当前位置：文档之家 › 第五章机床夹具设计原理第四节

第五章机床夹具设计原理第四节

  • 格式：pptx
  • 大小：288.13 KB
  • 文档页数：25

下载文档原格式

  / 25

合集下载

机床夹具设计基础

机床夹具设计基础

1．螺旋式定心夹紧机构
结构简单、工作行程大、通用性 好。但定心精度 不高，主要适用于粗加工或半精加工中需要行程大而 定心精度要求不高的工件。
螺旋式定心夹紧机构图例
2．斜楔-滑柱式定心夹紧机构
• 结构紧凑且传动准确，定心精度可达Φ0.02－ 0.07，比较适用于工件以内孔为定位基准的半 精加工。
4.气动夹紧装置的扩力机构
中间能扩力的传动机械称为扩力机构。
常的类型：楔块式、杠杆式、铰链连 杆式和气液压增力装置。
• 铰链夹紧机 构是一种增 力机构，由 于结构简单， 增力倍数大， 摩擦损失小， 故在气动夹 具中应用广 泛。
五、磁力装置
• 磁力装置按其磁力的来源， 分为永磁式和电磁式两类，永磁 式是由永久磁铁产生吸力将工件 夹紧，如常见的标准通用永磁工 作台。它的优点是不消耗电能， 经久耐用，但吸力没有电磁式的 大。 右图为车床用感应式电磁卡 盘。
按使用性能 ：通用分度装置 、专用分度装 置
分度装置的组成
• 回转分度装置由固定部分、转动部分、分度对定控制 机构、抬起锁紧机构以及润滑部分等组成。 • 分度对定机构及控制机构: 分度对定机构由分度盘和对 定销组成。其作用是在转盘转位后，使其相对于固定 部分定位。分度对定机构的误差会直接影响分度精度， 因此是分度装置的关键部分。设计时应根据工件的加 工要求，合理选择分度对定机构的类型。 • 抬起锁紧机构: 分度对定后，应将转动部分锁紧，以增 强分度装置工作时的刚度。大型分度装置还需设置抬 起机构。
第二部分为控制部分，第三部分为 执行部分。
2．液压夹紧 液压夹紧是利用液压油为工作介质 来传力的一种装置。它与气动夹紧 比较，具有夹紧力稳定、吸收振动 能力强等优点，但结构比较复杂、 制造成本高，因此适用于大量生产。 液压夹紧的传动系统与普通气压系 统类似。

《机床夹具设计》课程标准模板

《机床夹具设计》课程标准模板

《机床夹具设计》课程标准课程代码：适用专业：课程类别：先修课程：学时：考试方式：制订人：审核人：一、教学大纲说明（一）课程的性质、任务本课程是机械类专业的一门重要专业课程，具有较强的实践应用性，本课程主要研究机床夹具的设计和制造的基本知识。

学生学完本课程后应达到下列要求：1、掌握机床夹具的基本理论知识和设计计算方法，能对机床夹具进行结构设计和精度分析。

2、会查阅有关夹具设计的标准、手册、图册等技术资料。

3、掌握机床夹具设计的一般方法，具有设计一般复杂程度夹具的基本能力。

4、了解现代夹具设计的一般知识。

（二）课程的基本要求通过本课程的学习，应使学生了解机床夹具的基本组成及作用，理解机床夹具的工作原理，熟练掌握机床夹具设计的专业技能。

（三）本课程与相关课程的关系本课程是一门重要的专业课程，夹具是为满足机械加工工艺要求而进行的一种工装设计，同时它又是一项较为独立的生产实用技能。

本课程的学习需要有机床、刀具、公差与技术测量、机械制图、工程材料及热处理、机械设计基础等机械专业多门专业基础课程做支撑。

（四）课程教学方法与手段本课程教学主要采用老师讲授和课堂讨论相结合的方法，注重理论联系实际；注重现代化教学手段的应用，全课程采用PPT多媒体教学工具，帮助学生最大限度地实现学习的目标。

（五）教材与参考书建议使用教材：《机床夹具设计》哈尔滨工业大学主编上海科学技术出版社参考书：《机械制造工程》，郧建国主编，机械工业出版社，2004二、课程的教学内容、重点、难点、要求第一章夹具设计概论1、内容：机床夹具的分类；工件的装夹与找正；机床夹具的组成；加工误差的组成；课程教学内容、目的、安排及要求。

