機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)第6章

1、第六章機(jī)床夾具設(shè)計(jì)第一節(jié)機(jī)床夾具概述第二節(jié)工件的定位和夾具的定位設(shè)計(jì)第三節(jié) 工件的夾緊及夾具的夾緊設(shè)計(jì)第四節(jié)機(jī)床夾具的其它裝置第五節(jié)機(jī)床專用夾具的設(shè)計(jì)方法習(xí)題與思考題 第一節(jié)：機(jī)床夾具概述機(jī)床夾具組成定位元件及定位裝置 夾緊元件及夾緊裝置導(dǎo)向元件 對(duì)刀元件及定向元件 夾具體 其它元件及裝置機(jī)床夾具的類型機(jī)床夾具按通用特性劃分:通用夾具 專用夾具 可調(diào)夾具成組夾具 組合夾具 隨行夾具機(jī)床夾具按所使用的機(jī)床劃分車(chē)床夾具 銑床夾具 鏜床夾具 鉆床夾具 磨床夾具 等 機(jī)床夾具按動(dòng)力源分類手動(dòng)夾具 氣動(dòng)夾具 液壓夾具磁力夾具 真空夾具 離心夾具第二節(jié)：工件的定位和夾具的定位設(shè)計(jì)一、工件的定位二、常用定位

2、元件及其所能限制的自由度數(shù)三、定位基準(zhǔn)及定位元件的合理選擇四、定位設(shè)計(jì)五、定位誤差的分析和計(jì)算一、工件的定位 工件的定位原理： 六點(diǎn)定位原理 完全定位：限制工件的六個(gè)自由度 不完全定位：需要限制的自由度少于六個(gè) 欠定位：需要限制的自由度沒(méi)有被限制。不能保證加工精度。因而夾具絕對(duì)不允許出現(xiàn)欠定位。 過(guò)定位（重復(fù)定位）加工中一般不允許；特殊場(chǎng)合下，對(duì)加工有利。支承釘 支承板 定位銷 錐面定位銷 V形塊 定位套錐度芯軸二、常用定位元件及其限制的自由度數(shù)支承釘?shù)姆N類和形狀 多用于粗 基準(zhǔn)定位（1）支承釘（圖示）一個(gè)支承釘：點(diǎn)定位副兩個(gè)組合：直線定位副 三個(gè)組合：平面定位副支承板的種類和形狀（2）支承板

3、（圖示） 一組支承板：平面定位副，限制三個(gè)自由度。 一塊長(zhǎng)支承板：直線定位副，限制兩個(gè)自由度。（3）定位銷短銷(圖6-5)：L(0.8 1.2)d限制x、y移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度削邊圓柱銷（圖6- 7） 補(bǔ)償工件定位基準(zhǔn)與夾具定位元件之間的實(shí)際尺寸誤差，消除過(guò)定位。短削邊銷限制一個(gè)自由度。長(zhǎng)削邊銷限制兩個(gè)自由度。（4）錐面定位銷（圖6-8） 限制x、y、z三個(gè)移動(dòng)自由度。 常采用削邊錐面定位銷用于粗基準(zhǔn)孔的定位設(shè)計(jì)中，一般取90錐頂角。（5）V形塊：用于粗基準(zhǔn)或精基準(zhǔn) 短V形塊（圖a） V形塊和工件定位面接觸長(zhǎng)度小于工件定位直徑。 限制y、z兩移動(dòng)自由度 長(zhǎng)V形塊（圖b） 接觸長(zhǎng)度大于1.52倍工

4、件定位直徑。 限制y、z移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度。V形角有6090、120三種， 90的應(yīng)用最廣。三、定位基準(zhǔn)及定位元件的合理選擇（一）平面定位基準(zhǔn)（二）圓孔定位基準(zhǔn)（三）外圓柱面定位基準(zhǔn)（四）其它成形面定位基準(zhǔn)（一）、平面定位基準(zhǔn) 粗基準(zhǔn)定位：以未經(jīng)機(jī)械加工的平面定位 。 一般選三個(gè)圓頭支承釘，呈三角分布（圖6-11）； 將以支承釘做成可調(diào)整的結(jié)構(gòu)（圖6-12）； 自動(dòng)調(diào)節(jié)支承 ：有時(shí)定位表面為斷續(xù)表面、階梯表面或有某些缺陷時(shí)，可將支承釘做成圖6-13所示的浮動(dòng)支承，自動(dòng)調(diào)節(jié)支承的采用，不增加點(diǎn)的定位副數(shù)采用輔助支承增加剛度。精基準(zhǔn)定位：以精基準(zhǔn)平面定位選用一組支承板作定位元件。保證足夠的支承剛性

