夹具设计原理与方法51页PPT
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第4章-夹具设计PPT课件
机械制造装备设计
第4章 夹具设计
全国本科院校机械类创新型应用人才培养规划教材
本章分四个小节： 4.1 机床夹具基本概念 4.2 定位方式与定位元件 4.3 工件的夹紧 4.4 典型机床的夹具
2
4.1 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
（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
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/D＞1~1.5，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/D＜1，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
16
4.2 定位方式与定位元件 （1）定位元件 1）定位销 标准定位销
17
4.2 定位方式与定位元件 1）定位销 非标准定位销
图4.15 圆锥定位销
图 4.16 圆锥销组合定位
18
4.2 定位方式与定位元件 2）定位心轴（刚性心轴） 圆柱心轴
1—导向部分；2—工作部分；3—转动部分
19
4.2 定位方式与定位元件 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。
9
4.2 定位方式与定位元件 ❖ 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。
10
4.2 定位方式与定位元件 ❖ 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。
第4章 夹具设计
全国本科院校机械类创新型应用人才培养规划教材
本章分四个小节： 4.1 机床夹具基本概念 4.2 定位方式与定位元件 4.3 工件的夹紧 4.4 典型机床的夹具
2
4.1 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
（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
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/D＞1~1.5，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/D＜1，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
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4.2 定位方式与定位元件 （1）定位元件 1）定位销 标准定位销
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4.2 定位方式与定位元件 1）定位销 非标准定位销
图4.15 圆锥定位销
图 4.16 圆锥销组合定位
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4.2 定位方式与定位元件 2）定位心轴（刚性心轴） 圆柱心轴
1—导向部分；2—工作部分；3—转动部分
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4.2 定位方式与定位元件 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。
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4.2 定位方式与定位元件 ❖ 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。
10
4.2 定位方式与定位元件 ❖ 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。
机械制造技术基础课件机床夹具设计原理(ppt)
4.1 机床夹具概述
4.1.4 机床夹具的功能
（1）保证工件的加工精度，稳定产品质量。机床夹具的首要任务是 保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面与定位面之间以及被加工 表面相互之间的尺寸精度和位置精度。使用夹具后，这种精度主要靠夹具 和机床来保证，不再依赖于工人的技术水平。
