第六章機(jī)床夾具設(shè)計(jì)

第一節(jié)機(jī)床夾具概述第二節(jié)工件的定位和夾具的定位設(shè)計(jì)第三節(jié)工件的夾緊及夾具的夾緊設(shè)計(jì)第四節(jié)機(jī)床夾具的其它裝置第五節(jié)機(jī)床專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)方法習(xí)題與思考題

第六章機(jī)床夾具設(shè)計(jì)組成定位元件及定位裝置夾緊元件及夾緊裝置導(dǎo)向元件對(duì)刀元件及定向元件夾具體其它元件及裝置類(lèi)型按通用特性劃分:通用夾具專(zhuān)用夾具可調(diào)夾具第一節(jié)：機(jī)床夾具概述成組夾具組合夾具隨行夾具按所使用的機(jī)床劃分其他一、工件的定位二、常用定位元件及其所能限制的自由度數(shù)三、定位基準(zhǔn)及定位元件的合理選擇四、定位設(shè)計(jì)五、定位誤差的分析和計(jì)算第二節(jié)：工件的定位和夾具的定位設(shè)計(jì)一、工件的定位工件的定位原理：六點(diǎn)定位原理完全定位：限制工件的六個(gè)自由度不完全定位：需要限制的自由度少于六個(gè)欠定位絕對(duì)不允許過(guò)定位（重復(fù)定位）加工中一般不允許；特殊場(chǎng)合下，對(duì)加工有利。⑴支承釘⑵支承板⑶定位銷(xiāo)⑷錐面定位銷(xiāo)⑸V形塊二、常用定位元件及其限制的自由度數(shù)（1）、支撐釘（圖示）一個(gè)支撐釘：點(diǎn)定位副兩個(gè)組合：直線定位副三個(gè)組合：平面定位副

多用于粗基準(zhǔn)定位支撐釘?shù)姆N類(lèi)和形狀（2）支撐板（圖示）一組支撐板：平面定位副，限制三個(gè)自由度一塊長(zhǎng)支撐板：直線定位副，限制兩個(gè)自由度支承板的種類(lèi)和形狀

（3）定位銷(xiāo)短銷(xiāo)(圖6-5)：L<(0.5～0.8)d限制x、y兩移動(dòng)自由度長(zhǎng)定位銷(xiāo)（圖6-6）：L>(0.8～1.2)d限制x、y移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度削邊圓柱銷(xiāo)（削邊銷(xiāo)圖6-7）補(bǔ)償工件的定位基準(zhǔn)與夾具定位元件之間的實(shí)際尺寸誤差，消除過(guò)定位削邊短銷(xiāo)限制一個(gè)自由度削邊長(zhǎng)銷(xiāo)限制兩個(gè)自由度（4）、錐面定位銷(xiāo)（圖6-8）限制x、y、z三個(gè)移動(dòng)自由度常采用削邊錐面定位銷(xiāo)用于粗基準(zhǔn)孔的定位設(shè)計(jì)中，一般取90°錐頂角（5）、V形塊：用于粗基準(zhǔn)或精基準(zhǔn)短V形塊（圖a）V形塊和工件定位面接觸長(zhǎng)度小于工件定位直徑限制y、z兩移動(dòng)自由度長(zhǎng)V形塊（圖b）

接觸長(zhǎng)度大于1.5～2倍工件定位直徑限制y、z移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度V形角有60°90°、120°三種，90°的應(yīng)用最廣三、定位基準(zhǔn)及定位元件的合理選擇（一）平面定位基準(zhǔn)（二）圓孔定位基準(zhǔn)（三）外圓柱面定位基準(zhǔn)（四）其它成形面定位基準(zhǔn)（一）、平面定位基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)定位：以未經(jīng)機(jī)械加工的平面定位一般選三個(gè)圓頭支撐釘，呈三角分布（圖6-11）將以支撐釘做成可調(diào)整的結(jié)構(gòu)（圖6-12）自動(dòng)調(diào)節(jié)支承：有時(shí)定位表面為斷續(xù)表面、階梯表面或有某些缺陷時(shí)，可將支承釘做成圖6-13所示的浮動(dòng)支承，自動(dòng)調(diào)節(jié)支承的采用，不增加點(diǎn)的定位副數(shù)采用輔助支撐增加剛性精基準(zhǔn)定位：以精基準(zhǔn)平面定位選用一組支撐板作定位元件保證足夠的支撐剛性而無(wú)過(guò)大的接觸面積，且不產(chǎn)生夾緊變形。（二）、圓孔定位基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)定位：多采用三點(diǎn)式定心可脹心軸（圖a）（一組可脹滑銷(xiāo)相當(dāng)于一個(gè)短定位銷(xiāo)）精基準(zhǔn)定位：均可采用定位銷(xiāo)作定位元件長(zhǎng)銷(xiāo)（心軸）：包括間隙定位心軸和無(wú)間隙定位心軸多用于較大的孔的定位短銷(xiāo)間隙定位銷(xiāo)分為固定式、伸縮式兩種伸縮式和固定式各有優(yōu)缺點(diǎn)（三）、外圓柱面定位基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)定位:常用三爪卡盤(pán)，雙V形塊定心定位元件精基準(zhǔn)定位:可以采用三爪卡盤(pán)、雙V形塊、間隙定位套、無(wú)間隙彈性薄壁套或內(nèi)錐面定位元件實(shí)現(xiàn)定心定位。（四）、其它成形面定位基準(zhǔn)常采用雙V形塊或V形塊和其它元件組合的定位元件定（圖6-15）用V形塊實(shí)現(xiàn)工件的對(duì)中定位。可移動(dòng)的V形塊只限制一個(gè)自由度。錐孔：如回轉(zhuǎn)體工件的中心孔四、定位設(shè)計(jì)

通常工件是由一組定位基準(zhǔn)在夾具中定位的，夾具設(shè)計(jì)的首要任務(wù)就是要選擇一組合適的定位元件常見(jiàn)工件的組合基準(zhǔn)：一組平面組合基準(zhǔn)平面和曲面的組合基準(zhǔn)平面和孔的組合基準(zhǔn)一組孔的組合基準(zhǔn)例：（一）、一組平面及平面、曲面組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)(1)兩個(gè)平面基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)（圖6-16）在長(zhǎng)方形工件上加工一個(gè)寬度為b的矩形通槽保持尺寸H-δH及B分析：底面M第一定位基準(zhǔn)，N面第二定位基準(zhǔn)夾具定位設(shè)計(jì)：一組支承板和M面接觸形成三個(gè)點(diǎn)定位副限制x、y轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和z移動(dòng)自由度一塊支承板和N面接觸，形成線接觸，限制y移動(dòng)自由度和z轉(zhuǎn)動(dòng)自由度圖6-16兩個(gè)平面基準(zhǔn)定位設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖(2)、平面和曲面組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)例（圖6-17）：在盤(pán)形工件鉆Φd孔時(shí)分析：工件底平面為第一定位基準(zhǔn)，圓柱面為第二定位基準(zhǔn)。

夾具定位設(shè)計(jì)

一組支承板與工件底平面接觸形成面定位副，限制x、y轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和z移動(dòng)自由度圓柱面定位限制x、y移動(dòng)自由度圖6-17定位設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖⑶、曲面和平面組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)例（圖a）分析：圓柱面為第一定位基準(zhǔn)，端面為第二定位基準(zhǔn)定位設(shè)計(jì)：一個(gè)長(zhǎng)V形塊，限制四個(gè)自由一個(gè)端面支承釘，限制一個(gè)自由度例（圖b）圓柱體上銑一個(gè)平面定位設(shè)計(jì)與圖a一樣，但端面的支承釘已無(wú)定位的意義，只是為了平衡切削力（二）、平面和孔組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)1、一面一孔組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)（1）大平面和短孔組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)例：平面—圓錐銷(xiāo)定位（圖6-20）大平面為第一定位基準(zhǔn)孔為第二定位基準(zhǔn)彈簧浮動(dòng)式圓錐銷(xiāo)圖6-20平面—圓錐銷(xiāo)定位⑵、平面和長(zhǎng)孔的組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)1)平面作第一定位基準(zhǔn)時(shí)