5、而無(wú)過(guò)大的接觸面積，且不產(chǎn)生夾緊變形。（二）圓孔定位基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)定位：多采用三點(diǎn)式定心可脹心軸（圖6-14）（一組可脹滑銷相當(dāng)于一個(gè)短定位銷）精基準(zhǔn)定位： 以加工過(guò)的孔定位。均可采用定位銷作定位元件。 長(zhǎng)銷（通常為心軸）：包括間隙定位心軸和無(wú)間隙定位心軸。多用于較大的孔的定位。 短銷 間隙定位銷分為固定式、伸縮式兩種 組合機(jī)床生產(chǎn)線上常采用伸縮式間隙定位銷；工件質(zhì)量小或?qū)Χㄎ痪纫筝^高 時(shí)，須采用固定式間隙定位銷。 （三）外圓柱面定位基準(zhǔn) 粗基準(zhǔn)定位：常用三爪卡盤(pán)，雙V形塊定心定位元件 。 精基準(zhǔn)定位：可以采用三爪卡盤(pán)、雙V形塊、間隙定位套、無(wú)間隙彈性薄壁套或內(nèi)錐面定位元件實(shí)現(xiàn)定心定位。（四）

6、其它成形面定位基準(zhǔn) 常采用雙V形塊或V形塊和其它元件組合的定位元件定位（圖6-15）。 用V形塊實(shí)現(xiàn)工件的對(duì)中定位。可移動(dòng)的V形塊只限制一個(gè)自由度。 錐孔：如回轉(zhuǎn)體工件的中心孔四、定位設(shè)計(jì) 通常工件是由一組定位基準(zhǔn)在夾具中定位的，夾具設(shè)計(jì)的首要任務(wù)就是要選擇一組合適的定位元件。 常見(jiàn)工件的組合基準(zhǔn) ：一組平面組合基準(zhǔn)；平面和曲面的組合基準(zhǔn)；平面和孔的組合基準(zhǔn)；一組孔的組合基準(zhǔn)；例：圖6-16 兩個(gè)平面基準(zhǔn)定位設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖（一）一組平面及平面、曲面組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)(1) 兩個(gè)平面基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)（圖6-16） 在長(zhǎng)方形工件上加工一個(gè)寬度為b的矩形通槽保持尺寸H-H及B 。分析：底面M第一定位基準(zhǔn)，N

7、面第二定位基準(zhǔn)。 夾具定位設(shè)計(jì) ： 一組支承板和M面接觸形成三個(gè)點(diǎn)定位副限制x、y轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和z移動(dòng)自由度 。 一塊支承板和N面接觸，形成線接觸，限制y移動(dòng)自由度和z轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 。圖6-17定位設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖(2)平面和曲面組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)例（圖6-17）：在盤(pán)形工件鉆d孔時(shí)分析：工件底平面為第一定位基準(zhǔn)，圓柱面為第二定位基準(zhǔn)。 夾具定位設(shè)計(jì) 一組支承板與工件底平面接觸形成面定位副 ，限制x、y轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和z移動(dòng)自由度 ，圓柱面定位限制x、y移動(dòng)自由度。曲面和平面組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)例（圖a）分析：圓柱面為第一定位基準(zhǔn)，端面為第二定位基準(zhǔn) 定位設(shè)計(jì)：一個(gè)長(zhǎng)V形塊，限制四個(gè)自由度，一個(gè)端面支承釘，限制

8、一個(gè)自由度。例（圖b）圓柱體上銑一個(gè)平面 定位設(shè)計(jì)與圖a一樣，但端面的支承釘已無(wú)定位的意義，只是為了平衡切削力圖6-20平面圓錐銷定位（二）平面和孔組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)1一面一孔組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)（1）大平面和短孔組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)例：平面圓錐銷定位 （圖6-20）大平面為第一定位基準(zhǔn)孔為第二定位基準(zhǔn) 彈簧浮動(dòng)式圓錐銷）平面和長(zhǎng)孔的組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)1) 平面作第一定位基準(zhǔn)時(shí) 較大的支承板與平面基準(zhǔn)接觸，限制三個(gè)自由度。短圓柱銷或浮動(dòng)圓錐銷限制兩個(gè)自由度。采用長(zhǎng)定位銷將會(huì)發(fā)生過(guò)定位現(xiàn)象 。（圖6-21） 2)圓柱銷作第一定位基準(zhǔn)時(shí) 平面支承采用球面浮動(dòng)結(jié)構(gòu) （圖6-22a）平面支承面的接觸面盡可

9、能減小 (圖6-22b) 圖6-21大平面和長(zhǎng)定位銷定位a）工件誤差 b）夾緊變形圖6-22孔為第一定位基準(zhǔn)的定位a）球面定位 b）長(zhǎng)銷定位2一面兩孔組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì) 分析：平面為第一定位基準(zhǔn)，一個(gè)工藝孔為第二定位基準(zhǔn)，另一個(gè)為第三定位基準(zhǔn) 一組支承板與工件的平面基準(zhǔn)接觸，限制三個(gè)自由度；兩個(gè)短圓柱銷與兩個(gè)工藝孔接觸定位限制了七個(gè)自由度，過(guò)定位 （下圖a） 解決：將一個(gè)定位銷沿x方向上對(duì)稱削邊，使之成為菱形銷 (下圖b) 自由度：支承平面限制x、y轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和z移動(dòng)自由度。 圓柱銷限制x、y移動(dòng)自由度。 菱形銷限制z轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。兩銷的設(shè)計(jì)：右下圖： 已知條件：工件上兩圓柱孔的尺寸及中心距，即

