機(jī)床夾具設(shè)計(jì)

一、機(jī)床夾具及其組成1、機(jī)床夾具

機(jī)床夾具是在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具有個(gè)正確的位置，并在加工過(guò)程中保持這個(gè)位置不變。2、機(jī)床夾具的組成

(1).定位元件：確定工件在夾具中位置的元件。

(2).導(dǎo)向元件：用以引導(dǎo)刀具或調(diào)整刀具相對(duì)于夾具的位置。如：鉆套、對(duì)刀塊。(3).夾緊元件：確定夾具與機(jī)床或夾具與刀具的元件。

(4).連接元件：用以確定夾具在機(jī)床上的位置并與機(jī)床相連接。

(5).夾具件：基礎(chǔ)件，用于安裝其它元件，形成整體

(4).其它輔件：夾緊用的扳手，操作手柄，分度機(jī)構(gòu)等。如下圖所示：二、機(jī)床夾具的分類(lèi)1、分類(lèi)方法：1)按夾具的應(yīng)用范圍：通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具、隨行夾具；2)按加工類(lèi)型：車(chē)床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、數(shù)控機(jī)床夾具等；3)按夾緊力來(lái)源：手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電磁夾具、真空夾具。機(jī)床夾具通常按夾具的應(yīng)用范圍進(jìn)行。(1)通用夾具：指已標(biāo)準(zhǔn)化，通用化好，可用于加工同一類(lèi)型，不同尺寸工件加工的夾具。

如：三爪長(zhǎng)盤(pán)、四爪長(zhǎng)盤(pán)、平口鉗、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、萬(wàn)能分度頭、磁鐵吸盤(pán)。

適用場(chǎng)合：廣泛用于單件，小批量生產(chǎn)中。(2)專用夾具：指的是專為某一工件的某道工序而設(shè)計(jì)制造夾具，這種夾具“剛性”大，即當(dāng)產(chǎn)品變換或工序內(nèi)容變更后，往住無(wú)法使用。因此適用于產(chǎn)品固定、工藝相對(duì)穩(wěn)定、批量大的加工過(guò)程。(3)可調(diào)夾具：是指經(jīng)調(diào)整或更換個(gè)別元件，即可加工多種工件的夾具。這種夾具主要用了加工形狀相似，尺寸相近的工件的加工。(4)組合夾具（拼裝夾具）：這種夾具是在夾具零部件完全標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，根據(jù)積木化原理，針對(duì)不同的工件對(duì)象和加工要求，拼裝組合則成夾具。構(gòu)成夾具的各零部件，在工件加工完后，可拆散成各種元件，組合成適用其它產(chǎn)品加工要求的夾具。（圖示見(jiàn)下頁(yè)）

當(dāng)今生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)：多品種、小批量。由此導(dǎo)致對(duì)生產(chǎn)裝備的要求是高效、快捷的柔性系統(tǒng)。(5)隨行夾具：切削加工中隨帶安裝好的工件在各工位間被自動(dòng)運(yùn)送轉(zhuǎn)移的機(jī)床夾具。隨行夾具主要是在自動(dòng)生產(chǎn)線﹑加工中心中、柔性生產(chǎn)線。

三、機(jī)床夾具的作用(1)保證加工精度，降低工人等級(jí)加工精度包括：①尺寸精度、②幾何形狀精度、③表面相互位置精度。使用夾具最有利于保證表面相互位置精度。

如：在搖臂鉆加工孔系①夾具：可達(dá)0.10～0.20mm

②劃線找正：0.4～1.0mm(2)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低加工成本

無(wú)找正，對(duì)刀等時(shí)間，工件裝卸迅速，從而大大減少了工件安裝的輔助時(shí)間，同時(shí)易于實(shí)現(xiàn)多件加工，多工位加工，特別適用于加工時(shí)間短，輔助時(shí)間長(zhǎng)的中、小工件的加工。(3)擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍

擴(kuò)大機(jī)床的功能，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。如在車(chē)床上利用鏜夾具，進(jìn)行鏜孔。利用銑夾具，進(jìn)行銑槽。(4)減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。基本概念定位基準(zhǔn)定位基面限位基準(zhǔn)限位基面定位方式

