第一节 机床夹具概述 第二节 工件的定位和夹具的定位设计 第三节 工件的夹紧及夹具的夹紧设计 第四节 机床夹具的其它装置 第五节 机床专用夹具的设计方法 习题与思考题,第六章 机床夹具设计,组成 定位元件及定位装置 夹紧元件及夹紧装置 导向元件 对刀元件及定向元件 夹具体 其它元件及装置 类型 按通用特性划分: 通用夹具 专用夹具 可调夹具,第一节：机床夹具概述,成组夹具 组合夹具 随行夹具 按所使用的机床划分 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数 三、定位基准及定位元件的合理选择 四、定位设计 五、定位误差的分析和计算,第二节：工件的定位和夹具的定位设计,一、工件的定位 工件的定位原理： 六点定位原理 完全定位： 限制工件的六个自由度 不完全定位： 需要限制的自由度少于六个 欠定位 绝对不允许 过定位（重复定位） 加工中一般不允许；特殊场合下，对加工有利。,支承钉 支承板 定位销 锥面定位销 V形块,二、常用定位元件及其限制的自由度数,（1）、支撑钉（图示） 一个支撑钉：点定位副 两个组合：直线定位副 三个组合：平面定位副,多用于粗 基准定位,支撑钉的种类和形状,（2）支撑板（图示） 一组支撑板：平面定位副，限制三个自由度 一块长支撑板：直线定位副，限制两个自由度,支承板的种类和形状,（3）定位销 短销(图6-5)：L(0.50.8)d 限制x、y两移动自由度,长定位销（图6-6）：L(0.8 1.2)d 限制x、y移动和转动四自由度,削边圆柱销（削边销图6- 7） 补偿工件的定位基准与夹具定位元件之间的实际尺寸误差，消除过定位 削边短销限制一个自由度 削边长销限制两个自由度,（4）、锥面定位销（图6-8） 限制x、y、z三个移动自由度 常采用削边锥面定位销用于粗基准孔的定位设计中，一般取90锥顶角,（5）、V形块：用于粗基准或精基准 短V形块（图a） V形块和工件定位面接触长度小于工件定位直径 限制y、z两移动自由度 长V形块（图b） 接触长度大于1.52倍工件定位直径 限制y、z移动和转动四自由度,V形角有6090、120三种， 90的应用最广,三、定位基准及定位元件的合理选择,（一）平面定位基准 （二）圆孔定位基准 （三）外圆柱面定位基准 （四）其它成形面定位基准,（一）、平面定位基准 粗基准定位：以未经机械加工的平面定位 一般选三个圆头支撑钉，呈三角分布（图6-11） 将以支撑钉做成可调整的结构（图6-12） 自动调节支承 ：有时定位表面为断续表面、阶梯表面或有某些缺陷时，可将支承钉做成图6-13所示的浮动支承，自动调节支承的采用，不增加点的定位副数 采用辅助支撑增加刚性,精基准定位：以精基准平面定位 选用一组支撑板作定位元件 保证足够的支撑刚性而无过大的接触面积，且不产生夹紧变形。,（二）、圆孔定位基准 粗基准定位：多采用三点式定心可胀心轴（图a） （一组可胀滑销相当于一个短定位销）,精基准定位：均可采用定位销作定位元件 长销（心轴）：包括间隙定位心轴和无间隙定位心轴 多用于较大的孔的定位 短销 间隙定位销分为固定式、伸缩式两种 伸缩式和固定式各有优缺点 （三）、外圆柱面定位基准 粗基准定位:常用三爪卡盘，双V形块定心定位元件 精基准定位:可以采用三爪卡盘、双V形块、间隙定位套、无间隙弹性薄壁套或内锥面定位元件实现定心定位。,（四）、其它成形面定位基准 常采用双V形块或V形块和其它元件组合的定位元件定（图6-15） 用V形块实现工件的对中定位。可移动的V形块只限制一个自由度。 