机床夹具课程设计指导56页PPT

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滑柱式钻模
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二、钻床夹具的设计
1、钻模类型的选择
在设计钻模时，首先需要根据工件的形状、尺 寸、重量和加工要求，并考虑生产批量、工厂工 艺装备的技术状况等具体条件来选择夹具的结构 类型。在选择时，应注意以下几点： 加工孔径大于10mm的中小型工件时，由于钻销扭矩
安装在车床主轴上的夹具：各种卡盘、顶尖、各种心轴 或其它专用夹具。加工时夹具随机床主轴一起旋转，切削刀 具作进给运动。 u 三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘 u 拨动顶尖 u 心轴式
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u 圆盘式
u 角铁式
u 花盘式
适用于形状复杂的大型工件 需要平衡配重 通过过渡盘与主轴头端连接 安装在滑板或床身上的夹具：用于某些形状不规则和尺 寸较大的工件，刀具安装在车床主轴上作旋转运动，夹具作 进给运动。
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固定式钻模
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2、回转式钻模
回转式钻模的结构形式按其转轴的位置可分为立轴 式，卧轴式和斜轴式三种。这类钻模的引导元件－钻 套，一般是固定不动的，为了实现工件在一次安装中 进行多工位加工的目的，钻模一般采用回转式分度装 置。
当工件上的几个被加工的孔，是轴线互相平行的轴向孔或 是分布在圆柱面上的径向孔时，使用回转式钻模是很方便的 ，即可保证加工精度，又可以提高生产效率。
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回转式钻模
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3、移动式钻模
移动式钻模用在立式钻床上，先后钻销工件同一表面上 的多个孔，属于小型夹具。移动的方法有两种：一种式自 由移动，另一种是定向移动，用专门设计的轨道和定程机 构来控制移动的方向和距离。
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（五）工件定位时的几种情况
1、完全定位
工件在夹具中相对于刀具的六个自由度全部被限制的 定位方法称为完全定位。
举例：连杆工件在由定位支承板、短銷和挡銷组成的夹具中定
位，试对此定位方案进行定位分析。（如下图所示）
Z
短销
挡销
Y
支承板
Y
X
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解：写出各定位元件所限制的自由度：
支承板限制工件三个自由度：
Y X
Y X
工件以平面定位
Y Y
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对粗基准：使用三个支承銷（三点构成一个平面）作为定
位元件，限制工件三个自由度
对精基准：可用一支承板代替三个支承銷定位，同样限制
工件的三个自由度
工件
工件
图:支承钉、支
承板及其用法
支承板
用于粗基准 用于精基准
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2、工件以圆孔定位 工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准 为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。 定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴 有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度 心轴等）、弹性心轴之分。
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三爪卡盘
四爪卡盘
万向平口钳
回转工作台
分度头
通用夹具
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组合夹具实例
10
11
KH1 KH2 KH3 KH4
L φD
L φD
3
3
4 L
φD
4 L
φD
3
3
4 L φD
4 L φD
3
3
成组（部分元件可更 换）夹具
4
4
零件工序简图
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2．按机床分类
1）车床夹具 2）铣床夹具 3）钻床夹具 4）磨床夹具 5）数控机床夹具

用分度盘上不同的孔数和定位销通
过计算来实现工件所需要的等分数
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使用分度头时的注意事项：
1) 分度时注意分度头的间隙问题；
机 械
2) 校正分度头的端面与y轴的平行，
制
即分度头的轴线应与x轴平行；
造
技
3) 校正尾座与分度头在同一直线上；
术
4) 工件装夹时注意卡爪是否会与刀具 发生干涉等
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八、平口虎钳及其应用
热，容易导致顶尖或工件中心孔“烧坏”
死顶尖用于低速以及工件精度要求高时的加工
车床上加工细长轴时，一般都使用顶尖进行定位
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（2）拨动顶尖
内拨动顶尖
拨动顶尖 外拨动顶尖
机 械
端面拨动顶尖制造源自技术端面拨动顶尖
10
机 械 制 造 技 术
外拨动顶尖
内拨动顶尖
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二、夹头及其应用
手动夹头
夹头 气压夹头
机
械
术
便、可提高工件装夹刚度、减少工件在加
工中的振动
顶尖主要有普通顶尖和拨动顶尖两种
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（1）普通顶尖
回转式顶尖（活顶尖） 普通顶尖
机
固定式顶尖（死顶尖）
械
回转式顶尖 装有轴承，定位精度略差，但旋转时不易
制 造
发热，工件的加工精度低
技
活顶尖一般用于工件的粗加工或半精加工
术
固定式顶尖 定位精度高，但顶尖部分由于旋转摩擦生
机
械
制
造 跟刀架 主要用
技 术
于不允许有接刀
的细长轴的加工
跟刀架装夹工件车外圆
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七、分度头及其应用
分度头 是铣床（特别是万能铣床）的重要附件，安装

