1、2.4.1 概概 述述2.42.4 機床夾具機床夾具在機床上用于裝夾工件或在機床上用于裝夾工件或引導刀具的裝置。引導刀具的裝置。1. 1. 夾具的組成夾具的組成（1 1）定位元件）定位元件（2 2）夾緊元件）夾緊元件（3 3）導向元件）導向元件（鉆套、對刀塊）（鉆套、對刀塊）（4 4）夾具體）夾具體 此外有連接元件、分度機構、此外有連接元件、分度機構、 操作元件等。操作元件等。2.2.機床夾具的分類機床夾具的分類按使用特點分：按使用特點分：（1 1）通用夾具）通用夾具（2 2）專用夾具）專用夾具（3 3）成組夾具）成組夾具（4 4）組合夾具）組合夾具 （5 5）隨行夾具）隨行夾具按使用機床分：

2、按使用機床分：車床夾具、銑床夾具、車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具鉆床夾具、鏜床夾具按動力源分：按動力源分：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等電動夾具、磁力夾具、真空夾具等3.3.機床夾具的功用機床夾具的功用（1）保證加工精度）保證加工精度 零件加工精度包括尺寸精度、幾何形狀和表面相互零件加工精度包括尺寸精度、幾何形狀和表面相互 位置精度。夾具的最大功用是保證加工表面的位置精度。夾具的最大功用是保證加工表面的位置精度。位置精度。（2）提高生產率，降低生產成本）提高生產率，降低生產成本 快速將工件定位夾緊，免除了找正、對刀等，縮短快速

3、將工件定位夾緊，免除了找正、對刀等，縮短 輔助時間，提高了成品率，降低了成本。輔助時間，提高了成品率，降低了成本。（3）擴大機床的加工范圍）擴大機床的加工范圍 如在車床上加鏜夾具，可完成鏜孔加工。如在車床上加鏜夾具，可完成鏜孔加工。 （4）減輕工人勞動強度）減輕工人勞動強度2.4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位工件定位目的：工件定位目的：使同批工件在機床或夾具上有正確位置使同批工件在機床或夾具上有正確位置工件的定位方法工件的定位方法 (1)(1)直接找正定位直接找正定位 效率低，適于單件小批生產和定位精度要求較高的情況效率低，適于單件小批生產和定位精度要求較高的情況 (2)(2)劃線

4、找正定位劃線找正定位 適于單件小批生產或毛坯精度較低、大型工件粗加工適于單件小批生產或毛坯精度較低、大型工件粗加工 (3)(3)夾具中定位夾具中定位 效率高，易保證質量，廣泛用于批量生產效率高，易保證質量，廣泛用于批量生產 2. 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 (1)(1)六點定位原理六點定位原理 未定位工件在空間有六個自由度，未定位工件在空間有六個自由度， 定位就是限制其自由度。定位就是限制其自由度。合理布置六個定位支承點，使工合理布置六個定位支承點，使工件上的定位基面與其接觸，一個件上的定位基面與其接觸，一個支承點限制工件一個自由度，使支承點限制工件一個自由度，使工件六個自由度被完全

5、限制，在工件六個自由度被完全限制，在空間得到唯一確定的位置，此即空間得到唯一確定的位置，此即六點定位原理六點定位原理。 實際中一個定位元件可體現一個或多個支承點，實際中一個定位元件可體現一個或多個支承點， 視具體工作方式及其與工件接觸范圍大小而定視具體工作方式及其與工件接觸范圍大小而定定位與夾緊的區別：定位與夾緊的區別： 定位是使工件占有一個正定位是使工件占有一個正確的位置，夾緊是使工件保持這個正確位置。確的位置，夾緊是使工件保持這個正確位置。(2)(2)完全定位完全定位與與不完全定位不完全定位工件的六個自由度被完全限制的定位稱工件的六個自由度被完全限制的定位稱完全定位，完全定位，允許少于六點

