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1、模块五 夹具设计基础电子课件 机械制造技术 模块五模块五 夹具设计基础夹具设计基础点击看四力对向夹紧机构动画知知知知识识识识目目目目标标标标1 1了解机床了解机床了解机床了解机床夹夹夹夹具的具的具的具的组组组组成，成，成，成，夹夹夹夹具种具种具种具种类类类类。2 2了解斜楔了解斜楔了解斜楔了解斜楔夹紧夹紧夹紧夹紧机构，楔机构，楔机构，楔机构，楔块夹紧块夹紧块夹紧块夹紧。3 3了解了解了解了解联动夹紧联动夹紧联动夹紧联动夹紧机构，气机构，气机构，气机构，气动夹紧动夹紧动夹紧动夹紧装置，气装置，气装置，气装置，气液液液液压组压组压组压组合合合合夹紧夹紧夹紧夹紧装置。装置。装置。装置。4 4 4 4
2、理解理解理解理解夹紧夹紧夹紧夹紧力方向的确定，力方向的确定，力方向的确定，力方向的确定，夹紧夹紧夹紧夹紧力作用点的力作用点的力作用点的力作用点的选择选择选择选择，夹夹夹夹紧紧紧紧力大小。力大小。力大小。力大小。5 5 5 5理解理解理解理解夹夹夹夹具具具具设计设计设计设计的基本要求。的基本要求。的基本要求。的基本要求。6 6掌握螺旋掌握螺旋掌握螺旋掌握螺旋夹紧夹紧夹紧夹紧机构，偏心机构，偏心机构，偏心机构，偏心夹紧夹紧夹紧夹紧机构，液机构，液机构，液机构，液压夹紧压夹紧压夹紧压夹紧装置装置装置装置组组组组成。成。成。成。技能技能技能技能目目目目标标标标1 1懂得懂得懂得懂得夹紧夹紧夹紧夹紧力方
3、向的确定，力方向的确定，力方向的确定，力方向的确定，夹紧夹紧夹紧夹紧力作用点的力作用点的力作用点的力作用点的选择选择选择选择。2 2能能能能进进进进行斜楔行斜楔行斜楔行斜楔夹紧夹紧夹紧夹紧机构机构机构机构夹紧夹紧夹紧夹紧力大小的确定。力大小的确定。力大小的确定。力大小的确定。3 3能能能能进进进进行液行液行液行液压夹紧压夹紧压夹紧压夹紧装置，气装置，气装置，气装置，气动夹紧动夹紧动夹紧动夹紧装置的装置的装置的装置的设计设计设计设计。4 4 4 4会会会会设计设计设计设计螺旋螺旋螺旋螺旋夹紧夹紧夹紧夹紧机构。机构。机构。机构。5 5会会会会设计设计设计设计偏心偏心偏心偏心夹紧夹紧夹紧夹紧机构。机
4、构。机构。机构。模块五模块五 夹具设计基础夹具设计基础模块五模块五 夹具设计基础夹具设计基础任务任务1 机床夹具概述机床夹具概述任务任务2 夹紧力确定图夹紧力确定图任务任务3 基本夹紧机构基本夹紧机构小小 结结思考讨论题思考讨论题任务任务1 机床夹具概述机床夹具概述机床夹具是指在机械加工中为保证被加工工件夹紧、定位，并使机床夹具是指在机械加工中为保证被加工工件夹紧、定位，并使机床夹具是指在机械加工中为保证被加工工件夹紧、定位，并使机床夹具是指在机械加工中为保证被加工工件夹紧、定位，并使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备。之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备。之占有确定位置以接受加工或