（2）提高劳动生产率、降低成本。使用夹具后可减少划线、找正等 辅助时间，而且易于实现多件、多工位加工。在现代夹具中，广泛采用气 动、液压等机动夹紧等装置，还可使辅助时间进一步减小。因而可以提高 劳动生产率、降低生产成本。
机械制造技术基础 课件机床夹具设计
原理(ppt)
优选机械制造技术基础课件机床夹具设计 原理
4.1 机床夹具概述
4.1.1 工件装夹的基本概念
在机床上加工工件时，为使工件在该工序加工表面能达到规定 的尺寸与形位公差要求，在开动机床进行加工之前，必须首先使工 件在机床上占有正确的加工位置，这一过程称为工件的定位。
4.2.1 六点定位原理
任何一个工件在 夹具中未定位之前， 都可以看成是空间直 角坐标系中的自由物 体，即其空间位置是 不确定的，可以有６ 个独立的运动。
图4．2 工件六点定位原理
以图4.2(a)所示的长方体为例，它在直角坐标系OXYZ中可以有3个
平移运动和3个转动。即沿 Ｘ，Ｙ，Ｚ3个坐标轴的平移运动，记
4.1 机床夹具概述
4.1.2 机床夹具的分类
机床夹具种类繁多，分类的方法也有多种，一般可按其应用的范围、使
用的机床和夹紧动力源进行分类。
1）按夹具的应用范围分类 （1）通用夹具 （2）专用夹具
围床和回此而其可计用制行外并工内上顶转类专特以制于由装列点元换零的调很造夹，在序可常尖工夹通门点保造产专预而化是件，件夹夹明系具还各的随用用，作具用设是证周品用先成、灵和组部的具具确其统上载机加行于的铣台。夹计结较期固夹制的通活部合分加，与，特中，着床工夹加三床，具的构高较定具造专用多件夹装工通成适点使除工上。具工爪上平是夹紧的长且是好用化变可具置。常组用是用完件被是不自的面指具凑加、批指的夹程、反是可用称夹范夹的成随定一同定平磨已，，工制量专通具度通复指以于为具围具夹对输位种工心口床经因操精造较为用，高用使按调相成相更的具工送和在件卡虎上标其 作 度 费 大某标是的性用零整似组比广部，件装夹自的盘钳的准用迅和用的一准一工强。件，零夹，。分工的置紧动夹、、电化途速生也生工元种艺、的以件具加元件定送，线具四万磁的专、产较产件件标装制加适成，工件安位往完上。爪能吸，一方效高中的和准备造工应组通对可装和各成或例单分盘在而便率。。某部化。周要不加用象以在夹机不柔如动度等一得、，主一件、其期求同工可不更随紧床同性，卡头均定名省但要工组系特短，，车盘和属范，力设适序、，
机床夹具的基本原理-PPT
按专业化程度分：
➢ 通用夹具：与通用机床配套。如：三爪卡盘等。 ➢ 专用夹具：根据某一工序专门设计。 ➢ 成组夹具：按照成组工艺原理设计，适用于一组零件。 ➢ 组合夹具：由标准件拼接而成。
➢ 随行夹具：用于自动线上，工件在夹具上由输送装置 送往各机床，并在机床夹具或机床工作台上进行定位 和夹紧。
大家应该也有点累了，稍作休息
D 2 2 2 b 2 1 2 T lk T lx 2 D 2 2 2 m i2 n b 2 2
整理后得：
1 2 bT lk T lx 1 4 (T lk T lx )2D 2 2 2 m in 2 2 m i2 n
去掉式中高阶无穷小量后得： b D22min Tlk Tlx
础件。 6. 其它元件：如动力装置、分度装置等。
1. 安装误差：△安装 工件在夹具中的定位和夹紧误差
2. 对定误差：△对定 刀具的导向或对刀误差
3. 过程误差：△过程 与加工过程中一些因素有关的加 工误差。如：受力变形、受热变 形、磨损等。
通常：△安装+△对定+△过程≤T工件
一、六点定位原理：
1. 完全定位：六个自由度全部被限制。 2. 不完全定位：（部分定位） 3. 欠定位：根据加工要求，未能限制应该限制的自由度
3. 确定菱销的宽度：
查表取：b=4mm
4. 确定菱形销尺寸及公差：
根据式： b D22min Tlk Tlx
得：
2 m in b T lD k 2T lx 4 (0 .1 1 2 0 2 .0) 4 0 .053
2 m D 2 m i n d 2 m in d a 2 m x D 2 m a x 2 m i n 1 i 0 . 0 n 2 1 . 9 5
夹具设计PPT课件精选全文
Z Y
X
Z Y
X
Z Y
X
Z
Z
Z
XY
XY
图2-21 工件以圆孔定位
Y X
31
第31页/共74页
2.2.3 定位方法与定位元件
定位销
图2-22 常用的定位销
32
第32页/共74页
2.2.3 定位方法与定位元件
刚性心轴
图2-23 刚性新轴
33
第33页/共74页
2.2.3 定位方法与定位元件
工件以外圆定位
2.1.1 夹具的基本概念
夹具的含义
夹具是指在机床上用以装夹工件的一种装置。
夹具的功用
(1) 保证加工质量，使工件相对于机床或刀具保持正确位置。 (2) 提高生产率，降低成本。 (3) 扩大了机床的工艺范围。 (4) 减轻了工人劳动强度，保证生产安全。
