機床夾具原理課件

第9章

機床夾具設(shè)計原理

機床夾具作用的實現(xiàn)必須滿足三個條件：(1)夾具在機床上的準確裝夾；(2)工件在夾具中占有正確的加工位置；(3)刀具相對夾具具有準確位置。

使工件在機床上相對刀具占有正確的位置，這個過程稱為定位。

在切削過程中，為了克服工件受外力(慣性力、切削力、重力等)的作用而破壞定位，還必須對工件施加夾緊力，這個過程稱為夾緊。

第9章機床夾具設(shè)計原理機床夾具作用的實現(xiàn)必須滿足三個條19.1.1機床夾具的分類按通用化程度機床夾具可分為兩大類，即通用夾具和專用夾具。

通用夾具是由機床附件廠或?qū)ｉT的工具制造廠制造的，如三爪卡盤、四爪卡盤、頂尖、平口鉗、分度頭等。因為它們具有通用性，對它們只需要稍加調(diào)整或更換少量零件就可以用于裝夾不同的工件，所以一般稱為通用夾具。

專用夾具是指為某工件的某工序?qū)ｉT設(shè)計和制造的夾具,通常由使用廠自行設(shè)計和制造.9.1機床夾具概述9.1.1機床夾具的分類9.1機床夾具概述29.1.2夾具的作用和組成1．夾具的作用(1)保證加工精度的穩(wěn)定;(2)縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率；(3)可擴大機床的使用范圍；(4)可以減輕勞動強度，保證安全生產(chǎn)。9.1機床夾具概述9.1.2夾具的作用和組成9.1機床夾具概述32．夾具的組成(1)定位元件與工件的定位基準相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置。

(2)夾緊裝置這是用于夾緊工件的裝置，在切削時使工件在夾具中保持既定位置。

(3)對刀元件這種元件用于確定夾具與刀具的相對位置

9.1機床夾具概述2．夾具的組成9.1機床夾具概述49.1機床夾具概述(4)夾具體這是用于聯(lián)接夾具各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎(chǔ)件。它與機床相結(jié)合，使夾具相對機床具有確定的位置。(5)其它元件及裝置根據(jù)工件的加工要求，有些夾具要有分度機構(gòu)，銑床夾具還要有定位鍵等。9.1機床夾具概述(4)夾具體59.2工件的定位原理任何一個自由剛體（工件），在空間直角坐標(biāo)系中均有六個自由度，即沿三個互相垂直坐標(biāo)軸的移動和繞三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動（用表示）。要定位，就必須限制這六個自由度。限制自由度的辦法是采用定位支承。

圖9-3剛體在空間具有六個自由度圖9-4工件在空間的六點定位9.2工件的定位原理任何一個自由剛體（工件），在空間直角坐標(biāo)6定位的幾種情況：1．完全定位：將工件六個自由度完全限制的定位，叫做完全定位。

2．不完全定位：只要限部分自由度，就可以保證工件的加工要求的定位。3．欠定位：應(yīng)該限制的自由度沒有被限制，這種定位叫欠定位。

9.2工件的定位原理圖9-5工件應(yīng)限制自由度的確定定位的幾種情況：9.2工件的定位原理圖9-5工件應(yīng)限制自由74．過定位多個支承點重復(fù)限制同一個自由度的情況稱為過定位。

結(jié)論：完全定位和不完全定位是正確的定位方式；欠定位是錯誤的定位方式；一般地說，過定位是錯誤的定位方式。9.2工件的定位原理圖9-6連桿的過定位

4．過定位9.2工件的定位原理圖9-6連桿的過定位8消除過定位的干涉，一般有兩種途徑：一）是提高定位基面之間以及定位元件工作表面之間的位置精度；二）是改變定位元件的結(jié)構(gòu)。9.2工件的定位原理圖9-7

改善過定位的措施消除過定位的干涉，一般有兩種途徑：9.2工件的定位原理圖9-9各種典型定位元件的定位分析如表9-1所示：

9.2工件的定位原理各種典型定位元件的定位分析如表9-1所示：9.2工件的定位10各種典型定位元件的定位分析如表9-1所示：

9.2工件的定位原理各種典型定位元件的定位分析如表9-1所示：9.2工件的定位11各種典型定位元件的定位分析如表9-1所示：

9.2工件的定位原理各種典型定位元件的定位分析如表9-1所示：9.2工件的定位129.2工件的定位原理各種典型定位元件的定位分析如表9-1所示：

9.2工件的定位原理各種典型定位元件的定位分析如表9-1所示132．支承元件的結(jié)構(gòu)形式一般常用的支承元件，已有國家標(biāo)準。（1）主要支承

（起定位作用）

①固定支承：9.3.1工件以平面定位圖9-9支承釘與支承板2．支承元件的結(jié)構(gòu)形式9.3.1工件以平面定位圖9-9支承149.3工件用夾具定位裝夾時的基準位置誤差9.3.1工件以平面定位1．定位元件的布置粗基準定位：由于定位基面誤差大，故定位元件選用支承釘。精基準定位：基面精度較高，一般采用的定位元件為支承板。

圖9-8平面定位9.3工件用夾具定位裝夾時的基準位置誤差9.3.1工件以平159.3.1工件以平面定位選擇定位平面及其定位元件的布置，一般應(yīng)遵守下述原則：

（1）主要定位基面（第一定位基面）應(yīng)是工件上最大且較精確的平面。在主要定位基面范圍內(nèi)布置的支承釘或支承板等定位元件，應(yīng)能限制三個自由度。

