第第4章章 机床夹具原理与设计机床夹具原理与设计4.1 4.1 工件的装夹工件的装夹4.2 4.2 机床夹具概述机床夹具概述4.3 4.3 典型定位方式及定位元件典型定位方式及定位元件4.4 4.4 定位误差分析定位误差分析4.5 4.5 工件在夹具中的加紧工件在夹具中的加紧4.6 4.6 典型机床夹具典型机床夹具 4.7 4.7 机床夹具设计的根本步骤机床夹具设计的根本步骤第第1节节 工件的安装工件的安装1.1 1.1 1.1 1.1 工件的安装工件的安装工件的安装工件的安装 必需使工件在机床上相必需使工件在机床上相必需使工件在机床上相必需使工件在机床上相对刀具的切削运动处于准对刀具的切削运动处于准对刀具的切削运动处于准对刀具的切削运动处于准确的相对位置确的相对位置确的相对位置确的相对位置 确定工件在机床上或夹确定工件在机床上或夹确定工件在机床上或夹确定工件在机床上或夹具中占有准确加工位置的具中占有准确加工位置的具中占有准确加工位置的具中占有准确加工位置的过程叫定位。过程叫定位。过程叫定位。过程叫定位。 在工件定位后用外力将其固定，使其在加工过程中坚持定位在工件定位后用外力将其固定，使其在加工过程中坚持定位在工件定位后用外力将其固定，使其在加工过程中坚持定位在工件定位后用外力将其固定，使其在加工过程中坚持定位位置不变的操作叫夹紧。位置不变的操作叫夹紧。位置不变的操作叫夹紧。位置不变的操作叫夹紧。 工件的安装就是定位和夹紧过程的总和。主要有用找正法装工件的安装就是定位和夹紧过程的总和。主要有用找正法装工件的安装就是定位和夹紧过程的总和。主要有用找正法装工件的安装就是定位和夹紧过程的总和。主要有用找正法装夹和用夹具装夹夹和用夹具装夹夹和用夹具装夹夹和用夹具装夹( ( ( (大批量大批量大批量大批量, , , ,调整法调整法调整法调整法) ) ) )工件工件工件工件1.2 1.2 1.2 1.2 基准基准基准基准 用来确定消费对象几何要素间几何关系所根据的那些点、用来确定消费对象几何要素间几何关系所根据的那些点、用来确定消费对象几何要素间几何关系所根据的那些点、用来确定消费对象几何要素间几何关系所根据的那些点、线、面，称为基准。基准可分为设计基准和工艺基准两大类；线、面，称为基准。基准可分为设计基准和工艺基准两大类；线、面，称为基准。基准可分为设计基准和工艺基准两大类；线、面，称为基准。基准可分为设计基准和工艺基准两大类；工艺基准又可分为工序基准、定位基准、丈量基准和装配基准工艺基准又可分为工序基准、定位基准、丈量基准和装配基准工艺基准又可分为工序基准、定位基准、丈量基准和装配基准工艺基准又可分为工序基准、定位基准、丈量基准和装配基准等。等。等。等。1 1 1 1 设计基准设计基准设计基准设计基准 设计图样上标注设计尺寸所根据的基准，称为设计基准。设计图样上标注设计尺寸所根据的基准，称为设计基准。设计图样上标注设计尺寸所根据的基准，称为设计基准。设计图样上标注设计尺寸所根据的基准，称为设计基准。A A与与B B互为设计基准互为设计基准40 外外圆是是60外外圆的的设计基准基准平面平面1 1是平面是平面2 2与孔的设计基准，与孔的设计基准，孔孔3 3是孔是孔 4 4和和 5 5的设计基堆的设计基堆中心线是内孔、齿轮分度圆中心线是内孔、齿轮分度圆和顶圆和顶圆 的设计基难。的设计基难。2 2 2 2 工艺基准工艺基准工艺基准工艺基准 在消费过程中凡属直接改动消费对象的尺寸、外形、物在消费过程中凡属直接改动消费对象的尺寸、外形、物在消费过程中凡属直接改动消费对象的尺寸、外形、物在消费过程中凡属直接改动消费对象的尺寸、外形、物理化学性能以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程。理化学性能以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程。理化学性能以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程。理化学性能以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程。 工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处置、装配等工艺过程。热处置、装配等工艺过程。热处置、装配等工艺过程。热处置、装配等工艺过程。 工艺过程中所运用的基准，称为工艺基准。按其用途之不工艺过程中所运用的基准，称为工艺基准。按其用途之不工艺过程中所运用的基准，称为工艺基准。按其用途之不工艺过程中所运用的基准，称为工艺基准。按其用途之不同，又可分为工序基准、定位基准、丈量基准和装配基准。同，又可分为工序基准、定位基准、丈量基准和装配基准。