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2.1.1 夹具的基本概念
夹具的组成
气动虎钳
图2-4 夹具
液压夹具
6
第6页/共74页
2.1.2 工件装夹
装夹的含义
装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。 ➢ 定位 — 使工件在机床或夹具上占有正确位置。 ➢ 夹紧 — 对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持
不变。
工件装夹方法
➢直接找正装夹
7
第7页/共74页
2.1.2 工件装夹
的自由度不需限制。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。
12
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典型机床夹具设计ppt课件
1）支承钉 A、 结构 A型是平头支承钉： B型是球头支承钉： C型是齿纹顶面的
支承钉：
29
B 定位情况
30
2）支承板 A 结构
A型：所以常用于侧面或顶面的定位。 B型：支承板的工作平面上开有斜槽，B型支承板应用较多，用于底面的定位更合 适。
31
B 定位情况
32
平面定位的几种情况。
Z
Z
Z
X Z
单点支承的作用，即自位支承只限制工件一个自由度。 用途：常用于毛坯表面，断续表面，阶梯表面的定位。
53
4．辅助支承： A 辅助支承的应用
54
55
B 辅助支承结构
56
辅助支承定位分析： 辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件，其高度是由工件确定的，因此它不
起定位作用，但辅助支承锁紧后就成为固定支撑，能承受切削力。
故属完全定位。
Z 、Z
70
3、组合定位时过定位现象的消除方法
（1）使定位元件在产生过定位的方向上可移动，以消除该方向的移动过定位。（如活动顶尖不 能限制 ）
a)
b)
过定位消除方法之一
71
（2）采用自位支承，消除定位元件绕某个（或某两个）坐标轴转动方向的过定位。
c)
a)
b)
d)
自位支承
a)三点球面式 b)两点摆动式 c)两点杠杆式 d)两点均衡移动
57
（五）工件定位时的几种情况
1、完全定位
在夹具中相对于刀具的六个自由度全部被限制的 称为完全定位。
举例：连杆工件在由定位支承板、短銷和挡銷组成的夹具中定位，试对此定位方案进行定位 分析。（如下图所示）
Z
短销
挡销
Y
支承板
支承钉：
29
B 定位情况
30
2）支承板 A 结构
A型：所以常用于侧面或顶面的定位。 B型：支承板的工作平面上开有斜槽，B型支承板应用较多，用于底面的定位更合 适。
31
B 定位情况
32
平面定位的几种情况。
Z
Z
Z
X Z
单点支承的作用，即自位支承只限制工件一个自由度。 用途：常用于毛坯表面，断续表面，阶梯表面的定位。
53
4．辅助支承： A 辅助支承的应用
54
55
B 辅助支承结构
56
辅助支承定位分析： 辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件，其高度是由工件确定的，因此它不
起定位作用，但辅助支承锁紧后就成为固定支撑，能承受切削力。
故属完全定位。
Z 、Z
70
3、组合定位时过定位现象的消除方法
（1）使定位元件在产生过定位的方向上可移动，以消除该方向的移动过定位。（如活动顶尖不 能限制 ）
a)
b)
过定位消除方法之一
71
（2）采用自位支承，消除定位元件绕某个（或某两个）坐标轴转动方向的过定位。
c)
a)
b)
d)
自位支承
a)三点球面式 b)两点摆动式 c)两点杠杆式 d)两点均衡移动
57
（五）工件定位时的几种情况
1、完全定位
在夹具中相对于刀具的六个自由度全部被限制的 称为完全定位。
举例：连杆工件在由定位支承板、短銷和挡銷组成的夹具中定位，试对此定位方案进行定位 分析。（如下图所示）
Z
短销
挡销
Y
支承板
机床夹具原理和设计课件-文档资料
欠定位与过定位 的自由度而未予限制的定位。欠定位是绝对
1)欠定位：按工序的加工要求，工件应该限制 不允许的。
2)过定位：工件的同一自由度被二个或二个以 上的支承点重复限制的定位。可能造成工件 的定位误差，或者造成部分工件装不进夹具 的情况。过定位不是绝对不允许，要由具体 情况决定。
消除过定位及其干涉的两种途径：
二.六点定位原理 任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具 有六个自由度 , 即沿三个坐标轴的移动自由 度x 、 、 和绕三个坐标轴的转动自由度。 z y
