机械制造技术基础第2章.ppt

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1、2.1 概述 2.2 工件在夹具中的定位 2.3 工件的夹紧 2.4 典型机床专用夹具 2.5 现代机床夹具简介,第2章 机床夹具,2.1.1机床夹具的概念 夹具是一种装夹工件的工艺装备，广泛地应用在机械加工、装配、检验、热处理、焊接等工艺过程中。 在机械加工过程中，为了使加工的工件符合图样要求，就必须使工件相对于机床和刀具的位置正确，并保持其位置不变。当零件为单件、小批量生产时，常采用直接找正安装或画线找正安装，由于这两种方法的生产率低，不适合成批、大量生产。对于成批、大量生产的零件，通常是把工件安装在机床夹具中进行加工。 机床夹具对工件进行装夹包含两层含义：一是使同一工序中一批工件都能在夹

2、具中占据正确的位置，称为定位；二是使工件在加工过程中保持已经占据的正确位置不变，称为夹紧。 图22所示为在轴套工件上钻5H9径向孔的专用钻床夹具。工件以内孔和端面为定位基准，分别与夹具的定位销5相配合并与其端面保持接触，从而确定了工件在夹具中的正确位置。,2.1 概述,返回,下一页,然后拧紧螺母3，通过开口垫圈4即可将工件夹紧在确定的位置上。因为装在钻模板2上的钻套1到定位端面的位置，是根据工件钻孔中心到其端面的距离L来确定的，所以保证了钻套所引导的钻头具有正确的钻孔位置。 夹具的所有元件和装置是由夹具体6连成一个整体，而夹具在机床上的相对位置在工件安装前已预先调整好，这就使夹具与机床、刀具之

3、间有一个正确的相对位置，保证了工件的加工技术要求。 2.1.2机床夹具的作用 机床夹具的作用主要有以下几个方面： 1.保证工件加工精度，稳定产品质量 采用夹具后，工件上各表面的相互位置精度由夹具来保证，比画线找正达到的精度高得多，且稳定可靠，还可降低对操作者的技能要求。,2.1 概述,返回,下一页,上一页,2.扩大机床使用范围，充分发挥机床潜力 使用专用夹具可以扩大机床的工艺范围，实现一机多用。如在车床的床鞍上或在摇臂钻床工作台上装上镗模就可以进行箱体的镗孔加工，以代替镗床工作。图23所示为车床镗孔夹具，可用于工件镗孔的高度位置较大的情况。镗杆4经过一对齿轮2用浮动接头进行传动，并用镗模5上的

4、前后导向孔引导。 3.缩短装夹时间，提高劳动生产率 采用专用夹具装夹工件，可以大大缩短与装夹工件有关的辅助时间。在某些情况下，由于使用了夹具，工件装夹得比较牢固、可靠，有可能加大切削用量或增多同时加工的刀具数目和工件数目，以减少加工时间，提高劳动生产率，降低成本。图24所示为车削薄壁衬套内孔的夹具，由于准确的定位和可靠的轴向夹紧，增加了工件的刚度，因而可以提高切削用量，并可防止变形。,2.1 概述,返回,下一页,上一页,4.减轻工人的劳动强度 使用夹具装夹工件，显然要比不用夹具方便、省力、安全。在大批大量生产中，夹具的夹紧装置多用气动、液动或其他机械动力装置，这就大大减轻了工人的劳动强度。 2

5、.1.3机床夹具的分类 机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。常用的分类方法有以下几种： 1.按夹具的使用特点分类 （1）通用夹具。已经标准化的，可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，如车床用三爪自定心卡盘，铣床、镗床、钻床用平口虎钳，铣床用万能分度头，磨床用磁力工作台等。 （2）专用夹具。专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。专用夹具一般在批量生产中使用。本章着重讨论专用夹具。,2.1 概述,返回,下一页,上一页,（3）组合夹具。采用标准的组合元件、部件，可为不同工件的不同工序组装成不同类型的夹具，称为组合夹具。组合夹具多用在单件、小批量生产，如模具制

6、造中运用较多。 （4）可调夹具。夹具的某些元件可调整或可更换，以适应同一系列、不同尺寸要求的多种工件加工的夹具，称为可调夹具。它还分为通用可调夹具和成组夹具两类。 （5）拼装夹具。用专门的标准化、系列化的拼装夹具零部件拼装而成的夹具，称为拼装夹具。它是在组合夹具基础上发展起来的，具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。此类夹具更适合在数控机床上使用。 2.按使用机床分类 夹具按使用机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。,2.1 概述,返回,下一页,上

7、一页,3.按夹紧力的动力源分类 夹具按夹紧力的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。 2.1.4机床夹具的组成 如将夹具中作用相同的元件或机构归纳一起，一般夹具由下列几个部分组成。 1.定位元件 用来确定工件在夹具中正确加工位置的元件称为定位元件（图22中的定位销5），它是与工件定位基准（轴套的内孔和端面）直接相配合和接触的夹具元件。 2.夹紧装置 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的装置称为夹紧装置（图22中的螺母3和开口垫圈4组成的夹紧机构）。,2.1 概述,返回,下一页,上一页,3.夹具体 它是夹具的基础元件，把组成夹具的所有元