同，又可分为工序基准、定位基准、丈量基准和装配基准。同，又可分为工序基准、定位基准、丈量基准和装配基准。1 1 1 1工序基准工序基准工序基准工序基准 在工序图上用来确定本工序加工外表尺寸、外形和位置所在工序图上用来确定本工序加工外表尺寸、外形和位置所在工序图上用来确定本工序加工外表尺寸、外形和位置所在工序图上用来确定本工序加工外表尺寸、外形和位置所根据的基准，称为工序基准根据的基准，称为工序基准根据的基准，称为工序基准根据的基准，称为工序基准( ( ( (又称原始基准又称原始基准又称原始基准又称原始基准) ) ) )。 一个工人或一组工人，在一个任务地对同一工件或同时对一个工人或一组工人，在一个任务地对同一工件或同时对一个工人或一组工人，在一个任务地对同一工件或同时对一个工人或一组工人，在一个任务地对同一工件或同时对几个工件所延续完成的那一部分工艺过程，称为工序。几个工件所延续完成的那一部分工艺过程，称为工序。几个工件所延续完成的那一部分工艺过程，称为工序。几个工件所延续完成的那一部分工艺过程，称为工序。端面端面端面端面C C C C是端面是端面是端面是端面T T T T的工序基准，端面的工序基准，端面的工序基准，端面的工序基准，端面T T T T是是是是端面端面端面端面A A A A、B B B B的工序基准，孔中心线为外的工序基准，孔中心线为外的工序基准，孔中心线为外的工序基准，孔中心线为外圆圆圆圆D D D D和内孔和内孔和内孔和内孔d d d d的工序基准。为减少基准的工序基准。为减少基准的工序基准。为减少基准的工序基准。为减少基准转换误差，应尽量使工序基准和设计转换误差，应尽量使工序基准和设计转换误差，应尽量使工序基准和设计转换误差，应尽量使工序基准和设计基准重合。基准重合。基准重合。基准重合。1.3 1.3 1.3 1.3 定位原理定位原理定位原理定位原理 任一物体在空间都有六个自在度，即任一物体在空间都有六个自在度，即任一物体在空间都有六个自在度，即任一物体在空间都有六个自在度，即 x x x x、 y y y y、 z z z z三个坐标三个坐标三个坐标三个坐标轴的挪动自在度，以及绕此三个坐标轴的转动自在度。假设轴的挪动自在度，以及绕此三个坐标轴的转动自在度。假设轴的挪动自在度，以及绕此三个坐标轴的转动自在度。假设轴的挪动自在度，以及绕此三个坐标轴的转动自在度。假设完全限制了物体的这六个自在度，那么物体在空间的位置就完全限制了物体的这六个自在度，那么物体在空间的位置就完全限制了物体的这六个自在度，那么物体在空间的位置就完全限制了物体的这六个自在度，那么物体在空间的位置就完全确定了。完全确定了。完全确定了。完全确定了。1.1.1.1.六点定位原理六点定位原理六点定位原理六点定位原理自在度表示图 限制工件在空间的六个限制工件在空间的六个限制工件在空间的六个限制工件在空间的六个自在度，使工件完全正确自在度，使工件完全正确自在度，使工件完全正确自在度，使工件完全正确定位即工件的定位即工件的定位即工件的定位即工件的 “ “六点定位六点定位六点定位六点定位原理。原理。原理。原理。 l 运用六点定位原理时的本卷须知：1 定位支承点与工件的定位基准面必需一直坚持紧贴；2 一个定位支承点只能限制工件一个自在度，同时一个自在度原那么上不得有多个支承点反复限制，支承点数不应超越六个；3 工件应限制几个自在度，由工件加工技术条件来确定；4 工件的定位不是由夹紧力作用获得的。5 5工件的六个自在度被完全限制的定位称完全定位。工件的六个自在度被完全限制的定位称完全定位。定位与夹紧的区别：定位与夹紧的区别： 定位是使工件占有定位是使工件占有一个正确的位置，夹一个正确的位置，夹紧是使工件坚持这个紧是使工件坚持这个正确位置。正确位置。2 2 2 2 不完全定位不完全定位不完全定位不完全定位允许少于六点的定位称为不完全定位。允许少于六点的定位称为不完全定位。允许少于六点的定位称为不完全定位。允许少于六点的定位称为不完全定位。完全定位和不完全定位都是合理的定位方式。完全定位和不完全定位都是合理的定位方式。完全定位和不完全定位都是合理的定位方式。完全定位和不完全定位都是合理的定位方式。3 3 3 3 欠定位欠定位欠定位欠定位 限制自在度数少于加工技术要求限制的最少自在度数。限制自在度数少于加工技术要求限制的最少自在度数。限制自在度数少于加工技术要求限制的最少自在度数。限制自在度数少于加工技术要求限制的最少自在度数。在实践消费中是绝对不允许的。在实践消费中是绝对不允许的。4444过定位过定位过定位过定位/ / / /反复定位反复定位反复定位反复定位 工件的某一个或几工件的某一个或几工件的某一个或几工件的某一个或几个自在度被多个定位个自在度被多个定位个自在度被多个定位个自在度被多个定位元件限制。