第6章機(jī)床夾具設(shè)計(jì)6.1夾具概述6.2常用定位方法及定位誤差計(jì)算方法6.3工件的夾緊2023/2/616.1機(jī)床夾具概述

6.1.1機(jī)床夾具及其組成1．機(jī)床夾具的作用

在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置。作用：使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具有一個(gè)正確的加工位置且在加工中始終保持其正確的位置不變。圖1銑軸端槽夾具1—V型塊2—支撐套3—手柄4—定向鍵5—夾具體6—對(duì)刀塊2.夾具的組成定位基準(zhǔn)：外圓和端面定位元件：固定V形塊1和支承套2夾緊機(jī)構(gòu)：轉(zhuǎn)動(dòng)手柄3，偏心輪推動(dòng)活動(dòng)V形塊。對(duì)刀塊6：確定銑刀相對(duì)工件的位置。定向鍵4：確定夾具在機(jī)床上的正確位置。2023/2/62銑床夾具的定向健2023/2/63安裝夾具時(shí)只要將兩個(gè)定向鍵放入銑床工作臺(tái)的T型槽中并靠向一側(cè)，則不需再進(jìn)行找正，便可通過(guò)T型槽螺栓將夾具固定在機(jī)床工作臺(tái)上。

由圖1可以看出機(jī)床夾具的基本組成部分，主要有：（1）定位元件或裝置確定工件在夾具上的位置。（2）夾緊元件或裝置夾緊工件。（3）刀具導(dǎo)向元件或裝置引導(dǎo)刀具或調(diào)整刀具相對(duì)于夾具定位元件的位置。（4）連接元件確定夾具在機(jī)床上的位置并與機(jī)床相聯(lián)接。（5）夾具體聯(lián)接夾具各元件或裝置，使之成為一個(gè)整體并通過(guò)它將夾具安裝在機(jī)床上。（6）其它元件或裝置如某些夾具上的分度裝置、安全保護(hù)裝置等。2023/2/646.1.2夾具的功能

（1）保證加工質(zhì)量使用夾具后，零件加工精度主要靠夾具和機(jī)床來(lái)保證，不再依賴(lài)工人的技術(shù)水平。（2）提高生產(chǎn)率，降低成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度使用夾具后可減少劃線、找正等輔助時(shí)間，易實(shí)現(xiàn)多件、多工位加工。可廣泛采用氣動(dòng)、液動(dòng)等機(jī)動(dòng)夾緊裝置，使輔助時(shí)間進(jìn)一步減少。（3）擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍如在車(chē)床或鉆床上使用鏜模，可代替鏜床鏜孔；使用靠模夾具，可在車(chē)床或銑床上進(jìn)行仿形加工。（4）減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。2023/2/656.1.3機(jī)床夾具的分類(lèi)

1．按使用范圍分類(lèi)（1）通用夾具應(yīng)用廣，能較好的適應(yīng)加工工序及加工對(duì)象變換，結(jié)構(gòu)已定型，尺寸已系列化，大多數(shù)成為機(jī)床的一種標(biāo)準(zhǔn)附件。如機(jī)用虎鉗，三爪卡盤(pán)，四爪卡盤(pán)，花盤(pán)等。（2）專(zhuān)用夾具為某種產(chǎn)品零件在某道工序上的裝夾需要而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造的。（3）組合夾具、拼裝專(zhuān)用夾具由一套完全標(biāo)準(zhǔn)化的元件拼裝而成。（4）成組夾具和可調(diào)整夾具部分元件更換、部分裝置可調(diào)。成組夾具用于相似零件的加工，可調(diào)整夾具的加工對(duì)象不很明確，適應(yīng)范圍更廣一些。。（5）隨行夾具在自動(dòng)線或柔性制造系統(tǒng)中使用。2.按使用的機(jī)床分類(lèi)可分為車(chē)床夾具、銑床夾具等。3.按夾具所采用的夾緊動(dòng)力源分類(lèi)可分為手動(dòng)夾具，氣動(dòng)夾具，液壓夾具，氣液夾具，電動(dòng)夾具等。2023/2/666.2工件在夾具上的定位

6.2.1常用定位方法與定位元件

1．工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。夾具上常用的支承元件有以下幾種：圖2支承釘

a)

b)圖3支承板（1）固定支承定位元件高度方向上的尺寸固定不變，有支承釘和支承扳兩種形式。圖2中：A型多用于精基準(zhǔn)面定位，B型多用于粗基準(zhǔn)面定位，C型多用于工件側(cè)面定位。圖3中：B型用的較多，A型由于不利于清屑，多用于工件側(cè)面定位。2023/2/671．工件以平面定位2023/2/68圖4可調(diào)支承1—調(diào)節(jié)支釘2—鎖緊螺母（2）可調(diào)支承支承點(diǎn)的位置是可以調(diào)節(jié)的。圖4為幾種常見(jiàn)的可調(diào)支承。當(dāng)工件定位表面不規(guī)整或不同批量的毛坯尺寸差別較大時(shí)，常使用可調(diào)支承。也可用作成組夾具的調(diào)整元件。a)

圖5

可調(diào)支承的應(yīng)用

左圖中，工件為砂型鑄件，先以A面定位銑B面，再以B面定位鏜雙孔。銑B面時(shí)若用固定支承，由于定位基面A的尺寸和形狀誤差較大，銑完后的B面與兩毛坯孔（圖5a中的點(diǎn)劃線）的距離尺寸H1、H2