8、件和装置连接成为一个有机的整体（图22中的夹具体6）。 4.对刀、导向元件 用来确定刀具在加工前处于正确位置的元件，称为对刀元件，如铣床夹具中的对刀块。用来确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件，称为导向元件（图22中的钻套1）。 5.其他装置或元件 根据需要，夹具上还可以设置一些其他装置（如分度装置），如为了便于卸下工件而设置的顶出器，以及夹具在机床上定位的连接件等。 上述各组成部分，不是每一个夹具都必须具备的。一般来说，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。,2.1 概述,返回,上一页,2.2.1定位与定位基准 在机床上加工工件，要使工件的各个表面的尺寸及位置精度在加工后，符合图样

9、或工艺文件所规定的要求，必须在进行切削前就使工件在机床上或夹具中，占有一个确定的位置，使其相对于刀具或机床的切削运动具有正确的位置。人们把工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。 工件上用于定位的表面即确定工件位置的依据，称为定位基准。以轴心线（中心要素）为定位基准时，一般以轴的中心孔为基准定位，也可以用内、外圆柱（或圆锥）面作为间接定位基准；以平面定位时，与定位元件相接触的平面就是定位基准。 2.2.2定位基准的选择 工件定位基面的几何形状、尺寸及表面状况在很大程度上决定着定位方法及所用定位元件的选择，所以在选择定位基准时应遵循以下原则： （1）尽量使工件的定位基准与工序基准（标定

10、加工面位置的面、线、点）重合，以避免产生基准不重合误差。,2.2 工件在夹具中的定位,返回,下一页,（2）尽量用精基准作为定位基准，以保证有足够的定位精度。若不得不采用毛面作定位基准（如第一道工序）时，应尽量只用一次。而且选用误差较小、较光洁、余量小的表面或与加工面有直接关系的表面，以利于保证加工要求。 （3）应使工件安装稳定，使在加工过程中因切削力或夹紧力引起的变形最小。 （4）遵守基准统一原则，以减少设计和制造夹具的时间和费用。但若因此而造成夹具的结构复杂时，则不必强求定位基准统一。 （5）应使工件定位方便，夹紧可靠便于操作，夹具结构简单。 2.2.3夹具的夹紧装置和定位元件 定位元件是指

11、直接与工件定位基准面接触，并使工件相对机床、刀具有正确位置的夹具元件。定位元件的结构形状必须与工件定位基准面形状相适应，定位基准面的形状通常有平面、外圆柱面、内孔、锥孔和成型表面（如齿轮的渐开线齿面）等。因此常用的定位元件按定位基准面的不同，有以下几种。,2.2 工件在夹具中的定位,返回,下一页,上一页,1.以平面定位的元件 工件以平面为定位基准时，常常是把工件支撑在定位元件上，所以这类定位元件称为支撑。按其结构和用途不同，可分为以下几种。 （1）支撑钉，图25所示是支撑钉的标准结构。其中A型为平头支撑钉，用在已加工表面作定位基准时；B型（圆头）和C型（齿纹）支撑钉用在未加工表面作定位基准时；

12、C型支撑钉的工作表面有齿纹，可以增加摩擦力，但落入切屑时不易清除，因此一般用于侧面定位。一个支撑钉限制工件的一个自由度。 （2）支撑板，图26所示是支撑板的标准结构。其中A型支撑板结构简单，制造容易，但清除落入螺钉孔里的切屑不方便，所以常用于垂直面或顶面的定位。B型支撑板中螺钉孔处开有斜槽，避免了A型的缺点，所以常用一个支撑板限制两个自由度，其中一个位置自由度，一个角度自由度。,2.2 工件在夹具中的定位,返回,下一页,上一页,（3）可调支撑，图27所示是可调支撑结构及其应用简图。这种支撑的定位高度可以调节，主要用于粗基准定位，当每批毛坯的基准面余量不相同时，常用图27（a）所示的可调支撑。图

13、27（b）所示是工件以两个不同平面定位，右边是支撑钉，左边是可调支撑。可调支撑限制工件的一个角度自由度。 （4）自位支撑，也称为自动定位支撑或多点浮动支撑。当工件以粗基准定位而只需要限制一个自由度时，为了增加支撑点，减少工件变形和减少接触应力，可采用自位支撑。图28是自位支撑常见的几种结构。图28（a）、（b）是两点自位支撑，图28（c）是三点自位支撑。不论是几点自位支撑，它们的共同特点是定位元件浮动，只有当两点或三点全部与工件接触后，才对工件起定位作用，它只限制工件的一个自由度。,2.2 工件在夹具中的定位,返回,下一页,上一页,（5）辅助支撑，辅助支撑是用来提高工件的装夹刚度和稳定性的。一