10、 D1、D2、Lg及其公差 。（1）確定夾具上兩定位銷的中心距Lx。（2）確定圓柱銷直徑d1及其公差。（3） 確定菱形銷的直徑d、寬度b及公差。（三）孔及孔系組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì) 1一個(gè)孔為基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì) 1) 用小錐度心軸的定位設(shè)計(jì) 例：圖6-26 靠工件與心軸接觸處Lk的彈 性變形而獲得定位和夾緊的 ；限制工件的四個(gè)自由度。 2) 用過(guò)盈心軸的定位設(shè)計(jì) 圖627 工件被限制了五個(gè)自由度。用壓力機(jī)將心軸壓入工件孔內(nèi)。圖6-26 小錐度芯軸定位 2兩個(gè)同軸孔組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì) 1)兩個(gè)同軸的粗基準(zhǔn)孔組合定位 采用兩端三點(diǎn)式可脹心軸。 2)兩個(gè)同軸的精基準(zhǔn)孔組合定位 圖6-28所示 。 3) 兩個(gè)

11、中心孔定位 用兩個(gè)頂尖 ，工件加工與左端面有尺寸要求時(shí) ，采用浮動(dòng)結(jié)構(gòu)。如圖6-29所示。 圖6-29兩端頂尖定位 3孔系組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì) 一般以兩個(gè)同軸孔以及與同軸孔較遠(yuǎn)的另一個(gè)孔作定位基準(zhǔn) 。 如圖6-30所示 ； A、B以兩組三點(diǎn)式可脹心軸形成一個(gè)長(zhǎng)圓柱銷，限制四個(gè)自由度； 孔C中用一個(gè)兩點(diǎn)式可脹心軸限制一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。 圖6-30孔系的組合基準(zhǔn)定位五、定位誤差的分析和計(jì)算 （一）定位誤差的概念 （二）定位誤差的求法 （三）常見(jiàn)定位方式的定位誤差分析和計(jì)算 （一）定位誤差的概念 1定位誤差的產(chǎn)生 圖6-32所示，工件以下母線定位不存在定位而引起的誤差。 圖6-33所示，工件以孔作為定位

12、基準(zhǔn) 造成基準(zhǔn)不重合誤差B和基準(zhǔn)位移誤差Y（二）、定位誤差的求法(1)、 基準(zhǔn)不重合誤差B的求法 實(shí)質(zhì)是加工尺寸設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相對(duì)于定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上可能產(chǎn)生的最大位移量 消除這個(gè)誤差，必須使定位基準(zhǔn)與加工尺寸設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合(2)、 基準(zhǔn)位移誤差Y的求法由于定位基準(zhǔn)表面與定位元件工作表面有制造誤差和裝配間隙存在，以致使定位基準(zhǔn)在夾具中相對(duì)于定位元件工作表面的位置產(chǎn)生位移 定位基準(zhǔn)在夾具中相對(duì)于定位元件工作表面的位置，在指定方向上所能產(chǎn)生的最大位移量 (3) 定位誤差D的求法 分別求出B和Y后，再求出它們對(duì)加工尺寸的綜合影響（采用逐件試切法進(jìn)行加工，則根本不存在定位誤差 ）（三）、常見(jiàn)定位方式的定

13、位誤差分析和計(jì)算(1)工件以平面定位 主要是由基準(zhǔn)不重合引起 當(dāng)定位尺寸是由多環(huán)尺寸組成時(shí)，定位誤差實(shí)際上等于尺寸鏈中所有組成環(huán)節(jié)的公差之和 (2)工件以圓孔定位工件以圓孔在不同定位元件上定位時(shí)，所產(chǎn)生的定位誤差是不同的 1) 工件以圓孔在過(guò)盈配合圓柱心軸上定位 徑向基準(zhǔn)位移誤差（YY0、YZ=0）。 利用壓力機(jī)的壓下行程加以控制，軸線方向上的軸向定位誤差：DX=0 。 此種定位的定心精度是相當(dāng)高的。 2) 工件以圓孔在錐度心軸上定位 徑向基準(zhǔn)位移誤差 ：YY0、YZ=0。 工件沿心軸軸向發(fā)生位移，造成軸向定位誤差。 對(duì)一批工件而言：軸向定位誤差 YX，如圖635所示；轉(zhuǎn)角定位誤差為= 。圖6

