機(jī)械制造工藝學(xué)_第三章

1、3.0 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)機(jī)床夾具是機(jī)械加工中重要的工藝裝備，對保證零件加工精度至關(guān)重要。本章首先介紹機(jī)床夾具的功能、組成與分類；然后重點(diǎn)討論工件在夾具上的定位與夾緊，包括定位方法與定位元件，夾緊原則與夾緊機(jī)構(gòu)等；再后介紹各類機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)；最后通過實(shí)例對機(jī)床夾具設(shè)計(jì)步驟與方法進(jìn)行說明。學(xué)習(xí)本章內(nèi)容，應(yīng)深入理解和重點(diǎn)掌握夾具設(shè)計(jì)中的主要問題定位與夾緊，并通過一定的實(shí)踐（包括課程設(shè)計(jì)）初步掌握機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的步驟和方法。3.1 概述一 機(jī)床夾具及其組成夾具的組成定位元件及裝置夾緊元件及裝置對刀及導(dǎo)向元件連接元件夾具體其他元件及裝置(防護(hù)、防錯)3.1 概述一 機(jī)床夾具及其組成3.1 概述二 機(jī)床夾

2、具的功能保證加工質(zhì)量：首要任務(wù)是保證加工精度，這種精度保證主要依靠夾具和機(jī)床來保證，而不在依賴于工人的技術(shù)水平。提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本：減少劃線、找正等輔助時(shí)間，易實(shí)現(xiàn)多件、多工位加工。利用氣動、液動等夾緊裝置，可進(jìn)一步減少輔助時(shí)間。擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍：如在車床或鉆床上使用模，可替代鏜床鏜孔；使用靠模夾具，可在車床或銑床上進(jìn)行仿形加工。減輕操作工人勞動強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。3.1 概述三 機(jī)床夾具的分類按夾具使用范圍劃分通用夾具：三爪、四爪卡盤，平口鉗，分度頭，回轉(zhuǎn)工作臺等，一般由專業(yè)廠生產(chǎn)，常作為機(jī)床附件提供給用戶。a）三爪卡盤b）四爪卡盤c）萬向平口鉗d）回轉(zhuǎn)工作臺e）分度頭3.1 概述三

3、 機(jī)床夾具的分類按夾具使用范圍劃分成批生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)專用夾具：為某一工件的特定工序?qū)ｉT設(shè)計(jì)的夾具，多用于批量生產(chǎn)中。套筒零件鉆鉸徑向孔專用夾具及其分解3.1 概述三 機(jī)床夾具的分類按夾具使用范圍劃分通用可調(diào)整夾具及成組夾具：夾具部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。鉆（鉸）徑向孔成組夾具及其分解3.1 概述三 機(jī)床夾具的分類按夾具使用范圍劃分通用可調(diào)整夾具及成組夾具：夾具部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。3.1 概述三 機(jī)床夾具的分類按夾具使用范圍劃分組合夾具：由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件組合而成。根據(jù)工件的工藝要求，將不同的組合夾具元件像搭積木一樣

4、，組裝成各種專用夾具。使用后，元件可拆開、洗凈后存放，待需要時(shí)重新組裝。組合夾具特別適用于新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)。組合鉆模（分度式）組合鏜模3.1 概述三 機(jī)床夾具的分類按夾具使用范圍劃分隨行夾具：在自動線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。除完成定位夾緊外，還載著工件由輸送裝置送往各機(jī)床，在各機(jī)床上被定位和夾緊。按使用機(jī)床劃分：可分為鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具、磨床夾具等。按夾緊力源劃分：可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、真空夾具、電動夾具等。氣動虎鉗液壓夾具3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件工件以平面定位固定支承支承釘和支承板支承板 A型（圖a） 支承釘 B 型（圖b） C

5、 型（圖c）A型（圖d）B 型（圖e）固定支承3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件工件以平面定位可調(diào)支承：支承點(diǎn)的位置可以調(diào)整的支承。有一個(gè)可調(diào)范圍，調(diào)整后螺母鎖緊。一般應(yīng)用于工件表面不規(guī)整或工件批與批之間毛坯尺寸變化較大時(shí)。一般對一批毛坯只調(diào)整一次。3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件工件以平面定位自位支承：支承點(diǎn)可以自動調(diào)整其位置以適應(yīng)工件定位表面的變化。具有浮動或聯(lián)動結(jié)構(gòu)，一般只限制一個(gè)自由度。用于毛坯面，不連續(xù)或臺階面，有角度誤差的平面定位。3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件工件以平面定位輔助支承：在工件完成定位后才參與支承，它不起定位