第二章工件的在夹具中的定位1、内容：定位基准的概念；定位的基本原理；定位单个典型表面的定位元件；组合定位中各定位元件限制自由度分析；定位误差的分析计算。

2、重点：工件的在夹具中的定位第三章工件的夹紧1、内容：夹紧装置的组成和基本要求；设计夹紧装置的基本准则；典型夹紧机构；联动夹紧机构；定心夹紧机构。

第五章机床夹具

第五章机床夹具
①螺旋式：结构简单，易顶起工件，用限力板手，逐个调整、
效率低、常用于单件小批生产中
②自位式：效率高，弹簧力不可太大，tgа＜f，保证自锁 ③推引式： 适用于工件 较重，切削 负荷大的场
合
（二）工件以内孔定位
工件以内孔定位时，常用的有：定位销、定位心轴、 自动定心机构（如三爪卡盘、弹簧心轴等〕。 1）定位销 分固定式和可换式，圆柱销和菱形销
(5)随行夹具：切削加工中隨帶安裝好 的工件在各工位间被自动送转移动的 机床夹具。隨行夹具主要用于自动生 产线﹑加工中心、柔性生产线。
7 6 5 4 3 2 1
8
9
10
11
12
13 14
15 16 17
18
组合夹具
1—加筋角铁（2） 2—槽用螺栓（6） 3—平键（10） 4—方形支承 5—定位支承 6—方 形支承 7—平垫圈 8—六角螺母（8） 9 —槽用螺栓 10—钻套螺钉 11—快换钻套 12— 钻模板 13—圆形定位销 14—工件 15—方形支承 16—角铁 17—压紧螺钉 18—基础板
②支承板
用于较大已加工平面的定位，所以常出现在精基准定位
中，一个支承板的作用，相当于两个支承钉，消除两个自由 度。
a.结构形式及应用场合：
A型 制造简单，常用于底面定位 B型 切有斜槽，易于清屑，常用于侧面定位
b.应用场合：用于难以用支承钉布置成合适的、稳定的定位中。
①工件刚度不足，定位面又小,并且切削力不能恰好作用在支承上。 图(a) ②薄板上钻孔，支承钉使工件变形。图(b) ③承受较大力的 场合，保护精加 工表面。 ④方便安装：如
根据加工要求应限制 X , Y , X , Y
2. 分析定位元件所能限制的自由度 Z , X ,Y 1）大平面限制

夹具夹紧机构(重要)

夹具夹紧机构(重要)
特点，而且螺纹升角
≤4°，自锁性能更
好，耐振；夹紧行程 不受限制，但夹紧行 程大时，操作时间长。
图3.15单个螺旋夹紧机构
a) 结构简单，但易压伤工件表面，易带动工件旋 转；b)带有摆动压块，克服了上述不足
⑶应用：广泛用在手动夹紧中。
图a)减力增大行程
图b)改变力向 图c) 增力减小行程
特点：P295
避免 支承 反力 与夹 紧力 构成 力偶
b)、 c)正确
d)错误
2.有利减小变形 ： a)作用点位于工件刚性较好部位 b)变集中作用为分散作用
可造成工件薄壁底部较大的变形
改进后的结构
a) c)正确，b) d) e)错误
(3) 有利减小振动 ：
夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件 切削部位的刚度和抗振形。
转动偏心轮，γ =0°～180 °， h从（R- e )变 到（R+ e )——就是偏心轮夹紧原理。
h= R- e conγ
以a点夹紧时，γ= 0°，升角 α=0 ° ，相对于斜楔的楔角为0。
当转至P点夹紧， O1 O的连线 与O1 P之间的夹角γ=9 0°时， aP 达最大.
αPmax=tg-1e/R
（二）夹紧力作用点的选择 （图30、图31、图32、图33） （加图3-10、3-11）
⑴保证定位稳定可靠：
⑵ 有利减小变形 ： a)作用点位于工件刚性较好部位定可靠：
夹紧力的作用点应与支承点“点与点”对 应，或在支承点确定的区域内.
等）或 力矩的静力平衡方程式求出；
实际夹紧力:Fwk =KFw K粗加工2.5～3；精加工1.5～2。
P293铣销的分析方法计算过程 （图34、表5-3）
三、常用夹紧机构

《机床夹具设计》课件(4)

《机床夹具设计》课件(4)

21
4.4 减小夹紧变形的方法
1、合理确定夹紧力的方向、作用点和大小。
2024/8/25
夹具设计教学课件
22
4.4 减小夹紧变形的方法
2、在可能条件下采用机动夹紧，并使各接触 面上所受的单位压力相等。
2024/8/25
夹具设计教学课件
23
4.4 减小夹紧变形的方法
3、提高工件和夹具元件的装夹刚度 。
2024/8/25
夹具设计教学课件
35
4.5 基本夹进机构（二）螺旋夹紧机构
（1）简单螺旋夹紧机构
2024/8/25
夹具设计教学课件
36
4.5 基本夹进机构（二）螺旋夹紧机构
摆动压块
2024/8/25
夹具设计教学课件
37
4.5 基本夹进机构（二）螺旋夹紧机构
（2）螺旋压板夹紧机构
2024/8/25
2024/8/25
夹具设计教学课件
26
4.5 基本夹进机构（一） 斜楔夹紧机构
斜楔夹紧机构
1、夹紧力计算 2、增力比计算 3、行程比 4、自锁条件 5、升角α的选择 6、结构特点 7、适用范围
2024/8/25
夹具设计教学课件
27
4.5 基本夹进机构（一） 斜楔夹紧机构 1、夹紧力计算
2024/8/25
紧 固 件
紧固件在夹具系统中所占的比例较大，数量约占一半以上，主 要用于连接夹具系统中的各类元件及紧固被加工工件。
2024/8/25
夹具设计教学课件
40
4.5 基本夹紧机构（二）螺旋夹紧机构 工件的夹紧
2024/8/25
夹具设计教学课件
41
4.5 基本夹紧机构（二）螺旋夹紧机构

