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1、机械制造技术基础第4章教学课件机械制造技机械制造技术基基础第4章 机床夹具设计 4.1概 述 4.2工件在夹具中的定位 4.3工件在夹具中的夹紧 4.4常用机床夹具 4.5机床夹具设计方法第4章 机床夹具设计在机床上加工工件时，为了保证工件的加工精度要求，必须保证工件在机床上占有正确的位置，这一过程称为工件的定位。同时，为保证在加工过程中该正确位置不发生变化，需要将工件夹紧压牢，这一过程称为工件的夹紧。从定位到夹紧的全过程称为工件的装夹。在成批量机械加工中，工件的装夹是通过机床夹具实现的。机床夹具是工艺系统中的重要组成部分，在生产中应用十分广泛。Part4.1概 述第4章 机床夹具设计机床夹具
2、是指根据工件的加工精度要求，保证工件在机床上迅速地处于正确位置，并将其迅速地夹紧的工艺装备，简称夹具。4.1 概 述4.1.1 机床夹具的组成为了了解机床夹具的各组成部分及夹具的工作过程，可通过图4-1所示加工拨叉工件的铣床夹具。图4-1 铣床夹具4.1.1 机床夹具的组成图4-2所示加工拨叉工件的钻床夹具进行具体说明。图4-2 钻床夹具4.1.1 机床夹具的组成（1）定位元件。保证工件在机床上或夹具中处于正确的位置，起定位作用的元件称为定位元件。它保证了被加工工件的定位基准面与夹具中定位元件直接接触或相配合。（2）夹紧装置。夹紧装置是指用来夹紧工件，使已经定好位置的工件在加工过程中不因外力(
3、重力、惯性力及切削力等）的作用而产生位移的装置。它通常是一种机构，包括夹紧元件、增力及传动装置、动力装置等。4.1.1 机床夹具的组成（3）连接元件。为保证夹具相对机床的正确位置，在夹具上设置了具有定位和固定作用的连接元件，如铣床夹具的定位键等。（4）对刀装置和导向元件。其作用是保证刀具加工时的正确位置。如对于铣刀、刨刀用的对刀元件，对于钻头、扩孔钻、镗刀等孔加工刀具用的钻套或镗套等元件。（5）夹具体。夹具体是机床夹具的基础件，它将夹具的所有组成部分有机地组成一个整体，并保证它们之间的相对位置关系。4.1.1 机床夹具的组成（6）其他装置。其他装置是指按照加工和使用要求，夹具上设有的起重吊环、
4、排屑装置、分度机构等。在机床夹具的组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是必不可少的，其他装置或元件随使用要求选定。4.1.2 机床夹具的功能（1）保证加工精度，稳定加工质量。工件经过在夹具上装夹，使得工件与机床、刀具之间获得了稳定且正确的相对位置和几何关系，因此可以较容易地保证工件的加工精度。（2）提高劳动生产率和降低成本。使用夹具使工件安装迅速方便，从而大大缩短了辅助时间，提高了生产率。特别是对于加工时间短、辅助时间长的中、小零件，效果更为显著。（3）扩大机床的工艺范围。根据机床的成形运动，在机床上安装一些适当的夹具就可以扩大机床的工艺范围。例如，在铣床上加一个回转台或分度装置，可以加工有
5、等分要求的零件等。（4）减轻操作人员的劳动强度，降低对操作人员的技术要求。4.1.3 机床夹具的分类(1)机床夹具按使用的机床类型，一般可分为车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具及磨床夹具等。(2)机床夹具按其专业化程度、使用特点和应用范围，通常可分为通用夹具、专用夹具、随行夹具、组合夹具和可调或成组夹具等。通用夹具。通用夹具是指结构已经标准化、广泛应用于单件和小批量生产的夹具，通常作为机床的附件与机床相配套，如车床的三爪自定心卡盘和四爪卡盘、铣床用的平口钳和分度头等。4.1.3 机床夹具的分类专用夹具。专用夹具是按照工件的机械加工工艺规程，为某道工序专门设计与制造的夹具。它既
