第5章机床夹具设计.ppt

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1、第五章机床夹具设计第五章机床夹具设计第一节第一节 机床夹具的功能和应满足的要求机床夹具的功能和应满足的要求第二第二节机床夹具的类型和组成节机床夹具的类型和组成第三第三节机床夹具定位机构的设计节机床夹具定位机构的设计第四第四节机床夹具夹紧机构的设计节机床夹具夹紧机构的设计第五节机床夹具的其他装置第五节机床夹具的其他装置第六第六节节可调整夹具的可调整夹具的设计设计第七第七节组合夹具设计节组合夹具设计第第八节机床夹具设计步骤八节机床夹具设计步骤第九节典型机床夹具的设计要求第九节典型机床夹具的设计要求第一节第一节 机床夹具的功能和应满足的要求机床夹具的功能和应满足的要求一、机床夹具的功能一、机床夹具的

2、功能二、机床夹具应满足的要求二、机床夹具应满足的要求一、机床夹具的功能一、机床夹具的功能（1）保证加工精度）保证加工精度 零件加工精度包括尺寸精度、几何形状和表面相互零件加工精度包括尺寸精度、几何形状和表面相互 位置精度。夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。位置精度。（2）提高生产率，降低生产成本）提高生产率，降低生产成本 快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短 辅助时间，提高了成品率，降低了成本。辅助时间，提高了成品率，降低了成本。（3）扩大机床的加工范围）扩大机床的加工范围 如在车床上加镗夹具，可

3、完成镗孔加工。如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。（4）减轻工人劳动强度）减轻工人劳动强度二、机床夹具应满足的要求二、机床夹具应满足的要求（1）保证加工精度）保证加工精度 这这是是必必须须做做到到的的最最基基本本要要求求。其其关关键键是是正正确确的的定定位位、夹夹紧紧和和导导向向方方案案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。（2）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 大大批批量量生生产产时时，尽尽量量采采用用快快速速、高高效效的的定定位位、夹夹紧紧机机构构和和动动力力装装置置；中中、小批量生产时，夹具应有一定的可

4、调性，以适应多品种工件的加工。小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。（3）安全、方便、减轻劳动强度）安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。（4）排泄顺畅）排泄顺畅（5）机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性）机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性第二节第二节 机床夹具的类型和组成机床夹具的类型和组成一、机床夹具的类型一、机床夹具的类型二、机床夹具的基本组成二、机床夹具的基本组成一一.机床夹具机床夹具的类型的类型按按专门化程度分：化程度分：（1 1）通用夹具）通用夹具（2 2）专用夹具）专用

5、夹具（3 3）成组夹具）成组夹具（4 4）组合夹具）组合夹具 （5 5）随行夹具）随行夹具按使用机床分：按使用机床分：车床夹具、铣床夹具、车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具钻床夹具、镗床夹具按按动力源分：力源分：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等磁力夹具、真空夹具等 二、机床夹具的基本组成二、机床夹具的基本组成机床夹具机床夹具（1 1）定位元件及定位装置）定位元件及定位装置（2 2）夹紧元件及元件及夹紧装置装置（3 3）对刀与刀与导引元件引元件（钻套、套、对刀刀块）（4 4）动力装置力装置（5 5）夹具体具体（6 6）其他元

6、件及装置，有些其他元件及装置，有些夹具根据工具具根据工具的加工要求，要有分度机构、的加工要求，要有分度机构、铣床床夹具具还要有定位要有定位键。第三节第三节 机床夹具定位机构的设计机床夹具定位机构的设计一、工件的定位一、工件的定位二、典型的定位方式、定位元件及装置二、典型的定位方式、定位元件及装置三、定位误差的分析与计算三、定位误差的分析与计算 一一、工件的、工件的定位定位工件定位目的：工件定位目的：使同批工件在机床或使同批工件在机床或夹具上有正确位置具上有正确位置1.1.工件的定位方法工件的定位方法 (1)(1)直接找正定位直接找正定位 效率低，适于效率低，适于单件小批生件小批生产和定位精度要