（2）導(dǎo)向基面（第二定位基面）應(yīng)選擇工件上窄長的平面，一般布置兩個定位支承,限制二個自由度。

（3）止推基面（第三定位基面）一般選面積較小的面，布置一個定位支承，限制一個自由度。

9.3.1工件以平面定位選擇定位平面及其定位元件的布置，一般16②可調(diào)支承：即支承的高度尺寸在一定范圍內(nèi)可以進行調(diào)整。支承調(diào)到合適的高度后，應(yīng)用鎖緊螺母鎖緊，防止松動（定位）。9.3.1工件以平面定位圖9-10可調(diào)支承②可調(diào)支承：9.3.1工件以平面定位圖9-10可調(diào)支承17③自位支承（浮動支承）：自位支承是指支承本身的角向位置在工件定位過程中能隨工件定位基面位置變化而自動與之適應(yīng)。這種支承一般具有兩個以上的支承點，各點間互有聯(lián)系，其上放置工件后，若壓下其中一點，就迫使其余的點上升，直至各點全部與工件接觸為止，其定位作用只限一個自由度，相當(dāng)于一個固定支承釘。

9.3.1工件以平面定位圖9-11自位支承③自位支承（浮動支承）：自位支承是指支承本身的角向位置在工件18（2）輔助支承

輔助支承是在夾具中對工件不起限制自由度作用的支承。它主要用于提高工件的支承剛性，防止工件因受力產(chǎn)生變形。

9.3.1工件以平面定位圖9-12輔助支承的應(yīng)用（2）輔助支承9.3.1工件以平面定位圖9-12輔助19輔助支承結(jié)構(gòu)形式

圖a在轉(zhuǎn)動支承1時，有可能因摩擦力矩帶動工件而破壞定位；圖b所示結(jié)構(gòu)避免了上述缺點，調(diào)節(jié)時轉(zhuǎn)動螺母2，支承1只作上下直線移動；圖c為自位式輔助支承，靠彈簧3的彈力使支承1與工件接觸，轉(zhuǎn)動手柄4將支承1鎖緊。因彈簧力可以調(diào)整，作用力適當(dāng)而穩(wěn)定，避免了操作上的失誤而將工件頂起。

輔助支承結(jié)構(gòu)形式圖a在轉(zhuǎn)動支承1時，有可能因摩擦力矩帶動工203．平面定位時的基準位置誤差基準位置誤差的定義：由于定位副（工件的定位基準和定位元件工作表面）的制造誤差或定位方式，引起同批工件中的定位基準在夾具中的位置的最大變動量，稱為基準位置誤差。1）工件以平面作為主要定位基準時，只要定位基面為精基面，夾具上的定位元件工作面又處在同一平面上，則定位基面與定位平面接觸較好，基準位置誤差很小，可以忽略不計。2）當(dāng)工件以粗基準定位時，沒有必要計算基準位置誤差。

9.3工件用夾具定位裝夾時的基準位置誤差3．平面定位時的基準位置誤差9.3工件用夾具定位裝夾時的基219.3.2工件以圓孔定位常用的定位元件是各種心軸和定位銷。1．間隙配合圓柱心軸：（1）定位基準孔與心軸任意接觸：孔中心位置的最大變動量，即基準位置誤差為：

圖9-14間隙配合心軸9.3.2工件以圓孔定位常用的定位元件是各種心軸和定位銷。圖22（2）定位基準孔與心軸固定邊接觸當(dāng)心軸水平放置時，因受重力影響或在夾緊力作用下定位孔只能單向位移而與心軸固定邊接觸時：孔中心位置的最大變動量，即基準位置誤差為：

9.3.2工件以圓孔定位（2）定位基準孔與心軸固定邊接觸9.3.2工件以圓孔定位232．過盈配合圓柱心軸由于孔與軸間無間隙，基準位置誤差為零，所以定心精度較高。9.3.2工件以圓孔定位2．過盈配合圓柱心軸9.3.2工件以圓孔定位243．圓錐心軸圓錐心軸一般具有很小的錐度K，裝夾時以軸向力將工件均衡推入，靠孔與心軸接觸表面的均勻彈性變形，使工件楔緊在心軸的錐面上。加工時靠摩擦力帶動工件。采用圓錐心軸，孔、軸間的間隙得以消除，定心精度較高。

9.3.2工件以圓孔定位3．圓錐心軸9.3.2工件以圓孔定位254．定位銷

圖9-18a、b、c定位銷大多采用過盈配合直接壓入夾具體孔中，定位銷頭部均有15°倒角，以便引導(dǎo)工件套入。

在大批量生產(chǎn)條件下，定位銷較容易磨損而降低定位精度。為便于更換，常常采用圖9-18d所示可換式定位銷。

圖9-18定位銷9.3.2工件以圓孔定位4．定位銷圖9-18定位銷9.3.2工件以圓孔定位265．圓錐銷

9.3.2工件以圓孔定位圖9-19圓錐銷5．圓錐銷9.3.2工件以圓孔定位圖9-19圓錐銷271．在V形塊中定位采用V形塊定位的特點是對中性好，即工件定位圓的軸線與V形塊兩斜面對稱軸線保證重合，不受定位外圓直徑誤差的影響。利于保證加工表面與外圓軸線有對稱度要求的工件。9.3.3工件以外圓柱面定位1．在V形塊中定位9.3.3工件以外圓柱面定位28（1）V形塊的結(jié)構(gòu)（2）V形塊在夾具中的安裝尺寸T9.3.3工件以外圓柱面定位（1）V形塊的結(jié)構(gòu)9.3.3工件以外圓柱面定位29（3）工件以外圓在V形塊上定位時的基準位置誤差工件定位外圓的幾何中心即是定位基準。因此計算定位基準位置誤差，就是計算同批工件中該幾何中心位置的最大變動量。9.3.3工件以外圓柱面定位（3）工件以外圓在V形塊上定位時的基準位置誤差9.3.3工302．在圓軸孔中定位工件以外圓在圓柱孔中定位，與前述的孔在心軸或定位銷上定位情況相似，只是外圓與孔的作用正好對換。3．在半圓孔中定位

