第七章 车工常用夹具一、夹具的定义和种类一、夹具的定义和种类 用以装夹工件和引导刀具的装置就叫夹具。而用以连接刀具与机床用以装夹工件和引导刀具的装置就叫夹具。而用以连接刀具与机床的工具，叫做辅助工具（简称辅具）。的工具，叫做辅助工具（简称辅具）。 夹具、刀具及辅具，又统称为工艺装备。夹具分有机床夹具、装配夹具、刀具及辅具，又统称为工艺装备。夹具分有机床夹具、装配夹具和检验测量夹具。夹具和检验测量夹具。 机床夹具按机床的种类来分类，如车床、铣床、刨床、钻床、磨床机床夹具按机床的种类来分类，如车床、铣床、刨床、钻床、磨床和镗床夹具等。若按其用途来分有通用的和可调整的，以及专用的夹具和镗床夹具等。若按其用途来分有通用的和可调整的，以及专用的夹具几种。通用夹具已规格化，一般作为机床附件，如三爪自定心和四爪单几种。通用夹具已规格化，一般作为机床附件，如三爪自定心和四爪单动卡盘等；专用夹具是只能在加工某一工件或某一工序中使用的夹具，动卡盘等；专用夹具是只能在加工某一工件或某一工序中使用的夹具，结构紧凑，操作方便。如果按夹具的元件装配来分，又可分为固定夹具结构紧凑，操作方便。如果按夹具的元件装配来分，又可分为固定夹具和可拆卸后重新组装的组合式夹具。在自动线上装夹工件后，随工件加和可拆卸后重新组装的组合式夹具。在自动线上装夹工件后，随工件加工流程移动的夹具叫随行夹具。工流程移动的夹具叫随行夹具。 按夹具结构形式可分为：心轴式夹具（有顶尖、锥柄、弹簧和液塑按夹具结构形式可分为：心轴式夹具（有顶尖、锥柄、弹簧和液塑性心轴等各类）；卡盘式夹具（有自定心的两爪、三爪和单动的四爪卡性心轴等各类）；卡盘式夹具（有自定心的两爪、三爪和单动的四爪卡盘等）；圆盘式夹具（有固定式和可供分度的度位圆盘式等）；角铁式盘等）；圆盘式夹具（有固定式和可供分度的度位圆盘式等）；角铁式夹具（有固定角铁式和分度角铁式）。夹具（有固定角铁式和分度角铁式）。 按动力来源又可分为手动、电动、气动、液动、电磁力、真空及利按动力来源又可分为手动、电动、气动、液动、电磁力、真空及利用切削力、离心力等自紧夹具和其中联合动力，如电一气、液一气的联用切削力、离心力等自紧夹具和其中联合动力，如电一气、液一气的联动夹具等。动夹具等。w二、夹具的作用二、夹具的作用w 在机械加工中，被加工件的形状、大小、批量不一，范围极广，若在机械加工中，被加工件的形状、大小、批量不一，范围极广，若不使用夹具就很难保证加工质量和数量，甚至根本无法加工。夹具的作不使用夹具就很难保证加工质量和数量，甚至根本无法加工。夹具的作用有：用有：w 1)保证产品质量。可减少或避免工人操作时产生的定位误差。保证产品质量。可减少或避免工人操作时产生的定位误差。w 2)能提高劳动生产率。降低生产成本，使操作安全可靠，减少辅助工时能提高劳动生产率。降低生产成本，使操作安全可靠，减少辅助工时和减动强度，并降低了对工人的技术要求。尤其在大批量生产中，易于和减动强度，并降低了对工人的技术要求。尤其在大批量生产中，易于实现机床自动化，以利于流水生产或组成生产自动线。实现机床自动化，以利于流水生产或组成生产自动线。w 3)能解决机床加工中装夹工件的特殊困难。使一些难加工的工件不但可能解决机床加工中装夹工件的特殊困难。使一些难加工的工件不但可以加工，而且还能保证加工质量和数量，还可扩大机床加工范围。例如以加工，而且还能保证加工质量和数量，还可扩大机床加工范围。例如有些零件需要专用设备和特殊加工，但限于装备不齐而不能加工，采用有些零件需要专用设备和特殊加工，但限于装备不齐而不能加工，采用一些专门夹具后就可改变机床的用途。若将车床装上一些专用夹具，就一些专门夹具后就可改变机床的用途。若将车床装上一些专用夹具，就可变成卧铣、幢、钻、磨床、拉床使用，使加工任务得以完成。可变成卧铣、幢、钻、磨床、拉床使用，使加工任务得以完成。w 4 )可以缩短掌握新产品加工的熟悉和准备期限。可以缩短掌握新产品加工的熟悉和准备期限。w 为了尽量提高装夹效率和精度，可采用快速装夹与拆卸的夹具来缩为了尽量提高装夹效率和精度，可采用快速装夹与拆卸的夹具来缩短辅助工时和减轻劳动强度，并可用气动、液动或电动等操作来实现；短辅助工时和减轻劳动强度，并可用气动、液动或电动等操作来实现；采用专用定位元件来缩短调整与校正时间；采用多工位夹具，使机床在采用专用定位元件来缩短调整与校正时间；采用多工位夹具，使机床在一次装夹中可加工多个工件；采用自动控制夹具，实现程序控制，可以一次装夹中可加工多个工件；采用自动控制夹具，实现程序控制，可以一人看管多台机床。一人看管多台机床。w三、夹具的组成和使用三、夹具的组成和使用w（一）夹具的构造（一）夹具的构造w 夹具是由夹具体、定位件、夹紧件、联接件和其它辅助装置等组成夹具是由夹具体、定位件、夹紧件、联接件和其它辅助装置等组成的。的。w 夹具体是将夹具中的各元件和螺钉销、链、垫座、手轮等其它辅助夹具体是将夹具中的各元件和螺钉销、链、垫座、手轮等其它辅助元件联合组装在夹具基体，并安装在机床上。要求它具有较大的强度和元件联合组装在夹具基体，并安装在机床上。要求它具有较大的强度和刚度，在夹紧工件时不致变形或损坏，能承受工件的质量和切削力，稳刚度，在夹紧工件时不致变形或损坏，能承受工件的质量和切削力，稳固安全、结构简单、质量轻、便于操作和清除切屑，容易装卸制造工艺固安全、结构简单、质量轻、便于操作和清除切屑，容易装卸制造工艺简单并节省材料。简单并节省材料。w 定位装置是确定工件在夹具中位置的元件，如定位销、定位环、定位装置是确定工件在夹具中位置的元件，如定位销、定位环、 V 形块、定位板等。夹紧装置是把工件固定在夹具中的元件。如压板、螺形块、定位板等。夹紧装置是把工件固定在夹具中的元件。如压板、螺钉、螺母及动力装置（气缸、油缸和电磁吸盘等）。钉、螺母及动力装置（气缸、油缸和电磁吸盘等）。w 对刀元件或装置是用来确定夹具相对于刀具位置的，如对刀块、钻对刀元件或装置是用来确定夹具相对于刀具位置的，如对刀块、钻套、幢套等；也有确定刀具方向的导向元件，如固定式、可换式、转动套、幢套等；也有确定刀具方向的导向元件，如固定式、可换式、转动式和特殊的各类套筒；还有同时确定刀具方向和位置的机械、液压、气式和特殊的各类套筒；还有同时确定刀具方向和位置的机械、液压、气一液压靠模等。夹具中有了这些对刀元件，能保证加工中的必要精度而一液压靠模等。夹具中有了这些对刀元件，能保证加工中的必要精度而不需事先划线，容易调整机床，能降低工件已加工表面粗糙度值和减小不需事先划线，容易调整机床，能降低工件已加工表面粗糙度值和减小加工中的振动。加工中的振动。w 此外，夹具中还有其它元件或辅助装置，如使工件快速方便卸下的此外，夹具中还有其它元件或辅助装置，如使工件快速方便卸下的分离装置；还包括有垫块、测量块、配重平衡块、定向、锁紧、操作和分离装置；还包括有垫块、测量块、配重平衡块、定向、锁紧、操作和传动等装置或机构。有了这些辅助元件，使运转平衡、夹紧牢固，尤其传动等装置或机构。有了这些辅助元件，使运转平衡、夹紧牢固，尤其在刚性差的情况下能防止夹紧力破坏工件的正确定位或夹伤工件表面。在刚性差的情况下能防止夹紧力破坏工件的正确定位或夹伤工件表面。要求其动作灵活、锁紧可靠。要求其动作灵活、锁紧可靠。w 第二节第二节 工件的定位工件的定位w一、基准的概念一、基准的概念w 在车削时，要将工件安装在夹具上相对于机床的刀具有一个正确的在车削时，要将工件安装在夹具上相对于机床的刀具有一个正确的位置，才能保证工件的加工精度，这一过程称为工件的定位。