7、求和定位精度要求较高的情况高的情况 (2)(2)划划线找正定位找正定位 适于适于单件小批生件小批生产或毛坯精度或毛坯精度较低、大型工件粗加工低、大型工件粗加工 (3)(3)夹具中定位具中定位 效率高，易保效率高，易保证质量，广泛用于批量生量，广泛用于批量生产 （一）、六（一）、六点定位原理点定位原理 未定位工件在空间有六个自由度，未定位工件在空间有六个自由度，定位就是定位就是限制其自由度。限制其自由度。合理布置六个定位支承点，使工合理布置六个定位支承点，使工件上的定位基面与其接触，一个件上的定位基面与其接触，一个支承点限制工件一个自由度，使支承点限制工件一个自由度，使工件六个自由度被完全限制，

8、在工件六个自由度被完全限制，在空空间得到唯一确定的位置，此即得到唯一确定的位置，此即六点定位原理六点定位原理。实际中一个定位元件可体中一个定位元件可体现一个或多个支承点，一个或多个支承点，视具体工作方式及其与工件接触范具体工作方式及其与工件接触范围大小而定大小而定定位与夹紧的区别：定位与夹紧的区别：定位是使工件占有一个正定位是使工件占有一个正确的位置，确的位置，夹紧是使工件保持是使工件保持这个正确位置。个正确位置。(1)(1)完全定位完全定位与与不完全定位不完全定位工件的六个自由度被完全限制的定位称工件的六个自由度被完全限制的定位称完全定位，完全定位，允允许少于六点的定位称少于六点的定位称为不

9、完全定位不完全定位。都是合理的定位方式。都是合理的定位方式。2、工件在夹具中定位的几种情况、工件在夹具中定位的几种情况 考考虑定位方案定位方案时，先分析必，先分析必须消除哪些自由度，消除哪些自由度，再以相再以相应定位点去限制。定位点去限制。(2)(2)欠定位欠定位与与过定位过定位工件工件应限制的自由度未被限制的定位，限制的自由度未被限制的定位，为欠定位，欠定位，在在实际生生产中是中是绝对不允不允许的。的。工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的定位称定位称为过定位过定位或或重复定位。重复定位。一般来一般来说也是不合也是不合理的。理的。长圆柱销长圆柱销

10、1限制限制 个个 自由度自由度，支承板，支承板2限制限制 个个自由度。其自由度。其中中，被两个定位元件重复限制，产生过定位。被两个定位元件重复限制，产生过定位。若工件孔与端面垂直度误差较大，且孔与销间隙又很小，则定位情况如图所示，定若工件孔与端面垂直度误差较大，且孔与销间隙又很小，则定位情况如图所示，定位后工件歪斜，端面只有一点接触。位后工件歪斜，端面只有一点接触。若长圆柱销刚度好，压紧后连杆将变形，图若长圆柱销刚度好，压紧后连杆将变形，图b所示所示；若刚度不足，压紧后长圆柱销将歪斜，工件也可能变形，二者都会引起加工大孔的若刚度不足，压紧后长圆柱销将歪斜，工件也可能变形，二者都会引起加工大孔的

11、位置误差，使连杆两孔的轴线不平行。位置误差，使连杆两孔的轴线不平行。消除过定位及其干涉的途径：消除过定位及其干涉的途径：1.1.改改变定位元件定位元件结构，消除构，消除对自由度的重复自由度的重复 限制，如限制，如长销改成短改成短销；2.2.提高工件定位基面之提高工件定位基面之间的位置精度，提高的位置精度，提高 夹具定位元件之具定位元件之间的位置精度，减少或消的位置精度，减少或消 除除过定位引起的干涉，精加工定位引起的干涉，精加工时可增加可增加刚 度和定位度和定位稳定性。定性。1)1)固定支承（支承固定支承（支承钉、支承板支承板）限制一个自由）限制一个自由度度二二.典型的定位方式、定位元件及装置

12、典型的定位方式、定位元件及装置 (1)(1)工件以平面定位工件以平面定位二二.典型的定位方式、定位元件及装置典型的定位方式、定位元件及装置 (1)(1)工件以平面定位工件以平面定位1)1)固定支承（支承固定支承（支承钉、支承板、支承板、定位分析定位分析）限制两个自由度限制两个自由度2)2)可可调支承支承 多用于毛面定位，每批调整一次多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批以补偿各批 毛坯误差毛坯误差3)3)自位支承自位支承支承本身可随工件定位基准面的支承本身可随工件定位基准面的变化而自化而自动适适应，一般只限制一般只限制一个自由度，一个自由度，即一点定位。即一点定位。4)4)辅助支承助支承 在

