機床夾具設計課件

機床夾具概論1.1機床夾具的概念

夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用於機械製造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。利用夾具，可以提高勞動生產(chǎn)率，提高加工精度，減少廢品；可以擴大機床的工藝範圍，改善操作的勞動條件。因此，夾具是機械製造中的一項重要的工藝裝備。我們把在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的製造成本等，故機床夾具設計在企業(yè)的產(chǎn)品設計和製造以及生產(chǎn)技術準備中佔有極其重要的地位。

工件在機床上的三種安裝方法1.1機床夾具的概念1.1機床夾具的概念1.1機床夾具的概念1.2機床夾具的功用1、主要功能定位夾緊確定工件在夾具中佔有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件的定位面接觸或配合實現(xiàn)的。

工件定位後將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。2、特殊功能對刀導向調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如鑽床夾具中的鑽範本和鑽套，能迅速地確定鑽頭的位置，並引導其進行鑽削。1.2機床夾具的功用3、機床夾具在機械加工中的作用（1）保證加工精度。

（2）提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。（3）改善工人的勞動條件，保證生產(chǎn)安全。（4）保證工藝紀律。（5）擴大機床工藝範圍。1.2機床夾具的功用圖1－1異形杠桿簡圖圖1－2車床夾具保證工序尺寸的方法

1－V形塊；2－夾具體；3－工件，4－可調(diào)V形塊1.2機床夾具的功用1.3機床夾具的組成1、基本組成

定位裝置夾緊裝置夾具體作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力作用時不離開已經(jīng)佔據(jù)的正確位置。作用是使工件在夾具中佔據(jù)正確的位置。將夾具上的所有組成部分，聯(lián)接成為一個整體的基礎件。1.3機床夾具的組成2、其他組成

連接元件對刀裝置其他裝置作用是確定刀具的位置的正確位置。作用是確定夾具本身在機床上的位置。如分度裝置、靠模裝置、上下料裝置和平衡塊等。1.3機床夾具的組成圖1－3銑床夾具1.3機床夾具的組成圖1－3鑽床夾具1.3機床夾具的組成1.4機床夾具的分類通用夾具可調(diào)夾具專用夾具組合夾具自動化夾具1、按適用工作的範圍和特點分類通用夾具：指已經(jīng)標準化、無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來裝夾不同工件的夾具。如三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗和萬能分度頭等。這類夾具主要用於單件小批生產(chǎn)。1.4機床夾具的分類液壓三爪卡盤：用於回轉(zhuǎn)工件的自動裝卡四爪單動卡盤：用於非回轉(zhuǎn)體或偏心件的裝卡1.4機床夾具的分類平口鉗分固定側(cè)與活動側(cè)，固定側(cè)與底面作為定位面，活動側(cè)用於夾緊。1.4機床夾具的分類平口鉗可選附件1.4機床夾具的分類專用夾具：指專為某一工件的某一加工工序而設計製造的夾具。結(jié)構緊湊，操作方便，主要用於固定產(chǎn)品的大批大量生產(chǎn)。1.4機床夾具的分類連桿加工專用夾具：該夾具靠工作臺T形槽和夾具體上定位鍵確定其在數(shù)控銑床上的位置，並用T形螺栓緊固。1.4機床夾具的分類孔系組合夾具1.4機床夾具的分類孔系組合夾具實例1.4機床夾具的分類l一長方形基礎板；2一方形支撐件；3一菱形定位盤；4一快換鑽套；

5一叉形壓板；6一螺栓；7一手柄桿；8一分度合件。槽系組合夾具1.4機床夾具的分類車床夾具鑽床夾具銑床夾具鏜床夾具磨床夾具2、按使用機床分類1.4機床夾具的分類1.5機床夾具的設計特點和設計要求

1、設計和製造週期較短。2、夾具的精度一般比工件的精度高2～3倍。3、夾具與生產(chǎn)條件和操作習慣密切結(jié)合。4、設計者要熟悉夾具的製造方法。1、設計特點2.1概述1、工件在夾具中定位的任務

使同一批工件在夾具中佔據(jù)正確的位置。2、定位與夾緊的關係

定位與夾緊是裝夾工件的兩個有聯(lián)繫的過程，不能等同。3、定位基準

選擇時盡可能遵循基準重合原則。當用多個表面定位時，應選擇其中一個較大的表面為主要定位基準?；鶞实亩x:

基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素之間的

幾何關係所依據(jù)的哪些點、線或面。

基準的類型設計基準工藝基準工序基準定位基準測量基準裝配基準2.1概述

設計基準:

設計者在設計零件時，根據(jù)零件在裝配結(jié)構中的裝配關係以及零件本身結(jié)構要素之間的相互關係，確定標注尺寸（或角度）的起始位置。這些尺寸（或角度）的起始位置稱作設計基準。工藝基準:

零件在加工藝過程中所採用的基準稱為工藝基準。

工序基準:

在工序圖上用來確定本工序所加工表面加工後的尺寸、形狀、位置的基準,稱為工序基準。定位基準:

在加工時用於工件定位的基準，稱為定位基準。

測量基準:

在加工中或加工後測量工件形狀、位置和尺寸誤差時所採用的基準，稱為測量基準。

裝配基準:

在裝配時用來確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對位置所採用的基準。2.1概述定位基準

a）、b）基準為實際表面；c）基準為表面的幾何中心（中心要素）2.1概述4、工件的自由度2.1概述2.2定位原理1、六點定則工件定位時，用合理分佈的六個支承點與工件的定位基準相接觸來限制工件的六個自由度，使工件的位置完全確定，稱為“六點定則”。六點定則是工件定位的基本法則，用於實際生產(chǎn)時，起支承作用的是一定形狀的幾何體，這些用來限制工件自由度的幾何體就是定位元件。基準軸第二定位基準面第三定位基準面主定位基準面基準軸基準軸2.2定位原理2、定位點分佈規(guī)律平面幾何體的定位2.2定位原理圓柱幾何體的定位2.2定位原理圓柱幾何體的定位

a）與軸線位置無關的兩個自由度；b）防轉(zhuǎn)支承的佈置2.2定位原理圓盤幾何體的定位2.2定位原理典型單一定位基準的定位特點2.2定位原理2.3完全定位與不完全定位2、不完全定位：根據(jù)加工要求，僅限制工件部分自由度的定位。

1、完全定位：加工時，工件的六個自由度被完全限制了的定位

正確的定位形式實例一：球體上通銑平面，如何定位？2.3完全定位與不完全定位2.3完全定位與不完全定位2.3完全定位與不完全定位實例二：長方體上銑通槽，採用不完全定位。2.3完全定位與不完全定位實例三：長方體上銑不通槽，採用完全定位。2.3完全定位與不完全定位不完全定位

a）可以繞y軸旋轉(zhuǎn)；b、c）可以沿Y軸移動；

d）可以沿Y軸移動和旋轉(zhuǎn)；e）可以沿X、Y軸移動，繞Z軸旋轉(zhuǎn)2.3完全定位與不完全定位2.4欠定位與過定位2、過定位：有重複限制的自由度。

1、欠定位：應該限制的自由度而沒有限制。不正確的定位形式欠定位實例2.4欠定位與過定位過定位實例一2.4欠定位與過定位過定位實例二2.4欠定位與過定位2.4欠定位與過定位2.4欠定位與過定位2.4欠定位與過定位過定位實例三2.4欠定位與過定位2.4欠定位與過定位連桿的定位分析

1－定位銷；2－支承板；3－圓柱銷；4－工件（a）正確的定位（b）過定位2.4欠定位與過定位過定位的合理性分析在某些條件下，過定位的現(xiàn)象不僅允許，而且是必要的。此時應當採取適當?shù)拇胧┨岣叨ㄎ换鶞手g及定位元件之間的位置精度，以免產(chǎn)生干涉。如車削細長軸時，工件裝夾在兩頂尖間，已經(jīng)限制了所必須限制的五個自由度（除了繞其軸線旋轉(zhuǎn)的自由度以外），但為了增加工件的剛性，常採用跟刀架，這就重複限制了除工件軸線方向以外的兩個移動自由度，出現(xiàn)了過定位現(xiàn)象。此時應仔細調(diào)整跟刀架，使它的中心儘量與頂尖的中心一致。2.4欠定位與過定位跟刀架跟刀架2.4欠定位與過定位2.5定位方式與定位元件

一、以平面定位二、以圓柱孔定位三、以外圓柱面定位四、以錐面定位五、以特殊表面定位六、工件的組合定位一、以平面定位在機械加工中，大多數(shù)工件都以平面作為主要定位基準，如箱體、機體、支架、圓盤等零件。當工件進入第一道工序時，只能使用粗基準定位；在進入後續(xù)工序時，則可使用精基準定位。2.5定位方式與定位元件1、工件以粗基準平面定位2.5定位方式與定位元件（1）粗基準平面定位的特點

支承點隨機分布。

（2）粗基準平面定位的定位元件

支承釘、浮動支承和調(diào)節(jié)支承等，屬于點接觸的定位元件。2.5定位方式與定位元件固定支承釘2.5定位方式與定位元件可換支承釘2.5定位方式與定位元件可調(diào)支承釘2.5定位方式與定位元件可調(diào)節(jié)支承的應用示例2.5定位方式與定位元件支承釘定位情況2.5定位方式與定位元件2、工件以精基準平面定位工件的基準平面經(jīng)切削加工後，可直接放在平面上定位。經(jīng)過刮削、磨削的平面具有較小的表面粗糙度和平面度誤差，故可獲得按精確的定位。常用的定位元件有支承扳和平頭支承釘?shù)龋鼈儗凫睹娼佑|的定位元件。2.5定位方式與定位元件支承板2.5定位方式與定位元件平頭支承釘2.5定位方式與定位元件支承板定位情況2.5定位方式與定位元件3、提高平面支承剛度的方法A、輔助支承2.5定位方式與定位元件輔助支承與可調(diào)支承的區(qū)別2.5定位方式與定位元件B、浮動支承2.5定位方式與定位元件二、以圓柱面定位定位元件1、V型塊2、定位套3、支承板2.5定位方式與定位元件1、V型塊