5第五章 机床夹具设计原理

5第五章 机床夹具设计原理

由工序简图知，加工尺寸20 ±0.15工序基准（也是设计基准）是A面， 而定位基准是B面，出现定位基准与工序基准不重合，必然存在基准不重 合误差。这时的定位尺寸是40 ±0.14，与加工寸方向一致。所以基准不 重合误差的大小就是定位尺寸的公差 ，即△b =0.28mm。若定位基准 B面制造得比较平整光滑，则同批工件的定位基准位置不变，不会产生基 准位移误差，即△j=0。所以有 △d = △b +△j= △b =0.28mm，而加工尺 寸20 ±0.15 的公差为：δ=0.30mm，此时 △b =0.28mm> δ/3=0.10mm。 可知，定位误差太大， 而留给其它加工误差的 允差值就太小了，只有 0.02mm，在实际加工 中容易出现废品。 所以此方案不宜采用。
第五章 机床夹具设计原理
第一节 概述
机床夹具通过使工件在机床上相对刀具占有正确的位置的过程— 定位，以及克服切削过程中工件受外力的作用保持工件的准确位置的 过程—夹紧，来实现工件装夹。定位和夹紧两个过程的综合称为装夹, 完成工件装夹的工艺装备称为机床夹具。 一、机床夹具的功用 1.能稳定地保证工件的加工精度
△d+△∑≤ δ
(5-4)
式中 △d—工件在夹具中的定位误差，一般小于δ /3； △∑—除定位误差以外，其它因素所引起的误差总和(如机床、刀具 制造误差及磨损误差，工艺系统变形误差等)，可按加工经济精度查 表确定。
（一）定位误差及其产生原因 所谓定位误差△d ，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位 置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工 表 面的位置相对于定位基准是不变的，所以： 定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。 定位误差的组成及产生原因有以下两个方面： ① 定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差， 即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以△b表示。 ② 定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，

机械制造装备设计大连理工大学机械工程学院

机械制造装备设计大连理工大学机械工程学院

A型定位键的宽度，按 统一尺寸B（h6或h8） 制作，适用于夹具定 向精度要求不高的场 合。
大连理工大学 机械工程学院
机械制造装备设计
• 与B型定位键 • 相配件尺寸 • 与圆柱形定 • 位键
大连理工大学 机械工程学院
机械制造装备设计
• 图5-41 b)、c）
大连理工大学 机械工程学院
机械制造装备设计
大连理工大学 机械工程学院
机械制造装备设计
2．定位键或定向键 为确定夹具与机床工作台的相对位置，在夹具体的底面上应设置定
位键或定向键。 ◇铣床夹具通过两个定位键与机床工作台上的T形槽配合，确定夹具
在机床上的正确位置。 ◇定位键有矩形和圆柱形两种，如图所示。常用的是矩形定位键，其
结构尺寸已标准化，可参阅“夹具零部件标准”（GB/T2206-91）。 矩形定位键有A型和B型两种结构型式。
机械制造装备设计 5.5.1 孔加工刀具的导向装置
1．镗孔的导向
（2）回转式镗套 这种镗套与镗杆之间的磨损很小，能避免它们之间发热咬死的现
象，但对回转部分的润滑要充分保证。 根据回转部分安装位置的不同，回转镗套可分为“内滚式”和
“外滚式”。这两种镗套又按使用的轴承不同，分为滑动回转镗套和 滚动回转镗套。
大连理工大学 机械工程学院
机械制造装备设计 5.5.1 孔加工刀具的导向装置
4．对定装置
对定装置的作用： 保证夹具相对于机床主轴或刀具、机床运动轨道有准确的位置
和方向。
大连理工大学 机械工程学院
机械制造装备设计
3.3.4 对定装置 对定: 即夹具在机床上的定位，使夹具相对于机床主轴（或刀具） 及机床成形运动具有准确的位置和方向。
（3）钻套下端面与加工表面间空隙值 h=(0.7-1.5)d

五夹具设计的基本原理

五夹具设计的基本原理

(3)自位支承 （浮力支承）
(a)
1
2
3
(b)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(c)
自 位 支 承
特点：有定位元件有多个工作点与工件接触，定 位元件在定位过程中 所处的位置，随工件定位基准
面位置的变化而自动与之适应，其作用相当于一个固
定支承，因此，只限制一个自由度。由于增加了与工
件定位基准面接触的点数，故可提高工件的安装刚
性，适用于以粗基准定位，刚性不足或不连续表面的
销孔(有定位销孔和安装
孔)
b.特点：
①对中性好（水平方向） ②所定位的水平轴中心位置（垂直方向），随V形块 夹角 及工件直径的误差而发生变化 ③V形块装在夹具体C时，除用螺钉紧固外，还要加装
定位销
c. 材料：
20钢, 热处理：渗碳深度0.8-1.2mm, 淬硬HRC6064，大型V形块，可用铸铁在支承面C镶以碎硬耐磨 的钢板
承，因此不起任何消除自由度作用，只起减小工件变
形和振动的作用。各种辅助支承在每次卸下工件后，
必须松开，装上工件后再进行调整和锁紧，另外，辅
助支承不应破坏原有定位。
c.应用场合：
① 起预定位作用
② 提高夹具工件的稳定性 ③ 提高工件的刚性
d.结构形式：
①螺旋式：结构简单，易顶起工件，用限力板手，逐
个调整、效率低、常用于单件小批生产中 ②自位式：效率高，弹簧力不可太大，tgа＜f，保证 自锁
(a )
(b)
(c )
(d)
定 位 销
另外还有一种定位销：圆锥销 特点：定心好，轴向定位精度不高，常用于浮动定位中
削边销
圆锥销
2.刚性心轴 根据工件的形状和用途的不同，定位心轴的 结论形式很多，常用的有下列几种形式：

