第22章机床夹具设计原理.pptx

6.1 概 述一、机床夹具及其组成一、机床夹具及其组成 夹具的作用：夹具的作用：是机床的一种装置，使工件相对于机床或刀是机床的一种装置，使工件相对于机床或刀 具占有正确的位置，并在具占有正确的位置，并在加工过程中保持这一位置不会改变。加工过程中保持这一位置不会改变。机床夹具实例：机床夹具实例：套筒零件钻孔夹具；铣侧面夹具套筒零件钻孔夹具；铣侧面夹具 夹具的功用夹具的功用第1页/共119页套套筒筒零零件件钻钻孔孔夹夹具具 1 1快换钻套快换钻套 2 2衬衬 套套 3 3钻钻 模模 板板 4 4开口垫圈开口垫圈 5 5螺螺 母母 6 6定位心轴定位心轴 7 7夹夹 具具 体体第2页/共119页工件：拨叉加工面：铣拨叉两侧面此夹具构成：1对刀装置 2夹具体 3定位元件（固定支撑、平面+短销）4连接元件：定位键 5夹紧元件：开口垫圈+螺母第3页/共119页3.机床夹具的功用保证加工精度提高生产率，降低生产成本扩大机床的加工范围减轻工人劳动强度第4页/共119页夹具的组成及夹具与机床刀具相互关系夹具的组成及夹具与机床刀具相互关系连接元件导向或对刀元件夹紧机构定位元件其它装置工 件夹具体机 床刀 具辅 助 工 具夹具特别提示：上述的各组成不是每个夹具都必须完全具备的，但定位装置、夹紧装置、夹具体是夹具必不可少的组成部分第5页/共119页二、机 床 夹 具 的 分 类机 床 夹 具通用夹具专用夹具成组夹具组合夹具车床夹具钻床夹具铣床夹具镗床夹具磨床夹具齿轮加工机床夹具其它机床夹具第6页/共119页 6.2 工件的定位一、定位的基本概念一、定位的基本概念二、六点定位原理二、六点定位原理 1 1、六点定位原则、六点定位原则 2 2、完全定位与不完全、完全定位与不完全定位定位 3 3、过定位与欠定位、过定位与欠定位 4 4、常用的定位方式及定位分析、常用的定位方式及定位分析三、常用的定位方法和定位元件三、常用的定位方法和定位元件 1 1、工件以平面定位、工件以平面定位 2 2、工件以圆柱孔定位、工件以圆柱孔定位 3 3、工件以外圆表面定位、工件以外圆表面定位 4 4、工件以其它表面定、工件以其它表面定位位 5 5、工件的组合定位方式、工件的组合定位方式第7页/共119页一、定位的基本概念确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。三三 需要使用定位装置；个个 有一定力的作用(重力、条条 放置力等)；件件 在夹紧作用之前。定义1、定位的概念 (不同于夹紧）2、定位基准与工序基准 定位基准定位时确定工件在夹具中位置 的工件表面。工序基准加工工序图中规定本工序加工 表面相对位置的基准。第8页/共119页ABOHOb1b2 D AEFA 工序基准 的概念加工面到工序加工面到工序基准间的相对基准间的相对位置关系：位置关系：距离位置要求尺寸要求角度位置要求平行度、垂直度等第9页/共119页三、常用的定位方法和定位元件三、常用的定位方法和定位元件1 1、工件以平面定位、工件以平面定位 定位元件定位元件支承支承起 定 位 作 用 的 支 承固定支承、可调支承、浮动支承不 起 定 位 作 用 的 支 承辅 助 支 承固定支承限制的自由度点1、线2、面3第10页/共119页固固 定定 支支 承承用于侧面定位支承钉(GB222680)用于粗基准定位用于精基准定位限制的自由度数点1、线2、面3第11页/共119页用于侧面或顶面定位支 承 板(GB223680)有下凹斜槽,用于底面定位固 定 支 承第12页/共119页可调支承可调支承 主要 定位表面不规则或毛坯 尺寸变化较大的粗基准 应用 定位，也用于成组夹具可调支承一般仅对一批工件调整一次第13页/共119页可调支承应用实例以顶面A（毛坯面）定位加工B面，再以B面定位镗孔，采用可调支承可根据一批毛坯的实际偏差情况，调节支承点的位置，以解决镗孔的余量均匀问题。