V型塊結(jié)構形式a）b)c)d)2.5定位方式與定位元件V型塊定位情況2.5定位方式與定位元件V型塊結(jié)構尺寸2.5定位方式與定位元件2、定位套定位套結(jié)構2.5定位方式與定位元件3、支承板支承板對工件外圓表面的定位2.5定位方式與定位元件三、以圓柱孔定位1、圓柱孔定位的特點：屬於中心定位，定位面為圓柱孔，定位基準為中心軸線（中心要素），通常要求內(nèi)孔基準面有較高的精度。2、定位元件：圓柱銷、圓錐銷和心軸。2.5定位方式與定位元件A型圓柱銷（1）圓柱銷①圓柱銷的結(jié)構2.5定位方式與定位元件B型圓柱銷－菱形銷結(jié)構2.5定位方式與定位元件②圓柱銷的定位情況2.5定位方式與定位元件圓柱銷的定位情況2.5定位方式與定位元件①圓錐銷的結(jié)構（2）圓錐銷2.5定位方式與定位元件②圓錐銷的定位情況2.5定位方式與定位元件（3）心軸心軸常用於套類、盤類零件的車削、磨削和齒輪加工中，以保證加工面（或齒輪分度圓）對內(nèi)孔的同鈾度公差。心軸是夾具中一種結(jié)構較緊湊的單元體，心軸以柄部或中心孔與機床連接。心軸在定位過程中一般限制工件四個自由度。心軸的專業(yè)化程度很高，許多工廠都制訂了自己的標準，如磨床、車床、滾齒、插齒、刨齒、磨齒等心軸的標準。2.5定位方式與定位元件①心軸的結(jié)構心軸結(jié)構示意圖a）磨床心軸；b）車床心軸；c）滾齒心軸；d）插齒心軸；e）磨齒心軸；f）刨齒心軸2.5定位方式與定位元件②心軸的定位情況2.5定位方式與定位元件四、以錐面定位2.5定位方式與定位元件工件在錐度心軸上定位2.5定位方式與定位元件工件在頂尖孔上定位2.5定位方式與定位元件五、以特殊表面定位工件以導軌面定位2.5定位方式與定位元件工件以鍵槽孔定位2.5定位方式與定位元件工件以螺紋孔定位2.5定位方式與定位元件工件以花鍵孔定位2.5定位方式與定位元件六、工件的組合定位1、組合定位應考慮的問題

（1）合理選擇定位元件，實現(xiàn)工件的正確定位。（2）按基準重合原則選擇定位基準。（3）定位元件限制的自由度方向會發(fā)生變化。（4）選擇定位元件時，應考慮加工精度的要求。2、一面兩孔定位連桿蓋工序圖（1）定位方式2.6工件的組合定位2.6工件的組合定位2.6工件的組合定位（2）菱形銷的設計

2.6工件的組合定位2.6工件的組合定位菱形銷的結(jié)構2.6工件的組合定位表5-1削邊銷的尺寸2.6工件的組合定位設計示例連桿蓋工序圖2.6工件的組合定位3.1工件在夾具中加工時的加工誤差

1、ΔA——夾具位置誤差。2、ΔD——定位誤差。3、ΔT——對刀導向誤差。4、ΔG——某些加工因素造成的加工誤差。上述誤差合成不應超出工件的加工公差δ，即：ΔD十ΔA十ΔT十ΔG＜δ3.2定位誤差及其產(chǎn)生的原因

1、定位誤差的定義由定位引起的同一批工件的工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量，稱為定位誤差，以ΔD表示。2、定位誤差產(chǎn)生的原因（1）基準不重合誤差ΔB

由於定位基準與工序基準不重合而造成的定位誤差，稱為基準不重合誤差，以ΔB表示。3.2定位誤差及其產(chǎn)生的原因基準不重合誤差示例工序尺寸h1：基準不重合誤差ΔB為工序尺寸H1：基準不重合誤差ΔB為工序尺寸h2：基準不重合誤差ΔB為3.2定位誤差及其產(chǎn)生的原因基準不重合誤差示例3.2定位誤差及其產(chǎn)生的原因基準不重合誤差示例3.2定位誤差及其產(chǎn)生的原因基準不重合誤差的計算公式——定位基準與工序基準間的尺寸鏈組成環(huán)的公差(mm)；——的方向與加工尺寸方向間的夾角（°）。3.2定位誤差及其產(chǎn)生的原因（2）基準位移誤差ΔY

由於工件定位基面與夾具上定位元件限位基面的製造誤差和配合間隙的影響，從而使各個工件的位置不一致，給加工尺寸造成誤差，這個誤差稱為基準位移誤差，用

Y表示。

3.2定位誤差及其產(chǎn)生的原因當定位基準的變動方向與工序尺寸的方向相同時，基準位移誤差等於定位基準的變動範圍，即：當定位基準的變動方向與工序尺寸的方向不同時，基準位移誤差等於定位基準的變動範圍在加工尺寸方向上的投影，即:

式中Δi為定位基準的變動範圍。3.2定位誤差及其產(chǎn)生的原因3.2定位誤差及其產(chǎn)生的原因1、工件以平面定位3.3各種定位方式下定位誤差的計算2、用V形塊定位圖10.20工件以圓柱面在V形塊上定位3.3各種定位方式下定位誤差的計算由於Td的影響，使工件中心沿O向從O移至O1，即基準位移量:3.3各種定位方式下定位誤差的計算定位誤差的計算工序尺寸A1的定位誤差3.3各種定位方式下定位誤差的計算工序尺寸A3的定位誤差3.3各種定位方式下定位誤差的計算工序尺寸A2的定位誤差3.3各種定位方式下定位誤差的計算三種α角的V形塊，在不同標注工序尺寸時的定位誤差值（1）當工序尺寸由下素線注出，其定位誤差最??；當工序尺寸由上素線注出，其定位誤差最大。（2）V形塊工作夾角α角越大，其垂直方向定位誤差值越小。3.3各種定位方式下定位誤差的計算3、以圓柱定位銷、圓柱心軸中心定位（1）工件孔與定位心軸（或定位銷）過盈配合圖a）的定位誤差：圖b）的定位誤差：圖c）的定位誤差：3.3各種定位方式下定位誤差的計算（2）工件孔與定位心軸（或定位銷）採用間隙配合1）單邊接觸3.3各種定位方式下定位誤差的計算式中，——定位最大配合間隙(mm)；——工件定位基準孔的直徑公差(mm)；——圓柱定位銷或圓柱心軸的直徑公差(mm)；——定位所需最小間隙，由設計時確定(mm)。3.3各種定位方式下定位誤差的計算2）單位副任意邊接觸若孔與銷兩者的安裝不能保證單方向接觸時，則整批工件在同一銷上單位時，其定位孔的軸線在空間的變動範圍將會擴大一倍，基準位置誤差的最大值應為：3.3各種定位方式下定位誤差的計算式中，α—定位基準的變動方向與工序尺寸方向間的夾角。當定位基準的變動方向與工序尺寸的方向不同時，基準位移誤差等於定位基準的變動範圍在加工尺寸方向上的投影，即：3.3各種定位方式下定位誤差的計算3.3各種定位方式下定位誤差的計算3.3各種定位方式下定位誤差的計算3.4定位誤差的計算方法定位誤差由基準不重合誤差與基準位移誤差兩項組合而成。計算時，先分別算出ΔB和ΔY，然後將兩者組合而成ΔD

