第六章-机床夹具设计

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6.1.1 机床夹具及其组成
夹具的组成
1）定位元件及装置 它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从 而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。如V型 块、定位销、定位支承等。 2）夹紧元件及装置 用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。 3）对刀及导向元件 这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在 加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块、钻套、镗套。用于确 定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。 4）连接元件 用以确定夹具在机床上的位置并与机床相连接。
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6.2.1 定位方法与定位元件
半圆套 对于有些大型工件，不便从轴向安装，此时可利用半 圆套定位。如下图上半圆夹紧，下半圆定位。
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6.2.1 定位方法与定位元件
工件以外圆柱面定位
V 形块（支承定位）
V形块的结构类型
图a用于短精基准
图b用于较长粗基准 图c用于长基准，精基准 图d较粗大工件，可镶钢垫，提高耐磨性，节约钢材
铣轴端槽夹具 1 — V型块 2 — 支撑套 3 — 手柄 4 — 定向键 5 — 夹具体 6 — 对刀块
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6.1.2 机床夹具功能
夹具功能
1）保证加工质量
用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具 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）提高生产效率，降低生产成本




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6.2.1 定位方法与定位元件
工件以圆柱孔定位
心轴——在车、铣、 磨、齿轮加工等机床 上加工套筒类和盘类 零件。
刚性心轴 过盈配合 间隙配合 小锥度心轴
心轴
弹性心轴
自动定心心轴 液塑心轴
…
过盈配合心轴
间隙配合心轴
小锥度心轴
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6.2.1 定位方法与定位元件
工件以圆柱孔定位
心轴
机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。
其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具 的正确位置，并把工件可靠地夹紧。
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连杆铣槽夹具 1 — 菱形销 2 —对刀块 3 — 定位键 4 — 夹具底板 5 — 圆柱销 6 — 工件 7 — 弹簧 8 —螺栓 9 — 螺母 10 — 压板 11 — 止动销
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6.2.1 六点定位原理
定位的分类 工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定 位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。
限制除 X 以外的5个自由度
Z Y X
B
B
a） 图1-16 欠定位示例
b）
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6.2.1 六点定位原理
定位的分类 过定位——工件某一个自由度（或某几个自由度）被两 个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。 过定位是否允许，要视具体情况而定： 1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、 位置精度均较高，则过定位是允许的。有时还是必要 的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会 起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。 2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械 加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的， 因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生 定位干涉等情况。
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6.2.1 定位方法与定位元件
可调支承——支承点的位置可以在一定高度范围内调 整的支承。当工件定位表面不规整或工件批与批之间毛 坯尺寸变化较大时，常用可调支承。
可调支承
注意：每一批工件都要对可调支承进行调整，且调整 完后一定要锁紧，即将该位置固定。
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6.2.1 定位方法与定位元件
弹性心轴
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6.2.1 定位方法与定位元件
工件以圆柱孔定位
心轴
B A
3 2 1
自动定心心轴
1—螺母 2—弹簧 3—活块
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6.2.1 定位方法与定位元件
工件以圆柱孔定位
心轴
液塑心轴
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6.2.1 定位方法与定位元件
工件以圆柱孔定位
定位销：工件上定 位内孔较小时，常选 定位销
定位销 圆柱定位销 圆锥定位销 菱形定位销
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6.2.1 定位方法与定位元件
工件以外圆柱面定位
V 形块（支承定位）
1 D N TH 2 sin( / 2) tan( / 2)
当α＝90°时，有：
T H 0.707D 0.5N
V 形块
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6.2.1 定位方法与定位元件
工件以其他表面定位
工件以锥面定位
三个支承点在一直线上， 没有限制三个自由度