B可调支承A第14页/共119页采用可调支承可使夹具适应不同尺寸工件加工的定位要求可调支承应用实例第15页/共119页自位支承自位支承（浮动支承）(a)(c)(b)第16页/共119页工 作 原 理根据工件定位面的变化自动调整支承点与定位面的接触位置作 用 增加支承接触点数 增大支承接触面积 避免过定位的产生一般只限制一个自由度（相当一点定位）使 用 于毛坯表面、断续表面或阶梯面(图a、b)有基准角度误差的平面(c)自位支承的工作原理及定位情况第17页/共119页几种自位支承的实例球面三点式二点浮动式杠杆二点式第18页/共119页辅助支承辅助支承作 提高工件的定位刚度和稳定性，减用 小工件的装夹受力变形及加工振动工作 工件定位完成后再使辅助支承与工件原理 表面接触；辅助支承必须逐件调整。第19页/共119页提高定位稳定性提高工件安装刚度辅助支承的应用辅助支承不 起定位作用第20页/共119页2 2、工件以圆柱孔定位、工件以圆柱孔定位 工件的定位基准工件的定位基准孔的轴线（定心定位）孔的轴线（定心定位）夹具的定位元件夹具的定位元件：间隙心轴间隙心轴 长4短2 刚性心轴刚性心轴 过盈心轴过盈心轴 长4短2 心轴心轴 小锥度心轴小锥度心轴 3点定位 定心夹紧心轴定心夹紧心轴 长4 圆柱销圆柱销 长4短2 定位销定位销 菱形销菱形销 1点定位 圆锥销圆锥销 3点定位第21页/共119页定心夹紧心轴举 例心 轴 定 位过盈心轴小锥度心轴间隙心轴第22页/共119页菱形销定 位 销固定定位销：GB2203-80可换定位销：GB2204-80定位销头部应做出倒角或圆角，以便于装入工件定位孔。主要用于直径小于50mm的中小孔定位。第23页/共119页固定锥销活动锥销用于粗基准用于精基准圆 锥 销第24页/共119页3 3、工件以外圆表面定位、工件以外圆表面定位定位形式定位形式定位元件定位元件限制的自由度限制的自由度支承定位支承定位V V形块形块长长4短短2定定 心心圆柱套圆柱套长长4短短2定定 位位圆锥套圆锥套三点定位三点定位外圆定心外圆定心夹紧机构夹紧机构长长4短短2第25页/共119页V 形 块特 点 对 中 性 好;可用于非完整 外圆表面定位主要参数:夹角标准:90(GB220880)非标准:60，120 第26页/共119页V形块的常用形式活动V形块按接触线长短分析圆柱体在V形块上的定位第27页/共119页定 位 套圆柱套筒圆锥套筒剖分套筒第28页/共119页外圆定心夹紧机构举例外圆其它定位方式举例弹簧卡头第29页/共119页4 4、定位表面的组合、定位表面的组合实际工件的定位是几个定位表面的组合。常见的定位表面组合有：平面+平面组合 平面+孔的组合 平面+外圆组合 平面+其它表面组合 锥面+锥面的组合定位面的主次之分：第一定位面(支承面)定位点数最多的定位表面 第二定位面(导向面)定位点数次多的定位表面 第三定位面(止动面)定位点数为1的定位表面、第30页/共119页L+kLkL+xLxB1、当两孔中心距最大，而两销的中心距最小时的干涉2、当两孔中心距最小，而两销的中心距最大时的干涉一面两销定位时的削边销工件定位孔夹具定位销B第31页/共119页(5)组合表面定位 1）一个平面和与其垂直的两个孔组合第32页/共119页这种定位属于过定位第33页/共119页解决办法是：将销2做成削边销 第34页/共119页2）一平面和与其垂直的两外圆柱面组合第35页/共119页3）一孔和一平行于孔中心线的平面组合第36页/共119页5、常用的定位方式及定位分析第37页/共119页 常用 的定 位方 式及 定位 分析第38页/共119页常用定位元件所限制的自由度第39页/共119页常用定位元件所限制的自由度第40页/共119页常用定位元件所限制的自由度第41页/共119页常用定位元件所限制的自由度第42页/共119页 6.3 6.3 定位误差的计算定位误差的计算 一、一、定位误差的产生定位误差的产生 