機床夾具原理與設(shè)計2

2023/1/161第4章機床夾具原理與設(shè)計4.1

機床夾具概述4.2

工件在夾具中的定位4.3定位誤差分析4.4

工件在夾具中的夾緊4.5

常用夾具4.6

機床夾具的設(shè)計方法第三節(jié)

定位誤差分析及計算一.

定位誤差的概念二.定位誤差產(chǎn)生的原因三.定位誤差的計算2023/1/162一.定位誤差概念

成批加工工件時，夾具相對機床的位置及切削運動的行程調(diào)定后不再變動，可認(rèn)為加工面的位置是固定的。但因一批工件中每個工件在尺寸形狀及表面相互位置上均存在差異，所以定位后各表面有不同的位置變動。定位誤差：指一批工件在夾具中定位時，工件的設(shè)計基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量，以△dw

表示。由于工件在夾具上定位不準(zhǔn)確而引起的加工誤差稱為定位誤差。4在軸上銑鍵槽，要求保證槽底至軸心的距離H。若采用V型塊定位，鍵槽銑刀按規(guī)定尺寸H調(diào)整好位置（如圖）。實際加工時，由于工件直徑存在公差，會使軸心位置發(fā)生變化。不考慮加工過程誤差，僅由于軸心位置變化而使工序尺寸H也發(fā)生變化。此變化量（即加工誤差）是由于工件的定位而引起的，故稱為定位誤差。定位誤差HOAO1O2ΔDW一.定位誤差概念二.定位誤差產(chǎn)生的原因

定位誤差：基準(zhǔn)不重合誤差和定位基準(zhǔn)位移誤差。2.由于工件定位表面或夾具定位元件制作不準(zhǔn)確引起的定位誤差，稱為定位基準(zhǔn)位移誤差，用△jw表示。1.由于工件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差，用△jb表示。1.定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的定位誤差

二.定位誤差產(chǎn)生的原因圖4.42定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合誤差工件工序一△jb＝0

1.定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的定位誤差

二.定位誤差產(chǎn)生的原因工序二工序二改進△jb＝2

△H△jb＝0注意：

1.基準(zhǔn)不重合誤差只發(fā)生在用調(diào)整法獲得加工尺寸的情況。2.當(dāng)定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時，有基準(zhǔn)不重合誤差，其值是設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)間聯(lián)系尺寸在加工尺寸方向上的變動量（公差）。例1：基準(zhǔn)不重合實例：一次安裝加工兩孔A和B?？譇在X方向定位基準(zhǔn)C與設(shè)計基準(zhǔn)C重合，△dw＝0

；孔B在X方向定位基準(zhǔn)C與設(shè)計基準(zhǔn)A不重合，基準(zhǔn)不重合誤差為聯(lián)系尺寸22的公差0.2，即△jb＝0.2。二.定位誤差產(chǎn)生的原因1.定位基準(zhǔn)位移誤差△jw

二.定位誤差產(chǎn)生的原因位移誤差產(chǎn)生原因：1）零件定位基準(zhǔn)不準(zhǔn)確，如用長銷或短銷定位，因為零件上的孔徑總是有偏差的，因此每個零件的定位情況就有所不同；2）夾具定位元件制造不準(zhǔn)確，如車床上三爪卡盤的偏心等。1.基準(zhǔn)位移誤差△jw

二.定位誤差產(chǎn)生的原因圖4.43基準(zhǔn)位移誤差理論位置工程位置工程位置理論位置理論位置：定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，定位誤差

為0。工程位置：定位心軸和工件內(nèi)孔都不可避免存在制造誤差，而且配合面之間采用了間隙配合，故安裝后孔和軸的中心必然不重合，使得兩個基準(zhǔn)發(fā)生位置變動。圖示狀態(tài)，工件孔與心軸在上母線A單邊接觸。則設(shè)計基準(zhǔn)O與O1間的最大距離：

最小距離：

位移誤差：

三.常見定位方式定位誤差計算1.以平面定位時的定位誤差計算平面度誤差很小，定位副制造不準(zhǔn)確誤差可忽略，所以定位誤差主要由基準(zhǔn)不重合引起。例2:用三個支承釘定位，加工一個臺階面，要求的尺寸如圖所示，計算定位誤差。，

三.常見定位方式定位誤差計算2.以圓孔定位時的定位誤差計算①工件孔與定位心軸過盈配合，不存在定位副制造不準(zhǔn)確誤差，定位精度較高，，②工件單向心軸靠緊定位，固定邊接觸。A孔Dmax=D+TDDmin=D軸dmax=d

dmin=d-TdO1Omax=OA-O1A=(D+TD)/2-(d-Td)/2O1Omin=D/2-d/2因基準(zhǔn)位移造成的加工誤差為：△jw=O1Omax-O1Omin=(TD+Td)/2③工件孔與垂直放置的心軸間隙配合△jw=TD