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6.2.1 六点定位原理
六点定位原理的几点说明 定位与夹紧的区别
在外力作用下， 与基准紧密结触
定位是使工件占有一个正确的位置 夹紧是使工件保持这个正确的位置
我们认为工件在某个方向 的自由度被限制了，就是在该 方向上有了正确的位置，并不 表示在受到脱离支承点的外力 的作用下也不运动
圆柱定位销
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6.2.1 定位方法与定位元件
工件以圆柱孔定位
定位销
菱形销
锥形销
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6.2.1 定位方法与定位元件
工件以外圆柱面定位
当工件对称度要求较高时，选用V形块 当工件定位圆柱面精度较高时，可选用定位套或半圆 形定位座 套筒（定心定位）
套筒定位
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6.2.1 定位方法与定位元件
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6.2.1 定位方法与定位元件
工件以平面定位
固定支承
A型 支承钉 B 型 C型 A型 支承板 B型
固定支承
支承钉
支承板
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6.2.1 定位方法与定位元件
为保持几个支承板的等高性应: 严格控制其高度公差 装配后统一磨削 在设计时应注意，支承板定位表面应被工件定 位表面完全遮盖，即其面积小于工件定位表面面积， 以使定位元件均匀磨损。
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6.2.1 六点定位原理
六点定位原理
六点定位原理
是指合理布置 六个支承点，使工 件上的定位基面与 其接触，一个支承 点限制工件一个自 由度，使工件的六 个自由度被完全限 制，在空间得到唯 一确定的位置的定 位方法。
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1-4
6.2.1 六点定位原理
六点定位原理的几点说明 支承点必须与工件的定位基准始终保持紧密贴合，不 得脱离。否则，其失去限制工件自由度的作用 六点支承点必须适当分布
使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，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 切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹 紧机构，进一步提高劳动生产率。
3）扩大机床工艺范围
根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机 床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上 镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。
以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一 不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，它 们是保证工件加工精度的
工件以外圆和端面为定位 基准，放在一个固定V形块1和 支承套2上定位，转动手柄3， 偏心轮推动活动V形块夹紧工 件。对刀块6用来确定铣刀相对 工件的位置。所有的装置和元 件都装在夹具体5上。为了方便 地确定夹具在机床上的正确位 置，在夹具底部装有定向键 （图中件4）。安装夹具时只要 将两个定向键放入铣床工作台 的T型槽中并靠向一侧，则不 需再进行找正便可将夹具固紧 在机床工作台上。
4）减轻工人劳动强度，保证安全生产
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6.1.3 机床夹具分类
◆ 按夹具使用范围划分
1）通用夹具：已经标准化的、在一定范围内可用于加工不同工件的夹 具。如三爪、四爪卡盘，平口钳等，一般由专业厂生产，常作为机床 附件提供给用户。 特点：通用性强、应用广泛，适于工件简单、单件小批量生产中。 2）专用夹具：为某一工件特定工序专门设计的夹具。 特点：结构紧凑、使用方便、生产效率高，但需要专门设计制造，周 期长、成本高，产品变更时便报费。适合于成批，大量生产。本课程 主要讨论这种夹具。
注意：对一批工件的每一个工件都要进行调整（与可 调支承相比）。
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辅助支承
6.2.1 定位方法与定位元件
平面定位元件的选用

面积较小的基准平面选用支承钉 面积较大、平面度精度较高的基准平面定位选用支承板 毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自 位支承 毛坯面作基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分 别选用可调支承 当工件定位基准面需提高定位刚度、稳定性和可靠性时， 可选用辅助支承
5）随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。 与工件一起从生产线的一个工位移动到另外一个工位，以
进行不同工序的加工。
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6.2 工件在夹具上的定位
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6.2.1 定位方法与定位元件
定位元件的基本要求
足够的精度。 足够的硬度和耐磨性。 足够的刚度和强度。 工艺性要好。 便于清除切屑。
6.2.1 六点定位原理
定位的分类
Z Y X Z Y X d）
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Z
Z
Y
X X b） c）
Y
a）
6.2.1 六点定位原理
定位的分类 工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。工件6个 自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位 不完全定位主要有两种情况： ①工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕 此点、线旋转的自由度无法被限制（即使被限制也无意 义）。例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴线 的转动等。 ②工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。如 加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度， 则只需限制 3 个自由度就够了。