机械制造技术(第3版)项目六 机床夹具设计基础

课题二 刀具静止角度参考系和刀具静止角度
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一、课题实施: 工件的定位
课题二 刀具静止角度参考系和刀具静止角度
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课题三 定位方法及定位元件
一、 工件以平面定位
１支承钉
如图6－11所示当工件以粗糙不平的毛坯面定位时采用球头支承钉 (Ｂ 型)使其 与毛坯 良好接触， 齿纹头支承钉 (Ｃ 型) 用在工件的侧面能增大摩擦系数防止工件滑 动， 当工件 以加工过的平面定位时可采用平头支承钉 (Ａ 型)在支承钉的高度需要调 整时应采用可调支 承， 可调支承主要用于工件以粗基准面定位或定位基面的形状复 杂以及各批毛坯的尺寸、 形状变化较大时， 图 6－12所示为在规格化的销轴端部铣槽用可调支承 ３ 轴向定位达到了 使用同一夹具加工不同尺寸的相似件的目的。
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课题一 概 述
一、机床夹具在机械加工中的作用
１. 保证加工精度 采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、 刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保 证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。 ２. 提高生产率、 降低成本 用夹具装夹工件，无须找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时用夹具装夹 工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，可以使用多件、 多工位夹具装夹工件，并采用高效 夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率，另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降， 可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。
６－８ 所示两种过定位的例子， 图 ６－８ (ａ) 为孔与端面联合定位情况由于大端面限制 三 个自由度
长销限制
四个自由度可见
被两个定位元件重复限制出现过定位， 图 ６－８ ( ｂ) 所示
为平面与两个短圆柱销联合定 位情况平面限制
三个自由度两个短圆柱销分别限制 和
共
４ 个自 由度则 自由度被重复限制出现过定位。
课题三 刀具工作角度参考系和刀具工作角度
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一、 工件以平面定位
１支承钉
课题三 刀具工作角度参考系和刀具工作角度
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一、 工件以平面定位
１支承板
工件以精基准面定位时除采用上述平头支承钉外还常用图 ６－１３ 所示的支承板 作定位元件， Ａ 型支承板结构简单便于制造但不利于清除切屑故适用于顶面和侧 面定 位。 Ｂ 型支承板则易保证工作表面清洁故适用于底面定位， 夹具装配时为使几 个支承 钉或支承板严格共面装配后需将其工作表面一次磨平从而保证各定位表面 的等高性。
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一、课题实施: 工件的定位
３欠定位 根据工件的加工要求应该限制的自由度没有完全被限制的定位称为欠定位， 欠定位
无法保证加工要求所以是绝不允许的。
如图 ６－７ 所示工件在支承 １ 和两个圆柱销 ２ 上定位按此定位方式 自由度没被 限制 属欠定位， 工件在 ｘ 方向上的位置不确定如图 ６－７ 中的双点画线位置和虚线位 置因此钻出 孔的位置也不确定无法保证尺寸 Ａ 的精度， 只有在 ｘ 方向设置一个止推销 后工件在 ｘ 方向 才能取得确定的位置。
(１) 圆柱销 (２) 圆柱心轴 (３) 圆锥销 (４) 小锥度心轴
课题三 刀具工作角度参考系和刀具工作角度
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三、工件以外圆柱表面定位
１ Ｖ 形架
课题三 刀具工作角度参考系和刀具工作角度
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三、工件以外圆柱表面定位
２ 定位套
工件以外圆柱面在圆孔中定位这种定位方法一般适用于精基准定位常与端面联合定位， 所用定位件结构简单通常做成钢套装于夹具中有时也可在夹具体上直接做出定位孔，工 件以外圆柱面定位有时也可用半圆套或锥套作定位元件。
对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元 件的正确位置， 如图 ６－２ 中钻套 １ 和钻模板 ２ 组 成 导向装置， 确定了钻头轴线相对定位元件的正 确位置， 铣床 夹 具 上 的 对 刀 块 和 塞 尺 为 对 刀 装置。
4 .连接元件
