夾具設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)

夾具設(shè)計(jì)過(guò)程夾具設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)的一般步驟夾具零件尺寸及其配合示例零件圖的繪制夾具設(shè)計(jì)示例1、夾具設(shè)計(jì)要求l）保證工件的加工精度2）提高生產(chǎn)率，降低成本3）操作方便，工作安全，能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度4）便于排屑5）有良好的結(jié)構(gòu)工藝性2、設(shè)計(jì)的一般步驟（1）研究原始資料，明確設(shè)計(jì)要求（2）確定夾具方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖（3）繪制夾具總圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸及技術(shù)要求（1）研究原始資料，明確設(shè)計(jì)要求熟悉零件圖和裝配圖、零件的工藝規(guī)程，充分了解本工序的加工內(nèi)容、技術(shù)要求等；收集有關(guān)機(jī)床、刀具、夾具等方面的資料。（2）確定夾具方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖（1）根據(jù)定位基準(zhǔn)和六點(diǎn)定位原理，確定工件的定位方法并選擇相應(yīng)的定位元件；（2）確定引導(dǎo)裝置或?qū)Φ堆b置；（3）確定工件的夾緊方法，設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)；（4）確定其它元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式（5）確定夾具體結(jié)構(gòu)形式（6）確定夾具總體輪廓。（3）繪制夾具總圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸及技術(shù)要求（1）確定視圖關(guān)系，應(yīng)盡可能少。主視圖應(yīng)取操作者實(shí)際工作位置；（2）比例盡量取1:1，有利于審圖；（3）用雙點(diǎn)劃線畫(huà)工序圖；（4）依次畫(huà)定位元件、對(duì)刀元件、夾緊元件、其他元件、夾具體；（5）標(biāo)上尺寸、技術(shù)要求3、夾具零件尺寸及其配合外形輪廓尺寸配合尺寸（1）定位元件與工件的配合H6/g5,H6/f5,H7/g6,H7/f7（2）導(dǎo)套與刀具的配合G6/h5,F7/h5,G7/H6,F8/h6（3）不采用緊固件的固定連接H7/n6,H7/r6,H8/t7,H8/z8相對(duì)尺寸-------對(duì)刀元件與定位元件之間的聯(lián)系尺寸特性尺寸-------用來(lái)保證夾具某項(xiàng)性能的尺寸，如偏心夾緊機(jī)構(gòu)的偏心距、楔塊的自鎖升角夾具與機(jī)床間的聯(lián)系尺寸序號(hào)、明細(xì)表、標(biāo)題欄（1）對(duì)夾具總圖中的非標(biāo)準(zhǔn)件均應(yīng)繪制零件圖；（2）零件圖視圖的選擇應(yīng)盡可能與零件在總圖上的工作位置相一致。4、零件圖繪制5、定位元件的選擇與設(shè)計(jì)

1．以平面定位時(shí)定位元件的選擇（1）主要支承。主要支承是用來(lái)限制工件的自由度，起定位作用。它可分為固定支承、可調(diào)支承和自位支承。①固定支承：固定支承有支承釘和支承板，在使用過(guò)程中它們是固定不動(dòng)的，如圖5-1、圖5-2所示。有2種情況：平面定位、圓柱表面定位（圓孔、外圓表面、一面兩孔組合）圖5-1支承釘圖5-2支承板圖5-2支承板②可調(diào)支承：可調(diào)支承是指在定位過(guò)程中其高度可以調(diào)整的支承釘，如圖5-3（a）、（b）所示。圖5-3調(diào)節(jié)螺釘圖5-4所示工件為砂型鑄造件，在機(jī)械加工中一般先銑B面，然后再以B面定位鏜雙孔。但為了保證鏜孔有足夠而均勻的余量，最好以毛坯孔為粗基準(zhǔn)定位，但這樣裝夾不便。通常將A面置于可調(diào)支承上，通過(guò)調(diào)整可調(diào)支承的高度來(lái)保證B面與兩毛坯孔中心尺寸H1、H2圖5-4可調(diào)支承③自位支承（又稱浮動(dòng)支承）：在工件定位過(guò)程中，能自動(dòng)調(diào)節(jié)位置的支承便為自位支承，如圖5-5所示。圖5-5自位支承（2）輔助支承。輔助支承不起定位作用，只是用來(lái)提高工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性，故一般在工件定位后才與工件接觸。輔助支承有如下幾種形式。①螺旋式輔助支承：如圖5-6（a）所示，螺旋式輔助支承與可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)相近，但操作過(guò)程不同。前者是在工件定位后才與工件接觸，故不起定位作用；而后者調(diào)整后與固定支承一樣起定位作用。圖5-6輔助支承