位置，才能保证工件的加工精度，这一过程称为工件的定位。w 确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面就确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面就叫基准。在一般加工中，常选用一些具体的表面作基准。它们称为基准叫基准。在一般加工中，常选用一些具体的表面作基准。它们称为基准面，简称基面。基准可分为设计基准和工艺基准面，简称基面。基准可分为设计基准和工艺基准w（一）设计基准（一）设计基准w 设计图样上所采用的基准称设计基准。它是设计零件图时，用一定设计图样上所采用的基准称设计基准。它是设计零件图时，用一定的尺寸来表示各表面的位置关系，决定零件在机器中的工作位置的一些的尺寸来表示各表面的位置关系，决定零件在机器中的工作位置的一些点、线、面（一般用中心轴线、端面为原始依据来确定其它表面的位置）点、线、面（一般用中心轴线、端面为原始依据来确定其它表面的位置）如轴承套圈零件图中的轴心线和基准端面就是设计基准。因设计基准常如轴承套圈零件图中的轴心线和基准端面就是设计基准。因设计基准常是在工艺图或工艺卡片上用图中心线或对称线来确定的基准，并非一定是在工艺图或工艺卡片上用图中心线或对称线来确定的基准，并非一定是工件上的真实部分，可称为假想基准。若是工件上的真实部分为设计是工件上的真实部分，可称为假想基准。若是工件上的真实部分为设计基准，就称为真实基准。基准，就称为真实基准。w（二）工艺基准（二）工艺基准w 在工艺过程中所采用的基准，称工艺基准。它包括有定位、测量、在工艺过程中所采用的基准，称工艺基准。它包括有定位、测量、装配基准。装配基准。w 定位基准是在加工中用作定位的基准。加工过程中分粗基准和精基定位基准是在加工中用作定位的基准。加工过程中分粗基准和精基准（以未加工过的表面为基准，称为粗基准；以加工好的表面定位的称准（以未加工过的表面为基准，称为粗基准；以加工好的表面定位的称精基准）。若与被加工表面有直接尺寸关系或一定关系（指平行度、垂精基准）。若与被加工表面有直接尺寸关系或一定关系（指平行度、垂直度和同轴度等）的安装基准称主要基准；若与被加工表面无上述关系，直度和同轴度等）的安装基准称主要基准；若与被加工表面无上述关系，在机器中不与其它零件配合工作，只要工件装到定位时用的，称辅助基在机器中不与其它零件配合工作，只要工件装到定位时用的，称辅助基准（如车削长轴时用的中心孔）。准（如车削长轴时用的中心孔）。w 测量基准是测量时所采用的基准，一般应尽量使用设计基准。测量基准是测量时所采用的基准，一般应尽量使用设计基准。w 装配基准是装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用装配基准是装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。的基准。w二、工件的六点定位原理二、工件的六点定位原理w 位于任意空间的刚体是一个自由体，它对于相互垂直的三个坐标轴位于任意空间的刚体是一个自由体，它对于相互垂直的三个坐标轴共有六个自由度，见图共有六个自由度，见图7-1。w 六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的自由度。是要限制工件的自由度。w 在夹具中，用分布适当的与工件接触的六个支承点来限制工件六个在夹具中，用分布适当的与工件接触的六个支承点来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。自由度的原理，称为六点定位原理。w1 完全定位完全定位w 工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全位。下面介绍三个例子。如图完全位。下面介绍三个例子。如图 7 一一 2 所示的六个支承定位元件，如所示的六个支承定位元件，如果工件每次都装到与六个承相接触的位置相接触的位置，这批工件就获果工件每次都装到与六个承相接触的位置相接触的位置，这批工件就获得唯一位置。得唯一位置。w2 部分定位部分定位w 工件定位时并非所有情况都必须是工件完全定位。在满足加工要求工件定位时并非所有情况都必须是工件完全定位。在满足加工要求的前提下，少于六个支承点的定位，称为部分定位。如加工图的前提下，少于六个支承点的定位，称为部分定位。如加工图 7-5简化简化定位装置，沿定位装置，沿 y 工件沿工件沿 y 轴方向的移动并不影响通槽的加工要求。为了轴方向的移动并不影响通槽的加工要求。为了定位点，用五点定位即可。定位点，用五点定位即可。w 在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。又如用三爪自定心卡盘装夹车削外圆时，工件只须限制四个自由度。实又如用三爪自定心卡盘装夹车削外圆时，工件只须限制四个自由度。实际生产中最少限制自由度数不低于三个。际生产中最少限制自由度数不低于三个。w3 重复定位重复定位w 几个定位支承点重复限制同一个自由度，称为重复定位。当定位点几个定位支承点重复限制同一个自由度，称为重复定位。当定位点超过六点，其中必有几点是重复定位。重复定位会使工件与夹具产生变超过六点，其中必有几点是重复定位。重复定位会使工件与夹具产生变形，影响定位精度，必须消除。例如一夹一顶装夹工件（图形，影响定位精度，必须消除。例如一夹一顶装夹工件（图 7 一一 6 ) ，当卡盘夹持部分较长时，相当于四个支承点，限制了梦、窗、梦、了四当卡盘夹持部分较长时，相当于四个支承点，限制了梦、窗、梦、了四个自由度；后顶尖限制了兮和了两个自由度。其中窗和了是重复定位。个自由度；后顶尖限制了兮和了两个自由度。其中窗和了是重复定位。因此，当卡爪夹紧后，后顶尖往往顶不到中心处。如果强制顶住，工件因此，当卡爪夹紧后，后顶尖往往顶不到中心处。如果强制顶住，工件容易变形。所以用一夹一顶装夹工件时，卡爪夹持部分应短些（相当于容易变形。所以用一夹一顶装夹工件时，卡爪夹持部分应短些（相当于两个支承点，只限制了和了两个自由度）。两个支承点，只限制了和了两个自由度）。w4 欠定位欠定位w 当定位点少于工件应该限制的自由度数，使工件不能正确定位时，当定位点少于工件应该限制的自由度数，使工件不能正确定位时，称为欠定位。欠定位不能保证加工要求，往往会产生废品，是绝对不允称为欠定位。欠定位不能保证加工要求，往往会产生废品，是绝对不允许的。必须指出，六点定位原理是从空间几何概念建立起来的，对分析许的。必须指出，六点定位原理是从空间几何概念建立起来的，对分析任何工件的定位都适用。具体应用在夹具上限制工件自由度的定位元件任何工件的定位都适用。具体应用在夹具上限制工件自由度的定位元件不一定是支承点，而常常采用不一定是支承点，而常常采用 V 形块、平面、定位销、定位套等一些非形块、平面、定位销、定位套等一些非点表面。点表面。w三、工件的定位方法及定位元件三、工件的定位方法及定位元件w（一）工件以平面定位（一）工件以平面定位w 可分为用一个平面和两个互相垂直平面定位的两种。若平面太小或可分为用一个平面和两个互相垂直平面定位的两种。若平面太小或太大，又凹凸不平，会造成接触不良而使定位不稳固，用三点定位可保太大，又凹凸不平，会造成接触不良而使定位不稳固，用三点定位可保证稳固可靠，尽量增大三个支承点之间的距离。