5、检测的工艺装备。之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备。一、夹具设计的基本要求一、夹具设计的基本要求一、夹具设计的基本要求一、夹具设计的基本要求1 1）应使夹具相对工件、刀具、机床的位置安装调整方便，定位）应使夹具相对工件、刀具、机床的位置安装调整方便，定位）应使夹具相对工件、刀具、机床的位置安装调整方便，定位）应使夹具相对工件、刀具、机床的位置安装调整方便，定位准确，夹紧稳固。准确，夹紧稳固。准确，夹紧稳固。准确，夹紧稳固。2 2）必须保证加工出来的工件有较高的加工精度，不允许产生振）必须保证加工出来的工件有较高的加工精度，不允许产生振）必须保证加工出来的工件有较高的加工精度，不允许产生振
6、）必须保证加工出来的工件有较高的加工精度，不允许产生振动、变形和表面损伤。动、变形和表面损伤。动、变形和表面损伤。动、变形和表面损伤。3 3）夹紧力大小应适当，有足够的夹紧行程，结构简单、紧凑、）夹紧力大小应适当，有足够的夹紧行程，结构简单、紧凑、）夹紧力大小应适当，有足够的夹紧行程，结构简单、紧凑、）夹紧力大小应适当，有足够的夹紧行程，结构简单、紧凑、制造维修方便，尽量使用标准件。制造维修方便，尽量使用标准件。制造维修方便，尽量使用标准件。制造维修方便，尽量使用标准件。4 4）保证生产安全，降低生产成本，改善劳动条件，提高生产效）保证生产安全，降低生产成本，改善劳动条件，提高生产效）保证生产
7、安全，降低生产成本，改善劳动条件，提高生产效）保证生产安全，降低生产成本，改善劳动条件，提高生产效率。率。率。率。5 5）当无动力夹紧时机构应有足够的自锁能力。）当无动力夹紧时机构应有足够的自锁能力。）当无动力夹紧时机构应有足够的自锁能力。）当无动力夹紧时机构应有足够的自锁能力。二、机床夹具的组成二、机床夹具的组成机床夹具一般由定位元件、夹紧装置、夹具体等组成。机床夹具一般由定位元件、夹紧装置、夹具体等组成。夹具的定位元件通过夹具的定位元件通过表面与工件表面的接表面与工件表面的接触、配合或对准来确触、配合或对准来确定工件在夹具中的正定工件在夹具中的正确位置；确位置；夹紧装置保证工件在夹紧装置保
8、证工件在夹具中的位置不受外夹具中的位置不受外力的影响而变化；力的影响而变化；夹具体将夹具上各元夹具体将夹具上各元件、装置连接在一起件、装置连接在一起作为夹具的基础构件。作为夹具的基础构件。点击看机床夹具动画机床夹具动画三、夹具种类三、夹具种类夹具分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具及随行夹夹具分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具及随行夹具等。具等。1通用夹具通用夹具通用夹具的结构、尺寸已规格化，具有一定的通用性，在一定通用夹具的结构、尺寸已规格化，具有一定的通用性，在一定范围内可用于加工不同的工件。如三爪卡盘、四爪卡盘、花盘、范围内可用于加工不同的工件。如三爪卡盘、四爪卡盘、花盘、
9、跟刀架、中心架、分度头、平口钳、回转工作台等。跟刀架、中心架、分度头、平口钳、回转工作台等。通用夹具一般由专业厂家生产，主要用于单件或小批量生产。通用夹具一般由专业厂家生产，主要用于单件或小批量生产。点击看四爪卡盘装夹动画动画点击看花盘花盘装夹动画动画点击看跟刀架跟刀架装夹动画动画点击看分度头分度头装夹动画动画点击看平口钳平口钳装夹动画动画点击看平口钳平口钳装夹动画动画点击看回转工作台回转工作台装夹动画动画点击看回转工作台组回转工作台组装动画动画2 2专用夹具专用夹具专用夹具专用夹具专用夹具是指针对某一个工序而专门设计制造的夹具。专用夹具是指针对某一个工序而专门设计制造的夹具。专用夹具是指针对
