夹具设计课件

Y移动自由度
X移动，Z轴转动
自由度
Y
Z移动，X、Y轴旋转
X
自由度
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图 2-8 六点定位原理
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2.2.1 定位原理
完全定位与不完全定位
➢ 工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。工件6个 自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全 定位。
➢不完全定位主要有两种情况： ①工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转
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2.2.4 定位误差
以微小增量代替微分，并将尺寸误差视为微小增量，且考虑到尺寸误差可 正可负，各项误差均取绝对值，得到工序尺寸H的定位误差：
DW
Td
2
sin
2
d cos 4 sin2
2
2
T
（2-8）
式中 Td — 工件外圆直径公差； Tα— V型块两斜面夹角角度公差。
➢划线找正装夹 精度不高，效率低，多用于形 状复杂的铸件。
找正线
加工线
图2-5 直接找正安装
毛坯孔
精度高，效率低，对工人
技术水平高。
8
图2-6 划线找正安装
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➢夹具装夹
2.1.2 工件装夹
精度和效率均高， 广泛采用。
图2-7 工件在夹具上装夹（滚齿夹具）
9
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机械制造工工艺学 第2章 工件的装夹
Z Y
X
Z Y
X
Z Y
X
Z
Z
Z
XY
XY
图2-21 工件以圆孔定位
Y X
31
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2.2.3 定位方法与定位元件

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2）钻套的尺寸、公差及材料
A、钻套导向孔的基本尺寸一般取刀具的最大极限尺寸， 采用基轴制间隙配合。
B、钻套的导向高度H＝1～2.5d（其中，d为钻套孔径）。 加工精度高或被加工孔径小时取较大值，反之取较小值。
C、排屑空间h越大，排屑越方便，但刀具的刚度和孔的加 工精度都会降低，一般根据工件的材料和精度来确定。
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2、铣床夹具的设计要点
（1）定位元件和夹紧装置的设计要点
定位元件：除遵循一般的设计原则外，布置时应尽量 使主要支承面积大些。工件加工部位呈悬臂状态时， 应采用辅助支承。
夹紧装置：应保证足够的夹紧力，并具有良好的自锁性 能，以防止夹紧机构因振动而松夹。施力的方向和作用 点要恰当，并尽量靠近加工表面，必要时设置辅助夹紧 机构，以提高夹紧刚度。
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固定式镗套
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2） 回转式镗套
镗套随镗杆一起转动，与镗杆之间 只有相对移动而无相对转动。这种镗套 大大减少了磨损，也不会因摩擦发热而 “卡死”。因此，它适合于高速镗孔。
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回转式镗套
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（2）镗杆直径和轴向尺寸
镗杆直径d及长度L主要是根据所镗孔的直径D 及刀具截面尺寸B×B来确定。镗杆直径d应尽 可能大，其双导引部分的L/d≤10为宜；而悬伸 部分的L/d≤4～5，以使其有足够的刚度来保证 加工精度。
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夹紧力估算步骤： 1．计算切削力； 2．求出理论夹紧力W０
根据加工过程中，工件受到切削力F（按对夹紧最不利的加 工条件）、夹紧力W０（大型工件的重力，高速运动工件的惯 性力，高速旋转工件的离心力）、支承反力及摩擦力，处于 静力平衡状态，求出理论夹紧力W０。 3．求出实际夹紧力W：W=KW０
K—安全系数，与加工性质、切削特点、夹紧力来源、刀具情 况有关：一般取K＝1.5～3。 粗加工时，K＝2.5～3；精加工时，K＝1.5～2.5。
◇当摆动压块与工件接触后，由于压块与工件间的摩擦力矩大 于压块与螺钉间的摩擦力矩，压块不会随螺钉一起转动。
摆动压块
★快速夹紧机构： 单个螺旋夹紧机构夹紧动作慢，装卸工件费时，为了克服这 一缺点，出现了各种快速螺旋夹紧机构。
使用了开口垫圈
采用了快卸螺母
夹紧轴1上的直槽连 着螺旋槽，先推动 手柄2，使摆动压 块迅速靠近工件， 继而转动手柄，夹 紧工件并自锁。
（b）所示：极限状态下，斜楔在工件反力和夹具体反力作用 下，处于平衡状态：
F 1 W 1 tF R g X W ( t2 g )
12 12
斜楔的自锁条件 斜楔的升角小于或等于斜楔与工件、斜楔与夹具体间
的摩擦角之和 12
若 1 2 → 0.1~0.15→ 6~8
◇手动夹紧机构一般取 1.15~17
手柄4带动螺母旋转时，因手柄5的限制，螺母不能右移， 致使螺杆带着摆动压块3往左移动，从而夹紧工件。松开时， 只要反转手柄4，稍微松开后，即可转动手柄5，为的快速 移动让出了空间。
★夹紧力计算：
◇原始作用力Q；
◇工件对螺杆的反作用力 W '：
垂直方向的反作用力W（夹紧力）、摩擦力 F2 ；
◇夹具体上的螺母对螺杆的作用力 R 1 ：

机械制造装备设计
第4章 夹具设计
全国本科院校机械类创新型应用人才培养规划教材
本章分四个小节： 4.1 机床夹具基本概念 4.2 定位方式与定位元件 4.3 工件的夹紧 4.4 典型机床的夹具
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4.1 机床夹具基本概念
机床上用于装夹工件的装置，称为机床夹具。 ➢机床夹具的功用
（1）保证加工质量 工件各加工面间的位置度是由夹具保证，不受工人 技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。 （2）减少辅助工时，提高劳动生产率
根据定位基准孔定位元件的配合长度L与直径D的 比值L/D大小分为两种情形： 1）L/D＞1~1.5，为长销定位，相当于四个定位支 承点，限制工件的四个自由度，能够确定孔的中 心线位置。 2）L/D＜1，为短销定位，相当于两个定位支承点 限制工件的两个自由度，只能确定孔的中心点的 位置
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4.2 定位方式与定位元件 （1）定位元件 1）定位销 标准定位销
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4.2 定位方式与定位元件 1）定位销 非标准定位销
图4.15 圆锥定位销
图 4.16 圆锥销组合定位
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4.2 定位方式与定位元件 2）定位心轴（刚性心轴） 圆柱心轴
1—导向部分；2—工作部分；3—转动部分
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4.2 定位方式与定位元件 2）定位心轴（刚性心轴） 锥度心轴 工件在锥度心轴上定位，并靠工件 定位圆孔与心轴柱面的弹性变形夹紧工件。
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4.2 定位方式与定位元件 ❖ 不完全定位 根据工件被加工表面的加工精度 要求，有时需要限制的自由度少于六个，这种定 位方法称为不完全定位。
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4.2 定位方式与定位元件 ❖ 不完全定位 根据工件被加工表面的加工精度 要求，需要限制的自动度没有得到完全限制，这 种定位方法称为欠定位。欠定位不能保证工件的 加工精度要求，在确定工件定位方案时，欠定位 时绝对不允许的。