6、定位的方式稱為允許少于六點定位的方式稱為不完全定位不完全定位。都是合理的定位方式。都是合理的定位方式。 考慮定位方案時，先分析必須消除哪些自由度，考慮定位方案時，先分析必須消除哪些自由度，再以相應定位點去限制。再以相應定位點去限制。(3)(3)欠定位欠定位與與過定位過定位工件應限制的自由度未被限制的定位，為工件應限制的自由度未被限制的定位，為欠定位，欠定位，在實際生產中是絕對不允許的。在實際生產中是絕對不允許的。工件一個自由度被兩個或以上支承點重復限制的工件一個自由度被兩個或以上支承點重復限制的定位稱為定位稱為過定位過定位或或重復定位。重復定位。一般來說也是不合一般來說也是不合理的。理的。 過

7、定位造成的后果：過定位造成的后果： 1 1）使工件或夾具元件變形，引起加工誤差；）使工件或夾具元件變形，引起加工誤差； 2 2）使部分工件不能安裝，產生定位干涉（如一面兩銷）使部分工件不能安裝，產生定位干涉（如一面兩銷） 過定位一般是不允許的，但在精加工時也可看到。過定位一般是不允許的，但在精加工時也可看到。消除過定位及其干涉的途徑：消除過定位及其干涉的途徑： 1 1）改變定位元件結構，消除對自由度的重復）改變定位元件結構，消除對自由度的重復 限制，如長銷改成短銷；限制，如長銷改成短銷；2 2）提高工件定位基面之間的位置精度，提高）提高工件定位基面之間的位置精度，提高 夾具定位元件之間的位置精

8、度，減少或消夾具定位元件之間的位置精度，減少或消 除過定位引起的干涉，精加工時可增加剛除過定位引起的干涉，精加工時可增加剛 度和定位穩定性。度和定位穩定性。 3. 常見定位方法與定位元件常見定位方法與定位元件（1 1）工件以平面定位）工件以平面定位1 1）固定支承（支承釘、固定支承（支承釘、支承板支承板）3. 常見定位方法與定位元件常見定位方法與定位元件（1 1）工件以平面定位）工件以平面定位 1 1）固定支承（支承釘、支承板、定位分析）固定支承（支承釘、支承板、定位分析）2 2）可調支承）可調支承 多用于毛面定位，每批調整一次多用于毛面定位，每批調整一次，以補償各批以補償各批 毛坯誤差毛坯誤

9、差3 3）自位支承）自位支承支承本身可隨工件定位基準面的變化而自動適應，支承本身可隨工件定位基準面的變化而自動適應，一般只限制一般只限制一個自由度，一個自由度，即一點定位。即一點定位。4 4）輔助支承）輔助支承 在工件定位后才參與支承的元件，不限制自由度，在工件定位后才參與支承的元件，不限制自由度， 主要用于提高工件的剛度和定位穩定性。主要用于提高工件的剛度和定位穩定性。(2) (2) 工件以圓孔定位工件以圓孔定位 1 1）定位銷）定位銷 分固定式和可換式，圓柱銷和菱形銷分固定式和可換式，圓柱銷和菱形銷2 2）圓錐銷）圓錐銷 常用于工件孔端的定位，可限制三個自由度常用于工件孔端的定位，可限制三

10、個自由度 3 3）定位心軸）定位心軸 主要用于盤套主要用于盤套 類零件的定位類零件的定位圓孔定位分析圓孔定位分析(3) (3) 工件以外圓表面定位工件以外圓表面定位 1 1）定位套筒）定位套筒 2 2）半圓定位座）半圓定位座 常用于大型軸類工件的定位常用于大型軸類工件的定位3 3）V V形塊定位形塊定位 結構尺寸已標準化，斜面夾角有結構尺寸已標準化，斜面夾角有606090901201204 4）外圓定心夾緊）外圓定心夾緊 三爪卡盤、雙三爪卡盤、雙V V形鐵定心夾緊、彈簧夾頭形鐵定心夾緊、彈簧夾頭外圓定位分析外圓定位分析(4) (4) 工件以其它表面定位工件以其它表面定位圓錐孔定位分析圓錐孔定位

11、分析(5) (5) 組合表面定位組合表面定位 1 1）一個平面和與其垂直的兩個孔組合）一個平面和與其垂直的兩個孔組合這種定位屬于過定位這種定位屬于過定位解決辦法是：解決辦法是：將銷將銷2 2做成做成削邊銷削邊銷 2 2）一平面和與其垂直的兩外圓柱面組合）一平面和與其垂直的兩外圓柱面組合3 3）一孔和一平行于孔中心線的平面組合）一孔和一平行于孔中心線的平面組合4. 定位誤差的分析計算定位誤差的分析計算 定位誤差概念定位誤差概念 指一批工件在夾具中定位時，工件的設計基準（或工序指一批工件在夾具中定位時，工件的設計基準（或工序 基準）在加工尺寸方向上的最大變動量，以基準）在加工尺寸方向上的最大變動量