1—彈簧；2—滑柱；3—頂柱；4—手輪；5—斜楔；6—滑銷②自位式輔助支承：如圖5-6（b）所示，彈簧1只起推動(dòng)滑柱2上升的作用，但不得頂起工件?；?與工件接觸后用頂柱3鎖緊。③推引式輔助支承：如圖5-6（c）所示，在工件定位后推動(dòng)手輪4時(shí)滑銷6與工件接觸，然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪4使斜楔5的開(kāi)槽部分脹開(kāi)而鎖緊。推引式輔助支承主要用于大型工件的定位。2．以圓柱表面定位時(shí)定位元件的選擇（1）工件以圓孔定位。工件以圓孔定位時(shí)，常用的定位元件有圓柱定位銷、圓柱心軸、圓錐銷和小錐度心軸。①圓柱定位銷：具體結(jié)構(gòu)如圖5-7（a）、（b）、（c）、（d）所示。當(dāng)定位銷直徑D為3～10mm時(shí)，通常把根部倒成圓角R，以增強(qiáng)剛性，避免使用中折斷或熱處理時(shí)淬斷；當(dāng)成批大量生產(chǎn)時(shí)，為了定位銷的更換，可采用帶襯套的結(jié)構(gòu)形式，如圖5-7（d）所示。此外，為便于工件裝夾，定位銷的頭部一般制成15°倒角。定位銷的參數(shù)可查閱有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。圖5-7定位銷的結(jié)構(gòu)②圓柱心軸：圓柱心軸可分為間隙配合心軸、過(guò)盈配合心軸和花鍵配合心軸，其具體結(jié)構(gòu)如圖5-8（a）、（b）、（c）所示。圖5-8圓柱心軸1—引導(dǎo)部分；2—工作部分；3—傳動(dòng)部分③圓錐銷：圖5-9所示為工件以圓錐銷定位的示意圖，其中，圖5-9（a）用于粗基面，圖5-9（b）用于精基面。圖5-9單個(gè)圓錐銷定位值得注意的是，工件在單個(gè)圓錐銷上定位容易傾斜，故圓錐銷一般與其它定位元件組合使用，如圖5-10所示。圖5-10（a）所示為圓錐—圓柱組合心軸，錐度部分使工件準(zhǔn)確定位，并將工件楔緊，圓柱部分可減少工件傾斜。圖5-10（b）所示為以工件底面作為主要定位基面，圓錐銷是活動(dòng)的，即使工件的孔徑變化較大，也能準(zhǔn)確定位。圖5-10（c）所示為工件在雙圓錐銷上定位。以上3種定位方式均限制工件5個(gè)自由度。圖5-10圓錐銷組合定位④小錐度心軸：如圖5-11所示，工件在小錐度心軸上定位，并靠定位圓孔與心軸限位圓錐面的彈性變形夾緊工件。圖5-11小錐度心軸（2）工件以外圓柱面定位。工件以外圓柱表面作為定位基面時(shí)，最常用的定位元件有V形塊、半圓套和定位套。V形塊：采用V形塊定位的優(yōu)點(diǎn)，一是對(duì)中性好，能使工件定位的基準(zhǔn)軸線對(duì)中在V形塊的對(duì)稱平面上，而不受定位基面直徑誤差的影響；二是無(wú)論定位基面是否經(jīng)過(guò)加工、是否為完整的圓柱面還是局部的圓弧面均可。如圖5-12所示，其中圖5-12（a）用于較短的外圓柱面定位，可限制工件2個(gè)自由度；圖5-12（b）用于粗基準(zhǔn)面定位；圖5-12（c）用于精基面定位；圖5-12（d）用于工件較長(zhǎng)、直徑較大的重型工件定位（這種V形架常用鑄鐵底座鑲淬火鋼墊）。圖5-12V形塊固定V形塊與活動(dòng)V形塊組合定位，如圖5-13所示。其中，固定V形塊限制工件2個(gè)自由度，而活動(dòng)V形塊限制工件1個(gè)自由度，并具有補(bǔ)償毛坯尺寸變化和夾緊的作用。圖5-13V形塊組合定位

1—固定V形塊；2—活動(dòng)V形塊V形塊定位高度的計(jì)算（見(jiàn)圖5-14）：

（5-1）

式中，—V形架兩斜面之間的夾角，一般取60°、90°、120°，其中90°應(yīng)用最廣。當(dāng)=90°時(shí)，有

（5-2）圖5-14V形塊結(jié)構(gòu)尺寸（3）工件以一面兩孔組合定位。在加工箱體、杠桿、蓋板和支架等零件時(shí)，常用工件上的一面兩孔作為定位基準(zhǔn)，如圖5-15所示。所用的定位元件為一大支承板，它限制了工件的3個(gè)自由度；短圓柱銷1限制了工件的2個(gè)自由度；削邊銷2限制了工件繞圓柱銷轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。所以工件以一面兩孔定位，共限制了6個(gè)自由度，屬于完全定位。值得注意的是，若不是采用一個(gè)圓柱銷和一個(gè)削邊銷，而是采用2個(gè)圓柱銷定位，這必然會(huì)在兩孔中心線連線方向上產(chǎn)生過(guò)定位干涉現(xiàn)象。因?yàn)閮煽椎闹行木嗯c兩圓柱銷的中心距均有誤差，當(dāng)誤差較大時(shí)，這種過(guò)定位會(huì)使工件無(wú)法正確裝入夾具上定位。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中采用的是一個(gè)圓柱銷和一個(gè)削邊銷。圖5-15工件以一面兩孔定位