基准位移误差基准位移误差 基准不重合基准不重合误差误差 二、二、定位误差的计算定位误差的计算 1 1、工件以平面定位工件以平面定位 2 2、工件以孔定位工件以孔定位 3 3、工件以外圆在工件以外圆在V V形块上定位形块上定位 4 4、“一面二孔一面二孔”组合定位时的定位误差组合定位时的定位误差 三、定位误差计算的例题三、定位误差计算的例题三、定位误差计算的例题三、定位误差计算的例题第43页/共119页专题一、专题一、定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 u 一批工件逐个在夹具上定位时，由于工件及一批工件逐个在夹具上定位时，由于工件及定位元件存在公差，使各个工件所占据的位置不完定位元件存在公差，使各个工件所占据的位置不完全一致即定位不准确，加工后形成加工尺寸的不一全一致即定位不准确，加工后形成加工尺寸的不一致，形成加工误差。致，形成加工误差。u 这种只与工件定位有关的加工误差，称为这种只与工件定位有关的加工误差，称为定位误差，用定位误差，用D D表示。表示。u定位误差定位误差：工序基准在工序尺寸方向上的最大位工序基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量。置变动量。第44页/共119页用逐件试切法加工是否存在定位误差？第45页/共119页 当夹具在机床上的定位精度已达到要求当夹具在机床上的定位精度已达到要求时，如果工件在夹具中定位的不准确，将会时，如果工件在夹具中定位的不准确，将会使工序基准在加工尺寸方向上产生偏移。往使工序基准在加工尺寸方向上产生偏移。往往导致加工后工件达不到要求，存在定位误往导致加工后工件达不到要求，存在定位误差。差。明确两点：明确两点：1 1、只有用调整法加工一批零件才产生定位、只有用调整法加工一批零件才产生定位误差，用试切法不产生定位误差。误差，用试切法不产生定位误差。2 2、定位误差是一个界限值（有一个范围）、定位误差是一个界限值（有一个范围）一.定位误差及其产生原因第46页/共119页v注意定位误差是某一工序中某一精度指标（尺寸、定位误差是某一工序中某一精度指标（尺寸、位置）的误差；位置）的误差；一种定位方式可以引起多种定位误差；一种定位方式可以引起多种定位误差；存在定位误差的前提是采取调整法加工一批存在定位误差的前提是采取调整法加工一批零件时；零件时；得出的误差值是最大的误差范围；得出的误差值是最大的误差范围；误差不一定为线性关系。误差不一定为线性关系。第47页/共119页u定位误差定位误差：是指采用：是指采用“调整法调整法”加工工件时，其加工工件时，其工工序基准在加工方向上的最大变动量序基准在加工方向上的最大变动量。包括基准不重包括基准不重包括基准不重包括基准不重合误差和基准位移误差。合误差和基准位移误差。合误差和基准位移误差。合误差和基准位移误差。（用（用（用（用 DWDW表示可简化为表示可简化为表示可简化为表示可简化为 DD）u也可以定义为工序尺寸在加工方向上的最大变动量也可以定义为工序尺寸在加工方向上的最大变动量也可以定义为工序尺寸在加工方向上的最大变动量也可以定义为工序尺寸在加工方向上的最大变动量。u基准不重合误差基准不重合误差：工序基准相对于定位基准在加工工序基准相对于定位基准在加工方向上的最大位置变动量方向上的最大位置变动量。（。（用用JB表示可简化为表示可简化为B）u基准位移误差基准位移误差：由于定位元件、定位基准本身制造：由于定位元件、定位基准本身制造误差而引起误差而引起定位基准本身相对位置在加工方向上的定位基准本身相对位置在加工方向上的最大变动量最大变动量。（用（用JW表示表示可简化为可简化为Y）二、基本概念：第48页/共119页加工顶面加工顶面2，以底面和侧面定位，此时定位基准，以底面和侧面定位，此时定位基准和工序基准都是底面和工序基准都是底面3，即基准重合。，即基准重合。