12、，以d dw w 表示。表示。 成批加工工件時，夾具相對機床的位置及切削運動成批加工工件時，夾具相對機床的位置及切削運動的行程調定后不再變動，可認為加工面的位置是固定的。的行程調定后不再變動，可認為加工面的位置是固定的。但因一批工件中每個工件在尺寸形狀及表面相互位置上但因一批工件中每個工件在尺寸形狀及表面相互位置上均存在差異，所以定位后各表面有不同的位置變動。均存在差異，所以定位后各表面有不同的位置變動。 工序基準的位置變動將對加工精度有直接影響工序基準的位置變動將對加工精度有直接影響 定位誤差定位誤差包括基準不重合誤差和基準位移誤差包括基準不重合誤差和基準位移誤差1 1）基準不重合誤差）基準

13、不重合誤差jb 其大小等于設計基準與定位基其大小等于設計基準與定位基準間聯系尺寸在加工尺寸方向上的變動量（公差）。準間聯系尺寸在加工尺寸方向上的變動量（公差）。 一次安裝加工兩孔一次安裝加工兩孔A和和B，孔，孔B在在X方向定位基準方向定位基準C與設計基與設計基準準A不重合，基準不重合誤差為聯系尺寸不重合，基準不重合誤差為聯系尺寸22的公差的公差0.22 2）基準位移誤差）基準位移誤差jw 是指工件的定位基準在加工尺寸方是指工件的定位基準在加工尺寸方 向上的變動量。由工件定位面和夾具定位元件的制造誤差向上的變動量。由工件定位面和夾具定位元件的制造誤差 以及兩者之間的間隙所引起。以及兩者之間的間隙

14、所引起。 常見定位方式定位誤差計算常見定位方式定位誤差計算（1 1）以平面定位時的定位誤差計算）以平面定位時的定位誤差計算（2 2）以圓孔定位時的定位誤差計算）以圓孔定位時的定位誤差計算平面度誤差很小，定位副制造不準確誤差可忽略，所平面度誤差很小，定位副制造不準確誤差可忽略，所以定位誤差主要由基準不重合引起。以定位誤差主要由基準不重合引起。1）工件孔與定位心軸無間隙配合，不存在定位副制造）工件孔與定位心軸無間隙配合，不存在定位副制造 不準確誤差，定位精度較高。不準確誤差，定位精度較高。2）工件單向靠緊定位，如定位心軸水平放置，或在夾）工件單向靠緊定位，如定位心軸水平放置，或在夾 緊力作用下單向

15、推移工件靠緊定位。緊力作用下單向推移工件靠緊定位。定位心軸水平放置定位心軸水平放置單向推移工件靠緊定位單向推移工件靠緊定位A孔孔 Dmax=D+TD Dmin=D 軸軸 dmax=d dmin=d- Td O1Omax= OmaxA-O1A=(D+TD)/2-(d- Td) /2 O1Omin= D/2-d/2 因基準位移造成的加工誤差為：因基準位移造成的加工誤差為： jw= O1Omax- O1Omin=(TD + Td) /2minmax3）工件進行回轉加工）工件進行回轉加工孔孔 Dmax=D+TD Dmin=D 軸軸 dmax=d dmin=d- Td影響同軸度的基準影響同軸度的基準位移

16、誤差為：位移誤差為：jw= O1Omax = OmaxA-O1A =(D+TD)/2-(d- Td) /2= (TD + Td + Xmin) /2Amax4）工件孔與垂直放置的心軸間隙配合）工件孔與垂直放置的心軸間隙配合 jw =TD + Td + Xmin（3 3）以外圓定位時的定位誤差計算）以外圓定位時的定位誤差計算工件在工件在V形塊上定位形塊上定位 定位誤差分析：定位誤差分析： a) 定位誤差定位誤差d 隨毛坯誤差隨毛坯誤差Td 的增大而增大；的增大而增大； b) 定位誤差定位誤差d 隨隨V形塊夾角形塊夾角 增大而減小，但穩定性變差；增大而減小，但穩定性變差； c) 定位誤差定位誤差d