變化也大，致使鏜孔時(shí)余量很不均勻，甚至可能使余量不夠。采用可調(diào)支承，定位時(shí)適當(dāng)調(diào)整支承釘?shù)母叨取?duì)于中小型零件，一般每批調(diào)整一次，調(diào)整好后，用鎖緊螺母擰緊固定。工件較大且毛坯精度較低時(shí)，可每件調(diào)整。2023/2/69可調(diào)支承的應(yīng)用b)圖5可調(diào)支承的應(yīng)用2023/2/610可調(diào)支承的應(yīng)用

在同一夾具上加工形狀相同但尺寸不同的工件時(shí)，可用可調(diào)支承，如上圖所示，在軸上鉆徑向孔，對(duì)于孔至端面的距離不等的工件，只要調(diào)整支承釘?shù)纳斐鲩L(zhǎng)度，便可進(jìn)行加工。（3）自位支承（浮動(dòng)支承）支承點(diǎn)可以自動(dòng)調(diào)整其位置以適應(yīng)工件定位表面的變化。圖6

自位支承自位支承只限制一個(gè)自由度，即實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)定位。常用于毛坯表面、斷續(xù)表面、階梯表面以及有角度誤差的平面定位。2023/2/611自位支承（浮動(dòng)支承）

（4）輔助支承在工件定位后才參與支承，它不起定位作用，只起支承作用，常用于在加工過(guò)程中加強(qiáng)被加工部位的剛度。圖7

輔助支承1—支承

2—螺母3—彈簧4—手柄2023/2/612輔助支承輔助支承的應(yīng)用2023/2/613圖8輔助支承的應(yīng)用工件以內(nèi)孔及端面定位鉆右端小孔。若右端不設(shè)支承，工件裝夾后，右臂為一懸臂，剛性差。A點(diǎn)若設(shè)置固定支承則屬過(guò)定位。宜在右端設(shè)置輔助支承。工件定位時(shí)，輔助支承是浮動(dòng)的（或可調(diào)的），待工件夾緊后再把輔助支承固定下來(lái)，以承受切削力。2.工件以圓柱孔定位

工件以圓柱孔定位通常屬于定心定位（定位基準(zhǔn)為孔的軸線），夾具上相應(yīng)的定位元件是心軸和定位銷(xiāo)。

a)b)

c)

圖9剛性心軸

（1）心軸

左圖為常見(jiàn)的剛性心軸。圖a為過(guò)盈配合心軸，圖b為間隙配合心軸，圖c為小錐度心軸（錐度為1:5000-1：1000）。

除了剛性心軸外，生產(chǎn)中還經(jīng)常采用彈性心軸、液塑心軸、自動(dòng)定心心軸等，定位同時(shí)將工件夾緊，使用方便。心軸上定位限制4個(gè)自由度（繞工件自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)和沿工件自身軸線移動(dòng)的2個(gè)自由度未限制）。是4點(diǎn)定位。2023/2/614

（2）定位銷(xiāo)

上圖為圓柱定位銷(xiāo)，其工作部分直徑d通常根據(jù)加工要求和考慮便于裝夾，按g5、g6、f6或f7制造。定位銷(xiāo)與夾具體的聯(lián)接可采用過(guò)盈配合（圖a，圖b，圖c），也可采用間隙配合（圖d）。通常限制工件的2個(gè)移動(dòng)自由度。圖10圓柱定位銷(xiāo)2023/2/615定位銷(xiāo)2023/2/616圖11菱形銷(xiāo)與圓錐銷(xiāo)

當(dāng)要求孔銷(xiāo)配合只在一個(gè)方向上限制工件自由度時(shí)，可使用菱形銷(xiāo)。工件也可以用圓錐銷(xiāo)定位，限制工件的3個(gè)移動(dòng)自由度（見(jiàn)圖11）。定位銷(xiāo)3.工件以外圓表面定位兩種形式：定心定位和支承定位。a)b)圖12工件外圓以套筒和錐套定位（1）定心定位類(lèi)似以圓柱孔定位，只是以套筒或卡盤(pán)代替了心軸或圓柱銷(xiāo)（圖a）,以錐套代替了錐銷(xiāo)（圖b）。（2）支承定位常用V形塊定位。V形塊兩斜面夾角α通常取60°、90°和120°，其中90°用的最多。90°V形塊的結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化。2023/2/617

V形塊定位優(yōu)點(diǎn)：①既適于完整的圓柱面定位，又適于非完整的圓柱面定位；②對(duì)中性好，且不受外圓尺寸誤差的影響，所以常用于加工表面與軸線有對(duì)稱(chēng)度要求的工件。

V形塊有長(zhǎng)短之分，長(zhǎng)V形塊（或兩個(gè)短V形塊）限制4個(gè)自由度，短V形塊限制2個(gè)自由度。V形塊又有固定與活動(dòng)之分，活動(dòng)V形塊在可移動(dòng)方向上對(duì)工件不起定位作用。2023/2/618支承定位4.工件以其它表面定位圖14工件在錐度心軸上定位(1)如圖14，工件以錐孔定位，錐度心軸限制了5個(gè)自由度。圖15工件以漸開(kāi)線齒面定位1—夾具體2—彈性薄膜盤(pán)3—卡爪4—保持架5—工件（齒輪）6—定心圓柱7—彈簧8—螺釘9—推桿