这样，常把基坐的大平证稳固可靠，尽量增大三个支承点之间的距离。这样，常把基坐的大平面做成空心凹面或开若干小槽的断续平面，使之与加工件或定位件接触面做成空心凹面或开若干小槽的断续平面，使之与加工件或定位件接触良好，以保证定位稳固精确，还可减少加工面积和零件的重量，清扫切良好，以保证定位稳固精确，还可减少加工面积和零件的重量，清扫切屑也很方便。定位件有各种类型的主要支承和辅助支承。主要支承分为屑也很方便。定位件有各种类型的主要支承和辅助支承。主要支承分为固定式、可调式及自动定位三种。固定式、可调式及自动定位三种。w1 固定支承固定支承w 有支承销和支承板。支承销的头部有平头型、圆头型、齿纹型和直有支承销和支承板。支承销的头部有平头型、圆头型、齿纹型和直角型等几种，见图角型等几种，见图7-10。还有一种带套筒的，用于易磨损而需要经常修。还有一种带套筒的，用于易磨损而需要经常修理或更换的支承。平头型用于已加工过的表面或基面小的精加工；圆头理或更换的支承。平头型用于已加工过的表面或基面小的精加工；圆头型和齿纹型用于未加工过的平面或粗加工的定位，但齿纹型不易清除碎型和齿纹型用于未加工过的平面或粗加工的定位，但齿纹型不易清除碎屑。支承板分平面型、台阶型和带斜槽型三种（图屑。支承板分平面型、台阶型和带斜槽型三种（图7-11）。台阶型便于）。台阶型便于清除切屑，带斜槽型的为最好，碎屑不会影响工件定位且能使工件，定清除切屑，带斜槽型的为最好，碎屑不会影响工件定位且能使工件，定位的位置不易变化。位的位置不易变化。w2 可调支承（图可调支承（图7-12）w 可调支承其顶端位置可在一定范围内用螺母锁紧，一般用于未加工可调支承其顶端位置可在一定范围内用螺母锁紧，一般用于未加工过的表面或安装基准形状变化的场合。过的表面或安装基准形状变化的场合。w3 辅助支承辅助支承w 有自动定位和可移动的两种，常采用螺旋式。当工件在主要支承上有自动定位和可移动的两种，常采用螺旋式。当工件在主要支承上定位夹紧好后，才参与支承，不起任何消除自由度的作用；使之接触工定位夹紧好后，才参与支承，不起任何消除自由度的作用；使之接触工件仅仅起到支持作用而又避免出现重复定位，见图件仅仅起到支持作用而又避免出现重复定位，见图7-13。w（二）工件以外圆表面定位（二）工件以外圆表面定位w在夹具的圆柱孔或半圆孔中定位，适用于外圆已精加工过的工件，在在夹具的圆柱孔或半圆孔中定位，适用于外圆已精加工过的工件，在 V 形块中定位（图形块中定位（图7-15),可保证在可保证在 x 水平轴线方向的定位误差为零，当工水平轴线方向的定位误差为零，当工件定位外圆直径变化时，在件定位外圆直径变化时，在 z 轴方向有定位误差。轴方向有定位误差。w（三）工件以圆柱孔定位（三）工件以圆柱孔定位w 当车削套筒类（如轴承套圈）、盘类、管类等工件外圆时，以内圆当车削套筒类（如轴承套圈）、盘类、管类等工件外圆时，以内圆柱孔为定位基准，用圆柱体或圆锥体定位，见图柱孔为定位基准，用圆柱体或圆锥体定位，见图7-16 。 w1 在圆柱心轴上定位在圆柱心轴上定位w 圆柱心轴是以外圆柱面定心，端面压紧来装夹工件，见图圆柱心轴是以外圆柱面定心，端面压紧来装夹工件，见图7-16。心。心轴和工件孔一般采用轴和工件孔一般采用 H7/h6 、 H7/g6的的间隙配合，工件能很方便地套的的间隙配合，工件能很方便地套在心轴上。但是由于配合间隙较大，一般只能保证同轴度在心轴上。但是由于配合间隙较大，一般只能保证同轴度 0.02mm左右。左右。 2 在小锥度心轴上定位在小锥度心轴上定位w 为了消除间隙，提高心轴的定心精度、心轴可做成小锥度形，否则，为了消除间隙，提高心轴的定心精度、心轴可做成小锥度形，否则，工件在心轴上会产生倾斜（图工件在心轴上会产生倾斜（图7-16）。一般锥度）。一般锥度 C = 1/10001/1000.w 小锥度心轴优点是靠楔紧摩擦力带动工件，不需其它夹紧装置；定小锥度心轴优点是靠楔紧摩擦力带动工件，不需其它夹紧装置；定心精度高，达心精度高，达 0.0050.01mm, C 越小定位精度越高；缺点是工件在轴越小定位精度越高；缺点是工件在轴向无法定位。如果工件定位孔精度较低，则工件的轴向位置变化很大，向无法定位。如果工件定位孔精度较低，则工件的轴向位置变化很大，不宜采用。一般工件定位孔公差等级不宜采用。一般工件定位孔公差等级IT 7 以上。以上。w（四）工件以其它表面定位（四）工件以其它表面定位w 1 以工件圆锥孔定位以工件圆锥孔定位w 一般用跟工件孔锥度相同的圆锥心轴来装夹工件定位如图一般用跟工件孔锥度相同的圆锥心轴来装夹工件定位如图7-17所示。所示。其优点是定位基准中心与定位元件中心重合，不出现误差。其优点是定位基准中心与定位元件中心重合，不出现误差。w 在车削轴类工件时在车削轴类工件时，用顶尖装夹紧固，是采用顶在车削轴类工件时在车削轴类工件时，用顶尖装夹紧固，是采用顶尖孔（也称中心孔）作为支承和定位基准的。这样，必须要在工件两端尖孔（也称中心孔）作为支承和定位基准的。这样，必须要在工件两端面上用中心钻（图面上用中心钻（图7-18 ）打出中心孔来。中心孔是精加工的定位基准，）打出中心孔来。中心孔是精加工的定位基准，也是车削加工后的铣、磨等工序的加工基准和检验基准。它与顶尖配合，也是车削加工后的铣、磨等工序的加工基准和检验基准。它与顶尖配合，用来承受工件重量、切削力和定中心，其质量好坏将直接影响着工件的用来承受工件重量、切削力和定中心，其质量好坏将直接影响着工件的加工精度。加工精度。w2 螺纹心轴（图螺纹心轴（图7-20 ）w 工件旋紧后，其端面顶在心轴承肩面上定位。缺点是受螺纹牙形误工件旋紧后，其端面顶在心轴承肩面上定位。缺点是受螺纹牙形误差影响，定位精度一般不高。差影响，定位精度一般不高。w3 花键心轴（图花键心轴（图7-21）w 带花键孔的工件，为了保证同轴度和装卸方便，心轴工作部分外圆带花键孔的工件，为了保证同轴度和装卸方便，心轴工作部分外圆有有1/10001/5000锥度。锥度。w4 工件以两孔一面定位工件以两孔一面定位w 当工件以两个平行的孔与跟其相垂直的平面作为定位基准时，可用当工件以两个平行的孔与跟其相垂直的平面作为定位基准时，可用一个圆柱销、一个削边销和一个平面作定位元件来定位。例如加工轴承一个圆柱销、一个削边销和一个平面作定位元件来定位。例如加工轴承座、箱体零件常使用，见图座、箱体零件常使用，见图7-22.w 两个短圆柱销和一个平面作定位元件会产生重复定位，第二个孔因两个短圆柱销和一个平面作定位元件会产生重复定位，第二个孔因工件孔距误差和夹具梢距误差的影响而装不进去（图工件孔距误差和夹具梢距误差的影响而装不进去（图7-23a ）。这时如）。这时如果把第二个销直径减小，并使其减小量足以补偿销中心距和孔中心距误果把第二个销直径减小，并使其减小量足以补偿销中心距和孔中心距误差的影响（图差的影响（图7-23b ) ，虽然工件装进了，但却加大了孔、销之间的配合，虽然工件装进了，但却加大了孔、销之间的配合间隙，反使工件增加转角误差而影响加工精度。所以把第二个销做成削间隙，反使工件增加转角误差而影响加工精度。所以把第二个销做成削边销，（图边销，（图 7-23C）。在两孔连心线方向上仍有减小第二个销直径的作）。在两孔连心线方向上仍有减小第二个销直径的作用，而在垂直连心线方向上没有转的误差，保证加工精度。用，而在垂直连心线方向上没有转的误差，保证加工精度。