17、 與工序尺寸標注方式有關，與工序尺寸標注方式有關，d2 d1 d3 工序尺寸以工序尺寸以H3標注，其定位誤差為：標注，其定位誤差為： d3=B1B2=O2B2+O1O2-O1B1 = =sin21Td2d-Td2 d2+sin21Td2 1 工序尺寸以工序尺寸以H2標注，其定位誤差為：標注，其定位誤差為： d2=A1A2=A1O1+O1O2-A2O2 = = d2+Td2sin21d-Td2sin21Td2+ 1 工序尺寸以工序尺寸以H1標注，其定位誤差為：標注，其定位誤差為： d1=O1O2=O1C-O2C = = d2sin21d-Td2sin21sin21Td2（4 4）以一面兩銷定位時

18、的定位誤差計算）以一面兩銷定位時的定位誤差計算 1）在平面內任意方向的位移誤差）在平面內任意方向的位移誤差 孔孔O1中心偏移在直徑為中心偏移在直徑為dw1 圓內，圓內，dw1 =TD1 + Td1 + X1min 孔孔O2在在X方向偏心與孔方向偏心與孔O1相同（不限位），為相同（不限位），為dw1 在在Y方向偏心在直徑為方向偏心在直徑為dw2 ，dw2 =TD2 + Td2 + X2 min 2）轉角誤差）轉角誤差 =arctan(TD1 + Td1 + X1min+ TD2 + Td2 + X2 min )/2L 要減小角度定位誤差，要減小角度定位誤差，提高孔銷精度，減小配合間隙；提高孔銷精

19、度，減小配合間隙； 增大孔（銷）中心距增大孔（銷）中心距保證加工精度實現的條件保證加工精度實現的條件 若規定工件的加工允差為若規定工件的加工允差為工件工件，以，以夾具夾具表示與采用表示與采用夾具有關的誤差，以夾具有關的誤差，以加工加工表示除夾具外與工藝系統其它表示除夾具外與工藝系統其它因素（如機床誤差、刀具誤差、受力受熱變形等）有關因素（如機床誤差、刀具誤差、受力受熱變形等）有關的加工誤差，為保證工件的加工精度要求，必須滿足誤的加工誤差，為保證工件的加工精度要求，必須滿足誤差計算不等式差計算不等式 ： 工件工件夾具夾具加工加工 制訂夾具公差時，應保證夾具的定位、制造和調整誤差制訂夾具公差時，應

20、保證夾具的定位、制造和調整誤差 的總和不超過零件公差的三分之一。的總和不超過零件公差的三分之一。2.4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊1.1.夾緊裝置的組成及基本要求夾緊裝置的組成及基本要求組成（1）力源裝置力源裝置（2）中間傳力機構中間傳力機構（3）夾緊元件夾緊元件作用1 1）改變作用力的方向；）改變作用力的方向；2 2）改變作用力的大小；）改變作用力的大小；3 3）使夾緊實現自鎖。）使夾緊實現自鎖。1 1）夾緊時不破壞工件定位后的正確位置；）夾緊時不破壞工件定位后的正確位置； 穩穩2 2）夾緊力大小要適當；）夾緊力大小要適當； 牢牢3 3）夾緊動作要迅速、可靠；）夾緊動作要迅速、

21、可靠； 快快4 4）結構緊湊，易于制造與維修。）結構緊湊，易于制造與維修。基基本本要要求求2.2.夾緊力的確定夾緊力的確定 必須合理確定夾緊力的三要素：必須合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點大小、方向和作用點 （1 1）夾緊力方向的確定夾緊力方向的確定 1 1）主要夾緊力方向應垂直于主要定位面）主要夾緊力方向應垂直于主要定位面 2 2）夾緊力的作用方向應使所需夾緊力最小）夾緊力的作用方向應使所需夾緊力最小 3 3）夾緊力的作用方向應使工件變形盡可能小）夾緊力的作用方向應使工件變形盡可能小 ( () )夾緊力作用點的確定夾緊力作用點的確定 1 1）夾緊力應作用在剛度較好部位）夾緊力應作用

