机械制造 第四章机床夹具设计原理

3、快换 钻套
4、特殊钻套
（三）钻模板 1、固定式钻模板
2、铰链式钻模板
3、可卸式 钻模板
4、悬挂式钻模板
第六节 各类机床夹具简介 一、车床夹具
二、铣床夹具 （一）直线进给式铣床夹具 1、多件装夹的铣床夹具
2、多工位加工的铣床夹具
3、摆式铣的铣床夹具
4、双工位回转铣的铣床夹具
二、定位的基本原理 要使每个工件相对夹具（机床、刀具） 都占有同一正确加工位置，则就要限制工 件的六个自由度，即X位移、Y位移、Z位 移、和X旋转、Y旋转、Z旋转，这就称为 工件的“六点定位原则”。如图示。
三、定位的类型 （一）完全定位 工件的六个自由度全部被限制而在空间占 有完全确定的唯一位置，称为完全定位。
（2）多向联动夹紧机构
（3）多件联动夹紧机构
（七）定心夹紧机构 1、按定位-夹紧元件的等速移动来实现定心 夹紧
2、按定位-夹紧元件均匀弹性变形来实现定 心夹紧
3、液性塑料夹具
四、夹紧动力源装置 （一）气动夹紧装置
（二）液压夹紧装置 工作原理与结构和气动夹紧装置相似。 和气动夹紧装置相比液压夹紧装置有如下 特点。 1、工作压力高、结构间单，紧凑。 2、夹紧刚性大，工作平稳。 3、噪声小。劳动条件好。
第四章
机床夹具设计原理
第一节 概述 一、夹具的定义及组成 在机械加工中,根据工件的加工要求,使工 件相对机床、刀具占有正确位置（定位）， 并能快速，可靠地夹紧工件（夹紧）的装 置称为夹具。
夹具由以下部分组成 （一）定位元件：使工件相对机床、刀具占 有正确位置的元件。 （二）夹紧装置：快速，可靠地夹紧工件的 装置。 （三）对刀——引导元件：保证刀具与工件 加工表面有正确相对位置的装置。 （四）连接元件：保证夹具相对机床有正确 位置的元件。 （五）夹具体：将夹具各部分连接在一起的 零件。
L+ΔK—D2/2=L—ΔJ—d2/2—δ d2=D2—2(ΔK+ ΔJ +δ）
综合这两个极限情况可知：当定位销2的直径 满足d2=D2—2( ΔK+ ΔJ +δ)时，工件便可装 入夹具。当δ=0时， d2=D2—2( ΔK+ ΔJ )。 考虑有Δ1存在，因此， d2最大可为 d2=D2—2( ΔK+ ΔJ )+ Δ1。 Δ2= D2 —d2=2( ΔK+ ΔJ ) — Δ1。 如销2改为图示削边销,则 Δ2= (2ΔK+ 2ΔJ — Δ1)b/ D2 。
2、夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位。
3、夹紧力作用点应尽可能靠近加工部位
（三）与夹紧力大小有关的原则 Q=k•Q´ Q´——在最利加工条件下，与切削力 相平衡的力； Q——所需夹紧力； k——安全系数。 粗加工时，取k=2.5〜3;精加工时，取k=1.5 〜2。
三、典型夹紧机构 （一）斜楔夹紧机构
二、夹具的分类 （一）按使用点分 通用夹具、专用夹具、组合夹具、成组夹具、 随行夹具 （二）按使用机床分 车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、 磨床夹具等。 （三）按动力源分 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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、夹具的作用 （一）保证加工精度 （二）提高生产效能，降低生产成本 （三）减轻工人劳动强度 （四）扩大机床工艺范围 第二节工件在机床中的定位 一、定位 使工件相对机床、刀具占有正确位置，称 为定位。
解：此定位中只有定位副制造不准确误差， 如图示。
(四)工件以一面两孔定位 工件以一面两孔定位，首先要解决的问题 是两个孔的重复定位问题。
1、工件上孔及孔心距最小，夹具上销及销心 距最大，时工件的定位。
L—ΔK+D2/2=L+ΔJ+d2/2+δ d2=D2—2(ΔK+ ΔJ +δ）
2、工件上孔心距最大，夹具上销心距最小， 时工件的定位。
二、定位误差的计算 （一）工件以平面定位 工件以平面定位时，如定位基准与工序基 准不重合，定位误差即为定位基准与工序 基准间的公差。 dw= jb=2h,反之为零。
例1：如图示定位方案铣工件的台阶面，要求 尺寸保持为20±0.15。试分析和计算这时的 定位误差，并判断这一方案是否可用。 解：这一定位方案是以平面定位，由于存在 定位基准与工序基准不重 合，有基准不重合误差jb， 此误差即为定位误差dw。 dw= jb=0.142=0.28mm 由于0.28mm占±0.15的比重 过大，此方案不宜采用。
（二）工件以圆孔定位
或
dw= db=A+S-（A-S）=2S=e+TD+Td。 或dw= db=A+S-A=S=(e+TD+Td)/2
或