元件限制。元件限制。元件限制。 过定位呵斥的后果：过定位呵斥的后果：1 1使工件或夹具元件变形，引起加工误差；使工件或夹具元件变形，引起加工误差；2 2使部分工件不能安装，产生定位干涉如一面两销使部分工件不能安装，产生定位干涉如一面两销 过定位普通是不允许的，但在精加工时也可看到。过定位普通是不允许的，但在精加工时也可看到。消除过定位及其干涉的途径：消除过定位及其干涉的途径： 1. 改动定位元件构造，消除对自在度的反复改动定位元件构造，消除对自在度的反复 限制，如长销改成短销；限制，如长销改成短销；2. 2. 提高工件定位基面之间的位置精度，提高夹具定位元提高工件定位基面之间的位置精度，提高夹具定位元件之间的位置精度，减少或消除过定位引起的干涉，精加件之间的位置精度，减少或消除过定位引起的干涉，精加工时可添加刚度和定位稳定性。工时可添加刚度和定位稳定性。 采采用用完完全全定定位位还还是是部部分分定定位位，主主要要根根据据工工件件的的外外形形特特点点和和工序加工要求来确定，普通应遵照以下几条原那么：工序加工要求来确定，普通应遵照以下几条原那么：由由于于工工件件的的外外形形特特点点，限限制制工工件件某某些些方方向向的的自自在在度度没没有有必必要，也无法限制，那么可不用限制该方向的自在度。要，也无法限制，那么可不用限制该方向的自在度。由由于于加加工工特特点点，工工件件某某些些方方向向自自在在度度的的存存在在并并不不影影响响加加工工精度要求，那么该方向的自在度可以不用限制。精度要求，那么该方向的自在度可以不用限制。 在在保保证证加加工工要要求求的的条条件件下下，限限制制自自在在度度的的数数目目应应尽尽量量少少，使夹具构造简单。使夹具构造简单。 在实践加工中，对工件限制的自在度数目普通不少于三个。在实践加工中，对工件限制的自在度数目普通不少于三个。 欠定位是不允许的。欠定位是不允许的。 应应尽尽量量防防止止反反复复定定位位，但但在在有有利利于于减减小小加加工工误误差差时时可可采采用用反复定位方式定位的。反复定位方式定位的。 定位方案限定自在度的选择原那么：定位方案限定自在度的选择原那么：第第2 2节节 机床夹具概述机床夹具概述 在机床上用于装夹工件或在机床上用于装夹工件或引导刀具，具有使工件在机床引导刀具，具有使工件在机床上相对刀具占有正确的位置功上相对刀具占有正确的位置功能的辅助安装。能的辅助安装。1. 1. 夹具的组成夹具的组成1 1定位元件定位元件2 2夹紧元件夹紧元件3 3导向元件钻套、对刀块导向元件钻套、对刀块4 4夹详细夹详细 此外有衔接元件、分度机构、此外有衔接元件、分度机构、 操作元件等。操作元件等。2.2.机床夹具的分类机床夹具的分类按运用特点分：按运用特点分：1 1通用夹具通用夹具2 2公用夹具公用夹具3 3成组夹具成组夹具4 4组合夹具组合夹具 5 5随行夹具随行夹具按运用机床分：按运用机床分：车床夹具、铣床夹具、车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具钻床夹具、镗床夹具按动力源分：按动力源分：手动夹具、气动夹具、液压夹具、手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等电动夹具、磁力夹具、真空夹具等3.3.机床夹具的功用机床夹具的功用1保证加工精度保证加工精度 零件加工精度包括尺寸精度、几何外形和外表相互零件加工精度包括尺寸精度、几何外形和外表相互 位置精度。夹具的最大功用是保证加工外表的位置精度。位置精度。夹具的最大功用是保证加工外表的位置精度。2提高消费率，降低消费本钱提高消费率，降低消费本钱 快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短 辅助时间，提高了废品率，降低了本钱。辅助时间，提高了废品率，降低了本钱。3扩展机床的加工范围扩展机床的加工范围 如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。 4减轻工人劳动强度减轻工人劳动强度1111工件以平面定位工件以平面定位工件以平面定位工件以平面定位 1 1 1 1固定支承：支承钉限固定支承：支承钉限固定支承：支承钉限固定支承：支承钉限1 1 1 1个、支承板限个、支承板限个、支承板限个、支承板限2 2 2 2个个个个 4 4 4 4辅助支承辅助支承辅助支承辅助支承 在工件定位后才参与支承的元件，不限制自在在工件定位后才参与支承的元件，不限制自在在工件定位后才参与支承的元件，不限制自在在工件定位后才参与支承的元件，不限制自在度，度，度，度， 主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。 