13、工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度，在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度，主要用于提高工件的主要用于提高工件的刚度和定位度和定位稳定性。定性。(2)(2)工件以圆孔定位工件以圆孔定位 工件以圆孔定位属于定心定位，包括定位销、圆柱心轴、圆锥销、圆工件以圆孔定位属于定心定位，包括定位销、圆柱心轴、圆锥销、圆锥心轴等。锥心轴等。1 1）定位销）定位销 短限制两个自由度，长限制四个自由度短限制两个自由度，长限制四个自由度 分固定式和可分固定式和可换式，式，圆柱柱销和菱形和菱形销2 2）圆锥销）圆锥销 常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度 3 3）定位

14、心轴）定位心轴 主要用于主要用于盘套套 类零件的定位零件的定位短短圆柱心柱心轴限制两个限制两个自由度自由度长圆柱心柱心轴限制四个自由度限制四个自由度圆孔定位分析圆孔定位分析(3)(3)工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位 1 1）定位套筒）定位套筒 2 2）半圆定位座）半圆定位座 常用于大型常用于大型轴类工件的定位工件的定位3 3）V V形块定位形块定位 结构尺寸已构尺寸已标准化，斜面准化，斜面夹角有角有609012060901204 4）外圆定心夹紧）外圆定心夹紧 三爪卡三爪卡盘、双、双V V形形铁定心定心夹紧、弹簧簧夹头外圆定位分析外圆定位分析(4)(4)工件以其它表面定位工件以其它表面定

15、位圆锥孔定位分析圆锥孔定位分析习题1、长圆柱心轴限制哪几个自、长圆柱心轴限制哪几个自由度？由度？2、台阶端面、台阶端面B限制哪几个自限制哪几个自由度？由度？3、该工件的定位方法属于哪、该工件的定位方法属于哪种定位？种定位？4、该工件的定位方法有什么、该工件的定位方法有什么缺陷？如何解决？缺陷？如何解决？1、长圆柱心轴限制哪几个自由、长圆柱心轴限制哪几个自由度？度？长圆柱心轴限制了长圆柱心轴限制了y、z 方向方向的移动自由度和绕的移动自由度和绕y、z轴的转轴的转动自由度。动自由度。2、台阶端面、台阶端面B限制哪几个自限制哪几个自由度？由度？台阶面台阶面B限制了限制了x方向的移动方向的移动自由度绕

16、自由度绕y、z 轴的转动自由轴的转动自由度。度。3、该工件的定位方法属于哪、该工件的定位方法属于哪种定位？种定位？该工件属于重复定位。该工件属于重复定位。4、该工件的定位方法有、该工件的定位方法有什么缺陷？如何解决？什么缺陷？如何解决？缺陷是：由于工件的端面缺陷是：由于工件的端面与孔的轴心线存在垂直度与孔的轴心线存在垂直度误差，夹紧时，会使心轴误差，夹紧时，会使心轴或工件变形影响加工精度。或工件变形影响加工精度。可采取以下措施：可采取以下措施：1、如、如果工件主要以孔定位，则果工件主要以孔定位，则平面要做得小些或者采用平面要做得小些或者采用球面垫圈，使平面只限制球面垫圈，使平面只限制一个移动自

17、由度。一个移动自由度。2、如、如果工件主要以平面定位，果工件主要以平面定位，则心轴要做得短些，使心则心轴要做得短些，使心轴只限制两个移动自由度。轴只限制两个移动自由度。对图示轴类零件加工的两种装夹情况，试分析各限制了哪些自由度?指出下图所示零件需限制的自由度 根据六点定位原理，试分析下图中各定位方案中定位元件所消除的自由度？有无过定位现象？如何改正？（b）根据六点定位原理，试分析下图中各定位方案中定位元件所消除的自由度？有无过定位现象？如何改正？(c)(d)根据六点定位原理，试分析下图中各定位方案中定位元件所消除的自由度？有无过定位现象？如何改正？(e)(f)根据六点定位原理，试分析下图中各定

18、位方案中定位元件所消除的自由度？有无过定位现象？如何改正？(g)(h)根据六点定位原理，试分析下图中各定位方案中定位元件所消除的自由度？有无过定位现象？如何改正？(i)(j)(5)(5)组合表面定位组合表面定位 1 1）一个平面和与其垂直的两个孔组合）一个平面和与其垂直的两个孔组合这种定位属于种定位属于过定位定位解决办法是：解决办法是：将将销2 2做成做成削削边销 2 2）一平面和与其垂直的两外圆柱面组合）一平面和与其垂直的两外圆柱面组合3 3）一孔和一平行于孔中心线的平面组合）一孔和一平行于孔中心线的平面组合三、三、定位误差及其分析计算定位误差及其分析计算 定位定位误差概念差概念 指一批工件