1—短圓柱銷；2—削邊銷削邊銷的結(jié)構(gòu)如圖5-16所示。當(dāng)工件定位孔直徑D≤30mm時(shí)，采用圖5-16（a）所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)工件的直徑D為30～50mm時(shí)，采用如圖5-16（b）所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)工件的定位直徑D＞50mm時(shí)，采用如圖5-16（c）所示的結(jié)構(gòu)。削邊銷的寬度部分可修圓，如圖5-16（d）所示。有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)可查閱夾具標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)手冊(cè)圖5-16削邊銷結(jié)構(gòu)采用一面兩孔定位時(shí)，圓柱銷、削邊銷的主要參數(shù)確定如下。①圓柱銷直徑d1的基本尺寸及公差：圓柱銷直徑的基本尺寸應(yīng)等于相配合孔的最小極限尺寸，其公差一般取g6或f7。②圓柱銷與削邊銷之間的中心距及公差：兩銷之間中心距的平均尺寸應(yīng)等于兩定位孔之間中心距的平均尺寸，其公差一般為

δLd=(1/3~1/5)δLD(5-3)式中，Ld、LD—兩銷之間中心距的公差和兩孔之間的中心距公差。式（5-3）中當(dāng)工件加工精度較高時(shí)取1/5，加工精度較低時(shí)取1/3。③削邊銷直徑d2的基本尺寸及公差：削邊銷直徑d2及其公差可按如下方法來(lái)確定：(5-4)式中，d2max、D2min—削邊銷直徑的最大值和與削邊銷相配合孔的最小極限尺寸。削邊銷與孔的配合一般取為h6。由于其上偏差為零，故d2=d2max。削邊銷的尺寸見(jiàn)表5-1?！纠?-1】在圖5-15中，工件上兩定位孔為mm，兩定位孔中心距為800.06mm，設(shè)計(jì)兩定位銷尺寸。mm，兩定位孔中心距為800.06mm，設(shè)計(jì)兩定位銷尺寸。圖5-15工件以一面兩孔定位

1—短圓柱銷；2—削邊銷解：（1）確定圓柱銷直徑圓柱銷直徑公差取g6，即mm。（2）確定圓柱銷與削邊銷之間的中心距根據(jù)公式（5-3），取mm，所以圓柱銷與削邊銷之間的中心距為800.02mm。（3）確定削邊銷直徑由表5-1查得b=4mm，B=D2?2=12?2=10mm根據(jù)公式（5-4），削邊銷與定位孔的配合一般取h6，其下偏差為?0.011mm，直徑為

6、夾緊機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)

1．夾緊機(jī)構(gòu)的組成夾緊機(jī)構(gòu)的種類很多，但其結(jié)構(gòu)均由2部分組成。（1）動(dòng)力裝置。夾緊力的來(lái)源一是人力，二是某種裝置所產(chǎn)生的力。能產(chǎn)生力的裝置稱為夾具的動(dòng)力裝置。常用的動(dòng)力裝置有氣動(dòng)裝置、液壓裝置、電動(dòng)裝置、電磁裝置、氣—液聯(lián)動(dòng)裝置和真空裝置等。由于手動(dòng)夾具的夾緊力來(lái)自人力，所以它沒(méi)有動(dòng)力裝置。（2）夾緊機(jī)構(gòu)。接受和傳遞原始作用力使之變?yōu)閵A緊力并執(zhí)行夾緊任務(wù)的機(jī)構(gòu)，便為夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊機(jī)構(gòu)一般由下列基本機(jī)構(gòu)組成。①接受原始作用力的機(jī)構(gòu)，如手柄、螺母以及用來(lái)連接汽缸活塞桿的機(jī)構(gòu)等。②中間遞力機(jī)構(gòu)，如鉸鏈、杠桿等。③夾緊元件，如各種螺釘壓板等。其中，中間遞力機(jī)構(gòu)在傳遞原始作用力至夾緊元件的過(guò)程中可以起到諸如改變作用力的方向與大小以及自鎖等作用。2．對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)的基本要求在不破壞工件定位精度并保證加工質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量使夾緊機(jī)構(gòu)做到以下幾點(diǎn)。①夾緊力的大小適當(dāng)。既要保證工件在整個(gè)加工過(guò)程中其位置穩(wěn)定不變、振動(dòng)小，又要使工件不產(chǎn)生過(guò)大的夾緊變形。②工藝性好。夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)效率的前提下，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單，便于制造和維修。③使用性好。夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)當(dāng)方便、安全、省力。3．基本夾緊機(jī)構(gòu)（1）斜楔夾緊機(jī)構(gòu)。采用斜楔作為傳力元件或夾緊元件的夾緊機(jī)構(gòu)，稱為斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，如圖6-1所示。圖（a）是利用錘頭擊斜楔大頭，直接夾緊工件，加工后錘擊小頭，松開(kāi)工件；圖（b）是由斜楔與滑柱共同構(gòu)成的夾緊機(jī)構(gòu)，既可機(jī)動(dòng)也可手動(dòng)夾緊工件；圖（c）是端面斜楔和壓板共同構(gòu)成的夾緊機(jī)構(gòu)。圖6-1斜楔加緊機(jī)構(gòu)

