第四章 機(jī)床夾具原理及設(shè)計

1、1.1.夾具概述夾具概述 2.2.工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位3.3.定位誤差分析定位誤差分析4.4.工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊5.5.各類機(jī)床夾具各類機(jī)床夾具6.6.現(xiàn)代機(jī)床夾具現(xiàn)代機(jī)床夾具7.7.夾具設(shè)計的基本步驟夾具設(shè)計的基本步驟機(jī)床夾具是機(jī)械加工工藝系機(jī)床夾具是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的重要組成部分，是機(jī)械制造統(tǒng)的重要組成部分，是機(jī)械制造中的一項(xiàng)重要工藝裝備。中的一項(xiàng)重要工藝裝備。 它在加工中是裝夾工件的輔它在加工中是裝夾工件的輔助裝置。助裝置。工作原理工作原理 連接工件、機(jī)床、刀具，使連接工件、機(jī)床、刀具，使工件的加工表面相對于機(jī)床的成工件的加工表面相對于機(jī)床的成形運(yùn)動和刀

2、具有一個正確的位置。形運(yùn)動和刀具有一個正確的位置。保證加工精度穩(wěn)定；保證加工精度穩(wěn)定；縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率；縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率；降低生產(chǎn)成本；降低生產(chǎn)成本；減輕勞動強(qiáng)度；減輕勞動強(qiáng)度；降低工人技術(shù)等級；降低工人技術(shù)等級；擴(kuò)大機(jī)床使用范圍。擴(kuò)大機(jī)床使用范圍。1 1、夾具分類、夾具分類 (P101) (P101)定位元件定位元件夾緊裝置夾緊裝置對刀元件對刀元件引導(dǎo)元件引導(dǎo)元件其它元件及裝置其它元件及裝置連接元件及連接表面連接元件及連接表面夾具體夾具體一、六點(diǎn)定位原理一、六點(diǎn)定位原理 用合理分布的六個支承點(diǎn)與用合理分布的六個支承點(diǎn)與工件工件接觸接觸，每個固定點(diǎn)限制工件，每個固定點(diǎn)限

3、制工件的一個自由度，這樣將工件完全的一個自由度，這樣將工件完全定位的方法。定位的方法。小平面小平面 1 1點(diǎn)；點(diǎn)； 大平面大平面 3 3點(diǎn)點(diǎn)長圓柱長圓柱 4 4點(diǎn)；點(diǎn)； 短圓柱短圓柱 2 2點(diǎn)點(diǎn)長圓錐長圓錐 5 5點(diǎn)；點(diǎn)； 短圓錐短圓錐 3 3點(diǎn)點(diǎn)長長V V形塊形塊 4 4點(diǎn)；點(diǎn)； 短短V V形塊形塊 2 2點(diǎn)點(diǎn) 活動的表面消除的自由度數(shù)在此基活動的表面消除的自由度數(shù)在此基礎(chǔ)上減去本身的活動度數(shù)。礎(chǔ)上減去本身的活動度數(shù)。欠定位：應(yīng)該要限欠定位：應(yīng)該要限制的自由度沒有被制的自由度沒有被限制。限制。過定位過定位 ：工件上：工件上某個自由度被限制某個自由度被限制兩次以上，兩次以上， 出現(xiàn)出現(xiàn)重復(fù)定位

4、的現(xiàn)象。重復(fù)定位的現(xiàn)象。定位元件要求：定位元件要求： 精度、光滑、耐磨、硬度、剛度精度、光滑、耐磨、硬度、剛度常用材料：常用材料： 低碳鋼低碳鋼 2020鋼鋼 表面滲碳淬火表面滲碳淬火 高碳鋼高碳鋼 T7T7鋼鋼 淬火淬火（1 1）固定支承）固定支承 支承釘支承釘 支承板支承板 用于工件上用于工件上未經(jīng)機(jī)械加工的未經(jīng)機(jī)械加工的定位面。定位面。 當(dāng)工件毛坯當(dāng)工件毛坯尺寸有較大變化尺寸有較大變化時，每更換一批時，每更換一批毛坯，就要調(diào)節(jié)毛坯，就要調(diào)節(jié)一次。一次。 增加支承增加支承點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù) ，避，避免過定位。免過定位。 提高支提高支承剛度承剛度 ， 不起定位不起定位作用作用 （1 1）定位銷）定位銷