19、在指一批工件在夹具中定位具中定位时，工件的，工件的设计基准（或工序基准（或工序 基准）在加工尺寸方向上的最大基准）在加工尺寸方向上的最大变动量，以量，以d dw w 表示。表示。成批加工工件成批加工工件时，夹具相具相对机床的位置及切削运机床的位置及切削运动的行程的行程调定后不再定后不再变动，可，可认为加工面的位置是固定的。加工面的位置是固定的。但因一批工件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上但因一批工件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上均存在差异，所以定位后各表面有不同的位置均存在差异，所以定位后各表面有不同的位置变动。工序基准的位置工序基准的位置变动将将对加工精度有直接影响加工精度有直接影

20、响 （一）（一）定位误差定位误差产生原因生原因1 1）基准不重合）基准不重合误差差jb 其大小等于其大小等于设计基准与定位基基准与定位基准准间联系尺寸在加工尺寸方向上的系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。量（公差）。一次安装加工两孔一次安装加工两孔A和和B，孔，孔B在在X方向定位基准方向定位基准C与设计基与设计基准准A不重合，基准不重合误差为联系尺寸不重合，基准不重合误差为联系尺寸22的公差的公差0.22 2）基准位移）基准位移误差差jw 是指工件的定位基准在加工尺寸方是指工件的定位基准在加工尺寸方 向上的向上的变动量。由工件定位面和量。由工件定位面和夹具定位元件的制造具定位元件的制造误差

21、差 以及两者之以及两者之间的的间隙所引起。隙所引起。（二）常（二）常见定位方式定位定位方式定位误差差计算算(1)(1)以平面定位以平面定位时的定位的定位误差差计算算平面度误差很小，定位副制造不准确误差可忽略，所平面度误差很小，定位副制造不准确误差可忽略，所以定位误差主要由基准不重合引起。以定位误差主要由基准不重合引起。2.2.工件以外工件以外圆柱面定位柱面定位工件在工件在V形块上定位形块上定位 定位误差分析：定位误差分析：a)定位误差定位误差d 随毛坯误差随毛坯误差Td 的增大而增大；的增大而增大；b)定位误差定位误差d 随随V形块夹角形块夹角 增大而减小，但稳定性变差；增大而减小，但稳定性变

22、差；c)定位误差定位误差d 与工序尺寸标注方式有关，与工序尺寸标注方式有关，d2 d1 d3 工序尺寸以工序尺寸以H3标注，其定位误差为：标注，其定位误差为：d3=B1B2=O2B2+O1O2-O1B1 =sin21Td2d-Td2 d2+sin21Td2 1 工序尺寸以工序尺寸以H2标注，其定位误差为：标注，其定位误差为：d2=A1A2=A1O1+O1O2-A2O2 =d2+Td2sin21d-Td2sin21Td2+1 工序尺寸以工序尺寸以H1标注，其定位误差为：标注，其定位误差为：d1=O1O2=O1C-O2C =d2sin21d-Td2sin21sin21Td23.工件以圆柱孔定位 工

23、件以单一圆柱孔定位时常用的定位元件是圆柱定位心轴（或定位销），此时定位误差的计算有两种情形：工件孔与定位心轴（或定位销）采用过盈配合和间隙配合。（1）工件孔与定位心轴（或定位销）过盈配合的定位误差计算图5-25 工件以圆柱孔在过盈配合心轴上定位时定位误差分析（1）工件孔与定位心轴（或定位销）过盈配合的定位误差计算（2）工件孔与定位心轴（或定位销）采用间隙配合的定位误差）工件孔与定位心轴（或定位销）采用间隙配合的定位误差计算计算1）工件孔与定位心轴（或定位销）水平放置图5-26 工件孔与定位心轴间隙配合水平放置定位误差计算 2）工件孔与定位心轴（或定位销）垂直放置图5-27 工件孔与定位心轴间隙