6、不适用于此工件的其他工序，更不适用于其他工件。其优点是在产品相对稳定、批量较大的生产中可以获得较高的加工精度和生产效率，对工人的技术水平要求也相对较低；其缺点是夹具的设计制造周期长，费用较高。这类夹具专用性强，操作迅速方便，适用于大批量生产中。随行夹具。随行夹具是在自动生产线或柔性制造系统中使用的夹具，在工件进入自动线加工之前，先将工件安装在随行夹具上，然后由运输装置输送到各机床进行加工，并在机床夹具或机床工作台上进行定位夹紧。4.1.3 机床夹具的分类组合夹具。组合夹具是由许多标准化的元件，根据搭积木原理，按零件加工工序需要拼装而成的。组合夹具不用时可方便地拆卸、清洗后存放，组装成新的夹具。
7、因此，组合夹具具有结构灵活多变、夹具零部件能长期重复使用等优点，适用于多品种、单件小批量生产或新产品试制等场合。可调或成组夹具。可调或成组夹具是指在成组加工中，工件按工艺或结构等特点分组，同一组零件在同一机床上共同使用的夹具。使用时，只要调整或更换夹具上的某些元件就可以加工同一组中的其他零件。成组夹具具有一定的柔性，适用于多品种、中小批量生产中。(3)机床夹具按夹具的动力来源，可分为手动夹具、液压夹具、气动夹具、气液夹具、电磁夹具、电动夹具等。4.1.4 机床夹具的发展方向 1.精密化为保证机械产品和零件的高精度要求，应有精密的加工设备及工艺装备。精密的机床推动了高精度夹具的发展。例如，用于精
8、密车床的高精度三爪卡盘，其定心精度可达5 m，是适应精密加工的需要而产生的。4.1.4 机床夹具的发展方向 2.柔性化柔性是指机床夹具对于各种不同加工工艺要求（工件精度、生产批量、工艺特征等）的适应性。柔性夹具上的有关元件应具有可调、可换、可进行多次组装及重复使用的性能。可调夹具、组合夹具及数控机床夹具是柔性化的新型夹具。柔性化是现代机床夹具发展的主要方向之一。4.1.4 机床夹具的发展方向 3.高效自动化高效自动化可以提高劳动生产率，改善生产条件。通用机床配以高效自动化的夹具是实现机械加工工艺过程高效自动化的有效途径。成组技术、数控机床等先进工艺及设备的使用，为高效自动化夹具的应用提供了必要
9、的技术基础和条件，只有通过配备相应的高效自动化夹具，才能充分发挥这类技术和设备的优越性。4.1.4 机床夹具的发展方向 4.标准化 机床夹具的标准化是上述“三化”的基础。一是零部件的标准化，以便在各类夹具上通用；二是各种结构形式的标准化。作为机床夹具的发展方向，专用夹具的标准化工作是进一步将夹具的零部件、组件做成独立的单元，以便简化夹具的设计和制造工作，并用于组织专业化工厂生产。将夹具的单件生产转变为专业化的批量生产，有利于提高夹具精度、缩短生产周期和降低成本。第4章 机床夹具设计Part4.2工件在夹具中的定位4.2 工件在夹具中的定位在机械加工过程中，工件、夹具、机床及刀具等工艺系统部件之
10、间只有定位准确、合理安装及准确调整，才能加工出合格的工件。工件在机床上的定位实际上包括工件在夹具上的定位和夹具在机床上的定位两个方面，这里只讨论工件在夹具上的定位问题。4.2.1 工件定位的基本原理由刚体运动学可知，一个自由刚体，在空间有且仅有六个自由度。工件定位前在空间的位置是任意的，即它既能沿x、y、z三个坐标轴移动，称为移动自由度，又能绕x、y、z三个坐标轴转动，称为转动自由度。如图4-3所示，用符号x、y、z分别表示绕三个坐标轴x、y、z的转动自由度。这就是零件在空间的六个自由度。图4-3 工件的六个自由度4.2.1 工件定位的基本原理要使零件在某方向有确定的位置，就必须限制该方向的自