5、（1 1）V V形塊形塊（1 1）組合定位分析要點(diǎn)）組合定位分析要點(diǎn)1 1）幾個定位元件在組合定位時消除的自由）幾個定位元件在組合定位時消除的自由 度數(shù)等于各個定位元件消除自由度數(shù)總和。度數(shù)等于各個定位元件消除自由度數(shù)總和。2 2）定位元件在組合定位時可從限制移動自）定位元件在組合定位時可從限制移動自由度轉(zhuǎn)化為限制轉(zhuǎn)動自由度。由度轉(zhuǎn)化為限制轉(zhuǎn)動自由度。3 3）單個表面的定位是組合定位分析的基礎(chǔ)。）單個表面的定位是組合定位分析的基礎(chǔ)。1 1）用可移動定位元件）用可移動定位元件削邊銷削邊銷：將定位銷在兩銷聯(lián)心線的垂直方向削去：將定位銷在兩銷聯(lián)心線的垂直方向削去兩邊，只限制一個自由度，避免過定位。兩

6、邊，只限制一個自由度，避免過定位。 1 1）一面兩銷（兩孔）定位：）一面兩銷（兩孔）定位：1 1）一面兩銷（兩孔）：）一面兩銷（兩孔）：一、基準(zhǔn)的概念一、基準(zhǔn)的概念 基準(zhǔn)就是零件上用來確定其他點(diǎn)、線、基準(zhǔn)就是零件上用來確定其他點(diǎn)、線、面所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。面所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。 根據(jù)用途分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大根據(jù)用途分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。類。零件圖標(biāo)注尺寸或相互位置關(guān)系時所零件圖標(biāo)注尺寸或相互位置關(guān)系時所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。 一般來說，基準(zhǔn)關(guān)系是可逆的。一般來說，基準(zhǔn)關(guān)系是可逆的。 注：注： (1) (1) 基準(zhǔn)無大小之分；基準(zhǔn)無大小之分； (2)

7、(2) 作為設(shè)計基準(zhǔn)的點(diǎn)、線、面，在作為設(shè)計基準(zhǔn)的點(diǎn)、線、面，在工件上不一定存在。工件上不一定存在。工序基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)工序圖上標(biāo)注加工表面尺寸關(guān)系的點(diǎn)、線、面；工序圖上標(biāo)注加工表面尺寸關(guān)系的點(diǎn)、線、面；定位基難定位基難加工時使工件在機(jī)床或夾具上占有正確位置所用的基準(zhǔn)；加工時使工件在機(jī)床或夾具上占有正確位置所用的基準(zhǔn)；調(diào)刀基準(zhǔn)調(diào)刀基準(zhǔn)在加工中用以調(diào)整加工刀具位置所采用的基準(zhǔn)；在加工中用以調(diào)整加工刀具位置所采用的基準(zhǔn)； 測量基準(zhǔn)測量基準(zhǔn)檢驗(yàn)時用來確定被測量零件在度量工具上位置的基準(zhǔn)；檢驗(yàn)時用來確定被測量零件在度量工具上位置的基準(zhǔn)；裝配基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)裝配時用來確定零件或部件在機(jī)器上位置的基準(zhǔn)。裝配時用來

8、確定零件或部件在機(jī)器上位置的基準(zhǔn)。調(diào)刀基準(zhǔn)往往選在夾具定位元件的某個調(diào)刀基準(zhǔn)往往選在夾具定位元件的某個定位工作面，盡可能不受夾具定位元件的制定位工作面，盡可能不受夾具定位元件的制造誤差影響。造誤差影響。心軸水平放置心軸水平放置（上下方向（上下方向基準(zhǔn)位移誤差）基準(zhǔn)位移誤差）孔徑孔徑 ；軸徑；軸徑 ；最小間隙最小間隙=(D+EI)-(d+es)=(D+EI)-(d+es)00001max1max= =00001min1min= =jwjw=(T=(TD D+T+Td d)/2 )/2 （公式（公式1 1）心軸水平放置心軸水平放置（左右方向（左右方向基準(zhǔn)位移誤差）基準(zhǔn)位移誤差）jwjw=0=0 （

9、公式（公式2 2）心軸垂直放置心軸垂直放置（任意方向（任意方向基準(zhǔn)位移誤差）基準(zhǔn)位移誤差）孔徑孔徑 ；軸徑；軸徑 ；公稱尺寸相等：公稱尺寸相等：D-d=0D-d=0最小間隙最小間隙minmin=(D+EI)-(d+es)=EI-es=(D+EI)-(d+es)=EI-es最大間隙最大間隙manman=(D+ES)-(d+ei)=ES-ei=(D+ES)-(d+ei)=ES-ei =ES-EI+es-ei+EI-es=T =ES-EI+es-ei+EI-es=TD D+T+Td d+minminjwjw=T=TD D+T+Td d+minmin= ES-ei = ES-ei （公式（公式3 3）

