機床夾具設(shè)計基礎(chǔ)知識課件

機床夾具設(shè)計基礎(chǔ)知識機床夾具設(shè)計基礎(chǔ)知識1機械制造技術(shù)

內(nèi)容

工件在夾具中的夾緊

04定位方法及定位元件

03工件定位的基本原理

02

概述

01機械制造技術(shù)內(nèi)容工件在夾具中的夾緊04定位方法2機械制造技術(shù)

項目四機械加工質(zhì)量分析

專用夾具的設(shè)計方法

08各類機床夾具設(shè)計要點

07其它夾緊機構(gòu)

06

基本夾緊機構(gòu)

05機械制造技術(shù)項目四機械加工質(zhì)量分析3機械制造技術(shù)

課題一概述一、機床夾具在機械加工中的作用1．保證加工精度

采用夾具安裝，可以準(zhǔn)確地確定工件與機床、刀具之間的相互位置，工件的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，其加工精度高而且穩(wěn)定。2．提高生產(chǎn)率、降低成本

用夾具裝夾工件，無需找正便能使工件迅速地定位和夾緊，顯著地減少了輔助工時；用夾具裝夾工件提高了工件的剛性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夾具裝夾工件，并采用高效夾緊機構(gòu)，這些因素均有利于提高勞動生產(chǎn)率。另外，采用夾具后，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率下降，可以安排技術(shù)等級較低的工人，明顯地降低了生產(chǎn)成本。

機械制造技術(shù)課題一概述一、機4機械制造技術(shù)課題一概述3．?dāng)U大機床的工藝范圍

使用專用夾具可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。例如，在車床或搖臂鉆床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工；通過專用夾具還可將車床改為拉床使用，以充分發(fā)揮通用機床的作用。4．減輕工人的勞動強度

用夾具裝夾工件方便、快速，當(dāng)采用氣動、液壓等夾緊裝置時，可減輕工人的勞動強度；應(yīng)用機床夾具，有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動條件，保證安全生產(chǎn)；有利于擴大機床工藝范圍，實現(xiàn)“一機多用”。機械制造技術(shù)課題一概述3．?dāng)U大機床的5機械制造技術(shù)課題一概述二、夾具的分類機床夾具的種類繁多，可以從不同的角度對機床夾具進行分類。常用的分類方法有以下幾種。1．按夾具的使用特點分類根據(jù)夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，機床夾具可分為:(1)通用夾具

(2)專用夾具

(3)可調(diào)夾具

(4)組合夾具

(5)拼裝夾具機械制造技術(shù)課題一概述二、夾具的分類6機械制造技術(shù)課題一概述2．按使用機床分類夾具按使用機床不同，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機床夾具、數(shù)控機床夾具、自動機床夾具、自動線隨行夾具以及其他機床夾具等。3．按夾緊的動力源分類夾具按夾緊的動力源可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電磁夾具以及真空夾具等。三、機床夾具的組成機床夾具的種類和結(jié)構(gòu)雖然繁多，但它們的組成均可概括為以下幾個部分，這些組成部分既相互獨立又相互聯(lián)系。機械制造技術(shù)課題一概述2．按使用機床分類7機械制造技術(shù)課題一概述1．定位元件

定位元件保證工件在夾具中處于正確的位置。2．夾緊裝置

夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力(切削力等)作用時不離開已經(jīng)占據(jù)的正確位置。3．對刀或?qū)蜓b置對刀或?qū)蜓b置用于確定刀具相對于定位元件的正確位置。4．連接元件連接元件是確定夾具在機床上正確位置的元件。機械制造技術(shù)課題一概述1．定位元件

8機械制造技術(shù)課題一概述5．夾具體

夾具體是機床夾具的基礎(chǔ)件，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。6．其它裝置或元件它們是指夾具中因特殊需要而設(shè)置的裝置或元件。若需加工按一定規(guī)律分布的

多個表面時，常設(shè)置分度裝置；為了能方便、準(zhǔn)確地定位，常設(shè)置預(yù)定位裝置；對于大型夾具，常設(shè)置吊裝元件等。機械制造技術(shù)課題一概述5．夾具體

9機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理一、六點定位原理

一個尚未定位的工件，其空間位置是不確定的，均有六個自由度，如圖所示，即沿空間坐標(biāo)軸x、y、z三個方向的移動和繞這三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動。

定位，就是限制自由度。用來限制工件自由度的固定點，稱為定位支承點，簡稱支承點。用合理分布的六個支承點限制工件六個自由度的法則，稱為六點定位原理。

工件的六個自由度

自由度的限制機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理一、六點定位原理工10機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理

在應(yīng)用“六點定位原理”分析工件的定位時，應(yīng)注意以下幾點：1．定位支承點限制工件自由度的作用，應(yīng)理解為定位支承點與工件定位基準(zhǔn)面始終保持緊貼接觸。若二者脫離，則意味著失去定位作用。2．一個定位支承點僅限制一個自由度，一個工件僅有六個自由度，所設(shè)置的定位支承點數(shù)目，原則上不應(yīng)超過六個。3．分析定位支承點的定位作用時，不考慮力的影響。工件的某一自由度被限制，并非指工件在受到使其脫離定位支承點的外力時，不能運動。欲使其在外力作用下不能運動，是夾緊的任務(wù)；反之，工件在外力作用下不能運動，即被夾緊，也并非是說工件的所有自由度都被限制了。所以，定位和夾緊是兩個概念，絕不能混淆。機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理在應(yīng)11機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理二、工件的定位根據(jù)夾具定位元件限制工件運動自由度的不同，工件在夾具中的定位方式，有下列幾種情況：