11、由度。在零件的六个自由度均被限制后，零件在空间的位置就唯一地被确定下来，而每个自由度可以用相应的点支承来加以限制。用六个点支承就可以完全确定零件的空间位置。这就是零件的六点定位原则。4.2.1 工件定位的基本原理如图4-4所示，当工件侧面与该两点相接触时，工件沿x轴方向的移动自由度和绕z轴方向转动的自由度就被限制，即限制、z两个自由度；再在xOz坐标平面内设置一个支承点6，当工件的另一个侧面与该点相接触时，工件沿y轴方向的移动自由度也被限制，即限制一个自由度。图4-4 工件的六点定位4.2.2 工件定位的几种情况 1.完全定位工件的六个自由度全部被限制的定位称为完全定位。当工件在x、y、z三个
12、坐标轴方向上均有尺寸精度或位置精度要求时，一般采用完全定位方式。4.2.2 工件定位的几种情况 2.不完全定位工件中允许有一个或几个自由度不被限制，但能满足加工精度要求的定位称为不完全定位。在实际生产中，工件被限制的自由度数一般不少于三个。4.2.2 工件定位的几种情况 3.欠定位按工序的加工要求，工件应该被限制的自由度在定位时未被限制的定位称为欠定位。这种定位方式无法保证工序所规定的加工精度要求，因此，在实际生产中欠定位是绝对不允许出现的。4.2.2 工件定位的几种情况 4.过定位工件同一个(或同几个)自由度被重复限制的现象称为过定位(或重复定位、超定位)。过定位造成的后果是使工件产生定位不
13、稳，工件或定位元件产生变形，从而降低加工精度，甚至使工件无法安装以致不能进行加工。消除过定位的有效措施一般有以下两种：（1）改变定位元件的结构，以消除重复限制的自由度。（2）提高工件定位基准面之间，以及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减小或消除过定位引起的误差，从而保证工件的加工精度。4.2.2 工件定位的几种情况例如，工件一个定位平面只需要限制三个自由度，如果用四个支承钉来支撑，则由于工件平面或夹具定位元件的制造精度问题，实际上只能有其中的三个支承钉与工件定位平面接触，从而产生定位不准和不稳。若在工件的重力、夹紧力或切削力的作用下强行使四个支承钉与工件定位平面都接触，则可能会使工件或夹
14、具变形。解决这一问题的方法是将支承钉改为三个，并适当布置其位置；或将夹具定位元件改为两个条形支承板。4.2.2 工件定位的几种情况图4-5（a）所示为工件平面定位的过定位，图4-5（b）所示为消除过定位之后的情形。图4-5 平面定位的过定位与消除4.2.2 工件定位的几种情况图4-6所示为一面两孔组合定位的例子，图4-6（a）所示为存在过定位情形，图4-6（b）所示为消除过定位之后的情形。图4-6 一面两孔组合定位4.2.3 工件在夹具上定位时应注意的问题 工件在夹具上定位时，定位支承点必须与工件的定位基准面始终接触。两者一旦分离，即失去了定位作用。而工件定位究竟需要限制哪几个自由度，主要取决
15、于工件的机械加工技术要求、结构尺寸和加工方法等。如图4-7所示。图4-7 在工件上铣槽4.2.4 常用定位元件及选用定位元件的结构、形状和尺寸主要取决于工件定位基面的结构、形状和大小等因素。夹具的定位元件应符合以下基本要求：（1）足够的精度。一般定位元件的尺寸公差及形位公差应当控制在被定位工件相应尺寸公差及形位公差的1/51/20。（2）较高的耐磨性。（3）良好的工艺性，定位元件应力求简单、合理，便于加工、装配和更换。（4）足够的强度和刚度，以免使用中变形和损坏。4.2.4 常用定位元件及选用工件上常用的定位基准主要有平面、外圆柱表面、内圆柱表面、内锥面、外锥面及成形表面等。夹具中常用的定位元
