定位基面和定位基准 工件以回转表面工件以回转表面(如孔、外圆等如孔、外圆等)定位时，与定位元件相接触的表定位时，与定位元件相接触的表面是回转表面，称为定
16、位基面，而实际的定位基准是回转表面的轴线。面是回转表面，称为定位基面，而实际的定位基准是回转表面的轴线。如如图图5-9(a)所示，工件以圆孔在心轴上定位，工件的内孔表面称为定所示，工件以圆孔在心轴上定位，工件的内孔表面称为定位基面，它的轴线称为定位基准。位基面，它的轴线称为定位基准。工件以平面与定位元件接触时，如图工件以平面与定位元件接触时，如图5-9(b)所示，工件上实际存所示，工件上实际存在的面是定位基面，它的理想状态在的面是定位基面，它的理想状态(平面度误差为零平面度误差为零)是定位基准是定位基准上一页 下一页返回任务任务5.2机床夹具的定位原理机床夹具的定位原理 2.限位基面和限位基准
17、限位基面和限位基准 定位元件上与定位基面相配合的表面，称为限位基面，而限位基面定位元件上与定位基面相配合的表面，称为限位基面，而限位基面的轴线是限位基准、如图的轴线是限位基准、如图5-9(a)所示。如果定位元件以平面限位，可所示。如果定位元件以平面限位，可认为限位基面就是限位基准认为限位基面就是限位基准 3.定位符号和夹紧符号的标注定位符号和夹紧符号的标注 在选定定位基准及确定了夹紧力的方向和作用点后，应在工序图上在选定定位基准及确定了夹紧力的方向和作用点后，应在工序图上标注定位符号和夹紧符号。定位、夹紧符号已有机械工业部的部颁标标注定位符号和夹紧符号。定位、夹紧符号已有机械工业部的部颁标准准
18、(JB/T 5061-1991).上一页返回任务任务5.3定位的方法及定位元件的设计定位的方法及定位元件的设计5.3.1工件以平面定位及定位元件的设计工件以平面定位及定位元件的设计 平面是最简单的几何表面，因此，工件上常用平面作为定位基准。平面是最简单的几何表面，因此，工件上常用平面作为定位基准。工件以平面定位时，所用的定位元件一般称为支撑元件，支撑元件工件以平面定位时，所用的定位元件一般称为支撑元件，支撑元件可分为可分为“主要支撑主要支撑”和和“辅助支撑辅助支撑”两类两类 1.主要支撑主要支撑 主要支撑用来限制工件的自由度，起定位作用。主要支撑用来限制工件的自由度，起定位作用。(1)固定支撑
19、固定支撑 固定支撑在使用过程中，其定位面是固定不动的，有支撑钉固定支撑在使用过程中，其定位面是固定不动的，有支撑钉GB/T 2226-1991和支撑板和支撑板GB/T 2236-1991两种形式。两种形式。支撑钉当定位基准是毛坯面时，若采用平面支撑，则也只可能是支撑钉当定位基准是毛坯面时，若采用平面支撑，则也只可能是三点接触，而又常因这三点过于接近或偏向一边而使定位不稳定。三点接触，而又常因这三点过于接近或偏向一边而使定位不稳定。下一页返回任务任务5.3定位的方法及定位元件的设计定位的方法及定位元件的设计因此，应采用支撑钉定位，且已加工平面也可采用支撑钉定位，其好因此，应采用支撑钉定位，且已加
20、工平面也可采用支撑钉定位，其好处在于处在于:可人为地将支撑钉的位置布置合理，使工件定位稳定。可人为地将支撑钉的位置布置合理，使工件定位稳定。图图5-10所示为国家标准规定的三种支撑钊所示为国家标准规定的三种支撑钊 支撑板适用于工件已加工面或较大的定位基准面的定位。支撑板适用于工件已加工面或较大的定位基准面的定位。图图5-11所示，所示，A型型(连续平面连续平面)支撑板的结构简单，制造方便，但孔支撑板的结构简单，制造方便，但孔边切屑不易清除干净，故适用于工件以侧面和顶面定位时。边切屑不易清除干净，故适用于工件以侧面和顶面定位时。B型型(间断间断平面平面)支撑板，其斜槽可消除切屑对定位的影响，适用
