第5章机床夹具设计--机械制造技术-教学课件.ppt

第第5章机床夹具设计章机床夹具设计 第一节工件的定位第一节工件的定位 第二节工件的夹紧第二节工件的夹紧 第三节典型机床夹具第三节典型机床夹具 第四节专用夹具设计方法第四节专用夹具设计方法 第五节先进组合夹具简介第五节先进组合夹具简介第一节工件的定位第一节工件的定位 工件的定位是由工件的定位基准工件的定位是由工件的定位基准(面面)与夹具定位元件的工作与夹具定位元件的工作表面表面(定位表面定位表面)相接触或相配合实现的。工件位置正确与否，相接触或相配合实现的。工件位置正确与否，用加工要求来衡量，一批工件逐个在夹具上定位时，每个工用加工要求来衡量，一批工件逐个在夹具上定位时，每个工件在夹具中占据的位置不可能绝对一致，但每个工件的位置件在夹具中占据的位置不可能绝对一致，但每个工件的位置变动量必须控制在加工要求所允许的范围内。变动量必须控制在加工要求所允许的范围内。由此可知，工件在夹具中的定位应解决两方面的问题由此可知，工件在夹具中的定位应解决两方面的问题:一是一是工件位置是否确定，即定位方案的设计工件位置是否确定，即定位方案的设计;二是工件位置是否准二是工件位置是否准确，即定位精度问题。确，即定位精度问题。定位元件的主要技术要求和常用材料定位元件的主要技术要求和常用材料 1.对定位元件的基本要求对定位元件的基本要求 (1)足够的精度。定位元件应具有足够的精度，以保证工件足够的精度。定位元件应具有足够的精度，以保证工件的定位精度。的定位精度。(2)较好的耐磨性。由于定位元件的工作表面经常与工件接较好的耐磨性。由于定位元件的工作表面经常与工件接触和摩擦，容易磨损，为此，要求定位元件工作表面的耐磨触和摩擦，容易磨损，为此，要求定位元件工作表面的耐磨性要好，以保证使用寿命和定位精度。性要好，以保证使用寿命和定位精度。下一页 返回第一节工件的定位第一节工件的定位(3)足够的强度和刚度。定位元件在受工件重力、夹紧力和切足够的强度和刚度。定位元件在受工件重力、夹紧力和切削力的作用时，不应变形和损坏，因此，要求定位元件有足削力的作用时，不应变形和损坏，因此，要求定位元件有足够的刚度和强度，否则会影响工件定位精度。够的刚度和强度，否则会影响工件定位精度。(4)较好的工艺性。定位元件应便与制造、装配和维修。较好的工艺性。定位元件应便与制造、装配和维修。(5)便于清除切屑。定位元件的工作表面形状应有利于清除便于清除切屑。定位元件的工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌人影响精度。切屑，以防切屑嵌人影响精度。2.定位元件的常用材料定位元件的常用材料 (1)低碳钢，如低碳钢，如20钢或钢或20Cr钢，工件表面经渗碳淬火，深度钢，工件表面经渗碳淬火，深度0.81.2mm左右，硬度左右，硬度HRC5565。(2)高碳钢，如高碳钢，如T7、T8,T10等，淬硬至等，淬硬至HRC5565。此外，也有用中碳钢如此外，也有用中碳钢如45钢，淬硬至钢，淬硬至HRC4348。二、常用定位方式及定位元件二、常用定位方式及定位元件 工件的定位，除根据工件的加工要求选择合适的表面作定工件的定位，除根据工件的加工要求选择合适的表面作定位基准面外，还必须选择正确的定位方法，将定位基面支承位基准面外，还必须选择正确的定位方法，将定位基面支承在适当分布的定位支承点上，然后将各支承点按定位基面的在适当分布的定位支承点上，然后将各支承点按定位基面的具体结构形状，再具体化为定位元件。具体结构形状，再具体化为定位元件。上一页 下一页 返回第一节工件的定位第一节工件的定位工件的定位基准面有多种形式，如平面、外圆柱面、内孔等。工件的定位基准面有多种形式，如平面、外圆柱面、内孔等。根据工件上定位基准面的不同采用不同的定位元件，使定位根据工件上定位基准面的不同采用不同的定位元件，使定位元件的定位面和工件的定位基准面相接触或配合，实现工件元件的定位面和工件的定位基准面相接触或配合，实现工件的定位。的定位。1.工件以平面定位时的定位元件工件以平面定位时的定位元件 工件以平面定位时，定位元件常用三个支承钉或两个以上工件以平面定位时，定位元件常用三个支承钉或两个以上支承板组成的平面进行定位。各支承钉支承板组成的平面进行定位。各支承钉(板板)的距离应尽量大，的距离应尽量大，使得定位稳定可靠。常用定位元件有以下几种。使得定位稳定可靠。常用定位元件有以下几种。(1)固定支承。固定支承是指高度尺寸固定，不能调节的支固定支承。固定支承是指高度尺寸固定，不能调节的支承，包括支承钉和支承板两类。承，包括支承钉和支承板两类。