對于工件尺寸較大或定位外圓不便于直接插入定位圓孔時，可用半圓孔定位。9.3.3工件以外圓柱面定位2．在圓軸孔中定位9.3.3工件以外圓柱面定位31在加工箱體、殼體等類零件時，常用一個平面和兩個圓柱孔定位。兩個圓柱孔可以是工件結(jié)構(gòu)上原有的，也可以是為滿足定位需要而專門加工的工藝孔。

問題：由于一批工件中兩孔及兩銷之間的中心距都在一定公差范圍內(nèi)變動，在極限情況下，就有可能使工件兩孔無法套入兩個定位銷中。

9.3.4工件以一面兩孔定位圖9-23一面二孔定位在加工箱體、殼體等類零件時，常用一個平面和兩個圓柱孔定位。兩321．減小第二定位銷的直徑：采用縮小第二定位銷直徑的方法，由于使轉(zhuǎn)角誤差增大，影響定位精度，因此只有在工件加工精度不高時才使用這種方法。9.3.4工件以一面兩孔定位圖9-25定位時的轉(zhuǎn)角誤差圖9-24求第二定位銷直徑尺寸原理圖1．減小第二定位銷的直徑：9.3.4工件以一面兩孔定位圖9332．將第二定位銷作成菱形銷（削邊銷）

9.3.4工件以一面兩孔定位2．將第二定位銷作成菱形銷（削邊銷）9.3.4工件以一面兩34菱形銷結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準化：9.3.4工件以一面兩孔定位菱形銷結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準化：9.3.4工件以一面兩孔定位359.4工件用夾具裝夾時的加工誤差分析9.4.1工件用夾具裝夾時加工誤差的組成在調(diào)整好的機床上加工一批工件時，造成工件加工誤差的因素很多。

9.4工件用夾具裝夾時的加工誤差分析9.4.1工件用夾具裝369.4工件用夾具裝夾時的加工誤差分析9.4工件用夾具裝夾時的加工誤差分析379.4.2定位誤差分析計算1．定位誤差及其產(chǎn)生原因定位誤差定義:同批工件在夾具中定位時，工序基準位置在工序尺寸方向上的最大變動量。引起定位誤差的原因為：若工件的工序基準與定位基準不重合，就會導(dǎo)致工序基準相對定位基準的位置產(chǎn)生變動，即產(chǎn)生了基準不重合誤差.

9.4.2定位誤差分析計算1．定位誤差及其產(chǎn)生原因389.4.2定位誤差分析計算基準不重合誤差舉例:圖9-29基準不重合引起的定位誤差9.4.2定位誤差分析計算基準不重合誤差舉例:圖9-2939如圖所示的V形塊定位，若在工件軸端鉆孔，其工序基準為外圓幾何中心，此時工序基準與定位基準重合，但由于外圓在V形塊上定位時，會產(chǎn)生基準位置誤差，故使工序基準變動，工序基準變動在加工工序尺寸方向上的分量（投影），就是引起的定位誤差.

9.4.2定位誤差分析計算如圖所示的V形塊定位，若在工件軸端鉆孔，其工序基準為外圓幾何402．定位誤差的分析計算定位誤差的計算，一般有兩種方法，現(xiàn)分述如下：

9.4.2定位誤差分析計算序尺寸方向上的分量的代數(shù)和，即為所求定位誤差。

2．定位誤差的分析計算9.4.2定位誤差分析計算序尺寸方向41例9-1:計算一圓盤形工件在V形塊上定位鉆孔時,孔的位置尺寸采用三種的標(biāo)注方法時的定位誤差.圖9-30在V形塊上定位的定位誤差分析9.4.2定位誤差分析計算例9-1:計算一圓盤形工件在V形塊上定位鉆孔時,孔的位置429.4.2定位誤差分析計算9.4.2定位誤差分析計算43例9-2工件以E、D兩平面為定位基準銑平面F，要求保證工序尺寸A。工序基準是孔中心Ｏ，假定E、D兩平面已經(jīng)精加工，與定位元件接觸良好，可以認為，因此只存在基準不重合誤差。9.4.2定位誤差分析計算例9-2工件以E、D兩平面為定位基準銑平面F，要求保證工44（2）用微分法計算定位誤差例如在一軸上銑平面，要求保證的工序尺寸為A，與定位有關(guān)的尺寸及定位方案如圖9-32所示，求對尺寸A的定位誤差。9.4.2定位誤差分析計算圖9-32用微分方法計算定位誤差（2）用微分法計算定位誤差9.4.2定位誤差分析計算圖9-45討論:分析計算定位誤差的目的，是為了在夾具設(shè)計階段對定位方案能否保證加工要求有一個明確的概念:分析計算定位誤差的目的，是為了在夾具設(shè)計階段對定位方案能否保證加工要求有一個明確的概念。計算出的定位誤差只能占相應(yīng)工序尺寸公差的一定比例，如果占的比例過大，以致不能保證加工精度時，就必須采取相應(yīng)措施提高定位精度，例如提高定位副的加工精度，采用基準重合原則，或改用其它定位誤差較小的定位方案等。計算出的定位誤差只能占相應(yīng)工序尺寸公差的一定比例，如果占的比例過大，以致不能保證加工精度時，就必須采取相應(yīng)措施提高定位精度，例如提高定位副的加工精度，采用基準重合原則，或改用其它定位誤差較小的定位方案等。9.4.2定位誤差分析計算討論:9.4.2定位誤差分析計算469.5工件的夾緊裝置設(shè)計9.5.1夾緊裝置的組成及設(shè)計要求（1）力源裝置。用以產(chǎn)生夾緊力。