连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元 件，如图 ６－２ 中夹具体 ３ 的底面为安装基面，保 证了钻套 １ 的轴线垂直于钻床工作台以及圆柱销 ５ 的轴线平行于钻床工作台。因此， 夹具体可兼 作 连接元件，车床夹具上的过渡盘、 铣床夹具上 的定位键都是连接元件。
课题四 切削层公称横截面积要素和表面成形方法
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二、 定位误差
2．定位误差产生的原因及其计算
3．分析计算定位误差时应注意的问题
（1）定位误差是指工件某工序中某加工精度参数的定位误差， 它是该加工精度参数 (尺寸、 位置) 的加工误差的一部分. （2）某工序的定位方案对本工序的多个不同加工精度参数产生不同的定位误差应分 别逐一 计算。 （3）分析计算定位误差的前提是用夹具装夹加工一批工件用调整法保证加工要求。 （4）计算出的定位误差数值是指加工一批工件时某加工精度参数可能产生的最大误差 范围 (加工精度参数最大值与最小值之间的变动量)， 它是个界限范围而不是某一个工 件定位误差 的具体值。 （5）一批工件的设计基准相对定位基准、 定位基准相对对刀基准产生最大位置变动量 ΔＢ、 ΔＥ 是产生定位误差的原因而不一定就是定位误差的数值。
课题二 刀具静止角度参考系和刀具静止角度
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一、课题实施: 工件的定位
课题二 刀具静止角度参考系和刀具静止角度
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一、课题实施: 工件的定位
２不完全定位 根据工件的加工要求并不需要限制工件的全部自由度这样的定位称为不完全定位。
如图 ６－６ 所示， 图 ６－６ (ａ) 所示为在车床上加工通孔根据加工要求不需要限制 和
机械制造技术
项目六 机床夹具设计基础
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课课题题一一概金述属切削加工的基本知识 课课题题二二工刀件具定静位止的参基考本系原和理刀具静止角度 课题三 定位方法及定位元件 课课题题四三定刀位具误工差作的参分考析系与和计刀算具工作角度 课课题题五四工切件削在层夹公具称中横的截夹面紧要素和切削方式 课题五 工件在夹具中的夹紧 课课题题六五各车类刀机角床度夹测具量设计要点 课课题题七六专车用刀夹的具刃的磨设计方法
１.工序基准 ２.定位基准 ３.对刀基准 (即调刀基准)
课题四 切削层公称横截面积要素和表面成形方法
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二、 定位误差
1．定位误差的概念
用夹具装夹加工一批工件时由于定位不准确引起该批工件某加工精度参数 (尺寸、 位置) 的加工误差称为该加工精度参数的定位误差 (简称定位误差)， 定位误差以其最 大误差范围来 计算其值为设计基准在加工精度参数方向上的最大变动量用 Δｄｗ表示。
触， 若二者脱离则意味着失去定位作用。 (２) 一个定位支承点仅限制一个自由度一个工件仅有六个自由度所设置的定位支承点数目原则上
不应超过六个。 (３) 分析定位支承点的定位作用时不考虑力的影响， 工件的某一自由度被限制并非指工件在受到
使其脱离定位支承点的外力时不能运动， 欲使其在外力作用下不能运动是夹紧的任务。 反之工件在外 力作用下不能运动即被夹紧也并非是说工件的所有自由度都被限制了， 所以定位和夹紧是两个概念绝 不能混淆。
底面与 Ａ 面的平行度和尺寸
两项加工要求必须
三个自由度。 为了保证槽侧面与 B
面的平行度和尺寸 30mm±0.1ｍｍ 两项加工要求必须限制
两 个自由度。 由于所铣的槽不
是通槽在长度方向上槽的端部距离工件右端面的尺寸是 50mm所以必须限制 自由度， 为此应
对工件采用完全定位的方式选 Ａ 面、 Ｂ 面和 右端面作定位基准。
两个自由度故用三爪卡盘夹持限制其余四个自由度就能实现四点定位， 图 ６－６ (ｂ) 所 示为平板
工件磨平面工件只有厚度和平行度要求故只需限制
三个自由度在磨床上采用电磁工作台
即可实现三点定位。
课题二 刀具静止角度参考系和刀具静止角度
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一、课题实施: 工件的定位
课题二 刀具静止角度参考系和刀具静止角度
课题ห้องสมุดไป่ตู้ 刀具静止角度参考系和刀具静止角度
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一、课题实施: 工件的定位
课题二 刀具静止角度参考系和刀具静止角度
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一、课题实施: 工件的定位
４ 过定位 根据工件的加工要求应该限制的自由度没有完全被限制的定位称为欠定位， 欠定位
无法保证加工要求所以是绝不允许的。
夹具上的两个或两个以上的定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度的现象称为过定位， 如图
课题二 刀具静止角度参考系和刀具静止角度
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一、课题实施: 工件的定位
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 三个坐标 方向上均有尺寸要求或位置精度要求时一般采用这种定位方式。