支承钉。支承钉结构形式如支承钉。支承钉结构形式如图图5-1所示，它们的结构和尺所示，它们的结构和尺寸均已标准化。寸均已标准化。其中其中A型平头支承钉用于面积较小、且经过型平头支承钉用于面积较小、且经过加工的平面定位加工的平面定位;B型球头支承钉用于未经加工的平面定位型球头支承钉用于未经加工的平面定位;C型锯齿头支承钉用于侧面定位或未经加工的平面定位。一般型锯齿头支承钉用于侧面定位或未经加工的平面定位。一般采用三点支承方式，减少支承面积。锯齿形结构可防止工件采用三点支承方式，减少支承面积。锯齿形结构可防止工件受力滑动。受力滑动。上一页 下一页 返回第一节工件的定位第一节工件的定位故可提高工件的刚性和稳定性，适用于工件以毛坯面定位或故可提高工件的刚性和稳定性，适用于工件以毛坯面定位或刚性不足的场合。如刚性不足的场合。如图图5-4所示。所示。(4)辅助支承。辅助支承用来提高工件的装夹刚度和稳定性，辅助支承。辅助支承用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起限制工件自由度的作用，也不允许破坏原有的定位。辅不起限制工件自由度的作用，也不允许破坏原有的定位。辅助支承应用例子如助支承应用例子如图图5-5所示。辅助支承可用可调支承代替。所示。辅助支承可用可调支承代替。2.工件以内孔定位时的定位元件工件以内孔定位时的定位元件 工件以孔的轴线为定位基准，常在圆柱体工件以孔的轴线为定位基准，常在圆柱体(定位销、心轴等定位销、心轴等)、圆锥体及定心夹紧机构中定位。该方式定位可靠，使用方、圆锥体及定心夹紧机构中定位。该方式定位可靠，使用方便，在实际生产中获得广泛使用。常用定位元件有以下几种。便，在实际生产中获得广泛使用。常用定位元件有以下几种。(1)定位销。定位销是长度较短的圆柱形定位元件，其工作定位销。定位销是长度较短的圆柱形定位元件，其工作部分的直径可根据工件定位基面的尺寸和装卸的方便设计，部分的直径可根据工件定位基面的尺寸和装卸的方便设计，与工件定位孔的配合按与工件定位孔的配合按g5,g6,f6,f7制造。制造。图图5-6为常用定位销为常用定位销结构，定位销的结构和尺寸已标准化，一般可分为固定式和结构，定位销的结构和尺寸已标准化，一般可分为固定式和可换式两种。图中可换式两种。图中5-6(a)、(b)、(c)为固定式定位销。为固定式定位销。上一页 下一页 返回第一节工件的定位第一节工件的定位当工作部分直径当工作部分直径D为为310mm时，为增加刚度，避免销子断裂，时，为增加刚度，避免销子断裂，通常在定位销根部倒成大圆角，夹具体上应有沉孔，使销的通常在定位销根部倒成大圆角，夹具体上应有沉孔，使销的圆角部分沉人孔内而不影响工件定位。图圆角部分沉人孔内而不影响工件定位。图5-6(d)所示为带衬所示为带衬套的结构，用于大批量生产中，便于更换定位销。定位销头套的结构，用于大批量生产中，便于更换定位销。定位销头部应有部应有15o倒角，以便工件顺利装入。当工件以孔和端面组合倒角，以便工件顺利装入。当工件以孔和端面组合定位时，夹具上应加支承垫板或支承垫圈，如定位时，夹具上应加支承垫板或支承垫圈，如图图5-7所示，以所示，以免夹具体直接受工件的摩擦而磨损。免夹具体直接受工件的摩擦而磨损。用定位销定位时，按工件定位基准孔与定位元件表面接触用定位销定位时，按工件定位基准孔与定位元件表面接触的相对长度来区分，有长销和短销两种的相对长度来区分，有长销和短销两种(见见图图5-8)。长销。接触面较长，如图长销。接触面较长，如图5-8(a)所示，所示，相当于四个，相当于四个定位支承点，消除了四个自由度定位支承点，消除了四个自由度:短销。接触面较短，如图中短销。接触面较短，如图中5-8(b)所示，所示，HHa，相当于两，相当于两个定位支承点，消除了两个自由度个定位支承点，消除了两个自由度:(2)圆锥定位销。如圆锥定位销。如图图5-9所示为圆锥定位销。共消除了工件所示为圆锥定位销。共消除了工件 的的 三个自由度，相当于三个定位支承钉。三个自由度，相当于三个定位支承钉。上一页 下一页 返回第一节工件的定位第一节工件的定位(3)定位心轴。定位心轴有刚性心轴、弹性心轴、液性塑料心定位心轴。定位心轴有刚性心轴、弹性心轴、液性塑料心轴等。下面介绍刚性心轴。轴等。下面介绍刚性心轴。间隙配合心轴。如间隙配合心轴。如图图5-10(c)所示，心轴定位部分按所示，心轴定位部分按h6,g6或或f7制造，与工件定位孔为间隙配合。其特点是装卸工件制造，与工件定位孔为间隙配合。其特点是装卸工件方便，但定心精度不高。一般采用孔与端面联合定位方式，方便，但定心精度不高。