。組合方法1、工序基準不在定位基面上：ΔD=ΔY

+ΔB

2、工序基準在定位基面上：ΔD=ΔY

ΔB

式中，定位基準與工序基準的變動方向相同取“+”號，相反取“-”號。3.4定位誤差的計算方法例題1：3.4定位誤差的計算方法例題2：如右圖所示，以A面定位加工Φ20H8孔，求加工尺寸40±0.1mm的定位誤差。3.4定位誤差的計算方法解：

（1）基準不重合誤差ΔB：

工序基準為B，定位基準為A，故基準不重合。根據(jù)誤差合成法方法，有：（2）基準位移誤差ΔY：由於平面A與支承接觸較好，ΔY＝0（3）定位誤差ΔD：ΔD=ΔY+ΔBΔD＝ΔB＝0.15mm3.4定位誤差的計算方法例題3：3.4定位誤差的計算方法4.1夾緊裝置的組成1、動力裝置根據(jù)夾緊裝置的動力源大致可分為兩種：手動夾緊機構、氣（液、電、磁）動夾緊機構。手動夾緊機構4.1夾緊裝置的組成氣動夾緊機構4.1夾緊裝置的組成電磁夾緊機構4.1夾緊裝置的組成2、夾緊部分接受和傳遞原始作用力使之變?yōu)閵A緊力並執(zhí)行夾緊任務的部分，一般由下列機構組成：（1）接受原始作用力的機構。（2）中間傳力機構。（3）夾緊元件。4.1夾緊裝置的組成夾緊裝置的組成4.1夾緊裝置的組成4.2夾緊裝置的基本要求1、使用過程中不能破壞工件定位時獲得的正確位置；2、緊力的大小適當。3、使用性好（動作迅速、操作方便、省力安全）。4、工藝性好（結(jié)構簡單、易於製造）。

4.3確定夾緊力的基本原則（1）夾緊力的方向應有助於定位穩(wěn)定，且主夾緊力應朝向主要定位基面。

1、夾緊力的方向夾緊力應指向主要定位基面a)工序簡圖；b)、c)錯誤；d)正確4.3確定夾緊力的基本原則（2）夾緊力的方向應有利於減小夾緊力。

夾緊力方向與夾緊力大小的關係4.3確定夾緊力的基本原則4.3確定夾緊力的基本原則（3）夾緊力的方向應是工件剛度較高的方向（使工件的變形盡可能?。?。4.3確定夾緊力的基本原則2、夾緊力的作用點（1）夾緊力的作用點應靠近定位元件的幾何中心或落在定位元件的支承範圍內(nèi)。4.3確定夾緊力的基本原則（2）夾緊力的作用點應選在工件剛度較高的部位。4.3確定夾緊力的基本原則（3）夾緊力的作用點應儘量靠近加工表面。4.3確定夾緊力的基本原則4.3確定夾緊力的基本原則3、夾緊力的大小理論上，夾緊力的大小應與作用在工件上的其他力（力矩）相平衡；而實際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度、夾緊機構的傳遞效率等因素有關，計算是很複雜的。因此，實際設計中常採用估算法、類比法和試驗法確定所需的夾緊力。4.3確定夾緊力的基本原則估算法——將夾具和工件看成一個剛體，根據(jù)工件受力情況，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最後再乘以安全係數(shù)作為實際所需夾緊力。4.3確定夾緊力的基本原則4.4減小夾緊變形的方法1、合理確定夾緊力的方向、作用點和大小。4.4減小夾緊變形的方法2、在可能條件下採用機動夾緊，並使各接觸面上所受的單位壓力相等。

4.4減小夾緊變形的方法3、提高工件和夾具元件的裝夾剛度。（1）對於剛度差的工件，採用浮動夾具裝置或增設輔助支承。

4.4減小夾緊變形的方法（2）注意減小或防止夾具元件變形對加工精度的影響。4.4減小夾緊變形的方法4.5基本夾緊機構（一）斜楔夾緊機構

採用斜楔作為傳力元件或夾緊元件的夾緊機構稱為斜楔夾緊機構。

1、夾緊力計算

2、增力比計算

3、行程比

4、自鎖條件

5、升角α的選擇

6、結(jié)構特點

7、適用范圍斜楔夾緊機構4.5基本夾進機構（一）斜楔夾緊機構1、夾緊力計算4.5基本夾進機構（一）斜楔夾緊機構2、增力比計算斜楔的夾緊力與原始作用力之比稱為增力比，即：