10、某一个工序而专门设计制造的夹具。专用夹具是指针对某一个工序而专门设计制造的夹具。生产率高，主要用于加工对象固定的大批量生产。生产率高，主要用于加工对象固定的大批量生产。生产率高，主要用于加工对象固定的大批量生产。生产率高，主要用于加工对象固定的大批量生产。点击看偏心轴压板装夹动画动画点击看偏心轮楔块装夹动画动画点击看圆偏心装夹动画动画点击看二力垂直装夹动画动画点击看螺旋压板装夹动画动画点击看双件夹紧的气动装夹动画动画3 3可调夹具可调夹具可调夹具可调夹具可调夹具是通过调整或更换个别夹具元件就可以适应形状、尺可调夹具是通过调整或更换个别夹具元件就可以适应形状、尺可调夹具是通过调整或更换个别夹具元
11、件就可以适应形状、尺可调夹具是通过调整或更换个别夹具元件就可以适应形状、尺寸相近的工件加工。通用可调夹具是在通用夹具的基础上发展寸相近的工件加工。通用可调夹具是在通用夹具的基础上发展寸相近的工件加工。通用可调夹具是在通用夹具的基础上发展寸相近的工件加工。通用可调夹具是在通用夹具的基础上发展起来的，通用范围较大，适用于多品种、小批量生产。起来的，通用范围较大，适用于多品种、小批量生产。起来的，通用范围较大，适用于多品种、小批量生产。起来的，通用范围较大，适用于多品种、小批量生产。4 4组合夹具组合夹具组合夹具组合夹具组合夹具是由一套专门设计制造的完全标准化的元件，按某工组合夹具是由一套专门设计制
12、造的完全标准化的元件，按某工组合夹具是由一套专门设计制造的完全标准化的元件，按某工组合夹具是由一套专门设计制造的完全标准化的元件，按某工件的工序要求拼装而成的专用夹具，特别适合小批量生产和新件的工序要求拼装而成的专用夹具，特别适合小批量生产和新件的工序要求拼装而成的专用夹具，特别适合小批量生产和新件的工序要求拼装而成的专用夹具，特别适合小批量生产和新产品试制。产品试制。产品试制。产品试制。5 5随行夹具随行夹具随行夹具随行夹具随行夹具是指在自动生产线中使用的夹具。随行夹具除完成对随行夹具是指在自动生产线中使用的夹具。随行夹具除完成对随行夹具是指在自动生产线中使用的夹具。随行夹具除完成对随行夹具
13、是指在自动生产线中使用的夹具。随行夹具除完成对工件的安装外，还载着工件由运输装置送往各机床，在各机床工件的安装外，还载着工件由运输装置送往各机床，在各机床工件的安装外，还载着工件由运输装置送往各机床，在各机床工件的安装外，还载着工件由运输装置送往各机床，在各机床上被定位和夹紧。上被定位和夹紧。上被定位和夹紧。上被定位和夹紧。随行夹具在结构上不仅要考虑工件上的定位、夹紧，还应考虑随行夹具在结构上不仅要考虑工件上的定位、夹紧，还应考虑随行夹具在结构上不仅要考虑工件上的定位、夹紧，还应考虑随行夹具在结构上不仅要考虑工件上的定位、夹紧，还应考虑自身在各机床上或夹具中的定位、夹紧，以及在制造系统中的自身
14、在各机床上或夹具中的定位、夹紧，以及在制造系统中的自身在各机床上或夹具中的定位、夹紧，以及在制造系统中的自身在各机床上或夹具中的定位、夹紧，以及在制造系统中的输送。输送。输送。输送。任务任务2 夹紧力确定图夹紧力确定图一、夹紧力方向的确定一、夹紧力方向的确定一、夹紧力方向的确定一、夹紧力方向的确定设计夹具需要结合工件夹紧力来确定各部尺寸，夹紧力是夹具设计夹具需要结合工件夹紧力来确定各部尺寸，夹紧力是夹具设计夹具需要结合工件夹紧力来确定各部尺寸，夹紧力是夹具设计夹具需要结合工件夹紧力来确定各部尺寸，夹紧力是夹具设计的重要参数，夹紧力确定与计算是夹具设计的重要环节。设计的重要参数，夹紧力确定与计算
