机械装备复习资料第五章 机床夹具设计

（三）扩大机床的适用范围。如在车床床鞍上安放镗床
模具
（四）减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
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5.1.2
（一）保证加工精度
机床夹具应满足的要求
机床夹具应满足的要求
关键在于正确的定位、夹紧和导向方案、夹具制造的技术要求，
定位误差的分析和验算 （二）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 大批量生产采取快速、高效的定位、夹紧和动力装臵 中小批量，夹具应有一定的可调性 （三）安全、方便、减轻劳动强度 （四）排屑顺畅 切屑热量；切屑清理
H7 取配合： ，则圆销尺寸：12( g 6) 0..006 0 017 g6
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3.确定菱销的宽度：
查表取：b=4mm
4.确定菱形销尺寸及公差：
D2 2 min 根据式： b Tlk Tlx
2 min bTlk Tlx 4 (0.12 0.04) 0.053 D2 12
（三）外圆定位 2）半圆定位座
常用于大型轴类工件的定位将同一圆周面的孔分成两半圆，下
半圆部分装在夹具体上，起定位作用，上半圆部分装在可卸式或铰
链式盖上，起夹紧作用，半圆孔定位座适用于大型轴类工件的定位。
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
（三）外圆定位 3）V形块定位
结构尺寸已标准化，斜面夹角有60°90°120°
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
常用定位元件可按工件典型定位基准面分为：

用于平面定位的
用于外圆柱面定位的 用于孔定位的
（一）平面定位
（1）钉支承和板支承（固定支承） 圆头支承钉——粗基准定位
平头钉——精基准定位
花头钉——侧面粗定位 板支承——大、中型零件精基准定位——要耐磨、磨平
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第五章
机床夹具设计
第六节 可调整夹具的设计
第七节 组合夹具设计 第八节 机床夹具设计步骤 第九节 典型机床夹具的设计要求
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5.1.1
机床夹具的功能
机床夹具的功能
（一）保证加工精度： 定位——获得正确的位臵； 夹紧——加工过程中保证工件在正确的位臵上不变 （二）提高生产率：减少辅助时间。
（六）其它元件及装臵——定向键等（铣、镗）。
定位、夹紧、夹具体三部分不可缺少
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5.3.1
工件的定位
工件定位的基本概念
几个基本概念 工件定位——按照加工工艺要求，将工件臵于夹具中， 使工件在夹紧前相对于机床和刀具就占有一个预定的位 臵，或者是使同一批工件逐次放臵到夹具中时都能占据 同一位臵。
典型定位方式、定位元件
（三）外圆定位
工件以外圆柱面定位在生产中是常见的，如轴套类零件等。常
用的定位元件有V形块、定位套、半圆定位座。
1）定位套筒
套筒定位结构简单，主要用于精基准定位。套筒有长、短之分，其 定位孔常与端面构成组合限位面，共同约束工件自由度。
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
机械制造装备设计
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(国家精品课程)
机械制造装备设计
目
第一章 第二章 第三章 第五章
录
机械制造装备设计方法 金属切削机床设计 典型部件设计 机床夹具设计
第七章
机械加工生产线总体设计
机械制造装备设计
第五章
机床夹具设计
Hale Waihona Puke Baidu
第一节 机床夹具的功能和应满足的要求
第二节 机床夹具的类型和组成
第三节 机床夹具定位机构的设计 第四节 机床夹具夹紧机构的设计 第五节 机床夹具的其它装臵 视频：\机床夹具和工件定位.wmv
B
H定
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
（三）外圆定位 4）外圆定心夹紧
三爪卡盘、双V形铁定心夹紧、弹簧夹头
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
定位元件选用规则
工件以平面定位
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
工件以外圆柱定位


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
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
（四）定位表面的组合 1）一个平面和与其垂直的两个孔组合
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
（四）定位表面的组合 2）一平面和与其垂直的两外圆柱面组合
虑加工过程中产生的其它加工误差，
仅由于工件圆心位臵的变化而使工序 尺寸H也发生变化
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5.3.3
定位误差的分析与计算
2．工艺基准
零件在加工、检测和装配中，用作依据的点、线、面称为工艺 基准。工艺基准分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。 1）工序基准 在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、
得：
2 min D2 min d 2 max
d 2 max D2 min 2 min 12 0.053 11.947
取菱形销的精度为：IT6，Td2=0.011 d2min=d2max-Td2=11.947-0.011=11.936
d 2 12
0.053 0.064
顶平面——限三个自由度；
圆柱销——限两个自由度； 菱形销——限一个自由度。
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
一面两销
“一面两销”的两圆柱销重复限制了沿 x 方向的移动自由度， 属于过定位。由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销的销心距均会 有误差，因而会出现上图所示的相互干涉现象。
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5.3.3
定位误差的分析与计算
定位误差概述

工序基准在工序尺寸方向上的最大位臵变动量所引起的 加工误差，称为定位误差。 加工误差的组成部分： a.工件在夹具中的定位、夹紧误差，取(1/3~1/5)总偏 差 b.夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位臵误差 c.加工过程中的误差 定位误差不是加工误差的全部
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5.3.1
工件的定位
过定位一般是不允许的，但在精加工时也可看到
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5.3.1
工件的定位
过定位允许特例
工件刚度很差：可采用过定位提高工件局部刚度，
减少变形；
工件定位表面和定位元件的精度很高时：不会影响 定位精度，有利提高刚度。 消除或减少过定位干涉的方法： 过定位及其改进/7 改变定位元件结构，使定位元件重复限制自由度的部 分不起定位作用；
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
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
定位元件选用规则
工件以内孔定位