16、件主要有支承钉、支承板、定位销、定位套、V形块等。各定位元件及其组合的定位分析表4-1。4.2.4 常用定位元件及选用4.2.4 常用定位元件及选用4.2.4 常用定位元件及选用4.2.4 常用定位元件及选用4.2.4 常用定位元件及选用第4章 机床夹具设计Part4.3工件在夹具中的夹紧4.3 工件在夹具中的夹紧工件在夹具上定位以后，必须采用一些装置将工件夹紧压牢，使其在加工过程中不会因受切削力、惯性力、重力或离心力等作用而使工件产生位移或振动。这种将工件夹紧压牢的装置称为夹紧装置。4.3.1 对夹紧装置的要求在设计夹紧装置时，应注意满足以下要求：（1）在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的
17、正确位置。（2）夹紧力大小适当。夹紧装置应能保证在加工过程中工件不产生松动或振动，又要避免工件产生不适当变形和表面损伤。夹紧机构一般有自锁功能。（3）夹紧装置应该操作方便，省力，安全。（4）夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与生产批量和生产方式相适应。夹紧装置结构设计应力求简单、紧凑，并尽量采用标准化元件。4.3.2 夹紧装置的组成在一些简单的手动夹紧装置中，夹紧元件与中间传力机构常常很难区分，因此常将二者统称为夹紧机构。4.3.2 夹紧装置的组成夹紧装置是夹具的重要组成部分。如图4-8所示，夹紧装置一般由动力装置(动力源)、中间传力机构和夹紧元件三部分组成。图4-8 夹紧装置的组成1动力装置；
18、2中间传力机构；3夹紧元件；4工件4.3.2 夹紧装置的组成（1）动力装置。动力装置是产生原始夹紧力的装置。通常是指机动夹紧时所用的气动、液动、电动等动力装置，图4-8所示的动力装置的摆动气缸。动力源来自人力的，称为手动夹紧。（2）中间传力机构。中间传力机构是指将动力装置产生的力传给夹紧元件的中间机构，图4-8所示的中间传力机构为铰链机构。其作用是：4.3.2 夹紧装置的组成改变作用力的大小。为了把工件夹紧，有时往往需要较大的夹紧力，这时可利用中间传力机构（如斜楔、螺旋、杠杆、铰链等）将原始作用力增大，以满足夹紧工件的需要。改变力的作用方向。图4-8中，摆动气缸的作用力通过铰链杠杆机构后改变为
19、垂直方向的夹紧力。使夹紧具有自锁性能，以保证夹紧的可靠性，对于手动夹紧装置尤其重要。（3）夹紧元件。直接夹紧工件的元件，是夹紧装置的最终执行元件，它与工件直接接触，把工件夹紧，如各种螺钉、压板等。4.3.3 夹紧力的确定设计夹紧装置时，夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。夹紧力三要素的确定，实际是一个综合性问题，必须全面考虑工件的结构特点、工艺方法、定位元件的结构和布置等多种因素，才能最后确定并具体设计出较为理想的夹紧装置。4.3.3 夹紧力的确定 1.夹紧力的方向夹紧力的方向与工件定位的基本配置情况，以及工件所受外力的作用方向等有关。选择时必须遵守以下准则：4.3.3 夹紧力
20、的确定（1）夹紧力的方向应有助于定位稳定。如图4-9所示的直角支座镗孔，要求孔与A面垂直，所以应以A面为主要定位基面，且夹紧力Fw的方向与之垂直，则较容易保证质量。图4-9 直角支座镗孔4.3.3 夹紧力的确定（2）夹紧力的方向应与工件刚性较好的方向一致。尤其在夹压薄壁零件时，更需注意使夹紧力的方向指向工件刚性最好的方向，以减少工件的夹紧变形。如图4-10所示的薄壁套筒零件，它的轴向刚度比径向刚度大。如图4-10（a）所示，用三爪自定心卡盘夹紧套筒，将会使工件产生很大变形。若改变成图4-10（b）的形式，用螺母轴向夹紧工件，则不易产生变形。图4-10 薄壁筒套夹紧4.3.3 夹紧力的确定（3）