定位误差：定位误差：D=0一）、工件以平面定位第49页/共119页加工台阶面加工台阶面1，定位同工序一，此时定位基准为底面，定位同工序一，此时定位基准为底面3，而工序基准为顶面而工序基准为顶面2，即基准不重合。，即基准不重合。即使本工序刀具以底面为基准调整得绝对准确，且无其即使本工序刀具以底面为基准调整得绝对准确，且无其它加工误差，仍会由于上一工序加工后顶面它加工误差，仍会由于上一工序加工后顶面2在在 H H 范围内变动，导致加工尺寸范围内变动，导致加工尺寸A A 变为变为A A H，其误差为其误差为2 H。基准不重合误差基准不重合误差B=2 H1、定位误差的产生基准不重合误基准不重合误差差第50页/共119页工序二改进方案使基准重合了工序二改进方案使基准重合了(B B=0)=0)。这种方案虽。这种方案虽然提高了定位精度，但夹具结构复杂，工件安装不便，然提高了定位精度，但夹具结构复杂，工件安装不便，并使加工稳定性和可靠性变差，因而有可能产生更大并使加工稳定性和可靠性变差，因而有可能产生更大的加工误差。的加工误差。从多方面考虑，在满足加工要求的前提下，基准不重从多方面考虑，在满足加工要求的前提下，基准不重合的定位方案在实践中也可以采用。合的定位方案在实践中也可以采用。第51页/共119页H1-1d-dd0-d0OHH1-1YD+DOO1H定位心轴与工件孔为过盈配合时定位心轴与工件孔为间隙配合时D=0D=Y2 2、定位误差的产生、定位误差的产生基准位移误差基准位移误差第52页/共119页例 2:加工如图A所示零件，在工件上欲铣削一缺口，保 证尺寸8-0.08 mm。现采用图 B,C 所示两种定位方案。试分析那种定位方案的定位精度高。若不能满足图纸 要求，定位方案应如何改进？并绘草图说明。A8-0.0850+0.1520-0.2CB第53页/共119页1=0.15方案D3=020-0.2 2=0.2A8-0.0850+0.1520-0.2D方案B方案C第54页/共119页d-dD+DO心轴水平放置的定位示意图OO1O1H3H2H1d0 d0工序尺寸不同的标注方式二、工件以内孔定位第55页/共119页H1maxd-dOYD+DH1min当孔最大、心轴最小 Dmax=D+D；dmin=d d Y=(Dmaxdmin)/2 =(D+d)/2 D=H1max H1min=Y =(D+d)/2工序尺寸标注为工序尺寸标注为H H1 1O1工序基准：孔的轴线定位基准：孔的轴线 此时基准重合 B=0二）二）二）二）工件在水平心轴上定位时的定位误差工件在水平心轴上定位时的定位误差工件在水平心轴上定位时的定位误差工件在水平心轴上定位时的定位误差计算计算计算计算D=Y第56页/共119页H2d-dO=HH2YD+DOO1H孔最小、心轴最大Dmin=D；dmax=dH2=Hd/2孔最大、心轴最小Dmax=D+D；dmax=d d H2=H+Y(D+D)/2 工序尺寸标注为工序尺寸标注为H H2 2O1工序基准：孔上母线定位基准：孔的轴线 d/2(D+D)/2 D=H2 H2=H+Y(D+D)/2(Hd/2)=Y D/2=d/2本题：D=Y B基准不重合有基准不重合误差B 第57页/共119页HH3d-dd0OH*3HYD+DOO1B=d0/2H3H*3B=d0/2孔最小、心轴最大d0max时:H3=H+d0/2d0min时:H3=H+(d0d0)/2孔最大、心轴最小d0max时:H*3=H+Y+d0/2d0min时:H*3=H+Y+(d0d0)/2D=H*3 H3=d0/2+Y=(d0+d+D)/2工序尺寸标注为工序尺寸标注为H H3 3工序基准：外圆下母线定位基准：孔的轴线 基准不重合有基准不重合误差B 本题：D=Y+B第58页/共119页Xmax/2XmaxXmaxXmaxdminDmax为保证工件装卸方便,孔轴之间应有最小间隙,因此标注形式为:孔:,轴:Xmax=Dmax dmin=D+D(d