較大的支承板與平面基準(zhǔn)接觸，限制三個(gè)自由度短圓柱銷(xiāo)或浮動(dòng)圓錐銷(xiāo)限制兩個(gè)自由度。采用長(zhǎng)定位銷(xiāo)將會(huì)發(fā)生過(guò)定位現(xiàn)象（圖a）

2)圓柱銷(xiāo)作第一定位基準(zhǔn)時(shí)

平面支承采用球面浮動(dòng)結(jié)構(gòu)（圖b）平面支承面的接觸面盡可能減小(圖c)

2．一面兩孔組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)

分析：平面為第一定位基準(zhǔn)，一個(gè)工藝孔為第二定位基準(zhǔn)，另一個(gè)為第三定位基準(zhǔn)一組支承板與工件的平面基準(zhǔn)接觸，限制三個(gè)自由度兩個(gè)短圓柱銷(xiāo)與兩個(gè)工藝孔接觸定位限制了七個(gè)自由度，過(guò)定位

（圖a）解決：將一個(gè)定位銷(xiāo)沿x方向上對(duì)稱(chēng)削邊，使之成為菱形銷(xiāo)(圖b)自由度：支承平面限制x、y轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和z移動(dòng)自由度圓柱銷(xiāo)限制x、y移動(dòng)自由度菱形銷(xiāo)限制z轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。兩銷(xiāo)的設(shè)計(jì)：

右圖：已知條件為工件上兩圓柱孔的尺寸及中心距（D1、D2、Lg及其公差）（1）確定夾具上兩定位銷(xiāo)的中心距Lx（2）確定圓柱銷(xiāo)直徑d1及其公差（3）確定菱形銷(xiāo)的直徑d２、寬度b及公差（三）孔及孔系組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)1．一個(gè)孔為基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)1)用小錐度心軸的定位設(shè)計(jì)

例：圖示（圖6-26）靠工件與心軸接觸處Lk的彈性變形而獲得定位和夾緊的限制工件的四個(gè)自由度2)用過(guò)盈心軸的定位設(shè)計(jì)

圖6—27工件被限制了五個(gè)自由度。用壓力機(jī)將心軸壓入工件孔內(nèi)2．兩個(gè)同軸孔組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)

1)、兩個(gè)同軸的粗基準(zhǔn)孔組合定位

采用兩端三點(diǎn)式可脹心軸。

2)、兩個(gè)同軸的精基準(zhǔn)孔組合定位

采用圖6-28所示3)、兩個(gè)中心孔定位

采用兩個(gè)頂尖，工件加工與左端面有尺寸要求時(shí)

，采用浮動(dòng)結(jié)構(gòu)。圖6-29所示

3．孔系組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)

一般以兩個(gè)同軸孔以及與同軸孔較遠(yuǎn)的另一個(gè)孔作定位基準(zhǔn)

如圖6-30所示

A、B以兩組三點(diǎn)式可脹心軸形成一個(gè)長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)，限制四個(gè)自由度孔C中用一個(gè)兩點(diǎn)式可脹心軸限制一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。圖6-30孔系的組合基準(zhǔn)定位五、定位誤差的分析和計(jì)算（一）定位誤差的概念（二）定位誤差的求法（三）常見(jiàn)定位方式的定位誤差分析和計(jì)算（一）定位誤差的概念1．定位誤差的產(chǎn)生圖6-32所示，工件以下母線定位不存在定位而引起的誤差。圖6-33所示，工件以孔作為定位基準(zhǔn)造成基準(zhǔn)不重合誤差ΔB和基準(zhǔn)位移誤差ΔY（二）、定位誤差的求法(1)、基準(zhǔn)不重合誤差ΔB的求法

實(shí)質(zhì)是加工尺寸設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相對(duì)于定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上可能產(chǎn)生的最大位移量消除這個(gè)誤差，必須使定位基準(zhǔn)與加工尺寸設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合(2)、基準(zhǔn)位移誤差ΔY的求法由于定位基準(zhǔn)表面與定位元件工作表面有制造誤差和裝配間隙存在，以致使定位基準(zhǔn)在夾具中相對(duì)于定位元件工作表面的位置產(chǎn)生位移定位基準(zhǔn)在夾具中相對(duì)于定位元件工作表面的位置，在指定方向上所能產(chǎn)生的最大位移量(3)定位誤差ΔD的求法

分別求出ΔB和ΔY后，再求出它們對(duì)加工尺寸的綜合影響（采用逐件試切法進(jìn)行加工，則根本不存在定位誤差）（三）、常見(jiàn)定位方式的定位誤差分析和計(jì)算(1)工件以平面定位

主要是由基準(zhǔn)不重合引起

當(dāng)定位尺寸是由多環(huán)尺寸組成時(shí)，定位誤差實(shí)際上等于尺寸鏈中所有組成環(huán)節(jié)的公差之和

(2)工件以圓孔定位工件以圓孔在不同定位元件上定位時(shí)，所產(chǎn)生的定位誤差是不同的1)工件以圓孔在過(guò)盈配合圓柱心軸上定位

徑向基準(zhǔn)位移誤差（ΔYY＝0、ΔYZ=0）利用壓力機(jī)的壓下行程加以控制，軸線方向上的軸向定位誤差：ΔDX=0此種定位的定心精度是相當(dāng)高的2)工件以圓孔在錐度心軸上定位

徑向基準(zhǔn)位移誤差：ΔYY＝0、ΔYZ=0工件沿心軸軸向發(fā)生位移，造成軸向定位誤差對(duì)一批工件而言軸向定位誤差?YX。如圖6—35所示對(duì)于一批工件而言的轉(zhuǎn)角定位誤差為：?Θ=α

3)工件以圓孔在間隙配合圓柱心軸（或定位銷(xiāo)）上定位

①心軸水平放置時(shí)

存在徑向間隙，徑向基準(zhǔn)位移誤差僅在Z軸方向

圖6-36

?YZ式中ε——定位副間的最小配合間隙；TD——工件圓孔直徑公差Td——心軸外圓直徑公差②心軸垂直放置

徑向定位誤差在水平面內(nèi)任意方向上都有可能發(fā)生圖6-37最大值比心軸水平放置時(shí)大一倍，如公式

(3)工件以外圓定位（常用在V形塊中定位）只要V形塊工作表面對(duì)稱(chēng)就可以保證定位基準(zhǔn)在水平方向上的位移為零在垂直方向上定位基準(zhǔn)相對(duì)于在夾具中的理想位置產(chǎn)生位移?Y如圖：6—38公式?Y：隨著α增大，ΔY減小，當(dāng)α過(guò)大時(shí)，將會(huì)引起工件在水平方向上定位的不穩(wěn)定，α角一般常采用90°，有時(shí)也用120°。工件在V形塊中定位時(shí)，定位誤差的大小與加工尺寸的標(biāo)注方法有關(guān)：如圖6—39圖a：加工尺寸從外圓柱面的軸線注起，保證尺寸A0。ΔB＝0圖b：加工尺寸從外圓柱面的下母線注起，保證加工尺寸A1。有基準(zhǔn)不重合誤差存在，其值：ΔB=Td/2。?D=?Y-?B圖c：加工尺寸從外圓柱面的上母線注起，保證加工尺寸A2。?D=?Y+?B經(jīng)分析：以下母線為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)時(shí)，定位誤差最小。故軸套類(lèi)零件上鍵槽的尺寸，一般多以下母線為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