2 2 2 2可调支承可调支承可调支承可调支承 多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批批批批 毛坯误差毛坯误差毛坯误差毛坯误差 3 3 3 3自位支承浮动支承支承本身可随工件定位基准面的自位支承浮动支承支承本身可随工件定位基准面的自位支承浮动支承支承本身可随工件定位基准面的自位支承浮动支承支承本身可随工件定位基准面的变化而自动顺应，普通只限制一个自在度，即一点定位。变化而自动顺应，普通只限制一个自在度，即一点定位。变化而自动顺应，普通只限制一个自在度，即一点定位。变化而自动顺应，普通只限制一个自在度，即一点定位。第第3节节 典型定位方式及定位元件典型定位方式及定位元件定位元件的设计要求：定位元件的设计要求：定位元件的设计要求：定位元件的设计要求： 要有与工件相顺应的精度；要有与工件相顺应的精度；要有与工件相顺应的精度；要有与工件相顺应的精度； 足够的刚度，受力后不允许变形；足够的刚度，受力后不允许变形；足够的刚度，受力后不允许变形；足够的刚度，受力后不允许变形； 耐磨性好，运用中坚持精度。耐磨性好，运用中坚持精度。耐磨性好，运用中坚持精度。耐磨性好，运用中坚持精度。 2 2 2 2工件以圆锥孔定位工件以圆锥孔定位工件以圆锥孔定位工件以圆锥孔定位1 1 1 1锥心轴锥心轴锥心轴锥心轴2 2 2 2顶尖顶尖顶尖顶尖1 1 1 1 工件以内圆定位工件以内圆定位工件以内圆定位工件以内圆定位 1 1 1 1心心心心轴轴轴轴：短短短短的的的的限限限限两两两两个个个个自自自自在在在在度度度度，长长长长的的的的限限限限四四四四个个个个自自自自在在在在度度度度，锥锥锥锥度多限一个。度多限一个。度多限一个。度多限一个。 2 2 2 2定定定定位位位位销销销销 分分分分固固固固定定定定式式式式和和和和可可可可换换换换式式式式，圆圆圆圆柱柱柱柱销销销销、菱菱菱菱形形形形销销销销和和和和圆圆圆圆锥销锥销锥销锥销 常用于工件孔端的定位常用于工件孔端的定位常用于工件孔端的定位常用于工件孔端的定位2 2 2 2 工件以孔定位工件以孔定位工件以孔定位工件以孔定位 3 3 工件以外圆外表定位工件以外圆外表定位 1 1定位套筒定位套筒 2 2V V形块定位形块定位 构造尺寸已规范化，斜面夹角有构造尺寸已规范化，斜面夹角有60901206090120 3) 支承平面支承平面4 4半圆定位座半圆定位座 常用于大型轴类工件的定位常用于大型轴类工件的定位5 5外圆定心夹紧外圆定心夹紧 三爪卡盘、双三爪卡盘、双V V形铁定心夹紧、弹簧夹头形铁定心夹紧、弹簧夹头 4 4 4 4 工件以其它外表定位工件以其它外表定位工件以其它外表定位工件以其它外表定位 5 5 组合外表定位组合外表定位 1 1一个平面和与一个平面和与其垂直的两个孔组其垂直的两个孔组合合过定位的处理方过定位的处理方法是：法是：将销将销2 2做成削边销做成削边销 2 2一平面和与其垂直的两外圆柱面组合一平面和与其垂直的两外圆柱面组合3 3一孔和一平行于孔中心线的平面组合一孔和一平行于孔中心线的平面组合定位实例分析定位实例分析1 定位实例分析定位实例分析 2定位实例分析定位实例分析 3留意要点：留意要点：留意要点：留意要点：1 1 1 1定位就是限制自在度，通常用合理布置定位支承点的方法来定位就是限制自在度，通常用合理布置定位支承点的方法来定位就是限制自在度，通常用合理布置定位支承点的方法来定位就是限制自在度，通常用合理布置定位支承点的方法来限制工件的自在度。限制工件的自在度。限制工件的自在度。限制工件的自在度。 2 2 2 2 定位支承点与工件定位基准面一直坚持紧贴接触限制工件定位支承点与工件定位基准面一直坚持紧贴接触限制工件定位支承点与工件定位基准面一直坚持紧贴接触限制工件定位支承点与工件定位基准面一直坚持紧贴接触限制工件自在度的。自在度的。自在度的。自在度的。 3 3 3 3一个定位支承点仅限制一个自在度，一个工件所设置的定位一个定位支承点仅限制一个自在度，一个工件所设置的定位一个定位支承点仅限制一个自在度，一个工件所设置的定位一个定位支承点仅限制一个自在度，一个工件所设置的定位支承点数目，原那么上不应超越六个。支承点数目，原那么上不应超越六个。支承点数目，原那么上不应超越六个。支承点数目，原那么上不应超越六个。 4 4 4 4分析定位支承点的定位作用时，不思索力的影响。定位和夹分析定位支承点的定位作用时，不思索力的影响。定位和夹分析定位支承点的定位作用时，不思索力的影响。定位和夹分析定位支承点的定位作用时，不思索力的影响。定位和夹紧是两个概念紧是两个概念紧是两个概念紧是两个概念 。 