（2）如圖15為工件以漸開(kāi)線齒面定位的例子，3個(gè)定位圓柱均布插入齒間，實(shí)現(xiàn)了分度圓定位。2023/2/6195.定位表面的組合

常見(jiàn)的定位表面的組合有：平面與平面、平面與孔、平面與外圓表面、平面與其它表面的組合等。

組合定位時(shí)，注意分清主次定位面。一般稱(chēng)定位點(diǎn)數(shù)最多的定位面為第一定位基準(zhǔn)面或支承面；稱(chēng)定位點(diǎn)數(shù)次多的定位面為第二定位基準(zhǔn)面或?qū)蛎妫欢ㄎ稽c(diǎn)數(shù)為1的定位面稱(chēng)為第三定位基準(zhǔn)面或止動(dòng)面。（1）試分析箱體類(lèi)零件采用一面兩孔定位時(shí)的第一、二、三定位基準(zhǔn)面。（2）試分析工件在兩頂尖上定位時(shí)的主次定位面（見(jiàn)圖16）。圖16工件在兩頂尖上定位2023/2/6206.一面兩孔定位

加工箱體類(lèi)零件時(shí)常采用一面兩孔組合定位，為避免過(guò)定位，兩孔應(yīng)采用圓柱銷(xiāo)＋菱形銷(xiāo)定位。菱形銷(xiāo)的寬度可以通過(guò)幾何關(guān)系求出。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于菱形銷(xiāo)的尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，因而常按下列步驟進(jìn)行兩銷(xiāo)設(shè)計(jì)：（1）確定兩銷(xiāo)中心距尺寸及其公差：兩定位銷(xiāo)中心距基本尺寸＝工件上兩孔中心距基本尺寸兩定位銷(xiāo)中心距公差＝（1/5～1/3）工件上兩孔中心距公差（2）確定圓柱銷(xiāo)直徑及其公差：圓柱銷(xiāo)直徑基本尺寸＝相應(yīng)孔的最小直徑圓柱銷(xiāo)直徑公差取g6或f72023/2/621表1菱形銷(xiāo)結(jié)構(gòu)尺寸（單位：mm）

2023/2/622（3）確定菱形銷(xiāo)寬度、直徑及其公差：菱形銷(xiāo)寬度尺寸b：查有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（參考表1）菱形銷(xiāo)直徑d2的確定：①計(jì)算菱形銷(xiāo)與其配合孔的最小間隙△2min；②d2

＝D2－△2min；③菱形銷(xiāo)直徑公差：取h6或h7。6.一面兩孔定位6.2.2定位誤差計(jì)算1．定位誤差的概念

定位誤差是由于工件在夾具上（或機(jī)床上）定位不準(zhǔn)確而引起的加工誤差，常用△dw

表示。2.定位誤差產(chǎn)生的原因：基準(zhǔn)位置誤差△jw

、基準(zhǔn)不重合誤差△jb

3.定位誤差的計(jì)算方法：合成法、幾何方法、微分方法。

圖17基準(zhǔn)位置誤差（1）基準(zhǔn)位置誤差△jw

由于工件的定位表面或夾具上的定位元件制作不準(zhǔn)確引起的（見(jiàn)圖17）。2023/2/623

圖18

基準(zhǔn)不重合誤差（2）基準(zhǔn)不重合誤差△jb

由于工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合引起的（見(jiàn)圖18）。

△jb=定位基準(zhǔn)到工序基準(zhǔn)間的尺寸公差

采用調(diào)整法加工時(shí)，工件的定位誤差實(shí)質(zhì)上就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。

4.定位誤差的計(jì)算用幾何方法計(jì)算定位誤差的步驟：（1）找工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)；（2）分析是否有基準(zhǔn)位置誤差△jw和基準(zhǔn)不重合誤差△jb；（3）計(jì)算△jw和△jb在工序尺寸方向上的分量；（4）計(jì)算兩分量的代數(shù)和即為定位誤差△dw。2023/2/624

例1:圖19所示為孔銷(xiāo)間隙配合的情況。若工件的工序基準(zhǔn)為孔心，試分析并計(jì)算定位誤差。a)b)圖19

孔銷(xiāo)間隙配合時(shí)的定位誤差解（1）分析是否存在基準(zhǔn)不重合誤差△jb

因心軸（或圓柱銷(xiāo)）定位的定位基準(zhǔn)為工件孔心，因此△jb=0（2）分析是否存在基準(zhǔn)位置誤差△jw①定位基準(zhǔn)孔與心軸在任意點(diǎn)接觸時(shí)（見(jiàn)圖a），孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量均為孔與銷(xiāo)的最大間隙，即無(wú)論工序尺寸方向如何（只要工序尺寸方向垂直于孔的軸線），孔銷(xiāo)間隙配合的基準(zhǔn)位置誤差為：△jw＝Dmax－dmin②定位基準(zhǔn)孔與心軸固定邊保持接觸時(shí)（見(jiàn)圖b），可求出由于孔徑變化造成孔心在接觸點(diǎn)與銷(xiāo)子中心連線方向上的最大變動(dòng)量為：△jw＝1/2（Dmax－Dmin)＝1/2TD