10、1 1、先分別計算出基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位、先分別計算出基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位 移誤差，在計算其在加工尺寸方向上的移誤差，在計算其在加工尺寸方向上的 代數(shù)和，即代數(shù)和，即 dwdw= =jbjb+ +jwjw2 2、按最不利的情況，畫出被加工零件定位、按最不利的情況，畫出被加工零件定位 時設(shè)計基準(zhǔn)的兩個極限尺位置；從圖形時設(shè)計基準(zhǔn)的兩個極限尺位置；從圖形 中的幾何關(guān)系，找出零件圖上被加工尺中的幾何關(guān)系，找出零件圖上被加工尺 寸方向上之設(shè)計基準(zhǔn)的最大變動量寸方向上之設(shè)計基準(zhǔn)的最大變動量( (最大最大 值與最小值之差值與最小值之差) )。直徑為直徑為d d的軸，在的軸，在v v形塊上定位銑平面形塊

11、上定位銑平面, , 設(shè)計尺寸有三種不同的標(biāo)注方法：設(shè)計尺寸有三種不同的標(biāo)注方法： (a)(a)要求保證上母線到加工面尺寸要求保證上母線到加工面尺寸HlHl，即設(shè)計基準(zhǔn)為，即設(shè)計基準(zhǔn)為B B； (b)(b)要求保證下母線到加工面尺寸要求保證下母線到加工面尺寸H2H2，即設(shè)計基準(zhǔn)為，即設(shè)計基準(zhǔn)為C C； 求各定位誤差？求各定位誤差？ (c)(c)要求保證軸心線到加工面尺寸要求保證軸心線到加工面尺寸H3H3，即設(shè)計基準(zhǔn)為，即設(shè)計基準(zhǔn)為O O。dw1dw1= B= B1 1B B2 2=B=B2 2A-BA-B1 1A=(BA=(B2 2O O2 2+O+O2 2A)-(BA)-(B1 1O O1 1

12、+O+O1 1A)A) = - = - = = ( (公式公式4 4） dw2dw2= C= C2 2C C1 1=C=C2 2A-CA-C1 1A=(OA=(O2 2A-OA-O2 2C C2 2)-(O)-(O1 1A-OA-O1 1C C1 1) ) = = ( (公式公式5 5）dw2dw2= O= O2 2O O1 1=O=O2 2A-OA-O1 1A= A= ( (公式公式6 6） 已知：已知：50h6( )50h6( )外圓，外圓，30H7( )30H7( )內(nèi)孔及兩端內(nèi)孔及兩端面已加工合格，內(nèi)外圓同軸度誤差在面已加工合格，內(nèi)外圓同軸度誤差在0.0150.015范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，現(xiàn)

13、銑鍵槽寬現(xiàn)銑鍵槽寬1212，要求保證：，要求保證：(1)(1)軸向尺寸軸向尺寸L=25h12( )L=25h12( )；(2)(2)槽底位置尺寸槽底位置尺寸H=42( )H=42( )； (3)(3)槽兩側(cè)面對槽兩側(cè)面對5050外圓軸線的對稱度公差外圓軸線的對稱度公差T(C)=0.06T(C)=0.06； 用用30g6( )30g6( )的心軸定位，的心軸定位，求各定位誤差？求各定位誤差？ (1)(1)軸向尺寸軸向尺寸L=25h12L=25h12dw1dw1= = jb1jb1+ + jw1jw1 = 0+0 = 0+0 =0 =0(2)(2)槽底位置尺寸槽底位置尺寸H=42( )H=42(

14、)； dw2dw2= = jb2jb2+ + jw2jw2 =(0.016/2+0.015)+(0.021+0.02) =(0.016/2+0.015)+(0.021+0.02) =0.064 =0.064(3)(3)槽兩側(cè)面對槽兩側(cè)面對5050外圓軸線的對稱度公差外圓軸線的對稱度公差T(C)=0.06T(C)=0.06； dw3dw3= = jb3jb3+ + jw3jw3 =0.015+(0.021+0.02) =0.015+(0.021+0.02) =0.056 =0.056 (1)(1)軸向尺寸軸向尺寸L=25h12L=25h12dw1dw1= = jb1jb1+ + jw1jw1 =