1．完全定位工件的六個自由度全部被限制的定位，稱為完全定位。當(dāng)工件在x、y、z三個坐標(biāo)方向上均有尺寸要求或位置精度要求時，一般采用這種定位方式。機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理二、工件的定位12機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理2．不完全定位根據(jù)工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，這樣的定位，稱為不完全定位。(a)

在車床上加工通孔(b)

磨平面圖機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理2．不完全定位(a)

13機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理3．欠定位根據(jù)工件的加工要求，應(yīng)該限制的自由度沒有完全被限制的定位，稱為欠定位。欠定位無法保證加工要求，所以是絕不允許的。機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理3．欠定位14機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理4．過定位夾具上的兩個或兩個以上的定位元件，重復(fù)限制工件的同一個或幾個自由度的現(xiàn)象，稱為過定位。長銷和大端面定位

平面和兩短圓柱銷定位機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理4．過定位長銷和大端面15機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理

過定位可能導(dǎo)致下列后果。（1）工件無法安裝（2）造成工件或定位元件變形由于過定位往往會帶來不良后果，一般確定定位方案時，應(yīng)盡量避免。消除或減小過定位所引起的干涉，一般有兩種方法。①改變定位元件的結(jié)構(gòu)，使定位元件重復(fù)限制自由度的部分不起定位作用。大端面加球面墊圈

大端面改為小端面機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理過定位可能導(dǎo)致16機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理②合理應(yīng)用過定位，提高工件定位基準(zhǔn)之間以及定位元件的工作表面之間的位置精度。1—壓緊螺母

2—墊圈

3—壓板

4—工件

5—支承凸臺

6—工作臺

7—心軸

滾齒夾具機械制造技術(shù)課題二工件定位的基本原理②合理應(yīng)用過定位，提17機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件一、工件以平面定位1．支承釘當(dāng)工件以粗糙不平的毛坯面定位時，采用球頭支承釘(B型)，使其與毛坯良好接觸。齒紋頭支承釘(C型)用在工件的側(cè)面，能增大摩擦系數(shù)，防止工件滑動。當(dāng)工件以加工過的平面定位時，可采用平頭支承釘(A型)。在支承釘?shù)母叨刃枰{(diào)整時，應(yīng)采用可調(diào)支承。可調(diào)支承主要用于工件以粗基準(zhǔn)面定位，或定位基面的形狀復(fù)雜，以及各批毛坯的尺寸、形狀變化較大時。機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件一、工件以平面定位18機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件

可調(diào)支承能達到使用同一夾具加工不同尺寸的相似件的目的。可調(diào)支承在一批工件加工前調(diào)整一次，調(diào)整后需要鎖緊，其作用與固定支承相同。在工件定位過程中能自動調(diào)整位置的支承稱為自位支承。其作用相當(dāng)于1個固定支承，只限制1個自由度。由于增加了接觸點數(shù)，可提高工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性，但夾具結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，自位支承一般適用于毛面定位或剛性不足的場合。

1—銷軸

2—V形塊

3—可調(diào)支承用可調(diào)支承加工相似件機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件可調(diào)支承19機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件

工件因尺寸形狀或局部剛度較差，使其定位不穩(wěn)或受力變形等原因，需增設(shè)輔助支承，用以承受工件重力、夾緊力或切削力。輔助支承的工作特點是：待工件定位夾緊后，再調(diào)整輔助支承，使其與工件的有關(guān)表面接觸并鎖緊。而且輔助支承是每安裝一個工件就調(diào)整一次。但此支承不限制工件的自由度，也不允許破壞原有定位。機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件20機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件2．支承板工件以精基準(zhǔn)面定位時，除采用上述平頭支承釘外，還常用圖6-13所示的支承板作定位元件。A型支承板結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，但不利于清除切屑，故適用于頂面和側(cè)面定位；B型支承板則易保證工作表面清潔，故適用于底面定位。夾具裝配時，為使幾個支承釘或支承板嚴(yán)格共面，裝配后，需將其工作表面一次磨平，從而保證各定位表面的等高性。A型

B型

支承板機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件2．支承板A型

21機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件二、工件以內(nèi)孔表面定位1．工件以圓柱孔定位各類套筒、盤類、杠桿、撥叉等零件,常以圓柱孔定位。所采用的定位元件有圓柱銷和各種心軸。這種定位方式的基本特點是：定位孔與定位元件之間處于配合狀態(tài)，并要求確?？字行木€與夾具規(guī)定的軸線相重合?？锥ㄎ贿€經(jīng)常與平面定位聯(lián)合使用。(1)圓柱銷(a)D＞3～10

