机床夹具刚度
机床夹具概述..
• (2) 定位套 • 一般适用于精基准定位，常与端面联合定位。 • 工件以外圆柱面定位，有时也可用半圆套或锥 套作定位元件。
• 3．工件以孔定位 • 定位方式的基本特点是：定位孔与定位元件之 间处于配合状态，并要求确保孔中心线与夹具 规定的轴线相重合。齿轮、连杆、套筒、盘盖 类零件常用圆柱孔定位。 • (1) 圆柱销 （图） • (2) 定位心轴 （图） • 心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、 磨及齿轮加工。 • (3) 圆锥销 （图a、b） • 工件以圆柱孔在圆锥销上定位
• (2)按通用化程度分
• ①通用夹具 • ②专用夹具
①通用夹具
概念： • 已经标准化的可加工一定范围内不同工件的 夹具，称为通用夹具。 特点： • 优点：适应性强，可用于装夹一定形状和尺 寸范围内的各种工件 。 • 缺点：夹具的精度不高，生产率也较低，且 较难装夹形状复杂的工件，故一般适用于单 件小批量生产中。
• 3．偏心夹紧 图 • 利用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。 工作特点: 优点是操作方便，动作迅速，结构简单； 缺点是工作行程和夹紧力都小，自锁性不 如螺旋夹紧好，结构不耐振， 适用场合：适用于切削平稳且切削力不大 的场合，常用于手动夹紧机构。
三 数控加工常用夹具 （一） 数控加工夹具的特点
• ①、数控加工适用于多品种、中小批量生产，为 能装夹不同尺寸、不同形状的多品种工件，数控 加工的夹具应具有柔性，经过适当调整即可夹持 多种形状和尺寸的工件。 • ②、由机床解决对刀问题，由程序控制的准确的 定位精度，可实现夹具中的刀具导向功能，要求 具有定位和夹紧功能。 • ③、为适应数控加工的高效率，数控加工夹具应 尽可能使用气动、液压、电动等自动夹紧装置快 速夹紧，以缩短辅助时间。
机械制造工艺学：第三章 机床夹具设计 第四节 各类机床夹具
过渡盘与主轴端部是用短锥 和端面定位，夹具体用止口与 过渡盘定位(大平面加短圆柱 面)，用螺钉夹紧。
3磨床夹具 车床夹具的设计要点同样适
合于内圆磨床和外圆磨床所用 的夹具
二、钻床夹具
1、钻模的类型与典型结构
钻床夹具因大都具有刀具导向装置，习惯上又称为钻模。钻 模一般由钻模板、钻模套、定位元件、夹紧装置和钻模体等组 成。
一、车床与磨床夹具
一、车床与磨床夹具
2、车床夹具的设计要点 1）车床夹具总体结构
夹具结构应尽量紧凑，重心应尽量靠近主轴端。对于弯板式 和偏重的车床夹具，应进行配重调平衡。
2）夹具与机床的联接 联接方式取决于主轴轴端的结 构以及夹具的体积和精度要求
⑴用莫氏锥度配合 夹具体以长锥柄安装
在主轴孔内，其定位精度 高，定位迅速方便，但刚 度低，适于轻切削。
1、钻模的类型与典型结构
翻转式钻模 固定式钻模板 快换钻套
1、钻模的类型与典型结构
盖板式钻模 固定钻套
2、钻模设计要点
1）钻套 刀具引导元件，装在钻模板上，确定刀具的位置和方向，
⑴钻套类型：固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套 ⑵钻套的尺寸和公差
钻套内径根据所用刀具的外径来确定；钻套的高度H影响钻 套的导向性能，同时影响刀具与钻套之间的摩削情况；钻套与 工件之间应留有间隙 2）钻模板
钻模板用于安装钻套，与夹具体的联接方式有固定式、铰链 式、分离式和悬挂式等几种。
3）夹具体 整个夹具的基础零件，一般多为铸件，也可用焊接件。夹具
通过夹具体底面安放在钻床工作台上，可直接用钻套找正并用压 板压紧(或在夹具体上设置耳座用螺栓压紧)。
三、镗床夹具
镗床夹具简称镗模，主要由镗套、镗模支架、镗模底座、以 及必需的定位、夹紧机构组成，多用于在镗床、组合机床(也可 在车床和摇臂钻床)上加工箱体、支座等零件上的精密孔或孔系。 与钻模有很多相似之处。
夹具设计习题及答案