夹具设计的基本原理-精选文档

夹具设计的基本原理-精选文档


通用夹具 专用夹具 可调夹具 组合夹具 随行夹具 车床夹具 钻床夹具 镗床夹具 磨床夹具 数控机床夹具
2、按使用的机床分类
3、按夹紧动力源分类
手动夹具 气动夹具 液压夹具 电磁夹具 真空夹具
三、机床夹具的组成
(1).定位元件：确定工件在夹具 (5).其它辅件：夹紧用的扳手， 中位置的元件。 (2).导向元件：用以引导刀具或 调整刀具相对于夹具的位置。 如：钻套、对刀块。 (3).对刀与导引元件：确定夹具 操作手柄，分度机构等。 如下图所示：
图5-16
（2）圆锥心轴
限5个自由度，定心精度高，可达0.005～0.01mm，但 轴向位移大，传递扭矩小，使用于精加工中。
图5-17
（四）工件以组合表面定位
常见工件组合

平面与平面组合 平面与孔组合 平面与外圆柱面组合
平面与其他表面组合
锥面与锥面组合
一面两孔组合定位
定位方式：将第二个销子采用削边销结构，如图5-18d 所示，削边销只限制z一个自由度。 在生产中普遍用于箱体类大、中型零件的加工中，如 机床主轴箱、发动机机体。
与机床或夹具与刀具的元件。
(4) .夹具体：基础件，用于安 装其它元件，形成整体
图5-1
第二节 工件在夹具中的定位
一、常用定位方式与定位元件
工件常用定位表面
以平面定位
以外圆表面定位 固定支承 支承钉、支承板 基本支承 可调支承 自位支承

以平面定位 以内孔定位
辅助支承
图5-18
表5-1 削 边 销 的 尺 寸
2
D 2 b
3 ～ 6 2
＞ 6 ～ 8 ＞ 8 ～ 2 0 ＞ 2 0 ～ 2 5＞ 2 5 ～ 3 2＞ 3 2 ～ 4 0

机床夹具设计原理和方法

机床夹具设计原理和方法
（观看动画1） （观看动画2）
实用文档
偏心夹紧装置动画演示1
实用文档
偏心夹紧装置动画演示2
实用文档
（4）定心夹紧装置
在切削加工中，若工件是以中心线或对称面为工序基准，为使 ＝0，可采用一种保证工件准确定心或对中的装置，使工件的定位 和夹紧过程同时完成，而定位元件与夹紧元件合二为一。这种装置 称为定心夹紧装置。如图所示，三爪卡盘就是一种定心夹紧装置。
自锁条件：
实用文档
1、斜楔夹紧装置
（3）斜楔夹紧的扩力比（扩力系数） 公式5-24所示 （4）斜楔夹紧机构行程比 一般把斜楔的移动行程L与工件需要的夹紧行程
S的比值，成为行程比， （5）应用：斜楔夹紧机构结构简单，工作可靠，
但由于它的机械效率较低，很少直接用于手动 夹紧，而常用在工件尺寸较小的机动夹紧机构 中。
实用文档
2、工件在夹具中的定位情况
完全定位
六个自由度全部限制
实用文档
2、工件在夹具中的定位 2、不完全定位
实用文档
2、工件在夹具中的定位 欠定位
•欠定位——应该消除的自由度没有消除， •不允许。
实用文档
2、工件在夹具中的定位 过定位及消除过定位的方式
实用文档
二、常见的的定位方式及定位元件
❖ 单个典型表面的定位元件，单个典型表 面是指平面、内外圆柱面、内外圆锥面等。单 个典型表面是组成各种不同复杂工件的基本单 元，分析单个典型表面的定位及定位元件设计 是进行夹具定位分析和夹具定位方案设计的基 础
夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定 位位置不变的操作。
（2）装夹的方法
1）直接找正装夹
效率低，找正精度 较高；适用单件小 批量中形状简单的 工件。

机械制造装备设计第五章习题答案解析(关慧贞)

机械制造装备设计第五章习题答案解析(关慧贞)

第五章机床夹具设计习题答案1.机床夹具的作用是什麽？有那些要求？（1）机床夹具的作用1）保证加工精度 2）提高生产率 3) 扩大机床的使用范围。

4) 减轻工人的劳动强度，保证生产安全。

（2）机床夹具的要求1）保证加工面的位置精度 2) 夹具的总体方案应与年生产纲领相适应3) 安全、方便、减轻劳动强度 4) 排屑顺畅 5）应有良好的强度、刚度和结构工艺性。