24、配合垂直放置定位误差计算 4 4、工件以一面两孔定位、工件以一面两孔定位图5-28 孔中心距的转角误差第四节第四节 机床夹具夹紧机构的设计机床夹具夹紧机构的设计一、夹紧机构设计应满足的要求一、夹紧机构设计应满足的要求二、夹紧力的确定二、夹紧力的确定三、常用夹紧机构三、常用夹紧机构四、其他的夹紧机构四、其他的夹紧机构五、夹紧机构的动力装置五、夹紧机构的动力装置一一.夹紧装置的组成和设计要求夹紧装置的组成和设计要求组成（1）力源装置力源装置（2）中间传力机构中间传力机构（3）夹紧元件夹紧元件作用1 1）改）改变作用力的方向；作用力的方向；2 2）改）改变作用力的大小；作用力的大小；3 3）使）使夹

25、紧实现自自锁。1 1）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置；不破坏工件定位后的正确位置；稳稳2 2）夹紧力大小要适当；力大小要适当；牢牢3 3）夹紧动作要迅速、可靠；作要迅速、可靠；快快4 4）结构构紧凑，易于制造与凑，易于制造与维修。修。基基本本要要求求二二.夹紧力的确定夹紧力的确定必必须合理确定合理确定夹紧力的三要素：力的三要素：大小、方向和作用点大小、方向和作用点 1 1、夹紧力方向的确定力方向的确定 1 1）主要）主要夹紧力方向力方向应垂直于主要定位面垂直于主要定位面 2 2）夹紧力的作用方向力的作用方向应使所需使所需夹紧力最小力最小 3 3）夹紧力的作用方向力的作用方向应使工件使工件变形

26、尽可能小形尽可能小2 2、夹紧力作用点的确定力作用点的确定 1 1）夹紧力力应作用在作用在刚度度较好部位好部位 2 2）夹紧力作用点力作用点应正正对支承元件或位于支承元件支承元件或位于支承元件 形成的形成的支承面内支承面内3 3）夹紧力作用点力作用点应尽可能靠近加工表面尽可能靠近加工表面 3 3、夹紧力大小的估算力大小的估算 夹紧力的大小根据切削力、工件重力的力的大小根据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关系具体大小、方向和相互位置关系具体计算，并算，并乘以安全系数乘以安全系数K，一般精，一般精加工加工K=1.52 2，粗加工粗加工K=2 2.53。三三.常用夹常用夹紧机构紧机构（1）斜楔

27、夹紧机构）斜楔夹紧机构（2）偏心夹紧机构）偏心夹紧机构常常见的偏心的偏心轮压板板夹紧机构机构 1 1）圆偏心夹紧原理及其几何特性）圆偏心夹紧原理及其几何特性 偏心偏心夹紧实质是一种斜楔是一种斜楔夹紧，但各点升角不等，但各点升角不等，M、N处 升角升角为为0 0，P处升角最大。升角最大。2 2）圆偏心夹紧的自锁条件）圆偏心夹紧的自锁条件 P P点点夹紧时能自能自锁，则可保可保证其余各点均可自其余各点均可自锁 自自锁条件条件 p 1 12 2 tanp=2e/Dtanp=2e/Dp 为安全起安全起见取取1 1=0=0 2e/D 2e/D 2 22 2,取取2 2=0.1=0.1 0.15,0.15

28、,D/e14 D/e142020自自锁,D/e D/e叫偏心叫偏心轮的偏心特性，表示偏心的偏心特性，表示偏心轮的工作的工作 可靠性可靠性 3 3）圆偏心夹紧的夹紧力）圆偏心夹紧的夹紧力 3 3）圆偏心夹紧的夹紧力）圆偏心夹紧的夹紧力 M=P l=Q1 或或Q1 P l/因因为p很小，很小，Q1Q1cosp=FQ 根据斜楔夹紧原理，得根据斜楔夹紧原理，得P P点产生的夹紧力为点产生的夹紧力为QFJ P l/(tan(tan1 1+tan+tan（p p2 2）一般取一般取 l=(22.5)D，D/2 扩力比力比约为12121313 4 4）圆偏心的夹紧行程）圆偏心的夹紧行程 确定确定夹紧行程行程

29、hPE需考需考虑如下因素：如下因素：夹紧工件尺寸公差、装卸工件尺寸公差、装卸间隙、隙、夹紧变形及形及磨磨损贮备量等量等 hPET+间间+贮贮偏心距偏心距e为为 e=hPE/(cosP-cosE)若取若取P P点左右各点左右各4545圆弧作弧作为工作段，工作段，则 e=hPE/(cos 4545-cos 1355)=hPE/1.1414 圆偏心偏心轮夹紧力小，行程小，自力小，行程小，自锁性不太好，用于性不太好，用于 切削力小，无振切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的，工件尺寸公差不大的场合。合。（3）螺旋夹紧机构）螺旋夹紧机构螺旋夹紧特点：螺旋夹紧特点：1 1）结构构简单，自，自锁性好，性好，夹