21、于工件以底面支撑板，其斜槽可消除切屑对定位的影响，适用于工件以底面定位的情况。定位的情况。支撑钉、支撑板均已标准化，其公差配合、材料、热处理等可查阅支撑钉、支撑板均已标准化，其公差配合、材料、热处理等可查阅机床夹具手册机床夹具手册 (2)可调支撑可调支撑 支撑钉的高度可以调整的支撑，称为可调支撑。支撑钉的高度可以调整的支撑，称为可调支撑。上一页 下一页返回任务任务5.3定位的方法及定位元件的设计定位的方法及定位元件的设计 图图5-12所示为几种常见的可调支撑。可调支撑常用于以下几种情况所示为几种常见的可调支撑。可调支撑常用于以下几种情况:工件定位基面的形状复杂工件定位基面的形状复杂(如成形面等
22、如成形面等);同一种工件、但毛坯分批制造，同一种工件、但毛坯分批制造，其尺寸及形状变化较大其尺寸及形状变化较大;用同一夹具加工形状相似而尺寸不等的工件。用同一夹具加工形状相似而尺寸不等的工件。(3)自位支撑自位支撑(浮动支撑浮动支撑)在工件定位过程中，能自动调整位置的支撑称为自动支撑在工件定位过程中，能自动调整位置的支撑称为自动支撑 图图5-13(a),(b)是两点式自位支撑，是两点式自位支撑，(c)是三点式自位支撑。主要用是三点式自位支撑。主要用于工件以毛面定位或刚性不足的定位。于工件以毛面定位或刚性不足的定位。2.辅助支撑辅助支撑 实际生产中，由于工件形状复杂、不对称，或工件在实际生产中，
23、由于工件形状复杂、不对称，或工件在 夹具中有夹具中有时因夹紧力、切削力、工件自重等作用而可能产时因夹紧力、切削力、工件自重等作用而可能产 生变形或位置不稳，生变形或位置不稳，为了提高工件的刚度和稳定性，就需二要增加辅助支撑。为了提高工件的刚度和稳定性，就需二要增加辅助支撑。上一页 下一页返回任务任务5.3定位的方法及定位元件的设计定位的方法及定位元件的设计如如图图5-14所示，工件以平面所示，工件以平面A定位铣定位铣 削上平面。若在削上平面。若在B处设置辅助支处设置辅助支撑，则能增加工件的安装撑，则能增加工件的安装 刚性，但此支撑不起限制自由度的作用，刚性，但此支撑不起限制自由度的作用，也不允
24、许破坏原有的定位。也不允许破坏原有的定位。5.3.2工件以圆柱孔定位及定位元件的设计工件以圆柱孔定位及定位元件的设计工件以圆柱孔定位的方法在加工中应用很，夹具上相应的定位元件是工件以圆柱孔定位的方法在加工中应用很，夹具上相应的定位元件是定位销和定位定位销和定位1.定位销定位销图图5-16所示为国家标准规定的常用圆柱定位销的结构。所示为国家标准规定的常用圆柱定位销的结构。2.圆柱心轴圆柱心轴心轴的结构形式很多，心轴的结构形式很多，图图5-17为常用的圆柱心轴结构为常用的圆柱心轴结构3.圆锥销圆锥销图图5-18为工件以圆孔在圆锥销上定位的示意图为工件以圆孔在圆锥销上定位的示意图上一页 下一页返回任
25、务任务5.3定位的方法及定位元件的设计定位的方法及定位元件的设计 工件在单个圆锥销上定位容易倾斜，因此，圆锥销一般应与其他定工件在单个圆锥销上定位容易倾斜，因此，圆锥销一般应与其他定位元件组合定位，如位元件组合定位，如图图5-19所示。所示。5.3.3工件以外圆柱面定位及定位元件的设计工件以外圆柱面定位及定位元件的设计工件以外圆柱面作为定位基面时，常用的定位元件有工件以外圆柱面作为定位基面时，常用的定位元件有V形块、定位套形块、定位套和半圆套等、和半圆套等、1.V形块形块(GB/T 2208-1991)如如图图5-20所示所示图图5-21为常用为常用V形块的结构。形块的结构。v形块有活动式形块
