第四章机床夹具原理与设计续

第
四 一、车床夹具 章 二、铣床夹具
三、钻床夹具
机 床 夹 具 原 理 与 设 计
60
一、车床夹具设计特点：
1) 结构紧凑，轮廓尺寸尽可能小，重量小，重心尽可能靠近 回转轴线，以减小惯性力和回转转矩。
2) 应有平衡措施消除回转中的不平衡现象，以减小振动等不 利影响。
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一、车床夹具设计特点：
3) 与主轴端连接部分应有较准确的圆柱孔(或锥孔)，保证 定位精度。
图c所需夹紧力
FQ
FP W。
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二、夹紧力的确定
1. 夹紧力方向的确定 (3)夹紧力作用方向应使工件变形尽可能小。
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二、夹紧力的确定
2. 夹紧力作用点的确定 (1)夹紧力的作用点应落在支承元件或几个支承元件 形成的稳定受力区域。
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二、夹紧力的确定
2. 夹紧力作用点的确定 (2)夹紧力作用点应落在工件刚性较好的部位。
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对刀块的结构：
圆形对刀块：用于加工水平面内单一平面对刀。 方形对刀块：用于调整铣刀两相互垂直凹面位置对刀。 直角对刀块：用于调整铣刀两相互垂直凸面位置对刀。 侧装对刀块：用于加工两相互垂直面或铣槽时对刀。
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定位键的结构：
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三、典型夹紧机构
3. 偏心夹紧机构
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三、典型夹紧机构
3. 偏心夹紧机构
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四、夹紧动力源装置
1. 气动夹紧 2. 液压夹紧 3. 气－液压组合夹紧
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四、夹紧动力源装置
1. 气动夹紧 压缩空气工作压力一般为0.4~0.6MPa
思考题：气动夹紧装置所用气体是否为普通空气？
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四、夹紧动力源装置
造成夹紧装置松开。 换向阀：控制压缩空气进入气缸的方向。 调速阀：调节活塞移动的速度。 气 缸：为执行部件，将压缩空气动力变为活
塞的直线位移。
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1. 气动夹紧
单作用气缸：夹紧靠气压夹紧，松开由弹簧推回，适于 夹紧行程较短的情况。
双作用气缸：活塞的双向移动均由压缩空气驱动，用于 行程较大或往复均需动力推动的情况。
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四、定位误差的计算：Ｖ形块的定位
(1)要求保证上母线到加工面的尺寸H1，设计基准为B， (2)要求保证下母线到加工面的尺寸H2，设计基准为C， (3)要求保证轴心线到加工面的尺寸H3，设计基准为O。
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四、定位误差的计算：Ｖ形块的定位
(1)尺寸H1的定位误差：设计基准最大位置变动量为 B1B2 ，
dw1 B1B2 AB2 AB1 (AO2 O2B2)(AO1 O1B1)
[d2 2
d2
2sin
][d1 2
d1]
2sin
2
2
2d[1sin1]
2
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四、定位误差的计算：Ｖ形块的定位
(2)尺寸H2的定位误差：设计基准最大位置变动量为 C1C 2 ，
d2 wC1C2A2 CA1C (A2 O O2C2)(A1O O1C1)
的
定位基准
分 类
工艺基准
度量基准
装配基准
2
三、常见的定位方式和定位元件
1．工件以平面定位 (1)固定支承 (2)可调支承 (3)自位支承 2．工件以圆孔定位 (1) 定位销 (2) 圆锥销 (3) 定位心轴 3．工件以外圆柱面定位 (1)Ｖ形块 (2)定位套筒 (3)半圆孔定位座 (4)外圆定心夹紧机构
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二、夹紧力的确定
说 明：它是夹紧机构设计中的首要问题。 思考题：夹紧力的大小、方向及作用点的一般确定顺 序是怎样的？
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二、夹紧力的确定
1. 夹紧力方向的确定 (1)夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面
如图示小孔的加工，夹紧力方向应垂直于Ａ面，否则会产生 加工误差。
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1. 夹紧力方向的确定 (2)夹紧力作用方向应使所需夹紧力最小 图b所需夹紧力 FQ FP W，
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三、典型夹紧机构
2. 螺旋夹紧机构
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三、典型夹紧机构
2. 螺旋夹紧机构
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三、典型夹紧机构