w 第三节第三节 工件的夹紧工件的夹紧w 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置。紧装置。w一、对夹紧装置的基本要求一、对夹紧装置的基本要求 w 1 牢夹紧后，应保证工件在加工过程中的位置不发生变化。牢夹紧后，应保证工件在加工过程中的位置不发生变化。w 2 正夹紧时，应不破坏工件的正确定位。正夹紧时，应不破坏工件的正确定位。w 3 快操作方便，安全省力，夹紧迅速。快操作方便，安全省力，夹紧迅速。 w4 简结构简单紧凑，有足够的刚性和强度，且便于制造。简结构简单紧凑，有足够的刚性和强度，且便于制造。w二、夹紧力和夹紧时的注意事项二、夹紧力和夹紧时的注意事项w 夹紧力的确定包括夹紧力的大小、方向和作用点三个要素。夹紧力的确定包括夹紧力的大小、方向和作用点三个要素。w 1 夹紧力的大小夹紧力的大小w 夹紧力必须保证工件在加工过程中位置不发生变化，但夹紧力也不能过大，夹紧力必须保证工件在加工过程中位置不发生变化，但夹紧力也不能过大，过大会造成工件变形。夹紧力的大小可以计算，力过大会造成工件变形。夹紧力的大小可以计算，力 Q 的计算公式是的计算公式是 w Q 二二 K ( F + W ) w式中式中 K 因数（粗加工因数（粗加工 2.53、精加工、精加工1.52)w F 切削力；但一般用经验估算的方法获得。切削力；但一般用经验估算的方法获得。 w W 工件所受的重力。工件所受的重力。 w2 夹紧力的方向一般情况下，夹紧力的方向应符合下列基本要求：夹紧力的方向一般情况下，夹紧力的方向应符合下列基本要求：w w1)夹紧力的方向应尽可能垂直于工件的主要定位基准面。使夹紧稳定可夹紧力的方向应尽可能垂直于工件的主要定位基准面。使夹紧稳定可靠，保证加工精度。靠，保证加工精度。w 2)夹紧力的方向应尽量与切削力方向一致。夹紧力的方向应尽量与切削力方向一致。 w3 夹紧力的作用点夹紧力的作用点w 选择夹紧力的作用点时应考虑下列原则：选择夹紧力的作用点时应考虑下列原则：w 1 ）夹紧力的作用点应尽可能地落在主要定位面上，这样可保证夹紧稳）夹紧力的作用点应尽可能地落在主要定位面上，这样可保证夹紧稳定可靠。定可靠。w2 ）夹紧力的作用点应与支承件对应，并尽量作用在工件刚性较好的部）夹紧力的作用点应与支承件对应，并尽量作用在工件刚性较好的部分，如果夹紧力如图分，如果夹紧力如图7-24 不正确那样作用，工件会产生较大的变形。改不正确那样作用，工件会产生较大的变形。改为图为图7-24正确那样作用，就有利于减小夹紧变形正确那样作用，就有利于减小夹紧变形.w3 ）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面、防止工件产生振动，如无法）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面、防止工件产生振动，如无法靠近就采用辅助支承。靠近就采用辅助支承。w三、夹紧装置的种类三、夹紧装置的种类w 按夹紧力的来原可分为手动和机械装置。机械装置中又分为气动、按夹紧力的来原可分为手动和机械装置。机械装置中又分为气动、液动、电动、真空和电磁力等几种或其中几种的联合动作。液动、电动、真空和电磁力等几种或其中几种的联合动作。w 按夹紧装置的简繁情况，又可分为简单及复合夹紧。按夹紧装置的简繁情况，又可分为简单及复合夹紧。w 夹紧装置还可分为自锁的及非自锁的。弹簧及杠杆夹紧属于非自锁夹紧装置还可分为自锁的及非自锁的。弹簧及杠杆夹紧属于非自锁的；而螺旋、楔、偏心等是利用自锁特性来夹紧工件属于自锁性夹紧装的；而螺旋、楔、偏心等是利用自锁特性来夹紧工件属于自锁性夹紧装置。置。w 1 螺钉式夹紧装置螺钉式夹紧装置w 它是螺旋式中的一种。结构简单，制造方便，夹紧可靠，用途极广它是螺旋式中的一种。结构简单，制造方便，夹紧可靠，用途极广.为防止钉头压偏后拧不出来，所以头部较小，须淬硬且无螺纹，如图为防止钉头压偏后拧不出来，所以头部较小，须淬硬且无螺纹，如图 7-25a 所示所示.但容易把工件压出痕迹而损伤表面，可采用图但容易把工件压出痕迹而损伤表面，可采用图 7-25b 所示的所示的各种摆动压块，以增大接触面积，使夹紧更可靠各种摆动压块，以增大接触面积，使夹紧更可靠.还有如图还有如图7-25C所示的所示的带移动压脚的螺钉压紧机构。带移动压脚的螺钉压紧机构。w2 螺母式夹紧装置螺母式夹紧装置w 多以工件孔径作基准，是用心轴夹具定位时所采用的方法。缺点是多以工件孔径作基准，是用心轴夹具定位时所采用的方法。缺点是卸下工件时麻烦，要将螺母全部拧出螺柱。改用开口垫圈并把螺母外径卸下工件时麻烦，要将螺母全部拧出螺柱。改用开口垫圈并把螺母外径做得小于工件孔径就方便了（图做得小于工件孔径就方便了（图7-25d）。当夹紧大型环状表面工件时，）。当夹紧大型环状表面工件时，可用图可用图7-25e 所示的组合垫圈。以上均为螺旋夹紧装置，其优点是自锁所示的组合垫圈。以上均为螺旋夹紧装置，其优点是自锁性好、夹紧牢固、适应性大、制造方便、简单经济、应用很广，但夹紧性好、夹紧牢固、适应性大、制造方便、简单经济、应用很广，但夹紧动作缓慢，效率很低。还有应用杠杆原理的螺旋压板式机构也用得最广动作缓慢，效率很低。还有应用杠杆原理的螺旋压板式机构也用得最广.此外此外,还有螺母压板、勾形压板等多种类型还有螺母压板、勾形压板等多种类型.w 在压板机构中，压板和支承须淬硬在压板机构中，压板和支承须淬硬 35HRC40HRC ，为避免压板，为避免压板倾斜时螺杆弯曲，压板与工件接触不良（图倾斜时螺杆弯曲，压板与工件接触不良（图 7 一一 26a ) ，可在螺母下面，可在螺母下面加一个球面垫圈或接触处作成球面。加一个球面垫圈或接触处作成球面。w 3 定心夹紧装置定心夹紧装置w 能自动地使工件中心与机床主轴中心重合来夹紧工件。所谓自动定能自动地使工件中心与机床主轴中心重合来夹紧工件。所谓自动定心夹紧装置，就是能同时使工件得到定位、夹紧和定心的装置。它的定心夹紧装置，就是能同时使工件得到定位、夹紧和定心的装置。它的定位表面是活动的，以同样的速度移近或远离，夹紧工件迅速，定位精度位表面是活动的，以同样的速度移近或远离，夹紧工件迅速，定位精度高。高。w 第四节第四节 滚动轴承车削加工中的常用夹具滚动轴承车削加工中的常用夹具w一、夹持毛坯表面用的夹具一、夹持毛坯表面用的夹具w 现普遍采用动力卡盘，卡盘爪，弹簧卡盘、滑块夹具和自动车床用现普遍采用动力卡盘，卡盘爪，弹簧卡盘、滑块夹具和自动车床用夹料及送料夹头。夹料及送料夹头。w（一）动力卡盘（一）动力卡盘w 动力卡盘的构造如图动力卡盘的构造如图7-27 所示。卡盘由盘体所示。卡盘由盘体 1 、楔心套、楔心套 2 、联接、联接螺钉螺钉 3 、滑座、滑座 4 、卡爪、卡爪 7 、 T 形块形块 5 、紧固螺钉、紧固螺钉 6 等组成。卡盘直径等组成。卡盘直径有不同的规格，用来夹持不同型号的套圈。动力卡盘一般是与卡盘爪组有不同的规格，用来夹持不同型号的套圈。动力卡盘一般是与卡盘爪组合使用的。当气缸通气使活塞移动时，带动楔心套合使用的。当气缸通气使活塞移动时，带动楔心套 2 左右移动，楔心套左右移动，楔心套上有跟水平轴倾斜成上有跟水平轴倾斜成 15 的的 T 型槽与滑座型槽与滑座 4 相配合。楔心套左右移动时相配合。楔心套左右移动时就迫使滑座就迫使滑座 4 向心或离心移动。