ex)=D+D(d ex)+es-es=D+(-es+ex)+D(d es)=D+d+xminY=D+d+x min垂直放置心轴第59页/共119页三）、工件三）、工件以外圆以外圆在在V形块形块上的定位误差计算上的定位误差计算d/2(dd)/2YOO基准位移误差 的产生第60页/共119页/Y圆柱体上铣平面不同形式的工序尺寸标注OO 工序尺寸标注为H1 H1=HH1H3H2H1D(H1)=H1H1=Y=d2sin(/2)标准心棒轴线 d/2(dd)/2第61页/共119页/YD(H2)=H2H2 H2=d/2 H H2=(dd)/2 H YOO工序尺寸标注为H2HH2H2d/2(dd)/2D(H2)=Y+BabP第62页/共119页/YD(H3)=H3H3 H3=d/2+H H3=(dd)/2+H+YOO工序尺寸标注为H3HH3H3d/2(dd)/2D(H3)=Y Bce第63页/共119页定位误差的计算三种方法：三种方法：1.定义法（也称几何作图法）定义法（也称几何作图法）采用几何作图法计算定位误差通常要画出工件的定位简图，并在图中夸张地画出工件变动地极限极限位置位置，重要的是找出工序基准变动的两个极限位置，然后运用初等几何知识，求出工序基准在工工序基准在工序尺寸加工方向上的最大变动量序尺寸加工方向上的最大变动量即为定位误差。2.合成法：合成法：基准不重合误差的方向和基准位移误差的方向可能不相同，定位误差定位误差D D取为基准不重合误差取为基准不重合误差B B和基和基准位移误差准位移误差Y Y的矢量和的矢量和(D=Y B)。3.微分法（不常用）第64页/共119页定位误差的大小由定位误差的大小由基准不重合误差基准不重合误差B和和基准位移基准位移误差误差Y两项因素所决定。一般在计算时，先分别两项因素所决定。一般在计算时，先分别计算出计算出B和和Y，然后按一定的规律将两者合成，然后按一定的规律将两者合成得到得到D。计算时通常有下列几种情况：。计算时通常有下列几种情况：(1)Y0，B=0时，时，D=Y。(2)Y=0，B0时，时，D=B。(3)Y0，B0时，时，两者的合成要看工序基准两者的合成要看工序基准是否在定位基面上：是否在定位基面上：如果工序基准不在定位基面上如果工序基准不在定位基面上如果工序基准不在定位基面上如果工序基准不在定位基面上，则，则D=Y+B;如果工序基准在定位基面上如果工序基准在定位基面上如果工序基准在定位基面上如果工序基准在定位基面上，则，则D=YB。第65页/共119页式中式中“”号判断的方法和步骤如下：号判断的方法和步骤如下：分析分析定位基面直径定位基面直径由大变小时由大变小时由大变小时由大变小时，定位基准的变动方向定位基准的变动方向;设定位基准的位置不动，分析工序基准的变动方向设定位基准的位置不动，分析工序基准的变动方向;如果两者的变动方向如果两者的变动方向相同相同相同相同，则取，则取“+”号，号，如果两者的变动方向如果两者的变动方向相反相反相反相反，则取，则取“-”号。第66页/共119页 通过以下几个例题，介绍定位误差通过以下几个例题，介绍定位误差计算的解题分析过程及计算方法。计算的解题分析过程及计算方法。第67页/共119页工序尺寸A1、A2、A3 的定位误差？定位误差计算例题1第68页/共119页HDdLL1D=1600.14 d=400.10 L1=80 0.10D对d的同轴度误差为0.04，求H、L尺寸的定位误差？XYL尺寸:H尺寸：AB定位基准A工序基准B基准不重合定位基准D外圆的中心线工序基准d下母线定位误差计算例题2第69页/共119页计算H尺寸的定位误差，需考虑三个问题：1、由D尺寸误差变化引起的基准位移误差；Y=D/2sin(/2)=0.14/2sin450=0.102、由于D对d有同轴度误差，使D轴线与d轴线偏移，还将影响基准不重合误差的大小。