例如在图 ６－５ 所示的工件上铣槽槽宽 20mm±0.05mm 取决于铣刀的尺寸。 为了保证槽
课题一 金属切削加工的基本知识
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三、 机床夹具的组成
２. 夹紧装置
夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力 (切削力等) 作用时不离开已经 占据的正确位置，如图 ６－２ 所示的螺杆 ８ (与圆柱销合成一个零件)、 螺 母 ７ 和开口垫圈 ６ 就起到 了上述作用。
３. 对刀或导向装置
课题三 刀具工作角度参考系和刀具工作角度
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一、 工件以平面定位
１支承板
课题三 刀具工作角度参考系和刀具工作角度
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二、工件以内孔表面定位
１工件以圆柱孔定位
各类套筒、 盘类、 杠杆、 拨叉等零件常以圆柱孔定位所采用的定位元件有圆柱销 和各种心轴， 这种定位方式的基本特点是: 定位孔与定位元件之间处于配合状态并要求 确保孔中心线与夹具规定的轴线相重合， 孔定位还经常与平面定位联合使用。
课题三 刀具工作角度参考系和刀具工作角度
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课题四 定位误差的分析与计算
一、 用夹具装夹加工时的工艺基准
用夹具装夹加工时涉及的基准可分为设计基准和工艺基准两大类， 设计基准是指在设 计图上确定几何要素的位置所依据的基准。 工艺基准是指在工艺过程中所采用的基准， 与 夹具定位误差计算有关的工艺基准有以下三种:
课题一 金属切削加工的基本知识
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课题二 工件定位的基本原理
机械制造技术
一、六点定位原理
课题二 刀具静止角度参考系和刀具静止角度
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一、六点定位原理
在应用 “六点定位原理” 分析工件的定位时应注意以下几点: (１) 定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接
课题一 金属切削加工的基本知识
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三、 机床夹具的组成
５. 夹具体
夹具体是机床夹具的基础件， 如图 ６－２ 中的 夹具体 ３， 通过它将夹具的所有元件连接
成一个 整体。
６. 其他装置或元件
它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。若需加工按一定规律分布的多个表面，常设 置分度装置，为了能方便、 准确地定位常设置预定位装置， 对于大型夹具，常设置吊装元件等。
课题一 金属切削加工的基本知识
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二、 夹具的分类
３.按夹紧的动力源分类 夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、 气动夹具、 液压夹具、 气液增力夹具、 电磁夹 具以及 真空夹具等，。
课题一 金属切削加工的基本知识
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三、 机床夹具的组成
１.定位元件 定位元件保证工件在夹具中处于 正确的位置，如图 ６－１ 所示，钻 后盖上的 ϕ１０ｍｍ 孔其钻夹具如 图 ６－２ 所示，夹具上的圆柱销 ５、 菱形销 ９ 和支承板 ４ 都是定位元 件， 通过它 们使工件在夹具中占据 正确的位置。
课题一 金属切削加工的基本知识
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一、机床夹具在机械加工中的作用
３.扩大机床的工艺范围 使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能， 例如ꎬ在车床 或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工，通过专用夹具还可将车床改为 拉床使用以充分发挥通用机床的作用。 ４. 减轻工人的劳动强度 用夹具装夹工件方便、 快速，当采用气动、 液压等夹紧装置时， 可减轻工人的劳动强度， 应用机床夹具，有利于保证工件的加工精度、 稳定产品质量，有利于提高劳动生产率和降低成本， 有利于改善工人的劳动条件，保证安全生产，有利于扩大机床工艺范围，实现 “一机多用”。
课题一 金属切削加工的基本知识
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二、 夹具的分类
１.按夹具的使用特点分类
(１) 通用夹具 (２) 专用夹具 (３) 可调夹具 (４) 组合夹具 (５) 拼装夹具
２. 按使用机床分类 夹具按使用机床不同ꎬ，可分为车床夹具、 铣床夹具、 钻床夹具、 镗床夹具、 齿轮机床夹具、 数控机床夹具、 自动机床夹具、 自动线随行夹具以及其他机床夹具等。