卡爪是通过向心或离心移动。卡爪是通过 T 形块形块 5 与滑座与滑座 4 固定在一固定在一起，使卡爪能夹紧或放松工件。起，使卡爪能夹紧或放松工件。w 由于滑座由于滑座 4 的移动量有一定限制，夹持工件直径的范围较小，当工的移动量有一定限制，夹持工件直径的范围较小，当工件外径尺寸变动大时，可调整卡爪件外径尺寸变动大时，可调整卡爪 7 在滑座在滑座 4 的径向位置，以适应装夹的径向位置，以适应装夹的需要。调整时，把卡爪的需要。调整时，把卡爪 7 和和 T 形块形块 5 的紧固螺钉的紧固螺钉 6 旋松，使卡爪跟滑旋松，使卡爪跟滑座的梳形齿脱开，就可使卡爪和座的梳形齿脱开，就可使卡爪和 T 形块在滑座的形块在滑座的 T 形槽内径向移动。但形槽内径向移动。但要注意三个卡爪对中心的距离应相等，然后旋紧两螺钉要注意三个卡爪对中心的距离应相等，然后旋紧两螺钉 6 即可。即可。w（二）卡盘爪（简称卡爪）（二）卡盘爪（简称卡爪）w 有多种形式，其中有可调式、摆动式、齿形、锥形和特种形等几种。有多种形式，其中有可调式、摆动式、齿形、锥形和特种形等几种。其中专用卡爪分软、硬两种。硬爪用碳素工具钢制成，有的要经淬火、其中专用卡爪分软、硬两种。硬爪用碳素工具钢制成，有的要经淬火、渗碳等热处理，以达到一定的硬度。下面除介绍常用的几种卡爪。渗碳等热处理，以达到一定的硬度。下面除介绍常用的几种卡爪。1 圆弧式浮动卡盘爪（图圆弧式浮动卡盘爪（图7-28）使用时三套组成一对装在动力卡盘的滑座）使用时三套组成一对装在动力卡盘的滑座上。每一个卡爪有两点上。每一个卡爪有两点 A 、 B （实际上是两条棱刃）与工件接触，三个（实际上是两条棱刃）与工件接触，三个爪共六个接触点，均布在套圈外径的圆周上，卡爪与爪座之间为圆弧式爪共六个接触点，均布在套圈外径的圆周上，卡爪与爪座之间为圆弧式松动配合。当卡爪上的两点受力不均时，爪座内来回松动配合。当卡爪上的两点受力不均时，爪座内来回“浮动浮动”，使两点，使两点的作用力趋于平衡。因此，使用这种卡爪夹紧套圈时卡爪可以在套圈圆的作用力趋于平衡。因此，使用这种卡爪夹紧套圈时卡爪可以在套圈圆周上所受的夹紧力较均衡，因而套圈的变形也比较小，这是它的最大优周上所受的夹紧力较均衡，因而套圈的变形也比较小，这是它的最大优点。点。w 图图7-28b 所示为夹外圈表面时，卡盘爪所示为夹外圈表面时，卡盘爪 1 借螺钉借螺钉3 和和 T 形块形块 2 压紧压紧在动力卡盘的滑座上并借在动力卡盘的滑座上并借 90的梳状齿互相咬紧。松开螺钉，错动卡盘的梳状齿互相咬紧。松开螺钉，错动卡盘爪与爪与 T 形块齿间的相对位置（齿距为形块齿间的相对位置（齿距为 1.5mm3mm) ，就可调整卡盘爪，就可调整卡盘爪的径向位置，找正夹紧中心。其缺点是找正中心比较困难和费时，中心的径向位置，找正夹紧中心。其缺点是找正中心比较困难和费时，中心一般都不易找得很准，即使把中心找准了到表面凹凸不平的毛坯，夹紧一般都不易找得很准，即使把中心找准了到表面凹凸不平的毛坯，夹紧后的偏心量仍可能很大，此外，卡盘爪的构造比较复杂，困难。图后的偏心量仍可能很大，此外，卡盘爪的构造比较复杂，困难。图7-28c 是夹持内孔表面的情况。不同的套圈直径须选用不同的规格。是夹持内孔表面的情况。不同的套圈直径须选用不同的规格。w2 心轴式浮动卡盘爪（图心轴式浮动卡盘爪（图7-29）w 它的工作原理及优缺点与圆弧式浮动卡盘爪基本相同。其心轴它的工作原理及优缺点与圆弧式浮动卡盘爪基本相同。其心轴 1 固固定在动力卡盘的滑座上，爪座定在动力卡盘的滑座上，爪座 2 套在心轴套在心轴 1 上可绕心轴获得浮动。与圆上可绕心轴获得浮动。与圆弧式浮动卡盘爪相比较，它不是用刀刃而是用带有齿纹的小平面接触工弧式浮动卡盘爪相比较，它不是用刀刃而是用带有齿纹的小平面接触工件，适当增大接触面可以减小工件表面凹凸不平对中心定位精度的影响。件，适当增大接触面可以减小工件表面凹凸不平对中心定位精度的影响。因而套圈中心定位精度比圆弧式高，浮动性比圆弧式更好，制造简单，因而套圈中心定位精度比圆弧式高，浮动性比圆弧式更好，制造简单，但它的强度和夹持工件的牢固性较差。图但它的强度和夹持工件的牢固性较差。图 7-29b 是另一种心轴式浮动卡是另一种心轴式浮动卡盘爪，它适用于夹持较小型轴承毛坯套圈的内孔，它的浮动心轴与卡爪盘爪，它适用于夹持较小型轴承毛坯套圈的内孔，它的浮动心轴与卡爪 5 是一体的，灵活好用。是一体的，灵活好用。w3 滚柱式浮动卡盘爪（图滚柱式浮动卡盘爪（图7-30）w 适用于夹持大型套圈。它靠齿面垫圈适用于夹持大型套圈。它靠齿面垫圈 2 、 T 形块形块 4 和螺钉和螺钉 5 固定固定在动力卡盘的滑座上。爪座在动力卡盘的滑座上。爪座 1 可以绕齿面垫圈可以绕齿面垫圈 2 的中心浮动，滚柱（卡的中心浮动，滚柱（卡爪）又可以在爪座内浮动。每一滚柱有两条棱刃与工件的接触，夹紧时爪）又可以在爪座内浮动。每一滚柱有两条棱刃与工件的接触，夹紧时共有共有 12 条棱刃卡住工件。条棱刃卡住工件。w4 软爪软爪w 它是用低碳钢、铝合金、铜合金、夹布胶木和橡胶类材料制成的各它是用低碳钢、铝合金、铜合金、夹布胶木和橡胶类材料制成的各种结构的专用卡盘爪，可分大型、小型、偏心、可换、套装等形式。定种结构的专用卡盘爪，可分大型、小型、偏心、可换、套装等形式。定位精度高，夹持工件后的同轴度、端面平行度均不小于位精度高，夹持工件后的同轴度、端面平行度均不小于 0 . 01 mm，即，即使三爪卡盘的平面螺纹严格磨损后也能保证同轴度在使三爪卡盘的平面螺纹严格磨损后也能保证同轴度在 0 . 05 mm以内。以内。尤其在加工软金属、薄壁工件及精加工时，不易夹伤加工表面和发生工尤其在加工软金属、薄壁工件及精加工时，不易夹伤加工表面和发生工件变形现象。夹持薄壁件用扇形软爪使受力面积增大，优点更加突出。件变形现象。夹持薄壁件用扇形软爪使受力面积增大，优点更加突出。车削大批量的工件时，利用软爪可提高加工精度和生产率。车削大批量的工件时，利用软爪可提高加工精度和生产率。w 用软爪装夹工件时要先车削一刀，以保证与工件直径接触面良好。用软爪装夹工件时要先车削一刀，以保证与工件直径接触面良好。车削时在卡盘内装一与工件直径适宜的定位圆柱（夹工件外圆时）或圆车削时在卡盘内装一与工件直径适宜的定位圆柱（夹工件外圆时）或圆环（夹工件内孔时），以消除间隙。每次装夹工件时，固定使用卡盘上环（夹工件内孔时），以消除间隙。每次装夹工件时，固定使用卡盘上一个扳手孔。一个扳手孔。w 车削套圈用的软爪是装在动力卡盘上的。无须手动，可减少大量的车削套圈用的软爪是装在动力卡盘上的。无须手动，可减少大量的装夹校正时间。装夹校正时间。w（三）弹簧夹头（三）弹簧夹头w 这是一种利用斜面作用的定心夹紧机构。夹紧力通过圆锥传来，使这是一种利用斜面作用的定心夹紧机构。夹紧力通过圆锥传来，使之弹性变形来夹持工件并自动定心。按夹紧作用的部分可分单端（图之弹性变形来夹持工件并自动定心。按夹紧作用的部分可分单端（图7-31a 、 b 、 c ）和双端作用两类，见图）和双端作用两类，见图7-31d 、 e 。w 按定心夹紧性质分内夹式（以工件外圆表面定位）和外胀式（以工按定心夹紧性质分内夹式（以工件外圆表面定位）和外胀式（以工件内孔表面定位）。件内孔表面定位）。 w 影响弹簧夹头定心精度的因素有定位表面与夹头锥面的同轴度和弹影响弹簧夹头定心精度的因素有定位表面与夹头锥面的同轴度和弹簧夹头锥面与相配零件锥面的同轴度簧夹头锥面与相配零件锥面的同轴度,因此要求工件定位表面公差要小，因此要求工件定位表面公差要小，适当增加簧瓣数目和长度。