5 5 5 5定位支承点是由定位元件笼统而来的，在夹具中，定位支承定位支承点是由定位元件笼统而来的，在夹具中，定位支承定位支承点是由定位元件笼统而来的，在夹具中，定位支承定位支承点是由定位元件笼统而来的，在夹具中，定位支承点总是经过详细的定位元件表达，至于详细的定位元件应转化点总是经过详细的定位元件表达，至于详细的定位元件应转化点总是经过详细的定位元件表达，至于详细的定位元件应转化点总是经过详细的定位元件表达，至于详细的定位元件应转化为几个定位支承点，需结合其构造进展分析。为几个定位支承点，需结合其构造进展分析。为几个定位支承点，需结合其构造进展分析。为几个定位支承点，需结合其构造进展分析。 第第4节节 定位误差分析定位误差分析 定位误差产生的缘由定位误差产生的缘由定位误差产生的缘由定位误差产生的缘由 基准不重合误差和基准位移误差基准不重合误差和基准位移误差基准不重合误差和基准位移误差基准不重合误差和基准位移误差定位误差概念定位误差概念定位误差概念定位误差概念 指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准或工序或工序或工序或工序 基准在加工尺寸方向上的最大变动量。基准在加工尺寸方向上的最大变动量。基准在加工尺寸方向上的最大变动量。基准在加工尺寸方向上的最大变动量。 1. 1. 1. 1. 以平面定位时的定位误差计算以平面定位时的定位误差计算以平面定位时的定位误差计算以平面定位时的定位误差计算2. 2. 工件以圆孔定位时的定位误差工件以圆孔定位时的定位误差工件以圆孔定位时的定位误差工件以圆孔定位时的定位误差1工件圆孔与刚性心轴或销过盈配合工件圆孔与刚性心轴或销过盈配合 孔与心轴一直同心，故孔与心轴一直同心，故 但由于工件装夹困难，普但由于工件装夹困难，普通很少采用。通很少采用。2工件圆孔与刚性心轴或销间隙配合工件圆孔与刚性心轴或销间隙配合 心轴程度放置重力作用下孔与心轴固定上母线接触心轴程度放置重力作用下孔与心轴固定上母线接触 工件孔尺寸工件孔尺寸 ，心轴尺寸，心轴尺寸 工件孔中心最大变动量即为基准位移误差：工件孔中心最大变动量即为基准位移误差：孔孔 Dmax=D+TD Dmin=D 轴轴 dmax=d dmin=d- Td心轴垂直放置心轴垂直放置心轴垂直放置心轴垂直放置 孔与心轴可以在恣意方向接触，孔的中心最大变动量即为基准位移误差：3 3工件圆孔与弹性自动定心心轴定位工件圆孔与弹性自动定心心轴定位工件圆孔与弹性自动定心心轴定位工件圆孔与弹性自动定心心轴定位其中其中 Xmin=(Dmin-dmax) 为孔为孔与轴的最小配合间隙与轴的最小配合间隙3. 3. 工件以外圆定位时的定位误差工件以外圆定位时的定位误差工件以外圆定位时的定位误差工件以外圆定位时的定位误差 主要分析工件外圆在主要分析工件外圆在V形块上定位情况：形块上定位情况： 由于工件设计基准不同，能够出现以下三种情况，由于工件设计基准不同，能够出现以下三种情况，即设计基准分别为即设计基准分别为B、C 、O 。1尺寸尺寸H1的定位的定位误差差 设计基准基准为B，定位基准，定位基准为E,F。其。其最大的位置最大的位置变动量量为即定位即定位误差：差： = 2 2尺寸尺寸尺寸尺寸H2H2的定位的定位的定位的定位误误差差差差 设计设计基准基准基准基准为为C C，定位基准，定位基准，定位基准，定位基准为为E E、F F，其最大的，其最大的，其最大的，其最大的位置位置位置位置变动变动量量量量为为即定位即定位即定位即定位误误差：差：差：差： 3尺寸尺寸H3的定位的定位误差差 设计基准基准为O，定位基准，定位基准为E、F，其最大，其最大的位置的位置变动量量为即定位即定位即定位即定位误误差：差：差：差： 提高工件定位精度的措施提高工件定位精度的措施提高工件定位精度的措施提高工件定位精度的措施1.消除或减少基准不重合误差消除或减少基准不重合误差消除或减少基准不重合误差消除或减少基准不重合误差2. 要正确选择定位基准，尽能够与工序基准重要正确选择定位基准，尽能够与工序基准重要正确选择定位基准，尽能够与工序基准重要正确选择定位基准，尽能够与工序基准重合。合。合。合。3.消除或减少基准位移误差消除或减少基准位移误差消除或减少基准位移误差消除或减少基准位移误差4. 1 1选择精度高、位置误差小的外表为定位选择精度高、位置误差小的外表为定位选择精度高、位置误差小的外表为定位选择精度高、位置误差小的外表为定位基准，尤其是组合定位中的第一基准，位置误差基准，尤其是组合定位中的第一基准，位置误差基准，尤其是组合定位中的第一基准，位置误差基准，尤其是组合定位中的第一基准，位置误差要小；要小；要小；要小；5. 2 2选用基准位置误差小的定位元件，提高选用基准位置误差小的定位元件，提高选用基准位置误差小的定位元件，提高选用基准位置误差小的定位元件，提高定位元件间的位置精度；定位元件间的位置精度；定位元件间的位置精度；定位元件间的位置精度；6. 