機床夾具原理與設(shè)計

1、九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室機床夾具原理與設(shè)計機床夾具原理與設(shè)計機床夾具機床夾具：工件在機床上進行加工時，為保證加工精度和工件在機床上進行加工時，為保證加工精度和提高生產(chǎn)率，必須使工件在機床上相對刀具占有正確的位提高生產(chǎn)率，必須使工件在機床上相對刀具占有正確的位置，完成這一功能的輔助裝置。置，完成這一功能的輔助裝置。概概 述述工件的裝夾方法工件的裝夾方法用找正法裝夾用找正法裝夾用夾具裝夾用夾具裝夾直接找正直接找正劃線找正劃線找正一、工件的裝夾方法一、工件的裝夾方法通用夾具三爪卡盤四爪卡盤萬向平口鉗回轉(zhuǎn)工作臺分度頭九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九

2、江學院機械與材料工程學院精儀教研室 定位：定位：確定工件在機床上或夾具中占有確定工件在機床上或夾具中占有準確加工位置準確加工位置的過程。的過程。 夾緊：夾緊：對工件施加一定的對工件施加一定的外力外力，使工件在加工過程中，使工件在加工過程中保持保持定位后的正確位置定位后的正確位置不變動。不變動。 裝夾：裝夾：定位過程和夾緊過程的綜合。定位過程和夾緊過程的綜合。 定位的任務(wù)使工件相對于機床占有某一正確的位置。定位的任務(wù)使工件相對于機床占有某一正確的位置。夾緊的任務(wù)是保持工件的定位位置不變。夾緊的任務(wù)是保持工件的定位位置不變。小結(jié)：小結(jié)： 定位在前，夾緊在后定位在前，夾緊在后 定位是首要的定位是首要

3、的 一、工件的裝夾方法一、工件的裝夾方法九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室1、直接找正裝夾、直接找正裝夾特點：特點：效率低，但找正精度可以很高，適用于單件小批生效率低，但找正精度可以很高，適用于單件小批生產(chǎn)或定位精度要求特別高的場合。產(chǎn)或定位精度要求特別高的場合。 定義：定義：工件定位工件定位基準面與機床上基準面與機床上的裝夾面緊密貼的裝夾面緊密貼合而定位，合而定位，進而進而夾緊的裝夾方式。夾緊的裝夾方式。九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室 2、劃線找正裝夾、劃線找正裝夾特點：特點：通用性好，但效率低，精度不高；適用于

4、單通用性好，但效率低，精度不高；適用于單件小批生產(chǎn)或毛坯精度較低、大型工件粗加工。件小批生產(chǎn)或毛坯精度較低、大型工件粗加工。定義：定義：先按加工要求先按加工要求進行加工面位置的劃進行加工面位置的劃線工序，然后再按劃線工序，然后再按劃出的線痕跡進行找正出的線痕跡進行找正實現(xiàn)裝夾。實現(xiàn)裝夾。九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室定義：定義：工件裝在夾具上，工件裝在夾具上，不再進行找正，便能直不再進行找正，便能直接得到準確加工位置的接得到準確加工位置的裝夾方式。裝夾方式。3、用夾具裝夾、用夾具裝夾特點：特點：效率高，定位精度好而可靠，還可以減輕工效率高，定位精度好而

5、可靠，還可以減輕工人的勞動強度和降低對工人技術(shù)水平的要求，適用人的勞動強度和降低對工人技術(shù)水平的要求，適用于批量生產(chǎn)。于批量生產(chǎn)。九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室二、機床夾具的工作原理及其作用二、機床夾具的工作原理及其作用 1.夾具的工作原理夾具的工作原理(圖4-1、4-2） 1）工件在夾具中）工件在夾具中 占有正確的加工位置。（占有正確的加工位置。（工件工件夾具夾具）2）夾具對于機床應(yīng)先保證有準確的相對位置，而夾具結(jié)構(gòu)又）夾具對于機床應(yīng)先保證有準確的相對位置，而夾具結(jié)構(gòu)又保證定位元件的定位工作面對夾具與機床相連接的表面之保證定位元件的定位工作面對夾具與