（3）計(jì)算定位誤差△dw：△dw＝△jw2023/2/625

例2圖20所示為工件以外圓在V形塊上定位的情況，試計(jì)算基準(zhǔn)位置誤差圖20V形塊定位誤差計(jì)算解：工件以外圓在V形塊上定位，若不考慮V形塊的制造誤差，則工件定位基準(zhǔn)在V形塊的對(duì)稱(chēng)面上，因此工件中心線在水平方向上的位移為0。但在垂直方向上，因工件外圓有制造誤差，而產(chǎn)生基準(zhǔn)位移（見(jiàn)圖20），其值為：2023/2/626解：（1）a所示為工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故△jb=0，此時(shí)△dw＝△jw=

例3圖21a、b、c所示為同一加工的三種不同工序尺寸標(biāo)注情況，工件直徑尺寸為

,試計(jì)算其定位誤差。（2）b所示工序基準(zhǔn)為：工件上母線A處，故工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合△jb=δd/2

基準(zhǔn)位置誤差△jw同上。

當(dāng)工件直徑減小時(shí)，工件定位基準(zhǔn)將下移；當(dāng)工件定位基準(zhǔn)位置不變時(shí)，若工件直徑減小，則工序基準(zhǔn)A下移，兩者變化方向相同，故：△dw＝△jw+△jb=

+δd/2a)

b)

圖21工件在V形塊上定位時(shí)定位誤差分析2023/2/627（3）c所示工序基準(zhǔn)為：工件下母線B處。當(dāng)工件直徑減小時(shí)，工件定位基準(zhǔn)將下移，但工序基準(zhǔn)B將上移，故：△dw＝△jw-△jb=

-δd/22023/2/628c)圖21工件在V形塊上定位時(shí)定位誤差分析

例3圖21a、b、c所示為同一加工的三種不同工序尺寸標(biāo)注情況，工件直徑尺寸為

,試計(jì)算其定位誤差。6.3工件的夾緊

6.3.1對(duì)工件夾緊裝置的要求

設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，應(yīng)注意滿足以下要求：（1)在夾緊過(guò)程中應(yīng)能保持工件定位時(shí)所獲得的正確位置。（2)夾緊應(yīng)可靠和適當(dāng)。夾緊機(jī)構(gòu)一般要有自鎖作用，夾緊工件時(shí)，不允許工件產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)淖冃魏捅砻鎿p傷。（3)夾緊裝置應(yīng)操作方便、省力、安全。（4)夾緊裝置的復(fù)雜程度和自動(dòng)化程度應(yīng)與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)方式相適應(yīng)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、緊湊,并盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化元件。2023/2/6296.3.2夾緊力的確定

夾緊力包括大小、方向和作用點(diǎn)三個(gè)要素，下面分別予以討論。1．夾緊力方向的選擇（1）夾緊力的作用方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位，為此一般要求主要夾緊力應(yīng)垂直指向主要定位面。圖25

夾緊力作用方向的選擇

如圖25，在直角支座零件上鏜孔：①要求保證孔與端面的垂直度：應(yīng)以A面為主要定位面，此時(shí)夾緊力的作用方向如圖中Fj1所示；②要求保證孔軸線與支座底面平行：應(yīng)以B面為主要定位面，此時(shí)夾緊力的作用方向如圖中Fj2所示。2023/2/630a)b)圖26薄壁套筒夾緊

如圖26，薄壁套筒的軸向剛度比徑向剛度大：①圖a：工件會(huì)產(chǎn)生很大變形；②圖b：用螺母軸向夾緊工件，不易產(chǎn)生變形。（3）夾緊力的作用方向應(yīng)盡可能與切削力、工件重力方向一致，以減小所需夾緊力。

a)b)圖27夾緊力與切削力方向①圖27a，夾緊力與主切削力方向一致，所需夾緊力較小；②圖27b，夾緊力至少要大于切削力。

（2）夾緊力的作用方向應(yīng)盡量與工件剛度最大的方向相一致，以減小工件夾緊變形。2023/2/6311．夾緊力方向的選擇2.夾緊力作用點(diǎn)的選擇

在夾緊力作用方向已確定的情況下，確定夾緊元件與工件接觸點(diǎn)的位置和接觸點(diǎn)的數(shù)目。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1)夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)支承元件或位于支承元件所形成的支承面內(nèi)，以保證工件已獲得的定位不變。圖28

夾緊力作用點(diǎn)的選擇1—定位元件

2—工件

如圖28所示，夾緊力作用點(diǎn)位于定位元件1之外，使工件2發(fā)生翻轉(zhuǎn)，破壞了工件的定位位置。圖中實(shí)線箭頭給出了夾緊力作用點(diǎn)的正確位置。2023/2/6322.夾緊力作用點(diǎn)的選擇2023/2/633（2)夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)處在工件剛性較好的部位，以減小工件的夾緊變形。

圖29夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛性較好的部位

如圖29中實(shí)線箭頭所示夾緊力作用點(diǎn)位置工件剛性較大，工件變形?。惶摼€箭頭所示夾緊力作用點(diǎn)位置工件剛性小，工件變形大。夾緊力作用點(diǎn)與工件變形

（3）夾緊力作用點(diǎn)盡可能靠近被加工面，以便減小切削力對(duì)工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩。必要時(shí)應(yīng)在工件剛度差的部位增加輔助支承并施加夾緊力，以減小切削過(guò)程中的振動(dòng)和變形。圖30夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)靠近加工表面1—壓蓋2—基座