(4)工件以“一面兩孔”定位

例：采用一圓柱銷(xiāo)和一菱形銷(xiāo)為定位元件圖6-40

圓柱銷(xiāo)相當(dāng)于垂直放置的心軸，銷(xiāo)、孔的直徑誤差及其配合間隙造成了定位的基準(zhǔn)位移誤差?yx和?yy圓柱銷(xiāo)與菱形銷(xiāo)配合限制著工件繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，銷(xiāo)、孔的直徑誤差及其配合間隙造成了工件的轉(zhuǎn)角誤差sinα。一、夾緊的目的及夾緊要求二、夾緊點(diǎn)的選擇及夾緊力的確定三、常用夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第三節(jié)工件的夾緊及夾具的夾緊設(shè)計(jì)一、夾緊的目的及夾緊要求目的：使工件在加工過(guò)程中保持已獲得的定位不被破壞夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)滿足以下主要原則：1）夾緊時(shí)不能破壞工件在定位元件上所獲得的位置2）夾緊力應(yīng)保證工件位置在整個(gè)加工過(guò)程中不變或產(chǎn)生不允許的振動(dòng)3）使工件不產(chǎn)生過(guò)大的變形和表面損傷4）夾緊機(jī)構(gòu)必須可靠5）夾緊機(jī)構(gòu)操作必須安全、省力、方便、符合工人操作習(xí)慣。6）夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度、自動(dòng)化程度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應(yīng)。二、夾緊點(diǎn)的選擇及夾緊力的確定（一）夾緊點(diǎn)的選擇（二）夾緊力的確定（三）夾緊力裕度系數(shù)K的確定(四)摩擦系數(shù)μ的確定（一）夾緊點(diǎn)的選擇1．夾緊點(diǎn)選擇的一般原則1)盡可能使夾緊點(diǎn)和支承點(diǎn)對(duì)應(yīng)，使夾緊力作用在支承上，這樣會(huì)減少夾緊變形

2)夾緊點(diǎn)選擇應(yīng)盡量靠近加工表面，且選擇在不致引起過(guò)大夾緊變形的位置。2．減少夾緊變形的措施

例：圖6-41高支座在鏜床上鏜孔措施：(1)增加輔助支承和輔助夾緊點(diǎn)。采用圖6-42

方法(2)分散著力點(diǎn)和增加壓緊件接觸面積。采用圖6-43方法（二）夾緊力的確定計(jì)算夾緊力時(shí)，按靜力平衡計(jì)算的夾緊力再乘以裕度系數(shù)

常見(jiàn)的幾種情況：⑴定位支承承受全部切削力

例：圖6-45所示，工件就勿需夾緊⑵定位支承受部分切削力例：圖6-46所示鏜孔對(duì)夾緊最不利的切削狀態(tài)。主切削力Fz方向向上使工件離開(kāi)支承，徑向切削力Fy與支承面平行，計(jì)算Fy和WK——夾緊力裕度系數(shù)；μ1、μ2——接觸面的摩擦系數(shù)

⑶由定位副的摩擦力平衡切削力1)各種可脹心軸定位的車(chē)、磨夾具夾緊力：2)過(guò)盈心軸和小錐度心軸過(guò)盈量則取決于切削力的大小

一般設(shè)計(jì)時(shí)并不需要計(jì)算，將心軸按公差帶分段做成一組心軸，每根過(guò)盈量的大小一般按r6選取3)間隙心軸例：圖6-47所示靠?jī)啥嗣娴哪Σ亮ζ胶馇邢髁?，需較大的夾緊力：⑷定位支承完全不受切削力多用于翻轉(zhuǎn)鉆模夾具或自動(dòng)線上統(tǒng)一基準(zhǔn)定位的鉆床夾具例：如圖6-48所示，夾緊力和切削力方向相反夾緊力裕度系數(shù)K要取大些夾緊力：（三）夾緊力裕度系數(shù)K的確定確定夾緊力裕度系數(shù)時(shí)，要考慮以下幾種因素：1）K0基本安全系數(shù)：

由于加工過(guò)程中的隨機(jī)因素引起的切削力的波動(dòng)，考慮切削力波動(dòng)的影響系數(shù)2）K1動(dòng)力源波動(dòng)系數(shù)：

手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力，由于操作者的疲勞程度的影響會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)，手動(dòng)夾緊力波動(dòng)系數(shù)3）K2復(fù)合加工系數(shù)：由于多刀多向加工時(shí)，更不易準(zhǔn)確計(jì)算切削力的方向及大小，應(yīng)乘以考慮計(jì)算準(zhǔn)確性的影響系數(shù)K24）K3切削狀況及刀具鈍化系數(shù)：由于斷續(xù)切削加工及刀具的鈍化使切削力產(chǎn)生較大的波動(dòng)，慮切削狀況及刀具狀況的影響系數(shù)

5）K4加工性質(zhì)系數(shù)：由于粗精加工的差異很大，粗加工余量的變化也較大，考慮粗精加工差異的影響系數(shù)夾緊力裕度系數(shù)：(四)、摩擦系數(shù)μ的確定μ主要決定于工件和支承件或壓緊件之間接觸面的粗糙度一般μ可按下列數(shù)據(jù)選?。?）工件和支承表面均為光滑表面時(shí)，μ＝0.16~0.25。2）支承表面有與切削力方向一致的溝槽（如圖a）時(shí)，μ＝0.3。3）支承表面有與切削力方向垂直的溝槽（如圖b）時(shí)，μ＝0.4。4）支承表面有交叉網(wǎng)紋溝槽（如圖c）時(shí)，μ＝0.7~0.8。（一）對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求（二）夾緊機(jī)構(gòu)中常用施力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算（三）其它夾緊機(jī)構(gòu)三、常用夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)三、常用夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（一）對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求⑴可浮動(dòng)根據(jù)需要，一般要求夾緊機(jī)構(gòu)中的壓板和支承件要有浮動(dòng)自位的能力⑵可聯(lián)動(dòng)為了實(shí)現(xiàn)幾個(gè)方向的夾緊力同時(shí)或順序作用，并使操作簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)中可應(yīng)用聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。⑶可增力常用的增力機(jī)構(gòu)：杠桿、斜面、螺旋、鉸鏈及其組合

⑷可自鎖當(dāng)去掉動(dòng)力源的作用后，仍能保持對(duì)工件的夾緊狀態(tài)稱(chēng)為夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖常用的自鎖機(jī)構(gòu)有螺旋、斜面及偏心機(jī)構(gòu)等。（二）夾緊機(jī)構(gòu)中常用施力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算⑴、螺栓螺母施力機(jī)構(gòu)

此施力機(jī)構(gòu)在夾具中的應(yīng)用最廣，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、施力范圍大、自鎖性能好。參考課本表6-3，表6-2。給出了螺栓與螺母施力機(jī)構(gòu)所能施于夾緊機(jī)構(gòu)的力的大小。⑵、斜面施力機(jī)構(gòu)

最適用于夾緊力大而行程小，以氣動(dòng)或液壓為動(dòng)力源的夾具分為自鎖斜面和不自鎖斜面1)、斜面施加機(jī)構(gòu)夾緊力的計(jì)算

例：圖6-52所示

圖a：Q為動(dòng)力源作用于斜塊的大端，F(xiàn)1和F2為接觸面間的摩擦力，R為支承反力，φ1和φ2為摩擦角圖b：力三角形ΔABC

計(jì)算出W當(dāng)φ1、φ2、α均很小，且φ1=φ2=φ時(shí)，W：

2)、斜面施力機(jī)構(gòu)的自鎖條件

當(dāng)Q=0，圖6-52c所示

合力W‘與R’應(yīng)大小相等方向相反，并位于一條直線上自鎖條件：（設(shè)φ1=φ2=φ）一般鋼鐵的摩擦系數(shù)：摩擦角：常取：α=6～8°（3）、偏心施力機(jī)構(gòu)主要特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作迅速，夾緊行程受偏心距的限制，夾緊力較小。一般適用于工件被夾壓表面的尺寸公差較小和切削過(guò)程中振動(dòng)不大的場(chǎng)合，多用于小型工件的夾具中