14、般在工件定位后与工件接触，然后锁紧，不起定位作用。图29是辅助支撑常见的几种结构。图29（a）所示为螺旋式辅助支撑，其结构与可调支撑相近，但操作过程不同，前者工件定位后再接触工件，不起定位作用，后者调整后与固定支撑一样起定位作用。图29（b）所示为自位式辅助支撑，弹簧1推动滑柱2与工件接触，用顶柱3锁紧，弹簧力应能推动滑柱上升，但不可顶起工件。图29（c）所示为推引式辅助支撑，工件定位后，推动手轮4使斜楔5开槽部分涨开而锁紧，该支撑主要用于大型工件。 2.工件以孔定位的元件 工件以圆孔内表面作为定位基面时，常用以下定位元件： （1）圆柱销（定位销），图210为常用定位销的结构。当定位销直径D为

15、310mm时，为增加刚性避免使用中折断或热处理时淬裂，通常把根部倒成圆角R。,2.2 工件在夹具中的定位,返回,下一页,上一页,夹具体上应设有沉孔，使定位销的210（d）所示的带衬套的结构形式。为便于工件装入，定位销的头部有15倒角。 （2）圆柱心轴，圆柱心轴在很多工厂中有自己的厂标，图211为常用圆柱心轴的结构形式。 图211（a）为间隙配合心轴。这种心轴装卸工件方便，但定心精度不高。加工中为能带动工件旋转，工件常以孔和端面联合定位，因而要求工件定位孔与定位端面之间、心轴限位圆柱面与限位端面之间都有较高的垂直度，最好能在一次装夹中加工出来。 图211（b）为过盈配合心轴，由引导部分、工作部分

16、、传动部分组成。引导部分1的作用是使工件迅速而准确地套入心轴。这种心轴制造简单、定心准确、不用另设夹紧装置，但装卸工件不便，因此，多用于定心精度要求高的精加工。 图211（c）是花键心轴，用于加工以花键孔定位的工件。,2.2 工件在夹具中的定位,返回,下一页,上一页,（3）圆锥销，图212所示为工件以圆锥销定位的示意图，它限了工件的、三个自由度。图212（a）用于粗定位基面，图212（b）用于精定位基面。工件在单个圆锥上定位容易倾斜，因此，圆锥销一般与其他定位元件组合使用，如图213所示。 （4）锥度心轴（小锥度心轴），如图214所示。工件在小锥度心轴上定位，并靠工件定位圆孔与心轴限位圆锥面的

17、弹性变形夹紧工件。这种定位方式的定心精度较高，但工件的轴向位移较大，适用于工件定位孔精度不低于IT7的精车和磨削加工，但加工端面较为困难。 3.工件以外圆柱面定位的元件 以外圆表面为定位基准的定位元件有V形块、半圆形定位块、定位套筒和圆锥套筒等。图215为工件以外圆表面定位的定位简图。,2.2 工件在夹具中的定位,返回,下一页,上一页,2.2.4定位误差分析与计算 1.定位误差与基准的概念 工件上用于确定加工表面位置的点、线、面，称为工序基准。在夹具的定位元件上，与工件相接触的表面称为限位基准。若定位元件是回转体，则限位基准就是它们的中心线。限位基准在空间的位置固定不变，是调整刀具位置的依据。

18、 一批工件放在夹具中进行加工，获得的尺寸精度和位置精度取决于工序基准与加工表面之间的尺寸和位置，加工表面在空间的位置又取决于刀具，刀具的位置在加工前根据夹具上的定位元件来调整，刀具的运动轨迹由机床或导向装置来保证，在假定机床有足够刚度和忽略刀具磨损的情况下，可认为加工表面在空间的位置相对于限位基准是不变的，但由于工件及定位元件存在误差，使得工序基准在空间的位置发生了变化，所以造成加工后这批工件的尺寸和位置不一致，产生加工误差。这种只与工件定位有关的加工误差，称为定位误差，用D表示。定位误差的大小等于工序基准相对于限位基准的位移量。,2.2 工件在夹具中的定位,返回,下一页,上一页,2.造成定位

19、误差的原因 工序基准相对于限位基准的位移量可以分解成两个部分，即工序基准相对于定位基准的位移量和定位基准相对于限位基准的位移量。相应地造成定位误差的原因可以归结为两个：一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差B，这是由于工件存在误差造成的；二是定位基准与限位基准不重合，由此产生基准位移误差Y，这是由于工件和定位元件存在误差造成的。 3.定位误差的计算 （1）工件以平面定位时的定位误差计算。工件以平面定位产生定位误差的原因，主要是由于工件定位基准与工序基准不重合和定位基准面间的位置误差而引起的。因为这时定位基准相对于限位基准的位移量为定位基准的平面度误差，特别是用于定位的平面已加工过

20、，其平面度误差很小，可以忽略不计。,2.2 工件在夹具中的定位,返回,下一页,上一页,基准不重合引起的定位误差。加工图216所示的工件M面时，若表面N、Q在前道工序已加工，并保证尺寸（500.2）mm，在加工M面时，分别保证尺寸A和B，试分别计算两种情况下的定位误差？ a.保证尺寸A时的定位误差计算：如图216（a），工序基准和定位基准都是Q面，所以定位误差D=B=0。 b.保证尺寸B时的定位误差计算：如图216（b），定位基准是Q面，工序基准是N面，N面相对于Q面的位移量等于尺寸（500.2）mm（联系尺寸，即联系工序基准和定位基准的尺寸）的公差0.4mm。则D=B=0.4mm。 定位基准间