6、機床相連接的表面之間的相對準確位置，這就保證了夾具定位工作面相對機床間的相對準確位置，這就保證了夾具定位工作面相對機床切削運動形成表面的準確幾何位置，也就達到了工件加工切削運動形成表面的準確幾何位置，也就達到了工件加工面對定位基準的相互位置精度要求。（面對定位基準的相互位置精度要求。（夾具夾具機床機床）3）使刀具相對有關(guān)的定位元件的定位工作面調(diào)整到準確位置，）使刀具相對有關(guān)的定位元件的定位工作面調(diào)整到準確位置，這就保證了刀具在工件上加工出的表面對工件定位基準的這就保證了刀具在工件上加工出的表面對工件定位基準的位置尺寸。（位置尺寸。（刀具刀具定位元件定位元件）九江學院機械與材料工程學院精儀教研室

7、九江學院機械與材料工程學院精儀教研室2. 夾具的作用夾具的作用1.保證穩(wěn)定可靠地達到各項加工精度要求；保證穩(wěn)定可靠地達到各項加工精度要求；2.縮短加工工時，提高勞動生產(chǎn)率；縮短加工工時，提高勞動生產(chǎn)率； 3.降低生產(chǎn)成本；降低生產(chǎn)成本；4.減輕工人勞動強度；減輕工人勞動強度；5 .可由較低技術(shù)等級的工人進行加工；可由較低技術(shù)等級的工人進行加工；6.擴大機床的工藝范圍。擴大機床的工藝范圍。九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室三、夾具的分類與組成三、夾具的分類與組成按夾具的應(yīng)用分按夾具的應(yīng)用分: 通用夾具通用夾具 專用機床夾具專用機床夾具 組合夾具組合夾具 成組

8、夾具成組夾具 隨行夾具隨行夾具 按機床類型分按機床類型分:車床夾具、銑床夾具、車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具鉆床夾具、鏜床夾具按動力源分：按動力源分：手動夾具、氣動夾具、手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等磁力夾具、真空夾具等1.夾具的分類夾具的分類九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室1. 1. 夾具的組成夾具的組成（1 1）定位元件）定位元件（2 2）夾緊裝置）夾緊裝置（3 3）對刀元件（）對刀元件（對刀塊）對刀塊）（4 4）導(dǎo)引元件）導(dǎo)引元件（鉆套）（鉆套）（5 5）夾具體）夾具體 此外有連接元件、分度

9、機構(gòu)、此外有連接元件、分度機構(gòu)、 操作元件等。操作元件等。九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室 第二節(jié)第二節(jié) 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 一、六點定位原理一、六點定位原理 未定位工件在空間有六個自未定位工件在空間有六個自由度，定位就是限制其自由度。由度，定位就是限制其自由度。要完全確定工件在機床或夾具上要完全確定工件在機床或夾具上的位置，需用的位置，需用分布適當分布適當?shù)牧鶄€支的六個支承點來限制工件的六個自由度，承點來限制工件的六個自由度，稱為工件的六點定位原理。稱為工件的六點

10、定位原理。工件定位目的：工件定位目的：使同批工件在機床或夾具上有正確位置。使同批工件在機床或夾具上有正確位置。誤解誤解工件被夾緊，就定位了工件被夾緊，就定位了工件定位后，反方向可移動工件定位后，反方向可移動九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室工件在空間的自由度與工件六點定位工件在空間的自由度與工件六點定位九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室定位中應(yīng)注意的問題定位中應(yīng)注意的問題1、定位就是限制自由度，也就是確定位置；、定位就是限制自由度，也就是確定位置；2、定位、定位支承點支承點應(yīng)與工件定位應(yīng)與工件定位基準面基準面保持保持緊

11、貼接觸；緊貼接觸；3、一個、一個定位支承點定位支承點只限制一個自由度，（注意：不只限制一個自由度，（注意：不是說一個是說一個定位元件定位元件） 4、分析定位時不考慮力的影響，注意區(qū)別于夾緊、分析定位時不考慮力的影響，注意區(qū)別于夾緊（后頁具體分析）（后頁具體分析） 5、定位支承點由定位元件、定位支承點由定位元件抽象抽象出來。定位元件可轉(zhuǎn)出來。定位元件可轉(zhuǎn)化為幾個定位支承點，應(yīng)結(jié)合其結(jié)構(gòu)分析?；癁閹讉€定位支承點，應(yīng)結(jié)合其結(jié)構(gòu)分析。 九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室 工件限制幾個、限制哪幾個自由度工件限制幾個、限制哪幾個自由度 完全取決于加工技術(shù)要求。完全取決