30、紧可靠；可靠；2 2）扩力比力比约为80,80,远比斜楔比斜楔夹紧力大；力大；3 3）夹紧行程不受限制；行程不受限制；4 4）夹紧动作慢，作慢，辅助助时间长，效率低，效率低四、其他夹四、其他夹紧机构紧机构1）螺旋压板夹紧机构）螺旋压板夹紧机构2）螺旋定心夹紧机构）螺旋定心夹紧机构3）联动夹紧机构）联动夹紧机构4）多件夹紧机构）多件夹紧机构五、五、夹夹紧动力装置紧动力装置气动、液压、电磁、真空等气动、液压、电磁、真空等气气液压组合夹紧液压组合夹紧第五节第五节 机床夹具的其他装置机床夹具的其他装置一、孔加工刀具的导向装置一、孔加工刀具的导向装置二、对刀装置二、对刀装置三、分度装置三、分度装置四、对

31、定装置四、对定装置1.1.连接元件接元件2.2.对刀装置刀装置3.3.引引导元件元件第六节第六节 可调整夹具的设计可调整夹具的设计 一、可调整夹具的特点一、可调整夹具的特点二、可调整夹具的调整方式二、可调整夹具的调整方式三、可调整夹具的设计三、可调整夹具的设计四、成组夹具设计四、成组夹具设计一一、可可调整夹具的特点调整夹具的特点可调整夹具可调整夹具为几个零件的相同工序设计的，这些零件具有尺寸、结构和工艺相似的特点。成组夹具（专用可调整夹具）成组夹具（专用可调整夹具）专门为成组工艺中的一组零件设计的。（较专用一些)结构：结构：基础部分基础部分（夹具体，夹紧结构、操作机构等）可调整部分可调整部分（

32、定位元件、导向元件和夹紧元件等）可调整夹具可调整夹具/62/62二、可二、可调整夹具的调整方式调整夹具的调整方式调节式：调节式：图图62 62 高度、径向；更换式：更换式：如上图中的钻套；更换组件；可更换定位板：联接孔位要一致综合式：综合式：上述两种方式兼而有之，取二者之长；组合式：组合式：适用工件品种少切批量较大的场 合（同一夹具可加工不同零件）。加工花键孔：用于3种零件三、可三、可调整夹具的设计调整夹具的设计特殊性特殊性（1）按相似性原则相似性原则归组（结构、工艺、尺寸、精度、定位基准面、夹紧方式、加工方式）；（2）总图设计总图设计：以组内最大和最小零件为依据；（3）精度计算精度计算：应满

33、足组内精度最高零件的要求；（4）操作空间、材料性能操作空间、材料性能 ；（5）调整方便；调整方便；（6）编制调整卡。编制调整卡。四、成组四、成组夹具设计夹具设计成组夹具成组夹具是在成组技术指导下，为实现成组工艺而设计的夹具。属于可调整夹具。其结构特点和调整方式与可调整夹具相同，设计基本一样。适适用的工件用的工件必须是同一个成组零件族的、并在同一生产单元内进行同一工序的加工。又称专用可调整夹具。成组车床夹具成组车床夹具/65/65第七节第七节 组合夹具设计组合夹具设计 组合夹具组合夹具是根据被加工工件工艺要求，利用一套标 准化的夹具元件进行组合而成的夹具。适用于单件、小批量生产，以及新产品试制。

34、特点特点是灵活多变，万能性强，大大减少夹具的设计和制造工作量，但一次投入大，夹具往往体积较大，笨重。第七节第七节 组合夹具设计组合夹具设计 组合夹具：组合夹具：槽系组合夹具槽系组合夹具（图图6666）（各元件靠键槽、T形槽，由定位键定位，T形槽钉固定）孔系组合夹具孔系组合夹具（各元件依靠孔、销配合来定位，由螺钉来固定）第七节第七节 组合夹具设计组合夹具设计 组合夹具组装过程组合夹具组装过程（1）熟悉技术资料（工序图、工序内容、要求）（2）设计组装方案（3）选件试装（检查构思合理性、修正）（4）连接、调整、固定（5）检查组装结果（6）试加工工件第八章第八章 机床夹具设计步骤机床夹具设计步骤 一、