14、-35 工件以圓孔在錐度芯軸上的定位3) 工件以圓孔在間隙配合圓柱心軸（或定位銷）上定位 式中 ：定位副間的最小配合間隙； TD工件圓孔直徑公差； Td心軸外圓直徑公差。 心軸水平放置時(shí) 存在徑向間隙，徑向基準(zhǔn)位移誤差僅在Z軸方向；如圖6-36 所示圖6-36 心軸垂直放置 徑向定位誤差在水平面內(nèi)任意方向上都有可能發(fā)生。 圖6-37最大值比心軸水平放置時(shí)大一倍，如公式:(3) 工件以外圓定位（常用在V形塊中定位）只要V形塊工作表面對(duì)稱就可以保證定位基準(zhǔn)在水平方向上的位移為零。在垂直方向上定位基準(zhǔn)相對(duì)于在夾具中的理想位置產(chǎn)生位移 Y。如圖：638公式Y(jié)：隨著增大，Y減小，當(dāng)過(guò)大時(shí)，將會(huì)引起工件在

15、水平方向上定位的不穩(wěn)定 ，角一般常采用90，有時(shí)也用120。 工件在V形塊中定位時(shí)，定位誤差的大小與加工尺寸的標(biāo)注方法有關(guān) ：如圖639圖b：加工尺寸從外圓柱面的下母線注起，保證加工尺寸A1。有基準(zhǔn)不重合誤差存在，其值： B=Td/2。圖a：加工尺寸從外圓柱面的軸線注起，保證尺寸A0。 B0圖c：加工尺寸從外圓柱面的上母線注起，保證加工尺寸A2 。經(jīng)分析：以下母線為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)時(shí)，定位誤差最小。故軸套類零件上鍵槽的尺寸，一般多以下母線為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。(4)工件以“一面兩孔”定位 例：采用一圓柱銷和一菱形銷為定位元件圖6-40 圓柱銷相當(dāng)于垂直放置的心軸，銷、孔的直徑誤差及其配合間隙造成了定位的基準(zhǔn)位移

16、誤差yx和yy 圓柱銷與菱形銷配合限制著工件繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，銷、孔的直徑誤差及其配合間隙造成了工件的轉(zhuǎn)角誤差 sin 。第三節(jié) 工件的夾緊及夾具的夾緊設(shè)計(jì)一、夾緊的目的及夾緊要求二、夾緊點(diǎn)的選擇及夾緊力的確定三、常用夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、夾緊的目的及夾緊要求目的：工件在加工過(guò)程中保持已獲得的定位不被破壞 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)滿足以下原則：1）夾緊時(shí)不能破壞工件在定位元件上所獲得的位置。2）夾緊力應(yīng)保證工件位置在整個(gè)加工過(guò)程中不變或產(chǎn)生不允許的振動(dòng)。3）使工件不產(chǎn)生過(guò)大的變形和表面損傷。4）夾緊機(jī)構(gòu)必須可靠。 5）夾緊機(jī)構(gòu)操作必須安全、省力、方便、符合工人操作習(xí)慣。6）夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度、自動(dòng)化程

17、度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應(yīng)。二、夾緊點(diǎn)的選擇及夾緊力的確定（一）夾緊點(diǎn)的選擇（二）夾緊力的確定（三）夾緊力裕度系數(shù)K的確定(四)摩擦系數(shù)的確定 （一）夾緊點(diǎn)的選擇1夾緊點(diǎn)選擇的一般原則1) 盡可能使夾緊點(diǎn)和支承點(diǎn)對(duì)應(yīng)，使夾緊力作用在支承上，這樣會(huì)減少夾緊變形 。2) 夾緊點(diǎn)選擇應(yīng)盡量靠近加工表面，且選擇在不致引起過(guò)大夾緊變形的位置。2減少夾緊變形的措施 例：圖6-41高支座在鏜床上鏜孔 措施 ：(1) 增加輔助支承和輔助夾緊點(diǎn)。如圖6-42 ；(2) 分散著力點(diǎn)和增加壓緊件接觸面積。如圖6-43。圖6-41 高支座鏜孔圖6-42 輔助夾緊鏜孔圖6-42 分散著力點(diǎn)（二）夾緊力的確定計(jì)算

18、夾緊力時(shí)，按靜力平衡計(jì)算的夾緊力再乘以裕度系數(shù) 常見(jiàn)的幾種情況：定位支承承受全部切削力 例：圖6-45 所示，工件就勿需夾緊定位支承受部分切削力 例：圖6-46 所示鏜孔對(duì)夾緊最不利的切削狀態(tài) 。主切削力Fz方向向上使工件離開(kāi)支承，徑向切削力Fy與支承面平行 。 K夾緊力裕度系數(shù)；1、2接觸面的摩擦系數(shù)。由定位副的摩擦力平衡切削力1) 各種可脹心軸定位的車(chē)、磨夾具夾緊力 ：2) 過(guò)盈心軸和小錐度心軸 過(guò)盈心軸的過(guò)盈量則取決于切削力的大小。一般設(shè)計(jì)時(shí)并不需要計(jì)算，將心軸按公差帶分段做成一組心軸，每根過(guò)盈量的大小一般 按選取。3) 間隙心軸例：圖6-47所示圖6-47間隙心軸的夾緊力計(jì)算靠?jī)啥嗣娴?/p>