在不考慮摩擦影響時，理想增力比為：

4.5基本夾進機構（一）斜楔夾緊機構3、行程比工件所要求的夾緊行程h與斜楔相應移動的距離s之比稱為行程比is。4.5基本夾進機構（一）斜楔夾緊機構4、自鎖條件4.5基本夾進機構（一）斜楔夾緊機構5、升角α的選擇根據(jù)自鎖條件和對增力比與夾緊行程的綜合考慮。手動夾緊時：一般取α＝6°～8°；自鎖的機動夾緊：取α≤12°，不需要自鎖的機動夾緊（用氣壓或液壓裝置驅(qū)動的斜楔），取α＝15°～35°。4.5基本夾進機構（一）斜楔夾緊機構雙斜面斜楔夾緊機構4.5基本夾進機構（一）斜楔夾緊機構6、結(jié)構特點（1）斜楔具有自鎖性；（2）斜楔能改變夾緊作用力的方向；（3）斜楔具有擴力作用；（4）斜楔的夾緊行程很?。唬?）斜楔夾緊效率低。7、適用範圍（1）毛坯品質(zhì)較高；（2）機動夾緊裝置。4.5基本夾進機構（一）斜楔夾緊機構（二）螺旋夾緊機構2、典型結(jié)構形式（1）簡單螺旋夾緊機構；（2）螺旋壓板夾緊機構。

1、定義

採用螺桿作中間傳力元件的夾緊機構統(tǒng)稱為螺旋夾緊機構。螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當於把斜楔繞在圓柱體上，因此它的夾緊作用原理與斜楔是一樣的。（1）簡單螺旋夾緊機構4.5基本夾進機構（二）螺旋夾緊機構擺動壓塊4.5基本夾進機構（二）螺旋夾緊機構（2）螺旋壓板夾緊機構4.5基本夾進機構（二）螺旋夾緊機構

壓緊件壓緊件主要用於將工件壓緊在夾具體上，以保證工件定位後的正確位置，並使工件在切削力的作用下位置保持不變。壓緊件的類型較多，用途廣泛，適當使用可以改善夾具的壓緊結(jié)構，提高效率。4.5基本夾進機構（二）螺旋夾緊機構緊固件緊固件在夾具系統(tǒng)中所占的比例較大，數(shù)量約占一半以上，主要用於連接夾具系統(tǒng)中的各類元件及緊固被加工工件。4.5基本夾進機構（二）螺旋夾緊機構工件的夾緊4.5基本夾進機構（二）螺旋夾緊機構3、結(jié)構特點（1）結(jié)構簡單；（2）擴力比大；（3）自鎖性能好；（4）行程不受限制；（5）夾緊動作慢。4、適用範圍手動夾具上用得最多的一種夾緊機構。4.5基本夾進機構（二）螺旋夾緊機構5、快速裝卸機構4.5基本夾進機構（二）螺旋夾緊機構（三）偏心夾緊機構2、偏心件形式（1）圓偏心；（2）曲線偏心。1、定義

用偏心件直接或間接夾緊工件的機構為偏心夾緊機構。圓偏心夾緊機構4.5基本夾進機構（三）偏心夾緊機構3、圓偏心輪的工作特性4.5基本夾進機構（三）偏心夾緊機構（1）圓偏心輪的升角式中，e—偏心距；θ—偏心輪回轉(zhuǎn)角度（°）；

D—偏心輪直徑，4.5基本夾進機構（三）偏心夾緊機構（2）圓偏心輪的工作段圓偏心輪工作時，主要要考慮有效夾緊力的變化值大小、有效夾緊行程大小和可靠自鎖幾個基本條件，而自鎖是由偏心輪的結(jié)構條件來決定。所以，在有限的夾緊轉(zhuǎn)角範圍內(nèi)要得到盡可能大的夾緊行程，往往成為圓偏心輪工作曲線段選擇的主要原則。4.5基本夾進機構（三）偏心夾緊機構

0°~45°曲線段90°~180°曲線段45°~135°曲線段曲線升程很小，夾緊行程有限，一般不採用。曲線前半段升程迅速增大，有利於快速趨近工件；後半段楔升角逐漸減小，曲線平緩，有利於得到大而穩(wěn)定的有效夾緊力，且自鎖性良好。有效夾緊行程較大，適合於夾緊方向尺寸誤差較大的工件的夾緊。4.5基本夾進機構（三）偏心夾緊機構（3）圓偏心輪的自鎖條件4.5基本夾進機構（三）偏心夾緊機構（四）定心夾緊機構當工件被加工面以中心要素（軸線、中心平面等）為工序基準時，為使基準重合以減少定位誤差，需採用定心夾緊機構。定心夾緊機構具有定心和夾緊兩種功能，如臥式車床的三爪自定心卡盤即為最常用的典型實例。定心夾緊機構按其定心作用原理有兩種類型：一種是依靠傳動機構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、楔式機構等；另一種是利用薄壁彈性元件受力後產(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、液性塑膠等。4.5基本夾進機構（四）定心夾緊機構1、螺旋式定心夾緊機構圖10.29螺旋式定心夾緊機構4.5基本夾進機構（四）定心夾緊機構2、杠桿式定心夾緊機構4.5基本夾進機構（四）定心夾緊機構3、楔式定心夾緊機構4.5基本夾進機構（四）定心夾緊機構5.1專用夾具的基本要求和設計步驟

1、專用夾具的基本要求（1）能夠保證工件的加工精度要求。（2）能夠提高機械加工的生產(chǎn)效率。（3）能夠降低工件的生產(chǎn)成本。（4）夾具的操作要方便、安全。（5）盡可能提高夾具元件的通用化和標準化程度。（6）具有良好的結(jié)構工藝性，以便於夾具的製造、使用和維修。2、夾具設計的步驟

（3）分析計算；（1）設計的準備；（2）方案設計；（4）審核；（5）總體設計；（6）零件設計。5.1專用夾具的基本要求和設計步驟（1）設計的準備

（1）分析研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程等檔，瞭解零件的作用、形狀、結(jié)構特點、材料和本工序的加工要求、切削用量和所使用的工藝基準及所使用的工藝裝備，對設計任務書所提出的要求進行可行性研究，以便發(fā)現(xiàn)問題，及時與工藝人員進行磋商。

