第4章 夹具设计

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1、机械制造装备设计机械制造装备设计第第4 4章章 夹具设计夹具设计24.14.24.34.4 机床夹具基本概念机床夹具基本概念定位方式与定位元件定位方式与定位元件 工件的夹紧工件的夹紧 典型机床的夹具典型机床的夹具 本章分四个小节：本章分四个小节：3 4.1 机床夹具基本概念机床夹具基本概念 机床上用于装夹工件的装置，称为机床夹具。 机床夹具的功用机床夹具的功用 （1）保证加工质量 工件各加工面间的位置度是由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。 （2）减少辅助工时，提高劳动生产率 使工件装夹迅速方便，可显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削

2、用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具。 （3）扩大机床的使用范围，实现一机多能根据加工机床的成形运动，附议不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。数据管理4 2.2 金属切削机床总体设计金属切削机床总体设计 机床夹具的分类机床夹具的分类v 按夹具的使用特点分类（1 1）通用夹具）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内加工不同工件的夹具。（2 2）专用夹具）专用夹具 专为某工件的某工序设计和制造的夹具。（3 3）通用可调夹具和成组夹具）通用可调夹具和成组夹具 夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工（4 4）组合夹具）组合夹具 由预先制造好的通用标准零部件经

3、组装而成的夹具。（5 5）随行夹具）随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。5 2.2 金属切削机床总体设计金属切削机床总体设计 机床夹具的分类机床夹具的分类v 按使用的机床分类 按所使用的机床不同，夹具又可分为：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。 v 按夹紧动力源分类 根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。6 4.1 机床夹具基本概念机床夹具基本概念机床夹具的组成机床夹具的组成（1）定位元件及定位装置 （2）夹紧装置 （3）对刀与导向元件 （4）夹具体 （5）其他元件

4、数据管理1夹具体；2定向键；3定位支撑板；4偏心轮；5V形块；6对刀块7 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 定位通常是使工件在夹具中占据正确的位置 夹紧是在工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。定位基准是指在加工中用以定位的基准，基准是用以确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点、线、面。数据管理8 六点定位原理六点定位原理v 在机械加工中，要完全确定工件在夹具中的正确位置，必须用六个相应的支承点来限制工件的六个自由度，称为“六点定位原理”。 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 9 工件正确定位与自由度的关系工件正确定位与自由度的关系v 完全定位

5、 根据工件被加工表面的加工精度要求，有时需要将工件的六个自由度全部限制，这种定位方法称为完全定位。 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 10v 不完全定位 根据工件被加工表面的加工精度要求，有时需要限制的自由度少于六个，这种定位方法称为不完全定位。 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 11v 不完全定位 根据工件被加工表面的加工精度要求，需要限制的自动度没有得到完全限制，这种定位方法称为欠定位。欠定位不能保证工件的加工精度要求，在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。 v 过定位 工件的同一自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避

6、免出现过定位。 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 12 定位方式及其定位元件定位方式及其定位元件v 工件以平面定位及其定位元件。 平面定位是工件定位中应用最广的定位形式 。平面定位基准根据其限制自由度的数目，分为主要支承面、导向支承面和止推支承面 。 限制工件的两个自由度的定位平面，称为导向支承面。 限制一个自由度的平面，称为止推支承面 。 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 13 （1）支承钉 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 （2）支承板14 （3）可调支承 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 （4）自由支承15 （5）辅助支承 4.2 定位方式

7、与定位元件定位方式与定位元件 16v 工件以圆柱孔定位及其定位元件。 （1）定位方法 齿轮、气缸套、杠杆类工件，常以孔的中心线作为定位基准。常用的定位方法有：在圆柱体上定位、在圆锥体上定位、在定心夹紧机构中定位等。 根据定位基准孔定位元件的配合长度L与直径D的比值L/D大小分为两种情形： 1）L/D11.5，为长销定位，相当于四个定位支承点，限制工件的四个自由度，能够确定孔的中心线位置。 2）L/D1，为短销定位，相当于两个定位支承点限制工件的两个自由度，只能确定孔的中心点的位置 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 17（1）定位元件 1）定位销 标准定位销 4.2 定位方式与定位元

8、件定位方式与定位元件 18 1）定位销 非标准定位销 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 图4.15 圆锥定位销图 4.16 圆锥销组合定位19 2）定位心轴（刚性心轴） 圆柱心轴 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 1导向部分；2工作部分；3转动部分20 2）定位心轴（刚性心轴） 锥度心轴 工件在锥度心轴上定位，并靠工件定位圆孔与心轴柱面的弹性变形夹紧工件。 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 21v 工件以外圆柱面定位及其定位元件。 （1）定位方式 定心定位 外圆柱面是定位基面，外圆柱面的中心线是定位基准。采用各种形式的定心夹紧卡盘、弹簧夹头、以及其他形式的定

9、位夹紧机构，实现定位和夹紧同时完成。 支承定位 常以支承或者支承板作为定位元件。定位基准为与支承接触的圆柱面的一条母线，其消除的自由度数目取决于母线的相对接触长度。 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 22v 工件以外圆柱面定位及其定位元件。 （2）定位元件 1）V形架 V形块已标准化，两斜面角有60、90、120，其中90V形块使用最广泛。 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 23 1）V形架 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 图4.21 活动V块的应用图4.22 非标准V形块的结构24 2）定位套 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 3）支承板 工

10、件以外圆柱表面侧母线作定位基准时，定位元件常采用支承板或平头支承钉，属于支承定位。25v 工件以组合表面定位 通常工件多是两个或者多个表面组合起来作为定位基准使用，称为组合表面定位。 （1）一个孔和一端面组合 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 图4.24 孔与平面的定位组合26（1）一个孔和一端面组合 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 图4.25 端面第一定位基准 图4.26 孔的中心线为第一定位基准27（2）一个平面和两个与平面垂直的孔组合 4.2 定位方式与定位元件定位方式与定位元件 图4.27 一面两孔定位组合定位1圆柱销；2中心孔；3削边销；4定位平面28 定位