(1)偏心施力原理和施力特性1)偏心施力原理：圖6-53a圓偏心輪直徑D，偏心距e，基圓的直徑（D-2e）圓偏心輪實(shí)際上相當(dāng)于套在“基圓”（圖中的虛線圓）上的弧形楔所構(gòu)成2)偏心施力特性與平面斜面相比，主要特性是其工作表面上各夾緊點(diǎn)的升角不是一個(gè)常數(shù)，它隨偏心轉(zhuǎn)角φ的改變而變化圖6-53b曲線斜面：以基圓圓周長(zhǎng)的一半為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的升程為縱坐標(biāo)，將弧形楔展開(kāi)，αx為任意施力點(diǎn)X處的升角：分析：0°≤φx≤180°當(dāng)φx＝0°，m點(diǎn)的升角最小αm＝0°隨著轉(zhuǎn)角φx的增大，升角αx也增大當(dāng)φx＝90°，升角αT為最大值當(dāng)φx繼續(xù)增大時(shí)，αx隨著φx的增大而減小當(dāng)φx＝180°，n點(diǎn)處，升角αn＝0°

以上特性與工作段的選擇，自鎖性能，施力的計(jì)算以及主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定關(guān)系極大(2)偏心輪工作段的選擇

防止松夾和咬死，常取P點(diǎn)左右圓周上的1/6~1/4圓弧，相當(dāng)于偏心輪轉(zhuǎn)角為60°~90°的范圍所對(duì)應(yīng)的圓弧為工作段圖6-54a：OC處于水平位置，施力點(diǎn)位于圓弧mn的中點(diǎn)P當(dāng)(2e/D)很小，近視圖6-54b：以P點(diǎn)為依據(jù)選取P點(diǎn)左右對(duì)稱(chēng)的AB弧為工作段，該段近似為直線，工作段上任意點(diǎn)的升角變化不大，幾乎近于常數(shù)，可以獲得比較穩(wěn)定的自鎖性能。在實(shí)際工作中多按這種情況來(lái)設(shè)計(jì)偏心輪。(3)偏心輪施力的自鎖條件要保證偏心輪施力時(shí)的自鎖性能，偏心輪工作段的最大升角應(yīng)滿足條件：αmax≤φ1＋φ2φ1——偏心輪與夾緊件之間的摩擦角φ2——偏心輪轉(zhuǎn)軸處的摩擦角不考慮轉(zhuǎn)軸處的摩擦已知：tanφ1≤μ1

則：(2D/e)≤μ1

稱(chēng)(D/e)為偏心率或偏心特性,設(shè)計(jì)偏心輪時(shí)，應(yīng)按已知的摩擦系數(shù)和需要的工作行程定出偏心量e及偏心輪的直徑D

(4)偏心輪施力的計(jì)算對(duì)圖6-54b把偏心輪的工作情況看成是一個(gè)塞在轉(zhuǎn)軸和壓緊件之間的升角為αp的假想斜面。圖6-55

作用于手柄的原始力矩QL由轉(zhuǎn)軸將力傳至施力點(diǎn)P變成力矩偏心輪施于夾緊件的力為代入之值得：

或

如取轉(zhuǎn)軸中心至施力點(diǎn)P的回轉(zhuǎn)半徑：力臂：則得此條件下的施力：，

一般若手動(dòng)作用于力臂上的力為150N可得表6-5的數(shù)值。在其它任意點(diǎn)施力時(shí)，所需的力均較P點(diǎn)施力時(shí)大，勿需精確計(jì)算。(5)偏心輪施力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)程序1)確定偏心輪工作段的行程如圖6-56所示，設(shè)偏心輪工作段為AB，當(dāng)手柄順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工作段的行程為：式中

hB——在B點(diǎn)夾緊時(shí)工件的最小極限尺寸；hA——在A點(diǎn)夾緊時(shí)工件的最大極限尺寸。理論上工作段AB的最小夾緊行程等于壓緊件受壓表面的位置變化量δ。但實(shí)際上還要考慮以下因素：S1——夾緊機(jī)構(gòu)的彈性變形量，一般取0.05~0.15mm。S2——工作行程的儲(chǔ)備量，一般取0.1~0.3mm。實(shí)際上偏心輪的工作段行程：而：得：式中

e——偏心量；βA——OO1與O1A的夾角；βB——OO2與O1B的夾角；R——圓偏心輪的半徑。2)確定偏心輪的結(jié)構(gòu)尺寸為保證所設(shè)計(jì)的偏心輪能產(chǎn)生所需的行程，可按上面各式計(jì)算偏心量，即實(shí)際應(yīng)用中e值一般在1.7~7mm之間取值，偏心輪的直徑根據(jù)自鎖條件的偏心特性確定（三）其它夾緊機(jī)構(gòu)1．定心夾緊機(jī)構(gòu)定心夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般按照以下兩種原理來(lái)進(jìn)行：1)定位—夾緊元件按等速位移原理來(lái)均分工件定位面的尺寸誤差，實(shí)現(xiàn)定心或?qū)χ?。常?jiàn)的三爪卡盤(pán)屬于此類(lèi)。2)定位—夾緊元件的均勻彈性變形原理來(lái)實(shí)現(xiàn)定心夾緊。圖6-57a是以工件外圓柱面定位實(shí)現(xiàn)定心夾緊的夾具，稱(chēng)彈簧夾頭。圖6-57b是以工件孔定位實(shí)現(xiàn)定心夾緊的夾具，稱(chēng)彈簧心軸。這兩種夾具都有一個(gè)彈性元件，叫做彈簧套筒圖6-57a中的件1和圖6-57b中的件1，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6-58。它的結(jié)構(gòu)尺寸、材料及熱處理、加工精度等對(duì)使用性能影響很大，它是該類(lèi)夾具的關(guān)鍵零件。一般情況下，由夾頭部分A、彈性部分B及導(dǎo)向部分C組成。夾頭部分的錐角有正錐和倒錐兩種，如圖6-59所示。2．聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)

在夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常常遇到工件需要多點(diǎn)同時(shí)夾緊，或多個(gè)工件同時(shí)夾緊，有時(shí)需要使工件先可靠定位再夾緊，或者先鎖定輔助支承再夾緊等等，這時(shí)為了操作方便、迅速、提高生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，可采用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：

1)由于聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作和受力情況比較復(fù)雜，應(yīng)仔細(xì)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和受力分析，以確保設(shè)計(jì)意圖能夠?qū)崿F(xiàn)。2)在聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)中要充分注意在哪些地方設(shè)置浮動(dòng)環(huán)節(jié)如鉸鏈、球面墊等，要注意浮動(dòng)的方向和浮動(dòng)大小，要注意設(shè)置必要的調(diào)整環(huán)節(jié)，保證各夾緊均衡，運(yùn)動(dòng)不發(fā)生干涉。3)各壓板都能很好地松夾，以便裝卸工件。4)要注意整個(gè)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)受力環(huán)節(jié)的強(qiáng)度和剛度。5)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)不要設(shè)計(jì)得太復(fù)雜，注意提高可靠性、降低制造成本。第四節(jié)機(jī)床夾具的其它裝置機(jī)床夾具的其它裝置一、孔加工刀具的導(dǎo)向裝置二、對(duì)刀裝置三、分度裝置四、對(duì)定裝置五、動(dòng)力裝置

機(jī)床夾具在某些情況下還需要其它一些裝置才能符合該夾具的使用要求。這些裝置有導(dǎo)向裝置、分度裝置、對(duì)定裝置及動(dòng)力裝置等。一、孔加工刀具的導(dǎo)向裝置

（一）鉆孔的導(dǎo)向裝置鉆床夾具中鉆頭的導(dǎo)向采用鉆套，鉆套有固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套和特殊鉆套等四種，如圖6-60、圖6-61所示。