用六點(diǎn)定位原理進(jìn)行定位分析時(shí)，以定位點(diǎn)來(lái)消除自由度，在實(shí)際應(yīng)用中，不可能是點(diǎn)，而應(yīng)該是各種定位元件,工件的定位表面有各種形式：如平面，內(nèi)孔，外圓，成型面，組合表面等，對(duì)這些表面應(yīng)采用不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

定位設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做的工作及步驟：

A）根據(jù)加工零件的工序要求合理布置支承點(diǎn)

B）正確考慮定位方法

C）選用恰當(dāng)?shù)亩ㄎ辉?/p>

§2工件在夾具上的定位一、常用定位方式與定位元件工件常用定位表面以平面定位以內(nèi)孔定位以外圓表面定位以平面定位基本支承輔助支承固定支承可調(diào)支承自位支承支承釘、支承板基本支承：限制自由度，真正起定位作用輔助支承：不限制自由度，起預(yù)定位、增加工件和夾具剛性等作用（一）工件以平面定位

1．基本支承

(1)固定支承：安裝到夾具上后，不可拆卸或調(diào)節(jié)。分為支承板和支承釘。①支承釘：用于小平面未加工或已加工表面的定位。

a.分類(lèi)：

平頭：用于經(jīng)過(guò)精加工的表面，面接觸。

球頭：點(diǎn)接觸，可保證接觸位置相對(duì)穩(wěn)定，但易磨損，夾緊時(shí)使加工表面產(chǎn)生壓陷，產(chǎn)生較大安裝誤差，不易使幾個(gè)支承釘保持在同一平面內(nèi)，用于精加工中

網(wǎng)紋頂面：與定位面摩擦力較大，可住阻礙工件移動(dòng)，加強(qiáng)定位穩(wěn)定性，精中易積屑，多用在粗糙表面的側(cè)面定位。b.支承釘尾部與基體孔的配合：

過(guò)盈配合：H7/r6或H7/n6

加中間套(可換)：套與夾具體上孔為過(guò)盈配合，套與支承釘尾部可選過(guò)渡配合H7/js6c.支承釘布置原則：三點(diǎn)：組成的平面面積盡可能大

二點(diǎn)：距離盡可能長(zhǎng)

一點(diǎn)：應(yīng)與切削力方向?qū)?yīng)②支承板用于較大已加工平面的定位，所以常出現(xiàn)在精基準(zhǔn)定位中，一個(gè)支承板的作用，相當(dāng)于兩個(gè)支承釘，消除兩個(gè)自由度。

a.結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用場(chǎng)合：A型制造簡(jiǎn)單，常用于側(cè)面定位B型切有斜槽，易于清屑，常用于底面定位b.應(yīng)用場(chǎng)合：用于難以用支承釘布置成合適的、穩(wěn)定的定位中。①工件剛度不足，定位面又小,并且切削力不能恰好作用在支承上。圖(a)②薄板上鉆孔，支隨釘使工件變形。圖(b)③承受較大力的場(chǎng)合，保護(hù)精加工表面。

④方便安裝：如側(cè)面支承板取代兩支承釘，可避免長(zhǎng)死。c.材料：①D≤12的支承釘和小型支承板，用較好的T7A鋼，淬硬HRC60-64②對(duì)D＞12的支承釘和大型支承板，一般用20#鋼滲碳淬火，滲碳深度為0.8～1.2mm,硬度至HRC60～64d.注意①為保持幾塊支承板在同一平面上，在裝配后應(yīng)將頂部進(jìn)行統(tǒng)磨。②有精度要求或使支承板裝配牢固，需加定位銷(xiāo)。(2)可調(diào)支承

可調(diào)支承:適用于毛坯分批制造，其形狀和尺寸變化較大的粗基準(zhǔn)定位并適用于同一夾具加工形狀相同而尺寸不同的工件及專用可調(diào)夾具或組合夾具中。

方法：一批工件調(diào)整一次，調(diào)整后應(yīng)鎖緊。(3)自位支承（浮力支承）

特點(diǎn)：有定位元件有多個(gè)工作點(diǎn)與工件接觸，定位元件在定位過(guò)程中所處的位置，隨工件定位基準(zhǔn)面位置的變化而自動(dòng)與之適應(yīng)，其作用相當(dāng)于一個(gè)固定支承，因此，只限制一個(gè)自由度。由于增加了與工件定位基準(zhǔn)面接觸的點(diǎn)數(shù)，故可提高工件的安裝剛性，適用于以粗基準(zhǔn)定位，剛性不足或不連續(xù)表面的定位。