例2：有一套筒以圆孔在间隙配合圆柱心轴上 定位车外圆，如图示。要求保持内外圆同 轴度为0.06mm，如果圆孔与心轴按基孔制 H7/g6配合，则采用这样的心轴是否满足要 求。已知圆孔直径为30+0.021。
移动定位误差 dw= db=A+S-（A-S）=2S=e+TD+Td。
或
转角定位误差
例六、如图所示工件，采用一面两孔定位。 两销垂直安装，加工孔O1及O2。试计算其 定位误差。
第四节 工件在夹具中的夹紧 一、夹紧装置的组成及基本要求 如图示，夹具的由以下部分组成
（一）力源装置：提供夹紧力。 （二）中间传力机构：介于力源和夹紧元件 之间的传力机构。其作用是改变夹紧力的大 小和方向，以及保证自锁。 （三）夹紧元件：是夹具的最终执行机构， 由它完成对工件的夹紧。 对夹紧装置的基本要求是 （一）夹紧时不能破坏工件定位。 （二）夹紧变形要小。 （三）夹紧动作要快速、可靠、安全，且操 作方便、省力。 （四）结构紧凑，易于制造。
二、夹紧力的确定 由于力是由三要素表述的。因此，要确定夹 紧力，即只须确定力的大小、方向、和作用 点。 （一）与夹紧力方向有关的准则 1、夹紧力方向应垂直并指向主要定位基准。
2、夹紧力作用方向应有利于减小夹紧力。
3、夹紧力作用方向应使工件变形最小。
（二）与夹紧力作用点有关的原则 1、夹紧力作用点应能保证工件定位稳固而 不引起工件的位移和偏转。
（二）螺旋夹紧机构
（三）偏心夹紧机构
（四）杠杆夹紧机构
（五）铰链夹紧机构
（六）复合夹紧机构 1、斜楔钩形压板
2、圆偏心压板
3、螺钉——压板型夹紧机构 （1）普通螺钉——压板机构
（2）回转压板
（3）铰链压板
（4）螺旋钩形压板
（5）万能自调压板
4、多点或多向联动夹紧机构 （1）多点联动夹紧机构
3)提高工件的刚性
(2)辅助支承的类型 1)自引式辅助支承(又称自动调节支承)
2）升托式辅助支承
3）直接锁紧的 自引式辅助支承
4)液压锁紧的 辅助支承
（三）工件以圆孔定位 1、心轴
2、定位销
3、锥销
（四）工件以圆锥孔定位
（五）工件以外圆定位 1、V形块
2、定位套筒
3、半圆孔定位座
解：1、槽宽尺寸由铣刀尺寸保证。 2、尺寸20h12 ( -0.21)，其设计尺寸与定位 基准重合，无定位误差。 3、此定位误差包括基准不重合误差与定 位副制造不准确误差。
4、定位误差中没有基准不重合误差，只有定 位副制造不准确误差。 dw= db=0.041mm‹0.10mm
（三）工件以V形块定位
2）工件以精基准定位时，使用平头支承钉 或支承板。
（2）可调支承 可调支承主要用于毛坯质量不高、而又以粗 基准定位时的中小批生产。
（3）自位支承：支承本身在定位过程中所处 的位置，是随着工件定位基准位置的变化而自 动与其适应。
2、辅助支承 (1)辅助支承的作用 1)起预定位作用
2)提高夹具工作稳定性
解：工件以内圆定位，定位基准与工序基准 重合，无基准不重合误差。由于工件内孔与 心轴制造不准确，有定位副制造不准确误差 db，此误差即为定位误差dw。 dw= db=2S=e+TD+Td=0.007+0.021+0.013 =0.041mm‹0.06mm符合要求。
例3：如图示，一批工件以圆孔(Φ20+0.021)用心 轴(Φ20-0.020-0.007)定位，在立铣床上用顶针顶 住心轴铣槽。其Φ40h6( -0.016)外圆、 Φ20h7 (+0.021)内孔及两端面均已加工合格，今要保 证铣槽的技术要求为： 1、槽宽b=12h9 ( -0.043)； 2、槽距一端面尺寸为20h12 ( -0.21)； 3、槽底位置尺寸为34.8h11 ( -0.16)； 4、槽两侧面对外圆轴线的对称读不大于 0.10毫米。试分析其定位误差对保证各项技 术要求的影响。
5、料仓式铣床夹具
（二）圆周进给式铣床夹具
（三）靠模铣床夹具
三、钻床夹具 （一）固定钻模
（二）翻转钻模
（三）回转 钻模
（四）盖板式钻模
（五）滑柱式钻模
（六）移动式钻模
四、组合夹具
五、成组夹具
六、随行夹具
（二）不完全定位 工件的六个自由度不全部被限制的定位，称 为不完全定位。
（三）欠定位 工件实际定位所限制的自由度数目，少于其 加工要求所必须限制的自由度数目，称为欠 定位。
（四）过定位 几个定位支承点重复限制同一自由度的现象， 称为过定位。
四、常见的定位方式和定位元件 （一）对定位元件的基本要求 1、要有与加工要求相适应的精度。 2、具有足够的刚度。 3、具有一定的耐磨性。 （二）工件以平面定位 1、基本支承 （1）固定支承 1）工件以粗基准定位时，使用球头支承钉 或锯齿头支承钉。
4、外圆定心夹紧机构
（六）工件以组合表面定位 1、工件以一面二孔定位
2、工件以一个面和两个与其垂直的外圆柱面 定位
3、工件以一个孔和一个平行于孔中心线的平 面定位