26、有活动式(GB/T 2211-1991)、固定式、固定式(GB/T 2209-1991)和可和可调整式调整式(GB/T 2210-1991)之分，活动之分，活动V形块的应用见形块的应用见图图5-22。上一页 下一页返回任务任务5.3定位的方法及定位元件的设计定位的方法及定位元件的设计 2.定位套定位套 图图5-23为常用的几种定位套。其内孔轴线是限位基准，内孔面是限为常用的几种定位套。其内孔轴线是限位基准，内孔面是限位基面。为了限制工件沿轴向的自由度，常与端面联合定位。用端面位基面。为了限制工件沿轴向的自由度，常与端面联合定位。用端面作为主要限位面时，应控制套的长度，以免夹紧时工件产生不允许的
27、作为主要限位面时，应控制套的长度，以免夹紧时工件产生不允许的变形。变形。3.半圆套半圆套 如如图图5-24所示，下半圆套是定位元件，上半圆套起夹紧作用。这种所示，下半圆套是定位元件，上半圆套起夹紧作用。这种定位方式主要用于大型轴类零件及不便于轴向装夹的零件。定位基面定位方式主要用于大型轴类零件及不便于轴向装夹的零件。定位基面的精度不低于的精度不低于IT8-IT9，半圆套的最小内径应取工件定位基面的最大，半圆套的最小内径应取工件定位基面的最大直径。直径。上一页 下一页返回任务任务5.3定位的方法及定位元件的设计定位的方法及定位元件的设计5.3.4工件的组合定位方式及定位元件的设计工件的组合定位方
28、式及定位元件的设计 常见的组合定位有常见的组合定位有:三平面定位、一面两孔定位、两面一孔定位、三平面定位、一面两孔定位、两面一孔定位、一面一孔一圆弧定位、一面两圆弧定位等一面一孔一圆弧定位、一面两圆弧定位等 1.一面两孔定位一面两孔定位 在加工箱体、支架类零件时，常用工件的一面两孔作为定位基准。在加工箱体、支架类零件时，常用工件的一面两孔作为定位基准。这种定位方法所采用的定位元件是一块支撑板和两个定位短销，定位这种定位方法所采用的定位元件是一块支撑板和两个定位短销，定位方式简单，夹紧方便。其定位的主要问题是方式简单，夹紧方便。其定位的主要问题是:如何在保证工件加工精如何在保证工件加工精度的条件
29、下，使工件两孔顺利地套在两销上。如度的条件下，使工件两孔顺利地套在两销上。如图图5-25所示。所示。削边销一般有两种结构削边销一般有两种结构:上一页 下一页返回任务任务5.3定位的方法及定位元件的设计定位的方法及定位元件的设计矩形削边销矩形削边销:常用于定位销直径常用于定位销直径50 mm的场合的场合 菱形削边销菱形削边销:为保证削边销的强度，小直径的削边销做成菱形结构，为保证削边销的强度，小直径的削边销做成菱形结构，又称为菱形销，常用于定位销直径又称为菱形销，常用于定位销直径50 mm的场合的场合(见见表表5-2中图中图)。2.两面一孔定位两面一孔定位 工件以两面一孔的组合定位在生产中也常遇
30、到。工件以两面一孔的组合定位在生产中也常遇到。图图5-26所示为一支所示为一支架的锁孔夹具定位示意图。架的锁孔夹具定位示意图。3.一面两圆弧定位一面两圆弧定位图图5-27所示为工件以一面两圆弧定位的实例。所示为工件以一面两圆弧定位的实例。连杆、拨又、套筒法连杆、拨又、套筒法“冬等工件在加工时，工件在夹具中常采用这冬等工件在加工时，工件在夹具中常采用这种定位方式，但要注意其中一个种定位方式，但要注意其中一个V形块必须做成活动的。形块必须做成活动的。上一页返回任务任务5.4工件在夹具中加工精度分析工件在夹具中加工精度分析5.4.1工件的定位误差工件的定位误差 一批工件逐个地在夹具上定位时，各工件在