21、位置误差引起的定位误差。若加工图217所示的工件，工序尺寸为a，取底面M面与侧面K面为定位基准，则上道工序加工的表面M与K面要互相垂直，但实际加工中总会有垂直度误差。 当M与K面的交角为90时（图217（b），这时加工后实际尺寸a实=ahtan。当M与K面的交角为90时（图217（c），这时加工后的实际尺寸a实=ahtan。,2.2 工件在夹具中的定位,返回,下一页,上一页,（2）外圆定位时的定位误差计算。图218为工件以外圆表面为定位基准，在V形块上定位铣键槽。在加工同一键槽时，由于标注工序尺寸不同（即选择不同的工序基准），将产生不同的定位误差。现分三种方法标注工序尺寸，其定位误差分析计算如

22、下： 以工件外圆面的中心为工序基准，标注键槽的加工尺寸h1（图218（a）。因为工件的定位基准也是外圆的中心线，所以B=0。由于工件的外圆尺寸的公差为d，则外圆面中心线在O1和O2之间变动，所以定位基准相对于限位基准的位移量为O1O2，即 (21),2.2 工件在夹具中的定位,返回,下一页,上一页,这种情况下的定位误差为 以工件外圆的底素线为工序基准，标注键槽加工尺寸h2（图218（b）。此时的基准位移误差仍为Y=O1O2。由于工序基准和定位基准不重合，工序基准相对于定位基准的位移量等于外圆公差之半，即B=d/2。由图可知，定位误差为两项误差之代数差，即 (22),2.2 工件在夹具中的定位,

23、返回,下一页,上一页,（3）以工件外圆的顶素线为工序基准，标注键槽加工尺寸h3（图218（c）。定位误差为两项误差之代数和。 (23) V形块的夹角有60、90、120三种。从定位误差大小来看，=120时其值最小，但定位稳定性差，所以多用于工件直径大、外圆尺寸精度低时。一般多用=90。 (4）用孔定位时的定位误差计算。盘类工件常装在心轴上加工，安装简图如图219所示。其中小圆表示心轴直径，大圆表示工件定位孔直径。 由于工件定位孔和心轴直径均有制造误差，当工件装在心轴上加工时，孔与心轴的轴心线不重合。,2.2 工件在夹具中的定位,返回,下一页,上一页,这是由于工件的定位孔和心轴的制造误差及其配合

24、间隙共同引起的，工件工序基准（孔的中心）相对于限位基准（心轴的轴心线）的最大位移量就是定位误差。 设工件定位孔的直径为D+，心轴直径为d-d，配合间隙为，如图219（c）所示。当孔与心轴偏向一边接触，如图219（a）所示时，其定位误差为 (24) 在心轴垂直安装时，可能出现某些工件的孔与心轴在一边接触，而另一些则在另一边接触，如图219（b）所示。这时的定位误差为 (25),2.2 工件在夹具中的定位,返回,上一页,2.3.1夹紧装置的组成及基本要求 1.夹紧装置的组成 夹紧装置的种类很多，但其结构均由两部分组成。 （1）动力装置产生夹紧力。机械加工过程中，要保证工件不离开定位时占据的正确位置

25、，就必须有足够的夹紧力来平衡切削力、惯性力、离心力及重力对工件的影响。夹紧力的来源，一是人力；二是某种动力装置。常用的动力装置有液压装置、气压装置、电磁装置、电动装置、气-液联动装置和真空装置等。 （2）夹紧机构传递夹紧力。要使动力装置所产生的力或人力正确地作用到工件上，就需用适当的传递机构。在工件夹紧过程中起力的传递作用的机构，称为夹紧机构。 夹紧机构在传递力的过程中，能根据需要改变力的大小、方向和作用点。手动夹具的夹紧机构还应具有良好的自锁性能，以保证人力作用停止后，仍能可靠地夹紧工件。,2.3 工件的夹紧,返回,下一页,图220是液压夹紧铣床夹具。其中，液压缸4、活塞5、活塞杆3等组成了

26、液压动力装置，铰链臂2和压板1等组成了铰链压板夹紧机构。 2.夹紧装置的基本要求 （1）夹紧过程中，不改变工件定位后占据的正确位置。 （2）夹紧系统有足够的刚性，能确保加工时工件定位稳定可靠，不发生振动。 （3）夹紧时不损伤工件表面，不使工件产生不许可的变形。 （4）能用较小的夹紧力来获得需要的夹紧效果。 （5）夹紧装置结构的复杂程度、使用效率应与生产规模和工序节拍相适应，并有良好的结构工艺性。 （6）操作安全、方便。,2.3 工件的夹紧,返回,下一页,上一页,2.3.2夹紧装置的选用原则 1.夹紧力方向的确定 （1）夹紧力应朝向主要限位面。对工件只施加一个夹紧力或施加几个方向不同的夹紧力时，

