第六章 机床夹具设计

夹具的分类 通用夹具
三爪卡盘
四爪卡盘
万向平口钳
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回转工作台
分度头
2、按使用的机床类型分 车床夹具、磨床夹具、钻床夹具、铣床夹具、镗床
夹具。
3、按用途分： 机床夹具、装配夹具、检验夹具等。 4、按夹紧的动力源不同分类
手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液夹具，电动 夹具、电磁夹具及真空夹具、自来紧夹具等。
四、机床夹具的组成 1、定位元件 2、夹紧元件 3、导向元件和对刀装置 4、连接元件 5、夹具体 6、 其它辅件
§6-2 工件在夹具上的定位
一、 对定位元件的基本要求
1. 足够的精度 2. 足够的强度和刚度 3. 耐磨性好 4 . 工艺性好
二、常用的定位方法及定位元件 1.工件以平面定位 （1）固定支承 ① 支承钉 ② 支承板
标注键槽设计尺寸H时，有三种不同的标注方法： (a)要求保证上母线到加工面尺寸H1； (b)要求保证下母线到加工面尺寸H2； (c)要求保证上母线到加工面尺寸H3。
解：首先：写出O点至加工尺寸方向上某固定点的距离 再对上式求全微分
同理：
§ 6-3 工件在夹具上的夹紧
一、 夹紧装置的组成及基本要求 1.夹紧装置的组成
第六章 机床夹具设计
主要内容：
§6-1 机床夹具概述 §6-2 工件在夹具上的定位 §6-3 工件在夹具上的夹紧 §6-4 各类机床夹具 §6-5 机床夹具设计步骤与方法
§6-1 概 述
一、机床夹具的基本概念 机床夹具是将工件进行定位、夹紧，将刀 具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间 的相对位置关系的附加装置，简称夹具。
用夹具定位涉及到三层关系：① 工件在夹具上 的定位；② 夹具相对于机床的定位；③ 工件 相对于机床的定位
二、机床夹具的作用
1、稳定保证工件的加工精度 2、减少辅助工时，提高劳动生产率 3、扩大机床使用范围，实现一机多能 4、 能降低工人技术要求和减轻工人劳动强度。
三、机床夹具分类
1、按夹具使用范围来分 ① 通用夹具 ② 专用夹具 ③ 可调或成组夹具 ④ 组合夹具 ⑤随行夹具
一般由夹紧机构和动力源组成。
2. 对夹紧装置的基本要求
①夹得稳 ②夹得牢 ③夹得快
二、夹紧力的确定
1. 夹紧力方向的确定
（1）夹紧力的作用方向应不破坏工件定位的准确性和 可靠性。
（2） 夹紧力的作用方向应与工件刚度大的方向一致，以 减小工件夹紧变形。
（3）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。
图 夹紧力、切削力和重力之间关系
尺寸大、精度高的主要基准孔用短圆柱销，次 要的基准孔用削边销。如果两个基准孔主次难 分，且精度不高，一般大孔用圆柱销小孔用菱 形销。
为了保证销的 强度，通常使 用菱形销。
图a用于直径 很小时
图b用于直径 为3~50mm时
图c用于大于 50mm时
菱形销宽度计算图
AO2 B
即 整理有：
三、定位误差的分析与计算
② 由于定位副制造误差及其配合间隙所引起 的定位误差，称为基准位移误差。
工件定位误差的实质是工件上被加工表面的工序基准相 对于定位元件工作表面在加工尺寸方向上的最大变动量
（1）用几何方法计算定位误差 图示为孔销配合情况，若工件的工序基准为孔心。试确 定孔销间隙配合时的定位误差。
解：a）图为工件孔与定位销垂直放置，定位销与工件 内孔则可能任意边接触。
2.夹紧力的作用点的选择
（1）力的作用点的位置应能保持工件的正确定位而不发 生位移或偏转。
（2）夹紧力的作用点应位于工件刚性较大处， 而且作用点应有足够的数目，这样可使工件 的变形量最小。
（3）夹紧力的作用点应尽量靠近工件被加 工表面，这样可使切削力对该作用点的力 矩减小，工件的振动也可以减小。
（2） 定位套
4．工件以其它表面定位 5. 工件以组合表面定位
6.工件以一面两孔定位
箱体类零件加工时，往往以加工好的一 个面及其上的两个工艺孔作为定位基准。通 称一面二销定位。
（1）两个圆柱销
要满足工件顺利装入的条件，直径缩小后的第二销与第 二孔的最小配合间隙为
（2）一圆柱销与一削边销 在一面两孔定位中，通常根据工序图选择
无论工序尺寸方向如何，孔销 间隙配合的定位误差均为
b)图工件孔与定位销水平放置。孔中心线在垂直方向的 最大变动量为
若工件的工序基准仍为孔心，且工序尺寸方向与固定点 和销子中心连线方向相同，则
例：工件在使用心轴、销、定位时，常会考虑留有间 隙而需要进行定位误差计算。
左端：
D1min
d1max
孔径
，
3. 夹紧力的大小
实际夹紧力为
三、基本夹紧机构
斜楔夹紧机构 螺旋夹紧机构 偏心夹紧机构
1. 斜楔夹紧机构
图 螺旋夹紧机构示例
简单的螺旋夹紧机构
a）
b）
c）
图 螺旋压板组合夹紧机构
图 2-23 偏心夹紧机构
图2-24 圆偏心轮夹紧原理
四、其它夹紧机构
1 铰链夹紧机构
铰链夹紧机构的结 构简单、扩力比大且摩 擦损失小，故适用于多 点或多件夹紧，在气动 或液压夹具中广泛应用。
公差为TD1；销
径
，
(a)
o1
TD1
2
o2
公差为Td1；最小 间隙为Δ1。
Td1
1
2
2
L
右端：
(b)
孔径公差为TD2； 销径公差为Td2；
e1
e2
最小间隙为Δ2。
θ e3
2、用微分方法计算定位误差 例、工件用V形块定位加工键槽时的定位误差计算。
加工键槽时，一般有两项工序要求： 1）尺寸H； 2）键槽对工件外圆中心的对称度。
(2) 可调支承 支承的高度可以根据需要进行调整。
(3）自位支承 在工件的定位过程中，能自动调整位置的支承。
(4) 辅助支承
辅助支承用来提高工件的装夹刚度，不起定位作用。
2、工件以圆柱孔定位时的定位元件 （1） 心轴
圆锥心轴
（2） 圆柱销
（3） 圆锥销
3 工件以外圆定位时的定位元件 （1） V形块
1. 定位误差概念
① 夹具的有关制造误差 a 确定刀具位置的元件和引导刀具的元件与定位元
件间的位置误差；b 定位元件与夹具安装到机床上的安 装基面间的位置误差。
② 夹具安装误差
③ 加工误差 指工件在切削过程中所产生的误差。
2.造成定位误差的原因
① 由于定位基准与工序基准不一致所引起的 定位误差，称为基准不重合误差。
图2-26 铰链夹紧原理图
2. 定心、对中夹紧机构 特点：定位、夹紧同时实现