一般采用孔与端面联合定位方式，消除了工件的消除了工件的 五个自由度。五个自由度。过盈配合心轴。如图过盈配合心轴。如图5-10(b)所示，心轴由导向部分、定位所示，心轴由导向部分、定位部分及传动部分组成。其特点是结构简单，定心准确，不需部分及传动部分组成。其特点是结构简单，定心准确，不需要另设夹紧机构要另设夹紧机构;但装卸工件不方便，易损坏工件定位孔。因但装卸工件不方便，易损坏工件定位孔。因此，它多用于定心精度高的精加工。此，它多用于定心精度高的精加工。锥形心轴。如图锥形心轴。如图5-10(a)所示，锥形心轴的锥度应很小，一所示，锥形心轴的锥度应很小，一般为般为1/80001/1000。定位时，工件楔紧在心轴上，楔紧后工。定位时，工件楔紧在心轴上，楔紧后工件孔有弹性变形，自动定心。加工时，工件与心轴楔紧产生件孔有弹性变形，自动定心。加工时，工件与心轴楔紧产生摩擦力带动工件，不需另外夹紧。定心精度可达摩擦力带动工件，不需另外夹紧。定心精度可达0.0050.01mm。锥形心轴消除。锥形心轴消除 五个自由度。五个自由度。上一页 下一页 返回第一节工件的定位第一节工件的定位(1)V形块。如形块。如图图5-13所示，所示，V形块已经标准化，两斜面夹角形块已经标准化，两斜面夹角有有60o,90o,120o，其中，其中90oV形块使用最广泛，使用时可根据形块使用最广泛，使用时可根据定位圆柱面的长度和直径进行选择。定位圆柱面的长度和直径进行选择。V形块结构有多种形式，形块结构有多种形式，图图5-13(a)适用于较短的精基准定位适用于较短的精基准定位;图图5-13(b)适用于粗基准或适用于粗基准或阶梯轴定位阶梯轴定位;图图5-13(c),(d)适用于基准面较长或两段基准面分适用于基准面较长或两段基准面分布较远的定位。如果定位直径较大，则布较远的定位。如果定位直径较大，则V形块可用铸铁底座上形块可用铸铁底座上镶淬硬支承板或硬质合金块，如图镶淬硬支承板或硬质合金块，如图5-13(d)所示。所示。V形块定位形块定位工件时，使工件定位外圆中心线与工件时，使工件定位外圆中心线与V形块两斜面对称中心线重形块两斜面对称中心线重合。合。V形块与工件基准面接触线较长时，如图形块与工件基准面接触线较长时，如图5-14 (a)所示，所示，相当于四个定位支承点，消除了相当于四个定位支承点，消除了 四个自由度四个自由度;接触接触线较短时，如线较短时，如图图5-14 (b)所示，相当于两个定位支承点，消所示，相当于两个定位支承点，消除工件除工件 两个自由度。除上述固定两个自由度。除上述固定V形块外，夹具上还经形块外，夹具上还经常采用活动常采用活动V形块。活动形块。活动V形块除具有定位作用外，还兼有夹形块除具有定位作用外，还兼有夹紧作用。紧作用。使用使用V形块定位的特点一是对中性好形块定位的特点一是对中性好;二是可用于非完整外二是可用于非完整外圆表面的定位。因此，圆表面的定位。因此，V形块是应用最多的定位元件之一。形块是应用最多的定位元件之一。上一页 下一页 返回第一节工件的定位第一节工件的定位(2)定位套。工件以外圆面作定位基准在圆孔中定位时，其定定位套。工件以外圆面作定位基准在圆孔中定位时，其定位元件常选择定位套位元件常选择定位套(见见图图5-15)定位。为了保证轴向定位精度，定位。为了保证轴向定位精度，定位套常采用外圆柱面与端面联合定位。这种定位方法结构定位套常采用外圆柱面与端面联合定位。这种定位方法结构简单，适用于精基准定位。简单，适用于精基准定位。(3)半圆孔定位座。将同一圆周面的孔分为两半圆，下半圆部半圆孔定位座。将同一圆周面的孔分为两半圆，下半圆部分装在夹具体上，起定位作用，其最小直径应取工件定位基分装在夹具体上，起定位作用，其最小直径应取工件定位基面面(外圆外圆)的最大直径。上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，的最大直径。上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作用，如起夹紧作用，如图图5-16所示。工作表面是用耐磨材料制成的所示。工作表面是用耐磨材料制成的两个半圆衬套，并镶在基体上，以便于更换，半圆孔定位座两个半圆衬套，并镶在基体上，以便于更换，半圆孔定位座适用于大型轴类工件的定位。适用于大型轴类工件的定位。5.工件以一面两孔定位时的定位元件工件以一面两孔定位时的定位元件 在加工箱体、杠杆、盖板和支架等工件时，在加工箱体、杠杆、盖板和支架等工件时，工件常以两个相互平行的孔及两孔轴线垂直的大平面为定位工件常以两个相互平行的孔及两孔轴线垂直的大平面为定位基准面。