6、作用，而只起支承作用，常用于在加工過程中加強(qiáng)被加工部位的剛度。3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件工件以平面定位輔助支承和可調(diào)支持的異同點(diǎn)？相近點(diǎn)：結(jié)構(gòu)相似不同點(diǎn)功能：可調(diào)支承：起定位作用輔助支承：無定位作用操作：可調(diào)支承：調(diào)整支承-定位-夾緊輔助支承：定位-夾緊-調(diào)整支承3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件工件以圓柱孔定位心軸心軸剛性心軸彈性心軸自動定心心軸液塑心軸過盈配合：裝卸困難，精度較高間隙配合：裝卸容易：精度較低小錐度心軸：定心精度高，軸向定位精度較低a）過盈配合心軸b）間隙配合心軸c）小錐度心軸剛性心軸3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位

7、元件工件以圓柱孔定位心軸彈性心軸自動定心心軸1螺母 2彈簧 3活塊3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件工件以圓柱孔定位定位銷圓柱定位銷：直徑d根據(jù)加工要求和便于裝夾考慮定位銷 圓錐定位銷：限制三個(gè)自由度菱形定位銷：只在一個(gè)方向上限制工件自由度圓柱定位銷3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件工件以圓柱孔定位定位銷3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件工件以外圓表面定位工件以外圓表面定位有兩種形式：定心定位和支承定位。工件以外圓表面定心定位的情況與圓柱孔定位相似，只是用套筒或卡盤代替了心軸或圓柱銷，用錐套代替了錐銷。工件以外圓表面支承定位常用的定位元件是

8、V形塊。套筒（定心定位）套筒定位3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件工件以外圓表面定位V 形塊（支承定位）對中心好可用于非完整外柱表面 角度： 6090120精度： 低高穩(wěn)定性：好差3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件工件以外圓表面定位V 形塊（支承定位）安裝尺寸式中D為工件（或心軸）直徑的平均尺寸當(dāng)90時(shí)，有T=H+0.707D-0.5N2 sin( /2)tan( /2)N 1 DT H 3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件工件以其他表面定位工件除了以平面、圓柱孔和外圓表面定位外，有時(shí)也以其他形式表面（如錐面、曲面、漸開線齒面等）定位。1推桿

9、 2彈性薄膜盤 3保持架 4卡爪5螺釘 6節(jié)圓柱 7工件（齒輪）3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件定位表面的組合在多個(gè)表面同時(shí)參與定位的情況下，各定位表面所起的作用有主次之分。通常稱定位點(diǎn)數(shù)最多的表面為主要定位面或支承面，稱定位點(diǎn)數(shù)次多的表面為第二定位基準(zhǔn)面或?qū)蛎?，稱定位點(diǎn)數(shù)為 1 的表面為第三定位基準(zhǔn)面或止動面。在分析多個(gè)表面定位情況下各表面限制的自由度時(shí)，分清主次定位面很重要。3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件一面兩孔定位一面兩銷定位設(shè)計(jì)計(jì)算D2 2minTLK TLX1minb 式中 D1，D2 與圓柱銷和菱形銷配合孔最小直徑；1min ，2min

10、孔1、2與銷1、2的最小間隙；TLK ，TLX兩孔中心距和兩銷中心距的公差。3.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件一面兩孔定位一面兩銷定位設(shè)計(jì)計(jì)算確定兩銷中心距尺寸及公差：取工件兩孔中心距公稱尺寸為兩銷中心距公稱尺寸，其公差取工件孔中心距公差的1/51/3。確定圓柱銷直徑及其公差：取相應(yīng)孔的最小直徑作為圓柱銷直徑的公稱尺寸，其公差一般取g6或f7。確定菱形銷寬度、直徑及其公差：按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取菱形銷的寬度b；然后計(jì)算菱形銷與其配合孔的最小間隙2min；再計(jì)算菱形銷直徑的公稱尺寸：d2D22min ；最后按h6或h7確定菱形銷的直徑公差。菱形銷結(jié)構(gòu)尺寸dBbb136d0.51268d

11、123820d2342025d3352532d4353240d5464050d6583.2 工件在夾具上的定位一 常用定位方法與定位元件例：工件兩孔孔徑分別為D1=42.6 +0.1 0 和D2=15.3+0.1 0，孔心距為LK=570.06。解：1）取工件兩孔中心距公稱尺寸為兩銷中心距公稱尺寸，其公差取工件孔中心距公差的1/51/3。故取兩銷中心距為570.02mm ；2）取相應(yīng)孔的最小直徑作為圓柱銷直徑的公稱尺寸，其公差一般取g6或f7。故取圓柱銷直徑d1=42.6g6，即3）菱形銷所在小孔直徑D2=15.3按表選取菱形銷寬度 b3mm4）按公式按式（3-2）計(jì)算菱形銷與其配合孔的最小間