（2）中間傳力機構(gòu)。它將力源裝置產(chǎn)生的力傳給夾緊元件.（3）夾緊元件。它是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件，一般與工件的夾壓表面直接接觸。

9.5工件的夾緊裝置設(shè)計9.5.1夾緊裝置的組成及設(shè)計要47設(shè)計夾緊裝置時應(yīng)滿足以下基本要求：（1）保證加工質(zhì)量。夾緊力的大小應(yīng)適當(dāng)，既保證工件夾緊的可靠性，又使夾緊時不破壞工件的定位或使工件和夾具上的元件產(chǎn)生不允許的變形。（2）保證生產(chǎn)率。要求夾緊動作迅速，與生產(chǎn)率的要求相適應(yīng)。（3）操作方便、省力、安全。（4）具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。

9.5工件的夾緊裝置設(shè)計設(shè)計夾緊裝置時應(yīng)滿足以下基本要求：9.5工件的夾緊裝置設(shè)計489.5.2正確施加夾緊力1．夾緊力的方向（1）夾緊力的方向應(yīng)不破壞工件的準確定位圖9-33夾緊力作用方向?qū)蚀_定位的影響9.5.2正確施加夾緊力1．夾緊力的方向圖9-33夾緊49（2）夾緊力作用方向應(yīng)指向主要定位基準

9.5.2正確施加夾緊力圖9-34夾緊力作用方向與主要定位基準的關(guān)系（2）夾緊力作用方向應(yīng)指向主要定位基準9.5.2正確施加50（3）夾緊力的方向應(yīng)與工件剛度最大的方向一致，以減小工件變形.(加套環(huán)均布夾緊壓力)9.5.2正確施加夾緊力圖9-35夾緊力方向與工件剛性關(guān)系（3）夾緊力的方向應(yīng)與工件剛度最大的方向一致，以減小工件變形51（4）夾緊力的方向盡量與切削力、工件重力的方向一致，以減小夾緊力這樣可使夾緊裝置結(jié)構(gòu)緊湊，操作省力。假如夾緊力與重力、切削力的方向相反，就需要較大的夾緊力。9.5.2正確施加夾緊力（4）夾緊力的方向盡量與切削力、工件重力的方向一致，以減小夾522．夾緊力的作用點（1）夾緊點應(yīng)正對支承元件或位于支承元件所形成的支承面內(nèi)，避免使工件遭受翻轉(zhuǎn)力矩。

9.5.2正確施加夾緊力圖9-36夾緊力作用點的選擇1—夾具體2—工件3—定位支承2．夾緊力的作用點9.5.2正確施加夾緊力圖9-36夾53（2）夾緊力作用點應(yīng)位于工件剛性最好的部位，以防工件變形。

9.5.2正確施加夾緊力（2）夾緊力作用點應(yīng)位于工件剛性最好的部位，以防工件變形。54（3）夾緊點應(yīng)盡量靠近加工部位，防止或減小工件的振動。

9.5.2正確施加夾緊力圖9-38夾緊點靠近加工表面（3）夾緊點應(yīng)盡量靠近加工部位，防止或減小工件的振動。9.553．夾緊力的大小為了保證夾緊的可靠性，選擇合適的夾緊裝置以及確定機動（如氣動、液壓等）夾緊裝置的動力部件尺寸（如缸孔直徑）時，一般需要確定夾緊力的大小。在確定夾緊力時，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)，并視工件在切削力、夾緊力、重力和慣性力作用下，出現(xiàn)最不利情況仍處于靜力平衡，然后列出平衡方程式，即可求出理論夾緊力。為使夾緊可靠，應(yīng)再乘以安全系數(shù)K后作為實際所需的夾緊力。

9.5.2正確施加夾緊力3．夾緊力的大小9.5.2正確施加夾緊力569.5.3典型夾緊機構(gòu)1．斜楔夾緊機構(gòu)（1）夾緊作用原理圖9-39斜楔夾緊機構(gòu)1—鉆套2—襯套3—工件4—楔塊5—夾具體9.5.3典型夾緊機構(gòu)1．斜楔夾緊機構(gòu)圖9-39斜楔夾緊57（2）斜楔夾緊力的計算

9.5.3典型夾緊機構(gòu)圖9-40斜楔受力分析（2）斜楔夾緊力的計算9.5.3典型夾緊機構(gòu)圖9-4058（3）斜楔的自鎖條件夾緊機構(gòu)一般都要求能自鎖，即當(dāng)原始力Fs撤除后，夾緊機構(gòu)在摩擦力作用下仍能保持其夾緊狀態(tài)而不松開。