19、摩擦力平衡切削力 ，需較大的夾緊力 ：定位支承完全不受切削力 多用于翻轉(zhuǎn)鉆模夾具或自動(dòng)線上統(tǒng)一基準(zhǔn)定位的鉆床夾具 。 例：如圖6-48所示，夾緊力和切削力方向相反。夾緊力裕度系數(shù)K要取大些。圖6-48夾緊力與切削力方向相反夾緊力：式中 G重力； 確定夾緊力裕度系數(shù)時(shí)，要考慮以下幾種因素 ： 1）K0基本安全系數(shù)： 由于加工過(guò)程中的隨機(jī)因素引起的切削力的波動(dòng)，考慮切削力波動(dòng)的影響系數(shù) （三）夾緊力裕度系數(shù)K的確定2） K1動(dòng)力源波動(dòng)系數(shù)： 手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力，由于操作者的疲勞程度的影響會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)，手動(dòng)夾緊力波動(dòng)系數(shù) 3）K2復(fù)合加工系數(shù)： 由于多刀多向加工時(shí)，更不易準(zhǔn)確計(jì)算切削力的方向及

20、大小，應(yīng)乘以考慮計(jì)算準(zhǔn)確性的影響系數(shù)K2 4）K3切削狀況及刀具鈍化系數(shù)： 由于斷續(xù)切削加工及刀具的鈍化使切削力產(chǎn)生較大的波動(dòng)，慮切削狀況及刀具狀況的影響系數(shù) 5）K4加工性質(zhì)系數(shù)： 由于粗精加工的差異很大，粗加工余量的變化也較大，考慮粗精加工差異的影響系數(shù)夾緊力裕度系數(shù) ：(四)、摩擦系數(shù)的確定 主要決定于工件和支承件或壓緊件之間接觸面的粗糙度。1）工件和支承表面均為光滑表面時(shí)0.160.25 2）支承表面有與切削力方向一致的溝槽（如圖a）時(shí)0.3 3）支承表面有與切削力方向垂直的溝槽（如圖b）時(shí)0.4 4）支承表面有交叉網(wǎng)紋溝槽（如圖c）時(shí)0.70.8三、常用夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（一）對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)

21、的設(shè)計(jì)要求（二）夾緊機(jī)構(gòu)中常用施力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算（三）其它夾緊機(jī)構(gòu)三、常用夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（一）對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 可浮動(dòng) 根據(jù)需要，一般要求夾緊機(jī)構(gòu)中的壓板和支承件要有浮動(dòng)自位的能力。 可聯(lián)動(dòng) 為了實(shí)現(xiàn)幾個(gè)方向的夾緊力同時(shí)或順序作用，并使操作簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)中可應(yīng)用聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 可增力 常用的增力機(jī)構(gòu)：杠桿、斜面、螺旋、鉸鏈及其組合。 可自鎖 當(dāng)去掉動(dòng)力源的作用后，仍能保持對(duì)工件的夾緊狀態(tài)稱為夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖 。 常用的自鎖機(jī)構(gòu)有螺旋、斜面及偏心機(jī)構(gòu)等 。（二）夾緊機(jī)構(gòu)中常用施力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 螺栓螺母施力機(jī)構(gòu) 此施力機(jī)構(gòu)在夾具中的應(yīng)用最廣，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、施力范圍大、自鎖性能好 。參考課

22、本表6-3，表6-2。 給出了螺栓與螺 母施力機(jī)構(gòu)所能施于夾緊機(jī)構(gòu)的 力的大小。、斜面施力機(jī)構(gòu) 最適用于夾緊力大而行程小，以氣動(dòng)或液壓為動(dòng)力源的夾具 ；分為自鎖斜面和不自鎖斜面。圖6-52斜面施力機(jī)構(gòu)受力分析1) 、斜面施力機(jī)構(gòu)夾緊力的計(jì)算 例：圖6-52所示 圖a ：Fs為動(dòng)力源作用于斜塊的大端 ，F(xiàn)1和F2為接觸面間的摩擦力 ，F(xiàn)f為支承反力，1和2為摩擦角圖b ：力三角形ABC 計(jì)算出Fj當(dāng) 、 、 均很小，且 時(shí)，上式可間化為2) 、斜面施力機(jī)構(gòu)的自鎖條件 當(dāng)Fs=0，圖6-52c所示,合力 與 應(yīng)大小相等方向相反，并位于一條直線上 。自鎖條件：摩擦角：一般鋼鐵的摩擦系數(shù)：常?。?68