12、隙2min=( 0.12+0.04-0.009)*3/15.3 =0.035）按h6確定菱形銷的直徑公差，得mm009. 0025. 06 .423.2 工件在夾具上的定位二 定位誤差計(jì)算定位誤差的概念：定位誤差是由于工件在夾具上（或機(jī)床上）定位不準(zhǔn)確而引起的加工誤差。例如在軸上銑鍵槽，要求保證槽底至軸心的距離為H。若采用V形塊定位，鍵槽銑刀按規(guī)定尺寸H調(diào)整好位置（右圖）。實(shí)際加工時(shí)，由于工件直徑存在公差，會使軸心位置發(fā)生變化。不考慮加工過程誤差，僅由于軸心位置變化而使工序尺寸H也發(fā)生變化。此變化量（即加工誤差）是由于工件的定位而引起的，故稱為定位誤差。3.2 工件在夾具上的定位二 定位誤差計(jì)

13、算定位誤差的來源由于工件定位表面或夾具定位元件制作不準(zhǔn)確引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)位置誤差。JW由于工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。JB右圖所示工件以底面定位銑臺階面，要求保證尺寸a，即工序基準(zhǔn)為工件頂面。如刀具已調(diào)整好位置，則由于尺寸b的誤差會使工件頂面位置發(fā)生變化，從而使工序尺寸a產(chǎn)生誤差。3.2 工件在夾具上的定位二 定位誤差計(jì)算定位誤差計(jì)算在采用調(diào)整法加工時(shí)，工件的定位誤差實(shí)質(zhì)上就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量。因此計(jì)算定位誤差，首先要找出工序尺寸的工序基準(zhǔn)，然后求其在工序尺寸方向上的最大變動量即可。用幾何方法計(jì)算定位誤差用幾何方法計(jì)算定位誤差

14、通常要畫出工件的定位簡圖，并在圖中夸張地畫出工件變動的極限位置；然后運(yùn)用三角幾何知識，求出工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量，即為定位誤差。用微分方法計(jì)算定位誤差3.2 工件在夾具上的定位二 定位誤差計(jì)算例：圖示為孔與銷間隙配合的情況，若工件的工序基準(zhǔn)為孔心，試確定其定位誤差。解：當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的直徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量，即無論工序尺寸方向如何，只要工序尺寸方向垂直于孔心軸線，其定位誤差均為DW= Dmax dmin式中 DW定位誤差；Dmax工件定位孔最大直徑；dmin夾具定位銷最小直徑。孔與銷間隙配合時(shí)的定位誤差3.2 工件在夾具上的

15、定位二 定位誤差計(jì)算某些情況，工件孔與夾具定位銷保持固定邊接觸，此時(shí)孔心在接觸點(diǎn)與銷子中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差的一半。若工件的定位基準(zhǔn)仍為孔心，且工序尺寸方向與接觸點(diǎn)和銷子中心連線方向相同，則其定位誤差為此時(shí)，孔在銷上的定位已由定心定位轉(zhuǎn)化為支承定位的形式，定位基準(zhǔn)也由孔心變成了與定位銷固定邊接觸的一條母線。這種情況下，定位誤差是由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合所造成的，屬于基準(zhǔn)不重合誤差，與定位銷直徑無關(guān)。= (Dmax +Dmin) = TDDW21213.2 工件在夾具上的定位二 定位誤差計(jì)算例：求圖式工件在其夾具上加工時(shí)的定位誤差。解：考查工件上與使用夾具有關(guān)的工序尺寸及工序要

16、求（即工序位置尺寸和位置度要求），有：1、槽深3.2+0.4 0mm；2、槽中心線與大小頭孔中心連線的夾角為4530；3、槽中心平面過大頭孔軸線。（隱藏信息）3.2 工件在夾具上的定位二 定位誤差計(jì)算1）對于第1項(xiàng)要求，即槽深3.2+0.4 0mm由于工序基準(zhǔn)為槽頂端面，而定位基準(zhǔn)為相對的另一端面，存在基準(zhǔn)不重合誤差，其值為兩端面距離尺寸公差，即JB=0.1mm。定位端面已加工，近似認(rèn)為其基準(zhǔn)位置誤差為0，故可得DW= JB=0.1mm3.2 工件在夾具上的定位二 定位誤差計(jì)算2）對于第2項(xiàng)要求，即槽中心線與大小頭孔中心連線的夾角為4530定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，故不存在基準(zhǔn)不重合誤差。只需計(jì)

17、算基準(zhǔn)位置誤差。代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得 DW=8DW arctan 1maxd1min D2max d2min D 2L 3.2 工件在夾具上的定位二 定位誤差計(jì)算3）對于第3項(xiàng)要求，即槽中心平面過大頭孔軸線。定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，故不存在基準(zhǔn)不重合誤差。只需計(jì)算基準(zhǔn)位置誤差。該誤差等于孔銷配合的最大間隙。即DW =JW = D1max +d1min =42.7-42.675 =0.125 mm3.2 工件在夾具上的定位二 定位誤差計(jì)算例：工件在V形塊上定位銑鍵槽，計(jì)算定位誤差。解：要求保證的工序尺寸和工序要求：、槽底至工件外圓中心的距離H（或槽底至外圓下母線的距離H1，或槽底至外圓上母線的距離H