圖6-60特殊鉆套a)兩孔距離較小b)孔離鉆模板較遠(yuǎn)c)斜面上鉆孔

上述鉆套均已標(biāo)準(zhǔn)化了，設(shè)計(jì)時(shí)可以查夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)選用。但對(duì)于一些特殊場(chǎng)合，可以根據(jù)加工條件的特殊性設(shè)計(jì)專(zhuān)用鉆套，如圖6-61所示為幾種特殊鉆套。圖6-61a用于兩孔間距較小的場(chǎng)合；圖6-61b為使鉆套更貼近工件孔，改善導(dǎo)向效果；圖6-61c為加工斜面上的孔用鉆套。鉆套設(shè)計(jì)時(shí)，要注意鉆套的高度H和鉆套底端與工件間的距離h。鉆套高度是指鉆套與鉆頭接觸部分的長(zhǎng)度。太短不能起到導(dǎo)向作用，降低了位置精度，太長(zhǎng)則增加了摩擦和鉆套的磨損。一般H＝（1~2）d，孔徑d大時(shí)取小值，d小時(shí)取大值，對(duì)于d<5mm的孔，H≥2.5d。h的大小決定了排屑空間的大小，對(duì)于鑄鐵類(lèi)脆性材料工件，h＝（0.6~0.7）d；對(duì)于鋼類(lèi)韌性材料工件，h＝（0.7~1.5）d。h不要取得太大，否則會(huì)容易產(chǎn)生鉆頭偏斜。對(duì)于在斜面、弧面上鉆孔，h可取再小些。（二）鏜孔的導(dǎo)向箱體類(lèi)零件上的孔系加工，若采用精密座標(biāo)鏜床，加工中心或具有高精度的剛性主軸的組合機(jī)床加工時(shí)，一般不需要導(dǎo)向，孔系位置精度由機(jī)床本身精度和精密坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)保證。對(duì)于普通鏜床或如車(chē)床改造的鏜床，或一般組合機(jī)床，為了保證孔系的位置精度，需要采用鏜模來(lái)引導(dǎo)鏜刀，孔系的位置由鏜模上鏜套的位置來(lái)決定。鏜套有兩種：一種是固定鏜套，其結(jié)構(gòu)如圖6-62所示圖6-62固定式鏜套一種是回轉(zhuǎn)式鏜套如圖6-63所示。二、對(duì)刀裝置在銑床或刨床夾具中，刀具相對(duì)工件的位置需要調(diào)整，因此常設(shè)置對(duì)刀裝置。對(duì)刀時(shí)一般不允許銑刀與對(duì)刀裝置的工作表面接觸，而是通過(guò)塞尺來(lái)校準(zhǔn)它們之間的相對(duì)位置，這樣就避免了對(duì)刀時(shí)損壞刀具和加工時(shí)刀具經(jīng)過(guò)對(duì)刀塊而產(chǎn)生摩擦。具體在銑床上對(duì)刀時(shí)可以這樣做：移動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)，使刀具靠近對(duì)刀塊，在刀齒刀刃與對(duì)刀塊間塞進(jìn)一規(guī)定尺寸的塞尺，讓刀刃輕輕靠緊塞尺，抽動(dòng)塞尺感覺(jué)到有一定的摩擦力存在，這樣確定刀具的最終位置，抽走塞尺，就可以開(kāi)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行加工。圖6-64所示為幾種常見(jiàn)的銑床對(duì)刀情況對(duì)刀塊也有標(biāo)準(zhǔn)化的可以選用，特殊形式的對(duì)刀塊可以自行設(shè)計(jì)。對(duì)刀裝置通常制成單獨(dú)元件，用銷(xiāo)釘和螺釘緊固在夾具體上，其位置應(yīng)便于使用塞尺對(duì)刀和不妨礙工件的裝卸。對(duì)刀塊對(duì)刀表面的位置應(yīng)以定位元件的定位表面來(lái)標(biāo)注，以減小基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差，該位置尺寸加上塞尺厚度就應(yīng)該等于工件的加工表面與定位基準(zhǔn)面間的尺寸，該位置尺寸的公差應(yīng)為工件該尺寸公差的l/3~1/5。在批量加工中，為了簡(jiǎn)化夾具結(jié)構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)工件對(duì)刀或試切法對(duì)刀，第一件對(duì)刀后，后續(xù)工件就不再對(duì)刀，此時(shí)，可以不設(shè)置對(duì)刀裝置。三、分度裝置機(jī)械加工中，經(jīng)常遇到在工件的一次定位夾緊后完成數(shù)個(gè)工位的加工。當(dāng)使用通用機(jī)床加工時(shí)往往是在夾具上設(shè)置分度裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)這種加工要求。（一）分度裝置分類(lèi)及組成常見(jiàn)的分度裝置有兩類(lèi)：1．回轉(zhuǎn)分度裝置回轉(zhuǎn)分度裝置是指不必松開(kāi)工件而通過(guò)回轉(zhuǎn)一定角度，來(lái)完成多工位加工的分度裝置。它主要用于加工有一定回轉(zhuǎn)角度要求的孔系、槽或多面體等。2．直線移動(dòng)分度裝置

直線移動(dòng)分度裝置是指不必松開(kāi)工件而能沿直線移動(dòng)一定距離，從而完成多工位加工的分度裝置。它主要用于加工有一定距離要求的平行孔系和槽等。回轉(zhuǎn)分度裝置應(yīng)用最多，所示我們只討論回轉(zhuǎn)分度裝置的有關(guān)問(wèn)題。圖6-65所示為一立軸式通用轉(zhuǎn)臺(tái)。

圖6-65立軸式通用轉(zhuǎn)臺(tái)1－轉(zhuǎn)臺(tái)體2－轉(zhuǎn)盤(pán)3－轉(zhuǎn)軸4－襯套5－定位銷(xiāo)6－分度襯套7－齒輪套8－彈簧9－手柄10－鎖緊圈11、12－調(diào)整螺釘13－錐形圈通用的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一般由以下幾部分組成：⑴固定部分固定部分主要是轉(zhuǎn)臺(tái)體，它是整個(gè)回轉(zhuǎn)分度裝置的基體，通過(guò)它使分度裝置與機(jī)床工作臺(tái)相連接，分度裝置的各組成部分也都裝在它上面。為了保證回轉(zhuǎn)分度裝置的精度持久不變，要求轉(zhuǎn)臺(tái)體剛性好，尺寸穩(wěn)定和耐磨損。⑵轉(zhuǎn)動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)部分主要為轉(zhuǎn)盤(pán)和轉(zhuǎn)動(dòng)套或轉(zhuǎn)動(dòng)軸，工作夾具就是裝在它的上面。⑶分度對(duì)定機(jī)構(gòu)分度對(duì)定機(jī)構(gòu)的作用是確保實(shí)現(xiàn)工件的分度要求，并在分度之后使其轉(zhuǎn)動(dòng)部分相對(duì)于固定部分的位置得到準(zhǔn)確的定位。⑷抬起與鎖緊機(jī)構(gòu)為了保證回轉(zhuǎn)工作臺(tái)工作時(shí)的剛性，防止振動(dòng)，以提高分度對(duì)定的精度，在分度對(duì)定之后應(yīng)將轉(zhuǎn)動(dòng)部分鎖緊在轉(zhuǎn)臺(tái)上，使之與固定部分成為一體。這一點(diǎn)對(duì)銑削加工尤為重要。（二）分度對(duì)定機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分度對(duì)定機(jī)構(gòu)主要由分度盤(pán)和對(duì)定機(jī)構(gòu)兩部分組成。根據(jù)分度對(duì)定方式，這類(lèi)機(jī)構(gòu)有：齒盤(pán)式、滾珠式和插銷(xiāo)式等類(lèi)型。