第一单元夹具设计概论课后习题：1．何为机床夹具？2．机床夹具有哪些部分组成？3．机床夹的分哪几类，各种类型的数控机床适用场合？4. 机械加工中夹具的地位？5. 了解几中典型机床夹具，说明其工作原理？6. 机床夹具有哪些功能和作用？7. 机床夹具的应用特点：8. 机床夹具发展方向？第一单元习题参考答案1. 答：机床夹具是在机床上所使用的一种辅助装置，用它来准确、迅速地确定工件与机床、刀具间的相对位置，即将工件定位及夹紧，以完成加工所需要的相对运动。
2. 答：机床夹具的组成部分有：1）定位元件定位元件是夹具的主要功能元件之一。
通常，当工件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就基本确定了。
2）夹紧装置通常，夹紧装置的结构会影响夹具的复杂程度和性能。
它的结构类型很多设计时应注意选择。
3）夹具体夹具体是夹具的基体骨架，通过它将夹具所有元件构成一个整体。
4）连接元件根据机床的工作特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。
一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。
5）对刀与导向装置对刀与导向装置的功能是确定刀具的位置。
6）其它元件或装置3. 答:1）按夹具的应用范围分类通用夹具专用夹具可调夹具组合夹具自动化生产用夹具2）按夹具使用的机床分类由于使用夹具的各类机床，其工作特点和结构形式不同，对夹具的结构相应地提出不同要求。
因此可按所适用的机床把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等类型。
3）按夹具的夹紧动力源分类根据驱动夹具夹紧的动力源不同，可把夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具等其他类型。
4. 答:（1）保证加工精度用夹具装夹工件时，能稳定地保证加工精度，并减少对其它生产条件的依赖性，故在精密加工中广泛地使用夹具并且它还是全面质量管理的一个重要环节。
（2 ）提高劳动生产率使用夹具后，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显著地缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。
机械制造工艺学简答题
第一章1．什么是机械加工工艺规程？机械加工工艺规程是指导零件加工和安排生产的工艺文件。
2. 工艺规程有哪几种形式？分别应用在什么场合？●专用工艺规程：针对每一个产品和零件所设计的工艺规程●通用工艺规程：（1）典型工艺规程，为一组结构相似的零部件所设计的通用工艺规程（2）成组工艺规程，按成组技术原理将零件分类成组，针对每一组零件所设计的通用工艺规程●标准工艺规程：（1）机械加工工艺规程（2）装配工艺规程3．为什么要对零件图纸进行工艺审查？分析产品图纸，熟悉该产品的用途、性能及工作状态，明确被加工零件在产品中的位置和作用，进而了解图纸上各项技术要求制定的依据，以便在拟定工艺规程时采取适当的工艺措施加以保证。
4．什么是零件的结构工艺性？零件的结果工艺性，是指零件在能满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。
5．什么是基准？什么是设计基准？什么是工艺基准？工艺基准又分成哪几种基准？都应用在什么场合？基准是用来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。
一个几何关系只有一个基准。
设计基准是零件设计图样上所采用的基准。
工艺基准是在加工和装配过程中所采用的基准。
可分为①工艺基准，是在工序图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、位置的基准。
②定位基准，工件在机床上或夹具上加工时用作定位的基础。
③测量基准，工件在测量时所采用的基准。
④装配基准，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。