B1=d/2 B2=同轴度误差=0.043、D与d的尺寸组合不同时的H尺寸问题:a）D最大、d最大：Ha=C+d/2 b）D最大、d最小：Hb=C+d/2 d/2 c）D最小、d最大：Hc=C+Y+d/2 d）D最小、d最小：Hd=C+Y+d/2 d/2 D*(H)=HcHb=Y+d/2=Y+B1D(H)=D*(H)+B2=0.19第70页/共119页dmin/2OO2O1LmaxLminHHOO1O2HO2定位误差计算例题3 P19 第32题第71页/共119页A1A2L3L2L1阶梯轴以两短V形块定位铣半圆键槽、钻孔（左侧），已知 ，L1=30，L2=80，L3=120，求工序尺寸A1，A2的定位误差d1d2-1-定位误差计算例题4第72页/共119页L3L2L1O1O2O1O1O1O2O2O2y1y2Ld1maxd2mind1mind2max-2-d1maxd2maxd1mind2mixMNEF第73页/共119页保证加工精度实现的条件 若规定工件的加工允差为工件，以夹具表示与采用夹具有关的误差，以加工表示除夹具外与工艺系统其它因素（如机床误差、刀具误差、受力受热变形等）有关的加工误差，为保证工件的加工精度要求，必须满足误差计算不等式：工件夹具加工 工件在夹具中位置确定了以后,有可能存在定位误差,为了保证工件的加工精度,在进行定位设计时,必须进行定位误差的分析和计算,根据具体情况,计算后的定位误差小于相应尺寸及位置公差的1/31/5,认为这种定位方案合适。第74页/共119页 6.4 6.4 工件的夹紧工件的夹紧一、对夹紧装置的基本要求一、对夹紧装置的基本要求二、夹紧力的确定二、夹紧力的确定 1 1、夹紧力方向选择的原则、夹紧力方向选择的原则 2 2、夹紧力作力点选择的原则、夹紧力作力点选择的原则 3 3、夹紧力大小方向的估算、夹紧力大小方向的估算三、基本夹紧机构三、基本夹紧机构 1 1、斜楔夹紧机构、斜楔夹紧机构 2 2、螺旋夹紧、螺旋夹紧机构机构 3 3、偏心夹紧机构、偏心夹紧机构 4 4、联动夹紧、联动夹紧机构机构 5 5、其它夹紧机构、其它夹紧机构四、夹紧机构的动力装置四、夹紧机构的动力装置 第75页/共119页一、工件在夹具中的夹紧1.夹紧装置的组成及基本要求组成（1）力源装置（2）中间传力机构（3）夹紧元件作用1）改变作用力的方向；2）改变作用力的大小；3）使夹紧实现自锁。1）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置；稳2）夹紧力大小要适当；牢3）夹紧动作要迅速、可靠；快4）结构紧凑，易于制造与维修。5）标准化基本要求第76页/共119页一、对夹紧机构的基本要求 1 1、夹得稳、夹得稳夹紧过程不能破坏工件的正确定位，夹紧过程不能破坏工件的正确定位，夹紧机构动作平稳，有足够的刚度和强度。夹紧机构动作平稳，有足够的刚度和强度。2 2、夹得牢、夹得牢夹紧过程应可靠适当，夹紧力过大会夹紧过程应可靠适当，夹紧力过大会引起工件的变形或损伤，夹紧机构一般应能自锁。引起工件的变形或损伤，夹紧机构一般应能自锁。3 3、夹得快、夹得快夹紧机构的结构设计力求简单紧凑，夹紧机构的结构设计力求简单紧凑，操作应方便、省力和快捷，以减轻工人的劳动强度，操作应方便、省力和快捷，以减轻工人的劳动强度，缩短辅助时间，提高生产效率。缩短辅助时间，提高生产效率。4 4、安全性、安全性夹紧机构的设计应保证安全性，不允夹紧机构的设计应保证安全性，不允许在加工中出现松动或振动。许在加工中出现松动或振动。5 5、标准化、标准化尽量采用标准结构设计和标准化元件。尽量采用标准结构设计和标准化元件。第77页/共119页二、夹紧力的确定二、夹紧力的确定1、夹紧力方向的选择 夹紧力的方向不能破坏工件定位的准确性夹紧力方向应朝向主要定位基准，并保证工件与定位元件接触的可靠性。第78页/共119页 夹紧力的方向应使夹紧时工件的变形最小夹紧薄壁工件尤其应当注意第79页/共119页WQWPPQ 夹紧力方向的选择应使夹紧力最小利用重力、切削力，最好是方向相同。