12、于加工技術(shù)要求。限制自由度與加工限制自由度與加工技術(shù)要求的關(guān)系技術(shù)要求的關(guān)系 完全定位與完全定位與不完全定位不完全定位定位與夾緊的區(qū)別定位與夾緊的區(qū)別定位是工件在夾具中獲得正確的位定位是工件在夾具中獲得正確的位 置置夾緊是保證確定好的正確位置不因夾緊是保證確定好的正確位置不因 外力的作用而發(fā)生改變外力的作用而發(fā)生改變 完全定位完全定位工件的六個自由度工件的六個自由度 全部被限制的定位方式。全部被限制的定位方式。不完全定位不完全定位按照技術(shù)要求，工按照技術(shù)要求，工件的六個自由度沒有（也不必）被件的六個自由度沒有（也不必）被全部限制的定位方式。全部限制的定位方式。注注 意意九江學院機械與材料工程學

13、院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室u完全定位與不完全定位完全定位與不完全定位u欠定位欠定位u過定位過定位在夾具設(shè)計和定位分析中，經(jīng)常會遇到以下問題：在夾具設(shè)計和定位分析中，經(jīng)常會遇到以下問題：九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室（1 1）完全定位與不完全定位）完全定位與不完全定位工件的六個自由度均被限制，稱為工件的六個自由度均被限制，稱為完全定位完全定位（圖（圖1-6a）。）。工件的六個自由度中有一個或幾個未被限制，稱為工件的六個自由度中有一個或幾個未被限制，稱為不完全定不完全定位位（圖（圖1-6b、c）。）。 不完全定位主要有兩種情況：不完全

14、定位主要有兩種情況：工件本身相對于某個點、線是完全對稱的，則工件繞此點、工件本身相對于某個點、線是完全對稱的，則工件繞此點、線旋轉(zhuǎn)的自由度無法被限制。線旋轉(zhuǎn)的自由度無法被限制。工件加工要求不需要限制某一個或幾個自由度。工件加工要求不需要限制某一個或幾個自由度。九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室 考慮定位方案時，先分析必須消除哪些自由度，考慮定位方案時，先分析必須消除哪些自由度，再以相應(yīng)定位點去限制。再以相應(yīng)定位點去限制。1-6九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室正確處理過定位正確處理過定位欠定位與過定位欠定位與過定位欠定

15、位是應(yīng)該消除的自由度沒有消欠定位是應(yīng)該消除的自由度沒有消 除，不允許；除，不允許；過定位是某些自由度被重復(fù)限制，過定位是某些自由度被重復(fù)限制， 一般一般不允許，是有條件的；不允許，是有條件的；注注 意意提高工件定位表面與定位元件之間提高工件定位表面與定位元件之間 的位置精度；的位置精度；改變定位元件（或定位裝置）的結(jié)改變定位元件（或定位裝置）的結(jié) 構(gòu)；構(gòu)；九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室應(yīng)該限制一個自由度：應(yīng)該限制一個自由度：1 1）、在球面上銑平面）、在球面上銑平面2 2）、在車床上車外圓）、在車床上車外圓OXYZ應(yīng)該限制四個自由度：應(yīng)該限制四個自由度

16、：Z不完全定位不完全定位;ZYZY不完全定位不完全定位六點定位原理應(yīng)用舉例六點定位原理應(yīng)用舉例九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室 欠定位欠定位: :工件應(yīng)限制的自由度未被限制的定位，工件應(yīng)限制的自由度未被限制的定位，為為欠定位，欠定位，在實際生產(chǎn)中是在實際生產(chǎn)中是絕對不允許絕對不允許的。的。 過定位過定位: :工件一個自由度被兩個或以上支承點工件一個自由度被兩個或以上支承點重復(fù)限制重復(fù)限制的定位稱為的定位稱為過定位過定位或重復(fù)定位。一般來或重復(fù)定位。一般來說也是不合理的。說也是不合理的。(2)(2)欠定位與過定位欠定位與過定位九江學院機械與材料工程學院精儀