如圖30所示兩種滾齒加工工件裝夾方案中，a夾緊力作用點(diǎn)離工件加工面遠(yuǎn)，不正確；應(yīng)改為b。3.夾緊力大小的估算

估算夾緊力的一般方法：將工件視為分離體，并分析作用在工件上的各種力，再根據(jù)力系平衡條件，確定保持工件平衡所需的最小夾緊力，最后將此最小夾緊力乘以一適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)K（粗加工時(shí)取K=2.5-3，精加工時(shí)取K=1.5-2），即可得到所需要的夾緊力。2023/2/634

例：在圖31所示刨平面工序中，G為工件自重，F(xiàn)為夾緊力，F(xiàn)c、Fp分別為主切削力和背向力。已知：Fc=800N，F(xiàn)P=200N，G=100N。問(wèn)需施加多大夾緊力才能保證此工序加工的正常進(jìn)行?圖31夾緊力計(jì)算圖例解：根據(jù)靜力平衡原理，可列出作用在工件上所有作用力的靜力平衡方程式

從夾緊的可靠性考慮，在刀具切到終點(diǎn)時(shí)(即當(dāng)z=l/5時(shí))屬最不利情況。將有關(guān)已知條件代人上式，即可求得夾緊力F=330N；取安全系數(shù)K=3，最后求得需施加的夾緊力F=990N。

夾具設(shè)計(jì)中，夾緊力大小并非在所有情況下都需要計(jì)算。在手動(dòng)夾緊裝置中，常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或類(lèi)比法確定所需的夾緊力。2023/2/6353.夾緊力大小的估算（1）圖32為采用斜楔夾緊的翻轉(zhuǎn)式鉆模。直接采用斜楔夾緊時(shí)可獲得的夾緊力為：

（公式3）式中Fj——可獲得的夾緊力(N)；

Fx——作用在斜楔上的原始力(N)；

φ1——斜楔與工件之間的摩擦角(°)；

φ2——斜楔與夾具體之間的摩擦角(°)；

α——斜楔的楔角（°）。6.3.3常用夾緊機(jī)構(gòu)

1．斜楔夾緊機(jī)構(gòu)圖32斜楔夾緊的翻轉(zhuǎn)式鉆模1—夾具體2—支角3—工件4—斜楔（2）斜楔的自鎖條件為：α≤φ1

十φ2（3）斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，增力比大，自鎖性能好，應(yīng)用廣泛。2023/2/636（1）圖33為幾種簡(jiǎn)單的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。螺旋夾緊力的計(jì)算公式為：

（公式4）式中Fj——沿螺旋軸線作用的夾緊力(N)；

Fx——作用在扳手上的力(N)；

L——作用力的力臂(mm)；

d0——螺紋中徑(mm)；

α——螺紋升角(°)；

φ1——螺紋副的當(dāng)量摩擦角(°)φ2——螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)之間的當(dāng)量摩擦角(°)；

r’——螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)之間的當(dāng)量摩擦半徑(mm)2.螺旋夾緊機(jī)構(gòu)

a)

b)

c)d)圖33螺旋夾緊示例a—螺釘夾緊b—螺母夾緊

c—螺旋杠桿夾緊d—勾形壓板夾緊2023/2/637

（2）因使用上式計(jì)算螺旋夾緊力時(shí)，由于φ1和φ2的數(shù)值是在一個(gè)很大的范圍內(nèi)變化的，要想獲得準(zhǔn)確的結(jié)果很困難。當(dāng)需準(zhǔn)確地確定螺旋夾緊力時(shí),通常要求采用實(shí)驗(yàn)的方法。（3）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，增力比大，自鎖性能好。缺點(diǎn)：動(dòng)作較慢。為提高其工作效率，常采用一些快撤裝置（見(jiàn)圖34）。應(yīng)用：手動(dòng)夾緊中應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。圖34快撤螺旋夾緊裝置1—螺桿2—螺釘2023/2/6382.螺旋夾緊機(jī)構(gòu)

偏心夾緊的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，動(dòng)作迅速。缺點(diǎn)：自鎖性能較差，增力比較小.應(yīng)用：常用于切削平穩(wěn)且切削力不大的場(chǎng)合。3.偏心夾緊機(jī)構(gòu)

圖35偏心夾緊機(jī)構(gòu)

圖35為一種偏心壓板夾緊機(jī)構(gòu)。偏心夾緊機(jī)構(gòu)靠偏心輪回轉(zhuǎn)時(shí)回轉(zhuǎn)半徑變大而產(chǎn)生夾緊作用，其原理和斜楔工作時(shí)斜面高度由小變大而產(chǎn)生的楔緊作用一樣，因此可將偏心輪視為一楔角變化的斜楔。2023/2/639（2）鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)作迅速，增力比大，并易于改變力的作用方向。缺點(diǎn)：自鎖性能差。應(yīng)用：多用于機(jī)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)中。（1）圖37所示為鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)，4.鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)

圖37

鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)2023/2/6405.定心夾緊機(jī)構(gòu)