1—夾具體；2—斜楔；3—工件直接采用斜楔夾緊時(shí)，斜楔的自鎖條件是，斜楔的升角小于斜楔與工件、斜楔與夾具體之間的摩擦角之和，即(6-1)

為保證自鎖可靠，手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)一般取

=6°～8°。用氣壓或液壓裝置驅(qū)動(dòng)的斜楔不需要自鎖，可取=15°～35°。斜楔夾緊具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、增力比大、自鎖性能好等特點(diǎn)，因此獲得廣泛應(yīng)用。（2）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。采用螺桿作中間傳力元件的夾緊機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性好，而且螺旋升角小、自鎖性能好、夾緊力和夾緊行程都較大，故是手動(dòng)夾具上用得最多的一種夾緊機(jī)構(gòu)。①簡(jiǎn)單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)：最簡(jiǎn)單的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)如圖6-2所示。是直接用螺釘頭部或螺母壓緊工件的機(jī)構(gòu)，其中圖6-2（a）螺釘頭部易使工件受壓表面損傷，或帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，因此常在頭部裝有擺動(dòng)的壓塊。由于擺動(dòng)壓塊與工件間的摩擦力矩大于壓塊與螺釘間的摩擦力矩，所以壓塊不會(huì)隨螺釘一起轉(zhuǎn)動(dòng)。圖6-2簡(jiǎn)單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊動(dòng)作慢、工件裝卸費(fèi)時(shí)是單個(gè)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)。為克服這一缺點(diǎn)，可采用快速夾緊機(jī)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)的有關(guān)內(nèi)容。②螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)：在夾緊機(jī)構(gòu)中，螺旋壓板的使用非常普遍，如圖6-3所示。常見(jiàn)的螺旋壓板典型結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化，使用時(shí)可參考有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)。圖6-3螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)圖6-3螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)圖6-3螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)（3）偏心夾緊機(jī)構(gòu)。用偏心件直接或間接夾緊工件的機(jī)構(gòu)，稱為偏心夾緊機(jī)構(gòu)，如圖6-4所示。偏心件有2種形式，即圓偏心和曲線偏心，其中圓偏心機(jī)構(gòu)因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易而得到廣泛應(yīng)用。圓偏心輪弧形楔夾緊與斜楔夾緊的實(shí)質(zhì)相同，故自鎖條件相同.圖6-4偏心夾緊機(jī)構(gòu)（4）定心夾緊機(jī)構(gòu)。當(dāng)工件被加工面以中心要素（軸線、中心平面等）為工序基準(zhǔn)時(shí)，為使基準(zhǔn)重合以減少定位誤差，常采用定心夾緊機(jī)構(gòu)。定心夾緊機(jī)構(gòu)具有定心和夾緊2種功能，如臥式車床的三爪自定心卡盤(pán)即為最常用的典型實(shí)例。

定心夾緊機(jī)構(gòu)按其定心作用原理有2種類型，一種是依靠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使定心夾緊元件等速移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)定心夾緊，如螺旋式機(jī)構(gòu)、杠桿式機(jī)構(gòu)、楔式機(jī)構(gòu)等；另一種是利用薄壁彈性元件受力后產(chǎn)生均勻的彈性變形（收縮或擴(kuò)張），來(lái)實(shí)現(xiàn)定心夾緊，如彈簧筒夾、膜片卡盤(pán)、波紋套、液性塑料等。①螺旋式定心夾緊機(jī)構(gòu)：螺桿兩端的螺紋旋向相反，螺距相同，如圖6-5所示。當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)，使2個(gè)V形鉗口作對(duì)向等速移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的定心夾緊或松開(kāi)。V形鉗口可按工件不同形狀進(jìn)行更換。圖6-5螺旋式定心夾緊機(jī)構(gòu)

1、2—V形鉗口；3—滑塊；4—雙向螺桿②杠桿式定心夾緊機(jī)構(gòu)：在杠桿式三爪自定心卡盤(pán)中，滑套作軸向移動(dòng)時(shí)，圓周均布的3個(gè)鉤形杠桿便繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，撥動(dòng)3個(gè)滑塊沿徑向移動(dòng)，從而帶動(dòng)其上卡爪將工件定心并夾緊或松開(kāi)，如圖6-6所示。圖6-6杠桿式三爪定心卡盤(pán)

1—滑套；2—鉤形杠桿；3—軸銷；4—滑塊③楔式定心夾緊機(jī)構(gòu)：在機(jī)動(dòng)楔式夾爪自動(dòng)定心機(jī)構(gòu)中，當(dāng)工件以內(nèi)孔及左端面在夾具上定位后，汽缸通過(guò)拉桿使6個(gè)夾爪左移，由于本體上斜面的作用，夾爪左移的同時(shí)向外脹開(kāi)，將工件定心夾緊；反之，夾爪右移時(shí)，在彈簧卡圈的作用下使夾爪收攏，將工件松開(kāi)，如圖6-7所示。圖6-7楔式定心夾緊機(jī)構(gòu)