要實現(xiàn)自鎖，得自鎖條件為（9-16）9.5.3典型夾緊機構(gòu)（3）斜楔的自鎖條件9.5.3典型夾緊機構(gòu)59（4）斜楔夾緊機構(gòu)的特點1）由于擴力比i>Fj/Fs，故斜楔具有明顯的增力特性。2）夾緊行程小。增大斜楔升角可增加夾緊行程，但影響自鎖性能?？梢圆捎秒p升角的斜楔，即大升角使h增大，實現(xiàn)夾緊元件迅速進退；小升角保證夾緊自鎖。3）自鎖性。自鎖條件為：4）適用范圍：主要作為增力自鎖機構(gòu)與氣動、液壓夾緊裝置組合使用。9.5.3典型夾緊機構(gòu)（4）斜楔夾緊機構(gòu)的特點9.5.3典型夾緊機構(gòu)602．螺旋夾緊機構(gòu) （1）作用原理 螺旋就像繞在圓柱體上的一個斜楔。

（2）夾緊力計算

9.5.3典型夾緊機構(gòu)2．螺旋夾緊機構(gòu) 9.5.3典型夾緊機構(gòu)61（3）螺旋夾緊的特點螺旋夾緊的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊，增力效果突出，自鎖性能好，夾緊行程較大，故在各類夾具中應(yīng)用較廣。缺點是每次夾緊和松開工件時間較長，效率低。提高效率的措施是使用各種快速螺旋夾緊機構(gòu)，如圖9-41c所示的壓板4，只要旋松螺釘，便可使壓板4退出，即可裝卸工件。9.5.3典型夾緊機構(gòu)（3）螺旋夾緊的特點9.5.3典型夾緊機構(gòu)623．偏心夾緊機構(gòu)（1）夾緊作用原理原始力使圓偏心回轉(zhuǎn)時，其回轉(zhuǎn)半徑不斷增大，相當(dāng)于把曲線楔逐漸楔緊于基圓和工件之間而把工件壓緊,如以為圓心，以（R－e）為半徑畫一虛線圓（稱基圓），則圖中的陰影線部分就相當(dāng)于一個曲線楔繞在基圓盤上。

9.5.3典型夾緊機構(gòu)3．偏心夾緊機構(gòu)9.5.3典型夾緊機構(gòu)63（2）圓偏心夾緊機構(gòu)的特點圓偏心夾緊機構(gòu)的主要優(yōu)點是動作迅速。但升角在各夾緊點是不相同的，夾緊行程小，夾緊力不大，因此一般適用于切削負荷小，且無很大振動的場合。9.5.3典型夾緊機構(gòu)（2）圓偏心夾緊機構(gòu)的特點9.5.3典型夾緊機構(gòu)644．定心夾緊機構(gòu)定心夾緊機構(gòu)是一種對工件同時實現(xiàn)定心定位和夾緊作用的夾緊機構(gòu)。該種機構(gòu)在夾緊過程中能使工件相對某一軸線或?qū)ΨQ面保持對稱性或?qū)χ行?。定心夾緊的實質(zhì)，在于定心—夾緊元件能夠等速趨近或退離，從而使工件定位基面的尺寸偏差對稱地平均分配在夾緊方向上，而不產(chǎn)生基準位置誤差。9.5.3典型夾緊機構(gòu)圖9-45定心夾緊示意圖4．定心夾緊機構(gòu)9.5.3典型夾緊機構(gòu)圖9-45定心夾65定心夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式

（1）定心—夾緊元件以等速移動實現(xiàn)定心夾緊.圖9-46是螺旋式定心夾緊機構(gòu)，螺桿3兩端分別有螺距相等的左右螺紋。

9.5.3典型夾緊機構(gòu)圖9-46螺旋式定心夾緊機構(gòu)定心夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式9.5.3典型夾緊機構(gòu)圖9-4666圖9-47為斜楔式夾緊機構(gòu)。

9.5.3典型夾緊機構(gòu)圖9-47為斜楔式夾緊機構(gòu)。9.5.3典型夾緊機構(gòu)67圖9-48為杠桿式定心夾緊機構(gòu)。

9.5.3典型夾緊機構(gòu)這一類等速移動實現(xiàn)定心夾緊的定心夾緊機構(gòu)由于機構(gòu)組成環(huán)節(jié)多，運動副間的配合間隙也不易控制，定心精度一般為0.15～0.05mm。但因能產(chǎn)生較大的夾緊力和夾緊行程，所以多用于粗加工和半精加工。

圖9-48為杠桿式定心夾緊機構(gòu)。9.5.3典型夾緊機構(gòu)這68（2）依靠定心—夾緊元件產(chǎn)生均勻彈性變形實現(xiàn)定心夾緊圖9-49為彈簧夾頭和彈性心軸，分別夾緊按外圓和內(nèi)孔定心的工件。它們都是利用圓錐面間的相對移動使彈簧套筒2產(chǎn)生彈性張開或收縮來使工件5定心夾緊。

9.5.3典型夾緊機構(gòu)圖9-49彈簧夾頭和彈性心軸彈簧夾頭和彈性心軸結(jié)構(gòu)簡單，定心精度達0.04～0.1mm。因彈簧套筒變形量不宜過大，故對工件定位面精度要求高，公差應(yīng)在0.1～0.5mm以內(nèi)。通常用在精加工和半精加工場合。