23、（3）偏心施力機(jī)構(gòu)主要特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作迅速，夾緊行程受偏心距的限制，夾緊力較小 。 一般適用于工件被夾壓表面的尺寸公差較小和切削過(guò)程中振動(dòng)不大的場(chǎng)合，多用于小型工件的夾具中 。偏心施力原理和施力特性 1) 偏心施力原理： 圖6-53a圓偏心輪直徑D，偏心距e，基圓的直徑（D-2e）,圓偏心輪實(shí)際上相當(dāng)于套在“基圓”（圖中的虛線圓）上的弧形楔所構(gòu)成。圖6-53圓偏心特性a) 偏心輪原理 b) 偏心輪工作表面展開(kāi)2) 偏心施力特性 與平面斜面相比，主要特性是其工作表面上各夾緊點(diǎn)的升角不是一個(gè)常數(shù)，它隨偏心轉(zhuǎn)角的改變而變化 。 圖6-53b曲線斜面 ：以基圓圓周長(zhǎng)的一半為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的升程為縱坐

24、標(biāo)，將弧形楔展開(kāi) ，x為任意施力點(diǎn)X的升角：分析：0 x180當(dāng)x0，m點(diǎn)的升角最小m0隨著轉(zhuǎn)角x的增大，升角x也增大當(dāng)x90，升角T為最大值 當(dāng)x繼續(xù)增大時(shí)，x隨著x的增大而減小當(dāng)x180，n點(diǎn)處，升角n0 以上特性與工作段的選擇，自鎖性能，施力的計(jì)算及主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定關(guān)系極大 。(2) 偏心輪工作段的選擇 防止松夾和咬死，常取P點(diǎn)左右圓周上的1/61/4圓弧，相當(dāng)于偏心輪轉(zhuǎn)角為6090的范圍所對(duì)應(yīng)的圓弧為工作段。由圖6-54 a 可知：OC處于水平位置，施力點(diǎn)位于圓弧mn的中點(diǎn)P ， 當(dāng) (2e/D) 很小，圖6-54 偏心輪工作段的選擇 因此，在設(shè)計(jì)偏心輪時(shí)，以偏心處于水平位置時(shí)的施力

25、點(diǎn)P視為升角最大的施力點(diǎn)。偏心輪工作段的選擇通常以P點(diǎn)為依據(jù)，如圖6-54b所示。選取P點(diǎn)左右對(duì)稱的AB弧為工作段，由圖6-53b可知，該段近似為直線，工作段上任意點(diǎn)的升角變化不大，幾乎近于常數(shù)，可以獲得比較穩(wěn)定的自鎖性能。 (3) 偏心輪施力的自鎖條件 要保證偏心輪施力時(shí)的自鎖性能，偏心輪工作段的最大升角應(yīng)滿足條件： 偏心輪與夾緊件之間的摩擦角 偏心輪轉(zhuǎn)軸處的摩擦角。偏心輪施力點(diǎn)自鎖時(shí)的外徑D和偏心量e的關(guān)系如下 D/e稱為偏心率或偏心特性,設(shè)計(jì)偏心 輪時(shí)，應(yīng)按已知的摩擦系數(shù)和需要的工作行程定出偏心量e及偏心輪 的直徑D 。不考慮轉(zhuǎn)軸處的摩擦(4) 偏心輪施力的計(jì)偏心輪施于夾緊件的力為圖6-

26、55所示作用于手柄的原始力矩 由轉(zhuǎn)軸將力傳至施力點(diǎn)P變成力矩 。 對(duì)圖6-54b把偏心輪的工作情況看成是一個(gè)塞在轉(zhuǎn)軸和壓緊件之間的升角為p的假想斜面。圖6-55偏心輪的施力計(jì)算代入如：則：偏心輪尺寸/mm夾緊力/N直徑D力臂長(zhǎng)L偏心距e40752190050902.51840601303220065903.51400801305140010015061500表6-6手動(dòng)偏心輪的夾緊力 一般若手動(dòng)作用于力臂上的力為150N可得表6-5的數(shù)值。 在其它任意點(diǎn)施力時(shí)，所需的力均較P點(diǎn)施力時(shí)大，勿需精確計(jì)算。(5) 偏心輪施力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)程序確定偏心輪工作段的行程式中 ： hB在B點(diǎn)夾緊時(shí)工件的最小極限

27、尺寸； hA在A點(diǎn)夾緊時(shí)工件的最大極限尺寸。 如圖6-56所示，設(shè)偏心輪工作段為AB，當(dāng)手柄順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工作段的行程為：圖6-56偏心輪的夾緊行程 理論上工作段AB的最小夾緊行程等于壓緊件受壓表面的位置變化量。但實(shí)際上還要考慮以下因素：S1夾緊機(jī)構(gòu)的彈性變形量，一般取0.050.15mm；S2工作行程的儲(chǔ)備量，一般取0.10.3mm。而 ：得：實(shí)際上偏心輪的工作段行程：式中 e偏心量； OO1與O1A的夾角； OO2與O1B的夾角； R圓偏心輪的半徑。 2) 確定偏心輪的結(jié)構(gòu)尺寸 實(shí)際應(yīng)用中e值一般在1.77mm之間取值，偏心輪的直徑根據(jù)自鎖條件的偏心特性確定為保證所設(shè)計(jì)的偏心輪能產(chǎn)生所需的