15、是夹具设计的重要环节。设计的重要参数，夹紧力确定与计算是夹具设计的重要环节。设计的重要参数，夹紧力确定与计算是夹具设计的重要环节。直角支座镗孔夹紧直角支座镗孔夹紧直角支座镗孔夹紧直角支座镗孔夹紧1 1）夹紧力的方向应有利于）夹紧力的方向应有利于）夹紧力的方向应有利于）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位工件的准确定位工件的准确定位工件的准确定位A面为第一定位基准，夹紧力应垂直压向A面2 2）夹紧力方向应有利于减小夹紧力）夹紧力方向应有利于减小夹紧力）夹紧力方向应有利于减小夹紧力）夹紧力方向应有利于减小夹紧力在夹紧可靠前提下，小的夹紧力可减轻工人劳动强度，可使机在夹紧可靠前提下，小的夹紧力可减轻工
16、人劳动强度，可使机在夹紧可靠前提下，小的夹紧力可减轻工人劳动强度，可使机在夹紧可靠前提下，小的夹紧力可减轻工人劳动强度，可使机构轻便、紧凑并减小工件变形。构轻便、紧凑并减小工件变形。构轻便、紧凑并减小工件变形。构轻便、紧凑并减小工件变形。一、夹紧力方向的确定一、夹紧力方向的确定一、夹紧力方向的确定一、夹紧力方向的确定3 3）夹紧力方向应使工件变形最小）夹紧力方向应使工件变形最小）夹紧力方向应使工件变形最小）夹紧力方向应使工件变形最小 夹紧力方向与工件刚性的关系夹紧力方向与工件刚性的关系一、夹紧力方向的确定一、夹紧力方向的确定一、夹紧力方向的确定一、夹紧力方向的确定二、夹紧力作用点的选择二、夹紧
17、力作用点的选择二、夹紧力作用点的选择二、夹紧力作用点的选择 1 1）夹紧力应作用在支撑元件上或几个支撑元件形成的支撑面内）夹紧力应作用在支撑元件上或几个支撑元件形成的支撑面内）夹紧力应作用在支撑元件上或几个支撑元件形成的支撑面内）夹紧力应作用在支撑元件上或几个支撑元件形成的支撑面内 a)合理合理 b)不合理不合理夹紧力作用点选择夹紧力作用点选择2 2）夹紧力作用点应选在工件刚性好的部位）夹紧力作用点应选在工件刚性好的部位）夹紧力作用点应选在工件刚性好的部位）夹紧力作用点应选在工件刚性好的部位 不合理不合理 合理合理 夹紧力作用点应在工件刚性较好的部位夹紧力作用点应在工件刚性较好的部位二、夹紧力
18、作用点的选择二、夹紧力作用点的选择二、夹紧力作用点的选择二、夹紧力作用点的选择 3 3）夹紧力作用点和支撑点应尽量靠近被加工部件）夹紧力作用点和支撑点应尽量靠近被加工部件）夹紧力作用点和支撑点应尽量靠近被加工部件）夹紧力作用点和支撑点应尽量靠近被加工部件 二、夹紧力作用点的选择二、夹紧力作用点的选择二、夹紧力作用点的选择二、夹紧力作用点的选择 三、夹紧力大小三、夹紧力大小三、夹紧力大小三、夹紧力大小夹紧力大小对工件的安装可靠性、工件与夹具的变形、夹紧机夹紧力大小对工件的安装可靠性、工件与夹具的变形、夹紧机夹紧力大小对工件的安装可靠性、工件与夹具的变形、夹紧机夹紧力大小对工件的安装可靠性、工件与
19、夹具的变形、夹紧机构的复杂程度和传动装置的选用等都有很大的影响，因此，夹构的复杂程度和传动装置的选用等都有很大的影响，因此，夹构的复杂程度和传动装置的选用等都有很大的影响，因此，夹构的复杂程度和传动装置的选用等都有很大的影响，因此，夹紧力大小须适当。紧力大小须适当。紧力大小须适当。紧力大小须适当。加工中，工件受切削力、惯性力、离心力及重力等的共同作用。加工中，工件受切削力、惯性力、离心力及重力等的共同作用。加工中，工件受切削力、惯性力、离心力及重力等的共同作用。加工中，工件受切削力、惯性力、离心力及重力等的共同作用。理论上夹紧力大小应当与这些力或力矩的作用相平衡，但实际理论上夹紧力大小应当与这