基准面。上一页 下一页 返回第一节工件的定位第一节工件的定位 工件上的两个定位孔可以是零件结构上原有的孔，也可以是工件上的两个定位孔可以是零件结构上原有的孔，也可以是为了实现一面两孔定位而专门加工出来的工艺孔。再将菱形为了实现一面两孔定位而专门加工出来的工艺孔。再将菱形销装配到夹具体上时，应使削边方向垂直于两销连心线方向。销装配到夹具体上时，应使削边方向垂直于两销连心线方向。采用一面两孔定位时，圆柱销、菱形销的主要参数确定如采用一面两孔定位时，圆柱销、菱形销的主要参数确定如下。下。(1)圆柱销的直径圆柱销的直径d1的基本尺寸及公差。圆柱销的基本尺寸的基本尺寸及公差。圆柱销的基本尺寸应等于与之相配合的工件定位孔的最小极限尺寸，其公差一应等于与之相配合的工件定位孔的最小极限尺寸，其公差一般取般取g6或或f7。(2)圆柱销与菱形销之间的中心距及公差。两销之间的中心圆柱销与菱形销之间的中心距及公差。两销之间的中心距的平均尺寸应等于工件上两定位孔之间中心距的平均尺寸，距的平均尺寸应等于工件上两定位孔之间中心距的平均尺寸，其公差一般为其公差一般为(5.1)-分别为两销之间的中心距的公差和两定位孔之间分别为两销之间的中心距的公差和两定位孔之间的公差。的公差。式中工件加工精度要求较高时取式中工件加工精度要求较高时取1/5，加工精度较低时取，加工精度较低时取1/3。上一页 下一页 返回第一节工件的定位第一节工件的定位如果工件定位误差不超过工件加工尺寸公差值的如果工件定位误差不超过工件加工尺寸公差值的1/3，一般认，一般认为该定位方案能满足本工序加工精度的要求。为该定位方案能满足本工序加工精度的要求。1.定位误差及其产生的原因定位误差及其产生的原因 定位误差是由于工件在夹具上定位误差是由于工件在夹具上(或机床上或机床上)的定位不准确而的定位不准确而引起的加工误差。例如，在轴上铣键槽，要保证尺寸引起的加工误差。例如，在轴上铣键槽，要保证尺寸H，如，如图图5-19所示。若采用所示。若采用V形块定位，键槽铣刀按尺寸形块定位，键槽铣刀按尺寸H调整好位调整好位置，由于工件外圆直径有公差，使工件中心位置发生变化，置，由于工件外圆直径有公差，使工件中心位置发生变化，造成加工尺寸造成加工尺寸H发生变化发生变化(若不考虑加工过程中产生的其他加若不考虑加工过程中产生的其他加工误差工误差)。此变化量。此变化量(加工误差加工误差)是由于工件的定位而引起的，是由于工件的定位而引起的，故称为定位误差，用故称为定位误差，用 D表示。表示。定位误差的来源主要有两个方面。定位误差的来源主要有两个方面。(1)基准不重合误差。由于工件的工序基准与工件的基准不重合误差。由于工件的工序基准与工件的定位基准不重合而造成的加工误差称为基准不重合误差，用定位基准不重合而造成的加工误差称为基准不重合误差，用 B表示。表示。上一页 下一页 返回第一节工件的定位第一节工件的定位如如图图5-20所示，工件以底面定位铣台阶面，要求保证尺寸所示，工件以底面定位铣台阶面，要求保证尺寸a，工序基准为工件顶面，定位基准为底面，这时刀具的位置按工序基准为工件顶面，定位基准为底面，这时刀具的位置按定位面到刀具端面间的距离调整，由于一批工件中尺寸定位面到刀具端面间的距离调整，由于一批工件中尺寸b的公的公差使工件顶面差使工件顶面(工序基准工序基准)位置在一范围内变动，从而使加工位置在一范围内变动，从而使加工尺寸尺寸a产生误差。这个误差就是基准不重合误差，它等于工序产生误差。这个误差就是基准不重合误差，它等于工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量。基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量。(2)基准位移误差。由于定位副制造不准确，使定位基准在基准位移误差。由于定位副制造不准确，使定位基准在加工尺寸方向上产生位移，导致各个工件的位置不一致而造加工尺寸方向上产生位移，导致各个工件的位置不一致而造成的加工误差，称为基准位移误差，用符号成的加工误差，称为基准位移误差，用符号 表示。如表示。如图图5-21所示为在圆柱面上铣键槽，加工尺寸为所示为在圆柱面上铣键槽，加工尺寸为A和和B。图。图5-21(b)是是加工示意图。工件以内孔在圆柱心轴上定位，加工示意图。工件以内孔在圆柱心轴上定位，O是心轴轴心是心轴轴心(限位基准限位基准)，O1,O2是工件孔的轴心是工件孔的轴心(定位基准定位基准)。轴按。轴按 制造，工件内孔的尺寸为制造，工件内孔的尺寸为 。对工序尺寸。