31、夹具上所占据的位置不一批工件逐个地在夹具上定位时，各工件在夹具上所占据的位置不可能完全一致，以至于使加工后工件的工序尺寸存在误差。由于这种可能完全一致，以至于使加工后工件的工序尺寸存在误差。由于这种误差只与工件定位有关，所以称为定位误差。误差只与工件定位有关，所以称为定位误差。定位误差定位误差因工件定位而产生的工序基准在工序尺寸方向上的最因工件定位而产生的工序基准在工序尺寸方向上的最大变动量。大变动量。定位误差产生的原因，一是工件的定位基面的制造误差引起定位误差产生的原因，一是工件的定位基面的制造误差引起;一是一是定位基准未选择工序基准所引起。所以，定位方法所引起的定位误差定位基准未选择工序基
32、准所引起。所以，定位方法所引起的定位误差，包括两方面，包括两方面:下一页返回任务任务5.4工件在夹具中加工精度分析工件在夹具中加工精度分析1.基准不重合误差基准不重合误差 图图5-28(a)是在工件上铣缺是在工件上铣缺U的工序简图，加工尺寸为的工序简图，加工尺寸为A和和B。图图5-28(b)是加工示意图，工件以底面和是加工示意图，工件以底面和E面定位。面定位。C是确定夹具与刀是确定夹具与刀具相互位置的对刀尺寸，在一批工件的加工过程中，具相互位置的对刀尺寸，在一批工件的加工过程中，C的大小的大小2.基准位移误差基准位移误差 图图5-29(a)是在工件的圆柱面上铣槽的工序简图，加工尺寸为是在工件的
33、圆柱面上铣槽的工序简图，加工尺寸为A和和B。图图5-29(b)是加工示意图，工件以孔是加工示意图，工件以孔D在水平心轴上定位，在水平心轴上定位，O是心轴中是心轴中心，心，C是对刀尺寸。是不变的。是对刀尺寸。是不变的。5.4.2定位误差的计算方法定位误差的计算方法 如上所述，当工件以各种方法定位时，可能会同时存在如上所述，当工件以各种方法定位时，可能会同时存在k和和r两两项误差，此两项误差均会影响同一个工序尺寸的大小。项误差，此两项误差均会影响同一个工序尺寸的大小。上一页 下一页返回任务任务5.4工件在夹具中加工精度分析工件在夹具中加工精度分析所以，定位误差是由基准不重合误差与基准位移误差两项组
34、合而成的。所以，定位误差是由基准不重合误差与基准位移误差两项组合而成的。计算时，应先根据定位方法分别计算出计算时，应先根据定位方法分别计算出k和和r，然后将两者组合成，然后将两者组合成p。常见定位方式的定位误差见常见定位方式的定位误差见表表5-3。5.4.3定位误差的分析及计算定位误差的分析及计算5.4.4加工精度分析加工精度分析1.影响加工精度的因素影响加工精度的因素用夹具装夹工件进行机械加工时，影响工件加工精度的因素很多。用夹具装夹工件进行机械加工时，影响工件加工精度的因素很多。2.保证加工精度的条件保证加工精度的条件为了保证工件加工后能合格，必须使所有误差对加工尺寸的综合影响为了保证工件
35、加工后能合格，必须使所有误差对加工尺寸的综合影响不超过加工尺寸公差。不超过加工尺寸公差。上一页返回任务任务5.5夹紧装置及夹紧力的确定夹紧装置及夹紧力的确定5.5.1夹紧装置的组成和要求夹紧装置的组成和要求1.夹紧装置的组成夹紧装置的组成图图5-33为液压夹紧铣床夹具。为液压夹紧铣床夹具。夹紧装置一般由以下几个部分组成。夹紧装置一般由以下几个部分组成。(1)力源装置力源装置 力源装置是指提供原始夹紧力的装置。常用的力源装置有液压装置、力源装置是指提供原始夹紧力的装置。常用的力源装置有液压装置、气动装置、电磁装置、电动装置、气一液联动装置和真空装置等。当气动装置、电磁装置、电动装置、气一液联动装
36、置和真空装置等。当采用手动夹紧机构时，不需要力源装置采用手动夹紧机构时，不需要力源装置 (2)中间传力机构中间传力机构 中间传力机构是把力源装置产生的力传给夹紧元件的机构，如常用中间传力机构是把力源装置产生的力传给夹紧元件的机构，如常用的杠杆、拉杆、斜楔等机构。的杠杆、拉杆、斜楔等机构。下一页返回任务任务5.5夹紧装置及夹紧力的确定夹紧装置及夹紧力的确定它在传递力的过程中起着改变力的大小、方向和自锁的作用。由力源它在传递力的过程中起着改变力的大小、方向和自锁的作用。由力源装置直接控制夹紧元件时无中间传力机构。装置直接控制夹紧元件时无中间传力机构。(3)夹紧元件夹紧元件 夹紧元件是夹紧装置的最终