28、行程，可按上面各式計(jì)算偏心量，即（三）其它夾緊機(jī)構(gòu)1定心夾緊機(jī)構(gòu) 定心夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般按照以下兩種原理來(lái)進(jìn)行： 1) 定位夾緊元件按等速位移原理來(lái)均分工件定位面的尺寸誤差，實(shí)現(xiàn)定心或?qū)χ小３Ｒ?jiàn)的三爪卡盤(pán)屬于此類。 2) 定位夾緊元件的均勻彈性變形原理來(lái)實(shí)現(xiàn)定心夾緊。圖6-57a是以工件外圓柱面定位實(shí)現(xiàn)定心夾緊的夾具，稱彈簧夾頭。圖6-57b是以工件孔定位實(shí)現(xiàn)定心夾緊的夾具，稱為彈簧心軸。這兩種夾具都有一個(gè)彈性元件，叫做彈簧套筒。圖6-57彈簧夾頭和彈簧心軸a) 彈簧夾頭 b) 彈簧心軸 圖6-57a中的件1和圖6-57b中的件1，具體結(jié)構(gòu)如圖6-58所示。它的結(jié)構(gòu)尺寸、材料及熱處理、加工精度

29、等對(duì)使用性能影響很大，它是該類夾具的關(guān)鍵零件。一般情況下，由夾頭部分A、彈性部分B及導(dǎo)向部分C組成。圖6-58彈簧套筒夾頭部分的錐角有正錐和倒錐兩種，如圖6-59所示。圖6-59彈簧套筒的錐角a) 正錐角b) 倒錐角1彈簧套筒2錐體2聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu) 在夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常常遇到工件需要多點(diǎn)同時(shí)夾緊，或多個(gè)工件同時(shí)夾緊，有時(shí)需要使工件先可靠定位再夾緊，或者先鎖定輔助支承再夾緊等等，這時(shí)為了操作方便、迅速、提高生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，可采用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： 1) 聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作和受力情況比較復(fù)雜，應(yīng)仔細(xì)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和受力分析，以確保設(shè)計(jì)意圖能夠?qū)崿F(xiàn)。 2) 聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)中要充分

30、注意哪些地方應(yīng)設(shè)置浮動(dòng)環(huán)節(jié)如鉸鏈、球面墊等，注意浮動(dòng)的方向和浮動(dòng)量大小，注意設(shè)置調(diào)整環(huán)節(jié)，保證各夾緊均衡，運(yùn)動(dòng)不發(fā)生干涉。 3) 各壓板都能很好地松夾，以便裝卸工件。 4) 注意整個(gè)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)受力環(huán)節(jié)的強(qiáng)度和剛度。 5) 聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、制造成本低。第四節(jié)機(jī)床夾具的其它裝置機(jī)床夾具的其它裝置一、孔加工刀具的導(dǎo)向裝置二、對(duì)刀裝置三、分度裝置四、對(duì)定裝置五、動(dòng)力裝置 機(jī)床夾具在某些情況下還需要其它一些裝置才能符合該夾具的使用要求。這些裝置有導(dǎo)向裝置、分度裝置、對(duì)定裝置及動(dòng)力裝置等。一、孔加工刀具的導(dǎo)向裝置 （一）鉆孔的導(dǎo)向裝置 鉆床夾具中鉆頭的導(dǎo)向采用鉆套，鉆套有固定鉆套、可換鉆套、

31、快換鉆套和特殊鉆套等四種，如圖6-60、圖6-61所示。圖6-60鉆套a)固定鉆套 b)可換鉆套 c)快換鉆套圖6-61特殊鉆套a) 兩孔距離較小b) 孔離鉆模板較遠(yuǎn) c) 斜面上鉆孔 上述鉆套均已標(biāo)準(zhǔn)化了，設(shè)計(jì)時(shí)可以查夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)選用。但對(duì)于一些特殊場(chǎng)合，可以根據(jù)加工條件的特殊性設(shè)計(jì)專用鉆套，如圖6-61所示為幾種特殊鉆套。圖6-61a用于兩孔間距較小的場(chǎng)合；圖6-61b為使鉆套更貼近工件孔，改善導(dǎo)向效果；圖6-61c為加工斜面上的孔用鉆套。 鉆套設(shè)計(jì)時(shí)，要注意鉆套的高度H和鉆套底端與工件間的距離h。鉆套高度是指鉆套與鉆頭接觸部分的長(zhǎng)度。太短不能起到導(dǎo)向作用，降低了位置精度，太長(zhǎng)則增加了摩擦