对工序尺寸A而言，工序基而言，工序基准与定位基准重合，准与定位基准重合，。但由于心轴外圆和工件内孔都。但由于心轴外圆和工件内孔都存在制造误差，造成定位基准与限位基准在一定范围内变化，存在制造误差，造成定位基准与限位基准在一定范围内变化，致使加工尺寸致使加工尺寸A发生变化发生变化(AmaxAmin)，即基准位移误差。，即基准位移误差。上一页 下一页 返回第一节工件的定位第一节工件的定位然后按式然后按式(5.4)将两项合成。合成的方法如下将两项合成。合成的方法如下:(1)(2)且工序基准不在定位基面上时且工序基准不在定位基面上时(3)但工序基准在定位基面上时，但工序基准在定位基面上时，若基准位移和基准不重合引起的加工尺寸变若基准位移和基准不重合引起的加工尺寸变化方向相同时，取化方向相同时，取“+”号号;反之取反之取“-”号。这种情况只可能号。这种情况只可能出现在工件以曲面作为定位基准面时，如工件以平面定位，出现在工件以曲面作为定位基准面时，如工件以平面定位，由于一般情况下由于一般情况下 ，所以不存在两项误差的合成问题。，所以不存在两项误差的合成问题。上一页返回第二节工件的夹紧第二节工件的夹紧 工件在夹具上定位以后，必须采用一些装置将工件夹紧压牢，工件在夹具上定位以后，必须采用一些装置将工件夹紧压牢，使其在加工过程中不会因受切削力、惯性力等作用而使工件使其在加工过程中不会因受切削力、惯性力等作用而使工件产生位移或振动。这种将工件夹紧压牢的装置称为夹紧装置。产生位移或振动。这种将工件夹紧压牢的装置称为夹紧装置。一、夹紧装置的组成及基本要求一、夹紧装置的组成及基本要求1.夹紧装置的组成夹紧装置的组成夹紧装置的结构形式是多种多样的，一般由三部分组成，如夹紧装置的结构形式是多种多样的，一般由三部分组成，如图图5-22所示。所示。(1)力源装置。通常是指产生夹紧作用力的装置，常用的力源力源装置。通常是指产生夹紧作用力的装置，常用的力源装置有气动、液动、电磁、电动和真空装置等。如果用人力装置有气动、液动、电磁、电动和真空装置等。如果用人力对工件进行夹紧，称为手动夹紧对工件进行夹紧，称为手动夹紧;没有专门的力源装置。图没有专门的力源装置。图5-22中的气缸、活塞等是气动装置元件。中的气缸、活塞等是气动装置元件。(2)中间传力机构。中间传力机构是将力中间传力机构。中间传力机构是将力下一页 返回第二节工件的夹紧第二节工件的夹紧源装置产生的原动力传递给夹紧元件的机构，如图中的斜楔。源装置产生的原动力传递给夹紧元件的机构，如图中的斜楔。根据夹紧的需要，中间传力机构在传递力的过程中起着改变根据夹紧的需要，中间传力机构在传递力的过程中起着改变力的大小、方向作用点和自锁的作用。手动夹紧必须有自锁力的大小、方向作用点和自锁的作用。手动夹紧必须有自锁功能，以防在加工过程中工件产生松动而影响加工，甚至造功能，以防在加工过程中工件产生松动而影响加工，甚至造成事故。成事故。(3)夹紧元件。夹紧原件是夹紧装置的最终执行元件。通过夹紧元件。夹紧原件是夹紧装置的最终执行元件。通过它与工件的受压表面直接接触而实现对工件的夹紧。如图它与工件的受压表面直接接触而实现对工件的夹紧。如图5-22中的压板。中的压板。中间传力机构和夹紧元件合称为夹紧机构。中间传力机构和夹紧元件合称为夹紧机构。2.对夹紧装置的基本要求对夹紧装置的基本要求 夹紧装置设计得好坏，对工件的加工质量，生产率的高低，夹紧装置设计得好坏，对工件的加工质量，生产率的高低，以及操作者的劳动强度都有直接影响。夹紧装置的设计要合以及操作者的劳动强度都有直接影响。夹紧装置的设计要合理地解决以下两个方面的问题理地解决以下两个方面的问题:一是正确选择和确定夹紧力的一是正确选择和确定夹紧力的方向、作用点及大小方向、作用点及大小;二是合理选择或设计力的传递方式及夹二是合理选择或设计力的传递方式及夹紧机构。因此，在设计夹紧装置时应满足下列基本要求紧机构。因此，在设计夹紧装置时应满足下列基本要求:上一页 下一页 返回第二节工件的夹紧第二节工件的夹紧(1)夹紧过程可靠。应保证夹紧时不破坏工件在夹具定位元件夹紧过程可靠。应保证夹紧时不破坏工件在夹具定位元件上所获得的正确位置。上所获得的正确位置。(2)夹紧力大小适当。夹紧后的工件变形和表面压伤程度必夹紧力大小适当。夹紧后的工件变形和表面压伤程度必须在加工精度的允许范围内。须在加工精度的允许范围内。(3)结构工艺性好。夹紧装置的复杂程度应与生产纲领相适结构工艺性好。夹紧装置的复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产率的前提下，结构应力求简单、紧凑，便于应，在保证生产率的前提下，结构应力求简单、紧凑，便于制造和维修。