+Td+Xmin3.工件以外圓定位時的定位誤差計算工件在V形塊上定位3.工件以外圓定位時的定位誤差計算工件在V形塊上定位3.工件以外圓定位時的定位誤差計算工件在V形塊上定位3.工件以外圓定位時的定位誤差計算工件在V形塊上定位3.工件以外圓定位時的定位誤差計算工件在V形塊上定位④定位誤差分析：

a)定位誤差Δdw隨毛坯誤差Td的增大而增大；

b)定位誤差Δdw隨V形塊夾角α

增大而減小，但穩(wěn)定性變差；

c)定位誤差Δdw

與工序尺寸標(biāo)注方式有關(guān)，Δdw2＞Δdw1＞

Δdw3保證加工精度實現(xiàn)的條件若規(guī)定工件的加工允差為δ工件，以Δ夾具表示與采用夾具有關(guān)的誤差，以Δ加工表示除夾具外與工藝系統(tǒng)其它因素（如機床誤差、刀具誤差、受力受熱變形等）有關(guān)的加工誤差，為保證工件的加工精度要求，必須滿足誤差計算不等式：

δ工件≥Δ夾具＋Δ加工

制訂夾具公差時，應(yīng)保證夾具的定位、制造和調(diào)整誤差的總和不超過零件公差的三分之一。第四節(jié)工件在夾具中的夾緊一、夾緊裝置二、夾緊力的確定三、典型夾緊機構(gòu)四、夾緊動力源裝置

1.夾緊裝置的組成（1）夾緊元件（2）中間傳力機構(gòu)：改變力的大小、方向，自鎖（3）動力源裝置

一、夾緊裝置2.夾緊裝置應(yīng)滿足的基本要求（1）夾緊裝置應(yīng)保證工件的定位，而不應(yīng)因夾緊破壞工件定位的可靠性；（2）夾緊時要有足夠的夾緊力，但夾緊力不能使工件產(chǎn)生過大的夾緊變形；（3）有足夠的夾緊行程，夾緊動作迅速，操縱方便，使用安全；（4）機動夾緊裝置要考慮夾緊的自鎖性和原動力的穩(wěn)定性，手動夾緊機構(gòu)要有可靠的自鎖性；（5）結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造、維修方便。上述要求中的核心問題是如何正確地施加夾緊力。即先要合理確定夾緊力的方向、著力點和大小，然后再選用或設(shè)計合適的夾緊機構(gòu)。27二、夾緊力的確定

正確確定夾緊力，主要是正確確定夾緊力的方向、作用點和大小。1.確定夾緊力的方向（1）應(yīng)接觸良好。（2）減小工件變形。（3）減小夾緊力。

原則1：夾緊力的方向應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面。

原則2：夾緊力的作用方向應(yīng)盡可能與切削力、工件重力方向一致，使所需夾緊力最小。

原則3:夾緊力的作用方向應(yīng)盡量與工件剛度最大的方向相一致，以減小工件變形。變形大變形小薄壁套筒的夾緊(a)(b)原則1：夾緊力作用點應(yīng)正對支承元件或位于支承元件形成的支承面內(nèi)。2.確定夾緊力的作用點

原則2：夾緊力作用點應(yīng)落在工件剛度較好部位，使被夾緊工件的夾緊變形盡可能小。2.確定夾緊力的作用點

2.確定夾緊力的作用點原則3：夾緊力作用點應(yīng)盡可能靠近切削部位，以提高夾緊的可靠性，若切削部位剛性不足，可采用輔助支承。

討論：夾緊力的作用點

討論：夾緊力的作用點

討論：夾緊力的作用點

3.確定夾緊力的大小

夾緊力的大小必須適當(dāng)，夾緊力過小，工件在夾具中的位置可能在加工過程中產(chǎn)生變動，破壞原有的定位。夾緊力過大，不但會使工件和夾具產(chǎn)生過大的變形，對加工質(zhì)量不利。計算夾緊力，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)以簡化計算。然后根據(jù)工件受切削力、重力、摩擦力、夾緊力等后處于靜力平衡條件，計算出理論夾緊力F，再乘以安全系數(shù)K，作為實際所需的夾緊力F0，即