27、夹紧力的方向应尽可能地朝向主要限位面。 如图221（a）所示，工件被镗的孔与左端面有一定的垂直度要求。当工件以孔的左端面与定位元件的A面接触，限制三个自由度；当工件以底面与B面接触，限制两个自由度；夹紧力朝向主要限位面A，这样做有利于保证孔与左端面的垂直度要求。如果夹紧力朝向B面，则由于工件左端面与底面的夹角误差，夹紧时将破坏工件的定位，影响孔与端面的垂直度要求。 又如图221（b）所示，夹紧力朝向主要限位面V形块的V形面，使工件的装夹稳定可靠。如果夹紧力朝向B面，则由于工件圆柱面与端面的垂直度误差，夹紧时，工件的圆柱面可能离开V形块的V形面，这不仅破坏了定位，影响加工精度，而且加工时工件容易

28、振动。,2.3 工件的夹紧,返回,下一页,上一页,对工件施加几个方向不同的夹紧力时，朝向主要限位面的夹紧力应是主要夹紧力。 （2）夹紧力方向应尽可能地使所需要夹紧力减小。减小夹紧力就可以减轻工人的劳动强度，同时可使夹紧装置轻便、紧凑，工件变形小。夹紧力Q的方向最好与切削力F的方向一致，这时所需要的夹紧力最小。图222（a）所示，在钻床上钻孔时工件的夹紧就属于这种情况，较为理想。图222（b）所示夹紧力Q的方向与切削力的方向相反，这时夹紧力比图222（a）所示的夹紧力要大得多，而且加工时会由于夹紧机构松动而产生振动，降低加工精度和增大表面粗糙度值。图222（c）为夹紧力方向与切削力F垂直，为避免

29、工件在加工时移动，必须使夹紧时产生的摩擦力大于切削力，所以第三种情况所需要的夹紧力最大。 （3）夹紧力方向的选择应尽可能地使工件变形减小。由于工件的刚度在不同的方向一般是不相同的，安装时应引起重视。图223所示为薄壁零件加工内孔时的两种安装方法。,2.3 工件的夹紧,返回,下一页,上一页,图223（a）为采用三爪卡盘夹紧，由于薄壁工件的径向刚性较差，夹紧时较易变形；工件的轴向刚性较好，如果夹紧在肩胛平面上（图223（b），则工件不易变形，加工出的内孔形状精度较高。 2.夹紧力作用点的选择 （1）夹紧力的作用点应落在定位元件的支撑范围内。如图224所示，夹紧力的作用点落到了定位元件的支撑范围之外

30、，夹紧时将破坏工件的定位，因而是错误的。 （2）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的方向和部位。这一原则对刚性差的工件特别重要，夹紧如图225（a）所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面而应作用在刚性好的凸边上。箱体如没有凸边时，可如图225（b）所示，将单点夹紧改为三点夹紧，使着力点落在刚性好的箱壁上，并降低了着力点的压应力，减小了工件的夹紧变形。,2.3 工件的夹紧,返回,下一页,上一页,（3）夹紧力作用点应靠近工件的加工表面。如图226所示，在拨叉上铣槽，由于主要夹紧力的作用点距离加工面较远，故在靠近加工面的地方设置了辅助支撑，这样不但提高了工件的装夹刚性，还可减小加工时工件的振动。

31、 2.3.3基本夹紧机构 机床夹具中使用最普遍的是机械夹紧机构，这类机构绝大部分都是利用机械摩擦的自锁原理来夹紧工件的。斜楔夹紧机构是其中最基本的形式，螺旋、偏心、凸轮等机构是斜楔夹紧的变化应用。 1.斜楔夹紧机构 斜楔夹紧机构的特点包括以下方面。 （1）斜楔结构简单，有增力作用。 （2）斜楔夹紧的行程小。通过增大斜角可增大行程，但自锁性差。 （3）通常与其他机构联合使用。,2.3 工件的夹紧,返回,下一页,上一页,图227所示是螺旋与简单斜楔相结合的联合夹紧机构。由于不必考虑斜楔自锁，所以楔角可以做得较大。当拧紧螺旋时楔块向左移动，使杠杆压板转动压紧工件。当反向转动螺旋时，楔块右移，在弹簧力

32、作用下，杠杆压板松开工件。斜楔一般用20钢制造，表面渗碳淬硬至5560HRC，使斜楔表面比较耐磨。 2.螺旋夹紧机构 由于螺旋夹紧机构结构简单、夹紧可靠，所以在机床夹具中得到广泛的应用。图228（a）所示为最简单的螺旋夹紧机构，用扳手拧紧螺钉时，螺钉头直接作用于工件表面。图228（b）是在螺钉头部加可摆动的压脚，这样能保证与工件表面有良好的接触，防止夹紧时带动工件转动，并可避免螺钉头部直接与工件接触而造成压痕。 螺旋夹紧机构的缺点是夹紧动作慢，为克服缺点，许多机构采用各种快速螺旋夹紧装置。图229为带有开口垫圈的快速松开装置，由于螺母外径小于工件孔径，只要稍松开螺母，取下垫圈，工件即可穿过螺母