制造和维修。(4)使用性好使用性好)夹紧动作准确、迅速、操作方便，安全省力夹紧动作准确、迅速、操作方便，安全省力)二、夹紧力的确定二、夹紧力的确定 确定夹紧力的方向、作用点和大小时，要分析工件的结构确定夹紧力的方向、作用点和大小时，要分析工件的结构特点、加工要求、切削力和其他外力作用工件的情况，以及特点、加工要求、切削力和其他外力作用工件的情况，以及定位元件的结构和布置方式。定位元件的结构和布置方式。1.夹紧力的方向和作用点的确定夹紧力的方向和作用点的确定 (1)夹紧力方向应朝向主要定位基准面。对工件只施加一个夹紧力方向应朝向主要定位基准面。对工件只施加一个夹紧力，或施加几个方向相同的夹紧力时，夹紧力的方向应夹紧力，或施加几个方向相同的夹紧力时，夹紧力的方向应尽可能朝向主要定位基准面。尽可能朝向主要定位基准面。上一页 下一页 返回第二节工件的夹紧第二节工件的夹紧 如如图图5-23(a)所示，工件上被锁的孔与左端面有一定的垂直所示，工件上被锁的孔与左端面有一定的垂直度要求，因此，工件以孔的左端面与定位元件的度要求，因此，工件以孔的左端面与定位元件的A面接触，限面接触，限制三个自由度制三个自由度;以底面与以底面与B面接触，限制两个自由度面接触，限制两个自由度;夹紧力朝夹紧力朝向主要定位基准面向主要定位基准面A。这样做，有利于保证孔与左端面的垂直。这样做，有利于保证孔与左端面的垂直度要求。如果夹紧力改为朝向度要求。如果夹紧力改为朝向B面，则由于工件左端面与底面面，则由于工件左端面与底面的夹角误差，夹紧时将破坏工件的定位，影响孔与左端面的的夹角误差，夹紧时将破坏工件的定位，影响孔与左端面的垂直度要求。垂直度要求。又如图又如图5-23(b)所示，夹紧力朝向主要定位基准面所示，夹紧力朝向主要定位基准面-V形块的形块的V形面，使工件的装夹稳定可靠。如果夹紧力改为朝向形面，使工件的装夹稳定可靠。如果夹紧力改为朝向B面，面，则由于工件圆柱面与端面的垂直度误差，夹紧时，工件的圆则由于工件圆柱面与端面的垂直度误差，夹紧时，工件的圆柱面可能离开柱面可能离开V形块的形块的V形面。这不仅破坏了定位，影响加工形面。这不仅破坏了定位，影响加工要求，而且加工时工件容易振动。要求，而且加工时工件容易振动。对工件施加几个方向不同的夹紧力时，朝向主要定位基准对工件施加几个方向不同的夹紧力时，朝向主要定位基准面的夹紧力应是主要夹紧力。面的夹紧力应是主要夹紧力。上一页 下一页 返回第二节工件的夹紧第二节工件的夹紧如如图图5-27(a)所示，薄壁套的轴向刚性比径向好，用卡爪径向所示，薄壁套的轴向刚性比径向好，用卡爪径向夹紧，工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形就会小得多。夹紧，工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形就会小得多。夹紧图夹紧图5-27(b)所示薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶所示薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用在刚性好的凸边上。箱体没有凸边时，如图面，而应作用在刚性好的凸边上。箱体没有凸边时，如图5-27(c)，将单点夹紧改为三点夹紧，使着力点落在刚性较好的，将单点夹紧改为三点夹紧，使着力点落在刚性较好的箱壁上，并降低了着力点的压强，减小了工件的夹紧变形。箱壁上，并降低了着力点的压强，减小了工件的夹紧变形。(4)夹紧力作用点应尽量靠近工件加工部位。如夹紧力作用点应尽量靠近工件加工部位。如图图5-28所示，所示，在拨叉上铣槽。由于主要夹紧力的作用点距加工表面较远，在拨叉上铣槽。由于主要夹紧力的作用点距加工表面较远，故在靠近加工表面的地方设置了辅助支承，增加了夹紧力故在靠近加工表面的地方设置了辅助支承，增加了夹紧力F。这样，不仅提高了工件的装夹刚性，还可减少加工时工件的这样，不仅提高了工件的装夹刚性，还可减少加工时工件的振动。振动。夹紧力作用点靠近被加工表面，还可减小切削力对该点的夹紧力作用点靠近被加工表面，还可减小切削力对该点的力矩，从而可以防止或减小工件切削时的振动及弯曲变形。力矩，从而可以防止或减小工件切削时的振动及弯曲变形。如如图图5-29所示，因所示，因M1 M2，故在切削力大小相同的条件下，故在切削力大小相同的条件下，图图5-29(a)、(c)所用的夹紧力所用的夹紧力FW较小。较小。上一页 下一页 返回第二节工件的夹紧第二节工件的夹紧2.