同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件定心定位和夾緊的夾緊機(jī)構(gòu)，即在夾緊過(guò)程中，能使工件相對(duì)于某一軸線或某一對(duì)稱(chēng)面積保持對(duì)稱(chēng)性。按工作原理分為兩大類(lèi)：圖38斜楔夾緊心軸1—螺母2—彈簧3—活塊（1）以等速移動(dòng)原理工作的定心夾緊機(jī)構(gòu)：如斜楔定心夾緊機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖38），螺旋定心夾緊機(jī)構(gòu)，杠桿定心夾緊機(jī)構(gòu)等。2023/2/6415.定心夾緊機(jī)構(gòu)2023/2/642圖39彈簧夾頭1—夾具體2—螺母3—彈簧套筒4—工件A－卡爪B－彈性部分C－導(dǎo)向部分（2）以均勻彈性變形原理工作的定心夾緊機(jī)構(gòu)如彈簧夾頭（見(jiàn)圖39）、薄膜卡盤(pán)、液塑定心夾緊機(jī)構(gòu)、碟形彈簧定心夾緊機(jī)構(gòu)、折紋薄壁套定心夾緊機(jī)構(gòu)等。6.聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)

圖40聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)1—壓板2—螺母3—工件a)b)

圖41多件聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)

在一處施力，對(duì)一個(gè)工件上的幾個(gè)點(diǎn)或?qū)Χ鄠€(gè)工件同時(shí)進(jìn)行夾緊的機(jī)構(gòu)。

①圖40a為雙向聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)；②圖40b為平行聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)；③圖41為多件聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)（其中a為連續(xù)式，b為平行式）。2023/2/6432023/2/644

a)

b)圖42多件聯(lián)動(dòng)夾緊正誤對(duì)比

在設(shè)計(jì)聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，一般應(yīng)設(shè)計(jì)浮動(dòng)環(huán)節(jié)，以使各夾緊點(diǎn)獲得均勻一致的夾緊力，特別是在多件夾緊時(shí)尤為重要（見(jiàn)圖42）。6.聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)

第6章機(jī)床夾具設(shè)計(jì)6.5車(chē)銑夾具2023/2/6456.4各類(lèi)機(jī)床夾具(自學(xué)）

6.4.1車(chē)床與磨床夾具

1．車(chē)床夾具的類(lèi)型與典型結(jié)構(gòu)圖43CA6140普通臥式車(chē)床

圖43為CA6140普通臥式車(chē)床的外形。根據(jù)工件的定位基準(zhǔn)和夾具本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，車(chē)床夾具可分為以下4類(lèi)：（1)以工件外圓表面定位的車(chē)床夾具，如各類(lèi)夾盤(pán)和夾頭。（2)以工件內(nèi)圓表面定位的車(chē)床夾具，如各種心軸。（3)以工件頂尖孔定位的車(chē)床夾具，如頂尖、撥盤(pán)等。（4)用于加工非回轉(zhuǎn)體的車(chē)床夾具，如各種彎板式、花盤(pán)式車(chē)床夾具。2023/2/646

當(dāng)工件定位表面為單一圓柱表面或與被加工表面相垂直的平面時(shí)，可采用各種通用車(chē)床夾具，如三爪自定心卡盤(pán)、四爪單動(dòng)卡盤(pán)、頂尖、花盤(pán)等（可參考《機(jī)械加工技師綜合手冊(cè)》）。當(dāng)工件定位面較復(fù)雜或有其他特殊要求時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)專(zhuān)用車(chē)床夾具。圖44彎板式車(chē)床夾具1—平衡塊2—防護(hù)罩3—鉤形壓板

圖44所示為一彎板式車(chē)床夾具，用于加工殼體零件的孔和端面。工件以底面和兩孔定位，用兩個(gè)鉤形壓板夾緊。加工孔軸心線與底面之間的8°夾角由彎板的角度來(lái)保證。為了控制端面尺寸，夾具上設(shè)置了測(cè)量基準(zhǔn)(圓柱棒端面)，同時(shí)設(shè)置了一個(gè)供檢驗(yàn)和校正夾具用的工藝孔。2023/2/6472．車(chē)床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1)總體結(jié)構(gòu)車(chē)床夾具大多安裝在機(jī)床主軸上，并與主軸一起作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為保證夾具工作平穩(wěn)，夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊，重心應(yīng)盡量靠近主軸端；對(duì)于彎板式車(chē)床夾具和偏重的車(chē)床夾具，應(yīng)很好地進(jìn)行平衡。通?？刹捎眉悠胶鈮K(配重)的方法進(jìn)行平衡(如圖44件1)；為保證安全，夾具上所有元件或機(jī)構(gòu)不應(yīng)超出夾具體的外廓，必要時(shí)應(yīng)加防護(hù)罩(如圖44件2)；此外，要求車(chē)床夾具的夾緊機(jī)構(gòu)要能提供足夠的夾緊力，且有可靠的自鎖性，以確保工件在切削過(guò)程中不會(huì)松動(dòng)。