21、夹紧力的方向应尽量与切削力F、工件的重力G的方向重合，以减小所需夹紧力。如图4-11（a）所示，夹紧力Fj1的方向与主切削力方向一致，切削力由夹具固定支承承受，此时所需夹紧力较小。若如图4-11（b）所示，则夹紧力至少要大于切削力。图4-11 夹紧力与切削力的方向4.3.3 夹紧力的确定 2.夹紧力作用点的确定原则夹紧力作用点的确定是指在夹紧力作用方向已确定的情况下，确定夹紧元件与工件接触点的位置和接触点的数目。在具体设计时应遵循下列原则：4.3.3 夹紧力的确定（1）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对应。在图4-12(a)中，夹紧力作用在支承面范围外，这会使
22、工件倾斜或移动，夹紧时将破坏工件的定位。图4-12 夹紧力作用点的选择4.3.3 夹紧力的确定（2）夹紧力作用点应落在零件刚性较好的部位上，以尽量减小零件的夹紧变形。如图4-12(b)所示，夹紧力作用点选在A处，不但作用点处工件刚性较好，而且夹紧力均匀地分布在环形接触面上，可使工件整体和局部变形都很小；如果将夹紧力作用点选在B处并使夹紧力均匀分布，那么可以防止工件局部压陷。4.3.3 夹紧力的确定（3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以提高定位的稳定性和可靠性。必要时应在工件刚度差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以防止工件产生振动和变形。如图4-13所示，零件加工部位刚性较差，在靠近切削部位
23、增加辅助支承并施加夹紧力，可有效防止工件变形。图4-13 辅助支承与辅助夹紧4.3.3 夹紧力的确定 3.夹紧力的大小 夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密切的关系。夹紧力过小会导致夹紧不牢靠，使工件在加工过程中可能发生位移而破坏定位；夹紧力过大会使工件变形，也会对加工质量不利。理论上，夹紧力的大小应与作用在工件上的其他力（力矩）相平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚度、夹紧机构的传递效率等因素有关，计算是很复杂的。因此，实际设计中常采用估算法、类比法和试验法确定所需的夹紧力。4.3.3 夹紧力的确定当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常
24、将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件所受切削力和夹紧力（大型工件应考虑重力、惯性力等）的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后乘以安全系数作为实际所需夹紧力，即 Fwk=KFw （4-1）式中，Fwk为实际所需夹紧力，N；Fw为在一定条件下，由静力平衡算出的理论夹紧力，N；K为安全系数，粗略计算时，粗加工取K2.53，精加工取K1.52。4.3.4 常用的夹紧机构 1.斜楔夹紧机构夹紧机构是利用斜面楔紧作用的原理直接或间接夹紧工件的机构。斜楔夹紧机构是夹紧机构中最基本的形式之一，螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构等都是斜楔夹紧机构的变形。4.3.4 常用的夹
25、紧机构图4-14为几种斜楔夹紧机构应用实例。在图4-14(a)中，需在工件上钻削相互垂直的8和 5小孔。图4-14(b)为斜楔与滑柱组成的夹紧机构，图4-14(c)为由端面斜楔与压板组成的夹紧机构。图4-14 斜楔夹紧机构应用实例1夹具体；2工件；3斜楔4.3.4 常用的夹紧机构PPT模板下载： 常用的夹紧机构 2.螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构是斜楔夹紧机构的一种转化形式，螺纹相当于绕在圆柱体上的楔块。通过转动螺旋，使绕在圆柱体上的斜楔高度发生变化来实现工件的夹紧。4.3.4 常用的夹紧机构图4-15所示为螺旋压板夹紧机构的几种典型结构。图4-15 螺旋压板夹紧机构的几种典型结构4.3.4 常用的