(b)D＞10～18

(c)D＞18

(d)帶套可換定位銷機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件二、工件以內(nèi)孔表面定22機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件(2)圓柱心軸

(a)間隙配合心軸

1—引導(dǎo)部分2—工作部分3—傳動部分

(b)過盈配合心軸

(c)花鍵心軸機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件(2)圓柱心軸23機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件(3)圓錐銷

(a)粗基準(zhǔn)定位

(b)精基準(zhǔn)定位機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件(3)圓錐銷

(a24機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件

圓錐銷組合定位（4）小錐度心軸這種定位方式的定心精度較高，但工件的軸向位移

誤差較大，適用于工件定位孔精度不低于IT7的精車和磨削加工，不能加工端面。機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件圓錐銷組合定位（425機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件2．工件以圓錐孔定位

(1)圓錐形心軸圓錐心軸限制了工件除繞軸線轉(zhuǎn)動自由度以外的其它五個自由度。

(2)頂尖

中心孔定位機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件2．工件以圓錐孔定位26機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件三、工件以外圓柱表面定位1．V形架

V形架定位的最大優(yōu)點是對中性好。即使作為定位基面的外圓直徑存在誤差，仍可保證一批工件的定位基準(zhǔn)軸線始終處在V形架的對稱面上；并且使安裝方便。V形架

V形架對中性分析機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件三、工件以外圓柱表面27機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件2．定位套工件以外圓柱面在圓孔中定位，這種定位方法一般適用于精基準(zhǔn)定位，常與端面聯(lián)合定位。所用定位件結(jié)構(gòu)簡單，通常做成鋼套裝于夾具中，有時也可在夾具體上直接做出定位孔。工件以外圓柱面定位，有時也可用半圓套或錐套作定位元件。四、定位裝置設(shè)計實例案例：有一批如所示的工件，除槽子外其余各表面均已加工合格?，F(xiàn)需設(shè)計銑床夾具銑槽，保證圖示的位置要求。試進行銑床夾具定位方案的設(shè)計計算。機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件2．定位套28機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件29機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件（1）定位方案的提出與分析計算

（a）（b）銑槽工序二種定位方案的定位分析機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件（1）定位方案的提出30機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件（2）兩孔定位方案定位結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計計算

1）確定銷心距基本尺寸與極限偏差

2)確定圓柱定位銷的定位直徑和極限偏差

3）確定削邊定位銷的定位結(jié)構(gòu)參數(shù)（3）定位平面的定位元件選擇 根據(jù)工件的形狀、加工面部位和夾具在銑床上的位置，選用厚度12、長度120的B型標(biāo)準(zhǔn)支承四塊（B12×120GB2236－80），其布置如圖（b）所示。1—圓柱定位銷；2—削邊定位銷；3—支承板

機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件（2）兩孔定位方案定31機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件（4）定位誤差的分析計算 由于平面定位沒有基準(zhǔn)不重合現(xiàn)象，故不存在定位誤差，所以主要分析計算兩孔定位的定位誤差。因為上述兩定位銷定位結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計計算，只解決了重復(fù)定位矛盾，保證兩定位孔加工合格的全部工件都能裝進夾具。而能滿足這個條件的兩定位銷結(jié)構(gòu)參數(shù)的組合可有多種不同答案。所以還必須根據(jù)定位誤差的分析計算來驗證所設(shè)計的兩定位銷結(jié)構(gòu)參數(shù)能否保證工序加工要求。若發(fā)現(xiàn)定位誤差過大，難保證加工要求，則需重新進行設(shè)計，修正參數(shù)，減少定位誤差，以達到加工要求。過兩定位銷軸線的XO1Y坐標(biāo)系是夾具的調(diào)刀基準(zhǔn)，銑刀根據(jù)XO1Y坐標(biāo)系調(diào)整成圖6-24所示的240和70尺寸，在加工一批工件時，工件的設(shè)計基準(zhǔn)（即定位基準(zhǔn)）坐標(biāo)系相對調(diào)刀基準(zhǔn)XO1Y坐標(biāo)系產(chǎn)生最大位置變化而引起240尺寸和70尺寸的最大誤差，就是定位誤差。機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件（4）定位誤差的分析32機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件兩定位孔銑槽工序的定位誤差分析計算

根據(jù)定位誤差的分析計算可知所設(shè)計的定位元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)是合理的。