33、取出。,2.3 工件的夹紧,返回,下一页,上一页,3.偏心夹紧机构 偏心夹紧是一种快速夹紧机构，常用的有圆偏心和曲线偏心两种形式。因圆偏心结构简单、制造方便，较曲线偏心应用更广。偏心夹紧装置的夹紧距离较小，通常用于没有振动或振动很小，需要夹紧力不大的场合。 图2-30是一个典型的偏心夹紧机构，以原始力p作用于手柄3，使偏心轮绕小轴2转动，偏心轮的圆柱面压在垫板4上，在垫板的反作用力作用下小轴被向上推动，使压板1左端向下压紧工件。 2.3.4复合夹紧机构 1.斜楔钩形压板 图231是斜楔与杠杆夹紧机构组成的斜楔钩形压板。夹紧动力源是气压，活塞杆4推动斜楔2向左，通过滚子3把钩形压板1拉下，直接压

34、紧工件。,2.3 工件的夹紧,返回,下一页,上一页,2.圆偏心压板 图2-32是为了弥补圆偏心夹紧行程较小的缺点而增加了行程调节装置的圆偏心压板机构。用螺钉1移动斜面垫板2，以适应压面位置的变动，扩大了压板的夹紧行程范围。 3.螺钉-压板型夹紧机构 螺钉-压板型夹紧机构是应用很广的一种夹紧机构。根据杠杆原理，由于杠杆的支点和力点的位置不同，而有图2-33所示的三种形式。图2-33（a）主要起增大夹紧力作用；图2-33（b）主要起改变夹紧力作用方向的作用，在适当调节杠杆力臂时可以实现增力或增大夹紧行程；图2-33（c）主要用作增大夹紧行程。,2.3 工件的夹紧,返回,上一页,2.4.1车床夹具

35、在车床上用来加工工件的内、外回转面及端面的夹具称为车床夹具。车床夹具多数安装在车床主轴上，少数安装在车床的床鞍或床身上。 除了顶尖、拨盘、三爪自定心卡盘等通用夹具外，安装在车床主轴上的专用夹具通常分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式等。 1.角铁式车床夹具 夹具体呈角铁状的车床夹具称为角铁式车床夹具，其结构不对称，用于加工壳体、支座、杠杆、接头等零件上的回转面和端面。 图234是花盘角铁式车床夹具。工件6以两孔在圆柱定位销2和削边定位销1上定位；端面直接在夹具体4的角铁平面上定位。两螺钉压板分别在两定位销孔旁把工件夹紧。导向套7用来前导加工轴孔的刀具。8是平衡块，以消除夹具在旋转时的不平

36、衡现象。另外在夹具上还设置了轴向定程的基面3，它与圆柱定位销保持确定的轴向距离，可以利用它来控制刀具的轴向行程。,2.4 典型机床专用夹具,返回,下一页,图235所示为车气门顶杆的角铁式车床夹具。由于该工件是以细小的外圆面定位，因此很难采用自动定心装置，于是采用半圆孔定位元件，夹具体必然设计成角铁状。为了使夹具平衡，该夹具采用了在一侧钻平衡孔的办法。 2.卡盘式车床夹具 卡盘式车床夹具一般用一个以上的卡爪来夹紧工件，多采用定心夹紧机构，常用于以外圆（或内圆）及端面定位的回转体的加工。具有定心夹紧机构的卡盘，结构是对称的。 如图236所示为斜楔-滑块定心夹紧三爪卡盘，用于加工带轮20H9小孔，要

37、求同轴度为0.05mm。装夹工件时，将105mm孔套在三个滑块卡爪3上，并以端面紧靠定位套1。当拉杆向左移动时，斜楔2上的斜槽使三个滑块卡爪3同时等速径向移动，从而使工件定心并夹紧。与此同时，压块4压缩弹簧销5。当拉杆反向运动时，在弹簧销5的作用下，三个滑块卡爪同时收缩，从而松开工件。,2.4 典型机床专用夹具,返回,下一页,上一页,图237为衬套镗孔工序图。图238是镗削图237所示衬套上阶梯孔的气动卡盘，工件以 外圆及端面在夹具定位套的内孔和端面上定位。夹具由卡盘1，回转气缸6和导气接头8三个部分组成。卡盘以其过渡盘2安装在主轴3前端的轴颈上，回转气缸则通过连接盘5安装在主轴末端，活塞7和

38、卡盘1通过拉杆4相连，拉杆4通过浮动盘9带动三个卡爪10夹紧工件，加工时，卡盘和回转气缸随主轴一起旋转，导气接头不转动。 3.心轴式及夹头式车床夹具 心轴式车床夹具的主要限位元件为轴，常用于以孔作定位基准的回转体零件的加工，如套类、盘类零件。常用的有圆柱心轴和弹性心轴。 夹头式车床夹具的主要限位元件为孔，常用于以外圆作主要定位基准的小型回转体零件的加工，如小轴零件。常用的有弹性夹头。 图239为手动弹簧心轴，工件以精加工过的内孔在弹性筒夹5和心轴端面上定位。旋紧螺母4，通过锥体1和锥套3使弹性筒夹5向外变形，将工件胀紧。,2.4 典型机床专用夹具,返回,下一页,上一页,图240为弹簧夹头，用于