2.机床夹具的组成有那些部分？1）定位元件及定位装置 2）夹紧元件及夹紧装置 3）导向及对刀元件4）动力装置 5）夹具体 6）其它元件及装置不同的生产条件下的夹具，其组成会有不同。

3.何谓六点定位原理“何谓定位的正常情况和非正常情况，它们各包括那些方面？（1）六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件实现完全定位。

（2）定位的非正常情况是指凡是保证加工位置精度的自由度均已被约束所限制的情况，它可以是完全定位，即限制了六个自由度，也可以是小于六个约束点。

（3）定位的非正常情况包括欠定位和过定位两种。

欠定位是指保证加工精度的某自由度应该被限制而没有被限制的情况。

此情况不能保证加工精度，因此此定位方案是绝对不允许的。

过定位是指为保证加工精度应该被限制的某个自由度被两个或两个以上的约束所重复限制。

一般情况下这是不允许的。

但在工件定位和定位元件精度很高或者在工件刚度很低的情况下，过定位的情况是被允许的。

4.试分析图5－7中a、c方案为什麽属过定位？如何改进的？尚存在什麽问题？5.7过定位及其改进图 5.7 a）：工件下底面有俩个短圆柱销台阶面支撑，为平面约束，限制3个自由度，而每个短圆柱销插入工件孔内，限制了2个自由度，因此共限制了7个自由度，超出了6个，即y方向的移动自由度被重复限制了，因此属于过定位。

C）：工件左端由销的又台阶端面定位，此端面限制了3个自由度，而销的长径比已超过1，属于长销，它限制了4个自由度，共限制了7个自由度，还有转动的自由度没有被限制。

第5章机床夹具设计 机械制造技术 教学课件

第5章机床夹具设计 机械制造技术 教学课件

②过盈配合心轴。如图5-10(b)所示，心轴由导向部分、定位 部分及传动部分组成。其特点是结构简单，定心准确，不需 要另设夹紧机构;但装卸工件不方便，易损坏工件定位孔。因 此，它多用于定心精度高的精加工。
③锥形心轴。如图5-10(a)所示，锥形心轴的锥度应很小，一
般为1/8000~1/1000。定位时，工件楔紧在心轴上，楔紧后工
件孔有弹性变形，自动定心。加工时，工件与心轴楔紧产生
摩擦力带动工件，不需另外夹紧。定心精度可达
0.005~0.01mm。锥形心轴消除
五个自由度。
上一页 下一页 返回
第一节工件的定位
3.工件以圆锥孔定位时的定位元件图5-11 (b)所示为顶尖孔锥 面定位。由于接触面较短，相当于三个定位支承点，消除
用定位销定位时，按工件定位基准孔与定位元件表面接触 的相对长度来区分，有长销和短销两种(见图5-8)。
Байду номын сангаас
①长销。接触面较长，如图5-8(a)所示，H
定位支承点，消除了四个自由度:
Ha，相当于四个
②两短个销定。位接支触 承面 点较 ，短 消， 除如 了图 两中 个自5-8由(b度)所: 示，H<<Ha，相当于
位基准面外，还必须选择正确的定位方法，将定位基面支承 在适当分布的定位支承点上，然后将各支承点按定位基面的 具体结构形状，再具体化为定位元件。
上一页 下一页 返回
第一节工件的定位
故可提高工件的刚性和稳定性，适用于工件以毛坯面定位或 刚性不足的场合。如图5-4所示。
(4)辅助支承。辅助支承用来提高工件的装夹刚度和稳定性， 不起限制工件自由度的作用，也不允许破坏原有的定位。辅 助支承应用例子如图5 -5所示。辅助支承可用可调支承代替。

5机床夹具设计步骤与方法

5机床夹具设计步骤与方法

5.6 机床夹具设计步骤与方法本节着重介绍专用机床夹具的设计步骤与方法，并讨论与此有关的一些问题。

5.6.1 专用夹具设计的基本要求机床专用夹具设计的基本要求可概括为以下几方面：1．保证工件的加工精度这是夹具设计的最基本要求，其关键是正确地确定定位方案、夹紧方案、刀具导向方式及合理制定夹具的技术要求，必要时应进行误差分析与计算。

2．夹具总体方案应与生产纲领相适应在大批量生产时，应尽量采用各种快速、高效结构，如多件夹紧、联动夹紧等，以缩短辅助时间，提高生产率；在中小批量生产中，则要求在满足夹具功能的前题下，尽量使夹具结构简单、容易制造、以降低夹具制造成本。

3．操作方便，使用安全所设计的夹具应能减轻工人劳动强度，如采用气功、液压等机械化夹紧装置，以减轻工人的劳动强度，并可较好地控制夹紧力。

夹具操作位置应符合操作工人的习惯，必要时应有安全保护装置，以确保使用安全。

4．便于排屑切屑积聚在夹具中，会破坏工件正确的定位；切屑带来的大量热量会引起夹具和工件的热变形，影响加工质量；切屑的清扫又会增加辅助时间，降低工作效率；切屑积聚严重时，还会损伤刀具或造成工伤事故。