注意：設(shè)計(jì)自位支承時(shí)，應(yīng)考慮可動(dòng)部分有足夠的擺動(dòng)余動(dòng)。2、輔助支承a.特點(diǎn)：根據(jù)六點(diǎn)定位原理，工件定位原理，工件定位夾緊后，若工件剛性很差，在切削力和夾緊力的影響下，會(huì)發(fā)生變形和振動(dòng)。為此，需增加輔助支承，減小變形，以提高剛性和穩(wěn)定性。b.作用：由于輔助支承是在工件定位后才參與支承，因此不起任何消除自由度作用，只起減小工件變形和振動(dòng)的作用。各種輔助支承在每次卸下工件后，必須松開(kāi)，裝上工件后再進(jìn)行調(diào)整和鎖緊，另外，輔助支承不應(yīng)破壞原有定位。c.應(yīng)用場(chǎng)合：

①起預(yù)定位作用

②提高夾具工件的穩(wěn)定性

③提高工件的剛性d.結(jié)構(gòu)形式：①螺旋式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易頂起工件，用限力板手，逐個(gè)調(diào)整、效率低、常用于單件小批生產(chǎn)中②自位式：效率高，彈簧力不可太大，保證自鎖③推引式：適用于工件較重，切削負(fù)荷大的場(chǎng)合（二）工件以外圓定位工件以內(nèi)孔定位時(shí)，常用的有V形塊、定位套筒及剖分套筒、自動(dòng)定心機(jī)構(gòu)（三爪長(zhǎng)盤(pán)、彈簧夾頭、錐孔、自動(dòng)定心夾頭）1.V形塊V形塊的定位情況：a.V形塊結(jié)構(gòu)：(已標(biāo)準(zhǔn)化）①а常取90°或120°②工藝槽：降低應(yīng)力集中，便于v形工作面加工。③支承面和底面精度要求較高④安裝時(shí)，需采用定位銷(xiāo)孔(有定位銷(xiāo)孔和安裝孔)

b.特點(diǎn)：①對(duì)中性好（水平方向）

②所定位的水平軸中心位置（垂直方向），隨V形塊夾角及工件直徑的誤差而發(fā)生變化

③V形塊裝在夾具體C時(shí)，除用螺釘緊固外，還要加裝定位銷(xiāo)c.材料：20鋼,熱處理：滲碳深度0.8-1.2mm,淬硬HRC60-64，大型V形塊，可用鑄鐵在支承面C鑲以碎硬耐磨的鋼板d.主要結(jié)構(gòu)參數(shù)：V形塊已標(biāo)準(zhǔn)化，繪制V形塊工作圖時(shí)，可不繪制圖形，但應(yīng)注明尺寸C、H、h尺寸h：h≤0.5D用于大直徑定位

h≤1.2D用于小直徑定位

H：用于檢驗(yàn)Ｖ形塊精度2.定位套筒及剖分套筒定位套筒特點(diǎn)：①元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定心精度不變；②當(dāng)工件外圓與定位圓孔配合較松時(shí)，易使工件傾斜，可考慮利用套筒內(nèi)孔及端面一起定位；③當(dāng)端面大時(shí)，定位孔應(yīng)短些，以避免產(chǎn)生過(guò)定位。

定位套與夾具體配合：①?。篐7/r6或H7/s6較緊

②大：N7/R6或H7/js6較松，裝入后再用螺釘擰緊剖分套筒主要用于大型軸類(lèi)零件的精密軸經(jīng)定位，以便于安裝。

結(jié)構(gòu):下半孔起定位作用

上半孔起夾緊作用

剖分套筒3.外圓定心夾緊機(jī)構(gòu)（三）工件以內(nèi)孔定位

工件以內(nèi)孔定位時(shí)，常用的有：定位銷(xiāo)、定位心軸、自動(dòng)定心機(jī)構(gòu)（如三爪卡盤(pán)、彈簧心軸等〕。

1.定位銷(xiāo)：通常結(jié)合端面定位

結(jié)構(gòu)形式：a.d＜10d太小，不宜開(kāi)退刀槽，軸肩下埋；

b.d＞10帶有臺(tái)肩，端面定位可避免夾具體磨損；

c.d＞16凸肩與退刀槽合二為一；

d.可換式：用于大量生產(chǎn)中，易于更換，更換時(shí)為避免破壞夾具體加上襯套，定位銷(xiāo)與襯套配合H7/js6、H7/n7

另外還有一種定位銷(xiāo)：圓錐銷(xiāo)

