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1、 课程: 数控加工工艺学主讲教师：主讲教师：葛新锋葛新锋Chapter 5、机床夹具本章要点机床夹具概述工件在夹具上的定位工件夹紧各类机床夹具夹具设计步骤与方法柔性夹具计算机辅助夹具设计第第5 5章章 机床夹具设计机床夹具设计5.15.1 机床夹具概述机床夹具概述Introduction to the machine fixtural toolp夹具？ u在机床上对工件进行加工时，为保证加工精 度和提高生产率，使工件在机床上相对刀具 占有正确位置的辅助装置。 对机械加工质量、工人劳动强度、生产率和生产成本 有直接影响。 比直接装夹和划线找正等方法更为快捷有效5.1.1 5.1.1 机床夹具定义
2、和组成机床夹具定义和组成连杆铣槽夹具 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 5.1.1 5.1.1 机床夹具定义和组成机床夹具定义和组成铣轴端槽夹具 1 V型块 2 支撑套 3 手柄 4 定向键 5 夹具体 6 对刀块5.1.1 5.1.1 机床夹具定义和组成机床夹具定义和组成p夹具工作的要点 u使工件在夹具中占有正确的位置；（工件在 夹具中的定位） u夹具对机床有准确的相对位置（夹具相对机 床的定位） 定位元件的定位工作面对于夹具与机床相联接的表面之间有准 确的相对位置，从而满足工件加工面对定位基准的相
3、互位置精度 要求； u刀具相对定位元件的定位工作面调整到准确 位置，保证刀具在工件上加工出的表面对工件 定位基准的位置尺寸；（对刀） u定位始终可靠，需要夹紧。5.1.1 5.1.1 机床夹具定义和组成机床夹具定义和组成p夹具的组成u1、定位元件 n用以确定工件在夹具中的位置 u2、夹紧装置 n保持工件在夹具中的既定位置 n加工过程中不因外力而改变位置 u3、对刀与导引元件 n预先调整夹具相对于刀具的位置 u4、联接元件和联接表面 n确定夹具在机床上的位置 u5、夹具体 n夹具的各种元件、装置联结成一个整体的基础件 u6、其它装置 n一些特殊需要而设置的装置 5.1.1 5.1.1 机床夹具定
4、义和组成机床夹具定义和组成5.1.2 5.1.2 机床夹具功能机床夹具功能1 1）保证加工质量）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 2）提高生产效率，降低生产成本）提高生产效率，降低生产成本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 3）扩大机床工艺范围）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
5、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。 4 4）减轻工人劳动强度，保证安全生产）减轻工人劳动强度，保证安全生产夹具功能夹具功能三爪卡盘 四爪卡盘万向平口钳回转工作台分度头通用夹具5.1.3 机床夹具分类专用夹具43DL零件工序简图5.1.3 机床夹具分类零件工序简图43DLLD43D43LDL34DL43DL34成组夹具KH1KH2KH3KH45.1.3 机床夹具分类组合夹具实例5.1.3 5.1.3 机床夹具分类机床夹具分类可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具等。 按使用机床划分按使用机床划分可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、真空
6、夹具、电 动夹具等。 按夹紧力源划分按夹紧力源划分气动虎钳 液压夹具5.1.3 5.1.3 机床夹具分类机床夹具分类第第5 5章章 机床夹具设计机床夹具设计5.25.2 工件在夹具上的定位工件在夹具上的定位 The workpiece positioning The workpiece positioning in the fixturein the fixturep定位的概念 定位使工件占据规定的位置 夹紧使该既定位置固定下来 安装是指工件从定位到夹紧的过程 注意：首先选择与夹具定位元件接触的表面，即选择 工件的定位基准。工件的定位基准一旦选定，则工件 的定位方案、夹具的定位元件也就基本确定
7、了。 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。pp定位元件的基本要求定位元件的基本要求5.2 5.2 工件在夹具上定位工件在夹具上定位工件以平面定位工件以平面定位 固定支承固定支承支承钉支承板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。5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 可调支承可调支承支承点的位置可以在一定高度范围内调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
8、批与批之间毛整的支承。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。5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件自位支承 自位支承自位支承又称浮动支承。在定位过程中，支承点又称浮动支承。在定位过程中，支承点可以自动调整其位置以适应工件定位表面的变化。只限可以自动调整其位置以适应工件定位表面的变化。只限制一个自由度，可提高工件的安装刚性和稳定性。制一个自由度，可提高工件的安装刚性和稳定性。5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方
9、法与定位元件 辅助支承辅助支承在工件完成定位后才参与支承，它不起定在工件完成定位后才参与支承，它不起定位作用，而只起支承作用，常用于在加工过程中加强被加位作用，而只起支承作用，常用于在加工过程中加强被加 工部位的刚度，提高切削稳定性。工部位的刚度，提高切削稳定性。 辅助支承5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件pp平面定位元件的选用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
10、面需提高定位刚度、稳定性 和可靠性时，可选用辅助支承5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔定位 心轴心轴在车、铣、 磨、齿轮加工等机床 上加工套筒类和盘类 零件。心轴刚性心轴弹性心轴自动定心心轴液塑心轴 过盈配合 间隙配合 小锥度心轴过盈配合心轴间隙配合心轴小锥度心轴5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔定位 心轴心轴弹性心轴5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔定位 心轴心轴自动定心心轴1螺母 2弹簧 3活块123AB5.2.1 5.2.1 定
11、位方法与定位元件定位方法与定位元件工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔定位 心轴心轴液塑心轴5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔定位 定位销：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 菱形定位销圆柱定位销5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔定位 定位销定位销菱形销锥形销5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位 套筒套筒套筒定位l当工件对称度要求较高时，选用V形块l当工件定位圆柱面精度较高时，可选用定位套或半圆 形
12、定位座5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件对于有些大型工件，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。 半圆套半圆套5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件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，节约钢材工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位 V V 形块（支承定位）形块（支承定位）5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位 V V 形
13、块（支承定位）形块（支承定位）V 形块 当当 9090时，有：时，有：5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件工件以其他表面定位工件以其他表面定位工件以锥面定位工件以齿面定位5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件p生产中最常见的“一面两孔”定位 p“一面两孔”定位的特点： 容易实现基准统一； 位置精度高；一面两孔定位一面两孔定位5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件一面两孔定位一面两孔定位一面两孔定位菱形销宽度尺寸计算BbD2d2O2O2ACL1/2TLKL1/2TLXD1d1O1式中 b 菱形销宽度；D1，D2 与圆柱销和菱形销
14、配合孔最小直径；1min ，2min 孔1、2与销1、2的最小间隙；TLK ，TLX 两孔和两销中心距的公差。 5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件一面两孔定位设计计算一面两孔定位设计计算1）确定两销中心距尺寸及公差：取工件两孔中心距基本尺寸为两 销中心距基本尺寸，其公差取工件孔中心距公差的1/51/32）确定圆柱销直径及其公差：取相应孔的最小直径作为圆柱销直 径的基本尺寸，其公差一般取g6或f7。3）确定菱形销宽度、直径及其公差：按有关标准（见下表）选取 菱形销的宽度b；然后按前式计算菱形销与其配合孔的最小间隙 2min ；再计算菱形销直径的基本尺寸：d2D22min
15、 ；最后按 h6或h7确定菱形销直径公差。 菱形销结构尺寸d36688202025253232404050Bd0.5d1d2d3d4d5d6b11233345b2345568（单位：mm）b 削边销计算宽度 b1 修圆后留下的圆柱部分宽度5.2.1 5.2.1 定位方法与定位元件定位方法与定位元件【例1】 设计计算图6-1夹具两销定位的有关尺寸。【解】取两销中心距（570.02)mm取圆柱销直径为d1=42.6g6mm选取菱形销的宽度b=4mm计算菱形销与其配合孔的最小间隙 确定菱形销的公差 使用机床夹具时，加工误差由三部分组成：定位误差 DW 基准位置误差JW1、安装误差 AZ 基准不重合误差BC夹紧误差JJ对刀误差DO2、对定误差DD 夹具位置误差W力变形、热变形3、过程误差GC机床
