机械制造装备设计之5——机床夹具设计-哈工大(威海)黄博

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1、机械制造装备设计哈尔滨工业大学（威海）机器人研究所山东省现代数字化医疗装备高校重点实验室黄博本课程主要讲述内容机械制造装备及制造业动态机械制造装备设计方法金属切削机床设计典型部件设计工业机器人设计机床夹具设计物流系统设计机械加工生产线总体设计机床夹具设计夹具？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夹具工作的要点使工件在夹具中占有正确的位置；（工件在夹具中的定位）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

2、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互位置精度要求；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）定位始终可靠，需要夹紧；装夹效率夹具设计——典型夹具看组成夹具的组成1、定位元件用以确定工件在夹具中的位置2、夹紧装置保持工件在夹具中的既定位置加工过程中不因外力而改变位置3、对刀与导引元件预先调正夹具相对于刀具的位置4、联接元件和联接表面确定夹具在机床上的位置5、夹具体夹具的各种元件、装置联结成一个整体的基础件6、其它装置一些特殊需要而设置的装置夹具的分类1.按夹具的应用范围分类(1)通用

3、夹具：指结构、尺寸已标准化，且有较大适用范围的夹具。如车床用的三爪自动定心卡盘、四爪单动卡盘，铣床用的平口钳及分度头等。(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。专用夹具适于在产品相对稳定、产量较大的场合应用。(3)可调夹具：不对应特定的加工对象，适用范围宽，通过适当的调整或更换夹具上的个别元件，即可用于加工形状、尺寸和加工工艺相似的多种工件，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。(4)组合夹具：是由一套预先制定好的各种不同形状、不同尺寸规格、具有互换性的标准元件或组件，按照一定的装配约束关系组合而成的。组合夹具常用在单件，中、小批多品种生

4、产和数控加工中，是一种较经济的夹具。(5)随行夹具：给自动化生产线专门设计的夹具。夹具的分类使用机床车床；铣床；刨床；钻床；镗床；磨床夹具夹紧动力源手动气动液动电动夹具设计——工件在夹具中的定位定位的概念定位——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了。基准零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。设计基准零件图上用以确定点、线、面位置的基准。定位基准零件加工、测量和装配过程中使用的基准。分为工序基准、定

5、位基准、度量基准和装配基准。夹具设计——工件在夹具中的定位基准——（续）设计基准零件图上用以确定点、线、面位置的基准。定位基准零件加工、测量和装配过程中使用的基准。分为工序基准、定位基准、度量基准和装配基准。几点注意：作为基准的点、线、面在工件上不一定存在，而常常由基准面来体现；基准可以是没有面积的点或线，但基准面一定是有面积的；基准包含尺寸之间的联系和位置之间的关系（如平行度、垂直度等）。夹具设计——定位原理六点定位原理任何一个刚体在空间都有6个自由度，即沿（绕）三个坐标轴的移动和转动——用表示；要完全确定刚体的空间位置，就需要限制其6个自由度；六个自由度可以用夹具上按一定要求布置的六

6、个定位支承点来限制，每个定位支承点限制一个自由度，实现工件在夹具中的位置唯一。夹具设计——定位原理关于“六点定位”的几个问题：定位限制自由度，几“点”定位不能机械地理解成几个接触点；限制自由度应理解为：定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触;定位支承点数目原则上不应超过工件自由度数目；自由度被限制，是指工件在此方向上有确定的位置:不考虑外力的影响（注：定位和夹紧的区别）;定位支承点是抽象的，通过具体定位元件来体现。工件应限制几个自由度，由工件加工技术条件来确定。夹具设计——定位状态完全定位工件的6个自由度均被限制，称为“完全定位”。不完全定位（部分定位）工件6个自由度中有1个或几个自

7、由度未被限制。欠定位工件加工时必须限制的自由度未被完全限制；不能保证工件的正确安装，不允许。过定位（重复定位）工件某一个自由度（或某几个自由度）同时被两个（或两个以上）定位支承点限制。夹具设计——重复定位平面定位正常三点决定一个平面；若四点则过定位粗糙平面采用四点，不合理；精基准平台，则无碍，甚至有利。夹具设计——重复定位套筒类工件加工时，常以内孔与端面组合作为定位基准AB之间垂直度很高时，没问题形式上属于重复定位，但是定位支承点之