一般的回轉(zhuǎn)分度裝置多采用插銷(xiāo)式。

這種機(jī)構(gòu)的主要元件：分度盤(pán)對(duì)定銷(xiāo)按照這兩種元件的相互位置關(guān)系，可分為：軸向分度徑向分度軸向分度的對(duì)定銷(xiāo)有如下幾種結(jié)構(gòu)形式，如圖6-66所示。圖中1為分度盤(pán)，2為對(duì)定銷(xiāo)。圖a為圓柱形對(duì)定銷(xiāo)圖b為圓錐形對(duì)定銷(xiāo)圖c為帶斜面的圓柱形對(duì)定銷(xiāo)圖d為球形對(duì)定銷(xiāo)圖e為菱形對(duì)定銷(xiāo)徑向分度的對(duì)定銷(xiāo)主要有如圖6-67所示的幾種結(jié)構(gòu)形式。四、對(duì)定裝置夾具在機(jī)床上的定位有兩種基本形式：一種是安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，如銑床、刨床和鏜床夾具。一種是安裝在機(jī)床主軸上，如車(chē)床夾具。銑床類(lèi)夾具夾具體底面是夾具的主要基準(zhǔn)面，要求底面經(jīng)過(guò)比較精密的加工，夾具的各定位元件相對(duì)于此底平面應(yīng)有較高的位置精度要求。為了保證夾具具有相對(duì)切削運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確的方向，夾具體底平面的對(duì)稱(chēng)中心線上開(kāi)有定向鍵槽，安裝上兩個(gè)定向鍵，定向鍵的結(jié)構(gòu)和使用如圖6-68所示。圖6-68定向鍵車(chē)床類(lèi)夾具一般安裝在主軸上，關(guān)鍵是要了解所選用車(chē)床主軸端部的結(jié)構(gòu)。當(dāng)切削力較小時(shí)，可選用莫氏錐柄式夾具形式，夾具安裝在主軸的莫氏錐孔內(nèi)，如圖6-69a所示。圖6-69b所示為車(chē)床夾具靠圓柱面D和端面A定位，由螺紋M連接和壓板防松。圖6-69c所示為車(chē)床夾具靠短錐面K和端面T定位，由螺釘固定。五、動(dòng)力裝置（一）氣動(dòng)夾緊裝置（二）液壓夾緊裝置（三）氣—液聯(lián)合夾緊裝置（四）其它動(dòng)力裝置在大批大量生產(chǎn)中往往采用機(jī)動(dòng)夾緊，如氣動(dòng)、液動(dòng)、電磁和真空夾緊。

（一）氣動(dòng)夾緊裝置采用壓縮空氣作為夾緊裝置的動(dòng)力源。優(yōu)點(diǎn):壓縮空氣粘度小，不污染，輸送分配方便缺點(diǎn):夾緊力比液壓夾緊小，一般壓縮空氣工作壓力為0.4~0.6MPa，結(jié)構(gòu)尺寸較大，有排氣噪聲。典型的氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)如圖6-70所示。（二）液壓夾緊裝置它與氣動(dòng)夾緊裝置相比有下列優(yōu)點(diǎn)：

1)壓力油工作壓力高，因此油缸尺寸小，不需增力機(jī)構(gòu)，夾緊裝置緊湊。2)壓力油具有不可壓縮性，因此夾緊裝置剛度大、工作平穩(wěn)可靠。3)液壓夾緊裝置噪聲小。缺點(diǎn)：需要有一套供油裝置，成本要相對(duì)高一些。（三）氣—液聯(lián)合夾緊裝置所謂氣—液聯(lián)合夾緊裝置是利用壓縮空氣為動(dòng)力，油液為傳動(dòng)介質(zhì)，兼有氣動(dòng)和液壓夾緊裝置的優(yōu)點(diǎn)。圖6-71所示的是氣液增壓器氣液增壓器的工作原理：當(dāng)三位五通閥由手柄打到預(yù)夾緊位置時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入左氣室B，活塞1右移。將b油室的油壓經(jīng)a室至夾緊油缸下端，推動(dòng)活塞3來(lái)預(yù)夾緊工件。由于D和D1相差不大，因此壓力油的壓力p1僅稍大于壓縮空氣壓力p0。但由于D1比D0大，因此左氣缸會(huì)將b室的油大量壓入夾緊油缸，實(shí)現(xiàn)快速預(yù)夾緊。將手柄打到高壓夾緊位置，壓縮空氣進(jìn)入右氣缸C室，推動(dòng)活塞2左移，a、b兩室隔斷。由于D遠(yuǎn)大于D2，使a室中壓力增大許多，推動(dòng)活塞3加大夾緊力，實(shí)現(xiàn)高壓夾緊。當(dāng)把手柄打到放松位置時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入左氣缸的A室和右氣缸的E室，活塞1左移而活塞2右移，a、b兩室聯(lián)通，a室油壓降低，放松工件。（四）其它動(dòng)力裝置1、真空夾緊

真空夾緊是利用工件上基準(zhǔn)面與夾具上定位面間的封閉空腔抽取真空后來(lái)吸緊工件，也就是利用工件外表面上受到的大氣壓力來(lái)壓緊工件的。圖6-72所示為真空夾緊的工作2、電磁夾緊

如平面磨床上的電磁吸盤(pán)，當(dāng)線圈中通上直流電后，其鐵心就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)力的作用下將導(dǎo)磁性工件夾緊在吸盤(pán)上。3、其它方式夾緊

它們通過(guò)重力、慣性力、彈性力等將工件夾緊，這里就不一一贅述了。一、鉆床夾具二、車(chē)床夾具三、銑床夾具四、鏜床夾具五、機(jī)床夾具總體設(shè)計(jì)第五節(jié)機(jī)床專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)方法一、鉆床夾具（一）鉆床夾具的特點(diǎn)和主要類(lèi)型（二）鉆套和鉆模板設(shè)計(jì)（三）鉆床夾具結(jié)構(gòu)的選擇（四）鉆床夾具設(shè)計(jì)示例（五）鉆孔精度分析（一）鉆床夾具的特點(diǎn)和主要類(lèi)型鉆床夾具的主要特點(diǎn)

在鉆床夾具上，一般都裝有距定位元件一定距離的鉆套，通過(guò)它引導(dǎo)刀具就可以保證被加工孔的坐標(biāo)位置，并防止鉆頭在切入后的偏斜。

鉆床夾具從結(jié)構(gòu)上可分為：⑴固定式鉆床夾具加工中這種鉆床夾具相對(duì)于工件的位置保持不變。常用于立式鉆床上加工較大的單孔，或在搖臂鉆床、多軸鉆床上加工平行孔系。⑵回轉(zhuǎn)式鉆床夾具

這類(lèi)鉆床夾具有分度、回轉(zhuǎn)裝置，能夠繞一固定軸線（水平、垂直或傾斜）回轉(zhuǎn)，主要用于加工以某軸線為中心分布的軸向或徑向孔系。⑶翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具

它象一個(gè)多面體那樣可以作不同方位的翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)時(shí)連同工件一起手工操作。如工件尺寸較小，批量也不大，工件上有不同方位上的孔要在一個(gè)工序內(nèi)完成，采用翻轉(zhuǎn)鉆床夾具比較方便⑷蓋板式鉆床夾具

用于加工工件上的小孔。⑸滑柱式鉆床夾具

這是一種標(biāo)準(zhǔn)化，通用可調(diào)整夾具，其定位元件、夾緊元件和鉆套可根據(jù)工件的不同來(lái)更換，而鉆模板、滑柱、夾具體及傳動(dòng)、鎖緊等可以繼承不變。

（二）鉆套和鉆模板設(shè)計(jì)鉆套的作用：確定被加工工件上孔的位置，引導(dǎo)鉆頭、擴(kuò)孔鉆或鉸刀并防止在加工過(guò)程中發(fā)生偏斜。鉆模板與夾具體的聯(lián)結(jié)是保證鉆床夾具精度的重要零件。按鉆模板在夾具體上的聯(lián)接方式可分為以下幾種：（1）固定式鉆模板（2）鉸鏈?zhǔn)姐@模板（3）可卸式鉆模板