35、机床专用夹具的设计步骤一、机床专用夹具的设计步骤二、夹具精度的验算二、夹具精度的验算三、夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件三、夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件四、高精度机床夹具设计四、高精度机床夹具设计一、机床一、机床专用夹具的设计步骤专用夹具的设计步骤（一）准备工作（一）准备工作 （1）明确工件的年生产纲领；（2）熟悉工件零件图和工序图；（3）了解本工序的加工内容。（二）总体方案的确定（二）总体方案的确定 （1）定位方案；（2）夹紧方案（力的作用点、方向、大小；机构）；（3）夹具总体形式。（三）绘制夹具装配图（三）绘制夹具装配图 主视图按操作实际位置布置 三视图要清楚表达夹具工作原理与结构

36、 （四）绘制夹具零件（非标准件）（四）绘制夹具零件（非标准件）夹具设计过程示例夹具设计过程示例/69/69二、夹具二、夹具精度的验算精度的验算影响位置精度的主要因素影响位置精度的主要因素：（1）工件在夹具中的安装误差:定位误差和夹紧误差（2）夹具在机床上对定误差（3）加工过程中出现的误差夹具精度验算夹具精度验算是指前两项，其和不大于工件允差的2/3为算合格。二、夹具二、夹具精度的验算精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（一）验算中心距（一）验算中心距 影响此项精度的因素：影响此项精度的因素：（1）定位误差主要是定位孔 与定位销 的间隙产生，

37、最大间隙为0.05mm；（2）钻模板衬套中心与定们销中心距误差，装配图标注尺寸为 ,误差为0.02mm;（3）钻套与衬套的配合间隙,由 可知 最大间隙为0.029mm;（4）钻套内与外圆的同轴度误差，对于标准钻套 ，精度较高，此项可以忽略。二、夹具二、夹具精度的验算精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（一）验算中心距（一）验算中心距 影响此项精度的因素：影响此项精度的因素：（5）钻头与钻套间的间隙会引偏刀具，产生中心 距误差E，由下式求出 式中，e为刀具引偏量（mm），H为排屑空间，钻 套下端面与工件间的空间高度（mm），B为钻孔 （mm）

38、，为刀具与钻套间的最大间隙。上述各量可参见上述各量可参见图图7070.二、夹具二、夹具精度的验算精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（一）验算中心距（一）验算中心距 影响此项精度的因素：影响此项精度的因素：（5）图图7070.该例中，设刀具与钻套的配合为 可知 =0.025mm;将H=30mm,h=12mm,B=18mm代 入，可求出e=0.038mm;二、夹具二、夹具精度的验算精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（一）验算中心距（一）验算中心距 影响此项精度的因素：影响此项精度的因素：

39、（5）图图7070.由于上述各项都是按最大的误差计算，实际上各 项误差也不可能同时出现最大值，各误差方向也 很可能不一致，因此综合误差按概率法求和 该项误差略大于中心距允差0.1mm的2/3,勉强可 用。就减小定位和导向的配合间隙。二、夹具二、夹具精度的验算精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（二）验算两孔平行度精度（二）验算两孔平行度精度 工件要求 孔全长上允差0.05mm。导致产生两孔平行度误差的因素有：导致产生两孔平行度误差的因素有：（1）设计基准与定位基准生命，没有基准转换误 差，但 配合间隙及孔与端面的垂直度 误差会产生基准位置误

40、差，定位销轴中心与大头 孔中心的偏斜角 （rad）为 式中，为 处最大间隙（mm）;为定位销轴定位面长度（mm）.二、夹具二、夹具精度的验算精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（二）验算两孔平行度精度（二）验算两孔平行度精度 工件要求 孔全长上允差0.05mm。导致产生两孔平行度误差的因素有：导致产生两孔平行度误差的因素有：（2）定位销轴中心线对夹具底平面的垂直度 ，图中没有注明。（3）钻套孔中心与定位销轴的平行度 ，图中 标注为0.02mm,（4）刀具引偏量e产生的偏斜角 ，图图7070。因此，总的平行度误差 合格。三、夹具三、夹具装配图