因此排屑问题在夹具设计时必须给予充分的注意，在设计高效机床夹具时尤为重要。

5．有良好的结构工艺性所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整、维修等。

5.6.2 专用夹具设计的一般步骤专用夹具设计的一般步骤如下：1．研究原始资料，明确设计要求，收集设计资料在接到夹具设计任务书后，首先要仔细地阅读被加工零件的零件图和装配图，清楚地了解零件的作用、结构特点、材料及技术要求。

其次要认真地研究零件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容和加工要求、加工余量、定位基准及所使用的工艺装备。

收集有关资料，如机床的技术参数，夹具部件的国家标准、部颁标准、企业标准和厂定标准，典型夹具结构图册，夹具设计指导资料等。

必要时还应了解同类零件所用过的夹具及其使用情况，作为设计时的参考。

机械制造工艺与机床夹具第5章

机械制造工艺与机床夹具第5章

工件的六个自由度
2、六点定位原则 定位，即限制自由度。用合理设置的6个支承点，限制工件 定位，即限制自由度。用合理设置的6个支承点， 个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定， 的6个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，即工件定 位的“六点定位原理” 位的“六点定位原理”。
矩形工件的定位
轴类零件的定位
（二）工件以孔定位 常用的定位元件有圆柱销和各种心轴；定位基准为孔的中心线。 常用的定位元件有圆柱销和各种心轴；定位基准为孔的中心线。
圆柱定位销
长销限制4个自由度；短销限制2个自由度。 长销限制4个自由度；短销限制2个自由度。 L/d<0.5视为短 L/d>1.2视为长 视为短； 视为长。 L/d<0.5视为短；L/d>1.2视为长。
3、工件定位中的几种情况 1）完全定位 指工件的六个自由度全部被限制。 指工件的六个自由度全部被限制。
2）不完全定位 根据加工要求，并不需要限制工件的全部自由度。 根据加工要求，并不需要限制工件的全部自由度。
在车床上加工轴的通孔，使用三爪卡盘夹外圆，限制工件的4个自由度， 在车床上加工轴的通孔，使用三爪卡盘夹外圆，限制工件的4个自由度，采 用四点定位可以满足加工要求。 用四点定位可以满足加工要求。 工件在平面磨床上采用电磁工作台装夹磨平面，且只有厚度及平行度要求， 工件在平面磨床上采用电磁工作台装夹磨平面，且只有厚度及平行度要求， 故只用三点定位。 故只用三点定位。
螺钉压板
第二节 工件的定位原则及定位元件
一、工件定位的基本原理
自由度，六点定位原则， 自由度，六点定位原则，工件定位中的几种情况
本节内容 二、定位方法及定位元件
分别以平面、 分别以平面、孔、外圆定位

机床夹具设计原理

机床夹具设计原理

1）主要定位基准面
设置三个支承点，限制工件的三个自由度。
13
2）导向定位基准面 设置两个支承点，限制工件两个自由度。
3）止推定位基准面 限制工件一个自由度的表面。
14
【注意】
⑴ 在夹具的实际结构中，定位支承点是通过具体的定位元件体现出来
的。
⑵ 定位支承点与工件的定位基准必须始终保持紧贴接触，即工件上的
67
辅助支承的应用
图a） 辅助支承用于提高工件稳定性和刚度。 图b） 辅助支承起预定位作用。
68
（二）工件以外圆柱面定位时的定位元件
⒈ V形块
主要参数有：
D——V形块的设计心轴直径 a——V形块两限位基面间的夹角 H——V形块的高度 T——V形块的定位高度 N——V形块的开口尺寸
8
用夹具安装工件的方法有如下特点：
1) 工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相 接触实现的。因此无需找正便可将工件夹紧。
2) 由于夹具预先在机床上已调整好位置，因此工件通过夹具相对于机床也就占有
了正确的位置。
3) 通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。
(2)夹紧装置
用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。
(3)对刀与导引元件
这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。
(4)夹具体
用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。
(5)其他元件及装置 要有定位键等。
有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还
6
例
7
例
64
⑴ 螺旋式辅助支承
螺旋式辅助支承的结构与调
节支承相近，但操作过程不同，

5-2工件定位与装夹

5-2工件定位与装夹



定位支承点是定位元件抽象而来的。
一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有 六个自由度，所设置的定位支承点数目，原则上不 应超过六个。
三、常用定位元件及选用 (一)对定位元件的基本要求
足够的精度； 较好的耐磨性； 足够的强度和刚度；
较好的工艺性；
便于清除切屑。
（二）常用定位元件所能限制的自由 度
常用定位元件可按工件典型定位基准面
分为：
用于平面定位的 用于外圆柱面定位的
用于孔定位的
常用定位元件所能限制的自由度见表5-1
工件常用定位表面