（2）收集有關資料，包括所使用機床的技術參數(shù)，所使用刀具、量具的規(guī)格，夾具零部件的國家標準、行業(yè)標準和企業(yè)標準，夾具設計資料（圖冊和設計手冊），工廠的生產(chǎn)組織、製造工藝及製造水準等。5.1專用夾具的基本要求和設計步驟（2）方案設計（1）確定夾具的類型。（2）定位設計。（3）確定工件的夾緊方式，選擇合適的夾緊裝置。（4）確定刀具的對刀導向方案。（5）確定夾具與機床的連接方式。（6）確定其他元件和裝置的結(jié)構形式，如定位鍵、分度裝置和靠模裝置等。（7）確定夾具總體佈局和夾具體的結(jié)構形式。（8）繪製夾緊方案設計圖。5.1專用夾具的基本要求和設計步驟（3）分析計算（1）定位誤差、加工精度分析；（2）對動力夾緊裝置進行夾緊力驗算；（3）當夾具有多個方案時可進行經(jīng)濟分析，取效益高的方案。5.1專用夾具的基本要求和設計步驟（4）審核（1）夾具的標誌是否完整、夾具的搬運是否方便。（3）夾具與機床的連接是否牢固和正確。（4）定位元件是否可靠和精確。（5）夾緊裝置是否安全和可靠。（6）工件的裝卸是否方便。（7）夾具與有關刀具、輔具等之間的協(xié)調(diào)關係是否良好。（8）加工過程中切屑的排除是否良好。（9）操作的安全性是否可靠。（10）加工精度能否符合工件圖樣所規(guī)定的要求。（11）生產(chǎn)率能否達到工藝要求。（12）夾具是否具有良好的結(jié)構工藝性扣經(jīng)濟性。（13）夾具的標準化審核。5.1專用夾具的基本要求和設計步驟（5）夾具總裝配圖的設計（1）儘量選用1：1的比例。（2）盡可能選擇面對操作者的方向作為主視圖。（3）總圖應把夾具的工作原理、結(jié)構和各種元件間的裝配關係表達清楚。（4）用雙點劃線繪製工件外形輪廓、定位基準面、夾緊表面和加工表面。待加工表面的加工餘量可用網(wǎng)格線或粗實線表示。在總圖中，工件可看作透明體，不遮擋後面的線條。（5）合理標注尺寸、公差和技術要求（附表11）。（6）合理選擇材料5.1專用夾具的基本要求和設計步驟繪圖的步驟（1）用雙點劃線繪出工件輪廓線；（2）繪製定位元件的詳細結(jié)構；（3）繪製對刀導向元件；（4）繪製夾緊裝置；（5）繪製其他元件或裝置；（6）繪製夾具體。（7）標注視圖符號、尺寸、技術要求，編制明細表。5.1專用夾具的基本要求和設計步驟1、五類尺寸（1）夾具外形輪廓尺寸；（2）工件與定位元件間的聯(lián)繫尺寸；（3）夾具與刀具的聯(lián)繫尺寸；（4）夾具與機床聯(lián)繫部分的聯(lián)繫尺寸；（5）夾具內(nèi)部的配合尺寸。五類尺寸和四類技術要求5.1專用夾具的基本要求和設計步驟2、四類技術要求（1）定位元件之間的定位要求；（2）定位元件與連接元件和（或）夾具體底面的相互位置要求；（3）導引元件和和（或）夾具體底面的相互位置要求；（4）導引元件與定位元件間的相互位置要求。5.1專用夾具的基本要求和設計步驟常用夾具元件的

材料及熱處理5.1專用夾具的基本要求和設計步驟常用夾具元件的公差配合5.1專用夾具的基本要求和設計步驟5.2夾具體的設計1、夾具體的作用及其基本要求（1）夾具體的作用

夾具體是夾具的基礎元件，在加工過程中，夾具體要承受工件重力、夾緊力、切削力、慣性力和振動力的作用。1）夾具體的結(jié)構形式應根據(jù)機床的有關參數(shù)和加工方式來定。2）有一定的精度和良好的結(jié)構工藝性。3）足夠的強度和剛度。4）在機床工作臺上安裝的夾具，其重心儘量低、高度尺寸要小。5）夾具體的結(jié)構應簡單、緊湊，尺寸要穩(wěn)定，殘餘應力要小。6）要有適當?shù)娜菪伎臻g和良好的排屑性能。7）要有較好的外觀。8）在夾具體適當部位用鋼印打出夾具編號，以便於工裝的管理。5.2夾具體的設計（2）夾具體設計應滿足的基本要求夾具體結(jié)構比較5.2夾具體的設計容屑空間5.2夾具體的設計各種排屑方法5.2夾具體的設計2、夾具體的結(jié)構設計（1）鑄造結(jié)構（2）鍛造結(jié)構（3）焊接結(jié)構（4）裝配結(jié)構5.2夾具體的設計（1）鑄造結(jié)構的夾具體5.2夾具體的設計鑽模夾具體示意圖5.2夾具體的設計車床夾具體示意圖5.2夾具體的設計（2）鍛造結(jié)構的夾具體