機械制造技術(shù)課題三定位方法及定位元件兩定位孔銑槽工序的定33機械制造技術(shù)課題四工件在夾具中的夾緊一、夾緊裝置的組成 夾緊裝置的種類很多，但其結(jié)構(gòu)均由兩部分組成。1．動力裝置夾緊力的來源，一是人力；二是某種裝置所產(chǎn)生的力。能產(chǎn)生力的裝置稱為夾具的動力裝置。常用的動力裝置有：氣動裝置、液壓裝置、電動裝置、電磁裝置、氣—液聯(lián)動裝置和真空裝置等。由于手動夾具的夾緊力來自人力，所以它沒有動力裝置。機械制造技術(shù)課題四工件在夾具中的夾緊一、夾緊裝置的組成34機械制造技術(shù)課題四工件在夾具中的夾緊2．夾緊部分接受和傳遞原始作用力使之變?yōu)閵A緊力并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分，一般由下列機構(gòu)組成：1）接受原始作用力的機構(gòu)。如手柄、螺母及用來連接氣缸活塞桿的機構(gòu)等。2）中間遞力機構(gòu)。如鉸鏈、杠桿等。3）夾緊元件。如各種螺釘壓板等。其中中間遞力機構(gòu)在傳遞原始作用力至夾緊元件的過程中可以起到諸如改變作用力的方向、改變作用力的大小以及自鎖等作用。機械制造技術(shù)課題四工件在夾具中的夾緊2．夾緊部分35機械制造技術(shù)課題四工件在夾具中的夾緊二、夾緊裝置的基本要求在不破壞工件定位精度，并保證加工質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量使夾緊裝置做到：1．夾緊力的大小適當(dāng)。既要保證工件在整個加工過程中其位置穩(wěn)定不變、振動小，又要使工件不產(chǎn)生過大的夾緊變形。2．工藝性好。夾緊裝置的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)效率的前提下，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，便于制造和維修。3．使用性好。夾緊裝置的操作應(yīng)當(dāng)方便、安全、省力。機械制造技術(shù)課題四工件在夾具中的夾緊二、夾緊裝置的基本36機械制造技術(shù)課題五基本夾緊機構(gòu)一、斜楔夾緊

斜楔夾緊是夾緊機構(gòu)中最基本的一種形式。其它一些夾緊如偏心輪、螺釘?shù)榷际沁@種楔塊的變型。斜楔夾緊的工作特點：(1)

楔塊的自鎖性

楔塊的自鎖條件為：α≤φ1+φ2

。為保證自鎖可靠，取α=5°~7°。(2)楔塊能改變夾緊作用力的方向；(3)楔塊具有增力作用，增力比i=Q/F≈3；(4)楔塊夾緊行程??；(5)結(jié)構(gòu)簡單，夾緊和松開需要敲擊大、小端，操作不方便。機械制造技術(shù)課題五基本夾緊機構(gòu)一、斜楔夾緊37機械制造技術(shù)課題五基本夾緊機構(gòu)

對于楔塊夾緊，由于增力比、行程大小和自鎖條件是相互制約的，故在確定楔塊升角α?xí)r，應(yīng)兼顧三者在不同條件下的實際需要。當(dāng)機構(gòu)既要求自鎖，又要有較大的夾緊行程時，可采用雙斜面楔塊(見圖6-25)，前部大升角用于夾緊前的快速行程，后部小升角保證自鎖。

單一楔塊夾緊機構(gòu)夾緊力和增力比均較小且操作不便，夾緊行程也難滿足實際需要，因此很少使用，通常用于機動夾緊或組合夾緊機構(gòu)中。

楔塊一般用20號鋼滲碳淬火達到HRC58~62，有時也用45號鋼淬硬至HRC42~46。機械制造技術(shù)課題五基本夾緊機構(gòu)對于楔塊38機械制造技術(shù)課題五基本夾緊機構(gòu)二、螺旋夾緊機構(gòu)將楔塊的斜面繞在圓柱體上就成為螺旋面，因此螺旋夾緊的作用原理與楔塊相同。螺旋夾緊的工作特點：

(1)自鎖性能好

(2)增力比大(i≈75)(3)夾緊行程調(diào)節(jié)范圍大

(4)夾緊動作慢、工件裝卸費時螺旋夾緊很適用于手動夾緊，在機動夾緊機構(gòu)中應(yīng)用較少。機械制造技術(shù)課題五基本夾緊機構(gòu)二、螺旋夾緊機構(gòu)39機械制造技術(shù)課題五基本夾緊機構(gòu)三、偏心夾緊機構(gòu)用偏心件直接或間接夾緊工件的機構(gòu)，稱為偏心夾緊機構(gòu)。偏心件有兩種形式，即圓偏心和曲線偏心，其中，圓偏心機構(gòu)因結(jié)構(gòu)簡單、制造容易而得到廣泛應(yīng)用。偏心夾緊優(yōu)點是操作方便，動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，其缺點是工作行程小，自鎖性不如螺旋夾緊好，結(jié)構(gòu)不耐振，適用于切削平穩(wěn)且切削力不大的場合，常用于手動夾緊機構(gòu)。由于偏心輪帶手柄，所以在旋轉(zhuǎn)的夾具上不允許用偏心夾緊機構(gòu)，以防誤操作。機械制造技術(shù)課題五基本夾緊機構(gòu)三、偏心夾緊機構(gòu)40機械制造技術(shù)課題六其它夾緊機構(gòu)一、定心夾緊機構(gòu) 當(dāng)工件被加工面以中心要素（軸線、中心平面等）為工序基準(zhǔn)時，為使基準(zhǔn)重合以減少定位誤差，需采用定心夾緊機構(gòu)。定心夾緊機構(gòu)按其定心作用原理有兩種類型，一種是依靠傳動機構(gòu)使定心夾緊元件等速移動，從而實現(xiàn)定心夾緊，如螺旋式、杠桿式、楔式機構(gòu)等；另一種是利用薄壁彈性元件受力后產(chǎn)生均勻的彈性變形（收縮或擴張），來實現(xiàn)定心夾緊，如彈簧筒夾、膜片卡盤、波紋套、液性塑料等。（1）螺旋式定心夾緊機構(gòu)（2）杠桿式定心夾緊機構(gòu)（3）楔式定心夾緊機構(gòu)（4）．彈簧筒夾式定心夾緊機構(gòu)機械制造技術(shù)課題六其它夾緊機構(gòu)一、定心夾緊機構(gòu)41機械制造技術(shù)課題六其它夾緊機構(gòu)二、聯(lián)動夾緊機構(gòu)