（4）活動(dòng)式鉆模板（三）鉆床夾具結(jié)構(gòu)的選擇在進(jìn)行鉆床夾具類(lèi)型選擇時(shí)，以下的注意點(diǎn)可供參考：1)被鉆孔的直徑大于10mm時(shí)（特別是鋼制件），鉆床夾具應(yīng)固定在工作臺(tái)上。2)翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具適用于加工中小工件。否則應(yīng)采用回轉(zhuǎn)式鉆床夾具。3)當(dāng)加工幾個(gè)不在同心圓周上的平行孔系時(shí)，如工件加夾具的總重比較大時(shí)應(yīng)采用固定式夾具在搖臂鉆床上加工。如生產(chǎn)批量較大，則可在立式鉆床上采用多軸傳動(dòng)頭進(jìn)行加工。4)對(duì)于孔的垂直度、孔距精度要求不高的中小型工件，宜優(yōu)先采用滑柱式鉆床夾具，以縮短夾具的設(shè)計(jì)、制造周期。一般孔的垂直度要求小于0.1mm，孔距位置公差小于±0.15mm，如不采取特殊措施，即不宜采用滑柱式鉆床夾具。5)鉆模板和夾具體為焊接結(jié)構(gòu)的鉆床夾具，因焊接應(yīng)力不能徹底消除，精度不能保證，故一般只在工件孔距公差大于±0.15mm時(shí)才采用。6)工件被加工孔對(duì)于定位基準(zhǔn)面的距離公差或孔距公差小于0.05mm時(shí)，只有采用固定式鉆模板和固定式鉆套才能保證。（四）鉆床夾具設(shè)計(jì)示例例需要設(shè)計(jì)在搖臂鉆床上加工兩個(gè)Φ12G7和Φ25G7孔的夾具，圖6-73為一撥叉類(lèi)零件，材料為鑄鐵，產(chǎn)量為中批生產(chǎn)圖6-73撥叉零件圖1．加工工藝分析保證孔本身的尺寸精度和表面粗糙度要求兩孔軸線的平行度誤差不得大于0.16mm孔與端面的垂直度誤差不得大于0.1/100mm兩孔中心距精度mm孔Φ25G7與已加工表面Φ10F8孔相距為100±0.5mm；孔壁應(yīng)均勻相等

總結(jié)：本工序分三個(gè)工步即鉆、擴(kuò)、鉸進(jìn)行加工在進(jìn)入本工序前，工件上的平面A、B、C和Φ10F8孔均已經(jīng)過(guò)加工，為定位基準(zhǔn)的選擇提供了有利條件2．定位方案和定位元件的設(shè)計(jì)工件的定位有三個(gè)可能方案：第一方案：以平面C、Φ25G7外廓的半圓周、Φ12G7外廓的的一側(cè)為定位基準(zhǔn)，以限制工件的六個(gè)自由度，而從A、B面鉆孔。第二方案：以平面A、B，工件外廓的一側(cè)和銷(xiāo)孔Φ10F8為基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)定位。優(yōu)點(diǎn)是工件安裝穩(wěn)定，定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。第三方案：以平面A，銷(xiāo)孔Φ10F8和Φ25G7外廓的半圓周進(jìn)行定位，滿足完全定位的要求，做到基準(zhǔn)重合。方案分析：從保證加工要求（包括孔壁均勻性）和夾具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性兩方面來(lái)分析比較，第一方案可不予考慮；第二方案夾具結(jié)構(gòu)可能較簡(jiǎn)單，但定位誤差大，難以保證加工要求。對(duì)于中批生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，增加輔助支承所引起的成本增加，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件是很少的。

應(yīng)按第三方案來(lái)設(shè)計(jì)定位裝置第三種定位方案，所使用的定位元件又有下面兩種可能性：圖6-741）用夾具平面，短削邊銷(xiāo)，固定V形塊給工件定位（圖a）

此方案在縱長(zhǎng)方向上的定位誤差較大，不易保證尺寸100±0.5mm的要求，另外，安裝工件較不方便。2）用夾具平面，短圓柱銷(xiāo)，活動(dòng)V形塊給工件定位（圖b）此方案在縱長(zhǎng)方向上的定位誤差決定于圓柱銷(xiāo)和銷(xiāo)孔的配合性質(zhì)。使用活動(dòng)V形塊具有較好的對(duì)中性，可保證孔壁均勻，且裝卸工件較方便。故應(yīng)按此方案設(shè)計(jì)夾具。（圖c）采用了輔助支承，以增加工件的安裝剛度，防止工件受力后發(fā)生傾斜和變形。3．確定夾緊方式和設(shè)計(jì)夾緊裝置經(jīng)分析為使能產(chǎn)生較大的加緊力，故采用螺旋壓板機(jī)構(gòu)對(duì)工件進(jìn)行夾緊。4．鉆套、鉆模板、夾具體及整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)各種夾具元件的結(jié)構(gòu)和布置，基本上決定了夾具體及夾具整體的結(jié)構(gòu)型式。圖6-75所示，夾具為框式結(jié)構(gòu)，裝卸工件較方便、剛性也較好。

5．確定夾具總圖的技術(shù)要求規(guī)定定位元件的精度限制夾具裝配和在機(jī)床上的安裝誤差

對(duì)于上述雙孔鉆床夾具主要是確定：

鉆套孔徑與刀具、鉆套外徑與襯套孔的配合種類(lèi)和精度等級(jí)；鉆套與鉆套之間、鉆套與定位元件之間的尺寸關(guān)系和相互位置要求；鉆套與夾具安裝基面之間的位置精度（平行度或垂直度）；定位元件與工件定位基準(zhǔn)的配合種類(lèi)和精度等級(jí)。夾具總圖上須標(biāo)注夾具外形的最大輪廓尺寸，有時(shí)還標(biāo)注定位元件與夾具體的配合或其他主要配合表面的配合性質(zhì)等。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取工件相應(yīng)尺寸公差的1/2~1/5（參考表6-6）

（五）鉆孔精度分析為使精度分析具有普遍意義，將鉆床夾具中的各種加工情況簡(jiǎn)化為圖6-76所示的示意圖。工件以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)定位，夾具采用固定鉆模板，設(shè)工件上孔Ⅰ與導(dǎo)向孔定位基準(zhǔn)的尺寸為；孔Ⅱ與孔Ⅰ的距離尺寸為；夾具上相應(yīng)的尺寸為；孔Ⅰ至導(dǎo)向基準(zhǔn)的尺寸精度，受下列誤差因素的影響：1）第一個(gè)固定襯套的位置誤差Δ1，其值等于夾具上相應(yīng)的尺寸的公差；2）第一個(gè)可換鉆套與襯套的配合間隙所引起的誤差Δ2，其值等于襯套的最大孔徑與可換鉆套的最小外徑之差；圖6-76鉆孔精度分析

3）第一個(gè)可換鉆套內(nèi)外圓表面的同軸度所引起的誤差Δ3，其值等于兩倍偏心距（2e）；在加工孔Ⅱ時(shí)，尺寸L2的精度除受上述誤差因素的影響外，還須考慮下列各項(xiàng)誤差因素的影響：

1）夾具上兩固定襯套的軸線距離的公差；2）第二個(gè)可換鉆套與襯套的最大配合間隙；3）第二個(gè)可換鉆套內(nèi)外圓的同軸度誤差所引起的誤差；4）刀具在第二個(gè)導(dǎo)套內(nèi)的偏斜誤差等。二、車(chē)床夾具（一）車(chē)床夾具的主要類(lèi)型和工作特點(diǎn)（二）專(zhuān)用卡盤(pán)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（一）車(chē)床夾具的主要類(lèi)型和工作特點(diǎn)工作特點(diǎn)：各種表面都是圍繞機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線而形成的