适当增加簧瓣数目和长度。w 自动车床用弹簧夹头用棒料在自动车床上车制套圈用的弹簧夹头有自动车床用弹簧夹头用棒料在自动车床上车制套圈用的弹簧夹头有两种：一种是夹料夹头（图两种：一种是夹料夹头（图7-32a ) ，用于夹紧棒料：一种是送料夹头，用于夹紧棒料：一种是送料夹头（图（图7-32b ) ，用于送料。孔径，用于送料。孔径 d 根据棒料直径确定根据棒料直径确定.w 为使工件易于取下，一般夹头的圆锥角多采用为使工件易于取下，一般夹头的圆锥角多采用 30 ；而心轴多采用；而心轴多采用 515,以增加刚度。用于拉式夹头时，夹具体的圆锥角必须比夹头的稍以增加刚度。用于拉式夹头时，夹具体的圆锥角必须比夹头的稍小，一般为小，一般为 29，用于内夹式夹头时，夹具体的圆锥角必须比夹头稍大，用于内夹式夹头时，夹具体的圆锥角必须比夹头稍大，一般为一般为 31。夹具体与夹头锥角有差数是在使夹头变形后能与工件接触。夹具体与夹头锥角有差数是在使夹头变形后能与工件接触良好。如图良好。如图7-34所示，夹具体的圆锥角较小时（拉式夹头），则图所示，夹具体的圆锥角较小时（拉式夹头），则图7-33a 的接触情况较图的接触情况较图7-33b 的要好，工件被夹紧得较稳固。为了使弹簧的要好，工件被夹紧得较稳固。为了使弹簧夹头在外端紧密接触，以及补偿磨损，常常把相配锥面的锥角相差夹头在外端紧密接触，以及补偿磨损，常常把相配锥面的锥角相差 0.51见图见图7-34。从图。从图7-34b 可见，簧瓣短的夹头弹性小，难以变形，可见，簧瓣短的夹头弹性小，难以变形，跟工件接触的情况差。簧瓣长的夹头弹性大，跟工件接触面好。工件的跟工件接触的情况差。簧瓣长的夹头弹性大，跟工件接触面好。工件的定位面公差要小，弹簧夹头的最大变形量一般在定位面公差要小，弹簧夹头的最大变形量一般在 0.5mm左右。值得注意左右。值得注意的是，工件定位面公差愈大，弹簧夹头变形也愈大，其接触情况，见图的是，工件定位面公差愈大，弹簧夹头变形也愈大，其接触情况，见图7-35.w 适当增加簧瓣数目可改善接触情况，要求薄壁的壁厚均匀，槽数分适当增加簧瓣数目可改善接触情况，要求薄壁的壁厚均匀，槽数分布均匀，以保证定心精度，但应当考虑到强度会降低和制造的困难。有布均匀，以保证定心精度，但应当考虑到强度会降低和制造的困难。有用棱锥面代替锥面的方法，效果很好。用棱锥面代替锥面的方法，效果很好。w 弹簧夹头定心夹紧装置的优点是结构简单紧凑、操作方便，适用于弹簧夹头定心夹紧装置的优点是结构简单紧凑、操作方便，适用于薄壁和较小圆柱工件的定心夹紧，不会使工件变形和夹毛。缺点是夹紧薄壁和较小圆柱工件的定心夹紧，不会使工件变形和夹毛。缺点是夹紧力较小，而其中最大的缺点是无论在纵向或横向都不能与工件表面保持力较小，而其中最大的缺点是无论在纵向或横向都不能与工件表面保持完全接触，导致夹头接触面产生磨损。若要使其接触面积增大，所加外完全接触，导致夹头接触面产生磨损。若要使其接触面积增大，所加外力就必须较正常所需的夹紧力增大，还有可能引起夹头受到过大的应力力就必须较正常所需的夹紧力增大，还有可能引起夹头受到过大的应力而毁坏。而毁坏。w 弹簧夹头一般多用弹簧夹头一般多用T7A 、T8A 、 T10A 和和 65Mn 来制造，来制造， 4SICrV 用于制造锥部和尾部联接处截面变化较大的薄壁弹性夹头。为了增强它用于制造锥部和尾部联接处截面变化较大的薄壁弹性夹头。为了增强它的弹性和耐磨性，必须经过淬火和磨削加工。一般头部硬度为的弹性和耐磨性，必须经过淬火和磨削加工。一般头部硬度为 55HRC 60HRC ，导向部分为，导向部分为 40HRC 45HRC ，夹头孔用基孔制精度为，夹头孔用基孔制精度为 IT6 或或 IT7 。w（四）弹簧卡盘（四）弹簧卡盘w 图图7-36是一种夹持毛坯用的弹簧卡盘，用三瓣瓦成是一种夹持毛坯用的弹簧卡盘，用三瓣瓦成 120的夹块夹紧的夹块夹紧套圈。瓣状夹块与工件也是圆弧面接触。其优点是套圈的中心定位比较套圈。瓣状夹块与工件也是圆弧面接触。其优点是套圈的中心定位比较准确，且找正容易。其缺点与软爪基本相同。除此之外，还有两个比较准确，且找正容易。其缺点与软爪基本相同。除此之外，还有两个比较突出的缺点：突出的缺点：w 1)瓣状夹块几乎没有通用性，需要制备的规格较多瓣状夹块几乎没有通用性，需要制备的规格较多(依据套夹的规格和依据套夹的规格和种类而定种类而定)。w2)胀缩量比较小而不适应尺寸公差变化较大的毛坯。胀缩量比较小而不适应尺寸公差变化较大的毛坯。w（五）滑块夹具（五）滑块夹具w 如图如图7-37所示，夹具夹紧动作或夹紧力经过顶杆所示，夹具夹紧动作或夹紧力经过顶杆 6 、滑块、滑块 5 传至三传至三瓣用三个弹簧圈瓣用三个弹簧圈 3 和和 4系在一起的卡爪系在一起的卡爪 2 来夹紧工件。三个弹簧圈收缩来夹紧工件。三个弹簧圈收缩后，使卡爪松开工件。卡爪在轴向与卡盘体的圆槽紧密配合，在径向可后，使卡爪松开工件。卡爪在轴向与卡盘体的圆槽紧密配合，在径向可相对于滑块相对于滑块 5 “浮动浮动”，使工件受力均衡。卡爪的移动量比较大，夹紧，使工件受力均衡。卡爪的移动量比较大，夹紧力也较大，适用于大型轴承套圈的车加工。因卡爪的工作表面容易做成力也较大，适用于大型轴承套圈的车加工。因卡爪的工作表面容易做成各种型面，故亦可用于来持曲面型内孔。各种型面，故亦可用于来持曲面型内孔。w 在夹具加工范围内更换轴承套圈型号，只需要换卡瓜在夹具加工范围内更换轴承套圈型号，只需要换卡瓜2和定位环和定位环 1 即即可。可。w二、夹持光整表面用的夹具二、夹持光整表面用的夹具w 夹持已经车削而达到一定几何尺寸精度的光整表面用的夹具有以下夹持已经车削而达到一定几何尺寸精度的光整表面用的夹具有以下主要几种：主要几种：w（一）弹簧夹具（一）弹簧夹具w 它在轴承套圈车削中用得非常普遍，结构形成虽有多种多样，但工它在轴承套圈车削中用得非常普遍，结构形成虽有多种多样，但工作原理都近似。图作原理都近似。图7-38 所示是外胀式弹簧夹具。弹簧夹头的工作表面上所示是外胀式弹簧夹具。弹簧夹头的工作表面上作出等分齿，以增加与工件的摩除力。每一规格的夹具都有一定的使用作出等分齿，以增加与工件的摩除力。每一规格的夹具都有一定的使用范围，在此范围内的工件尺寸范围，在此范围内的工件尺寸 D ( d ）和）和B改变时，只需更换相应尺寸的改变时，只需更换相应尺寸的弹簧夹头弹簧夹头 1 和定位环和定位环 3 就行了。图就行了。图7-39所示是内夹式弹簧夹具。夹头呈所示是内夹式弹簧夹具。夹头呈瓣状，瓣与瓣之间打上顺序号，用完拆下后需成套保管，以保证中心定瓣状，瓣与瓣之间打上顺序号，用完拆下后需成套保管，以保证中心定位的精度。位的精度。w 1 外胀式弹簧夹具如图外胀式弹簧夹具如图7-38 所示。其结构与工作原理如下：座架所示。其结构与工作原理如下：座架 2 尾尾部圆柱面与机床部圆柱面与机床 1主轴内孔相配，并用三个螺钉主轴内孔相配，并用三个螺钉 10 紧固；弹簧夹头紧固；弹簧夹头 1 套在座架上，其锥孔与座架锥体相配，尾部与座架轴按套在座架上，其锥孔与座架锥体相配，尾部与座架轴按H8/J9配合作用配合作用的导向面，前拉杆的导向面，前拉杆8与后拉杆与后拉杆9用螺纹联接，并将弹簧夹头用螺纹联接，并将弹簧夹头1与顶杆与顶杆11 置置于两者之间，联接前后拉杆时，须保持轴向无大间隙，但又不能防碍弹于两者之间，联接前后拉杆时，须保持轴向无大间隙，但又不能防碍弹簧夹头胀缩；定位环簧夹头胀缩；定位环 3 用三个螺钉用三个螺钉 4 固定在座架上，它保证每个工件装固定在座架上，它保证每个工件装夹后，其轴向位置一致，又使夹头对工件具有一定的夹持量。