聯(lián)動夾緊機構(gòu)是操作一個手柄或用一個動力裝置在幾個夾緊位置上同時夾緊一個工件(單件多位夾緊)或夾緊幾個工件(多件多位夾緊)的夾緊機構(gòu)。根據(jù)工件的特點和要求，為了減少工件裝夾時間，提高生產(chǎn)率，簡化結(jié)構(gòu)，常采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)。

在設(shè)計聯(lián)動夾緊機構(gòu)時應(yīng)注意的問題：

(1)必須設(shè)置浮動環(huán)節(jié)，以補償同批工件尺寸偏差的變化，保證同時且均勻地夾緊工件。

(2)聯(lián)動夾緊一般要求有較大的總夾緊力，故機構(gòu)要有足夠剛度，防止夾緊變形。

(3)工件的定位和夾緊聯(lián)動時，應(yīng)保證夾緊時不破壞工件在定位時所取得的位置。機械制造技術(shù)課題六其它夾緊機構(gòu)二、聯(lián)動夾緊機構(gòu)42機械制造技術(shù)課題六其它夾緊機構(gòu)三、夾緊機構(gòu)設(shè)計實例

圖示的工序圖中，h尺寸的公差Ｔ（h）＝０.２１㎜。今在臥式銑床上銑削Ａ處臺階槽面。已知銑削力Ｆ＝1500Ｎ，采用氣動夾緊方式；壓縮空氣的工作壓力為0.4Mpa；氣缸工作效率η2＝0.85。試進行夾緊裝置的設(shè)計計算。

銑槽工序夾緊裝置結(jié)構(gòu)方案的確定

1—壓板；2—滾子；3—斜楔；4—氣缸機械制造技術(shù)課題六其它夾緊機構(gòu)三、夾緊機構(gòu)設(shè)計實例43機械制造技術(shù)課題六其它夾緊機構(gòu)（1）決定夾緊裝置的方案與結(jié)構(gòu)

（2）選擇夾緊氣缸參數(shù)

1）氣缸應(yīng)產(chǎn)生的原始作用力Ｑ

2)求氣缸直徑D13）求氣缸的工作行程

(3)強度的校核驗算銑槽氣動銑夾具的結(jié)構(gòu)圖機械制造技術(shù)課題六其它夾緊機構(gòu)（1）決定夾緊裝置的方案與結(jié)44機械制造技術(shù)課題六其它夾緊機構(gòu)（二）夾具體 夾具體是整個夾具的基礎(chǔ)零件，定位元件、夾緊裝置、連接元件、導(dǎo)向元件或?qū)Φ堆b置等都要裝在它上面. 夾具體的設(shè)計應(yīng)注意下列問題：

1、夾具體要有足夠的剛度，承受夾緊力及加工時的切削力，一般夾具體為鑄件，但也可以用焊接件。

2、夾具體上一般應(yīng)考慮搬運夾具時的吊裝問題，以方便夾具的安裝。對于小型夾具當(dāng)然可以不考慮吊裝，但也應(yīng)考慮便于搬動。

3、夾具體上應(yīng)考慮排屑和清掃切屑方便。

4、夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)適當(dāng)緊湊些，不要過于分散。有時考慮夾具的穩(wěn)定性，夾具體底面可以做得稍大些。