39、加工阶梯轴上 外圆柱面及端面。如果采用三爪自定心卡盘装夹工件，则很难保证两端面圆柱面的同轴度要求。工件以 圆柱面及端面C在弹性筒夹2内定位，夹具体以锥柄插入车床主轴的锥孔中。当拧紧螺母3时，其内锥面迫使筒夹的薄壁部分均匀变形收缩，将工件夹紧。反转螺母时，筒夹弹性恢复张开，松开工件。 4.车床夹具设计要点 （1）车床夹具总体结构。车床夹具大都安装在机床主轴上，并与主轴一起作回转运动。为保证夹具工作平稳，夹具的结构应尽量紧凑，重心应尽量靠近主轴端，一般要求夹具悬伸长度不大于夹具轮廓外径。对于弯板式车床夹具（图241）和偏重的车床夹具，应很好地进行平衡。为保证工作安全，夹具上所有元件或机构不应超出夹

40、具体的外廓，必要时应加防护罩（图241中的件2）。此外要求车床夹具的夹紧机构要能提供足够的夹紧力，且有较好的自锁性，以确保工件在切削过程中不会松动。,2.4 典型机床专用夹具,返回,下一页,上一页,（2）夹具与机床主轴的连接。车床夹具与机床主轴的连接方式取决于主轴轴端的结构以及夹具的体积和精度要求。图242所示为几种常见的连接方式。在图242（a）中，夹具以长锥柄安装在主轴锥孔内，这种方式定位精度高，但刚性较差，多用于小型车床夹具与主轴的连接。图242（b）所示夹具以端面A和圆孔D在主轴上定位，孔与主轴轴颈的配合一般取 ，这种连接方法制造容易，但定位精度不很高。图242（c）所示夹具以端面T和

41、短锥面K定位，这种连接方式不但定位精度高，而且刚性也好。需注意的是，这种定位方法是过定位，一般要对夹具上的端面T锥孔进行配磨加工。 车床夹具还经常使用过渡盘与机床主轴相连接。图243中的件8即为一种常用的过渡盘。过渡盘与夹具的连接跟上面介绍的夹具与主轴的连接方法相同。,2.4 典型机床专用夹具,返回,下一页,上一页,过渡盘与夹具的连接大都采用止口(一大平面加一短圆柱面)连接方式(图243)。当车床上所用夹具需要经常更换时，或同一类夹具需要在不同机床上使用时，采用过渡盘连接是很方便的。为减小由于增加过渡盘而造成的夹具安装误差，可在安装夹具时，对夹具的定位面（或在夹具上专门做的找正环面）进行找正。

42、车床夹具的设计要点同样适合于内圆磨床和外圆磨床所用的夹具。 2.4.2铣床夹具 铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、花键及各种成型面。铣削加工时切削用量较大，且是多刀齿断续切削，所以切削力大，冲击和振动也较严重，因此要求铣床夹具的夹紧力较大，夹具各组成部分要有较好的强度和刚度。 铣床夹具一般必须有确定夹具方向和刀具位置的定向键和对刀块，以保证夹具与刀具和机床的相对位置。这是铣床夹具结构的主要特点。 按铣削时的进给方式不同，铣床夹具主要分为直线进给式和圆周进给式两种。,2.4 典型机床专用夹具,返回,下一页,上一页,1.直线进给式铣床夹具 这类夹具安装在铣床工作台上，加工中随工作台按直线进给

43、方式运动。例如，图245是铣图244所示连杆上直角凹槽的直线进给式夹具。工件以一面两孔在支撑板8、菱形销7和圆柱销9上定位。拧紧螺母6，通过活节螺栓5带动浮动杠杆3，使两副压板10均匀且同时夹紧两个工件。该夹具可同时加工6个工件，属于多件加工铣床夹具，生产效率高。 2.圆周进给铣床夹具 圆周进给铣床夹具多用在有回转工作台或回转鼓轮的铣床上，依靠回转台或鼓轮的旋转将工件顺序送入铣床的加工区域，以实现连续切削。在切削的同时，可在装卸区域装卸工件，使辅助时间与机动时间重合，因此它是一种高效率的铣床夹具。 图246所示是在立式铣床上连续铣削拨叉两端面的夹具。工件以圆孔、孔的端面及侧面在定位销2和挡销4