37、执行元件，一般与零件的夹压表面直接夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件，一般与零件的夹压表面直接接触。接触。在夹紧装置的设计中，要求其结构简单、合理，操作方便，使用安在夹紧装置的设计中，要求其结构简单、合理，操作方便，使用安全，夹紧可靠。要达到这些要求，必须正确解决夹紧力的大小、方向、全，夹紧可靠。要达到这些要求，必须正确解决夹紧力的大小、方向、作用点问题作用点问题 2.夹紧装置的基本要求夹紧装置的基本要求5.5.2夹紧力的确定夹紧力的确定 确定夹紧力就是确定夹紧力的方向、大小和作用点三个要素。确定夹紧力就是确定夹紧力的方向、大小和作用点三个要素。上一页 下一页返回任务任务5.5夹紧装置及夹紧力的
38、确定夹紧装置及夹紧力的确定而夹紧力三要素的确定，应根据工件的结构特点、加工要求、切削力而夹紧力三要素的确定，应根据工件的结构特点、加工要求、切削力的方向以及工件定位方式、布置方式等。的方向以及工件定位方式、布置方式等。1.夹紧力的方向夹紧力的方向 夹紧力的方向主要和工件的定位及工件所受外力的作用方向等有关。夹紧力的方向主要和工件的定位及工件所受外力的作用方向等有关。(1)夹紧力应指向主要定位基面夹紧力应指向主要定位基面如如图图5-34(a)所示，在角形支座上锁孔，要求保证孔的中心与所示，在角形支座上锁孔，要求保证孔的中心与A面垂直。面垂直。(2)夹紧力应尽可能和切削力、工件重力同向夹紧力应尽可
39、能和切削力、工件重力同向 当夹紧力和切削力、工件重力的方向相同时，加工过程中所需的夹当夹紧力和切削力、工件重力的方向相同时，加工过程中所需的夹紧力可较小，从而能简化夹紧装置的结构和便于操作。如紧力可较小，从而能简化夹紧装置的结构和便于操作。如图图5-35所示。所示。(3)夹紧力的方向应有助于定位稳定，如夹紧力的方向应有助于定位稳定，如图图5-36(a)所示所示上一页 下一页返回任务任务5.5夹紧装置及夹紧力的确定夹紧装置及夹紧力的确定 2.夹紧力的作用点夹紧力的作用点 当夹紧力的方向确定后，要选择夹紧力作用点的位置。主要考虑的当夹紧力的方向确定后，要选择夹紧力作用点的位置。主要考虑的问题是如何
40、保证夹紧时不会破坏工件的定位和引起工件变形最小。问题是如何保证夹紧时不会破坏工件的定位和引起工件变形最小。(1)夹紧力的作用点应落在定位元件的支撑范围内夹紧力的作用点应落在定位元件的支撑范围内 如如图图5-37(b),(d)表示夹紧力的作用点均落在支撑范围之外，夹紧表示夹紧力的作用点均落在支撑范围之外，夹紧时将破坏工件的定位。而图时将破坏工件的定位。而图5-37(a),(c)所示为正确的所示为正确的(2)夹紧力应落在工件刚性较好的部位夹紧力应落在工件刚性较好的部位工件在不同方向或不同部位，其刚性是不同的。如工件在不同方向或不同部位，其刚性是不同的。如图图5-38(a)所示，所示，薄壁套筒零件，
41、其轴向刚性比径向好，用卡爪在径向夹紧，易使工件薄壁套筒零件，其轴向刚性比径向好，用卡爪在径向夹紧，易使工件变形，若改从轴向施加夹紧力，则变形会小得多。变形，若改从轴向施加夹紧力，则变形会小得多。上一页 下一页返回任务任务5.5夹紧装置及夹紧力的确定夹紧装置及夹紧力的确定(3)夹紧力的作用点应靠近加工表面夹紧力的作用点应靠近加工表面 夹紧力靠近加工表面可提高加工部位的夹紧刚性，防止或减少工件夹紧力靠近加工表面可提高加工部位的夹紧刚性，防止或减少工件产生振动。如产生振动。如图图5-39所示，工件上的被加工面为所示，工件上的被加工面为A,B面，若只采用夹面，若只采用夹紧力紧力F进行夹紧，因加工部位距