對於尺寸較大且形狀簡單的夾具體，可採用鍛造結(jié)構，以使其有較高的強度和剛度。這類夾具體常用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼40鋼，合金結(jié)構鋼40Cr、38CrMoAlA等經(jīng)鍛造後酌情採用調(diào)質(zhì)、正火或回火製成。5.2夾具體的設計（3）焊接結(jié)構的夾具體焊接結(jié)構是國際上一些工業(yè)國家常用的方法。這類結(jié)構易於製造，製造週期短，成本低，使用也較靈活。當發(fā)現(xiàn)夾具體剛度不足時，可補焊肋和隔板。焊接件材料的可焊性要好，適用材料有碳素結(jié)構鋼Q195、Q215、Q235，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼20鋼、15Mn等。焊接後需經(jīng)退火處理，局部熱處理的部位則需在熱處理後進行低溫回火。5.2夾具體的設計焊接結(jié)構和裝配結(jié)構5.2夾具體的設計標準化的夾具體5.2夾具體的設計5.3夾具的精度和總圖設計

1、夾具的精度分析2、應標注的尺寸和公差配合（1）夾具外形的最大輪廓尺寸；（2）工件與定位元件之間的聯(lián)繫尺寸；（3）對刀或?qū)蛟c定位元件之間的聯(lián)繫尺寸；（4）與夾具位置有關的尺寸；（5）其他裝配尺寸。

5.3夾具的精度和總圖設計3、應標注的位置公差（1）定位元件之間的位置公差；（2）連接元件（含夾具體基面）與定位元件之間的位置公差；（3）對刀或?qū)蛟奈恢霉睢?.3夾具的精度和總圖設計幾種常見元件定位對夾具體基面的技術要求5.3夾具的精度和總圖設計幾種常見元件定位對夾具體基面的技術要求5.3夾具的精度和總圖設計4、公差數(shù)值的確定（1）夾具上的尺寸公差和角度公差取（1/2～1/5）δk。（2）夾具上的位置公差?。?/2～1/3）δk。（3）當加工工件尺寸為末注公差時，夾具取±0.1mm。（4）工件為未注形位公差的加工面時，按GB1184中7、8級精度的規(guī)定選取。5.3夾具的精度和總圖設計常見夾具元件的公差配合5.3夾具的精度和總圖設計6.1鑽床夾具1、主要類型（1）固定式鑽模（2）回轉(zhuǎn)式鑽模（3）翻轉(zhuǎn)式鑽模（4）蓋板式鑽模（5）滑柱式鑽模（1）固定式鑽模1－夾具體；2－支承板；3－削邊銷；4－圓柱銷；5－快夾螺母；6－快換鑽套（2）回轉(zhuǎn)式鑽模課程設計題目一如圖1所示，設計加工鏈子板上2-Φ22mm孔的鑽床夾具。圖中其他各表面均已加工完畢。課程設計題目二圖2所示為蓋扳簡圖，在鑽床上鑽9-φ5mm孔，蓋板的厚度為20mm。課程設計題目三如圖3所示，設計加工端蓋上6×Φ6mm小孔的鑽孔夾具。圖中其他各表面均已加工完畢。課程設計題目四如圖4所示，設計加工擋環(huán)上Φ10H7小孔的鑽孔夾具。圖中其他各表面均已加工完畢。（3）翻轉(zhuǎn)式鑽模（4）蓋板式鑽模（5）滑柱式鑽模2、鑽模的設計要點1）孔徑大於10mm或加工精度較高時，宜採用固定式鑽模。2）翻轉(zhuǎn)式鑽模適用於加工中、小型工件。3）加工分佈不在同心圓周上的平行孔系，宜採用固定鑽模。4）孔的垂直度和孔距要求不高時，宜優(yōu)先採用滑柱鑽模。5）焊接式鑽模，一般用於工件孔距公差要求不高的場合。（1）鑽模類型的選擇（2）鑽套的選擇和設計A.固定鑽套；B.可換鑽套；C.快換鑽套；D.特殊鑽套。1）鑽套類型標準鑽套(a)、(b)固定鑽套(c)可換鑽套(d)快速鑽套特殊鑽套2）鑽套的尺寸、公差及材料A、鑽套導向孔的基本尺寸一般取刀具的最大極限尺寸，採用基軸制間隙配合。B、鑽套的導向高度H＝1～2.5d（其中，d為鑽套孔徑）。加工精度高或被加工孔徑小時取較大值，反之取較小值。C、排屑空間h越大，排屑越方便，但刀具的剛度和孔的加工精度都會降低，一般根據(jù)工件的材料和精度來確定。D、鑽套材料必須有很高的耐磨性。當鑽套孔徑d≤26mm時，用T10A鋼製造；當d＞26mm時，用20鋼製造。鑽套的尺寸（3）鑽範本設計A.固定式鑽範本B.鉸鏈式鑽範本C.可卸式鑽模扳D.懸掛式鑽模扳各類鑽範本懸掛式鑽模扳設計鑽範本時應注意以下幾點：1）鑽範本上安裝鑽套的孔之間及孔與定位元件的位置應有足夠的精度。2）鑽範本應具有足夠的剛度。3）為保證加工的穩(wěn)定性，懸掛式鑽範本導桿上的彈簧力必須足夠，以使鑽範本在夾具上維持足夠的定位壓力。（4）支腳設計1）支腳必須有四個。2）矩形支腳的寬度或圓柱支腳的直徑必須大於機床工作臺T形槽的寬度。3）夾具的重心、鑽削壓力必須落在四個支腳所形成的支承面內(nèi)。4）鑽套軸線應與支腳所形成的支承面垂直或平行。鑽床夾具的支腳6.2鏜床夾具1、鏜床夾具的特點和組成2、鏜模導向裝置的佈置方式和特點3、鏜套的選擇和設計4、鏜桿與浮動接頭1、鏜床夾具的特點和組成鏜床夾具又稱為鏜模，主要用於加工箱體或支座類零件上的孔和孔系。