特點(diǎn)：定心好，軸向定位精度不高，常用于浮動(dòng)定位中

2.剛性心軸

根據(jù)工件的形狀和用途的不同，定位心軸的結(jié)論形式很多，常用的有下列幾種形式：a.帶小錐度的心軸（1/5000～1/1000）：限5個(gè)自由度，定心精度高，可達(dá)0.005～0.01mm，但軸向位移大，傳遞扭矩小，使用于精加工中。b.圓柱形心軸：工件與心軸定位部分為過(guò)盈配合采用r6、s6配合，軸向位置較固定（通過(guò)限位套）前編加有導(dǎo)向部分，與工件為間隙配合的保證工件用手能自由套入c.心軸：工件與心軸為間隙配合，心軸采用h6、g6、f7制造，同心度不高，裝卸方便，端部夾緊。d.花鍵心軸3.內(nèi)圓定心夾緊機(jī)構(gòu)

用于內(nèi)孔的定心夾緊機(jī)構(gòu)，其作用原理與外圓定位時(shí)是一樣的。區(qū)別僅在于孔定位時(shí)，支承等速遠(yuǎn)離中心移動(dòng)，與工件孔表面接觸。

孔用漲緊套（四）工件以組合表面定位以上所述的定位方法，全指工件以單一表面定位。實(shí)際上，零件往往是以幾個(gè)表面同時(shí)定位的，例如:用兩個(gè)平行孔、兩個(gè)平行階梯表面、階梯軸的兩個(gè)外圓等等，這都稱為“工件以組合表面定位”。

工件以組合表面定位時(shí)，幾個(gè)定位表面間的相互位置，總是具有一定的誤差，若將所有的支承元件都做成固定的，工件將不能正確定位甚至無(wú)法定位。因而，在組合表面定位時(shí)，必須將其中的一個(gè)（或幾個(gè)）支承做成浮動(dòng)的，或雖是固定的，但能補(bǔ)償其定位面間的誤差。1.以軸心線平行的兩孔定位（一面兩孔）工件以兩孔定位的方式，在生產(chǎn)中普遍用于箱體類(lèi)大、中型零件的加工中，如機(jī)床主軸箱、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體。以一面兩孔定位用箱體的兩孔及平面定位的分析若以兩個(gè)圓柱銷(xiāo)作定位件時(shí)，常會(huì)產(chǎn)生過(guò)定位現(xiàn)象，造成后果：工件可能無(wú)法安裝。解決辦法：(1)右孔與右銷(xiāo)間給予較大的配合間隙，足以補(bǔ)償工件兩孔和兩銷(xiāo)中心距的誤差，但這樣定位誤差較大有時(shí)也會(huì)造成工件位置的偏斜。(2)將右邊定位銷(xiāo)在兩銷(xiāo)連心線的垂直方面削去兩邊，做成削邊銷(xiāo)，這樣在此連心線方向上獲得間隙補(bǔ)償；能使工件兩孔與兩銷(xiāo)順利安裝且使定位較準(zhǔn)確。比較：方法1簡(jiǎn)單，但增大轉(zhuǎn)角誤差。

方法2更為科學(xué)。削邊銷(xiāo)的寬度計(jì)算，應(yīng)考慮在圖紙規(guī)定公差范圍內(nèi)的任一工件，都能保證裝到夾具的兩定位銷(xiāo)上，這要分析可能出定位削邊銷(xiāo)的寬度計(jì)算干涉的極限情況。圖中為工件裝在夾具上的一種極限位置，這時(shí)為：（O1為孔1及銷(xiāo)1的中心；O2為銷(xiāo)2的中心，O2’為銷(xiāo)2的中心）干涉最容易發(fā)生在：工件兩孔的直徑最小：D1min,D2min夾具兩銷(xiāo)的直徑最大：d1max,d2max且銷(xiāo)距與孔距偏差向相反方向。如：工件兩孔的孔距最大：L+