1—夾爪；2—本體；3—彈簧卡圈；4—拉桿；5—工件這種定心夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，定心精度一般可達(dá)0.02～0.07mm，比較適用于工件內(nèi)孔作定位基面的半精加工工序。④彈簧筒夾式定心夾緊機(jī)構(gòu)：這種定心夾緊機(jī)構(gòu)常用于安裝軸套類工件，如圖6-8所示。彈性定心夾緊機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、操作方便迅速，因而應(yīng)用十分廣泛。其定心精度可穩(wěn)定在0.01～0.03mm。圖6-8彈簧筒夾式定心夾緊機(jī)構(gòu)

1—夾具體；2—彈性?shī)A頭；3—錐套；4—螺母（5）聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)是利用機(jī)構(gòu)的組合來(lái)完成單件或多件的多點(diǎn)、多向同時(shí)夾緊的機(jī)構(gòu)。它可以實(shí)現(xiàn)多件加工，以減少輔助時(shí)間、提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度等。①單件聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)：利用夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工件的多向、多點(diǎn)夾緊。圖6-9（a）所示機(jī)構(gòu)為二力垂直夾緊；圖6-9（b）表示2個(gè)夾緊力方向相同，擰緊右邊螺母，通過(guò)拉桿帶動(dòng)平衡杠桿使兩副壓板均勻地同時(shí)夾緊工件。圖6-9單件聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)②多件聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)：有平行式多件聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)和連續(xù)式多件聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。平行式多件聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。如圖6-10（a）所示，若采用剛性壓板夾緊，則因一批工件的外圓直徑尺寸不一致，將導(dǎo)致個(gè)別工件夾不緊。在圖6-10（b）中增加了浮動(dòng)裝置，既可以同時(shí)夾緊工件，又方便操作。理論上，平行式夾緊各工件受到的夾緊力相等，即圖6-10平行式多件聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)連續(xù)式多件聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。圖6-11（a）所示為一軸承蓋，圖（b）所示為加工軸承蓋連續(xù)式多件聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。這種方式，由于工件的夾緊力是依次傳遞的，可能造成工件在夾緊方向的位置誤差很大，因此只適用于加工在夾緊方向上沒(méi)有加工要求的工件。圖6-11連續(xù)式多件聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)另外，在設(shè)計(jì)聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意設(shè)置浮動(dòng)環(huán)節(jié)；同時(shí)夾緊的工件不宜太多；結(jié)構(gòu)的剛度要好，力求簡(jiǎn)單、緊湊。7、工件夾緊力的確定及夾具體的設(shè)計(jì)

1．夾緊力方向的確定①夾緊力的方向不應(yīng)破壞工件定位。圖7-1（a）所示為不正確的夾緊方案，夾緊力有向上的分力Fjz，使工件離開(kāi)原有的正確定位位置；圖（b）所示為正確的夾緊方案。圖7-1夾緊力②夾緊力方向應(yīng)指向主要定位表面。

第一節(jié)

工件夾緊力的確定2．夾緊力作用點(diǎn)的確定①夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在支承范圍內(nèi)：如圖7-1（a）所示夾緊力的作用點(diǎn)落到了定位元件的支承范圍之外，夾緊時(shí)將破壞正確位置，因而是不正確的；圖7-1（b）所示夾緊力的作用點(diǎn)落在了定位元件支承范圍之內(nèi)，夾緊時(shí)不破壞正確定位，因而是正確的。圖7-1夾緊力②夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位：如圖7-2（a）所示，薄壁套筒的軸向剛性比徑向剛性好，用卡爪徑向夾緊時(shí)工件變形大，若沿軸向施加夾緊力，變形就會(huì)小得多。夾緊如圖（b）所示的薄壁箱體時(shí)，夾緊力不應(yīng)作用在箱體的頂面，而應(yīng)作用在剛性較好的凸緣上?；蛉鐖D（c）所示改為三點(diǎn)夾緊，改變著力點(diǎn)的位置，以減少夾緊變形。圖7-2夾緊力與工件剛性的關(guān)系③夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)靠近工件的加工部位如圖7-3所示，夾緊力遠(yuǎn)離加工部位，因此應(yīng)在加工部位加上輔助夾緊機(jī)構(gòu)，以防止加工時(shí)發(fā)生振動(dòng)，影響加工質(zhì)量和安全。圖7-3夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工部位

1—工件；2—輔助支承；3—銑刀3．夾緊力大小的估算估算的方法如下。①找出對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，由此估算所需的夾緊力。②為了簡(jiǎn)便，只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。③根據(jù)工件狀態(tài)，列出力（力矩）的平衡方程式，解出夾緊力的大小。此外，還應(yīng)適當(dāng)考慮安全系數(shù)。生產(chǎn)中如需進(jìn)行夾緊力估算，可參閱有關(guān)資料第二節(jié)夾具體的設(shè)計(jì)一、對(duì)夾具體的要求1、有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性?shī)A具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面(與機(jī)床相連接的表面)等，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽绾托螤罹龋鼈冎g應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁?。為增加夾具體尺寸穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。2、有足夠的強(qiáng)度和剛度加工過(guò)程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。夾具體需有一定的壁厚，鑄造和焊接夾具體常設(shè)置加強(qiáng)肋，或在不影響工件裝卸的情況下采用框架式夾具體(如圖7-4所示)。圖7-4