（2）依靠定心—夾緊元件產(chǎn)生均勻彈性變形實現(xiàn)定心夾緊9.5.69液性塑料夾具：它是在薄壁套筒中注入了一種常溫下呈凍膠狀（介于固體與液體之間）的液性塑料。因液性塑料有液體的不可壓縮性，當(dāng)旋人螺釘1時、塑料在密封的套筒內(nèi)將壓力同時傳遞到薄壁套筒的四周；使之產(chǎn)生均勻變形將工件定心夾緊。液性塑料夾具的特點是：結(jié)構(gòu)簡單，定心精度高，可達0.01～0.02mm。但由薄壁套筒變形量小，因夾緊行程和夾緊力都較小，故適用于精加工及工件定心尺寸精度等級不低于IT8的場合。目前因液性塑料本身易老化，使應(yīng)用范圍受到限制。

9.5.3典型夾緊機構(gòu)圖9-50液性塑料夾具液性塑料夾具：它是在薄壁套筒中注入了一種常溫下呈凍膠狀（介于705．聯(lián)動夾緊機構(gòu)從一處施力，能同時從不同的地方和方向?qū)σ粋€工件或若干個工件進行夾緊。能實現(xiàn)這個要求的裝置稱為聯(lián)動裝置，或叫多點多件夾緊機構(gòu)。9.5.3典型夾緊機構(gòu)5．聯(lián)動夾緊機構(gòu)9.5.3典型夾緊機構(gòu)71多點多件夾緊機構(gòu)例2：9.5.3典型夾緊機構(gòu)多點多件夾緊機構(gòu)例2：9.5.3典型夾緊機構(gòu)729.6典型機床夾具的應(yīng)用9.6.1車床夾具設(shè)計車床類夾具時，除了正確解決定位、夾緊問題外，還應(yīng)注意以下特點和要求。（1）因為夾具隨機床主軸一起回轉(zhuǎn)，所以要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕且重心盡可能靠近回轉(zhuǎn)軸線，以減小慣性力和回轉(zhuǎn)力矩。（2）應(yīng)有平衡措施消除回轉(zhuǎn)不平衡引起的振動現(xiàn)象。

9.6典型機床夾具的應(yīng)用9.6.1車床夾具73（3）夾具上應(yīng)避免有尖角或突出部分，必要時回轉(zhuǎn)部分外面應(yīng)加護罩。（4）注意夾具在車床主軸上的定位與連接。夾具與主軸的定位表面之間必須有良好的配合和可靠的聯(lián)接，特別是夾緊裝置的自鎖應(yīng)可靠。9.6典型機床夾具的應(yīng)用（3）夾具上應(yīng)避免有尖角或突出部分，必要時回轉(zhuǎn)部分外面應(yīng)加護74在主軸上裝夾的夾具一般分為心軸式及卡盤式兩種：1）心軸式：用心軸2的莫氏錐柄裝在主軸莫氏錐孔內(nèi)，并用拉桿1從主軸尾部將錐柄拉緊。這種裝夾型式迅速方便，定位精度高、但剛性低，適用于D小于140mm或的小型夾具。

9.6典型機床夾具的應(yīng)用在主軸上裝夾的夾具一般分為心軸式及卡盤式兩種：9.6典型752）卡盤式：專用夾具通過過渡盤2裝在主軸上。過渡盤的一面與機床主軸聯(lián)接，其配合表面的形狀取決于車床主軸的端部結(jié)構(gòu)；過渡盤的另一面通常有與專用夾具定位用的凸緣。圖中過渡盤按主軸前端結(jié)構(gòu)以圓錐面定心，用活套在主軸上的螺母1鎖緊，扭矩則由鍵3傳遞。9.6典型機床夾具的應(yīng)用2）卡盤式：9.6典型機床夾具的應(yīng)用769.6典型機床夾具的應(yīng)用9.6.2銑床夾具設(shè)計銑床夾具時應(yīng)特別注意下列問題：（1）銑削是斷續(xù)切削，當(dāng)余量大時易引起振動，因此銑床夾具的受力元件要有足夠的強度和剛度；夾緊機構(gòu)提供的夾緊力應(yīng)足夠大，且要求有較好的自鎖性能。（2）當(dāng)需要用對刀塊來確定刀具和夾具間的正確位置時，選用對刀塊。對刀時，對刀塊和刀具間要放入對刀塞尺、防止刀具和對刀塊直接接觸而損壞刀具和對刀塊。對刀精度由抽動塞尺時的松緊程度來控制。平塞尺和圓塞尺均已有國家標(biāo)準。（3）銑床夾具在機床上的定位，一般是夾具體底面及其上的兩個定位鍵來實現(xiàn)的。9.6典型機床夾具的應(yīng)用9.6.2銑床夾具779.6典型機床夾具的應(yīng)用9.6典型機床夾具的應(yīng)用789.6典型機床夾具的應(yīng)用定位鍵的結(jié)構(gòu)及其在機床T型槽中的位置：（a）A型（b）B型（c）相配件尺寸圖9-58標(biāo)準定位鍵的結(jié)構(gòu)9.6典型機床夾具的應(yīng)用定位鍵的結(jié)構(gòu)及其在機床T型槽中的位799.6.3鉆床夾具

1）鉆套結(jié)構(gòu)的選擇與設(shè)計：9.6典型機床夾具的應(yīng)用9.6.3鉆床夾具9.6典型機床夾具的應(yīng)用80鉆模例：9.6典型機床夾具的應(yīng)用圖9-59回轉(zhuǎn)式鉆模鉆模例：9.6典型機床夾具的應(yīng)用圖9-59回轉(zhuǎn)式鉆模819.6.4鏜床夾具鏜床夾具（簡稱鏜模）設(shè)計的關(guān)鍵問題，是必須很好地解決鏜桿的導(dǎo)向，即有關(guān)鏜套的布置方式和鏜套結(jié)構(gòu)型式的選擇和設(shè)計。1．鏜套的布置方式按鏜套的位置分布，可分為下列幾種：（1）單支承前導(dǎo)引：鏜套布置在被加工孔的前方，主要適用于加工D>60mm，L<D的通孔。