5、由于夾具體一般都比較復(fù)雜，故要考慮結(jié)構(gòu)工藝性，使加工和裝配都能合理、方便。機械制造技術(shù)課題六其它夾緊機構(gòu)（二）夾具體45機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點一、車床夾具設(shè)計要點車床夾具的主要特點是夾具與機床主軸聯(lián)接，工作時由機床主軸帶動其高速回轉(zhuǎn)。因此在設(shè)計車床夾具時除了保證工件達到工序的精度要求外，還應(yīng)考慮：（1）夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求緊湊輕便懸臂尺寸短，使重心盡可能靠近主軸。（2）夾具應(yīng)有平衡措施，消除回轉(zhuǎn)的不平衡現(xiàn)象，以減少主軸軸承的不正常磨損，避免產(chǎn)生振動及振動對加工質(zhì)量和刀具壽命的影響。平衡重的位置應(yīng)可以調(diào)節(jié)。（3）夾緊裝置除應(yīng)使夾緊迅速、可靠外，還應(yīng)注意夾具旋轉(zhuǎn)的慣性力不應(yīng)使夾緊力有減小的趨勢，以防回轉(zhuǎn)過程中夾緊元件松脫。機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點一、車床夾具設(shè)計要點46機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點（4）夾具上的定位、夾緊元件及其他裝置的布置不應(yīng)大于夾具體的直徑；靠近夾具外緣的元件，不應(yīng)該有突出的棱角，必要時應(yīng)加防護罩。（5）車床夾具與主軸聯(lián)接精度對夾具的回轉(zhuǎn)精度有決定性的影響。因此回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸軸線要有盡可能高的同軸度。（6）當(dāng)主軸有高速轉(zhuǎn)動、急剎車等情況時，夾具與主軸之間的聯(lián)接應(yīng)該有防松裝置。（7）在加工過程中，工件在夾具上應(yīng)能用量具測量。切屑能順利排出或清理。車床專用夾具的設(shè)計要點也適用于圓磨床夾具。機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點（4）夾具上的定位、47機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點二、銑床專用夾具的設(shè)計要點 （1）由于銑銷過程不是連續(xù)切削，且加工余量較大，切削力較大而方向隨時都可能在變化。所以夾具應(yīng)有足夠的剛性和強度，夾具的重心應(yīng)盡量低，夾具的高度與寬度之比應(yīng)為1～1.25，并應(yīng)有足夠的排屑空間。 （2）夾緊裝置要有足夠的強度和剛度，保證必需的夾緊力，并有良好的自鎖性能，一般在銑床夾具上特別是粗銑，不宜采用偏心夾緊。 （3）夾緊力應(yīng)作用在工件剛度較大的部位上。工件與主要定位元件的定位表面接觸剛度要大。當(dāng)從側(cè)面壓緊工件時，壓板在側(cè)面的著力點應(yīng)低于工件側(cè)面支承點。機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點二、銑床專用夾具的設(shè)48機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點（4）為了調(diào)整和確定夾具與銑刀的相對位置，應(yīng)正確選用對刀裝置，對刀裝置在使用塞尺方便和易于觀察的位置，并應(yīng)在銑刀開始切入工件的一端。（5）切屑和冷卻液應(yīng)能順利排出，必要時應(yīng)開排屑孔。（6）為了調(diào)整和確定夾具與機床工件臺軸線的相對位置，在夾具體的底面應(yīng)具有兩個定向鍵，定向鍵與工作臺Ｔ型槽宜用單面貼合，當(dāng)工作臺Ｔ型槽平整時可采用圓柱銷，精度高的或重型夾具宜采用夾具體上的找正基面。由于刨床夾具的結(jié)構(gòu)和動作原理與銑床夾具相近，故其設(shè)計要點可參照上述內(nèi)容。機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點（4）為了調(diào)整和確定49機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點三、鉆床專用夾具的設(shè)計要點

1.鉆模類型的選擇 鉆模類型很多，在設(shè)計鉆模時，首先需要根據(jù)工件的形狀尺寸、重量、加工要求和批量來選擇鉆模的結(jié)構(gòu)類型。選擇時注意以下幾點： （1）被鉆孔直徑大于１0㎜時（特別是加工鋼件），宜采用固定式鉆模。 （2）翻轉(zhuǎn)式鉆模適用于加工中小件，包括工件在內(nèi)的總重量不宜超過１0㎏。 （3）當(dāng)加工分布不在圓周上的平行孔系時，如工件和夾具的總重量超過１5㎏，宜采用固定鉆模在搖臂鉆床上加工。如生產(chǎn)批量大，則可在立式鉆床上采用多軸傳動頭加工。機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點三、鉆床專用夾具的設(shè)50機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點

（4）對于孔的垂直度和孔心距要求不高的中小型工件，宜優(yōu)先采用滑柱鉆模。如孔的垂直度公差小于0.1㎜，孔距位置公差小于0.15㎜時，一般不宜采用這類鉆模。 （5）鉆模板和夾具體為焊接式的鉆模，因焊接應(yīng)力不能徹底消除，精度不能長期保持，故一般在工件孔距公差要求不高時采用。 （6）孔距與孔和基面公差小于0.05㎜時采用固定式鉆模。

2.鉆套的選擇和設(shè)計 根據(jù)鉆套的結(jié)構(gòu)有固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套及特殊鉆套四種類型，分別適用不同情況。機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點（4）對于51機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點3.鉆模板的設(shè)計 鉆模板是供安裝鉆套用的，鉆模板多裝配在夾具體或支架上、與夾具上的其他元件相連接或與夾具體鑄成一體。 設(shè)計模板時應(yīng)注意以下幾點： （1）鉆模板上安裝鉆套的孔之間及孔與定位元件的位置應(yīng)有足夠的精度。 （2）鉆模板應(yīng)具有足夠的剛度，以保證鉆套位置的準(zhǔn)確性，但又不能做得太厚太重。注意布置加強筋以提高鉆模板的剛性。鉆模板一般不應(yīng)承受夾緊力。 （3）為保證加工的穩(wěn)定性，懸掛式鉆模板導(dǎo)桿上的彈簧力必須足夠，使模板在夾具上能維持足夠的定位壓力。如鉆模板本身重量超過８0㎏時，導(dǎo)桿上可不裝彈簧。機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點3.鉆模板的設(shè)52機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點4.支腳設(shè)計設(shè)計支腳應(yīng)注意： （1）支腳必須設(shè)置四個，以便使鉆模安放穩(wěn)定，矩形支腳斷面寬度B和圓形支腳直徑D與工作臺T型槽的寬度b符合以下關(guān)系：。 （2）支腳布置應(yīng)保證夾具重心鉆削軸向力落在支腳形成的支承面內(nèi)。鉆套軸線與支腳形成的支承面垂直或平行。鉆模支腳的結(jié)構(gòu)形式機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點4.支腳設(shè)計鉆模支腳53機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點四、鏜床專用夾具的設(shè)計要點（1）鏜桿的結(jié)構(gòu)（2）鏜桿尺寸（3）浮動接頭鏜桿導(dǎo)引部分的結(jié)構(gòu)

