机械制造技术基础课件最新版第四章机床夹具原理与设计第5节

3. 夹紧力的大小
夹紧力的大小可根据切削力和工件重力的大小、 方向和相互位置关系具体计算。为安全起见，计算 出的夹紧力应乘以安全系数K，故实际夹紧力一般比 理论计算值大2～3倍。
进行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看做一 刚性系统，以简化计算。根据工件在切削力、夹紧 力(重型工件要考虑重力，高速时要考虑惯性力)作用 下处于静力平衡，列出静力平衡方程式，即可算出
的原始夹紧行程增加的倍数等于夹紧力的增力倍
数，即夹紧行程增大多少倍，夹紧力就增加多少
倍。
0.017455 0.052408 0.087489
0.12278 0.15838 0.19438
0.23087 0.26795 0.30573
0.34433
2、选用斜楔夹紧工件时，只要升角 取得合适， 就能实现夹紧机构的自锁。
3. 偏心夹紧机构是由偏心件作为夹紧元件，直接 夹紧或与其他元件组合实现对工件的夹紧。常用的
图3-35是一种常见的偏心轮—压板夹紧机构。 当顺时针转动手柄使偏心轮绕轴转动时， 偏心轮的 圆柱面紧压在垫板上，由于垫板的反作用力，使偏 心轮上移，同时抬起压板右端，而左端下压夹紧工
图3-35 偏心轮—压板夹紧机构
斜楔夹紧机构受力分析
夹紧力 Fc 是由作用在斜楔上的外力 Fe,x 产生的。
工件对它的反作用力 Fr1 和由此引起的摩 擦力 Ff1 、夹具体对它的反作用力 Fr2 和 由此引起的摩擦力 Ff 2 。
夹紧时，存在如下关系 考虑X方向上的受力平衡
将上述参数代入上式，可得斜楔所产生的夹紧力
由上式得如下结论
图3-43 先定位后夹紧联动机构
图3-43 先定位后夹紧联动机构
(2) 夹紧与移动压板联动机构。 如图3-44所示，逆时针扳动手柄，先是拨销1拨 动压板2上的螺钉3，使压板左移到夹紧位置，继续 逆时针扳动手柄，偏心轮5顶起压板夹紧工件。松开 时，顺时针扳动手柄，偏心轮5的作用先松开工件， 继而拨销1拨动螺钉4

以保证工件在加工过程中保持其正确位置不变的过程。 定位与夹紧对加工精度的影响——有可能使工件偏离所要求的
正确位置而产生定位误差与夹紧误差，需高度重视。
一、工件的装夹与机床夹具
直接找正装夹 找正装夹
划线找正装夹
夹具装夹
以工件某表面在通用夹具上定位与夹紧。 效率低，对操作者的技术水平要求高， 找正精度高，适用于单件小批生产或定 位精度要求特别高的场合。
定位方案，计算定位误差 对刀或导向 夹紧方案，选择夹紧机构 其它结构形式（分度、夹具与机床连接） 夹具体的形式和夹具的总体结构
标注尺寸、配合及技术要求 绘制夹具零件图 编写夹具设计说明书
主视图，尽量选取与操作者正对的位置。 绘制步骤： 用双点划线画出工件外形轮廓和定位面、加工面； 画出定位元件和导向元件； 按夹紧状态画出夹紧装置； 画出其它元件或机构； 画出夹具体，把上述各部分组合成一体，形成完 整的夹具。在夹具装配图中，工件视为透明体。
0x、0Y、0z
三个坐标轴转动，称为转动自由度，分别表示为
、
、
。
图4-6 工件的自由度
一、工件定位的基本原理
3.六点定位原则
由上可知，如果要使一个自由刚体在空间有一个确 定的位置，就必须设置相应的六个约束，分别限制刚体 的六个运动自由度。在讨论工件的定位时，工件就是我 们所指的自由刚体。如果工件的六个自由度都被限制了， 工件在空间的位置也就完全被确定下来了。因此，工件 定位实质上就是限制工件的自由度。 工件定位时，常用一个支承点限制工件的一个自由度。 六点定位原则——就是用合理设置的六个支承点，限制 工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定。
二、定位元件的选择与设计
1.对定位元件的基本要求
足够的精度 足够的强度和刚度 较高的耐磨性 良好的工艺性