锥孔：如回转体工件的中心孔,四、定位设计,通常工件是由一组定位基准在夹具中定位的，夹具设计的首要任务就是要选择一组合适的定位元件 常见工件的组合基准 ： 一组平面组合基准 平面和曲面的组合基准 平面和孔的组合基准 一组孔的组合基准,例：,（一）、一组平面及平面、曲面组合基准的定位设计 (1) 两个平面基准的定位设计（图6-16） 在长方形工件上加工一个宽度为b的矩形通槽保持尺寸H-H及B 分析：底面M第一定位基准，N面第二定位基准 夹具定位设计 ： 一组支承板和M面接触形成三个点定位副限制x、y转动自由度和z移动自由度 一块支承板和N面接触，形成线接触，限制y移动自由度和z转动自由度,图6-16 两个平面基准定位设计简图,(2)、平面和曲面组合基准的定位设计 例（图6-17）：在盘形工件钻d孔时 分析：工件底平面为第一定位基准，圆柱面为第二定位基准。 夹具定位设计 一组支承板与工件底平面接触形成面定位副 ，限制x、y转动自由度和z移动自由度 圆柱面定位限制x、y移动自由度,图6-17 定位设计简图,、曲面和平面组合基准的定位设计 例（图a） 分析：圆柱面为第一定位基准，端面为第二定位基准 定位设计： 一个长V形块，限制四个自由 一个端面支承钉，限制一个自由度,例（图b） 圆柱体上铣一个平面 定位设计与图a一样，但端面的支承钉已无定位的意义，只是为了平衡切削力,（二）、平面和孔组合基准的定位设计 1、一面一孔组合基准的定位设计 （1） 大平面和短孔组合基准的定位设计 例：平面圆锥销定位 （图6-20） 大平面为第一定位基准 孔为第二定位基准 弹簧浮动式圆锥销,图6-20 平面圆锥销定位,、平面和长孔的组合基准的定位设计 1) 平面作第一定位基准时 较大的支承板与平面基准接触，限制三个自由度 短圆柱销或浮动圆锥销限制两个自由度。 采用长定位销将会发生过定位现象 （图a） 2)圆柱销作第一定位基准时 平面支承采用球面浮动结构 （图b） 平面支承面的接触面尽可能减小 (图c),2一面两孔组合基准的定位设计,分析：平面为第一定位基准，一个工艺孔为第二定位基准，另一个为第三定位基准 一组支承板与工件的平面基准接触，限制三个自由度 两个短圆柱销与两个工艺孔接触定位限制了七个自由度，过定位 （图a） 解决：将一个定位销沿x方向上对称削边，使之成为菱形销 (图b) 自由度：支承平面限制x、y转动自由度和z移动自由度 圆柱销限制x、y移动自由度 菱形销限制z转动自由度。,两销的设计：,右图： 已知条件为工件上两圆柱孔的尺寸及中心距 （D1、D2、Lg及其公差 ） （1）确定夹具上两定位销的中心距Lx （2）确定圆柱销直径d1及其公差 （3） 确定菱形销的直径d、宽度b及公差,（三）孔及孔系组合基准的定位设计,1一个孔为基准的定位设计 1) 用小锥度心轴的定位设计 例：图示（图6-26） 靠工件与心轴接触处Lk的弹 性变形而获得定位和夹紧的 限制工件的四个自由度 2) 用过盈心轴的定位设计 图627 工件被限制了五个自由度。 用压力机将心轴压入工件孔内,2两个同轴孔组合基准的定位设计 1)、 两个同轴的粗基准孔组合定位 采用两端三点式可胀心轴。 2)、 两个同轴的精基准孔组合定位 采用图6-28所示 3) 、两个中心孔定位 采用两个顶尖 ，工件加工与左端面有尺寸要求时 ，采用浮动结构。 图6-29所示,3孔系组合基准的定位设计 一般以两个同轴孔以及与同轴孔较远的另一个孔作定位基准 如图6-30所示 A、B以两组三点式可胀心轴形成一个长圆柱销，限制四个自由度 孔C中用一个两点式可胀心轴限制一个转动自由度。,图6-30 孔系的组合基准定位,五、定位误差的分析和计算,（一）定位误差的概念 （二）定位误差的求法 （三）常见定位方式的定位误 差分析和计算,（一）定位误差的概念 1定位误差的产生 图6-32所示，工件以下母线定 位 不存在定位而引起的误差。 