夹后，其轴向位置一致，又使夹头对工件具有一定的夹持量。 w 弹簧夹头与定位环为主要更换件。弹簧夹头头部外径公称尺寸选取弹簧夹头与定位环为主要更换件。弹簧夹头头部外径公称尺寸选取工件中间尺寸，按工件中间尺寸，按h8 公差制造，头部锥孔半角为公差制造，头部锥孔半角为 3 3，用弹簧钢，用弹簧钢65 Mn 制造。制造。w2 内夹式弹簧夹具内夹式弹簧夹具w 这种夹具用来夹持工件的外圆，以车削工件端面及内孔，其结构见这种夹具用来夹持工件的外圆，以车削工件端面及内孔，其结构见图图7-39 。使用时，外壳。使用时，外壳 3 尾部锥孔与机床主轴机配，并用三个螺钉尾部锥孔与机床主轴机配，并用三个螺钉 2 紧紧固。弹簧夹头固。弹簧夹头 10 头部锥体与外壳推孔相配，尾部与外壳锥孔用头部锥体与外壳推孔相配，尾部与外壳锥孔用H7/J7配配合，作为弹黄夹头移动的导向面。弹簧夹头利用合，作为弹黄夹头移动的导向面。弹簧夹头利用 尾部内孔及内螺纹与拉尾部内孔及内螺纹与拉环环 3 联成一体，这样，当拉杆联成一体，这样，当拉杆 1 移动时，将带动拉环与弹簧夹头一起移移动时，将带动拉环与弹簧夹头一起移动，并使其头部作相应的径向收缩或放松，从而夹紧工件或松开工件。动，并使其头部作相应的径向收缩或放松，从而夹紧工件或松开工件。定位座定位座 9 与定位环与定位环 11 的作用，是为了保证每个工件在夹具中的端面轴的作用，是为了保证每个工件在夹具中的端面轴向位置一致。销紧螺母向位置一致。销紧螺母 4 有双重作用：一是当拉杆有双重作用：一是当拉杆 1 向右移动时，用过向右移动时，用过锁紧螺母和拉环锁紧螺母和拉环 8 使弹赞夹头也向右移动，从而使其头部径向胀开；二使弹赞夹头也向右移动，从而使其头部径向胀开；二是防止拉杆与连接杆螺纹松动而影响弹簧夹头夹持。装配锁紧螺母时，是防止拉杆与连接杆螺纹松动而影响弹簧夹头夹持。装配锁紧螺母时，应保证拉杆应保证拉杆 1 能在拉环能在拉环 8 中转动而轴向又无过大间隙。锁紧螺母通过六中转动而轴向又无过大间隙。锁紧螺母通过六个弹簧个弹簧 5 和圆销钉和圆销钉 6 与定位环端面承窝联接以防止拉杆螺纹松动。与定位环端面承窝联接以防止拉杆螺纹松动。w 弹簧夹头弹簧夹头 10 和定位环和定位环 11 为主要更换件。弹簧夹头头部内孔公称尺为主要更换件。弹簧夹头头部内孔公称尺寸选取工件的中间尺寸，头部锥体半角为寸选取工件的中间尺寸，头部锥体半角为 15+ 5 ，用弹簧钢，用弹簧钢65Mn制制造。造。w（二）弹性心轴（二）弹性心轴w 弹性心轴（图弹性心轴（图7-40）的刚性差，切削时不可避免地要产生）的刚性差，切削时不可避免地要产生“让刀让刀”现象。加工精度不高，但结构简单现象。加工精度不高，但结构简单.w 第五节第五节 车床夹具的设计基础车床夹具的设计基础w一、夹具设计的基本原则一、夹具设计的基本原则w 在设计夹具时，主要是考虑其结构和选择夹具元件应该做到结构合在设计夹具时，主要是考虑其结构和选择夹具元件应该做到结构合理、定位精确、方便、装卸迅速，安全可靠、轻巧牢固、经济耐用。理、定位精确、方便、装卸迅速，安全可靠、轻巧牢固、经济耐用。w 1)夹具应有定位校正的安装基准面（即校验基准），需要在加工中测量夹具应有定位校正的安装基准面（即校验基准），需要在加工中测量工件时，应有测量基准面和对刀基准面。定位基准与设计基准要尽量一工件时，应有测量基准面和对刀基准面。定位基准与设计基准要尽量一致，符合基准选择原则，任何相配的零件应用同一基准面。致，符合基准选择原则，任何相配的零件应用同一基准面。 w 2)夹具应尽量制成圆形，最大半径不能超过机床主轴中心至床面导轨的夹具应尽量制成圆形，最大半径不能超过机床主轴中心至床面导轨的高度，夹具体上的元件不能超过基体的最大外径。高速转动或移动夹具，高度，夹具体上的元件不能超过基体的最大外径。高速转动或移动夹具，应避免局部凸出，以防伤人应避免局部凸出，以防伤人 。 3)夹具在转动中应平衡，对于悬伸安装在机床主轴夹具，应考虑其重量夹具在转动中应平衡，对于悬伸安装在机床主轴夹具，应考虑其重量和力矩的影响。否则，会磨损主轴轴承或损坏主轴，既造成刀具的磨损和力矩的影响。否则，会磨损主轴轴承或损坏主轴，既造成刀具的磨损和损坏，又很不安全，影响加工精度和机床使用寿命。可用减重和配平和损坏，又很不安全，影响加工精度和机床使用寿命。可用减重和配平衡块的方法来调节转动平衡。衡块的方法来调节转动平衡。 4)满足工件加工的技术要求（如加工精度、表面粗糙度、垂直度、平行满足工件加工的技术要求（如加工精度、表面粗糙度、垂直度、平行度等），必要时应进行初步验算。选择定位方法和结构时，必须遵守六度等），必要时应进行初步验算。选择定位方法和结构时，必须遵守六点定位原则。夹具的技术要求应保证工件的定位基准面对夹具的安装基点定位原则。夹具的技术要求应保证工件的定位基准面对夹具的安装基准面的相对位置要求，一般取工件技术要求的准面的相对位置要求，一般取工件技术要求的1/31/5.定位尺寸精度一定位尺寸精度一般用般用IT5IT6 公差等级（公差等级（ h6 和和g6），以保证制造精度满足工件的加工），以保证制造精度满足工件的加工要求要求 5)结构要紧凑，工艺性要好，夹紧力既应保证定位可靠又不能使工件产结构要紧凑，工艺性要好，夹紧力既应保证定位可靠又不能使工件产生变形。生变形。w6)还应考虑到在加工过程中脏物及切屑清除之方法和措施。还应考虑到在加工过程中脏物及切屑清除之方法和措施。 7)更换轴承更换轴承型号时，使夹具上的可换件或易摄件尽量少，并要更换方便。型号时，使夹具上的可换件或易摄件尽量少，并要更换方便。 w8)尽量采用标准化了的零部件。尽量采用标准化了的零部件。w二、夹具设计的步骤二、夹具设计的步骤w（一）分析工作图样（一）分析工作图样w 1)研究部件的装配图，了解加工工件的性能和作用，以及跟其它零件的研究部件的装配图，了解加工工件的性能和作用，以及跟其它零件的相互关系。相互关系。 w 2)熟悉工件图样，了解工件的形状、尺寸、加工表面、精度等级、几何熟悉工件图样，了解工件的形状、尺寸、加工表面、精度等级、几何精度、技术要求、材料牌号及其硬度等。精度、技术要求、材料牌号及其硬度等。w 3)研究工件的工艺过程及工艺要求，分析装配图和零件图，选用工件的研究工件的工艺过程及工艺要求，分析装配图和零件图，选用工件的定位面。定位面。w（二）拟定夹具的类型和结构（二）拟定夹具的类型和结构w 1)根据工艺人员对夹具结构提出的特殊要求和技术问题，来研究夹具的根据工艺人员对夹具结构提出的特殊要求和技术问题，来研究夹具的结构。结构。w 2)研究过去使用过的同类型夹具的结构，分析其优缺点，从而进一步改研究过去使用过的同类型夹具的结构，分析其优缺点，从而进一步改进提高。进提高。 w 3)根据已选定的工件定位基面，拟定在夹具中的定位方法和结构形式。根据已选定的工件定位基面，拟定在夹具中的定位方法和结构形式。 w 4)研究和确定工件夹紧部位和夹紧方法设计可靠的夹紧机构。研究和确定工件夹紧部位和夹紧方法设计可靠的夹紧机构。