18、2 ）；2、鍵槽對工件外圓中心的對稱度。1）對于第1項(xiàng)要求，考慮第1種情況（工序基準(zhǔn)為圓心O），寫出O點(diǎn)至加工尺寸方向上某一固定點(diǎn)（如V形塊兩斜面交點(diǎn) A）的距離對其求微分，得到：外圓表面在V型塊上的定位誤差)()2/(sin4)2/(cos()()2/sin(21)(2adadaddaOAd3.2 工件在夾具上的定位二 定位誤差計(jì)算以微小增量代替微分，并將尺寸誤差視為微小增量，且考慮到尺寸誤差可正可負(fù)，各項(xiàng)誤差均取最大值，得到工序尺寸H 的定位誤差：式中 Td 工件外圓直徑公差；T V形塊兩斜面夾角角度公差。若忽略V形塊兩斜面夾角的角度公差，可以得到用V形塊對外圓表面定位，當(dāng)工序基準(zhǔn)為外圓中

19、心時(shí)，在垂直方向（圖中尺寸H方向）上的定位誤差為：3.2 工件在夾具上的定位二 定位誤差計(jì)算若工件工序基準(zhǔn)為外圓下母線或上母線時(shí)（圖b、c），用同樣方法可求出其定位誤差分別為：對于第2項(xiàng)要求，若忽略工件的圓度誤差和V形塊角度偏差，可以認(rèn)為工序基準(zhǔn)（工件外圓中心）在水平方向上的位置變動量為零，即使用V形塊對外圓表面定位時(shí)，在垂直于V形塊對稱面方向上定位誤差為零。）（12sin121aTdDW）（12sin122aTdDW3.3 工件的夾緊一 對夾緊裝置的要求在夾緊過程中應(yīng)能保持工件定位時(shí)所獲得的正確位置。夾緊力大小適當(dāng)。夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)能保證在加工過程中工件不產(chǎn)生松動或振動，同時(shí)又要避免工件產(chǎn)生不適當(dāng)

20、的變形和表面損傷夾緊機(jī)構(gòu)一般應(yīng)有自鎖作用。夾緊裝置應(yīng)操作方便、省力、安全。夾緊裝置的復(fù)雜程度和自動化程度應(yīng)與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)方式相適應(yīng)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)力求簡單、緊湊，并盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化元件。3.3 工件的夾緊二 夾緊力方向選擇夾緊力作用方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位，而不能破壞定位。為此一般要求主要夾緊力垂直指向主要定位面。夾緊力作用方向應(yīng)盡量與切削力、工件重力方向一致，以減小所需夾緊力。（1）夾緊力方向選擇（2）夾緊力方向選擇3.3 工件的夾緊二 夾緊力方向選擇夾緊力作用方向應(yīng)盡量與工件剛度大的方向相一致，以減小工件夾緊變形。（3）夾緊力方向選擇3.3 工件的夾緊三 夾緊力作用點(diǎn)選擇夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)正對支

21、承元件或位于支承元件所形成的支承面內(nèi)，以保證工件已獲得的定位不變。夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)處于工件剛性較好的部位，以減小工件夾緊變形。3.3 工件的夾緊三 夾緊力作用點(diǎn)選擇夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，以減小切削力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩。必要時(shí)應(yīng)在工件剛度差的部位增加輔助支承并施加夾緊力，以減小切削過程中的振動和變形。3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定估算夾緊力一般方法：將工件視為剛體，分析切削力的作用點(diǎn)、方向、大小在最不利于夾緊時(shí)，作用在工件上的各種力的作用情況，再根據(jù)力系平衡條件，確定保持工件平衡所需最小夾緊力，最后將最小夾緊力乘以一適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)。有時(shí)也采用經(jīng)驗(yàn)類比法，用估計(jì)夾緊力大小。對于關(guān)鍵工

22、序的重要夾具，可采用實(shí)驗(yàn)法來確定。估算夾緊力偏差過大的危害：過?。汗ぜ恢冒l(fā)生變動，破壞原有定位或發(fā)生振動，不能實(shí)現(xiàn)工件的加工要求。過大：使工件和夾具發(fā)生過大的變形，不利于加工，造成人力物力的浪費(fèi)。安全系數(shù)：K=1.53或K=K1*K2*K3*K4，夾緊力與當(dāng)夾緊力與切削力方向相反時(shí)，可取2.53K1：一般安全系數(shù)、材料性質(zhì)1.52K2：加工性質(zhì)系數(shù)，粗1.2，精1K3：刀具鈍化系數(shù)，1.11.3K4：斷續(xù)切削系數(shù)，連續(xù)1，斷續(xù)1.23.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：估算圖示車削夾緊力。解：只考慮主切削力Fc所產(chǎn)生的力矩與卡爪夾緊力Fj所產(chǎn)生的力矩相平衡，有：由上式可求出最小夾緊力，再乘以