(2)夾具與機(jī)床的聯(lián)接車(chē)床夾具與機(jī)床主軸的聯(lián)接方式取決于機(jī)床主軸軸端的結(jié)構(gòu)及夾具的體積和精度要求。圖45所示為幾種常見(jiàn)的聯(lián)接方式。2023/2/648②圖b中，夾具以端面A和圓孔D在主軸上定位，孔與主軸軸頸的配合一般取H7/h6。這種聯(lián)接方式制造容易，但定位精度不高。③圖c中，夾具以端面T和短錐面K定位，這種安裝方式不但定心精度高，而且剛性好。需要注意的是，這種定位方式屬于過(guò)定位。故要求制造精度很高，通常要對(duì)夾具體上的端面和孔進(jìn)行配磨加工。④車(chē)床夾具還經(jīng)常使用過(guò)渡盤(pán)與機(jī)床主軸聯(lián)接。過(guò)渡盤(pán)與機(jī)床的聯(lián)接與上面介紹的夾具體與主軸的聯(lián)接方法相同；過(guò)渡盤(pán)與夾具的聯(lián)接大都采用止口(一個(gè)大平面加一短圓柱面)聯(lián)接方式。當(dāng)車(chē)床上使用的夾具需要經(jīng)常更換時(shí)，或同一套夾具需要在不同機(jī)床上使用時(shí)，采用過(guò)渡盤(pán)聯(lián)接是很方便的。為減小由于增加過(guò)渡盤(pán)而造成的夾具安裝誤差，可在安裝夾具時(shí)，對(duì)夾具定位面(或在夾具上專(zhuān)門(mén)作出的找正環(huán)面)進(jìn)行找正。圖45夾具在車(chē)床主軸上的安裝①圖a中，夾具體以長(zhǎng)錐柄安裝在主軸孔內(nèi)，這種方式定位精度高，但剛性較差，多用于小型車(chē)床夾具與主軸的聯(lián)接。2023/2/6493．磨床夾具

磨床夾具同車(chē)床夾具相類(lèi)似，車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)同樣適合于外圓磨床和內(nèi)圓磨床夾具。圖46內(nèi)圓磨床夾具1—夾具體2—彈性薄膜盤(pán)3—卡爪4—保持架5—工件（齒輪）6—定心圓柱7—彈簧8—螺釘9—推桿

圖46所示的薄膜卡盤(pán)是一個(gè)在內(nèi)圓磨床上使用的夾具。右移推桿9，使薄膜盤(pán)中部向右凸起，卡爪張開(kāi)，可安裝工件。當(dāng)推桿的推力取消后，薄膜盤(pán)在彈性恢復(fù)力的作用下，通過(guò)卡爪，將工件夾緊。該類(lèi)卡盤(pán)定心精度很高，但夾緊力有限。該夾具在內(nèi)圓磨床上使用，以齒輪節(jié)圓定位，磨齒輪內(nèi)孔，可保證被加工孔與齒面有較好的同軸度。2023/2/6506.4.2銑床夾具

1．銑床夾具的類(lèi)型與典型結(jié)構(gòu)圖59普通臥式銑床

圖60立式銑床

圖59和圖60分別為普通臥式銑床和立式銑床的外形。銑床夾具常按銑削進(jìn)給方式分類(lèi)，一般分為直線進(jìn)給式、圓周進(jìn)給式和仿形進(jìn)給式三種。2023/2/651圖61銑斜面夾具a)夾具結(jié)構(gòu)圖b)工藝尺寸計(jì)算簡(jiǎn)圖1—螺母2—杠桿

直線進(jìn)給式銑床夾具用的最多，根據(jù)夾具上同時(shí)安裝工件的數(shù)量，又可分為單件銑夾具和多件銑夾具。圖61所示為銑工件斜面的單件銑夾具。工件以一面兩孔定位，為保證夾緊力作用方向指向主要定位面，兩個(gè)壓板的前端做成球面。聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)則使操作簡(jiǎn)便，且使兩壓板夾緊力均衡，為了確定對(duì)刀塊的位置，在夾具上設(shè)置了工藝孔O。2023/2/652圖62銑四方頭夾具

圖62所示為銑軸端方頭的多件銑夾具，一次安裝4個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行加工，為了提高生產(chǎn)率，且保證各工件獲得均勻一致的夾緊力，夾具采用了聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)并設(shè)置了相應(yīng)的浮動(dòng)環(huán)節(jié)(球面墊圈與壓板)。2．銑床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1)總體結(jié)構(gòu)銑削加工的切削力較大，又是斷續(xù)切削，加工中易引起振動(dòng)，故要求銑床夾具受力元件要有足夠的強(qiáng)度和剛度，夾緊機(jī)構(gòu)所提供的夾緊力應(yīng)足夠大，且有較好的自鎖性能。為了提高夾具的工作效率，應(yīng)盡量采用機(jī)動(dòng)夾緊或聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，并在可能的情況下，采用多件夾緊和多件加工。2023/2/653圖63對(duì)刀塊1—銑刀2—塞尺3—對(duì)刀塊(2)對(duì)刀裝置對(duì)刀裝置用來(lái)確定夾具相對(duì)于刀具的位置，銑床夾具的對(duì)刀裝置主要由對(duì)刀塊和塞尺構(gòu)成，圖63所示為幾種常用的對(duì)刀塊。其中圖a為高度對(duì)刀塊，用于加工平面時(shí)對(duì)刀；圖b為直角對(duì)刀塊，用于加工鍵槽或臺(tái)階面時(shí)對(duì)刀；c為成形對(duì)刀塊，當(dāng)采用成形銑刀加工成形表面時(shí)，可用此種對(duì)刀塊對(duì)刀。塞尺用于檢查刀具與對(duì)刀塊之間的間隙，以免刀具與對(duì)刀塊直接接觸而造成刀具或?qū)Φ秹K的損傷。2023/2/654

(3)夾具體銑床夾具的夾具體要承受較大的切削力，故要求要有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。通常在夾具體上要適當(dāng)?shù)夭贾媒畎?，夾具體的安裝面要足夠大，且盡可能采用周邊接觸的形式。圖64定向鍵