3 3提高工件定位外表与定位元件的配合精提高工件定位外表与定位元件的配合精提高工件定位外表与定位元件的配合精提高工件定位外表与定位元件的配合精度，将销或消除配合间隙来减小基准位移误差。度，将销或消除配合间隙来减小基准位移误差。度，将销或消除配合间隙来减小基准位移误差。度，将销或消除配合间隙来减小基准位移误差。保证加工精度实现的条件保证加工精度实现的条件 假假设设规规定定工工件件的的加加工工允允差差为为工工件件，以以夹夹具具表示与采用表示与采用夹夹具具有有关关的的误误差差，以以加加工工表表示示除除夹夹具具外外与与工工艺艺系统其它系统其它要要素素如如机机床床误误差差、刀刀具具误误差差、受受力力受受热热变变形形等等有关有关的的加加工工误误差差，为为保保证证工工件件的的加加工工精精度度要要求求，必必需需满足误满足误差计算不等式差计算不等式 ： 工件工件夹具夹具加工加工 制制定定夹夹具具公公差差时时，应应保保证证夹夹具具的的定定位位、制制造和调整误差造和调整误差 的总和不超越零件公差的三分之一。的总和不超越零件公差的三分之一。第第第第5 5 5 5节节节节 工件在夹具中的加紧工件在夹具中的加紧工件在夹具中的加紧工件在夹具中的加紧1.1.1.1.夹紧安装的组成及要求夹紧安装的组成及要求夹紧安装的组成及要求夹紧安装的组成及要求组成1动力安装动力安装2中间传力机构中间传力机构3夹紧元件夹紧元件作用1 1改动作用力的方向；改动作用力的方向；2 2改动作用力的大小；改动作用力的大小；3 3使夹紧实现自锁。使夹紧实现自锁。1 1夹紧时不破坏工件定位后的正确位置；夹紧时不破坏工件定位后的正确位置； 稳稳2 2夹紧力大小要适当；夹紧力大小要适当； 牢牢3 3夹紧动作要迅速、可靠；夹紧动作要迅速、可靠； 快快4 4构造紧凑，易于制造与维修。构造紧凑，易于制造与维修。基基本本要要求求2.2.夹紧力确实定夹紧力确实定必需合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点必需合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点 (1) (1)夹紧力方向确实定夹紧力方向确实定 1 1主要夹紧力方向应垂直于主要定位面主要夹紧力方向应垂直于主要定位面 保证定位准确、保证定位准确、可靠；可靠； 2 2夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小 尽量与切削力、尽量与切削力、尽量与切削力、尽量与切削力、重力方向一致重力方向一致重力方向一致重力方向一致 3 3夹紧力的作用方向应使工件变形尽能够小夹紧力的作用方向应使工件变形尽能够小夹紧力的作用方向应使工件变形尽能够小夹紧力的作用方向应使工件变形尽能够小 ( ( ( () ) ) )夹紧力作用点确实定夹紧力作用点确实定夹紧力作用点确实定夹紧力作用点确实定 1 1夹紧力应作用在刚度较好部位夹紧力应作用在刚度较好部位夹紧力应作用在刚度较好部位夹紧力应作用在刚度较好部位 2 2夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件 构成的支承面内构成的支承面内构成的支承面内构成的支承面内3 3 3 3夹紧力作用点应尽能够接近加工外表夹紧力作用点应尽能够接近加工外表夹紧力作用点应尽能够接近加工外表夹紧力作用点应尽能够接近加工外表3.3.常用夹紧机构常用夹紧机构1斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构2螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构螺旋夹紧特点：螺旋夹紧特点： 1 1构造简单，自锁性好，夹紧可靠；构造简单，自锁性好，夹紧可靠； 2 2扩力比约为扩力比约为80,80,远比斜楔夹紧力大；远比斜楔夹紧力大； 3 3夹紧行程不受限制；夹紧行程不受限制； 4 4夹紧动作慢，辅助时间长，效率低夹紧动作慢，辅助时间长，效率低3其它夹紧机构其它夹紧机构1螺旋压板夹紧机构螺旋压板夹紧机构2螺旋定心夹紧机构螺旋定心夹紧机构3联动夹紧机构联动夹紧机构4多件夹紧机构多件夹紧机构4偏心夹紧机构偏心夹紧机构常见的偏心轮常见的偏心轮压板夹紧机构压板夹紧机构5夹紧动力安装夹紧动力安装气动、液压、电磁、真空等气动、液压、电磁、真空等气气液压组合夹紧液压组合夹紧第六节第六节 典型机床夹具典型机床夹具 1 1 1 1 钻床夹具钻床夹具钻床夹具钻床夹具(1)(1)(1)(1)钻夹具的特点钻夹具的特点钻夹具的特点钻夹具的特点 a a a a钻床夹具用钻套引导钻床夹具用钻套引导钻床夹具用钻套引导钻床夹具用钻套引导钻头，防止钻头偏斜，用钻头，防止钻头偏斜，用钻头，防止钻头偏斜，用钻头，防止钻头偏斜，用钻模板固定钻套，保证钻钻模板固定钻套，保证钻钻模板固定钻套，保证钻钻模板固定钻套，保证钻孔正确位置；孔正确位置；孔正确位置；孔正确位置； b b b b夹具放在任务台上，夹具放在任务台上，夹具放在任务台上，夹具放在任务台上，钻孔时钻头回转和进给，钻孔时钻头回转和进给，钻孔时钻头回转和进给，钻孔时钻头回转和进给，夹具和工件不动；夹具和工件不动；夹具和工件不动；夹具和工件不动； c c c c由于钻削力矩小，钻由于钻削力矩小，钻由于钻削力矩小，钻由于钻削力矩小，钻小孔时夹具常不固定。