23、安全系數(shù)k，即得到所需的夾緊力2320mindFdFjc03 ddFkFcj3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：估算圖示銑削夾緊力。解：開始銑削時(shí)的受力情況最為不利。此時(shí)在力矩FaL的作用下有使工件繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動的趨勢，與之相平衡的是作用在A、B點(diǎn)上的夾緊力反力所構(gòu)成的摩擦力矩。根據(jù)力矩平衡條件有：由上式可求出最小夾緊力，再乘以安全系數(shù)k，得到所需的夾緊力：3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定摩擦系數(shù)主要取決于工件與夾具支承件或夾緊件之間的接觸形式，具體數(shù)值可參考表3-2。從上述例子可以看出，夾緊力的估算比較粗略的原因在于：切削力大小的估算本身就是很粗略摩擦系數(shù)的取值也是近似值接觸表面特征光滑表面

24、直溝槽，方向與切削方向一致直溝槽，方向與切削方向垂直交錯網(wǎng)狀溝槽摩擦系數(shù)0.150.250.250.350.40.50.60.83.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力解：取斜楔為分離體，分析其所受作用力，并根據(jù)力平衡條件，可得到直接采用斜楔夾緊時(shí)的夾緊力為式中 Fj 可獲得的夾緊力(N)；Fx 作用在斜楔上的原始力(N)；1 斜楔直面摩擦角()；2 斜楔斜面摩擦角()； 斜楔的楔角()。優(yōu)點(diǎn)：有擴(kuò)力作用，可使力方向改變90。缺點(diǎn)：較小，夾緊行程較長。 1夾具體 2斜楔 3工件3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定斜楔夾緊

25、機(jī)構(gòu)的自鎖性：即在夾緊作用力去掉后，在純摩擦力作用下，仍能保持夾緊的現(xiàn)象。自鎖條件：F1 Frx即：Fw tan1 Fw tan(-2)故1 -1 ,即 1 +2為自鎖條件。max =12,一般取68氣壓或液壓不需自鎖，可稍大些。3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力解：螺旋可視為繞在圓柱體上的斜楔，因此可從斜楔公式直接導(dǎo)出螺旋夾緊力計(jì)算公式式中 Fx作用在扳手上的力(N)L作用力的力臂(mm)d0螺紋中徑(mm) 螺紋升角()1螺紋副的當(dāng)量摩擦角()；2螺桿（或螺母）端部與工件（或壓板）之間的當(dāng)量摩擦角()3.3

26、工件的夾緊三 夾緊力的確定當(dāng)量摩擦角計(jì)算公式當(dāng)量摩擦半徑計(jì)算公式3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定螺旋夾緊優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，增力比大，夾緊可靠，耐振。自鎖性能好（一般螺紋升角24，而楔塊的自鎖條件11.517 ），應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是動作較慢，為提高工作效率，可采用一些快撤裝置。兩種快撤機(jī)構(gòu)（螺旋夾緊）1螺桿 2螺釘3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定計(jì)算準(zhǔn)確性：由于1與2數(shù)值在很大范圍內(nèi)變化，要獲得準(zhǔn)確結(jié)果很困難。目前許多手冊給出的數(shù)據(jù)大多以摩擦系數(shù)0.1為依據(jù)，這與實(shí)際情況出入較大。當(dāng)需要準(zhǔn)確確定螺旋夾緊力時(shí)，需要采用實(shí)驗(yàn)方法。Fj ktTs力矩與夾緊力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)（8mm系列組合夾具）1

27、螺母 2螺栓 3支承 4基礎(chǔ)板 5應(yīng)變片3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：偏心夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力偏心夾緊機(jī)構(gòu)示例3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：偏心夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力偏心夾緊機(jī)構(gòu)示例3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：偏心夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力解：楔角計(jì)算：可將偏心輪視為一楔角變化的斜楔，圓偏心輪展開如圖示。圓偏心輪展開 偏心輪的楔角()；e 偏心輪的偏心量(mm)；R 偏心輪的半徑(mm)； 偏心輪作用點(diǎn)（X點(diǎn)）與起始點(diǎn)（O點(diǎn)）之間圓弧所對應(yīng)的圓心角()。3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：偏心夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力解：1）夾緊力式中Fj 夾緊力（N）；FS 作用在手柄上的原始力（N）；L 作

28、用力的力臂（mm）； 偏心轉(zhuǎn)動中心到作用點(diǎn)之間的距離（mm）； 偏心輪楔角，參考式（）；1 輪周作用點(diǎn)處摩擦角，即偏心輪與工件間的摩擦角（）；2 轉(zhuǎn)軸處摩擦角，即偏心輪與轉(zhuǎn)軸間的摩擦角（）。3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：偏心夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力解：2）自鎖條件根據(jù)公式可知當(dāng)=90時(shí)， max arctan(e/R)根據(jù)斜楔自鎖條件：12，忽略轉(zhuǎn)軸處的摩擦，并考慮最不利的情況，可得到一般推薦e/R=0.1優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，動作迅速缺點(diǎn)：缺點(diǎn)是自鎖性能較差，增力比較小，不耐振。因此，這種機(jī)構(gòu)一般常用于切削平穩(wěn)且切削力不大的場合。3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力