9.6典型機床夾具的應(yīng)用9.6.4鏜床夾具9.6典型機床夾具的應(yīng)用82這種布置方式的特點是：1)可以鏜削孔間距離較小的孔系。這是由于d<D，故相應(yīng)的鏜套尺寸可以做得較小。2)便于在加工中進行觀察和測量，且適合需要锪平面或攻絲的工步。3)由于鏜桿的導(dǎo)引部分在前方，當(dāng)裝卸工件時刀具退出和引進的行程較長。4)用于立鏜時，切屑易落入鏜套，易引起導(dǎo)柱和鏜套的磨損或咬死。9.6典型機床夾具的應(yīng)用這種布置方式的特點是：9.6典型機床夾具的應(yīng)用83（2）單支承后導(dǎo)引鏜套布置在被加工孔的后方，主要用于加工D＜60mm的孔。按L／D比值的大小，有兩種情況。1）圖9-63b用于鏜L＜D的短孔。此時d＞D，鏜桿的剛性好，加工精度也高，而且克服了上述單支承前導(dǎo)引中的缺點。但為了保證鏜削終了時鏜桿不與工件碰撞，h值應(yīng)大于L。2）圖9-63c用于鏜削L／D>1~1.5的長孔。此時h值可以小于L，從而提高了鏜桿剛性，有利于保證鏜孔質(zhì)量。鏜套上開有引刀槽，使單刃鏜刀進退方便，h值更小。但h的最小值必須保證更換和調(diào)整刀頭的方便和排屑的需要。9.6典型機床夾具的應(yīng)用（2）單支承后導(dǎo)引9.6典型機床夾具的應(yīng)用84（3）前后雙支承導(dǎo)引如圖9-64所示，在工件兩側(cè)都布置有鏜套，主要用于鏜削＞1.5D的通孔或同一軸線上一組孔，且對同軸度或孔間距要求較高場合。9.6典型機床夾具的應(yīng)用（3）前后雙支承導(dǎo)引9.6典型機床夾具的應(yīng)用85（4）雙支承后導(dǎo)引9.6典型機床夾具的應(yīng)用（4）雙支承后導(dǎo)引9.6典型機床夾具的應(yīng)用861）單支承導(dǎo)引的鏜桿，應(yīng)與機床主軸作剛性聯(lián)接，機床主軸的回轉(zhuǎn)精度將直接影響加工質(zhì)量。2）采用雙支承導(dǎo)引時，鏜桿和機床主軸應(yīng)采用浮動連接，圖9-66為一簡單的浮動接頭。這時鏜孔的精度取決于鏜模，與機床精度無關(guān)。9.6典型機床夾具的應(yīng)用圖9-66浮動接頭1）單支承導(dǎo)引的鏜桿，應(yīng)與機床主軸作剛性聯(lián)接，機床主軸的回轉(zhuǎn)872．鏜套的結(jié)構(gòu)型式鏜套主要有固定式和回轉(zhuǎn)式兩種。（1）固定式鏜套固定在鏜模支架上，不能隨鏜桿一起轉(zhuǎn)動。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，軸線位置準確。但鏜桿與鏜套之間既有相對轉(zhuǎn)動，又有相對移動，故易因摩擦發(fā)熱而咬死，或因鏜套鏜桿的磨損失去導(dǎo)向精度，故只適用于低速鏜孔。使用需要充分潤滑，鏜套開有油槽，可用油槍從油杯注入潤滑油。9.6典型機床夾具的應(yīng)用a）b）圖9-67固定式鏜套2．鏜套的結(jié)構(gòu)型式9.6典型機床夾具的應(yīng)用a）88（2）回轉(zhuǎn)式鏜套當(dāng)采用高速鏜孔或鏜桿直徑較大，線速度過20m/min時，一般采用回轉(zhuǎn)式鏜套。這種鏜套的特點是導(dǎo)向表面和回轉(zhuǎn)部分分離，既保證了高的導(dǎo)向精度，又避免了兩者之間因摩擦發(fā)熱而生產(chǎn)的咬死現(xiàn)象?；剞D(zhuǎn)式鏜套分滑動式、外滾式和內(nèi)滾式三種。

9.6典型機床夾具的應(yīng)用（2）回轉(zhuǎn)式鏜套9.6典型機床夾具的應(yīng)用891）滑動式鏜套：鏜套2支承在固定支承套1上，鏜模支架4上設(shè)有油環(huán)，用于對固定支承套1和鏜套2形成的滑動軸承副進行潤滑。鏜套2中開有鍵槽3，鏜桿上的鍵通過鍵槽帶動鏜套一起回轉(zhuǎn)，鏜套孔完成鏜桿的導(dǎo)引?；瑒隅M套具有結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大，減振性能較好等優(yōu)點。但必須充分潤滑，工作速度也不宜過高。9.6典型機床夾具的應(yīng)用1）滑動式鏜套：9.6典型機床夾具的應(yīng)用902）外滾式鏜套：鏜套2由滾動軸承6支承。滾動軸承也可以根據(jù)加工需要選用滾錐軸承或滾針軸承。外滾式鏜套具有設(shè)計、制造和維修方便，潤滑要求比滑動鏜套低，轉(zhuǎn)速范圍廣等優(yōu)點。