“六点定位”的注意问题 ⑴ 定位就是限制自由度，通常用合理布置定 位支承点的方法来限制工件的自由度。 ⑵ 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 紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位 作用。 ⑶ 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。
典型表面的定位方法
工件的定位表面有各种形式，如平面、外
圆、内孔等，对于这些表面，总是采用一定结
构的定位元件。常见的定位方法有：平面定位、
圆孔定位、外圆柱面定位、组合表面定位。
1.工件以平面定位 概念：在机械加工中，利用工件上的一个或几 个平面作为定位基面来定位工件的方式，称为 平面定位。 定位元件：固定支承、可调支承和自位支承。
2)度量基准：在检验时所使用的基准。 3)装配基准：装配时用来确定零件或部件在机器 中位置所采用的基准。
一、基准
零件由若干表面组成，它们之间有一定的尺寸 精度、几何形状精度和相对位置精度的要求。 在零件设计、加工及度量的过程中，必须依据 一些指定的点、线、面，来确定另一些点、线、 面的位置，这些作为依据的点、线、面则称为 基准。 基准按其功用不同，可分为设计基准和工艺基 准两大类。
机床夹具原理与设计
时，应采用可调支承。
3、自位支承（浮动支承）
在工件定位过程中，能自动调整位置 的支承称为自位支承，或称浮动支承。
这类支承的工作特点：支承点的位置 能随着工件定位基面位置的变动而自动 调整，但其作用相当于一个固定支承， 只限制了工件的一个自由度。
二、工件以圆孔定位时的定位元件 1、圆柱销（定位销）
但如果工件定位点少于应限制的自由 度，造成工件加工尺寸的误差，即定位 不足而影响 加工是“欠定位”现象。 欠定位在生产实际中是不允许的。
工件的某个自由度被重复限制，即重 复定位，这就是“过定位”现象。过定 位的结果使工件位置不确定，引起工件 装夹不稳定、变形等不良情况。在实际 加工中，一般是不能允许的，
dw
2、定位副制造不准确产生的基准位移误差
这种由于定位副制造不准确引起的定 位误差，称为“基准位移误差”，用Δjw 表示。
1、工件以圆柱孔在心轴（或定位销）上定位 此时假设孔中心线和轴心线合，即设计基准和定
位基准重合， jb 0
(1)圆孔与定位销单边接触时，此时心轴水平放置。
设孔径为D0
四、组合定位分析
ˉ
• 实际生产中工件的形状千变万化各不相 同，往往不能用单一定位元件定位单个
表面就可解决定位问题的，而是要用几
个定位元件组合起来同时定位工件的几
个定位面。因此一个工件在夹具中的定
位，实质上就是把前面介绍的各种定位
元件作不同组合来定位工件相应的几个
定位面，以达到工件在夹具中的定位要 求，这种定位分析就是组合定位分析。
解决这一问题的方式有两种：
①减小销2的直径，以补偿孔、销的中心距 偏差。
②将销2做成削边销。
2）一个平面和二个与其垂直的外圆柱面的 组合
3、自位支承（浮动支承）
在工件定位过程中，能自动调整位置 的支承称为自位支承，或称浮动支承。
这类支承的工作特点：支承点的位置 能随着工件定位基面位置的变动而自动 调整，但其作用相当于一个固定支承， 只限制了工件的一个自由度。
二、工件以圆孔定位时的定位元件 1、圆柱销（定位销）
但如果工件定位点少于应限制的自由 度，造成工件加工尺寸的误差，即定位 不足而影响 加工是“欠定位”现象。 欠定位在生产实际中是不允许的。
工件的某个自由度被重复限制，即重 复定位，这就是“过定位”现象。过定 位的结果使工件位置不确定，引起工件 装夹不稳定、变形等不良情况。在实际 加工中，一般是不能允许的，
dw
2、定位副制造不准确产生的基准位移误差
这种由于定位副制造不准确引起的定 位误差，称为“基准位移误差”，用Δjw 表示。
1、工件以圆柱孔在心轴（或定位销）上定位 此时假设孔中心线和轴心线合，即设计基准和定
位基准重合， jb 0
(1)圆孔与定位销单边接触时，此时心轴水平放置。
设孔径为D0
四、组合定位分析
ˉ
• 实际生产中工件的形状千变万化各不相 同，往往不能用单一定位元件定位单个
表面就可解决定位问题的，而是要用几
个定位元件组合起来同时定位工件的几
个定位面。因此一个工件在夹具中的定
位，实质上就是把前面介绍的各种定位
元件作不同组合来定位工件相应的几个
定位面，以达到工件在夹具中的定位要 求，这种定位分析就是组合定位分析。
解决这一问题的方式有两种：
①减小销2的直径，以补偿孔、销的中心距 偏差。
②将销2做成削边销。
2）一个平面和二个与其垂直的外圆柱面的 组合