浮動聯(lián)接機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點四、鏜床專用夾具的設(shè)54機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點4.支架和底座的設(shè)計 鏜模支架和底座均為鏜模主要零件。支架供安裝鏜套和承受切削力用。鏜模底座承受包括工件、鏜桿、鏜套、鏜模支架、定位元件和夾緊裝置等在內(nèi)的全部重量以及加工過程中的切削力，因此支架和底座的剛性要好，變形要小。 在設(shè)計支架和底座時應(yīng)注意： （1）支架與底座宜分開，以便于制造。支架在底座上必須用兩定位銷定位，用螺釘緊固。 （2）支架必須有很好的剛性。支架裝配基面寬度沿孔軸線方向不小于高度Ｈ的1/2。 （3）支架的厚度應(yīng)根據(jù)高度Ｈ的大小確定，一般取15～25㎜。機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點4.支架和底座的設(shè)計55機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點

（4）支架應(yīng)盡量避免承受夾緊力。 （5）底座應(yīng)有很好的剛性，底座厚度尺寸Ｈ與長度尺寸Ｌ之比為。 （6）為增強剛性，底座應(yīng)采用十字形筋條，筋條間距一般為100×100。 （7）底座的壁厚一般取20～25㎜，筋厚一般取15～20㎜。 （8）底座上應(yīng)有找正基面，以便于夾具的制造和裝配，找正基面的平面度為0.05㎜。 （9）底座上應(yīng)設(shè)置供起吊用的吊環(huán)螺釘或起重螺栓。機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點 （4）支架應(yīng)盡量避56機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點五、切齒機床專用夾具的設(shè)計要點 無論是滾、插、刨、銑齒夾具，多為心軸和套筒類結(jié)構(gòu)，根據(jù)齒輪齒形的成形原理，這類夾具設(shè)計要點主要是保證心軸軸線及端面的垂直度要求。套筒內(nèi)外圓柱面同軸及對端面和安裝基面的位置度要求。注意保證夾具在機床上安裝后定位元件工作面與機床工作臺面回轉(zhuǎn)軸線同軸度要求。必要進還應(yīng)設(shè)計找正基面。六、磨床專用夾具的設(shè)計要點 磨床專用夾具的設(shè)計要點，其中內(nèi)、外圓磨床夾具設(shè)計要點與車床夾具類同。而平面磨床專用夾具設(shè)計要點與銑、刨床夾具同。機械制造技術(shù)課題七各類機床夾具設(shè)計要點五、切齒機床專用夾具57機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法一、專用夾具設(shè)計的基本要求一個優(yōu)良的機床夾具必須滿足下列基本要求：（1）保證工件的加工精度（2）提高生產(chǎn)效率（3）工藝性能好（4）使用性能好（5）經(jīng)濟性好機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法一、專用夾具設(shè)計的基58機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法二、專用夾具設(shè)計的規(guī)范化程序

（一）夾具設(shè)計規(guī)范化概述

1．夾具設(shè)計規(guī)范化的意義研究夾具設(shè)計規(guī)范化程序的主要目的在于：（1）保證設(shè)計質(zhì)量，提高設(shè)計效率夾具設(shè)計質(zhì)量主要表現(xiàn)在：

1）設(shè)計方案與生產(chǎn)綱領(lǐng)的適應(yīng)性；

2）高位設(shè)計與定位副設(shè)置的相容性；

3）夾緊設(shè)計技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的先進性；

4）精度控制項目的完備性以及各控制項目公差數(shù)值規(guī)定的合理性；機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法二、專用夾具設(shè)計的規(guī)59機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法5）夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的工藝性；

6）夾具制造成本的經(jīng)濟性。有了規(guī)范的設(shè)計程序，可以指導(dǎo)設(shè)計人員有步驟、有計劃、有條理地進行工作，提高設(shè)計效率，縮短設(shè)計周期。（2）有利于計算機輔助設(shè)計有了規(guī)范化的設(shè)計程序，就可以利用計算機進行輔助設(shè)計，實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計，減輕設(shè)計人員的負(fù)擔(dān)。利用計算機進行輔助設(shè)計，除了進行精度設(shè)計之外，還可以尋找最佳夾緊狀態(tài)，利用有限元法對零件的強度、剛度進行設(shè)計計算，實現(xiàn)包括繪圖在內(nèi)的設(shè)計過程的全部計算機控制。機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法5）夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計60機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法（3）有利于初學(xué)者盡快掌握夾具設(shè)計的方法近年來，關(guān)于夾具設(shè)計的理論研究和實踐經(jīng)驗總結(jié)已日見完備，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出來的夾具規(guī)范化設(shè)計程序，使初級夾具設(shè)計人員的設(shè)計工作提高到了一個新的科學(xué)化水平。2．夾具設(shè)計精度的設(shè)計原則要保證設(shè)計的夾具制造成本低，規(guī)定零件的精度要求時應(yīng)遵循以下原則：（1）對一般精度的夾具