32、和鉆套的磨損。一般H（12）d，孔徑d大時(shí)取小值，d小時(shí)取大值，對(duì)于d60mm，L/D1的通孔。 圖b所示為單支承后導(dǎo)向：鏜套設(shè)置在刀具的后方。主要用于加工直徑D60mm的通孔或盲孔。 圖6-77雙支承導(dǎo)向（二）鏜床夾具設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要問(wèn)題 1鏜套與鏜桿的配合、表6-8鏜桿與鏜套的配合配合表面鏜桿與鏜套鏜套與襯套襯套與支架配合性質(zhì)、2鏜模架的設(shè)計(jì) 鏜模架應(yīng)設(shè)計(jì)成單獨(dú)體不要與夾具底座設(shè)計(jì)成一體，更不要與夾緊裝置用支架相聯(lián)接。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意剛度設(shè)計(jì)。 鏜模架不宜用焊接結(jié)構(gòu)，以避免內(nèi)應(yīng)力引起蠕變而失去精度。 不允許鏜模架承受夾緊反力 。 如圖6-78所示。圖6-78不使鏜模架承受夾緊反力1

33、-支架2-螺旋夾緊機(jī)構(gòu)3-工件圖a是錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)，施力后會(huì)使鏜模架變形。 可采用圖b的結(jié)構(gòu)。3鏜床夾具底座的設(shè)計(jì) 對(duì)底座的剛度和穩(wěn)定性的要求很高。 為了提高剛度，除了選取適當(dāng)?shù)谋诤裢猓瑧?yīng)合理的布置加強(qiáng)筋。 鏜模底座的上平面應(yīng)按所要安裝的各種元件的位置做出相應(yīng)的凸臺(tái)面，高度約35mm，加工后經(jīng)過(guò)刮研，使有關(guān)元件安裝時(shí)接觸良好。4鏜桿 在設(shè)計(jì)鏜模前應(yīng)確定鏜桿的尺寸 。 鏜桿的主要尺寸是直徑和長(zhǎng)度。 鏜桿長(zhǎng)度應(yīng)盡量短。鏜桿的制造精度對(duì)其回轉(zhuǎn)精度有很大影響，其導(dǎo)向部分的尺寸精度要求較高。 粗鏜時(shí)按g6，精鏜時(shí)按g5制造，表面粗糙度Ra0.40.2m，圓度和圓柱度公差不應(yīng)超過(guò)直徑公差的一半，在500mm長(zhǎng)

34、度內(nèi)的直線度為0.01mm。 一般要求鏜桿表面硬度高于鏜套，而內(nèi)部則要有好的韌性。因此多選用45鋼或40Cr鋼制造，也可選用熱處理變形小的20Cr鋼滲氮淬火處理。五、機(jī)床夾具總體設(shè)計(jì)（一）機(jī)床專用夾具的設(shè)計(jì)步驟 （二）機(jī)床夾具的精度分析 （三）機(jī)床夾具技術(shù)要求的制訂（一）機(jī)床專用夾具的設(shè)計(jì)步驟 收集并研究與設(shè)計(jì)有關(guān)的各種原始資料合理地確定夾具的類型及其總體布局，繪出夾具結(jié)構(gòu)草圖繪制夾具總裝配圖繪制夾具元件的零件圖 整理并修正機(jī)床夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （二）機(jī)床夾具的精度分析 定位誤差是影響工件加工精度的因素之一 在使用機(jī)床夾具加工工件時(shí)，機(jī)床夾具的安裝誤差、刀具的調(diào)整誤差及加工方法誤差等也會(huì)對(duì)工件的

35、加工精度產(chǎn)生影響。 各誤差應(yīng)滿足下列誤差不等式才能加工出合格的工件。D+A+T+GTG1機(jī)床夾具的安裝誤差A(yù) 夾具的安裝誤差一般由下列兩種情況造成： 1）因夾具的定位元件與夾具的安裝面之間位置不準(zhǔn)確所引起的誤差。 2）因夾具安裝面的制造誤差及與機(jī)床安裝面不準(zhǔn)確而引起的誤差。2刀具的調(diào)整誤差T 刀具的調(diào)整誤差包括刀具引導(dǎo)及對(duì)定兩項(xiàng)誤差。 前者是指刀具與導(dǎo)向元件或?qū)Φ对Y(jié)合不準(zhǔn)確所引起的引導(dǎo)誤差 。 后者是指刀具相對(duì)于夾具的定位元件位置不準(zhǔn)確所引起的對(duì)定誤差。3加工方法誤差G 加工方法誤差是加工過(guò)程中有關(guān)因素產(chǎn)生的誤差。其影響因素如下： （1）與機(jī)床工作精度有關(guān)的誤差如主軸的徑向、軸向圓跳動(dòng)；主軸回轉(zhuǎn)軸線與導(dǎo)軌的相互位置精度。如平行度