6．什么是粗基准？什么是精基准？什么是辅助基准？在最初的工序中只能选择未加工的毛坯表面作为定位基准，这种表面称为粗基准。
用加工过的表面作为定位基准称为精基准。
为满足工艺需要而在工件上专门设置或加工出的定位面，称为辅助基准。
7．粗基准选择的原则是什么？（1）如果工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准（2）如果必须首先保证工件加工加工表面与不加工表面之间的位置精度，则应以不加工表面作为粗基准（3）如果零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准（4）选用粗基准的表面，应平整，没有浇口，冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠（5）粗基准一般只能使用一次，以免产生较大的位置误差。
用生产法测定车床的刚度
机械制造技术基础实验指导书杨信伟兰利洁编沈阳建筑大学交通与机械工程学院机械电子工程实验教学中心二00六年三月实验一用生产法测定车床刚度一、实验目的1. 通过本实验掌握用“生产法”测定机床刚度的方法及其原理。
2. 进一步加深理解机床刚度对加工精度的影响。
3．本实验项目为验证性实验,要求同学认真预习有关课程知识。
二、实验所用设备、仪器及工具1. 机床型号 CA61402. 量具75—100mm千分尺3. 外圆车刀 YT15刀具角度=γ10=α°0=λ°H r=45°H r’=10°4. 试件工件图三、实验原理用生产法测定机床刚度的依据是“误差复映原理，如图一所示，在车床上车削一根在直径方向上具有误差的阶梯轴为一光轴时，当将刀具调整到要求尺寸d进行切削时，切削深度将由t1转为t2，切削力P r也发生变化，相应地工艺系统的弹性变形也由Y1转为Y2，这样就使车削前毛坯在直径方向上的误差复映到加工后的工件表面上，我们称这种现象为复映误差”。
23如设工艺系统刚度为K xt由图一可知：毛坯的径向误差 △M= t 2－t 1 车削后的径向误差 △g= Y 2－Y 1而Y 2=xt y K P maxY 1=xt y K P min由“切削原理”知水平切削分力P y=75.0tS C p •λ所以 Y 2=xtp K S t C 75.02•λY 1=xtp K S t C 75.01•λ故 △g= Y 2－Y 1=xtp K t t S C )(1275.0−•λ=xtp K MS C Δ•−75.0λ因为误差复映系数M g ΔΔ=ε所以： K xt =ελ75.0S C p • （1）4式中M g ΔΔ=ε=1212t t Y Y −−==−−2/)(2/)(1122d D d D 1122d D d D −− 根据（1）式，可通过测量试件在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处的ε，计算出工艺系统在这三个位置的系统刚度各为：K xt Ι= 175.0ελS C p • K xt ΙΙ= 275.0ελS C p • K xt ΙΙΙ= 375.0ελS C p •式中78=•p C λ若设该车床的床头刚度为K tj ,刀架刚度为K uj ，尾架刚度为K wj ,则它们与上述三个位置的系统刚度的关系由公式K xt =xt YY P =221111⎟⎠⎞⎜⎝⎛−+⎟⎠⎞⎜⎝⎛+L X L K L X K K wj tj uj可得出：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+=+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+=+=wjdj xt dj wj tj djtj xt K K K K K K K K K K 111111411111xt ⅢⅡⅠ求解此方程组即可解出 K tj 、 K dj 、 K wj四、实验步骤1. 调整机床至使用状态。
机床夹具设计课程设计说明书
机床夹具设计课程设计说明书机床夹具设计课程设计说明书一：引言本文档是机床夹具设计课程设计的详细说明书，旨在为学生提供一个全面的指导，帮助他们完成课程设计任务。