图6-33所示，工件以孔作为定位基准 造成基准不重合误差B和基准位移误差Y,（二）、定位误差的求法 (1)、 基准不重合误差B的求法 实质是加工尺寸设计基准相对于定位基准在加工尺寸方向上可能产生的最大位移量 消除这个误差，必须使定位基准与加工尺寸设计基准重合 (2)、 基准位移误差Y的求法 由于定位基准表面与定位元件工作表面有制造误差和装配间隙存在，以致使定位基准在夹具中相对于定位元件工作表面的位置产生位移 定位基准在夹具中相对于定位元件工作表面的位置，在指定方向上所能产生的最大位移量,(3) 定位误差D的求法 分别求出B和Y后，再求出它们对加工尺寸的综合影响（采用逐件试切法进行加工，则根本不存在定位误差 ） （三）、常见定位方式的定位误差分析和计算 (1)工件以平面定位 主要是由基准不重合引起 当定位尺寸是由多环尺寸组成时，定位误差实际上等于尺寸链中所有组成环节的公差之和 (2)工件以圆孔定位 工件以圆孔在不同定位元件上定位时，所产生的定位误差是不同的,1) 工件以圆孔在过盈配合圆柱心轴上定位 径向基准位移误差（YY0、YZ=0） 利用压力机的压下行程加以控制，轴线方向上的轴向定位误差：DX=0 此种定位的定心精度是相当高的 2) 工件以圆孔在锥度心轴上定位 径向基准位移误差 ：YY0、YZ=0 工件沿心轴轴向发生位移，造成轴向定位误差 对一批工件而言轴向定位误差 YX。如图635所示 对于一批工件而言的转角定位误差为：=,3) 工件以圆孔在间隙配合圆柱心轴（或定位销）上定位,心轴水平放置时 存在径向间隙，径向基准位移误差仅在Z轴方向 图6-36 YZ式中 定位副间的最小配合间隙； TD工件圆孔直径公差 Td心轴外圆直径公差,心轴垂直放置 径向定位误差在水平面内任意方向上都有可能发生 图6-37 最大值比心轴水平放置时大一倍，如公式,(3) 工件以外圆定位（常用在V形块中定位） 只要V形块工作表面对称就可以保证定位基准在水平方向上的位移为零 在垂直方向上定位基准相对于在夹具中的理想位置产生位移 Y 如图：638 公式Y：随着增大，Y减小，当过大时，将会引起工件在水平方向上定位的不稳定 ，角一般常采用90，有时也用120。,工件在V形块中定位时，定位误差的大小与加工尺寸的 标注方法有关 ： 如图639 图a：加工尺寸从外圆柱面的轴线注起，保证尺寸A0。 B0 图b：加工尺寸从外圆柱面的下母线注起，保证加工尺寸A1。有基准不重合误差存在，其值： B=Td/2。 D=Y-B 图c：加工尺寸从外圆柱面的上母线注起，保证加工尺寸A2 。D=Y+B 经分析：以下母线为设计基准时，定位误差最小。故轴套类零件上键槽的尺寸，一般多以下母线为设计基准,(4)工件以“一面两孔”定位,例：采用一圆柱销和一菱形销为定位元件图6-40 圆柱销相当于垂直放置的心轴，销、孔的直径误差及其配合间隙造成了定位的基准位移误差yx和yy 圆柱销与菱形销配合限制着工件绕Z轴转动自由度，销、孔的直径误差及其配合间隙造成了工件的转角误差 sin 。,一、夹紧的目的及夹紧要求 二、夹紧点的选择及夹紧力的确定 三、常用夹紧机构的设计,第三节 工件的夹紧及夹具的夹紧设计,一、夹紧的目的及夹紧要求 目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏 夹紧机构设计时一般应满足以下主要原则： 1）夹紧时不能破坏工件在定位元件上所获得的位置 2）夹紧力应保证工件位置在整个加工过程中不变或产生不允许的振动 3）使工件不产生过大的变形和表面损伤 4）夹紧机构必须可靠 5）夹紧机构操作必须安全、省力、方便、符合工人操作习惯。 6）夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。,（一）夹紧点的选择 1夹紧点选择的一般原则 1) 尽可能使夹紧点和支承点对应，使夹紧力作用在支承上，这样会减少夹紧变形 2) 夹紧点选择应尽量靠近加工表面，且选择在不致引起过大夹紧变形的位置。 2减少夹紧变形的措施 例：图6-41高支座在镗床上镗孔 措施 ： (1) 增加辅助支承和辅助夹紧点。采用图6-42 方法 (2) 分散着力点和增加压紧件接触面积。采用图6-43 方法,（二）夹紧力的确定,计算夹紧力时，按静力平衡计算的夹紧力再乘以裕度系数 常见的几种情况： 定位支承承受全部