F0＝KF

一般精加工K=1.5～2，粗加工K=

4.5～3。四、典型夾緊機構(gòu)1.斜楔夾緊機構(gòu)2.螺旋夾緊機構(gòu)3.偏心夾緊機構(gòu)4.定心、對中夾緊機構(gòu)5.聯(lián)動夾緊機構(gòu)

1.斜楔夾緊機構(gòu)

40斜楔夾緊機構(gòu)原理斜楔夾緊機構(gòu)的原理圖41斜楔夾緊的特點

（1）斜楔的自鎖性；（2）斜楔能改變夾緊作用力的方向；（3）斜楔具有增力作用；（4）斜楔的夾緊行程??；（5）斜楔夾緊的效率低。

由于手動的斜楔夾緊機構(gòu)在夾緊工件時既費時又費力，效率很低，故實際上多在機動夾緊裝置中采用。適用范圍2.螺旋夾緊機構(gòu)

螺旋夾緊機構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單、自鎖性好、夾緊可靠；擴力比遠比斜楔夾緊力大；夾緊行程不受限制；制造容易等特點，所以在手動夾緊裝置中被廣泛使用。缺點：夾緊動作慢、效率低。2.螺旋夾緊機構(gòu)

2.螺旋夾緊機構(gòu)——螺旋壓板夾緊裝置

2.螺旋夾緊機構(gòu)——螺旋快速夾緊裝置

2.螺旋夾緊機構(gòu)——螺紋斜楔夾緊

3.偏心夾緊機構(gòu)

(1)

適用于切削負荷不大且無很大振動的場合；(2)用于夾緊行程較小的情況；(3)很少直接用于夾緊工件，大多是與其它夾緊元件聯(lián)合使用。

適應(yīng)范圍：偏心夾緊實質(zhì)是一種斜楔夾緊，但各點升角不等，M、N處升角為為0，

P處升角最大。3.偏心夾緊機構(gòu)

50一種特殊的夾緊機構(gòu)，工件在其上同時實現(xiàn)定位和夾緊。在夾緊機構(gòu)上，與工件相接觸的元件即是定位元件又是夾緊元件。4.定心、對中夾緊機構(gòu)

等速趨近某一中心線或?qū)ΨQ平面，或利用該元件的均勻彈性變形，完成對工件的定位夾緊。定位精度不高，但夾緊力大，裝夾范圍大。它適用于定心精度要求不高的工件安裝。4.定心、對中夾緊機構(gòu)

4.定心、對中夾緊機構(gòu)

適用于：幾何形狀對稱并以對稱軸線、對稱中心或?qū)ΨQ平面為工序基準(zhǔn)的工件的定位夾緊。5.聯(lián)動夾緊機構(gòu)——（1）多點夾緊

5.聯(lián)動夾緊機構(gòu)——（2）多件夾緊

5.聯(lián)動夾緊機構(gòu)——（2）多件夾緊

5.聯(lián)動夾緊機構(gòu)——（2）多件夾緊

四、夾緊動力源裝置（1）氣動夾緊裝置（2）液壓夾緊裝置（3）氣液組合夾緊裝置（4）電動夾緊（5）電磁夾緊（6）自夾緊裝置（7）真空夾緊

四、夾緊動力源裝1.氣動夾緊裝置以壓縮空氣為動力的夾緊形式，壓縮空氣一般由工廠空壓機房集中供應(yīng)，使用操作方便，夾緊動作快，效率高，因此使用廣泛。2.液壓夾緊裝置以高壓油為動力的夾緊形式，操作簡單省力，輔助時間少，工作平穩(wěn)，夾緊可靠，噪音小，勞動條件好。適合強力切削和加工大型工件時的多處夾緊，在組合機床和自動線上使用比較廣泛。

四、夾緊動力源裝3.氣液組合夾緊裝置氣液組合夾緊的能量來源是壓縮空氣。它是利用壓縮空氣推動增壓器活塞動作，并通過油缸推動活塞桿，從而夾緊工件。4.電動夾緊由電動機、減速裝置和螺旋副等傳動裝置組成。同液壓、氣動夾緊比較，省去了復(fù)雜的管路系統(tǒng)，噪聲小，基本無環(huán)境污染，而且電力傳輸方便，因此在夾具中應(yīng)用也較為廣泛。