1）應(yīng)使主要組成零件具有相應(yīng)終加工方法的平均經(jīng)濟精度；

2）應(yīng)按獲得夾具精度的工藝方法所達到的平均經(jīng)濟精度，規(guī)定基礎(chǔ)件夾具體加工孔的形位公差。對一般精度或精度要求低的夾具，組成零件的加工精度按此規(guī)定，既達到了制造成本低，又使夾具具有較大精度裕度，能使設(shè)計的夾具獲得最佳的經(jīng)濟效果。機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法（3）有利于初學(xué)者盡快61機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法

對一般精度或精度要求低的夾具，組成零件的加工精度按此規(guī)定，既達到了制造成本低，又使夾具具有較大精度裕度，能使設(shè)計的夾具獲得最佳的經(jīng)濟效果。（2）對精密夾具除遵循一般精度夾具的兩項原則外，對某個關(guān)鍵零件，還應(yīng)規(guī)定與偶件配作或配研等，以達到無間隙滑動等。（二）夾具設(shè)計的規(guī)范程序工藝人員在編制零件的工藝規(guī)程時，便會提出相應(yīng)的夾具設(shè)計任務(wù)書，經(jīng)有關(guān)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后下達給夾具設(shè)計人員。夾具設(shè)計人員根據(jù)任務(wù)書提出的任務(wù)進行夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計。現(xiàn)將夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范化程序具體分述如下。

1．明確設(shè)計要求，認(rèn)真調(diào)查研究，收集設(shè)計資料機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法62機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法（1）仔細(xì)研究零件工作圖、毛坯圖及其技術(shù)條件。（2）了解零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)、投產(chǎn)批量以及生產(chǎn)組織等有關(guān)信息。（3）了解工件的工藝規(guī)程和本工序的具體技術(shù)要求，了解工件的定位、夾緊方案，了解本工序的加工余量和切削用量的選擇。（4）了解所使用量具的精度等級、刀具和輔助工具等的型號、規(guī)格。（5）了解本企業(yè)制造和使用夾具的生產(chǎn)條件和技術(shù)現(xiàn)狀。（6）了解所使用機床的主要技術(shù)參數(shù)、性能、規(guī)格、精度以及與夾具連接部分結(jié)構(gòu)的聯(lián)系尺寸等。機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法（1）仔細(xì)研究零件工作63機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法

（7）準(zhǔn)備好設(shè)計夾具用的各種標(biāo)準(zhǔn)、工藝規(guī)定、典型夾具圖冊和有關(guān)夾具的設(shè)計指導(dǎo)資料等。（8）收集國內(nèi)外有關(guān)設(shè)計、制造同類型夾具的資料，吸取其中先進而又能結(jié)合本企業(yè)實際情況的合理部分。

2．確定夾具的結(jié)構(gòu)方案在廣泛收集和研究有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，著手?jǐn)M定夾具的結(jié)構(gòu)方案，主要包括：（1）根據(jù)工藝的定位原理，確定工件的定位方式，選擇定位元件。（2）確定工件的夾緊方案和設(shè)計夾緊機構(gòu)。（3）確定夾具的其它組成部分，如分度裝置、對刀塊或引導(dǎo)元件、微調(diào)機構(gòu)等。機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法（7）準(zhǔn)備好64機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法

（4）協(xié)調(diào)各元件、裝置的布局，確定夾具體的總體結(jié)構(gòu)和尺寸。在確定方案的過程中，會有各種方案供選擇，但應(yīng)從保證精度和降低成本的角度出發(fā)，選擇一個與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)的最佳方案。

3．繪制夾具總圖繪制夾具總圖通常按以下步驟進行：（1）遵循國家制圖標(biāo)準(zhǔn)，繪圖比例應(yīng)盡可能選取1﹕1，根據(jù)工件的大小時，也可用較大或較小的比例；通常選取操作位置為主視圖，以便使所繪制的夾具總圖具有良好的直觀性；視圖剖面應(yīng)盡可能少，但必須能夠清楚地表達夾具各部分的結(jié)構(gòu)。（2）用雙點劃線繪出工件輪廓外形、定位基準(zhǔn)和加工表面。將工件輪廓線視為“透明體”，并用網(wǎng)紋線表示出加工余量。機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法（4）協(xié)調(diào)各65機械制造技術(shù)課題八專用夾具的設(shè)計方法

體”，并用網(wǎng)紋線表示出加工余量。（3）根據(jù)工件定位基準(zhǔn)的類型和主次，選擇合適的定位元件，合理布置定位點，以滿足定位設(shè)計的相容性。（4）根據(jù)定位對夾緊的要求，