41、上应标注的尺寸和技术条件装配图上应标注的尺寸和技术条件目的目的是为了检验本工序零件加工表面的形状，位置和尺寸精度在夹具中是否可以达到，为了设计夹具零件图，也为了夹具装配和装配精度的检测。（一）尺寸标注（一）尺寸标注（1）轮廓尺寸；（2）与机床的联系尺寸（安装）；（3）与刀具的联系尺寸；（4）配合尺寸、种类、精度；（5）各关键元件装配后的位置尺寸及公差。上述联系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相应公差1/3-1/10，最常用的是1/3。三、夹具三、夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件装配图上应标注的尺寸和技术条件（二）技术要求标注（二）技术要求标注（1）定位元件的定位表面间相互位置精度；（2）定

42、位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基 面间位置精度；（3）定位表面与导向元件工作面间的位置精度；（4）各导向元件工作面间的位置精度；（5）定位表面、导向工作面与检测基准的位置精度。四、高四、高精度机床夹具的设计精度机床夹具的设计高精度机床夹具高精度机床夹具设计也是按本节前述设计步骤进行，但更重视其高精度这一特点，为此应注意以下几个方面为此应注意以下几个方面：（1）定位方案要符合六点定位原理和保证本工序的技 术要求，减少定位误差；（2）提高夹具设计的技术要求；（3）提高对定精度；（4）提高定位的可靠性，减少夹紧力产生的工件和夹 具的变形；（5）高精度机床夹具应具有高刚度和高精度；（6）高精度机

43、床夹具要求装配后整体精度高，设计中 有意识地对某些重要表面采用“合件加工”、“就地加工”方法。第九节第九节 典型机床夹具的设计要求典型机床夹具的设计要求 一、钻床夹具一、钻床夹具二、镗床夹具二、镗床夹具三、铣床夹具三、铣床夹具四、车床夹具四、车床夹具一、钻床一、钻床夹具夹具（一）钻模的结构型式（一）钻模的结构型式 固定式钻模 回转式钻模 翻转式钻模 盖板式钻模 滑柱式钻模（二）钻模板的型式（二）钻模板的型式 固定式 铰链式 分离式（盖板式）悬挂式 可调式（三）定位和定向（三）定位和定向 一般不设定位定向装置，只设固定位置（1）钻床夹具）钻床夹具 二、镗床二、镗床夹具夹具（一）镗床导向支架的布置

44、形式（一）镗床导向支架的布置形式 （1 1）单面前导向：）单面前导向：D60mm L/D1 通孔 （2 2）单面后导向：）单面后导向：D60mm 盲孔 LD 两种情况 （3 3）单面双导向）单面双导向 （4 4）双面单导向）双面单导向 L1.5D或同轴多个短孔二、镗床二、镗床夹具夹具（二）设计注意事项（二）设计注意事项 （1）若先调刀后入镗模注意引刀问题（镗套）若多刀加工同轴多孔注意引刀问题（毛孔）（2）镗模导向支架上不允许安装夹紧元件及其机构,防止导向支架受力变形，影响加工孔的精度和孔系 位置精度。三、铣床三、铣床夹具夹具（一（一)铣床夹具的类型铣床夹具的类型 根据进给方式，铣床夹具分为直线

45、进给式、圆周 进给式和仿行进给式三类。直线进给式：直线进给式：又有单工件、多工件之分，或单工 位、多工位之分。多用于中、小批量生产。圆周进给式：圆周进给式：工作台同时安装多套相同的夹具，或多套粗、精两种夹具。生产率较高，一般用于 大批量生产。仿行进给式：仿行进给式：按进给方式又可分为直线进给仿行 和圆周进给仿行铣床夹具。图图7676三、铣床三、铣床夹具夹具（二）（二）注意事项注意事项 （1）断续切削，夹紧力大受力元件强度、刚 比较大；（2）设置对刀装置、定向键；（3）固定U形口T形口。（3）铣床夹具铣床夹具四、车床四、车床夹具夹具外圆定位外圆定位的卡盘、卡头；内孔定位内孔定位的各类心轴；中心孔定位中心孔定位的各类顶尖、拨盘。这些夹具比较简单，有些已经标准化、通用化。对非回转体工件对非回转体工件：（1）定心方式要与选用机床主轴端部结构相等；（2）夹紧力必需考虑充分，夹紧力有可靠自锁；（3）外形尽量呈圆柱形，重心靠近主轴；（4）注意动平衡（可设置配重）调整；（5）注意安全措施，不得有尖角和突出夹具体转盘外 径的部分。（4）车床夹具车床夹具（4）成组夹具）成组夹具（5）组合夹具）组合夹具（6）随行夹具）随行夹具