42、离夹紧作用点较远，加工时会产生较进行夹紧，因加工部位距离夹紧作用点较远，加工时会产生较大振动，影响加工质量。大振动，影响加工质量。3.夹紧力大小的确定夹紧力大小的确定 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都有很大关系。如果夹紧力太小则工件夹不牢，而夹构的复杂程度等都有很大关系。如果夹紧力太小则工件夹不牢，而夹紧力过大会引起工件与夹具变形，甚至破坏定位。紧力过大会引起工件与夹具变形，甚至破坏定位。上一页 下一页返回任务任务5.5夹紧装置及夹紧力的确定夹紧装置及夹紧力的确定 在加工过程中，零件受到切削力、
43、离心力、惯性力及重力的作用，在加工过程中，零件受到切削力、离心力、惯性力及重力的作用，从理论上讲要使零件保持正确的定位位置不变，夹紧力的大小应与上从理论上讲要使零件保持正确的定位位置不变，夹紧力的大小应与上述各力述各力(矩矩)的大小相平衡。实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚的大小相平衡。实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中一也是经常变化的。因此，夹紧力的计算是一个很复杂的问题，通常一也是经常变化的。因此，夹紧力的计算是一个很复杂的问题，通常只能在静态下利用力学原理和考虑各种
44、因素，对夹紧力的大小进行粗只能在静态下利用力学原理和考虑各种因素，对夹紧力的大小进行粗略估算。夹紧力计算实例可参考有关夹具设计手册。略估算。夹紧力计算实例可参考有关夹具设计手册。上一页返回任务任务5.6夹紧机构夹紧机构5.6.1基本夹紧机构基本夹紧机构 夹具的夹紧机构种类很多，但其结构大都以斜楔夹紧机构、螺旋夹夹具的夹紧机构种类很多，但其结构大都以斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构为基础，且应用最为普遍，这三种夹紧机构合紧机构和偏心夹紧机构为基础，且应用最为普遍，这三种夹紧机构合称为基本夹紧机构称为基本夹紧机构 1.斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构 采用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧机构称为斜
45、楔夹紧机构。采用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧机构称为斜楔夹紧机构。图图5-40为几种斜楔夹紧机构夹紧工件的实例。为几种斜楔夹紧机构夹紧工件的实例。2.螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构 采用螺旋直接夹紧或与其他元件组合实现工件夹紧的机构，统称螺采用螺旋直接夹紧或与其他元件组合实现工件夹紧的机构，统称螺旋夹紧机构。由于这种夹紧机构的结构简单、夹紧可靠，且由于螺旋旋夹紧机构。由于这种夹紧机构的结构简单、夹紧可靠，且由于螺旋升角小，自锁性能好，在机床夹具上应用最为泛。升角小，自锁性能好，在机床夹具上应用最为泛。下一页返回任务任务5.6夹紧机构夹紧机构(1)单个螺旋夹紧机构单个螺旋夹紧机构 直接用螺钉和螺母