第三节 通用多轴箱设计
对攻丝主轴系统的要求 为保证丝锥稳定可靠地攻入工件，不干扰丝锥的自行引进量， 要求攻丝主轴系统向前进给与丝锥的自行引进完全同步。 即：vf = S丝，
vf —— 主轴系统的进给量（mm/min）。 因此组合机床上，在丝 锥和主轴系统之间大多不 采用刚性连接，而是在二 者之间设有进给补偿环节。 补偿越灵活，加工出的螺 纹精度越高。
第三节 通用多轴箱设计
（2）常用攻丝组合机床的结构方案 组合机床与通用机床一样：加工螺纹时，主运动和进给运动之
间保持严格的传动比关系，即内联系传动。 根据实现内联系传动系统所选用的机构不同，攻丝组合机床可
分为两大类：攻丝动力头型、攻丝靠模型
1）攻丝动力头型攻丝组合机床 当被加工零件的孔数量较多， 深度不大，且全部为攻丝工序时，可采用此类攻丝组合机床。
（1）加工基准坐标架的选择及确定各主轴坐标
基准坐标系通常采用直 角坐标系，用XOY表示。
坐标系的原点选在定位 销上，横轴（X轴）、纵轴 （Y轴）均通过定位销孔。
第三节 通用多轴箱设计
（2）选择小坐标系计算中间传动轴坐标 ① 与2轴定距的传动轴坐标计算 ② 与2轴定距的传动轴坐标计算 ③ 与3轴定距的传动轴坐标计算
多轴箱传动系统设计内容 通过一定的传动链把动力箱输出轴传 进来的动力和转速按要求分配到各主轴，实现所需的转向和转速。
传动系统的设计原则 以获得所需的主轴转速和旋向为原则。
（1）传动系统的基本要求
在保证主轴强度、刚度、转数和转向的前提下，力求使主轴、 传动轴、齿轮等的规格少，数量少，体积小。
1）尽量用一根中间传动轴带动多根主轴。当齿轮啮合中心距 不符合标准时，可用变位齿轮或略变传动比的方法解决。
应用：多轴箱借助动力箱、 动力滑台完成钻孔、扩孔、铰孔、 镗孔、攻丝等加工工序。

1)基准不重合误差其大小等于工序基准与定位基
准间联系尺寸在该加工尺寸方向上的公差。
1)基准不重合误差其大小等于工序基准与定位基
准间联系尺寸在该加工尺寸方向上的公差。
2)基准位移误差
2)基准位移误差
4.3.3各种定位方法的定位误差计算
两种计算方法： 1.定位误差取为基准不重合误差和基准位移误差的矢 量和。 2.按最不利情况，确定一批工件工序基准的两个极限 位置，再根据几何关系求出此二位置的距离，并将其 投影到加工尺寸方向上，便可求出定位误差。
4.3 定位误差
4.3.1 定位误差的概念
定位误差:由于工件在夹具中定位的不准确造成的加工面相 对工序基准的位置误差，即工序基准在工序尺寸方向上的最 大位置变动量，以 dw 表示。
4.3 定位误差
4.3.2 定位误差的来源
1）由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位 误差，称为基准不重合误差 Δ
图4-11 过定位分析
4.2.1 定位原理
过定位分析 例4-4平面的过定位，如图4-12。
使用支承钉
使用支承板 图4-12 平面的过定位
注意！这种过定位只适于已加工表面，以加强刚度。
4.2.1 定位原理
过定位分析 例4-5 大端平面与长销组合产生的过定位，如图4-13。
大端面限制： Y、X、Z 长销限制： X、Z、X、Z
4.2.1 定位原理
欠定位 工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定 位。
Z
Y
X
B a）
B
欠定位不允许
图4-10 欠定位示例
b）
4.2.1 定位原理
过定位 过定位 —— 工件某一个自由度（或某几个自由度） 被两个（或两个以上）约束点重复限制的定位。