本说明书将详细介绍机床夹具设计的目标、要求、方法以及最终结论。
二：设计目标2.1 主要目标本次机床夹具设计的主要目标是设计一个能够有效夹持工件并提供稳定支撑的夹具。
夹具需要满足工件加工要求，保证工作过程的安全和稳定性。
2.2 具体要求具体要求包括：- 夹具的刚度和强度要求- 夹具的尺寸和结构要求- 夹具的操作和调整要求- 夹具的安全性要求三：设计方法3.1 初步研究在设计之前，需要对工件的特点进行初步研究，了解其形状、尺寸、材料等因素，并结合工件加工的要求确定夹具的基本构想。
3.2 设计计算在夹具的设计过程中，需要进行一系列的计算，包括夹持力的计算、夹具刚度和强度的计算、夹具各部件的尺寸计算等。
3.3 夹具结构设计夹具的结构设计包括夹具各部件的布局、连接方式的选择、工件支撑方式的设计以及夹具的调整机构设计等。
3.4 材料选择根据夹具的使用要求和成本考虑，选择合适的材料进行制作。
3.5 CAD绘制使用计算机辅助设计（CAD）软件进行夹具的三维建模和绘制，以便进一步的分析和优化。
四：设计过程4.1 工作流程- 初步研究- 夹具计算和结构设计- 材料选择- CAD绘制- 优化和修改4.2 原理图插入夹具的原理图，标注各部件和尺寸。
4.3 制作工艺详细描述夹具的制作工艺流程，包括材料准备、零件加工、装配等。
五：附件本文档涉及以下附件：- 夹具设计计算表格- 夹具原理图六：法律名词及注释6.1 名词解释- 机床夹具：一种用于固定工件并提供加工支撑的装置。
- 刚度：夹具受力时不变形的能力。
- 强度：夹具在工作负荷下不会断裂的能力。
- CAD：计算机辅助设计。
6.2 法律条款根据相关法律法规要求，对夹具设计中涉及的法律条款进行注释。
七：结论根据课程设计要求，通过对机床夹具的研究和设计，得出了一个满足夹具功能要求的最优设计方案。
机床夹具设计方案的分析与研究
1、国内研究成果：中国学者在机床夹具设计方面进行了大量研究，提出了 多种新型的夹具结构，如高速气动夹具、自适应夹具等。这些新型夹具均取得了 良好的应用效果。
2、国外研究成果：外国学者也对机床夹具设计进行了深入研究，如德国的 专家研发了一种智能夹具系统，该系统能够自动识别工件类型并调整夹具的定位 和加紧参数，极大地提高了生产效率。
4、设计夹紧机构：设计师应根据工件的形状和尺寸，确定合适的夹紧机构， 以保证工件在加工过程中不发生移动或旋转。
5、选择材料和表面处理：设计师应根据夹具的使用要求和使用环境，选择 合适的材料和表面处理方式，以提高夹具的使用寿命和抗腐蚀能力。
6、结构设计：在确定定位方案和夹紧机构后，设计师应进行夹具的结构设 计，考虑安装方便、刚性要求、可靠性高等因素，同时应优化结构，减少加工难 度和提高生产效率。
参考内容
机床夹具是机械加工中的重要辅助设备，主要用于固定工件，使其在加工过 程中保持稳定，以便准确、高效地完成各种机械加工操作。本次演示将深入探讨 机床夹具设计的方法和步骤，旨在帮助设计师更好地进行夹具设计工作，提高生 产效率和质量。
一、机床夹具的作用和重要性
机床夹具在机械加工中起着非常重要的作用。首先，夹具能够有效地固定工 件，避免其在加工过程中产生移动或振动，从而提高加工精度和稳定性。其次， 夹具的设计可以简化加工操作，提高生产效率，减少工人劳动强度。此外，好的 夹具设计能够减少废品和不良品的产生，提高产品质量和生产效益。因此，机床 夹具的设计是机械加工过程中不可或缺的一环。
3、其他领域：除了工业和医疗领域，机床夹具在其他领域中也具有广泛的 应用前景。例如，在建筑领域中可以用于对钢筋进行定位和固定；在电子行业中 可以用于对电子元件进行定位和加工。
常用夹紧机构及各类机床夹具
夹具带动工件旋转，不允许工件相对主轴位移 为使夹具使用安全，应尽可能避免带有尖角或凸出部分，
必要时要加防护罩
6.4.1 车床与磨床夹具
磨床夹具
➢ 磨床夹具同车床夹具相类似，车床夹具的设计要点同样 适合于外圆磨床和内圆磨床夹具
节圆卡盘
6.4.2 钻床与镗床夹具
机械制造工艺学
第6章 机床夹具设计 Fixture Design