以平面定位 以内孔定位 以外圆表面定位
以平面定位

基本支承

固定支承 支承钉、支承板 可调支承 自位支承
辅助支承
基本支承：限制自由度，真正起定位作用 辅助支承：不限制自由度，起预定位、增加工件和夹具刚性等作用
ΔD=ΔY+ΔB
2．定位误差的计算
计算定位误差时，可以分别求出基准位移误 差和基准不重合误差，再求出它们在加工尺寸方 向上的矢量和；也可以按最不利情况,确定工序基 准的两个极限位置，根据几何关系求出这两个位 置的距离，将其投影到加工方向上，求出定位误 差。
3．组合表面定位及其误差分析
常见的组合方式有：
工件以内孔定位
工件上定位内孔较小时，常选定
位销
在套类、盘类零件的车削、磨削
和齿轮加工中，大都选用心轴
工件以内孔定位时，常用的有：定位销、定位心轴、自动定 心机构（如三爪卡盘、弹簧心轴等〕。 1）定位销：通常结合端面定位 结构形式： a. d＜10 d太小，不宜开退刀槽， 轴肩下埋； b. d＞10 带有台肩，端面定位可 避免夹具体磨损； c. d＞16 凸肩与退刀槽合二为一； d. 可换式：用于大量生产中，易于 更换，更换时为避免 破坏夹具体 加上衬套，定位销与衬套配合 H7/js6、H7/n7