9.6典型機床夾具的應(yīng)用2）外滾式鏜套：9.6典型機床夾具的應(yīng)用913）內(nèi)滾式鏜套。鏜套2與固定支承套1配合，兩者只有相對移動而無相對轉(zhuǎn)動。鏜桿上裝有滾動軸承，可以在鏜套2導(dǎo)引表面的內(nèi)部作相對回轉(zhuǎn)運動。這種鏜套結(jié)構(gòu)尺寸較大，能使刀具順利通過固定支承套，而無須設(shè)置引刀槽。9.6典型機床夾具的應(yīng)用3）內(nèi)滾式鏜套。9.6典型機床夾具的應(yīng)用92夾具設(shè)計過程大致可分為以下幾個階段：1．設(shè)計前的調(diào)查研究（1）夾具設(shè)計和零件加工工藝是密切相關(guān)的，在設(shè)計夾具前，要仔細了解零件圖及零件的加工工藝過程。如各工序的加工內(nèi)容，定位夾緊、切削用量、選用的機床、刀具等。特別應(yīng)仔細了解需設(shè)計夾具的工序的工藝情況。（2）了解使用該夾具的機床、刀具的主要技術(shù)規(guī)格，機床運動情況以及機床上安裝夾具部分的結(jié)構(gòu)及配合尺寸。（3）收集夾具零部件標(biāo)準、典型夾具結(jié)構(gòu)，機床夾具設(shè)計原理以及同類型夾具的有關(guān)資料。（4）了解零件的生產(chǎn)類型以及本廠制造夾具的經(jīng)驗和能力，了解同類夾具的使用情況，及時吸收先進經(jīng)驗。9.7專用夾具設(shè)計方法夾具設(shè)計過程大致可分為以下幾個階段：9.7專用夾具設(shè)計方法932．確定夾具的結(jié)構(gòu)方案、繪制結(jié)構(gòu)草圖（1）確定工件的定位方案，選擇和設(shè)計定位元件，計算定位誤差；定位基準在工藝規(guī)程中已確定，確定定位方案時，除考慮定位精度外，還應(yīng)考慮整個夾具的布局，夾緊機構(gòu)的布置及操作方便等。以此來考查定位基準的選擇是否合理。（2）確定刀具的對刀或?qū)б绞?，選擇或設(shè)計對刀元件或?qū)б?。?）確定夾緊方案、選擇或設(shè)計夾緊機構(gòu)，計算夾緊力；如果夾緊力過大，還應(yīng)計算有關(guān)元件的強度或剛度。

（4）確定其它裝置的結(jié)構(gòu)型式，如定位鍵、操作件、分度裝置等。（5）確定夾具體和繪制結(jié)構(gòu)方案的總體草圖。9.7專用夾具設(shè)計方法2．確定夾具的結(jié)構(gòu)方案、繪制結(jié)構(gòu)草圖9.7專用夾具設(shè)計方法943．繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖夾具總圖一般是畫出夾緊時的狀態(tài)，以便看出能否夾緊，松開時的位置可以用雙點劃線全部或局部畫出。繪制夾具總圖時，首先用雙點劃線畫出工件的三面投影，表示出工件的定位基面、夾緊表面和被加工表面。工件在此是一個假想的透明體，它不影響其它元件和裝置的繪制。然后，圍繞工件按定位元件、導(dǎo)引元件、夾緊裝置及其它裝置的順序依次繪制，最后繪制夾具體，完成總裝配圖。9.7專用夾具設(shè)計方法3．繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖9.7專用夾具設(shè)計方法95題目：設(shè)計如圖9-70所示工件銑槽工序的專用夾具。該工件加工工藝過程如下：(1)銑前后兩端面

X61臥銑(2)銑底面、頂面

X61臥銑(3)銑兩側(cè)面

X61臥銑(4)銑兩臺肩面

X61臥銑(5)鉆鉸孔

Z535立鉆(6)銑槽

X61臥銑9.7專用夾具設(shè)計方法（舉例）圖9-70塊狀零件圖題目：設(shè)計如圖9-70所示工件銑槽工序的專用夾具。該工件加工96設(shè)計步驟一：工序簡圖分析：1）本工序工件的定位面是后平面B、，2）六點定位原則分析；9.7專用夾具設(shè)計方法（舉例）圖9-71銑槽工序圖設(shè)計步驟一：工序簡圖分析：9.7專用夾具設(shè)計方法（舉例）圖97設(shè)計步驟二：定位元件選擇及計算1、夾具上相應(yīng)的定位元件選為支承板、支承釘和菱形定位銷。2、定位元件的設(shè)計及定位誤差的計算1)定位元件的設(shè)計定位后平面B所用的定位支承板參考國標(biāo)中的定位支承板進行設(shè)計。定位底平面的定位支承釘以及菱形銷按實際需要在國標(biāo)中選取。9.7專用夾具設(shè)計方法（舉例）設(shè)計步驟二：定位元件選擇及計算9.7專用夾具設(shè)計方法（舉例98（1）確定支承釘定位表面到菱形定位銷中心的尺寸及其偏差：即Ld±[T(Ld)／2]。其中，Ld取工件相應(yīng)尺寸23±0.08的平均尺寸，公差取23±0.08公差的1／4，極限偏差雙向?qū)ΨQ標(biāo)注，就有Ld±[T(Ld)／2]＝23±0.02mm。9.7專用夾具設(shè)計方法（舉例）（1）確定支承釘定位表面到菱形定位銷中心的尺寸及其偏差：999