QWPQ、P、W同向，所需夹紧力Q最小Q与P、W反向,Q P+WQ(P+W)/所需夹紧力Q最大Q夹紧力 P切削力 W重力第80页/共119页PWQQQ=P+f1W PQ=(Pf1W)/f2 P/f2 选择不同方向夹紧力的比较第81页/共119页2、夹紧力作力点 选择的原则 夹紧力作用点应落在支承元件或支承平面范围内第82页/共119页QQ/2Q/2 夹紧力作用点应处于工件刚度好的部位(A)(B)第83页/共119页改变着力点形式以减小工件的夹紧变形AB锥面垫圈第84页/共119页 夹紧力作用点应尽量靠近被加工表面提高工件加工部位的刚度，减小切削 振动，必要时采用辅助支承QQ第85页/共119页3、夹紧力的估算 Q=K Q Q按静力平衡条件估算的夹紧点的夹紧力。K安全系数；粗加工：2.53，精加工：1.52。估算方法分析计算法 类比法 第86页/共119页QFR钻削力矩与夹紧摩擦力矩平衡：M=(nQ+F)f1r+n Q f2RM例：钻孔时压板夹紧工件端面M钻削力矩；F钻削轴向力；Q夹紧力；n压板数；f1 工件与夹具间的摩擦系数；f2 压板与工件间的摩擦系数；r工件底面的当量摩擦圆半径；若考虑安全系数，则：夹具工件压板第87页/共119页三、基本夹紧机构1 1、斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构2 2、螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构3 3、偏心夹紧机构偏心夹紧机构4 4、铰链夹紧机构、铰链夹紧机构第88页/共119页1、斜楔夹紧机构基本的夹紧机构螺旋及偏心夹紧均为斜楔的变形基本问题 夹 紧 力 自锁条件 夹紧行程第89页/共119页双升角斜楔，前端大升角1 用于加大夹紧行程，后端小升角2 则用于夹紧与自锁第90页/共119页PQNR2R1F121根据静力平衡：X方向：P=F1+Rx因为：F1=Q tg 1 Rx=Q tg(+2)所以：P=Qtg 1+tg(+2)斜楔夹紧力 Q=P tg(+1)+tg 2工件斜楔斜楔夹紧机构的夹紧力P原始作用力；Q斜楔夹紧力；1斜楔与工件间的摩擦角2斜楔与夹具体间的摩擦角QRXLh夹具体第91页/共119页WNR2R1F2F121 Q撤除后，斜楔不松动，则:F1 R2x=R2 sin(2)=Wtg(2)F1=W tg 1 W tg 1W tg(2)自锁条件 (1+2)工件斜楔斜楔夹紧机构的自锁条件R2x 钢与钢(或铁)的摩擦系数为0.10.15 1、2约为5.7 8.5，11 17 为确保手动斜楔夹紧的自锁，取 6 11 W第92页/共119页斜楔夹紧的增力比与行程比增 力 比 i p：令i p=Q/P=1/tg(+1)+tg 2若1=2=0，i p=1/tg，i p理想增力比。显然由于摩擦的存在，斜楔机构的实际增力比变小。行 程 比 i S：i s=h/L=tg=1/i p h夹紧行程；L水平移动行程；对于需要自锁的手动斜楔夹紧机构来讲，增力比与行程比是一对相互矛盾的参数。第93页/共119页 斜楔夹紧的特点：1）有增力作用，扩力比 i=Q/P 2）夹紧行程小,h/l=tan，故 h 远小于 l；3）结构简单，但操作不方便。主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。第94页/共119页2、螺旋夹紧机构单螺旋夹紧特 结构简单、增力比大点 夹紧辅助时间长。