3、結(jié)構(gòu)工藝性好夾具體應(yīng)便于制造、裝配和檢驗(yàn)。鑄造夾具體上安裝各種元件的表面應(yīng)鑄出凸臺(tái)，以減少加工面積。夾具體毛面與工件之間應(yīng)留有足夠的間隙，一般為4—15mm。夾具體結(jié)構(gòu)型式應(yīng)便于工件的裝卸。如圖7-5所示.①分為開(kāi)式結(jié)構(gòu)(圖a)；②半開(kāi)式結(jié)構(gòu)(圖b)；③框架式結(jié)構(gòu)(圖c)等。圖7-5

4、排屑方便切屑多時(shí)，夾具體上應(yīng)考慮排屑結(jié)構(gòu)。如圖7-6所示，在夾具體上開(kāi)排屑槽及夾具體下部設(shè)置排屑斜面，斜角可取30°一50°圖7-6夾具體上設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)5、在機(jī)床上安裝穩(wěn)定可靠①夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝，夾具的重心應(yīng)盡量低，重心越高則支承面應(yīng)越大。②夾具底面四邊應(yīng)凸出，使夾具體的安裝基面與機(jī)床的工作臺(tái)面接觸良好，如圖7-7所示，接觸邊或支腳的寬度應(yīng)大于機(jī)床工作臺(tái)梯形槽的寬度，應(yīng)一次加工出來(lái)，并保證一定的平面精度。a)周邊接觸b)兩端接觸c)四腳接觸圖7-7夾具體安裝基畫(huà)的形式③夾具在機(jī)床主軸上安裝，夾具安裝基面與主軸相應(yīng)表面應(yīng)有較高的配合精度，并保證夾具體安裝穩(wěn)定可靠。二、夾具體毛坯的類型1．鑄造夾具體夾具體材料一般是鑄件，其特點(diǎn)是工藝性好，可鑄出各種復(fù)雜形狀，具有較好的抗壓強(qiáng)度、剛度和抗振性，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，需進(jìn)行時(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。常用材料為灰鑄鐵2．焊接夾具體它由鋼板、型材焊接而成，這種夾具體制造方便、生產(chǎn)周期短、成本低、重量輕(壁厚比鑄造夾具體薄)。但焊接夾具體的熱應(yīng)力較大，易變形，需經(jīng)退火處理，以保證夾具體尺寸的穩(wěn)定性。3．鍛造夾具體它適用于形狀簡(jiǎn)單、尺寸不大、要求強(qiáng)度和剛度大的場(chǎng)合。鍛造后也需經(jīng)退火處理．此類夾具體應(yīng)用較少。4．型材夾具體小型夾具體可以直接用板料、棒料、管料等型材加工裝配而成。這類夾具體取材方便、生產(chǎn)周期短、成奉低、重量輕，5．裝配夾具體它由標(biāo)準(zhǔn)的毛坯件、零件及個(gè)別非標(biāo)準(zhǔn)件通過(guò)螺釘、銷釘連接，組裝而成此類夾具體具有制造成本低、周期短、精度穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，有利于夾具標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，也便于夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。8、夾具設(shè)計(jì)示例如圖示為一用于加工連桿零件的小頭孔的工序簡(jiǎn)圖。零件材料為45鋼，毛坯為模鍛件，年產(chǎn)量為500件，所用機(jī)床為立式鉆床Z525。設(shè)計(jì)本工序的夾具。例一（1）加工精度與生產(chǎn)批量分析本工序有一定位置精度要求，屬于批量生產(chǎn)，使用夾具加工是適當(dāng)?shù)摹５紤]到生產(chǎn)批量不是很大，因而夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單，以減小夾具制造成本。（2）確定夾具結(jié)構(gòu)方案1）確定定位方案，選擇定位元件A.選擇間隙配合的剛性心軸加小端面的定位方式;B.采用活動(dòng)V形塊來(lái)確定工件的角向位置2）確定導(dǎo)向裝置本工序小頭孔加工的精度要求較高，一次裝夾要完成鉆一擴(kuò)一粗鉸一精鉸四個(gè)工步，故采用快換鉆套（機(jī)床上相應(yīng)的采用快換夾頭）；又考慮到要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且能保證精度，采用固定式鉆模板。3）確定夾緊機(jī)構(gòu)可采用可漲心軸、液塑心軸等，但這樣作夾具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造成本較高。為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，確定采用螺紋夾緊，即在心軸上直接做出一段螺紋，并用螺母和開(kāi)口墊圈鎖緊。4）確定其它裝置和夾具體為了增加剛度和減小加工時(shí)工件的變形，應(yīng)在靠近工件的加工部位增加輔助支承。后蓋零件鉆徑向孔的工序圖

例二后蓋鉆夾1—鉆套2—鉆模板3—夾具體4—支承板5—圓柱銷6—開(kāi)口墊圈7—螺母8—螺桿9—菱形銷后蓋鉆夾具9、典型夾具分析

9.1車夾具

1．角鐵式夾具如圖9-1所示，在加工軸承座的內(nèi)孔時(shí)，工件以底面和兩孔定位，采用兩壓板夾緊。夾具體與主軸端部以定位錐配合，用兩雙頭螺柱連接在主軸上。導(dǎo)向套用于引導(dǎo)刀具。平衡塊用于消除回轉(zhuǎn)時(shí)的不平衡現(xiàn)象。圖9-1角鐵式車削夾具