（1）鏜床夾具的特點

A、設有鏜套，以引導鏜桿進行鏜孔。

B、可以加工出有較高精度要求的孔或孔系。C、可廣泛用於鏜床和組合機床上，也可通過使用鏜床夾具來擴大車床、搖臂鑽床的加工範圍。（2）鏜模的組成

A、定位元件；B、夾緊裝置；C、導向裝置（鏜套和鏜模支架等）；D、鏜模底座。2、鏜模導向裝置的佈置方式和特點

（2）雙支承引導A、雙支承前後引導B、雙支承後引導（1）單支承引導A、單支承前引導B、單支承後引導（1）單支承引導在鏜模中只佈置一個位於刀具前方或後方的導向裝置引導鏜桿。

鏜桿與機床主軸剛性連接，鏜桿的一端直接插入機床主軸的莫氏錐孔中，並通過調(diào)整使鏜套軸線與主軸軸線重合。這種方式的調(diào)整工作比較費時，且機床的精度影響鏜孔精度，一般適於小孔和短孔的加工。圖6-19單支承前引導圖6-20單支承後引導（2）雙支承引導在鏜模中佈置兩個導向裝置引導鏜桿，鏜桿和機床主軸採用浮動聯(lián)接，鏜孔的位置精度主要取決於鏜模支架上鏜套位置的精度，而不受機床精度的影響。圖6-21雙支承前引導圖6-22雙支承前後引導3、鏜套的選擇和設計（1）鏜套的結(jié)構形式1）固定式鏜套2）回轉(zhuǎn)式鏜套（2）鏜套的材料及主要技術要求1）固定式鏜套

外形尺寸小，結(jié)構簡單，導向精度高，但鏜桿在鏜套內(nèi)一邊回轉(zhuǎn)，一邊作軸向移動，鏜套易磨損，故只適用於低速鏜孔。固定式鏜套

2）回轉(zhuǎn)式鏜套

鏜套隨鏜桿一起轉(zhuǎn)動，與鏜桿之間只有相對移動而無相對轉(zhuǎn)動。這種鏜套大大減少了磨損，也不會因摩擦發(fā)熱而“卡死”。因此，它適合於高速鏜孔。回轉(zhuǎn)式鏜套回轉(zhuǎn)式鏜套（內(nèi)滾式）圖6-24回轉(zhuǎn)式鏜套的引刀槽及刀尖?。?）鏜套的材料及主要技術要求鏜套的材料：常用20鋼或20Cr鋼滲碳，一般情況下，鏜套的硬度應低於鏜桿的硬度。鏜套的主要技術要求：

1）鏜套內(nèi)徑公差帶、內(nèi)孔與外圓的同軸度；2）鏜套內(nèi)、外表面粗糙度值；3）鏜套用襯套的內(nèi)、外徑公差帶；4）襯套內(nèi)孔與外圓的同軸度等4、鏜桿與浮動接頭（1）鏜桿導引部分：整體式和鑲條式。（2）鏜桿直徑和軸向尺寸（3）鏜桿的材料及主要技術要求圖6-25鏜桿導引結(jié)構（2）鏜桿直徑和軸向尺寸鏜桿直徑d及長度L主要是根據(jù)所鏜孔的直徑D及刀具截面尺寸B×B來確定。鏜桿直徑d應盡可能大，其雙導引部分的L/d≤10為宜；而懸伸部分的L/d≤4～5，以使其有足夠的剛度來保證加工精度。（3）鏜桿的材料及主要技術要求鏜桿的材料：常用20鋼或20Cr鋼滲碳，大直徑的鏜桿，還可採用45鋼、40Cr鋼或65Mn鋼。鏜桿的主要技術要求：

1）鏜桿導向部分的直徑公差，表面粗糙度；2）鏜桿導向部分直徑的圓度與錐度公差；3）鏜桿的直線度公差；4）裝刀的刀孔對鏜桿中心的對稱度、垂直度公差以及刀孔表面粗糙度。浮動接頭鏜桿示例圖作業(yè)：P196第6題。6.3

銑床夾具銑床夾具主要用於加工零件上的平面、凹槽、鍵槽、花鍵、缺口及各種成形面。銑削加工時，夾具通常隨工作臺一起作進給運動。臥式銑床立式銑床龍門銑床（1）直線進給式（2）圓周進給式（3）靠模式1、主要類型

（1）直線進給式銑床夾具這類夾具安裝在銑床工作臺上，加工中隨工作臺一起作直線進給運動。按照在夾具上裝夾工件的數(shù)目，它可分為單件夾具和多件夾具。多件夾具廣泛用於成批生產(chǎn)或大量生產(chǎn)的中、小零件加工。它可按先後加工，平行加工，或平行—先後加工等方式設計銑床夾具，以節(jié)省切削的基本時間或使切削的基本時間重合。直線進給式銑床夾具（2）圓周進給式銑床夾具

圓周進給式銑床夾具一般在有回轉(zhuǎn)工作臺的專用銑床上使用。在通用銑床上使用時，應進行改裝，增加一個回轉(zhuǎn)工作臺。這種夾具結(jié)構緊湊，操作方便，在不停車的情況下裝卸工件，機動時間與輔助時間重疊，是高效銑床夾具，使用於大批量生產(chǎn)。圖6-30圓周進給式銑床夾具（3）靠模銑床夾具帶有靠模裝置的銑床夾具，用於專用或通用銑床上加工各種成形面?？磕A具的作用是使主進給運動和由靠模獲得的輔助運動合成加工所得需的仿形運動。按照主進給運動的運動方式，靠模銑床夾具可分為直線進給和圓周進給兩種?？磕ｃ姶矈A具（a）直線進給（b）圓周進給靠模板輪廓曲線的繪製過程（1）圓出工件成形