22、在剛度較好部位 2 2）夾緊力作用點應正對支承元件或位于支承元件）夾緊力作用點應正對支承元件或位于支承元件 形成的形成的支承面內支承面內3 3）夾緊力作用點應盡可能靠近加工表面）夾緊力作用點應盡可能靠近加工表面 ( () )夾緊力大小的估算夾緊力大小的估算 夾緊力的大小根據切削力、工件重力的夾緊力的大小根據切削力、工件重力的大小、方向和相互位置關系具體計算，并大小、方向和相互位置關系具體計算，并乘以安全系數乘以安全系數K ，一般精，一般精加工加工K =1.52 2，粗加工粗加工K = 2 2.53。3.3.常用夾緊機構常用夾緊機構（1）斜楔夾緊機構）斜楔夾緊機構以斜楔為研究對象，夾緊時以斜楔為

23、研究對象，夾緊時根據靜力平衡原理，有根據靜力平衡原理，有 FQ = F1+ FRX F1 = FJ tan1 FRX = FJ tan(2)FJ = FQ / tan1tan(2)設設1 =2 =，當當10，可用下式近似計算可用下式近似計算FJ = FQ / ( tan(2)作用力作用力FQ去除，斜楔受到去除，斜楔受到F1、FRX作用，要能自鎖，必須滿作用，要能自鎖，必須滿足下式足下式 F1 FRX F1 = FJ tan1 FRX = FJ tan(2) tan1 tan(2) 即即 1 ( 2) 或或 1 2一般一般1 =2 = =57，故當故當1014時自鎖，時自鎖，一般取一般取=68

24、斜楔夾緊的特點：斜楔夾緊的特點： 1 1）有增力作用，擴力比）有增力作用，擴力比 i = FJ / FQ ，約等于約等于3 3； 2 2）夾緊行程小）夾緊行程小, ,h/s =tan，故，故 h 遠小于遠小于 s ； 3 3）結構簡單，但操作不方便。）結構簡單，但操作不方便。主要用于機動夾緊，且毛坯質量較高的場合主要用于機動夾緊，且毛坯質量較高的場合, ,或與其它機構聯合使用。或與其它機構聯合使用。（2）偏心夾緊機構）偏心夾緊機構常見的偏心輪常見的偏心輪壓板夾緊機構壓板夾緊機構 1 1）圓偏心夾緊原理及其幾何特性）圓偏心夾緊原理及其幾何特性 偏心夾緊實質是一種斜楔夾緊，但各點升角不等，偏心夾緊

25、實質是一種斜楔夾緊，但各點升角不等， M、N處處 升角為為升角為為0 0， P處升角最大。處升角最大。 2 2）圓偏心夾緊的自鎖條件）圓偏心夾緊的自鎖條件 P P點夾緊時能自鎖，則可保證其余各點均可自鎖點夾緊時能自鎖，則可保證其余各點均可自鎖 自鎖條件自鎖條件 p 1 12 2 tanp=2e/Dtanp=2e/Dp 為安全起見取為安全起見取1 1 =0=0 2e/D 2e/D 2 2 f2 2 , , 取取 f2 2 = = 0.10.1 0.15,0.15, D/e14 D/e142020自鎖自鎖 , , D/e D/e叫偏心輪的偏心特性，表示偏心輪的工作叫偏心輪的偏心特性，表示偏心輪的工

26、作 可靠性可靠性 3 3）圓偏心夾緊的夾緊力）圓偏心夾緊的夾緊力 p3 3）圓偏心夾緊的夾緊力）圓偏心夾緊的夾緊力 M=P l =Q1 或或Q1 P l / 因為因為p很小，很小， Q1Q1cosp= Qx= FQ 根據斜楔夾緊原理，得根據斜楔夾緊原理，得P P點產生的夾緊力為點產生的夾緊力為QFJ P l / /(tan(tan1 1+tan+tan（p p2 2） 一般取一般取 l =(22.5)D， D /2 擴力比約為擴力比約為12121313 4 4）圓偏心的夾緊行程）圓偏心的夾緊行程 確定夾緊行程確定夾緊行程hPE需考慮如下因素：需考慮如下因素： 夾緊工件尺寸公差、裝卸間隙、夾緊變形及夾緊工件尺寸公差、裝卸間隙、夾緊變形及磨損貯備量等磨損貯備量等 hPET+間間+ 貯貯偏