1—削邊銷；2—圓柱銷；3—夾具體；4—支承板；5—壓板；6—工件；7—導(dǎo)向套；8—平衡塊*2．花盤(pán)式車床夾具花盤(pán)式車床夾具的夾具體為圓盤(pán)形。在花盤(pán)式夾具上加工的工件一般形狀都較復(fù)雜，多數(shù)情況是工件的定位基準(zhǔn)為圓柱面和與其垂直的端面。夾具上的平面定位件與車床主軸的軸線相垂直。圖9-2所示為回水蓋工序圖。本工序加工回水蓋上2-G1"螺紋孔。加工要求是：兩螺紋孔的中心線為780.3mm，兩螺紋孔的連心線與9H9兩孔的連心線之間的夾角為45°，兩螺紋孔軸線應(yīng)與底面垂直。圖9-2回水蓋工序圖圖9-3所示為加工本工序的花盤(pán)式車床夾具。工件以底平面和2-9mm孔分別在分度盤(pán)3、圓柱銷7和削邊銷6上定位，擰螺母9，由2塊螺旋壓板8夾緊工件。圖9-3花盤(pán)式車床夾具

1—過(guò)渡盤(pán)；2—夾具體；3—分度盤(pán)；4—T形螺釘；5、9—螺母；

6—削邊銷；7—圓柱銷；8—壓板；10—對(duì)定銷；11—配重塊車完一個(gè)螺紋孔后，松開(kāi)3個(gè)螺母5，拔出對(duì)定銷10，將分度盤(pán)3回轉(zhuǎn)180°，當(dāng)對(duì)定銷10在彈簧的作用下插入另一分度孔中時(shí)，即可加工另一個(gè)螺紋孔。夾具體2以端面和止口在過(guò)渡盤(pán)1上對(duì)定，并用螺釘緊固。為使整個(gè)夾具回轉(zhuǎn)時(shí)平衡，夾具上設(shè)了配重塊11。*

3．不停車夾頭圖9-4所示是一種不停車車床卡頭。撥叉10與齒條11、導(dǎo)柱9相連接。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸12，齒輪帶動(dòng)齒條11，使撥叉10作前后運(yùn)動(dòng)，撥叉通過(guò)鑲塊8撥動(dòng)外滑套3，滑套上的錐孔迫使鋼球4運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)內(nèi)滑套5，使彈簧卡頭壓緊和松開(kāi)。用調(diào)整環(huán)調(diào)整夾緊行程。斜角1一般取10°～15°，要小于摩擦角，以保證自鎖。圖9-4不停車車床卡頭

1—支座；2—鍵；3—外滑套；4—鋼球；5—內(nèi)滑套；6—調(diào)整環(huán)；7—彈簧夾頭；

8—鑲塊；9—導(dǎo)柱；10—撥叉；11—齒條；12—轉(zhuǎn)軸*

4．液壓自動(dòng)卡盤(pán)在數(shù)控車床上，為提高加工生產(chǎn)率，并有利于FMS（柔性制造系統(tǒng)）的形成，一般采用自動(dòng)夾具，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的自動(dòng)夾緊。常見(jiàn)的有氣動(dòng)、液壓和電動(dòng)卡盤(pán)。圖9-5所示是由液壓缸和楔式三爪自動(dòng)定心卡盤(pán)構(gòu)成的液壓自動(dòng)卡盤(pán)。當(dāng)液壓缸左腔進(jìn)油時(shí)，通過(guò)拉桿推動(dòng)楔心套2向右移動(dòng)，楔心套上有與軸線成15°夾角的T形槽，該槽與滑座6相配合，迫使滑座向外，使卡爪松開(kāi)工件；反之，夾緊工件。液壓缸的缸體10通過(guò)連接法蘭與主軸尾端連接，與主軸一起旋轉(zhuǎn)。圖9-5液壓自動(dòng)卡盤(pán)

1—卡盤(pán)體；2—楔心套；3—卡爪；4—連接螺釘；5—T形塊；6—滑座；7—螺釘；

8—活塞；9—連接端蓋；10—缸體；11—引油導(dǎo)套；12、13—進(jìn)出油口9.2鉆夾具1．鉆床夾具的主要類型在鉆床上進(jìn)行孔的鉆、擴(kuò)、鉸、锪、攻螺紋加工所用的夾具，稱為鉆床夾具。鉆床夾具用鉆套引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工，有利于保證被加工孔對(duì)其定位基準(zhǔn)和各孔之間的尺寸精度和位置精度，并可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。鉆床夾具的種類繁多，一般分為固定式、回轉(zhuǎn)式、移動(dòng)式、翻轉(zhuǎn)式、蓋板式和滑柱式等幾種類型。