26、夹紧机构在夹具中除采用螺杆(或螺母)直接夹紧工件以外，还经常采用螺旋压板夹紧机构，它由单螺杆和杠杆组合而成。图4-15所示为螺旋压板夹紧机构的几种典型结构，图4-15(a)、(b)所示为移动式螺旋压板，压板上开有长圆孔，以便松开工件时压板可以后移，利于装卸工件。图4-15(a)所示为减力的螺旋压板，它能够增大夹紧行程。图4-15(b)改变了夹紧力的作用方向，通过调整杠杆的力臂可以实现增力或增大夹紧行程的作用。图4-15(c)所示为铰链螺旋压板，压板中部装有浮动压块，可以弥补由于压板倾斜而造成的与工件接触不良。图4-15(d)所示为回转压板，压板可绕一端支点轴回转，便于装卸工件。4.3.4 常用
27、的夹紧机构螺旋夹紧机构的特点如下：（1）结构简单，制造容易，夹紧行程不受限制，自锁性好，夹紧可靠。（2）是增力机构，当选用标准手柄L=14d0时，螺纹升角取230，则增力比为ip=75。（3）夹紧动作慢，辅助时间长，效率低，常用于手动夹紧机构。4.3.4 常用的夹紧机构 3.偏心夹紧机构用偏心件直接夹紧或与其他元件组合而实现夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。偏心夹紧也是斜楔夹紧的一种转化形式，常见的有圆偏心和曲线偏心两种类型。圆偏心夹紧机构的结构特点如下：（1）结构简单，制造容易，夹紧动作迅速，使用方便。（2）偏心轮是增力机构，可与其他元件联合使用。（3）增力比和夹紧行程小，结构抗振性能差，自
28、锁可靠性差。4.3.4 常用的夹紧机构 4.定心夹紧机构定心夹紧机构是一种同时实现对工件定心定位和夹紧的夹紧机构，其特点是与工件定位基准相接触，既是定位元件，又是夹紧元件。定心夹紧机构主要适用于几何形状对称，并以对称轴线、对称中心或对称平面为工序基准的定位夹紧。4.3.4 常用的夹紧机构（1）定位夹紧元件等速移动实现定心或对中夹紧的机构。定心夹紧机构常用斜楔、左右螺旋、双面偏心轮和齿轮齿条等作为传动件，带动工作元件做等速移动，以实现定心夹紧作用。其典型结构如图4-16所示。图4-16 螺旋定心对中夹紧机构1、2V形块；3螺杆；4、10紧固螺钉；5、9螺钉；6、8螺栓；7叉形件4.3.4 常用的
29、夹紧机构（2）定位夹紧元件均匀弹性变形实现定心夹紧的机构。这类机构是利用弹性元件受力后的均匀弹性变形来实现对工件的定心夹紧的，其定心精度较高，弹性元件有弹簧夹头、膜片卡盘、碟形簧片夹具等。第4章 机床夹具设计Part4.4常用机床夹具4.4 常用机床夹具 1.车床夹具车床夹具的特点是装在机床的主轴上并带动工件进行回转运动，主要用于加工零件的内孔、外圆柱面、圆锥面、回转成形面、螺纹及端平面等。（1）车床夹具的类型。根据工件的结构特点、定位基准和夹具本身的结构特点，车床夹具可分为以下两种。用于加工回转体工件的车床夹具，即心轴式车床夹具。如以工件外圆定位的各类卡盘和夹头，以工件内孔定位的各种心轴，以
30、工件顶尖孔定位的各种顶尖和拨盘等。此类夹具大部分已经标准化，可以直接选用。用于加工非回转体工件的车床夹具。此类夹具结构方案多样，需要根据工件结构设计。4.4 常用机床夹具（2）车床夹具与机床主轴的连接方式。车床夹具与车床主轴的连接方式取决于机床主轴轴端的结构及夹具的体积和精度要求。对于车床和内外圆磨床的夹具，一般是安装在机床的主轴上，常用莫氏锥柄、圆柱和端面、短圆锥和端面及过渡盘定位等方式，定位精度高，刚性好，安装迅速方便。其连接方式如图4-17所示。图4-17 车床夹具与机床主轴的连接方式4.4 常用机床夹具 2.铣床夹具铣床夹具主要用于加工平面、键槽、缺口及成形面等。铣床夹具的重要特征是：