17、教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室 工件加工時必須限制的自由度未被完全工件加工時必須限制的自由度未被完全限制，稱為欠定位。限制，稱為欠定位。原則性錯誤！原則性錯誤！XZYa）b）BB欠定位示例欠定位示例九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室 過定位造成的后果：過定位造成的后果：（1 1）使工件或夾具元件變形，引起加工誤差；）使工件或夾具元件變形，引起加工誤差；（2 2）使部分工件不能安裝，產(chǎn)生定位干涉（如一面兩銷）使部分工件不能安裝，產(chǎn)生定位干涉（如一面兩銷） 過定位一般是不允許的，但在精加工時也可看到。過定位一般是不允許的，但在精加工時也可看到。過定

18、位示例過定位示例九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室消除過定位及其干涉的途徑：消除過定位及其干涉的途徑： 1. 1. 改變定位元件結(jié)構(gòu)，消除對自由度的重復(fù)改變定位元件結(jié)構(gòu)，消除對自由度的重復(fù) 限制，如長銷改成短銷；限制，如長銷改成短銷；2. 2. 提高工件定位基面之間的位置精度，提高提高工件定位基面之間的位置精度，提高 夾具定位元件之間的位置精度，減少或消夾具定位元件之間的位置精度，減少或消 除過定位引起的干涉，精加工時可增加剛除過定位引起的干涉，精加工時可增加剛 度和定位穩(wěn)定性。度和定位穩(wěn)定性。 九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學

19、院精儀教研室工件在夾具上裝夾（滾齒夾具）九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室 （桌子與三角架）過定位分析九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室過定位討論 如圖，齒輪坯以內(nèi)孔和一小端面定位車削外圓和大端面，加工后檢測發(fā)現(xiàn)大端面與內(nèi)孔垂直度超差，試分析原因，提出改進意見。XYZ九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室過定位處理分析過定位處理分析九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室 定位表面不

20、同，應(yīng)選擇不同的定位元件。定位表面不同，應(yīng)選擇不同的定位元件。對定位元件的基本要求：對定位元件的基本要求：足夠的精度；足夠的精度；較好的耐磨性；較好的耐磨性；足夠的強度和剛度；足夠的強度和剛度；較好的工藝性；較好的工藝性；便于清除切屑。便于清除切屑。二、常見的定位方式和定位元件二、常見的定位方式和定位元件九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室基本支承基本支承 輔助支承輔助支承 固定支承固定支承可調(diào)支承可調(diào)支承自位支承自位支承支承釘支承釘支承板支承板 平面定位平面定位在機械加工中，利用工件上的一個在機械加工中，利用工件上的一個或幾個平面作為定位基面來安裝工件的定

21、位方式?；驇讉€平面作為定位基面來安裝工件的定位方式。 常用的支承元件已標準化：常用的支承元件已標準化：1、工件以平面定位、工件以平面定位九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室定義：定義：定位支承點的位置固定不變的定位元件，稱定位支承點的位置固定不變的定位元件，稱為固定支承。為固定支承。u固定支承釘固定支承釘面積較小的基準平面選用支承釘。面積較小的基準平面選用支承釘。（1）固定支承（支承釘、支承板）固定支承（支承釘、支承板）九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室（1) 1) 固定支承（支承釘、支承板）固定支承（支承釘、支承板）u

22、固定支承板固定支承板面積較大、平面度精度較高（已加工表面積較大、平面度精度較高（已加工表面）的基準平面定位選用支承板。面）的基準平面定位選用支承板。九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室4-1九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室定義：定義：定位支承點的位置可以調(diào)節(jié)的定位元件。定位支承點的位置可以調(diào)節(jié)的定位元件。應(yīng)用場合：應(yīng)用場合：應(yīng)用：應(yīng)用：多用于毛面定位，每批調(diào)整一次，以補償各批毛坯誤差。多用于毛面定位，每批調(diào)整一次，以補償各批毛坯誤差。（2）可調(diào)支承）可調(diào)支承圖4-10 可調(diào)支承九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學