小孔时夹具常不固定。小孔时夹具常不固定。小孔时夹具常不固定。 (2) (2) (2) (2) 钻套钻套钻套钻套 确定钻头、铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工中发确定钻头、铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工中发确定钻头、铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工中发确定钻头、铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工中发生偏斜。构造分为固定式、可换式、快换式和特殊。生偏斜。构造分为固定式、可换式、快换式和特殊。生偏斜。构造分为固定式、可换式、快换式和特殊。生偏斜。构造分为固定式、可换式、快换式和特殊。钻套导向部分高度尺寸钻套导向部分高度尺寸钻套导向部分高度尺寸钻套导向部分高度尺寸H H越大刀具的导向性越好越大刀具的导向性越好越大刀具的导向性越好越大刀具的导向性越好钻模板较薄时采用有肩钻套。钻模板较薄时采用有肩钻套。钻模板较薄时采用有肩钻套。钻模板较薄时采用有肩钻套。孔径小、精度要求较高时，孔径小、精度要求较高时，孔径小、精度要求较高时，孔径小、精度要求较高时，H H取较大值。取较大值。取较大值。取较大值。1 1固定式固定式固定式固定式于排屑，钻套下端与被加工工件间应留有适当间隔于排屑，钻套下端与被加工工件间应留有适当间隔于排屑，钻套下端与被加工工件间应留有适当间隔于排屑，钻套下端与被加工工件间应留有适当间隔h h。2 2可换式可换式可换式可换式3 3快换式快换式快换式快换式 用于工件的一次装夹中，顺序进展钻孔、扩孔、铰孔或用于工件的一次装夹中，顺序进展钻孔、扩孔、铰孔或攻螺纹等多个工步加工时，运用不同孔径的钻套来引导刀具。攻螺纹等多个工步加工时，运用不同孔径的钻套来引导刀具。4 4特殊钻套自行设计特殊钻套自行设计特殊钻套自行设计特殊钻套自行设计(3) (3) (3) (3) 钻模板及钻模钻模板及钻模钻模板及钻模钻模板及钻模1) 1) 1) 1) 固定式钻模板及固定式钻模固定式钻模板及固定式钻模固定式钻模板及固定式钻模固定式钻模板及固定式钻模2) 2) 2) 2) 铰链式钻模板及盖板式钻模铰链式钻模板及盖板式钻模铰链式钻模板及盖板式钻模铰链式钻模板及盖板式钻模3) 3) 3) 3) 回转式钻模板及回转式钻模回转式钻模板及回转式钻模回转式钻模板及回转式钻模回转式钻模板及回转式钻模4) 4) 4) 4) 悬挂式钻模板及滑柱式钻模悬挂式钻模板及滑柱式钻模悬挂式钻模板及滑柱式钻模悬挂式钻模板及滑柱式钻模5) 5) 5) 5) 翻转式钻模翻转式钻模翻转式钻模翻转式钻模 2 2 铣床夹具铣床夹具 切削力较大，断续切削，易振动，夹紧力要切削力较大，断续切削，易振动，夹紧力要大和较好的自锁性，受力元件要有足够的强度和大和较好的自锁性，受力元件要有足够的强度和刚性。刚性。便于调整刀具，要设置对刀安装。对刀块和刀具之便于调整刀具，要设置对刀安装。对刀块和刀具之间要放对刀塞尺，以防止刀具与对刀块直接接触，间要放对刀塞尺，以防止刀具与对刀块直接接触，而碰伤刀刃获对刀块。而碰伤刀刃获对刀块。采用导向键与机床任务台采用导向键与机床任务台T形槽相配合来实现夹具形槽相配合来实现夹具在机床上的定位，要使夹具上定位元件任务面与在机床上的定位，要使夹具上定位元件任务面与铣削运动方向有一准确位置。铣削运动方向有一准确位置。3 镗床夹具镗床夹具1 1镗套的种类镗套的种类镗套的种类镗套的种类 1 1单支承前引导单支承前引导单支承前引导单支承前引导 2 2单支承后引导单支承后引导单支承后引导单支承后引导 3 3前后双支承引导前后双支承引导前后双支承引导前后双支承引导 4 4双支承后引导双支承后引导双支承后引导双支承后引导a) 适宜于加工孔径大于适宜于加工孔径大于60mm，长径比小于，长径比小于1的通孔。的通孔。b)和和c) 主要用于盲孔或孔径小于主要用于盲孔或孔径小于60mm的通孔。