（1）固定式鉆模這類鉆模多為大型鉆模，一般在立鉆或搖臂鉆床上使用，加工工件上較大的孔或軸線相互平行的孔系，鉆模需要固定在機(jī)床工作臺(tái)上。圖9-6所示為固定式鉆模的典型結(jié)構(gòu)。工件以一平面、一外圓柱面和一小孔作定位基準(zhǔn)，在夾具的定位元件上定位，用螺旋夾緊件通過(guò)開(kāi)口墊圈2夾緊工件，鉆模板固定在夾具體上，而夾具體則固定在鉆床工作臺(tái)上。圖9-6固定式鉆模

1—菱形銷；2—開(kāi)口墊圈；3—螺母（2）回轉(zhuǎn)式鉆模在鉆削加工中，回轉(zhuǎn)式鉆模使用較多，主要用于加工同一圓周上的平行孔系或分布在圓周上的徑向孔。它包括立軸、臥軸、斜軸回轉(zhuǎn)3種基本形式。由于回轉(zhuǎn)臺(tái)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，故回轉(zhuǎn)式夾具的設(shè)計(jì)，一般情況下只是設(shè)計(jì)專用的工作夾具和標(biāo)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)臺(tái)聯(lián)合使用，必要時(shí)才設(shè)計(jì)專用的回轉(zhuǎn)式鉆模，用其加工工件上均布的徑向孔，該鉆模各組成部分的結(jié)構(gòu)可自行分析，如圖9-7所示。圖9-7專用回轉(zhuǎn)式鉆模

1—鉆模板；2—夾具體；3—手柄；4、8—螺母；5—把手；6—對(duì)定銷；

7—圓柱銷；9—快換墊圈；10—襯套；11—鉆套；12—螺釘（3）翻轉(zhuǎn)式鉆模這類鉆模的特點(diǎn)是整個(gè)夾具可以和工件一起翻轉(zhuǎn)，可以用來(lái)加工同方向的平行孔系，也可以用來(lái)加工不同方向的孔。這類鉆模是一種小型夾具，在操作過(guò)程中，需要工人進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，因此這類鉆模一般重量不超過(guò)10kg。對(duì)于稍大一些的工件用翻轉(zhuǎn)式鉆模時(shí)，必須設(shè)計(jì)專門托架。支柱式鉆模是這類鉆模的典型結(jié)構(gòu)之一，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是用4個(gè)支腳來(lái)支承鉆模。鉆削工件時(shí)，必須將鉆模翻轉(zhuǎn)180°，裝好工件后，再翻轉(zhuǎn)回來(lái)進(jìn)行加工。夾具裝配好后，4個(gè)支腳的支承面必須再磨平，以保證4個(gè)支腳的支承面在同一平行面內(nèi)，并與鉆套孔中心線垂直。圖9-10所示為一種盤(pán)狀零件用支柱式鉆模，工件以內(nèi)孔和端面為定位基準(zhǔn)，在夾具的定位銷和鉆模板的底平面上定位，一活動(dòng)V形塊定方向，用螺母通過(guò)開(kāi)口墊圈進(jìn)行軸向夾緊，翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)即可進(jìn)行鉆孔加工。圖9-10支柱式鉆模（4）滑柱式鉆模這類鉆模是一種標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化的通用鉆模。鉆模體可通用于較大范圍的不同工件，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)不同的加工對(duì)象設(shè)計(jì)相應(yīng)的定位、夾緊元件，因此可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作。另外，這種鉆模不必設(shè)計(jì)單獨(dú)的夾緊裝置，而是靠裝在鉆模板上的液壓塑料夾緊裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故夾緊工件方便、迅速，適用于不同類型的中小型零件的孔加工，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用較廣。圖9-11所示為滑柱式鉆模的應(yīng)用實(shí)例，用以鉆、擴(kuò)、鉸削加工撥叉零件上一個(gè)20H7的孔。工件以加工部位的外形在定位元件9上定心，左端用2個(gè)可調(diào)支承釘2支承在工件底面上，以保證工件的水平位置。后側(cè)面放一擋銷3，以克服加工過(guò)程中產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，工件的夾緊是靠裝在鉆模板上的液壓塑料夾緊裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，鉆模板向下移動(dòng)，壓板4將工件壓緊，刀具順次從鉆套7的引導(dǎo)孔中進(jìn)入加工位置，進(jìn)行孔的鉆、擴(kuò)、鉸削加工。圖9-11滑柱式鉆模

1—鉆模；2—支承釘；3—擋銷；4—壓板；5—墊板；6—螺釘；7—鉆套；8—襯套；9—定位元件（5）蓋板式鉆模這類鉆模沒(méi)有夾具體，鉆模板上除鉆套外，一般還裝有定位元件和夾緊裝置，只要將它覆蓋在工件上即可進(jìn)行加工。圖9-12所示為加工車床溜板箱上多個(gè)小孔的蓋板式鉆模。在鉆模蓋板1上不僅裝有鉆套，還裝有定位用的圓柱銷2、削邊銷3和支承釘4。因鉆小孔鉆削力矩小，故未設(shè)置夾緊裝置。圖9-12蓋板式鉆模

1—鉆模蓋板；2—圓柱銷；3—削邊銷；4—支承釘蓋板式鉆模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多用于加工大型工件上的小孔。因夾具