20、些力或力矩的作用相平衡，但实际理论上夹紧力大小应当与这些力或力矩的作用相平衡，但实际理论上夹紧力大小应当与这些力或力矩的作用相平衡，但实际加工中，切削力大小随切削条件而变，而加工环境如工艺系统加工中，切削力大小随切削条件而变，而加工环境如工艺系统加工中，切削力大小随切削条件而变，而加工环境如工艺系统加工中，切削力大小随切削条件而变，而加工环境如工艺系统刚度、夹紧机构传递效率等因素也会影响所需夹紧力的大小，刚度、夹紧机构传递效率等因素也会影响所需夹紧力的大小，刚度、夹紧机构传递效率等因素也会影响所需夹紧力的大小，刚度、夹紧机构传递效率等因素也会影响所需夹紧力的大小，因此夹紧力的计算很复杂，实际设
21、计中常采用估算法、类比法因此夹紧力的计算很复杂，实际设计中常采用估算法、类比法因此夹紧力的计算很复杂，实际设计中常采用估算法、类比法因此夹紧力的计算很复杂，实际设计中常采用估算法、类比法和试验法确定所需夹紧力。和试验法确定所需夹紧力。和试验法确定所需夹紧力。和试验法确定所需夹紧力。当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，常将夹具和当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，常将夹具和当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，常将夹具和当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，常将夹具和工件看作一个刚性系统。依据工件所受的切削力、夹紧力的作工件看作一个刚性系统。依据工件所受的切削力、夹紧
22、力的作工件看作一个刚性系统。依据工件所受的切削力、夹紧力的作工件看作一个刚性系统。依据工件所受的切削力、夹紧力的作用情况，分析加工中不利于夹紧的主要因素，估计所需夹紧力，用情况，分析加工中不利于夹紧的主要因素，估计所需夹紧力，用情况，分析加工中不利于夹紧的主要因素，估计所需夹紧力，用情况，分析加工中不利于夹紧的主要因素，估计所需夹紧力，再以此作基础乘以一个大于再以此作基础乘以一个大于再以此作基础乘以一个大于再以此作基础乘以一个大于1 1的安全系数为实际所需夹紧力。的安全系数为实际所需夹紧力。的安全系数为实际所需夹紧力。的安全系数为实际所需夹紧力。夹紧力的确定是一个综合性的问题，需对工件结构特点、工艺夹紧力的确定是一个综合性的问题，需对工件结构特点、工艺夹紧力的确定是一个综合性的问题，需对工件结构特点、工艺夹紧力的确定是一个综合性的问题，需对工件结构特点、工艺方法、定位元件的结构和布置等各种因素进行全面考虑、分析，方法、定位元件的结构和布置等各种因素进行全面考虑、分析，方法、定位元件的结构和布置等各种因素进行全面考虑、分析，方法、定位元件的结构和布置等各种因素进行全面考虑、分析，才能确定并具体设计出较为理想的夹紧装置。才能确定并具体设计出较为理想的夹紧装置。才能确定并具体设计出较为理想的夹紧装置。才能确定并具体设计出较为理想的夹紧装置。