四、夾緊動力源裝5.電磁夾緊電磁夾緊力不大，只適宜一些切削力較小的切削加工。6.自夾緊裝置

直接利用機床的運動或切削力來進行夾緊，這種不需要另設(shè)夾緊動力源7.真空夾緊

利用封閉腔內(nèi)真空的吸力來夾緊工件，實質(zhì)上是利用大氣壓力來夾緊工件，該機構(gòu)特別適合于夾緊薄壁易變形的零件。

第五節(jié)常用夾具一、車床夾具二、銑床夾具三、鏜床夾具四、鉆床夾具五、組合夾具

一、車床夾具車床夾具

車床夾具在機床主軸上的安裝有兩種方式：（1）對于徑向尺寸D小于140mm：一般通過錐柄安裝在車床主軸錐孔中，并用螺栓拉緊。定心精度較高。（2）對于徑向尺寸較大的夾具，一般通過過渡盤與車床主軸連接。二、銑床夾具

1.多件裝夾的銑床夾具

2.雙工位回轉(zhuǎn)銑削的銑床夾具

三、鏜床夾具

A型鏜套：靠鏜桿上開的油槽潤滑；B型鏜套：設(shè)有油杯和油槽，使鏜桿和鏜套之間能充分地潤滑，從而減少鏜套的磨損。固定式鏜套外形尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單，導(dǎo)向精度高，但鏜套容易磨損，一般用于低速鏜孔。

固定式鏜套

回轉(zhuǎn)式鏜套1、6-導(dǎo)向支架；2、5-鏜套；3-導(dǎo)向滑套；4-鏜桿回轉(zhuǎn)式鏜套：用于臥式鏜孔，由于鏜套與支架之間安裝了滾動軸承，所以回轉(zhuǎn)線速度提高了，但徑向尺寸較大，回轉(zhuǎn)精度主要受軸承精度影響。四、鉆床夾具1.標(biāo)準(zhǔn)鉆套

四、鉆夾具——鉆套2.特殊鉆套

1.固定式鉆模板

四、鉆夾具——鉆模板

2.鉸鏈?zhǔn)姐@模板

四、鉆夾具——鉆模板

3.可卸式鉆模板

四、鉆夾具——鉆模板

五、組合夾具——槽系組合夾具

五、組合夾具——槽系組合夾具

五、組合夾具——孔系組合夾具

五、組合夾具的組成——（1）基礎(chǔ)件

五、組合夾具的組成——（1）基礎(chǔ)件T形槽、螺釘孔，通過定位鍵、螺栓來安裝其他元件五、組合夾具的組成——（2）支承件

五、組合夾具的組成——（3）定位件五、組合夾具的組成——（4）導(dǎo)向件

五、組合夾具的組成——（5）夾緊件

五、組合夾具的組成——（6）緊固件

五、組合夾具的組成——（7）輔助件

（8）合件

組合鉆床夾具

組合夾具實例1

組合夾具實例2

組合夾具實例3

2．組合夾具的特點

（1）可縮短設(shè)計和制造專用夾具的周期和工作量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提高了效率。（2）元件選材好，精度高，耐磨性好。（3）剛度和接觸剛度較差第六節(jié)

機床夾具的設(shè)計方法

1.研究原始資料，明確設(shè)計任務(wù)2.確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具草圖3.繪制夾具總圖4.確定并注有關(guān)尺寸、配合及夾具技術(shù)要求5.繪制零件圖6.檢查

941.研究原始資料，明確設(shè)計任務(wù)（1）分析零件圖及工序圖,了解工件的結(jié)構(gòu)、材料、生產(chǎn)批量及本工序要求；（2）了解加工所用的設(shè)備、輔助工具與夾具設(shè)計有關(guān)的技術(shù)性能和規(guī)格；（3）了解同類工件的加工方法與所使用的夾具情況，作為設(shè)計參考；（4）了解夾具典型結(jié)構(gòu)圖冊及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。952.確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具草圖(1)確定工件的定位方式和定位元件，設(shè)計定位裝置，進行定位誤差計算；(2)選擇刀具的引導(dǎo)方法，選擇或設(shè)計引導(dǎo)元件及對刀裝置；(3)確定工件的夾緊方式，設(shè)計夾緊裝置；(4)確定其它元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式，如分度裝置等；(5)協(xié)調(diào)各元件、裝置的布局，確定夾具體的總體結(jié)構(gòu)及夾具在機床上的安裝方式。963.繪制夾具總圖(1)主視圖取操作者面對機床所看到的夾具位置；(2)用雙點劃線將工件的外形輪廓畫在各視圖相應(yīng)的位置上；(3)待加工面上的加工余量可用網(wǎng)紋線表示。(4)夾具總圖中，工件要看作透明體，不遮擋夾具任何線條。974.確定并標(biāo)注有關(guān)尺寸、配合及技術(shù)條件(1)應(yīng)標(biāo)注的尺寸及配