車(chē)床夾具的兩種基本類(lèi)型：安裝在車(chē)床主軸上的夾具：各種類(lèi)型的心軸及其帶動(dòng)裝置、通用的和專(zhuān)用的卡盤(pán)安裝在車(chē)床拖板上的夾具（二）專(zhuān)用卡盤(pán)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)在設(shè)計(jì)專(zhuān)用卡盤(pán)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)基本問(wèn)題：1、定位裝置設(shè)計(jì)的要點(diǎn)定位裝置的布置，主要是使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)安置在距離機(jī)床主軸軸線某一正確位置上。2、夾緊裝置設(shè)計(jì)要點(diǎn)夾緊裝置所產(chǎn)生的夾緊力必須足夠，自鎖性能要可靠。3、夾具體及其與機(jī)床的連接為保證工作安全，要求夾具體是圓柱形的。夾具體的形狀應(yīng)注意防止切屑和冷卻液的飛濺，或連續(xù)切屑纏繞可能引起的不便等。夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、懸臂尺寸要短，使重量輕而剛性好。車(chē)床夾具在機(jī)床主軸上的安裝一般有兩種方法：1）對(duì)于小卡盤(pán)，可通過(guò)錐柄安裝在機(jī)床主軸錐孔中，用螺栓拉緊。2）對(duì)于徑向尺寸較大的卡盤(pán)，可通過(guò)一個(gè)過(guò)渡盤(pán)或花盤(pán)與機(jī)床主軸聯(lián)接。過(guò)渡盤(pán)與機(jī)床主軸的聯(lián)接方式，則根據(jù)所使用機(jī)床主軸前端的結(jié)構(gòu)而定。4．夾具的平衡在實(shí)際工作中用試配的方法來(lái)確定平衡塊的重量。

三、銑床夾具（一）銑床夾具的特點(diǎn)和主要類(lèi)型（二）銑床夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題（一）銑床夾具的特點(diǎn)和主要類(lèi)型銑削加工的特點(diǎn)：一般切削用量較大，多屬斷續(xù)切削，故切削力較大容易產(chǎn)生振動(dòng)。銑床夾具的特點(diǎn):夾緊裝置要有足夠的夾緊力，夾具本身也應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度。由于銑削加工的萬(wàn)能性，常遇到結(jié)構(gòu)形體不規(guī)則的工件，因此還要盡量考慮采用快速安裝工件的裝置，以節(jié)省輔助時(shí)間。重要特征：采用定向鍵和對(duì)刀裝置來(lái)確定夾具與機(jī)床、刀具之間的相對(duì)位置。銑床夾具主要類(lèi)型:直線進(jìn)給式在銑床夾具中，這類(lèi)夾具最常見(jiàn)，其中又可分為單工位和多工位兩種。1）采用聯(lián)動(dòng)的夾緊機(jī)構(gòu)；2）采用氣壓、液壓等傳動(dòng)裝置；3）使加工的機(jī)動(dòng)時(shí)間和裝卸工件的時(shí)間重合。圓周進(jìn)給式圓周銑削法的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是連續(xù)不斷的，能夠在不停車(chē)的情況下裝卸工件，適用于較大批量的生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意下列問(wèn)題：1）沿圓周排列的工件應(yīng)盡量緊湊，以減少銑刀的空程、夾具的尺寸和重量。2）尺寸很大的夾具，最好不要制成整體的。3）夾緊工件的手柄沿轉(zhuǎn)臺(tái)的四周分布，便于工人操作。4）工人的勞動(dòng)強(qiáng)度要適當(dāng)，不能過(guò)分緊張，因此應(yīng)盡量采用機(jī)械化、自動(dòng)化夾緊裝置。機(jī)械仿形進(jìn)給的靠模夾具（二）銑床夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題1．定位裝置設(shè)計(jì)的要點(diǎn)特別注意定位的穩(wěn)定性2．夾緊裝置設(shè)計(jì)要點(diǎn)

夾緊裝置，應(yīng)特別要求有較好的夾緊剛度，夾緊力要足夠，力的作用點(diǎn)要盡量靠近加工表面和落在剛性較好的部位而且要有利于定位的穩(wěn)定性。3．定向鍵和對(duì)刀裝置的布置定向鍵與定位元件之間無(wú)尺寸聯(lián)系；根據(jù)加工要求規(guī)定定位元件對(duì)定向鍵的位置精度要求；對(duì)刀裝置的位置則根據(jù)定位元件的工作表面來(lái)確定；須規(guī)定對(duì)刀裝置對(duì)定位元件的坐標(biāo)尺寸及其公差，并提出位置精度要求。四、鏜床夾具（一）鏜床夾具的特點(diǎn)及主要類(lèi)型（二）鏜床夾具設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要問(wèn)題（一）鏜床夾具的特點(diǎn)及主要類(lèi)型特點(diǎn)：鏜床夾具也稱(chēng)鏜模，主要用于加工箱體、支架等類(lèi)工件上的孔或孔系，具有引導(dǎo)刀具的導(dǎo)套稱(chēng)為鏜套，及安裝鏜套的鏜模架。加工精度要求更高鏜套引導(dǎo)的不是刀具的切削部分而是安裝鏜刀的鏜桿。工件的加工精度由鏜模的精度來(lái)保證。機(jī)床的主軸和鏜桿采用浮動(dòng)聯(lián)接，機(jī)床只是提供鏜桿的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力。利用鏜模也可以在鉆床、銑床及車(chē)床上鏜孔。結(jié)構(gòu)：鏜模的結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要取決于導(dǎo)向的設(shè)置（1）單支承導(dǎo)向只有一個(gè)位于刀具前面或后面的鏜套導(dǎo)向；只有一個(gè)位于刀具前面或后面的鏜套導(dǎo)向。圖6-77a所示為單支承前導(dǎo)向

鏜套設(shè)置在刀具的前方，主要用于加工直徑D>60mm，<1的通孔。圖6-77b所示為單支承后導(dǎo)向。鏜套設(shè)置在刀具的后方，這種形式主要用于加工直徑D<60mm，的通孔或盲孔。

（2）雙支承導(dǎo)向

雙支承導(dǎo)向的設(shè)置有兩種形式：

圖6-78a為前后單支承導(dǎo)向。圖6-78b所示為雙支承后導(dǎo)向。

（二）鏜床夾具設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要問(wèn)題

1．鏜套與鏜桿的配合鏜套與鏜桿以及襯套等配合必須選擇適當(dāng)，過(guò)緊容易研壞或咬死，過(guò)松則不能保證加工精度（參考表6-7）。2．鏜模架的設(shè)計(jì)

鏜模架應(yīng)設(shè)計(jì)成單獨(dú)體不要與夾具底座設(shè)計(jì)成一體，更不要與夾緊裝置用支架相聯(lián)接。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意剛度設(shè)計(jì)。鏜模架不宜用焊接結(jié)構(gòu)，以避免內(nèi)應(yīng)力引起蠕變而失去精度。不允許鏜模架承受夾緊反力。如圖6-79所示。圖a是錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)，施力后會(huì)使鏜模架變形?？刹捎脠Db的結(jié)構(gòu)。3．鏜床夾具底座的設(shè)計(jì)對(duì)底座的剛度和穩(wěn)定性的要求很高。

為了提高剛度，除了選取適當(dāng)?shù)谋诤裢?，?yīng)合理的布置加強(qiáng)筋。鏜模底座的上平面應(yīng)按所要安裝的各種元件的位置做出相應(yīng)的凸臺(tái)面，高度約3~5mm，加工后經(jīng)過(guò)刮研，使有關(guān)元件安裝時(shí)接觸良好。

4．鏜桿

在設(shè)計(jì)鏜模前應(yīng)確定鏜桿的尺寸。鏜桿的主要尺寸是直徑和長(zhǎng)度。

鏜桿的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短些。鏜桿的制造精度對(duì)其回轉(zhuǎn)精度有很大影響，其導(dǎo)向部分的尺寸精度要求較高，粗鏜時(shí)按g6