夹具的设计基本原理

夹具的设计基本原理

螺杆1在2中转动而起夹紧作用。 螺母2采用可换式，其目的是为了 内螺纹磨损后可及时更换。
螺钉3用以防止2的松动。
压块4是防止在夹紧时带动工件转 动；并避免1的头部直接与工件接 触而造成压痕，同时也可增大夹 紧力作用面积，使夹紧更为可靠。
图5-32
螺旋夹紧力的计算公式
式中： P—原始作用力； L—手柄长度； —螺杆下端（或压块）与工件接触处的当量摩擦半径； —螺旋作用中径之半；（作用中径为d平均）；
是一样的。区别仅在于孔定位时，支承等速远离中心移
动，与工件孔表面接触。
图5-14
图5-15
3 .定位心轴
根据工件的形状和用途的不同，定位心轴的结论形式 很多，常用的有下列几种形式： （1）圆柱心轴
如图5-16 a）为间隙配合圆柱心轴，定位精度不高， 但装卸工件方便。 b）为过盈配合圆柱心轴，常用语对定 心精度要求高的场合。c)为花键心轴，用于以花键孔为定 位基准的场合。
α—螺旋升角；
—螺旋配合面的摩擦角（常取8°30′）。 —螺杆下端应用中，单螺旋夹紧机构常与杠杆压板构成螺旋压 板组合夹紧机构，如图5-34
图5-34
（三）偏心夹紧机构
偏心夹紧机构是靠偏心轮回转时其半径逐渐增大而产生夹 紧力来夹紧工件的，常与压板联合使用，如图5-35。
批毛坯尺寸误差。如图5-4所示为几种常用的可调支承典 型结构。
图5-4
3.自位支承 （浮力支承） 自位支承:适用于毛坯表面、断续表面、阶梯表面定位。
如图5-5所示为几种常用的自位支承典型结构。
图5-5
4、辅助支承
辅助支承是在工件定位后才参与支承，因此不起任何消除 自由度作用，只起减小工件变形和振动的作用。如图5-6所 示，a）、b)为螺旋式辅助支承，用于小批量生产；c)为推 力辅助支承，用于大批量生产。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
P142 5-7 工件在夹具中央紧时对夹紧力有何要求? P147-149 5-8 试分析三种基本夹紧机构的优缺点及其应用。P150-
154
结束
5-9 根据六点定位原理，分析图5—47所示各种定位方案 中定位元件所限制的自由度。
结束
结束
消除了一个间 隙 又形成一个, 不 过配合精度可 提高。
图5—47 题5—9图 1一小锥度心轴 2一中心架 3一活动锥销
结束
复习思考题
5-l 什么是机床夹具? 举例说明夹具在机械加工中的作用。 P130
5-2 机床夹具通常由哪几部分组成? 各起何作用? P132 5-3 什么是六点定位原理? 什么是完全定位、不完全定位、
欠定位、过定位? P132-134 5-4 常见的定位方式、定位元件有哪些? P134
结束
5-5 辅助支承与自位支承有何不同? P135 5-6 什么是定位误差? 试述产生定位误差的原因。P141-
图5—49 题5一11图 1一夹紧件 2一铣刀 3一定位件 4一三爪自定心卡盘 5一V形块
5—12有一批工件，如图5—50a所示，采用钻模夹具钻 削工件上直径分别为Ф5 mm和Ф8 mm的两孔，除保证图 样尺寸要求外，还须保两孔的连心线通过 600-0.1 mm的轴 线，其偏移量公差为0.08mm。现可采用如图5—50b、c、 d三种方案。若定位误差不得大于加工允差的1/2，试问 这三种定位方案是否可行(α=90°)?
二、专用夹具设计 1．专用夹具的基本要求 (1)稳定地保证工件的加工精度 (2)提高生产率，降低成本，提高经济性 (3)操作方便、省力和安全 (4)有良好的结构工艺性
结束
钻模夹具(视频)
结束
2．专用夹具的设计步骤 (1)研究原始资料，明确设计任务 (2)考虑和确定夹具的结构方案，绘制结构草图 (3)绘制夹具总图 (4)绘制夹具零件图
结束
结束
• 技术要求 1．钻套孔中心线对夹具体底面M的垂直度公差在
100mm不大于O．03mm； 2．心轴中心线对夹具体底面M的平行度公差在100mm
不大于O．03mm； 3．钻套孔中心线对心轴中心线的对称底公差为
O．02mm： 4．心轴中心线对爽具体端面N的垂直度公差在100mm
不大于0．03mm。
结束
本章小结
机床夹具由定位元件(定位装置)、夹紧元件(夹紧装 置)、对刀与导引元件和夹具体等部分组成。通过本章 的学习，学会利用六点定位原理，根据工件的具体结 构特点和工序加工精度要求去正确选择定位方式、进 行定位误差的分析与计算。 工件常见的定位方式有以平面、外圆、圆孔和组合表 面定位，要掌握常见定位元件及其限制自由度情况。
结束
(2)夹具总图的技术要求： 1)定位元件定位面之间的相互位置精度； 2)定位元件定位表面与夹具安装面间的相互位置精度； 3)定位表面与引导元件工作表面之间的相互位置精度； 4)各导引元件工作表面之间的相互位置精度； 5)定位表面或引导元件的工作表面对夹具找正基准面的 位置精度； 6)与保证夹具装配精度有关的或与检验方法有关的特殊 的技术要求。
结束
5—10 图5—48所示的零件以平面3和两个短V形块1、2 进行定位，试分析该定位方案是否合理? 各定位元 件应分别限制哪些自由度? 如何改进?
图5—48
题5—10图
1、2一短v形块 3一平面
5—11 有一批直径为Ф50mm的轴类工件，铣工件键 槽的定位方案如图5—49a、b、c所示。试计算各种定 位方案下影响尺寸A、B的定位误差各为多少?
结束
(3)夹具体设计图5—46b的轴套钻铰孔夹具采用铸 造夹具体，定位心轴5及钻模板2均安装在夹具体6上， 夹具体6上的N面作为安装基面。此方案结构紧凑、安 装稳定、刚性好，但制造周期较长，成本略高。
结束
3．夹具总图绘制 (1)夹具总图的尺寸 1)夹具的外形轮廓尺寸 2)影响定位精度的尺寸 3)影响对刀精度的尺寸 4)夹具与机床的联接尺寸 5)其他重要配合尺寸
三、专用夹具设计举例 1．夹具设计任务 图5—46a为在轴套上钻铰Ф6H7mm孔的工序简图，需 满足如下加工要求： Ф6H7mm 孔 轴 线 到 端 面 B 的 距 离 为 3 7 . 5 ± 0 ． 0 2 mm， Ф6H7mm孔对Ф25H7mm孔的对称度为0.08。已知轴套外 圆柱面、各端面和孔Ф25H7mm均已精加工，工件材料为 Q235 钢 ， 批 量 N=500 件 ， 年 产 量 6 0 0 0 件 ， 需 设 计 钻 铰 Ф6H7mm孔的钻床夹具。
结束
但由于工件定位端面B与定位孔Ф525H7mm均精加工过， 其垂直度要求比较高，另外定位心轴与台阶端面垂直 度要求更高，一般需要磨削加工。因此一批工件在定 位心轴上安装时不会产生干涉现象，这种过定位是可 以采用的。定位心轴的右上部铣平，用来让刀和避免 钻孔后的毛刺妨碍工件装卸。
结束
(2)导向和夹紧方案以及其他元件的设计为了确定刀 具相对于工件的位置，夹具上应设置导引元件。由于孔 加工精度高，需采用钻铰工序，故设计快换钻套。如图 5—46b所示，快换钻套1安装在固定式钻模板2上，钻模 板与工件要留有排屑空间，以便于排屑。另外，轴套的 轴向刚度比径向刚度好，因此夹紧力应指向限位台阶面 N，如图5—46b所示，采用带开口垫圈3的螺旋夹紧机构， 使工件装卸迅速、方便。
结束
2．确定夹具结构方案 (1)确定定位方案，选择和定位元件从图5—46a可知， 钻Ф6H7mm孔的工序基准为端面B及Ф25H7mm孔的轴线， 按基准重合原则选B面及Ф25H7mm孔为定位基准。
结束Leabharlann 图5—46轴套钻孔工序简图及其夹具 l一快换钻套 2一钻模板 3一开口垫圈 4一夹紧螺母 5一定位心轴 6一夹具体
结束
定位误差是由于基准不重合误差和基准位移误差共同 作用的结果，计算时要根据具体情况进行分析。 常用的夹紧机构有斜楔、螺旋、偏心等，它们都是根据 斜面夹紧原理来夹紧工件的。专用夹具设计应根据具体 设计任务，遵循夹具设计的基本要求和步骤进行。 本章学习要求：能根据加工要求正确选择通用机床夹具 并对专用夹具的设计有一定的能力。