w 5)了解所使用机床的规格、性能和精度等级，以便确定夹具安装在机床了解所使用机床的规格、性能和精度等级，以便确定夹具安装在机床上的位置及相应的联接方法和固定方法。上的位置及相应的联接方法和固定方法。w 6)了解制造夹具的有关情况，以便确定夹具零件的工艺性。了解制造夹具的有关情况，以便确定夹具零件的工艺性。w（三）绘制夹具总图（三）绘制夹具总图w 1)首先画出工件的外部轮廊，加工表面（用双点划线表示）和加工余量首先画出工件的外部轮廊，加工表面（用双点划线表示）和加工余量（用网纹线表示）以便确定夹具的有关尺寸。（用网纹线表示）以便确定夹具的有关尺寸。w 2)根据工件形状及位置，依次画出定位元件、夹紧元件以及夹具体等。根据工件形状及位置，依次画出定位元件、夹紧元件以及夹具体等。此时工件可假定为一透明体，即所画的工件轮廊不遮挡夹具上的任何线此时工件可假定为一透明体，即所画的工件轮廊不遮挡夹具上的任何线条，而夹具也不遮挡工件，好象彼此都单独存在一样。条，而夹具也不遮挡工件，好象彼此都单独存在一样。 w3)夹具总安装图的正视图，最好是夹具实际工作时在机床上的安装位置。夹具总安装图的正视图，最好是夹具实际工作时在机床上的安装位置。 4)夹具总装图上应当具有足够的投影图和必要的剖面图。按照这些图形夹具总装图上应当具有足够的投影图和必要的剖面图。按照这些图形可以了解和封断出夹具上的任何一个零件。可以了解和封断出夹具上的任何一个零件。w5)夹具总装图上应注出夹具的外形尺寸和有关的安装尺寸，配合公差及夹具总装图上应注出夹具的外形尺寸和有关的安装尺寸，配合公差及技术条件。技术条件。w 6)对夹具零件进行编号，并按厂内的规定格式作出夹具的零件明细表，对夹具零件进行编号，并按厂内的规定格式作出夹具的零件明细表，标准件和外购件明细表以及标题栏等。标准件和外购件明细表以及标题栏等。w（四）绘制夹具零件图（四）绘制夹具零件图 w1)根据夹具总图绘制零件图（标准件不绘）。根据夹具总图绘制零件图（标准件不绘）。 2)根据夹具的结构和工艺上的条件决定零件的尺寸，公差和其它技术要根据夹具的结构和工艺上的条件决定零件的尺寸，公差和其它技术要求。求。w三、工件在夹具中加工的误差分析三、工件在夹具中加工的误差分析w 工件在夹具上定位时，由于工件和定位元件总有制造误差，因而工工件在夹具上定位时，由于工件和定位元件总有制造误差，因而工件在夹具中的位置将会在一定范围内变动，这就会影响工件的加工精度。件在夹具中的位置将会在一定范围内变动，这就会影响工件的加工精度。（一）定位误差（一）定位误差w 1)定位基准位移以图定位基准位移以图7-49 为例，工件以已加工孔为定位表面套在心轴上为例，工件以已加工孔为定位表面套在心轴上加工外圆，由于孔的制造误差、心轴的制造误差和定位间隙的存在，必加工外圆，由于孔的制造误差、心轴的制造误差和定位间隙的存在，必然使定位基准产生位移（即工件轴心线和心轴轴心线之间的位移）。这然使定位基准产生位移（即工件轴心线和心轴轴心线之间的位移）。这种误差叫做定位基准位移误差：种误差叫做定位基准位移误差：w2)基准不符误差有的工件定位基准面太小，定位不稳定。为使定位牢固，基准不符误差有的工件定位基准面太小，定位不稳定。为使定位牢固，防止出现过定位现象一采用辅助支承的办法。但有时因定位基准与设计防止出现过定位现象一采用辅助支承的办法。但有时因定位基准与设计基准不重合，就产生了基准不符误差。基准不重合，就产生了基准不符误差。w 3 ）工件安装误差工件在夹具中定位不准的定位误差和在夹紧力作用下）工件安装误差工件在夹具中定位不准的定位误差和在夹紧力作用下引起工件的来紧与接触变形及位置偏移而出现的夹紧误差引起工件的来紧与接触变形及位置偏移而出现的夹紧误差.w（二）保证工件精度条件（二）保证工件精度条件w工件用夹具加工时，影响加工精度因素很多，除定位误差外，还有以下工件用夹具加工时，影响加工精度因素很多，除定位误差外，还有以下三种：三种：w 1 ）夹具的制造误差。）夹具的制造误差。w 2 ）夹具的安装误差。）夹具的安装误差。w3)加工误差。即机床的加工精度，刀具的磨损和跳动，刀具对工件加工加工误差。即机床的加工精度，刀具的磨损和跳动，刀具对工件加工位位 t 的调整误差，以及机床一夹具一工件一刀具在加工过程中的弹性变的调整误差，以及机床一夹具一工件一刀具在加工过程中的弹性变形等。形等。w 为了保证工件的加工精度，必须使上述所有误差因素对工件加工的综为了保证工件的加工精度，必须使上述所有误差因素对工件加工的综合影响控制在工件公差合影响控制在工件公差 范围内范围内.w 复习题复习题w1)什么叫夹具？什么叫夹具？ 车加工装夹工件常用的夹具哪些车加工装夹工件常用的夹具哪些? w2)什么叫基准，有哪几种工艺基准？什么叫基准，有哪几种工艺基准？w3)如何选择定位基准？如何选择定位基准？ w4)夹具按其结构形式可以分为哪些夹具夹具按其结构形式可以分为哪些夹具?。w5)工件以平面定位时，常用的支承有哪些工件以平面定位时，常用的支承有哪些? 6)夹持毛坯表面时常用的夹具有哪些夹持毛坯表面时常用的夹具有哪些? w7)圆柱孔用心轴定位时易出现重复定位，常用的消除重复定圆柱孔用心轴定位时易出现重复定位，常用的消除重复定位的方法是什么位的方法是什么? w8 )工件以外圆定位时，采用哪些定位元件？工件以内孔定位工件以外圆定位时，采用哪些定位元件？工件以内孔定位时，采用的定位元件有哪些？工件在夹具体中的定位方法有时，采用的定位元件有哪些？工件在夹具体中的定位方法有哪些？哪些？w 工件的定位影响工件的加工精度，下面有关定工件的定位影响工件的加工精度，下面有关定位的表述中正确的表述是（位的表述中正确的表述是（ ）w(A)部分定位不满足工件的六点定位原则，在加工中部分定位不满足工件的六点定位原则，在加工中不允许有部分定位的存在不允许有部分定位的存在w(B)欠定位可以简化定位装置，在加工中允许有欠定欠定位可以简化定位装置，在加工中允许有欠定位的存在位的存在w(C)重复定位影响工件和夹具的变形，影响定位的精重复定位影响工件和夹具的变形，影响定位的精度，应避免产生重复定位度，应避免产生重复定位w(D)部分定位、欠定位、重复定位均不满足六点定位部分定位、欠定位、重复定位均不满足六点定位原则，所以不允许在加工时出现上述的定位情况原则，所以不允许在加工时出现上述的定位情况w 切削力是一个空间力，可以分解为切向力、轴向切削力是一个空间力，可以分解为切向力、轴向力和径向力。下面对各力的表述中错误的表述是：力和径向力。下面对各力的表述中错误的表述是：（ ）w(A)切向力是三个力中最大的一个切向力是三个力中最大的一个w(B)轴向力的大小影响进给机构的强度轴向力的大小影响进给机构的强度w(C)径向力、轴向力的大小只受进给量和背吃刀量的径向力、轴向力的大小只受进给量和背吃刀量的影响，与刀具的角度无关影响，与刀具的角度无关w(D)径向力的大小影响工件在加工平面内的弯曲变形，径向力的大小影响工件在加工平面内的弯曲变形，同时也是影响刀具或者工件的振动的一个主要因素同时也是影响刀具或者工件的振动的一个主要因素之一之一w 下列的措施中，哪一种措施不能有效消除车床、下列的措施中，哪一种措施不能有效消除车床、刀具或者工件在加工过程冲产生的振动（刀具或者工件在加工过程冲产生的振动（ ）w(A)增大刀具的前角和主偏角增大刀具的前角和主偏角w(B)减小刀架中组合元件间的空隙减小刀架中组合元件间的空隙w(C)增大切削用量增大切削用量w(D)使用弹性刀杆使用弹性刀杆