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1、任务1:机床夹具概述2任务2： 典型的定位方式、定位元件及定位装置10任务3:定位误差的分析计算23项目十三 机床夹具设计项目内容任务1:机床夹具概述；任务2:典型的定位方式、定位元件及定位装置； 任务3:定位误差的分析计算；任务4:定位误差的分析与计算；任务5:机床夹具的夹紧装置；任务6:夹具体设计；任务7:各种机床专用夹具实例；任务8:专用夹具的设计方法; 学习目标1.知识目标(1)掌握典型的定位方式；(2)掌握各种定位元件对工件自由度的限制情况；(3) 掌握定位误差的分析与计算方法；(4)掌握专用夹具的设计方法。2.技能目标(1)学会定位误差的分析与计算；(2)机床夹具夹紧装置的选择；(
2、3)学会专用夹具的设计方法;(4)具有团队合作的能力；任务1 机床夹具概述1、 机床夹具在机械加工中的作用机床夹具的概念:在机械加工过程中，为了保证工件的加工精度，使之相对于机床、刀具占有确定的位置，并能迅速、可靠地夹紧工件，以接受加工或检测的工艺装备称为机床夹具，简称夹具。如车床上的三爪夹盘、铣床上的平口虎钳等都是机床夹具。如图13-1,13-2。图13-1三爪夹盘 图13-2平口虎钳机床夹具在机械加工的作用体现以下几个方面:1.保证加工精度用夹具装夹工件，工件相对刀具、机床的位置由刀具保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能稳定的保证工件的加工精度。如图13-3所示零件的斜孔加工， 就是用
3、如图13-4的专用钻孔夹具完成。2.提高生产效率如图13-4专用钻孔夹具，工件不需要划十字中心线，节省了在十字中心线上冲孔的时间，工件装夹迅速方便，节省了很多辅助时间，提高了效率。图13-3 楔块零件 图13-4专用钻孔夹具 3.扩大机床的加工范围使用专用夹具可以改变机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如在卧试铣床上安装镗模，可以将铣床做为镗床用，如图13-5。图13-5 铣床上安装镗模4.减轻了劳动强度2、 机床的分类机床夹具通常有三种分类方法,如图13-6。图13-6机床的分类方法按使用特点分：（1）通用夹具：指结构、尺寸已标准化，且具有一定通用性的夹具。如三爪自动定心卡盘、四
4、爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘等。其特点是适应范围大，已成为机床附件。但生产率较低，适用单件小批量生产中。（2）专用夹具：针对某一工件某一工序的加工要求专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。常用于批量较大的生产中，可获得较高的生产率和加工精度。但设计制造周期长，如图13-7。图13-7专用夹具（3）成组夹具：采用成组加工工艺，将工件按形状、尺寸和工艺的共性分组，再为每组工件设计组内通用的专用夹具，如图13-8。图13-8成组夹具（4）组合夹具： 是一种模块化的专用夹具。标准的模块元件有较高的精度和耐磨性，可组装成各种夹具；夹具用完毕后可进行拆卸，留待组装
5、新的夹具。用在单件，中、小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。组合夹具也已商品化，如图13-9。 图13-9组合夹具（5）随行夹具：自动线夹具，既担负装夹任务，又担负沿自动线输送工件的任务，如图13-10。图13-10随行夹具（6）可调夹具：是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用，如图13-11。 图13-11可调夹具3、 专用机床夹具的组成 机床夹具的组成可以分为四个部分，如图13-12：1、定位元件：用于确定工件在夹具中的位置。2、夹紧装置：将工件压紧夹牢，并保证工件在加工过程中位置
6、不变。3、夹具体：是夹具的基座和骨架，用来配置、安装各夹具元件及装置。联接元件：用于确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相对位置。4、其它装置或元件：定向键、操作件、分度装置、靠模装置、上下料装置、平衡块等，以及标准化了的其它联接元件如用于确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相对位置的联接元件。图13-12夹具的组成4、 现代机床夹具的发展方向精密化：如精密分度、高精度自定心。高效化：缩短加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。柔性化：通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素。标准化： 按夹具零件及部件的国家标准以及各类通用夹具、组合夹具标准制造，有利于夹具的商品化生产，有