銑床夾具通常通過(guò)定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合來(lái)確定夾具在銑床工作臺(tái)上的方位。圖64所示為定向鍵的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用情況，定向鍵與夾具體的配合多采用H7/h6。為了提高夾具的安裝精度，定向鍵的下部(與工作臺(tái)T形槽的配合部分)可留有余量以進(jìn)行修配；或在安裝夾具時(shí)使定向鍵一側(cè)與工作臺(tái)T形槽靠緊，以消除配合間隙影響。銑床夾具大都在夾具體上設(shè)計(jì)有耳座，并通過(guò)T形槽螺栓將夾具緊固在工作臺(tái)上。銑床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)同樣適于刨床夾具，其中主要方面也適于平面磨床夾具。

2023/2/655第6章機(jī)床夾具設(shè)計(jì)6.6鉆鏜夾具2023/2/6566.4.3鉆床與鏜床夾具

圖47搖臂鉆床

圖47為搖臂鉆床的外形。鉆床夾具因大都具有刀具導(dǎo)向裝置，習(xí)慣上又稱(chēng)為鉆模，主要用于孔加工。在機(jī)床夾具中，鉆模具有很大的比例。1．鉆模的類(lèi)型與典型結(jié)構(gòu)（1）固定式鉆模在加工中相對(duì)于工件的位置保持不變。多在立鉆、搖臂鉆和多軸鉆床上使用。2023/2/657圖48立軸式通用轉(zhuǎn)臺(tái)應(yīng)用實(shí)例1—立軸式通用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2—定位盤(pán)3—心軸4—開(kāi)口墊圈5—螺母6—可換鉆套7—止動(dòng)螺釘8—菱形螺母9—鉸鏈?zhǔn)姐@模板10—鉆模板支架

（2）回轉(zhuǎn)式鉆模夾具具有分度裝置。某些分度裝置已標(biāo)準(zhǔn)化（如立軸或臥軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)），設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)式鉆模時(shí)可以充分利用這些裝置。如圖48，立軸式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)既是夾具的分度裝置，也是夾具體。（3）翻轉(zhuǎn)式鉆模加工時(shí)，工件連同夾具一起翻轉(zhuǎn)。其重量不能很大。2023/2/658（4）蓋板式鉆模沒(méi)有夾具體。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多用于加工大型工件上的小孔。圖49蓋板式鉆模1—鉆模板2—圓柱銷(xiāo)3—菱形銷(xiāo)4—支承釘

如圖49為加工車(chē)床溜板箱上多個(gè)小孔的蓋板式鉆模，它用圓柱銷(xiāo)2和菱形銷(xiāo)3在工件兩孔中定位，通過(guò)3個(gè)支承釘4安放在工件的M面上。2023/2/659（5）滑柱式鉆模是一種具有升降模板的通用可調(diào)整鉆模。

圖50手動(dòng)滑柱式鉆模1—斜齒輪軸2—齒條軸3—鉆模板4—螺母5—夾具體6—錐套7—滑柱圖51滑柱式鉆模實(shí)例1—底座2—可調(diào)支承3—擋銷(xiāo)4—壓柱5—壓柱體6—螺塞7—鉆套8—襯套9—定位錐套

圖50所示為手動(dòng)滑柱式鉆模結(jié)構(gòu)，它由鉆模板、滑柱、夾具體、傳動(dòng)和鎖緊機(jī)構(gòu)組成，這些結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化并形成系列。使用時(shí)，只需根據(jù)工件的形狀、尺寸和定位夾緊要求，設(shè)計(jì)、制造與之相配的專(zhuān)用定位、夾緊裝置和鉆套，并將其安裝在夾具基體上即可。圖51為其應(yīng)用實(shí)例。2023/2/660

滑柱式鉆模的鉆模板上升到一定高度時(shí)或壓緊工件后應(yīng)能自鎖。在手動(dòng)式滑柱式鉆模中多采用錐面鎖緊機(jī)構(gòu)。如圖50，壓緊工件后，作用在斜齒輪上的反作用力在齒輪軸上引起軸向力，使錐體A在夾具體的內(nèi)錐孔中楔緊，從而鎖緊鉆模板。當(dāng)加工完畢后，升起鉆模板到一定高度，此時(shí)鉆模板自重作用使齒輪軸產(chǎn)生反向軸向力，使錐體與錐套6的錐孔楔緊，鉆模板也被鎖死。2．鉆模設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1)鉆套引導(dǎo)刀具的元件，用以保證被加工孔的位置，并防止加工過(guò)程中刀具的偏斜。鉆套按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為4種類(lèi)型：固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套和特殊鉆套。2023/2/661圖52鉆套a)固定鉆套b)可換鉆套c)快換鉆套1—鉆套2—襯套3—鉆模板4—螺釘①固定鉆套(見(jiàn)圖52a)直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，位置精度高；但磨損后不易拆卸，故多用于中小批量生產(chǎn)。②可換鉆套(見(jiàn)圖52b)以間隙配合安裝在襯套中，而襯套則壓人鉆模板或夾具體的孔中。為防止鉆套在襯套中轉(zhuǎn)動(dòng)，

加一固定螺釘?？蓳Q鉆套磨損后可以更換，故多用于大批量生產(chǎn)。③快換鉆套(