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确定夹具的结构方案，绘 制结构草图
绘制夹具总图
确定并标注有关尺寸和夹 具技术要求
绘制夹具零件图
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（1）设计的准备
（1）分析研究被加工零件的生 产 纲 领 ， 零 件 图 、 工 序 图、工 艺规程 等文件，了解零件的作用、形状、结构特点、材料和本工序 的加工 要求、 切削用 量和所 使用的 工艺基 准及所 使用的 工艺装 备，对 设计任 务书所 提出的 要求进 行可行 性研究 ，以便 发现问 题，及 时与工 艺人员 进行磋 商。
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7.3 夹具体的设计
一、夹具体的作用及其基本要求 （1）夹具体的作用 夹具体是夹具的基础元件，在加工过程中， 夹具体要承受工件重力、夹紧力、切削力、 惯性力和振动力的作用。
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（2）夹具体设计应满足的基本要 求
1）有一定 的精度 和良好 的结构 工艺性 。 2）足够的 强度和 刚度。 3）在机床 工作台 上安装 的夹具 ，其重 心尽量 低、高 度尺寸 要小。 4）夹具体 的结构 应简单 、紧凑 ，尺寸 要稳定 ，残余 应力要 小。 5）要有适 当的容 屑空间 和良好 的排屑 性能。 6）应吊装 方便， 使用安 全
（2）收集有关资料，包括所使用机床 的技术 参数， 所使用 刀具、 量具的 规格， 夹具零 部件的 国家标 准、行 业标准 和企业 标准， 夹具设 计资料 （图册 和设计 手册） ，工厂 的生产 组织、 制造工 艺及制 造水平 等。
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（2）方案设计
（1）定位设计。 （2）确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧装置
。 （3）确定刀具的对刀导向方案。 （4）确定夹具与机床的连接方式。 （5）确定其它元件和装置的结构形式，如定位键

x
y
z
此外，工件绕三个垂直坐标轴 的转角位置也是任意的，通常称之
为绕三个垂直坐标轴具有转动自由
度，分别以x

、 y
、
要使工件在夹具中占据正确位
z
表示。
置，就必须恰当地限制工件在空间
上的六个自由度。
第3章 机床夹具设计
机械制造工艺学
常同立等
清华大学出版社
在进行工件定位分析时，通常是用一个支承点限制工件的一个自 由度，用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹 具中的位置完全正确，这就是的“六点定位原理”。 用于空间定位的六个支承点 的分布必须遵循一定的规则。 如图3.2(a)所示的平行六面 体上加工键槽时， 为保证加工尺寸 需限制工件的
第3章 机床夹具设计
机械制造工艺学
常同立等
清华大学出版社
三爪卡盘
四爪卡盘
万向平口钳
回转工作台
图2-43 通用夹具
分度头
第3章 机床夹具设计
机械制造工艺学
常同立等
清华大学出版社
L 3
φD
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零件工序简图
图2-44 专用夹具
第3章 机床夹具设计
KH1 KH2 KH3
机械制造工艺学
常同立等
清华大学出版社
第3章 机床夹具设计
机械制造工艺学
常同立等
清华大学出版社
例如 为如图所示为在环状工件上钻孔的工序， 设计定位结构。
第3章 机床夹具设计
夹具上布置了六个支承点，见图3.3(b)， 工件端面紧贴在支承点1、2、3上，限制
在上述三种工件装夹方式中， 夹具装夹具有较高的定位精度，工件装夹操作方便、简单和省 时，适合大批量生产。 找正装夹亦具有较高定位精度，但操作费时、费力，仅适合单 件小批量生产。