29、3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力解：1）夾緊力：式中 Fj，F(xiàn)x夾緊力，原始作用力；j夾緊時(shí)臂的傾斜角；臂兩端鉸鏈處當(dāng)量摩擦角；1滾子滾動當(dāng)量摩擦角。其中式中 l 兩鉸鏈孔中心距；1鉸鏈和滾子軸承摩擦角。3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：定心夾緊機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：同時(shí)實(shí)現(xiàn)對工件定心定位和夾緊，即在夾緊過程中，能使工件相對于某一軸線或某一對稱面保持對稱性。以等速移動原理工作的定心夾緊機(jī)構(gòu)斜楔式定心夾緊心軸1螺母 2彈簧 3活塊3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：定心夾緊機(jī)構(gòu)螺旋定心夾緊機(jī)構(gòu)1、2V 形塊 3左右旋螺桿 4、5、9、10緊定螺釘6、8螺釘 7叉形件3.3 工

30、件的夾緊三 夾緊力的確定例：定心夾緊機(jī)構(gòu)以均勻彈性變形原理工作的定心夾緊機(jī)構(gòu)彈簧夾頭1夾具體 2螺母 3彈簧套筒 4工件3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：定心夾緊機(jī)構(gòu)以均勻彈性變形原理工作的定心夾緊機(jī)構(gòu)液塑心軸1柱塞 2頂銷 3液體塑料 4薄壁套3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：從一處施力，可同時(shí)在幾處對一個(gè)或幾個(gè)工件進(jìn)行夾緊。聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)1壓板 2螺母 3工件3.3 工件的夾緊三 夾緊力的確定例：聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)多件聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)多件聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)正誤對比3.4 各類機(jī)床夾具一 車床與圓磨床夾具以工件外圓表面定位的車床夾具，如各類夾盤和夾頭；以工件內(nèi)圓表面定位的車床夾具，如

31、各種心軸；以工件頂尖孔定位的車床夾具，如頂尖、撥盤等；加工非回轉(zhuǎn)體的車床夾具，如各種彎板式、花盤式車床夾具。3.4 各類機(jī)床夾具一 車床與圓磨床夾具氣動可脹心軸（車削齒輪端面、外圓）及其分解1拉桿 2夾具體 3支承環(huán) 4彈簧脹套 5椎體6工件（齒輪坯） 7圓螺母 8螺釘3.4 各類機(jī)床夾具一 車床與圓磨床夾具彎板式車床夾具（車削螺母座孔及端面）1平衡塊 2測量圓柱 3工件 4螺母 5壓板 6雙頭螺栓 7螺柱8彈簧 9圓柱定位銷 10彎板 11菱形定位銷 12夾具體3.4 各類機(jī)床夾具一 車床與圓磨床夾具花盤式車床夾具（車削連桿小頭孔及端面）1彈簧脹套 2椎體 3螺釘 4工件 5螺釘 6圓柱銷7

32、導(dǎo)向支座 8螺桿 9V形塊 10夾具體3.4 各類機(jī)床夾具一 車床與圓磨床夾具車床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)總體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊，重心應(yīng)盡量靠近主軸端。平衡：對于彎板式和偏重的車床夾具，應(yīng)很好地進(jìn)行平衡。尺寸：所有元件或機(jī)構(gòu)不超出夾具體外廓。提供足夠夾緊力，且有可靠的自鎖性。聯(lián)接：聯(lián)接方式取決于機(jī)床主軸軸端的結(jié)構(gòu)及夾具體積和精度要求。夾具與機(jī)床連接精度高，剛性差制造容易，精度差定心精度高，剛性好3.4 各類機(jī)床夾具一 車床與圓磨床夾具車床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)車床夾具經(jīng)常使用過渡盤與機(jī)床主軸聯(lián)接。過渡盤與機(jī)床的聯(lián)接與上面介紹的夾具體與主軸的聯(lián)接方法相同，過渡盤與夾具的聯(lián)接大都采用止口（一個(gè)大平面加一短圓柱

33、面）聯(lián)接方式。與機(jī)床主軸連接（短錐面平面）與夾具連接（平面短圓柱面）過渡盤3.4 各類機(jī)床夾具一 車床與圓磨床夾具圓磨床夾具圓磨床夾具同車床夾具相似，車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)同樣適合于外圓磨床和內(nèi)圓磨床夾具。只是磨床夾具精度要求更高。1推桿 2彈性薄膜盤 3保持架 4卡爪5螺釘 6節(jié)圓柱 7工件（齒輪）3.4 各類機(jī)床夾具二鉆床夾具和鏜床夾具鉆床夾具典型結(jié)構(gòu)固定式鉆模：加工中相對于工件的位置不變。固定式鉆模3.4 各類機(jī)床夾具二鉆床夾具和鏜床夾具鉆床夾具典型結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)式鉆模：加工中相對于工件的位置發(fā)生一變角度轉(zhuǎn)動。3.4 各類機(jī)床夾具二鉆床夾具和鏜床夾具鉆床夾具典型結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)式鉆模：加工時(shí)，工件連同夾具