31、一般应有确定刀具位置和夹具方向的对刀块和定位键，以保证夹具与刀具、机床间的正确位置。4.4 常用机床夹具（1）铣床夹具的类型。因铣床夹具与机床工作台一起做进给运动，故其结构类型常取决于铣削的进给方式。按工件的进给方式，铣床夹具可分为三类，即直线进给式、圆周进给式和仿形进给式。直线进给式。直线进给式铣床夹具安装在铣床工作台上，随工作台按直线进给方式运动。该夹具有单工件、多工件或单工位、多工位之分，用于中小批量生产。4.4 常用机床夹具圆周进给式。圆周进给式铣床夹具用于具有回转工作台的铣床上，工作台同时安装多台相同夹具，或多套粗、精两种夹具，工件呈连续圆周进给方式，如图4-18所示。工件经切削区加
32、工，在非切削区装卸，生产效率很高，用于大批量生产。图4-18 圆周进给式铣床夹具1回转台；2夹具；3粗铣刀；4精铣刀4.4 常用机床夹具仿形进给式。仿形进给式铣床夹具常用于立式铣床上加工曲线轮廓的工件。仿形进给式铣床夹具按进给方式可分为直线式进给仿形夹具和圆周式进给仿形夹具。4.4 常用机床夹具（2）铣床夹具的对刀装置。对刀装置是用来确定夹具(工件)相对于刀具位置的装置。铣床夹具的对刀装置主要由对刀块和塞尺构成。塞尺有平塞尺和圆柱塞尺两种，用于检查刀具与对刀块之间的间隙，避免刀具与对刀块直接接触。4.4 常用机床夹具图4-19所示为几种常用的铣床对刀装置，其中图4-19(a)为高度对刀块，用于
33、加工平面时对刀；图4-19(b)为直角对刀块，用于加工键槽或台阶面时对刀；图4-19(c)和图4-19(d)为成形对刀块 图4-19 铣床对刀装置1铣刀；2塞尺；3对刀块4.4 常用机床夹具 3.钻床夹具钻床夹具一般都有钻头导向装置（钻套），用来确定钻头的正确位置，以保证各孔加工时的孔距精度和位置精度。钻套安装在钻模板上。（1）钻床夹具(钻模)的结构形式。固定式钻模。固定式钻模是指加工时，夹具相对于工件的位置保持不变的钻模。这类钻模多用于立式钻床加工单孔，或摇臂钻床、组合钻床加工平行孔系。4.4 常用机床夹具盖板式钻模。盖板式钻模没有夹具体，钻套、定位和夹紧元件都固定在钻模板上。使用时将其盖在
34、工件上，定位夹紧后即可加工。盖板式钻模的优点是结构简单，多用于加工大型工件上的孔系。回转式钻模。回转式钻模的结构特点是具有分度、回转装置，用于加工以轴线为中心分布的轴向或径向孔系，有些分度装置已标准化。4.4 常用机床夹具滑柱式钻模。滑柱式钻模是一种具有升降模板的通用可调整钻模，其定位元件、夹紧元件和钻套可根据不同工件来更换，而钻模板、滑柱、夹具体、传动和锁紧等保持不变，适用于小型零件的不同类型生产。4.4 常用机床夹具（2）钻套。钻套是刀具的引导元件，用于增加钻头的刚度，保证孔的位置加工精度。钻套按其结构形式，可分为固定钻套、可换钻套和快换钻套三类。固定钻套。如图4-20(a)所示，固定钻套
35、分带肩和不带肩两种，可直接压入（过盈配合）钻模板或夹具体的孔中。其优点是结构简单，钻孔位置精度高；缺点是磨损后不易更换。4.4 常用机床夹具可换钻套。如图4-20(b)所示，可换钻套以间隙配合安装在衬套中，而衬套则压入（过盈配合）钻模板或夹具体的孔中。可换钻套在磨损后可以更换，故多用于大批量生产。快换钻套。如图4-20(c)所示，快换钻套具有快速更换的特点，更换时不需拆去螺钉，而只要将钻套沿逆时针方向转动一个角度，使螺钉头部对准钻套缺口，即可取下钻套。快换钻套多用在加工过程需要连续更换刀具的场合。4.4 常用机床夹具 图4-20 钻套的结构1钻套；2衬套；3钻模板；4螺钉上述钻套已经标准化了，