44、上定位，由液压缸6驱动拉杆1，通过开口垫圈3将工件夹紧。,2.4 典型机床专用夹具,返回,下一页,上一页,夹具上同时装夹12个工件。电动机通过蜗杆蜗轮机构带动工作台回转，AB扇形区是切削区域，CD扇形区是装卸工件区域，可在不停车的情况下装卸工件。 3.铣床夹具设计要点 （1）夹具总体结构。铣削加工的切削力较大，又是断续切削，加工中易引起振动，因此铣床夹具的受力元件要有足够的强度和刚度。夹紧机构所提供的夹紧力应足够大，且要求有较好的自锁性能。为了提高夹具的工作效率，应尽可能采用机动夹紧机构和联动夹紧机构，并在可能的情况下，采用多件夹紧和多件加工。 （2）对刀装置。对刀装置用于确定工件相对于刀具的

45、位置。铣床夹具的对刀装置主要由对刀块和塞尺构成。图247为几种常用的对刀块。其中图247（a）为高度对刀块，用于加工平面时对刀；图247（b）为直角对刀块，用于加工键槽或台阶面时对刀；图247（c）和图247（d）为成型对刀块，用于加工成型表面时对刀。,2.4 典型机床专用夹具,返回,下一页,上一页,图247(e)为组合式铣刀对刀装置。塞尺用于检查刀具与对刀块之间的间隙，以避免刀具与对刀块直接接触。 （3）夹具体。铣床夹具的夹具体要承受较大的切削力，因此要有足够的强度、刚度和稳定性。通常在夹具体上要适当地布置筋板，夹具体的安装面应足够大，且尽可能做成周边接触的形式。铣床夹具通常通过定位键与铣床

46、工作台T形槽的配合来确定夹具在机床上的位置。图248所示为定位键结构及应用情况。定位键与夹具体配合多采用 。 为了提高夹具的安装精度，定位键的下部(与工作台T形槽配合部分)可留有余量以便进行修配，或在安装夹具时使定位键一侧与工作台T形槽靠紧，以消除间隙的影响。铣床夹具大都在夹具体上设计有耳座，并通过螺栓将夹具牢固地紧固在机床工作台的T形槽中。铣床夹具的设计要点同样适用于刨床夹具，其中主要方面也适用于平面磨床夹具。,2.4 典型机床专用夹具,返回,下一页,上一页,2.4.3钻床夹具 在钻床上进行孔的钻、扩、铰、锪及攻螺纹时用的夹具，称为钻床夹具，俗称钻模。钻模上均设置钻套和钻模板，用以引导刀具。

47、钻模主要用于加工中等精度、尺寸较小的孔或孔系。被加工孔的尺寸精度主要是由刀具本身的精度来保证，而被加工孔的形状、位置精度则由钻套内孔尺寸和公差及钻套在夹具体上的位置精度等因素来确定。使用钻模可提高孔及孔系的位置精度和生产效率，其结构简单，制造方便。 钻模的结构类型很多，按钻模的结构特点不同，可将钻模分为固定式、分度式、翻转式、盖板式、移动式等。 1.固定式钻模 固定式钻模在加工零件时被固定在工作台上。这种钻模用于立式钻床上，适用于进行等直径的一个孔或阶梯孔的加工；在摇臂钻床上可用来加工多孔。使用这种钻模加工的孔精度较高，但效率较低。图249所示为一个固定式钻模，用来加工两端有凸缘的套筒工件。,

48、2.4 典型机床专用夹具,返回,下一页,上一页,圆柱销2限制两个自由度，菱形销1限制一个自由度，夹具体7的平面限制三个自由度，工件被完全定位。由于工件径向刚性差，而轴向刚性较好，采用轴向压紧合理。使用开口垫圈3可以节省装夹、卸下工件的时间。 2.分度式钻模 图250为法兰盘钻四孔工序图，本工序加工四个均布的10mm孔。图251为用于该工序的分度式钻模。工件以端面、82mm止口和四个R10mm的圆弧面之一在回转台7和活动V形块10上定位。逆时针转动手柄11，使活动V形块10转到水平位置，在弹簧力作用下，卡在R10mm的圆弧面上，限制工件绕轴线的自由度；通过螺母2和开口垫圈3压紧工件。采用铰链式钻

49、模板1，便于装卸工件。钻完一个孔后，拧松锁紧螺钉14，使滑柱13、锁紧块12与回转台7松开，拉出手柄11并旋转90，使活动V形块10脱离工件，向上推动手柄5，使对定爪6脱开分度盘8，转动回转台7，对定爪6在弹簧销4的作用下自动插入分度盘8的下一个槽中，,2.4 典型机床专用夹具,返回,下一页,上一页,实现分度对定；然后拧紧锁紧螺钉14，通过滑柱13、锁紧块12锁紧回转台7，便可钻削第二个孔。依同样的方法加工其他孔。 3.翻转式钻模 翻转式钻模主要用于加工小型工件（一般质量为810kg）不同表面上的孔。这种钻加工的各孔位置精度较高，生产效率也较高。适合于中、小批量工件的加工。由于加工时钻模需在工作台上翻转，因此夹具的重量不宜过大，一般应小于10kg。图252所示为一种翻转式钻模，这种钻模可以实现一次装夹中加工出工件上全部的八个孔。 4.盖板式钻模 盖板式钻模的特点是定位元件、夹紧装置及钻套均设在钻模板上，钻模板在工件