3. 偏心夹紧机构 原理：通过偏心轮（或 偏心轴）回转时回转半径
大而产生夹紧作用，斜楔工作时则是斜面 高度由小变大。 结构特点：简单，操作方便，动作迅速；缺点是
自锁性能较差（不如螺旋夹紧），增 力比较小（一般为12~14），多用于切 削平稳且切削力不大的场合。
基准位移误差：是指由于定位副制造不准确，使得设计基准 位置发生变动而产生的定位误差，用 jw 表示。
若心轴垂直放置，此时定位误差为：
jwDd Dd
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四、定位误差的计算
方法一：分别求出 jb 和 jw ，再求出其矢量和，即
dw j bj w
方法二：按最不利的情况，求出工件设计基准两极 限位置的距离，并将其投影到加工尺寸方向上，即 可求出定位误差。
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二、夹紧力的确定
2. 夹紧力作用点的确定 (2)夹紧力作用点应落在工件刚性较好的部位。
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二、夹紧力的确定
2. 夹紧力作用点的确定 (2)夹紧力作用点应落在工件刚性较好的部位。
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2. 夹紧力作用点的确定 (2)夹紧力作用点应落在工件刚性较好的部位。
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2. 夹紧力作用点的确定
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2. 夹紧力作用点的确定 (3)夹紧力作用点应尽可能靠近加工面。
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2. 夹紧力作用点的确定 (3)夹紧力作用点应尽可能靠近加工面。
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二、夹紧力的确定
3 . 夹紧力的大小 可根据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置 关系进行计算，并乘以安全系数。 对于手动加紧，可不必算出夹紧力的确切值。而机 动夹紧时，需进行夹紧力计算，以确定动力部件 （如汽缸、液压缸）的尺寸。
1. 气动夹紧 说明：气压夹紧所用空气在使用前应经过分
水滤气器进行滤清和去除水分，以免 锈蚀元件，阻塞通道；要经过油雾器 使压缩空气中有油雾以润滑运动部件； 要经过减压阀以保持工作压力的稳定。
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四、夹紧动力源装置
1. 气动夹紧 压缩空气工作压力一般为0.4~0.6MPa
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四、夹紧动力源装置
1. 气动夹紧 图中： 雾化器: 使压缩空气中有油雾以润滑运动部件。 减压阀：使压缩空气减至稳定的工作压力。 止回阀：起安全保护作用，防止气压缩空气回流，
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三、典型夹紧机构
1. 斜楔夹紧机构 2. 螺旋夹紧机构 3. 偏心夹紧机构
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三、典型夹紧机构
1. 斜楔夹紧机构 说明：机床夹具中，大部分夹具用的夹紧机构
都是用斜楔的原理来夹紧工件的，因此 斜楔夹紧原理是一个基础。
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1. 斜楔夹紧机构
结构特点： 1)有增力作用(一般为2~5倍)。
2)自锁性能好，夹紧行程较小，应用广泛。 5o ~7o
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四、夹紧动力源装置
2. 液压夹紧 与气动相比有以下优点： 1）压力高(可达5~6.5MPa,比气压高出十余倍)，
传动力大，夹具结构简单紧凑。 2）油液不可压缩，夹紧刚度大，工作平稳可靠。 3）噪声小。 说明：液压夹紧特别适用于重力切削或加工大型
工件时的多处夹紧。但机床没有液压系统 则不宜采用，另外液压漏油易污染环境。
复习：第二节 工件在夹具中的定位
一、基准的概念（及分类） 二、六点定位原理 三、常见的定位方式和定位元件 1．工件以平面定位 2．工件以圆孔定位 3．工件以外圆柱面定位 4．工件以组合表面定位
1
一、基准的概念（及分类）
基准：是指用来确定生产对象上几何要素间关系 所依据的那些点、线、面。
基 准
设计基准
4) 高速回转的夹具应考虑使用安全。
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二、Байду номын сангаас床夹具
按 工
直线进给式铣床夹具
件
进 给
圆周进给式铣床夹具
方
式 分
靠模进给式铣床夹具
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二、铣床夹具
1. 直线进给式铣床夹具
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第 四 章 机 床 夹 具 原 理 与 设 计
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二、铣床夹具设计要点：
1) 切削力较大，振动较大，故需较大的力。 2) 采用对刀装置确定刀具相对定位元件的位置。 3) 采用定位键确定夹具在机床工作台上的位置。 4) 需注意降低辅助时间。
O 1 m O a O xm A O a 1 A m x D i 2 n D d 2 d
OO1min Dd 22
12
2. 定位副制造不准确产生的定位误差