36、使用时可查阅相关夹具手册选用。第4章 机床夹具设计Part4.5机床夹具设计方法4.5.1 专用夹具设计的一般步骤 1.明确设计任务，研究有关资料，了解生产条件（1）仔细分析零件图纸，明确其作用和技术要求及生产纲领。（2）了解零件的工艺规程和本工序的加工要求，如使用的刀具、机床、余量、切削用量、定位基准、工步安排等。（3）选择机床和有关刀具的资料。（4）收集有关夹具的标准、典型结构、设计手册等资料。4.5.1 专用夹具设计的一般步骤 2.拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图（1）确定工件的定位方案，包括定位原理分析、定位方法选择、定位元件及定位装置选用。（2）确定工件的夹紧方案和设计夹紧装置。（
37、3）确定夹具其他元件或装置，如引导元件、对刀装置的结构形式。（4）确定夹具的结构形式、夹具中各元件的布局，夹具体与各元件间的配合和与机床的连接方案。应从加工精度和成本的角度，选择一个结构最合理、最简单的方案。（5）在构思夹具结构方案的同时，应绘制夹具的结构草图，以检查方案的合理性和可行性，并为进一步绘制夹具总图做好准备。4.5.1 专用夹具设计的一般步骤 3.绘制夹具总图夹具结构方案经讨论审查后，即可正式绘制夹具总图。总图应按国家制图标准绘制，图形比例应尽量取11，以便绘出的图样具有良好的直观性。总图上的主视图，应尽可能选取操作者实际工作时的位置。4.5.1 专用夹具设计的一般步骤 绘制夹具总
38、图的大致步骤为：先用双点画线绘制工件的轮廓外形，即把工件视为“假想透明体”，并画出定位基面、夹紧表面和被加工表面。被加工表面上的加工余量，可用网纹线或粗实线表示。然后按照工件的形状和位置依次画出定位、夹紧、导向、对刀装置等各元件的具体结构，最后画出夹具体，以使夹具成为一个整体，此时夹紧装置处于夹紧状态。4.5.1 专用夹具设计的一般步骤 4.标注总图上各部分尺寸和技术要求 在夹具总图上应标注轮廓尺寸和必要的装配、检验尺寸及其公差，以及规定夹具中主要元件及装置之间的相互位置精度等。当加工的技术要求较高时，应进行工序精度分析。最后要对总图上的所有零件进行编号，并填写零件明细表和标题栏。4.5.1
39、专用夹具设计的一般步骤 5.绘制夹具零件图绘制夹具零件图应尽可能采用标准元件。在设计夹具中的非标准零件时，必须按国家有关制图标准绘制零件图和进行标注，以便于加工制造。非标准零件的公差和技术要求应依据夹具总图的公差和技术要求，参照同类零件并考虑本单位的生产条件来决定。4.5.1 专用夹具设计的一般步骤 6.编写夹具设计说明书将夹具设计中的有关内容进行说明和计算，并整理成符合要求的文件，即设计说明书。4.5.2 加工误差及夹具精度的设计原则 1.工件在夹具中加工时加工误差的组成在机械加工中，采用夹具装夹工件时，造成加工误差的因素有以下三个部分。（1）工件的安装误差。工件的安装误差安装包括工件在夹具
40、中的定位误差定位和夹紧误差夹紧。（2）夹具的对定误差。夹具的对定误差对定包括夹具相对刀具位置的对刀误差对刀和夹具相对机床切削成形运动的夹位误差夹位。4.5.2 加工误差及夹具精度的设计原则（3）加工过程误差。加工过程误差是由工艺系统的变形和机床运动精度等因素而引起的误差，包括工艺系统几何精度、机床的传动误差、受力变形、受热变形及磨损等因素造成的误差，以过程表示。4.5.2 加工误差及夹具精度的设计原则 2.夹具精度的设计原则为保证工件的加工精度，必须使以上三种误差之和小于或等于工件的相应公差T。即工件在夹具中装夹加工时，夹具精度应满足以下加工误差不等式：安装+对定+过程T (4-2)4.5.2 加工误差及夹具精度的设计原则一般情况下按两项误差平均分配，各项误差均控制在工件相应公差的1/3之内，即 (4-3)在多数情况下，夹紧误差很小，可忽略不计，故在对夹具定位方案进行分析时，夹具精度应满足以下加工误差不等式，即 (4-4)以上各式是判定夹具设计是否满足工件加工要求的重要依据。Thank you for time