Lg，而夾具兩銷(xiāo)的銷(xiāo)距最?。篖－

Lx工件兩孔順利裝到銷(xiāo)上的條件：工件兩孔與順利裝到夾具兩銷(xiāo)上的最小間隙為：

△1=D1min－d1max

△2=D2min－d2max

若假定工件安裝時(shí)，左邊的孔、銷(xiāo)兩中心O1重合；右邊孔中心的偏移量這時(shí)為：由于這一偏移，使銷(xiāo)2與孔2產(chǎn)生了新月形的干涉區(qū)（圖中的陰影部分）。如果將銷(xiāo)2的削邊后寬度b≤

，便不再發(fā)生干涉。而b的大小，即可按幾何關(guān)系進(jìn)行計(jì)算：（1）代入（1）式，得：考慮孔1與銷(xiāo)1之間的補(bǔ)償作用，得削邊銷(xiāo)寬度為：生產(chǎn)中，削邊銷(xiāo)寬度b常按工件孔的基本尺寸D2選定。削邊銷(xiāo)的尺寸再根據(jù)

，d2max＝D2min－△2min可算出削邊銷(xiāo)的尺寸及偏差。設(shè)計(jì)一個(gè)圓柱銷(xiāo)、一個(gè)削邊銷(xiāo)的各有關(guān)定位尺寸。（1）確定兩定位銷(xiāo)的中心距尺寸及偏差銷(xiāo)距的基本尺寸（Lx）與孔距的基本尺寸（Lg）相同，其偏差為：±△Lx＝±△Lg。注意：若工件孔間距上、下偏差在零件圖上非對(duì)稱分布時(shí)，應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為對(duì)稱形式。（2）確定圓柱銷(xiāo)直徑尺寸（d1）及偏差通常以該工件孔的最小尺寸（D1min）作為圓柱銷(xiāo)的基本尺寸（d1），其配合的偏差一般以g6（或f7）選取。（3）選定削邊銷(xiāo)基本尺寸（d2）及偏差一般以d2max作為削邊銷(xiāo)的基本尺寸，與該孔的配合可選取為h6。若工件在垂直平面定位后，再將工件左端外圓、用圓孔或V形定位時(shí)，則工件右端外所用的V形塊，一定要做成浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，這時(shí)只起限制一個(gè)自由度的作用，否則就會(huì)過(guò)定位。2.以軸心線平行的兩個(gè)圓表面定位

兩個(gè)零件（a）、(b)，均需以大孔及底面定位，加工兩個(gè)小孔?？梢杂袃煞N定位方案，視其加工尺寸要求而定。根據(jù)其準(zhǔn)重合原則，如圖（a）零件應(yīng)選用圖(c)方案：即平面用支承板定位，3.以一個(gè)孔和一個(gè)平行于孔中心線的平面定位孔用削邊銷(xiāo)定位，且削邊方向應(yīng)平行于定位平面，以補(bǔ)償孔中心線與底面間距離的尺寸誤差公差。再如圖（b）零件則宜采用圖（d）的方案，即孔用圓銷(xiāo)定位，而平面下方則加入梯形塊可使定位平面升降，以補(bǔ)償工件孔與平面間的尺寸誤差。定位誤差的分析與計(jì)算定位誤差的概念定位誤差的組成各種定位方式下定位誤差的分析與計(jì)算定位誤差一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，各個(gè)工件在夾具上所占據(jù)的位置不可能完全一致，以致使加工后各工件的加工尺寸存在誤差，這種因工件定位而產(chǎn)生的工序基準(zhǔn)在工序尺寸上的最大變動(dòng)量，稱為定位誤差，用D表示。

定位誤差的組成1．基準(zhǔn)不重合誤差2.基準(zhǔn)位移誤差

基準(zhǔn)不重合誤差當(dāng)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)便產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。因此選擇定位基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相重合。當(dāng)被加工工件的工藝過(guò)程確定以后，各工序的工序尺寸也就隨之而定，此時(shí)在工藝文件上，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)便轉(zhuǎn)化為工序基準(zhǔn)。設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)當(dāng)使定