6.4 各类机床夹具 Different Kind of Jig and
Fixture
6.4.1 车床与磨床夹具
车床夹具典型结构
以工件外圆表面定位的车床夹具，如各类夹盘和夹头 以工件内圆表面定位的车床夹具，如各种心轴 以工件顶尖孔定位的车床夹具，如顶尖、拨盘等 加工非回转体的车床夹具，如各种弯板式、花盘式车床夹具
弹簧夹头
1－夹具体 2－螺母 3－弹簧套筒 4－工件
6.3.3 常用夹紧机构
➢ 以均匀弹性变形原理工作的定心夹紧机构
液塑心轴
1－柱塞 2－螺钉 3－液体塑料 4－薄壁套
6.3.3 常用夹紧机构
联动夹紧机构
➢ 特点——从一处施力，可同时在几处对一个或几个工件 进行夹紧
联动夹紧机构
1—压板 2—螺母 3—工件
在机床上的位置一般固 定不动，主要用于在立式钻床 上加工直径较大的单孔及同轴 线上的孔，或在摇臂钻床上加 工轴线平行的孔系。为了提高 加工精度，在立式钻床上安装 钻模时，要先将装在主轴上的 钻头伸入钻套中，以确定钻模 的位置后再将夹具夹紧。
特点：加工精度高，应用广 泛，操作效率低。
固定式钻模
6.4.2 钻床与镗床夹具
两种快撤机构（螺旋夹紧）
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机床夹具刚度
机床夹具是机床加工中不可或缺的重要设备，其主要作用是将工件固定在工作台上，以保证加工精度和安全。
机床夹具的刚度是其重要性能指标之一，与加工精度直接相关。
本文将从机床夹具的刚度特点、影响因素、提高方法等方面进行探讨。
一、机床夹具的刚度特点
机床夹具的刚度是指其在承受外界力矩或载荷作用下，仍能保持形状和大小不变的能力，也就是说，机床夹具本身保持形态不变的能力越强，其刚度就越高。
通常情况下，机床夹具的刚度主要表现为三种类型：
1.挠曲刚度
挠曲刚度是指在垂直方向上，机床夹具所承受的载荷导致其杆件产生弯曲时，其杆件所能承受的弯曲载荷的大小。
通俗来讲，就是机床夹具在加工过程中会因为工件的重量和振动而产生弯曲变形，挠曲刚度就是指其承受这种变形的能力大小。
2.扭曲刚度
扭曲刚度是指机床夹具在外界扭矩作用下，所能承受的扭转强度大小。
在加工过程中，通常会出现工件因为刀具的旋转而对机床夹具的扭转产生作用，此时，扭曲刚度就变得非常重要了。
3.变形刚度
变形刚度是指机床夹具在承受外界载荷或力矩作用下，所能承受的变形强度大小。
在机床加工中，对于精密加工来说，工件的变形控制非常严格，机床夹具的变形刚度就显得尤为重要了。
二、机床夹具刚度的影响因素
机床夹具的刚度受到多种因素的影响，常见的影响因素有以下几个方面：
1.材料性能
机床夹具使用的材料性能，包括其强度、硬度、塑性及韧性等因素，都对其刚度产生较大的影响。
不同的材料有不同的性能，如铸铁的刚度远远比不上钢材。
2.结构形式
机床夹具的结构形式也会对其刚度产生较大的影响，而其结构形式的选择也应根据车削、铣削、钻削等不同类型加工的特点考虑。
例如，对于要承受高载荷的工件，选择四爪卡盘的夹具比较适宜，因为它可以更好地固定工件。
3.制造工艺
机床夹具的制造工艺也对其刚度产生影响，而不同的加工工艺和方法会导致夹具内部残留应力的不同，最终影响夹具的刚度。
三、提高机床夹具刚度的方法
提高机床夹具的刚度是机床加工精度的一个重要保证，以下几点是提高夹具刚度的一些方法：
1.选材合理
选用强度高、韧性好、刚度大的材料，如高强度钢材。
2.结构设计合理
考虑加工工艺和操作需求，设计尽可能简单、强度大、刚度高的结构形式，尽可能消除夹具内部的残留应力。
3.优化制造工艺
合理的机加工工艺可以有效地降低夹具内部应力，提高夹具的刚度。
4.精细装配
在机床夹具的制造和装配过程中要遵循严谨的质量要求，保证各零件间的协调性。
5.增加支撑及拘束
通过增加机床夹具的支撑以及拘束方式，如增加卡盘爪子数量、增加卡盘爪底部的支撑面积等，可以有效提高机床夹具的刚度。
总之，机床夹具的刚度是机床加工精度的保证，而其刚度受到
多种因素的影响，提高夹具刚度除了要选材合理、结构设计合理
和优化制造工艺，增加支撑及拘束也是非常有效的手段。