15、 0+0 = 0+0 =0 =0(2)(2)槽底位置尺寸槽底位置尺寸H=42( )H=42( )； dw2dw2= = jw2jw2+ + jb2jb2 = =0.003 = =0.003(3)(3)槽兩側(cè)面對槽兩側(cè)面對5050外圓軸線的對稱度公差外圓軸線的對稱度公差T(C)=0.06T(C)=0.06； dw3dw3= = jb3jb3+ + jw3jw3 =0+0=0 =0+0=0 影響加工精度的誤差因素除定位誤差外，尚有：影響加工精度的誤差因素除定位誤差外，尚有： (1)(1)夾具的有關(guān)制造誤差夾具的有關(guān)制造誤差( (制造制造) ) (2) (2)夾具安裝誤差（夾具安裝誤差（安裝安裝）

16、(3)(3)加工過程誤差（加工過程誤差（加工加工） 為了保證工件的加工精度，總的加工誤差必須為了保證工件的加工精度，總的加工誤差必須控制在工件允許的公差控制在工件允許的公差(T(T工件工件) )范圍之內(nèi)，即：范圍之內(nèi)，即： = = 定位定位制造制造安裝安裝+ +加工加工 = = 夾具夾具+ +加工加工 T T工件工件 一般要求：一般要求：定位定位（1/21/21/3)T1/3)T工件工件工件夾緊的基本要求工件夾緊的基本要求 ： 穩(wěn)穩(wěn) 、牢、牢、 快快(1)(1)力源裝置力源裝置(2)(2)中間傳力機(jī)構(gòu)中間傳力機(jī)構(gòu)(3)(3)夾緊元件夾緊元件1 1、夾緊力方向的確定、夾緊力方向的確定(1)(1)

17、夾緊力作用方向應(yīng)不破壞工件定位的準(zhǔn)確性；夾緊力作用方向應(yīng)不破壞工件定位的準(zhǔn)確性； (2)(2)夾緊方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能??；夾緊方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能?。?(3)(3)夾緊力方向應(yīng)使工件變形盡可能小。夾緊力方向應(yīng)使工件變形盡可能小。 (1)(1)夾緊力應(yīng)落在支承元件上夾緊力應(yīng)落在支承元件上 或幾個支承元件所形成的支承面內(nèi)。或幾個支承元件所形成的支承面內(nèi)。 (2)(2)夾緊力應(yīng)落在工件剛度較好的部位上。夾緊力應(yīng)落在工件剛度較好的部位上。 (3)(3)夾緊力應(yīng)盡量靠近加工面。夾緊力應(yīng)盡量靠近加工面。夾緊力大小估算夾緊力大小估算一般只有機(jī)動夾緊時需計算夾緊力，把加工系統(tǒng)一般只有機(jī)動夾緊時需計算夾

18、緊力，把加工系統(tǒng)看成剛體，根據(jù)工件在最不利情況下切削力的平看成剛體，根據(jù)工件在最不利情況下切削力的平衡狀態(tài)求夾緊力，再乘以安全系數(shù)衡狀態(tài)求夾緊力，再乘以安全系數(shù)K K。K K值在粗加工時取值在粗加工時取2.52.53 3、精加工時取、精加工時取1.51.52 2。 1 1斜楔夾緊斜楔夾緊 1 1）斜楔夾緊的自鎖條件：）斜楔夾緊的自鎖條件：10101414，取，取5 57 7；2 2）有增力作用，）有增力作用，i iP P=F=FQ Q/F/FP P33；3 3）夾緊行程?。唬A緊行程?。? 4）結(jié)構(gòu)簡單，但操作不方便。）結(jié)構(gòu)簡單，但操作不方便。 一般一般=2=22.52.5，增力比增力比i i

19、P P=80=80 120120。螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1）工作壓力高，尺寸小。）工作壓力高，尺寸小。2 2）油液不可壓縮，夾緊剛性大、可靠。）油液不可壓縮，夾緊剛性大、可靠。3 3）噪音小，勞動條件好。）噪音小，勞動條件好。如泄露會污染環(huán)境，需專用供油裝置。如泄露會污染環(huán)境，需專用供油裝置。離心力夾緊離心力夾緊真空夾緊真空夾緊 電磁夾緊電磁夾緊 電動機(jī)驅(qū)動夾緊電動機(jī)驅(qū)動夾緊一、車床夾具一、車床夾具（1 1）直線進(jìn)給式）直線進(jìn)給式銑床夾具銑床夾具（2 2）圓周進(jìn)給式）圓周進(jìn)給式銑床夾具銑床夾具（3 3）靠模銑床夾）靠模銑床夾具具一、車床夾具一、車床夾具（1 1）固定式鉆模）固定式鉆模（2 2）滑動式鉆模）滑動式鉆模（3 3）回轉(zhuǎn)式鉆模）回轉(zhuǎn)式鉆模（4 4）移動式鉆模）移動式鉆模（5 5）翻轉(zhuǎn)式