7、利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。5、 习题1.按夹具的通用特性夹具的分类有( )。A.通用夹具 B.专用夹具 C.成组专用（可调）夹具 D.组合夹具与随行夹具2.机床夹具的组成有( ) 。A.定位元件 B.夹紧装置 C.联接元件 D.夹具体3.机床夹具在机械加工中的作用A.保证加工精度 B.提高生产效率 C.扩大机床的工艺范围 D.减轻劳动强度4.现代机床夹具的发展方向是 A.精密化 B.高效化 C.柔性化 D.标准化 E.轻便化任务2 典型的定位方式、定位元件及定位装置工件定位时,夹具上的定位元件要受到来自于切削力、夹紧力的作用,因此需要定位元件有一定的刚性和强度。同时定位元件与工件的
8、定位表面接触，所以要有足够的精度、硬度和耐磨性。为了便于制造和清除切屑要求有较好的工艺性。下面是几种典型的定位方式、定位元件及定位装置。1、 工件以平面定位工件以平面定位是最常见的定位方式之一。如图13-13所示是粗基准定位的情形；如图13-14所示是精基准定位的情形；图13-13 图13-141.主要支承:起主要定位作用（1）固定支承: 固定支承有支承钉和支承板两种形式，在使用中它们都是固定不动的。固定支承钉：如图13-15（a)固定支承钉用于精基准 （b)固定支承钉用于粗基准（c)齿纹头支承钉用在工件的侧面 （d)固定支承钉用于大量生产，需要更换的场合图13-15固定支承钉支承板:如图13
9、-13A，结构简单，但是孔边切屑不易清除。适于侧面与顶面。如图13-13B，便于清除切屑，适用底面定位。（a) （b)图13-16 支承板（2） 可调支承：支撑钉的高度可以调整，如图13-17。( (b)图13-17可调支承 可调支撑主要用于工件以粗基准定位，或定位基面的形状复杂以及各毛坯尺寸、形状变化较大的情况。（3） 自位支承：也称浮动支承，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，如图13-18。（a) （b)（c) （d)图13-18自位支承由于工件定位表面有几何形状误差，或当定位表面是断续表面、阶梯表面时，采用浮动支承可以增加与工件的接触点，提高刚
10、度，又可避免过定位。2、 辅助支撑：不起定位作用，提高工件的装夹刚度和稳定性或辅助定位的作用。辅助支撑的形式有：螺旋式；自位式；推引式，图13-19（a)为螺旋式辅助支承，图13-19（b)为自位式辅助支承，图13-19（c)为推引式辅助支承。辅助支撑与可调支撑的区别：辅助支撑是在工件定位后才参与支撑的元件，其高度由工件确定，因此它不起定位作用，但辅助支撑锁紧后就成为固定支撑，能承受切削力。（a) （b)（c)图13-19辅助支承图13-20中，支撑钉1为辅助支撑，起着提高工件刚性，防止工件在加工中振动的作用。图13-21中的辅助支撑钉在工件定位夹紧后不与工件接触。图13-22中的辅助支撑钉在
11、工件定位夹紧后不与工件接触。图13-20辅助支撑提高工件刚性 图13-21辅助支撑帮助工件预定位图13-22辅助支撑提高工件稳定性1-工件 2-短定位销 3-支承块 4-辅助支承2、 工件以外圆柱面定位工件以外圆定位常用的定位元件有V型块、定位套、半圆套和圆锥套，如图13-23。1、 V形块：V型块的对中性好，能使工件的定位基准轴线（外圆的轴线）在V形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准面（外圆）直径误差的影响，并且安装方便，可用于粗、精基准。（a) （b) （c) （d)图13-23 V型块的结构类型长V形块限制4个自由度；短V形块限制2个自由度；两个短V形块组合相当于1个长V形块，限制4个
12、自由度。 V型块限制工件自由度如图13-24。图13-24 V型块限制工件自由度情况V型块结构形式有固定式和活动式，其中活动式兼有夹紧作用。其限制工件自由度如图13-25。图13-25活动V型块的应用定位套：定位套常用的有两种。如图13-26。短套限制2个自由度，长套限制4个自由度。定位套结构简单,制造容易,但定心精度不高。半圆套适合大型轴类零件,图13-27。图13-26 短套与长套图13-27半圆套定位装置三、工件以圆孔定位工件以内孔定位时，常用以下定位元件。圆柱销：又称定位销。有短销和长销之分，短销限制2个自由度，长销限制4个自由度。1、图13-28（a)圆柱销是当孔径较小（D=3-10mm)时，为增加定位销刚度，避免销子受冲击而折断，或热处理时淬裂，通常把根部倒成圆角。这时家具体应有沉孔，使销子的圆角部位沉入孔而不妨碍定位。为大批大量生产，便于更换定位销，可采用图13-28（d)的带衬套的结构形式。为便于工件顺利装入，定位销的头部应有15倒角。圆柱销限制工件自由度如图13-29。（a) （b) （c) （d)图13-28圆柱销13-29圆柱销限制工件自由度的三种情况2、圆柱心轴：心轴常用于套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，以保证加工面（或齿轮分度圆）对内孔的同铀度公差。心轴