34、一起翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)式鉆模（鉆工件4個(gè)徑向均布孔）1支腳 2夾具體 3鉆套 4支承盤 5彈簧 6鍵7彈簧脹套 8椎體拉桿 9工件 10滾花螺母3.4 各類機(jī)床夾具二鉆床夾具和鏜床夾具鉆床夾具典型結(jié)構(gòu)蓋板式鉆模：沒有夾具體，結(jié)構(gòu)簡單，用于大型工件小孔加工。蓋板式鉆模（鉆車床溜板箱上小孔）1鉆模板 2圓柱銷 3菱形銷 4支承釘3.4 各類機(jī)床夾具二鉆床夾具和鏜床夾具鉆床夾具典型結(jié)構(gòu)蓋板式鉆模蓋板式鉆模實(shí)例（鉆減速箱箱體右端面10M6螺紋底孔）3.4 各類機(jī)床夾具二鉆床夾具和鏜床夾具鉆床夾具典型結(jié)構(gòu)滑柱式鉆模：具有升降模板，可調(diào)整?；姐@模實(shí)例（鉆鉸螺母座兩定位銷孔）3.4 各類機(jī)床夾具二鉆床夾具和鏜床

35、夾具鉆床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)鉆套鉆套結(jié)構(gòu)形式a）固定鉆套b）可換鉆套c）快換鉆套鉆套3.4 各類機(jī)床夾具二鉆床夾具和鏜床夾具鉆床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)鉆套導(dǎo)向孔孔徑及其偏差：根據(jù)引導(dǎo)刀具尺寸確定。通常取刀具的上極限尺寸為引導(dǎo)孔的公稱尺寸，孔徑公差依加工精度確定。鉆孔和擴(kuò)孔時(shí)通常取F7，粗鉸時(shí)取G7，精鉸時(shí)取G6。若鉆套引導(dǎo)的不是刀具的切削部分而是導(dǎo)向部分，常取配合H7/f7、H7/g6或H6/g5 。特殊鉆套3.4 各類機(jī)床夾具二鉆床夾具和鏜床夾具鉆床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)鉆套導(dǎo)向孔孔徑及其偏差：根據(jù)引導(dǎo)刀具尺寸確定。通常取刀具的上極限尺寸為引導(dǎo)孔的公稱尺寸，孔徑公差依加工精度確定。鉆孔和擴(kuò)孔時(shí)通常取F7，粗鉸時(shí)取G7，

36、精鉸時(shí)取G6。若鉆套引導(dǎo)的不是刀具的切削部分而是導(dǎo)向部分，常取配合H7/f7、H7/g6或H6/g5 。特殊鉆套3.4 各類機(jī)床夾具二鉆床夾具和鏜床夾具鉆床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)鉆套高度：影響鉆套的導(dǎo)向性能和刀具與鉆套間的摩擦情況，通常取H=(12.5)d。對于精度要求較高的孔、直徑較小的孔和刀具剛性較差時(shí)應(yīng)取較大值。容屑空間：鉆套與工件之間一般應(yīng)留有排屑間隙，此間隙不宜過大，以免影響導(dǎo)向作用。 一般可取h=(0.31.2)d。加工 鑄鐵、黃銅等脆性材料時(shí)可取 小值；加工鋼等韌性材料時(shí)應(yīng) 取較大值。當(dāng)孔的位置精度要 求很高時(shí)，也可取h0。鉆套高度與容屑空間3.4 各類機(jī)床夾具二鉆床夾具和鏜床夾具鉆床夾具

37、設(shè)計(jì)要點(diǎn) 鉆模板結(jié)構(gòu)形式固定式鉸鏈?zhǔn)椒蛛x式懸掛式分離式鉆模板1鉆模板 2鉆套 3夾緊元件 4工件3.4 各類機(jī)床夾具二鉆床夾具和鏜床夾具鉆床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 鉆模板懸掛式鉆模板1橫梁 2彈簧 3鉆模板 4工件 5滑柱 6夾具體3.4 各類機(jī)床夾具二鉆床夾具和鏜床夾具鉆床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)夾具體鉆模的夾具體一般不設(shè)定位或?qū)蜓b置，夾具通過夾具體底面安放在鉆床工作臺上，可直接用鉆套找正并用壓板夾緊（或在夾具體上設(shè)置耳座用螺栓夾緊）。對于翻轉(zhuǎn)式鉆模，通常要求在相當(dāng)于鉆頭送進(jìn)方向設(shè)置支腳。支腳可以直接在夾具體上作出，也可以作成裝配式。支腳一般應(yīng)有4個(gè)，以檢查夾具安放是否歪斜。支腳的寬度（或直徑）一般應(yīng)大于機(jī)床工