支承板。接触面积大，适于精基准平面定位 。 短支承板限制一个自由度，长支承板限制两个
自由度，宽支承板限制三个自由度。
可调支承，支承高度可调。限 制一个自由度。
可调支承：支承高 度可调，限制一个 自由度。
自位支承 又称浮动支承。支 承能随工件定位基准面的变化 而自动调整，限制一个自由度。
辅助支承 工件实现定位后才参与 支承的定位元件，不起定位作用， 只能提高工件加工时刚度或起辅助 定位作用 。
可调支承，支承高度可调。 夹紧力作用方向应垂直于工件主要定位基面；
• 夹紧力作用点应尽量靠近加工表面。 4、减轻劳动强度，保证生产安全
接触面积大，适于精基准平面定位 。 手动夹具、气动夹具、液动夹具、电磁夹具、真空夹具等； (3) 很少直接用于夹紧工件，大多是与其它夹紧元件联合使用。 支承能随工件定位基准面的变化而自动调整，限制一个自由度。 机床夹具是机床上用以装夹工件、引导刀具的一种装置，其作用是将工件定位，以使工件获得相对的于机床和刀具的正确位置，并把 工件可靠地夹紧。 可调支承，支承高度可调。 2、提高生产效率，降低成本 (2) 用于夹紧行程较小的情况； 短支承板限制一个自由度，长支承板限制两个自由度，宽支承板限制三个自由度。 车床夹具、磨床夹具、钻床夹具、镗床夹具、铣床夹具、自动机床夹具、数控机床夹具等；
夹紧行程不受限 适应范围：(1) 适用于切削负荷不大且无很大振动的场合；
夹紧力作用点应与定位元件相对或在其所形成的面内；
制等特点，所以 (2) 用于夹紧行程较小的情况；
斜楔能改变夹紧作用力的方向； 静力平衡：合力为零，合力矩为零。
在手动夹紧装置 车床夹具、磨床夹具、钻床夹具、镗床夹具、铣床夹具、自动机床夹具、数控机床夹具等；
• 夹紧力适当：夹紧力的大小应能保证工件 在加工时的位置不变，同时又不能使工件 产生变形。

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1、固定式：
夹具与机床上位置固定不变，用于立钻，摇臂 钻加工大件等
1、菱形销 2、压板 3、螺母 4、定位件
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1、固定式：
夹具与机床上位置固定不变，用于立钻，摇臂 钻加工大件等。
1、菱形销 2、压板 3、螺母 4、定位件ຫໍສະໝຸດ 第17页/共53页3、移动式
钻模移动，用 于加工同一表 面上的多个孔 中小型工件
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3．夹具与机床主轴的连接
车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的回转 精度有决定性的影响。因此，要求夹具的回转轴 线与主轴轴线应具有尽可能高的同轴度。 心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配 合连接，用螺杆拉紧。有的心轴根据径向尺寸的 大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一 般有两种方式；
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2）可换钻套
H7/g5,H7/g6 ，间隙配合装 入衬套内，用 螺钉固定 。
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3）快换钻套
配合H7/g5,H7/g6, 结构与上述不同， 不用固定螺钉便可 更换。适用于加工 多，更换不同孔经 的钻套。
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4）特殊钻套
适用于工件结构形状和被加工孔的位置特殊 性，标 准钻套不满足时用的钻套。
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3、花盘式车床夹具
花盘式车床夹具的夹具体为圆盘形。在花盘 式夹具上加工的工件一般形状都较复杂，多 数情况是工件的定位基准为圆柱面和与其垂 直的端面。
4、安装在拖板上车床夹具
通过机床改装（拆去刀架，小拖板）使其固 定在大拖板上，工件直运动，刀具则转动。 这种方式扩大车床用途，以车代镗，解决大 尺寸工件无法安装在主轴上或转速难以提高 的问题。
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4) 辅助支承
在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度， 主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。
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(2) 工件以圆孔定位
工件以圆孔定位属于定心定位，包括定位销、圆柱心轴、圆锥销、圆 锥心轴等。
1）定位销 短限制两个自由度，长限制四个自由度
分固定式和可换式，圆柱销和菱形销
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3. 常见定位方法与定位元件 (1) 工件以平面定位
1) 固定支承（支承钉、支承板、定位分析 ）限制两个自由度
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2) 可调支承
多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批 毛坯误差第1源自页/共118页3) 自位支承
支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应 ， 一般只限制 一个自由度， 即一点定位。
一.夹紧装置的组成和设计要求
组 （1）力源装置 （2）中间传力机构
成 （3）夹紧元件
1）改变作用力的方向；
作 2）改变作用力的大小；
用
3）使夹紧实现自锁。
1）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置； 稳
基
2）夹紧力大小要适当；
牢
本
3）夹紧动作要迅速、可靠；
快
要
4）结构紧凑，易于制造与维修。
求
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准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。
一次安装加工两孔A和B，孔B在X方向定位基准C与设计基 准A不重合，基准不重合误差为联系尺寸22的公差0.2
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2）基准位移误差△jw 是指工件的定位基准在加工尺寸方
向上的变动量。由工件定位面和夹具定位元件的制造误差 以及两者之间的间隙所引起。
成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动 的行程调定后不再变动，可认为加工面的位置是固定的。 但因一批工件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上 均存在差异，所以定位后各表面有不同的位置变动。