由于基准发生位移而造成的加工误差为：
j wO1O maxO1O min (D2Dd2d)(D 2d 2)
Dd1(Dd)
2 22
13
2. 定位副制造不准确产生的定位误差
它是加工精度方向上调整刀具位置的依据。
定位基准和设计基准体现 在工件上，调刀基准则体 现在定位元件工作面上。
6
三、定位误差及其产生原因
设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量， 称为定位误差，用 dw 表示。 1. 定位基准与设计基准不重合产生的定位误差： jb 2. 定位副制造不准确产生的定位误差： jw
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四、夹紧动力源装置
3. 气－液压组合夹紧 压缩空气进入气缸右腔，推动增压器活塞左移，将 活塞杆推入增压缸，并推动工作缸中活塞上抬，将 工件夹紧。
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小结： 第四节 工件在夹具中的夹紧
夹紧装置的组成及基本要求 机床、夹具、刀具、工件之间的关系 夹紧力的确定 典型夹紧机构 夹紧动力源装置
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第五节 各类机床夹具
3
工件、机床、夹具、刀具的相互关系：
夹具体
连接元件
定位元件
夹紧装置
其它
导向元件 对刀装置
机床
工件
刀具
问题的引入：工件定位时是否存在误差？
4
第三节 定位误差分析
第
四 章
一、基准的概念
二、调刀基准的概念
机 床
三、定位误差及其产生原因
夹 具
四、定位误差的计算
原 理
五、保证加工精度的条件
与
设
计
5
二、调刀基准的概念
25
工件的装夹方法：用夹具装夹
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一、夹紧装置的组成及基本要求
1)夹紧时不能破坏工件定位后的正确位置； 2)夹紧力大小要合适，既要保证工件在夹紧过程中
不移动、不转动、不振动，又不能使工件产生变 形或损伤工件表面； 3)夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、 安全； 4)结构紧凑，易于制造与维修。
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第四节 工件在夹具中的夹紧
一、夹紧装置的组成及基本要求 二、夹紧力的确定 三、典型夹紧机构 四、夹紧动力源装置
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一、夹紧装置的组成及基本要求
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一、夹紧装置的组成及基本要求
1. 力源装置：产生夹紧作用力的装置。 2. 中间传力机构：介于力源和夹紧元件之间传递力的机构。
可改变力的方向、大小及实现自锁。 3. 夹紧元件：最终执行元件，与工件直接接触完成夹紧作用。
7
三、定位误差及其产生原因
设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量， 称为定位误差，用 dw 表示。 1. 定位基准与设计基准不重合产生的定位误差： jb
8
工序一：定位基准与设计基准重合， 基准不重合误差 jb ＝０， dw ＝０。
只要使加工误差 加工 ＜ 2H，即可保证加工精度。
9
工序二：定位基准与设计基准不重合，
结论：
1) dwd ，即定位误差随工件误差的增大而增大；
2) dw 与Ｖ形块夹角 有关，随 增大而减小，但稳定性
变差，一般取 90o ；
3) dw 与工序尺寸标注方式有关，d1 wd3 wd2 w。
问题1：是否所有加工过程都要计算定位误差？ 定位误差是在采用夹具定位过程中产生的，对于 试切法加工，没有定位误差。
基准不重合误差 jb ＝ 2H , dw = 2H 。
使加工误差 加工 2H2A，可保证加工精度。
10
2. 定位副制造不准确产生的定位误差： jw 如工件定位孔与定位销轴不可能完全重合，使得 设计基准在加工尺寸方向上位置变动产生的误差。
11
设孔径为
D
D 0
，轴径为
d
0 d
，
设计基准 O 与 O 1 间的最大与最小距离分别为：
问题2：保证工件加工精度应满足的条件？
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五、保证加工精度的条件
采用夹具加工时，保证工件加工精度的条件为：
工件 夹具 加工
制定夹具公差时，一般应使：
夹具 13工件
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工件、机床、夹具、刀具的相互关系：
夹具体
连接元件
定位元件
夹紧装置
其它
导向元件 对刀装置
机床
工件
思考题：如何实现对工件的夹紧？
刀具
(sdi2 nd22)(sdi1 nd21) 2d[s1 i n1]
2
2
2
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四、定位误差的计算：Ｖ形块的定位
(3)尺寸H3的定位误差：设计基准最大位置变动量为O1O2 ，
d3 w O 1 O 2A2 O A1 O 2 s d 2in 2 sd 1in 2 d[s1 in ]
22
2
问题：哪一种情况误差最大和最小？ 19
3)结构简单，但操作不方便，多用于机动夹紧。
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三、典型夹紧机构
1. 斜楔夹紧机构
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三、典型夹紧机构
2. 螺旋夹紧机构
如螺钉夹紧、螺母夹紧、螺旋杠杆夹紧、勾形压板夹紧。 结构特点：简单易于制作，增力比大（可达65~140倍）， 自锁性能好，手动夹紧中应用最为广泛。缺点是动作较慢， 故多采用快撤装置或采 用螺旋-压板组合夹紧。