工件上定位内孔较小时，常选定位销
在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都 选用心轴
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
(3) 自位支承
支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应， 一般只限制一个自由度，即一点定位。
与工件作两点接触 与工件作三点接触
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
(4) 辅助支承
在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度， 主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。
（2）定位销：
长销（圆柱）——四个自由度 短销（圆柱）——两个自由度 短销（菱形）——一个自由度
退出
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
（二）孔定位 圆锥销
常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度工件在单个圆锥销
上容易倾斜，为此，圆锥销一般与其它定位元件组合适用。
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5.3.2
以900用的最多，因为它在保证定位稳定性和减少夹具的外形尺 寸方面比1200和600的都好。
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
（三）外圆定位
d—标准心轴直径，即工件
定位用外圆直径 (mm);
H—V形块高度(mm); N—V形块的开口尺寸 (mm); H定—对标准心轴而言，V形 块的标准高度， α—V形块两工作平面间的夹 角。

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5.3.3
定位误差的分析与计算
定位误差是由于工件在夹具上
（或机床上）定位不准确而引起的加 工误差。例如在一根轴上铣键槽，要 求保证槽底至轴心的距离H。若采用 V 型块定位，键槽铣刀按规定尺寸H 调整好位臵，如图所示。则实际加工 会使外圆中心位臵发生变化。若不考
时，由于工件外圆直径尺寸有大有小，

只有提出合理的附加条件，才允许采用过定位。
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5.3.1
工件的定位
定位方案确定综合考虑
（1）是否满足六点定位原理
（2）本工序加工表面的位臵精度要求 第一定位基准
分析研究定位方
案时，仅仅考虑 六点定位原理是
不够的，还要认
真仔细地分析本 工序加工表面的 位臵精度要求
第二定位基准
第三定位基准
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
（二）孔定位
（1）心轴定位：
锥度心轴：定心精度高，轴向定位精度较低 ； 刚性心轴：间隙配合——装卸容易，精度较低； 过盈配合——装卸困难，精度较高。 弹性心轴、液塑心轴、定心心轴等 。
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
（二）孔定位
（1）心轴定位：
定位基准——在机械加工中用作定位的基准。
定位基面——工件定位时，作为定位基准的点和线，往 往由某些具体表面体现出来，这种表面称为定位基面。 夹具设计时，原则上应选择工艺基准为定位基准。
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5.3.1
工件的定位
工件定位中的几种情况
通常，自由度限制大于3，小于、等于6。

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定位销的设计与选取：
已 知 两 孔 尺 寸 ： 120 0.018 ( H7 ) L 孔 80 0.06
确定两定位销的尺寸：
1.确定定位销中心距及公差：
1 1 取：Tlx ( ~ )Tlk 0.02 3 5 L销 80 0.02
2.确定圆柱销尺寸及公差：
图b为过盈配合心轴，引导部分直径D3按e8制造，其基本尺寸为基
准孔的最小极限尺寸，其长度约为基准孔长度的一半。心轴上的凹槽供 车削工件端面时退刀用。这种心轴制造简便，定心准确，但装卸工件不
便，且易损伤工件定位孔。多用于定心精度要求较高的场合。
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
（二）孔定位
机械制造装备设计
5.3.2
典型定位方式、定位元件
(2) 可调支承
多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批毛坯误差.适用于毛坯
（如铸件）分批制造，其形状和尺寸变化较大的粗基准定位。亦可用于 同一夹具加工形状相同而尺寸不同的工件，或用于专用可调整夹具和成 组夹具中。在一批工件加工前调整一次，调整后用锁紧螺母锁紧。
5.3.2
典型定位方式、定位元件
一面两销
解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径：
(1)减小一个销的直径；
(2)将一个销做成削边销。
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两孔中心距为：L±Tlk/2，两销中心距为：L±TlX/2 。 两孔与两销的最小间隙分别是△1min， △2min。
D2 2 min b Tlk Tlx
（五）有良好的强度、刚度和结构工艺性
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5.2.1
机床夹具的基本组成
定位
工件 由该孔定位
夹紧 分度
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5.2.2
机床夹具的基本组成
（一）定位元件及装臵*——确定工件正确位臵；
（二）夹紧元件及装臵*——固定工件于已获得的正确位臵；
（三）导向及对刀元件——确定工件与刀具之间的距离相互位 臵； （四）动力装臵——减轻劳动强度，提高生产效率； （五）夹具体*——将各元件连为一体；与机床安装一体；
位臵的基准，称为工序基准。
完全定位：不重复地限制了工件的六个自由度的定位。 不完全定位：根据实际加工要求，并不需要限制工件全部自由 度的定位。 欠定位：定位点少于应消除的自由度、工件定位不足的定位。 过定位：工件同一个自由度分别被几个支承点重复限制的定位
过定位的不良后果：
使接触点不稳定，增加了不同性； 增加了夹紧变形； 部分工件不能顺利与定位元件配合。
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
（四）定位表面的组合
3）一孔和一平行于孔中心线的平面组合
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5.3.2
典型定位方式、定位元件
（四）定位表面的组合
第一定位基准面（主基准面）：限制自由度数最多的定位面；
第二定位基准面（导向基准）：次之，限制自由度数较多的定
位面； 第三定位基准面（定程基准）：限制一个自由度 。 箱体类零件——一面两销定位：