夹紧力大小的确定夹紧力大小的确定 夹紧力的大小主要影响工件定位的可靠性、工件的夹紧变夹紧力的大小主要影响工件定位的可靠性、工件的夹紧变形以及夹紧装置的结构尺寸和复杂性。因此，夹紧力的大小形以及夹紧装置的结构尺寸和复杂性。因此，夹紧力的大小必须适当。过小，工件在加工过程中发生移动，破坏定位必须适当。过小，工件在加工过程中发生移动，破坏定位;过过大，使工件和夹具发生夹紧变形，影响加工质量。大，使工件和夹具发生夹紧变形，影响加工质量。理论上，夹紧力的大小应与在加工过程中，工件受到的切削理论上，夹紧力的大小应与在加工过程中，工件受到的切削力、离心力、惯性力及重力等力的作用平衡力、离心力、惯性力及重力等力的作用平衡;实际上，切削力实际上，切削力在加工过程中是变化的，夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、在加工过程中是变化的，夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。所以夹紧力的计算是一个复杂夹紧机构的传递效率等有关。所以夹紧力的计算是一个复杂的问题，一般只能进行粗略估算。的问题，一般只能进行粗略估算。用估算法确定夹紧力的大小时，首先根据加工情况，确定用估算法确定夹紧力的大小时，首先根据加工情况，确定工件在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，分析作用在工工件在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，分析作用在工件上的各种力，再根据静力平衡条件计算出理论夹紧力，最件上的各种力，再根据静力平衡条件计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数，即可得到实际所需夹紧力，即后再乘以安全系数，即可得到实际所需夹紧力，即 Fj=KF(5.5)上一页 下一页 返回第二节工件的夹紧第二节工件的夹紧Fj-实际所需夹紧力实际所需夹紧力(N);F-由静力平衡计算出的理论夹紧力由静力平衡计算出的理论夹紧力(N);K-安全系数，通常取安全系数，通常取1.52.5，精加工和连续切削时取较小值，精加工和连续切削时取较小值，粗加工或断续切削时取较大值，当夹紧力与切削力方向相反粗加工或断续切削时取较大值，当夹紧力与切削力方向相反时，取时，取2.53。对于一般中、小型工件的加工，主要考虑切削力的影响对于一般中、小型工件的加工，主要考虑切削力的影响;对于对于大型工件的加工，必须考虑重力的影响大型工件的加工，必须考虑重力的影响;对于高速回转的偏心对于高速回转的偏心工件和往复运动的大型工件的加工，还必须考虑离心力和工件和往复运动的大型工件的加工，还必须考虑离心力和股性力的影响。股性力的影响。三、常用夹紧装置三、常用夹紧装置 夹紧装置的种类很多，这里只简单介绍其中一些典型装置，夹紧装置的种类很多，这里只简单介绍其中一些典型装置，其他实例详见有关手册或图册。其他实例详见有关手册或图册。1.斜楔夹紧装置斜楔夹紧装置 斜楔夹紧装置是指用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧斜楔夹紧装置是指用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧装置。它是利用其斜面的移动所产生的压力夹紧工件的。装置。它是利用其斜面的移动所产生的压力夹紧工件的。上一页 下一页 返回第二节工件的夹紧第二节工件的夹紧偏心轮的参数已经标准化，具体设计时，有关参数可查阅夹偏心轮的参数已经标准化，具体设计时，有关参数可查阅夹具设计手册。具设计手册。3.螺旋夹紧装置螺旋夹紧装置 采用螺旋直接夹紧或采用螺旋与其他元件组合实现夹紧工采用螺旋直接夹紧或采用螺旋与其他元件组合实现夹紧工件的机构，称为螺旋夹紧装置。件的机构，称为螺旋夹紧装置。图图5-32所示是应用这种机构所示是应用这种机构夹紧工件的实例。它的结构简单，夹紧行程大，尤其具有增夹紧工件的实例。它的结构简单，夹紧行程大，尤其具有增力大、自锁性能好的特点，其许多元件都已标准化，很适用力大、自锁性能好的特点，其许多元件都已标准化，很适用于手动夹紧，在生产中使用极为普遍。于手动夹紧，在生产中使用极为普遍。(1)简单螺旋夹紧机构。图简单螺旋夹紧机构。图5-32(a),(b)是直接用螺钉或螺母夹是直接用螺钉或螺母夹紧工件的机构，称为简单螺旋夹紧装置。在图紧工件的机构，称为简单螺旋夹紧装置。