的通孔。 要求镗杆与机床主轴采用浮动联接，镗孔的精度完全由要求镗杆与机床主轴采用浮动联接，镗孔的精度完全由夹具来保证，而不受机床精度的影响。用于加工长径比大夹具来保证，而不受机床精度的影响。用于加工长径比大于于1.51.5的长孔或同轴度要求较高的几个短孔。的长孔或同轴度要求较高的几个短孔。2 2 2 2 镗套镗套镗套镗套分为固定式镗套和回转式镗套两类。分为固定式镗套和回转式镗套两类。 1固定式： 外形尺寸较小，且位置精度较高。缺陷是易于磨损，多用于速度较低的场所。2回转式镗套回转式镗套a a内滚式镗套内滚式镗套 镗杆相对于导向滑套回转，并连同导向滑套一同相对于镗镗杆相对于导向滑套回转，并连同导向滑套一同相对于镗套挪动。镗套精度较好，但尺寸较大，因此多用于后导向。套挪动。镗套精度较好，但尺寸较大，因此多用于后导向。b b外滚式镗套外滚式镗套 镗刀杆与镗套间只需相对挪动而无相对转动。镗套尺寸较镗刀杆与镗套间只需相对挪动而无相对转动。镗套尺寸较小，运用较多。镗速高。小，运用较多。镗速高。4 车床夹具车床夹具特点和要求特点和要求特点和要求特点和要求 1 1 构造紧凑，尺寸小，分量轻，重心尽构造紧凑，尺寸小，分量轻，重心尽构造紧凑，尺寸小，分量轻，重心尽构造紧凑，尺寸小，分量轻，重心尽能够接近回转轴线，减小惯性力。能够接近回转轴线，减小惯性力。能够接近回转轴线，减小惯性力。能够接近回转轴线，减小惯性力。 2 2应有平衡措施，消除回转不平衡引起应有平衡措施，消除回转不平衡引起应有平衡措施，消除回转不平衡引起应有平衡措施，消除回转不平衡引起的振动景象，普通设计平衡块的位置可调，便的振动景象，普通设计平衡块的位置可调，便的振动景象，普通设计平衡块的位置可调，便的振动景象，普通设计平衡块的位置可调，便于调整。于调整。于调整。于调整。 3 3为了操作平安，夹具尽能够防止尖角为了操作平安，夹具尽能够防止尖角为了操作平安，夹具尽能够防止尖角为了操作平安，夹具尽能够防止尖角或突出部位，必要时回转部分外面应加防护罩。或突出部位，必要时回转部分外面应加防护罩。或突出部位，必要时回转部分外面应加防护罩。或突出部位，必要时回转部分外面应加防护罩。 4 4夹具与机床主轴定位面间必需有良好夹具与机床主轴定位面间必需有良好夹具与机床主轴定位面间必需有良好夹具与机床主轴定位面间必需有良好的配合和可靠的联接。的配合和可靠的联接。的配合和可靠的联接。的配合和可靠的联接。 5 组合夹具组合夹具机床夹具设计实例机床夹具设计实例机床夹具设计实例机床夹具设计实例1 1 1 1第第7 7节节 机床夹具设计的根本步骤机床夹具设计的根本步骤 夹详细设计的根本要求夹详细设计的根本要求夹详细设计的根本要求夹详细设计的根本要求 1)1)有一定的精度和良好的构造工艺性；有一定的精度和良好的构造工艺性；2)2)足够的强度和刚度；足够的强度和刚度；3)3)在机床任务台上安装的夹具，应使其重心尽量低，夹详细在机床任务台上安装的夹具，应使其重心尽量低，夹详细的高度尺寸要小。的高度尺寸要小。4)4)夹详细的构造要简单、紧凑，尺寸要稳定，剩余应力要小。夹详细的构造要简单、紧凑，尺寸要稳定，剩余应力要小。 5) 5)要有适当的容屑空间和良好的排屑性能。要有适当的容屑空间和良好的排屑性能。夹具总装配图上应标注的五类尺寸夹具总装配图上应标注的五类尺寸夹具总装配图上应标注的五类尺寸夹具总装配图上应标注的五类尺寸 1)工件与定位元件间的联络尺寸，工件与定位元件间的联络尺寸，如工件基准孔与夹具定位销的配如工件基准孔与夹具定位销的配合尺寸。合尺寸。 2)夹具与刀具的联络尺寸，如夹具与刀具的联络尺寸，如对刀块与定位元件之间，钻套、对刀块与定位元件之间，钻套、镗套与定位元件之间的位置尺镗套与定位元件之间的位置尺寸及公差。寸及公差。 3)夹具与机床联接部分的尺寸，夹具与机床联接部分的尺寸，定位键与铣床任务台定位键与铣床任务台T型槽夹具型槽夹具联接到机床主轴端的联接尺寸及联接到机床主轴端的联接尺寸及公差。公差。 4)夹具内部的联络尺寸及关键夹具内部的联络尺寸及关键件配合尺寸，如定位元件间，定件配合尺寸，如定位元件间，定位元件与夹详细的配合尺寸等。位元件与夹详细的配合尺寸等。 5)夹具外形轮廓尺寸。夹具外形轮廓尺寸。 确定夹具四类技术条件 在装配图上需求标出与工序尺寸精度直接有关的以下各有关夹具元件之间的相互位置精度要求。 1定位元件之间的定位要求定位元件之间的定位要求 。 2)定位元件与联接元件和定位元件与联接元件和 或夹详细底面的相互位置要或夹详细底面的相互位置要求求 。 3)导引元件和导引元件和 或夹详细底面的相互位置要求或夹详细底面的相互位置要求 。 4)导引元件与定位元件间的相互位置要求导引元件与定位元件间的相互位置要求 。本章终了本章终了 谢谢！谢谢！