38、作臺T形槽的寬度。3.4 各類機(jī)床夾具二鉆床夾具和鏜床夾具鏜床夾具具有刀具導(dǎo)向的鏜床夾具，習(xí)慣上又稱為鏜模。鏜模與鉆模有很多相似之處。鏜模支架布置形式單面導(dǎo)向和雙面導(dǎo)向。雙面導(dǎo)向時(shí)，要求鏜桿與機(jī)床主軸浮動聯(lián)接。此時(shí)，鏜桿的回轉(zhuǎn)精度取決于兩鏜套的精度，而與機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度無關(guān)。為便于夾具在機(jī)床上安裝，鏜模底座上設(shè)有耳座和起吊螺栓（或起吊孔）。此外，在鏜模底座側(cè)面還加工出細(xì)長的找正基面，用以找正夾具定位元件或?qū)蛟奈恢靡约皧A具在機(jī)床上安裝的位置。鏜模實(shí)例1：加工變速箱箱體軸承孔夾具3.4 各類機(jī)床夾具三 銑床夾具銑床夾具類型（按進(jìn)給方式分）直線進(jìn)給圓周進(jìn)給仿形進(jìn)給銑工件斜面的單件銑夾具3.4

39、各類機(jī)床夾具三 銑床夾具銑床夾具類型銑工件四方頭銑夾具（工作位置）3.4 各類機(jī)床夾具三 銑床夾具銑床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)夾具總體結(jié)構(gòu)斷續(xù)切削，振動大，要求受力元件有足夠的強(qiáng)度和剛度。夾緊力應(yīng)足夠大，且自鎖性能好?？刹捎枚嗉A緊和多件加工。對刀裝置由對刀塊和塞尺構(gòu)成。對刀塊1銑刀 2塞尺 3對刀塊3.4 各類機(jī)床夾具三 銑床夾具夾具體要有足夠強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。通常在夾具體上適當(dāng)布置筋板，夾具體的安裝面要足夠大，且盡可能采用周邊接觸形式。定向鍵與夾具體配合多采用H7/h6，定向鍵下部或留余量配作，或安裝時(shí)使定向鍵一側(cè)與工作臺T形槽靠緊，以消除配合間隙影響。通常設(shè)置耳座，通過T形槽螺栓將夾具緊固在工作臺

40、上。銑床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)同樣適合于刨床夾具，其中主要方面也適用于平面磨床夾具。定向鍵3.4 各類機(jī)床夾具四 加工中心機(jī)床夾具加工中心機(jī)床夾具特點(diǎn)功能簡化只需“定位”與“夾緊”完全定位不僅僅“定向”開敞結(jié)構(gòu)適應(yīng)工序集中，避免與機(jī)床運(yùn)動部件碰撞快速重調(diào)減少轉(zhuǎn)換時(shí)間加工中心機(jī)床夾具類型專用夾具通用夾具組合夾具可調(diào)整夾具3.6 機(jī)床專用夾具的設(shè)計(jì)步驟和方法一 專用夾具設(shè)計(jì)的基本要求保證工件加工精度關(guān)鍵是正確地確定定位方案、夾緊方案、刀具導(dǎo)向方式及合理確定夾具的技術(shù)要求。必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行誤差分析與計(jì)算。夾具結(jié)構(gòu)方案（復(fù)雜程度）應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。操作方便、安全、省力如采用氣動、液壓等夾緊裝置，以減輕工人勞動強(qiáng)

41、度，并可較好地控制夾緊力。夾具操作位置應(yīng)符合工人操作習(xí)慣，必要時(shí)應(yīng)有安全防護(hù)裝置，以確保使用安全。便于排屑。有良好的結(jié)構(gòu)工藝性便于制造、檢驗(yàn)、裝配、調(diào)整、維修等。3.6 機(jī)床專用夾具的設(shè)計(jì)步驟和方法二 專用夾具設(shè)計(jì)的一般步驟研究原始資料，明確設(shè)計(jì)要求擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖確定工件的定位方法并選擇相應(yīng)的定位元件；確定刀具的引導(dǎo)方式，并設(shè)計(jì)引導(dǎo)裝置或?qū)Φ堆b置；確定工件的夾緊方法，并設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)；確定其他元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式；考慮各種元件或裝置的布局，確定夾具的總體結(jié)構(gòu)。為使設(shè)計(jì)的夾具先進(jìn)、合理，常需擬定幾種結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行比較，從中擇優(yōu)。繪制夾具總圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸及技術(shù)要求按照國家標(biāo)準(zhǔn)繪制，比例盡量取1:1，視圖應(yīng)盡可能少，主視圖應(yīng)取操作者實(shí)際工作位置。繪制零件圖鉆、絞連桿小頭孔夾具3.6 機(jī)床專用夾具的設(shè)計(jì)步驟和方法二 專用夾具設(shè)計(jì)的一般步驟研究原始資料，明確設(shè)計(jì)要求擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖確