机械制造之机床夹具设计

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1、第九章机床夹具设计原理工件在机床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，这个过程称为定位。在切削过程中，为了克服工件受外力(惯性力、切削力、重力等)的作用而破坏定位，还必须对工件施加夹紧力，这个过程称为夹紧。定位和夹紧两个过程的综合称为装夹，完成工件装夹的工艺装备称为机床夹具。机床夹具作用的实现必须满足三个条件：(1)夹具在机床上的准确装夹；(2)工件在夹具中占有正确的加工位置；(3)刀具相对夹具具有准确位置。工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。9.1机床夹具

2、概述9.1.1机床夹具的分类按通用化程度机床夹具可分为两大类，即通用夹具和专用夹具。通用夹具是由机床附件厂或专门的工具制造厂制造的，如三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、平口钳、分度头等。专用夹具是指为某工件的某工序专门设计和制造的夹具；或在小批生产及新产品试制时由一套预先制造好的标准元件，根据被加工工件的需要组装成的组合夹具；或在多品种小批量生产时，夹具零件可以更换的成组专用夹具。9.1.2夹具的作用和组成对刀块大圆柱销菱形销1．夹具的作用(1)保证加工精度的稳定(2)缩短辅助时间，提高劳动生产率(3)扩大机床

3、的使用范围(4)减轻劳动强度，保证安全生产。2．夹具的组成(1)定位元件它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置。(2)夹紧装置这是用于夹紧工件的装置，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。(3)对刀元件这种元件用于确定夹具与刀具的相对位置。(4)夹具体这是用于联接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床相结合，使夹具相对机床具有确定的位置。(5)其它元件及装置根据工件的加工要求，有些夹具要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。9.2工件的定位原理任何一个自由刚体（工件），在空间

4、直角坐标系中均有六个自由度，即沿三个互相垂直坐标轴的移动（用表示）和绕三个坐标轴的转动（用表示）。要定位，就必须限制这六个自由度。限制自由度的办法是采用定位支承。“六点定位原理”采用六个按一定规则布置的支承点，限制工件的六个自由度，使工件在机床或夹具中占有正确的位置。实际上工件加工时并不一定要求限制其全部自由度。工件需要限制的自由度数由工件形状和在该工序中的加工要求而定。在定位中可能出现的情况有四种：1．完全定位；2．不完全定位；3．欠定位；4．过定位消除过定位的干涉，一般有两种途径：（1）提高定位基面

5、之间以及定位元件工作表面之间的位置精度；（2）改变定位元件的结构。典型定位元件的定位分析工件的定位面夹具的定位元件平面支承钉定位情况1个支承钉2个支承钉3个支承钉图示限制的自由度工件的定位面夹具的定位元件平面支承板定位情况一块条形支承板二块条形支承板一块矩形支承板图示限制的自由度圆圆柱销定位情况短圆柱销长圆柱销两段短圆柱销图示限制的自由度定位情况菱形销长销小平面组合短销大平面组合图示限制的自由度工件的定位面夹具的定位元件孔圆锥销定位情况固定锥销浮动锥销固定锥销和浮动锥销组合图示限制的自由度外圆柱面V形块

6、定位情况一块短V形块两块短V形块一块长V形块图示限制的自由度定位套定位情况一个短定位套两个短定位套一个长定位套图示限制的自由度圆锥孔锥顶尖和锥度心轴定位情况固定顶尖浮动顶尖锥度心轴图示限制的自由度9.3工件用夹具定位装夹时的基准位置误差设计夹具时，必须根据工件的加工要求和已确定的定位基面，选择定位方法及定位元件并分析定位精度。9.3.1工件以平面定位1．定位元件的布置习惯上把限制自由度最多的定位基面称第一定位基面，依次就是第二、第三定位基面。或者分别称为主要定位基面、导向基面和止推基面。三个基面的选择及

7、其定位元件的布置，一般应遵守下述原则：（1）主要定位基面（第一定位基面）应是工件上最大且较精确的平面。在主要定位基面范围内布置的支承钉或支承板等定位元件，应能限制三个自由度。（2）导向基面（第二定位基面）应选择工件上窄长的平面，一般布置两个定位支承,限制二个自由度。（3）止推基面（第三定位基面）一般选面积较小的面，布置一个定位支承，限制一个自由度。2．支承元件的结构形式一般常用的支承元件，已有国家标准，可在机床夹具手册中查找。（1）主要支承主要支承是指能起限制工件自由度作用的支承，它可分为：①固定支承②

8、可调支承③自位支承（浮动支承）。①固定支承属于固定支承的定元件有：支承钉和支承板。②可调支承支承的高度尺寸在一定范围内可以进行调整。这种支承主要用于下列情况：当毛坯质量不高，特别是不同批的毛坯尺寸差别较大时，往往在加工每批毛坯的最初几件时，需要按划线来找正工件的位置；或者在产品系列化的情况下，可用同一夹具加工结构相同而尺寸规格不同的零件，这时在夹具上常采用可调支承。③自位支承（浮动支承）指支承本身的角向位置在工件定位过程中能随工件定位基面位