46、夹紧工件的机构称为单个螺旋夹紧机构，如直接用螺钉和螺母夹紧工件的机构称为单个螺旋夹紧机构，如 图图5-41所示。所示。标准的摆动压块结构有两种类型，如标准的摆动压块结构有两种类型，如图图5-42(GB/T 2172-1991所示所示)。由于夹紧动作慢、工件装卸费时，为了克服这一缺点，可以使用各由于夹紧动作慢、工件装卸费时，为了克服这一缺点，可以使用各种快速接近或快速撤离工件的螺旋夹紧机构。种快速接近或快速撤离工件的螺旋夹紧机构。图图5-43(a)使用了开日使用了开日垫圈。图垫圈。图5-43(b)则采用了快卸螺母。图则采用了快卸螺母。图5-43(c)为快速移动螺杆机构为快速移动螺杆机构(2)螺旋
47、压板夹紧机构螺旋压板夹紧机构 由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构，称为螺旋夹紧由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构，称为螺旋夹紧机构。机构。上一页 下一页返回任务任务5.6夹紧机构夹紧机构螺旋夹紧机构的特点是结构简单、容易制造、自锁性能好，在各种夹螺旋夹紧机构的特点是结构简单、容易制造、自锁性能好，在各种夹具中，螺旋压板夹紧机构使用的最为普遍。具中，螺旋压板夹紧机构使用的最为普遍。图图5-44所示的是常用螺旋所示的是常用螺旋压板夹紧机构的三种典型结构压板夹紧机构的三种典型结构 图图5-45为钩形压板，其特点是结构紧凑，使用方便，主要用于安装为钩形压板，其特点是结构紧凑，使用方
48、便，主要用于安装夹紧机构的位置受限制的场合。夹紧机构的位置受限制的场合。上述各种螺旋压板机构的结构尺寸均已标准化，设计时可在有关手上述各种螺旋压板机构的结构尺寸均已标准化，设计时可在有关手册中查到其相关参数尺寸。册中查到其相关参数尺寸。3.偏心夹紧机构偏心夹紧机构 用偏心件直接夹紧或和其他元件组合夹紧工件的机构，称为偏心夹用偏心件直接夹紧或和其他元件组合夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构紧机构 偏心件有偏心件有:圆偏心圆偏心其结构简单、制造方便。曲线偏心其结构简单、制造方便。曲线偏心制造困制造困难，很少使用。难，很少使用。图图5-46所示为常见的几种偏心夹紧机构。所示为常见的几种偏心夹紧机构。上
49、一页 下一页返回任务任务5.6夹紧机构夹紧机构5.6.2其他夹紧机构其他夹紧机构 1.定心夹紧机构定心夹紧机构 在机械加工中，许多工件的加工表面有同轴度或对称度要求，如外在机械加工中，许多工件的加工表面有同轴度或对称度要求，如外圆与内孔同轴，这时需工序基准与定位基准重合，以减少定位误差，圆与内孔同轴，这时需工序基准与定位基准重合，以减少定位误差，则需采用定心夹紧机构则需采用定心夹紧机构 定心夹紧机构具有在实现定心作用的同时又将工件夹紧的特点。最定心夹紧机构具有在实现定心作用的同时又将工件夹紧的特点。最典型的是卧式车床上的三爪卡盘定心夹紧。典型的是卧式车床上的三爪卡盘定心夹紧。定心夹紧机构按其定
50、心作用原理可分为两类定心夹紧机构按其定心作用原理可分为两类:一种是依靠传动机构一种是依靠传动机构使定心夹紧元件等速移动，从而实现定心夹紧。这类定心夹紧机构是使定心夹紧元件等速移动，从而实现定心夹紧。这类定心夹紧机构是利用斜楔、螺旋、偏心、齿轮齿条等传动件利用斜楔、螺旋、偏心、齿轮齿条等传动件;上一页 下一页返回任务任务5.6夹紧机构夹紧机构另一种是利用薄壁弹性元件受力后产生的弹性变形，来实现定心夹紧，另一种是利用薄壁弹性元件受力后产生的弹性变形，来实现定心夹紧，如弹簧筒夹、膜片卡盘、波纹套、液性塑料等如弹簧筒夹、膜片卡盘、波纹套、液性塑料等 (1)螺旋式定心夹紧机构螺旋式定心夹紧机构 如如图图