第95页/共119页螺旋压板机构钩型压板第96页/共119页R1QR2QF2F1NRx12PL紧固螺纹的扳手力矩:M=P L 螺旋底端与夹压工件表面的摩擦力矩：Md=F2 r*=Q r*tg2 螺纹副接触处的摩擦力矩：Mf=RX dz/2=Q tg(+1)dz/2 对工件的夹紧力：Q=P L r*tg2+tg(+1)dz/2力矩平衡：M=Mf+Md符号说明：P 作用在扳手上的力：L扳手长度；r*螺旋底端与工件接触的当量摩擦半径;dz/2 螺纹中径;1螺旋副的当量摩擦角；2螺旋底端与工件的摩擦角单个螺旋夹紧力的计算螺旋底端螺旋螺母副接触处第97页/共119页单螺旋夹紧的快卸结构及元件第98页/共119页（3）螺旋夹紧机构螺旋夹紧特点：1）结构简单，自锁性好，夹紧可靠；2）扩力比,远比斜楔夹紧力大；3）夹紧行程不受限制；4）夹紧动作慢，辅助时间长，效率低第99页/共119页类 型圆 偏 心升角变化大;曲线偏心升角变化均匀特 点 快速夹紧，夹紧力及夹紧行程小；自锁性差；用于表面尺寸精度高和切削振动小的夹紧。3、偏心夹紧机构第100页/共119页第101页/共119页OO1ex xx xD/2圆偏心作用原理O偏心转轴；O1偏心轮中心；D圆偏心直径；e偏心距；Nx 偏心轮夹压点；x夹压点楔角Nx第102页/共119页ppOO1e12QF1F2R2R1N三个 自锁条件；夹紧力；问题 夹紧距离（升程）A）偏心夹紧自锁条件：斜楔自锁条件：1+2；当为曲线斜楔中的max时，可满足圆偏心任意一点夹压时的自锁。因此：1+2 max=p1 偏心圆周夹压点处的摩擦角；2 转轴O圆周处的摩擦角。当x=/2时，max=p，则：若忽略摩擦角2（更利于自锁）则:tg1 tgp=2e/D 取 tg1=0.100.15 则 D/e1420时，圆偏心夹紧机构能保证自锁.自锁受力分析圆偏心夹紧设计原理第103页/共119页OO1e px=90 pQF1F2R1NR2PFxF21夹 紧 力Q=2PL D tg2+tg(1+p)B）圆偏心的夹紧力第104页/共119页C）圆偏心的工作表面范围与夹紧行程0180bO1aOO1abee工作表面范围工作表面范围在X=0 180时,最大夹紧行程：S=2e第105页/共119页OeOO1O1eSaba圆偏心的工作表面范围与夹紧行程工作表面范围在X=/4 3/4 时最大夹紧行程：SbXXX=/4X=3/4第106页/共119页4、其它夹紧机构铰链夹紧机构 由铰链与杠杆组合成的夹紧机构：基本类型：单臂铰链夹紧机构；单臂双作用铰链夹紧机构，双臂双作用铰链夹紧机构；Fig6-34 特点：增力比大、自锁性差，夹紧动作快，多用于机动夹紧。定心夹紧机构 定心定位与夹紧过程同时实现。以等速移动原理工作的定心夹紧机构斜楔定心夹紧机构(Fig6-35、36)、螺旋定心夹紧机构、杠杆定心夹紧机构等。以均匀弹性变形原理工作的定心夹紧机构弹簧夹头(Fig6-37、38)、薄膜卡盘、碟形弹簧定心夹紧机构、液性塑料定心夹紧机构等。第107页/共119页5、联动夹紧机构A)单件多点联动夹紧需要采用浮动压头或浮动压紧机构第108页/共119页B)多件联动夹紧连续多件夹紧夹紧力顺次连续传给每一个工件；总夹紧力=单个工件的夹紧力加工尺寸的方向应当与夹紧力方向垂直第109页/共119页平行多件夹紧各工件的夹紧力相互平行总夹紧力=各工件夹紧力之和夹紧元件应采用浮动压块或能自由调节第110页/共119页四、夹紧机构的动力装置气动夹紧装置：图240液压夹紧装置气液增压(组合)夹紧：图244真空夹紧:电磁夹紧装置：图270第111页/共119页 2.5 常用的夹具及设计要点一、常用夹具类型（见书上内容）按机床类型区分按机床类型区分：车床夹具车床夹具 钻床夹具钻床夹具 铣床夹具铣床夹具 镗床夹具等镗床夹具等 按夹具组成的形式：按夹具组成的形式：成组夹具成组夹具 组合夹具组合夹具 随行夹具等随行夹具等二、几种机床夹具的设计要点第112页/共119页夹具的连接元件、对刀装置和引导元件1.连接元件第113页/共119页2.引导元件第114页/共119页第115页/共119页第116页/共119页3.对刀装置第117页/共119页 本章其他小节内容请同学们自学，自学过程中注意理论是如何与实际相联系的。本章内容到此结束，谢谢大家！第118页/共119页感谢您的观看！第119页/共119页