23、院機械與材料工程學院精儀教研室定義：定義：支承本身可隨支承本身可隨工件定位基準面的變工件定位基準面的變化而自動適應(yīng)，一般化而自動適應(yīng)，一般只限制一個自由度，只限制一個自由度，即即一點定位一點定位。應(yīng)用：應(yīng)用：多用于剛度不多用于剛度不足的毛坯面或不連續(xù)足的毛坯面或不連續(xù)的平面定位。的平面定位。自位支承自位支承（3）自位支承）自位支承九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室定義：定義：在工件定位后才在工件定位后才參與支承的元件，不限參與支承的元件，不限制自由度。制自由度。 應(yīng)用：應(yīng)用：主要用于提高工主要用于提高工件的剛度和定位穩(wěn)定性。件的剛度和定位穩(wěn)定性。（4）輔助

24、支承）輔助支承圖4-12 輔助支承九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室（1 1）定位銷）定位銷主要用于直徑小于主要用于直徑小于50mm50mm的中小孔定位。的中小孔定位。 分固定式和可換式，圓柱銷和菱形銷。分固定式和可換式，圓柱銷和菱形銷。2.工件以圓孔定位工件以圓孔定位九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室常用于工件孔端的定位，可限制三個自由度。常用于工件孔端的定位，可限制三個自由度。 （2）圓錐銷）圓錐銷九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室主要用于車或磨主要用于車或磨同軸同軸度要求高度

25、要求高的盤套類零的盤套類零件的定位。件的定位。圓孔定位分析圓孔定位分析（3）定位心軸）定位心軸九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室3.工件以外圓柱面定位工件以外圓柱面定位常用的定位元件常用的定位元件V形塊形塊定位套定位套半圓定位座半圓定位座（1 1）V V形塊定位形塊定位u 用得最廣泛的外圓表面定位元件；定位時工件具有自動用得最廣泛的外圓表面定位

26、元件；定位時工件具有自動對中作用。對中作用。u結(jié)構(gòu)尺寸已標準化，斜面夾角有結(jié)構(gòu)尺寸已標準化，斜面夾角有6060、9090、120120。九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室（2 2）定位套筒）定位套筒 裝在夾具體上，用以支承外圓表面，起定位作用。元件裝在夾具體上，用以支承外圓表面，起定位作用。元件結(jié)構(gòu)簡單，但定心精度不高。常采用套筒內(nèi)孔與端面一起定結(jié)構(gòu)簡單，但定心精度不高。常采用套筒內(nèi)孔與端面一起定位，以減少偏斜。位，以減少偏斜。九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程

27、學院精儀教研室常用于大型軸類工件的定位。常用于大型軸類工件的定位。（3）半圓孔定位座）半圓孔定位座九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室三爪卡盤、雙三爪卡盤、雙V V形鐵定心夾緊、彈簧夾頭形鐵定心夾緊、彈簧夾頭外圓定位分析外圓定位分析（4）外圓定心夾緊機構(gòu)）外圓定心夾緊機構(gòu)九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室定義：定義：把各種定位元件作不同組合來定位工件相應(yīng)的把各種定位元件作不同組合來定位工件相應(yīng)的幾個定位面，以達到工件在夾具中的定位要求，這種幾個定位面

28、，以達到工件在夾具中的定位要求，這種定位分析就是組合定位分析。定位分析就是組合定位分析。4. 組合定位分析組合定位分析（1 1）組合定位分析要點）組合定位分析要點u組合定位元件能限制工件的組合定位元件能限制工件的自由度總數(shù)自由度總數(shù)等于各個定位元件等于各個定位元件單獨定位各自相應(yīng)定位面時所能限制單獨定位各自相應(yīng)定位面時所能限制自由度的數(shù)目之和自由度的數(shù)目之和。u組合定位中，定位元件在單獨定位某定位面時原起限制工組合定位中，定位元件在單獨定位某定位面時原起限制工件件移動自由度移動自由度的作用可能會轉(zhuǎn)化成起限制工件的作用可能會轉(zhuǎn)化成起限制工件轉(zhuǎn)動自由度轉(zhuǎn)動自由度的的作用。作用。u單個表面的定位是組合定位分析的基本單元。單個表面的定位是組合定位分析的基本單元。九江學院機械與材料工程學院精儀教研室九江學院機械與材料工程學院精儀教研室例例4-1),(ZXZX,),(YY分析圖中所示定位分析圖中所示定位方案各定位元件所方案各