在图5-32(a)中，螺中，螺钉头直接与工件表面接触，可能会损伤工件表面或带动工件钉头直接与工件表面接触，可能会损伤工件表面或带动工件转动。克服这一缺点的方法是在螺钉头部装上转动。克服这一缺点的方法是在螺钉头部装上图图5-33所示的所示的摆动压块。摆动压块的结构已经标准化，可根据夹紧表面进摆动压块。摆动压块的结构已经标准化，可根据夹紧表面进行选择。行选择。上一页 下一页 返回第二节工件的夹紧第二节工件的夹紧 摆动压块的结构有摆动压块的结构有:A型，其端面是光滑的，用于夹紧已加工型，其端面是光滑的，用于夹紧已加工表面表面图图5-33(a);B型，其端面有齿纹，用于夹紧毛坯表面型，其端面有齿纹，用于夹紧毛坯表面图图5-33(b);当夹紧时要求螺钉只移动不转动，可采用图当夹紧时要求螺钉只移动不转动，可采用图5-33(c)所示的结构。所示的结构。简单螺旋夹紧装置的主要缺点是夹紧动作慢，工件装卸费时。简单螺旋夹紧装置的主要缺点是夹紧动作慢，工件装卸费时。如图如图5-32(b)所示的螺母夹紧机构，装卸工件时，要将螺母拧所示的螺母夹紧机构，装卸工件时，要将螺母拧上拧下，费时费力。上拧下，费时费力。图图5-34所示的几种常见的快速螺旋夹紧所示的几种常见的快速螺旋夹紧装置可以克服这一缺点。图装置可以克服这一缺点。图5-34(a)所示为使用了开口垫圈，所示为使用了开口垫圈，夹紧螺母的外径小于工件孔径，松开螺母取下开口垫圈，工夹紧螺母的外径小于工件孔径，松开螺母取下开口垫圈，工件就可以方便地装卸。图件就可以方便地装卸。图5-34(b)采用了快卸螺母，其螺孔内采用了快卸螺母，其螺孔内钻有倾斜光孔，其孔径略大于螺纹外径。螺母倾斜沿着光孔钻有倾斜光孔，其孔径略大于螺纹外径。螺母倾斜沿着光孔套人螺杆，然后将螺母摆正，使之与螺杆旋合，便可夹紧工套人螺杆，然后将螺母摆正，使之与螺杆旋合，便可夹紧工件。在图件。在图5-34(c)中，夹紧轴上开有相连的直槽和螺旋槽，先中，夹紧轴上开有相连的直槽和螺旋槽，先推动手柄，使摆动压块迅速靠近工件，继而转动手柄，夹紧推动手柄，使摆动压块迅速靠近工件，继而转动手柄，夹紧工件并自锁。工件并自锁。上一页 下一页 返回第二节工件的夹紧第二节工件的夹紧4.联动夹紧装置联动夹紧装置 利用单一力源实现单件或多件的多点、多向同时夹紧的机利用单一力源实现单件或多件的多点、多向同时夹紧的机构称为联动夹紧装置。联动夹紧装置便于实现多件加工，故构称为联动夹紧装置。联动夹紧装置便于实现多件加工，故能减少机动时间能减少机动时间;又因集中操作，简化了操作程序，可减少动又因集中操作，简化了操作程序，可减少动力装置数量、辅助时间和工人劳动强度等，能有效地提高生力装置数量、辅助时间和工人劳动强度等，能有效地提高生产率，在大批量生产中应用广泛。产率，在大批量生产中应用广泛。如如图图5-38所示，多点夹紧机构中有一个重要的浮动机构或所示，多点夹紧机构中有一个重要的浮动机构或浮动元件浮动元件1，在夹紧工件的过程中，若有一个夹紧点接触，该，在夹紧工件的过程中，若有一个夹紧点接触，该元件就能摆动，如图元件就能摆动，如图5-38(a)所示或移动，如图所示或移动，如图5-38(b)所示，所示，使两个或多个夹紧点都与工件接触，直至最后均衡夹紧。如使两个或多个夹紧点都与工件接触，直至最后均衡夹紧。如图图5-38(c)所示为四点双向浮动夹紧机构，夹紧力分别作用在所示为四点双向浮动夹紧机构，夹紧力分别作用在两个相互垂直的方向上，每个方向各有两个夹紧点，通过浮两个相互垂直的方向上，每个方向各有两个夹紧点，通过浮动元件动元件1实现对工件的夹紧，调节杠杆实现对工件的夹紧，调节杠杆L1,L2的长度可改变两的长度可改变两个方向夹紧力的比例。个方向夹紧力的比例。上一页返回第三节典型机床夹具第三节典型机床夹具实际生产中，专用夹具的应用非常普遍，本节主要介绍在生实际生产中，专用夹具的应用非常普遍，本节主要介绍在生产实际中应用较多的车床夹具、钻床夹具、锁床夹具、铣床产实际中应用较多的车床夹具、钻床夹具、锁床夹具、铣床夹具等几种典型机床夹具。夹具等几种典型机床夹具。一、车床夹具一、车床夹具 在金属切削机床中，车床约占加工设备总数的在金属切削机床中，车床约占加工设备总数的30%以上。以上。合理设计车床夹具对提高劳动生产率和经济效益具有现实意合理设计车床夹具对提高劳动生产率和经济效益具有现实意义。义。1.车床夹具的特点及类型车床夹具的特点及类型 车床主要用于加工零件的内外圆柱面、圆锥面、回转成形车床主要用于加工零件的内外圆柱面、圆锥面、回转成形面、螺纹以及端平面等。根据这一加工特点和夹具在机床上面、螺纹以及端平面等。根据这一加工特点和夹具在机床上安装的位置，可